JP2000158288A - 工作機械の主軸冷却装置およびスピンドル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械の回転主軸において、高い冷却効率
を得ることができる構造を備えた主軸冷却装置を提供す
る。 【解決手段】 回転駆動される回転主軸１を直接冷却す
る冷却液通路３０は、回転主軸１の後方から前端部を経
て再び後方へ循環するように設けられてなるとともに、
少なくとも前側軸受４により軸支される回転主軸１の前
側外周部３７に沿って螺旋状に延びている。この冷却液
通路３０を流れる冷却液の循環により、回転主軸１の熱
膨張に直接影響を及ぼす前側軸受４からの発熱をその内
径側から冷却液に取り去って、前側軸受４の内径側全体
を有効に冷却し、回転主軸１の熱膨張を有効に抑制す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は工作機械の主軸冷
却装置およびスピンドル装置に関し、さらに詳細には、
主として、マシニングセンタ等の工作機械において、先
端部に回転工具が取り付けられる回転主軸等を直接的に
冷却する主軸冷却技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばマシニングセンタの回転工具用ス
ピンドル装置としては、回転主軸を回転駆動する駆動モ
ータが一体的に組み込まれてなるモータ内蔵型スピンド
ル装置が用いられており、このスピンドル装置において
は、先端部に回転工具が取り付けられる回転主軸が、そ
の前後位置を軸受により回転可能に軸支されるととも
に、これら前後両軸受の間に、回転主軸を回転駆動する
駆動モータが一体的に組み込まれてなる。

【０００３】ところで、この種のスピンドル装置におい
ては、回転主軸の回転に伴う上記軸受特に前側（工具
側）の軸受の発熱と駆動モータの発熱とにより、回転主
軸が加熱されて軸方向へ熱膨張する傾向があり、この熱
膨張は加工中のワーク寸法精度（ワーク加工精度）に悪
影響を与えることとなる。したがって、高いワーク加工
精度を維持するためには、上記回転主軸の軸方向への熱
膨張を低く抑えることが最重要事項の一つである。

【０００４】この熱膨張防止対策としては、回転主軸を
直接冷却できれば理想的であるが、この直接冷却技術が
未だ確立されていなかったことから、その次善策とし
て、従来は、ワーク加工に先立って回転主軸を慣らし運
転したり、あるいは、回転主軸の加工制御に回転主軸の
熱膨張を考慮した補正因子を導入して対応していたが、
高い加工精度を要求される精密金型加工などにとって
は、充分な加工精度が維持できていないというのが実情
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この点に関して、近
時、種々の冷却技術が研究開発されており、回転主軸内
部に冷却液を流して、回転主軸を直接冷却する技術も提
案されている。この冷却技術としては、冷却液を回転主
軸の後部から供給して前部から回収する方式と、回転主
軸内径面と工具クランプ用のドローバ外径面間に冷却液
を流す方式とがあるが、いずれ方式もそれぞれ次のよう
な課題を抱えており、未だ実用上完全なものとはいえ
ず、さらなる改良が要望されていた。

【０００６】すなわち、前者の冷却液を回転主軸の後部
から供給して前部から回収する方式にあっては、液体回
収装置が回転主軸の前側つまり工具側に設けられるた
め、回転主軸の支持剛性が低くなったり、構造上冷却液
の回収が不充分で冷却液漏れが発生したりするなどの問
題を残している。

【０００７】また、後者の回転主軸内径面とドローバ外
径面間に冷却液を流す方式にあっては、回転主軸外径側
の軸受からの発熱を充分に吸収し冷却することができ
ず、冷却効率が低い。この冷却効率を上げるためには、
回転主軸自体の肉厚を薄くすることも考えられるが、こ
れでは回転主軸の強度が低下するという新たな問題を生
じてしまう。

【０００８】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、工作機械
の回転主軸において、回転主軸の支持剛性や強度を低下
することなく、回転主軸を直接冷却することで、高い冷
却効率を得ることができる構造を備えた主軸冷却装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決解決するための手段】上記目的を達成する
ため、本発明の主軸冷却装置は、回転駆動される回転主
軸を直接冷却する冷却液通路が、回転主軸の後方から前
端部を経て再び後方へ循環するように設けられてなり、
この冷却液通路は、少なくとも前側軸受により軸支され
る上記回転主軸の前側外周部に沿って螺旋状に延びてい
ることを特徴とする。

【００１０】好適な実施態様として、上記冷却液通路
は、上記回転主軸の前側外周部において、回転主軸前端
部に向けて螺旋状に延びる往進用通路と回転主軸方向へ
向けて螺旋状に延びる復進用通路とを備え、これら両通
路は、二条螺旋通路を形成するとともに、上記回転主軸
の前端部において連通されている。また、上記冷却液通
路は、上記回転主軸の前側外周部において、回転主軸の
外径面とこの回転主軸外径面に一体的に嵌合固定される
スリーブ内径面との間に設けられる。

【００１１】また、本発明のスピンドル装置は、回転主
軸とこの回転主軸を回転駆動するビルトインモータとを
備えてなるモータ内蔵型のものであって、上記回転主軸
の冷却装置が上記主軸冷却装置から構成されていること
を特徴とする。

【００１２】本発明においては、回転主軸を直接冷却す
る冷却液が回転主軸の後方から前端部を経て再び後方へ
循環する。この場合の冷却液の流れは、上記冷却液通路
に従って、回転主軸の前側外周部に沿って螺旋状に流れ
て、再び回転主軸の後部へ戻る。

【００１３】この冷却液の循環により、回転主軸の熱膨
張に直接影響を及ぼす前側軸受からの発熱をその内径側
から冷却液が吸収し取り去って、前側軸受の内径側全体
を有効に冷却して、回転主軸の熱膨張を有効に抑制する
ことが可能となる。

【００１４】この場合、上記回転主軸の前側外周部にお
いて、冷却液通路が、回転主軸前端部に向けて螺旋状に
延びる往進用通路と回転主軸方向へ向けて螺旋状に延び
る復進用通路とを備えるとともに、これら両通路が軸方
向へ交互に配されてなる二条螺旋通路の形態とされるこ
とにより、冷却効率の一層の向上が図られる。

【００１５】また、上記冷却液通路の具体的構造が、上
記回転主軸の前側外周部において、回転主軸の外径面と
この回転主軸外径面に一体的に嵌合固定されるスリーブ
内径面との間に設けられることにより、このスリーブが
回転主軸の補強材としても作用する結果、回転主軸の強
度低下を有効に防止する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１７】本発明に係るスピンドル装置が図１に示さ
れている。このスピンドル装置は、具体的にはマシニン
グセンタの主軸台に装置されるモータ内蔵型のもので、
先端部に回転工具が取り付けられる回転主軸１と、装置
内部に一体的に組み込まれたビルトインタイプの駆動モ
ータ２とを主要部として構成されるとともに、回転主軸
１を直接冷却する主軸冷却装置３を備えてなる。

【００１８】回転主軸１は、その前後位置を軸承する前
側軸受４，４および後側軸受５により、ハウジング６内
に回転可能に収容保持されており、その先端部に回転工
具（図示省略）を着脱可能に取り付ける工具取付部１ａ
を備えるととにも、その中央部が駆動モータ２に駆動連
結されている。

【００１９】一対の前側軸受４，４は、回転工具に近い
位置にあって回転主軸１を回転支持するもので、具体的
にはそれぞれ２個のアンギュラ玉軸受８，８から構成さ
れてなり、回転主軸１の前側外周部の前後両端部分に配
されて、回転主軸１に作用するラジアル荷重とアキシャ
ル荷重を負担する。前側軸受４，４の具体的な支持構造
については、主軸冷却装置３との関係で後述する。

【００２０】後側軸受５は、駆動モータ２の後側位置に
あって回転主軸１を回転支持するもので、具体的には２
個のアンギュラ玉軸受９，９から構成されてなり、スラ
イドボール軸受１０を介して、ハウジング６の内径部に
支持されている。そして、この後側軸受５とスライドボ
ール軸受１０の共働作用により、回転主軸１をその軸線
方向への移動を許容しつつ回転可能に支持するいわゆる
サポート軸受を構成している。

【００２１】駆動モータ２は、前側軸受４と後側軸受５
の間に配されており、具体的には、ステータ１５がハウ
ジング６の内径円筒部に固定されるとともに、これに対
応して、ロータ１６が回転主軸１の所定位置に固定され
てなり、これにより、ステータ１５の内径面とロータ１
６の内径面とが、所定の空隙１７をもって対向配置され
ている。

【００２２】また、回転主軸１先端の工具取付部１ａ
は、図３に示すように、回転工具（図示省略）を取付け
保持した工具ホルダ２０を交換可能に取付け固定する部
位であり、これに関連して、回転主軸１の内部には、貫
通穴２１が同軸状に貫設されるとともに、この貫通穴２
１内に工具ホルダ用ドローバ２２が摺動可能に配されて
いる。

【００２３】上記工具取付部１ａは、工具ホルダ２０の
テーパシャンク２３に対応したテーパ穴の形態とされる
とともに、上記貫通穴２１に連通されている。この貫通
穴２１内に設けられたドローバ２２は、その先端部に回
転主軸１の係止肩部２６との係脱により開閉してチャッ
キング動作するコレット２４が設けられている。そし
て、ドローバ２２が後方へ移動することにより、コレッ
ト２４が閉じて上記テーパシャンク２３端部のプルスタ
ッド２５をチャッキングして引き込み、工具ホルダ２０
を回転主軸１の工具取付部１ａに一体的に嵌着固定す
る。一方、ドローバ２２が前方へ移動することにより、
上記コレット２４が開いて上記プルスタッド２５のチャ
ッキングを解除して、回転工具を工具ホルダ２０ごと取
り外して交換可能とする。

【００２４】これに関連して、ドローバ２２は、その基
端側が回転主軸１の後方外部へ延びており、スライドボ
ール軸受２６を介して、ハウジング６に軸方向へ往復移
動可能に軸支されるとともに、図外の往復駆動源に駆動
連結されている。この往復駆動源としては、ピストンシ
リンダをアクチュエータとして備える油圧源等が採用さ
れている。また、ドローバ２２は、軸受２７，２８によ
り、上記スライドボール軸受２６と相対回転可能とされ
て、回転主軸１と一体的に回転可能な構造とされてい
る。

【００２５】ドローバ２２の軸心位置には、回転工具用
クーラント（切削液）を供給するためのクーラント供給
路２９がドローバ２２全長にわたって貫設されており、
このクーラント供給路２９は、その基端が図外の切削液
供給源に連通されるとともに、その先端が上記工具ホル
ダ２０内の供給孔を介して回転工具に連通されている。
また、このクーラント供給路２９の周囲のドローバ２２
内部には、後述するように、前記主軸冷却装置３の冷却
液通路３０の一部（連通路３９，４３）が連通形成され
ている。

【００２６】主軸冷却装置３は、回転主軸１を直接冷却
する冷却液通路３０と、この冷却液通路３０に冷却液
（冷却油）を強制的に循環供給する冷却液供給装置３１
とを主要部として構成されている。

【００２７】冷却液通路３０は、冷却液供給装置３１を
起点として、上記回転主軸１の後方から前端部を経て再
び後方へ延びて冷却液供給装置３１へ帰還するように設
けられてなり、また、冷却液通路３０における回転側つ
まり回転主軸１側と、制止側である冷却液供給装置３１
との境界接続部にはロータリジョイント３３が設けられ
ている。

【００２８】具体的には、冷却液通路３０は、上記冷却
液供給装置３１からドローバ２２を介して回転主軸１の
前端部へ向けて延びる冷却液供給路３５と、回転主軸１
の前端部からドローバ２２を介して冷却液供給装置３１
へ向けて延びる冷却液帰還路３６とから構成されてお
り、これら冷却液供給路３５と冷却液帰還路３６は、後
述するように、前側軸受４により軸支される回転主軸１
の前側外周部３７においては、この前側外周部３７沿っ
て螺旋状に延びる螺旋通路の形態とされている。

【００２９】冷却液供給路３５は、冷却液供給装置３１
の冷却液供給部３１ａから、ロータリジョイント３３の
供給側通路３８を介して、ドローバ２２内の連通路３９
へ延び、さらに回転主軸１の螺旋状の往進用通路４０へ
延びて構成されている。

【００３０】一方、冷却液帰還路３６は、この冷却液供
給路３５の往進用通路４０から接続部４１を介して回転
主軸１の螺旋状の復進用通路４２へ延び、ドローバ２２
内の連通路４３さらにはロータリジョイント３３の帰還
側通路４４を介して、冷却液供給装置３１の冷却液回収
部３１ｂへ帰還するように構成されている。

【００３１】ロータリジョイント３３の供給側通路３８
および帰還側通路４４は、図２に示すように、円周方向
へ所定角度隔てた配置関係をもってそれぞれ放射方向へ
延びて設けられている。供給側通路３８は、その基端が
上記冷却液供給装置３１の冷却液供給部３１ａに接続さ
れるとともに、その先端が回転シール構造４５ａを介し
てドローバ２２の連通路３９の基端側接続部３９ａに接
続されている。また、帰還側通路４４は、その基端が回
転シール構造４５ｂを介してドローバ２２の連通路４３
の先端側接続部４３ｂに接続されるとともに、その基端
が上記冷却液供給装置３１の冷却液回収部３１ｂに接続
されている。

【００３２】ドローバ２２の連通路３９，４３は、いず
れもドローバ２の軸心位置に貫設されたクーラント供給
路２９を中心とした対称位置に、それぞれドローバ２２
の軸線方向へ平行に直線状に延びて設けられている。供
給側の連通路３９は、その基端部に上記基端側接続部３
９ａが放射方向へ延びて設けられるとともに、その先端
部に先端側接続部３９ｂが放射方向へ延びて設けられて
いる。また、帰還側の連通路４３は、その基端部に基端
側接続部４３ａが放射方向へ延びて設けられるととも
に、その先端部に上記先端側接続部３９ｂが放射方向へ
延びて設けられている。

【００３３】上記冷却液通路３０の螺旋状の往進用通路
４０および復進用通路４２は、回転主軸１の前側外周部
３７において、軸方向へ交互に配されてなる二条螺旋通
路を形成するとともに、回転主軸１の前端部において接
続部４１により互いに連通されている。また、往進用通
路４０の基端が、ドローバ２２の供給側の連通路３９の
先端側接続部３９ｂに連通接続されるとともに、復進用
通路４２の先端が、ドローバ２２の帰還側の連通路４３
の基端側接続部４３ａに連通接続されている。

【００３４】上記回転主軸１の前側外周部３７に設けら
れる螺旋状の往進用通路４０および復進用通路４２は、
具体的には、図３に示すように、回転主軸１の前側外径
面３７ａと、この前側外径面３７ａに一体的に嵌合固定
される円筒状のスリーブ４６の内径面４６ａとの間に設
けられている。回転主軸１に対するスリーブ４６の嵌合
固定は、圧入あるいは焼き嵌め等の適宜の固定手段によ
りなされる。

【００３５】図示の実施形態においては、図４に示すよ
うに、回転主軸１の前側外径面３７ａに二条の螺旋溝５
０、５１が形成されるとともに、回転主軸１の前端部外
径面に、環状溝５２が全周にわたって形成され、この環
状溝５２に上記二条螺旋溝５０、５１が連通されてい
る。そして、これらの溝５０、５１および５２と上記ス
リーブ４６の内径面４６ａとにより形成される密封空間
通路から、上記二条螺旋通路４０，４２とこれら螺旋通
路４０，４２を接続する接続部４１が形成されている。

【００３６】この目的のため、上述したように、スリー
ブ４６が回転主軸１に対し圧入あるいは焼き嵌め等によ
り密嵌状に嵌合固定されるとともに、固定ピン５５によ
り、スリーブ４６が回転主軸１に対し軸方向へ位置決め
固定されている。また、上記二条螺旋溝５０、５１およ
び環状溝５２を含めた回転主軸１の前後両側位置には、
Ｏリング５６，５６が配されて、この部位の密封性が確
保されている。

【００３７】また、二条螺旋通路の形態とされた往進用
通路４０と復進用通路４２の螺旋捩じり方向の設定とし
ては、次の二つの種類がある。

【００３８】 往進用通路４０の螺旋捩じり方向が回
転主軸１の回転方向に一致するとともに、復進用通路４
２の螺旋捩じり方向が回転主軸１の回転方向と反対方向
になるように設定される。

【００３９】 往進用通路４０の螺旋捩じり方向が回
転主軸１の回転方向と反対方向になるとともに、復進用
通路４２の螺旋捩じり方向が回転主軸１の回転方向に一
致するように設定される。

【００４０】いずれの設定を選択するかは、回転主軸１
の回転方向等の他の設計条件にもよるが、回転主軸１の
回転方向を対象とした場合、円滑なクーラントの流れを
確保するためには、上記の設定を選択するのが好まし
い。図示の実施形態においては、回転主軸１の回転方向
が右回転であるから、これに対応して、往進用通路４０
の螺旋捩じり方向も図３に示すごとく右回転となるよう
に設定されている。

【００４１】すなわち、往進用通路４０と復進用通路４
２は接続部４１を境として逆方向の流れになるため、回
転主軸１が高速回転する場合、回転主軸１の回転力がこ
の接続部４１を流れるクーラントに大きく影響して、キ
ャビテーションを生じることもあり得る。

【００４２】この点に関して、上記のような設定構成
とされると、往進用通路４０のクーラントは、回転主軸
１の回転方向の回転力と、冷却液供給装置３１の供給ポ
ンプ（図示省略）の圧送力とにより、円滑な流れが確保
される。一方、復進用通路４２のクーラントの流れは、
復進用通路４２の螺旋捩じり方向が回転主軸１の回転方
向と反対方向になっていることから、冷却液供給装置３
１の供給ポンプの圧送力が回転主軸１の回転力によりあ
る程度相殺されて低下する結果、上記接続部４１におけ
るクーラントの流れ方向の逆転によるキャビテーション
の発生が有効に防止されることになる。

【００４３】しかして、冷却液供給装置３１の冷却液供
給部３１ａから供給される冷却液は、このように構成さ
れた冷却液供給路３５の冷却液供給路３５において、ロ
ータリジョイント３３の供給側通路３８からドローバ２
２の連通路３９を介して、回転主軸１の前側外周部３７
の往進用通路４０へ導入され、この往進用通路４０に沿
って回転主軸１の外周を螺旋状に流れて、この部位の熱
を吸収し、回転主軸１を直接冷却する。この後、冷却液
は接続部４１から冷却液帰還路３６へ導入される。冷却
液帰還路３６において、冷却液は、回転主軸１の前側外
周部３７の復進用通路４２に沿って回転主軸１の外周を
上記と逆方向へ螺旋状に流れて、この部位の熱を吸収
し、回転主軸１を再び直接冷却した後、ドローバ２２の
連通路４３からロータリジョイント３３の帰還側通路４
４を介して、冷却液供給装置３１の冷却液回収部３１ｂ
に回収される。

【００４４】冷却液供給装置３１は、上記の冷却液の循
環を制御するもので、具体的には図示しないが、上記冷
却液供給部３１ａおよび冷却液回収部３１ｂを構成する
冷却液回路に設けられた各種構成装置、つまり、冷却液
を供給回収する冷却液タンク、この冷却液タンクの冷却
液を上記冷却液通路３０へ圧送循環させる供給源として
の冷却液供給ポンプ、およびこの冷却液供給ポンプによ
る冷却液供給量を制御する流量制御弁と、回転主軸１の
近傍に設けられて冷却対象部位の温度を感知する温度セ
ンサ等からなる温度検出部と、この温度検出部からの検
出結果に従って上記冷却液回路の各種構成装置を駆動制
御する制御部などとから構成されている。そして、この
冷却液供給装置３１は、上記温度検出部により冷却対象
部位の実際の温度を常時検出しながら、回転工具による
加工条件等に応じて軸冷却温度を最適値に制御調整し
て、回転主軸１の回転支持状態を常時安定させる。

【００４５】また、上記スリーブ４６は回転主軸１と一
体となって回転主軸１の前側外周部３７の補強部として
も機能し、このスリーブ４６の円筒外径面が、前側軸受
４，４の取付部となる。

【００４６】具体的には、図３に示すように、スリーブ
４６の外周部において、一対のアンギュラ玉軸受８，８
からなる前側軸受４の内輪部が、内輪用カラー６０によ
り軸方向に所定間隔をもってスリーブ４６の円筒外径面
に取付け固定されるとともに、外輪部が外輪用カラー６
１によりハウジング６の円筒内径面に取付け固定されて
いる。６２はスリーブ４６の前端に設けられた軸受取付
部、６３はスリーブ４６の後端に設けられた前側軸受４
を軸方向に固定する軸受ナットをそれぞれ示している。

【００４７】上述した主軸冷却装置３に関連して、本ス
ピンドル装置は、軸受４，５の内部の冷却、駆動モータ
２の冷却およびハウジング６の冷却を行う冷却装置も備
えており、この目的のため、ハウジング６内部には上記
軸受４，５へ冷却液を供給する冷却液通路７０が設けら
れるとともに、ハウジング６の外周部、とりわけ上記回
転主軸１の前側外周部３７が位置する対応箇所および駆
動モータ２が位置する対応箇所には、冷却液通路７１，
７２用の環状または螺旋状溝７１ａ，７２ａが設けられ
ている。これら冷却液通路７１，７２に冷却液を供給す
る冷却液供給装置は、上記主軸冷却装置３の冷却液供給
装置３１と共用されるほか、目的に応じて別個独立した
ものとされる。

【００４８】しかして、以上のように構成されたスピン
ドル装置において、駆動モータ２により回転主軸１が高
速で回転駆動されると、特に前側軸受４，４および駆動
モータ２の部位が発熱することになるところ、これらの
部位は上述した冷却装置により有効に吸熱冷却されて、
回転主軸１の最適な回転支持状態が確保される。

【００４９】特に、主軸冷却装置３は、前述したよう
に、冷却液供給装置３１により、冷却液を冷却液通路３
０に沿って回転主軸１の後方から前端部を経て再び後方
へ循環させ、しかも回転主軸１の前側外周部３７におい
ては、冷却液の流れが、二条螺旋通路の形態とされた往
進用通路４０と復進用通路４２により、前側外周部３７
の周りを螺旋状に流れることとなる。

【００５０】この冷却液の循環により、回転主軸１の熱
膨張に直接影響を及ぼす工具側軸受である前側軸受４，
４からの発熱をその内径側から冷却液に取り去って、前
側軸受４，４の内径側全体を有効に冷却し、これによ
り、回転主軸１の熱膨張が有効に抑制されることとな
る。

【００５１】また、上記冷却液通路の具体的構造は、上
記回転主軸の前側外周部において、回転主軸１の外径面
３７ａとこの回転主軸外径面３７ａに一体的に嵌合固定
されるスリーブ４６の内径面４６ａとの間に設けられて
なる。このため、このスリーブ４６は、回転主軸１の補
強材としても作用することとなり、回転主軸１の強度低
下を有効に防止することができる。

【００５２】なお、上述した実施形態はあくまでも本発
明の好適な実施態様を例示するものであって、本発明は
これに限定されることなく、その範囲内で種々の設計変
更が可能である。例えば、次のような設計変更が可能で
ある。

【００５３】(1) 図示の実施形態においては、冷却液通
路３０は、最も発熱量の大きな前側軸受４，４により軸
支される回転主軸１の前側外周部３７において、前側外
周部３７に沿って螺旋状に延びているが、この螺旋状の
冷却液通路の形成範囲は、対象となるスピンドル装置の
回転主軸の支持構造によっては、さらにその形成範囲を
増大することも可能である。

【００５４】(2) 図示の実施形態の冷却液通路３０にお
いて、回転主軸１の前側外周部３７に設けられる螺旋状
の往進用通路４０および復進用通路４２は、回転主軸１
の前側外径面３７ａに設けられた螺旋溝５０、５１と、
スリーブ４６の内径面４６ａとにより形成されている
が、この逆の構成でも良い。

【００５５】つまり、具体的には図示しないが、スリー
ブ４６の内径面４６ａに螺旋溝５０、５１が設けられ
て、これら螺旋溝５０、５１と回転主軸１の円筒外径面
３７ａとにより形成される密封空間通路から、二条螺旋
通路４０，４２が構成されてもよい。

【００５６】(3) また、これら螺旋通路４０，４２を接
続する接続部４１も、図示の実施形態のような、回転主
軸１の前端部の外径面に全周にわたって形成される環状
溝５２の形態ではなく、図５に示すように、螺旋溝５
０、５１を直接連結する接続溝１５２の形態とされても
よい。

【００５７】(4) さらに、図示の実施形態の主軸冷却装
置３は、マシニングセンタの主軸台に装置されるモータ
内蔵型のスピンドル装置用のものであるが、モータを内
蔵しないスピンドル装置にも適用可能であり、さらに
は、他の工作機械のスピンドル装置にも適用可能であ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
回転駆動される回転主軸を直接冷却する冷却液通路が、
上記回転主軸の後方から前端部を経て再び後方へ循環す
るように設けられてなり、この冷却液通路は、少なくと
も前側軸受により軸支される上記回転主軸の前側外周部
に沿って螺旋状に延びているから、回転主軸を直接冷却
することで、高い冷却効率を得ることができる構造を備
えた主軸冷却装置を提供することができる。

【００５９】すなわち、回転主軸を直接冷却する冷却液
が回転主軸の後方から前端部を経て再び後方へ循環し、
この場合の冷却液の流れは、上記冷却液通路に従って、
回転主軸の前側外周部に沿って螺旋状に流れて、再び回
転主軸の後部へ戻る。

【００６０】そして、この冷却液の循環により、回転主
軸の熱膨張に直接影響を及ぼす前側軸受からの発熱をそ
の内径側から冷却液が取り去って、前側軸受の内径側全
体を有効に冷却することができ、これにより、前側軸受
の発熱が回転主軸に伝達されるのを低く抑えることがで
き、回転主軸の熱膨張を有効に抑制することが可能とな
る。

【００６１】このような冷却方式は、前述した従来の回
転主軸内径面とドローバ外径面間に冷却液を流す方式に
比較して、発熱源である軸受内径により近い所で冷却す
るため、冷却効率が高く、また、従来の冷却液を回転主
軸の後部から供給して前部から回収する方式に比較し
て、液体回収装置が回転主軸の後側に設けられるため、
回転主軸の支持剛性も十分で、かつ構造上冷却液の回収
が充分で冷却液漏れが発生することもない。

【００６２】また、上記回転主軸の前側外周部におい
て、冷却液通路が、回転主軸前端部に向けて螺旋状に延
びる往進用通路と回転主軸方向へ向けて螺旋状に延びる
復進用通路とを備えるとともに、これら両通路が軸方向
へ交互に配されてなる二条螺旋通路の形態とされること
により、冷却効率の大幅な向上を図ることが可能であ
る。

【００６３】さらに、上記冷却液通路の具体的構造が、
上記回転主軸の前側外周部において、回転主軸の外径面
とこの回転主軸外径面に一体的に嵌合固定されるスリー
ブ内径面との間に設けられることにより、このスリーブ
が回転主軸の補強材としても作用することとなり、回転
主軸の強度低下を有効に防止することができる。この結
果、回転主軸の支持剛性や強度を低下することなく、回
転主軸を直接冷却する冷却構造が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る主軸冷却装置を備え
たビルトインスピンドル装置の内部構成を示す側面断面
図である。

【図２】同主軸冷却装置の第１の主要部を拡大して示す
側面断面図である。

【図３】同主軸冷却装置の第２の主要部を拡大して示す
側面断面図である。

【図４】同主軸冷却装置の冷却液通路の要部を構成する
回転主軸の前側外径面を示す側面図である。

【図５】同冷却液通路の往進用通路と復進用通路の接続
部の改変例を拡大して示す側面図である。

【符号の説明】

１ 回転主軸 ２ 駆動モータ ３ 主軸冷却装置 ４ 前側軸受 ５ 後側軸受 ６ ハウジング ２２ 工具ホルダ用ドローバ ３０ 冷却液通路 ３１ 冷却液供給装置 ３１ａ 冷却液供給装置の冷却液供給部 ３１ｂ 冷却液供給装置の冷却液回収部 ３２ 回転主軸の前端部 ３３ ロータリジョイント ３５ 冷却液供給路 ３６ 冷却液帰還路 ３７ 前側外周部 ４０ 螺旋状の往進用通路 ４１ 接続部 ４２ 螺旋状の復進用通路 ５０，５１ 螺旋溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 浩一 大阪府八尾市南植松町２丁目34番地 光洋 機械工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C011 FF01 3J017 EA02 FA01 GA01 3J033 AA01 AA05 BA05 BA11

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械に装置されるスピンドル装置に
   おいて、回転駆動される回転主軸を冷却する装置であっ
   て、 前記回転主軸を直接冷却する冷却液通路が、前記回転主
   軸の後方から前端部を経て再び後方へ循環するように設
   けられてなり、 この冷却液通路は、少なくとも前側軸受により軸支され
   る前記回転主軸の前側外周部に沿って螺旋状に延びてい
   ることを特徴とする工作機械の主軸冷却装置。
2. 【請求項２】 前記冷却液通路は、前記回転主軸の前側
   外周部において、回転主軸前端部に向けて螺旋状に延び
   る往進用通路と回転主軸方向へ向けて螺旋状に延びる復
   進用通路とを備え、 これら両通路は、二条螺旋通路を形成するとともに、前
   記回転主軸の前端部において連通されていることを特徴
   とする請求項１に記載の工作機械の主軸冷却装置。
3. 【請求項３】 前記冷却液通路は、前記回転主軸の前側
   外周部において、回転主軸の外径面とこの回転主軸外径
   面に一体的に嵌合固定されるスリーブ内径面との間に設
   けられていることを特徴とする請求項１または２に記載
   の工作機械の主軸冷却装置。
4. 【請求項４】 前記冷却液通路の往進用通路および復進
   用通路は、前記回転主軸の前側外径面に形成された螺旋
   溝と、前記スリーブ内径面とにより形成される密封空間
   通路から形成されていることを特徴とする請求項３に記
   載の工作機械の主軸冷却装置。
5. 【請求項５】 前記冷却液通路の往進用通路および復進
   用通路は、前記スリーブ内径面に形成された螺旋溝と、
   前記回転主軸の前側外径面とにより形成される密封空間
   通路から形成されていることを特徴とする請求項３に記
   載の工作機械の主軸冷却装置。
6. 【請求項６】 前記冷却液通路に冷却液を循環供給する
   冷却液供給装置を備え、 この冷却液供給装置は、前記回転主軸の冷却対象部位の
   実際の温度を検出して、回転主軸の回転支持状態を常時
   安定させるべく冷却液を循環供給するように構成されて
   いることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに
   記載の工作機会の主軸冷却装置。
7. 【請求項７】 工作機械に装置されて、回転主軸とこの
   回転主軸を回転駆動するビルトインモータとを備えてな
   るモータ内蔵型のスピンドル装置であって、 前記回転主軸の冷却装置が請求項１から６のいずれか一
   つに記載の主軸冷却装置から構成されていることを特徴
   とするスピンドル装置。