JP2014200909A - 液冷式の二部構成型ツールスピンドル - Google Patents

液冷式の二部構成型ツールスピンドル Download PDF

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Abstract

【課題】スピンドルヘッドの取り外しを開始する前に液冷回路から冷却液を抜くことができるツールスピンドルを提供する。
【解決手段】ツールスピンドルは、液冷ダクト2が延在するスピンドルモータハウジング3と、液冷ダクト4が延在するスピンドルヘッドハウジング5とを備え、液冷ダクト2,4がクーラント用の液冷回路を形成する二部構成型の動力作動型ツールスピンドルであり、スピンドルヘッドハウジング5またはスピンドルモータハウジング3における少なくとも1つの再シール可能な吐出孔13に液冷回路からクーラントを送出可能である液体ダクト12が、スピンドルモータハウジング3中の冷却液およびスピンドルヘッドハウジング5中の冷却液がツールスピンドルから重力下で流出可能であるように、スピンドルヘッドハウジング5における液冷ダクト4またはスピンドルモータハウジング3における液冷ダクト2から分岐している。
【選択図】図1

Description

本発明は、液冷ダクトが延在するスピンドルモータハウジングと、液冷ダクトが延在するスピンドルヘッドハウジングとを備える、立形または横形マシニングセンタにおける切削による工作物の加工、特に、フライス加工、穿孔加工および/または旋盤加工のための二部構成型の動力作動型ツールスピンドルであって、液冷ダクトによりクーラントのための液冷回路が形成されるツールスピンドルに関する。
本発明において、「二部構成型の動力作動型ツールスピンドル」という用語は、「スピンドルモータ」および「スピンドルヘッド」の二つのパーツで構成されるモータ駆動式ツールスピンドルを指す。スピンドルモータに組み込まれたモータシャフトおよびスピンドルヘッドに組み込まれたスピンドルシャフトが、各々が個別に回転可能であるよう配置されている。スピンドルモータによって生成されるトルクは継手を介してスピンドルヘッド内に位置するスピンドルシャフトに伝えられる。スピンドルヘッドは整備および保守作業のために取り外すことが可能であり、必要な場合には同様の構成のスピンドルヘッドと交換することができる。
本発明における「立形または横形マシニングセンタ」という用語は、垂直または水平に配置されたツールスピンドルによって工作物の加工が行われるマシニングセンタを指す。
国際公開第2011/068 637 A1号パンフレットには、マシニングセンタ用の単一構成型の動力作動型ツールスピンドルが記載されている。このスピンドルには、スピンドルモータだけでなくスピンドルヘッドも冷却されるように、スピンドルモータ用の液冷ダクトとスピンドルヘッド用の液冷ダクトとが備えられている。この2つの液冷ダクトは接続部を介して相互に接続されている。しかしながら、開示のツールスピンドルは単一構成型の動力作動型ツールスピンドルであり、スピンドルヘッドを別個のアセンブリとして外すまたは交換することによって補修がとりわけ簡単であるという利点は備えていない。
欧州特許第1 609 549 B1号明細書および特開平3−142142号公報には、スピンドルモータハウジング中の液冷ダクトとスピンドルヘッドハウジング中の液冷ダクトとを備える二部構成型の動力作動型ツールスピンドルが開示されている。スピンドルモータおよびスピンドルヘッド中において接続された液冷ダクトを有するこの種の二部構成型ツールスピンドルの損傷の補修に際しては、補修作業のためにツールスピンドルからスピンドルヘッド部分を取り外す際に液冷回路が開放されてしまうため、冷却液が無制御に流出してしまうという欠点がある。このような状況においては、冷却液がスピンドルヘッドのマウントに浸入してしまう可能性がある一方、他方では、冷却液がツールスピンドルの作業空間に流れ込み、マシニングセンタの冷却滑剤が汚染されてしまう可能性がある。
先行技術に基づき、本発明は、スピンドルヘッドの取り外しを開始する前に液冷回路から冷却液を抜くことができる上記のタイプのツールスピンドルを提供することを目的とする。これは、構造および製造の複雑性が低い装置により実現すべきである。
本発明によれば、本発明のこの目的は、液冷ダクトが延在するスピンドルモータハウジングと、液冷ダクトが延在するスピンドルヘッドハウジングとを備え、液冷ダクトがクーラント用の液冷回路を形成する、立形または横形マシニングセンタにおける切削による工作物の加工、特に、フライス加工、穿孔加工および/または旋盤加工のための二部構成型の動力作動型ツールスピンドルであって、スピンドルヘッドハウジングまたはスピンドルモータハウジングにおける少なくとも1つの再シール可能な排出口に液冷回路からクーラントを送出可能である液体ダクトが、スピンドルモータハウジング中の冷却液およびスピンドルヘッドハウジング中の冷却液がツールスピンドルから重力下で流出可能であるように、スピンドルヘッドハウジングにおける液冷ダクトまたはスピンドルモータハウジングにおける液冷ダクトから分岐している、ツールスピンドルにおいて達成される。
本発明に係る構成により、上記のタイプのツールスピンドルにおける既述の欠点を排除するシンプルな解決法を提供する。ここでは、補修作業を開始する前に少なくとも1つの再シール可能な排出口を介して、制御された態様で液冷回路から冷却液を排出することが可能である。従って、冷却液は、スピンドルヘッドの影響を受けやすい部品に達することはない、すなわち、無制御に流出することはない。さらに、本発明によって、整備技師は、冷却液の皮膚への接触を防ぐために、排出される冷却液を可動式の容器で回収するという選択ができるため、整備技師にとってスピンドルヘッドの取り外し手順がより安全でより快適なものとなる。
有利な展開は従属請求項からもたらされ得る。
好ましい展開によれば、排出口は、手動型または動力作動型逃し弁を介して再シール可能である。
好ましい展開によれば、逃し弁は、開弁用の電磁石および閉弁用のバネを備える。
あるいは、逃し弁は手動により開弁され、バネにより閉弁されてもよい。
好ましい展開によれば、排出口は、シールが設けられたプラグネジにより再シール可能である。
好ましい展開によれば、排出口は、スピンドルヘッドハウジングの液冷回路における最も低い位置に設置される。
好ましい展開によれば、排出口は、スピンドルモータハウジングの液冷回路における最も低い位置に設置される。
以下、本発明のさらなる詳細、特性および長所について、図面を参照して記載する。
図1は、スピンドルモータおよびスピンドルヘッドが組まれた二部構成型ツールスピンドルの断面図である。 図2は、スピンドルモータとスピンドルとが互いに分離された二部構成型ツールスピンドルの断面図である。 図3は、スピンドルヘッドの断面図である。
図1〜3は、切削により工作物を加工する立形マシニングセンタ、特に、切削によるフライス加工、穿孔加工および/または旋盤加工用の多機能マシニングセンタにおいて用いられる二部構成型の動力作動型ツールスピンドルを示す。
二部構成型ツールスピンドルは、スピンドルモータ1およびスピンドルヘッド7から構成される。
スピンドルモータ1は、液冷ダクト2が形成された、実質的に円筒状の外見を有する管状のスピンドルモータハウジング3を備えている。液冷ダクト2は、シール26および27を介してスピンドルモータハウジング3に接触している冷却ジャケット20によって外側が囲まれている。
ステータ22がスピンドルモータハウジング3の内部に配置されており、ロータ21を囲んでいる。モータシャフト10は、ロータ21内に設置されており、ツールクランプが収容される貫通孔19が形成されている。
スピンドルモータハウジング3は、スピンドルヘッド7とは反対側の端部において、モータシャフト10を支持するローラベアリング23が保持されたベアリングシールド35を備えている。ベアリングシールド35にはさらに、ベアリングカバー25と、クーラントを戻すための軸方向に延在するクーラントコネクタ28が配置されている。
スピンドルモータハウジング3は、スピンドルヘッド7に対向する端部において、モータシャフト10を支持するローラベアリング24を保持するベアリング凹部29を備えている。ローラベアリング24は、ネジ部材30,31を介してベアリング凹部29に保持されている。スピンドルモータハウジング3のスピンドルヘッド7に対向する端部にはさらに、径方向に延在するクーラント注入用のクーラントコネクタ15が設けられている。
モータシャフト10には、スピンドルヘッド7に対向する端部領域において、図示の実施形態に示すように、特にスプラインによりインボリュート歯形が設けられたリングギヤ部材36が設けられている。
スピンドルヘッド7は、実質的に円錐台形状の外見を有する管状のスピンドルヘッドハウジング5を備えている。スピンドルヘッドハウジング5には液冷ダクト4が設けられており、この液冷ダクト4は、シール部材11を備える接続部を介してスピンドルモータハウジング3における液冷ダクト2に接続することができる。スピンドルヘッドハウジング5における液冷ダクト4は、シールを備えたプラグネジ14を用いてシール可能である、再シール可能な排出口13に開口する液体ダクト12に接続されている。
補修作業の際には、このプラグネジ14を用いて液冷回路から冷却流体を抜くことができる。
図1〜3から分かるとおり、スピンドルヘッドハウジング5の液冷ダクト4と液体ダクト12との間に冷却リング32が配置されており、これは、例えばロッドシールとして形成されているシール33および34を介してスピンドルヘッドハウジング5からシールされている。
スピンドルシャフト9は、スピンドルヘッドハウジング5中においてローラベアリング16および17を介して保持されており、ツールクランプを収容するための貫通孔18が設けられている。スピンドルモータハウジング3に対向する端部に、スピンドルシャフト9は、スピンドルシャフト9とモータシャフト10とを係合する軸方向に変位可能な継手8を備えている。この目的のために、モータシャフト10に対向するスピンドルシャフト9の端部には、図示の実施形態に示すように特にスプラインによりインボリュート歯形が設けられた歯付ハブ37が設けられている。接続の際には、この歯付ハブ37がモータシャフト10に設けられたリングギヤ部材36に係合する。
図示の実施形態において、スピンドルシャフト9とモータシャフト10との間の接続は、特にスプラインを備えるインボリュート歯形の形態によるものであるが、例えばピン継手、多角形形状の継手、咬合継手等を用いる他の種類の接続を用いて実現されてもよい。
軸方向に変形可能なインパクトプロテクタ6がスピンドルヘッドハウジング5中にさらに配置されており、これは、機械が故障した場合の潜在的な衝突力を吸収するためのものである。インパクトプロテクタ6は、スピンドルヘッドハウジング5中の凹部39に配置された締付けネジ38を備えていると共に軸方向にスピンドルヘッドハウジング5を超えて突出しており、その突出領域には圧縮スリーブ40が設けられている。
図面に図示されている実施形態において、液体ダクト12および排出口13はスピンドルヘッドハウジング5に配置されている。しかしながら、液体ダクト12および排出口13がスピンドルモータハウジング3に配置されている実施形態も考えられる。
実施形態に応じて、排出口13は、スピンドルヘッドハウジング5の液冷ダクト4における一番低い位置、または、スピンドルモータハウジング3の液冷ダクト2における一番低い位置に設けられる。
また、排出口13には動力駆動型の逃し弁がさらに設けられていてもよい。例えば、開弁用の電磁石および閉弁用のバネが設けられていてもよい。あるいは、逃し弁は手動により開弁されて、バネにより閉弁されてもよい。
本発明の上記の記載は単なる例示を目的とするものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲およびその均等物から逸脱することなく、本発明の文脈を伴わずに様々な変更および修正が可能である。
1 スピンドルモータ
2 スピンドルモータハウジング内の液冷ダクト
3 スピンドルモータハウジング
4 スピンドルヘッドハウジング内の液冷ダクト
5 スピンドルヘッドハウジング
6 インパクトプロテクタ
7 スピンドルヘッド
8 継手
9 スピンドルシャフト
10 モータシャフト
11 シール部材
12 液体ダクト
13 排出口
14 プラグネジ
15 注入用クーラントコネクタ
16 ローラベアリング
17 ローラベアリング
18 貫通孔
19 貫通孔
20 冷却ジャケット
21 ロータ
22 ステータ
23 ローラベアリング
24 ローラベアリング
25 ベアリングカバー
26 シール
27 シール
28 戻り用クーラントコネクタ
29 ベアリング凹部
30 ネジ部材
31 ネジ部材
32 冷却リング
33 シール
34 シール
35 ベアリングシールド
36 リングギヤ部材
37 歯付ハブ
38 締付けネジ
39 凹部
40 圧縮スリーブ

Claims (7)

  1. 液冷ダクト(2)が延在するスピンドルモータハウジング(3)と、液冷ダクト(4)が延在するスピンドルヘッドハウジング(5)とを備え、前記液冷ダクト(2,4)がクーラント用の液冷回路を形成する、立形または横形マシニングセンタにおける切削による工作物の加工、特にフライス加工、穿孔加工および/または旋盤加工のための二部構成型の動力作動型ツールスピンドルであって、
    前記スピンドルヘッドハウジング(5)または前記スピンドルモータハウジング(3)における少なくとも1つの再シール可能な吐出孔(13)に前記液冷回路から前記クーラントを送出可能である液体ダクト(12)が、前記スピンドルモータハウジング(3)中の冷却液および前記スピンドルヘッドハウジング(5)中の冷却液が前記ツールスピンドルから重力下で流出可能であるように、前記スピンドルヘッドハウジング(5)における前記液冷ダクト(4)または前記スピンドルモータハウジング(3)における前記液冷ダクト(2)から分岐している、
    ことを特徴とするツールスピンドル。
  2. 前記吐出孔(13)が、手動または動力作動型逃し弁を介して再シール可能である、
    ことを特徴とする請求項1に記載のツールスピンドル。
  3. 前記逃し弁が、開弁用の電磁石および閉弁用のバネを備える、
    ことを特徴とする請求項2に記載のツールスピンドル。
  4. 前記逃し弁が手動により開弁され、バネにより閉弁される、
    ことを特徴とする請求項2に記載のツールスピンドル。
  5. 前記吐出孔(13)が、シールが設けられたプラグネジ(14)により再シール可能である、
    ことを特徴とする請求項1に記載のツールスピンドル。
  6. 前記吐出孔(13)が、前記スピンドルヘッドハウジング(5)の液冷回路(4)における最も低い位置に設置される、
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のツールスピンドル。
  7. 前記吐出孔(13)が、前記スピンドルモータハウジング(3)の液冷回路(2)における最も低い位置に設置されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のツールスピンドル。
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