JP2011025396A

JP2011025396A - スピンドル装置

Info

Publication number: JP2011025396A
Application number: JP2009285853A
Authority: JP
Inventors: Chih Hui Ting; 志輝丁; Chia Ta Wu; 嘉達呉
Original assignee: DAR HARNQ INDUSTRY CO Ltd
Current assignee: DAR HARNQ INDUSTRY CO Ltd
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: KR20110009008A; TW201103691A; TWI386278B; JP5055346B2; KR101071171B1

Abstract

【課題】冷却領域を増加させ、冷却効果を促進させることが可能なスピンドル装置を提供する。
【解決手段】スピンドルユニット１０と、スピンドルユニット１０に袖状に設けられたハウジング２０と、スピンドルユニット１０とハウジング２０との間に配置された外側冷却ジャケット３０と、スピンドルユニット１０と外側冷却ジャケット３０との間に配置されたモータ４０と、前方軸受６０と、後方軸受７０と、スラスト軸受８０とを備えるスピンドル装置であって、外側冷却ジャケット３０は、前方軸受６０、後方軸受７０及びスラスト軸受８０を冷却するための外側冷却通路ユニット３４を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、加工機に関し、特に、冷却効果を促進させることが可能なスピンドル装置に関する。

図１は、従来のスピンドル装置の一例として、ウエストウインド（WESTWIND）社製の型番１６８６を示し、この装置は、スピンドルユニット１と、スピンドルユニット１に袖状に設けられたハウジング２と、スピンドルユニット１とハウジング２との間に配置された冷却ジャケット３と、スピンドルユニット１と冷却ジャケット３との間に配置されたモータ４と、モータ４の前方で、かつスピンドルユニット１と冷却ジャケット３との間に配置された前方空気軸受５と、モータ４の後方で、かつスピンドルユニット１と冷却ジャケット３との間に配置された後方空気軸受６と、後方空気軸受６と冷却ジャケット３の外側に配置されたスラスト空気軸受７とを備える。

冷却ジャケット３には、冷却通路３０１が形成される。また、モータ４が運転されてスピンドルユニット１を高速（３０００００ｒｐｍ以内）で回転させているときに、冷却流体を冷却通路３０１に供給し、スピンドルユニット１と空気との間の摩擦、及びモータ４が備えるコイルの磁気励起により生成された熱を放散させる。

しかしながら、上記従来のスピンドル装置では、スラスト空気軸受７が冷却ジャケット３の外側に配置されているため、スラスト空気軸受７から熱を放散させることができないという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来のスピンドル装置における問題点に鑑みてなされたものであって、冷却領域を増加させ、冷却効果を促進させることが可能なスピンドル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかるスピンドル装置は、スピンドルユニットと、ハウジングと、外側冷却ジャケットと、モータと、前方軸受と、後方軸受と、スラスト軸受とを備える。

スピンドルユニットは、前端と、後端と、第１中間部と、後端から外側に放射状に延設された位置決めディスクとを備える。ハウジングは、スピンドルユニットに袖状に設けられる。外側冷却ジャケットは、スピンドルユニットとハウジングとの間に配置され、前端に位置合わせされた第１端と、後端に位置合わせされた第２端と、第１及び第２端との間に配置された第２中間部と、第１及び第２端と第２中間部に延設されるとともに、内部を冷却流体が流れる外側冷却通路とを備える。

モータは、スピンドルユニットを駆動して回転させるために、スピンドルユニットの第１中間部と外側冷却ジャケットの第２中間部との間に配置される。前方軸受は、スピンドルユニットの前端と外側冷却ジャケットの第１端との間に配置される。後方軸受は、スピンドルユニットの後端と外側冷却ジャケットの第２端との間で、かつ位置決めディスク側に配置される。スラスト軸受は、スピンドルユニットの後端と外側冷却ジャケットの第２端との間で、かつ位置決めディスクの反対側に配置される。

上記構成により、冷却流体は、外側冷却ジャケットの外側冷却通路内を流れ、モータ、前方軸受、後方軸受、及びスラスト軸受からの熱を放散させて冷却効果を促進させる。

以上のように、本発明によれば、冷却領域を増加させ、冷却効果を促進させることが可能なスピンドル装置を提供することができる。

従来のスピンドル装置の一例を示す断面図である。本発明にかかるスピンドル装置の一実施の形態を示す背面図である。図２のIII−III線断面図である。図２のIV−IV線断面図である。図２のスピンドル装置の外側冷却ジャケットを示す断面図である。図５の外側冷却ジャケットの背面図である。図５の外側冷却ジャケットを水平に置いた場合を示す断面図である。図２のスピンドル装置の内側冷却ジャケットを示す側面図である。図２のIX−IX線断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図２及び図３は、本発明にかかるスピンドル装置の一実施の形態を示し、このスピンドル装置は、スピンドルユニット１０と、スピンドルユニット１０に袖状に形成されたハウジング２０と、スピンドルユニット１０とハウジング２０との間に配置された外側冷却ジャケット３０と、スピンドルユニット１０と外側冷却ジャケット３０との間に配置されたモータ４０と、モータ４０と外側冷却ジャケット３０との間に配置された内側冷却ジャケット５０と、モータ４０の前方に設けられた前方軸受６０と、モータ４０の後方に設けられた後方軸受７０と、後方軸受７０の後方に設けられたスラスト軸受８０と、スラスト軸受８０の後方に設けられた頭座ユニット９０とを備える。

スピンドルユニット１０は、ブッシュ１１と、ブッシュ１１内に移動可能に配置された摺動座１２と、摺動座１２に固定接続されたコレット１３とを備える。ブッシュ１１は、前端１１１と、後端１１２と、前端１１１と後端１１２との間に配置された中間部（第１中間部）１１３と、後端１１２から外側に放射状に延設された位置決めディスク１１４とを備える。ハウジング２０は、中空円筒状に構成される。

さらに、図４及び図５に示すように、外側冷却ジャケット３０は、前端１１１に位置合わせされた第１端３１と、後端１１２に位置合わせされた第２端３２と、第１端３１と第２端３２との間に配置された中間部（第２中間部）３３と、第１端３１及び第２端３２、並びに中間部３３に延設された外側冷却通路ユニット３４と、空気案内通路３５とを備える。外側冷却通路ユニット３４の内部には、冷却流体が流れている。

さらに、図６及び図７に示すように、外側冷却通路ユニット３４は、入口３４１と、外側冷却ジャケット３０の周方向に入口３４１から離間するように配置された出口３４２と、複数の軸方向延設部３４３と、隣接する２つの軸方向延設部３４３を流体が通過可能に各々接続するように、第１端３１及び第２端３２の端面に形成された複数の周方向延設部３４４と、周方向延設部３４４の軸方向に開放する外側端を各々密封する複数のカバープレート３４５を備える。

本実施の形態においては、外側冷却通路ユニット３４は、２つの通路、すなわち、軸方向通路３４’と蛇状通路３４”とからなる。軸方向通路３４’は、外側冷却ジャケット３０の軸方向に延設され、入口３４１として形成された一端と、流入ポート３４３’として形成された他端とを備える。蛇状通路３４”は、その一端に配置された出口３４２と、軸方向延設部３４３と、周方向延設部３４４と、その他端に配置された流出ポート３４３”とを備える。

モータ４０は、スピンドルユニット１０を駆動して回転させるために、中間部１１３と中間部３３との間に配置される。

さらに、図８に示すように、内側冷却ジャケット５０は、中空円筒状に形成され、内側冷却通路５１を備える。内側冷却通路５１は、内側冷却ジャケット５０の周方向に延設され、内側冷却ジャケット５０を水平に置いたときにＵ字状となるように形成される。内側冷却通路５１は、後方軸受７０に隣接するとともに、流入ポート３４３’に位置合わせされた供給端５１１と、前方軸受６０に隣接するとともに、流出ポート３４３”に位置合わせされた放出端５１２とを備える。上記構成により、供給端５１１は、第１端３４１と流体が通過可能に連通し、放出端５１２は、第２端３４２と流体が通過可能に連通する。

前方軸受６０は、空気軸受であって、前端１１１と第１端３１との間に配置される。前方軸受６０は、複数の放射状に延設された空気通路６１と、これら放射状に延設された空気通路６１及び外側冷却ジャケット３０の空気案内通路３５と流体が通過可能に連通する複数の軸方向に延設された空気通路６２とを備える。

後方軸受７０もまた、空気軸受であって、後端１１２と第２端３２との間で、かつ位置決めディスク１１４側に配置されるとともに、複数の放射状に延設された空気通路７１と、これら放射状に延設された空気通路７１及び外側冷却ジャケット３０の空気案内通路３５と流体が通過可能に連通する軸方向に延設された空気通路７２とを備える。

スラスト軸受８０もまた、空気軸受であって、後端１１２と第２端３２との間で、かつ位置決めディスク１１４の反対側に配置される。スラスト軸受８０は、当接ディスク８１と、当接ディスク８１から第２端３２に向かって延設された延設部８２と、複数の軸方向に延設された空気通路８３とを備える。延設部８２は、外側冷却通路ユニット３４の周方向延設部３４４に位置合わせされる。

頭座ユニット９０は、頭座９１と、摺動座１２を移動させるように操作可能な圧力シリンダ９２とを備える。頭座９１は、ハウジング２０に向かって延設され、空気供給アダプター９１１と、流体供給アダプター９１２と、流体放出アダプター９１３と、空気放出アダプター９１４と、圧縮空気を案内して空気案内通路３５と軸方向に延設された空気通路８３に流すために、空気供給アダプター９１１と流体が通過可能に連通する２つの空気流入通路９１５（図３参照）と、冷却流体を案内して外側冷却通路ユニット３４の入口３４１に流すために、流体供給アダプター９１２と流体が通過可能に連通する流体流入通路９１６（図４参照）と、出口３４２を介して冷却流体の流出を案内するために、流体放出アダプター９１３と流体が通過可能に連通する流体流出通路９１７（図９参照）と、空気放出アダプター９１４と流体が通過可能に連通する空気流出通路９１８（図３参照）とを備える。流体流出通路９１７は、頭座９１の外側表面に延設されるとともに、頭座９１を水平に置いたときにＵ字状に形成される部分を有する。

図３に示すように、上記スピンドル装置によって加工作業を行うため、モータ４０を駆動してスピンドルユニット１０を高速で回転させる。スピンドル装置の運転中は、圧縮空気が、空気供給アダプター９１１を介して、また、空気流入通路９１５及び空気案内通路３５を含む流体通路に沿って、前方軸受６０、後方軸受７０及びスラスト軸受８０へ供給される。以上により、スピンドルユニット１０は、円滑に回転することができ、モータ４０のコイルの磁気励起、及び空気とスピンドルユニット１０との間の摩擦により、熱が生じる。この熱を放散させるため、特に図４に示すように、流体供給アダプター９１２を介して冷却流体をモータ４０へ供給するとともに、流体流入通路９１６と、入口３４１と、流入ポート３４３’と、供給端５１１と、放出端５１２と、流出ポート３４３”と、軸方向延設部３４３と、周方向延設部３４４とを備える流入通路に沿って、冷却流体を前方軸受６０、後方軸受７０及びスラスト軸受８０に供給する。

その後、図９に示すように、冷却流体は、出口３４２と、流体流出通路９１７と、流体放出アダプター９１３とを備える流出通路を介してスピンドル装置から放出される。

１スピンドルユニット
２ハウジング
３冷却ジャケット
３０１冷却通路
４モータ
５前方空気軸受
６後方空気軸受
７スラスト空気軸受
１０スピンドルユニット
１１ブッシュ
１１１前端
１１２後端
１１３中間部
１１４位置決めディスク
１２摺動座
１３コレット
２０ハウジング
３０外側冷却ジャケット
３１第１端
３２第２端
３３中間部
３４外側冷却通路ユニット
３４１入口
３４２出口
３４３軸方向延設部
３４４周方向延設部
３４５カバープレート
３４’ 軸方向通路
３４３’ 流入ポート
３４” 蛇状通路
３４３” 流出ポート
３５空気案内通路
４０モータ
５０内側冷却ジャケット
５１内側冷却通路
５１１供給端
５１２放出端
６０前方軸受
６１放射状に延設された空気通路
６２軸方向に延設された空気通路
７０後方軸受
７１放射状に延設された空気通路
７２軸方向に延設された空気通路
８０スラスト軸受
８１当接ディスク
８２延設部
８３軸方向に延設された空気通路
９０頭座ユニット
９１頭座
９１１空気供給アダプター
９１２流体供給アダプター
９１３流体放出アダプター
９１４空気放出アダプター
９１５空気流入通路
９１６流体流入通路
９１７流体流出通路
９１８空気流出通路

Claims

前端と、後端と、該前端と該後端との間に配置された第１中間部と、前記後端から外側に向かって放射状に延設された位置決めディスクとを有するスピンドルユニットと、
該スピンドルユニットに袖状に設けられたハウジングと、
前記スピンドルユニットと前記ハウジングとの間に配置され、前記前端に位置合わせされた第１端と、前記後端に位置合わせされた第２端と、該第１端と該第２端との間に配置された第２中間部と、前記第１及び第２端と前記第２中間部に延設され、内部を冷却流体が流れる外側冷却通路ユニットとを有する外側冷却ジャケットと、
前記第１中間部と前記第２中間部との間に配置され、前記スピンドルユニットを駆動して回転させるモータと、
前記前端と前記第１端との間に配置された前方軸受と、
前記後端と前記第２端との間で、かつ前記位置決めディスク側に配置された後方軸受と、
前記後端と前記第２端との間で、かつ前記位置決めディスクの反対側に配置されたスラスト軸受とを備えることを特徴とするスピンドル装置。
前記外側冷却通路ユニットは、複数の軸方向延設部と、前記第１及び第２端の端面に形成された複数の周方向延設部とを備え、該周方向延設部の各々は、隣接する２つの前記軸方向延設部を流体が通過可能に接続し、該周方向延設部の各々は、軸方向に開放する外側端を備えるとともに、
前記外側冷却ジャケットは、さらに、前記第１及び第２端の端面に配置され、前記周方向延設部の外側端を各々密封する複数のカバープレートを備えることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。
前記スラスト軸受は、前記外側冷却ジャケットの第２端の端面に当接する当接ディスクと、
該当接ディスクから前記外側冷却ジャケットの第２端に向かって延設された延設部とを備え、
該延設部は、前記周方向延設部に位置合わせされることを特徴とする請求項２に記載のスピンドル装置。
前記モータと前記外側冷却ジャケットとの間に配置され、中空円筒状に形成された内側冷却ジャケットをさらに備え、
該内側冷却ジャケットには、前記後方軸受に隣接する供給端と、前記前方軸受に隣接する放出端とを有する内側冷却通路が形成され、
前記外側冷却通路ユニットは、供給端と流体が通過可能に連通する入口と、前記外側冷却ジャケットの周方向において前記入口と離間するように配置され、前記放出端と流体が通過可能に連通する出口とを備えることを特徴とする請求項３に記載のスピンドル装置。
前記前方軸受、後方軸受及びスラスト軸受は、空気軸受であって、該前方軸受及び後方軸受の各々は、放射状に延設された複数の空気通路と、該複数の放射状に延設された空気通路を流体が通過可能に接続する軸線方向に延設された複数の空気通路とを備え、前記スラスト軸受は、軸線方向に延設された複数の空気通路を備え、前記外側冷却ジャケットは、前記前方軸受及び後方軸受の放射状に延設された複数の空気通路を流体が通過可能に接続する空気案内通路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。