JPS6323018A - 主軸等回転体の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、工作機械の主軸、送り軸、モータのロータ
等の発熱する回転体、とくに高速回転体の冷却装置に関
するものである。

（従来の技術） 前記の回転体、例えば工作機械の主軸の温度上昇は、工
作精度に無視できない影響を与えため、主軸の冷却は極
めて重要である。そこで主軸の冷却にあたり、次のよう
な手段が採られている。

（１）　　もっとも一般的には、主軸のハウジング外周
に冷却オイルを流す。

（２）主軸の外周にエヤを吹きつける。

（３）主軸内に配設したヒートパイプに連通ずるフィン
を主軸外に設けて、フィンにエヤを吹きつける。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、（１）の手段では、主軸内部から、熱伝
導により外周に伝わった熱を冷却するため、効率が悪い
。

又、（２）の手段でも、（１）の手段と同様に冷却能率
が悪く、高速回転時には、遠心力による空気流及び共転
空気層の発生によって、吹きつけたエヤが飛び散ってし
まう。

（３）の手段では、主軸内部の熱を、ヒートパイプを介
してフィンにより冷却するので効率的であるが、やはり
（２）の場合と同様、高速回転時には、遠心力による空
気流と共転空気層の発生により、エヤが飛び散る欠点が
ある。さらに構造が複雑になって工作機械全体が高価に
なってしまう。

（問題点を解決するための手段） この発明は、回転体の熱を回転体の内部から外部に効率
的に放出させるとともに、高速回転時でも冷却を可能に
することを目的とする。

即ち、圧入されるエヤを導通ずる通気路を、工作機械の
主軸、送り軸、モータのロータ等の回転体内に設け、回
転体外に開口し、かつ通気路に連通ずるオリフィスを設
けたものである。

（作用） 通気路に圧入されたエヤは、回転体内部の熱を奪って回
転体を冷却したのち、通気路に連通するオリフィスに至
る。オリフィスは回転体外に開口しているので、加圧さ
れたエヤは、オリフィスにより断熱膨張して回転体外に
放出されてるので、ジュール・トムソン効果により回転
体が冷却される。

（効果） 回転体の熱を通気路内のエヤに熱伝導させたのち、オリ
フィスを用いて断熱膨張させて外部に放出するので、冷
却効率が極めて高い。

しかも、従来のように遠心力による空気流、及び共転空
気層の影響が皆無であり、高速回転時に於いても冷却が
可能である。

又、構成が簡単で冷却効率が高いため、工作機械の主軸
、送り軸等の外、発熱する回転体にひろ（実施できる。

例えばサーボモータのロータに実施すれば、コンパクト
化が可能となる。

なお、通気路に圧入するエヤに、水、アルコールなどを
混入すれば、オリフィスから放出されるとき気化熱を奪
うので、さらに冷却効率が高まる。

（実施例） ＮＧ制御のマシニングセンタの主軸に設けた実施例を、
第１図、第２図に基づいて説明する。

１は回転体である主軸で、先端部には、工具ホルダ３を
着脱自在に把持するコレットチャック２が内蔵されてい
る。４はコレットチャック２を開閉する押し棒で、前後
動自在に主軸１に内蔵されており、油圧（又はエヤ）シ
リンダ２１の作動により前進して図外工具を解放し、ば
ね５により後退して工具を把持する。

なお、６は主軸のハウジングで、図外ベヤリングを介し
て主軸１を回転自在に支持する。７は押し棒４に固定さ
れたカラーである。

８主通気路で、押し棒４の後端から前端へ貫通している
。この主通気路８は、後端部で分岐して後部通気路９を
形成し、カラー７、主軸１を通って主軸外へ開口する。

又、前端部で分岐して前部通気路１０を形成して、主軸
ｌの前部を通り、主軸前端で主軸外へ開口している。

１１は主軸１の前端、及び後端外周に取付けられた放熱
器で、それぞれ内部に前後部通気路９．１０に連通ずる
分岐通気路１２を内蔵しするとともに、複数のフィン１
３を具備している。１４はオリフィスで、分岐通気路１
２に連通して、フィン１３の基部に開口している。

主通気路８へのエヤ圧入は、次のようにして行われる。

エヤは、エヤ源のエヤコンプレフサ３１からアフターク
ーラ３２により冷却されたのち、フローレギュレータ３
３へ送られ、さらに、フローレギュレータ３４から、前
記油圧シリンダ２１のピストン軸２２内に貫設された通
気孔２３を経て、主通気路８へ送られる。

したがって、主通気路８へ圧入されたエヤは、後部通気
路９、前部通気路１０から、それぞれ放熱器１１の分岐
通気路１２を経て、オリフィス１４から噴出する。

又、主通気路８へ送られるエヤ流量の調節は、ＮＣ制’
ａｇ装３４から発っセられる主軸ｌの回転速度指令を、
シーケンスコントローラ３５を介して、フローレギュレ
ータ３３へ送ることによって行われる。したがって、主
軸１の回転速度に応じてエヤ流量を調整できる。

なお、工具のクランプ解放時には、油圧シリンダ２１の
作動により押し棒４が前進するので、主通気路８から分
岐する前後部通気路９．１０は閉塞される。したがって
、開口している主通気路８の前端からエヤが噴出するの
で、工具ホルダ３のクリーニングが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮＣ制御マシニングセンタの主軸の縦断面図、
第２図は主通気路ヘエヤを圧入する手段を示す略図であ
る。 １・・・・主軸 ３・・・・工具ホルダ ４・・・・押し棒 ８・・・・主通気路 ９・・・・後部通気路 １０・・・・前部通気路 １１・・・・放熱器 １２・・・・分岐通気路 １３・・・・フィン １４・・・・オリフィス ２１・・・・油圧シリンダ ２３・・・・通気孔 ３１・・・・エヤコンプレッサ ３２・・・・アフタークーラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧入されるエヤを導通する通気路を、工作機械の
   主軸、送り軸、モータのロータ等の回転体内に設けると
   ともに、回転体外に開口し、かつ通気路に連通するオリ
   フィスを設けてなる主軸等回転体の冷却装置。