JPH04360748A - スピンドル台冷却装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マシニングセンタや
旋盤等の工作機械において、ビルトインモータ形式とし
たスピンドル台の冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マシニングセンタや旋盤等の工作
機械において、スピンドル回転速度の高速化に対応すべ
く、モータとスピンドルとを一体化したビルトインモー
タ形式のスピンドル台が採用されている。しかし、この
方式を採用すると、軸受部の発熱とモータ部の発熱とが
加わるため、熱変位対策が重要な課題となる。

【０００３】そのため従来、図４に示すように、スピン
ドル台５１のモータ部５２と軸受部５３とに冷却液のジ
ャケット５４，５５を設けたものが提案されている。こ
れらジャケット５４，５５は、各々別個の冷却液冷却装
置５６，５７から冷却液を循環させるようにしてある。

【０００４】各冷却液冷却装置５６，５７は、各々温度
センサ５８，５９の検出温度や、戻り液の温度センサ６
０による検出温度に応じて、冷却液温度が設定温度範囲
に維持されるように温度制御を行う。温度センサ５８，
５９は、機体の比較的安定した場所に設ける場合と、室
温を検出する位置に設ける場合とがある。制御方式は、
一般には制御の容易なオンオフ制御が採用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４の従来例では、モ
ータ部５２と軸受部５３とに、各々別個の冷却液冷却装
置５６，５７を用いているため、運転条件や周囲温度等
によって変化する各部５２，５３の温度状態に応じて、
適切な冷却が行える。しかし、２台の独立した冷却液冷
却装置５６，５７が必要であるため、構造が複雑でコス
ト高になるという問題点がある。

【０００６】この発明の目的は、構造の簡易化が図れ、
かつスピンドル台各部の適切な冷却が図れるスピンドル
台冷却装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施例
に対応する図１と共に説明する。このスピンドル台冷却
装置は、モータ（５）のロータ（６）とスピンドル（２
）とを一体化して組込んだスピンドル台（１）に適用す
る。このスピンドル台（１）のモータ部（１ａ）および
軸受部（１ｂ）に冷却液のジャケット（８），（９）を
各々設け、両ジャケット（８），（９）に直列に冷却液
を循環させる冷却液路（１４）を設ける。この液路（１
４）内の冷却液は冷却装置（１５）で冷却するようにす
る。前記冷却液路（１４）に、一方のジャケット（９）
と並列にバイパス路（１７）を設け、このバイパス路（
１７）と前記一方のジャケット（９）側とに、温度状態
に応じて流れ経路を切り換える液路切換装置（２７）を
設ける。

【０００８】

【作用】この構成によると、液路切換装置（２７）で流
れ経路を切り換えることにより、冷却液が両ジャケット
（８），（９）を直列に流れる流れパターンと、片方の
ジャケット（８）のみを流れる流れパターンとの２種類
のパターンが選択できる。そのため、温度条件によって
これらの流れパターンを使い分けることにより、モータ
部（１ａ）と軸受部（１ｂ）との適切な冷却が図れる。

【０００９】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図３に基づ
いて説明する。図２はスピンドル台の断面図である。ス
ピンドル台１は、マシニングセンタの主軸頭となるもの
であり、コラム（図示せず）に昇降可能に設置される。 スピンドル台１には、先端に工具取付孔２ａを有するス
ピンドル２が複数個の前部軸受３および後部軸受４で支
持され、かつビルトイン形式のモータ５が組み込まれて
いる。モータ５は、スピンドル２と一体に設けられたロ
ータ６と、スピンドル台１に直接に設置されたステータ
７とで構成される。

【００１０】スピンドル１のモータ５を設置したモータ
部１ａ、および前部軸受３を配置した軸受部１ｂに、各
々冷却液のジャケット８，９が設けられている。これら
ジャケット８，９は、各々螺旋状流路８ａ，９ａを設け
たものであり、その流路両端に入口１０，１１および出
口１２，１３が設けてある。

【００１１】図１に示すように、両ジャケット８，９は
、液路部分１４ａ〜１４ｃからなる冷却液路１４で直列
に配管接続され、冷却液路１４の両端は冷却液冷却装置
１５に接続されている。冷却液冷却装置１５は、冷却液
を冷却する冷却部およびポンプを備えたものであり、冷
却部の温度制御等を行う制御回路１６が付設してある。 冷却液路１４の冷却液にはオイル等が使用される。

【００１２】冷却液路１４には、軸受部１ｂ側のジャケ
ット９と並列にバイパス路１７が分岐して設けてあり、
分岐部１４ｄの下手側部分とバイパス路１７とに、開閉
弁からなる電磁弁１８，１９が設けてある。また、バイ
パス路１７には逆止弁２０が設けてある。

【００１３】制御回路１６は、液温制御手段２１と流路
切換指令手段２２とで構成される。液温制御手段２１は
、各部の温度センサ２３〜２５の温度検出値を設定基準
で総合判断し、吐出冷却液の温度が設定範囲に維持され
るように、冷却液冷却装置１５の冷却部をオンオフ制御
するものである。前記温度センサ２３，２４はスピンド
ル台１のモータ部１ａおよび軸受部１ｂに各々設けられ
、温度センサ２５は冷却液路１４の戻り部に液温センサ
として設けられている。

【００１４】流路切換指令手段２２は、冷却液冷却装置
１５の吐出部の冷却液温度を検出する温度センサ２６の
検出値に応答して、各電磁弁１８，１９に制御信号を出
力する手段である。これら電磁弁１８，１９と、吐出部
の温度センサ２６と、流路切換指令手段２２とにより、
液路切換装置２７が構成される。

【００１５】上記構成の動作を説明する。図３は図１の
冷却液冷却装置１５から吐出される冷却液の温度を示す
。制御回路１６の温度制御手段２１は、図３の温度範囲
Ｔａ内に冷却液温度が維持されるように温度制御を行う
。温度曲線ａは、一般には同図に示すように揺らぎが生
じる。

【００１６】吐出冷却液の温度が、前記温度範囲Ｔａの
うちの低温範囲Ｔｂにあるときは、流路切換指令手段２
２の指令により、バイパス路１７の電磁弁１９が閉、他
方の電磁弁１８が開になる。そのため、冷却液冷却装置
１５から吐出された冷却液は、スピンドル台１の軸受部
１ｂのジャケット９、およびモータ部１ａのジャケット
８を順次通って冷却液冷却装置１５に戻る。

【００１７】吐出冷却液の温度が、低温範囲Ｔｂよりも
高温であるときは、バイパス路１７の電磁弁１９が開、
他方の電磁弁１８が閉になる。そのため、冷却液はバイ
パス路１７を通ってモータ部１ａ側のジャケット８のみ
を流れ、冷却液冷却装置１５に戻る。

【００１８】このように、冷却液冷却装置１５から吐出
される冷却液温度が高い場合は、モータ部１ａのジャケ
ット８のみに冷却液を流すので、冷却液温度が高くても
、発熱量の多いモータ部１ａを充分に冷却することがで
きる。軸受部１ｂはモータ部１ａに比べて発熱量が少な
いため、前記のように冷却液温度が低い場合のみ冷却液
をジャケット９に循環させるようにしても、必要な冷却
が充分に行える。また、温度の低い冷却液のみをジャケ
ット９に循環させるので、温度の高い冷却液によって軸
受部１ｂを逆に昇温させるような不都合もなくなる。 例えば、負荷　５．５ｋｗ、回転数１，２００ｒｐｍ．
　の連続回転の条件下では、軸受部１ｂの発熱量は　１
００ｋｃａｌ／ｈ、モータ部１ａの発熱量は２．０００
　ｋｃａｌ／ｈとなる。そのため、低温範囲Ｔｂよりも
高温の冷却液をジャケット９に循環させると、軸受部１
ｂを昇温させる可能性も十分に考えられるが、前記のよ
うに低温範囲Ｔｂの冷却液のみをジャケット９に循環さ
せることにより、このような支障がなくなる。

【００１９】このスピンドル台冷却装置は、このように
冷却液の流れパターンを冷却液温度によって使い分ける
ことにより、スピンドル台１の全体を適切に冷却するこ
とができる。また、冷却液冷却装置１５は１台で済むた
め、構造が簡単で安価に製造できる。

【００２０】なお、前記実施例ではモータ部１ａのジャ
ケット８に常時冷却液を流し、軸受部９のジャケット９
には低温時のみ流すようにしたが、スピンドル台１の構
成の違いや発熱条件によっては、前記と逆に軸受部１ｂ
のジャケット９に常時冷却液を流すようにしても良い。 また、冷却液の流れ方向を前記と逆にし、モータ部１ａ
側のジャケット８から軸受部１ｂ側のジャケット９に流
れるように構成しても良い。

【００２１】また、前記２個の電磁弁１８，１９は、１
個の方向切換弁からなる電磁弁に変えることもできる。 液温制御手段２１による温度制御は、室温同調形式とし
ても良い。さらに、前記実施例はマシニングセンタのス
ピンドル台に適用した場合につき説明したが、この発明
は旋盤の主軸台となるスピンドル台に適用することもで
きる。

【００２２】

【発明の効果】この発明のスピンドル台冷却装置は、軸
受部およびモータ部のジャケットに直列に冷却液を流す
ようにしたため、１台の冷却装置で冷却液の冷却が行え
、構成が簡略化される。また、冷却液路にバイパス路を
設けると共に液路切換装置を設け、冷却液が両ジャケッ
トを直列に流れる流れパターンと、片方のみを流れる流
れパターンとに切り換えられるようにしたため、温度条
件によってこれら２種類の流れパターンを使い分けるこ
とにより、冷却装置が１台でありながら、モータ部と軸
受部とを適切に冷却することができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概念構成を示す説明図で
ある。

【図２】そのスピンドル台の断面図である。

【図３】同じくその冷却液の温度曲線の説明図である。

【図４】従来例の構成説明図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　モータのロータとスピンドルとを一体
   化して組込んだスピンドル台において、前記スピンドル
   台のモータ部および軸受部に冷却液のジャケットを各々
   設け、前記両ジャケットに直列に冷却液を循環させる冷
   却液路およびこの液路内の冷却液の冷却装置を設け、前
   記冷却液路に、一方のジャケットと並列にバイパス路を
   設け、このバイパス路と前記一方のジャケット側とに、
   温度状態に応じて流れ経路を切り換える液路切換装置を
   設けたことを特徴とするスピンドル台冷却装置。