JPH0563747U - 工作機械におけるスピンドル冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピンドルおよび軸受内輪の冷却効果を向上
させる。特に、空気冷却の場合にも充分な冷却が可能な
ようにする。冷却構造が簡単で、小径のスピンドルにも
適用可能とする。 【構成】 スピンドル１を支持する軸受４，４間に配置
される内輪間座６を、内周部品７と外周部品８との２体
で形成し、外周部品７を多孔質材料とする。内周部品７
と外周部品８の接面間に、外周部品８に形成した螺旋溝
で冷却媒体通路９を設ける。冷却媒体通路９の入口９ａ
にはノズル部品１３を対向して配置し、外部から冷えた
圧縮空気または低粘度オイルその他の冷却媒体をポンプ
等で圧送する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、工作機械一般のスピンドルに使用でき、特に小径のスピンドルに も適するスピンドル冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械のスピンドルの温度上昇は、熱変位による加工精度の低下や、軸受予 圧の変動、軸受のグリース寿命の低下等を招くため、最小限に抑制する必要があ る。このため、従来より種々の冷却構造が工夫されている。

【０００３】 一般の工作機械用スピンドルの冷却手段として、軸受箱の外筒冷却は多くの実 績がある。例えば、実開昭６１−７６２３号公報では、外輪間座に螺旋溝を設け て冷却媒体通路とし、外輪から冷却する構造を採っている。 この他の形式の冷却構造として、実開昭６４−５００３６号公報のものでは、 スピンドルを二重構造とし、スピンドル内部に冷却媒体通路を形成する構造とし てある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、前記の軸受箱の外筒を冷却する構造のものでは、最も高温になり易い 軸受内輪やスピンドルを直接に冷却することができず、内部空間や軸受の転動体 を介して冷却することになり、十分な冷却効果を得ることが難しい。 前記のスピンドルを二重構造にするものは、スピンドルの冷却効果には優れて いるが、小径のスピンドルの場合に加工が困難であり、また構造も複雑でコスト が高くなる。

【０００５】 そこで、本出願人は、内輪間座を内周部品と外周部品との２体とし、その間に 螺旋溝からなる冷却媒体通路を形成したものを提案した（実願平３−４９７４７ 号）。冷却媒体は、螺旋状の冷却媒体通路内を主軸の回転に伴って入り口から排 出口へと移動させられる。 この構造によると、最も高温になり易い軸受内輪およびスピンドルが直接に冷 却され、高い冷却効果が得られる。また、内輪間座に冷却媒体通路を設けるので 、スピンドルに加工を施す必要がなく、加工が容易である。

【０００６】 しかし、冷却媒体通路の内面が平坦面であって冷却媒体との接触表面積が小さ いため、冷却効果がいま一つ満足できるものではなかった。特に、冷却媒体とし て、取扱性の良い圧縮空気を利用したときに、オイル使用の場合と異なり、若干 の冷却不足が懸念される。

【０００７】 この考案の目的は、スピンドルおよび軸受内輪の冷却効果に優れ、かつ構造が 簡単で、小径のスピンドルにも適用できる工作機械におけるスピンドル冷却装置 を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案のスピンドル冷却装置は、スピンドルを支持する軸受間に配置される 内輪間座を、内周部品と外周部品との２体に形成し、外周部品を多孔質材料とし て、内周部品と外周部品の接面間に冷却媒体通路を形成したものである。冷却媒 体通路は、前記接面に設けた溝で形成される。

【０００９】

【作用】

この構成によると、内輪間座の冷却媒体通路に冷却媒体を流がすことにより、 内輪間座が冷却されて、それに接する軸受内輪とスピンドルとが冷却される。こ のように軸受内輪およびスピンドルが、冷却媒体通路の形成された内輪間座によ り直接に冷却される。 内輪間座の冷却媒体通路を構成する外周部品は表面に凹凸を有する多孔質材料 からなるため、冷却媒体との接触表面積が大幅に増大し、そのため冷却媒体との 熱交換が良好に行われて、冷却効果がより一層向上する。

【００１０】

【実施例】

この考案の一実施例を図１に基づいて説明する。この実施例は研削盤のスピン ドルに適用した例である。スピンドル１は、前後２箇所で、各々アンギュラ玉軸 受２，３を複列に組み合わせた組合せ軸受４により主軸台５に支持されている。

【００１１】 両組合せ軸受４，４間の内輪間座６は、スリーブ状の内周部品７と外周部品８ とからなり、両部品７，８は強い締まり嵌めで一体に固定されている。外周部品 ８は焼結合金等の多孔質材料からなる。外周部品８は、内周部品７との接面であ る内径面に螺旋溝からなる冷却媒体通路９が形成してあり、入口９ａは幅面に開 放されている。冷却媒体通路９の出口９ｂは、幅面に開放されずに直径方向の孔 で外径面に開放され、出口９ｂと対向する環状溝１７およびその溝底面から外部 に開口する排出孔１８が主軸台５に設けられている。なお、冷却媒体通路９の螺 旋方向は、スピンドル１の正方向回転により内部の冷却媒体が入口９ａから出口 ９ｂに送り込まれる方向としてある。

【００１２】 内輪間座６の内周部品７は外周部品８よりも前後に延びており、その一端の延 出部分の外周には、若干の隙間を介してリング状のシール部品１０が主軸台５の 内面に固定されている。シール部品１０は、内周部品７との間で非接触のシール 部１１を構成するものであり、内輪間座６側の空間と軸受４側の空間との冷却媒 体のシールを行う。シール形式は、ラビリンス、ねじシール、エアーシール等、 軸受の潤滑方式によって使い分けることができる。

【００１３】 内周部品７の他端の延出部分の外周には、冷却媒体通路９に冷却媒体を送り込 むノズル部品１３が配置してある。ノズル部品１３は、シール兼用のリング状の 部品であり、前記シール部品１０と同様に内周部品７との間にシール部１４を形 成する。

【００１４】 ノズル部品１３のノズル部１２は、円周状のスリット、あるいは円周方向の一 または複数箇所に開口した小孔を有するものであり、冷却媒体通路９の入口９ａ に先端が開口している。

【００１５】 ノズル部品１３は、冷却媒体の供給パイプ１５の先端に螺着され、ナット１６ の締め付けにより主軸台５に固定されている。ノズル部品１３の軸方向の位置決 めは、主軸台５の内面の段差面で行われる。

【００１６】 上記構成の作用を説明する。供給パイプ１５から冷えた圧縮空気，低粘度オイ ルその他の冷却媒体をポンプ等で圧送し、ノズル部１２から内輪間座６の冷却媒 体通路９に送り込む。冷却媒体通路９に入った冷却媒体は、スピンドル１の回転 によって入口９ａから出口９ｂ側へ送られ、出口９ｂから遠心力で外側に飛ばさ れて、排出孔１８から回収される。

【００１７】 このように内輪間座６の冷却媒体通路９に冷却媒体を流すことにより、内輪間 座６を冷却する。このとき、冷却媒体通路９を構成する外周部品８が内表面が凹 凸形状を有する多孔質材料であるため、冷却媒体との接触表面積が非常に大きく 、そのため熱交換効率が良くて、高い冷却効果が得られる。また、外周部品８が 多孔質材料であるため、冷却媒体通路９から外周部品８の材質内の連続した微小 孔を通過して半径方向に漏れ出る冷却媒体流れも生じ、さらに効果的に内輪間座 ６の冷却が行われる。これらのため、冷却媒体として単に圧縮空気を用いても充 分な冷却が行える。

【００１８】 冷却された内輪間座６は、それに接する軸受４の内輪４ａおよびスピンドル１ を冷却する。このように、最も高温に成り易い軸受内輪４ａとスピンドル１とが 内輪間座６で冷却され、しかも前記のように内輪間座６の冷却媒体との熱交換効 率が良いため、効果的な冷却が行えて温度上昇が小さく抑えられる。そのため、 スピンドル１の熱変位が抑制されて加工精度が向上し、また軸受４の予圧変動が 抑制されて、予圧不良による軸受寿命の低下が防止される。さらに、軸受４のグ リースの熱劣化も防止される。

【００１９】 また、冷却媒体通路９は内輪間座６に設けるので、スピンドル１に加工を施す 必要がなくて加工が容易であり、スピンドル１が小径の場合にも適用することが できる。特に、この内輪間座６は、内周部品７と外周部品８とを嵌め合わせて形 成しているため、冷却媒体通路９の加工が容易に行える。 さらに、前記のように冷却媒体として圧縮空気を利用することができるため、 これによりスピンドル１の構造および冷却用の付帯設備が簡略となる。付帯設備 等が若干複雑となっても良い場合は、圧縮空気の代わりに、冷却媒体として低粘 度のオイル等を利用し、より一層冷却効率を向上させることもできる。

【００２０】 なお、内輪間座６の内周部品７は多孔質材料とせずに通常の金属材料のものを 使用しているが、これにより良好な熱伝導性と強度確保が図れる。すなわち、多 孔質材料は、一般に熱伝導性が悪く、強度的にも通常の軸受鋼等に比べて劣るも のが多いが、内周部品７は両側の軸受４，４に対して熱伝達を良好に行う必要が あり、また両側の軸受４，４から大きな軸受予圧が作用する。そのため、内周部 品７は通常の金属材料のものであることが望ましい。

【００２１】 図２は他の実施例を示す。この例は、螺旋溝からなる冷却媒体通路９の断面積 を、入口９ａから出口９ｂへ向けて次第に小さく形成したものである。また、冷 却媒体通路９の中央位置と対応して第２の排出口１９および環状溝２０を主軸台 ５に設けてある。 このように構成した場合、冷却媒体通路９の断面積が徐々に小さくなるので、 通路９内での冷却媒体の圧力が高まって、多孔質材料からなる外周部品７の内部 を半径方向に漏れ易くなり、冷却効果がさらに大きくなる。中間部の第２の排出 口１９では、その多孔質材料から途中で漏れ出た冷却媒体の排出が行われる。

【００２２】 なお、前記各実施例では多孔質材料からなる外周部品７から冷却媒体を漏れさ せるようにしたが、外周部品７の外径面に封孔処理を施し、冷却媒体の排出され る部分を螺旋状の冷却媒体通路９の出口９ｂだけに限定することもできる。また 、前記各実施例では冷却媒体通路９を螺旋状としたが、必ずしも螺旋状とする必 要はなく、全周に渡って入口９ａから出口９ｂに円滑に流れる形状であれば良い 。また、冷却媒体通路９は、内周部品８に設けた溝、あるいは外周部品７と内周 部品８との両方に設けた溝で形成しても良い。 さらに、前記各実施例ではアンギュラ玉軸受２，３の組合せ軸受４を使用した 場合につき説明したが、その他の軸受の組み合わせや、軸受形式に適用すること もできる。

【００２３】

【考案の効果】

この考案のスピンドル冷却装置は、内輪間座に冷却媒体通路を設けたため、最 も高温になり易い軸受内輪およびスピンドルが直接に冷却され、優れた冷却効果 が得られる。しかも、内輪間座の冷却媒体通路を構成する外周部品が多孔質材料 であるため、冷却媒体との接触表面積が大幅に増大し、内輪間座の冷却効果が上 がる。このように優れた冷却効果が得られるため、スピンドルの熱変位が小さく 抑えられて加工精度が向上し、かつ軸受寿命が向上する。 また、内輪間座に冷却媒体通路を設けるので、スピンドルに加工を施す必要が なくて、加工が容易であり、小径のスピンドルに対しても適用することができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す半裁縦断面図であ
る。

【図２】この考案の他の実施例を示す半裁縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１…スピンドル、４…組合せ軸受、４ａ…内輪、５…主
軸台、６…内輪間座、７…内周部品、８…外周部品、９
…冷却媒体通路、１１…シール部、１３…ノズル部品、
１４…シール部、１８…排出孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピンドルを支持する軸受間に配置され
   る内輪間座を、互いに内外に嵌合する内周部品と外周部
   品とで形成し、前記外周部品を多孔質材料とし、前記内
   周部品と外周部品の接面間に、この接面に形成された溝
   からなる冷却媒体通路を設けた工作機械におけるスピン
   ドル冷却装置。