JP3521396B2 - 工作機械のモータ内蔵型主軸装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸を回転駆動す
る駆動モータを内蔵した工作機械のモータ内蔵型主軸装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工作機械、特にマシニングセンタ
の主軸回転速度が高速になり、高出力で小形のビルトイ
ンモータが要求されるようになって来た。モータは高出
力で小形化される程発熱量は大きくなり、また主軸の軸
受も高速になると発熱量が大きくなる。このように発熱
量が増すと、熱変形等の悪影響が出るため、特許第２５
１０６２１号公報、特許第２６７７５０５号公報、特開
平９−１５０３４５号公報において次のような対策が提
案されている。

【０００３】（特許第２５１０６２１号公報）モータの
ロータに嵌挿された主軸が、モータの前側と後側に配設
された前側軸受と後側軸受に回転自在に支持され、該主
軸の中心孔に、工具を装着孔に固定する工具固定機構が
内装された工作機械のモータ内蔵型主軸装置において、
複数の円形の前側軸受冷却路（孔）と、複数の円形のロ
ータ冷却路（孔）を主軸にその軸方向に沿って穿設し、
主軸の中心孔に送り込まれた冷却液を、前側軸受とモー
タとの間で前後に分岐して上記両冷却路に流し、前側軸
受とモータとの間に設けられた排出孔と、モータと後側
軸受との間に設けられた排出孔から冷却液を排出するこ
とにより、前側軸受とロータとを冷却する構造となって
いる。

【０００４】（特許第２６７７５０５号公報）前側軸受
と後側軸受の内輪に通じる貫通孔を主軸に設け、潤滑油
を、各軸受に主軸中心孔の工具固定機構と上記貫通孔を
介して送り、それらを潤滑しながら冷却（アンダレース
ジェット潤滑）するとともに、モータのロータとステー
タの隙間に冷却空気を流してそれらを冷却する構造とさ
れている。

【０００５】（特開平９−１５０３４５号公報）ロータ
スリーブ部分の主軸の外周面に螺旋溝を設け、その螺旋
溝に冷却媒体を流してロータを冷却する構造となってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のモータ
内蔵型主軸装置には次のような問題点がある。 （特許第２５１０６２号公報）比較的長い前側軸受冷却
路とロータ冷却路とを主軸の軸方向に沿って多数穿設し
なければならないため、主軸の加工に手間がかかり、コ
スト高になる。また、冷却液を分岐して二つの冷却路に
流す構成とされているので、冷却液の流れが一方に片寄
り易く、前側軸受とロータの両方を効率よく冷却するこ
とができない。後側軸受の冷却について配慮されていな
いことも欠点といえる。

【０００７】（特許第２６７７５０５公報）アンダレー
スジェット潤滑は多量の潤滑油が必要で、主軸の回転抵
抗が増大して消費電力が大きくなる欠点がある。また、
空気冷却だけではモータを十分に冷却することができな
い。

【０００８】（特開平９−１５０３４５号公報）モータ
のロータが冷却されるだけで、他の発熱源である主軸の
軸受が冷却されないので、発熱を十分に抑えることがで
きない。

【０００９】本発明は、モータと主軸の軸受を効率的に
冷却することができる工作機械のモータ内蔵型主軸装置
を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、製
作コストを低減することができる工作機械のモータ内蔵
型主軸装置を提供することである。本発明の別の目的
は、消費エネルギを低減することができる工作機械のモ
ータ内蔵型主軸装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の少なくとも１つの
目的を達成するために、請求項１記載の発明は、モータ
のロータに嵌挿された主軸が、モータの前側と後側に配
設された前側軸受と後側軸受に回転自在に支持され、該
主軸の中心孔に、工具を装着孔に固定する工具固定機構
が内装された工作機械のモータ内蔵型主軸装置におい
て、上記主軸の後端に、冷却液の供給孔と排出孔を有す
るカバーを嵌合し、上記ロータと主軸との間に、ロータ
スリーブを主軸との間にロータ冷却路を形成して嵌着
し、上記前側軸受部分の工具固定機構の外面と主軸の内
面との間に、前側軸受冷却路を形成するとともに、上記
後側軸受部分の工具固定機構の外面と主軸の内面との間
に、後側軸受冷却路を形成し、上記供給孔と排出孔のい
ずれか一方を、上記前側軸受冷却路の一端に、上記工具
固定機構に設けられた端部通路を介して連絡し、上記前
側軸受冷却路の他端を、上記ロータ冷却路の前端に、上
記工具固定機構に設けられた連絡通路と、半径方向に貫
通して主軸に設けられた前部貫通孔を介して連絡し、上
記ロータ冷却路の後端を、半径方向に貫通して主軸に設
けられた後部貫通孔を介して上記後側軸受冷却路の前端
に連絡し、上記供給孔と排出孔の他方を、上記後側軸受
冷却路の後端に、端部流路を介して連絡した構成とし
た。

【００１１】この手段では、供給孔に端部通路が連絡さ
れている場合、供給孔に供給された冷却液は、端部通
路、前側軸受冷却路、連絡通路、前部貫通孔、ロータ冷
却路、後部貫通孔、後側軸受冷却路、端部流路の順に流
れ、また供給孔に端部流路が連絡されている場合は上記
の逆に流れて、前側軸受とロータ及び後側軸受を冷却し
て排出孔から排出される。主軸には、冷却液の通路孔を
その軸方向に沿って穿設する必要がない。また供給孔に
供給された冷却液の全量が、他に分流することなく各冷
却路に流れる。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の工
作機械のモータ内蔵型主軸装置において、工具固定機構
を、プッシュロッドの先端に先端部材を介して取り付け
られたコレットを、ドローバによる上記プッシュロッド
の移動により縮径させて工具を主軸に固定する構成と
し、上記コレットと先端部材の部分に前部筒体を嵌合す
るとともに、上記プッシュロッドの前側部分に後部筒体
を嵌合し、前側軸受冷却路を、上記前部筒体の外面と主
軸の内面との間に形成し、後側軸受冷却路を、上記ドロ
ーバの外面と主軸の内面との間に形成した構成とした。

【００１３】この手段では、前部筒体の外面とドローバ
の外面に溝を加工することにより、前側軸受冷却路と後
側軸受冷却路を、主軸の内面と協働して簡単に形成する
ことができる。また、後部筒体は主軸に比べて短いの
で、その軸方向に沿う連絡通路の穿設が容易である。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の工作機械のモータ内蔵型主軸装置において、端部通
路を供給孔に連絡させるとともに、端部流路を排出孔に
連絡し、冷却液を上記排出孔に導く端部流路の連絡端
を、主軸の半径方向に設けられた放出孔とした構成とし
た。

【００１５】この手段は、前側軸受とロータ及び後側軸
受の各冷却路を通って端部流路に流れてきた冷却液は、
主軸の回転によって生じる遠心力で放出孔から排出孔に
放出される。この際、放出冷却液によって吸引力が生
じ、各冷却路内の冷却液の流通を促進して冷却液の滞留
を防止する。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか１つに記載の工作機械のモータ内蔵型主軸装
置において、ロータ冷却路を形成した主軸の外面とロー
タスリーブの内面の少なくとも一方に冷却液の流れを促
進する螺旋溝を形成した構成とした。この手段では、螺
旋溝が冷却液の流通を促進する。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれか１つに記載の工作機械のモータ内蔵型主軸装
置において、ロータ冷却路を、前端から後端に近づくに
したがって径が大きくなるテーパ状とした構成とした。
この手段では、主軸の回転によって生じる遠心力で、冷
却液はロータ冷却路の前端から後端に円滑に流れるよう
になる。

【００１８】上記工作機械のモータ内蔵型主軸装置にお
いて、請求項６記載の発明は、前部貫通孔を、その内周
端が外周端に対して先行するように傾斜させた構成と
し、また請求項７記載の発明は、後部貫通孔を、その外
周端が内周端に対して先行するように傾斜させた構成と
した。上記の手段では、主軸の回転に伴ってポンプ効果
が生じ、前部貫通孔においては、冷却液は連絡通路から
ロータ冷却路に勢いよく流れ、また後部貫通孔において
は、冷却液はロータ冷却路から後側軸受冷却路に勢いよ
く流れる。

【００１９】請求項８記載の発明は、請求項３ないし７
のいずれか１つに記載の工作機械のモータ内蔵型主軸装
置において、放出孔を、内周端が外周端に対して先行す
るように傾斜させた構成とした。この手段においては、
遠心力にポンプ作用が加わって冷却液の排出を円滑に
し、また各冷却路における冷却液の流動を良好にする。

【００２０】請求項９の発明は、請求項１ないし８のい
ずれか１つに記載の工作機械のモータ内蔵型主軸装置に
おいて、モータを覆ったハウジングに、モータのロータ
とステータの隙間に冷却空気を送る送気ノズルを設け、
該送気ノズルとモータの間に、送気ノズルから送り出さ
れた冷却空気の流動を促進する回転翼を、ロータスリー
ブに取り付けて設けた構成とした。

【００２１】この手段では、ロータスリーブに取り付け
られた回転翼が主軸と一緒に回転し、送気ノズルから送
り出された冷却空気のモータへの流れを促進する。

【００２２】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
工作機械のモータ内蔵型主軸装置において、工具の装着
孔に連通される空気孔を主軸に形成し、該空気孔に送気
ノズルを連通自在とした構成とした。この手段において
は、空気孔と工具装着孔の連通が断たれるとともに、空
気孔から送気ノズルが離された状態では、送気ノズルか
ら噴出された空気の全量がロータとステータの隙間に流
れてそれらを冷却する。また送気ノズルが空気孔に連通
されるとともに、空気孔が装着孔に連通された状態で
は、送気ノズルの空気は装着孔に噴出され、装着孔を掃
除する。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明に係る工作機械のモータ内
蔵型主軸装置の実施の形態を図１ないし図１０を参照し
て説明する。図において符号１は主軸である。主軸１は
前側軸受２（図１で左側を前とする。）と後側軸受３と
に回転自在に支持されてハウジング５内に設けられてお
り、工具Ｔの装着孔１ａと中心孔１ｂを有する。装着孔
１ａは主軸１の前側の先端に設けられ、中心孔１ｂは、
主軸１の後端から装着孔１ａにかけて設けられている。

【００２４】主軸１の後端には、筒部材７とリング部材
８とが一体に取り付けられ、またカバー９が主軸１に対
し相対的に回転自在に嵌合されている。カバー９は、ハ
ウジング５の端板１０に固定されている。

【００２５】符号１２はモータである。モータ１２は主
軸１を回転させるものであり、ステータ１３によって回
転させるロータ１４のロータスリーブ１５に主軸１を嵌
挿して、ハウジング５内の前側軸受２と後側軸受３との
間に設けられている。

【００２６】また符号１７は工具固定機構である。工具
固定機構１７は、主軸１の装着孔１ａに工具Ｔを固定す
るもので、主軸１の中心孔１ｂに装入されており、ドロ
ーバ１８と、プッシュロッド１９と、先端部材２０と、
コレット２１と、前部筒体２２と、後部筒体２３及びク
ランプ用バネ２４とを主体とする。

【００２７】ドローバ１８は、その中心に流通孔１８ａ
を、また流通孔１８ａの周りに複数（図６のものは８
個）の通路孔１８ｂをそれぞれ有し、また外面に、図１
６，１７に示すように、外周溝１８ｅ，１８ｆによって
両端を互いに連絡された複数（図６のものは８個）の通
路溝１８ｄを有し、主軸１の中心１ｂの後端部に挿入さ
れている。

【００２８】プッシュロッド１９は、図８に示すよう
に、その中心に流通孔１９ａと流路孔１９ｄを、また前
端部の外面に複数の流路溝１９ｅ，１９ｆと、傾斜周溝
１９ｇ及び遮断部１９ｈをそれぞれ有し、流通孔１９ａ
をドローバ１８の流通孔１８ａ（図２）に連通させてド
ローバ１８（図１，２）に一体に螺入されている。流通
孔１９ａは透孔１９ｃ（図１）によってプッシュロッド
１９の外面に開放され、図８でＴ字状に描かれた流路孔
１９ｄは流路溝１９ｅに連通されている。また、傾斜周
溝１９ｇは流路溝１９ｅの前後の中間部分に形成され、
遮断部１９ｈは流路溝１９ｅ，１９ｆの間に設けられて
いる。

【００２９】先端部材２０は、流路孔２０ｅと係止溝２
０ｆ及び複数（図のもの５個）の挿入孔２０ｇを有し、
挿入孔２０ｇが形成された筒部をプッシュロッド先端の
流路溝１９ｅの部分に嵌合させ、各挿入孔２０ｇから傾
斜周溝１９ｇにそれぞれ挿入された鋼球２６によってプ
ッシュロッド１９に前後に移動自在に取り付けられてい
る。

【００３０】コレット２１は、先端の内面と外面に固定
部２１ａと傾斜面２１ｂをそれぞれ有し、また後端の内
面に係止部２１ｃを有する。コレット２１は、工具Ｔの
突起Ｔａを固定部２１ａで固定するものであり、コイル
バネ２７によって複数環状に束ねられ、係止部２１ｃを
係止溝２０ｆに係止して先端部材２０に縮径自在に取り
付けられている。

【００３１】前部筒体２２は、外面に、複数（図のもの
６個宛）の通路溝２２ｃ，２２ｄと、該通路溝２２ｃ，
２２ｄの前端を互いに連通した外周溝２２ｅを有すると
ともに、後部の内面に鋼球２６の押え面２２ｇを持ち、
先端部材２０及びコレット２１と主軸１の内面との間に
介装されている。先端部材２０とコレット２１は、前部
筒体２２に対して前後に移動自在である。なお、通路溝
２２ｃ，２２ｄは交互に設けられており、通路溝２２ｃ
の後端は小孔２２ｈ（図１，図８）によって前部筒体２
２の内面に開放されている。

【００３２】後部筒体２３は、外周溝２３ｅによって互
いに連通された複数（図４のものは５個）の通路孔２３
ａと、外周溝２３ｆ，２３ｇ（図１６）によって互いに
連通された複数（図４のものは５個）の通路孔２３ｂを
有し、外周溝２３ｅを前部筒体２２の小孔２２ｈに連通
させるとともに前部筒体２２の通路孔２２ｄに外周溝２
３ｆを連通させて、主軸１の内面とプッシュロッド１９
との間に介装されている。流通孔２３ａと通路孔２３ｂ
とは交互に設けられている。

【００３３】クランプ用バネ２４は、皿バネからなり、
プッシュロッド１９に嵌合されてドローバ１８と後部筒
体２３との間に、ドローバ１８を後方に付勢して設けら
れている。

【００３４】工具固定機構１７は、ドローバ１８をシリ
ンダ２９のピストン３０でクランプ用バネ２４の弾力に
抗して図１及び図２の状態から左に動かすと、プッシュ
ロッド１９を介して先端部材２０とコレット２１が前進
し、コイルバネ２７によるコレット２１の拡径作動によ
って工具Ｔの固定が解除されるとともに、遮断部１９ｈ
が後部筒体２３内から離脱して流路溝１９ｆに流路溝１
９ｅを連通させ（図８参照）、また図８の状態からシリ
ンダ２９の作動を止めると、クランプ用バネ２４の働き
により、ドローバ１８及びプッシュロッド１９と一緒に
先端部材２０がコレット２１を伴って後退移動し、主軸
１の内面１ｃに沿う傾斜面２１ｂの移動でコレット２１
が縮径して固定部２１ａで工具Ｔの突起Ｔａをクランプ
するとともに、遮断部１９ｈが後部筒体２３内に嵌入し
て流路溝１９ｅと流路溝１９ｆとの連絡を遮断し、また
鋼球２６が前部筒体２２の押え面２２ｇに係合して、外
力による先端部材２０の引き抜き移動を阻止するように
なっている。

【００３５】シリンダ２９は、カバー９に固定され、ド
ローバ１８はピストン３０に挿通さてれいる。カバー９
は、冷却液の供給孔９ａと排出孔９ｂを有する。供給孔
９ａは、ピストン３０に設けられた通路孔３０ａを介し
てドローバ１８の通路孔１８ｂに連絡され、排出孔９ｂ
は、リング部材８に半径方向に設けられた放出孔８ａを
介して外周溝１８ｆに連絡されている。

【００３６】ロータスリーブ１５には内周溝１５ａが設
けられ、その前端を、半径方向に貫通して主軸１に設け
られた前部貫通孔１ｄによって後部筒体２３の外周溝２
３ｇに連通されるとともに、後端を、半径方向に貫通し
て主軸１に設けられた後部貫通孔１ｅによってドローバ
１８の外周溝１８ｅに連通されている（図１６，１７参
照）。

【００３７】また、主軸１には、切削液の流通孔１ｆと
空気孔１ｇが設けられている。流通孔１ｆの一端は、主
軸１の前端面に開口され、他端は、後部筒体２３の貫通
孔２３ｈを介してプッシュロッド１９の透孔１９ｃに連
絡されている。空気孔１ｇは、その一端を主軸１の外面
に開口させ、他端を後部筒体２３の外周溝２３ｉに連絡
している。外周溝２３ｉは後部筒体２３に設けられた貫
通孔２３ｄ（図８）を介して内周溝２３ｊに連絡され、
内周溝２３ｊはプッシュロッド１９の流路溝１９ｆに連
絡されている。

【００３８】ハウジング５には、空気を噴出する送気ノ
ズル３２が設けられている。送気ノズル３２はシリンダ
３３により図１で上下させることができ、遮断部１９ｈ
が、図８のように流路溝１９ｅ，１９ｆを連通させてい
る場合に、送気ノズル３２を下降させて空気孔１ｇに連
通させると、送気ノズル３２の噴出空気が、空気孔１
ｇ、外周溝２３ｉ、貫通孔２３ｄ、内周溝２３ｊ、流路
溝１９ｆ，１９ｅ、流路孔１９ｄを通って先端部材２０
の流路孔２０ｅから装着孔１ａに吹き出され、また遮断
部１９ｈが図１のように後部筒体２３に嵌め入れられて
いる場合に、送気ノズル３２を上昇させて空気孔１ｇか
ら離すと、噴出空気がステータ１３とロータ１４の隙間
ｇを通ってそれらを冷却し、端板１０に設けられた排気
孔１０ａから大気に放出されるようになっている。

【００３９】ロータスリーブ１５の前端外周には回転翼
３４が取り付けられている。回転翼３４は、送気ノズル
３２から噴出されてステータ１３とロータ１４の隙間ｇ
に向う空気の流れを促進する。

【００４０】また、ハウジング５には、液体や空気等の
冷却流体の送込口５ａ，５ｂと出口５ｃ，５ｄが設けら
れており、ハウジング５の内面と前側軸受２及びモータ
１２の外面との間に形成された環状路Ｋａ，Ｋｂに冷却
流体を流して前側軸受２とモータ１２を冷却することが
できるようになっている。

【００４１】図２の符号ＳａとＳｂは加圧空気によるエ
アシール部であり、エアシール部Ｓａはカバー９とリン
グ部材８との間を塞さぎ、またエアシール部Ｓｂはピス
トン（ロッド）３０とカバー９及びドローバ１８の間を
塞いでいる。

【００４２】次に上記の構成とされた本発明に係る工作
機械のモータ内蔵型主軸装置の作用を説明する。図１と
図２は工具Ｔを工具固定機構１７で装着孔１ａに固定し
た状態を示すもので、工作機械の運転時には、切削液を
工具Ｔに送るとともに、発熱源である前側軸受２と後側
軸受３及びモータ１２を冷却する。

【００４３】すなわち、切削液は、ドローバ１８の流通
孔１８ａに送り込まれ、プッシュロッド１９の流通孔１
９ａ，１９ｃを通って主軸１の流通孔１ｆから工具Ｔに
供給される。また、供給孔９ａに供給された冷却液は、
通路孔３０ａ，１８ｂ、クランプ用バネ２４の空間、通
路孔２３ａ、外周溝２３ｅ、小孔２２ｈ、通路溝２２
ｃ、外周溝２２ｅ、通路溝２２ｄ、外周溝２３ｆ、通路
孔２３ｂ、外周溝２３ｇ、前部貫通孔１ｄ、内周溝１５
ａ、後部貫通孔１ｅ、外周溝１８ｅ、通路孔１８ｄ、外
周溝１８ｆ、放出孔８ａを上記の順に流れ、前側軸受２
とロータ１４及び後側軸受３を冷却して排出孔９ｂから
排出される。

【００４４】なお、通路孔３０ａ，１８ｂと、クランプ
用バネ２７の空間と、通路孔２３ａと、外周溝２３ｅ及
び小孔２２ｈは端部通路を構成している。また、通路溝
２２ｃと、外周溝２２ｅと、通路溝２２ｄ及び外周溝２
３ｆは前側軸受冷却路を構成している。更に、通路孔２
３ｂと外周溝２３ｇ及び前部貫通孔１ｄは連絡通路を構
成している。内周溝１５ａはロータ冷却路を構成し、後
部貫通孔１ｅと、外周溝１８ｅ及び通路孔１８ｄは後側
軸受冷却路を構成している。更にまた、外周溝１８ｆと
放出孔８ａは端部流路を構成している。

【００４５】上記において、大径のリング部材８が主軸
１と一緒に回転して冷却液を遠心力で放出孔８ａから放
出するので、上記冷却路中の冷却液に吸引力が作用され
ることとなり、冷却液の流れが良くなって滞留が防止さ
れる。また、供給孔９ａと排出孔９ｂは後側軸受３から
後方に十分離れているので、後側軸受３への冷却液の侵
入が確実に防止される。

【００４６】また、送気ノズル３２から噴出された空気
は、回転翼３４により勢いを増してステータ１３とロー
タ１４の隙間ｇを通り、それらを冷却して排気孔１０ａ
から大気に放出される。前側軸受２とモータ１２は、上
記の外に、送込口５ａ，５ｂから環状路Ｋａ，Ｋｂに送
り込まれた冷却流体によっても冷却される。

【００４７】図８に示す工具Ｔの固定解除状態では、プ
ッシュロッド１９の前進により遮断部１９ｈが後部筒体
２３から抜け出し、流通溝１９ｅ，１９ｆどうしが互い
に連通している。したがって、送気ノズル３２を下降さ
せて空気孔１ｇに連絡すると、空気が先端部材２０の流
路孔２０ｅから吹き出され、装着孔１ａを掃除する。

【００４８】図１１は本発明の第２の実施の形態を示
す。この主軸装置の場合は、ロータスリーブ１５部分の
主軸小径部１ｈの外面に螺旋溝１ｉが形成されている。
この螺旋溝１ｉは、小径部１ｈの外面とロータスリーブ
１５の内面との間、つまりロータ冷却路を通る冷却液の
流れを良好にして滞留を防ぎ、冷却効率を高める。ロー
タスリーブ１５の内面に螺旋溝を形成して上記の効果を
得ることも可能である。

【００４９】図１２は本発明の第３の実施の形態を示
す。この主軸装置においては、主軸１の外面に外周溝１
ｊが形成され、ロータスリーブ１５の内周溝１５ａと協
働して、前端から後端に近づくにしたがって径が大きく
なるテーパ状のロータ冷却路を形成している。この例で
は、主軸１の回転で生じる遠心力により、冷却液はロー
タ冷却路を図１２で左から右に円滑に流れる。したがっ
て、この場合も冷却液の滞留が防止され、冷却効率が高
められる。

【００５０】図１３は本発明の第４の実施の形態を示
す。この主軸装置においては、前部貫通孔１ｄは、その
内周端が外周端に対し先行して回転するように傾斜させ
られている。このため、主軸１の回転に伴ってポンプ効
果が生じるようになり、冷却液は、前部貫通孔１ｄを勢
いよく流れて主軸１の内側から外側に出る。

【００５１】図１４は本発明の第５の実施の形態を示
す。この主軸装置の場合は、後部貫通孔１ｅは、その外
周端が内周端に対し先行して回転するように傾斜させら
れている。したがって、主軸１の回転に伴ってこの場合
もポンプ効果が生じるようになり、冷却液は後部貫通孔
１ｅを円滑に流れて主軸１の外側から内側に入る。

【００５２】図１５は本発明の第６の実施の形態を示
す。この主軸装置においては、放出孔８ａは、その内周
端が外周端に対して先行して回転するように傾斜させら
れている。したがって、リング部材８の回転に伴ってポ
ンプ効果が生じ、冷却液は、このポンプ作用と前述の遠
心力とによって一層勢いよく排出孔９ｂに放出されるこ
ととなる。

【００５３】上記第２以下の実施の形態は、１つに限ら
ず、２以上を図１ないし図１０の工作機械のモータ内蔵
型主軸装置に適用することができる。また、冷却液は、
前記の逆、つまり後側軸受冷却路、ロータ冷却路、前側
軸受冷却路の順に流すこともできる。但し、この場合
は、供給孔９ａ側と排出孔９ｂ側の構造、図１１の螺旋
溝１ｉの傾斜方向、図１２の内周溝１５ａと外周溝１ｉ
の傾斜方向、図１３と図４の貫通孔１ｄ，１ｅの傾斜方
向、図１５の放出孔８ａの傾斜方向などが、同一の効果
が生じるように上記に対応して変更される。また通路孔
や通路溝などの数は図のものに限らず任意である。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、特許第２５１０６２１号公報の主軸装置と
違って、長大な主軸に冷却液の通路孔をその軸方向に沿
って穿設する必要がなく、それだけ装置の製造コストを
低下させることができる。また、上記公報の装置と違っ
て、冷却液の全量が分流することなく、前側軸受冷却路
とロータ冷却路及び後側軸受冷却路に流れるため、前側
軸受とロータ及び後側軸受を設計通りに確実に冷却する
ことができる。したがって、熱変形の悪影響をなくして
加工精度を高めることができる。

【００５５】また、請求項２記載の発明によれば、前部
筒体の外面とドローバの外面に溝を加工するだけで、前
側軸受冷却路と後側軸受冷却路を主軸の内面と協働して
形成することができることになり、製造コストを一層低
下させることができる。

【００５６】請求項３記載の発明によれば、放出孔の遠
心作用によって冷却液が排出孔に確実に放出され、また
各冷却路内の冷却液に吸引力が作用するので、冷却液の
流通が促進されて滞留が防止されるようになり、軸受と
ロータの冷却効率が向上して消費エネルギが低下する。

【００５７】請求項４ないし請求項８記載の発明によれ
ば、冷却液の流通を円滑にして滞留を防止し、軸受とロ
ータの冷却を効率的に行って消費エネルギを低減するこ
とができる。

【００５８】また請求項９記載の発明によれば、モータ
のステータとロータを空気によって効率良く冷却するこ
とができる。

【００５９】請求項１０記載の発明によれば、１つの空
気供給系を送気ノズルの部分で２系統に分け、機械の運
転中はモータを冷却し、また工具の交換時に装着孔を掃
除することができるようになり、構造の合理化によって
コストを下げることが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る工作機械のモータ内蔵型主軸装
置の実施の形態を示すもので、前部の断面図である。

【図２】 同じく、後部の断面図である。

【図３】 図１の（III−III）部分の断面図である。

【図４】 図１の（IV−IV）部分の断面図である。

【図５】 図２の（Ｖ−Ｖ）部分の断面図である。

【図６】 図２の（VI−VI）部分の断面図である。

【図７】 図２の（VII−VII）部分の断面図である。

【図８】 工具の固定解除状態示す工具固定機構の主要
部の断面図である。

【図９】 回転翼の部分の外観図である。

【図１０】 モータのステータとロータを冷却する空気
の流れを示す断面図である。

【図１１】 本発明の第２の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１２】 本発明の第３の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１３】 本発明の第４の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１４】 本発明の第５の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１５】 本発明の第６の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１６】 図１の要部の拡大図である。

【図１７】 図２の拡大図である。

【符号の説明】

１ 主軸 １ａ 装着孔 １ｂ 中心孔 １ｄ 前部貫通孔 １ｅ 後部貫通孔 １ｆ 流通孔 １ｉ 螺旋溝 １ｊ，１８ｅ，１８ｆ,２２ｅ，２３ｅ，２３ｆ，２３
ｇ，２３ｉ 外周溝 ２ 前側軸受 ３ 後側軸受 ５ ハウジング ８ リング部材 ８ａ 放出孔 ９ カバー ９ａ 供給孔 ９ｂ 排出孔 １２ モータ １３ ステータ １４ ロータ １５ ロータスリー
ブ １５ａ，２３ｊ 内周溝 １７ 工具固定機構 １８ ドローバ １８ｂ，２３ａ，２
３ｂ，３０ａ 通路孔 １８ｄ，２２ｃ，２２ｄ 通路溝 １９ プッシュロッ
ド １９ｄ，２０ｅ 流路孔 １９ｅ，１９ｆ 流
路溝 １９ｈ 遮断部 ２０ 先端部材 ２１ コレット ２１ａ 固定部 ２１ｃ 係止部 ２２ 前部筒体 ２３ 後部筒体 ２３ｊ 内周溝 ２４ クランプ用バネ ２９，３３ シリン
ダ ３２ 送気ノズル ３４ 回転翼 Ｔ 工具 Ｔａ 突起 ｇ 隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−92048（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−71888（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−100051（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−2438（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−70452（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 11/12 B23B 19/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータのロータに嵌挿された主軸が、モ
   ータの前側と後側に配設された前側軸受と後側軸受に回
   転自在に支持され、該主軸の中心孔に、工具を装着孔に
   固定する工具固定機構が内装された工作機械のモータ内
   蔵型主軸装置において、 上記主軸の後端に、冷却液の供給孔と排出孔を有するカ
   バーが嵌合され、 上記ロータと主軸との間に、ロータスリーブが主軸との
   間にロータ冷却路を形成して嵌着され、 上記前側軸受部分の工具固定機構の外面と主軸の内面と
   の間に、前側軸受冷却路が形成されるとともに、 上記後側軸受部分の工具固定機構の外面と主軸の内面と
   の間に、後側軸受冷却路が形成され、 上記供給孔と排出孔のいずれか一方は、上記前側軸受冷
   却路の一端に、上記工具固定機構に設けられた端部通路
   を介して連絡され、 上記前側軸受冷却路の他端は、上記ロータ冷却路の前端
   に、上記工具固定機構に設けられた連絡通路と、半径方
   向に貫通して主軸に設けられた前部貫通孔を介して連絡
   され、 上記ロータ冷却路の後端は、半径方向に貫通して主軸に
   設けられた後部貫通孔を介して上記後側軸受冷却路の前
   端に連絡され、 上記供給孔と排出孔の他方は、上記後側軸受冷却路の後
   端に、端部流路を介して連絡されたことを特徴とする工
   作機械のモータ内蔵型主軸装置。
2. 【請求項２】 工具固定機構は、プッシュロッドの先端
   に先端部材を介して取り付けられたコレットを、ドロー
   バによる上記プッシュロッドの移動により縮径させて工
   具を主軸に固定する構成とされ、 上記コレットと先端部材の部分に前部筒体が嵌合される
   とともに、 上記プッシュロッドの前側部分に後部筒体が嵌合され、 前側軸受冷却路は、上記前部筒体の外面と主軸の内面と
   の間に形成され、 後側軸受冷却路は、上記ドローバの外面と主軸の内面と
   の間に形成されたことを特徴とする請求項１記載の工作
   機械のモータ内蔵型主軸装置。
3. 【請求項３】 端部通路は供給孔に連絡されるととも
   に、 端部流路は排出孔に連絡され、 冷却液を上記排出孔に導く端部流路の連絡端は、主軸の
   半径方向に設けられた放出孔とされたことを特徴とする
   請求項１又は２記載の工作機械のモータ内蔵型主軸装
   置。
4. 【請求項４】 ロータ冷却路を形成した主軸の外面とロ
   ータスリーブの内面の少なくとも一方に冷却液の流れを
   促進する螺旋溝が形成されたことを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれか１つに記載の工作機械のモータ内蔵
   型主軸装置。
5. 【請求項５】 ロータ冷却路は、前端から後端に近づく
   にしたがって径が大きくなるテーパ状とされたことを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の工作
   機械のモータ内蔵型主軸装置。
6. 【請求項６】 前部貫通孔は、その内周端が外周端に対
   して先行するように傾斜させられたことを特徴とする請
   求項１ないし５のいずれか１つに記載の工作機械のモー
   タ内蔵型主軸装置。
7. 【請求項７】 後部貫通孔は、その外周端が内周端に対
   して先行するように傾斜させられたことを特徴とする請
   求項１ないし６のいずれか１つに記載の工作機械のモー
   タ内蔵型主軸装置。
8. 【請求項８】 放出孔は、内周端が外周端に対して先行
   するように傾斜させられたことを特徴とする請求項３な
   いし７のいずれか１つに記載の工作機械のモータ内蔵型
   主軸装置。
9. 【請求項９】 モータを覆ったハウジングに、モータの
   ロータとステータの隙間に冷却空気を送る送気ノズルが
   設けられ、 該送気ノズルとモータの間に、送気ノズルから送り出さ
   れた冷却空気の流動を促進する回転翼が、ロータスリー
   ブに取り付けて設けられたことを特徴とする請求項１な
   いし８のいずれか１つに記載の工作機械のモータ内蔵型
   主軸装置。
10. 【請求項１０】 工具の装着孔に連通される空気孔が主
    軸に形成され、 該空気孔に送気ノズルが連通自在とされた特徴とする請
    求項９記載の工作機械のモータ内蔵型主軸装置。