JPH06206103A - アンダレース潤滑スピンドル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スピンドル軸の内径部を通さずに各軸受の内輪
側から潤滑油を各軸受に均等に、また各軸受毎に流量を
調整して供給できるようにする。 【構成】ハウジングに嵌合された複数個のころがり軸受
により中空のスピンドル軸が回転自在に支承され、スピ
ンドル軸の内孔に工具を固定・解放するドローバーが軸
方向に移動可能に設けられたスピンドル装置で、スピン
ドル軸の後端に連結されかつ中心部から周側片端面に開
口した潤滑油分配路を有し該中心部に回転継手から潤滑
油が導入される円盤部材と、スピンドル軸の肉厚内に形
成され該スピンドル軸の後端からころがり軸受の内輪位
置まで達する潤滑油供給路と、ころがり軸受の内輪に形
成されかつスピンドル軸の潤滑油供給路と連通する軸受
内輪の給油孔とを有する。円盤部材の潤滑油分配路と各
スピンドル軸後端の潤滑油供給路との間にそれぞれ絞り
部が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピンドル軸を支承す
る軸受内輪に該スピンドル軸側から潤滑油を供給するア
ンダレース潤滑スピンドル装置に関し、特に前記スピン
ドル軸に沿って配置された複数の軸受への潤滑油の供給
を均一に、あるいは各軸受毎に個別に適量化でき、これ
によって高速回転動作による熱変位の防止，潤滑油の節
減が可能で、マシニングセンタ等工作機械の主軸用スピ
ンドルとしても有用なアンダレース潤滑スピンドル装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタの工具主軸（スピンド
ル軸）を支承する高速スピンドル装置の潤滑方式とし
て、従来、多量の潤滑油を軸受側方のノズルから軸受内
部に向けて噴射するジェット潤滑と称する方式がある。
これよりさらに超高速のスピンドル装置においては、軸
受の外側からでなくスピンドル軸内から軸受内輪を潤滑
する方式、いわゆるアンダレース潤滑が採用される。

【０００３】この超高速のマシニングセンタ用スピンド
ル装置でアンダレース潤滑方式を採用したものとして
は、例えば実開平４−５７３５５号あるいは特願平４−
３１１０３４号公報に示されるスピンドル装置がある。
これは、中空のスピンドル軸の貫通孔内にドローバーと
称する工具固定・解放棒を貫挿した潤滑油供給用中間ス
リーブを軸受に対応する位置に合せて軸中心部に配置
し、この中間スリーブの内外面にそれぞれ周方向の油溝
を設けるとともにこれらの油溝を連通するように半径方
向の油路を設け、さらにスリーブ外面側の周方向油溝と
軸受内輪に形成した半径方向の給油孔とを前記スピンド
ル軸に設けた半径方向の給油路を介して連通せしめ、中
間スリーブ内面側の油溝は前記ドローバーの軸方向に延
設した給油路に連通させ、スピンドル軸の軸端の回転継
手を経て外部の給油ポンプから潤滑油を給送する構造と
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】軸受の外側から強制的
に冷却するジェット潤滑方式は冷却効果は大きいもの
の、潤滑油およびその消費動力が大となり、また適用で
きるスピンドル装置にも制限がある。一方、前述したア
ンダレース潤滑方式の場合は、軸方向に前後進動作する
ドローバーの中心を通って各軸受対応位置で中間スリー
ブおよびスピンドル軸を半径方向に潤滑油が各軸受に分
配されるので、撹拌抵抗を抑えて軸受の消費動力を小さ
くするために潤滑油の流量を少なくすると、ドローバー
後端からの潤滑油がどうしても軸後端側の軸受に多く流
れ、最前部の軸受への潤滑油供給が充分でなくなる傾向
がある。このため、前側と後側の軸受温度が異なり、熱
変形の原因となるおそれがあった。これを避けるために
潤滑油の流量を多くすると、スピンドル軸の回転動力の
消費が大きくなる。またスピンドル軸に対して異なる種
類の軸受を組み合せて配置するような場合にも各軸受毎
に適切な流量の潤滑油を与えることが困難であった。

【０００５】本発明は、ドローバーを通さずに各軸受の
内輪側から潤滑油を均等に、スピンドル軸の回転速度等
使用条件に応じて流量を適切に調整して供給できるアン
ダレース潤滑スピンドル装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】本発明の他の目的は、スピンドル軸に沿っ
て異なる種類の軸受を配置した場合に各軸受に対して適
性流量となるように各軸受毎に個別に流量を変えて潤滑
油の供給が可能なアンダレース潤滑スピンドル装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ハウジ
ングに嵌合された複数個のころがり軸受により中空のス
ピンドル軸が回転自在に支承され、前記スピンドル軸の
内孔に工具を固定・解放するドローバーが軸方向に移動
可能に設けられたスピンドル装置であって、前記スピン
ドル軸の後端に連結されかつ中心部から周側片端面に開
口した潤滑油分配路を有し該中心部に回転継手から潤滑
油が導入される円盤部材と、前記スピンドル軸の肉厚内
に形成され該スピンドル軸の後端から前記ころがり軸受
の内輪位置まで達する潤滑油供給路と、前記ころがり軸
受の内輪に形成されかつ前記スピンドル軸の前記潤滑油
供給路と連通する内輪給油孔とを有するアンダレース潤
滑スピンドル装置が提供される。

【０００８】本発明の１つの形態によれば、前記スピン
ドル軸の潤滑油供給路が前記複数のころがり軸受に対応
して個別に形成され、前記潤滑油分配路から前記潤滑油
供給路の各々への連通部にそれぞれ絞り部が設けられた
個別流量調整形アンダレース潤滑スピンドル装置が提供
される。

【０００９】

【作用】スピンドル軸の後端側の回転継手から入った潤
滑油は、円盤部材の潤滑油分配路により該円盤部材前端
面に開放した円形溝に導かれ、さらにこの円形溝からス
ピンドル軸後端面の複数本の潤滑油供給路に送られる。
前記潤滑油供給路は各軸受の内輪の給油孔に個別に通じ
ており、前記スピンドル軸から直接各軸受に給油がなさ
れる。したがってドローバーの動作とは無関係にそれぞ
れの軸受に対して油路が均等な関係となり、おおよそ均
等な流量が各軸受に供給される。またスピンドル軸の潤
滑油供給路に絞り部を設けることで各潤滑油供給路に流
入される油量を調整でき、したがってスピンドル軸を複
数の異種軸受で支承する場合、例えばボール軸受のほか
に円筒コロ軸受や大きさの異なる軸受に対しても、それ
ぞれの軸受に最適な流量の潤滑油供給がなされる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１を参照すれば、この実施例のスピンド
ル装置は、筒状のハウジング２内に軸方向に離隔した４
個のころがり玉軸受３Ａ〜３Ｄを介して中空のスピンド
ル軸１が該ハウジングを貫通する如く軸方向移動不能に
軸支されている。スピンドル軸１の前端部には工具取付
用テーパ部１０が形成されるとともに軸芯部分には該テ
ーパ部１０に続いて軸後端へ抜ける貫通孔１１が形成さ
れ、この貫通孔１１内に公知の工具固定・解放機構（後
述）が設けられている。なお各軸受間にはそれらの内輪
および外輪どおしの軸方向間隔を規制する内輪間座１２
および外輪間座１３が設けられ、またハウジング２の前
後端部には端板１４，１５およびシール装置が設けられ
る。１６はスピンドル軸後部外周に固定手段１７により
固着された回転伝動用の歯を設けたプーリである。この
場合の固定手段１７としてはテーパスリーブを用いた固
定手段が一般的に用いられるが、従来のようにキーを用
いる締付手段であってもよい。

【００１１】工具固定・解放機構はスピンドル軸１の貫
通孔１１内に同芯にかつ軸方向移動可能に収容されたド
ローバー９と、該ドローバーの外周を囲包しかつ前記貫
通孔１１内の径方向段差部とドローバー中途部外周のフ
ランジ部１８との間に介在された圧縮ばね（皿ばね）１
９と、ドローバー後端に固着されたアンクランプレバー
７と、ドローバー前端に半径方向に出入可能に保持され
たボール２０とを有している。ドローバー９は前端部に
工具後端頸部の膨出部２１が挿入される凹部２２を有
し、前記圧縮ばね１９によりドローバー９がスピンドル
軸１に対して後端側へ移動することでボール２０がスピ
ンドル軸１の貫通孔１１の小径部２３で拘束されて工具
後端膨出部２１と係合し、工具２４をスピンドル軸前端
のテーパ部１０に引き込み、図示しない駆動装置により
アンクランプレバー７を介してドローバー９を前端側へ
押動することでボール２０の拘束が解かれて工具２４の
解放がなされる。クランプレバー７はスピンドル軸１後
端の径方向角孔２５に挿入されてドローバー後端にボル
トで固着されている。またクランプレバー７からドロー
バー軸芯にドローバー先端へ抜けるエア供給孔２６が形
成され、該エア供給孔２６からのエア噴出でスピンドル
軸の前端テーパ部の清浄がなされるようになっている。
クランプレバー７は円形のカバー８で覆われて高速回転
時の風切り音による騒音の低減が図られている。３９は
カバー８に穿けられた孔であり、この孔３９からクラン
プレバー７の内孔を通してエア供給孔２６にクリーニン
グエアが供給される。

【００１２】図１および図２に示すようにスピンドル軸
１の肉厚内には軸後端からそれぞれの軸受３Ａ〜３Ｄの
位置までのびる複数本の潤滑油供給用の軸方向孔２７が
形成され、各軸方向孔２７の奥端は半径方向孔２８によ
ってスピンドル軸１の外周面に開口している。この半径
方向孔２８はスピンドル軸１の外周面に形成された周方
向の油溝２９を経て各軸受内輪に形成された略半径方向
の給油孔３０に連通している。各内輪の給油孔３０は軸
受３Ａ〜３Ｄのボール転動面に開口している。ここで各
軸受３Ａ〜３Ｄにつながる軸方向孔２７および半径方向
孔２８から成る潤滑油供給路は各軸受毎にそれぞれ個別
に形成され、相互に連通していない。そして４個の軸受
３Ａ〜３Ｄに対して各々２個づつ等間隔に、即ち直径方
向位置に軸方向孔２７が穿けられる。具体的には最前端
の軸受３Ａに対しては図２に示す２個の直径方向に対向
した軸方向孔２７Ａが対応している。同様に前側２番目
の軸受３Ｂに対しては図２の２本の軸方向孔２７Ｂが対
応する。最後端側の軸受３Ｄは図２の対向２本の軸方向
孔２７Ｄが、後端から２番目の軸受３Ｃは同図の２本の
軸方向孔２７Ｃがそれぞれ対応している。このように各
軸受の潤滑油供給用軸方向孔を周方向に均等に配置する
ことで高速回転するスピンドル軸１のバランスが保たれ
る。なお各軸受に対応した軸方向孔は上述のように２本
に限定されるものでなく、各々３本以上でもよいが、い
ずれも高速回転時のバランスを考慮して周方向に等間隔
に設けられる。

【００１３】スピンドル軸１の後端部には潤滑油分配孔
３２をもつ円盤部材５がボルト連結されている。円盤部
材５の分配孔３２は後端に開口する中心孔３４および該
中心孔３４の奥端から半径方向に分岐して前端面に開放
した環状溝３３（図４）を有し、該環状溝３３は前記潤
滑油供給用の各軸方向孔２７にそれぞれ絞り部６を介し
て連通する。また円盤部材５の中心孔３４には潤滑油導
入孔をもつ回転継手４が螺挿されるようになっている。

【００１４】図３は図１のＧ部の拡大断面図である。前
記絞り部６は図３に拡大して示すようにスピンドル軸１
の後端の各軸方向孔２７内に螺入される中空ねじ部材３
５で形成され、各軸受３Ａ〜３Ｄに対して所要の内径を
もつ中空ねじ部材３５を、当該軸受に対応する軸方向孔
２７Ａ〜２７Ｄの孔端に螺挿することにより、例えば前
端側の軸受３Ａ，３Ｂに流れる油量が少なくなる傾向が
あるときは前端側の軸受３Ａ，３Ｂに対して内径の大き
いねじ部材３５を取り付けることで各軸受３Ａ〜３Ｄに
供給する潤滑油の流量を均一化することができる。

【００１５】またスピンドル軸１に沿って配置される複
数の軸受の一部に異種の軸受を組み合せたような場合、
例えば図５に示すように最前端側および最後端側に円筒
ころ軸受３６Ａ，３６Ｄを用い、中間２個の軸受にはこ
ろがり玉軸受３Ｂ，３Ｃを用いた場合、この円筒ころ軸
受３６Ａ，３６Ｄに対する潤滑油供給路の軸方向孔２７
に内径孔の異なる絞り部６を取り付けることにより、潤
滑油の流量を他の軸受３Ｂ，３Ｃと区別して円筒ころ軸
受３６Ａ，３６Ｄに最適の流量を供給することができ
る。このように軸受の軸方向位置や大きさ，種類に応じ
て絞り部６の大きさを変えることで潤滑油流量を各軸受
に最適の流量とすることが可能となる。なお図５で図１
の実施例と同様の部分には同じ符号を付し、かつこの部
分の重複した説明は省略する。

【００１６】前記潤滑油供給路から内輪給油孔３０を経
て各軸受３Ａ〜３Ｄに供給された潤滑油は軸受内外輪の
間からハウジング２に形成された排油路３７を通って排
出口３８から取り出され、図外の潤滑油ポンプにより再
び回転継手４へ戻されて循環し、このようにして各軸受
は適切な流量の潤滑油で潤滑および冷却がなされ、各軸
受の温度上昇が一様に抑制される。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ピンドル軸の後端から各軸受に達する潤滑油供給路を該
スピンドル軸に形成し、スピンドル軸後方の回転継手か
ら導入された潤滑油をスピンドル軸後端の円盤部材に形
成した分配路によって各々の潤滑油供給路へ供給するよ
うにしたので、消費動力を抑えて各軸受へ均等に適切流
量の潤滑油を供給でき、従来のように前端側の軸受への
給油不足による温度上昇の差を生じることがなくなる。
また、スピンドル軸後端の潤滑油供給路に絞り部を設け
ることにより、各軸受毎の潤滑油量の調整が可能とな
り、組み込まれる使用軸受の種類，大きさ，配列，ある
いは回転速度等使用条件に応じて各軸受毎に常に最適な
流量を設定でき、潤滑油の無駄をなくして温度上昇を低
くかつ一様に制御できる。使用条件が変ったときは絞り
部のみを交換して対処でき、またドローバーなどの軸受
内径部を通す必要がないので、内径部品は変更せずに既
存のスピンドル装置のわずかな仕様変更、わずかな追加
部品のみで本発明のアンダレース潤滑スピンドル装置が
得られる。ドローバーを通して潤滑油を供給するもので
ないため潤滑油供給路が前後に移動する複雑な構造とす
る必要もない等、多くの効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例によるアンダレース潤滑スピ
ンドル装置の縦断面図である。

【図２】図１におけるＦ−Ｆ線拡大横断面図である。

【図３】図１のＧ部の拡大断面図である。

【図４】図１のＨ−Ｈ線拡大横断面図である。

【図５】本発明の他の実施例によるアンダレース潤滑ス
ピンドル装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ スピンドル軸 ２ ハウジング ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ ころがり玉軸受 ４ 回転継手 ５ 円盤部材 ６ 絞り部 ９ ドローバー １９ 圧縮ばね ２７ 潤滑油供給用軸方向孔 ２８ 潤滑油供給用半径方向孔 ３０ 内輪給油孔 ３２ 分配孔 ３３ 環状溝 ３５ 中空ねじ部材 ３６Ａ，３６Ｄ 円筒ころ軸受

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングに嵌合された複数個のころがり
   軸受により中空のスピンドル軸が回転自在に支承され、
   前記スピンドル軸の内孔に工具を固定・解放するドロー
   バーが軸方向に移動可能に設けられたスピンドル装置で
   あって、前記スピンドル軸の後端に連結されかつ中心部
   から周側片端面に開口した潤滑油分配路を有し該中心部
   に回転継手から潤滑油が導入される円盤部材と、前記ス
   ピンドル軸の肉厚内に形成され該スピンドル軸の後端か
   ら前記ころがり軸受の内輪位置まで達する潤滑油供給路
   と、前記ころがり軸受の内輪に形成されかつ前記スピン
   ドル軸の前記潤滑油供給路と連通する内輪給油孔とを有
   することを特徴とするアンダレース潤滑スピンドル装
   置。
2. 【請求項２】前記スピンドル軸の潤滑油供給路は前記複
   数のころがり軸受に対応して個別に形成され、前記潤滑
   油分配路から前記潤滑油供給路の各々への連通部にそれ
   ぞれ絞り部が設けられることを特徴とする請求項第１項
   に記載したアンダレース潤滑スピンドル装置。