JPH0742213Y2 - 主軸モータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は工作機械等の主軸モータに関し、とくに精密加
工用静圧流体軸受を用いたものに関する。

［従来の技術］ 従来、工作機械等の主軸モータは例えば第２図に示すよ
うに、主軸１にロータ２が固定され、ロータ２の外周に
空隙を介して対向してステータ３が設けられ、ステータ
３はハウジング４の内側に固定されてモータユニットＭ
を構成している。モータユニットＭに隣接して主軸１の
外周に僅かな空隙を介して対向するラジアル軸受部５が
設けられ、ラジアル軸受部５には主軸１に対して圧力流
体が噴出するようにオリフィス51が複数個設けられ、静
圧流体によりラジアル荷重を支持するようにしてある。
また、主軸１にはスラストディスク６を備えており、ラ
ジアル軸受部５に隣接して設けられたスラスト軸受部７
からオリフィス71を介してスラストディスク６の両面に
圧力流体を噴出させ、スラスト荷重を静圧流体によって
支持するようにしてある。主軸１の負荷側軸端11には工
具あるいはワークを装着するチャック８が取り付けられ
ており、高周波インバータなどの駆動装置により回転駆
動されるようにしてある（例えば特開昭59-213254号公
報）。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、ラジアル軸受部５やスラスト軸受部７では、
主軸１の回転に伴い、空気あるいは油等の圧力流体の流
体粘性摩擦が発生するとともに、ステータ３におけるコ
イルからの抵抗損による発熱がある。これらの発生熱
は、主軸１を伝導して負荷側軸端11における切削熱等と
ともに負荷側軸端11の温度を上げ、スラストディスク６
を基準としてスラストディスク６から負荷側軸端11まで
の部分が軸方向に大きく熱変位する。とくに、高速回転
においては、軸受部の発熱量が増大し、低速重切削時に
おいては、チャックおよびモータユニットからの発熱量
が大きくなるため、熱変位が著しく、工作機械の加工精
度を低下させるなどの欠点があった。

本考案は、軸端部の温度が上昇しない構造にすることに
より、軸端部の熱変位を少なくし加工精度の高い主軸モ
ータを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、先端にチャックを装着し、主軸に固定された
ロータと前記ロータに対向するステータとを備えたモー
タユニットと、前記主軸を前記ロータの片側または両側
でラジアル方向に支持する静圧ラジアル軸受部と、前記
静圧ラジアル軸受部の負荷側に設けられ、かつ前記主軸
をスラスト方向に支持する静圧スラスト軸受部と、前記
静圧ラジアル軸受部と前記静圧スラスト軸受部との間に
設けた冷却ジャケットとよりなる主軸モータにおいて、
前記冷却ジャケットを前記静圧ラジアル軸受部と前記静
圧スラスト軸受部の側面に密着させたもので、さらに、
主軸の負荷側軸端に設けられた中空部の底部に一方端が
接合され、他方端が負荷側軸端からわずかに突出して設
けられた内軸とを備えた主軸モータである。

［作用］ ラジアル軸受部、スラスト軸受部およびステータコイル
などからの発熱量が多くなると、主軸の軸方向熱変位は
軸端部に生ずるが、主軸モータ側からの熱伝導は冷却ジ
ャッケットにより冷却され、主軸チャック側からの熱伝
導はチャックと主軸間の空隙により遮断され、温度上昇
は少なくなるとともに、内軸が不変鋼またはセラミック
スで構成されているので、内軸の軸端は殆ど軸方向に熱
変位しない。

［実施例］ 本考案を図に示す実施例について説明する。なお、第２
図に示した従来例と同一機能をもつ要素には同一名称、
同一符号に付し、説明は省略する。

第１図は本考案の実施例の正断面図で、主軸１および主
軸１に固定されたロータ２とハウジング４の内側に固定
されたステータ３からなるモータユニットＭが設けら
れ、モータユニットＭに隣接してラジアル軸受部５が設
けられている。主軸１の負荷側軸端11の外周にはスラス
トディスク６が設けられ、ラジアル軸受部５の負荷側に
はスラストディスク６の両面に圧力流体を噴出するスラ
スト軸受部７が形成されている。ラジアル軸受部５とス
ラスト軸受部７との間には、冷却水あるいは冷却油を循
環させる冷却ジャケット９が設けられ、冷却ジャケット
９の両方の側面をそれぞれラジアル軸受部５とスラスト
軸受部７の側面に密着させてある。主軸１の負荷側軸端
11の端面にはほぼ冷却ジャケット９と対向する位置まで
の深さをもつ中空部12が開口して設けられている。中空
部12の内側には主軸１と同軸になるように、かつ中空部
12の内周に空隙を介して、例えばスーパーインバー等の
不変鋼やセラミックスのような熱膨張係数が極めて小さ
い材料からなる内軸13が設けられ、いわゆる二重軸を形
成している。内軸13の一方端は中空部12の底部で接合さ
れており、他方端は負荷側軸端11の端面から突出させ、
チャック８が負荷側軸端11の端面から空隙10を介して離
れた位置で内軸13に固定されるようにしてある。

このような構造において、高速回転時に、ラジアル軸受
部５、スラスト軸受部７およびステータコイルなどから
の発熱量が多くなると、主軸１の軸方向熱変位は、スラ
ストディスク６を基準として負荷側にむかって変位す
る。しかし、負荷側軸端11はチャック８との間に空隙10
が設けられているので変位しても問題はない。

一方、内軸13は主軸１と内軸13との間の中空部12におけ
る空隙および冷却ジャケット９による冷却効果により主
軸１からの熱伝導が遮断されるため、内軸13は殆ど温度
上昇しない。したがって、不変鋼またはセラミックスか
らなる内軸13の負荷側軸端付近における軸方向熱変位は
殆ど抑制される。

なお、内軸13は中空にして熱伝導面積を小さくして温度
上昇を抑制するとともに軽量化を図るようにしてもよ
い。

［考案の効果］ 以上述べたように、本考案によれば、主軸の負荷側軸端
における流体軸受やステータコイルからの発生熱による
軸方向変位が、冷却ジャケットによる冷却作用および不
変鋼等の熱膨張係数の小さい材料よりなる内軸の低膨張
性によって抑制できるので、加工精度の高い主軸モータ
を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す断面図、第２図は従来例
を示す断面図である。 １……主軸、11……負荷側軸端、12……中空部、13……
内軸、２……ロータ、３……ステータ、４……ハウジン
グ、５……ラジアル軸受部、６……スラストディスク、
７……スラスト軸受部、８……チャック、９……冷却ジ
ャケット、10……空隙

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】先端にチャックを装着し、主軸に固定され
   たロータと前記ロータに対向するステータとを備えたモ
   ータユニットと、前記主軸を前記ロータの片側または両
   側でラジアル方向に支持する静圧ラジアル軸受部と、前
   記静圧ラジアル軸受部の負荷側に設けられ、かつ前記主
   軸をスラスト方向に支持する静圧スラスト軸受部と、前
   記静圧ラジアル軸受部と前記静圧スラスト軸受部との間
   に設けた冷却ジャケットとよりなる主軸モータにおい
   て、前記冷却ジャケットを前記静圧ラジアル軸受部と前
   記静圧スラスト軸受部の側面に密着させたことを特徴と
   する主軸モータ。
2. 【請求項２】前記主軸の負荷側軸端に中空部を設け、前
   記中空部の底部に一方端が接合され、他方端が負荷側軸
   端からわずかに突出して設けられた内軸とを備え、前記
   内軸に前記チャックを装着した請求項１記載の主軸モー
   タ。
3. 【請求項３】前記内軸が不変鋼で構成された２記載の主
   軸モータ。
4. 【請求項４】前記内軸がセラミックスで構成された請求
   項２記載の主軸モータ。
5. 【請求項５】前記内軸が中空である請求項２から４まで
   のいずれか１項に記載の主軸モータ。