JPH1119849A

JPH1119849A - 工作機械の主軸の冷却装置

Info

Publication number: JPH1119849A
Application number: JP17548197A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tazawa; 博樹田沢; Junichi Imanaga; 順一今永
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】工作機械の主軸の内部に冷却液を供給する冷
却装置の冷却液通路を改良し、主軸の熱バランスを向上
する。【解決手段】工作機械の主軸の内部に圧入される円筒
状のスリーブ６０は、外周部を軸線方向に平坦に形成し
てなる溝６２５、及び溝６４５を備える。４本の溝６２
５は、穴６２２を介して環状溝６２０に連通し冷却液が
供給される。溝６２５を通って主軸先端近傍に達した冷
却液は、環状溝６３０を介して排出通路６４５を通り、
溝６４２から主軸外へ排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸に
係り、特に、主軸を内部から冷却する主軸冷却構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の主軸のテーパ穴内には所望の
工具のシャンクが自動装着される。工具の固定はシャン
クの後端部に形成されるプルスタッドにドローバの先端
部に係着するクランプ用爪を係合させ、クランプ用ばね
のばね力により前記クランプ用爪でプルスタッドを主軸
内に引き込んで行われる。一方、工具のアンクランプは
ドローバの後端側に配設される押圧機構部によりドロー
バ及びクランプ用ばねを押圧し、クランプ用爪とプルス
タッドとの係合を解除して行う。以上のように、工作機
械の主軸内には前記クランプ用爪、ドローバ、クランプ
用ばね及び押圧機構部等が内蔵されているため、主軸の
内部から冷却することは困難であった。そのため、主軸
台側に枢支する軸受の冷却を行う冷却油により主軸をそ
の外周側から冷却する手段が専ら採用されていた。実開
平６−２７０４７号公報は、主軸の内部に冷却液を送り
込む冷却構造を開示し、特開昭６４−８７１３０号公報
は、主軸をモータのロータに直接連結した主軸構造にお
ける冷却装置を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】主軸内に冷却液を供給
する冷却装置にあっては、主軸内部にスリーブを圧入し
て２重構造として、この主軸内周面とスリーブ外周面と
の間に冷却液の通路が設けられる。冷却液は、主軸の後
部から供給されて、主軸先端部へ送られ、先端部から主
軸後部へ戻される経路を通過する。本発明は、冷却液の
通路の加工が容易であって、しかも熱バランスの良好な
主軸の冷却装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の冷却装置は、ハ
ウジングと、ハウジング内に軸受を介して回転自在に支
持される主軸と、主軸に直結されるモータと、主軸の内
周部に嵌装される円筒状のスリーブと、主軸の内部とス
リーブとの間に形成される冷却液の通路と、通路に対し
て冷却液を供給・排出する装置を備える。そして、スリ
ーブは、スリーブの外周部に軸線に沿って形成される平
坦状の溝と、スリーブの主軸の先端部に形成されて平坦
状の溝に連通する環状の溝を備えるものである。また、
平坦状の溝は、スリーブの外周部に９０度毎に設けられ
る４本の冷却液の供給用の溝と、冷却液の供給用の溝の
中間部に形成される４本の冷却液の排出用の溝を備える
ものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の軸芯冷却装置を
備えた主軸台の全体構成の一部を省略して示す断面図で
ある。全体を符号１で示す主軸台はハウジング１０内に
ベアリング群３０，３２で回転自在に支持される主軸２
０を有する。ハウジング１０の内部には、主軸２０を駆
動するモータ４０が組み込まれている。モータ４０は、
ハウジング１０内に固定されたステータ４２と、主軸２
０の外周部に固定されたステータ４２と、主軸２０の外
周部に固定されたロータ４４を有し、主軸２０はモータ
４０により直接に駆動される。

【０００６】主軸２０の先端部に設けたテーパ穴２２
は、工具のテーパシャンク２４を把持する。主軸２０の
中心部には、ドローバ５０が軸方向に摺動自在に配設し
てあり、図示しない駆動装置により軸方向に操作され
る。ドローバ５０の先端には、コレットチャック５２が
設けてあり、ドローバ５０が図で右側に移動することに
よって閉じ、工具のテーパシャンク２４の尾部に設けた
スタッドボルト２６を把持して、主軸２０のテーパ穴２
２に工具２４を引き込む。主軸２０内には、スプリング
５４が配設してあり、ドローバ５０を常時引き込む方向
に付勢して工具を確実に把持する。

【０００７】工具交換時には、ツールアンクランプ装置
２００によって、ドローバ５０はスプリング５４の力に
抗して押し出され、工具２４を主軸２０のテーパ穴２２
から押し出す。主軸２０をモータ４０で直接に駆動する
構造であるので、主軸２０はモータ４０が発生する熱を
受け易い構造となっている。この熱による主軸の熱変形
を防止するために、主軸２０の内周面にスリーブ６０を
挿入して、このスリーブ６０と主軸２０との間に冷却液
を供給する、いわゆる軸芯冷却構造を採用している。

【０００８】この軸芯の冷却装置は、主軸台１の後部に
装備される。全体を符号１００で示す冷却装置は、ハウ
ジング１１０内に配設されるロータリジョイント装置１
２０を備える。ロータリジョイント装置１２０は、ハウ
ジング１１０に対して固定される本体１３０と、主軸と
一体に回転して、主軸２０とスリーブ６０に対して冷却
液を送るロータリ部材１５０を有する。ロータリ部材１
５０は、主軸２０内に挿入されるシャフト部材８０を介
して冷却液を供給・排出する。

【０００９】図２は、冷却装置１００の詳細を示す説明
図、図３はロータリジョイント装置の拡大断面図であ
る。冷却装置１００は、主軸台のハウジング１０に連結
されるハウジング１１０内に装備されるロータリジョイ
ント装置１２０を備える。ロータリジョイント装置１２
０は、ハウジング１１０側に固定される本体１３０を有
し、本体１３０には、冷却液の流入口１３１と流出口１
４１が設けられる。

【００１０】流入口１３１は、内周部に形成されるリン
グ溝１３２に連通され、リング溝１３２はロータリ部材
１５０の外周部に形成される空間１３３に連通される。
空間１３３に送られる冷却液は、ロータリ部材１５０に
設けた第１の貫通穴１５１を介してシャフト８０の第１
の通路８１へ送り出される。第１の通路８１の冷却液
は、矢印Ｆ₁の方向に送られ、主軸２０とスリーブ６０
の間に形成される冷却液の供給通路７１へ供給されて、
主軸の発熱を防止する。

【００１１】主軸の冷却液の戻り通路７２から戻る冷却
液は、シャフト８０の第２の通路８２を通って、矢印Ｆ
₂方向に流れ、ロータリ部材１５０の第２の貫通穴１５
２を介して空間１４３に戻る。空間１４３の冷却液は、
ロータリジョイント本体１３０の流出口１４１に連通す
るリング溝１４２に流れ、流出口１４１から外部へ排出
される。

【００１２】図３に示すように、工具交換時には、図１
に示すツールアンクランプ装置２００によって、ドロー
バに連結されたシャフト８０は矢印Ｃ₁方向に押圧され
る。この押圧によって、シャフト８０は寸法Ｓ₁だけ軸
方向に摺動する。ロータリ部材１５０は、シャフト８０
とともに軸方向に移動する。ロータリジョイント装置の
本体１３０は固定されるので、このロータリ部材１５０
との間のシール構造が必要となる。

【００１３】ロータリ部材１５０の両端部に配設される
リング部材１７１，１７２は、ロータリ部材１５０と一
体に回転する。一方、本体１３０に配設する押圧リング
１８１，１８２は固定されており、リング部材１７１，
１７２は、この押圧リング１８１，１８２の側面に対し
て回転摺動する。２個の押圧リング１８１，１８２は、
ロータリジョイント装置の本体１３０の円周上に配設し
た複数本のコイルスプリング１９０により、互に相反す
る方向に付勢されている。このバネ力によって、押圧リ
ング１８１はロータリ部材側のリング部材１７１に押圧
され、押圧リング１８２は相手のリング部材１７２に押
圧される。

【００１４】以上の構成によって、ロータリジョイント
装置１２０は、主軸が回転している間に、冷却液を主軸
の軸芯に循環させて主軸全体を冷却することができる。
また、主軸を停止して、ドローバを押し出し工具を交換
する際にも、ロータリ部材はドローバとともに軸方向に
摺動するが、冷却液の通路のシールを確保することがで
きる。

【００１５】図４はスリーブ６０の側面図、図５はスリ
ーブ６０の断面図、図６は図５のＹ部の拡大図、図７は
図４のＢ−Ｂ断面図、図８は図４のＣ−Ｃ断面図、図９
は図４のＤ−Ｄ断面図、図１０は冷却液通路の展開図、
図１１は冷却液通路の円周上の配置図である。

【００１６】スリーブ６０は円筒状の部材であって、そ
の胴部６１０の内周部には、２つのリング溝６２２，６
４２が形成される。第１のリング溝６２２には、円周上
に４個の穴６２０が設けられる。この穴６２０はシャフ
ト８０の通路を介して冷却液供給装置の冷却液流入口に
連通される。スリーブ６０の外周部には軸線方向に沿っ
て、４５度に８本の平坦面が形成される。８本の平坦面
のうち、穴６２０の出口を含む４本の平坦面８２５は、
冷却液の流入路を形成する。すなわち、スリーブ６０を
主軸２０の内周部に圧入したときに、主軸２０の内周面
と、この平坦面との間の空間が冷却液の流路を構成す
る。

【００１７】冷却液の流入路６２５の先端部は、リング
状の溝部６３０に連通する。スリーブ６０の内側に形成
される第２のリング溝６４２は、冷却装置の冷却液の流
出口へ連通される。リング溝に対して円周上の４ヶ所に
形成された穴６４０は４本の流出路６４５に連通し、ス
リーブ先端の溝部６３０の冷却液は、流出路６４５を通
って冷却装置の冷却液の流出口へ戻される。すなわち、
冷却液の流入路６２５と流出路６４５は、直線状の通路
であって、円周上で４５度の角度間隔で交互に配設され
るものである。この構成によって、主軸全体にかかる熱
負荷は均等に配分され、主軸の熱変形も均一となる。し
たがって、主軸の熱変化による影響に対する対応も容易
となる。

【００１８】尚、上記実施形態では、スリーブ６０の外
側に４５度毎に冷却液の流路を配設した例を説明してい
るが、等間隔の角度であれば、任意角度（例えば、３０
度毎，６０度毎等）にも適用できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上のように、工作機械の主軸
内部に冷却液を送って、主軸を軸芯側から冷却する冷却
装置において、冷却液の通路を主軸の内周部に圧入され
るスリーブの外周部に形成したものである。そして、ス
リーブの外周部を軸線に沿って平坦面とすることによ
り、冷却液の通路を容易に加工するものである。主軸の
後部から供給された冷却液は主軸の先端部近傍に送ら
れ、再度主軸後部へ戻され排出される。スリーブの外側
に９０度毎に４本の冷却液流入路を設け、これらの中間
部に冷却液流出路を設けてあるので、熱バランスの良い
主軸の冷却装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の主軸台の概要を示す断面図。

【図２】本発明の主軸台に装備される冷却装置の断面
図。

【図３】冷却装置のロータリジョイントの断面図。

【図４】スリーブの側面図。

【図５】スリーブの断面図。

【図６】図５のＹ部の拡大図。

【図７】図４のＢ−Ｂ断面図。

【図８】図４のＣ−Ｃ断面図。

【図９】図４のＤ−Ｄ断面図。

【図１０】冷却液通路の展開図。

【図１１】冷却液通路の配置図。

【符号の説明】

１主軸台１０ハウジング２０主軸３０軸受４０モータ５０ドローバ６０スリーブ８０シャフト１００冷却装置１１０ハウジング１２０ロータリジョイント１３０ロータリジョイント本体１５０ロータリ部材１７１，１７２リング部材１８１，１８２押圧リング１９０コイルスプリング２００ツールアンクランプ装置６２５冷却液の流入路６４５冷却液の流出路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、ハウジング内に軸受を介
して回転自在に支持される主軸と、主軸に直結されるモ
ータと、主軸の内周部に嵌装される円筒状のスリーブ
と、主軸の内部とスリーブとの間に形成される冷却液の
通路と、通路に対して冷却液を供給・排出する装置を備
え、スリーブは、スリーブの外周部に軸線に沿って形成され
る平坦状の溝と、スリーブの主軸の先端部に形成されて
平坦状の溝に連通する環状の溝を備える工作機械の主軸
の冷却装置。
【請求項２】平坦状の溝は、スリーブの外周部に９０
度毎に設けられる４本の冷却液の供給用の溝と、冷却液
の供給用の溝の中間部に形成される４本の冷却液の排出
用の溝を備える請求項１記載の工作機械の主軸の冷却装
置。