特開 2022-183769 主軸装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022183769

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】主軸装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/12 20060101AFI20221206BHJP

   B23B 19/02 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/12 C

B23B19/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021091249

(22)【出願日】2021-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市川 雅樹

【テーマコード（参考）】

3C011

3C045

【Ｆターム（参考）】

3C011FF06

3C045FD12

3C045FD18

3C045FD28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】主軸装置において、転がり軸受の潤滑および冷却を十分に行うと共に、皿ばねの寿命を長くできる技術を提供する。
【解決手段】主軸装置は、ハウジング３と、転がり軸受と、主軸１０と、主軸１０の軸方向に沿って移動可能なプッシュロッド３０と、主軸１０内において主軸１０の内周面とプッシュロッド１０との間に配置され、プッシュロッド１０に対して前端部側から後端部側に向かう付勢力を与える皿ばね３３と、転がり軸受に向けて潤滑油を吹き付ける供給流路６１と、少なくとも主軸１０に形成された連通流路６２であって、転がり軸受に吹き付けられた潤滑油を皿ばね３３に供給する連通流路６２と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸装置であって、
ハウジングと、
転がり軸受と、
前端部と、前記前端部と対向する後端部とを有する主軸であって、前記ハウジングに前記転がり軸受を介して回転可能に支持される主軸と、
前記主軸内に配置されたプッシュロッドであって、前記主軸の軸方向に沿って移動可能なプッシュロッドと、
前記主軸内において前記主軸の内周面と前記プッシュロッドとの間に配置され、前記プッシュロッドに対して前記前端部側から前記後端部側に向かう付勢力を与える皿ばねと、
前記ハウジングに設けられ、前記転がり軸受に向けて潤滑油を吹き付ける供給流路と、
少なくとも前記主軸に形成された連通流路であって、前記転がり軸受に吹き付けられた前記潤滑油を前記皿ばねに供給する連通流路と、を備える、主軸装置。

【請求項2】

請求項１に記載の主軸装置であって、さらに、
前記連通流路に配置され、前記皿ばねに向かう供給方向への前記潤滑油の流れを許容し、前記供給方向とは反対の方向への前記潤滑油の流れを阻止する第１チェック弁を有する、主軸装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の主軸装置であって、
前記連通流路は、
前記潤滑油を受け入れる一端部としての入口開口部と、
前記入口開口部と連通し、前記主軸内の前記皿ばねが配置された配置領域に開口する他端部を有する出口流路と、を有し、
前記供給流路の下流端である供給開口部は、前記転がり軸受のうちで頂部が位置する領域と、前記軸方向において対向し、
前記入口開口部は、少なくとも前記主軸の回転動作が停止している停止状態の場合には、鉛直上方向を向いて開口する、主軸装置。

【請求項4】

請求項３に記載の主軸装置であって、
前記入口開口部の流路断面積は、前記出口流路の流路断面積よりも大きい、主軸装置。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の主軸装置であって、さらに、
前記軸方向について前記転がり軸受を挟んで前記供給開口部とは反対側に位置するプレート部材を有し、
前記入口開口部は、前記軸方向について前記プレート部材と前記転がり軸受との間に位置する、主軸装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の主軸装置であって、さらに、
前記ハウジング内における前記主軸の外周に配置され、前記主軸を回転させる電動モータと、
前記軸方向について、前記電動モータから外れた位置に形成された排出流路であって、前記皿ばねに供給された前記潤滑油を外部に排出する排出流路と、を備える、主軸装置。

【請求項7】

請求項６に記載の主軸装置であって、さらに、
前記排出流路に配置され、前記外部に向かう排出方向への前記潤滑油の流れを許容し、前記排出方向とは反対の方向への前記潤滑油の流れを阻止する第２チェック弁を有する、主軸装置。

【請求項8】

請求項６または請求項７に記載の主軸装置であって、
前記排出流路は、前記主軸と前記プッシュロッドとの少なくともいずれか一方に形成されている、主軸装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の主軸装置であって、
前記主軸は、前記前端部に形成された工具が配置される配置孔を有し、
前記プッシュロッドは、前記軸方向に貫通する第１ロッド孔を有する外周側プッシュロッドと、前記第１ロッド孔内に配置され、前記軸方向に貫通する第２ロッド孔を有する内周側プッシュロッドと、を有し、
前記主軸装置は、さらに、
少なくとも前記第２ロッド孔によって形成されたクーラント流路であって、クーラントを前記前端部側に位置する加工ポイントに供給するクーラント流路と、
少なくとも前記外周側プッシュロッドと前記内周側プッシュロッドとの隙間によって形成されたエア流路であって、前記配置孔に吹き付けるエアを前記配置孔に供給するエア流路と、を有する、主軸装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、主軸装置の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工作機械における主軸装置は、ハウジングと、ハウジングに転がり軸受を介して回転可能に支持される主軸と、主軸に挿通され、軸方向に移動可能なプッシュロッド（「ドローバー」ともいう。）と、主軸とプッシュロッド間に挿通され、プッシュロッドを付勢する皿ばねとを備える（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－５９９７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の技術では、主軸装置は、プッシュロッドと主軸の軸心内との間の皿ばねが配置されたばね配置空間を有し、このばね配置空間を主軸の軸受部を冷却する冷却液が流れる冷却液供給通路として利用している。しかしながら、従来の技術では、ばね配置空間内を流通した後に主軸の軸受部に冷却液が流れるため、軸受部の冷却が十分に行えず、皿ばね同士を擦り合わせた汚れが軸受部へ供給される恐れがある。また、主軸装置の皿ばねは、プッシュロッドの軸方向に沿った移動に応じて伸縮する。この伸縮が繰り返されることで、皿ばね同士の摩擦によって皿ばねの寿命が到達する。このように、従来から、主軸装置において、軸受部を効率的に冷却および潤滑することと、皿ばねの寿命を長くすることが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、主軸装置が提供される。この主軸装置は、ハウジングと、転がり軸受と、前端部と、前記前端部と対向する後端部とを有する主軸であって、前記ハウジングに前記転がり軸受を介して回転可能に支持される主軸と、前記主軸内に配置されたプッシュロッドであって、前記主軸の軸方向に沿って移動可能なプッシュロッドと、前記主軸内において前記主軸の内周面と前記プッシュロッドとの間に配置され、前記プッシュロッドに対して前記前端部側から前記後端部側に向かう付勢力を与える皿ばねと、前記ハウジングに設けられ、前記転がり軸受に向けて潤滑油を吹き付ける供給流路と、少なくとも前記主軸に形成された連通流路であって、前記転がり軸受に吹き付けられた前記潤滑油を前記皿ばねに供給する連通流路と、を備える。この形態によれば、供給流路によって皿ばねよりも先に転がり軸受に潤滑油を吹き付けることで、転がり軸受の冷却を十分に行うと共に転がり軸受の潤滑を行うことができる。また、連通流路によって、転がり軸受に吹き付けられた潤滑油を利用して皿ばねの冷却と潤滑を行うことができる。皿ばねの潤滑を行うことで、皿ばねの摩擦による損傷を低減できるので、皿ばねの寿命を長くすることができる。
（２）上記形態において、さらに、前記連通流路に配置され、前記皿ばねに向かう供給方向への前記潤滑油の流れを許容し、前記供給方向とは反対の方向への前記潤滑油の流れを阻止する第１チェック弁を有していてもよい。この形態によれば、潤滑油が反対の方向へ逆流して、供給流路側へと排出される可能性を低減できる。
（３）上記形態において、前記連通流路は、前記潤滑油を受け入れる一端部としての入口開口部と、前記入口開口部と連通し、前記主軸内の前記皿ばねが配置された配置領域に開口する他端部を有する出口流路と、を有し、前記供給流路の下流端である供給開口部は、前記転がり軸受のうちで頂部が位置する領域と、前記軸方向において対向し、前記入口開口部は、少なくとも前記主軸の回転動作が停止している停止状態の場合には、鉛直上方向を向いて開口していてもよい。この形態によれば、少なくとも主軸の停止状態において、転がり軸受に吹き付けられた潤滑油を効率良く入口開口部に流入させることができる。
（４）上記形態において、前記入口開口部の流路断面積は、前記出口流路の流路断面積よりも大きくてもよい。この形態によれば、入口開口部の容積を増大できるので、入口開口部により多くの量の潤滑油を流入させることができる。
（５）上記形態において、さらに、前記軸方向について前記転がり軸受を挟んで前記供給開口部とは反対側に位置するプレート部材を有し、前記入口開口部は、前記軸方向について前記プレート部材と前記転がり軸受との間に位置していてもよい。この形態によれば、プレート部材によって潤滑油が周囲に飛散することを抑制しつつ、プレート部材に当たった潤滑油のより多くを入口開口部に流入させることができる。
（６）上記形態において、さらに、前記ハウジング内における前記主軸の外周に配置され、前記主軸を回転させる電動モータと、前記軸方向について、前記電動モータから外れた位置に形成された排出流路であって、前記皿ばねに供給された前記潤滑油を外部に排出する排出流路と、を備えていてもよい。この形態によれば、排出流路を介して外部に排出された潤滑油が電動モータに付着する可能性を低減できる。
（７）上記形態において、さらに、前記排出流路に配置され、前記外部に向かう排出方向への前記潤滑油の流れを許容し、前記排出方向とは反対の方向への前記潤滑油の流れを阻止する第２チェック弁を有していてもよい。この形態によれば、排出流路を逆流する潤滑油の流れを阻止できる。
（８）上記形態において、前記排出流路は、前記主軸と前記プッシュロッドとの少なくともいずれか一方に形成されていてもよい。この形態によれば、主軸やプッシュロッドを用いて排出流路を形成できる。
（９）上記形態において、前記主軸は、前記前端部に形成され、工具が配置される配置孔を有し、前記プッシュロッドは、前記軸方向に貫通する第１ロッド孔を有する外周側プッシュロッドと、前記第１ロッド孔内に配置され、前記軸方向に貫通する第２ロッド孔を有する内周側プッシュロッドと、を有し、前記主軸装置は、さらに、少なくとも前記第２ロッド孔によって形成されたクーラント流路であって、クーラントを前記前端部側に位置する加工ポイントに供給するクーラント流路と、少なくとも前記外周側プッシュロッドと前記内周側プッシュロッドとの隙間によって形成されたエア流路であって、前記配置孔に吹き付けるエアを前記配置孔に供給するエア流路と、を有していてもよい。この形態によれば、加工ポイントへのクーラントの供給と、配置孔へのエアの供給とを行うことができる。
本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、上記の主軸装置の他に、例えば主軸装置の製造方法、主軸装置の制御方法などの形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の主軸装置の縦断面を示す模式図。

【図2】図１の領域の拡大図。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図。

【図4】第２実施形態の主軸装置を説明するための図。

【図5】他の実施形態１を説明するための第１図。

【図6】他の実施形態１を説明するための第２図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態の主軸装置１の縦断面を示す模式図である。本実施形態の主軸装置１は、マシニングセンタなどの工作機械に備えられるモータビルトイン方式の主軸装置である。主軸装置１は、前方側において被加工物を加工する工具（図示）を把持する。図１には、主軸装置１が有する主軸１０の軸線ＡＸが示されている。軸線ＡＸよりも上半分の図は、工具の把持が解除されたアンクランプ状態を示し、軸線ＡＸよりも下半分の図は、工具を把持したクランプ状態を示している。また、軸線ＡＸに沿った方向である軸方向について、工具を把持する側を前方側とし、工具を把持する側とは反対側を後方側とする。また、図１の紙面上側が鉛直上方向側であり、紙面下側が鉛直下方向側である。

【0009】

主軸装置１は、筒状のハウジング３と、主軸１０と、前方側軸受１０Ａと、後方側軸受１０Ｂと、電動モータ４０と、プッシュロッド３０と、コレット３２と、皿ばね３３と、移動制御機構１５と、制御装置９０と、を備える。ハウジング３は、主軸１０や電動モータ４０などの主軸装置１の主要な要素を内側に配置する。

【0010】

主軸１０は、ハウジング３に前方側軸受１０Ａおよび後方側軸受１０Ｂを介して回転可能に支持されている。主軸１０は、軸線ＡＸを有し、電動モータ４０の駆動によって軸線ＡＸを中心として回転する。主軸１０は、前方側の端部である前端部１０Ｆと、前端部１０Ｆと対向する後端部１０Ｒとを有する。主軸１０は、軸方向に貫通する主軸内孔１０Ｈを有する。主軸内孔１０Ｈのうち、前端部１０Ｆ側には工具の一部が配置されて、工具を主軸装置１に装着するための配置孔１０Ｔが形成されている。

【0011】

前方側軸受１０Ａは、軸方向について、電動モータ４０よりも前方側の位置に配置されているアンギュラ型の転がり軸受である。前方側軸受１０Ａは、軸方向に間隔を開けて２つ配置されている。前方側軸受１０Ａは、軸方向と直交する主軸１０の径方向について、ハウジング３と主軸１０との間に介在する。後方側軸受１０Ｂは、軸方向について、電動モータ４０よりも後方側の位置に配置されているコロ型の転がり軸受である。後方側軸受１０Ｂは、主軸１０の径方向について、ハウジング３と主軸１０との間に介在する。

【0012】

電動モータ４０は、ロータ４１と、ステータ４２とを備える。電動モータ４０は、ハウジング３内における主軸１０の外周に配置されている。ロータ４１は、ロータスリーブ４４を介して主軸１０と一体回転可能に構成されている。制御装置９０の制御によってステータ４２に電力が供給されることでロータ４１が回転することで、主軸１０が回転する。

【0013】

プッシュロッド３０は、主軸１０内である主軸内孔１０Ｈに配置されている。プッシュロッド３０は、前端部１０Ｆ側に位置する一端部３０Ｆと、後端部１０Ｒ側に位置する他端部３０Ｒとを有する。プッシュロッド３０は、後述する移動制御機構１５の動作によって主軸１０の軸方向に沿って移動可能である。プッシュロッド３０は、主軸１０の回転動作と連動するように主軸１０に連結されている。

【0014】

コレット３２は、プッシュロッド３０の一端部３０Ｆに取り付けられている。コレット３２は、プッシュロッド３０に連動して、工具を把持するクランプ状態と、工具の把持が解除されたアンクランプ状態とのいずれかの状態をとる。具体的には、コレット３２は、プッシュロッド３０が移動制御機構１５によって前方側に押し出されて、一端部３０Ｆ側に移動した場合にはアンクランプ状態となる。一方で、コレット３２は、プッシュロッド３０が移動制御機構１５から離間して皿ばね３３の付勢力によって他端部３０Ｒ側に移動した場合にはクランプ状態となる。

【0015】

皿ばね３３は、主軸１０内である主軸内孔１０Ｈにおいて、主軸１０の内周面とプッシュロッド３０との間に配置されている。皿ばね３３は、主軸１０の軸方向において、主軸１０の内周に配置されたカラー３４と、プッシュロッド３０の他端部３０Ｒに形成された大径部３０Ｄとの間に配置されている。詳細には、皿ばね３３は、プッシュロッド３０の外周に挿通されて配置されている。皿ばね３３は、軸方向に沿って複数設けられている。皿ばね３３の後方側の端部は、プッシュロッド３０の他端部３０Ｒ側の大径部３０Ｄに軸方向に対向した状態で当接している。これにより、皿ばね３３は、プッシュロッド３０に対して前端部１０Ｆ側から後端部１０Ｒ側に向かう付勢力を与える。この付勢力によって、移動制御機構１５が作動していない場合には、コレット３２が常時クランプ状態となる。なお、皿ばね３３には、摩擦力を低減するためにグリースが塗布されていてもよい。

【0016】

移動制御機構１５は、軸方向について、プッシュロッド３０よりも後方側に配置されている。移動制御機構１５は、軸方向に移動可能に構成されたピストン１８を有する。ピストン１８は、プッシュロッド３０の他端部３０Ｒと軸方向に対向する。ピストン１８が前方側に移動することで、皿ばね３３の付勢力に抗してプッシュロッド３０がピストン１８によって前方側に向かって移動する。これにより、コレット３２はアンクランプ状態となる。

【0017】

制御装置９０は、ＣＰＵと記憶装置などによって構成され、主軸装置１の動作を制御する。例えば、制御装置９０は、主軸装置１の電動モータ４０の動作を制御する。

【0018】

主軸装置１は、さらに、潤滑油供給装置９１と、エア供給装置９２と、油圧装置９３と、クーラント供給装置９５とを備える。これらの装置９１，９２，９３，９５は、制御装置９０によって動作が制御される。潤滑油供給装置９１は、後方側軸受１０Ｂおよび皿ばね３３に潤滑油を供給する装置である。潤滑油供給装置９１は、潤滑油タンクを有し、高圧エアと潤滑油とを下流側に送り、ハウジング３に取り付けられたパイプの先端部８１を介してミスト状の潤滑油をハウジング３内の流路に供給する。ハウジング３内に供給された潤滑油は、後方側軸受１０Ｂの潤滑および冷却と、皿ばね３３の潤滑および冷却に用いられる。潤滑油供給装置９１は、制御装置９０がＯＮ状態のときに常時作動している。つまり、潤滑油供給装置９１は、クランプ状態とアンクランプ状態にかかわらず潤滑油を下流側に向けて供給している。エア供給装置９２は、例えばコンプレッサーであり、移動制御機構１５のピストン１８に設けられた流路に加圧されたエアを送り込む。このピストン１８に設けられた流路は、エア流路１２０の一部を構成、エアはエア流路１２０を流通して前方側に位置する配置孔１０Ｔに吹き付けられる。これにより、配置孔１０Ｔに付着した切屑が除去される。油圧装置９３は、ピストン１８を軸方向に沿って移動させるための作動油をシリンダ室１８ａに供給したりシリンダ室１８ａから排出したりする。油圧装置９３は、ピストン１８を前方側に移動させて、プッシュロッド３０を前方側に押し進める場合（アンクランプ状態にする場合）には、シリンダ室１８ａの第１ポート８３に作動油を供給する。一方で、油圧装置９３は、ピストン１８を後方側に移動させて、プッシュロッド３０から離間させる場合（クランプ状態にする場合）には、シリンダ室１８ａの第２ポート８４に作動油を供給する。クーラント供給装置９５は、移動制御機構１５の後端側の開口部８５を介して軸方向に延びるクーラント流路１３０にクーラントを供給する。クーラントは、クーラント流路１３０を流れて、一端部３０Ｆ，工具内を経由して、工具の刃先である加工ポイントに供給される。

【0019】

図２は、図１の領域Ｒ２の拡大図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図１～図３を用いて、主軸装置１が有する各種流路に関連する構成と、後方側軸受１０Ｂ周辺の部材構成について説明する。まずは、後方側軸受１０Ｂ周辺の部材構成について説明する。図２に示すように、ハウジング３は、後方側軸受１０Ｂを収容する筒状の軸受ハウジング１２を有する。また、主軸装置１は、エンコーダ４５と、軸受押え１６と、ロータリージョイント４４と、ナット４３とを備える。エンコーダ４５は、主軸１０の回転角度位置や回転速度を検出し、制御装置９０に検出信号を送信する。制御装置９０は、例えば、エンコーダ４５からの回転角度位置に関する検出信号を用いて、電動モータ４０を制御することで、主軸１０の停止位置を制御できる。軸受押え１６は、主軸１０の外周にねじ結合されて後方側軸受１０Ｂの後方側に配置され、後方側軸受１０Ｂの端面に当接して後方側軸受１０Ｂの軸方向の動きを規制する。ロータリージョイント４４は、主軸１０の後方側端部に取り付けられた回転ジョイント４６と、移動制御機構１５に取り付けられた固定ジョイント４７とを有する。回転ジョイント４６と固定ジョイント４７同士が端面で滑り接触する。回転ジョイント４６と固定ジョイント４７には、クーラント供給装置９５（図１）から供給されるクーラントが流通する流路を有する。ナット４３は、軸受押え１６と主軸１０の間に配置され、軸受押え１６が緩まないようにロックする。

【0020】

プッシュロッド３０は、外周側プッシュロッド３０Ａと、内周側プッシュロッド３０Ｂとによって構成される。外周側プッシュロッド３０Ａの他端部３０Ｒ側に形成された段差部は、皿ばね３３と当接する。外周側プッシュロッド３０Ａは、筒状の部材であり、軸方向に貫通する第１ロッド孔３１Ｈを有する。内周側プッシュロッド３０Ｂは、筒状の部材であり、第１ロッド孔３１Ｈ内に配置され、軸方向に貫通する第２ロッド孔３２Ｈを有する。

【0021】

次に、主軸装置１が有する各種流路に関連する構成について図１～図３を用いて説明する。なお、各種流路について「上流」、「下流」の基準は、各装置９１，９２，９３，９５（図１）から供給される流体の流れ方向を基準とする。主軸装置１は、後方側軸受１０Ｂおよび皿ばね３３に潤滑油を供給する潤滑油流路１１０（図２）と、コレット３２によって把持された工具によって加工する加工ポイントにクーラントを供給するクーラント流路１３０（図１、図２）と、配置孔１０Ｔに吹き付けるエアを配置孔１０Ｔに供給するエア流路１２０（図１、図２）とを備える。

【0022】

クーラント流路１３０は、移動制御機構１５に形成された第１クーラント流路１９（図１）と固定ジョイント４７に形成された第４クーラント流路４７ａ（図１）と回転ジョイント４６に形成された第２クーラント流路４８（図２）と内周側プッシュロッド３０Ｂに形成された第３クーラント流路３８（図１、図２）とを有する。第３クーラント流路３８は、内周側プッシュロッド３０Ｂの第２ロッド孔３２Ｈによって形成されている。クーラント供給装置９５から供給されたクーラントは、第１クーラント流路１９、第４クーラント流路４７ａ、第２クーラント流路４８、第３クーラント流路３８の順に流通して、内周側プッシュロッド３０Ｂの一端部３０Ｆ、工具内を経由して、前端部１０Ｆ側に位置し、工具の刃先である加工ポイントに供給される。このように、クーラント流路１３０は、軸方向に沿って形成された流路である。クーラント供給装置９５は、制御装置９０からの指令に応じて、クランプ状態において主軸１０が回転している間の期間においてクーラントをクーラント流路１３０に供給する。

【0023】

エア流路１２０は、ピストン１８に形成された第１エア流路５５（図１、図２）と、プッシュロッド３０に形成された第２エア流路３５（図２）と、主軸１０とプッシュロッド３０との間に形成された第３エア流路１２５（図１）と、主軸１０内に形成された第４エア流路１５５（図１）および第５エア流路１５６（図１）とを有する。図２に示すように、第１エア流路５５の下流端は、ピストン１８のうち軸方向においてプッシュロッド３０と対向する位置に形成された開口である。アンクランプ状態において、ピストン１８とプッシュロッド３０の端面同士が当接した場合に、ピストン１８の第１エア流路５５は、プッシュロッド３０の第２エア流路３５に接続される。図２に示すように、第２エア流路３５は、外周側プッシュロッド３０Ａに形成された上流側流路３５Ａと、上流側流路３５Ａに接続された下流側流路３５Ｂとを有する。下流側流路３５Ｂは、外周側プッシュロッド３０Ａの内周面と内周側プッシュロッド３０Ｂの外周面との隙間によって形成されている。図１に示すように、第３エア流路１２５は、第２エア流路３５を流通した加圧されたエアが流通する。第３エア流路１２５は、主軸１０とプッシュロッド３０との隙間によって形成されている。第４エア流路１５５は、主軸１０の前端部１０Ｆ内において軸線ＡＸ周りに間隔を開けて複数形成されている。第４エア流路１５５の上流端は、第３エア流路１２５に接続され、第４エア流路１５５の下流端は、第５エア流路１５６に連通し、第５エア流路１５６の下流端は、配置孔１０Ｔに向かって開口している。第４エア流路１５５を経て、第５エア流路１５６から配置孔１０Ｔ内にエアが吹き付けられる。図１に示すエア供給装置９２は、制御装置９０の指令によって、ピストン１８によってプッシュロッド３０が前方側に移動したアンクランプ状態の時に、加圧されたエアをエア流路１２０に供給する。以上のように、エア流路１２０は、少なくとも外周側プッシュロッド３０Ａの内周面と、内周側プッシュロッド３０Ｂの外周面との隙間によって形成されている。

【0024】

図２に示すように、潤滑油流路１１０は、供給流路６１と、連通流路６２と、主軸内孔１０Ｈのうち皿ばね３３が配置されたばね室１０ＨＲと、排出流路６７とを有する。供給流路６１は、後方側軸受１０Ｂに向けてミスト状の潤滑油を吹き付ける流路である。潤滑油が後方側軸受１０Ｂに吹き付けられることで、後方側軸受１０Ｂの潤滑と冷却が行われる。供給流路６１は、ハウジング３のうち軸受ハウジング１２内に形成されている。詳細には、供給流路６１は、軸受ハウジング１２のうち主軸１０の軸線ＡＸよりも上側の位置に形成されている。供給流路６１は、先端部８１に接続された上流端６１Ａと、後方側軸受１０Ｂに向かって開口する下流端としての供給開口部６１Ｂとを有する。供給開口部６１Ｂは途中で２つに分岐した流路である。２つの供給開口部６１Ｂは、後方側軸受１０Ｂのうちで鉛直方向において最も高い位置にある頂部（後方側軸受１０Ｂは主軸１０の回りに３６０度配置され、主軸１０よりも上側に位置する部分）が位置する領域ＴＲと、軸方向において対向する。供給開口部６１Ｂは、供給流路６１の上流側の流路よりも流路面積が小さい。これにより、供給開口部６１Ｂ内の圧力が高くなり、供給開口部６１Ｂからミスト状の潤滑油が後方側軸受１０Ｂに向けて吹き付けられる。

【0025】

連通流路６２は、後方側軸受１０Ｂに吹き付けられ、ミスト状から液状となった潤滑油を皿ばね３３に供給する流路である。連通流路６２は、軸方向について、後方側軸受１０Ｂに対して供給開口部６１Ｂが位置する側と同じ側、すなわち後方側軸受１０Ｂよりも後方側に形成されている。連通流路６２は、供給開口部６１Ｂと後方側軸受１０Ｂとの間の空間と、皿ばね３３が配置されたばね室１０ＨＲとを連通させる。

【0026】

連通流路６２は、図３に示すように、軸受押え１６に形成された第１連通流路６２Ａと、主軸１０に形成された出口流路としての第２連通流路６２Ｂとを有する。第１連通流路６２Ａは、軸受押え１６を軸方向と直交する径方向に貫通する貫通孔である。第２連通流路６２Ｂは、主軸１０を軸方向と直交する径方向に貫通する貫通孔であり、第１連通流路６２Ａと径方向に延びる流路を形成するように同位置に形成されている。つまり、主軸１０を定位置に回転を停止した状態（定位置停止状態）において、第１連通流路６２Ａは、軸受押え１６のうちで、最も高くに位置する部分に形成されている。第１連通流路６２Ａは、潤滑油を受け入れる一端部としての入口開口部６４を有する。供給流路６１によって後方側軸受１０Ｂに吹き付けられた潤滑油を、入口開口部６４を介して効率良く連通流路６２に流入させることができる。特に、主軸１０を定位置に回転停止したときは、第１連通流路６２Ａおよび第２連通流路６２Ｂは皿ばねよりも上方にあり、供給開口部６１Ｂの直下に位置するので、潤滑油を効率良く入口開口部６４に流入させることができる。また入口開口部６４の流路断面積（開口面積）は、出口流路としての第２連通流路６２Ｂの流路断面積よりも大きい。これにより、入口開口部６４の容積を増大できるので、入口開口部６４により多くの量の潤滑油を流入させることがきる。

【0027】

連通流路６２の第２連通流路６２Ｂは、入口開口部６４と連通し、入口開口部６４を含む第１連通流路６２Ａを流通した潤滑油が流通する。第２連通流路６２Ｂは、主軸１０を軸方向と直交する径方向に貫通する貫通孔である。つまり、第２連通流路６２Ｂは、主軸１０の軸受押さえ１６が位置する外周側とプッシュロッド３０が位置する内周側とを連通させる。第２連通流路６２Ｂは、主軸１０内である配置孔１０Ｔのうちで皿ばね３３が配置された配置領域であるばね室１０ＨＲに開口する他端部６５を有する。他端部６５は、連通流路６２の下流端である。第２連通流路６２Ｂは、工具交換時のアンクランプ状態である主軸１０の定位置停止状態において、主軸１０のうちで最も高くに位置する部分に形成されている。なお、主軸１０の定位置停止状態は、制御装置９０によって制御される。主軸１０の定位置停止状態において、第１連通流路６２Ａおよび第２連通流路６２Ｂは、供給開口部６１Ｂと径方向に直下に対向する。

【0028】

ばね室１０ＨＲは、主軸内孔１０Ｈのうち皿ばね３３が配置された領域である。連通流路６２を流通した潤滑油は、ばね室１０ＨＲに流入することで皿ばね３３に供給される。これにより、皿ばね３３の潤滑と冷却が行われる。図２に示すように、ばね室１０ＨＲは、主軸１０の内周面と外周側プッシュロッド３０Ａによって区画されている。ばね室１０ＨＲは、主軸１０の軸方向において、主軸１０の内周に配置されたカラー３４とプッシュロッド３０に形成された大径部３０Ｄによって区画されている。ばね室１０ＨＲは、プッシュロッド３０の軸方向に移動に伴う皿ばね３３の伸縮に応じて容積が変化する。ばね室１０ＨＲの容積は、クランプ状態の特に最も大きくなり、アンクランプ状態のときに最も小さくなる。

【0029】

図２に示すように、排出流路６７は、皿ばね３３に供給された潤滑油をばね室１０ＨＲの外部に排出する流路である。排出流路６７は、主軸１０を軸方向と直交する径方向に貫通する貫通孔である。排出流路６７は、主軸１０の定位置停止状態において、主軸１０のうちで最も低くに位置する部分に形成されている。これにより、皿ばね３３に供給された潤滑油を円滑に外部に排出できる。また排出流路６７、詳細には排出流路６７の下流端は、軸方向について、電動モータ４０が位置する範囲から外れた位置に形成されている。本実施形態では、排出流路６７は、軸方向について電動モータ４０よりも後方側に位置する。これにより、排出流路６７を介して外部に排出された潤滑油が電動モータ４０に付着する可能性を低減できるので、電動モータ４０が故障する可能性を低減できる。

【0030】

上記第１実施形態によれば、供給流路６１によって皿ばね３３よりも先に後方側軸受１０Ｂに潤滑油を吹き付けることで、後方側軸受１０Ｂの冷却を十分に行うと共に後方側軸受１０Ｂの潤滑を行うことができる。また、後方側軸受１０Ｂに吹き付けられた潤滑油はミスト状から液状となり、液状の潤滑油が連通流路６２を流通して皿ばね３３に到達することで、皿ばね３３の冷却と潤滑を行うことができる。皿ばね３３の潤滑を行うことで、皿ばね３３の摩擦による損傷を低減できるので、皿ばね３３の寿命を長くすることができる。これにより、皿ばね３３のプッシュロッド３０への付勢力が低下することを抑制できるので、コレット３２による工具のクランプ力の急激な低下を抑制できる。クランプ力の急激な低下を抑制することで、被加工物の加工精度の低下を抑制できる。

【0031】

また上記第１実施形態によれば、アンクランプ状態からクランプ状態に切り替わる過程において、ばね室１０ＨＲの容積が大きくなるために、ばね室１０ＨＲの圧力が連通流路６２の入口開口部６４側の圧力よりも低くなる。この圧力差を駆動力としてアンクランプ状態のときに入口開口部６４に溜まった潤滑油を、連通流路６２を介してばね室１０ＨＲに円滑に供給できる。また上記実施形態によれば、クランプ状態からアンクランプ状態に切り替わる過程において、ばね室１０ＨＲの容積は小さくなるために、ばね室１０ＨＲの圧力が排出流路６７の下流側部分の圧力よりも高くなる。この圧力差を駆動力としてクランプ状態からアンクランプ状態に切り替わる過程において、排出流路６７を介してばね室１０ＨＲの潤滑油を円滑に排出できる。これにより、新たな潤滑油が連通流路６２を介してばね室１０ＨＲに円滑に供給される。

【0032】

Ｂ．第２実施形態：
図４は、第２実施形態の主軸装置１１を説明するための図である。図４は、図２に相当する図である。第２実施形態の主軸装置１１と、第１実施形態の主軸装置１との異なる点は、新たにプレート部材５０を有する点と、潤滑油流路２１０が有する連通流路１６２および排出流路１６７の形成位置である。その他の構成については、上記第１実施形態と同一の構成であるため、同一の構成については同一符号を付すと共に説明を適宜省略する。

【0033】

プレート部材５０は、軸方向について、後方側軸受１０Ｂを挟んで供給開口部６１Ｂとは反対側に位置する。プレート部材５０は、後方側軸受１０Ｂを挟んで軸方向において供給開口部６１Ｂと対向する。供給開口部６１Ｂから後方側軸受１０Ｂに吹き付けられたミスト状の潤滑油は、プレート部材５０に当たることで液状となり下方へ滴り落ちる。つまり、プレート部材５０によって、ミスト状の潤滑油が後方側軸受１０Ｂの周囲に飛び散ることを抑制することで、後述する連通流路１６２に効率良く潤滑油を流入させることができる。

【0034】

連通流路１６２は、軸受押え１６には形成されておらず、主軸１０に形成されている。連通流路１６２は、主軸１０を軸方向と直交する径方向に貫通する貫通孔である。連通流路１６２は、後方側軸受１０Ｂに供給された潤滑油を受け入れる一端部としての入口開口部１６４と、入口開口部１６４と連通し、ばね室１０ＨＲに開口する他端部１６５を有する出口流路１６２Ｂとを有する。入口開口部１６４の流路断面積は、出口流路１６２Ｂの流路断面積よりも大きい。また、入口開口部１６４は、主軸１０の外周面のうちで、主軸１０の定位置停止状態において、鉛直上方向を向いて開口する位置に形成されている。入口開口部１６４は、軸方向について、プレート部材５０と後方側軸受１０Ｂとの間に位置する。これにより、主軸１０の定位置停止状態において、プレート部材５０に当たって滴り落ちた潤滑油のより多くを入口開口部１６４に流入させることができる。

【0035】

排出流路１６７は、皿ばね３３に供給された潤滑油をばね室１０ＨＲの外部に排出する流路である。排出流路１６７は、外周側プッシュロッド３０Ａに形成されている。詳細には、排出流路１６７は、外周側プッシュロッド３０Ａのうち、皿ばね３３の後方側が当接する後方側ロッド３０ＡＲに形成されている。排出流路１６７は、後方側ロッド３０ＡＲを軸方向に貫通する貫通孔である。また排出流路１６７は、後方側ロッド３０ＡＲのうちで、主軸１０の定位置停止状態において、最も低い位置にある部分に形成されている。排出流路１６７は、後方側ロッド３０ＡＲのうちで、第２エア流路３５が有する上流側流路３５Ａが形成された部分とは異なる部分に形成されている。排出流路１６７の下流端は、軸方向について、電動モータ４０が位置する範囲から外れた位置に形成されている。

【0036】

上記第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の構成を有する点において同様の効果を奏する。また、上記第２実施形態によれば、排出流路１６７が電動モータ４０から遠ざかる方向である後方側に延びることから、排出流路１６７の潤滑油が電動モータ４０に付着する可能性をより低減できる。

【0037】

Ｃ．他の実施形態：
Ｃ－１．他の実施形態１：
図５は、他の実施形態１を説明するための第１図である。図６は、他の実施形態１を説明するための第２図である。図５は図３に相当する図であり、図６は、図２に相当する図である。上記第１，２実施形態において、連通流路６２，１６２と、排出流路６７，１６７の少なくともいずれか一方にはチェック弁を設けてもよい。以下、図５および図６を用いて、第１実施形態の主軸装置１を例に他の実施形態１を説明する。

【0038】

図５に示すように、連通流路６２のうち第２連通流路６２Ｂには第１チェック弁７１が配置される。第１チェック弁７１は、皿ばね３３に向かう供給方向、すなわち上流側から下流側へと向かう方向への潤滑油の流れを許容し、供給方向とは反対の方向への潤滑油の流れを阻止する。こうすることで、皿ばね３３が位置するばね室１０ＨＲに供給された潤滑油が、遠心力などに起因して連通流路６２に逆流して入口開口部６４から供給流路６１側へと排出される可能性を低減できる。これにより、皿ばね３３が配置されたばね室１０ＨＲ内に潤滑油を留まらせることができるので、皿ばね３３の冷却および潤滑をより一層促進できる。

【0039】

図６に示すように、排出流路６７には第２チェック弁７２が配置される。第２チェック弁７２は、外部に向かう排出方向、すなわち上流側から下流側へと向かう方向への潤滑油の流れを許容し、排出方向とは反対の方向への潤滑油の流れを阻止する。こうすることで、排出流路６７を逆流する潤滑油の流れを阻止できる。これにより、連通流路６２を介して皿ばね３３が配置されたばね室１０ＨＲ内に新たな潤滑油を供給できる。

【0040】

上記他の実施形態１において、第１チェック弁７１は、アンクランプ状態からクランプ状態へと切り替わる際に、開弁するように構成されていることが好ましい。例えば、第１チェック弁７１のクラッキング圧力は、アンクランプ状態からクランプ状態へと切り替わる際に生じる第１チェック弁７１を挟む上流側と下流側との圧力差以下に設定されている。アンクランプ状態からクランプ状態へと切り替わる際には、プッシュロッド３０が後方側に移動することでばね室１０ＨＲの容積が大きくなる。これにより、ばね室１０ＨＲの圧力が低下する。例えば、ばね室１０ＨＲの圧力は、負圧となる。これにより、第１チェック弁７１を挟む上流側（外気と通じる側）と下流側（ばね室１０ＨＲと通じる側）との圧力差が、第１チェック弁７１のクラッキング圧力以上となる。第１チェック弁７１が上記のごとく動作することで、アンクランプ状態のときに入口開口部６４に溜まっていた潤滑油を、アンクランプ状態からクランプ状態へと切り替わる際に、連通流路６２を介してばね室１０ＨＲに吸い込むことができる。

【0041】

また他の実施形態１において、第２チェック弁７２は、クランプ状態からアンクランプ状態へと切り替わる際に、開弁するように構成されていることが好ましい。例えば、第２チェック弁７２のクラッキング圧力は、クランプ状態からアンクランプ状態へと切り替わる際に生じる第２チェック弁７２を挟む上流側と下流側との圧力差以下に設定されている。クランプ状態からアンクランプ状態へと切り替わる際には、プッシュロッド３０が前方側に移動することでばね室１０ＨＲの容積が小さくなる。これにより、ばね室１０ＨＲの圧力が上昇し、第２チェック弁７２よりも下流側の圧力よりも高くなる。これにより、第２チェック弁７２を挟む上流側（ばね室１０ＨＲと通じる側）と下流側（外気と通じる側）との圧力差が、第２チェック弁７２のクラッキング圧力以上となる。すなわち、クランプ状態のときには、第２チェック弁７２を挟む上流側と下流側との圧力差がクラッキング圧力未満であることから、排出流路６７を介して潤滑油の外部への排出が抑制される。一方で、クランプ状態のときには主軸１０は回転動作によって被加工物の加工を行っている。よって、クランプ状態において主軸１０が回転動作しているときには、主軸１０の回転動作および回転動作によって生じる遠心力によって、主軸１０に形成された連通流路６２を介した潤滑油の皿ばね３３への供給がほとんどできない。よって、クランプ状態のときに第２チェック弁７２を挟む上流側と下流側との圧力差がクラッキング圧力未満となる第２チェック弁７２を用いることで、排出流路６７を介して潤滑油の外部への排出を抑制できる。これにより、ばね室１０ＨＲに滞留する潤滑油の量が極端に減少することを抑制できる。

【0042】

Ｃ－２．他の実施形態２：
上記第１実施形態から他の実施形態１を組み合わせて主軸装置１，１１に用いてもよい。例えば、主軸装置１は、連通流路６２、１６２と、排出流路６７，１６７とを有していてもよい。

【0043】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0044】

１，１１…主軸装置、３…ハウジング、１０…主軸、１０Ａ…前方側軸受、１０Ｂ…後方側軸受、１０Ｆ…前端部、１０Ｈ…主軸内孔、１０ＨＲ…ばね室、１０Ｒ…後端部、１０Ｔ…配置孔、１２…軸受ハウジング、１５…移動制御機構、１６…軸受押え、１８…ピストン、１８ａ…シリンダ室、１９…第１クーラント流路、３０…プッシュロッド、３０Ａ…外周側プッシュロッド、３０ＡＲ…後方側ロッド、３０Ｂ…内周側プッシュロッド、３０Ｄ…大径部、３０Ｆ…一端部、３０Ｒ…他端部、３１Ｈ…第１ロッド孔、３２…コレット、３２Ｈ…第２ロッド孔、３４…カラー、３５…第２エア流路、３５Ａ…上流側流路、３５Ｂ…下流側流路、３８…第３クーラント流路、４０…電動モータ、４１…ロータ、４２…ステータ、４３…ナット、４４…ロータリージョイント、４５…エンコーダ、４６…回転ジョイント、４７…固定ジョイント、４８…第２クーラント流路、５０…プレート部材、５５…第１エア流路、６１…供給流路、６１Ａ…上流端、６１Ｂ…供給開口部、６２…連通流路、６２Ａ…第１連通流路、６２Ｂ…第２連通流路、６４…入口開口部、６５…他端部、６７…排出流路、７１…第１チェック弁、７２…第２チェック弁、８１…先端部、８３…第１ポート、８４…第２ポート、８５…開口部、９０…制御装置、９１…潤滑油供給装置、９２…エア供給装置、９３…油圧装置、９５…クーラント供給装置、１１０…潤滑油流路、１２０…エア流路、１２５…第３エア流路、１３０…クーラント流路、１５５…第４エア流路、１５６…第５エア流路、１６４…連通流路、１６２Ｂ…出口流路、１６４…入口開口部、１６５…他端部、１６７…排出流路、２１０…潤滑油流路、ＡＸ…軸線、ＴＲ…領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】