JPH04102758U - 工作機械の主軸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モ−タ−をビルトインした工作機械の主軸の
放熱効率を向上する。 【構成】 工作機械の主軸１のモ−タ−ハウジング１０
内には、ステ−タ−６５がとりつけられる。ハウジング
１０は外筒１２と内筒１４で構成され、水路１６を設け
てステ−タ−６５の発熱を吸収する。スピンドル５０
は、ベアリング３２、４２により支持され、ロ−タ−６
０が一体にとりつけられる。ロ−タ−６０の内側のスピ
ンドル外周部にフィン７０、９０をとりつける。フィン
の外周は円板を重ねた形状とし、放熱効果を図る。フィ
ンの外周部にテ−パ−を付し、ロ−タ−側へ向かう空気
流を発生し、ロ−タ−も冷却する。圧縮空気を導入して
強制冷却を実行する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械のモ−タ−をビルトインした主軸に関する。

【０００２】

【従来の技術】

旋盤等の工作機械に於いて、スピンドルを駆動するモ−タ−を主軸台に一体に 組み込んだビルトインモ−タ−主軸は、モ−タ−とスピンドルとの間に動力伝達 機構を必要とせず、シンプルな構造とすることができる。モ−タ−とスピンドル との間になんらかの変速機構も装備することはないので、故障が少なく、高い信 頼性を得ることができる。さらに、主軸の回転精度が高く、ワ−クの良好な仕上 がりが得られる。しかしながら、発熱体であるモ−タ−を主軸にビルトインする ためにモ−タ−からの発熱による影響を考慮する必要がある。モ−タ−のステ− タ−は主軸台の一部を構成するモ−タ−ハウジングの内周部に固着される。ステ −タ−に対向するロ−タ−は、スピンドルに取り付けられ、スピンドルを駆動す る。ステ−タ−及びロ−タ−には通電されるので、抵抗により発熱する。ステ− タ−の発熱は、モ−タ−ハウジング側に伝えられる。したがって、ハウジングを 冷却することによりステ−タ−からの発熱は比較的容易に放熱させることができ る。しかしながら、スピンドルに取り付けられるロ−タ−の発熱を放熱すること が困難であった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ロ−タ−の発熱は、スピンドル側に伝達され、スピンドルを熱膨張させる。さ らにこの熱は、スピンドルを回転自在に支持するベアリング側に伝達される。伝 達された熱は、ベアリングのインナ−レ−スを熱膨張させる。この熱膨張により 、ベアリングのアウタ−レ−スとの間の間隙が規定の寸法より小となり、潤滑不 良の原因となっていた。そこで本考案は、この不具合を解消する装置を提供する ものである。

【０００４】

【課題を解決するため手段及び作用】

本考案においてはスピンドルにとりつけるロ−タ−に近接するスピンドルの外 周部に放熱用のフィンを取り付けるものである。 フィンは、アルミ等の熱伝導性のよい材料でつくられ、外周部に複数の円板を 形成する。円板の外周部に軸方向に傾斜するテ−パ−を付すことにより、軸方向 の空気流を発生することができ、円板からの放熱を促進するとともに、ロ−タ− を冷却する。 円板にスリットを設けて、乱流を生じさせ、放熱効果を向上する。 さらに、フィンの外周部を覆うシュラウドを設け、モ−タ−ハウジングを貫通 する給気口と排気口を設けて内部に冷却空気を循環させる。

【０００５】

【実施例】

図１は、本考案のモ−タ−ビルトイン主軸である。 全体を符号１で示す工作機械のモ−タ−ビルトイン主軸は、符号１０で示すモ −タ−ハウジングを有する。モ−タ−ハウジング１０は円筒形をした外筒１２と 外筒１２の内側に勘合される内筒１４を有する。内筒１４の中側にはモ−タ−の ステ−タ−６５が取り付けられる。ステ−タ−６５は、鋼板製のコアを多数重ね あわせたものにコイルを巻いたものである。ステ−タ−の両側にコイルエンド６ ７が形成される。ステ−タ−６５の内側にロ−タ−６０が配設される。ロ−タ− ６０はその内側にスリ−ブ５２を介してスピンドル５０が取り付けられる。ロ− タ−６０の両側にもエンドリング６２が形成される。 円筒形のモ−タ−ハウジング１０の両側には、ハウジング３０とハウジング４ ０が取り付けられる。ハウジング３０は、スピンドル５０の先端側を支えるもの である。円筒形のハウジング３０の内側には、ベアリング３２が取り付けられ、 ベアリング３２のインナ−レ−スがスピンドル５０の先端部に圧入される。図示 の実施例においては、三列のボ−ルベアリングでスピンドル５０の先端部を支持 する例が示されている。

【０００６】 モ−タ−ハウジング１０の後側に取り付けられるハウジング４０は、その内周 部でベアリング４２を介してスピンドル５０の後側を支持する。従って、スピン ドル５０は、４個のベアリングにより回転自在に支えられる。ロ−タ−６０とス テ−タ−６５により構成されるモ−タ−に通電することによりスピンドル５０は 回転する。スピンドル５０の最高回転数は、例えば、毎分６０００回に達する。 モ−タ−に通電することにより、ステ−タ−６５及びロ−タ−６０に発熱が生ず る。この発熱は主としてステ−タ−６５やロ−タ−６０の導体に通電することに よる抵抗熱である。ステ−タ−６５側の熱はモ−タ−ハウジング１０の外筒１２ 側に伝達される。外筒１２側に伝達される熱を排除するために外筒１２側に放熱 機構を設ける。この放熱機構は、水冷の例によるものである。外筒１２と内筒１ ４の間に水路１６を形成する。例えばこの水路１６は外筒１２の内側に螺旋形の 溝を形成したものである。水路１６の両端部に外筒１２の外周部と水路を結ぶ給 水口１８と排水口２０を設ける。この給水口１８側から排水口側２０側に冷却水 を通すことによりモ−タ−ハウジング１の冷却を実行する。 ロ−タ−６０に発生する熱は、スリ−ブ５２を通ってスピンドル５０側へ伝達 される。この熱は、スピンドル５０とスピンドルを支えるベアリングのインナ− レ−スを熱膨張させる。ベアリングのインナ−レ−スが熱膨張することによりア ウタ−レ−スとの間の間隙が規定の間隙より減少する。その結果、ベアリングの 潤滑に支障が生ずる。例えば、本実施例の主軸においては、ベアリングはグリ− スにより潤滑されるが、この潤滑作用に不都合が生ずるものである。

【０００７】 そこで本考案においては、スピンドル５０に放熱装置を設けるものである。こ の放熱装置は、ロ−タ−６０の前後のスピンドル５０の外周部に取り付けられる 二つのフィン７０、９０を有する。第一のフィン７０は、スピンドル５０の外周 部に圧入するスリ−ブ７１の外周部に取り付けられる。このフィン７０は例えば アルミニウム合金により作られる。

【０００８】 図２及び図３は第一の放熱フィン７０の詳細を示す。全体を符号７０で示すフ ィンは、円筒状の本体７２と本体７２の外側に設けられる複数の放熱板７４を有 する。放熱板７４は、円板状のもので、溝７５を有することにより、放熱板の表 面積を大きくする。放熱板７４の外周部７４Ａは、テ−パ−を付してある。この テ−パ−は、フィンが回転することにより、放熱板の周辺の空気が放射方向に流 れるとともに軸線方向の流れを形成するためのものである。円盤状の放熱板７４ に軸線方向のスリット７６を形成する。この例においては、２本のスリット７６ が形成されている。このスリット７６は、放熱板７４の表面積を拡大するととも に、放熱板が回転する際に周辺の空気に乱れを形成するためのものである。第一 のフィン７０は合計５枚の放熱板７４を有するが、放熱板の枚数は適宜に選択で きる。

【０００９】 ハウジング３０の内側に円筒状のシュラウド８２を取り付ける。このシュラウ ド８２は、フィン７０の外周部を覆うものである。このシュラウド８２は、フィ ン７０の外周部に形成される空気流をロ−タ−側に案内するとともにステ−タ− ６５のコイルエンド６７側からの熱を遮断するためのものである。ハウジング３ ０にシュラウド８２の内側に達する給気口８４を設ける。モ−タ−ハウジング１ ０の外筒１２には、排気口８６を設ける。スピンドル５０の回転とともにフィン ７０が回転すると、フィン７０のファン作用により外気が吸入され、排気口８６ 側への空気の流れが発生する。排気口８６に送風機等により外気圧より高い空気 を送入することにより排気口８６へ流れる空気流を促進することができる。スピ ンドル５０に伝達されてくる熱は、スリ−ブ７１、フィン７０の放熱板７４を介 して空気流に放熱される。放熱を受けた空気は、排気口８６から大気側へ放出さ れる。

【００１０】 以上のように、ビルトインモ−タ−のロ−タ−からスピンドルへ伝達される熱 は、フィン７０を介して積極的に放熱され、スピンドル５０とスピンドル５０を 支えるベアリングのインナ−レ−スの熱膨張を防止することができる。 スピンドル５０の後側に、カラ−９１を介して取り付ける第二のフィン９０も 第一のフィン７０と同様の構成を有する。フィン９０の外周部を覆うシュラウド ９２をハウジング４０に取り付ける。ハウジング４０にシュラウド９０の内側に 開口する給気口９４を形成する。外筒１２に排気口９６を形成する。以上の構成 は、スピンドルの前側に設けた放熱装置と同様である。本実施例に於いては、第 二のフィン９０は、第一のフィン７０に比べて軸方向に短い構造を有し、放熱板 の数も少ない。しかしながら、放熱板の外周部にテ−パ−をつけること、及び軸 方向に溝を形成することなどは第一のフィン７０の場合と同様である。第二のフ ィン９０がスピンドル５０とともに回動すると、給気口９４から排気口９６へ向 かう給気流が形成される。給気口９４に送風機を取り付けることにより、空気流 を促進することができる。空気流は、フィン９０から放熱される熱を吸収すると ともに、ロ−タ−６０を冷却する。冷却後の空気は、排気口９６から大気側へ放 出される。

【００１１】

【考案の効果】

本考案は以上のように、モ−タ−をビルトインした工作機械の主軸において、 モ−タ−を取り付けるモ−タ−ハウジングに発生する発熱を積極的に冷却するこ とによってスピンドルに与える熱変形を防止するものである。具体的な構成とし ては、モ−タ−のステ−タ−を取り付けるモ−タ−ハウジングの外筒１２を水冷 により冷却する。モ−タ−のロ−タ−を取り付けるスピンドルに二つの放熱フィ ンを取付け、スピンドルに伝達される熱を空気中に放熱する。フィンの外周部に 設ける放熱板は、複数枚の円板を重ねあわせる形状とする。隣接する円板の間に は、溝が形成され、放熱面積を大としている。さらに、円板状の放熱フィンの外 周部にテ−パ−を付することによって、放熱板の回転に伴い軸方向の空気流が発 生する様構成してある。この構成により、ロ−タ−側に空気が送られ、ロ−タ− を積極的に冷却する。フィンに対してモ−タ−ハウジングの外側からファンを利 用して、空気を積極的に導入する。この構成により、モ−タ−ハウジングの内部 に空気流が積極的に形成され、冷却効果を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す工作機械のモ−タ−をビ
ルトインした主軸の断面図。

【図２】冷却フィンの断面図。

【図３】図２の右側面図。

【符号の簡単な説明】１ 主軸 １０ モ−タ−ハウジング １２ 外筒 １４ 内筒 １６ 水路 １８ 給水口 ２０ 排水口 ３０ ハウジング ３２ ベアリング ４０ ハウジング ４２ ベアリング ５０ スピンドル ５２ スリ−ブ ６０ ロ−タ− ６２ エンドリング ６５ ステ−タ− ６７ コイルエンド ７０ フィン ７１ スリ−ブ ７２ フィン本体 ７４ 放熱板 ７５ 溝 ７６ スリット ８２ シュラウド ８４ 給気口 ８６ 排気口 ９０ フィン ９１ カラ− ９２ シュラウド ９４ 給気口 ９６ 排気口

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 モ−タ−のステ−タ−を内周部にとりつ
   けたモ−タ−ハウジングと、モ−タ−ハウジングに固着
   されたハウジングに対してベアリングにより回転自在に
   支持されたスピンドルと、スピンドルの外周部にとりつ
   けたモ−タ−のロ−タ−とを備えた工作機械の主軸にお
   いて、ロ−タ−の両端部に近接するスピンドルの外周部
   に放熱用のフィンをとりつけてなる工作機械の主軸。
2. 【請求項２】 フィンは円筒状の本体と本体の外周部に
   設ける複数の円盤状の放熱板を有し、熱伝導率の高い材
   料でつくられてなる請求項１記載の工作機械の主軸。
3. 【請求項３】 円盤状の放熱板の外周部に軸方向に傾斜
   するテ−パ−を形成するとともに放熱板を貫通する軸方
   向の溝を形成してなる請求項１記載の工作機械の主軸。
4. 【請求項４】 フィンの外周部を覆う円筒形のシュラウ
   ドを設けるとともに、外部とシュラウド内部とを通ずる
   給気口及びモ−タ−ハウジングの内部と外部を通ずる排
   気口を設けてなる請求項１記載の工作機械の主軸。