JPH042439A - 主軸頭の冷却装置 - 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、旋盤等の工作機械における主軸頭の冷却装置
に関する。

（従来の技術） 従来、特開昭５９−８９２４４号公報に開示され且つ第
４図に示すように、主軸頭の外枠を構成するハウジング
（Ｈ）の内部に、両端の第１及び第２軸受（Ａ）（Ｂ）
を介して主軸（Ｓ）を両持ち状に支持し、前記各軸受（
Ａ）（Ｂ）の外周部局りに、それぞれ円環状の冷却器（
Ｅ）（Ｆ）を個別に設けて、該各冷却器（Ｅ）（Ｆ）に
、圧縮機等を備える冷凍装置からの低圧液冷媒を分配し
て流通させ、該各冷却器での各々の冷媒の蒸発作用によ
り、各軸受（Ａ）（Ｂ）を冷却するようにしている。

又、前記各冷却器（Ｅ）（Ｆ）と軸受（Ａ）（Ｂ）とが
隣接する壁面に、それぞれ温度検出器（Ｔ）（Ｕ）を埋
め込み、該各検出器による検出結果に基づいて、前記各
冷却器（Ｅ）（Ｆ）への冷媒流通を前段部に介装する電
磁弁の開閉により制御するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のように、各軸受（Ａ）（Ｂ）に冷却器（
Ｅ）（Ｆ）を個別に付設して冷却を行うものでは、２つ
の軸受（Ａ）（Ｂ）の温度差ひいては主軸（Ｓ）の長さ
方向の温度差を無くすることが困難で、主軸（Ｓ）の長
さ方向に熱膨張の差が現れ、加工精度に悪影響を及ぼす
問題があるし、又、各冷却器（Ｅ）（Ｆ）に冷媒を分配
して流通させる必要があるため配管構成も複雑となる問
題がある。とりわけ、主軸（Ｓ）の軸方向に現れる熱膨
張の差は、上記従来のものがモータ内蔵型ではなく外部
駆動型であることとも相俟ち、加工精度に及ぼす影響が
懸念されるのである。

又、各温度検出器（Ｔ）（Ｕ）は、各々の軸受（Ａ）（
Ｂ）と冷却器（Ｅ）（Ｆ）とを画成する壁面の温度を測
定しているため、温度ムラが大きく、又、検出端と被検
出部との密着が難しいことから検出誤差が大きい問題も
ある。

更に、各温度検出器（Ｔ）（Ｕ）の検出値に基づいて、
弁の開閉により各冷却器（Ｅ）（Ｆ）への冷媒流通を制
御しているが、冷凍装置のシステム全体としての制御は
不十分で、効率的な運転が行い難い問題もある。

本発明の目的は、主軸の軸方向全体を均一温度で冷やし
て加工精度を向上でき、又、この被冷却物の全体的な温
度を正確に検出でき、更に、システム全体としての運転
の効率化をも図り得る主軸頭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、第１に、加工精度の向上を図るために、ハウジ
ング（１）の内部に、第１及び第２軸受（２１）（２２
）を介して主軸（３）を両持ち状に支持した主軸頭の冷
却装置において、前記主軸（３）における前記第１及び
第２軸受（２１）（２２）間に、ビルトインモータ（４
）を配設すると共に、前記ハウジング（１）の内部に、
前記第１及び第２軸受（２１）（２２）と前記モータ（
４）との各外周部を覆い、前記主軸（３）の軸方向に延
びる冷却器（５）を設けて、この冷却器（５）を、圧縮
機（６１）、凝縮器（６２）及び膨張機構（６３）を備
える冷凍装置（６）における低圧配管に接続して蒸発器
とすることにした。

第２に、被冷却物の全体的な温度を正確に検出するため
、上記第１の構成において、前記冷却器（５）の内部に
、蒸発温度又は蒸発圧力を検出する検出器（７）を配設
することにした。

第３に、システム全体としての運転の効率化を図るため
、上記第２の構成において、前記圧縮機（６１）を能力
調節可能とし、検出器（７）の検出値に基づいて圧縮機
（６１）の能力制御を行う能力制御手段（８）を設ける
ことにした。

（作用） 第１の構成で、主軸（３）の軸受間にビルトインモータ
（４）を配設することにより、動力伝達時のブレ等を低
減でき、又、前記主軸（３）を支える２つの軸受（２１
）（２’２）とこのビルトインモータ（４）とは、これ
ら各外周部を覆う一つの冷却器（５）により均等に冷や
されるため、前記主軸（３）の軸方向に温度差がつくの
を防止することができ、該主軸（３）の軸方向に現れよ
うとする熱膨張の差を抑制できる。

又、第２構成で、検出器（７）により冷却器（５）内の
蒸発温度又は蒸発圧力を検出することにより、２つの軸
受（２１）（２２）及びビルトインモータ（４）から成
る被冷却物の全体的な温度が正確に検出できる。

更に、第３の構成で、検出器（７）の検出値に基づいて
圧縮機（６１）を能力制御することにより、前記検出器
（７）で正確に検出される前記被冷却物（２１，２２，
４）の全体的な温度つまり平均温度に基づいて、冷凍Ｈ
ＫＣＢ）をシステム全体として効率的に運転することが
できる。

（実施例） 第１図１こ示すものは、旋盤の主軸頭部分てあリ、ハウ
ジング（１）における内胴（１１）の内部に、各々２連
式ベアリングから成る第１及び第２軸受（２１）（２２
）を介して主軸（３）を両持ち状に支持したものである
。

この構成において、前記主軸（３）における前記第１及
び第２軸受（２１）（２２）間に、ステータ（４１）及
びロータ（４２）から成るビルトインモータ（４）を位
置させて、そのステータ（４１）を前記内胴（１１）の
内側に固定すると共に、そのロータ（４２）を前記主軸
（３）の外周部に結合する。尚、このモータ（４）は、
インバータ等により４００〜８０００ｒｐｍ程度の範囲
で回転数制御可能としている。

又、前記内胴（１１）の外径よりも大径な内径をもつ外
胴（１２）と蓋体（１３）（１４）とにより、第２図に
明示するように、内部に円環筒形の空室を画成し、これ
により、前記ハウジング（１）の内部に、前記第１及び
第２軸受（２１）（２２）と前記ビルトインモータ（４
）との各外周部を覆い、前記主軸（３）の軸方向に延び
る冷却器（５）を形成する。このとき、内胴（１１）を
介して伝熱が行われることになるから、該内胴（１１）
の外周面には、第３図に示すように、突起等による凹凸
部（ｌｌａ）を設けるようにしている。

そして、前記冷却器（５）を、第２図に示すように、ロ
ータリー式等の圧縮機（Ｅ３１）、ファン（６２ａ）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）における低圧液
配管（９１）と低圧ガス配管（９３）との間に接続して
蒸発器として用いる。

尚、前記冷却器（５）の出口管（９２）と前記低圧ガス
配管（９３）との間には、オリフィス等で構成する減圧
機構（９）を介装しており、該減圧機構（９）により、
圧縮機（１）への吸入圧力に対して冷却器（５）内での
蒸発圧力を高め、前記冷却器（５）での冷却温度を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、第
２図中、（６３ａ）は感温膨張弁を構成する前記膨張機
構（３）の感温筒、（６３ｂ）はその均圧管である。

以上の構成によれば、前記主軸（３）にビルトインモー
タ（４）を直結したから、動力伝達時のブレ等が少ない
と共に、前記主軸（３）を支える２つの軸受（２１）（
２２）とこのビルトインモータ（４）とが、これら各外
周部を覆う一つの冷却器（５）により均等に冷やされる
ため、前記主軸（３）の軸方向に温度差がつくのを防止
することができ、該主軸（３）の軸方向に現れようとす
る熱膨張の差を抑制できて、加工精度が向上できるので
ある。又、前記冷却器（５）は一つであるから、該冷却
器（５）へ冷媒を流通させる配管構造は、入口部の前記
低圧液配管（９１）と出口部の前記出口管（９２）との
１組だけでよく、その配管構造が簡素化できるのである
。

又、以上の構成において、第２図に明示するように、前
記冷却器（５）の内部に、蒸発温度を検出する検出器（
７）を、その検出端部が液冷媒部分に浸漬されるように
配設する。

このように冷却器（５）での蒸発温度を直接測定すれば
、２つの軸受（２１）（２２）及びビルトインモータ（
４）から成る被冷却物の全体的な温度が正確にわかり、
冷却の要否等を明確に判断できる利点がある。

尚、前記検出器（７）は温度検出器の他、蒸発圧力を検
出する圧力検出器でもよく、この場合には、その圧力検
出値を温度換算することにより冷却温度を知ることがで
きる。

更に、以上の構成において、第２図に示すように、前記
圧縮機（６１）を、吐出ガスのバイパスや駆動モータの
インバータ化等による既知の方法で能力調節可能に構成
するのであり、そして、この圧縮機（６）に、前記検出
器（７）の検出値に基づいて能力制御を行う能力制御手
段（８）を設けるのである。具体的には、この能力制御
手段（８）に、前記検出器（７）を入力させる他、主軸
頭が設置される外気温度を検出する外気温度検出器（８
１）をも入力させて、これら蒸発温度と外気温度との間
の温度差が大きい場合には、圧縮機駆動用モータの回転
数増加等によりその能力を増加させ、逆に、前記温度差
が小さい場合には、回転数減少等により小能力化するよ
うに制御するのである。

これによれば、前記検出器（７）により正確に検出され
る前記被冷却物（２１，２２，４）の全体的な温度つま
り平均温度に基づいて、冷凍装置（６）をシステム全体
として効率的に運転できるのである。

（発明の効果） 以上、本発明では、主軸（３）における２つの軸受（２
１）（２２）間に、ビルトインモータ（４）を配設し、
ハウジング（１）の内部に、これら被冷却物（２１，２
２，４）の外周部を覆う軸方向に延びる冷却器（５）を
設けて、この冷却器（５）を蒸発器としたから、前記主
軸（３）の軸方向全体を均一温度で冷やすことができ、
加工精度を向上を図ることができ不のである。

又、冷却器（５）の内部に、蒸発温度又は蒸発圧力を検
出する検出器（７）を配設したから、前記被冷却物の全
体的な温度を正確に検出でき、冷却の要否等を明確に判
断できるのである。

更に、冷凍装置（６）の圧縮機（６１）を能力調節可能
とし、検出器（７）の検出値に基づいて前記圧縮機（６
１）の能力制御を行う能力制御手段（８）を設けたから
、システム全体としての運転の効率化をも図り得るので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明冷却装置にかかる主軸頭の横断面図、第
２図は同冷却装置の配管系統図、第３図は同要部拡大断
面図、第４図は従来例の断面図である。 （１）・・・・ハウジング （３）・・・・主軸 （４）・・・・ビルトインモータ （５）・・・・冷却器 （６）・・・・冷凍装置 （７）・・・・検出器 （８）・・・・能力制御手段 ・・・・第１軸受 ・・・・第２軸受 ・・・・圧縮機 ・・・・凝縮器 ・・・・膨張機構 第３図 第４図 肩

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジング（１）の内部に、第１及び第２軸受（
   ２１）（２２）を介して主軸（３）を両持ち状に支持し
   た主軸頭の冷却装置において、前記主軸（３）における
   前記第１及び第２軸受（２１）（２２）間に、ビルトイ
   ンモータ（４）を配設すると共に、前記ハウジング（１
   ）の内部に、前記第１及び第２軸受（２１）（２２）と
   前記モータ（４）との各外周部を覆い、前記主軸（３）
   の軸方向に延びる冷却器（５）を設けて、この冷却器（
   ５）を、圧縮機（６１）、凝縮器（６２）及び膨張機構
   （６３）を備える冷凍装置（６）における低圧配管に接
   続して蒸発器としたことを特徴とする主軸頭の冷却装置
   。
2. （２）冷却器（５）の内部に、蒸発温度又は蒸発圧力を
   検出する検出器（７）を配設した請求項１記載の主軸頭
   の冷却装置。
3. （３）圧縮機（６１）を能力調節可能とし、検出器（７
   ）の検出値に基づいて前記圧縮機（６１）の能力制御を
   行う能力制御手段（８）を設けた請求項２記載の主軸頭
   の冷却装置。