WO1998053951A1 - Moteur synchrone de commande de broche principale - Google Patents

Description

明 細 書

主軸駆動用 同期電動機

技 術 分 野

本発明は 、 主軸駆動用の 同期電動機の改良 に関する 。

背 景 技 術

ボール盤ゃ タ ッ ビ ングマ シ ン等の 高速回転型の 工作機 械に用い る 主軸構造 と し てツ ールス ルー ク ー ラ ン ト ゃス ピ ン ド ル ス ルー ク ー ラ ン ト が知 ら れてい る 。

図 3 は従来の ツ ールス ル一 ク ー ラ ン ト に利用 さ れる 主 軸構造を簡略化 し て示す断面図であ る 。 ッ一ル ス ルー ク 一ラ ン ト の場合 、 主軸 1 の先端に専用の 工具フ ォ ルダ 2 を設けて配管 3 か ら の ク ーラ ン ト を工具 4 の先端に導 く 構造 と な っ てい る が 、 誘導電動機 5 か ら 主軸 1 への動力 の伝達が複数の歯車か ら な る 歯車列 6 ま たはベル ト 等を 介 し て行なわれる ため 、 動力の ロ スや主軸 1 のブレ と い つ た問題があ り 、 本格的な 高速回転には適 さ ない 。

ま た 、 ス ピ ン ド ル ス ルー ク ー ラ ン ト に利用 さ れる 主軸 構造 と し ては 、 図 4 に示す よ う に 、 主軸 1 のみに軸方向 の貫通孔 7 を 穿設 し 、 主軸 1 の端部に回転ジ ョ イ ン ト 8 を介 し て配管 3 を接続し 、 回転ジ ョ イ ン ト 8 と 貫通孔 7 と を介 し て配管 3 か ら の ク ー ラ ン ト を工具 4 の先端に導 く 構造の も の と 、 図 2 に示す よ う に 、 主軸 1 の貫通孔 7 に加え て誘導電動機 5 の ロ ー タ 軸 9 にも 軸方向の貫通孔 1 0 を 穿設 し 、 主軸 1 と ロ ー タ 軸 9 をカ プラ 2 7 を介 し て直結 し 、 ロ ー タ 軸 9 の端部に設け た回転ジ ョ イ ン ト 8 と 貫通孔 1 0 お よび貫通孔 7 を介 し て配管 3 か ら の ク ー ラ ン ト を工具 4 の先端に導 く 構造の も の と があ る 。

図 4 に示 し たス ピ ン ド ルス ルー型の 主軸構造の場合 、 主軸構造 自 体が複雑化し 、 また 、 図 3 の も の と 同様 、 誘 導電動機 5 か ら 主軸 1 への動力の伝達が複数の歯車か ら な る 歯車列 6 ま たはベル ト 等を介 し て行なわれる ため 、 やは り 、 動力の ロ ス等の問題があ り 、 本格的な高速回転 には適 さ なレ、 。

図 2 の 主軸構造の場合では 、 主軸 1 と ロ ー タ 軸 9 と が 直結 さ れる ため 、 構造の簡略化や動力の伝達性能お よび 主軸 1 のブレ 等に関する 問題は解消 さ れる が 、 駆動源 と な る誘導電動機 5 の ロ ー タ に流れる 二次電流の影響で発 熱が生 じ 、 こ の熱が主軸 1 に伝達さ れて 主軸 1 に熱変形 の発生する 場合があ り 、 正確な加工が困難にな る 可能性 があ っ た 。

発 明 の 開 示

本発明の 目 的は 、 主軸 に熱変形の影響を 与え る こ と な く 高速回転が可能であ っ て 、 動力 ロ ス の ない簡単な 主軸 構造に適用する こ と の で き る 主軸駆動用 同期電動機を提 供する こ と にあ る 。

本発明の 主軸駆動用 同期電動機は 、 ス テー タ と 、 ロ ー タ と 、 主軸に接続さ れた と き に主軸に設け た ク ー ラ ン ト を工具に供給する ため の貫通孔 と 通 じ る 軸方向の貫通孔 を有する ロ ー タ 軸 と を備え る 。

同期電動機は永久磁石を ロ ー タ に固定し て設け た構成 であ る ため 、 誘導電動機 と は違っ て ロ ータ の励磁に必要 と なる 二次電流の影響によ る発熱が生じ ない 。 従っ て 、 ロ ータ軸 と 主軸 と を直結しても 主軸に熱変形が生じ る こ と はない 。 こ の同期電動機の ロ ータ軸に貫通孔を穿設し ロ ータ軸 と 主軸 と を直結し て ロ ータ軸の貫通孔 と 主軸の 貫通孔 と を介して工具にク 一ラ ン ト を供給する ス ピ ン ド ルスルー ク ーラ ン ト とする こ と によ り 、 熱変形の影響の ない高速回転型の主軸構造が達成さ れる 。

図面の簡単な説明

図 1 は 、 本発明の一実施例に係る 主軸駆動用電動機の 構成を示す断面図 、

図 2 は 、 主軸 と ロ ータ軸を直結し たス ピ ン ドルス ルー ク ーラ ン ト の主軸構造を示す断面図 、

図 3 は 、 従来の ツールスルー ク 一 ラ ン ト に利用 さ れる 主軸構造を示す断面図 、

図 4 は 、 従来のス ピ ン ドルス ルー ク ーラ ン ト に利用 さ れる 主軸構造を示す断面図であ る 。

発明を実施する ための最良の形態 図 1 は 、 本発明の一実施例に係る 主軸駆動用同期電動 機 1 1 を ロ ータ軸 9 の中心軸を含む平面で切断し た断面 図であ る 。

主軸駆動用電動機 1 1 は 、 図 1 に示す通 り 、 電動機本 体 1 2 と 、 電動機本体 1 2 の上面に固設された端子箱 1 4 と 、 電動機本体 1 2 の後端部に固設されたチューブ状 のデ ィ ス タ ンスブ ロ ッ ク 1 3 と 、 ディ ス タ ンスブ ロ ッ ク 1 3 の端部に取 り 付け ら れた冷却フ ァ ンユニ ッ ト 1 5 に よ っ て構成 さ れる 。

電動機本体 1 2 は 、 ノヽ ウ ジング 1 6 と 、 ハ ウ ジング 1 6 に固設 さ れた円筒状の ス テー タ 1 7 と 、 ノヽ ウ ジング 1 6 内 にベア リ ング 1 8 及び 1 9 を介 し て回転 自 在に軸支 さ れた ロ ー タ 軸 9 と 、 ロ ー タ 軸 9 の外周部に固着 さ れた ロ ー タ 2 0 と 、 回転位置検出器 2 3 と カゝ ら な る 。 回転位 置検出器 2 3 は 、 ロ ー タ 軸 9 に取 り 付け ら れた磁性体歯 車 2 1 と ノ、 ウ ジン グ 1 6 の側 に取 り 付け ら れた磁気セ ン サ 2 2 に よ っ て構成 さ れる 。 或いは 、 ロ ー タ 軸 9 に取 り 付け られた回転ス リ ッ ト 板 2 1 と ハ ウ ジング 1 6 の側に 取 り 付け ら れたフ ォ ト カ プラ 2 2 と に よ っ て構成する こ と が 出来る 。

ロ ー タ 2 0 は 、 その表面 に貼 り 付け又は内部に埋め込 まれた希土類磁石やフ ェ ラ イ ト 磁石等の永久磁石 2 4 を 一体的に備え てい る 。 ロ ー タ 2 0 と ス テ 一 タ 1 7 と に よ つ て構成 さ れる 電動機本体 1 2 は 、 励磁電流を必要 と し ない 同期電動機 と し て の機能を有する 。 従っ て 、 ロ ー タ 2 0 を高速で回転 さ せて も ロ ー タ 2 0 に二次電流に よ る 発熱作用 が生じ る こ と はない 。

ロ ー タ 軸 9 の 中心には貫通孔 1 0 が穿設 さ れ 、 工作機 械の主軸に供給す る ク ー ラ ン ト を流すための管路の一部 を構成し てい る 。 貫通孔 1 0 の後端部 、 つ ま り 、 デイ ス タ ンスブ ロ ッ ク 1 3 側の端部には 、 図 2 ま たは図 4 に示 すよ う な従来 と 同様の 回転ジ ョ イ ン ト 8 が取 り 付け られ 回転ジ ョ イ ン ト 8 力、 ら の配管 3 はデ ィ ス タ ン スブロ ッ ク 1 3 を形成する外筒の適宜位置に穿設さ れた孔を通っ て 外部に導かれる よ う になつ ている 。 つま り 、 ディ ス タ ン スブロ ッ ク 1 3 は回転ジ ョ イ ン ト 8 等を設置する ための 空間を確保する ための部材であ る 。 なお 、 図 1 において は回転ジ ョ イ ン ト 8 お よび配管 3 に関し ては記載を省略 さ れて レ、 る 。

また 、 円筒状の冷却フ ァ ンユニ ッ ト 1 5 内 には強制空 冷用のフ ァ ン と これを駆動するモー タ と が内装さ れてお り 、 モータ によ っ て強制空冷用のフ ァ ンを駆動し 、 ディ ス タ ン スブロ ッ ク 1 3 内の空間を介し て電動機本体 1 2 のハウ ジング 1 6 内の送風路 2 5 に外気を流通 させる こ と によ り 、 電動機本体 1 2 の強制空冷を行な う こ と がで き る よ う に な っ て レヽ る 。 つ ま り 、 デ ィ ス タ ン スブロ ッ ク 1 3 は送風路の一部を構成する 部材でも あ る 。 なお 、 フ ア ンを駆動する モータ力ゝ ら の配線 2 6 は 、 図 1 に示すよ う に 、 電動機本体 1 2 の上面に固設さ れた端子箱 1 4 に 接続さ れている 。 電動機本体 1 2 は液冷'と し ても よレ、 。

主軸構造に対する 主軸駆動用電動機 1 1 の取付け方法 に関し ては図 2 に示し た従来例 と 同様であ り 、 工作機械 の主軸構造の上に主軸駆動用電動機 1 1 を立設し 、 工作 機械の主軸 1 の端部 と 主軸駆動用電動機 1 1 の ロ ータ軸 9 の端部 と を力ブラ 2 7 を介し て直に接続する こ と によ つ て行な う 。

主軸駆動用電動機 1 1 の ロ ータ軸 9 によ っ て主軸 1 を 直に回転駆動する シ ン プル な構成であ る ため 、 動力の 口 スゃ主軸 1 の ブ レお よび振動 といっ た問題がな く 、 しか も 、 主軸駆動用電動機 1 1 は同期電動機によ っ て構成さ れている ため 、 二次電流によ る発熱がな く 、 ロータ軸 9 や主軸 1 の熱変形が少な く な り 、 正確な加工を行な う こ と ができ る よ う になる 。

また 、 ロ ータ 2 0 に取 り 付け る永久磁石 2 4 と して強 力なも のを使用すれば 、 同 じ大き さ の誘導電動機に比べ て大き な ト ルク を発生させる こ と ができ る ので 、 誘導電 動機を使用 し た従来の主軸構造よ り も 高速且つ高加速の 加工を実施する こ と ができ 、 また 、 装置全体 と し ての小 形化にも 役立つ 。

また 、 励磁電流を必要 と し ない こ と か ら 、 駆動電力の 省力化や駆動用ア ン プの小形化の面でも 効果がある 。

本発明の主軸駆動用電動機によれば 、 主軸に熱変形の 影響を与えた り 動力伝達の ロ ス を生じ る こ と な く 、 ス ピ ン ドルス ル ー ク ーラ ン ト 式の高速回転型の主軸構造を提 供する こ と ができ る 。 また 、 本発明の主軸駆動用電動機 は 、 励磁電流を必要 と し ない同期電動機であ る の で 、 駆 動電力の省力化や駆動用ア ン プの小形化が達成さ れる 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ク ー ラ ン ト を工具に供給する ため の貫通孔を有する 主軸を駆動する 同期電動機であ っ て 、

ス テー タ と 、 ロ ー タ と 、 前記主軸に接続さ れた と き に 前記主軸の貫通孔 と 通 じ る 軸方向の貫通孔を有する ロ ー タ 軸 と を備え た 、 同期電動機 。

2 . 前記 ロ ー タ は 、 その表面に張 り 付け られた永久磁石 を有する 、 請求の範囲第 1 項に記載の主軸駆動用 同期電 動機 。

3 . 前記ロ ー タ は 、 その 内部に埋め込まれた永久磁石を 有する 、 請求の範囲第 1 項に記載の 主軸駆動用電動機 。

4 . 前記ロ ー タ 軸の前記主軸 と 接続さ れる 端部 と は反対 の端部側 に設け られ 、 前記ロ ー タ 軸の前記貫通孔に ク ー ラ ン ト を導入する 回転ジ ョ イ ン ト を取 り 付け る ため の空 間を 内部に形成する デ ィ ス タ ン スブ ロ ッ ク と 、 前記デ ィ ス タ ン スブ ロ ッ ク の端部に取付け られた冷却フ ァ ン と を 更 に備え 、 前記ス テー タ は 、 軸方向 に貫通する 送風路を 有す る 、 請求の範囲第 1 項に記載の主軸駆動用 同期電動 機 。