JPH10263985A

JPH10263985A - 主軸装置

Info

Publication number: JPH10263985A
Application number: JP7138097A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shirai; 博之白井; Masaaki Mitsuzono; 正昭満園; Katsuto Endo; 克仁遠藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】モータビルトイン型の工作機械の主軸装置に
おいて、主軸側の機械加工を伴わずに、モータ部分を効
率良く冷却することができる構造を提供する。【解決手段】ステータ２はステータハウジング１の内
側に収容され、ロータ３はステータ２の内周側に嵌合す
る。ロータ３の内周側には、スリーブ５を介して主軸６
が固定される。スリーブ５の内周面には、主軸６の軸方
向に平行な複数の溝９及び複数の溝１１が形成され、溝
９は冷却水の往路側流路、溝１１は冷却水の復路側流路
となっている。スリーブ５の先端側に配置されたカラー
１５には円周方向の溝１０が形成され、溝１０は、溝９
と溝１１との間をつなぎ、冷却水を往路側から復路側へ
戻す経路となっている。主軸６の後端部の内側には、内
部に冷却水のそれぞれ往路及び復路となる孔８及び孔１
２が形成されたフィティング１３を介して、２ポートの
回転継手１６が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータビルトイン
型の工作機械の主軸装置の構造に係り、特に、モータ部
分を効率良く冷却することが可能な冷却機構を備えた主
軸装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来のモータビルトイン型の工作
機械の主軸装置の構造を示す。ステータ２はステータハ
ウジング１の中に収容され、ロータ３はステータ２の内
周側に嵌合している。ロータ３の内周側には、スリーブ
４を介して主軸６が固定されている。

【０００３】一般に、モータビルトイン型の主軸装置で
は、モータ部分（ステータ２及びロータ３）の発熱が、
主軸６の熱変形に重大な影響を及ぼすので、通常、図５
に示す様に、ステータハウジング１の内周面の近傍に冷
却水ジャケット２１を設け、その中に冷却水を循環させ
て、ステータ２を外周側から冷却する方法が採られてい
る。しかし、高出力、高速回転の主軸装置においては、
モータ部分を外周側から冷却水で冷却しただけでは、十
分な冷却効果が得られない。そこで、近年、図６に示す
様に、主軸６の内部にも同様に冷却水の流路２２を設
け、その中に冷却水を循環させて、主軸６の内側からも
ロータ３を冷却する方法も採用されている。

【０００４】（従来技術の問題点）図５に示す様な、モ
ータ部分を外周側から冷却する構造の場合、ステータ２
に関しては、冷却ジャケット２１に近接しているので、
冷却水を流すことによって冷却することができるが、こ
の構造では、モータの軸心側に位置するロータ３までは
十分に冷却することができない。

【０００５】これに対して、図６に示す様な、主軸６の
内側からモータ部分を冷却する構造の場合、モータの軸
心側のロータ３と、主軸６の内部に設けられた冷却水の
流路２２とが互いに近接しているので、流路２２に冷却
水を流すことによってロータ３を効果的に冷却すること
ができる。しかし、図６に示す構造では、主軸６の内部
に冷却水を流すための流路（溝、キリ穴等）を設けなけ
ればならず、その加工に多大な時間及び技術を要するの
で、主軸６の製作コストを増大させる。また、溝、キリ
穴等を加工すると主軸の剛性を低下させる。更に、主軸
６を高速回転させた際の回転バランス等に悪影響を及ぼ
すという問題点もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
問題点を解消するために成されたもので、本発明の目的
は、モータビルトイン型の工作機械の主軸装置におい
て、主軸内部の機械加工を伴わずに、モータ部分を効率
良く冷却することができる主軸装置の構造を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の主軸装置は、ロ
ータがスリーブを介して主軸と一体化されて構成された
モータビルトイン型の主軸装置において、前記スリーブ
は、一端側から供給された冷却媒体を他端側へ送る往路
側流路と、他端側に到達した冷却媒体を前記一端側へ戻
し、前記一端側から排出する復路側流路とを備えている
ことを特徴とする。

【０００８】好ましくは、前記スリーブの内周面に、主
軸の軸方向に対して平行な複数の溝を形成し、円周方向
で互いに隣接する前記溝の一方を前記往路側流路として
用い、他方を前記復路側流路として用いる。

【０００９】あるいは、前記スリーブの内周面に複数の
ラセン状の溝を形成し、それらの溝の一部を前記往路側
流路として用い、他の一部を前記復路側流路として用い
る。なお、通常、前記冷却媒体は前記主軸の後方側から
供給され、再び前記主軸の後方側から排出される。

【００１０】本発明の主軸装置によれば、ロータと主軸
の間に位置するスリーブに冷却媒体用の往復の流路を設
け、冷却媒体をスリーブの一端側から供給して、再びそ
の一端側から排出する様にしている。これによって、モ
ータのロータをその内側から効率良く冷却することがで
きる。この結果、モータの発熱に基づく主軸の熱変形が
防止され、加工精度を維持することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に基づく主軸装置の実施の
形態の一例を図１に示す。図中、２はステータ、３はロ
ータ、５はスリーブ、６は主軸、９は溝（往路側流
路）、１１は溝（復路側流路）、１６は回転継手を表
す。

【００１２】ステータ２はステータハウジング１の内側
に収容され、ロータ３はステータ２の内周側に嵌合して
いる。ロータ３の内周側には、スリーブ５を介して主軸
６が固定されている。なお、スリーブ５は、両端からカ
ラー１４及びカラー１５を用いて主軸６に固定されてい
る。

【００１３】スリーブ５の内周面には主軸６の軸方向に
平行な複数の溝９及び複数の溝１１が形成されており、
溝９は冷却水の往路側流路、溝１１は冷却水の復路側流
路となっている。また、スリーブ５の先端側（図１の左
端部）に配置されたカラー１５には円周方向の溝１０が
形成され、溝１０は、溝９（往路側流路）と溝１１（復
路側流路）との間をつなぎ、冷却水を往路側から復路側
へ戻す流路となっている。主軸６の後端部（図１の右端
部）の内周側にはフィッティング１３が接続され、フィ
ッティング１３の内部には、冷却水のそれぞれ往路及び
復路となる孔８及び孔１２が形成されている。フィッテ
ィング１３の後端部には２ポートの回転継手１６が接続
されている。

【００１４】冷却水は、回転継手１６の一方のポートか
ら供給され、フィッティング１３に形成された孔８を介
して往路側流路９に入り、スリーブ５の先端側に到達す
る。スリーブ５の先端側に到達した冷却水は、カラー１
５に形成された溝１０を通って復路側流路１１に入り、
スリーブ５の後端側へ戻り、フィッティング１３に形成
された孔１２を介して、回転継手１６の他方のポートか
ら外部へ排出される。

【００１５】図２に、図１に示した主軸装置の冷却水の
流路９、１１の配置の状態を示す。図３に図２のＡ−Ａ
部の断面図を示す。図２及び図３に示す様に、スリーブ
５の内周面には、複数の軸方向の往路側流路９及び復路
側流路１１が円周方向に交互に並んで形成されている。

【００１６】図１から図３に示すように、本発明による
主軸装置の場合、ロータ３の内周側のスリーブ５の内面
に、冷却水の流路となる溝９、１１が形成されているの
で、ロータ３は内周側から効率良く冷却され、主軸６に
はモータ部分２、３の発熱の影響が及ばない。また、ス
リーブ５のみに前記溝９、１１が形成され、主軸６に対
しては冷却水を流すための溝あるいは孔等の機械加工が
行われないので、製作が比較的容易で、高度な技術は要
求されない。

【００１７】図４に、本発明に基づく主軸装置の実施の
形態の他の例を示す。この例では、スリーブ１７の内周
面に等ピッチで二条のラセン状の溝を設け、それらの溝
の一方１８を往路側流路とし、他方１９を復路側流路と
している。その他の構成については図１に示した主軸装
置と同様である。

【００１８】この例でも、スリーブ１７の内周面に冷却
水の流路となる溝１８及び溝１９が形成されているの
で、ロータ３を内周側から効率良く冷却することがで
き、また、スリーブ１７のみに前記溝１８、１９が形成
されるので、製作が比較的容易で、高度な技術は要求さ
れない。

【００１９】

【発明の効果】本発明の主軸装置によれば、モータビル
トイン型の工作機械の主軸装置において、モータのロー
タ部をその内周側から広い面積で冷却媒体を用いて冷却
することができるので、大きな冷却効率が得られる。ま
た、冷却媒体を流すための流路は、専らスリーブ側の機
械加工によって形成されるので、製作が比較的容易で、
製作コストを低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく主軸装置の一例を示す軸方向断
面図。

【図２】図１に示す主軸装置における冷却水の流路の配
置の状態を示す図。

【図３】図２のＡ−Ａ部断面図。

【図４】本発明に基づく主軸装置の他の例を示す軸方向
断面図。

【図５】従来の主軸装置の一例を示す軸方向断面図。

【図６】従来の主軸装置の他の例を示す軸方向断面図。

【符号の説明】

１・・・ステータハウジング、２・・・ステータ、３・
・・ロータ、４・・・スリーブ、５・・・スリーブ、６
・・・主軸、８・・・孔（往路側）、９・・・溝（往路
側流路）、１０・・・円周方向の溝、１１・・・溝（復
路側流路）、１２・・・孔（復路側）、１３・・・フィ
ティング、１４・・・カラー、１５・・・カラー、１６
・・・回転継手、１７・・・スリーブ、１８・・・溝
（往路側流路）、１９・・・溝（復路側流路）、２１・
・・冷却水ジャケット、２２・・・冷却水の流路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータがスリーブを介して主軸と一体化
されて構成されたモータビルトイン型の主軸装置におい
て、前記スリーブは、一端側から供給された冷却媒体を他端
側へ送る往路側流路と、他端側に到達した冷却媒体を前
記一端側へ戻し、前記一端側から排出する復路側流路と
を備えていることを特徴とする主軸装置。
【請求項２】前記スリーブは、その内周面に主軸の軸
方向に対して平行な複数の溝が形成され、円周方向で互
いに隣接する前記溝の一方が前記往路側流路を構成し、
他方が前記復路側流路を構成することを特徴とする請求
項１に記載の主軸装置。
【請求項３】前記スリーブは、その内周面に複数のラ
セン状の溝を備え、それらの溝の一部が前記往路側流路
を構成し、他の一部が前記復路側流路を構成することを
特徴とする請求項１に記載の主軸装置。
【請求項４】前記冷却媒体は、前記主軸の後方側から
供給され、再び前記主軸の後方側から排出されることを
特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の主
軸装置。