JPH11235643A - ビルトインモータの冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械に組み込まれたビルトインモータを
簡単な構造で効果的に冷却する。 【解決手段】 一端に砥石１２を備えるとともに内部に
熱媒３２を充填したヒートパイプ３１から構成された主
軸２３は、複数の水静圧ベアリング３４，３６，３７を
介してハウジング２１に回転自在に支持される。主軸２
３を回転駆動するビルトインモータ２８は、ハウジング
２１に固定したステータ２９と主軸２３に固定したロー
タ３０とを備える。ロータ３０の発熱はヒートパイプ３
１により主軸２３の両端部に伝達され、そこから水静圧
ベアリング３４，３６，３７を流れる水に吸収されて外
部に逃がされる。また主軸２３の一端部に設けられた冷
却フィン６６が水静圧ベアリング３７のドレン通路６
１，６３に臨んでおり、ドレン通路６１，６３を流れる
水によって主軸２３の冷却が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械に組み込
まれたビルトインモータを冷却するためのビルトインモ
ータの冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の主軸をビルトインモータで駆
動する場合、ビルトインモータのロータが固定された主
軸が該ロータの発熱により温度上昇するため、その主軸
の冷却手段を設ける必要がある。そこで、ビルトインモ
ータの主軸をヒートパイプ構造とし、ロータの発熱を主
軸の長手方向端部に伝達して冷却水あるいは冷却空気で
冷却を行うものが、特開平４−３０４９４８号公報によ
り公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来のも
のは、主軸の軸端部に冷却水あるいは冷却空気を作用さ
せるために、特別の冷却水供給装置や冷却空気供給装置
が必要となり、その結果、部品点数が増加して構造が複
雑化する問題がある。

【０００４】本発明は、前述の事情に鑑みてなされたも
ので、工作機械に組み込まれたビルトインモータを簡単
な構造で効果的に冷却することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明は、工作機械に組み込ま
れたビルトインモータを冷却するためのビルトインモー
タの冷却構造において、ビルトインモータのロータを支
持する工作機械の主軸を水静圧ベアリングで支持すると
ともに前記主軸をヒートパイプにより構成し、ロータの
発熱をヒートパイプにより主軸の長手方向に伝達して水
静圧ベアリングから外部に逃がすことを特徴とする。

【０００６】上記構成によれば、ビルトインモータの運
転に伴ってロータが発生する熱がヒートパイプにより主
軸の長手方向に伝達されると、その熱は主軸を支持する
水静圧ベアリングを流れる水に吸収されて外部に逃がさ
れるため、ロータの発熱により温度上昇した主軸を効果
的に冷却することができる。しかも水静圧ベアリングを
流れる水を利用して主軸の冷却を行うので、特別の冷却
水供給装置を設ける必要がなくなって部品点数の削減お
よび構造の簡略化が可能になる。

【０００７】また請求項２に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、水静圧ベアリングから水を排出する
ドレン通路内に主軸の外周に設けた冷却フィンを臨ませ
たことを特徴とする。

【０００８】上記構成によれば、水静圧ベアリングから
ドレン通路内に排出される水を主軸の外周に設けた冷却
フィンに接触させて冷却することにより、特別の冷却水
供給装置を追加することなく主軸を更に効果的に冷却す
ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【００１０】図１〜図５は本発明の一実施例を示すもの
で、図１はクランクシャフト研削盤の全体斜視図、図２
は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の要部拡大
図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図２の要部拡
大図である。

【００１１】図１に示すように、クランクシャフト研削
盤は、主ベッド１と、主ベッド１の上面に沿って左右方
向に往復動自在に支持されたトラバーステーブル２と、
トラバーステーブル２を往復駆動するトラバーステーブ
ル送り装置３と、トラバーステーブル２の左端側上面に
固定された第１主軸台４と、トラバーステーブル２の右
端側上面に前記第１主軸台４に対して接近・離間自在に
支持された第２主軸台５と、主ベッド１の側部に連設さ
れた副ベッド６と、副ベッド６の上面に前記主ベッド１
に対して接近・離間するように前後移動自在に支持され
た砥石ユニット７と、砥石ユニット７を往復駆動する砥
石ユニット送り装置８と、砥石ユニット７の前端に設け
られた砥石ヘッド９とを備える。

【００１２】第１主軸台４の第１主軸ヘッド１０および
第２主軸台５の第２主軸ヘッド１１にクランクシャフト
Ｗの両端を支持して回転させながら、砥石ユニット送り
装置８で砥石ヘッド９を移動させて回転する砥石１２を
クランクシャフトＷに当接させ、これと同時にトラバー
ステーブル送り装置３でトラバーステーブル２を移動さ
せることにより、クランクシャフトＷのジャーナル部あ
るいはピン部の研削を行う。

【００１３】図２は前記砥石ヘッド９の縦断面を示すも
のである。砥石ヘッド９は概略筒状のアウターハウジン
グ２０を備えており、その内周面に軸受ハウジング２１
が嵌合してボルト２２…で固定される。軸受ハウジング
２１の内部に主軸２３が回転自在に支持されており、そ
の前側（図中左側）の端部に円板状の砥石１２がボルト
２５…で固定される。砥石１２の一部は、軸受ハウジン
グ２１にボルト２６…で固定された砥石カバー２７によ
って覆われる。

【００１４】軸受ハウジング２１の後部に収納されたビ
ルトインモータ２８は、アウターハウジング２０の内周
面に固定されたステータ２９と、主軸２３の外周面に固
定されたロータ３０とを備えており、ステータ２９の内
周面とロータ３０の外周面とは僅かなギャップを介して
対向する。

【００１５】主軸２３の内部にはヒートパイプ３１が設
けられる。即ち、主軸２３の内部は中空になっており、
そこに水、アンモニア、フレオン等の熱媒３２が充填さ
れる。ビルトインモータ２８の運転に伴ってロータ３０
が発熱すると、ロータ３０の近傍の熱媒３２が気化して
主軸２３の内部を軸方向に移動し、そこで放熱を行って
再び液化することにより、ロータ３０の発熱を主軸２３
の前後両端側に伝達して該ロータ３０を冷却する。

【００１６】ビルトインモータ２８の半径方向外側に位
置するアウターハウジング２０および軸受ハウジング２
１の当接面に螺旋状のウオータジャケット３３が形成さ
れており、このウオータジャケット３３を循環する冷却
により、ビルトインモータ２８のステータ２９の発熱に
より温度上昇したアウターハウジング２０および軸受ハ
ウジング２１を冷却する。

【００１７】主軸２３の前部外周は水静圧ベアリングよ
りなる前後一対のラジアルベアリング３４，３４によっ
て支持されるとともに、主軸２３の前部に形成したフラ
ンジ３５が水静圧ベアリングよりなる前後一対のスラス
トベアリング３６，３６によって支持される。また主軸
２３の後部外周は水静圧ベアリングよりなるラジアルベ
アリング３７によって支持される。

【００１８】次に、図３および図４を参照して前記ラジ
アルベアリング３４，３４およびスラストベアリング３
６，３６の構造を説明する。

【００１９】主軸２３の前部を支持する２個のラジアル
ベアリング３４，３４および２個のスラストラリング３
６，３６は、前側のラジアルベアリング３４およびスラ
ストラリング３６と、後側のラジアルベアリング３４お
よびスラストラリング３６とが、主軸２３のフランジ３
５を中心にして対称に配置されている。以下、フランジ
３５の後側のラジアルベアリング３４およびスラストラ
リング３６を例にとって構造を説明する。

【００２０】アウターハウジング２０および軸受ハウジ
ング２１の当接面に環状の分配室４０が形成される。ラ
ジアルベアリング３４は主軸２３の外周を囲むように配
置された５個の静圧ポケット４１…を備えており、分配
室４０と前記静圧ポケット４１…とがそれぞれ絞り４２
…を介して連通する。給水ポート４３から分配室４０に
供給された高圧の水は絞り４２…を経て５個の静圧ポケ
ット４１…に供給され、主軸２３をフローティング状態
で支持する。絞り４２…の半径方向外側には、該絞り４
２…をメンテナンスするための盲栓４４…が螺着され
る。

【００２１】主軸２３のフランジ３５の後面にスラスト
ベアリング３６の環状の静圧ポケット４５が形成されて
おり、この静圧ポケット４５が絞り４６を介して前記分
配室４０に接続される。絞り４６の半径方向外側には、
該絞り４６をメンテナンスするための盲栓４７が螺着さ
れる。

【００２２】また主軸２３の外周に複数のドレン室４８
…が形成されており、これらドレン室４８…は軸受ハウ
ジング２１およびアウターハウジング２１を貫通する複
数の第１ドレン通路４９…と、アウターハウジング２０
の下面に沿うようにボルト５０…で固定された第２ドレ
ン通路５１とを介して第３ドレン通路５２に連通する。
従って、ラジアルベアリング３４の静圧ポケット４１…
およびスラストベアリング３６の静圧ポケット４５から
ドレン室４８…に漏れ出した水は、第１〜第３ドレン通
路４９…，５１，５２を経て排出される。

【００２３】而して、ビルトインモータ２８のロータ３
０の発熱がヒートパイプ３１を介して主軸２３の前部に
伝達されると、その熱は主軸２３を支持するラジアルベ
アリング３４，３４およびスラストベアリング３６，３
６の静圧ポケット４１…，４５，４５を流れる水に吸収
されるため、主軸２３の効果的な冷却が可能になる。こ
のように、主軸２３を支持するラジアルベアリング３
４，３４およびスラストベアリング３６，３６を流れる
水を利用して主軸２３の冷却を行うことにより、主軸２
３の冷却のために特別の冷却水供給装置を設ける必要が
なくなり、部品点数の削減と構造の簡略化とに寄与する
ことができる。

【００２４】次に、主軸２３の後部を支持する前記ラジ
アルベアリング３７の構造を、図５に基づいて説明す
る。

【００２５】軸受ハウジング２１の後端に第１カバー部
材５３がボルト５４…で固定され、更に第１カバー部材
５３の後端に第２カバー部材５５が重ね合わされてボル
ト５６…で固定される。第１カバー部材５３にはラジア
ルベアリング３７の静圧ポケット５７が環状に形成され
ており、この静圧ポケット５７に絞り５８を介して高圧
の水が供給される。静圧ポケット５７の前方に形成され
た環状のドレン室５９が第４ドレン通路６０を介して第
１カバー部材５３および第２カバー部材５５に形成され
た第５ドレン通路６１に連通し、この第５ドレン通路６
１は第２カバー部材５５にボルト６２…で固定された第
６ドレン通路６３を介して前記第３ドレン通路５２に連
通する。

【００２６】主軸２３の後端部に該主軸２３の一部を構
成するキャップ６４がボルト６５…で固定されており、
その外周に形成された多数の冷却フィン６６…が前記第
５ドレン通路６１および第６ドレン通路６３に臨んでい
る。

【００２７】而して、ビルトインモータ２８のロータ３
０の発熱がヒートパイプ３１を介して主軸２３の後部に
伝達されると、その熱は主軸２３を支持するラジアルベ
アリング３７の静圧ポケット５７を流れる水に吸収され
て該主軸２３を冷却する。主軸２３を支持するラジアル
ベアリング３７を流れる水を利用して主軸２３の冷却を
行うので、主軸２３の冷却のために特別の冷却水供給装
置を設ける必要がなくなって部品点数の削減と構造の簡
略化とが可能となる。またラジアルベアリング３７の第
５ドレン通路６１および第６ドレン通路６３を流れる水
を主軸２３の冷却フィン６６…に作用させることによ
り、主軸２３を一層効果的に冷却することができる。ま
た主軸２３の回転中にヒートパイプ３１内の熱媒３２
は、遠心力の作用で主軸２３内面の最大内径面に均等に
張り付くことになり、主軸２３の動的バランスを良好に
保つことができる。

【００２８】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００２９】例えば、実施例では砥石ヘッド９のビルト
インモータ２８を例示したが、本発明は工作機械の任意
の部分に設けられたビルトインモータ２８に対しても適
用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、ビルトインモータの運転に伴ってロータが発
生する熱がヒートパイプにより主軸の長手方向に伝達さ
れると、その熱は主軸を支持する水静圧ベアリングを流
れる水に吸収されて外部に逃がされるため、ロータの発
熱により温度上昇した主軸を効果的に冷却することがで
きる。しかも水静圧ベアリングを流れる水を利用して主
軸の冷却を行うので、特別の冷却水供給装置を設ける必
要がなくなって部品点数の削減および構造の簡略化が可
能になる。

【００３１】また請求項２に記載された発明によれば、
水静圧ベアリングからドレン通路内に排出される水を主
軸の外周に設けた冷却フィンに接触させて冷却すること
により、特別の冷却水供給装置を追加することなく主軸
を更に効果的に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クランクシャフト研削盤の全体斜視図

【図２】図１の２−２線拡大断面図

【図３】図２の要部拡大図

【図４】図３の４−４線断面図

【図５】図２の要部拡大図

【符号の説明】

２３ 主軸 ２８ ビルトインモータ ３０ ロータ ３１ ヒートパイプ ３４ ラジアルベアリング（水静圧ベアリング） ３６ スラストベアリング（水静圧ベアリング） ３７ ラジアルベアリング（水静圧ベアリング） ６１ 第５ドレン通路（ドレン通路） ６３ 第６ドレン通路（ドレン通路） ６６ 冷却フィン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械に組み込まれたビルトインモー
   タ（２８）を冷却するためのビルトインモータの冷却構
   造において、 ビルトインモータ（２８）のロータ（３０）を支持する
   工作機械の主軸（２３）を水静圧ベアリング（３４，３
   ６，３７）で支持するとともに前記主軸（２３）をヒー
   トパイプ（３１）により構成し、ロータ（３０）の発熱
   をヒートパイプ（３１）により主軸（２３）の長手方向
   に伝達して水静圧ベアリング（３４，３６，３７）から
   外部に逃がすことを特徴とするビルトインモータの冷却
   構造。
2. 【請求項２】 水静圧ベアリング（３４，３６，３７）
   から水を排出するドレン通路（６１，６３）内に主軸
   （２３）の外周に設けた冷却フィン（６６）を臨ませた
   ことを特徴とする、請求項１に記載のビルトインモータ
   の冷却構造。