JP5851309B2 - 主軸の冷却用ホルダー装置および主軸の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は主軸の冷却用ホルダー装置、およびこの冷却用ホルダー装置を用いた主軸の冷却装置に関する。

従来、旋盤等の加工装置は、主軸を回転させるビルトインモータや主軸の回転を支持するベアリングなどから発せられる熱を冷却するために、主軸の外周面に冷却用のホルダーを設け、冷却用ホルダーの内部に冷却液を循環させる冷却装置が提案されている（特許文献１）。

特開２０００−１５８２８７号公報

ところで、加工装置を使用するユーザの側では、必ずしも冷却液を循環させる設備を備えていない場合や、設備のコストや取扱いの便宜により、空気による冷却を希望する場合がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、空気による冷却と液体による冷却とを簡単に切り替えることができる主軸の冷却用ホルダー装置、およびこの冷却用ホルダー装置を用いた主軸の冷却装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る主軸の冷却用ホルダー装置は、内部の空間が、一定方向に沿って配列された複数の隔壁によって複数の小空間に仕切られ、前記複数の隔壁を前記一定方向に貫通した貫通孔が形成され、前記一定方向に沿って互いに対向する位置関係にある２つの側面が開口している箱状の本体部と、前記本体部に対して着脱自在で、前記本体部に取り付けられた状態では前記側面の開口をそれぞれ塞ぎ、前記本体部から取り外された状態では前記開口を開放するカバー部とを備え、前記各小空間に、前記貫通孔に加工装置の主軸が挿入された状態で、前記両側面の間を貫通する貫通部を設け、前記貫通孔に前記主軸が挿入され、前記カバー部により閉塞されることによって、前記各小空間が１つの連通した流路を形成するように、隣接する小空間の間を連通させる連通部を設けたことを特徴とする。

本発明に係る主軸の冷却装置は、本発明に係る主軸の冷却用ホルダー装置と、前記カバー部が取り外された状態の前記本体部に取り付けられる、一方の前記開口から他方の前記開口に向けて空気を流す送風装置と、前記カバー部が前記本体部に取り付けられた状態で、前記供給部に前記液体を供給し、前記排出部から前記液体を排出する冷却用液体供給排出装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る主軸の冷却用ホルダー装置によれば、空気による冷却と液体による冷却とを簡単に切り替えることができる。

本発明に係る主軸の冷却装置によれば、送風装置を用いた空気による冷却と冷却用液体供給排出装置を用いた液体による冷却とを簡単に切り替えることができる。

本発明の一実施形態に係る主軸の冷却用ホルダーを示す分解斜視図であり、本体部に主軸が貫通している状態を示す。 （ａ）は図１における本体部のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の裏面側から見た斜視図である。 本体部に各カバー部が取り付けられた状態における、１本の連通した流路を示す模式図であり、（ａ）は図２（ａ）で視認される側、（ｂ）は図２（ｂ）で視認される側をそれぞれ示す。図である。 各カバー部が取り外された本体部に送風装置が取り付けられて、送風された空気による冷却が行われている状態を示す斜視図である。 図１の実施形態の変形例を示す、図１相当の分解斜視図である。 図５の各カバー部が本体部に取り付けられている状態で、（ａ）は図５の下段の連通路を通り、主軸が貫通する方向を含む水平面で切断したときの断面図、（ｂ）は図５の上段の連通路を通り、主軸が貫通する方向を含む水平面で切断したときの断面図、をそれぞれ示す。

以下、本発明に係る主軸の冷却用ホルダー装置および主軸の冷却装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態の主軸の冷却用ホルダー装置１００は、図１に示すように、箱状の本体部１０と、２つの平板状のカバー部８０，９０とを備えている。

本体部１０は、詳しくは図２に示すように、内部の空間が、一定方向Ｓに沿って配列された５つの隔壁２１，２２，２３，２４，２５によって６つの小空間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６に仕切られている。

そして、これら５つの隔壁２１，２２，２３，２４，２５、およびこれら隔壁２１〜２５に平行な２つの本体部１０の端壁１１，１２には、一定方向Ｓに沿った方向に貫通する貫通孔が穿設され、この貫通孔に円筒部材１５が貫通している。この円筒部材１５の内側の円柱状の空間３０には自動旋盤（加工装置）の主軸３００が円筒部材１５の内周面に接して通される。

なお、この冷却用ホルダー装置１００に通される主軸３００の内側には、図示を略したビルトインモータ等が配置されていて、ビルトインモータ等によって発する熱により、主軸３００の外周面は高温となる。

本体部１０は、一定方向Ｓに沿った４つの面のうち、互いに対向する位置関係にある２つの側面１３，１４が開口している。

平板状のカバー部８０，９０は、いずれもネジ７０によって本体部１０に固定されるが、このネジ７０を取り外すことで、カバー部８０，９０は本体部１０から取り外される。すなわち、各カバー部８０，９０は、本体部１０に対して着脱自在となっている。

そして、各カバー部８０，９０が本体部１０に取り付けられた状態では、各側面１３，１４の開口をそれぞれ塞ぎ、各カバー部８０，９０が本体部１０から取り外された状態では開口を開放する。

ここで、円筒部材１５の外周面の直径Ｄは、各小空間Ｒ１〜Ｒ６の高さＨよりも小さいため、各小空間Ｒ１〜Ｒ６のうち円筒部材１５が占めている領域の上下は、側面１３と側面１４との間で貫通している。

図１および図２（ａ）から解されるように、本体部１０には、各小空間Ｒ１，…における、開口となっている一方の側面１３から貫通孔まで延びた仕切り壁４１，４２，４３，４４，４５，４６が形成されていて、これらの仕切り壁４１，４２，…が各小空間Ｒ１，，Ｒ２…の一部を塞いでいる。

これにより個々の小空間Ｒ１，Ｒ２，…は、円筒部材１５の外周面の外方の部分において、周方向の連通が仕切り壁４１，４２，…によって遮られる部分を除いて、略全周に亘って隙間Ｋが確保されている。

一方、各隔壁２１，２２，…には、その一部に、互いに隣接する２つの小空間Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＲ３、Ｒ３とＲ４、Ｒ４とＲ５、Ｒ５とＲ６同士を連通させる切欠き２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ（連通部）が形成されている。

ここで、図２において、切欠き２１ａは仕切り壁４１，４２の直下に形成され、切欠き２２ａは仕切り壁４２，４３の直上に形成され、切欠き２３ａは仕切り壁４３，４４の直下に形成され、切欠き２４ａは仕切り壁４４，４５の直上に形成され、切欠き２５ａは仕切り壁４５，４６の直下に形成されている。

このように構成された冷却用ホルダー装置１００は、カバー部８０，９０が本体部１０に取り付けられて、カバー部８０の裏面が側面１３に密着し、カバー部９０の裏面が側面１４に密着している状態で、本体部１０（端壁１１，１２、隔壁２１，２２，…）およびカバー部８０，９０によって囲まれた空間が、１つの連通した流路として形成される。

すなわち、図３（ａ）に示すように、一方の側面１３の側の仕切り壁４１の直近の端部５１の空間は、矢印に沿って図示上方に向かう小空間Ｒ１内の隙間Ｋとして延び、この隙間Ｋのうち側面１３の側から側面１４の側に連通した上方の部分を通って、図３（ｂ）に示す他方の側面１４の側に回り込み、図示下方に向かう小空間Ｒ１内の隙間Ｋとして延び、隙間Ｋのうち側面１４の側から側面１３の側に連通した下方の部分を通って、図３（ａ）に示す側面１３の側に回り込み、図示上方に向かう小空間Ｒ１内の隙間Ｋとして延び、仕切り壁４１で仕切られ、切欠き２１ａを通って隣接する小空間Ｒ２に通じている。

この小空間Ｒ２は、隙間Ｋのうち側面１３の側から側面１４の側に連通した下方の部分を通って他方の側面１４の側に回り込み、隙間Ｋのうち側面１４の側から側面１３の側に連通した上方の部分を通って側面１３の側に回り込み、切欠き２２ａを通って隣接する小空間Ｒ３に通じている。

小空間Ｒ３は、隙間Ｋのうち側面１３の側から側面１４の側に連通した上方の部分を通って他方の側面１４の側に回り込み、隙間Ｋのうち側面１４の側から側面１３の側に連通した下方の部分を通って側面１３の側に回り込み、切欠き２３ａを通って隣接する小空間Ｒ４に通じている。

小空間Ｒ４は、隙間Ｋのうち側面１３の側から側面１４の側に連通した下方の部分を通って他方の側面１４の側に回り込み、隙間Ｋのうち側面１４の側から側面１３の側に連通した上方の部分を通って側面１３の側に回り込み、切欠き２４ａを通って隣接する小空間Ｒ５に通じている。

小空間Ｒ５は、隙間Ｋのうち側面１３の側から側面１４の側に連通した上方の部分を通って他方の側面１４の側に回り込み、隙間Ｋのうち側面１４の側から側面１３の側に連通した下方の部分を通って側面１３の側に回り込み、切欠き２５ａを通って隣接する小空間Ｒ６に通じている。

小空間Ｒ６は、隙間Ｋのうち側面１３の側から側面１４の側に連通した下方の部分を通って他方の側面１４の側に回り込み、隙間Ｋのうち側面１４の側から側面１３の側に連通した上方の部分を通って側面１３の側に回り込み、仕切り壁４６の直近の端部５２まで通じている。

したがって、冷却用ホルダー装置１００の内部では、端部５１，５２を両端とする１本の流路が形成されている。

ここで、冷却用の油等の液体を端部５１に供給すると、液体は、端部５１から、上述した１本の流路を通って他方の端部５２まで、冷却用ホルダー装置１００の内部の流路を流れる。

そして、円筒部材１５の内側の円柱状の空間３０に通された主軸３００の外周面３１０と、冷却用ホルダー装置１００の内部の流路を流れた冷却用の液体との間で、円筒部材１５を介した熱交換が行われ、主軸３００は冷却される。

なお、端部５１，５２は、カバー部８０の内側に存在する部分であるため、端部５１，５２とそれぞれ対応するカバー部８０の部分に、端部５１に通じる開口８１と、端部５２に通じる開口８２とが形成されていて、液体を供給、排出する冷却用液体供給排出装置１１０の供給系を、一方の開口８１に取り付け、冷却用液体供給排出装置１１０の排出系を、他方の開口８２に取り付けて、冷却用液体供給排出装置により、液体を供給、排出することで、液体による主軸３００の冷却を行うことができる。

この場合、端部５１が供給部、端部５２が排出部、開口８１が供給口、開口８２が排出口となる。

これに対して、本体部１０から２つのカバー部８０，９０を取り外した状態においても、一方の側面１３の開口から他方の側面１４の開口とは、隙間Ｋのうち側面１３の側から側面１４の側に連通した上方の部分および下方の部分を介して通じていて、カバー部８０，９０が取り外された本体部１０の側面１３に、図４に示すように、一方の側面１３の開口から他方の側面１４の開口に向けて空気を送出する送風装置１２０を取り付けると、送風装置１２０から送出された空気は、各小空間Ｒ１，Ｒ２，…の内部を通り、矢印で示すように、各小空間Ｒ１，Ｒ２，…の隙間Ｋから他方の側面１４に流れる。

このとき、各小空間Ｒ１，Ｒ２，…において露出している円筒部材１５の外周面に空気が吹き付けられるため、空気との熱交換により円筒部材１５が冷却され、この円筒部材１５に内接している主軸３００も冷却される。

以上のように、本実施形態の冷却用ホルダー装置１００によれば、液体による冷却も空気による冷却も行うことができ、ユーザーの側で用意されている冷却機器が、液体による冷却機器であっても、空気による冷却機器であっても、いずれにも対応することができる。

しかも、液体による冷却と空気による冷却との切り替えは、カバー部８０，９０をネジ７０で本体部１０に着脱するだけの簡単な操作で行うことができる。

また、この実施形態の主軸の冷却用ホルダー装置１００と、冷却用液体供給排出装置１１０と、送風装置１２０とをセットにした冷却装置は、本発明に係る主軸の冷却装置の一実施形態となる。

本実施形態の主軸の冷却用ホルダー装置１００は、互いに隣接する小空間Ｒ_i ，Ｒ_i+1 （ｉ＝１，２，３，４，５）同士を連通させる連通部として、各隔壁２１，２２，…の一部を切り欠いた切欠き２１ａ，２２ａ，…が適用されたものであるが、連通部としては、この切欠き２１ａ，２２ａ，…という形態だけでなく、各隔壁２１，２２，…の一部に、互いに隣接する小空間Ｒ_i ，Ｒ_i+1 同士を連通させるように開口する連通孔を適用することもできる。

（変形例）
上述した実施形態の冷却用ホルダー装置１００は、本体部１０の隔壁２１，２２，…に、互いに隣接する小空間Ｒ_i ，Ｒ_i+1 同士を連通させる切欠き２１ａ，２２ａ，…を形成したものであるが、この実施形態の変形例として、図５に示すように、本体部１０′の一方の側面１３′には、小空間Ｒ１，Ｒ２，…の周方向に沿った連通を遮る仕切り壁４１，４２，…のみを形成し、本体部１０′の隔壁２１，２２，…に形成された切欠き２１ａ，２２ａ，…に代えて、この仕切り壁４１，４２，…が形成された側面１３の開口を塞ぐカバー部８０′に、図６に示すように、互いに隣接する２つの小空間Ｒ_i ，Ｒ_i+1 同士を連通させる連通路８４，８５，８６，８７，８８（連通部）を形成した構成を適用することもできる。

これらの連通路８４，８５，８６，８７，８８は、カバー部８０′を、その厚さ方向に変形させることで、カバー部８０′の面と側面１３′との間に形成された隙間であり、前述した実施形態における隔壁２１，２２，…の切欠き２１ａ，２２ａ，…が形成された位置に対応して形成されている。

なお、連通路として必要とされる上記隙間に対して、カバー部８０′の板厚が十分に厚いものであるときは、カバー部８０′の裏面、すなわち側面１３′に対向する側の面に、小空間Ｒ_i ，Ｒ_i+1 同士を連通させる連通部として機能する凹溝を形成した構成としてもよい。

連通部を凹溝によって形成したものは、カバー部８０′のおもて面の側に連通路８４，８５，…が突出しないため、外表面には凹凸形状が無く、外観上すっきりしたものとなる。

以上のように構成された本体部１０′、カバー部８０′，９０を備えた変形例の冷却用ホルダー装置１００′によっても、カバー部８０′，９０が本体部１０′に取り付けられている状態で、本体部１０′およびカバー部８０′，９０によって囲まれた空間が、１つの連通した流路として形成されるため、上述した実施形態の冷却用ホルダー装置１００と同様の作用、効果を得ることができる。

なお、本体部１０′には、仕切り壁４１，４２，…も形成せずに、カバー部８０′に、各小空間Ｒ１，Ｒ２，…に向けて突出した、仕切り壁４１，４２，…の代わりとなるリブなどを形成した構成を採用することもでき、このような構成のものであっても、上述した実施形態の冷却用ホルダー装置１００や変形例の冷却用ホルダー装置１００′と同様の効果を得ることができる。

また、これらの変形例の主軸の冷却用ホルダー装置１００′と、冷却用液体供給排出装置１１０と、送風装置１２０とをセットにした冷却装置も、本発明に係る主軸の冷却装置の一実施形態となる。

上述した実施形態や変形例の冷却用ホルダー装置は、本体部の隔壁やカバー部材に、切欠きや連通孔、連通路、仕切り壁などを形成した構成により、本体部の端壁や隔壁および円筒部材の外周面並びにカバー部によって囲まれた空間を、１つの連通した流路としたものであるが、本発明に係る主軸の冷却用ホルダー装置は、上記空間を１つの連通した流路として形成したものであれば、上述した形態に限定されるものではない。

なお、以上に示した実施形態や変形例は、貫通孔に円筒部材１５を挿入し、主軸３００の外周面が直接各小空間Ｒ１，Ｒ２，…内に露出しないように構成した例であるが、本発明に係る主軸の冷却用ホルダー装置は、円筒部材１５を設けることなく、貫通孔に主軸３００を直接挿入し、主軸３００の外周面、本体部１０，１０′およびカバー部８０，９０によって、１つの連通した流路を形成するものであってもよい。

１０ 本体部
１１，１２ 端壁
１３，１４ 側面
１５ 円筒部材
２１，２２，２３，２４，２５ 隔壁
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ 切欠き
３０ 空間
４１，４２，４３，４４，４５，４６ 仕切り壁
５１，５２ 端部
８０，９０ カバー部
８１、８２ 開口
１００ 冷却用ホルダー装置
１１０ 冷却用液体供給排出装置
１２０ 送風装置
３００ 主軸
３１０ 外周面
Ｄ 直径
Ｈ 高さ
Ｋ 隙間
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６ 小空間
Ｓ 一定方向

Claims (6)

1. 内部の空間が、一定方向に沿って配列された複数の隔壁によって複数の小空間に仕切られ、前記複数の隔壁を前記一定方向に貫通した貫通孔が形成され、前記一定方向に沿って互いに対向する位置関係にある２つの側面が開口している箱状の本体部と、
   前記本体部に対して着脱自在で、前記本体部に取り付けられた状態では前記側面の開口をそれぞれ塞ぎ、前記本体部から取り外された状態では前記開口を開放するカバー部とを備え、
   前記各小空間に、前記貫通孔に加工装置の主軸が挿入された状態で、前記両側面の間を通じさせる空間を設け、
   前記貫通孔に前記主軸が挿入され、前記カバー部により閉塞されることによって、前記各小空間が１つの連通した流路を形成するように、隣接する小空間の間を連通させる連通部を設けたことを特徴とする主軸の冷却用ホルダー装置。
2. 前記連通部を前記隔壁の一部に形成したことを特徴とする請求項１に記載の主軸の冷却用ホルダー装置。
3. 前記連通部を前記カバー部に形成したことを特徴とする請求項１に記載の主軸の冷却用ホルダー装置。
4. 前記貫通孔に前記主軸が挿入される円筒部材を挿入して設け、前記主軸が前記円筒部材を介して貫通孔に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の主軸の冷却用ホルダー装置。
5. 前記カバー部に、供給部に通じる供給口および排出部に通じる排出口が形成されていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の主軸の冷却用ホルダー装置。
6. 請求項１から５のうちいずれか１項に記載の主軸の冷却用ホルダー装置と、
   前記カバー部が取り外された状態の前記本体部に取り付けられる、一方の前記開口から他方の前記開口に向けて空気を流す送風装置と、
   前記カバー部が前記本体部に取り付けられた状態で、供給部に前記液体を供給し、排出部から前記液体を排出する冷却用液体供給排出装置と、を備えたことを特徴とする主軸の冷却装置。