JP2836153B2 - 工作機械の主軸冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、工作機械の主軸冷却装置に関し、特に主軸
に主軸駆動用のモータロータを組み込んだタイプの工作
機械の主軸冷却装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、工作機械の主軸の軸受の冷却としては、その軸
受の外輪が嵌合されたハウジングに冷却通路を設けて、
冷却水を外部より循環させて軸受外輪を冷却するものが
あった。

また、一対の軸受により支持された主軸の、その軸受
間に主軸駆動用モータのロータが装着されたタイプの工
作機械においては、発熱するモータの冷却としては、モ
ータステータを支持するスリーブと、ハウジングとの間
に冷却通路を設置し、そこに外部より冷却水を循環させ
て前記モータステータを冷却するものがあった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、一般に軸受は軸受外輪だけでなく軸受
内輪も発熱するが、前記した軸受外輪を冷却する方法で
は、軸受内輪は冷却されにくい。

また、モータの発熱は、ステータから発熱するだけで
なく、ロータからも発熱し、時にはロータの温度は例え
ばACインダクションモータを使用した場合に100℃以上
にも達する。従って、これらの発熱が軸受部分、即ち軸
受内輪に伝わるとグリース等の潤滑媒体の劣化を生じさ
せ、ベアリングの寿命低下を招くだけでなく、軸受の焼
付きに至る場合もある。

また、これらの発熱によって主軸が熱膨脹するため、
軸受予圧が変化したり、或いは被加工物と主軸との相対
位置が変化して加工精度に悪影響を及ぼす。

特に、自動工具交換装置を備えた工作機械において、
装置全体を小型化するため、また主軸の回転数の制御を
容易に行うために前記主軸に駆動用モータのロータを装
着した場合に前記した問題点が顕著となる。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされた
ものであり、主軸の回転中に主軸側から軸受内輪とモー
タロータとの少なくとも一方を効率良く冷却して、軸受
に寿命低下等の問題が発生せず、また主軸の熱膨脹によ
る変形等の問題が生じない工作機械の主軸冷却装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の主軸冷却装置は、
ハウジングに回転可能に軸受を介して支持され、回転駆
動用モータのロータが装着された主軸と、その主軸の一
端に形成された開口部に着脱可能に嵌挿され、一端にワ
ーク加工部が設けられ、他端に前期開口部に嵌合可能な
嵌合部が形成された着脱工具と、 前記主軸の一端に形成された開口部と、前記主軸の他
端とを連通するように貫通形成された貫通孔と、その貫
通孔内を進退可能に挿入支持され、前記主軸開口部への
侵入方向に移動されて前記着脱工具を解放し、前記主軸
開口部からの離脱方向に移動されて前記工具を保持する
ドローバーとを備えたものを対象とし、前記主軸の貫通
孔には、前記ドローバーの外周面との間で空間を画成す
る凹部が前記回転駆動用モータのロータ装着部の近傍と
前記軸受支持部の少なくとも何れか一方に形成され、前
記ドローバー内部には、前記凹部から着脱工具に冷却液
を供給する工具側供給路と、前記凹部から主軸外界に冷
却液を排出する排出路と、それらを工具側供給路と排出
路との内の何れか一方を選択的に有効にする切換器とが
設けられている。

［作用］ 上記の構成を有する本発明の主軸冷却装置は、主軸の
貫通孔とドローバーの外周面との間で形成される凹部
に、前記主軸外界に設けられた冷却液供給路から前記ド
ローバーに形成された冷却液流通孔を経由して冷却液を
供給することによって、回転駆動用モータのロータもし
くは軸受の少なくとも何れか一方を冷却し、その冷却液
を工具側供給路を介して着脱工具に流すか、排出路を介
して主軸外界に排出するかを切換器によって切り換え
る。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を参照して説明す
る。

第１図において、主軸１は２個の前部軸受３と２個の
後部軸受５とを介して、ハウジング（フレーム）７に回
転自在に支承されている。

前部軸受３の外輪は外輪間座９を介してハウジング７
の前部軸受嵌合部の肩部とハウジング７の前部に複数本
のボルト11で固定された外輪押え13との間で固定され、
前部軸受３の内輪は内輪間座15、及びシールスリーブ17
を介して、主軸１の肩部と主軸１の前部にねじ込まれた
押えナット19との間に固定されている。

後部軸受５は主軸１とスリーブ21とに嵌合しており、
後部軸受５の内輪は内輪間座23とスペーサースリーブ25
と速度センサスプロケット27とを介して主軸１の肩部と
主軸１にねじ込まれた押えナット29との間に固定されて
いる。後部軸受５の外輪はスリーブ21に嵌合しており、
そのフランジ部と、スリーブ21に複数本のボルト31で固
定された外輪押え33との間に外輪間座35を介して固定さ
れている。ハウジング７の後部にはリアハウジング39が
複数本のボルト37によって嵌合固定されており、そのリ
アハウジング39の内径部にはスリーブ21が摺動可能にリ
ニアボールガイド41になって支承されている。

そのスリーブ21には外輪押え33が螺着されており、そ
の外輪押え33とリアハウジング39との間には、リアハウ
ジング39に設けられた複数個の穴に一端が密着した複数
個のコイルバネ43が設置されて外輪押え33並びにスリー
ブ21が軸方向に押圧することによって前部軸受３及び後
部軸受５に適当な予圧を与えている。

前部軸受３と後部軸受５との間には回転駆動用モータ
のモータロータ45が主軸１に圧入嵌合されている。モー
タロータ45の外周部にはモータロータ45と適当な隙間を
保って、ステータスリーブ47に嵌合されるモータステー
タ49が配置されている。ステータスリーブ47はハウジン
グ７に嵌合固定されており、ハウジング７の内周面とス
テータスリーブ47の外周面との間にはステータ冷却水路
51が設けられ、外部から冷却液を循環させてモータステ
ータ49を冷却している。主軸１の先端には、テーパシヤ
ンク工具（着脱工具）ホルダ53が装着されるテーパ穴55
が穿設され、テーパ穴55の底から主軸１の後端に貫通孔
57が穿設されている。その貫通孔57には、ドローバー59
が前進後退自在に貫挿されている。ドローバー59の先端
にはテーパシャンク工具ホルダ53に取り付けられたプル
スタッド61を把持する工具引き上げ機構63が取り付けら
れ、ドローバー59の後部にはドローバー59を後退させて
テーパシャンク工具ホルダ53をテーパ穴55に固締するた
めの皿バネ群65とドローバー59に取り付けられる皿バネ
押えナット66とが取り付けられている。ドローバー59及
び主軸１には回転継手67から供給された図示しない冷却
液を兼ねるクーラント液をテーパシャンク工具ホルダ53
に供給するための供給通路69,71及び73がそれぞれ設け
られている。更に、主軸１の貫通穴のドローバー59の外
周面との間には、前記供給通路69及び71と連結する凹部
形状をなす冷却室75が設けられている。この様な構成に
おいて、外部より回転継手67を経て供給されたクーラン
ト液（図示せず）は、供給通路69を通過して冷却室75を
導入される。冷却室75において、その外周に位置するモ
ータロータ45及び後部軸受５を冷却したクーラント液は
供給通路71及び73を経てテーパシャンク工具ホルダ53に
送られて図示しない工具先端に噴射させられる。

第２図及び第３図は本発明の他の実施例で、ドローバ
ーの内部に切換器としての切換弁を組み込んで供給通路
を切り換えて、冷却液を兼ねるクーラント液をテーパシ
ャンク工具ホルダ53に供給しない場合は、クーラント液
がモータロータ及び軸受を冷却した後、クーラント液を
外部に戻す構造としたものである。

第２図はクーラント液をテーパシャンク工具ホルダ53
に供給する場合であり、ドローバー59の先端に穿設され
た孔77に切換弁79が前進後退自在に挿入されている。テ
ーパシャンク工具53取り外し時には、切換弁79はコイル
スプリング81に押圧前進させられてその肩部がドローバ
ー59の先端にねじ込まれた押えナット83に押し当てられ
ているが、テーパシャンク工具ホルダ53を把持した状態
においては、前記テーパシャンク工具ホルダ53に取り付
けられたプルスタッド61の先端に設置された突起85によ
って切換弁79は後退させられて、前記切換弁79に設けら
れた供給通路87は、ドローバー59に設けられた供給通路
71と供給通路73とを工具側供給路100を介して連結す
る。従って、二流路式回転継手89から供給されたクーラ
ント液（図示せず）は、供給通路69を通過して冷却室75
に導かれ、モータロータ45及び後部軸受５を冷却した
後、供給通路71、供給通路87、供給通路73に経て、テー
パシャンク工具ホルダ53へ送られる。

第３図はクーラント液をテーパシャンク工具ホルダ53
に供給しない場合であり、テーパシャンク工具ホルダ53
のプルスタッド61の先端は突起等の無い通常のものを用
いる。切換弁79はコイルスリング81により前進させられ
てその肩部を押えナット83に押し当てて停止している。
従って、切換弁79に設けられた供給通路87は、ドローバ
ー59に設けられた供給通路71と、主軸１に設けられた戻
り通路91とをドローバー59に設けられた排出路200を介
して連結する。従って、二流路式回転継手89から供給さ
れたクーラント液（図示せず）は供給通路69を通過して
冷却室75へ導かれ、モータロータ45および後部軸受５を
冷却した後、供給通路71、供給通路87、戻り通路91を経
て皿バネ押えナット66に設けられた戻り通路93から二流
路式回転継手89へと戻されて外部に排出されるのであ
る。

尚、第２図及び第３図中、第１図に示す符号と同一の
符号のものは同一のものを示す。

本実施例において、プルスタッドに突起部を設けて切
換弁を作動させたが、窪み部を設けても同様の作動が可
能である。

さらには、本発明の他の実施例において、戻り流路を
主軸に形成しないでおけば、切換弁をバルブの機能とし
て作動させることが可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれ
ば、主軸の貫通孔とドローバーの外周面との間で形成さ
れる凹部に、前記主軸外界に設けられた冷却液供給路か
ら前記ドローバーに形成された冷却液流通孔を経由して
冷却液を供給することによって、回転駆動用モータのロ
ータもしくは軸受の少なくとも何れか一方を冷却し、切
換器によってその冷却液を工具側供給路を介して着脱工
具に流すか、排出路を介して主軸外界に排出するかを切
り換えるため、主軸に工具が装着されていないときに、
冷却液を排出路を介して主軸外界に排出して段取り作業
を円滑にすることができ、工具が装着されたときに工具
側供給路を介して加工部に供給することができると共に
冷却効果が高く、軸受の寿命が延びると共に主軸の熱膨
脹も少なく、加工精度が向上する等の効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本発明の一実施例を示す主軸の断面
図、第２図は本発明の他の実施例で、クーラント液をテ
ーパシャンク工具ホルダに供給する場合の主軸の断面
図、第３図は本発明の他の実施例で、クーラント液をテ
ーパシャンク工具ホルダに供給しない場合の主軸の断面
図である。 図中、１は主軸、３は前部軸受、５は後部軸受、45はモ
ータロータ、53はテーパシャンク工具ホルダ、59はドロ
ーバー、61はプルスタッド、67は回転継手、75は冷却
室、79は切換弁、85は突起、89は二流路式回転継手であ
る。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングに回転可能に軸受を介して支持
   され、回転駆動用モータのロータが装着された主軸と、 その主軸の一端に形成された開口部に着脱可能に嵌挿さ
   れ、一端にワーク加工部が設けられ、他端に前記開口部
   に嵌合可能な嵌合部が形成された着脱工具と、 前記主軸の一端に形成された開口部と、前記主軸の他端
   とを連通するように貫通形成された貫通孔と、 その貫通孔内を進退可能に挿入支持され、前記主軸開口
   部への侵入方向に移動されて前記着脱工具を解放し、前
   記主軸開口部からの離脱方向に移動されて前記工具を保
   持するドローバーとを備えた工作機械において、 前記主軸の貫通孔には、前記ドローバーの外周面との間
   で空間を画成する凹部が前記回転駆動用モータのロータ
   装着部の近傍と前記軸受支持部の少なくとも何れか一方
   に形成され、前記ドローバー内部には、前記凹部に連通
   した冷却液流通路と、前記凹部から着脱工具に冷却液を
   供給する工具側供給路と、前記凹部から主軸外界に冷却
   液を排出する排出路と、前記工具側供給路と前記排出路
   との内の何れか一方を選択的に有効にする切換器とが設
   けられ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】前記着脱工具には、前記ドローバーに保持
   された時に前記切換器を作動させて前記凹部からの冷却
   液を前記工具側供給路に導通させる突起部もしくは窪部
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   工作機械の主軸冷却装置。