JPH0627047U - 主軸冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主軸の発熱を低減し、高精度加工を行わせ
る。 【構成】 外周に多条のらせん溝を形成した中空円筒状
のインナケーシング１を主軸内周に嵌着し、らせん溝と
主軸５内周間に形成されるクーラント溝２５，２６内に
クーラントを供給して主軸５を内側より冷却する。クー
ラント通路３３としてドローバ２２の既設のエア通路を
利用し、ロータリジョイント２７を介しクーラント供給
源に連通させる。また、クーラント通路３３はクーラン
ト孔１２を介しクーラント溝２５，２６に連通する。エ
ア通路３５，３６をドローバ２２側と着離可能に係合す
るドローバの押圧機構部のピストン３１，シリンダケー
ス３２側に設け、ドローバ２２内のエア通路３８と連通
させて主軸５のテーパ孔３９のエアブローを行う。 【効果】 らせん溝内にクーラントが供給されることに
より主軸が内部から冷却され発熱が防止され高精度加工
が出来る。また、比較的簡便に実施することが出来る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械の主軸の冷却構造に係り、特に、主軸を内部から冷却する 主軸冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械の主軸のテーパ穴内には所望の工具のツールアーバが自動装着される 。ツールアーバの固定はツールアーバの後端部に形成されるプルスタッドにドロ ーバの先端部に係着するクランプ用爪を係合させ、クランプ用ばねのばね力によ り前記クランプ用爪でプルスタッドを主軸内に引き込んで行われる。一方、ツー ルアーバのアンクランプはドローバの後端側に配設される押圧機構部によりドロ ーバおよびクランプ用ばねを押圧しクランプ用爪とプルスタッドとの係合を解除 して行う。以上のように、工作機械の主軸内には前記クランプ用爪，ドローバ， クランプ用ばねおよび押圧機構部等が内蔵されているため主軸を内部から冷却す ることは困難であった。そのため、主軸台側に枢支する軸受の冷却を行う冷却油 により主軸をその外周側から冷却する手段が専ら採用されていた。なお、主軸の 前記テーパ穴に付着したゴミ等を除去するために、エアが送気されるが、このエ アはエア供給源にロータリジョイント等を介して連通するドローバの貫通孔を介 して供給される。しかし、このエアにより主軸を内部から冷却することは構造上 無理であった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

主軸には工具を介して切削熱が伝達されると共に、回転によって発生する摩擦 熱が伝達され、かなり高温になる。主軸は温度上昇に伴って膨脹するため、軸線 方向の位置決め精度に誤差が生じ、高精度加工が出来なくなる。そのため、温度 補正等が行われる。しかしながら、主軸の温度上昇を極力低く抑えることが高精 度加工上有効である。前記したように従来技術では、主軸は外周側からのみ冷却 されるため、十分な主軸冷却が行われず、高精度加工を行うには高度の熟練を必 要とする問題点があった。また、前記したように、ドローバを介して主軸の前記 テーパ穴内にエアを供給する必要があるため、主軸を内部から冷却する手段を採 用する場合に、クーラント供給路と前記エアの供給路とを併用させることが必要 とされる。

【０００４】 本考案は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、主軸を内部より冷却し て主軸の温度上昇を抑えて高精度加工を可能にすると共に、エア供給路とクーラ ント供給路を主軸内にコンパクトに形成するようにした主軸冷却構造を提供する ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、以上の目的を達成するために、主軸内に嵌着される細長の中空円筒 状のインナケーシングと、該インナケーシング内に摺動自在に支持されるドロー バと、前記インナケーシング内に収納されるクランプ用ばねを押圧する押圧機構 部を有する主軸の冷却構造において、前記インナケーシングの外周に互いに連通 可能な多条のらせん溝を形成すると共に前記らせん溝とクーラント供給源とを連 通するクーラント通路を設けてなる主軸冷却構造を構成し、更に、前記ドローバ にロータリジョイントを介してクーラント供給源を連結し、該ドローバ側から前 記インナケーシングのらせん溝に連通するクーラント通路を形成すると共に、エ ア供給源に連通する前記押圧機構部のエア通路と連通するエア通路を前記ドロー バ内に形成してなる主軸冷却構造を特徴とするものである。

【０００６】

【作用】

ロータリジョイントを介してクーラント供給源からドローバ内に送られたクー ラントはインナケーシングの多条のらせん溝の１つに入り、らせん溝に沿って進 む。多条のらせん溝は互いに連通可能なため、１つのらせん溝がクーラントで充 満させると、次のらせん溝内にクーラントが入り逆流し、以下、同様の作用を繰 返し行ってクーラント供給源間を往復する。以上により、主軸は内部から十分に 冷却される。一方、クーラント供給源とらせん溝とをロータリジョイントおよび ドローバを介して連通し、エア通路を押圧機構部とドローバとを介してエア供給 源と連通させることにより、特別の部材等を使用することなくクーラントおよび エアの供給が行われる。それにより、主軸冷却構造がコンパクトにまとめられる 。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明する。図１は本実施例の適用され る主軸まわりの概要構造を説明する軸断面図であり、図２は本実施例に適用され るインナケーシングの軸断面図であり、図３は本実施例の作用を説明するための 拡大一部断面図である。なお、本実施例では２条のらせん溝を採用した場合につ いて説明する。

【０００８】 図１において、主軸台８内には軸受６，７を介して主軸５が枢支され、主軸５ 内には本考案の主要構成要素であるインナケーシング１が嵌着される。図１，図 ２および図３に示すように、インナケーシング１は細長な中空円筒材からなり、 その外周には２条のらせん溝２，３が螺刻される。また、その外周の図の右端側 にはらせん溝２，３のいずれか１つへのクーラントの流入を規制する埋栓４が埋 設される。また、図の左端側にはインナケーシング１の主軸５内における軸線方 向の位置を規制するためのフランジ部９およびシール溝１０，１１が形成される 。また、図の右端側にはクーラント供給路の１つであるクーラント孔１２がねじ 山１３と拡径部１４間の凹溝部１５内に貫通形成される。また、右端の拡径部１ ４にはシール溝１６が形成される。図１および図３に示すように、インナケーシ ング１の内部の図の左端側にはクランプ用爪１７のテーパ部１８，１９の当接係 合するテーパ部２０，２１が形成されると共にドローバ２２（図１）を摺動自在 に支持するガイド孔２３が開口形成される。

【０００９】 図１に示すように、インナケーシング１を主軸５内に嵌着し、そのフランジ部 ９を主軸５の段付部２４に当接させることによりインナケーシング１は主軸５内 の所定位置に固着される。主軸５の内周とインナケーシング１のらせん溝２，３ 間にはクーラント溝２５，２６が形成される。一方、インナケーシング１内の図 の左端側にはクランプ用爪１７が収納され、ドローバ２２の先端側が係合する。 ドローバ２２は前記したようにインナケーシング１のガイド孔２３に支持され図 の右端側の後方に向かって伸延しロータリジョイント２７に連結される。インナ ケーシング１の図の右端側の後端部は主軸５の後端に固定する押え具２８により 軸線方向の抜け出しを防止される。一方、ドローバ２２に螺着固持されるスリー ブ２９はインナケーシング１と押え具２８の内孔に摺動自在に支持される。また 、スリーブ２９とインナケーシング１のガイド孔２３側の段付部間にはクランプ 用ばね３０が収納される。スリーブ２９と相対向する図の右端側にはスリーブ２ ９に着脱自在に係合してスリーブ２９を押圧するピストン３１とそれを支持する シリンダケース３２が配設される。

【００１０】 図略のクーラント供給源にロータリジョイント２７は連通し、ロータリジョイ ント２７の図略のクーラント通路はドローバ２２のクーラント通路３３に連通す る。クーラント通路３３はスリーブ２９に凹設されるクーラント溝３４に連通し 、クーラント溝３４はインナケーシング１のクーラント孔１２に連通する。一方 、シリンダケース３２にはエア供給源（図略）に連通するエア通路３５が形成さ れ、エア通路はピストン３１のエア通路３６に連通する。ピストン３１のエア通 路３６の出口側に相対向するスリーブ２９側にはエア通路３７が形成される。エ ア通路３７はドローバ２２内のエア通路３８と連通する。なお、エア通路３８は ドローバ２２の先端で開口し、主軸５のテーパ穴３９側にエアを噴出すべく機能 する。

【００１１】 次に、本実施例の作用を説明する。まず最初に工具４０のツールアーバ４１の クランプおよびアンクランプ動作を図１により簡単に説明する。なお、図１は中 心線の上方側でクランプ状態を示し、下方側がアンクランプ状態を示すものであ る。ピストン３１が作動しない状態では、ピストン３１とスリーブ２９とは離隔 位置に保持される。インナケーシング１は主軸５内に嵌着固定されているため、 クランプ用ばね３０はスリーブ２９を図の右方側に押圧する。それにより、ドロ ーバ２２も右方側に押圧される。ドローバ２２にはクランプ用爪１７が係着して いるため、クランプ用爪１７のテーパ部１８，１９がインナケーシング１のテー パ部２０，２１に圧接係合し、クランプ用爪１７は閉止方向に押され、ツールア ーバ４１のプルスタッド４２に係止し、ツールアーバ４１を主軸５のテーパ穴３ ９側に引き込む。クランプ用爪１７のテーパ部１８，１９のクサビ作用により大 きなクランプ力がツールアーバ４１に作用し、工具４０は主軸５内に固く装着さ れる。逆にアンクランプ時にはピストン３１を作動し、ピストン３１とスリーブ ２９に当接し、スリーブ２９を前方側（図の左方向）に押圧することにより、ド ローバ２２が前進し、かつクランプ用ばね３０も押される。ドローバ２２の前進 によりクランプ用爪１７とプルスタッド４２との係合が解放され工具４０はアン クランプされる。

【００１２】 クランプ時において、前記したようにピストン３１とスリーブ２９とは離隔位 置にあるためピストン３１のエア通路３６とスリーブ２９のエア通路３７は連通 しない。しかしながら、ロータリジョイント２７側に連通するドローバ２２のク ーラント通路３３はスリーブ２９のクーラント溝３４に連通し、クーラント溝３ ４はインナケーシング１のクーラント孔１２に連通する。アンクランプ時におい てもクーラント溝３４が軸線方向に沿って適宜の長さを有するため、クーラント 溝３４とクーラント孔１２は常に連通する。以上により、ツールのクランプおよ びアンクランプに関係なく、インナケーシング１のらせん溝２，３によるクーラ ント溝２５，２６内にはクーラントが常時供給され、かつ使用済のクーラントは クーラント供給源側に戻される。

【００１３】 図４において、らせん溝２によるクーラント溝２５を説明の都合上Ａ溝とし、 らせん溝３によるクーラント溝２６をＢ溝とする。クーラント孔１２からのクー ラントは埋栓４により、当初Ｂ溝側への進入を規制されＡ溝側に進入する。Ａ溝 に入ったクーラントはＡ溝のらせん溝２によって前の左方に向かって流れ、主軸 ５の内周を冷却しながら進む。Ａ溝の前進端（左側）においてクーラントはクー ラントの充填されていない空のＢ溝内に進入し、Ｂ溝のらせん溝３に沿って図の 右方に向かって後方に進む。Ｂ溝の後方側にはクーラント孔１２ａが開口形成さ れ、クーラント孔１２ａはクーラント供給源の戻入側に連通するように形成され るため、主軸５の内周を冷却したクーラントはクーラント供給源側に戻入される 。以上の動作を繰返し行うことにより、主軸の内周はクーラントにより十分に、 かつ確実に冷却される。

【００１４】 アンクランプ時においては、前記したようにピストン３１が前進し、スリーブ ２９に当接係合するため、ピストン３１のエア通路３６とスリーブ２９のエア通 路３７とが連通する。エア通路３７はドローバ２２のエア通路３８に連通するた め、エアはドローバ２２の先端から噴出され、主軸５のテーパ穴３９をエアブロ ーしてゴミ等の付着物を除去する。

【００１５】 以上の実施例において、らせん溝を２条としたが、それに限定するものではな い。また、らせん溝とクーラント供給源との出入通路の構造はらせん溝内をクー ラントが往復しながらクーラント供給源との間で出入すればよく、前記の構造お よび説明の内容に限定するものではない。また、らせん溝２，３の形状も図示の よう角ねじ山のものに限定するものではない。また、インナケーシング１とドロ ーバ２２等との係合や配置も実施例のものに限定するものではない。

【００１６】

【考案の効果】

本考案によれば、次のような効果が上げられる。 （１）らせん溝を形成するインナケーシングを主軸内に嵌着し、そのクーラント 溝内にクーラントを供給する構造を採用することにより、主軸は内周側から冷却 され、発熱を抑制される。それにより、主軸の高温化が防止され高精度加工が行 われる。 （２）インナケーシングは中空円筒材の外周に多条のらせん溝を形成する比較的 簡単な構造のものからなり、容易に、かつ安価に実施することが出来る。 （３）インナケーシングとクーラント供給源との連通はドローバの既設のエア通 路等を利用することにより簡単に行われる。 （４）インナケーシングは比較的薄肉なものから形成されるため、主軸内周とド ローバ間に隙間のある型式の主軸機構部に対しては比較的容易に適用され、その 適用範囲は広い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の適用される主軸まわりの概
要構造を示す軸断面図である。

【図２】同実施例のインナケーシングの外観を示す平面
図である。

【図３】図２の軸断面図である。

【図４】同実施例の主軸の冷却作用を説明する説明用の
拡大部分断面図である。

【符号の説明】

１ インナケーシング ２ らせん溝 ３ らせん溝 ４ 埋栓 ５ 主軸 ６ 軸受 ７ 軸受 ８ 主軸台 ９ フランジ部 １０ シール溝 １１ シール溝 １２ クーラント孔 １２ａ クーラント孔 １３ ねじ山 １４ 拡径部 １５ 凹溝部 １６ シール溝 １７ クランプ用爪 １８ テーパ部 １９ テーパ部 ２０ テーパ部 ２１ テーパ部 ２２ ドローバ ２３ ガイド孔 ２４ 段付部 ２５ クーラント溝 ２６ クーラント溝 ２７ ロータリジョイント ２８ 押え具 ２９ スリーブ ３０ クランプ用ばね ３１ ピストン ３２ シリンダケース ３３ クーラント通路 ３４ クーラント溝 ３５ エア通路 ３６ エア通路 ３７ エア通路 ３８ エア通路 ３９ テーパ穴 ４０ 工具 ４１ ツールアーバ ４２ プルスタッド

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸内に嵌着される細長の中空円筒状の
   インナケーシングと、該インナケーシング内に摺動自在
   に支持されるドローバと、前記インナケーシング内に収
   納されるクランプ用ばねを押圧する押圧機構部を有する
   主軸の冷却構造において、前記インナケーシングの外周
   に互いに連通可能な多条のらせん溝を形成すると共に前
   記らせん溝とクーラント供給源とを連通するクーラント
   通路を設けることを特徴とする主軸冷却構造。
2. 【請求項２】 前記ドローバにロータリジョイントを介
   してクーラント供給源を連結し、該ドローバ側から前記
   インナケーシングのらせん溝に連通するクーラント通路
   を形成すると共に、エア供給源に連通する前記押圧機構
   部のエア通路と連通するエア通路を前記ドローバ内に形
   成してなる請求項１に記載の主軸冷却構造。