JPS6214387B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば工作機械の複数の主軸等の
軸受部を冷却する多軸冷却装置に関するものであ
る。

従来、この種の装置としては第１図及び第２図
に示すものがあつた。これら各図において、１，
１１は工作機械の第１、第２の主軸装置であり、
スパンＰの間隔で配置されている。２，２１は主
軸、３，３１は軸受、４，４１は軸受台、５，５
１はプーリ、６はベツドである。

次に動作について説明する。図示しない駆動用
電動機によりＶベルトを介してプーリ５，５１に
伝えられた回転力によつて主軸２，２１を回転さ
せる。この時、主軸２，２１と軸受台４，４１と
の間に位置する軸受３，３１は主軸２，２１が円
滑に回転することを助ける目的をもつているが、
回転とともに軸受３，３１は摩擦により発熱し温
度上昇する。軸受３，３１に生じた熱量は軸受台
４，４１に伝わり、ベツド６および周囲空気へ伝
熱して放熱する。この際に軸受台４，４１は温度
上昇し、各部は熱膨脹による種々の熱変形・歪を
生じる。このため主軸２，２１の位置が変動し、
被加工物を機械加工するときに加工精度が低下す
るという欠点があつた。さらに、相互間の主軸
２，２１の位置の変動に差を生じると同時に複数
の加工を行なう際に相互の加工精度に差を生じる
という欠点ががあつた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたものであり、第１、第２の
主軸装置を有効にかつ平均的に冷却することがで
きる多軸冷却装置を提供することを目的としてい
る。

以下、この発明の一実施例を第３図及び第４図
に基づいて説明する。第３図は機能系統を示すブ
ロツク図、第４図は断面側面図であり、これら各
図において、７，７１は軸受台４，４１の内部に
形成された環状の中空室、８，８１は放熱装置で
あり、冷却フアン９，９１により冷却されてい
る。１０，１０１は中空室７，７１と放熱装置
８，８１をそれぞれ連通する蒸気管、１２，１２
１は中空室７，７１と放熱装置８，８１をそれぞ
れ連通する液管である。１３は蒸気管１０と放熱
装置８１とを連通すると共に、例えばベローズ等
の伸縮可能なフレキシブル部１３ａを有する第１
の連通管、１３１は蒸気管１０１と放熱装置８と
を連通すると共に、例えばベローズ等の伸縮可能
なフレキシブル部１３１ａを有する第２の連通
管、１４は液管１２と液管１２１とを連通すると
共に、例えばベローズ等の伸縮可能なフレキシブ
ル部１４ａを有する第３の連通管である。

なお、中空室７，７１および放熱装置８，８
１、蒸気管１０，１０１、液管１２，１２１の内
部を真空減圧後アンモニア、フロン等の作動液体
がその内部に所定量封入される。

次に動作について説明する。軸受台４，４１で
受熱した軸受３，３１の熱量は中空室７，７１の
内のフロン等の作動液体を加熱して気化させる際
に蒸気潜熱として奪われ、気化したフロン等の蒸
気は自身の蒸気圧を利用して蒸気管１０，１０１
等を経て放熱装置８，８１へ移動し、冷却フアン
９，９１により周囲空気により冷やされる。この
とき、フロン等の蒸気は凝縮して液体に戻るが、
凝縮潜熱を周囲空気に放出し、軸受３，３１の熱
量を周囲空気へ放熱する。凝縮した作動液は液管
１２，１２１を経て重力を利用して軸受台４，４
１の中空室７，７１へ戻る。また、蒸気管１０を
通る作動液体の蒸気の一部は第１の連通管１３を
経て放熱装置３１に流入し、その放熱装置８１で
凝縮液化した作動液体は液管１２１を経て軸受台
４１の中空室７１に流入する。一方、蒸気管１０
１を通る作動液体の蒸気の一部は第２の連通管１
３１を経て放熱装置８に流入し、その放熱装置８
で凝縮液化した作動液体は液管１２を経て軸受台
４の中空室７に流入する。このような動作をくり
返し行なうことにより、軸受台４，４１の熱量を
放熱装置８，８１を熱輸送して効率よく冷却する
ようにしている。

ところで、軸受台４が他方の軸受台４１に比べ
温度上昇（熱量）が大きくなると、軸受台４の中
空室７内の作動液体の蒸気化の際の蒸気量・圧
力・温度が他方に比べ大きくなる。従つて、より
大きな蒸発潜熱を奪い軸受台４をより大きく冷却
するとともに、軸受台４の中空室７より放熱装置
８だけでなく他方の放熱装置８１へも第１の連通
管１３を経てより大きい圧力・温度の蒸気が流入
する。これにより、軸受台４側からみると他方の
放熱装置８１へ第１の連通管１３を経て流入する
分だけ放熱面積が増大し、冷却能力が高くなる。
又、放熱装置８１では軸受台４の中空室７より流
入した温度の高い蒸気が軸受台４１の中空室７１
より流入した温度の低い蒸気と混合し、結果とし
て軸受台４１の中空室７１より流入した蒸気の温
度が高くなる。従つて、放熱装置８１で凝縮液化
した作動液体の温度も高くなり、その高くなつた
分だけ軸受台４１の温度上昇を増大している。一
方、軸受台４１の中空室７１より放熱装置８１だ
けでなく他方の放熱装置８へも第２の連通管１３
１を経て温度の低い蒸気が流入し、放熱装置８で
は軸受台４の中空室７より流入した温度の高い蒸
気と混合し、結果として軸受台４の中空室７より
流入した蒸気の温度が低くなる。従つて、放熱装
置８で凝縮液化した作動液体の温度も低くなり、
その低くなつた分だけ軸受台４の温度上昇を低減
している。このような動作がくり返えされると、
だんだん軸受台４の中空室７内の作動液体の量が
少なくなり軸受台４１の中空室７１内の作動液体
の量が多くなるが、第３の連通管１４により放熱
装置８１から軸受台４１の中空室７１内に戻る作
動液体の一部を軸受台４の中空室７に戻すことが
でき、両作動液体の量を所定量にするように働い
ている。このような動作をくり返えして行なうこ
とにより、両軸受台４，４１の何れか一方の発熱
量・温度上昇が増大しはじめると、両軸受台４，
４１の温度上昇差を小さく抑えるように働き、両
軸受台４，４１が平均的に有効に冷却される。従
つて、工作機械において軸受部の熱変形・歪を最
少限に抑えることができ、加工精度を向上させる
ことができる。

また、主軸２と主軸２１のスパンＰを第１、第
２、第３の連通管１３，１３１，１４のフレキシ
ブル部１３ａ，１３１ａ，１４ａの伸縮範囲内で
可変とすることができる。

なお、上記実施例では、冷却フアン９，９１を
用いた場合について述べたが、冷却フアン９，９
１を用いず自然風冷してもよく、あるいは冷却源
として冷却風以外の冷却水・油などを用いても同
様な効果が得られる。

また、上記実施例ではフレキシブル部１３ａ，
１３１ａ，１４ａをベローズで構成する場合につ
いて述べたが、ベローズ以外で伸縮可能なフレキ
シブル部を構成するようにしてもよい。

また、上記実施例では中空室７，７１が軸受台
４，４１にそれぞれ設けられた場合について述べ
たが、中空室７，７１を軸受３，３１、あるいは
軸受３，３１と軸受台４，４１との間に設けるよ
うにしてもよい。

ところで、上記説明では主軸装置が２個の場合
について述べたが、３個以上の主軸装置の場合に
ついてもこの発明を適用し得ることができ、上記
実施例と同様な効果を奏する。

この発明は以上説明した通り、軸受部内部に形
成され、かつ作動液体が封入される環状の中空室
と、蒸気管と液管により構成される配管により中
空室と連通される放熱装置とをそれぞれ有し、同
じ機械に装着される第１、第２の主軸装置、第１
の主軸装置の蒸気管と第２の主軸装置の放熱装置
とを連通すると共に、伸縮可能なフレキシブル部
を有する第１の連通管、第２の主軸装置の蒸気管
と第１の主軸装置の放熱装置とを連通すると共
に、伸縮可能なフレキシブル部を有する第２の連
通管、第１の主軸装置の液管と第２の主軸装置の
液管とを連通すると共に、伸縮可能なフレキシブ
ル部を有する第３の連通管を設け、軸受部の熱量
を中空室から放熱装置に熱輸送するようにしたこ
とにより、軸受部の熱量を速やかに奪い、効率よ
く、かつ平均的に冷却できるので、軸受部の熱変
形・歪を最少限に抑制し工作機械等の加工精度を
向上できるという実用上極めて大きな効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の多軸冷却装置を示す
断面側面図、第３図及び第４図はこの発明の一実
施例による多軸冷却装置を示すブロツク図及び断
面側面図である。 図において、１，１１は第１、第２の主軸装
置、４，４１は軸受台、７，７１は中空室、８，
８１は放熱装置、１０，１２並びに１０１，１０
２は配管、１３，１３１，１４は第１、第２、第
３の連通管、１３ａ，１３１ａ，１４ａはフレキ
シブル部である。なお、図中、同一符号は同一ま
たは相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸受部内部に形成され、且つ作動液体が封入
   される環状の中空室と、蒸気管と液管により構成
   される配管により上記中空室と連通される放熱装
   置とをそれぞれ有し、同じ機械に装着される第
   １、第２の主軸装置、上記第１の主軸装置の蒸気
   管と上記第２の主軸装置の放熱装置とを連通する
   と共に伸縮可能なフレキシブル部を有する第１の
   連通管、上記第２の主軸装置の蒸気管と上記第１
   の主軸装置の放熱装置とを連通すると共に伸縮可
   能なフレキシブル部を有する第２の連通管、上記
   第１の主軸装置の液管と上記第２の主軸装置の液
   管とを連通すると共に伸縮可能なフレキシブル部
   を有する第３の連通管を備え、上記作動液体の蒸
   発、凝縮作用により、上記軸受部の熱を上記中空
   室から上記放熱装置に輸送するようにしたことを
   特徴とする多軸冷却装置。 ２ 中空室は軸受台に形成されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の多軸冷却装置。 ３ 中空室は軸受台と軸受との間にに形成された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多
   軸冷却装置。 ４ フレキシブル部はベローズで構成されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
   の何れかに記載の多軸冷却装置。