JPH0441151A - ビルトインモータの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主に旋盤などｐ工作機械に使用されるビルト
インモータの冷却装置に関する。

（従来の技術） 従来、旋盤などの冷却装置として、特開昭５６−１３４
１５３号公報に記載されたものが知られており、この公
報記載のものは、第５図に示したように、旋盤などの主
軸頭を構成するハウジング（Ａ）の内部にブツシュ（Ｔ
）を設け、該ブッシュ（Ｔ）内に軸受（Ｂ、Ｂ）を介し
て主軸（Ｓ）を支持すると共に、前記ブツシュ（Ｔ）の
外周面に螺旋溝で形成される冷却部（Ｅ）を設けて、こ
の冷却部（Ｅ）を、圧縮機（Ｃ）と凝縮器（Ｄ）及びキ
ャピラリチューブから成る膨張機構（Ｖ）を備えた冷凍
装置（Ｒ）の蒸発器として用い、前記冷却部（Ｅ）にお
ける冷媒の蒸発作用で前記軸受（Ｂ、Ｂ）や主軸（Ｓ）
を冷却し、発熱による熱膨張を低減して加工精度を高め
るようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、以上の冷却装置では、前記冷凍装置（Ｒ）に
より前記冷却部（Ｅ）の冷却を行う場合、所定の設定温
度を設定して冷却しているため、外気の湿度が高い場合
、前記ハウジング（Ａ）の外表面に結露が発生して錆が
生ずるなどの不具合があったし、また、前記設定温度と
外気温度との間に温度差がある場合には、前記主軸（Ｓ
）に熱膨張差による歪みが発生し、加工精度に悪影響を
及ぼすことがあった。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたもので、その
目的は、ハウジング外表面への結露の発生を招くことな
く、モータ及び主軸の冷却を行うことができ、また、該
主軸の温度と外気（室内）温度との温度差を小さくして
、加工精度を高めることができるビルトインモータの冷
却装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、第１の発明では、ハウジン
グ（１）内にモータ（２）と、該モータ（２）により駆
動される主軸（３）とを内装し、前記ハウジング（１）
に冷却部（１５）を設け、該冷却部（１５）を冷凍機の
蒸発器として冷媒回路に介装したビルトインモータの冷
却装置において、前記ハウジング（１）の外壁温度を検
出する外壁温度検出器（５）を設けると共に、前記冷却
部（１５）での冷却温度を調整する冷却調整手段（６）
と、この冷却調整手段（６）を、前記冷却部（１５）に
より冷却する外壁温度が露点温度以下に冷却されること
のない温度に制御する制御器（７）とを備えていること
を特徴とするもの゛である。

また、第２の発明では、ハウジング（１）内にモータ（
２）と、該モータ（２）により駆動される主軸（３）と
を内装し、前記ハウジング（１）に冷却部（１５）を設
け、該冷却部（１５）を冷凍機の蒸発器として冷媒回路
に介装したビルトインモータの冷却装置において、前記
ハウジング（１）の外壁温度を検出する外壁温度検出器
（５）を設けると共に、前記冷却部（１５）での冷却温
度を調整する冷却調整手段（８）と、この冷却調整手段
（６）を、前記冷却部（１５）により冷却する外壁温度
が外気温度以下に冷却されることのない温度に制御する
制御器（７）とを備えていることを特徴とするものであ
る。

（作用） 第１発明においては、前記ハウジング（１）の外壁温度
が、前記外壁温度検出器（５）で検出され、この検出結
果に基づく前記制御器（７）からの出力で前記冷却調整
手段（６）が制御されて、前記冷却部（１５）での冷却
温度が、前記ハウジング（１）の外壁温度を露点温度以
下に冷却させることのない温度に調整されるのであり、
従って、前記ハウジング（１）での結露発生を確実に阻
止できながら、前記モータ（２）及び主軸（３）などの
冷却が行え、前記主軸（３）の温度を外気温度に近付け
ることができるのである。

また、第２の発明では、前記ハウジング（１）の外壁温
度が、前述した場合と同様に、前記外壁温度検出器（５
）で検出され、この検出結果に基づく前記制御器（７）
からの出力により前記冷却調整手段（６）が制御されて
、前記冷却部（１５）での冷却温度が、前記ハウジング
（１）の外壁温度を外気（室内）温度以下に冷却させる
ことのない温度に調整されることとなり、従って、前記
ハウジング（１）での結露発生を招くことなく、前記モ
ータ（２）及び主軸（３）などの冷却が行われるのであ
り、また、該主軸（３）の温度と外気（室内）温度に近
付けられるのである。

（実施例） 第４図は旋盤などの工作機械に使用されるビルトインモ
ータの冷却装置を示しており、該図中、（１）は旋盤な
どの主軸頭となるハウジングであって、内胴（１工）と
外胴（１２）とを備え、前記内胴（１１）の内部にステ
ータ（２１）とロータ（２２）とから成るモータ（２）
を組付けると共に、該モータ（２）のロータ（２２）に
、前記ハウジング（１）の外方に向けて突出される主軸
（３）を結合して、この主軸（３）の軸方向両側を前記
内胴（１１）内に複数の軸受（１３゜１３）を介して回
転可能に支持する一方、前記内胴（１１）と外胴（１２
）との軸方向両側にそれぞれ端板（１４，１４）を取付
けて、これら各端板（１４）と内胴（１１）及び外胴（
１２）とで画成される空間内に冷却部（１６）を形成し
ている。同図中、（ＩＥ３）（１７）は前記冷却部（１
５）の上下部位に設けた冷媒の入口と出口である。

また、前記冷却部（１５）は、冷凍機の蒸発器として冷
媒回路に介装させるのであり、即ち、第１図で明らかに
したように、圧縮機（４１）とファン（４２ａ）を付設
した凝縮器（４２）及び感温膨張弁（４３）とを備えた
冷凍機（４）の冷媒回路で、前記膨張弁（４３）の出口
側における液配管と前記圧縮機（４１）の入口側におけ
るガス配管との間に、前記入口（１６）と出口（１７）
とを介して、前記冷却部（１５）を接続し、該冷却部（
１５）に前記冷媒回路中の冷媒を循環させることにより
、前記冷却部（１５）を蒸発器として作用させ、前記モ
ータ（２）及び主軸（３）などを冷却するようにしてい
る。尚、同図中（４４）は前記感温膨張弁（４３）の感
温筒、（４５）は前記感温膨張弁（４３）と前記圧縮機
（４１）の吸入側との間に配管した均圧管である。

しかして、第１の発明では、以上のような構成において
、第１図で示したように、前記ハウジング（１）の外胴
（１２）近くに、該外胴（１２）の外壁温度を検出する
外壁温度検出器（５）を配設すると共に、前記冷却部（
１５）での冷却温度を調整する冷却調整手段（６）と、
この冷却調整手段（６）を、前記冷却部（１５）により
冷却される外壁温度が露点温度以下に冷却されることの
ない温度に制御する制御器（７）とを備えたのである。

第１図に示した前記冷却調整手段（ｅ）は電動開閉弁を
使用し、該開閉弁（８）を前記冷却部（１５）の出口（
１７）側と前記圧縮機（４１）の吸入側との間に接続し
て、前記開閉弁（６）の開度調整により前記冷却部（１
５）での冷却温度を制御できるようにしたものである。

即ち、例えば、前記開閉弁（６）の開度調整により、前
記冷却部（１５）側での蒸発圧力（ＰＥ）と前記圧縮機
（４１）側での吸入圧ＣＰＳ’）との差圧が小となるよ
うに調整したときには、該吸入圧（ＰＳ）が高くなって
圧縮機（４１）の能力を向上し、前記冷却部（１５）側
への冷媒流量を大として、前記冷却部（１５）での蒸発
温度を低下させ、該冷却部（１５）での冷却温度を下げ
られるのであり、また、以上の場合とは逆に、前記開閉
弁（６）の開度調整により、前記蒸発圧力（ＰＥ）と前
記吸入圧（ＰＳ）との差圧が大となるように調整したと
きには、該吸入圧（ＰＳ）が低くなり、圧縮機能力が低
下して前記冷却部（１５）側への冷媒流量を少なくシ、
前記冷却部（１５）での蒸発温度を上昇させ、該冷却部
（１５）での冷却温度を上昇させることができるのであ
る。

そして、前記制御器（７）の入力側に、前記外壁温度検
出器（５）と、外気温度検出器（８１）で検出された外
気（室内）温度を所定湿度をもとに補正して出力する補
正器（８２）とを接続し、また、前記冷却部（１５）の
出口（１７）側と前記圧縮機（４１）の吸入側との間に
配管される冷媒回路で、前記開閉弁（６）の入口側と出
口側とに、それぞれ蒸発圧力（ＰＥ）の検出器（９１）
と吸入圧（ＰＳ）の検出器（９２）とを介装させて、こ
れら各検出器（９１）（９２）を前記制御器（７）の入
力側に接続する一方、この制御器（７）の出力側を前記
開閉弁（６）に接続するのである。前記補正器（８２）
は、前記外気温度検出塁（８１）で検出される外気温度
を、一般に外気においてほぼ最大−湿度となる湿度８０
％を基準として露点温度となる温度差（は（４℃）を補
正して、外気の露点温度を検出するのであり、そして、
この補正値と、前記外壁温度検出器（５）で検出される
外胴（１２）の外壁温度とを比較し、前記各検出器（９
１）（９２）による蒸発圧力（ＰＥ）及び吸入圧（ＰＳ
）の検出値とをもとに出力する前記制御器（７）からの
出力信号で前記開閉弁（６）を開閉制御することにより
、前記外壁温度が、前記標準湿度８０％を基に外気温度
に対し補正値（４℃）以下にならないように、つまり、
外壁温度が露点温度以下とならないように制御するので
ある。また、本発明では、前記外気温度検出器（８１）
と前記補正器（８２）を用い、外壁温度が露点温度以下
にならないように制御する代わりに、同図の二点鎖線で
示したように、露点温度計（８３）を使用し、該露点温
度計（８３）を前記制御器（７）の入力側に接続させて
、前記露点温度計（８３）と前記外壁温度検出器（５）
との比較で、前記冷却部（１５）での冷却温度が露点温
度以下とならないように制御することも可能である。

しかして、旋盤などの作業時には、前記制御器（７）の
入力側に、前記外壁温度検出器（５）で検出された前記
外胴（１２）の外壁温度と、前記外気温度検出器（８１
）で検出され、前記補正器（８２）で補正された外気温
度の補正値つまり、外気の露点温度、又は、前記露点温
度計（８３）から検出される外気の露点温度との比較に
より、前記各検出器（９１）（９２）による蒸発圧力（
ＰＥ）及び吸入圧（ＰＳ）の検出値をも六に出力する前
記制御器（７）からの出力信号により、前記開閉弁（６
）を開閉制御し、前記冷却部（１５）での冷却温度を、
前記ハウジング（１）における外胴（１２）の外壁温度
が露点湿度以下に冷却されることのない温度に調整する
から、前記外胴（１２）での結露発生が確実に阻止され
ながら、前記冷却部（１５）により前記主軸（３）を、
外気温度に近い温度に冷却させることができるのである
。

また、以上の実施例においては、前記冷却調整手段（６
）として電動開閉弁を使用し、該開閉弁（６）の開閉制
御により前記冷却部（工５）での冷却温度を調整するよ
うにしたが、本発明では、開度調整可能な前記電動開閉
弁（６）に代えて、開度一定な例えばオリフィスを用い
ると共に、前記制御器（７）の入力側に外壁温度検出器
（５）と、外気温度検出器（８１）及び補正器（８２）
とを接続し、前記各検出器（５）（８１）からの検出結
果に対応して前記制御器（７）から出力する出力信号に
基づき前記圧縮機（４１）の発停制御を行って、この発
停制御により前記冷却部（１５）での冷却温度を調整す
ることも可能であり、即ち、第２図に示したように、前
記冷却調整手段（６）として、前記圧縮機（４１）の発
停制御を行うスイッチを使用し、このスイッチ（６）を
前記制御器（７）の出力側に接続して、外壁温度が外気
の露点温度より高い場合には前記制御器（７）からの出
力信号で前記スイッチ（６）をオン操作して、前記圧縮
機（４１）を運転し、外気の露点温度になれば、前記圧
縮機（４１）を停止するように制御することによっても
、前記冷却部（工５）での冷却温度を調整することが可
能である。

更に、前記冷却調整手段（６）としては、図示しないが
、例えば前記圧縮機（４１）の周波数を変換させる周波
数変換器を使用し、この変換器で前記圧縮機（４１）の
周波数変換を行うことにより、前記冷却部（１５）での
冷却温度を調整するようにしてもよく、また、前記凝縮
器（４２）に付設するファン（４２ａ）の回転数を制御
する回転制御器を用い、該回転制御器で前記ファン（４
２ａ）の回転数を制御して、前記冷却部（１５）での冷
却温度を調整することも可能である。

また、第２の発明は、第３図に示したように、前記ハウ
ジング（１）の外胴（１２）近くに、この外胴（１２）
の外壁温度を検出する外壁温度検出器（５）を配設する
と共に、前述した電動開閉弁や圧縮機発停スイッチなど
から成る前記冷却調整手段（６）と、この冷却調整手段
（６）を、前記冷却部（１５）により冷却）れる外胴（
１２）の外壁温度が外気（室内）温度以下に冷却される
ことのない温度に制御する制御器（７）とを備えたので
ある。即ち、第１発明では、前記冷却部（１５）の制御
を前記外胴（１２）の外壁温度が露点温度以下とならな
いように冷却するのに対し、第２発明では、前記冷却部
（１５）を前記外胴（１２）の外壁温度が外気（室内）
温度以下とならないように冷却させるようにしたもので
ある。

具体的には、前記制御器（７）の入力側に、前記外壁温
度検出器（５）と、外気温度を検出して直接前記制御器
（７）に入力させる外気温度検出器（８４）とを接続し
、また、前述した場合と同様に、前記冷凍機（４）にお
ける冷媒回路中の蒸発圧力（ＰＥ）と吸入圧（ＰＳ）と
を検出する各検出器（９１）（９２）とを接続し、これ
ら各入力信号に基づき前記制御器（７）から前記冷却調
整手段（６）に出力信号を出力し、該冷却調整手段（６
）で前記冷却部（１５）の冷却温度を、前記外胴（１２
）の外壁温度が外気（室内）温度以下とならないように
調整するのである。

この場合も、前記冷却部（１５）の冷却温度を、前記外
胴（１２）の外壁温度が外気（室内）温度以下とならな
いように冷却するのであるから、外気において湿度条件
が悪い場合でも一般的には湿度８０％を越えることがな
いので、前記外胴（１２）での結露発生を阻止できるの
であり、また、前記主軸（３）の温度は外気（室内）温
度に近付けられるのであるから、加工精度を高められる
のである。

第３図に示した実施例においても、第２図で示したよう
に、開度調整可能な前記電動開閉弁（８）に代えて、開
度一定な例えばオリフィスを用いると共に、前記制御器
（７）の入力側に外壁温度検出器（５）と、外気温度検
出器（８１）及び補正器（８２）とを接続し、前記各検
出器（５）（８１）からの検出結果に対応して前記制御
器（７）から出力する出力信号に基づき前記圧縮機（４
１）の発停制御を行い、又は、該圧縮機（４１）の周波
数変換、若しくは、前記凝縮器（４２）に付設したファ
ン（４２ａ）の回転数制御を行うことにより、前記冷却
部（１５）での冷却温度を調整することも可能である。

又、以上説明した実施例は、前記冷却部（１５）を内胴
（１１）と外胴（１２）との間に形成したが、外胴（１
２）をなりシ、前記内胴（１１）即ち、前記モータ（２
）及び主軸（３）を内装するハウジング（１）内に形成
してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、第１発明にかかるビルトインモー
タの冷却装置では、ハウジング（１）の外壁温度を検出
する外壁温度検出器（５）を設けると共に、前記ハウジ
ング（１）内に設ける冷却部（１５）での冷却温度を調
整する冷却調整手段（６）と、この冷却調整手段（６）
を、前記冷却部（１５）により冷却する外壁温度が露点
温度以下に冷却されることのない温度に制御する制御器
（７）とを備えたから、前記ハウジング（１）での結霧
発生を確実に阻止して、発錆などを招く不都合を解消で
きるし、また、前記ハウジング（１）に支持される主軸
（３）の温度を外気温度に近付けられるので、所望の設
定温度に設定する場合に比較して精度を向上できるので
ある。

また、第２発明にかかる冷却装置では、ハウジング（１
）の外壁温度を検出する外壁温度検出器（５）を設ける
と共に、前記冷却部（１５）での冷却温度を調整する冷
却調整手段（６）と、この冷却調整手段（６）を、前記
冷却部（１５）により冷却する外壁温度が外気温度以下
に冷却されることのない温度に制御する制御器（７）と
を備えたから、外気の露点温度を検出することなく前記
した第１発明と同様前記ハウジング（１）での結露発生
の不具合を解消できるし、また、前記主軸（３）の温度
を外気（室内）温度に近付けられる効果を有するのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明にかかるビルトインモータの冷却装置
を示す配管系統図、第２図は他の実施例を示す要部の制
御系統図、第３図は第２発明の冷却装置を示す配管系統
図、第４図は冷却装置の断面図、第５図は従来例を示す
断面図である。 （１）・・・・・ハウジング （１５）・・・・冷却部 （２）・・・・・モータ （３）・・・・・主軸 （５）・・・・Φ外壁温度検出器 （６）・・・・・冷却調整手段 （７）・・・・・制御器 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ハウジング（１）内にモータ（２）と、該モータ（
   ２）により駆動される主軸（３）とを内装し、前記ハウ
   ジング（１）に冷却部（１５）を設け、該冷却部（１５
   ）を冷凍機の蒸発器として冷媒回路に介装したビルトイ
   ンモータの冷却装置であって、前記ハウジング（１）の
   外壁温度を検出する外壁温度検出器（５）を設けると共
   に、前記冷却部（１５）での冷却温度を調整する冷却調
   整手段（６）と、この冷却調整手段（６）を、前記冷却
   部（１５）により冷却する外壁温度が露点温度以下に冷
   却されることのない温度に制御する制御器（７）とを備
   えていることを特徴とするビルトインモータの冷却装置
   。 ２）ハウジング（１）内にモータ（２）と、該モータ（
   ２）により駆動される主軸（３）とを内装し、前記ハウ
   ジング（１）に冷却部（１５）を設け、該冷却部（１５
   ）を冷凍機の蒸発器として冷媒回路に介装したビルトイ
   ンモータの冷却装置であって、前記ハウジング（１）の
   外壁温度を検出する外壁温度検出器（５）を設けると共
   に、前記冷却部（１５）での冷却温度を調整する冷却調
   整手段（６）と、この冷却調整手段（６）を、前記冷却
   部（１５）により冷却する外壁温度が外気温度以下に冷
   却されることのない温度に制御する制御器（７）とを備
   えていることを特徴とするビルトインモータの冷却装置
   。