JPH0746450Y2 - 主軸軸受の冷却構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は工作機械の主軸軸受の冷却構造に関する。

従来の技術 工作機械の主軸は益々高速回転される傾向にあるが、高
速専用ではなく低速域も使用可能のように低速回転も必
要である。このため軸受の隙間調整には給油方式ととも
に設計者の頭をつかうところである。高速回転時の軸受
の発熱はかなり大きな値であり精度を維持するためには
冷却が不可欠である。このため種々の冷却手段がとられ
ているが一般には外輪を冷却するようになされたものが
圧倒的に多く知られており、内輪を冷却するものには例
えば実開平1-85528号がある。

考案が解決しようとする課題 このため低速回転時に適当な隙間に調整しておくと高速
回転時には過小隙間となり発熱が大きく焼付現象が発生
する。逆に高速回転時に適当な隙間に調整されていれば
低速回転時に過大隙間となり重切削，精密切削共に不能
となる問題がある。

また軸受の潤滑油を大量に流して内外輪同時に冷却を行
うジェット潤滑では高速回転時に攪拌抵抗が非常に大き
くなり損失もこれにともなって大きくなるという問題が
ある。例えば内径100mmのアンギュラ玉軸受６個を潤滑
油粘度1.5cstの潤滑油で15.000r.p.mの場合の出力損失
約8kwが20.000r.p.mとなる約15kwと大幅に増大する結果
が出ている。

さらに実開平1-85528号のものではドローバ中心より主
軸中心穴の螺旋溝を経てテーパ穴の横穴より排出してい
るが螺旋溝が内輪より離れており排出口が近いので充分
な冷却効果が得られないという問題がある。

本考案は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みな
されたもので、その目的とするところは低損失のオイル
エア潤滑が採用でき、しかも冷却効率の高い構造によっ
て低速から高速迄加工に不都合のない良好な軸受隙間が
保たれる主軸軸受の冷却構造を提供しようとするもので
ある。

課題を解決するための手段 上述の目的を達成するために本考案は、主軸の軸承部位
に外筒を嵌合させ、該外筒を軸受によって回転可能に軸
承し、前記主軸または外筒の少なくとも一方の嵌合面に
螺旋状の溝若しくはスプライン溝を削設して流路を形成
し、主軸中心穴に挿通されたドローバの工具引上げ用の
弾性部材収容筒の外周と中心穴との間に流路となる隙間
を形成して嵌装し、前記ドローバの外周に通じる流路か
ら前記収容筒外周の隙間、前記螺旋若しくはスプライン
溝，還流路に連なる流路を形成してなるものである。

作用 取入れジョイント16より主軸中心部に送られた冷却水は
皿ばね収容筒９の外周隙間9a,主軸６の外周の螺旋溝6a
より穴6c,17a,2b,1aを経て排出ジョイント18に流され、
主軸６の回転による遠心力によって流れ良く循環され
る。

実施例 以下実施例を第１図にもとづき説明する。

主軸頭１の穴に外周に冷却液流路の螺旋溝2aを削設した
軸受ハウジング２が嵌装されている。この軸受ハウジン
グ２には主軸の前軸受群３と後軸受群４とで外筒５が回
転可能に軸承されている。そして外筒５の前軸受側を大
径とするテーパの中心穴5aに主軸６が嵌合されて二重構
造の主軸を形成している。

この主軸６は外周嵌合面全面に螺旋溝6aが削設されてい
る。この螺旋溝に替えてスプライン溝として各スプライ
ン溝を連通する円周溝を流入側と流出側とに削設したも
のとすることも自由である。主軸６の中心穴は周知のよ
うに工具嵌着のテーパ穴6dにつづく穴にコレット７を内
蔵し、コレット作動用のドローバ８が後方に貫通してい
る。ドローバ８の中程のフランジの後側には特に皿ばね
若しくは弾性部材10を内蔵する弾性部材収容筒９が嵌挿
され、皿ばね10は皿ばね受カラー11を介してナット12に
よって圧縮量が調整されている。

皿ばね収容筒９は後端のフランジ部において主軸６の後
端に固定され、外周中央部が流路となる隙間9aを形成す
る小径部で両端部が主軸中心穴内面に密嵌合し、奥のド
ローバ８との嵌合面にはＯリングによって液蜜とされて
いる。カラー11も弾性部材収容筒９及びドローバ８との
嵌合部はＯリングによって液蜜とされ皿ばね収容筒９内
に冷却液が侵入しないようになされている。

主軸後端部にはモータのロータ13が取付けられ、ステー
タ14を嵌装するモータ外筒15が主軸頭１に同心に固設さ
れている。そしてモータ外筒15とカラー11との間には流
路となる隙間11aが形成され、モータ外筒15とカラー11
との間及び皿ばね収容筒９との間は図示しないシールが
介装されている。モータ外筒15には冷却水の取入ジョイ
ント16を取付けた流路15aがカラー11の外周の隙間11aに
連通されている。また皿ばね収容筒９には隙間9aと11a
と連通する穴9bが穿設されている。主軸６には螺旋溝6a
後端と皿ばね収容筒９の隙間9aと連通する穴6bと、螺旋
溝6aの前端から流出する穴6cとが穿設されている。軸受
ハウジング２には穴6cと連通する穴2bが穿設されてお
り、軸受ハヴジング２の前端部に主軸６との間に介装し
たシール部材17の穴17aを介して連通されている。主軸
頭１には冷却液の排出用ジョイント18を取付けた穴1aが
軸受ハウジング２の穴2bと連通するように穿設されてい
る。

このように構成されたものにおいて、主軸６に工具が装
着され切削加工指令が出されると軸受3,4はオイルエア
で潤滑され、主軸６はビルトインモータで回転される。
図示しない冷却液供給源から取入ジョイント16より冷却
液が送られ穴15a,カラー11の隙間11a,弾性部材収容筒９
の穴9b,隙間9a,主軸６の穴6b,螺旋溝6a,穴6c,シール部
材17の穴17a,軸受ハウジング２の穴2b,主軸頭１の穴1a,
排出ジョイント18よりタンクに排液する循環によって外
筒５を介して軸受3,4の内輪が冷却される。冷却水は主
軸中心部から外側に向かって流れ且テーパ状となった螺
旋溝により主軸の回転による遠心力によって冷却液は流
れ良く循環される。また軸受ハウジング２の外の螺旋溝
2aに図示しない流路を経て冷却液が送られ軸受外輪が冷
却される。なお必要により排出ジョイント18側から吸引
するようになされる。

効果 上述のように構成したので本考案は以下の効果を奏す
る。

軸受の外輪の冷却とともに内輪側が近くから冷却され
て、主軸の広い回転範囲で軸受隙間の変動を抑えて重切
削から仕上切削まで広い範囲の加工をすることができ
る。また冷却水の供給を中心側から外側へ流すようにな
したので主軸回転の遠心力を利用して冷却水の流れが良
くなり効率的な冷却効果が得られる。またオイルエア潤
滑によって高速から低速まで支障のよい潤滑ができ損失
の少ない潤滑法が採用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の主軸構造を示す断面図である。 １……主軸頭、２……軸受ハウジング ５……外筒、６……主軸、6a……螺旋溝 ８……ドローバ、９……皿ばね収容筒 9a……隙間、11……カラー 11a……隙間

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸の軸承部位に外筒を嵌合させ、該外筒
   を軸受によって回転可能に軸承し、前記主軸または外筒
   の少なくとも一方の嵌合面に溝状の流路を形成し、主軸
   中心穴に挿通されたドローバの工具引上げ用の弾性部材
   収容筒の外周と中心穴との間に流路となる隙間を形成し
   て嵌装し、前記ドローバの外周に通じる流路から前記収
   容筒外周の隙間、前記溝状流路，還流路に連なる流路を
   形成してなり、主軸中心側より冷却液を通して軸受内輪
   側を冷却するようにしたことを特徴とする主軸軸受の冷
   却構造。