JPH056045Y2 - - 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の主
軸の熱変位を少なくし、加工精度に対する悪影響
を阻止した主軸ヘツドの冷却装置の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

例えば、マシニングセンタ等の工作機械の主軸
ヘツドの構造は、第５図に示す如く、次のように
なつている。

第５図において、主軸ヘツド５１の後方に主軸
５２を回転させるための主軸モータ５４が載置さ
れている。主軸モータ５４には駆動軸５５が取付
けられ、該駆動軸５５にはギヤ５６が嵌着されて
いる。該ギヤ５６に噛合したギヤ５７を介して、
該ギヤ５７を嵌着しているスプラインシヤフト５
８に回転が伝達される。スプラインシヤフト５８
にはギヤ５９ａ，５９ｂが摺動可能に嵌着されて
おり、主軸５２にはギヤ５９ａ，５９ｂと対をな
すギヤ６０ａ，６０ｂが噛合するよう構成されて
いる。従つて主軸５２の回転を変換させる場合に
は、今ギヤ５９ａとギヤ６０ａが噛合しているの
で、ギヤ５９ａを６０ａから切り離し、ギヤ５９
ｂをギヤ６０ｂに噛合せしめて行うようになつて
いる。そして、主軸５２の先端部にプルスタツド
付き工具ホルダ５３を挿着し、工具ホルダ５３に
工具を取付け、主軸５２を回転せしめることによ
り加工が施される。なお、６１，６２，６３，６
４は主軸軸受である。

そして、主軸モータ５４より駆動軸５５、ギヤ
５６，５７並びにギヤ５９ａ，６０ａ或いはギヤ
５９ｂ，６０ｂを介して主軸５２に回転を与える
ことにより、主軸５２の軸受６１，６２，６３，
６４外周部分や、ギヤ５９ａ，６０ａ或いはギヤ
５９ｂ，６０ｂの噛合部分及び主軸モータ５４が
取付けられている主軸ヘツド５１の内壁部分から
熱が発生し、延いては主軸ヘツド５１内に熱が充
満する。そのため主軸５２等が熱変形を起こすた
め、加工精度に悪影響を及ぼすという問題点があ
つた。

そこで、本出願人はこの種の主軸ヘツド５１に
対して、既に、実開昭61−27646号公報に開示し
た如く、次のような主軸ヘツドの冷却装置を提案
している。即ち、冷凍機を内蔵し、潤滑油を冷却
して主軸ヘツド５１側に送り出す主冷却装置６５
と、該主冷却装置６５と主軸ヘツド５１を結ぶ送
出側の配管６６と、該配管６６に結ばれ前記主軸
ヘツド１の先端側に穿設された連通路６７と、該
連通路６７に結ばれ前記軸受６１，６２，６３を
冷却する螺施状の部屋をもつジヤケツト６８と、
該ジヤケツト６８に結ばれ第１の内壁６９を上方
に穿設された連通路７０と、該連通路７０に結ば
れ潤滑油を溜めオーバーフロー液によつて第１の
内壁６９と軸受７１を冷却するポケツト７２と、
オーバーフロー液が滴下して集められる回収槽７
３と、前記送出側の配管６６から分岐され主軸モ
ータ５４の取付側の第２の内壁７４を冷却する円
周円環状の溝部７５と、該溝部７５の先端部数ケ
所に第１の内壁６９側に向けて潤滑油を放出する
ノズル７６と、前記回収槽７３と前記主冷却装置
６５を結ぶ排出側の配管７７とから構成されてい
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、高能率・高精度等の市場のニー
ズに合わせるため、マシニングセンタ等の工作機
械の主軸回転数は更に上り、主軸ヘツド内の発熱
がより大きくなるため、更にもつと冷却効果の大
きな主軸ヘツドの冷却装置が必要となつて来てい
る。

本考案は上記の点に鑑み創案されたもので、従
来の実開昭61−27646号公報による主軸ヘツドの
冷却装置より一層冷却効果があり、熱変形による
加工精度の悪化を少なく保つことのできる主軸ヘ
ツドの冷却装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段及びその作用〕

上記の課題を解決するため、本考案において
は、主冷却装置から送出される冷却された潤滑油
を配管の分岐された複数系統の通路により主軸ヘ
ツド内に導入し、第１系統は主軸先端側の軸受外
周を冷却するジヤケツトを通して第１側壁のポケ
ツトに連通させ該ポケツトからオーバーフローせ
しめて前記第１側壁近傍を冷却させ、第２系統は
主軸モータの取着された第２側壁の環状の溝部を
通して前記第２側壁近傍を冷却させ、各々の系統
の潤滑油を回収槽に滴下させて前記主冷却装置に
戻して循環させる主軸ヘツドの冷却装置におい
て、前記第１側壁近傍の主軸に設けられ第１系統
の潤滑油と熱交換する熱交換率の大きなフイン
と、前記回収槽の手前に設けられ各々内壁を冷却
する複数系統のポケツトと、前記主軸の後方側の
軸受外周を冷却するジヤケツトを通る第３系統の
通路と、前記第２側壁の環状の溝部に連通し第２
側壁近傍を冷却する第２系統の潤滑油をオーバー
フローさせるポケツトとを付設したことを特徴と
する。

上記構成を採用したことにより、特に第１系統
では主軸先端側の軸受及び第１の側壁近傍、第２
系統では第２の側壁近傍、第３系統では主軸後方
側の軸受を積極的に冷却したので、今迄以上に冷
却効果を上げると共に、延いては加工精度を高く
保つことができる。

〔実施例〕

以下本考案の一実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

第１図は本考案を適用したマシニングセンタの
主軸ヘツドの断面正面図、第２図は第１図のＸ矢
視図、第３図は第１図のＹ矢視図である。

なお、第５図と同一構成部材には同符号を付し
説明は省略する。

本考案の適用された主軸ヘツド５１に導入され
る冷却された潤滑油の配管６６は、三系統に分岐
されている。第１図に示す如く、第１系統は、連
通路６７を通つて、主軸５２先端側の軸受１，
２，３を冷却するジヤケツト６８と、該ジヤケツ
ト６８から連通路７０を通つて第１の側壁６９に
設けられ潤滑油を溜めそのオーバーフロー液によ
つて第１の側壁６９の近傍を冷却するポケツト７
２とを持つ。

そして、本考案は、この第１系統のポケツト７
２の下方の第１の側壁６９の近傍の主軸５２に潤
滑油と熱交換する熱交換率の大きなフイン４を設
けている。

第２系統は配管６６から分岐して、主軸モータ
５４の取着された第２の側壁７４に配管され、第
２の側壁７４の近傍を冷却する円周円環状の溝部
７５から成る。そして、本考案は、この溝部７５
に第２系統の潤滑油を溜め且つオーバーフローさ
せるポケツト５を設けている。

更に、本考案は配管６６から分岐した第３系統
の通路を設け、第１図及び第３図に示す如く、主
軸５２の後方の軸受６を冷却するジヤケツト７に
冷却された潤滑油を導入するようにしている。

また、前記第１系統の潤滑油は回収槽７３に滴
下される前に更に第１の側壁６９を冷却するポケ
ツト８に溜り、そのオーバーフロー液が回収槽７
３に戻るようになつている。同時に、第２系統及
び第３系統の潤滑油も回収槽７３に滴下される前
に更に第２の側壁７４を冷却するポケツト９に溜
り、そのオーバーフロー液が回収槽７３に戻るよ
うに構成されている。

このように構成すると、第１系統のフイン４は
潤滑油と主軸５２の熱交換を行つて主軸を冷やす
と共に、主軸５２によつてフイン４が回転するの
で、フアンと同様な効果があり、主軸ヘツド５１
内の空気を攪拌させて、冷却された潤滑油と主軸
ヘツド５１内の空気を熱交換させる。

第２系統のポケツト５は円環状の溝を構成して
いる。従来のノズル７６がギヤ５６，５７，５９
ｂに潤滑油を吹付けていたのに比較し必要以上に
ギヤに潤滑油を吹付けることによつて生じる攪拌
熱は防止でき、ギヤ５６，５７，５９ｂに滴下さ
せると同時に第２の側壁７４に伝わつて流れ落ち
るので、第２の側壁７４に対する冷却効果が大き
くなる。

第３系統のジヤケツト７は本考案特有のもの
で、主軸５２後方の軸受６の発熱を抑え、冷却効
果を更に大きくしている。

そして、回収槽７３の手前のポケツト８，９も
従来の冷却装置には設けられていなかつたので、
第１、第２の側壁６９，７４を更に冷却し、冷却
効果を更に大きくしている。

冷却効果を示す一例として第１図の工具ホルダ
５３にテストバー１０を挿着し、主軸５２を従来
より高速な回転数で回転させ、１時間毎に測定の
ために主軸５２の回転を停止し、テストバー１０
の長さｌの300mmの先端部にダイヤルゲージをＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向に当て主軸５２の熱変位の経時変化
を４時間にわたつて１時間毎に測定した。

第４図は上記測定結果をグラフに表したもので
実線が本考案の冷却装置を使用した場合の測定デ
ータであり、点線は冷却装置を使用しなかつた場
合の同一条件での測定データである。

第４図に示したように、Ｙ軸及びＺ軸方向にお
ける主軸の熱変位変化量は、冷却をしない場合に
比べ顕著な冷却効果を上げていることが示されて
おり実験的にも本考案が有効であることが裏付け
られている。

従つて本考案の冷却装置は優れた冷却効果を上
げると共に、延いては加工精度を高く保つことが
できる。

〔考案の効果〕

以上説明した如く、本考案によれば、冷却用の
潤滑油を複数系統に分け、特に第１系統では主軸
先端側の軸受及び第１の側壁近傍、第２系統では
第２の側壁近傍、第３系統では主軸後方側の軸受
を積極的に冷却したので今迄以上に冷却効果を上
げると共に、延いては加工精度を高く保つことが
できる。以上マシニングセンタに適用した例で説
明したが旋削機械に適用しても同効果を奏するこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用したマシニングセンタの
主軸ヘツドの断面正面図、第２図は第１図のＸ矢
視図、第３図は第１図のＹ矢視図、第４図は横軸
に時間、縦軸に主軸の熱変位をとり、本考案の冷
却装置と冷却装置のない場合との測定をした主軸
熱変位の経時変化を表したグラフ図、第５図は従
来のマシニングセンタの主軸ヘツドの一部断面正
面図である。 １，２，３……軸受、４……フイン、５……ポ
ケツト、６……軸受、７……ジヤケツト、８，９
……ポケツト、１０……テストバー、５１……主
軸ヘツド、５２……主軸、５４……主軸モータ、
６１，６２，６３，６４……軸受、６５……主冷
却装置、６６……送出側の配管、６８……ジヤケ
ツト、６９……第１の側壁、７２……ポケツト、
７３……回収槽、７４……第２の側壁、７５……
溝部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主冷却装置から送出される冷却された潤滑油を
   配管の分岐された複数系統の通路により主軸ヘツ
   ド内に導入し、第１系統は主軸先端側の軸受外周
   を冷却するジヤケツトを通して第１側壁のポケツ
   トに連通させ該ポケツトからオーバーフローせし
   めて前記第１側壁近傍を冷却させ、第２系統は主
   軸モータの取着された第２側壁の環状の溝部を通
   して前記第２側壁近傍を冷却させ、各々の系統の
   潤滑油を回収槽に滴下させて前記主冷却装置に戻
   して循環させる主軸ヘツドの冷却装置において、
   前記第１側壁近傍の主軸に設けられ第１系統の潤
   滑油と熱交換する熱交換率の大きなフインと、前
   記回収槽の手前に設けられ各々内壁を冷却する複
   数系統のポケツトと、前記主軸の後方側の軸受外
   周を冷却するジヤケツトを通る第３系統の通路
   と、前記第２側壁の環状の溝部に連通し第２側壁
   近傍を冷却する第２系統の潤滑油をオーバーフロ
   ーさせるポケツトとを付設したことを特徴とする
   主軸ヘツドの冷却装置。