JP4865371B2 - 工作機械のスピンドル冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の主軸内部に設けられたスピンドルを冷却する工作機械のスピンドル冷却装置に関する。

従来、工作機械の一例であるマシニングセンタでは、主軸に取り付けられた工具によって被加工物（ワーク）に機械加工（例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施している。そして、主軸に取り付けられた工具を主軸モータの動力によって回転させるために、主軸内部に設けられたスピンドルを主軸モータに連結して回転させる駆動方式が用いられている。

このような工作機械では、その加工精度を維持するために、主軸の温度上昇を抑制して熱変位による誤差が発生しないようにすることが必要である。そのため、従来の工作機械では、主軸内部に水やエアーなどの冷却媒体を供給し、その冷却媒体が主軸内部に設けられた螺旋状の冷却路を流動することで、スピンドルの発熱を冷却することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、主軸のハウジング内にスピンドルを回転自在に支持するとともに、そのスピンドルを内側から冷却するための冷却路を備えて、この冷却路を冷却剤がスピンドル軸方向に沿って往復するような多重螺旋溝とする。これにより、冷却路を流れる冷却剤がスピンドル軸方向に沿って往復するので、スピンドルを軸方向に均一に冷却することができるスピンドル冷却装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
実公昭６４−５００３６号公報 特開平８−７１８８８号公報

しかしながら、従来の工作機械においては、主軸内部に設けられた螺旋状の冷却路に冷却媒体を供給すると、冷却媒体がその冷却路内を流動するのに応じてスピンドルの発熱を吸収して徐々に温められていく。そうすると、冷却媒体が供給される冷却路の入口に近い部位ほど、冷却媒体による冷却効果が高くなる一方、冷却媒体が排出される冷却路の出口に近い部位ほど、冷却媒体による冷却効果が低くなる。そのため、従来の工作機械では、冷却路を流動する冷却媒体によってスピンドルは冷却されるものの、スピンドルの部位によって冷却される程度にムラが生じてしまい、スピンドル全体を均一に冷却することは困難であるという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、工作機械の主軸内部に設けられたスピンドル全体を、より均一に冷却することができる工作機械のスピンドル冷却装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、
ハウジングの内部で軸受を介して回転自在に支持されたスピンドルと、前記スピンドルを冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記スピンドルの外周方向に設けられた前記冷却媒体の流路である複数の冷却路と、前記ハウジングの外部から前記冷却媒体を前記複数の冷却路の一端側に各々流入させる複数の冷却媒体流入部と、前記複数の冷却路の他端側から前記ハウジングの外部へ前記冷却媒体を各々流出させる複数の冷却媒体流出部とを備えた工作機械のスピンドル冷却装置であって、前記冷却媒体流出部は、前記冷却媒体の流動面積が前記冷却媒体流入部より大きく形成され、前記複数の冷却路は、前記スピンドルの一端側から他端側に向けて前記冷却媒体が流動する流路と、前記スピンドルの他端側から一端側に向けて前記冷却媒体が流動する流路とからなり、前記複数の冷却路の各々は、該冷却路の前記冷却媒体流入部から該冷却路の前記冷却媒体流出部に向けて、その流路面積が徐々に大きくなるように形成されたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記複数の冷却路は、前記スピンドルの軸線方向に沿って多重螺旋状で形成されており、前記冷却路の各々が重複しないように間隔をあけて形成されたことを特徴とする。

また、請求項３に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記ハウジングの内部には、前記スピンドルを内部に収容するスピンドル冷却部材が設けられており、前記スピンドル冷却部材の外面には、その軸線方向に沿って多重螺旋状の溝部が複数形成されており、前記複数の冷却路は、前記スピンドル冷却部材と前記ハウジングとの間隙に形成されたことを特徴とする。

また、請求項４に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記スピンドル冷却部材と前記ハウジングの間隙には、前記複数の冷却路を流動する前記冷却媒体の漏出を防ぐための複数のパッキング部材が、前記複数の冷却路に沿って各々設けられたことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記工作機械は、前記スピンドルの一端部に工具が着脱され、前記スピンドルの他端部にモータが接続されており、前記モータによって前記スピンドルに嵌着された工具を回転させてワークの加工を実行するものであって、前記複数の冷却媒体流入部は、前記スピンドルの一端側又は他端側から前記冷却媒体を各々流入させるための前記冷却媒体の流路であり、前記複数の冷却媒体流出部は、前記スピンドルの他端側又は一端側から前記冷却媒体を各々流出させるための前記冷却媒体の流路であることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、請求項５に記載の発明の構成に加え、前記スピンドルの一端部は、異物の侵入を防ぐリング状の蓋体の内周面に回転自在に支持されており、前記複数の冷却媒体流出部の少なくとも一つは、前記スピンドルの一端部の外周面と前記蓋体の内周面との間隙に前記冷却媒体を供給し、前記スピンドルの一端部に形成された隙間を経由して前記冷却媒体を排出させることを特徴とする。

また、請求項７に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、請求項５又は６に記載の発明の構成に加え、前記冷却媒体供給手段は、前記モータに供給される電流量に基づいて、前記冷却媒体の供給量及び供給圧の少なくとも一つを制御することを特徴とする。

また、請求項８に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、請求項５乃至７のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記スピンドルに着脱される工具にクーラント液を噴射して該工具を洗浄する工具洗浄手段を備え、前記冷却媒体供給手段は、前記工作機械の運転中及び運転停止後の所定時間と、前記工具洗浄手段によるクーラント液の噴射中及び噴射停止後の所定時間との少なくとも一方のみに、前記冷却媒体を供給することを特徴とする。

また、請求項９に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、請求項５乃至８のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記冷却媒体供給手段は、前記スピンドルの温度に基づいて、前記冷却媒体の供給量及び供給圧の少なくとも一つを制御することを特徴とする。

請求項１に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、ハウジングの内周面に軸受を介して回転自在に支持されたスピンドルを冷却するための冷却媒体を、スピンドルの外周方向に設けられた複数の冷却路内に流動させるものであって、複数の冷却路は、スピンドルの一端側から他端側に向けて冷却媒体が流動する流路と、複数の冷却路の残りはスピンドルの他端側から一端側に向けて冷却媒体が流動する流路とからなる。よって、複数の冷却路内を流動する冷却媒体の温度がその流動方向に向けて徐々に上昇しても、複数の冷却路内を流動する冷却媒体は各々対向する方向に流動するため、工作機械の主軸内部に設けられたスピンドル全体を、より均一に冷却することができる。
さらに、複数の冷却路の各々は冷却媒体流入部から冷却媒体流出部に向けて、その流路面積が徐々に大きくなるように形成された。よって、複数の冷却路内を流動する冷却媒体の温度がその流動方向に向けて徐々に上昇しても、冷却媒体の接触面積がその流動方向に向けて徐々に大きくなるので、スピンドル全体を均一に冷却することができる。

また、請求項２に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、請求項１に記載の発明の効果に加え、複数の冷却路は、スピンドルの軸線方向に沿って多重螺旋状で形成されており、冷却路の各々が重複しないように間隔をあけて形成された。よって、スピンドルの全周に流動方向の異なる複数の冷却路を形成して、スピンドル全体をその外周方向から均一に冷却することができる。

また、請求項３に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ハウジングの内部には、その軸線方向に沿って多重螺旋状の溝部が複数形成され、スピンドルを内部に収容するスピンドル冷却部材が設けられており、複数の冷却路は、スピンドル冷却部材とハウジングとの間隙に形成された。よって、ハウジングの内部にスピンドル冷却部材を設ければ、スピンドルを冷却するための複数の冷却路を形成することができる。

また、請求項４に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、請求項３に記載の発明の効果に加え、スピンドル冷却部材とハウジングの間隙には、複数の冷却路を流動する冷却媒体の漏出を防ぐための複数のパッキング部材が複数の冷却路に沿って各々設けられた。よって、複数の冷却路を流動する冷却媒体の漏出を確実に防止でき、冷却媒体によるスピンドルの冷却効果を向上させることができる。

また、請求項５に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、工作機械は、スピンドルの他端部に接続されたモータによって、スピンドルの一端部に嵌着された工具を回転させてワークの加工を実行するものであって、複数の冷却媒体流入部はスピンドルの一端側又は他端側から前記冷却媒体を各々流入させるための冷却媒体の流路であり、複数の冷却媒体流出部はスピンドルの他端側又は一端側から冷却媒体を各々流出させるための冷却媒体の流路である。よって、スピンドルを冷却するための冷却媒体を、ハウジングの外部からスピンドルの他端側から適切に流入させ、かつスピンドルの一端側からハウジングの外部に適切に流出させることができる。

また、請求項６に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、請求項５に記載の発明の効果に加え、スピンドルの一端部は蓋体の内周面に回転自在に支持されており、複数の冷却媒体流出部の少なくとも一つはスピンドルの一端部の外周面と蓋体の内周面との間隙に冷却媒体を供給し、スピンドルの一端部に形成された隙間を経由して前記冷却媒体を排出させる。よって、冷却路を流動した冷却媒体をスピンドルの一端部に形成された隙間から排出できるので、スピンドルの一端部から異物をパージすることができる。

また、請求項７に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、請求項５又は６に記載の発明の効果に加え、モータに供給される電流量に基づいて、冷却媒体の供給量及び供給圧の少なくとも一つを制御する。よって、モータの駆動量で増減するスピンドルの発熱量に応じて、冷却媒体の供給量及び供給圧を適切に調整することができる。

また、請求項８に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、請求項５乃至７のいずれかに記載の発明の効果に加え、工作機械の運転中及び運転停止後の所定時間と、クーラント液の噴射中及び噴射停止後の所定時間との少なくとも一方のみに冷却媒体を供給する。よって、スピンドルが発熱しやすい工作機械の運転動作及び工具の洗浄動作の実行時に対応して、冷却媒体の供給時期を適切に調整することができる。

また、請求項９に係る発明の工作機械のスピンドル冷却装置では、請求項５乃至８のいずれかに記載の発明の効果に加え、スピンドルの温度に基づいて冷却媒体の供給量及び供給圧の少なくとも一つを制御する。よって、スピンドルの温度に基づいて、冷却媒体の供給量及び供給圧を適切に調整することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態であるマシニングセンタ１について、図面に基づいて説明する。図１は、マシニングセンタ１の正面図である。図２は、スプラッシュカバー３を除いた、マシニングセンタ１の全体斜視図である。図３は、マシニングセンタ１における、工具交換機構２０及び主軸ヘッド７を中心とした正面図である。

はじめに、マシニングセンタ１の全体構成について説明する。図１に示すように、マシニングセンタ１は、図示外のワーク（図示外）と工具６（図３参照）とを相対移動させて、ワークに所望の機械加工（例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる工作機械である。そして、マシニングセンタ１は、ワークを加工する機械本体と、機械本体の土台となるベッド２と、ベッド２の上部に設けられて機械本体の周囲を囲繞する略直方体状のボックス型のスプラッシュカバー３とを主体に構成されている。

図２に示すように、ベッド２は、鉄製の土台であり、その下部の四隅には、脚部２ａが各々設けられ、これら４本の脚部２ａが工場などの床面に設置されることにより、マシニングセンタ１が所定場所に設置される。さらに、ベッド２の芯部は、軽量化および高強度化のため、いわゆる肉抜き成形（リブによる骨組構造）されている。

また、図１に示すように、スプラッシュカバー３は、略直方体状のボックス型に形成され、その内側には機械本体によりワーク加工がおこなわれる加工領域が設けられている。スプラッシュカバー３の前面には、開口部を開閉するスライド式の開閉扉４，５が各々設けられている。そして、開閉扉４，５の略中央には、ガラス窓部４ａ，５ａが各々設けられ、開閉扉４の右側端部近傍には取っ手部４ｂが設けられ、開閉扉５の左側端部近傍には取っ手部５ｂが設けられている。よって、これら取っ手部４ｂ，５ｂを互いに離れる方向に開くことにより開口部が開口される。そして、作業者はこの開口部を介して、スプラッシュカバー３の内側に配設されたテーブル１０に対して、ワークの着脱を行う。

なお、図示しないが、スプラッシュカバー３の左右の各側壁部には、メンテナンス用の点検ハッチが着脱可能に各々設けられている。そして、上記構成からなるスプラッシュカバー３は、機械本体の周囲を囲繞して外部より保護するとともに、機械本体から排出される切り屑及び切削液の飛沫等が外部へ飛散するのを遮断して、外部環境が汚染されるのを防止している。

一方、スプラッシュカバー３の正面右側には、マシニングセンタ１の操作をおこなう正面視略長方形状の操作パネル１１が設けられている。操作パネル１１の前面には、各種キーを備えたキーボード１１ａが設けられ、その上部には設定画面又は実行動作を表示するためのＣＲＴ（ディスプレイ）１１ｂが設けられている。

次に、マシニングセンタ１の機械本体について説明する。図２に示すように、マシニングセンタ１の機械本体は、スプラッシュカバー３の内側に収納されており、ベッド２のコラム座部１７ａの上面に載置して固定され、垂直上方に延設された略角柱状のコラム１７ｂと、コラム１７ｂの前面に沿って昇降可能に設けられた主軸ヘッド７と、主軸ヘッド７の下部前側から鉛直下方に突出する主軸９と、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９の先端に装着された後述の工具６を、他の工具６に交換する工具交換機構（ＡＴＣ）２０と、ベッド２の上部に設けられてワークを着脱可能に保持するテーブル１０と、コラム１７ｂの背面側に設けられ、電源装置や制御基板などの各装置を内蔵する制御盤１９とを主体に構成されている。なお、制御盤１９の内部には、マシニングセンタ１の制御を司る制御装置（図示外）が配設されている。

そして、コラム１７ｂの前面には、上下方向に延設され、主軸ヘッド７を案内する一対のガイドレール（図示外）が上下方向に固定されている。コラム１７ｂの上面には、サーボモータであるＺモータ（図示外）が設けられており、このＺモータによりその下方に延設された送りねじ（図示外）が正逆方向へ選択的に回転駆動されて、主軸ヘッド７が上下方向に移動するようになっている。

また、主軸ヘッド７には、加工軸に相当する主軸９が回転可能に装着され、主軸９を回転駆動させるための主軸モータ８を上部に備える。そして、主軸９の先端には後述の工具６が着脱可能に装着され、主軸９が主軸モータ８により回転駆動されることによって工具６が回転され、テーブル１０上に固定されたワークを加工するようになっている。

一方、主軸９の下方には、テーブル１０が配設されている。テーブル１０は、ワークが着脱自在に固定され、サーボモータからなるＸモータ及びＹモータ（図示外）により、Ｘ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（奥行き方向）へ移動制御されるものである。テーブル１０の下側には略直方体状の支持台１２が設けられており、支持台１２の上部にはＸ軸方向に沿って延設された一対のＸ軸送りガイド（図示外）が設けられて、Ｘ軸送りガイド上にテーブル１０が移動可能に支持されている。さらに、支持台１２は、ベッド２の長手方向に沿って延設された一対のＹ軸送りガイド上に移動可能に支持されている。このような状態で、テーブル１０は、ベッド２上に設けられたＸモータにより、Ｘ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動し、同じくベッド２上に設けられたＹモータにより、Ｙ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動するようになっている。

そして、図３に示すように、工具交換機構２０は、工具６が取り付けられた工具ホルダ１３を複数格納する側面視略小判型状の工具マガジン３０と、主軸９に装着されている工具ホルダ１３と他の工具ホルダ１３とを把持及び搬送するための工具交換アーム４０とを備えている。

工具交換アーム４０は、回転可能および上下動可能に装着された円筒状のアーム旋回軸４３の下端部において、その両端部に工具ホルダ１３を各々把持可能な把持部４１，４１が設けられたアーム部４２が固定されて構成されている。そして、アーム旋回軸４３はＺ軸方向と平行をなし、アーム部４２はアーム旋回軸４３を軸として回動可能である。なお、工具交換アーム４０の上部には工具交換モータ２４が設けられており、この工具交換モータ２４の回転駆動によって、工具交換アーム４０の旋回及び上下動が行われる。

また、工具マガジン３０は、その内側に複数の工具６を各々収納可能な複数の工具ポット３１が配設された移送機構（図示外）が装着されており、各工具ポット３１では工具ホルダ１３に取り付けられた工具６が横方向に向けた状態（格納状態）に維持されている。なお、工具マガジン３０の上部にはマガジンモータ２６が設けられており、このマガジンモータ２６の回転駆動によって、複数の工具ポット３１が移送機構により搬送される。

さらに、工具マガジン３０の下端側には割出口３２が形成され、この割出口３２が形成された位置に限り、工具ポット３１が格納状態から工具６を下方に向けた状態（交換可能状態）まで回動可能となっている。この工具交換位置には、エアシリンダ（図示外）により駆動されて、工具ポット３１を格納状態又は交換可能状態へと回動させるポット昇降機構（図示外）が配設されている。

そして、主軸９に装着される工具６の交換時には、工具交換アーム４０が原点に上昇されている状態において、まず、工具交換アーム４０が旋回し、工具マガジン３０側の工具ホルダ１３と主軸９に装着された工具ホルダ１３とが、把持部４１，４１でそれぞれ把持される。次いで、工具交換アーム４０が下降して、工具抜脱動作が行われる。その後、工具交換アーム４０が旋回して主軸９側の工具ホルダ１３と工具マガジン３０側の工具ホルダ１３とが入れ替わる。このとき、工具交換アーム４０は１８０度回転することになる。その後、工具交換アーム４０が上昇し、工具交換アーム４０に把持された工具６は、工具マガジン３０側の工具ポット３１あるいは主軸９に装着される。そして、工具交換アーム４０が所定角度旋回して、把持部４１，４１から工具ホルダ１３がそれぞれ開放されて、工具交換アーム４０のアーム旋回動作の１サイクルが終了する。

次に、主軸ヘッド７の構成について説明する。図４は、主軸ヘッド７の右方向から見た側面断面拡大図である。図５は、主軸９の右方向から見た側面断面拡大図である。なお、図４は、理解を容易にするために、主軸ヘッド７の軸線上に配置された各部材を中心に表すために、ハウジング２５のみを断面図として表している。また、図５では、理解を容易にするために、スピンドル冷却筒６０に形成される溝部６３（すなわち、冷却路５１）の上端を正面視右端に位置させ、その下端を正面視左端に位置させたものを表している。

図４に示すように、主軸ヘッド７の上部には、主軸９が備えるスピンドル２７を回転駆動させるための主軸モータ８を備えている。主軸モータ８の下面から下方向に突出する出力軸であるモータ軸８ａは、主軸９の内部に設けられたスピンドル２７から上方向に突出する入力軸であるスピンドル軸２７ａに、カップリング５０を介して連結されている。かかる構成により、主軸モータ８の駆動によりモータ軸８ａが軸線回りに回転すると、カップリング５０を介してスピンドル軸２７ａも回転するため、主軸９のスピンドル２７は軸線回りに回転駆動する。

この主軸モータ８は、図示しないが、円筒状のモータフレーム内に制動部と駆動部を収納した構成をなす。主軸モータ８の駆動部は、インナーロータ形の誘導モータであり、モータ軸８ａはロータの内周面に固定されている。また、主軸モータ８の制動部は、モータ軸８ａに制動力を加える機械式のディスクブレーキである。

また、図４及び図５に示すように、主軸ヘッド７の下部には、先述の主軸９が設けられている。主軸９は、上下方向に長い略円筒状のハウジング２５を備えている。そして、そのハウジング２５の内側に、正面視縦長筒状のスピンドル冷却筒６０が密接に固定されている。スピンドル冷却筒６０は、スピンドル２７をその内部に収容するとともに、スピンドル２７の発熱を冷却するための円筒部材であるが、詳細は後述する。

そして、スピンドル冷却筒６０の内部に、スピンドル２７が設けられている。詳細には、スピンドル２７の軸線方向前端側（下端側）の外周面に、スピンドル２７を回転自在に支持するベアリング軸受け３０，３１が各々設けられている。同様に、スピンドル２７の軸線方向後端側（上端側）の外周面に、スピンドル２７を回転自在に支持するベアリング軸受け３２，３３が各々設けられている。また、下端側のベアリング軸受け３０，３１と上端側のベアリング軸受け３２，３３に挟持される位置に、スピンドル２７の外周を保持する縦長筒状の外筒３６が設けられている。そして、これらのベアリング軸受け３０〜３３や外筒３６が設けられたスピンドル２７の外周を密接に取り囲むように、スピンドル冷却筒６０がその内側に同軸状態でスピンドル２７を収容している。そのため、スピンドル２７は、スピンドル冷却筒６０の内周面に沿ってベアリング軸受け３０〜３３を介して回転自在に支持される。

また、スピンドル２７の先端部の中心には、テーパ状の内周面を有するホルダ取付穴２９が、スピンドル２７の軸線に沿って穿設されている。そして、ホルダ取付穴２９の内周面に対し、工具ホルダ１３のシャンク部１４のテーパ状の外周面が密着して嵌まるようになっている。さらに、ホルダ取付穴２９の縮径する上部には、このホルダ取付穴２９の内周面に連続するとともに、径がやや広くなった広径部３４が設けられている。そして、その広径部３４の上部には、その広径部３４の内周面に連続するとともに、工具ホルダ１３側に向かってオイルミスト（高圧空気に微少量のクーラントを混入して霧状にしたもの）を供給するための流路３５が設けられている。流路３５は軸方向に摺動可能な軸芯２８の内部に設けられており、軸芯２８はその外周に巻回された皿バネ３８によって上方向に付勢されている。

さらに、流路３５の下部内周面には、複数の鋼球（図示外）を介して工具ホルダ１３の上端部に形成されたプルスタッド部１５を把持するチャック機構部３７が配置されている。なお、ハウジング２５の先端側（下端側）には、スピンドル２７の先端部を保持するとともに、切削時の切粉等がベアリング軸受け３０，３１に侵入するのを防止する平面視略リング状の蓋体３９が、図示外のボルトによってスピンドル冷却筒６０に固定されている。

さらに、ハウジング２５の軸線方向後端側（上端側）の側面には、その外周方向から軸線に向けて垂直に形成された貫通孔であるエアー流入孔２５ａが設けられている。一方、ハウジング２５の軸線方向前端側（下端側）の側面には、その外周方向から軸線に向けて垂直に形成された貫通孔であるエアー流出孔２５ｂが設けられている。エアー流入孔２５ａ及びエアー流出孔２５ｂは、ハウジング２５の内周面とスピンドル冷却筒６０の外周面との間隙に形成された螺旋溝状の密閉空間（図７の冷却路５１）の上端及び下端に各々連通する位置に形成されているが、詳細は後述する。なお、ハウジング２５の外周面におけるエアー流入孔２５ａの形成部位には、エアー流入孔２５ａの内部に圧縮空気（冷却エアー）を送るための送風ファン（図示外）などを備えたエアー供給部１００が設けられている。エアー供給部１００は、制御盤１９内に設けられた制御装置（図示外）によって、冷却エアーの供給量や供給圧が制御される。

次に、スピンドル冷却筒６０について説明する。図６は、スピンドル冷却筒６０の正面図である。図６に示すように、スピンドル冷却筒６０は正面視縦長筒状の円筒本体６１を有する。円筒本体６１の内部には、ベアリング軸受け３０〜３３が取り付けられたスピンドル２７を収容可能な貫通孔（図示外）が、その軸線方向（すなわち、上下方向）に形成されている。また、正面視、円筒本体６１の下端部には、その開口縁部全周から外周方向に突出したフランジ部６２が形成されている。フランジ部６２の上面側はハウジング２５の下端が接合される部位であり、フランジ部６２の下面側は蓋体３９の上面が接合される部位である。

また、円筒本体６１の外周面には、その軸線方向に沿って多重螺旋状に形成された、略半円形の断面形状を有する溝部６３が形成されている。本実施形態では、溝部６３は軸線方向に沿って約５周回分が連通して形成されており、各周回ごとの溝部を正面視上側から溝部６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｅとする。そして、溝部６３の上端（すなわち、溝部６３ａの上端）が、後述する冷却エアーが流入されるエアー流入部６４であり、溝部６３の下端（すなわち、溝部６３ｅの下端）が、後述する冷却エアーが流出されるエアー流出部６５である。

そして、溝部６３では、互いに隣り合う溝部６３ａ〜６３ｅが形成される間隔（いわゆる、ピッチ）が、エアー流入部６４からエアー流出部６５に向けて徐々に狭くなるように形成されている。すなわち、正面視、円筒本体６１の上側から下側に向けて、互いに隣り合う溝部６３ａ〜６３ｅの間隔（ピッチ）が徐々に小さくなっている。そのため、本実施の形態では、溝部６３ｅと溝部６３ｄとの間隔は溝部６３ｄと溝部６３ｃとの間隔よりも狭く、溝部６３ｄと溝部６３ｃとの間隔は溝部６３ｃと溝部６３ｂとの間隔よりも狭く、溝部６３ｃと溝部６３ｂとの間隔は溝部６３ｂと溝部６３ａとの間隔よりも狭い。

さらに、溝部６３では、周回毎の溝部６３ａ〜６３ｅにおける略半円形の溝形状の断面積が、エアー流入部６４からエアー流出部６５に向けて徐々に大きくなるように形成されている。すなわち、正面視、円筒本体６１の上側から下側に向けて、周回毎の溝部６３ａ〜６３ｅにおける略半円形の断面形状が徐々に大きくなっている。そのため、本実施の形態では、溝部６３ｅの断面積は溝部６３ｄの断面積よりも大きく、溝部６３ｄの断面積は溝部６３ｃの断面積よりも大きく、溝部６３ｃの断面積は溝部６３ｂの断面積よりも大きく、溝部６３ｂの断面積は溝部６３ａの断面積よりも大きい。

ここで、スピンドル冷却筒６０を用いたスピンドル２７の冷却構造について説明する。図７は、第１の実施の形態における冷却エアーの流れを説明するための、主軸９を右方向から見た側面断面拡大図である。なお、図７は、ハウジング２５のみを断面図として表しており、冷却エアーの流れを矢印で示している。また、図７では、理解を容易にするために、スピンドル冷却筒６０に形成される溝部６３（すなわち、冷却路５１）の上端を正面視右端に位置させ、その下端を正面視左端に位置させたものを図示している。

図７に示すように、スピンドル冷却筒６０がハウジング２５の内部に密接固定されると、溝部６３はその開口部がハウジング２５の内周面によって閉じられるため、スピンドル冷却筒６０とハウジング２５との間隙に螺旋溝状の密閉空間が形成される。そして、この螺旋溝状の密閉空間が、冷却エアーの流路（冷却路５１）として機能する。なお、本実施形態では、溝部６３は約５周回分（溝部６３ａ〜６３ｅ）が連通して形成されているため、スピンドル冷却筒６０がハウジング２５の内部に密接固定されると、各溝部６３ａ〜６３ｅにおいて形成される密閉空間はそれぞれ冷却路５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅとして機能する。

そして、先述した溝部６３（溝部６３ａ〜６３ｅ）の形状により、冷却路５１（冷却路５１ａ〜５１ｅ）は以下の特徴を有する。すなわち、冷却路５１では、互いに隣り合う冷却路５１ａ〜５１ｅが形成される間隔が、その上端（すなわち、エアー流入部６４）からその下端（すなわち、エアー流出部６５）に向けて徐々に狭くなっている。また、周回毎の冷却路５１ａ〜５１ｅにおける流路面積（各冷却路の断面積）が、エアー流入部６４からエアー流出部６５に向けて徐々に大きくなっている。なお、エアー流入部６４はエアー流入孔２５ａと連通しており、かつエアー流出部６５はエアー流出孔２５ｂと連通している。

かかる構造により、エアー供給部１００がハウジング２５の外部からエアー流入孔２５ａの内部に冷却エアーを供給すると、その冷却エアーは冷却路５１内でエアー流入部６４からエアー流出部６５まで流動して、エアー流出孔２５ｂからハウジング２５の外部に排出される。つまり、冷却路５１内を流動する冷却エアーは、スピンドル２７を中心としてその外周を旋回するように、冷却路５１ａ〜５１ｅを上側から下側に向けて流動するため、その流動時にスピンドル２７からの発熱が冷却エアーに吸収される。

本実施形態のマシニングセンタ１では、上記のようなスピンドル２７の冷却機構を有するため、以下の作用を有する。すなわち、冷却路５１では、互いに隣り合う冷却路５１ａ〜５１ｅが形成される間隔が冷却エアーの流動方向に向けて徐々に狭くなっているため、スピンドル２７の上側に比べて下側の方が冷却エアーの流動距離（流動時間）が長い。よって、冷却エアーが冷却路５１内を移動するにつれて、冷却エアーがスピンドル２７からの発熱を徐々に吸収する一方、冷却エアーの流動距離（流動時間）が徐々に長くなるので、冷却エアーの冷却効果の低下が流動距離（流動時間）の増加で補われる。

さらに、冷却路５１では、周回毎の冷却路５１ａ〜５１ｅにおける流路面積が冷却エアーの流動方向に向けて徐々に大きくなっているため、スピンドル２７の上側に比べて下側の方が冷却エアーの流動面積（スピンドル２７の発熱との接触面積）が大きい。よって、冷却エアーが冷却路５１内を移動するにつれて、冷却エアーがスピンドル２７からの発熱を徐々に吸収する一方、冷却エアーの流動面積（接触面積）が徐々に大きくなるので、冷却エアーの冷却効果の低下が流動面積（接触面積）の増加で補われる。

以上、第１の実施の形態に係るマシニングセンタ１によれば、スピンドル２７を冷却するための冷却エアーを冷却路５１内に流動させるものであって、冷却路５１はスピンドル２７の軸線方向に沿って多重螺旋状に形成された。そして、冷却路５１はエアー流入部６４からエアー流出部６５に向けて、互いに隣り合う冷却路５１ａ〜５１ｅの形成される間隔が徐々に狭くなり、また冷却路５１ａ〜５１ｅにおける流路面積が徐々に大きくなるように形成された。よって、冷却路５１内を流動する冷却エアーの温度がその流動方向に向けて徐々に上昇しても、冷却エアーの流動距離（流動時間）や流動面積（接触面積）がその流動方向に向けて徐々に大きくなるので、スピンドル２７全体を均一に冷却することができる。

また、ハウジング２５の内部に、スピンドル２７を内部に収容する略円筒状をなし、その外周面に軸線方向に沿って多重螺旋状の溝部６３（溝部６３ａ〜６３ｅ）が形成されたスピンドル冷却筒６０を設けた。そして、冷却路５１（冷却路５１ａ〜５１ｅ）はスピンドル冷却筒６０の外周面とハウジング２５の内周面との間隙に形成された。よって、ハウジング２５の内部にスピンドル冷却筒６０を設ければ、スピンドル２７を冷却するための冷却路５１を形成することができる。

さらに、マシニングセンタ１は、主軸モータ８によって工具６を回転させてワーク加工を実行するものであって、スピンドル２７の後端側から冷却エアーを流入させるためにエアー流入孔２５ａと、スピンドル２７の下端側（前端側）から冷却エアーを流出させるためのエアー流出孔２５ｂとを、ハウジング２５の側面に形成した。よって、スピンドル２７を冷却するための冷却エアーを、ハウジング２５の外部からスピンドル２７の上端側（後端側）から適切に流入させ、かつスピンドル２７の下端側（前端側）からハウジング２５の外部に適切に流出させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態であるマシニングセンタ１について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係るマシニングセンタ１は、基本的に第１の実施の形態と同様であるが、スピンドル冷却筒７０の構造及び冷却エアーの排出部位が異なる。以下、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

まず、スピンドル冷却筒７０について説明する。図８は、スピンドル冷却筒７０の正面図である。図８に示すように、スピンドル冷却筒７０は、スピンドル冷却筒６０（図６）と同様に、円筒本体７１，フランジ部７２，溝部７３を有する。ただし、本実施形態では、溝部７３は軸線方向に沿って約６周回分が連通して形成されており、各周回ごとの溝部を正面視上側から溝部７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆとする。そして、溝部６３の上端（すなわち、溝部７３ａの上端）が、後述する冷却エアーが流入されるエアー流入部７４であり、溝部７３の下端（すなわち、溝部７３ｆの下端）が、後述する冷却エアーが流出されるエアー流出部７５である。

そして、溝部７３では、スピンドル冷却筒６０（図６）と同様にして、互いに隣り合う溝部７３ａ〜７３ｆが形成される間隔が、エアー流入部７４からエアー流出部７５に向けて徐々に狭くなるように形成されている。また、溝部７３では、周回毎の溝部７３ａ〜７３ｆにおける略半円形の溝形状の断面積が、エアー流入部７４からエアー流出部７５に向けて徐々に大きくなるように形成されている。さらに、円筒本体７１には、その下面から垂直に形成された貫通孔であって、エアー流出部７５と連通するエアー流出孔７６が形成されている。

次に、スピンドル冷却筒７０を用いたスピンドル２７の冷却構造について説明する。図９及び図１０は、第２の実施の形態における冷却エアーの流れを説明するための、主軸９を右方向から見た側面断面拡大図である。なお、図９はハウジング２５のみを断面図として表し、図１０はハウジング２５及びスピンドル冷却筒７０を断面図として表し、冷却エアーの流れを矢印で表している。また、図９及び図１０では、理解を容易にするために、スピンドル冷却筒７０に形成される溝部７３（すなわち、冷却路５２）の上端を正面視右端に位置させ、その下端を正面視左端に位置させたものを図示している。

図９及び図１０に示すように、スピンドル冷却筒７０がハウジング２５の内部に密接固定されると、溝部７３はその開口部がハウジング２５の内周面によって閉じられるため、スピンドル冷却筒７０とハウジング２５との間隙に螺旋溝状の密閉空間が形成される。そして、この螺旋溝状の密閉空間が、冷却エアーの流路（冷却路５２）として機能する。なお、本実施形態では、溝部７３は約６周回分（溝部７３ａ〜７３ｆ）が連通して形成されているため、スピンドル冷却筒７０がハウジング２５の内部に密接固定されると、各溝部７３ａ〜７３ｆにおいて形成される密閉空間はそれぞれ冷却路５２ａ〜５２ｆとして機能する。

そして、第１の実施の形態と同様に、冷却路５２では、互いに隣り合う冷却路５２ａ〜５２ｆが形成される間隔が、その上端（すなわち、エアー流入部７４）からその下端（すなわち、エアー流出部７５）に向けて徐々に狭くなっている。また、周回毎の冷却路５２ａ〜５２ｆにおける流路面積が、エアー流入部７４からエアー流出部７５に向けて徐々に大きくなっている。

なお、本実施の形態では、ハウジング２５にはエアー流入孔２５ａのみが設けられている（エアー流出孔２５ｂは設けられていない）。そして、エアー流入部７４はエアー流入孔２５ａと連通している一方、エアー流出部７５は先述のエアー流出孔７６と連通している。このエアー流出孔７６は蓋体３９の上面に形成された貫通孔であるエアー導出路３９ａの一端部と連通し、このエアー導出路３９ａの他端部は蓋体３９の内周面に連通している。つまり、エアー流出部７５はエアー流出孔７６及びエアー導出路３９ａを介して、スピンドル２７の軸線方向前端側（下端側）の外周面と蓋体３９の内周面との間隙に連通している。

かかる構造により、エアー供給部１００がハウジング２５の外部からエアー流入孔２５ａの内部に冷却エアーを供給すると、その冷却エアーは冷却路５２内でエアー流入部７４からエアー流出部７５まで流動して、エアー流出孔７６及びエアー導出路３９ａを介して、スピンドル２７の下端側の外周面と蓋体３９の内周面との間隙に導出される。そして、導出された冷却エアーは、スピンドル２７及び蓋体３９の間隙からスピンドル２７の下方向に排出される。つまり、冷却路５２内を流動する冷却エアーは、スピンドル２７を中心としてその外周を旋回するように、冷却路５２ａ〜５２ｆを上側から下側に向けて流動す
るため、その流動時にスピンドル２７からの発熱が冷却エアーに吸収される。

本実施形態のマシニングセンタ１では、上記のようなスピンドル２７の冷却機構を有するため、以下の作用を有する。すなわち、第１の実施の形態と同様に、冷却路５２内を冷却エアーが流動するにつれて、冷却エアーがスピンドル２７からの発熱を徐々に吸収する一方、冷却エアーの流動距離（流動時間）が徐々に長くなり、かつ冷却エアーの流動面積（接触面積）が徐々に大きくなる。

さらに、冷却路５２内を流動する冷却エアーは、エアー流出孔７６及びエアー導出路３９ａを介して、スピンドル２７の下端側の外周面と蓋体３９の内周面との間隙から排出される。つまり、冷却エアーがスピンドル２７の下端部に形成された隙間から排出されるので、スピンドル２７と蓋体３９との隙間に対するゴミやほこりなどの侵入が防止される。

以上、第２の実施の形態に係るマシニングセンタ１によれば、スピンドル２７とスピンドル冷却筒７０との間隙に形成される冷却路５２は、スピンドル冷却筒７０に形成された溝部７３に応じて、その周回数，形成幅，流路面積などを任意に変更することができる。そして、第１の実施の形態と同様に、冷却路５２内を流動する冷却エアーの温度がその流動方向に向けて徐々に上昇しても、冷却エアーの流動距離（流動時間）や流動面積（接触面積）がその流動方向に向けて徐々に大きくなるので、スピンドル２７全体を均一に冷却することができる。

さらに、マシニングセンタ１は、スピンドル２７の下端部（前端部）は蓋体３９の内周面に回転自在に支持されており、エアー流出孔７６及びエアー導出路３９ａはスピンドル２７の下端部（前端部）の外周面と蓋体３９の内周面との間隙に冷却エアーを供給する。よって、冷却路５２を流動した冷却エアーをスピンドル２７の下端部（前端部）に形成された隙間から排出できるので、スピンドル２７から異物をエアパージすることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態であるマシニングセンタ１について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係るマシニングセンタ１は、基本的に第１及び第２の実施の形態と同様であるが、スピンドル冷却筒８０の構造及び冷却エアーの排出部位が異なる。以下、第１及び第２の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

まず、スピンドル冷却筒８０について説明する。図１１は、スピンドル冷却筒８０の正面図である。図８に示すように、スピンドル冷却筒８０は、スピンドル冷却筒６０（図６）と同様に、円筒本体８１，フランジ部８２を有する。そして、本実施形態では、円筒本体８１の外周面には、その軸線方向に沿って多重螺旋状に形成された、略半円形の断面形状を有する２つの第１溝部８３及び第２溝部８６が形成されている。第１溝部８３は軸線方向に沿って約５周回分が連通して形成されており、第２溝部８６は軸線方向に沿って約４周回分が連通して形成されている。そして、円筒本体８１の外周面において、第１溝部８３の各周回と第２溝部８６の各周回とは上下方向に交互に形成されている。

なお、第１溝部８３における各周回ごとの溝部を正面視上側から第１溝部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅとする。そして、第１溝部８３の上端（すなわち、第１溝部８３ａの上端）が、冷却エアーが流入される第１エアー流入部８４であり、第１溝部８３の下端（すなわち、第１溝部８３ｅの下端）が、冷却エアーが流出される第１エアー流出部８５である。一方、第２溝部８６における各周回ごとの溝部を正面視下側から第２溝部８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄとする。そして、第２溝部８６の下端（すなわち、第２溝部８６ａの下端）が、冷却エアーが流入される第２エアー流入部８７であり、第２溝部８６の上端（すなわち、第２溝部８６ｄの上端）が、冷却エアーが流出される第２エアー流出部８８である。

そして、第１溝部８３では、スピンドル冷却筒６０（図６）と同様にして、第１エアー流入部８４から第１エアー流出部８５に向けて、互いに隣り合う第１溝部８３ａ〜８３ｅが形成される間隔が徐々に狭くなっており、また周回毎の第１溝部８３ａ〜８３ｅにおける略半円形の溝形状の断面積が徐々に大きくなっている。同様に、第２溝部８６では、第２エアー流入部８７から第２エアー流出部８８に向けて、互いに隣り合う第２溝部８６ａ〜８６ｄが形成される間隔が徐々に狭くなっており、また周回毎の第２溝部８６ａ〜８６ｄにおける略半円形の溝形状の断面積が徐々に大きくなっている。つまり、第１溝部８３と第２溝部８６とは、各々が対向する方向に向けて交互に重複なく形成されつつ、各々の形成間隔が徐々に小さくなっており、かつ各々の断面積が徐々に大きくなっている。なお、円筒本体８１には、その上面から垂直に形成された貫通孔であって、第２エアー流出部８８と連通するエアー流出孔８９が形成されている。

次に、スピンドル冷却筒８０を用いたスピンドル２７の冷却構造について説明する。図１２及び図１３は、第３の実施の形態における冷却エアーの流れを説明するための、主軸９を右方向から見た側面断面拡大図である。なお、図１２はハウジング２５のみを断面図として表し、図１３はハウジング２５及びスピンドル冷却筒８０を断面図として表し、冷却エアーの流れを矢印で表している。また、図１２及び図１３では、理解を容易にするために、スピンドル冷却筒８０に形成される第１溝部８３（すなわち、第１冷却路５３）の上端を正面視右端に位置させ、その下端を正面視左端に位置させており、また第２溝部８６（すなわち、第２冷却路５４）の上端を正面視左端に位置させ、その下端を正面視左端に位置させたものを図示している。

図１２及び図１３に示すように、スピンドル冷却筒８０がハウジング２５の内部に密接固定されると、第１溝部８３及び第２溝部８６は各々の開口部がハウジング２５の内周面によって閉じられるため、スピンドル冷却筒８０とハウジング２５との間隙に２つの独立した螺旋溝状の密閉空間を形成する。そして、この２つの螺旋溝状の密閉空間が、冷却エアーの流路（第１冷却路５３及び第２冷却路５４）として機能する。なお、本実施形態では、第１溝部８３は約５周回分（溝部８３ａ〜８３ｅ）が連通して形成されているため、スピンドル冷却筒８０がハウジング２５の内部に密接固定されると、各第１溝部８３ａ〜８３ｅにおいて形成される密閉空間はそれぞれ第１冷却路５３ａ〜５３ｅとして機能する。また、第２溝部８６は約４周回分（第２溝部８６ａ〜８６ｄ）が連通して形成されているため、スピンドル冷却筒８０がハウジング２５の内部に密接固定されると、各第２溝部８６ａ〜８６ｄにおいて形成される密閉空間はそれぞれ第２冷却路５４ａ〜５４ｄとして機能する。

このように第１冷却路５３及び第２冷却路５４は、スピンドル２７の軸線方向に沿って多重螺旋状で形成されており、また第１冷却路５３及び第２冷却路５４の各々が重複しないように間隔をあけて交互に形成されている。つまり、ハウジング２５の外周面では、その軸線方向後端側（上端側）から軸線方向前端側（下端側）に向けて第１冷却路５３ａ〜５３ｅが順に形成され、その逆方向に向けて第２冷却路５４ａ〜５４ｄが順に形成され、かつ第１冷却路５３ａ〜５３ｅと第２冷却路５４ａ〜５４ｄが間隔をあけて並列に形成されている。よって、ハウジング２５の外周面に形成された第１冷却路５３及び第２冷却路５４は、各々が接触（交差）することなく独立した冷却エアーの流路を形成している。

そして、第１の実施の形態と同様に、第１冷却路５３では第１エアー流入部８４から第１エアー流出部８５に向けて、互いに隣り合う第１冷却路５３ａ〜５３ｅの形成間隔が徐々に狭くなっており、周回毎の第１冷却路５３ａ〜５３ｅにおける流路面積が徐々に大きくなっている。また、第２冷却路５４では第２エアー流入部８７から第２エアー流出部８８に向けて、互いに隣り合う第２冷却路５４ａ〜５４ｄの形成間隔が徐々に狭くなっており、周回毎の第２冷却路５４ａ〜５４ｄにおける流路面積が徐々に大きくなっている。

なお、本実施の形態では、ハウジング２５の側面には、エアー流入孔２５ａ及びエアー流出孔２５ｂに加えて、その軸線方向前端側（下端側）にその外周方向から軸線に向けて垂直に形成された貫通孔であるエアー流入孔２５ｃが設けられている。そして、ハウジング２５の外周面におけるエアー流入孔２５ｃの形成部位には、エアー流入孔２５ａに設けられたエアー供給部１００と同様に、エアー供給部１１０が設けられている。そして、第１エアー流入部８４はエアー流入孔２５ａと連通している一方、第１エアー流出部８５はエアー流出孔２５ｂと連通している。また、第２エアー流入部８７はエアー流入孔２５ｃと連通している一方、第２エアー流出部８８は先述のエアー流出孔８９と連通している。このエアー流出孔８９は、スピンドル冷却筒８０の軸線方向後端面（上面）とハウジング２５の内周面との間隙に連通している。

かかる構造により、エアー供給部１００がハウジング２５の外部からエアー流入孔２５ａの内部に冷却エアーを供給すると、その冷却エアーは第１冷却路５３内で第１エアー流入部８４から第１エアー流出部８５まで流動して、エアー流出孔２５ｂからハウジング２５の外部に排出される。つまり、第１冷却路５３内を流動する冷却エアーは、スピンドル２７を中心としてその外周を旋回するように第１冷却路５３ａ〜５３ｅを上側から下側に向けて流動するため、その流動時にスピンドル２７からの発熱が冷却エアーに吸収される。

さらに、エアー供給部１１０がハウジング２５の外部からエアー流入孔２５ｃの内部に冷却エアーを供給すると、その冷却エアーは第２冷却路５４内で第２エアー流入部８７から第２エアー流出部８８まで流動して、エアー流出孔８９を介してスピンドル２７の上面とハウジング２５の内周面との間隙に導出される。そして、導出された冷却エアーは、スピンドル２７及びハウジング２５の間隙からスピンドル２７の上方向に排出される。つまり、第２冷却路５４内を流動する冷却エアーは、スピンドル２７を中心としてその外周を旋回するように第２冷却路５４ａ〜５４ｄを下側から上側に向けて流動するため、その流動時にスピンドル２７からの発熱が冷却エアーに吸収される。

本実施形態のマシニングセンタ１では、上記のようなスピンドル２７の冷却機構を有するため、以下の作用を有する。すなわち、スピンドル２７の軸線方向に沿って、２つの多重螺旋状のエアー流路である第１冷却路５３及び第２冷却路５４が、各々が重複しないように間隔をあけて形成された。そして、第１冷却路５３では第１エアー流入部８４から第１エアー流出部８５に向けて冷却エアーが流動し、第２冷却路５４では第２エアー流入部８７から第２エアー流出部８８に向けて冷却媒体が流動する。よって、スピンドル２７の軸線方向（すなわち、上下方向）の両側から、その外周を冷却エアーが各々対向する方向に向けて螺旋状に流動する。

さらに、第１の実施の形態と同様に、第１冷却路５３内及び第２冷却路５４内を冷却エアーが流動するにつれて、冷却エアーがスピンドル２７からの発熱を徐々に吸収する一方、冷却エアーの流動距離（流動時間）が徐々に長くなり、かつ冷却エアーの流動面積（接触面積）が徐々に大きくなる。

また、第２冷却路５４内を流動する冷却エアーは、エアー流出孔８９を介して、スピンドル２７の上面とハウジング２５の内周面との間隙から排出される。つまり、冷却エアーがスピンドル２７の上端部に形成された隙間から排出されるので、スピンドル２７とハウジング２５との隙間に対するゴミやほこりなどの侵入が防止され、またスピンドル２７の後端部から排出された冷却エアーはハウジング２５の開口部２５ｄから外部に導出される。

以上、第３の実施の形態に係るマシニングセンタ１によれば、スピンドル２７を冷却するための冷却エアーを第１冷却路５３及び第２冷却路５４内に流動させるものであって、第１冷却路５３ではスピンドル２７の後端側から前端側に向けて冷却エアーが流動し、第２冷却路５４ではスピンドル２７の前端側から後端側に向けて冷却媒体が流動する。さらに、第１冷却路５３及び第２冷却路５４は、スピンドル２７の軸線方向に沿って多重螺旋状で形成され、かつ各々が重複しないように間隔をあけて形成された。よって、第１冷却路５３及び第２冷却路５４内を流動する冷却エアーの温度がその流動方向に向けて徐々に上昇しても、スピンドル２７の全周に形成された流動方向の異なる第１冷却路５３及び第２冷却路５４を冷却エアーは各々対向する方向に流動するため、スピンドル２７の全体を均一に冷却することができる。

また、スピンドル２７とスピンドル冷却筒８０との間隙に形成される複数の冷却路（第１冷却路５３及び第２冷却路５４）は、スピンドル冷却筒８０に形成された第１溝部８３及び第２溝部８６に応じて、その周回数，形成幅，流路面積などを任意に変更することができ、またその形成数（ここでは、２つ）を任意に変更することができる。そして、第１及び第２の実施の形態と同様に、第１冷却路５３及び第２冷却路５４内を流動する冷却エアーの温度がその流動方向に向けて徐々に上昇しても、冷却エアーの流動距離（流動時間）や流動面積（接触面積）がその流動方向に向けて徐々に大きくなるので、スピンドル２７全体を均一に冷却することができる。

また、マシニングセンタ１は、スピンドル２７の上端部（後端部）はハウジング２５の内周面に取り付けられて、エアー流出孔８９はスピンドル２７の上面（後端面）とハウジング２５の内周面との間隙に冷却エアーを供給する。よって、第２冷却路５４内を流動した冷却エアーをスピンドル２７の上端部（後端部）に形成された隙間から排出できるので、主軸９から異物をエアパージすることができる。

ところで、上記第１乃至第３の実施の形態において、マシニングセンタ１が本発明の「工作機械のスピンドル冷却装置」に相当し、冷却エアーが本発明の「冷却媒体」に相当する。スピンドル冷却筒６０，７０，８０が、本発明の「スピンドル冷却部材」に相当する。エアー供給部１００，１１０が、本発明の「冷却媒体供給手段」に相当する。エアー流入孔２５ａ，２５ｃが本発明の「冷却媒体流入部」に相当し、エアー流出孔２５ｂ，エアー流出孔７６及びエアー導出路３９ａが本発明の「冷却媒体流出部」に相当する。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。図１４は、スピンドル冷却筒６０の変形例の正面図である。図１５は、環状ホルダ９０を備えた主軸９のホルダ取付穴２９を中心とした側面断面拡大図である。

例えば、図１４に示すように、スピンドル冷却筒６０の円筒本体６１の外周面に、溝部６３の縁部に沿ってゴム製パッキンであるパッキング部材（パッキン６９）を設けるようにしてもよい。このスピンドル冷却筒６０をハウジング２５の内部に取り付けると、パッキン６９によってスピンドル冷却筒６０の外周面とハウジング２５の内周面とがより密接に固定されるため、冷却路５１を流動する冷却エアーが、スピンドル冷却筒６０とハウジング２５の間隙に漏れ出すことが防止される。よって、冷却路５１を流動する冷却エアーの漏出を確実に防止でき、冷却エアーによるスピンドル２７の冷却効果を向上させることができる。なお、スピンドル冷却筒７０，８０についても、同様の「パッキング部材」を設けることができる。

また、図１５に示すように、主軸９の軸線方向前端部（下端部）に、蓋体３９の下部に環状ホルダ９０を設けるようにしてもよい。この環状ホルダ９０は、平面視略リング状をなし、複数の一体型ノズル９１及びノズル孔９２が形成されている。そして、主軸９に取り付けられる工具６の交換時に、図示外のクーラントホースから各一体型ノズル９１に供給されたクーラント液が、各ノズル孔９２からホルダ取付穴２９の直下に向けて噴射されて、工具ホルダ１３（工具６）が洗浄される。そして、制御盤１９内の制御装置（図示外）は、マシニングセンタ１の運転中及び運転停止後の所定時間と、環状ホルダ９０におけるクーラント液の噴射中及び噴射停止後の所定時間との少なくとも一方のみに、エアー供給部１００が冷却エアーを供給するように制御してもよい。これにより、スピンドル２７が発熱しやすいマシニングセンタ１の運転動作及び工具６の洗浄動作の実行時に対応して、冷却エアーの供給時期を適切に調整することができる。

なお、制御装置（図示外）による冷却エアーの供給制御は、上記のものに限定されず、様々な方式を適用できる。例えば、制御盤１９内の制御装置（図示外）は、主軸モータ８に供給される電流量に基づいて、エアー供給部１００が供給する冷却エアーの供給量及び供給圧の少なくとも一つを制御するようにしてもよい。さらに、制御盤１９内の制御装置（図示外）は、スピンドル２７の温度に基づいて、エアー供給部１００が供給する冷却エアーの供給量及び供給圧の少なくとも一つを制御するようにしてもよい。これにより、主軸モータ８の駆動やスピンドル２７の温度などに基づいて、冷却エアーの供給量及び供給圧を適切に調整することができる。なお、エアー供給部１１０についても同様にして冷却エアーの供給制御を実行することができる。

また、上記第１乃至第３の実施の形態に係るマシニングセンタ１を、任意に組み合わせても実装してもよい。例えば、第３の実施の形態に係るマシニングセンタ１において、
第１エアー流出部８５から流出する冷却エアーを、第２の実施の形態のようにスピンドル２７の前端側（下端側）から排出するようにしてもよいし、第２エアー流出部８８から流出する冷却エアーを、第１の実施の形態のようにハウジング２５の側面から外部に排出するようにしてもよい。

また、第３の実施の形態で例示したように、マシニングセンタ１に複数の冷却路を設ける場合は、冷却路の数量，形成方向，形状などを任意とすることができる。例えば、スピンドル冷却筒８０にあらかじめ各冷却路に対応する各溝部を形成することで、マシニングセンタ１に３以上の冷却路を設けてもよいし、各冷却路の形状を波型や直線状となるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、「冷却媒体」として圧縮空気（冷却エアー）を例示したが、スピンドル２７を有効に冷却できるものであれば、各種媒体を利用することができる。例えば、「冷却媒体」として、窒素やヘリウムなどの他の気体を利用してもよいし、水やオイルなどの液体を利用してもよい。

本発明の工作機械のスピンドル冷却装置は、冷却媒体によってスピンドルを冷却する工作機械に適用することができる。

マシニングセンタ１の正面図である。 スプラッシュカバー３を除いた、マシニングセンタ１の全体斜視図である。 マシニングセンタ１における、工具交換機構２０及び主軸ヘッド７を中心とした正面図である。 主軸ヘッド７の右方向から見た側面断面拡大図である。 主軸９の右方向から見た側面断面拡大図である。 スピンドル冷却筒６０の正面図である。 第１の実施の形態における冷却エアーの流れを説明するための、主軸９を右方向から見た側面断面拡大図である。 スピンドル冷却筒７０の正面図である。 第２の実施の形態における冷却エアーの流れを説明するための、主軸９を右方向から見た側面断面拡大図である。 第２の実施の形態における冷却エアーの流れを説明するための、主軸９を右方向から見た側面断面拡大図である。 スピンドル冷却筒８０の正面図である。 第３の実施の形態における冷却エアーの流れを説明するための、主軸９を右方向から見た側面断面拡大図である。 第３の実施の形態における冷却エアーの流れを説明するための、主軸９を右方向から見た側面断面拡大図である。 スピンドル冷却筒６０の変形例の正面図である。 環状ホルダ９０を備えた主軸９のホルダ取付穴２９を中心とした側面断面拡大図である。

１ マシニングセンタ
７ 主軸ヘッド
８ 主軸モータ
９ 主軸
１９ 制御盤
２５ ハウジング
２５ａ エアー流入孔
２５ｂ エアー流出孔
２５ｃ エアー流入孔
２５ｄ 開口部
２７ スピンドル
３９ 蓋体
３９ａ エアー導出路
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ 冷却路
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ 冷却路
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ 第１冷却路
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ 第２冷却路
６０ スピンドル冷却筒
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｅ 溝部
６４ エアー流入部
６５ エアー流出部
６９ パッキン
７０ スピンドル冷却筒
７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ 溝部
７３ａ 溝部
７４ エアー流入部
７５ エアー流出部
７６ エアー流出孔
８０ スピンドル冷却筒
８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ 第１溝部
８４ 第１エアー流入部
８５ 第１エアー流出部
８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８３ｄ 第２溝部
８７ 第２エアー流入部
８８ 第２エアー流出部
８９ エアー流出孔
９０ 環状ホルダ
１００，１１０ エアー供給部

Claims (9)

1. ハウジングの内部で軸受を介して回転自在に支持されたスピンドルと、前記スピンドルを冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記スピンドルの外周方向に設けられた前記冷却媒体の流路である複数の冷却路と、前記ハウジングの外部から前記冷却媒体を前記複数の冷却路の一端側に各々流入させる複数の冷却媒体流入部と、前記複数の冷却路の他端側から前記ハウジングの外部へ前記冷却媒体を各々流出させる複数の冷却媒体流出部とを備えた工作機械のスピンドル冷却装置であって、
   前記冷却媒体流出部は、前記冷却媒体の流動面積が前記冷却媒体流入部より大きく形成され、
   前記複数の冷却路は、前記スピンドルの一端側から他端側に向けて前記冷却媒体が流動する流路と、前記スピンドルの他端側から一端側に向けて前記冷却媒体が流動する流路とからなり、
   前記複数の冷却路の各々は、該冷却路の前記冷却媒体流入部から該冷却路の前記冷却媒体流出部に向けて、その流路面積が徐々に大きくなるように形成されたことを特徴とする工作機械のスピンドル冷却装置。
2. 前記複数の冷却路は、前記スピンドルの軸線方向に沿って多重螺旋状で形成されており、前記冷却路の各々が重複しないように間隔をあけて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械のスピンドル冷却装置。
3. 前記ハウジングの内部には、前記スピンドルを内部に収容するスピンドル冷却部材が設けられており、
   前記スピンドル冷却部材の外面には、その軸線方向に沿って多重螺旋状の溝部が複数形成されており、
   前記複数の冷却路は、前記スピンドル冷却部材と前記ハウジングとの間隙に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械のスピンドル冷却装置。
4. 前記スピンドル冷却部材と前記ハウジングの間隙には、前記複数の冷却路を流動する前記冷却媒体の漏出を防ぐための複数のパッキング部材が、前記複数の冷却路に沿って各々設けられたことを特徴とする請求項３に記載の工作機械のスピンドル冷却装置。
5. 前記工作機械は、前記スピンドルの一端部に工具が着脱され、前記スピンドルの他端部にモータが接続されており、前記モータによって前記スピンドルに嵌着された工具を回転させてワークの加工を実行するものであって、
   前記複数の冷却媒体流入部は、前記スピンドルの一端側又は他端側から前記冷却媒体を各々流入させるための前記冷却媒体の流路であり、
   前記複数の冷却媒体流出部は、前記スピンドルの他端側又は一端側から前記冷却媒体を各々流出させるための前記冷却媒体の流路であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の工作機械のスピンドル冷却装置。
6. 前記スピンドルの一端部は、異物の侵入を防ぐリング状の蓋体の内周面に回転自在に支持されており、
   前記複数の冷却媒体流出部の少なくとも一つは、前記スピンドルの一端部の外周面と前記蓋体の内周面との間隙に前記冷却媒体を供給し、前記スピンドルの一端部に形成された隙間を経由して前記冷却媒体を排出させることを特徴とする請求項５に記載の工作機械のスピンドル冷却装置。
7. 前記冷却媒体供給手段は、前記モータに供給される電流量に基づいて、前記冷却媒体の供給量及び供給圧の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の工作機械のスピンドル冷却装置。
8. 前記スピンドルに着脱される工具にクーラント液を噴射して該工具を洗浄する工具洗浄手段を備え、
   前記冷却媒体供給手段は、前記工作機械の運転中及び運転停止後の所定時間と、前記工具洗浄手段によるクーラント液の噴射中及び噴射停止後の所定時間との少なくとも一方のみに、前記冷却媒体を供給することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の工作機械のスピンドル冷却装置。
9. 前記冷却媒体供給手段は、前記スピンドルの温度に基づいて、前記冷却媒体の供給量及び供給圧の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の工作機械のスピンドル冷却装置。

Images