JPH0724687A - 工作機械の主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械の主軸装置に単一潤滑液供給源から
供給する潤滑液で回転軸受の潤滑と同軸受、主軸、ハウ
ジングの冷却とを統一的に行う機構を備えること。 【構成】 潤滑液供給源６４から工作機械の主軸装置１
０の中心部に設けた潤滑液流路４６ａに導入した潤滑液
を、主軸１４の前方域と後方域に設けた回転軸受１８ａ
等に供給してアンダレース潤滑を行うとともに、主軸内
部を軸芯冷却する。その後その潤滑液を回転軸受１８ａ
等の周囲のハウジング１２中に配管した液流路１２ｂ等
へ回送し、ハウジング１２への伝達熱を効果的に奪熱し
て、その後に潤滑液を潤滑液供給源６４へ回収、帰還さ
せる総合的な潤滑、冷却機構を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸装置に
関し、特に、ハウジング内に回転軸受を介して回転可能
に支持されると共に先端に機械加工々具やその他の作業
工具或いはワーク等を着脱自在に保持する装着端を有し
た主軸を、潤滑液の供給によって主軸内部、回転軸受、
ハウジングに順次、冷却作用を付与しつつ、回転軸受を
潤滑し、冷却、潤滑後の潤滑液を回収して潤滑液供給源
へ帰還させる冷却、潤滑機構を備えた工作機械の主軸装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の主軸装置、特に、先端に機械
加工々具が装着される工具装着端を有して高速回転する
主軸の内部に冷却液を流動させて該主軸の冷却を行うよ
うにした主軸装置は、例えば、本出願人による特開昭６
４−８７１３０号公報に開示されている。

【０００３】また、同じように、工作機械の主軸装置
（スピンドル装置）において、主軸をハウジング内部に
相互に離隔配置した複数の回転軸受によって高速回転可
能に支持し、これらの回転軸受に主軸中心部に設けた工
具把持手段の駆動棒（所謂、ドローバー）の中空路へ供
給した潤滑液を同駆動棒の周囲領域で、しかも各軸受の
内側に配設した潤滑油供給間座に形成したラジアル油路
と環状油路とを介して、また各回転軸受の内輪に形成し
た油路を経て軸受内部に遠心力に従って供給、潤滑する
アンダーレース潤滑を遂行させ、かつ、潤滑液で冷却効
果も得るようにしたものが実開平４−５７３５５号公報
に開示されている。

【０００４】然しながら、前者の特開昭６４−８７１３
０号公報に開示された冷却機構では、冷却液を用いて主
軸及び回転軸受等の内部発生熱を奪熱、冷却する冷却目
的だけの機構であり、従って回転軸受に対する潤滑機構
に関しては無関心な技術内容を開示しているに過ぎな
い。他方、後者の実開平４−５７３５５号公報に開示さ
れた主軸装置は、回転軸受のアンダーレース潤滑の過程
で主軸内部の潤滑流路に沿う主軸内部領域を冷却する効
果を狙った点で、潤滑と冷却との二元的な作用を遂行す
る機構を開示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
実開平の公報に開示された主軸装置の場合には、潤滑液
を主軸の内周面に沿って長手方向に流通させ、主軸を内
側から直接的に冷却する技術思想は窺われない。また同
実開平の公報には、回転軸受を潤滑後の潤滑液は、ハウ
ジングの一部に形成した潤滑液の排油出口から回収して
帰還させる構成を有するため、回転軸受の回転時におけ
る発生熱がハウジングに伝達したときに、そのハウジン
グ全域を効果的に冷却する機構は有していない。このた
めに、ハウジングが帯熱、膨張することにより、同ハウ
ジングに保持された回転軸受の回転精度等に影響を及ぼ
すと言う難点がある。

【０００６】依って、本発明の目的は、主軸、回転軸
受、ハウジング等の主軸装置の全ての構造要素に対し、
該回転軸受を潤滑する潤滑液を用いて同時に適正な冷却
作用を遂行させ、しかも、主軸装置の主軸側を奪熱、冷
却後の潤滑液をハウジング側へ回送して奪熱、冷却する
ことにより、後者側の冷却効果を緩和させ、内部構造要
素、特に回転軸受の焼き付き防止効果を向上させた工作
機械の主軸装置を提供せんとするものである。また本発
明の他の目的は、スピンドルスルークーラント装置を内
蔵する場合でも、主軸、回転軸受、ハウジング等の冷却
および潤滑が行える工作機械の主軸装置を提供せんとす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的に鑑み、本発
明は、工作機械の主軸装置の主軸中心部に導入した潤滑
液を、夫々、主軸の前方域と後方域に設けた回転軸受の
内側領域に回送し、その潤滑液で夫々の回転軸受を潤滑
するとともに、同潤滑液を主軸の内周面に沿って軸線方
向に流通させ主軸を内側から冷却する。また、流通後の
潤滑液を主軸周囲のハウジングの内部における回転軸受
の周囲に配管した液路へ回送して回転軸受からハウジン
グへ伝熱された熱分を効果的に奪取してハウジング外周
域に冷却効果を与え、その後に潤滑液を回収、帰還させ
るようにした総合的な潤滑、冷却機構を構成するように
したものである。

【０００８】即ち、本発明によれば、回転軸受によって
主軸をハウジングに回転可能に支持した工作機械の主軸
装置において、前記主軸の中心部に主軸後方から主軸前
方へ向けて連通し、潤滑液供給源の吐出側に接続された
潤滑液供給流路と、前記潤滑液供給流路からラジアル方
向に分岐し、前記回転軸受に向けて開口した軸受潤滑流
路と、前記潤滑液供給流路から分岐し、前記主軸の内周
面に沿って潤滑液を流通させ前記主軸内面を冷却する軸
芯冷却流路と、前記軸受潤滑流路及び前記軸芯冷却流路
から前記潤滑液供給源の吸引側へ接続された潤滑液回収
路と、を具備し、前記回転軸受の潤滑及び前記主軸の軸
芯冷却を共に行うように構成した工作機械の主軸装置を
提供するものである。

【０００９】また、本発明によれば、回転軸受によって
主軸をハウジングに回転可能に支持した工作機械の主軸
装置において、前記主軸の中心部に主軸後方から主軸前
方へ向けて連通し、潤滑液供給源の吐出側に接続された
潤滑液供給流路と、前記潤滑液供給流路からラジアル方
向に分岐し、前記回転軸受に向けて開口した軸受潤滑流
路と、前記潤滑液供給流路から分岐し、前記主軸の内周
面に沿って潤滑液を流通させ前記主軸内面を冷却する軸
芯冷却流路と、前記回転軸受潤滑をした潤滑液及び前記
軸芯冷却をした潤滑液の少くとも一方の潤滑液を前記ハ
ウジング内に循環させるハウジング冷却流路と、前記ハ
ウジング冷却流路から前記潤滑液供給源の吸引側に接続
された潤滑液回収路と、を具備し、前記回転軸受の潤
滑、前記主軸の軸芯冷却及び前記ハウジングの冷却を共
に行うように構成した工作機械の主軸装置を提供するも
のである。

【００１０】上述した構成を有する工作機械の主軸装置
において、主軸の前方位置及び後方位置に配設された回
転軸受の近傍には潤滑液の外部への漏出を防止する適宜
の封止手段を設けられることが必要であり、このような
封止手段は、周知のオイルシール手段で構成してもよ
く、或いは、圧力空気を供給してエアーカーテン方式に
封止することも可能である。

【００１１】

【作用】上述した構成によれば、潤滑液供給源から供給
される潤滑液によって、潤滑液供給流路、軸受潤滑流
路、軸芯冷却流路を流動する間に、潤滑液は回転軸受を
潤滑するとともに、主軸の奪熱、冷却を行う。更にハウ
ジング冷却流路に潤滑液を流通させ、ハウジングの奪
熱、冷却を行う。冷却作用、潤滑作用を夫々遂行した潤
滑液は、共通の潤滑液回収路を経て帰還し、潤滑液供給
源へ帰還、回収されるのである。以下、本発明を添付図
面に示す実施例に基づいて、詳細に説明する。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明による工作機械の主軸装置の
第一の実施例を示す断面図、図２は、本発明による工作
機械の主軸装置の第二の実施例を示す断面図である。図
１において、本発明の一実施例による主軸装置１０は、
ハウジング１２を備え、このハウジング１２は全体的に
筒形の中空体として形成され、前方から後方へ延長する
中心軸線に沿って主軸１４を回転可能に収納する。この
主軸１４は、前端側に工具ホルダＴ等が装着されるテー
パ孔形の装着孔１６を有し、ハウジング１２の前方位置
に設けられた、間座で相互に離間された１対の回転軸受
１８ａ、１８ｂと、後方位置に設けられた回転軸受１８
ｃとによって回転可能に支持されている。なお、ハウジ
ング１２の前方には軸受押え２０が設けられ、回転軸受
１８ｂの後方側に設けられたナット２２との間で両回転
軸受１８ａ、１８ｂを定位置に固定している。なお、後
方の回転軸受１８ｃは主軸１４の後方部に形成された肩
部に一端を当接させ、他端側からナット２２で押圧され
て定位置に固定配置されている。

【００１３】本実施例では、主軸１４の中心孔の内部に
ドローバー２４を有した工具ホルダＴ等の着脱機構が設
けられ、同工具ホルダＴ等のテーパシャンクＳの後端に
設けられたプルスタッドＰと協働して当該テーパシャン
クＳを装着孔１６に着脱自在に装着する機構を有してい
る。すなわち、ドローバー２４は主軸１４の後端側から
後述のテーパシャンクＳの着脱駆動用として配設される
作動手段により押し込まれると、テーパシャンク後端の
プルスタッドＰの把持を解放して装着孔１６から取外し
可能にし、作動手段の押込解放時にバネ室２６内に配設
された皿ばねや板バネ等の戻しばね２８によってドロー
バー２４が引き戻されると、テーパシャンクＳのプルス
タッドＰを介して同工具ホルダ等を装着孔１６内方へ引
き付けて装着状態とするものである。

【００１４】上記の作動手段は、例えば、主軸装置１０
の後端側に配置された流体シリンダ装置３０によって形
成され、同シリンダ装置３０は、内部に油圧源９０によ
る圧力流体の供給、排出に応動するピストン３２が設け
られ、このピストン３２が前進すると、ドローバー２４
を前方へ押圧し、このとき、同時に同ドローバー２４に
螺合、一体化された可動スリーブ部材３４が前進してそ
の前端側で上記ばね２８を押圧してバネ反力を蓄積す
る。また、ピストン３２が後退すると、戻しばね２８に
蓄積されたバネ反力によって、ドローバー２４は、主軸
後端側へ後退動作を行う。

【００１５】ここで、主軸１４の前方部では、ドローバ
ー２４の外周に案内スリーブ４０が設けられ、同案内ス
リーブ４０の先端には、ドローバー２４の先端に収納さ
れたコレット動作用の工具把持ボール２４ａの逃げ孔が
形成され、同工具把持ボール２４ａがテーパシャンクＳ
のプルスタッドＰと係合、解離して工具ホルダＴ等を把
持する過程の解離時に工具把持ボール２４ａを受容、退
避させる構造になっている。

【００１６】上記案内スリーブ４０は円筒形状を有し、
後述する潤滑液流路の一部を形成する流路形成環として
主軸１４の前端域に形成された肩部に当接、支承された
状態で固定設置されており、この案内スリーブ４０の内
方の端面は、上記の戻しばね２８の受座を形成してい
る。主軸１４の後端側において、上述した可動スリーブ
部材３４は、同じく、円筒状の流路形成環として主軸１
４の後端側に可動に嵌合配設され、この流路形成環をな
す可動スリーブ３４の前端側は既述のように、戻しばね
２８の受座を形成しており、後端側は主軸１４の後端か
らやや軸方向に突出している。

【００１７】更に、本実施例に係る主軸装置１０は、そ
の内部に駆動モータを内蔵した自立駆動型の主軸装置と
して形成されている。従って、主軸１４の中央領域には
ロータＭ１が固着され、このロータＭ１と半径方向に所
定の間隙を隔ててステータＭ２がハウジング１２に固着
された状態で取着され、該ロータＭ１とステータＭ２の
電磁相互作用により、主軸１４を種々の回転速度で回転
作動し、又制動する構成を有している。

【００１８】さて、本発明によれば、主軸１４の径方向
の中心部、本実施例では、ドローバー２４の中心孔内を
貫通、挿着された潤滑液導入管４６が嵌着されており、
この潤滑液導入管４６は内部に潤滑液供給流路を成す潤
滑液流路４６ａを有し、かつ、後方端は、流体シリンダ
装置３０のピストン３２を貫通して主軸装置１０の外部
に突出し、ロータリージョイント６０に接続されてい
る。このロータリージョイント６０は、潤滑液圧送機能
を有した潤滑液供給源６４の吐出側に接続され、該潤滑
液供給源６４から供給される潤滑液がロータリージョイ
ント手段６０を経て潤滑液導入管４６の潤滑液流路４６
ａ内に送入されている。

【００１９】潤滑液導入管４６を流通する潤滑液の一部
は、回転軸受１８ｃの位置で半径方向に分岐した軸受潤
滑流路である分岐路４６ｃを通り、ドローバー２４、可
動スリーブ部材３４を経て、可動スリーブ部材３４の外
周に形成された環状のポケット３４ｂに到達する。その
後潤滑液は遠心力作用で更に主軸１４のラジアル孔４８
ｃ、回転軸受１８ｃの内輪の潤滑液路５０ｃを通り回転
軸受１８ｃ内に供給される。これにより回転軸受１８ｃ
はアンダーレース潤滑されると共に奪熱、冷却される。
上述したポケット３４ｂは軸方向に長く形成され、従っ
て可動スリーブ３４がドローバー２４と共に軸方向に前
後進する場合にも潤滑液が同ポケット３４ｂから回転軸
受１８ｃに確実に供給される。

【００２０】上記潤滑液導入管４６の潤滑液流路４６ａ
は、更に前方に延び、該潤滑液導入管４６の前端で半径
方向に分岐し、かつドローバー２４および案内スリーブ
４０を半径方向に貫通する複数分岐路４６ｂを経由して
同案内スリーブ４０の内部に形成された第一の副潤滑液
流路を形成する複数の軸方向の潤滑液流路４０ａに連通
している。

【００２１】また、同案内スリーブ４０の内端、つま
り、ばね２８のバネ座面に貫通された連絡流路４０ｂを
経てバネ室２６内に連通している。上記の軸方向の複数
の潤滑液流路４０ａは、略、前方側の回転軸受１８ａ、
１８ｂの内側領域に相当した領域に周方向に相互に所定
間隔、又は等間隔で設けられ、この潤滑液流路４０ａ
が、更に、案内スリーブ４０の円筒外壁の複数箇所に形
成された軸受潤滑流路であるラジアル孔４０ｃ、４０ｄ
を介して主軸１４の壁の両回転軸受との対向位置に穿設
されたラジアル孔４８ａ，４８ｂに連通し、更に、両回
転軸受１８ａ、１８ｂの内輪に形成された夫々、複数の
潤滑液路５０ａ、５０ｂに連通して、これらの前方配置
の両回転軸受１８ａ、１８ｂに主軸１４の回転時に、遠
心力作用で供給され、該回転軸受１８ａ、１８ｂをアン
ダーレース潤滑すると同時に該回転軸受１８ａ、１８ｂ
の回転時に発生する熱を奪熱して冷却をも行う。軸受１
８ａ、１８ｂ、１８ｃの内輪のボール軌道面直下に潤滑
液路５０ａ、５０ｂ、５０ｃを穿設してあるが、回転中
ボールは遠心力で外輪側へ押し付けられており、潤滑液
路５０ａ、５０ｂ、５０ｃとボールとの接触で軸受から
騒音が出たり、寿命が早まるといった問題点はない。

【００２２】他方、バネ室２６は、上述のように、潤滑
液導入管４６の潤滑液流路４６ａに連絡流路４０ｂを介
して連通しており、同バネ室２６は、更に主軸１４の後
端側で、可動スリーブ部材３４に形成された複数の軸方
向の潤滑液流路３４ａに連通して軸芯冷却流路を形成
し、従って、潤滑液が、この潤滑液流路３４ａに流入す
る。この様に潤滑液は、潤滑液導入管４６や前後のスリ
ーブ４０、３４の内部流路、更にバネ室２６内を流動す
る間に、主軸１４の回転中に主として回転軸受１８ａ等
から伝達した摩擦熱、駆動モータからの発生熱を内部か
ら奪熱、冷却する作用をも行う。

【００２３】さて、主軸１４の後方の可動スリーブ３４
の潤滑液流路３４ａに流入した潤滑液は、更にその潤滑
液流路３４ａの後端で、軸方向に長く形成された環状の
ポケット３４ｃから主軸１４の後端の壁に穿設されたラ
ジアル流路４８ｄを経て、主軸１４の後端とハウジング
１２の後方部との間に介挿、固定された環体５２に形成
されたラジアル流路５２ａ、ハウジング１２の後端の潤
滑液流路１２ａを経て、外部潤滑液管路５４に流入し、
これらラジアル流路４８ｄ、ラジアル流路５２ａ、潤滑
液流路１２ａ、外部潤滑液管路５４等で形成される副潤
滑液流路を経てハウジング１２の前方部の回転軸受１８
ａ、１８ｂの外周領域に渦巻状に形成、連通した環状流
路１２ｂに流入口５４ａを介して流入し、ハウジング１
２の前方部の回転軸受１８ａ、１８ｂの回転時に発生す
る熱を奪取して、該前方部領域を冷却する作用を行う。

【００２４】この場合にも、上記のポケット３４ｃが、
軸方向に長く形成されていることから、可動スリーブ３
４の前後進時でも、潤滑液は、確実にラジアル流路４８
ｄを経てラジアル流路５２ａに流入し、故に、主軸１４
の前方への潤滑液の回流が途絶えることはない。本実施
例では、環状流路１２ｂを流動してハウジング１２の前
方部の軸受外周域を冷却した潤滑液は、更に、内蔵モー
タのステータＭ２の外周域のハウジング１２中に設けら
れた上記環状流路１２ｂと同様な環状流路１２ｃを流動
し、従って、駆動モータの発生熱を奪取し、この領域の
ハウジング部分を冷却する作用をも行う。そして、この
ように、ハウジング１２を冷却した潤滑液は、ハウジン
グ１２の一部に設けられた排出口１２ｄから回収管路５
５に流入し、同回収管路５５が、更に帰還流路５６を経
て液吸入機能を有した既述の潤滑液供給源６４に帰還す
る。この環状流路１２ｂ、１２ｃによりハウジング冷却
流路を形成している。なお、上述した帰還管路５６に
は、前後の回転軸受１８ａ、１８ｂ、１８ｃを潤滑後の
潤滑液もハウジング１２に形成された潤滑液回収路１２
ｅ等から外部の回収管路５８を経て回収されている。

【００２５】他方、本実施例では、空気圧源７０から空
気路７２を経てハウジング１２の前端に設けた軸受押え
２０に貫通形成された空気路７４と、主軸前端に貫通、
形成されたラジアル路７６を経てテーパー孔形の装着孔
１６内に圧力空気が噴出され、回転軸受１８ａ、１８ｂ
に供給された潤滑液が該装着孔１６へ向けて流出、漏洩
するのを防止するエアーカーテンを形成し、かつ、同時
にテーパ孔形の装着孔１６内を清掃する構成も備えてい
る。

【００２６】同様に、圧力空気源７０から空気路７８、
ハウジング１２及びステータＭ２の内部を貫通する空気
路８０を経て、ロータＭ１に向けて噴出する空気流は同
ロータＭ１を空気冷却し、かつ、主軸１４の内部から隙
間をへて外部に排出されている。また、主軸１４の後端
領域においても、外部空気路８２からハウジング１２の
後端域に穿設されたラジアル空気路８３、８４を経て環
体５２の潤滑液用のラジアル流路５２ａの両側に形成さ
れた２つの環状空気路８６、８８に噴出し、後方可動ス
リーブ３４の潤滑液流路３４ａからポケット３４ｃ、主
軸１４のラジアル流路４８ｄを半径方向に流動して上記
ラジアル流路５２ａへ流動する潤滑液に対してエアーカ
ーテン作用により漏出防止作用を行い、主軸後端の外部
へ潤滑液が漏出するのを防止する構成を有している。エ
アーカーテン作用による潤滑液の漏出防止は、所要に応
じて周知のオイルシール手段に置き換えることも可能で
あるが、圧力空気を使用したエアーカーテンによる封止
は、工作機械の加工現場等に配設された圧力空気源を利
用できる点で便宜であるし、また非接触式であり、摩
擦、摩耗がない利点がある。

【００２７】以上の説明から明らかなように、本実施例
に係る主軸装置１０は、潤滑液供給源６４から供給され
る潤滑液を用いて主軸装置１０の主軸１４の中心域から
回転軸受へ潤滑液を供給して潤滑を行うと同時に、潤滑
液流路が上記の主軸中心部から最外被のハウジング１２
における回転軸受保持部の周囲の滞熱領域へ迂回、形成
されていることから、主軸１４、ハウジング１２を順次
に冷却する作用も行うことができるのである。しかも、
このとき、主軸１４の内側や内部の諸部材を冷却する間
に吸熱して温暖化した潤滑液が最外被のハウジング１２
へ回流され、該ハウジング１２から更に奪熱、冷却を行
う構成にあるため、主軸装置１０の内部を比較的冷たい
潤滑液が冷却し、外部をやや温められた潤滑液で冷却す
るので、所謂、回転軸受を保持する外側要素のハウジン
グから強い締付け力が作用することがない。この結果、
回転軸受１８ａ、１８ｂ、１８ｃが高速回転する場合に
も、それらが焼き付きを起こすような事態は無く、主軸
１４の長時間回転をも可能にすると言う利点を得ること
ができるのである。

【００２８】なお、このような、外部冷却を内部冷却よ
り、緩和させる方式の利点については、本出願人による
先願特開平４−２５３４３号公報にも詳記したが、本発
明では、このような利点を潤滑液の潤滑作用と一貫して
遂行される冷却作用にも応用している点で、上述の周知
の構成とは異なるのである。図２は、本発明の第二の実
施例として、主軸装置の主軸内部の中心領域を軸方向に
後端側から前端側へ切削液を流通して主軸先端に装着さ
れた工具ホルダＴを貫通し、同工具ホルダＴに保持され
た切削工具へ切削液やエアーなどのクーラントを供給可
能にした、所謂、スピンドルスルー方式の切削液供給機
構を内蔵した主軸装置に本発明に係る潤滑液による潤
滑、冷却を一貫して達成する機構をも内蔵させた実施例
である。

【００２９】さて、本実施例では、主軸装置１０の主軸
１４の中心部に長尺、中空の切削液導入管４６Ａがドロ
ーバー２４に嵌挿、配設され、この切削液導入管４６Ａ
は、本主軸装置１０の後端部に突出してロータリージョ
イント６０Ａに結合されており、同ロータリージョイン
ト６０Ａが適宜の管路６０ａを経て切削液供給源６２に
接続されているので、切削液は切削液導入管４６Ａの中
心の切削液流路１４６に導入され、同切削液流路１４６
を経てドローバー２４の先端領域では、工具ホルダＴの
テーパシャンクＳ、プルスタッドＰ等を貫通した切削液
流路１４８から工具ホルダＴの先端まで供給されるよう
に形成されている。従って、この切削液により、工具ホ
ルダＴに保持された図示のない工具は、切削加工時に、
常時、切削液を工具中心域から供給されながら、ワーク
の切削を遂行できるのである。

【００３０】また、上記のドローバー２４は、前述の図
１の実施例と同様に、主軸１４の後端側に設けられた工
具着脱作動手段により押圧されると、前進してボールコ
レットないし工具把持球２４ａをプルスタッドＰから解
離させ、工具ホルダＴを解放して離脱させることがで
き、また、同作動手段の引き戻し作用とバネ室２６の戻
しばね２８のばね力で後端側へ引き戻されると、工具把
持球２４ａを工具ホルダＴのプルスタッドＰに係合さ
せ、工具ホルダＴを主軸１４の先端の装着孔１６に密
着、装着させる構成を有している。

【００３１】上記工具着脱作動手段は、シリンダ３０
Ａ、ピストン３２Ａ、油圧源９０Ａでなる。工具ホルダ
Ｔを工具装着孔１６から抜く場合は、ピストン３２Ａが
主軸前方の方向へ前進するようシリンダ３０Ａに圧油を
供給する。するとピストン３２Ａがドローバー２４の後
端を押し、ドローバー２４は戻しばね２８のばね力に抗
して前進し、工具把持球２４ａとプルスタッドＰとの係
合がはずれる。工具ホルダＴを装着するときは、ピスト
ン３２Ａを後退させる方向に圧油を供給すると、ドロー
バー２４は戻しばね２８のばね力で後退し、もって工具
把持球２４ａとプルスタッドＰとが係合するのである。

【００３２】切削液導入管４６Ａはピストン３２Ｂとシ
リンダ３０Ｂとの間に設けられればばねによって常時前
方へ付勢され、切削液導入管４６Ａの前端面はプルスタ
ッドＰの後端面に密着し切削液が漏洩しないようになっ
ている。工具自動変換装置（図示せず）によって工具ホ
ルダＴが交換されるとき、油圧源９０Ａからシリンダ３
０Ｂへ圧油を送りピストン３２Ｂを後退させる、つまり
切削液導入管４６Ａを後退、退避させ、プルスタッドＰ
の後端面と切削液導入管４６Ａの前端面とが衝突しない
様にしている。工具交換が完了するとシリンダ３０Ｂへ
の圧油を抜き、シリンダ３０Ｂ内に設けられたばねの力
で切削液導入管４６ＡとプルスタッドＰとは密着する。

【００３３】なお、ドローバー２４の前、後進時には、
同ドローバー２４の後端側に螺合等の止着方法で取着さ
れた可動スリーブ１３４が設けられ、この可動スリーブ
１３４の前端側がバネ室２６に臨み、同バネ室２６に設
けられた戻しばね２８の受座を形成している。この可動
スリーブ１３４は、ドローバー２４の前後進時に、一体
と成って前後進し、前進時には上記の戻しばね２８を圧
縮、蓄圧して戻しばね力を蓄積し、ドローバー２４と共
に後退するとき、戻しばね２８に蓄積された戻しばね圧
が該可動スリーブ１３４を介してドローバー２４に作用
して戻し作用を促進するものである。

【００３４】他方、本実施例では、切削液導入管４６Ａ
とドローバー２４の中心孔の内壁との間に、潤滑液供給
流路を成す主潤滑液流路１４６ａが設けられている。こ
の主潤滑液流路１４６ａには、潤滑液供給源６４から主
軸１４の後端側に設けられた潤滑液導入流路を経て潤滑
液が供給される。すなわち、同潤滑液導入流路は、上記
の可動スリーブ１３４に形成した入口ポケット１３４
ａ、ラジアル流路１３４ｂ、ハウジング１２の後端側に
固定された環体１５２のラジアル流路１５２ａ、ハウジ
ング１２の後端側周壁に半径方向に穿設されたラジアル
流路１５３によって形成され、外部に適宜に配設した管
路６６を経て潤滑液の供給を受ける。

【００３５】上記潤滑液導入流路から主潤滑液流路１４
６ａ内に供給された潤滑液の一部は、回転軸受１８ｃの
位置で半径方向に分岐した軸受潤滑流路である分岐路１
４７を通り、可動スリーブ１３４を経て、可動スリーブ
１３４の外周に形成された環状のポケット１３４ｃに到
達する。その後潤滑液は遠心力作用で更に主軸１４のラ
ジアル孔１５５、回転軸受１８ｃの内輪の潤滑液路５０
ｃを通り回転軸受１８ｃ内に供給される。これにより回
転軸受１８ｃはアンダーレース潤滑されると共に奪熱、
冷却される。上述したポケット１３４ｃは軸方向に長く
形成され、従って可動スリーブ１３４がドローバー２４
と共に軸方向に前後進する場合にも潤滑液が同ポケット
１３４ｃから回転軸受１８ｃに確実に供給される。

【００３６】更に、主潤滑液流路１４６ａ内に供給され
た潤滑液は、主軸１４の前方域において、ドローバー２
４の先端領域及び同先端域に装着された案内スリーブ４
０に半径方向に貫通、形成された複数のラジアル流路１
４８に流動する。この複数のラジアル流路１４８は、案
内スリーブ４０に形成され、主軸１４の前方側の回転軸
受１８ａ、１８ｂの内側領域に配設されて第一の副潤滑
液流路を形成する複数の軸方向の潤滑液流路４０ａに連
通しており、従って潤滑液は、これらの潤滑液流路４０
ａに流入する。

【００３７】また、同案内スリーブ４０の内端、つま
り、ばね２８のバネ座面に貫通された連絡流路４０ｂを
経てバネ室２６内に連通している。上記の軸方向の複数
の潤滑液流路４０ａは、略、前方側の回転軸受１８ａ、
１８ｂの内側領域に相当した領域に周方向に相互に所定
間隔、又は等間隔で設けられ、この潤滑液流路４０ａ
が、更に、案内スリーブ４０の円筒外壁の複数箇所に形
成された軸受潤滑通路であるラジアル孔４０ｃ、４０ｄ
を介して主軸１４の壁の両回転軸受との対向位置に穿設
されたラジアル孔４８ａ，４８ｂに連通し、更に、両回
転軸受１８ａ、１８ｂの内輪に形成された夫々、複数の
潤滑液路５０ａ、５０ｂに連通して、これらの前方配置
の両回転軸受１８ａ、１８ｂに主軸１４の回転時に、遠
心力作用で供給され、該回転軸受１８ａ、１８ｂをアン
ダーレース潤滑すると同時に該回転軸受１８ａ、１８ｂ
の回転時に発生する熱を奪熱して冷却をも行う。

【００３８】他方、バネ室２６は、主潤滑液流路１４６
ａに連絡流路４０ｂを介して連通しており、同バネ室２
６は、更に主軸１４の後端側で、可動スリーブ部材１３
４に穿設した潤滑液流路１５４へも連通している。この
連絡流路４０ｂ、ばね室２６、潤滑液流路１５４により
軸芯冷却流路を形成している。こうしてバネ室２６内を
流動する潤滑液は、主軸１４を内側から奪熱、冷却する
ことは言うまでもない。

【００３９】また、潤滑液流路１５４の潤滑液は、環体
１５２に形成された環状流路１５６とラジアル方向の流
路１５７、ハウジング１２に形成されたラジアル流路１
２ａへ流動し、前述した図１の実施例と同様に、外部の
適宜管路５４を経てハウジング１２の前方域に流動し、
同ハウジング１２の外周部で回転軸受１８ａ、１８ｂの
周囲に形成された環状潤滑液流路１２ｂへ流入して、該
ハウジング１２の前方域を奪熱、冷却する。更に、潤滑
液は、同環状潤滑液流路１２ｂから、駆動モータのステ
ータＭ２の周囲に流動し、そこで環状流路１２ｃを流動
する間にハウジング１２の駆動モータ外周域を冷却し、
液出口１２ｄから回収管路５６に回収される。この環状
流路１２ｂ、１２ｃによりハウジング冷却流路を形成し
ている。なお、夫々の回転軸受１８ａ、１８ｂ、１８ｃ
に供給されて潤滑作用を行った潤滑液は、ハウジング１
２に形成された潤滑液回収路１２ｅから回収管路５８を
経て回収管路５６へ回収され、同回収管路５６は、回収
した潤滑液を、再び潤滑液供給源６４へ帰還させる。

【００４０】なお、空気圧源７０から供給される圧力空
気は、前述した図１の実施例と同様に、主軸１４の先端
領域では、空気路７２を経てハウジング１２の前端に設
けた軸受押え２０に貫通形成された空気路７４と、主軸
前端に貫通、形成されたラジアル路７６を経てテーパー
孔形の装着孔１６内に圧力空気が噴出され、回転軸受１
８ａ、１８ｂに供給された潤滑液が該装着孔１６へ向け
て流出、漏洩するのを防止するエアーカーテンを形成
し、かつ、同時にテーパ孔形の装着孔１６内を清掃する
構成も備えている。

【００４１】同様に、圧力空気源７０から空気路７８、
ハウジング１２及びステータＭ２の内部を貫通する空気
路８０を経て、ロータＭ１に向けて噴出する空気流は同
ロータＭ１を空気冷却し、かつ、主軸１４の内部から隙
間をへて外部に排出される間に、回転軸受１８ｂ、１８
ｃ側から漏出する潤滑液に加圧力を作用して駆動モータ
への潤滑液の流入を阻止する。

【００４２】また、主軸１４の後端領域においても、空
気路８２からハウジング１２及び環体１５２に形成した
ラジアル空気路１６０、１６１、１６２等から所要の封
止部に圧力空気が供給されてエアーカーテンを形成し、
潤滑液の流路における潤滑液の漏出を防止している。勿
論、これらのエアーカーテンによる潤滑液の漏出防止機
構は、所要の封止箇所に周知のオイルリングを装着して
液封する構成に代えても良いことは言うまでもない。

【００４３】以上の説明から明らかなように、図２に示
す本実施例に係る主軸装置１０でも、潤滑液供給源６４
から供給される潤滑液を用いて主軸装置１０の主軸１４
の中心域から回転軸受１８ａ〜１８ｃへ潤滑液を供給し
て潤滑を行うと同時に、潤滑液流路が上記の主軸中心部
から最外被のハウジング１２における回転軸受保持部の
周囲の滞熱領域へ迂回、形成されていることから、主軸
１４、回転軸受１８ａ〜１８ｃ、ハウジング１２等を順
次に冷却する作用も行うことができることは従前の実施
例と同様である。

【００４４】しかも、このとき、主軸１４の内側や内部
の諸部材を冷却する間に吸熱してやや温暖化した潤滑液
が最外被のハウジング１２へ回流され、該ハウジング１
２から更に奪熱、冷却を行う構成にあるため、主軸装置
１０と内部を比較的冷たい潤滑液が冷却し、外部をやや
温められた潤滑液で冷却するので、所謂、回転軸受を保
持する外側要素のハウジングから強い締付け力が作用す
ることがない。この結果、回転軸受１８ａ、１８ｂ、１
８ｃが高速回転する場合にも、それらが焼き付きを起こ
すような事態は無く、主軸１４の長時間回転をも可能に
すると言う利点を得ることができるのである。

【００４５】前述の２つの実施例において、回転軸受１
８ａ、１８ｂの転動体の軌道面直下に設けたラジアル孔
４０ｃ、４０ｄ、４８ａ、４８ｂおよび潤滑液路５０
ａ、５０ｂに代えて、潤滑液通路４０ａから間座１９に
向けてラジアル方向に潤滑液流路を穿設し、間座１９か
ら左右の回転軸受１８ａ、１８ｂの各転動体に潤滑液が
供給されるように間座１９に潤滑液通路を形成するよう
にしても良い。この場合でも回転軸受はよく潤滑され
る。同様に回転軸受１８ｃについても、アンダーレース
潤滑ではなく、潤滑液流路４６ａ、１４６ａからの潤滑
液を回転軸受１８ｃに隣接したナット２２を介して脇か
ら供給する方式にしても良い。

【００４６】また前述の２つの実施例において、軸芯冷
却を終えて主軸後方へ流通した潤滑油をハウジングへ更
に循環させずにすぐ潤滑液供給源６４へ帰環させ、潤滑
液流路４６ａ、１４６ａから回転軸受１８ａ、１８ｂ、
１８ｃへ供給した潤滑液をすぐ回収管路５８で回収せず
環状流路１２ｂ、１２ｃを流通させ、一旦ハウジングの
冷却を行ってから潤滑液供給源６４へ帰環させる構成に
しても良い。もちろん、この方式と、軸芯冷却を終えた
潤滑液をハウジングに更に循環させる方式とを併用し、
ハウジング循環後に共に回収し潤滑液供給源６４に帰還
させても良い。潤滑液供給源には吸引ポンプ、フィル
タ、潤滑液温度調節装置が内蔵されており、ばね室２６
等を流通してゴミの混入した潤滑液を濾過し、再度回転
軸受に供給しても差し支えないようにするとともに、主
軸装置が所定温度を維持できるように潤滑液温度を調節
して潤滑液を循環供給させる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、上述の実施例の説明を
介して明らかなように、潤滑液供給源から供給される潤
滑液を主軸装置の内方から順次に周辺域へ流動させ、こ
の間に主軸を回転支持する回転軸受を潤滑し、かつ、主
軸装置の内部領域を冷たい潤滑液で奪熱、冷却する。更
に主軸内部を流通して吸熱、温暖化した潤滑液をハウジ
ングへ回流させて同ハウジングの奪熱、冷却を行う方式
とし、潤滑と冷却とを同じ潤滑液で統一的に達成する構
成としたから、主軸装置には、効果的な潤滑効果と冷却
効果とが付与され、従って、高速回転を行う場合でも、
長期に渡って円滑、かつ、安定した主軸回転を得ること
ができる。また、主軸内にスピンドルスルークーラント
装置が内蔵された場合においても、同様の潤滑及び冷却
効果がある主軸装置を得ることができる。更に、回転軸
受の転動体の軌道面直下から潤滑液を転動体に向けて供
給するアンダーレース潤滑方式にして、より一層の潤
滑、冷却効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による工作機械の主軸装置の第一の実施
例を示す断面図である。

【図２】本発明による工作機械の主軸装置の第二の実施
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０…主軸装置 １２…ハウジング １２ａ…ラジアル流路 １２ｂ、１２ｃ…環状流路 １４…主軸 １８ａ、１８ｂ、１８ｃ…回転軸受 ２４…ドローバー ３４…可動スリーブ部材 ３４ａ…潤滑液流路 ４０…案内スリーブ ４０ａ…潤滑液流路 ４０ｃ、４０ｄ…ラジアル孔 ４６…潤滑液導入管 ４６ａ…潤滑液流路 ４８ａ、４８ｂ…ラジアル孔 ５０ａ、５０ｂ…潤滑液路 ５４…外部管路 ５６…回収管路 ６４…潤滑液供給源

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸受によって主軸をハウジングに回
   転可能に支持した工作機械の主軸装置において、 前記主軸の中心部に主軸後方から主軸前方へ向けて連通
   し、潤滑液供給源の吐出側に接続された潤滑液供給流路
   と、 前記潤滑液供給流路からラジアル方向に分岐し、前記回
   転軸受に向けて開口した軸受潤滑流路と、 前記潤滑液供給流路から分岐し、前記主軸の内周面に沿
   って潤滑液を流通させ前記主軸内面を冷却する軸芯冷却
   流路と、 前記軸受潤滑流路及び前記軸芯冷却流路から前記潤滑液
   供給源の吸引側へ接続された潤滑液回収路と、を具備
   し、前記回転軸受の潤滑及び前記主軸の軸芯冷却を共に
   行うように構成したことを特徴とする工作機械の主軸装
   置。
2. 【請求項２】 回転軸受によって主軸をハウジングに回
   転可能に支持した工作機械の主軸装置において、 前記主軸の中心部に主軸後方から主軸前方へ向けて連通
   し、潤滑液供給源の吐出側に接続された潤滑液供給流路
   と、 前記潤滑液供給流路からラジアル方向に分岐し、前記回
   転軸受に向けて開口した軸受潤滑流路と、 前記潤滑液供給流路から分岐し、前記主軸の内周面に沿
   って潤滑液を流通させ前記主軸内面を冷却する軸芯冷却
   流路と、 前記回転軸受潤滑をした潤滑液及び前記軸芯冷却をした
   潤滑液の少くとも一方の潤滑液を前記ハウジング内に循
   環させるハウジング冷却流路と、 前記ハウジング冷却流路から前記潤滑液供給源の吸引側
   に接続された潤滑液回収路と、を具備し、前記回転軸受
   の潤滑、前記主軸の軸芯冷却及び前記ハウジングの冷却
   を共に行うように構成したことを特徴とする工作機械の
   主軸装置。
3. 【請求項３】 前記回転軸受潤滑は、前記軸受潤滑流路
   が前記回転軸受の内輪に穿設した潤滑液孔に連通したア
   ンダーレース潤滑である請求項１または２に記載の工作
   機械の主軸装置。
4. 【請求項４】 軸線方向の前後位置に隔設、配置された
   回転軸受によって主軸をハウジングに回転可能に支持し
   た工作機械の主軸装置において、 前記主軸の中心部に主軸後方から主軸前方へ向けて連通
   し、潤滑液供給源の吐出側に接続された潤滑液供給流路
   と、 前記潤滑液供給流路の前後位置でそれぞれラジアル方向
   に分岐し、前記各回転軸受の内輪に穿設した潤滑液孔に
   連通し、前記各回転軸受をアンダーレース潤滑する軸受
   潤滑流路と、 前記潤滑液供給流路の主軸前方側から折り返し、前記主
   軸内周面に沿って潤滑液を主軸後方へ流通させ前記主軸
   内面を冷却する軸芯冷却流路と、 前記軸芯冷却流路の主軸後方側に連通し、前記ハウジン
   グ内に設けられたハウジング冷却流路と、 前記軸受潤滑流路から前記回転軸受に供給した潤滑液及
   び前記ハウジング冷却流路を流通した潤滑液を共に回収
   する前記潤滑液供給源の吸引側へ接続された潤滑液回収
   路と、を具備し、前記回転軸受の潤滑、前記主軸の軸芯
   冷却及び前記ハウジングの冷却を共に行うように構成し
   たことを特徴とする工作機械の主軸装置。
5. 【請求項５】 前記潤滑液供給流路は、前記主軸内に挿
   通されたドローバー内に軸線方向に設けられた管路でな
   り、前記軸芯冷却流路は、前記主軸内周面と前記ドロー
   バー外周面との間に形成された環状隙間でなる請求項１
   ないし４のいずれか１項に記載の工作機械の主軸装置。
6. 【請求項６】 前記潤滑液供給路は、前記主軸内に挿通
   されたドローバーの内周面と前記ドローバー内に挿通さ
   れたクーラント導入管の外周面との間に形成された環状
   隙間でなり、前記軸芯冷却流路は、前記主軸の内周面と
   前記ドローバーの外周面との間に形成された環状隙間で
   なる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の工作機械
   の主軸装置。