JP2004257499A

JP2004257499A - スピンドル装置の冷却構造

Info

Publication number: JP2004257499A
Application number: JP2003050209A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sakai; 裕司坂井
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】スピンドルの剛性を維持しつつ装置全体を小型化し、カバー内への軸受部材の取り付けが容易なスピンドル装置の冷却構造を提供する。
【解決手段】回転駆動されるスピンドルを支持する軸受部材と、軸受部材を収容するハウジングと、ハウジングの外面に露出させて形成した冷却媒体が通る冷却媒体溝と、ハウジングの外囲を覆い、冷却媒体溝を塞いで冷却媒体通路を形成するカバーと、を備えている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、加工具を取り付けたスピンドルを回転駆動させて仕事を行うスピンドル装置の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
スピンドル装置は一般に、回転駆動されるスピンドルを、ハウジングに支持した軸受部材に回動自在に支持している。精密スピンドル装置では軸受部材としては静圧軸受部材が使用されることが多い。このスピンドル装置の冷却装置は、ハウジングに何らかの冷却媒体通路を形成し、この通路に水等の冷却媒体を流していた。
【０００３】
しかし、従来装置は、冷却媒体通路を形成するために、構造が複雑化し、コストアップ要因、大型化要因になるという問題があった。また、冷却媒体通路が破損したり、その内部に異物が詰まったりした場合であっても、該通路を容易にクリーニングすることができない。大型化を避けるために軸受部材内に配置されるスピンドルの径を小さくすると、スピンドルの剛性が低下してしまう。
【０００４】
【特許文献】
特開平１１−３３８７７号公報
【０００５】
【発明の目的】
そこで本発明の目的は、スピンドルの剛性を維持しつつ装置全体を小型化できるスピンドル装置の冷却構造を提供することにある。また、軸受部材とカバーとの間の隙間合わせが容易であるため、カバー内への軸受部材の取り付けが容易なスピンドル装置の冷却構造を提供することも本発明の目的である。
【０００６】
さらに本発明の目的は、冷却媒体の流路を簡便に形成することによって、スピンドル装置の製造が容易とし、製造コストを低減することができるとともに、冷却媒体の流路をクリーニングを容易に行うことができるスピンドル装置の冷却構造を提供することにある。
【０００７】
【発明の概要】
上記問題点を解決するために、本発明のスピンドル冷却構造においては、回転駆動されるスピンドルを支持する軸受部材と、軸受部材を収容するハウジングと、ハウジングの外面に露出させて形成した冷却媒体が通る冷却媒体溝と、ハウジングの外囲を覆い、冷却媒体溝を塞いで冷却媒体通路を形成するカバーと、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
ハウジングの外面は、４面以上の平面からなっていて、これらの外面平面にそれぞれ冷却媒体溝が形成され、各外面平面に対応させて前記カバーが備えられていることが好ましい。
【０００９】
ハウジングの４面以上の外面平面の冷却媒体溝の間は、ハウジングに穿設した両端以外が閉じられた連通穴によって連通していることが好ましい。
【００１０】
軸受部材は多孔質材料からなる静圧軸受部材であり、ハウジングには、この静圧軸受部材に圧縮空気を供給する圧縮空気供給穴が併せて形成されていることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態に係るスピンドル装置１０は、図１に示すように、内部に受容したスピンドルを回転駆動する静圧軸受部材（軸受部材）２０、静圧軸受部材２０を内部に受容するハウジング５０、及び、ハウジング５０の外囲を覆うカバー８０を有する。
【００１２】
静圧軸受部材２０は、ハウジング５０の内部にその前後方向からそれぞれ嵌め込まれた円筒状の多孔質軸受部材２１、２２を備えている。同一の外形を有する多孔質軸受部材２１、２２は、その内部に中空のスピンドル２３を挿通することが可能である。スピンドル２３の外径は多孔質軸受部材２１、２２の内径よりやや小さくしてある。スピンドル２３の前端部２３ａは、回転対象部材（不図示）に接続される円板状の前方鍔部３０に固定されている。スピンドル２３の後端部２３ｂは、円板状の後方鍔部３１を介して駆動軸３２に連結されている。スピンドル２３と多孔質軸受部材２１、２２の内周面２１ａ、２２ａとの間には、後述するように、外部から気体を供給することができ、これによってスピンドル２３を内周面２１ａ、２２ａから離間させつつ動作する静圧軸受が形成される。
【００１３】
駆動軸３２は、ハウジング５０の中心軸５０ａと同軸に配置されており、その外周面にはロータ３３が嵌め込まれ、ロータ３３の外周を囲むように励磁用コイル３４が配置されている。この構成によって、駆動軸３２と一体となったスピンドル２３は、ハウジング５０の中心軸５０ａを中心として回転可能である。
【００１４】
静圧軸受部材２０を内部に受容するハウジング５０は、内径がその中心軸５０ａ方向において三段階となっている。すなわち、同じ内径を有する前側部分５１及び後側部分５３よりも中央部分５２の方が内径が小さくなっている。
【００１５】
中央部分５２の内径は多孔質軸受部材２１、２２の外径より小さく設定されているため、ハウジングの前後からそれぞれ挿入された多孔質軸受部材２１及び２２は、中心軸５０ａ方向において離間して配置されることになる。一方、中央部分５２の内径はスピンドル２３の外径よりやや大きく設定されているため、多孔質軸受部材２１及び２２内にスピンドル２３を挿通させたときにはスピンドル２３と中央部分５２との間には中央空間部５５が形成される。
【００１６】
また、前側部分５１及び後側部分５３の内径は、多孔質軸受部材２１、２２の外径より大きく設定されているため、ハウジング５０に多孔質軸受部材２１、２２を挿通させたときは、前側部分５１及び後側部分５３と、多孔質軸受部材２１及び２２とのそれぞれの間に前方空間部５４及び後方空間部５６が形成される。
【００１７】
図２及び図３に示すように、ハウジング５０の上面６１には、それぞれ前方空間部５４及び後方空間部５６に至る圧搾空気供給口６１ａ、６１ｂが形成されている。また、ハウジングの右上角６２及び左下角６６には、中央空間部５５に至る圧搾空気排出口６２ａ、６６ａが設けられている。
【００１８】
以上のように構成されたハウジング５０に静圧軸受部材２０を、静圧軸受部材２０内にスピンドル２３を挿通した状態において、圧搾空気供給口６１ａ、６１ｂから供給された圧搾空気は、まず前方空間部５４、後方空間部５６に導入される。すると前方空間部５４、後方空間部５６内の圧力が大気圧より高くなるため、多孔質材料からなる軸受部材２１、２２の気孔を通じて、空気がスピンドル２３の外周面、並びに、前方鍔部３０及び後方鍔部３１に吹き付けられ、中央空間部５５に配置された圧搾空気排出口６２ａ及び６６ａから排出される。このように、スピンドル２３と多孔質軸受部材２１、２２の内周面２１ａ、２２ａとの間を圧搾空気供給口６１ａ、６１ｂから供給された気体で満たすことにより、スピンドル２３を内周面２１ａ、２２ａから離間させつつ動作する静圧軸受部材が形成される。
【００１９】
図３に示すように、ハウジング５０の外面のうち、上面６１、右側面６３、下面６５及び左側面６７の四つの平面には、スピンドル装置１０の冷却のための冷却媒体（例えば、水）が流れる溝（冷却媒体溝）６１ｃ、６３ｃ、６５ｃ及び６７ｃが設けられている。それぞれの溝６１ｃ、６３ｃ、６５ｃ及び６７ｃには、流通口６１ｄ、６１ｅ、６３ｄ、６３ｅ、６５ｄ、６５ｅ及び６７ｄ、６７ｅが設けられている。
【００２０】
流通口６１ｅ及び６３ｄ、６３ｅ及び６５ｄ、６５ｅ及び６７ｄ、並びに、６７ｅ及び６１ｄは、それぞれ、ハウジング５０内に設けられた連通穴７１、７２及び７３によって連通している。連通穴７１、７２及び７３は、その両端以外が閉じられて穿設されている。
【００２１】
一方、カバー８０は、板状部材８１、８２、８３、８４からなり、それぞれ、ハウジング５０の上面６１、右側面６３、下面６５及び左側面６７を覆うように着脱可能である。この板状部材８１、８２、８３、８４の内面と、溝６１ｃ、６３ｃ、６５ｃ及び６７ｃによって、冷却媒体の流路を形成することができる。
【００２２】
流路への冷却媒体の供給及び排出は、板状部材８１において、上面６１に設けられた溝６１ｃに連通するように穿孔された供給口８１ａ及び排出口８１ｂを通じて行うことができる。なお、供給口及び排出口は、任意の板状部材８１、８２、８３、８４において、溝６１ｃ、６３ｃ、６５ｃ及び６７ｃの任意の位置に対応する箇所に設けた貫通穴を通して行うこともできる。
【００２３】
以上の構成により、冷却媒体の流路としての溝６１ｃ、６３ｃ、６５ｃ及び６７ｃが順次連通するため、静圧軸受部材２０の周囲を冷却媒体で囲んだスピンドル装置の冷却構造を構成することができる。
【００２４】
以上説明したように、外面に溝６１ｃ、６３ｃ、６５ｃ及び６７ｃを形成した上面６１、右側面６３、下面６５及び左側面６７に板状部材８１、８２、８３、８４を取り付けるだけで、冷却構造を構成することができるため、スピンドル装置の製造が容易となり製造コストを低減することができる。
【００２５】
冷却媒体の流路をクリーニングするときには、板状部材８１、８２、８３、８４を取りはずすことによって、容易に冷却媒体の流路にアクセスすることができるため、作業時間が短くなるとともに流路の詰まりや破損の修復を容易に行うことができる。
【００２６】
スピンドル２３の剛性を維持しつつ装置全体を小型化することができる。また、軸受部材２０とハウジング５０との間の隙間合わせが容易であるため、ハウジング５０内への軸受部材２０の取り付けが容易である。
【００２７】
以下に本実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態においては、ハウジング５０の外面に４つの平面６１、６３、６５及び６７に冷却媒体溝を形成したが、５以上の平面に冷却媒体溝を形成しても良い。また、ハウジング５０の外面のうち、冷却媒体溝を形成する部分平面以外の形状であってもよく、例えば湾曲面であってもよい。
【００２８】
カバー８０は、冷却媒体の流路が形成されれば、板状部材に限られず、例えば湾曲形状とすることもできる。さらに、ハウジング外面すべてを覆っても、部分的に覆ってもよい。
【００２９】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、スピンドルの剛性を維持しつつ装置全体を小型化でき、また、軸受部材とカバーとの間の隙間合わせが容易であるため、カバー内への軸受部材の取り付けが容易となる。さらに、ハウジングの外面に溝を形成し、これに板状部材を取り付けるだけで冷却構造を構成することができるため、スピンドル装置の製造が容易となり製造コストを低減することができる。また、冷却媒体の流路をクリーニングするときには、板状部材を取りはずすことによって、容易に冷却媒体の流路にアクセスすることができるため、作業時間が短くなるとともに流路の詰まりや破損の修復を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るスピンドル装置の構成を示す図であり、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）はスピンドル装置の内部を側面側から見た図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスピンドル装置のハウジングと圧搾空気供給口及び圧搾空気排出口の構成を示す図であって、冷却媒体通路は省略している。（ａ）はハウジングを正面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線における断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスピンドル装置のハウジング及び冷却媒体通路の構成を示す図であり、（ａ）は正面側から見た図、（ｂ）は上面側から見た図、（ｃ）は右側面側から見た図、（ｄ）は左側面側から見た図、（ｅ）は下面側から見た図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスピンドル装置のハウジングの上面に板状部材を取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
１０スピンドル装置
２０静圧軸受部材（軸受部材）
２３スピンドル
５０ハウジング
６１ｃ６３ｃ６５ｃ６７ｃ冷却媒体溝
８０カバー
８１８２８３８４板状部材

Claims

回転駆動されるスピンドルを支持する軸受部材と、
前記軸受部材を収容するハウジングと、
前記ハウジングの外面に露出させて形成した冷却媒体が通る冷却媒体溝と、
前記ハウジングの外囲を覆い、前記冷却媒体溝を塞いで冷却媒体通路を形成するカバーと、
を備えたことを特徴とするスピンドル装置の冷却構造。
請求項１記載のスピンドル装置の冷却構造において、ハウジングの外面は、４面以上の平面からなっていて、これらの外面平面にそれぞれ冷却媒体溝が形成され、各外面平面に対応させて前記カバーが備えられているスピンドル装置の冷却構造。
請求項２記載のスピンドル装置の冷却構造において、ハウジングの４面以上の外面平面の冷却媒体溝の間は、該ハウジングに穿設した両端以外が閉じられた連通穴によって連通しているスピンドル装置の冷却構造。
請求項１ないし３のいずれか１項記載のスピンドル装置の冷却構造において、前記軸受部材は多孔質材料からなる静圧軸受部材であり、ハウジングには、この静圧軸受部材に圧縮空気を供給する圧縮空気供給穴が併せて形成されているスピンドル装置の冷却構造。