JPH0694100B2 - スピンドル冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マシニングセンタなどの工作機械等に使用
するスピンドルの冷却構造に関し、特にスピンドルの冷
却を効率良く行うことができるスピンドル冷却構造に関
する。

〔従来の技術〕 従来のスピンドル冷却構造としては、主軸用スピンドル
の温度上昇に伴う熱変位を防止するために主軸用スピン
ドルを回転自在に支持するハウジングを冷却するように
している。この場合の冷却構造としては、オイルミス
ト，オイルエア，電子冷却等があり、さらに軸受の潤滑
をしながら冷却する方法としてはジェット潤滑がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来のスピンドル冷却構造にあって
は、ハウジングを冷却するよようにしているので、ハウ
ジングに嵌着したころがり軸受の外輪も冷却されること
になり、このころがり軸受の内外輪の温度差がより大き
くなり、予圧の増大を招き、高速化には相反することに
なるという問題点があると共に、ハウジングを冷却して
も主軸用スピンドルは間接的に冷却されることになり、
熱変位に対する冷却効率が低下するという問題点があっ
た。

また、電子冷却、ジェット潤滑は、構造が複雑で大型化
すると共に、設備費が高価となる問題点があった。

さらに、オイルミスト，オイルエア等の潤滑方法は、エ
ア冷却の効果もねらった方法であるが、冷却効果として
は大きく期待できるものではない。

そこで、この発明は上記従来例の問題点に着目してなさ
れたものであり、主軸用スピンドルを直接冷却すること
により、簡易な構成で主軸用スピンドルの冷却効率を向
上させることが可能なスピンドル冷却構造を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明は、ハウジング
にスピンドルを回転自在に支持したスピンドルの冷却構
造において、外周面にフィンを形成した間座を前記スピ
ンドルの外周面に嵌合すると共に、該間座のフィンとこ
れに対向するハウジングとの間に冷却剤通路を形成し、
該冷却剤通路の両側にエアシール部を設けたことを特徴
としている。

〔作用〕

この発明においては、スピンドルの外周面にフィンを形
成し、このフィンとこれに対向するハウジンングとの間
に冷却剤通路を形成することにより、フィンに直接冷却
剤が接触することになり、このフィンを形成した間座と
スピンドルとは嵌合されて一体化されているので、スピ
ンドルが直接冷却されてその冷却効率を向上させること
ができる。

また、冷却剤通路の両側にエアシール部を設けることに
より、冷却剤の漏洩を確実に防止することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
その要部の拡大断面図である。

図中、１は円筒状のハウジング、２はハウジング１内に
回転自在に保持された主軸用スピンドルである。

ハウジング１には、その内周面の左右両端部にボール軸
受３の外輪3a,コロ軸受４の外輪4aが内嵌され、これら
軸受3,4間の中央部に冷却剤通路５が形成されている。
ここで、ボール軸受３間には、内輪用間座６及び外輪用
間座７が介挿されている。そして、ハウジング１の内部
には、各軸受3,4に潤滑剤としてのオイルエアを供給す
るオイルエア供給路８が穿設されていると共に、冷却剤
通路５に連通する冷却剤供給路9I,冷却剤排出路9Oが穿
設されている。また、ハウジング１の外周面には、冷却
剤による冷却効果を与えるための螺旋溝10が所定ピッチ
で刻設されており、冷却剤がハウジング取付ブラケット
とハウジングの螺旋溝10のスペースを通ることによって
ハウジング１の冷却効果を与える。

一方、主軸用スピンドル２には、その内部に貫通孔11が
穿設され、この貫通孔11の左端部がテーパー状の工具装
着部12とされ、さらに外周面に前記ボール軸受３の内輪
3b及びコロ軸受４の内輪4bが外嵌されていると共に、両
軸受3,4の内輪3b,4b間の中央部に前記ハウジング１の冷
却剤通路５に対向して間座13が一体に固着されている。
ここで、間座13は、第２図に示すように、その外周面の
冷却剤通路５に対向する位置に多数の冷却フィン14が形
成され、内周面に形成された段部15を主軸用スピンドル
２の外周面に形成した段部16に係合させ且つ右端面に主
軸用スピンドル２の外周面に形成した雄ネジに螺合する
ナット17を当接させることにより、主軸用スピンドル２
に一体に固着されている。

そして、冷却剤通路５及び冷却フィン14を挟む両側位置
のハウジング１の内周面及び間座13の外周面にそれぞれ
環状溝でなるエアシール部18,19が形成され、その外側
に同様に環状溝でなるエア排気口20,21が形成されてい
る。エアシール18,19には、それぞれハウジング１内に
形成されたエア供給路22を介して加圧エアが供給され、
エア排気口20,21には同様にハウジング１内に形成され
たエア排出口23が連通され、このエア通路23を介してエ
ア排気口20、21内のエアが外部に排気される。

なお、24はハウジング１の内周面と間座13の外周面との
間に形成されたラビリンス隙間、25及び26はハウジング
１の両端に当接された端板27,28に形成されたオイルエ
ア供給口及び排出口、29は冷却剤排出路9Oに接続された
吸引用のポンプである。

次に、上記実施例の動作を説明する。ハウジング１の一
端に当接された端板27に形成したオイルエア供給口25に
オイルエアを圧送することにより、このオイルエアがハ
ウジング１内のオイルエア供給路８を通じて各軸受3,4
位置に送給され、これら軸受３、４の潤滑を行う。

一方、冷却剤通路５には、ハウジング１内に形成された
冷却剤供給路91を通じて冷却油等の冷却剤が供給され、
この冷却通路５内の冷却剤は、ハウジング１内に形成さ
れた冷却剤排出路9Oに接続されたポンプ29によって吸引
排出される。

このように、冷却剤通路５に冷却剤が供給されることに
より、間座13の冷却フィン14が冷却され、この間座13と
主軸用スピンドル２とが一体に固着されているので、主
軸用スピンドル２が直接冷却剤によって冷却されること
になる。

したがって、この状態で主軸用スピンドル２の工具装着
部12に所定の切削工具を装着して、高速回転駆動する
と、その回転に応じて軸受3,4位置或いは切削工具位置
で摩擦熱が発生し、これが主軸用スピンドル２に伝達さ
れる。しかしながら、上記のように主軸用スピンドル２
は間座13を介して冷却されているので、主軸用スピンド
ル２自体の温度上昇を確実に防止することができる。こ
のため、主軸用スピンドル２の温度上昇により、熱変位
を生じることを抑制することができるので、主軸用スピ
ンドル２の寸法を高精度に維持することができる。

また、冷却剤通路５の両側にエアシール部18,19が形成
され、これらエアシール18,19に加圧エアがハウジング
１内に形成されたエア供給路22を介して供給されるの
で、冷却剤通路５に供給される冷却剤がハウジング１の
内周面及び間座13の外周面を通じて軸受3,4側に漏出す
ることを確実に防止することができ、軸受3,4に供給す
る潤滑剤としてのオイルエアに冷却剤が混入して軸受3,
4の潤滑不良を生じることを防止することができる。し
かも、冷却剤通路５に対する冷却剤の供給を圧送するの
ではなく、出側でポンプ29によって吸引するようにして
いるので、冷却剤の漏出分を少なくすることができ、エ
アシール部18,19のシール効果とあいまって冷却剤の漏
出をより確実に防止することができる。

なお、上記実施例においては、ハウジング１の内周面に
冷却剤通路５を形成した場合について説明したが、これ
に限定されるものはなく、間座13に底部に冷却フィン14
を形成した凹溝でなる冷却剤通路５を形成することもで
き、またハウジング１及び間座13の双方に冷却剤通路を
形成することもできる。

また、間座13及びこれに対向する冷却剤通路５は一組に
限らず、主軸用スピンドル２の軸方向に複数組設けるよ
うにしてもよい。

さらに、冷却剤通路５の両側に形成したエアシール部1
8,19も一組に限らず、複数組連設させることもできる。
また、エア排出路23は、これを設けない構造とすること
もできる。

またさらに、上記実施例においては、この発明を工作機
械の主軸用スピンドルに適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、他の機械，装置等
の熱変位を生じるスピンドルにもこの発明を適用し得る
こと勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ハウジングに
スピンドルを回転自在に支持したスピンドル冷却構造に
おいて、前記スピンドルの外周面にフィンを形成した間
座を嵌合すると共に、該間座のフィンとこれに対向する
ハウジングとの間に冷却剤通路を形成し、該冷却剤通路
の両側にエアシール部を設けた構成としたので、全体の
構成を複雑大型化することがなく、しかもスピンドルを
直接冷却することができ、スピンドルの冷却効果を格段
に向上させることができる。したがって、スピンドルの
熱変位による寸法精度の悪化を確実に防止することがで
きると共に、ころがり軸受の内外輪の温度差を小さくし
て予圧の増大を招くことがなく円滑な回転を保持するこ
とができる。また、冷却剤通路の両側にそれぞれエアシ
ール部を形成したので、冷却剤通路に供給される冷却剤
が漏出することを確実に防止することができ、冷却剤通
路に隣接する軸受等の潤滑不良が生じることを確実に防
止することができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図の要部の拡大断面図である。 図中、１はハウジング、２は主軸用スピンドル、３はボ
ール軸受、４はころ軸受、５は冷却剤通路、9Iは冷却剤
供給路、13は間座、14は冷却フィン、18,19はエアシー
ルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングにスピンドルを回転自在に支持
   したスピンドルの冷却構造において、外周面にフィンを
   形成した間座を前記スピンドルの外周面に嵌合すると共
   に、該間座のフィンとこれに対向するハウジング内面と
   の間に冷却剤通路を形成し、該冷却剤通路の両側にエア
   シール部を設けたことを特徴とするスピンドル冷却構
   造。