JP6370752B2 - 加工機における主軸の放熱構造 - Google Patents

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Description

本発明は、加工機における主軸の放熱構造に関する。
加工機において、工作機械は主軸が回転することにより軸受等が発熱し、熱変位や軸受の予圧の上昇をもたらし、加工精度に影響を与えることから、主軸の温度上昇を抑えるため、主軸に冷却構造を備えている。
加工機における主軸の冷却構造に係る従来技術として、例えば、特許文献１では、エアオイルによる軸受の潤滑を採用した主軸において、主軸の軸と軸受を冷却するエアと潤滑用のエアオイルが混合しない構造を提案している。
また、特許文献２では、主軸の軸心に沿って冷却空気流路を設け、主軸の回転に伴って冷却空気流路の基端から外部の空気を吸入して主軸の軸心方向に圧送させる送風部を有する構造としている。
他方、主軸の先端に工具を装着して加工する加工機において、主軸先端は主軸と工具の回転方向の位相ずれを防止するためのドライブキーを備えている。
特許文献３では、リング状の部材にドライブキーを設けたリングプレートを主軸の先端にねじ止めすることで、主軸先端にドライブキーを設けると共に、主軸先端部にキー溝がないことで遠心力により主軸先端部が拡大しない構造となっている。
特開２０１４−０６２６２０号公報 特開２０１４−１１７１１９号公報 特開平１０−３３７６２５号公報
特許文献１に開示される発明は、冷却用のエアを流すことで目的である軸や軸受の冷却を果たしているが、冷却のために複雑な機構や設備が必要となるとの課題があった。
また、特許文献２に開示される発明は、軸心に冷却空気流路を設け、主軸の回転に伴って冷却空気流路の基端に設けた送風部から外部の空気を吸入することで目的である軸や軸受の冷却を果たしているが、加工機においては、一般に軸心には主軸先端に工具を把持するための機構が備えられており、適用が困難であるとの課題があった。
そこで本発明の目的は、複雑な機構や設備を必要とせず、かつ、加工機において工具を把持する機構を持つ一般的な構造の主軸に適用可能な主軸の放熱構造を提供することにある。
本発明では、主軸先端にドライブキーを有する部材に放熱の為の放熱板や羽を設けることにより、上記課題を解決する。
そして、本願の請求項１に係る発明は、主軸の先端にテーパ孔を形成し、該テーパ孔に工具ホルダのテーパ部を着脱可能に装着し、前記主軸の先端にドライブキーを設けたキー固定部材を固定し、該ドライブキーを前記工具ホルダに設けられたキー溝に嵌合させることにより前記主軸の回転に対し工具ホルダの回転方向の位相ずれを防止した加工機の主軸の放熱構造であって、前記キー固定部材は、主軸の先端にキー固定部材を固定する為の略周形状の部材である基部と、前記主軸に工具ホルダを取付けた時に該工具ホルダに設けられたキー溝に対応する該基部の位置に設けられたドライブキーと、前記基部の径方向略外側に延長した方向に、周囲の雰囲気と熱交換を行う放熱部材とから成る、ことを特徴とする加工機における主軸の放熱構造である。
本願の請求項２に係る発明は、前記放熱部材に雰囲気との接触面積を増加させると共に雰囲気を攪拌するための溝を設けることを特徴とする請求項１記載の加工機における主軸の放熱構造である。
本願の請求項３に係る発明は、前記放熱部材が、前記キー固定部の基部から径方向に羽状の部材を少なくとも１つ以上有することを特徴とする請求項１記載の加工機における主軸の放熱構造である。
本発明によれば、複雑な機構や設備を必要とせず、かつ、加工機において工具を把持する機構を持つ一般的な構造の主軸において、軸や軸受の冷却が可能となる。
本発明の実施形態における主軸の構造を示す概略図である。 本発明の他の実施形態における主軸の構造を示す概略図である。 図２におけるキー固定部材単体の斜視図である。 他の実施形態におけるキー固定部材単体の斜視図である。 従来技術における主軸の構造を示す概略図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態における主軸の構造を示す概略図である。本実施形態における加工機の主軸１は、先端にテーパ孔が形成されており、該テーパ孔に工具ホルダのテーパ部を着脱することで該工具ホルダに保持された工具を取り付けることができる構造となっている。主軸１は、その先端２に、工具と主軸が回転方向の位相ずれを生じることなく一体に回転するためのドライブキー３ａと共に、金属製の放熱部材３ｂを有するキー固定部３を固定している。ドライブキー３ａは、特許文献３などと同様に図示しない工具ホルダに設けられたキー溝と嵌合する工具の主軸に対する回転方向のずれを防止する。放熱部材３ｂは、キー固定部材３の基部を径方向に延長した形状をしており、主軸１における熱容量を増やすと共に、主軸１が回転することで主軸１に固定されているキー固定部３も共に回転し、周囲の雰囲気と熱交換が行われ、主軸１の軸４と軸受５が冷却される。
図２は、図１で示した実施形態とは異なる本発明の実施形態を示している。図１と比較して、本実施形態の主軸１では放熱部材３ｂに溝６を設け、放熱部材３ｂと雰囲気との接触面積を増加させると共に溝回転時に周囲の雰囲気をより攪拌する形状となっており、主軸１が取り付けられている機械を覆うカバー内の雰囲気を攪拌することで、主軸１以外の部分についても冷却を行うことが可能になる。
図３は、図２におけるキー固定部３単体の斜視図である。ドライブキー３ａと放熱部材３ｂが一体の部材として構成されている。
図４は、本発明の別の実施形態におけるキー固定部３単体の斜視図である。放熱部材３ｂがキー固定部の基部から径方向に延びるフィン状（羽状）となっており、図３と比較して周囲の雰囲気をより攪拌する形状となっている。
図５は、従来技術による主軸の構成を示す概略図である。キー固定部３が放熱を考慮していないため、熱容量が小さく周囲の雰囲気と積極的に熱交換を行う形状になっていない。これに対し、本発明においては、キー固定部３の放熱を考慮し熱容量を大きくすると共に周囲の雰囲気と積極的に熱交換を行う形状とすることで、主軸の軸と軸受の冷却を複雑な機構や設備を設けることなく行うことができる。
なお、放熱部材の形状については、上記した実施形態により限定されるものではない。放熱性を高めるため、上記した実施形態では、放熱部材に溝を設けた例を示すと共に、放熱部材そのものをファン状にして、より雰囲気を攪拌する例も示した。無論、放熱部材として例示した形状以外に、図２に示した円盤状の放熱部材において径方向の位置により円盤の厚みを変化させる、外形を多角形状にする等の形状を採用することも可能である。また、主軸の先端にキー固定部を締結する方法は、一般にボルトによる締結や接着、焼きばめ、圧入等が考えられるが、本発明においては、どのような締結方法を用いてもよい。金属製の放熱部材を例示したが、熱伝導率が高い樹脂等でも放熱部材として使用することも可能である。放熱部材は、キー固定部と同じ材質で一体としてもよいが、異なる材質でもよく、その場合には、放熱部材とキー固定部をボルトによる締結等で固定するようにすればよい。
１ 主軸
２ 先端
３ キー固定部
３ａ ドライブキー
３ｂ 放熱部材
４ 軸
５ 軸受
６ 溝

Claims (3)

  1. 主軸の先端にテーパ孔を形成し、該テーパ孔に工具ホルダのテーパ部を着脱可能に装着し、前記主軸の先端にドライブキーを設けたキー固定部材を固定し、該ドライブキーを前記工具ホルダに設けられたキー溝に嵌合させることにより前記主軸の回転に対し工具ホルダの回転方向の位相ずれを防止した加工機の主軸の放熱構造であって、
    前記キー固定部材は、主軸の先端にキー固定部材を固定する為の略周形状の部材である基部と、前記主軸に工具ホルダを取付けた時に該工具ホルダに設けられたキー溝に対応する該基部の位置に設けられたドライブキーと、前記基部の径方向略外側に延長した方向に、周囲の雰囲気と熱交換を行う放熱部材とから成る、
    ことを特徴とする加工機における主軸の放熱構造。
  2. 前記放熱部材に雰囲気との接触面積を増加させると共に雰囲気を攪拌するための溝を設ける、
    ことを特徴とする請求項１記載の加工機における主軸の放熱構造。
  3. 前記放熱部材が、前記キー固定部の基部から径方向に羽状の部材を少なくとも１つ以上有する、
    ことを特徴とする請求項１記載の加工機における主軸の放熱構造。
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