JP2006043817A

JP2006043817A - 主軸の冷却構造

Info

Publication number: JP2006043817A
Application number: JP2004228403A
Authority: JP
Inventors: Toru Nishikazu; 徹西万
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】冷却装置の簡素化および小型化を図り、コストを低下することを課題とする。
【解決手段】ハウジングと、このハウジング内にベアリングで回転自在に支持される主軸とを備え、前記主軸を冷却する主軸の冷却構造において、
前記主軸には、吸引口及び排出口を有する流通路が形成され、吸引口から吸引された気体を、流通路を介して排出口から排出する吸引手段と、吸引口からの気体の吸引量を調整する吸引調整手段とが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械に使用される主軸の冷却構造に関する。

工作機械の主軸装置は、工作機械側に取付けられるハウジングと、このハウジング内にベアリングで回転自在に支持される主軸と、ハウジングの内部に組み込まれ、主軸を直接に回転駆動するビルトインモータとを備えている。主軸は、工具を介して発生する切削熱、回転によって発生するベアリングの摩擦熱およびビルトインモータによって発生する熱のため高温になり、その温度上昇に伴う膨張のために、主軸の軸線方向の位置決め精度に誤差を生じ、高精度の加工ができなくなる。

そこで、工作機械には、主軸が所定以上の高温度にならないように、主軸の温度を制御する冷却装置が設けられている。かかる冷却装置は、主軸装置外に設けられた冷却液源からの冷却液を主軸内外に循環供給する構成のものであった（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１９８４９号公報

前記従来の主軸装置は、装置外に設けられた冷却液源から循環供給される冷却液で主軸を冷却する構成であるため、冷却液源は、冷却液を貯留するタンクや、タンク内の冷却液を送るポンプおよび冷却液の温度を制御する冷却器等が必要となる。この結果、冷却装置の大型化が余儀され、工作機械全体のコストが高くなる問題があった。

本発明は係る実情に鑑みてなされたもので、冷却装置の簡素化および小型化を図り、コストを低下することを課題とする。

本発明は、ハウジングと、このハウジング内にベアリングで回転自在に支持される主軸とを備え、前記主軸には、吸引口及び排出口を有する流通路が形成され、吸引口から吸引された気体を、流通路を介して排出口から排出する吸引手段と、吸引口からの気体の吸引量を調整する吸引調整手段とが設けられたことにある。

そして、吸引手段により、吸引口から吸引された気体は、流通路を経て排出口から排出される。吸引調整手段により、吸引口から吸引される気体が絞られ、流通路内が負圧状態となり、主軸が冷却される。

前記吸引手段は、主軸と共に回転するタービンからなることにある。

前記吸引手段は、主軸の駆動源とは別の駆動源で回転するタービンからなることにある。

本発明は、主軸を効果的に冷却することができ、装置全体の簡素化およびコストの低下を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、本発明の一実施の形態を示し、図１は本発明の主軸装置の概略断面図、図２は、同要部を示す断面図である。

主軸装置１は、工作機械側に固定されるハウジング２と、このハウジング２内にベアリング３で回転自在に支持される主軸１０とを有する。ハウジング２の内部には、主軸１０を回転駆動するモータ５が組み込まれている。モータ５は、ハウジング２内に固定されたステータ５ａと、主軸１０の外周部に固定されたロータ５ｂとを有し、主軸１０はモータ５により直接回転駆動される。

主軸１０の先端部には、工具６のテーパシャンク６ａを保持するテーパ穴１２が形成されている。主軸１０の中心部には、ドローバ７が挿通される挿通孔１１が、テーパ穴１２に連通するように軸方向に形成されている。なお、ドローバ７は、その先端に連結されたコレットチャック８を介して工具６をテーパ穴１２に引き込むように、図示しないシリンダ等の駆動手段により軸方向に操作される。

主軸１０には、前記挿通孔１１を中心にして筒状空間１５が形成されている。この筒状空間１５は、前端（底面）１５ａが前記テーパ穴１２の近傍に位置し、後端が開口されている。主軸１０の後端は、ハウジング２側に固定された後壁４との間で所定の間隔を有しており、主軸１０の後端と後壁４との間には、筒状空間１５に連通する環状空間１７が形成されている。

主軸１０の後部には、吸引手段としてのタービン１６が設けられている。タービン１６は、主軸１０の中心部１３の後端に固定されたタービン翼１６ａを備え、このタービン翼１６ａが主軸１０と一体的に回転するようになっている。

筒状空間１５内には、筒状空間１５を内外２層に分離するように、筒状体２０が挿入されている。筒状体２０の前端は、筒状空間１５の底面１５ａと間隔を有しており、筒状空間１５を分離してなる内外筒状空間１５ｂ、１５ｃは連通し、流通路が構成されている。筒状体２０の後部には、フランジ部２０ａが設けられ、このフランジ部２０ａは、環状空間１７を吸引口１７ａと排出口１７ｂとに分離するように、ハウジング２に固定されている。なお、吸引口１７ａは外筒状空間１５ｂに連通し、排出口１７ｂは内筒状空間１５ｃに連通している。

吸引口１７ａの外周部には、吸引調整手段１９が設けられている。吸引調整手段１９は、図３に示すように、内外帯状環体２１、２２からなる。内外帯状環体２１、２２には、周方向に複数の開口２１ａ、２２ａがそれぞれ形成され、内外帯状環体２１、２２を周方向に相対移動させることにより、互いに重なり合う開口２１ａ、２２ａの大きさを変更できる。具体的には、内帯状環体２１はハウジング２に固定され、外帯状環体２２が内帯状環体２１に対して回転移動するようになっている。外帯状環体２２には、駆動手段としてのモータ２４のピニオン２５が噛み合うラック部２２ｂが形成され、モータ２４の制御により外帯状環体２２を任意の方向に回転させて開口調整が可能になっている。

以上の構成からなる主軸装置１を使用して切削加工を行うと、切削加工時に、主軸１０と共にタービン１６も回転する。このタービン１６の回転により、吸引口１７ａから吸引された気体としての空気は、外筒状空間１５ｂおよび内筒状空間１５ｃを経て排出口１７ｂから排出される。このとき、吸引口１７ａの開口の大きさは、吸引調整手段１９により調整されているため、吸引口１７ａから吸引される空気が絞られ、外筒状空間１５ｂおよび内筒状空間１５ｃ内が負圧状態となり、主軸１０が冷却される。

このように、主軸１０をモータ５で直接駆動する構造であるため、主軸１０はモータ５が発生する熱を受け易い構造となっているにもかかわらず、この熱による主軸の発熱、切削熱、ベアリングの摩擦熱等で、主軸１０が所定温度以上になるのを防止する。また、主軸１０の冷却温度の調整は、モータ２４により外帯状環体２２を回転させ、開口２１ａ、２２ａの大きさを変更して空気の吸引量を制御することにより、行うことができる。また、主軸１０の温度を検出するための温度センサを設け、この温度センサに基づいてモータ２４を制御することもできる。

また、吸引口１７ａ及び排出口１７ｂを主軸１０の後部側に設けているので、切削時の切削粉等の異物が混入するおそれもない。

図４は、本発明の他の実施の形態を示す。本実施の形態は、主軸１０を回転させる駆動源（モータ５）とは別の駆動源（モータ２６）で、タービン１６を回転させる構成のものである。なお、前記実施の形態と同一部材は、同一符号を付してそれぞれの説明は省略する。

本発明は、前記それぞれの実施の形態に限定されるものではない。例えば、環状空間１７は、２重であってもそれ以上の複数重であってよい。また、気体として空気を採用するのが好ましいが、空気以外の気体を採用することも可能であり、かかる場合であっても、従来のように冷却液を主軸内外に循環供給する構成のものに比し、全体の構成を簡素にできる。

本発明に係る一実施の形態の主軸装置の全体断面図である。同要部を示す断面図である。同吸引調整手段を示す概略斜視図である。本発明の他の実施の形態に係る主軸装置の要部断面図である。

符号の説明

２ハウジング
３ベアリング
５駆動源
１０主軸
１７ａ吸引口
１７ｂ排出口
１６タービン（吸引手段）
１９吸引調整手段
２６駆動源

Claims

ハウジングと、このハウジング内にベアリングで回転自在に支持される主軸とを備え、前記主軸を冷却する主軸の冷却構造において、
前記主軸には、吸引口及び排出口を有する流通路が形成され、吸引口から吸引された気体を、流通路を介して排出口から排出する吸引手段と、吸引口からの気体の吸引量を調整する吸引調整手段とが設けられたことを特徴とする主軸の冷却構造。
前記吸引手段は、主軸と共に回転するタービンからなる請求項１に記載の主軸の冷却構造。
前記吸引手段は、主軸の駆動源とは別の駆動源で回転するタービンからなる請求項１に記載の主軸の冷却構造。