JPH0529804Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は主軸装置を冷却する冷却液を循環させ
る冷却液循環装置を備えた主軸装置に関し、特
に、空気の混在した冷却液の回収に適した装置に
関する。

〔従来の技術〕

一般に工作機械の主軸装置においては、工具を
保持した主軸が高速で回転すると共にワークの加
工に伴う負荷の作用を受け、その軸受部が発熱す
る。また、ビルトインタイプのモータを採用した
場合にはそのコンパクトさの故に発熱密度が高
い。これらの発熱状態を放置しておくと軸受が焼
き付き、モータの使用も不可能となる上、ワーク
の加工精度にも悪影響を及ぼす。

そこで、主軸装置を適切に冷却すべく、軸受や
モータの外周部に冷却液用の流路を設け、冷却液
を循環させることによつて冷却していた。この冷
却液流路は一般に細長い流路であり流れの抵抗が
大きいため、冷却液の供給用のポンプのみなら
ず、回収用のサクシヨンポンプも必要としてい
た。また最近の様に加工効率の向上を目指し、高
速、高負荷状態で使用される主軸装置の効率的な
冷却には、主軸装置の内部に冷却液流路を設けて
軸受やモータを内部から冷却する必要性が生ず
る。この主軸装置の内部、即ち主軸内を流れて各
部を冷却した冷却液は、その回収に際して静止し
ているハウジング部へ流出する構成の流路を通過
することとなる。またモータの内部を直接的に冷
却する様な場合には、モータの効率的な回転駆動
を達成するためステータとロータとの小さな隙間
への冷却液の侵入を防止する必要がある。

上述した主軸装置の回転部を流れている冷却液
を外部の静止部へ流す部分や、ステータとロータ
との隙間の防液用シールにエアシールを用いる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述の如くエアシールを採用すると、サクシヨ
ンポンプを用いて吸引しているので、回収すべき
冷却液中に多量の空気が混在することとなり、こ
れを従来において使用していたトロコイドポンプ
の様なギヤポンプを使用して回収する場合、多量
の空気が混在している故、冷却液の回収量が少な
くなつたり、極端な場合は回収が止まり、所謂呼
び水をする必要が生じ、効率的な回収、並びに冷
却液の効率的な循環が不可能となる。また、効率
よく回収できず主軸装置内に停留した冷却液の主
軸回転に伴う攪拌熱が発生する問題点がある。

依つて本考案は斯る課題の解決を図るべく、空気
の混在に拘わりなく、効率的に冷却液の回収を行
うことの可能な冷却液循環装置を備えた主軸装置
の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑みて本考案は、供給する冷却液の
一部を分岐させ、該分岐した冷却液の流れに伴う
負圧により、回収すべき冷却液を吸引する装置を
提供する。詳述すると、冷却液通路を内部に有し
た回転主軸と、冷却液を貯蔵する冷却液貯蔵タン
クと、該冷却液貯蔵タンクから前記回転主軸の冷
却液通路へ冷却液供給路を介して冷却液を供給す
る供給ポンプと、前記回転主軸に供給された冷却
液が前記回転主軸側の冷却液通路からハウジング
側の冷却液通路に流れ込む部分における漏れを防
止するエアーシール手段と、前記冷却液供給路の
途中から分岐して供給される冷却液の一部を前記
冷却液貯蔵タンクへ導く第１管路と、前記ハウジ
ングの冷却液通路から冷却終了後の冷却液を回収
し、前記第１管路に連通させた第２管路と、前記
第１管路と前記第２管路との連通箇所に設け、前
記第１管路の圧力が前記第２管路の圧力より下が
る様に形成して前記第２管路内の前記エアーシー
ル手段による空気を混入した冷却液を吸引する吸
引器とを具備することを特徴とする冷却液循環装
置を備えた主軸装置を提供する。

〔作用〕

冷却液供給ポンプにより冷却液貯蔵タンクから
冷却液が主軸装置へ供給されるが、その供給冷却
液の一部を第１管路を通して冷却液貯蔵タンクへ
戻す。一方、主軸装置の冷却液回収口と該第１管
路とを第２管路で連結し、回収されるべき冷却液
は上記第２管路内を流れることが可能となつてい
る。第１管路を冷却液が流れると、その負圧作用
によつて第２管路内の回収冷却液が吸引され、第
１管路内の冷却液と共に冷却液貯蔵タンクへ吸引
回収される。

〔実施例〕

以下本考案を添付図面に示す実施例に基づいて
更に詳細に説明する。第１図を参照すると、主軸
１０は前側軸受３４と後側軸受３６とに軸承さ
れ、ハウジング１２内に回転可能に保持、収容さ
れている。この主軸１０はモータにより回転駆動
させられるが、本実施例では、所謂ビルトインタ
イプのモータを使用しており、主軸１０にはロー
タ３０が固定され、該ロータ３０と対応してハウ
ジング１２の内周側にはステータ３２が固定され
ている。

一般に、モータは冷却を必要とするが、特にコ
ンパクトなビルトインモータにおいては強力な冷
却を必要とする。更には、高速回転するか又は高
負荷状態で回転する主軸１０を軸承する前、後の
軸受３４と３６も発熱が多く、冷却を必要とす
る。そこで、ステータ３２の外周部を螺旋状流路
３８に冷却液４８を流すことによつて冷却し、ま
た、前後の軸受３４と３６とは夫々の外周側のハ
ウジング１２に設けた環状の流路５４又は５６に
冷却液４８を流すことにより冷却する。更に、本
実施例では主軸１０と共にロータ３０や前後の軸
受３４，３６を内周側からも冷却する構造を採用
している。

主軸１０は工具（図示せず）を保持する工具ホ
ルダ１４をドローバー１６によつて後方へ引き込
んで固定する構造を採用している。このドローバ
ー１６の中心孔１７には、冷却液４８を主軸１０
の内部へ流すべくドローバー１６と一体で回転す
る導管１８を挿入してあり、導管１８の最後端か
らロータリジヨイント１９を介して冷却液４８を
流入する。該導管１８は半径方向の固定管路２０
等を介してロータ３０の内周面近くであつて主軸
１０に設けられた適数本の戻り管路２４と連通し
ている。この戻り管路２４を流れる冷却液は、ロ
ータ３０の後方において、静止したハウジング１
２に固定されたブラケツト部材の環状孔６０の中
へ流出し、冷却液貯蔵タンク４２内へ回収され
る。一方、前記導管１８は他の半径方向固定管路
２２等を介して前側軸受３４の内周面近くであつ
て主軸１０に設けられた適数本の往路２６と連通
している。この往路２６は主軸１０の前端部にお
いて適数本の復路２８と連通しており、前側軸受
３４の後方において、静止したハウジング１２に
固定されたブラケツト部材の環状孔６２の中へ流
出し、冷却液貯蔵タンク４２内へ回収される。

更には、多量の発熱を伴うステータ３２及びロ
ータ３０を直接に液冷するため、冷却液４８をモ
ータの前端部と後端部の各位置のハウジング１２
に半径方向に設けた孔６４Ｌと６４Ｒから内部へ
流入させ、ステータ３２及びロータ３０の各端部
領域を直接に冷却し、下方から冷却液貯蔵タンク
４２内へ回収する。この場合、ロータ３０の回転
ロスを押さえるために、ステータ３２の中央部に
はハウジング１２と共に半径方向の孔６６が設け
られており、外部の空気圧源４０から加圧された
圧縮空気を送り込み、ステータ３２とロータ３０
との隙間を流し、モータの両端方向へ噴出させる
ことにより、冷却液が隙間部に侵入することを防
止している。

また、前述の如く、回転している主軸１０に設
けられた戻り管路２４や復路２８から静止してい
るハウジング１２側へ冷却液が流出するときに、
その境界部において液漏れが発生する。これを防
止するために、前述の環状孔６０と６２の両側に
前述の圧縮空気源４０から圧縮空気を送り、冷却
液のエアシールを行う。

以上の様な冷却液流路構造を有した主軸装置へ
冷却液４８を循環させるため、冷却液貯蔵タンク
４２からポンプ４４によつて供給路４５を経て各
流路へ冷却液４８を供給する。然しながら、第１
図並びに上記の説明からも理解できる様に、流路
は細くて複雑であり、冷却液はその回収側からも
吸引されなければ、円滑に流れ得ない。そこで吸
引用のサクシヨンポンプを配設することも考えら
れるが、前述の如く、回収側の冷却液には圧縮空
気源４０から供給された空気が多量に混入してお
り、トロコイドポンプの様なギヤポンプでは回収
効率が悪い。

そこで本考案では、供給側のポンプ４４から吐
出される冷却液の一部を圧力調節弁５２を通して
第１管路（以下帰還路という）５０に流し、冷却
液貯蔵タンク４８へ戻す。この帰還路５０の途中
に吸引器４６を設け、該帰還路５０を流れる冷却
液を、一部が細く絞られたノズル４６ｃを有する
管路４６ａを通して冷却液貯蔵タンク４２へ戻
す。この状態において、主軸装置内を流れて各部
を冷却し終えた回収液（冷却液と空気の混合体）
を第２管路５１を経て前記ノズル４６ｃの直後の
部位に貫通した孔４６ｂに連通させておく。帰還
路５０内の流速は、ノズル４６ｃにより速められ
るので、ノズル４６ｃ直後の部位は負圧となり、
結局第２管路５１から冷却液が吸引され、冷却液
の回収が確実に、また容易に行える。

圧力調節弁５２から帰還路５０へ分岐する冷却
液の圧力、管路４６ａの径、圧力損失に影響する
帰還路５０の長さ、主軸装置内流路の圧力及び流
路長さ等の条件によつては、前記ノズル４６ｃの
代わりに流路面積が一定のストレート管を用いる
ことも可能であるが、絞り部の存在するノズル４
６ｃを使用すると上記の諸条件に対して広い範囲
において使用できる利点がある。

以上の実施例においては主軸装置から流出、回
収すべき冷却液を１箇所に集めて１個の吸引器４
６によつて吸引する構成としたが、各流路系毎に
吸引器を設けてもよい。また、空気の混入しない
流路系、例えばステータ３２の外周部を冷却する
螺旋状流路３８や前後の軸受３４，３６の外周部
を冷却する環状の流路５４，５６を流れる冷却液
の回収においては、従来のギヤポンプによつて吸
引回収し、他の流路系の空気の混入した冷却液の
みを吸引器４６によつて吸引回収する構成でもよ
い。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかな様に本考案によれば、
液体流れに起因する負圧によつて冷却液を吸引、
回収する構成であるため、冷却液に空気が多量に
混入していても常時安定した回収が可能となる。
従つて、主軸装置内の流路途中に冷却液の液溜ま
りが発生することはなく、攪拌熱の発生が無く、
冷却効率の良い主軸装置が得られる。ひいては主
軸装置の熱変位が小さく、加工精度が向上する。
更には、従来必要であつた吸引側のポンプが不要
となり、構成の極めて簡単な吸引器で代用できる
ため、コスト低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る主軸装置の縦断面図。 １０……主軸、３０……ロータ、３２……ステ
ータ、３４……前側軸受、３６……後側軸受、４
０……空気圧源、４２……冷却液貯蔵タンク、４
４……供給ポンプ、４５……冷却液供給路、４６
……吸引器、４６ａ……管路（第１管路の一部）、
４６ｂ……孔（第２管路の一部）、４６ｃ……ノ
ズル、５０……第１管路（帰還路）、５１……第
２管路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷却液通路を内部に有した回転主軸と、冷却液
   を貯蔵する冷却液貯蔵タンクと、該冷却液貯蔵タ
   ンクから前記回転主軸の冷却液通路へ冷却液供給
   路を介して冷却液を供給する供給ポンプと、前記
   回転主軸に供給された冷却液が前記回転主軸側の
   冷却液通路からハウジング側の冷却液通路に流れ
   込む部分における漏れを防止するエアーシール手
   段と、前記冷却液供給路の途中から分岐して供給
   される冷却液の一部を前記冷却液貯蔵タンクへ導
   く第１管路と、前記ハウジングの冷却液通路から
   冷却終了後の冷却液を回収し、前記第１管路に連
   通させた第２管路と、前記第１管路と前記第２管
   路との連通箇所に設け、前記第１管路の圧力が前
   記第２管路の圧力より下がる様に形成して前記第
   ２管路内の前記エアーシール手段による空気を混
   入した冷却液を吸引する吸引器とを具備すること
   を特徴とする冷却液循環装置を備えた主軸装置。