JPH0419037A - 工作機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マシニングセンタ等の工作機械におけるスピ
ンドル部分の冷却装置に関する。

（従来の技術） 従来、特開昭６２−４４３５０号公報に開示され、かつ
、第３図に示すように、下方に、ドリル等の工具（Ｄ）
を把持する工具把持部（Ｃ）をもつスピンドル（Ｓ）を
軸受（Ａ、Ｂ）を介してハウジング（Ｈ）に支持し、前
記把持部（Ｃ）を構成するテーパ面（Ｔ）に、ら旋状の
通路（Ｒ）を設けて、該通路（Ｒ）に供給源（Ｇ）から
供給する冷却空気又は冷却油を流通させ、前記スピンド
ル（Ｓ）の内側から前記軸受（Ａ、Ｂ）の発熱を抑制し
、前記スピンドル（Ｓ）の熱変形を低減して加工精度を
向上できるようにしている。尚、前記通路（Ｒ）に流通
された冷却空気等は、下方側から大気に開放される。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のものでは、冷却媒体に冷却空気又は冷却
油を用い、これらを単にら旋状の通路（Ｒ）に流通させ
、後は大気に開放するだけだから、冷却は前記冷却空気
又は冷却油による顕熱熱交換のみで、冷却効果が小さい
と共に、これら冷却空気等が前記通路（Ｒ）を流通して
いく間に順次温度上昇してしまい、スピンドル（Ｓ）の
軸方向に温度勾配が付いて該スピンドル（Ｓ）の長さ方
向の熱変形が異なることになり、高度な加工精度の管理
が行い難い問題がある。又、冷却空気等は通路（Ｒ）に
投じられた後、大気に開放され、その冷却経路は開ルー
プ構造となるため、スピンドル（Ｓ）部分の温度制御等
が困難となる問題もある。

本発明の主たる目的は、冷凍装置の冷媒の蒸発作用を利
用してスピンドル部分の冷却を行い、該スピンドル部分
を均一な温度に冷却して、加工精度を向上できる工作機
械の冷却装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明では、上記目的を達成するため、下方に
工具把持部（３１）をもつスピンドル（３）を軸受（２
１，２２）’を介してハウジング（１）に支持した工作
機械の冷却装置において、前記軸受（２１，２２）の外
周部に、該軸受を取囲み、圧縮機（６１）、凝縮器（６
２）及び膨張機構（６３）を備える冷凍装置（６）の低
圧配管に接続する蒸発室（５）を形成して、この蒸発室
（５）の下部に、低圧液冷媒の取入口（７）を開口する
と共に、前記蒸発室（５）の上部に、低圧ガス冷媒の取
出口（８）を開口した。

又、上記構成において、ガス取出側となる前記取出口（
８）を設けるにあたり、前記ハウジング（１）の底部か
ら蒸発室（５）の上部にかけて取出管（９）を延設し、
この取出管（９）の上部開口端を取出口（８）とした。

（作用） 冷凍装置（６）に組込まれた蒸発室（５）内での冷媒の
蒸発作用により、軸受（２１，２２）及びスピンドル（
３）の冷却が行われ、蒸発潜熱を利用した熱交換により
、冷却効果を大きくできると共に、はぼ一定値に保たれ
る蒸発温度により前記スピンドル（３）の軸方向の温度
差を低減することができ、該スピンドル（３）の軸方向
に現れようとする熱変形の差を抑制できる。

又、取出管（９）を延設し、その上部開口端を取出口（
８）とする場合、蒸発室（５）のガス冷媒を下方から取
出すことができ、取出口（８）を肉厚の厚いハウジング
（１）の側方を貫いて配管する等の困難性が回避できな
がら、液冷媒の過剰な流出を阻止することができる。

（実施例） 第１図に示す冷却装置は、マシニングセンタの主軸頭部
分に適用したもので、その主軸頭部分は、ハウジング（
１）における内胴（１１）の内部に、第１及び第２軸受
（２１）（２２）を介してスピンドル（３）を両持ち状
に支持することにより構成している。前記スピンドル（
３）は、既知の通り、下方部に工具（４）を把持するテ
ーパ面（３１ａ）をもつ工具把持部（３１）を備え、ス
プリング（３２）で上方に引上げられるクランプ部（３
３）に工具側のビン部（４１）を保合させ、工具側のテ
ーパ面（４２）を前記把持部のテーパ面（３１ａ）に圧
設することにより、前記工具（４）を装着するようにし
ている。又、該スピンドル（３）の上部は、図示しない
が、回転駆動源に連動され、このスピンドル（３）は高
速度で回転される。

以上の構成において、前記第１及び第２軸受（２１）（
２２）の外周部であって、前記ハウジング（１）におけ
る内ｆＩ４（１１）とその外周の外胴（１２）との間に
、前記軸受（２１）（２２）を取囲み、ロータリー等の
圧縮機（８１）、ファン（８２ａ）を付設する凝縮器（
６２）及び感温膨張弁で構成する膨張機構（６３）を備
える冷凍装置（６）の低圧配管に接続する蒸発器（５）
を形成する。そして、前記蒸発室（５）の下部に、膨張
機構（６３）の出口側の低圧液配管（９１）に運ばれる
低圧液冷媒の取入口（７）を開口すると共に、前記蒸発
室（５）の上部に、蒸発後の低圧ガス冷媒の取出口（８
）を開口する。尚、前記取出口（８）の下流側に接続さ
れる出口管（９２）と、前記圧縮機（６エ）の吸入側に
接続される低圧ガス配管（９３）との間には、オリフィ
ス等で構成する減圧機構（９０）を介装しており、該減
圧機構（９０）により、圧縮機（１）への吸入圧力に対
して蒸発室（５）内での蒸発圧力を高め、その蒸発温度
を１５〜３０℃程度とされる外気温度と同程度に高めて
、過剰冷却による結露等を防止できるようにしている。

又、図中、（６３ａ）は感湿膨張弁を構成する前記膨張
機構（６３）の感１１Ｊ、（８３ｂ）はその均圧管であ
る。

以上の構成によれば、前記蒸発室（５）内での冷媒の蒸
発作用により、前記第１及び第２軸受（２１）（２２）
及びスピンドル（３）の冷却が行われ、蒸発潜熱を利用
した熱交換により、冷却効果を大きくできると共に、は
ぼ一定値に保たれる蒸発温度により上下の軸受（２１）
（２２）の温度差及びスピンドル（３）の軸方向の温度
差を低減することができ、前記スピンドル（３）の軸方
向に現れようとする熱変形の差を抑制できて加工精度の
向上が図れるのである。又、冷却用の冷媒は冷凍装置（
６）内を循環するものだから、蒸発温度を検出して圧縮
機（６３）の能力制御等を行うことにより、スピンドル
（３）の温度制御等も容易に行えるのである。

ところで、以上の構成で、前記取入口（７）は、液冷媒
を蒸発室（５）に開放するものだがら蒸発室（５）の下
部に開口され、前記ハウジング（１）における内胴（１
１）の下部に張り出すフランジ部（Ｉｌａ）に設けるよ
うにしている。

方、前記取出口（８）は蒸発後のガス冷媒を取出すもの
だから蒸発器（５）の上部に開口されることになるが、
この場合の取出口（８）の開口にあたり以下のように構
成する。

すなわち、前記ハウジング（１）における内胴（１１）
に設けたフランジ部（１１ａ）がら前記蒸発室（５）の
上部にかけて取出管（９）を延設し、この取出管（９）
の上部開口端を前記取出口（８）とするのである。

この構造によれば、蒸発室（５）のガス冷媒を下方から
取出すことができ、取出口（８）を肉厚の厚いハウジン
グ（１）の外胴（１２）を貫いて配管する等の困難性が
回避できて構造の簡素化が図れながら、液冷媒の過剰な
流出を阻止することができ、圧縮機（６１）の保護が図
れるのである。

又、以上の構成において、前記内胴（１１）の外周面に
は、第２図に示すように、三角状の突起等による凹凸部
（ｆｌｂ）を設け、伝熱面積を拡大し、良好な冷却が行
えるようにしている。

（発明の効果） 以上、本発明では、冷凍装置（６）に組込まれた蒸発室
（５）内での冷媒の蒸発作用により、軸受（２１，２２
）及びスピンドル（３）の冷却が行え、冷却効果を大き
くできると共に、はぼ−定値に保たれる蒸発温度により
スピンドル（３）の軸方向の温度差を低減することがで
き、該スピンドル（３）の軸方向に現れようとする熱変
形の差を抑制できて、加工精度の向上が図れるのである
。

又、取出管（９）を延設し、その上部開口端を取出口（
８）とする場合、蒸発室（５）のガス冷媒を下方から取
出すことができ、取出口（８）を肉厚の厚いハウジング
（１）の側方を貫いて配管する等の困難性が回避できな
がら、液冷媒の過剰な流出を阻止することができ、圧縮
機（６３）の保護等が図れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる冷却装置を示すものであって工
作機械部分を断面にした冷媒配管構成図、第２図は同要
部拡大断面図、第３図は従来例の断面図である。 （１）・・・・ハウジング （３）・・・・スピンドル （５）・・・・蒸発室 （６）・・・・冷凍装置 （７）・・・・取入口 （８）・・・・取出口 （９）・・・・取出管 （２１）・・・・軸受 （２２）・・・・軸受 ・・・・工具把持部 ・・・・圧縮機 ・・・・凝縮器 ・・・・膨張機構 １！２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下方に工具把持部（３１）をもつスピンドル（３
   ）を軸受（２１、２２）を介してハウジング（１）に支
   持した工作機械の冷却装置において、前記軸受（２１、
   ２２）の外周部に、該軸受を取囲み、圧縮機（６１）、
   凝縮器（６２）及び膨張機構（６３）を備える冷凍装置
   （６）の低圧配管に接続する蒸発室（５）を形成して、
   この蒸発室（５）の下部に、低圧液冷媒の取入口（７）
   を開口すると共に、前記蒸発室（５）の上部に、低圧ガ
   ス冷媒の取出口（８）を開口したことを特徴とする工作
   機械の冷却装置。
2. （２）ハウジング（１）の底部から蒸発室（５）の上部
   にかけて取出管（９）を延設し、この取出管（９）の上
   部開口端を取出口（８）としている請求項１記載の工作
   機械の冷却装置。