JPH0731253U - 工作機械の主軸頭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立型マシニングセンタ等の主軸頭において、
主軸軸受などからの発熱が主軸頭全体およびコラム等に
伝導するのを防止する。 【構成】 主軸を高速回転させた際、軸受部および駆動
体８より発生する熱の一部を主軸軸受部に設けられた第
１の冷却流体用通路９や駆動体側に設けられた第２の冷
却流体用通路１０ａを循環する冷却流体によって奪い取
る。奪い取り残した熱が主軸頭本体４の上側と下側とで
温度差を違えて伝導してくるが、主軸頭本体下側より伝
導してくる主軸軸受側の熱は主軸２とコラムＣとの間に
配設されたリザーバ１１に貯溜する冷却流体によって奪
い取られる。従って、主軸軸受などからの発熱が、主軸
頭全体１およびコラムＣなどに伝導することを簡素な構
造で防止し、主軸頭１などに熱変形が生じることを抑制
でき、特に主軸頭下部の熱変形による主軸軸線の傾きを
極小に抑制でき、加工精度の向上が図れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械の主軸頭に関し、特に軸受部などの発熱を主軸頭全体に伝 導させないことにより熱変形を防止する工作機械の主軸頭に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は工作機械（立形マシニングセンタ）の主軸頭部を示す図である。 １は主軸頭、２は工具Ｔを着脱自在に装着する主軸、３ａ，３ｂはこの主軸２ を回転自在に支持する主軸支持体（軸受ハウジング、リテーナ）、４はこの主軸 支持体３が取付けられる主軸頭本体などから構成される。なお、主軸頭本体４は 立形マシニングセンタの基部（コラム）Ｃに、移動自在にまたは固定的に設けら れる。 かかるマシニンングセンタの主軸頭部における熱発生源の一つは、回転体（主 軸２）を支持する軸受５，６，７および主軸２を駆動する駆動体（主軸モータ） ８などである。例えば、主軸頭１においては主軸２の高速回転などにより、主軸 ２を支持する軸受部および主軸２を回転駆動する主軸モータ側などから発熱する 。 このような発熱は、主軸２、主軸頭１およびコラムＣなどに伝導し、機械各部 を熱変形させ、被加工物の加工精度に大きな影響を及ぼす。このため、軸受の外 周部Ｈ₁ や主軸モータ取付部近傍Ｈ₂ に所定の温度に冷却された冷却流体（冷却 油）を循環させて熱を奪い取って冷却し、機械各部の熱変位を小さくする冷却方 法が知られている。また、主軸回転数の高速化に伴って使用されるようになった ビルトイン式のモータの場合には、ステータ外周部Ｈ₂ 近傍に冷却油を循環させ て冷却する冷却方法が知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、熱発生源である軸受と主軸モータ取付部近傍では発熱温度が異なり 、特に軸受側の発熱温度が主軸モータ取付部近傍より高くなることが知られてい る。しかしながら、前述のような主軸軸受の外周部Ｈ₁ や主軸モータ取付部近傍 Ｈ₂ を冷却する従来の冷却方式では、発熱量差が小さい時には有効であるが、主 軸馬力のアップ、主軸回転の高速化等により発熱量の差が大きくなると、主軸頭 本体４の下壁側Ｈ₃ と上壁側Ｈ₄ とで伝導する熱の温度に差を生じ主軸軸線が傾 く現象を生じ、熱変形を補正するのが困難であるといった不具合を生じさせ、加 工精度を低下させるという問題点を生じていた。 本考案は、前述のような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、立 型マシニングセンタ等工作機械において、簡素な構造で軸受などからの発熱によ り主軸頭などに熱変形が生じることを抑制でき、特に主軸頭下部の熱変形による 主軸軸線の傾きを極小に抑制でき、加工精度の向上が図れる工作機械の主軸頭を 提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、工作機械の基部に、移動自在にまたは固定的に設けられる立形マシ ニングセンタの主軸頭において、主軸頭本体と、この主軸頭本体に、前記基部と 離間した位置に、軸受を介して回転自在に支持され、その先端に工具が装着され る主軸と、この主軸の前記軸受部外周の発熱部に沿って配設され、所定温度に冷 却された冷却流体を循環流通させる第１の冷却流体用通路と、前記主軸頭本体と 前記主軸のあいだに設けられ、前記主軸を回転駆動させる駆動体と、この駆動体 部外周の発熱部に沿って配設され、所定温度に冷却された冷却流体を循環流通さ せる第２の冷却流体用通路と、前記主軸頭本体に、前記主軸と前記基部との間に 配設され、所定温度に冷却された冷却流体を貯溜するリザーバと、前記冷却流体 を所定の温度に冷却するとともに循環流通させる冷却装置とからなり、前記冷却 装置よりの冷却流体を前記第１冷却流体用通路、前記第２冷却流体用通路および 前記リザーバに循環させることにより、前記主軸頭本体を伝導する熱に温度差を 生じないようにしたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】

主軸を高速回転させた際、軸受および駆動体より熱が発生する。この熱の一部 は軸受部に設けられた第１の冷却流体用通路や駆動体側に設けられた第２の冷却 流体用通路を循環する冷却流体によって奪い取られる。奪い取り残した熱が主軸 頭本体の外壁より伝導してくるが、主軸頭本体下側より伝導してくる主軸軸受側 の熱はリザーバに貯溜する冷却流体によって奪い取られる。従って、軸受などか らの熱が主軸頭に伝導し主軸頭上下部の温度差により生じる熱変形による主軸軸 線の傾きを極小に抑制でき、加工精度の向上が図れる。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案を図示する一実施例に基づいて詳細に説明する。 図１はこの考案の工作機械（立型マシニングセンタ）の主軸頭の概略図である 。 図１に示すように、主軸頭１は、図示しない工具を着脱自在に装着する主軸２ と、この主軸２を回転自在に支持する主軸支持体３と、この主軸支持体３が取付 けられる主軸頭本体４などから構成される。 主軸支持体３は、前部の軸受ハウジング３ａと、後部のリテーナ３ｂからなり 、これら軸受ハウジング３ａとリテーナ３ｂを主軸頭本体４の嵌合穴４ａに嵌入 してボルトで固定することにより、主軸頭が一体的に形成される。また、軸受ハ ウジング３ａに主軸２の前部が軸受５、６を介して支持され、リテーナ３ｂに主 軸２の後部が軸受７を介して支持される。主軸２の中間部には、ロータ８ａとス テータ８ｂからなるビルトイン式のモータ８が設けられている。また、軸受ハウ ジング３ａの外周には筒体２０が嵌入されている。 軸受５、６は、軸受ハウジング３ａと筒体２０の間に形成された公知の第１の 冷却流体用通路（ジャケット溝）９内を循環する冷却油によって、発生した熱が 奪い取られる。 また、モータ８のステータ８ｂの外周には、ジャケット筒体１０が配設され、 主軸頭本体４の嵌合穴４ａとジャケット筒体１０との間に形成された第２の冷却 流体用通路（ジャケット溝）１０ａ内を循環する冷却油によりモータ８からの熱 が奪い取られる。 １１は主軸頭本体４に主軸２と基部（コラム）Ｃとの間に配設され、主軸頭本 体４の内部に所定温度に冷却された冷却油を貯溜する貯溜槽（リザーバ）である 。 １２はポンプＰにより循環流通させる冷却油を所定の温度に冷却させる冷却装 置であり、この冷却装置１２とジャケット溝９，１０ａおよびリザーバ１１とは 連通管により連通している。すなわち、１３は冷却装置１２とジャケット溝９を 連通する第１の配管、１４はジャケット溝９とリザーバ１２とを連通する第２の 配管、１５はリザーバ１２とジャケット溝１０ａとを連通する第３の配管、１６ はジャケット溝１０ａと冷却装置１２とを連通する第４の配管である。

【０００７】 次にこの考案の作用を説明する。 主軸２を高速回転させた際、軸受５，６側（図２のＨ₁ ）およびモータ８側（ 図２のＨ₂ ）より熱が発生する。この熱は冷却装置１２のポンプＰにより圧送さ れる冷却油により冷却される。すなわち、この熱の一部は主軸軸受部の外周近傍 に設けられたジャケット溝９に第１の配管１３を介して循環流通される冷却油に より冷却される。このジャケット溝９を循環流通した冷却油は第２の配管１４を 介してリザーバ１１に貯溜される。この貯溜された冷却油によりジャケット溝９ で奪い取り残した熱を冷却し、軸受５，６側（図２のＨ₁ ）の熱がコラムＣ側に 伝導するのを防止する。 リザーバ１１に貯溜された冷却油は次に第３の配管１５を介してモータ８のス テータ８ａ外周近傍に設けられたジャケット溝１０ａに流通し、ジャケット溝１ ０ａを循環流通した冷却油によりモータ８側（図２のＨ₂ ）の熱を冷却する。ジ ャケット溝１０ａを循環流通した冷却油は第４の配管１６を介して冷却装置１２ に戻る。循環した冷却油は、冷却装置１２により熱交換され、常時、所定の温度 にまたは室温に同調した所定の温度に冷却され再度循環する。 このように、発熱する度合いに応じて冷却することにより軸受などから発生し た熱が、主軸頭全体およびコラムなどに伝導することを防止し、主軸頭に熱変形 が生じることを抑制でき、特に主軸頭上下部の温度差による熱変形で生じる主軸 軸線の傾きを極小に抑制でき、加工精度の向上が図れる。 なお、前記実施例では、冷却流体を冷却油で説明しているが、これに限定され るものでなく、冷却流体用通路内を循環して熱を吸収する流体であればよい。

【０００８】

【考案の効果】

前述の通り、この考案は、主軸を高速回転させた際、軸受および主軸モータよ り生じる熱を主軸軸受部に設けられた第１の冷却流体用通路や駆動体側に設けら れた第２の冷却流体用通路を循環する冷却流体によって抜熱し、更に、奪い取り 残した熱をリザーバに貯溜する冷却流体によって抜熱することによって、軸受な どからの発熱が、主軸頭全体およびコラムなどに伝導することを防止できる。ま た、主軸頭などに熱変形が生じることを抑制でき、特に主軸頭上下部の温度差で 生じる熱変形による主軸軸線の傾きを極小に抑制でき、加工精度の向上が図れる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の工作機械（立型マシニングセンタ）
の主軸頭の概略図である。

【図２】工作機械（立形マシニングセンタ）の主軸頭部
を示す図である。

【符号の説明】

１ 主軸頭 ２ 主軸 ３ 主軸支持体 ４ 主軸頭本体 ５，６，７ 軸受 ８ 主軸モータ ９，１０ａ ジャケット溝 １１ リザーバ １２ 冷却装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の基部に、移動自在にまたは固
   定的に設けられる立形マシニングセンタの主軸頭におい
   て、 主軸頭本体と、 この主軸頭本体に、前記基部と離間した位置に、軸受を
   介して回転自在に支持され、その先端に工具が装着され
   る主軸と、 この主軸の前記軸受部外周の発熱部に沿って配設され、
   所定温度に冷却された冷却流体を循環流通させる第１の
   冷却流体用通路と、 前記主軸頭本体と前記主軸のあいだに設けられ、前記主
   軸を回転駆動させる駆動体と、 この駆動体部外周の発熱部に沿って配設され、所定温度
   に冷却された冷却流体を循環流通させる第２の冷却流体
   用通路と、 前記主軸頭本体に、前記主軸と前記基部との間に配設さ
   れ、所定温度に冷却された冷却流体を貯溜するリザーバ
   と、 前記冷却流体を所定の温度に冷却するとともに循環流通
   させる冷却装置とからなり、 前記冷却装置よりの冷却流体を前記第１冷却流体用通
   路、前記第２冷却流体用通路および前記リザーバに循環
   させることにより、前記主軸頭本体を伝導する熱に温度
   差を生じないようにしたことを特徴とする工作機械の主
   軸頭。