JPH0314280Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は工作機械、特にマシニングセンタにお
ける主軸の熱変位を防いで加工精度の向上を図る
主軸及び主軸ヘツドの冷却装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、工作機械、特にマシニングセンタにおけ
る主軸及び主軸ヘツドの冷却装置としては、主冷
却装置から主軸軸受の周囲に潤滑油を循環させて
主軸及び主軸ヘツドを冷却し、これらの熱変位を
少なくする冷却装置が知られている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上述のような従来の主軸及び主軸ヘツドへ冷却
装置からの通常の潤滑油を供給循環させる冷却装
置では冷却効果が充分ではなく、従つて近時の如
く主軸回転の高速化が進むにつれて主軸軸受の熱
変位量が増大し、而して主軸軸受が損傷したり、
或いはワークの加工精度が低下する等の問題が生
じていた。

〔考案の目的〕

本考案の目的は上記問題点を解決する為になさ
れたもので、主軸軸受の熱変位量を著しく減少さ
せて、主軸軸受の耐用年数を延長させると共にワ
ークの加工精度の向上を図ることができる主軸及
び主軸ヘツドの冷却装置を提供することにある。

〔問題を解決するための手段及び作用〕

本考案は上記の目的を達成するために、主軸と
主軸ヘツドとの間で、主軸と接触する部分に断熱
用セラミツクを介装した二箇所の軸受と、この二
つの軸受間に配設され、主軸との間に〓間を設け
て配置した金属スリーブと、前記金属スリーブと
軸受内に冷却用潤滑油を供給する通路を形成する
と共に外壁に近接して前記潤滑油と別に冷凍機を
経由して給油ポンプで送られる冷却油の循環路を
穿設してなる主軸ヘツドと、コイルを捲回してな
る固定子内に前記冷凍機を経由して循環ポンプで
冷却媒体を循環せしめる通路を設けるとともに該
固定子と回転子を内装した室内に冷却風を通過さ
せるようにした駆動モータと、からなり主軸部分
と駆動部分との二系統の冷却油循環路を備えたこ
とを特徴とする。

かかる構成である本考案主軸ヘツドの冷却装置
は、軸受から発生する摩擦熱は主軸に伝導される
おそれがないから、主軸の熱変位を防止すること
ができる。しかも主軸の外周部分の主軸ヘツドへ
伝導された熱量は、該主軸ヘツド内を循環する冷
却用潤滑油（エヤーオイル）や冷却油により放熱
されるから、主軸ヘツドの加熱も防止できるの
で、冷却効率は著しく向上した。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照にして詳細
に説明する。

図面は本考案の冷却装置を備えた工作機械の主
軸ヘツドの縦断面図を示している。

図面において、１は主軸ヘツドであり、主軸ヘ
ツド１は円筒状のケーシング１Ｂを側面に保持し
ている。このケーシング１Ｂ内方の軸受２７ａ，
２７ｂと、主軸ヘツドの軸受２７ｃにより主軸２
が回転自在に支持されている。本考案に使用され
る主軸駆動用モータは主軸一体形の例を示してい
る。即ち、駆動モータ部４の箱体４Ａ内方には主
軸２を回転駆動するモータ３が内装されており、
５は交流用モータ３の固定側回転磁界である。固
定子５には励磁用のコイル９が巻回されており、
このコイル９はコネクタ１０及びコード１１を介
して図示外の電源部に接続されている。

モータ３の回転子６は主軸２と同軸で中空のシ
ヤフト７と一体に結合され、回転する。シヤフト
７内方には主軸２の中間部が内挿され、これらは
キー８を介しナツト８Ａにより一体的に回転する
ようになつている。主軸２の先端部にはセラミツ
ク挿着孔２Ａが形成されており、該セラミツク挿
着孔２Ａにはテーパ孔３９Ａが形成されたセラミ
ツク筒３９が嵌挿固着されている。従つて工具及
び測定用工具１３はセラミツク筒３９を介して主
軸２に挿着されるようになつている。主軸２の軸
心部に形成された貫通孔２Ｂ内には押し棒１２Ａ
が遊挿されており、この押し棒１２Ａの先端部に
はコレツトクランパ１２が装着されている。コレ
ツトクランパ１２は公知の皿バネ等により工具１
３の後端部を引込み、工具１３を主軸２に着脱自
在に締結するようになつている。

ところで上記構成のマシニングセンタでは主軸
２が回転するのに伴い、主軸２の軸受や駆動モー
タ自体から熱が発生し、主軸２及び主軸ヘツド１
が熱変位を起し、ワークの加工精度に影響を及ぼ
す惧れがある。従つて、熱変位を防ぎ、ワークの
加工精度を向上させる為には上記各部位を冷却せ
しめる為の冷却装置が必要となる。以下、本考案
の冷却装置の具体的構成について述べる。

ケーシング１Ｂの先端の軸受２７ａと主軸２と
の間および後端部の軸受２７ｂと主軸２との間に
はそれぞれセラミツクスリーブ３４，３５が介装
されている。

セラミツクスリーブ３４は主軸２の外周面と軸
受２７ａの内周面との間に介装され鍔３４Ａを有
し、この鍔部３４Ａは主軸２の外周に形成された
段差部３２に当接し軸方向（図中左右）の移動が
規制されている。

他方のセラミツクスリーブ３５は主軸２の外周
面と軸受２７ｂの内周面との間に介装され、その
一端面は主軸２の外周面に形成された他方の段差
部３３に当接し軸方向の移動が規制されている。
軸受２７ａと軸受２７ｂとの間には金属スリーブ
３６が介在し、この金属スリーブ３６の内周面と
主軸２の外周面との間には円筒状の間隙３７が形
成されている。主軸２の外周には軸受２７ａ，２
７ｂの軸方向の移動を規制する係止用セラミツク
３８がナツトで締付けられて、固定されている。

次に駆動モータ冷却部を説明する。１４は冷凍
圧縮機であり、この冷凍圧縮機にはポンプ１５と
ポンプ１５Ａとが連結されている。箱体４Ａには
駆動モータ３の固定子５の周囲に供給する冷却油
の給油口１６が設けられており、該給油口１６は
ポンプ１５に接続されている。箱体４Ａの内方に
は空洞状の密閉されたポケツト１７が数箇所形成
されており、これらのポケツト１７は固定子５の
外周面に位置し互いに連通するとともに給油口１
６と連通しいてる。箱体４Ａの下部には戻油口１
８がポケツト１７と連通して設けられており、該
戻油口１８は冷凍圧縮１４に接続されている。更
に、箱体４Ａの後方にはエヤー噴射口１９が固定
子５内方の空間と連通して設けられており、この
エヤー噴射口１９からは圧縮空気が放出されるよ
うになつている。このエヤー（空気）は回転子６
と固定子５との間隙２０を通つてコイル９の回り
を巡り、箱体４Ａの下方に設けられた出口２１よ
り排出されるように構成され、モータが発生する
熱を機外に放出する。

続いて主軸ヘツド冷却部について説明する。主
軸ヘツド１とケーシング１Ｂには冷却用の油を主
軸２の回りに送油する給油口２３が設けられてお
り、該給油口２３はパイプ２２を介してポンプ１
５Ａに接続されている。ケーシング１Ａと１Ｂの
間には部分円弧状に仕切られ各室が連通した多数
の空洞２４及び２４Ａが形成されており、図中下
方の空洞２４と上方の空洞２４Ａは図示外の連通
孔により互に連通している。

給油口２３はケーシング１Ｂ内の連通孔２５Ａ
（点線）を介して下方の空洞２４に連通しており、
上方の空洞２４Ａは図示外の連通孔を介して冷却
油を排出する戻油口２５に連通している。この戻
油口２５はパイプ等を介して冷凍圧縮機１４に接
続されている。

更に、ケーシング１Ｂの上方に配置したエヤー
オイル方式潤滑装置３７に通じるオイルエヤー噴
射口２６が設けられており、この噴射口２６には
圧縮空気と冷却用の油滴が前記エヤーオイル方式
潤滑装置３７から送られ、油滴が気化されて、冷
媒となり送られるようになつている。この噴射口
２６は連通孔２６Ａを介してケーシング１Ｂの内
周部で空洞２４Ａ内方に形成された連通孔２８Ａ
と連通し、連通孔２８Ａは両端部で軸受２７ａ，
２７ｂの鋼球の間隙に図中上方で連通している。
軸受２７ｂの鋼球の間隙を循環したオイルとエヤ
ーは、各軸受の近傍に設けられたラビリンスを介
しケーシング１Ｂの内周部で空洞２４内方に形成
された連通孔２８を通りケーシング１Ｂの下方先
端部に設けられたドレイン３０より排出されるよ
うになつている。同様に軸受２７ａの鋼球の間隙
を循環したオイルとエヤーは、主軸２の先端部外
周面とケーシング１Ａの内周面との画成する空隙
３１を通りドレイン３０より排出されるようにな
つている。

次に、上記構成による本考案の作用について説
明する。

図示外のワークを加工するために主軸２を回転
させると、軸受２７ａ，２７ｂはころがり摩擦に
より熱を、モータ３は通電による熱を発生する。
まず軸受２７ａ，２７ｂ、の発生熱はエヤーオイ
ル方式潤滑により、極度におさえられているが、
わずかに生ずる発熱はセラミツクスリーブ３４，
３５及び係止用セラミツク３８により断熱されて
主軸２には伝導されない。しかし、主軸ヘツド１
のケーシング１Ｂには伝導されるが、ケーシング
１Ｂ内には前記のように連通孔２８，２８Ａ、金
属スリーブ２６および軸受２７内に冷却用潤滑油
が通過してドレイン３０より排出され、更に、こ
の冷却のためケーシング１Ｂには冷凍圧縮機１４
からポンプ１５Ａにより冷却油が循環送油され
て、主軸の前部は全体的に冷却される。

次に主軸ヘツド１内のモータ３の発熱は箱体４
Ａを熱するが、箱体４Ａには冷凍圧縮機１４から
ポンプ１５により冷却油が循環送油されており、
加えて図示外の装置より噴射口１９を介して圧縮
空気が循環して送られているため駆動モータ３は
全体的に冷却される。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案の冷却装置は軸受
部分に断熱用セラミツクススリーブを介装したの
で、主軸回りに発生する摩擦熱は主軸に直接伝導
されることもなく、主軸の熱変位を防止すること
ができる。そのため軸受に起因する精度劣化や耐
用年数の減少が防止できる。特に本考案は主軸側
と駆動モータ側との二系統の冷却媒体を一つの冷
凍機で冷却するから、装置全体をコンパクトにで
きる。しかもそれぞれを独自の循環ポンプで循環
させてあるので、冷却効果がより以上倍加され
る。更に主軸外周部分は冷却油を用いた循環冷却
方式とオイルとエヤーを用いたオイルエヤー循環
方式を併用しているので冷却効果は著しく向上
し、主軸軸受が損傷することがなく、ワークの加
工精度も上がる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の主軸ヘツドの冷却装置の断面図
である。 １……主軸ヘツド、１Ａ……ケーシング、２…
…主軸、３……駆動モータ、４……駆動モータ
部、４Ａ……箱体、１４……冷凍圧縮機、１５，
１５Ａ……ポンプ、１６，２３……給油口、１７
……ポケツト、１８，２５……戻油口、１９，２
６……噴射口、２０……間隙、２１……出口、２
４，２４Ａ……空洞、２６Ａ，２８，２８Ａ……
連通孔、２７ａ，２７ｂ……軸受、３０……ドレ
イン、３４，３５……セラミツクスリーブ、３８
……係止用セラミツク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主軸と主軸ヘツドとの間で、主軸と接触する部
   分に断熱用セラミツクを介装した二箇所の軸受
   と、この二つの軸受間に配設され、主軸との間に
   〓間を設けて配置した金属スリーブと、前記金属
   スリーブと軸受内に冷却用潤滑油を供給する通路
   を形成すると共に外壁に近接して前記潤滑油と別
   に冷凍機を経由して給油ポンプで送られる冷却油
   の循環路を穿設してなる主軸ヘツドと、コイルを
   捲回してなる固定子内に前記冷凍機を経由して循
   環ポンプで冷却媒体を循環せしめる通路を設ける
   とともに該固定子と回転子を内装した室内に冷却
   風を通過させるようにした駆動モータと、からな
   り主軸部分と駆動部分との二系統の冷却油循環路
   を備えたことを特徴とする主軸ヘツドの冷却装
   置。