WO2023073796A1 - 主軸装置 - Google Patents

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WO2023073796A1
WO2023073796A1 PCT/JP2021/039415 JP2021039415W WO2023073796A1 WO 2023073796 A1 WO2023073796 A1 WO 2023073796A1 JP 2021039415 W JP2021039415 W JP 2021039415W WO 2023073796 A1 WO2023073796 A1 WO 2023073796A1
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WO
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flow path
main shaft
cooling
spindle device
rolling bearing
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Application number
PCT/JP2021/039415
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅樹 市川
鉄朗 古畑
弘治 外山
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/12—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00—Cooling of bearings

Definitions

  • This disclosure relates to the technology of spindle devices.
  • a spindle device in a machine tool has a spindle device main body, a rolling bearing, a main shaft rotatably supported by the main spindle device main body via the rolling bearing, and a cooling channel for cooling the rolling bearing (Patent Document 1).
  • the cooling channel communicates with a main supply channel formed in a drawbar (push rod) arranged in the shaft hole of the main shaft and extending radially from the tip of the main supply channel to the outer peripheral surface of the drawbar. It has a hole, a helical groove formed in the main shaft communicating with the communicating hole, and a cylindrical body that is shrink-fitted and fitted to the main shaft to cover the helical groove.
  • the coolant flowing through the spiral grooves cools the rolling bearing, especially the inner ring, through the cylindrical body.
  • heat transfer to the inner ring is poor due to the presence of the cylindrical body.
  • the channel structure of the cooling channel may be complicated.
  • a spindle device includes a spindle device main body, a first rolling bearing lubricated with grease, and a main shaft rotatably supported by the main spindle device main body via the first rolling bearing.
  • a main shaft having a front end located at the rear end and a rear end located at the rear side; a rotary drive motor for rotating the main shaft; and a spiral first cooling channel formed as a groove on the outer peripheral surface of the main shaft a first cooling passage formed in a first region where at least the first rolling bearing is arranged in the axial direction of the main shaft and covered by the first rolling bearing in the first region; a first supply passage for supplying a cooling gas for cooling the first rolling bearing to the first cooling passage, wherein the first supply passage is arranged radially between the spindle device main body and the spindle.
  • the first radial flow path has a first radial flow path formed across the main shaft device main body and the main shaft in the radial direction so as to include a part of the first gap between and in the middle
  • the first radial flow path has a first front flow passage formed in the main shaft device body and a second front flow passage formed in the main shaft through which the cooling gas flows from the first front flow passage
  • a pair of first axial gaps located on both sides of the first radial flow path in the axial direction reduce leakage of the cooling gas from the first radial flow path. It has a function as a first aperture stop.
  • the cooling gas is supplied from the main spindle device main body to the first cooling flow passage formed on the outer peripheral surface of the main shaft by the first radial flow passage formed across the main shaft device main body and the main shaft in the radial direction. Therefore, it is possible to prevent the configuration of the flow path for cooling the first rolling bearing from becoming complicated. Moreover, the first rolling bearing can be directly cooled by the cooling gas flowing through the first cooling flow path by covering the first cooling flow path with the first rolling bearing. (2) In the above aspect, the flow rate of the cooling gas flowing from the first front side flow path into the second front side flow path is reduced from the first front side flow path by the function as the first throttle.
  • the flow rate of the cooling gas that leaks into the pair of first axial gaps may be greater than the flow rate of the cooling gas. According to this aspect, a larger flow rate of the cooling gas is supplied to the first cooling flow path, so that the first rolling bearing can be efficiently cooled.
  • the above aspect further includes a placement chamber positioned between the inner peripheral surface of the main spindle unit and the outer peripheral surface of the main shaft, and the rotary drive motor is a direct drive provided in the placement chamber. It may be a motor. According to this aspect, the main shaft can be rotated by the direct drive motor.
  • the above aspect further includes a first discharge passage for discharging the cooling gas flowing out of the first cooling passage to the outside, and the first discharge passage is connected from the first cooling passage.
  • the rotary drive motor located in the arrangement chamber can be cooled by using the cooling gas flowing out from the first cooling passage.
  • the downstream end of the first upstream discharge passage is located between the rear one of the pair of first axial gaps and the rotary drive motor in the axial direction. may be located.
  • the distance between the axis of the main shaft and the downstream end of the first upstream discharge passage is the distance between the axis and the outer peripheral surface of the rotor of the direct drive motor.
  • the cooling gas flowing out from the downstream end of the first upstream discharge channel can smoothly reach the rotor of the direct drive motor.
  • the direct drive motor can be efficiently cooled by the cooling gas.
  • a second rolling bearing located on the rear side of the first rolling bearing and lubricated using grease;
  • a spiral second cooling channel formed as a groove, formed in a second region in which at least the second rolling bearing is arranged in the axial direction of the main shaft, and in the second region the second rolling bearing a second cooling passage covered by a bearing; and a second supply passage for supplying the cooling gas to the second cooling passage for cooling the second rolling bearing, wherein the second supply
  • the flow path is formed across the main spindle device main body and the main shaft in the radial direction so as to include a part of a second gap between the main main shaft device main body and the main shaft in the radial direction.
  • the second radial channel is a first rear channel formed in the main shaft device body and the main shaft is formed to receive the cooling from the first rear channel;
  • a pair of second axial gaps located on both sides of the second radial flow path in the axial direction among the second gaps have a second rear flow path through which gas flows, It may have a function as a second throttle that reduces leakage of the cooling gas from the second radial flow path.
  • the cooling gas is supplied from the main spindle unit body to the second cooling flow path formed on the outer peripheral surface of the main shaft by the second radial flow path formed across the main spindle unit main body and the main shaft in the radial direction.
  • the second rolling bearing can be directly cooled by the cooling gas flowing through the second cooling flow path by covering the second cooling flow path with the second rolling bearing.
  • the flow rate of the cooling gas flowing from the first rear flow channel into the second rear flow channel is reduced from the second front flow channel by the function as the second throttle.
  • the flow rate of the cooling gas that leaks into the pair of second axial gaps may be greater than the flow rate of the cooling gas. According to this aspect, a larger flow rate of the cooling gas is supplied to the second cooling flow path, so that the second rolling bearing can be efficiently cooled.
  • an encoder for detecting information about the rotation of the main shaft; and a second discharge passage for discharging the cooling gas flowing out of the second cooling passage to the outside.
  • the second discharge channel is a second upstream discharge channel connected to the second cooling channel, the second upstream discharge channel formed in the main shaft and a second downstream discharge flow path through which the cooling gas flowing out from the second upstream discharge flow path flows, the second downstream discharge flow path being formed in the bearing retainer.
  • the downstream outlet of the second downstream discharge channel may be formed on the rear side of the ring-shaped member on the outer peripheral surface of the bearing retainer.
  • the cooling gas jetted from the downstream outlet forms a gas wall with the gas flow, so that it is possible to suppress foreign matter such as dust from adhering to the ring-shaped member.
  • the pair of second axial gaps may be positioned between the second rolling bearing and the rotary drive motor in the axial direction. According to this aspect, it is possible to prevent the cooling gas that has flowed out of the first upstream discharge passage from leaking to the second rolling bearing through the second axial clearance.
  • the present disclosure can be embodied in various forms, and can be embodied in the form of, for example, a manufacturing method of a spindle device, a control method of a spindle device, and the like, in addition to the spindle device described above.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a longitudinal section of the spindle device of the embodiment; Sectional drawing of a spindle device. The figure for demonstrating a 1st air flow path. Sectional drawing of the 2nd rolling bearing vicinity among spindle devices. The figure for demonstrating a 2nd air flow path.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a longitudinal section of a spindle device 1 of an embodiment.
  • the spindle device 1 of this embodiment is a motor built-in type spindle device provided in a machine tool such as a horizontal machining center.
  • the spindle device 1 grips a tool (illustrated) for processing a workpiece on the front side.
  • FIG. 1 shows the axis AX of the spindle 10 of the spindle device 1 .
  • the upper half of the figure above the axis AX shows the unclamped state in which the grip of the tool is released, and the lower half of the figure below the axis AX shows the clamped state in which the tool is gripped.
  • the side where the tool is gripped is defined as the front side, and the side opposite to the side where the tool is gripped is defined as the rear side.
  • the upper side of the paper surface of FIG. 1 is the vertically upward direction side, and the lower side of the paper surface is the vertically downward direction side.
  • the spindle device 1 includes a cylindrical spindle device body 3 , a spindle 10 , a plurality of first rolling bearings 10A, a plurality of second rolling bearings 10B, a rotary drive motor 40 , a push rod 30 and a collet 32 . , a disc spring 33 , a movement control mechanism 15 , and a control device 90 .
  • the spindle device main body 3 is a housing that accommodates main elements of the spindle device 1 such as the spindle 10 and the rotary drive motor 40 inside.
  • the main shaft 10 is rotatably supported by the main shaft device main body 3 via a plurality of first rolling bearings 10A and a plurality of second rolling bearings 10B.
  • the main shaft 10 has an axis AX and rotates around the axis AX by being driven by the rotary drive motor 40 .
  • the main shaft 10 has a front end portion 10F located on the front side and a rear end portion 10R located on the rear side facing the front end portion 10F. Further, the main shaft 10 has a main shaft inner hole 10H that penetrates in the axial direction.
  • a tool hole 10T for attaching a tool to the spindle device 1 is formed in the front end portion 10F side of the spindle inner hole 10H.
  • the number of first rolling bearings 10A is two in this embodiment.
  • the number of second rolling bearings 10B is two in this embodiment.
  • the first rolling bearing 10A and the second rolling bearing 10B are angular type rolling bearings.
  • the two first rolling bearings 10A are arranged on the front side of the rotary drive motor 40 in the axial direction.
  • the two first rolling bearings 10A are arranged side by side in the axial direction.
  • Bearing retainers 17 and 18 for restricting movement in the axial direction are arranged in front of and behind the inner ring 11A of the two first rolling bearings 10A.
  • a spindle cap 10S is arranged on the front side of the bearing retainer 17, and a stepped portion 10D of the main shaft 10 is formed on the rear side of the bearing retainer 18. As shown in FIG.
  • the two first rolling bearings 10A and the bearing retainers 17 and 18 are axially sandwiched by the spindle cap 10S and the step portion 10D.
  • the step portion 10D can be formed by a large-diameter portion 10p, which will be described later.
  • a front cover 10C and a stepped portion 10E are arranged in front of and behind the outer ring 13A of the two first rolling bearings 10A to restrict axial movement.
  • the front cover 10C is fixed to the main body portion 3a with bolts, and the stepped portion 10E is formed on the main body portion 3a.
  • the first rolling bearing 10A is interposed between the main spindle unit 3 and the main shaft 10 in the radial direction of the main shaft 10 perpendicular to the axial direction.
  • the second rolling bearing 10B is arranged on the rear side of the first rolling bearing 10A, more specifically, on the rear side of the rotary drive motor 40 in the axial direction.
  • the two second rolling bearings 10B are arranged side by side in the axial direction.
  • the second rolling bearing 10B is interposed between the spindle device body 3 and the spindle 10 in the radial direction of the spindle 10 .
  • the first rolling bearing 10A and the second rolling bearing 10B are respectively inner rings 11A and 11B, outer rings 13A and 13B, and a plurality of rolling elements 12A and 12B arranged between the raceway surfaces of the inner rings 11A and 11B and the outer rings 13A and 13B. and have.
  • a plurality of rolling elements 12A and 12B are held at regular intervals along the circumferential direction by a retainer (not shown).
  • the inner rings 11A and 11B are fitted on the outer peripheral surface 10fa of the main shaft 10. As shown in FIG.
  • Each of the first rolling bearing 10A and the second rolling bearing 10B is lubricated using grease. That is, the raceway surfaces of the inner rings 11A, 11B and the outer rings 13A, 13B and the rolling elements 12 are coated with grease.
  • the rotary drive motor 40 is a direct drive motor that rotates the spindle 10 .
  • the rotary drive motor 40 has a rotor 41 and a stator 42 .
  • the rotary drive motor 40 is arranged on the outer peripheral side of the main shaft 10 in the main shaft device main body 3 .
  • the rotor 41 is configured to be rotatable together with the main shaft 10 via a rotor sleeve 49 .
  • Power is supplied to the stator 42 under the control of the control device 90 to rotate the rotor 41 .
  • the rotation of the rotor 41 causes the main shaft 10 to rotate.
  • the rotary drive motor 40 is provided in a placement chamber 98 which is a space located between the outer peripheral surface 10fa of the spindle 10 and the inner peripheral surface 3fa of the spindle device body 3 .
  • the push rod 30 is arranged in a spindle inner hole 10H inside the spindle 10 .
  • the push rod 30 has one end portion 30F located on the front end portion 10F side and the other end portion 30R located on the rear end portion 10R side.
  • the push rod 30 is movable along the axial direction of the main shaft 10 by operation of the movement control mechanism 15 .
  • the push rod 30 is connected to the main shaft 10 so as to interlock with the rotational movement of the main shaft 10 .
  • the collet 32 is attached to one end 30F of the push rod 30.
  • the collet 32 interlocks with the push rod 30 to take either a clamped state in which the tool is gripped or an unclamped state in which the tool is released from gripping. Specifically, the collet 32 is unclamped when the push rod 30 is pushed forward by the movement control mechanism 15 and moves toward the one end 30F. On the other hand, the collet 32 is clamped when the push rod 30 is separated from the movement control mechanism 15 and moved toward the other end 30R by the biasing force of the disc spring 33 .
  • the disc spring 33 is arranged between the inner peripheral surface of the main shaft 10 and the push rod 30 in the main shaft bore 10H inside the main shaft 10 .
  • the disc spring 33 is arranged in the axial direction of the main shaft 10 between a collar 34 arranged on the inner peripheral side of the main shaft 10 and a large diameter portion 30D formed on the other end portion 30R of the push rod 30. .
  • the disk spring 33 is arranged to be inserted through the outer peripheral portion of the push rod 30 .
  • a plurality of disk springs 33 are provided along the axial direction.
  • a rear end portion of the disc spring 33 is in contact with the large diameter portion 30D of the push rod 30 while being axially opposed thereto.
  • the disc spring 33 applies an urging force to the push rod 30 from the front end portion 10F side toward the rear end portion 10R side. Due to this urging force, the collet 32 is always clamped when the movement control mechanism 15 is not operating.
  • the movement control mechanism 15 is arranged on the rear side of the push rod 30 in the axial direction.
  • the movement control mechanism 15 has a piston 18 configured to be axially movable.
  • the piston 18 axially opposes the other end 30R of the push rod 30 .
  • By moving the piston 18 forward the push rod 30 is moved forward by the piston 18 against the biasing force of the disc spring 33 . This brings the collet 32 into an unclamped state.
  • the control device 90 is composed of a CPU, a storage device, etc., and controls the operation of the spindle device 1 .
  • the control device 90 controls the operation of the rotary drive motor 40 of the spindle device 1 .
  • the spindle device 1 further includes a cooling gas supply device 91 , an air supply device 92 , a hydraulic device 93 , a coolant supply device 95 and a coolant supply device 96 .
  • the operations of these devices 91 , 92 , 93 , 95 and 96 are controlled by a control device 90 .
  • the cooling gas supply device 91 is a device that supplies temperature-controlled cooling gas at a predetermined flow rate per minute in order to cool the inner rings 11A and 11B of the first rolling bearing 10A and the second rolling bearing 10B, respectively.
  • the cooling gas supply device 91 supplies cooling gas toward each of the tip portions 81a and 81b.
  • gases such as air, nitrogen, and carbon dioxide can be used as the cooling gas.
  • air is used as the cooling gas.
  • the cooling gas supply device 91 is, for example, an air temperature control device equipped with a compressor, and can arbitrarily set the air temperature and air supply amount.
  • the cooling gas supply device 91 supplies air at least during the rotational operation of the main shaft 10 according to a command from the control device 90 .
  • the cooling gas supply device 91 supplies air into the spindle device main body 3 via tip portions 81 a and 81 b of pipes attached to the main spindle device main body 3 .
  • the details of the flow path of the air supplied from the tip portion 81a into the spindle device main body 3 will be described later, but the outline is as follows. That is, the air supplied into the spindle device main body 3 flows through the first cooling gas passage 20 to cool the inner ring 11A of the first rolling bearing 10A.
  • the first cooling gas flow path 20 has an arrangement chamber 98 in the middle.
  • the rotation drive motor 40 is cooled by the air that flows through the placement chamber 98 .
  • the first cooling gas flow path 20 further has a through hole 20d formed in the bearing housing 14 as an air outlet.
  • the bearing housing 14 is a component of the spindle device main body 3 .
  • 20 d of through-holes connect the arrangement
  • the air that has flowed through the arrangement chamber 98 is discharged to the outside through the through holes 20d.
  • the through hole 20d is also used as a path through which a conductor connecting the rotary drive motor 40 and the control device 90 passes.
  • the details of the distribution path of the air supplied from the tip portion 81b into the spindle device main body 3 will be described later, but the outline is as follows. That is, the air supplied to the main spindle unit 3, more specifically, the bearing housing 14 flows through the second cooling gas passage 26 to cool the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B.
  • the air supply device 92 is, for example, a compressor, and feeds pressurized air into a channel provided in the piston 18 of the movement control mechanism 15.
  • the channel provided in this piston 18 constitutes a part of the air purge channel 120 .
  • the air supplied by the air supply device 92 flows through the air purge passage 120 and is blown to the tool hole 10T located on the front side. As a result, chips adhering to the tool hole 10T are removed.
  • the hydraulic device 93 supplies and discharges working oil to and from the cylinder chamber 18a for moving the piston 18 along the axial direction.
  • the hydraulic device 93 supplies hydraulic fluid to the first port 83 of the cylinder chamber 18a when moving the piston 18 forward to push the push rod 30 forward (when unclamping).
  • the hydraulic device 93 supplies hydraulic fluid to the second port 84 of the cylinder chamber 18a when moving the piston 18 rearward and separating it from the push rod 30 (when clamping).
  • the coolant supply device 95 supplies coolant to the axially extending coolant flow path 130 through an opening 185 on the rear end side of the movement control mechanism 15 .
  • the coolant flows through the coolant channel 130, passes through the one end 30F and the inside of the tool, and is supplied to the machining point, which is the cutting edge of the tool.
  • the coolant supply device 96 is a device that supplies coolant for cooling the outer rings 13A and 13B of the first rolling bearing 10A and the second rolling bearing 10B and the stator 42 of the rotary drive motor 40.
  • the cooling liquid supply device 96 supplies cooling water as a cooling liquid at least during the rotational operation of the main shaft 10 according to a command from the control device 90 .
  • the coolant supply device 96 is a device that supplies temperature-controlled cooling water at a predetermined flow rate per minute.
  • the coolant supply device 95 comprises a tank and a pump, and may further comprise a heat exchanger such as a radiator.
  • the cooling liquid supply device 96 supplies the cooling liquid to the first flow path 85, the second flow path 87 and the third flow path 88 formed in the spindle device main body 3 through a circulation pipe 97 for circulating the cooling liquid.
  • the first flow path 85 , the second flow path 87 , and the third flow path 88 are connected in parallel by flow paths formed in the flow pipe 97 and the spindle device main body 3 . Details of the first flow path 85, the second flow path 87, and the third flow path 88 will be described later.
  • the spindle device 1 includes a coolant channel 130 that supplies coolant to a machining point to be machined by the tool gripped by the collet 32, and an air purge channel 120 that supplies air to the tool hole 10T for blowing to the tool hole 10T.
  • the coolant flow path 130 includes a first coolant flow path 19 formed in the movement control mechanism 15, a fourth coolant flow path 47a formed in the fixed joint 47, and a second coolant flow path 48 formed in the rotary joint 46. and a third coolant passage 38 formed in the push rod 30 .
  • the coolant supplied from the coolant supply device 95 flows through the first coolant flow path 19, the fourth coolant flow path 47a, the second coolant flow path 48, and the third coolant flow path 38 in this order.
  • the coolant is then supplied to the machining point, which is the cutting edge of the tool, via one end 30F of the push rod 30 and the inside of the tool.
  • the machining point is located on the front end portion 10F side.
  • the coolant channel 130 is a channel formed along the axial direction.
  • the coolant supply device 95 supplies coolant to the coolant flow path 130 in response to a command from the control device 90 while the main shaft 10 is rotating in the clamped state.
  • the air purge passage 120 includes a first air purge passage 55 formed in the piston 18, a second air purge passage 35 formed in the push rod 30, and a third air purge passage 35 formed between the main shaft 10 and the push rod 30. It has an air purge channel 126 and a fourth air purge channel 155 and a fifth air purge channel 156 formed in the main shaft 10 . In the unclamped state, when the end surfaces of the piston 18 and the push rod 30 abut each other, the first air purge flow path 55 of the piston 18 is connected to the second air purge flow path 35 of the push rod 30 .
  • the second air purge flow path 35 is formed by a gap between an inner peripheral surface of an outer peripheral push rod (not shown) of the push rods 30 and an outer peripheral surface of the inner peripheral push rod. As shown in FIG. 1, the air that has flowed through the second air purge flow path 35 flows through the third air purge flow path 126 .
  • a third air purge flow path 126 is formed by a gap between the main shaft 10 and the push rod 30 .
  • a plurality of fourth air purge passages 155 are formed at intervals around the axis AX in the front end portion 10F of the main shaft 10 .
  • the upstream end of the fourth air purge channel 155 is connected to the third air purge channel 126, the downstream end of the fourth air purge channel 155 communicates with the fifth air purge channel 156, and is downstream of the fifth air purge channel 156.
  • the end opens toward the tool hole 10T. Air is blown into the tool hole 10T from the fifth air purge flow path 156 via the fourth air purge flow path 155 .
  • the air supply device 92 supplies pressurized air to the air purge passage 120 in an unclamped state in which the push rod 30 is moved forward by the piston 18 according to a command from the control device 90 .
  • the first flow path 85 is formed on the outer diameter side of the first rolling bearing 10A in a region where the first rolling bearing 10A is located in the spindle device main body 3 in the axial direction.
  • the first flow path 85 is formed by a spiral groove formed in the outer peripheral surface of the body portion 3a and an annular first cover member 3b covering the groove.
  • the main body portion 3 a and the first cover member 3 b constitute the spindle device main body 3 .
  • the coolant flowing through the first flow path 85 cools the outer ring 13A of the first rolling bearing 10A.
  • the second flow path 87 is formed on the outer diameter side of the stator 42 in the axial direction of the spindle device main body 3 in a region where the rotary drive motor 40 is located.
  • the second flow path 87 is formed by a spiral groove formed in the outer peripheral surface of the body portion 3a and an annular second cover member 3c that covers the groove.
  • the second cover member 3 c constitutes the spindle device body 3 .
  • the coolant flowing through the second flow path 87 cools the rotary drive motor 40 .
  • the third flow path 88 is formed in the axial direction of the bearing housing 14 on the outer diameter side of the second rolling bearing 10B in a region where the second rolling bearing 10B is located.
  • the third flow path 88 is formed by a spiral groove formed in the outer peripheral surface of the housing body portion 14a and an annular third cover member 14b covering the groove.
  • the housing body portion 14 a and the third cover member 14 b constitute the bearing housing 14 .
  • the bearing housing 14 is attached to the rear end portion of the main body portion 3 a and constitutes the spindle device main body 3 .
  • the coolant flowing through the third flow path 88 cools the outer ring 13B of the second rolling bearing 10B.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the spindle device 1.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the first cooling gas flow path 20.
  • constituent elements such as the push rod 30 and the collet 32 arranged in the main shaft 10 are omitted.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the first radial flow channel 22 in the first cooling gas flow channel 20. As shown in FIG. Details of the first cooling gas flow path 20 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the first cooling gas channel 20 includes a first supply channel 20a, a first cooling channel 20b, and a first discharge channel 20c in order from the upstream side to the downstream side.
  • the first supply channel 20a has an upstream end 81a and a downstream end 21 connected to the first cooling channel 20b.
  • the first supply flow path 20 a is a hole formed in the main spindle device body 3 and the main spindle 10 .
  • the first supply flow path 20a supplies air for cooling the inner ring 11A of the first rolling bearing 10A to the first cooling flow path 20b.
  • the first supply flow path 20a has a first main shaft flow path 20a1 formed in the main shaft device main body 3 and a first main shaft flow path 20a2 formed in the main shaft 3. As shown in FIG.
  • the downstream portion of the first main flow passage 20a1 and the upstream portion of the first main shaft flow passage 20a2 form a radially extending first radial flow passage 22.
  • the first radial flow path 22 is a flow path formed across the main spindle device main body 3 and the main shaft 10 in the radial direction.
  • the first radial flow path 22 includes, in order from the upstream side to the downstream side, a first front side flow path 22a, a first inlet opening 22c as an inlet opening, a second front side and a flow path 22b.
  • the first front flow passage 22a is the downstream portion of the first main body flow passage 20a1 formed in the spindle device main body 3.
  • the first inlet opening 22c and the second front channel 22b are formed in the large diameter portion 10p of the main shaft 10 and receive air flowing out from the first front channel 22a.
  • the first inlet opening 22c is formed by a groove 25 formed in the outer peripheral surface 10fa of the large diameter portion 10p of the main shaft 10 in the circumferential direction.
  • the portion of the groove 25 formed in the circumferential direction that is connected to the second front flow path 22b in the radial direction serves as the first inlet opening 22c.
  • the groove 25 is formed at a position radially facing the downstream end 22d of the first front channel 22a.
  • the first inlet opening 22c and the second front channel 22b are the upstream part of the first main shaft channel 20a2.
  • a plurality of them may be formed at different positions in the circumferential direction of the main shaft 10 in other embodiments.
  • the downstream ends of the plurality of second front flow paths 22b may merge.
  • the first inlet opening 22c is formed by the groove 25 formed in the outer peripheral surface 10fa of the spindle 10 in the circumferential direction.
  • the air in the first front flow path 22a flows through the groove 25 into the second front flow path. It can efficiently flow into the passage 22b. That is, the air in the first front flow path 22a can flow into the second front flow path 22b via the grooves 25 even during the rotation of the main shaft 10. As shown in FIG.
  • the channel cross-sectional area of the first inlet opening 22c is larger than the channel cross-sectional area of the first front-side channel 22a and the channel cross-sectional area of the second front-side channel 22b. This allows a larger amount of air in the first front flow path 22a to flow into the first inlet opening 22c.
  • a first gap GP1 is provided as follows.
  • the first radial flow path 22 is formed so as to include part of the first gap GP1 (specifically, a first flow path forming gap GP1a described later) in the middle. That is, the first front flow path 22a and the second front flow path 22b communicate with each other via the first gap GP1.
  • the flow path resistance of the first gap GP1 is such that the air in the first front side flow path 22a circulates in the axial direction through the first gap GP1 and leaks out of the first radial flow path 22 to the minimum. It is set to be sufficiently larger than the flow path resistance of the first radial flow path 22 to the extent that it can be suppressed.
  • the dimension of the first gap GP1 in the radial direction is set to 20 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less, preferably 20 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the gap GP1 can have a sealing function in the axial direction.
  • the first gap GP1 includes a first flow path forming gap GP1a forming the first radial flow path 22 and a pair of gaps located on both sides of the first radial flow path 22 in the axial direction. of the first axial gaps GP1b and GP1c.
  • the pair of first axial gaps GP1b and GP1c are located on both sides of the first flow path forming gap GP1a in the axial direction, and serve as first throttles for reducing leakage of air, which is cooling gas, from the first radial flow path 22. It has a function as In this embodiment, the first gap GP1 and the pair of first axial gaps GP1b and GP1c have the same radial dimension.
  • the predetermined flow rate of the air supplied to the first cooling channel 20b is determined by the flow rate of the air supplied to the first supply channel 20a, the radial dimension of the first gap GP1, and the axial direction of the first gap GP1. can be achieved by changing the dimensions in
  • the first cooling channel 20b is a spiral channel formed as a groove in the outer peripheral surface 10fa of the main shaft 10.
  • the circulation space of the first cooling flow path 20b is defined by a spiral groove formed in the outer peripheral surface 10fa of the main shaft 10 and a member covering the groove.
  • the member covering the groove is, for example, the inner ring 11A of the first rolling bearing 10A and the bearing retainer 17.
  • the first cooling passage 20b is covered by the inner ring 11A of the first rolling bearing 10A in the first region R10A.
  • the inner ring 11A of the first rolling bearing 10A comes into direct contact with the cooling gas flowing through the first cooling flow path 20b.
  • the first cooling flow path 20b is formed at least on the inner diameter side of the first rolling bearing 10A in a region R10A where the first rolling bearing 10A is arranged.
  • the inner ring 11A of the first rolling bearing 10A is directly cooled by the air flowing through the first cooling passage 20b. In this way, the inner ring 11A is directly cooled by the first cooling flow path 20b without any other member, so heat is more easily transferred to the inner ring 11A than cooling via other members.
  • the first discharge channel 20c is a channel for discharging the air flowing out from the first cooling channel 20b to the outside.
  • the first discharge channel 20c has, in order from upstream to downstream, a first upstream discharge channel 20c1, an arrangement chamber 98, and a first downstream discharge channel 20c2.
  • the first upstream discharge channel 20 c 1 is connected to the first cooling channel 20 b and circulates the air flowing out from the first cooling channel 20 b to the arrangement chamber 98 .
  • the first upstream discharge channel 20c1 communicates with the first upstream first discharge channel 20c3 formed in the radial direction and communicating with the first cooling channel 20b, and the first upstream first discharge channel 20c3.
  • the first upstream second discharge channel 20c4 formed in the axial direction, and a first upstream third discharge channel 20c5 formed in the radial direction communicating with the first upstream second discharge channel 20c4.
  • the first upstream third discharge channel 20 c 5 forms a downstream end 20 c 6 of the first upstream discharge channel 20 c 1 that causes air to flow out to the arrangement chamber 98 .
  • the first upstream third discharge passage 20 c 5 is formed in the middle diameter portion 10 q of the main shaft 10 . Since the outer diameter of the intermediate diameter portion 10q is approximately the same as the outer diameter of the rotor 41, the positions of the downstream end 20c6 and the gap between the stator 42 and the rotor 41 are approximately the same in the radial direction.
  • a downstream end 20c6 of the first upstream discharge flow path 20c1 is located between the first axial gap GP1c on the rear side of the pair of first axial gaps GP1b and GP1c and the rotary drive motor 40 in the axial direction. located in between.
  • the pair of first axial gaps GP1b and GP1c function as a first throttle, the cooling gas that has flowed out of the first upstream discharge passage passes through the pair of first axial gaps GP1b and GP1c. 1 can be suppressed from leaking to the rolling bearing 10A.
  • the medium diameter portion 10q has a smaller outer diameter than the large diameter portion 10p and is positioned between the large diameter portion 10p and the rotary drive motor 40 in the axial direction.
  • the first upstream side first discharge channel 20c3, the first upstream side second discharge channel 20c4, and the first upstream side third discharge channel 20c5 are holes formed in the main shaft .
  • the first upstream-side first discharge channel 20c3, the first upstream-side second discharge channel 20c4, and the first upstream-side third discharge channel 20c5 are formed in one member called the main shaft 10. There is less air leakage compared to what is formed.
  • the downstream end of the first upstream third discharge channel 20c5 opens into the arrangement chamber 98 at a position on the front side of the rotary drive motor 40 in the axial direction and at the outer periphery of the middle diameter portion 10q. .
  • the air flowing out from the first upstream discharge channel 20c1 flows into the arrangement chamber 98.
  • the air in the arrangement chamber 98 cools the rotary drive motor 40 by circulating between the rotor 41 and the stator 42 .
  • the first downstream discharge passage 20c2 is a hole formed in the spindle device main body 3, more specifically in the bearing housing 14, which defines the arrangement chamber 98. As shown in FIG.
  • the first downstream discharge passage 20c2 is positioned rearward of the rotary drive motor 40 in the axial direction.
  • the first downstream discharge passage 20 c 2 discharges the air in the arrangement chamber 98 to the outside of the spindle device main body 3 . Since there is the large diameter portion 10p and the medium diameter portion 10q, the main shaft 10 is inserted not from the front side of the body portion 3a but from the rear side of the body portion 3a.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the spindle device 1 near the second rolling bearing 10B. Members located around the second cooling gas flow path 26 and the second rolling bearing 10B will be described with reference to FIG.
  • the spindle device 1 further includes an encoder 45 , bearing retainers 16 a and 16 b , a rotary joint 44 and a nut 43 .
  • the encoder 45 detects information regarding the rotation of the main shaft 10 , such as the rotational angular position and rotational speed of the main shaft 10 , and transmits detection signals to the control device 90 .
  • the encoder 45 may be optical or magnetic.
  • the encoder 45 When the encoder 45 is of a magnetic type, the encoder 45 is attached to the outer peripheral surface 16fa of the bearing retainer 16a, and has a magnetic ring 45a as a ring-shaped member that interlocks with the rotation of the main shaft 10, and a magnetic ring 45a that rotates. and a sensor 46b that outputs a change in the magnetic field as a detection signal. If the encoder 45 is of an optical type, a disk having slits formed thereon is used as the ring-shaped member instead of the magnetic ring 45a, and an optical sensor is used as the sensor 46b.
  • the bearing retainer 16a is screwed to the outer periphery of the main shaft 10. As shown in FIG.
  • the bearing retainer 16b is located on the front side of the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B and is in contact with the stepped portion 10G of the main shaft 10. As shown in FIG.
  • the bearing retainer 16a is positioned on the rear side of the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B, contacts the end surface of the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B, and is axially aligned with the stepped portion 10G of the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B. regulate the movement of
  • the stepped portion of the housing main body portion 14a is positioned on the front side of the outer rings 13B of the two second rolling bearings 10B, and the bearing retainer 14e is positioned on the rear side. and the bearing retainer 14e in the axial direction.
  • the stepped portion 14c is formed in the housing body portion 14a, and the bearing retainer 14e is screwed to the inner circumference of the housing body portion 14a.
  • the rotary joint 44 has a rotary joint 46 ( FIG. 1 ) attached to the rear end of the main shaft 10 and a fixed joint 47 ( FIG. 1 ) attached to the movement control mechanism 15 .
  • the rotary joint 46 and the fixed joint 47 are in sliding contact with each other at their end surfaces.
  • the rotary joint 46 and the fixed joint 47 have channels through which coolant supplied from the coolant supply device 95 (FIG. 1) flows.
  • the nut 43 is arranged between the bearing retainer 16a and the main shaft 10, and locks the bearing retainer 16a so that it does not loosen.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the second cooling gas flow path 26.
  • the second cooling gas channel 26 includes a second supply channel 26a, a second cooling channel 26b, and a second discharge channel 26c in order from the upstream side to the downstream side.
  • the second supply channel 26a has an upstream end 81b and a downstream end 28 connected to the second cooling channel 26b.
  • the second supply channel 26a has a second body channel 26a1 formed in the housing body portion 14a and a second main shaft channel 26a2 formed in the main shaft 10 .
  • the second main body passage 26a1 is a hole formed in the housing main body portion 14a, which is a component of the spindle device main body 3. As shown in FIG.
  • the second main shaft passage 26 a 2 is a hole formed in the main shaft 10 that is a component of the main shaft device 1 . Since the second main flow path 26a1 is formed in one member called the housing main body portion 14a, air leakage is less than that formed in two members.
  • the second supply flow path 26a supplies air for cooling the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B to the second cooling flow path 26b. As shown in FIG.
  • the downstream portion of the second main flow passage 26a1 and the upstream portion of the second main shaft flow passage 26a2 form a second radial flow passage 122 extending in the radial direction.
  • the second radial flow path 122 is a flow path formed across the bearing housing 14 and the main shaft 10 in the radial direction.
  • the second radial flow path 122 includes, in order from upstream to downstream, a first rear flow path 122a, a second inlet opening 122c, and a second rear flow path 122b. have.
  • the first rear flow passage 122a is the downstream portion of the second main flow passage 26a1 formed in the bearing housing 14.
  • the second inlet opening 122c is formed in the outer peripheral surface 10fa of the main shaft 10 and receives air flowing out from the first rear flow path 122a.
  • the second inlet opening 122c is formed by a groove 125 formed in the outer peripheral surface 10fa of the main shaft 10 in the circumferential direction.
  • the portion of the groove 125 formed in the circumferential direction that is connected to the second rear flow path 122b in the radial direction serves as the second inlet opening 122c.
  • the groove 125 is formed at a position radially facing the downstream end 122d of the first rear flow path 122a.
  • the second inlet opening 122c and the second rearward channel 122b are the upstream part of the second main shaft channel 26a2.
  • a plurality of them may be formed at different positions in the circumferential direction of the main shaft 10 in other embodiments.
  • the second inlet opening 122c is formed by the groove 125 formed in the outer peripheral surface 10fa of the spindle 10 in the circumferential direction.
  • the air in the first rear flow path 122a flows through the groove 125 into the second rear flow path. 122b efficiently.
  • the air in the first rear flow path 122a can flow into the second rear flow path 122b via the groove 125 even during the rotation of the main shaft 10. As shown in FIG.
  • the channel cross-sectional area of the second inlet opening 122c is larger than the channel cross-sectional area of the second rear channel 122b. This allows a larger amount of air in the first rear flow path 122a to flow into the second inlet opening 122c.
  • a first gap between the outer peripheral surface 10fa of the main spindle 10 and the inner peripheral surface 14fa of the main spindle device 3, more specifically, the bearing housing 14, there is provided a first gap so that the main spindle device main body 3 and the rotating main shaft 10 do not collide with each other. 2 gaps GP2 are provided.
  • the second radial flow path 122 is formed so as to include part of the second gap GP2 (specifically, a second flow path forming gap GP2a described later) in the middle.
  • the flow path resistance of the second gap GP2 is such that the air in the first rear side flow path 122a flows in the axial direction through the second gap GP2 and leaks out of the second radial flow path 122 to the minimum. It is set to be sufficiently larger than the flow path resistance of the second radial flow path 122 to the extent that it can be suppressed.
  • the dimension of the second gap GP2 in the radial direction is set to 20 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less, preferably 20 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the gap GP2 can have a sealing function in the axial direction.
  • the second gap GP2 includes a second flow path forming gap GP2a forming the second radial flow path 122 and a pair of gaps positioned on both sides of the second radial flow path 122 in the axial direction.
  • second axial gaps GP2b and GP2c are located on both sides of the second flow path forming gap GP2a in the axial direction, and serve as second throttles for reducing leakage of air, which is cooling gas, from the second radial flow path 122. It has a function as In this embodiment, the second gap GP2 and the pair of second axial gaps GP2b and GP2c have the same radial dimension.
  • the predetermined flow rate of the air supplied to the second cooling flow path 26b is determined by the flow rate of the air supplied to the second supply flow path 26a, the dimension of the second gap GP2 in the radial direction, or the axial direction of the second gap GP2. can be achieved by changing the dimensions in Further, as shown in FIGS. 1 and 5, the pair of second axial gaps GP2b and GP2c are located between the second rolling bearing 10B and the rotary drive motor 40 in the axial direction. By doing so, the pair of second axial gaps GP2b and GP2c function as a second throttle, so that the cooling gas flowing out of the first upstream discharge passage 20c1 flows through the second axial gaps GP2b and GP2c. It is possible to suppress leakage to the second rolling bearing 10B.
  • the second cooling channel 26b is a spiral channel formed as a groove in the outer peripheral surface 10fa of the main shaft 10.
  • the circulation space of the second cooling flow path 26b is defined by a spiral groove formed in the outer peripheral surface 10fa of the main shaft 10 and a member covering the groove.
  • the member covering the groove is, for example, the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B.
  • the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B comes into direct contact with the cooling gas flowing through the second cooling flow path 26b.
  • the second cooling flow path 26b is formed on the inner diameter side of the second rolling bearing 10B in the axial direction of the main shaft 10 at least in the region R10B where the second rolling bearing 10B is arranged.
  • the inner ring 11B of the second rolling bearing 10B is directly cooled by the air flowing through the second cooling passage 26b. In this way, the inner ring 11B is directly cooled by the second cooling flow path 26b without any other member, so heat is more easily transmitted to the inner ring 11B than cooling via other members.
  • the second discharge channel 26c is a channel for discharging the air that has flowed out from the second cooling channel 26b to the outside.
  • the second discharge passage 26c is a hole formed in the main shaft 10 and the bearing retainer 16a.
  • the second discharge channel 26c includes a second upstream discharge channel 26c1 connected to the second cooling channel 26b and a second downstream discharge channel through which air flowing out from the second upstream discharge channel 26c1 flows. 26c2.
  • the second upstream discharge channel 26c1 is a hole formed in the main shaft 10.
  • the second downstream discharge channel 26c2 is a hole formed in the bearing retainer 16a. That is, the second discharge passage 26c is formed in two members, the main shaft 10 and the bearing retainer 16a, and air leaks between the two members.
  • a downstream outlet 26c3 of the second downstream discharge channel 26c2 is formed on the outer peripheral surface 16fa of the bearing retainer 16a behind the magnetic ring 45a as a ring-shaped member. Thereby, the downstream outlet 26c3 is arranged near the magnetic ring 45a. The downstream outlet 26 c 3 jets air into the space between the outer peripheral surface 16 fa and the inner peripheral surface of the bearing housing 14 .
  • the second cooling gas flow path 26 further has a through hole 26d formed in the bearing housing 14 as an air outlet. 26 d of through-holes connect the space between the outer peripheral surface 16fa and the internal peripheral surface of the bearing housing 14, and the exterior. Air jetted radially from the downstream outlet 26c3 is discharged to the outside from the through hole 26d.
  • the first radial flow path 22 formed across the main spindle unit 3 and the main shaft 10 in the radial direction allows the main shaft unit 3 to move from the main shaft 10. Air can be supplied to the first cooling flow path 20b formed in the outer peripheral surface 10fa.
  • the second radial flow path 122 formed across the main spindle unit 3 and the main shaft 10 in the radial direction allows the flow from the main spindle unit 3 to the main shaft 10 . Air can be supplied to the second cooling flow path 26b formed on the outer peripheral surface 10fa of the .
  • the inner rings 11A and 11B which are the main heat sources of the first rolling bearing 10A and the second rolling bearing 10B, can be directly cooled with air by the first cooling passage 20b and the second cooling passage 26b. As a result, it is possible to suppress the temperature of the grease applied for lubrication inside the first rolling bearing 10A and inside the second rolling bearing 10B from becoming high, so that deterioration of the grease can be suppressed.
  • the first discharge channel 20c has the arrangement chamber 98 in which the rotation drive motor 40 is arranged in the middle.
  • the rotary drive motor 40 located in the arrangement chamber 98 can be cooled using the air flowing out from the first cooling passage 20b. That is, the rotation drive motor 40 can be cooled using the air used for cooling the inner ring 11A of the first rolling bearing 10A.
  • the spindle device 1 can cool the outer ring 13A of the first rolling bearing 10A using the first flow path 85 formed in the main spindle device body 3.
  • the second flow path 87 can be used to cool the rotary drive motor 40
  • the third flow path 88 can be used to cool the outer ring 13B of the second rolling bearing 10B.
  • B Other embodiments: B-1.
  • Alternative Embodiment 1 The spindle device 1 of the above embodiment may be used in a vertical machining center.
  • the first gap GP1 and the second gap GP2 have the same dimension in the radial direction in the axial direction, but the size is not limited to this.
  • the pair of first axial gaps GP1b and GP1c may have a radial dimension smaller than the radial dimension of the first flow passage forming gap GP1a.
  • the flow path resistance of the pair of first axial gaps GP1b and GP1c can be increased, so the amount of air leaking from the pair of first axial gaps GP1b and GP1c can be reduced.
  • the spindle device 1 may have a relationship in which the flow rate of the air flowing through the main shaft 1 is larger than the flow rate of the cooling gas leaking from the first rear flow path 122a into the pair of second axial gaps GP2b and GP2c. The above relationship holds true at each phase position during the rotational movement of the main shaft 10 . With such a relationship, a larger flow rate of the cooling gas is supplied to the second cooling flow path 26b, so that the second rolling bearing 10B can be efficiently cooled.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure.
  • the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the outline of the invention are used to solve some or all of the above problems, or Alternatively, replacements and combinations can be made as appropriate to achieve all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
  • Second cooling channel 26a Second supply channel 26a1 Second main body channel 26a2 Second main shaft Channels 26b... Second cooling channel 26c... Second discharge channel 26c1...
  • Second upstream discharge channel 26c2 Second downstream discharge channel 26c3... Downstream outlet 26d... Through hole 28... Downstream end 30... Push rod 30D... Large diameter portion 30F... One end 30R... Other end 32... Collet 34... Collar 35... Second air purge channel 38... Third coolant channel , 40... Rotary drive motor, 41... Rotor, 42... Stator, 43... Nut, 44... Rotary joint, 45... Encoder, 45a... Magnetic ring, 46... Rotary joint, 46b... Sensor, 47... Fixed joint, 47a...
  • Second flow path 88 Third flow path 90 Control device 91 Cooling gas supply device 92 Air supply device 93 Hydraulic device 95 Coolant supply device 96 Coolant supply device 97 Distribution pipe 98 Arrangement chamber 120 Air purge channel 122 Second radial channel 122a First rear channel 122b Second rear channel 122c Second inlet opening 122d Downstream end 125 Groove 126 Third air purge channel 130 Coolant channel 155 Fourth air purge channel 156 Fifth air purge channel 185 Opening AX... axis line, GP1... first gap, GP1a...
  • first flow path forming gap GP1b, GP1c... first axial gap, GP2... second gap, GP2a... second flow path forming gap, GP2b, GP2c... second Axial gap, R10A, R10B... areas

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

主軸装置は、主軸装置本体と、グリースを用いて潤滑が行われる第１転がり軸受と、主軸装置本体に第１転がり軸受を介して回転可能に支持される主軸と、主軸を回転させる回転駆動モータと、主軸の外周面に溝として形成された螺旋状の第１冷却流路であって、主軸の軸方向において少なくとも第１転がり軸受が配置された第１領域に形成され、第１領域において第１転がり軸受によって覆われている第１冷却流路と、第１冷却流路に第１転がり軸受を冷却するための冷却気体を供給する第１供給流路と、を備え、第１供給流路は、径方向において主軸装置本体と主軸に跨って形成された第１径方向流路を有し、第１隙間のうちで第１径方向流路を軸方向に挟んで両側に位置する一対の第１軸方向隙間は、第１径方向流路からの冷却気体の漏洩を少なくする第１絞りとしての機能を有する。

Description

主軸装置
　本開示は、主軸装置の技術に関する。
　従来、工作機械における主軸装置は、主軸装置本体と、転がり軸受と、転がり軸受を介して主軸装置本体に回転可能に支持される主軸と、転がり軸受を冷却する冷却流路とを有する（特許文献１）。
特開平５－３０９５４５号公報
　従来の技術では、冷却流路は、主軸の軸孔に配置されたドローバー（プッシュロッド）内に形成された主供給路と、主供給路の先端部からドローバーの外周面にかけて径方向に延びる連通孔と、連通孔に連通し、主軸に形成された螺旋溝と、螺旋溝を被覆するために主軸に焼きばめ挿着される筒体とを有する。この螺旋溝を流れる冷却液によって、筒体を介して転がり軸受、特に内輪が冷却される。従来の技術では、筒体がある分だけ、内輪への熱の伝わりが悪い。また、従来の技術では、ドローバー内に主供給路を形成するため、冷却流路の流路構成が複雑になる場合があった。
　本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本開示の一形態によれば、主軸装置が提供される。この主軸装置は、主軸装置本体と、グリースを用いて潤滑が行われる第１転がり軸受と、前記主軸装置本体に前記第１転がり軸受を介して回転可能に支持される主軸であって、前方側に位置する前端部と、後方側に位置する後端部とを有する主軸と、前記主軸を回転させる回転駆動モータと、前記主軸の外周面に溝として形成された螺旋状の第１冷却流路であって、前記主軸の軸方向において、少なくとも前記第１転がり軸受が配置された第１領域に形成され、前記第１領域において前記第１転がり軸受によって覆われている第１冷却流路と、前記第１冷却流路に前記第１転がり軸受を冷却するための冷却気体を供給する第１供給流路と、を備え、前記第１供給流路は、径方向における前記主軸装置本体と前記主軸との第１隙間の一部を途中に含むように、前記径方向において前記主軸装置本体と前記主軸とに跨って形成された第１径方向流路を有し、前記第１径方向流路は、前記主軸装置本体に形成された第１前方側流路と、前記主軸に形成され、前記第１前方側流路からの前記冷却気体が流通する第２前方側流路とを有し、前記第１隙間のうちで前記第１径方向流路を前記軸方向に挟んで両側に位置する一対の第１軸方向隙間は、前記第１径方向流路からの前記冷却気体の漏洩を少なくする第１絞りとしての機能を有する。この形態によれば、径方向において主軸装置本体と主軸に跨って形成された第１径方向流路によって、主軸装置本体から主軸の外周面に形成された第１冷却流路に冷却気体を供給できるので、第１転がり軸受を冷却するための流路構成が複雑になることを抑制できる。また、第１転がり軸受が第１冷却流路を覆うことで、第１冷却流路を流通する冷却気体によって第１転がり軸受を直接冷却できる。
（２）上記形態において、前記第１絞りとしての機能によって、前記第１前方側流路から前記第２前方側流路に流入する前記冷却気体の流量が、前記第１前方側流路から前記一対の第１軸方向隙間に漏洩する前記冷却気体の流量よりも大きくなる関係を有していてもよい。この形態によれば、より多くの流量の冷却気体が第１冷却流路に供給されるので、第１転がり軸受を効率良く冷却できる。
（３）上記形態において、さらに、前記主軸装置本体の内周面と前記主軸の外周面との間に位置する配置室を有し、前記回転駆動モータは、前記配置室に設けられたダイレクトドライブモータであってもよい。この形態によれば、ダイレクトドライブモータによって主軸を回転させることができる。
（４）上記形態において、さらに、前記第１冷却流路から流出する前記冷却気体を外部に排出する第１排出流路を有し、前記第１排出流路は、前記第１冷却流路から流出する前記冷却気体を前記配置室に流通させる第１上流側排出流路であって、前記主軸に形成された第１上流側排出流路と、前記配置室と、前記配置室の前記冷却気体を外部へ排出する第１下流側排出流路であって、前記主軸装置本体に形成された第１下流側排出流路と、を有していてもよい。この形態によれば、第１冷却流路から流出する冷却気体を用いて配置室に位置する回転駆動モータを冷却できる。
（５）上記形態において、前記第１上流側排出流路の下流端は、前記軸方向において、前記一対の第１軸方向隙間のうちの前記後方側の一方と前記回転駆動モータとの間に位置してもよい。この形態によれば、第１上流側排出流路から流出した冷却気体が、第１軸方向隙間を介して第１転がり軸受へ漏洩することを抑制できる。
（６）上記形態において、前記径方向において、前記主軸の軸線と前記第１上流側排出流路の前記下流端との距離は、前記軸線と前記ダイレクトドライブモータが有するロータの外周面との距離と同じであってもよい。この形態によれば、第１上流側排出流路の下流端から流出した冷却気体をダイレクトドライブモータのロータに円滑に到達させることができる。これにより、ダイレクトドライブモータを冷却気体によって効率良く冷却できる。
（７）上記形態において、さらに、前記第１転がり軸受よりも前記後方側に位置する第２転がり軸受であって、グリースを用いて潤滑が行われる第２転がり軸受と、前記主軸の外周面に溝として形成された螺旋状の第２冷却流路であって、前記主軸の軸方向において、少なくとも前記第２転がり軸受が配置された第２領域に形成され、前記第２領域において前記第２転がり軸受によって覆われている第２冷却流路と、前記第２冷却流路に前記第２転がり軸受を冷却するための前記冷却気体を供給する第２供給流路と、を備え、前記第２供給流路は、前記径方向における前記主軸装置本体と前記主軸との第２隙間の一部を途中に含むように、前記径方向において前記主軸装置本体と前記主軸とに跨って形成された第２径方向流路を有し、前記第２径方向流路は、前記主軸装置本体に形成された第１後方側流路と、前記主軸に形成され、前記第１後方側流路からの前記冷却気体が流通する第２後方側流路とを有し、前記第２隙間のうちで前記第２径方向流路を前記軸方向に挟んで両側に位置する一対の第２軸方向隙間は、前記第２径方向流路からの前記冷却気体の漏洩を少なくする第２絞りとしての機能を有していてもよい。この形態によれば、径方向において主軸装置本体と主軸に跨って形成された第２径方向流路によって、主軸装置本体から主軸の外周面に形成された第２冷却流路に冷却気体を供給できるので、第２転がり軸受を冷却するための流路構成が複雑になることを抑制できる。また、第２転がり軸受が第２冷却流路を覆うことで、第２冷却流路を流通する冷却気体によって第２転がり軸受を直接冷却できる。
（８）上記形態において、前記第２絞りとしての機能によって、前記第１後方側流路から前記第２後方側流路に流入する前記冷却気体の流量が、前記第２前方側流路から前記一対の第２軸方向隙間に漏洩する前記冷却気体の流量よりも大きくなる関係を有していてもよい。この形態によれば、より多くの流量の冷却気体が第２冷却流路に供給されるので、第２転がり軸受を効率良く冷却できる。
（９）上記形態において、さらに、前記主軸の回転に関する情報を検出するためのエンコーダと、前記第２転がり軸受よりも前記後方側に位置し、前記第２転がり軸受の前記軸方向の動きを規制する軸受押えと、前記第２冷却流路から流出する前記冷却気体を外部に排出する第２排出流路と、を備え、前記エンコーダは、前記軸受押えの外周面に取り付けられ、前記主軸の回転と連動するリング状部材を有し、前記第２排出流路は、前記第２冷却流路に接続された第２上流側排出流路であって、前記主軸に形成された第２上流側排出流路と、前記第２上流側排出流路から流出する前記冷却気体が流通する第２下流側排出流路であって、前記軸受押えに形成された第２下流側排出流路と、を有し、前記第２下流側排出流路の下流側出口は、前記軸受押えの外周面のうち、前記リング状部材よりも前記後方側に形成されていてもよい。この形態によれば、下流側出口から噴射された冷却気体が気体流により気体の壁を形成することで、リング状部材に埃などの異物が付着することを抑制できる。
（１０）上記形態において、前記一対の第２軸方向隙間は、前記軸方向において、前記第２転がり軸受と前記回転駆動モータとの間に位置していてもよい。この形態によれば、第１上流側排出流路から流出した冷却気体が、第２軸方向隙間を介して第２転がり軸受へ漏洩することを抑制できる。
　本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、上記の主軸装置の他に、例えば主軸装置の製造方法、主軸装置の制御方法などの形態で実現することができる。
実施形態の主軸装置の縦断面を示す模式図。 主軸装置の断面図。 第１エア流路を説明するための図。 主軸装置のうち第２転がり軸受近傍の断面図。 第２エア流路を説明するための図。
Ａ．実施形態：
　図１は、実施形態の主軸装置１の縦断面を示す模式図である。本実施形態の主軸装置１は、横形マシニングセンタなどの工作機械に備えられるモータビルトイン方式の主軸装置である。主軸装置１は、前方側において被加工物を加工する工具（図示）を把持する。図１には、主軸装置１が有する主軸１０の軸線ＡＸが示されている。軸線ＡＸよりも上半分の図は、工具の把持が解除されたアンクランプ状態を示し、軸線ＡＸよりも下半分の図は、工具を把持したクランプ状態を示している。また、軸線ＡＸに沿った方向である軸方向において、工具を把持する側を前方側とし、工具を把持する側とは反対側を後方側とする。また、図１の紙面上側が鉛直上方向側であり、紙面下側が鉛直下方向側である。
　主軸装置１は、筒状の主軸装置本体３と、主軸１０と、複数の第１転がり軸受１０Ａと、複数の第２転がり軸受１０Ｂと、回転駆動モータ４０と、プッシュロッド３０と、コレット３２と、皿ばね３３と、移動制御機構１５と、制御装置９０と、を備える。主軸装置本体３は、主軸１０や回転駆動モータ４０などの主軸装置１の主要な要素を内側に収容するハウジングである。
　主軸１０は、複数の第１転がり軸受１０Ａおよび複数の第２転がり軸受１０Ｂを介して主軸装置本体３に回転可能に支持されている。主軸１０は、軸線ＡＸを有し、回転駆動モータ４０の駆動によって軸線ＡＸを中心として回転する。主軸１０は、前方側に位置する前端部１０Ｆと、前端部１０Ｆと対向し、後方側に位置する後端部１０Ｒとを有する。また主軸１０は、軸方向に貫通する主軸内孔１０Ｈを有する。主軸内孔１０Ｈのうち、前端部１０Ｆ側には工具の一部が配置されて、工具を主軸装置１に装着するための工具孔１０Ｔが形成されている。
　第１転がり軸受１０Ａの数は、本実施形態では２つである。また第２転がり軸受１０Ｂの数は、本実施形態では２つである。第１転がり軸受１０Ａおよび第２転がり軸受１０Ｂは、アンギュラ型の転がり軸受である。２つの第１転がり軸受１０Ａは、軸方向において、回転駆動モータ４０よりも前方側の位置に配置されている。２つの第１転がり軸受１０Ａは、軸方向に並んで配置されている。２つの第１転がり軸受１０Ａの内輪１１Ａの前後には、軸方向の動きを規制する軸受押え１７，１８が配置されている。軸受押え１７の前側にはスピンドルキャップ１０Ｓが配置され、軸受押え１８の後側には主軸１０の段部１０Ｄが形成されている。主軸１０にスピンドルキャップ１０Ｓが固定されることにより、２つの第１転がり軸受１０Ａ及び軸受押え１７、１８はスピンドルキャップ１０Ｓ及び段部１０Ｄによって軸方向に挟持される。段部１０Ｄは、後述する大径部１０ｐによって形成することができる。２つの第１転がり軸受１０Ａの外輪１３Ａの前後には、軸方向の動きを規制する前側カバー１０Ｃと段部１０Ｅが配置されている。前側カバー１０Ｃは本体部３ａにボルトで固定され、段部１０Ｅは本体部３ａに形成されている。第１転がり軸受１０Ａは、軸方向と直交する主軸１０の径方向において、主軸装置本体３と主軸１０との間に介在する。第２転がり軸受１０Ｂは、軸方向において、第１転がり軸受１０Ａよりも後方側、詳細には回転駆動モータ４０よりも後方側の位置に配置されている。２つの第２転がり軸受１０Ｂは、軸方向に並んで配置されている。第２転がり軸受１０Ｂは、主軸１０の径方向において、主軸装置本体３と主軸１０との間に介在する。第１転がり軸受１０Ａと第２転がり軸受１０Ｂはそれぞれ、内輪１１Ａ，１１Ｂと、外輪１３Ａ，１３Ｂと、内輪１１Ａ，１１Ｂと外輪１３Ａ，１３Ｂの軌道面間に配置された複数の転動体１２Ａ，１２Ｂと有する。複数の転動体１２Ａ、１２Ｂは、図示しない保持器により円周方向に沿って等間隔に保持されている。内輪１１Ａ，１１Ｂは、主軸１０の外周面１０ｆａに嵌合している。第１転がり軸受１０Ａと第２転がり軸受１０Ｂはそれぞれ、グリースを用いて潤滑が行われる。つまり、内輪１１Ａ，１１Ｂと外輪１３Ａ，１３Ｂの軌道面および転動体１２には、グリースが塗布されている。
　回転駆動モータ４０は、主軸１０を回転させるダイレクトドライブモータである。回転駆動モータ４０は、ロータ４１と、ステータ４２とを備える。回転駆動モータ４０は、主軸装置本体３内における主軸１０の外周側に配置されている。ロータ４１は、ロータスリーブ４９を介して主軸１０と一体回転可能に構成されている。制御装置９０の制御によってステータ４２に電力が供給されることでロータ４１が回転する。ロータ４１の回転によって、主軸１０が回転する。回転駆動モータ４０は、主軸１０の外周面１０ｆａと主軸装置本体３の内周面３ｆａとの間に位置する空間である配置室９８に設けられている。
　プッシュロッド３０は、主軸１０内である主軸内孔１０Ｈに配置されている。プッシュロッド３０は、前端部１０Ｆ側に位置する一端部３０Ｆと、後端部１０Ｒ側に位置する他端部３０Ｒとを有する。プッシュロッド３０は、移動制御機構１５の動作によって主軸１０の軸方向に沿って移動可能である。プッシュロッド３０は、主軸１０の回転動作と連動するように主軸１０に連結されている。
　コレット３２は、プッシュロッド３０の一端部３０Ｆに取り付けられている。コレット３２は、プッシュロッド３０に連動して、工具を把持するクランプ状態と、工具の把持が解除されたアンクランプ状態とのいずれかの状態をとる。具体的には、コレット３２は、プッシュロッド３０が移動制御機構１５によって前方側に押し出されて、一端部３０Ｆ側に移動した場合にはアンクランプ状態となる。一方で、コレット３２は、プッシュロッド３０が移動制御機構１５から離間して皿ばね３３の付勢力によって他端部３０Ｒ側に移動した場合にはクランプ状態となる。
　皿ばね３３は、主軸１０内である主軸内孔１０Ｈにおいて、主軸１０の内周面とプッシュロッド３０との間に配置されている。皿ばね３３は、主軸１０の軸方向において、主軸１０の内周側に配置されたカラー３４と、プッシュロッド３０の他端部３０Ｒに形成された大径部３０Ｄとの間に配置されている。詳細には、皿ばね３３は、プッシュロッド３０の外周側部分に挿通されて配置されている。皿ばね３３は、軸方向に沿って複数設けられている。皿ばね３３の後方側の端部は、プッシュロッド３０の大径部３０Ｄに軸方向に対向した状態で当接している。これにより、皿ばね３３は、プッシュロッド３０に対して前端部１０Ｆ側から後端部１０Ｒ側に向かう付勢力を与える。この付勢力によって、移動制御機構１５が作動していない場合には、コレット３２が常時クランプ状態となる。
　移動制御機構１５は、軸方向において、プッシュロッド３０よりも後方側に配置されている。移動制御機構１５は、軸方向に移動可能に構成されたピストン１８を有する。ピストン１８は、プッシュロッド３０の他端部３０Ｒと軸方向に対向する。ピストン１８が前方側に移動することで、皿ばね３３の付勢力に抗してプッシュロッド３０がピストン１８によって前方側に向かって移動する。これにより、コレット３２はアンクランプ状態となる。
　制御装置９０は、ＣＰＵと記憶装置などによって構成され、主軸装置１の動作を制御する。例えば、制御装置９０は、主軸装置１の回転駆動モータ４０の動作を制御する。
　主軸装置１は、さらに、冷却気体供給装置９１と、エア供給装置９２と、油圧装置９３と、クーラント供給装置９５と、冷却液供給装置９６と、を備える。これらの装置９１，９２，９３，９５，９６は、制御装置９０によって動作が制御される。
　冷却気体供給装置９１は、第１転がり軸受１０Ａと第２転がり軸受１０Ｂのそれぞれの内輪１１Ａ，１１Ｂを冷却するために、温度調節され毎分所定流量の冷却気体を供給する装置である。本実施形態では、冷却気体供給装置９１は、先端部８１ａ，８１ｂのそれぞれに向けて、冷却気体を供給する。冷却気体としては、エア、窒素、二酸化炭素などの各種気体を用いることができる。本実施形態では、冷却気体としてエアが用いられている。冷却気体供給装置９１は、例えば、コンプレッサーを備えたエア温度調節装置であり、エア温度、エア供給量を任意に設定できる。冷却気体供給装置９１は、制御装置９０の指令に応じて、少なくとも主軸１０の回転動作中にエアを供給する。冷却気体供給装置９１は、主軸装置本体３に取り付けられたパイプの先端部８１ａ，８１ｂを介して、エアを主軸装置本体３内に供給する。先端部８１ａから主軸装置本体３内に供給されたエアの流通経路の詳細は後述するが、概要は以下のとおりである。すなわち、主軸装置本体３内に供給されたエアは、第１冷却気体流路２０を流通して第１転がり軸受１０Ａの内輪１１Ａを冷却する。また、第１冷却気体流路２０は、途中に配置室９８を有している。配置室９８に流通したエアによって回転駆動モータ４０が冷却される。第１冷却気体流路２０は、さらに、軸受ハウジング１４に形成された貫通孔２０ｄをエアの排出口として有する。軸受ハウジング１４は、主軸装置本体３の構成部材である。貫通孔２０ｄは、配置室９８と外部とを連通させる。配置室９８に流通したエアは、貫通孔２０ｄから外部に排出される。なお、貫通孔２０ｄは、回転駆動モータ４０と制御装置９０とを接続する導線が通る経路としても利用される。
　先端部８１ｂから主軸装置本体３内に供給されたエアの流通経路の詳細は後述するが、概要は以下のとおりである。すなわち、主軸装置本体３、詳細には軸受ハウジング１４内に供給されたエアは、第２冷却気体流路２６を流通して第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂを冷却する。
　エア供給装置９２は、例えばコンプレッサーであり、移動制御機構１５のピストン１８に設けられた流路に加圧されたエアを送り込む。このピストン１８に設けられた流路は、エアパージ流路１２０の一部を構成する。エア供給装置９２によって供給されたエアは、エアパージ流路１２０を流通して前方側に位置する工具孔１０Ｔに吹き付けられる。これにより、工具孔１０Ｔに付着した切屑が除去される。油圧装置９３は、ピストン１８を軸方向に沿って移動させるための作動油をシリンダ室１８ａに供給したりシリンダ室１８ａから排出したりする。油圧装置９３は、ピストン１８を前方側に移動させて、プッシュロッド３０を前方側に押し進める場合（アンクランプ状態にする場合）には、シリンダ室１８ａの第１ポート８３に作動油を供給する。一方で、油圧装置９３は、ピストン１８を後方側に移動させて、プッシュロッド３０から離間させる場合（クランプ状態にする場合）には、シリンダ室１８ａの第２ポート８４に作動油を供給する。クーラント供給装置９５は、移動制御機構１５の後端側の開口部１８５を介して軸方向に延びるクーラント流路１３０にクーラントを供給する。クーラントは、クーラント流路１３０を流れて、一端部３０Ｆ，工具内を経由して、工具の刃先である加工ポイントに供給される。
　冷却液供給装置９６は、第１転がり軸受１０Ａと第２転がり軸受１０Ｂのそれぞれの外輪１３Ａ，１３Ｂ、および回転駆動モータ４０のステータ４２を冷却するために冷却液を供給する装置である。冷却液供給装置９６は、制御装置９０の指令に応じて、少なくとも主軸１０の回転動作中に冷却液としての冷却水を供給する。冷却液供給装置９６は、温度調整された冷却水を毎分所定の流量を供給する装置である。クーラント供給装置９５は、タンクとポンプとを備えており、さらにラジエータなどの熱交換器を備えていてもよい。冷却液供給装置９６は、冷却液を循環させる流通管９７によって、主軸装置本体３に形成された、第１流路８５、第２流路８７、第３流路８８に冷却液を供給する。第１流路８５、第２流路８７、第３流路８８は流通管９７および主軸装置本体３に形成された流路によって並列に接続されている。第１流路８５、第２流路８７、第３流路８８の詳細は後述する。
　次に、主軸装置１が有する各種流路に関連する構成について説明する。なお、各種流路について「上流」、「下流」の基準は、各装置９１，９２，９３，９５，９６（図１）から供給される流体の流れ方向を基準とする。主軸装置１は、コレット３２によって把持された工具によって加工する加工ポイントにクーラントを供給するクーラント流路１３０と、工具孔１０Ｔに吹き付けるエアを工具孔１０Ｔに供給するエアパージ流路１２０とを備える。
　クーラント流路１３０は、移動制御機構１５に形成された第１クーラント流路１９と、固定ジョイント４７に形成された第４クーラント流路４７ａと、回転ジョイント４６に形成された第２クーラント流路４８と、プッシュロッド３０に形成された第３クーラント流路３８とを有する。クーラント供給装置９５から供給されたクーラントは、第１クーラント流路１９、第４クーラント流路４７ａ、第２クーラント流路４８、第３クーラント流路３８の順に流通する。そして、クーラントは、プッシュロッド３０の一端部３０Ｆ、工具内を経由して、工具の刃先である加工ポイントに供給される。加工ポイントは、前端部１０Ｆ側に位置する。このように、クーラント流路１３０は、軸方向に沿って形成された流路である。クーラント供給装置９５は、制御装置９０からの指令に応じて、クランプ状態において主軸１０が回転している間の期間においてクーラントをクーラント流路１３０に供給する。
　エアパージ流路１２０は、ピストン１８に形成された第１エアパージ流路５５と、プッシュロッド３０に形成された第２エアパージ流路３５と、主軸１０とプッシュロッド３０との間に形成された第３エアパージ流路１２６と、主軸１０内に形成された第４エアパージ流路１５５および第５エアパージ流路１５６とを有する。アンクランプ状態において、ピストン１８とプッシュロッド３０の端面同士が当接した場合に、ピストン１８の第１エアパージ流路５５は、プッシュロッド３０の第２エアパージ流路３５に接続される。第２エアパージ流路３５は、プッシュロッド３０のうち図示しない外周側プッシュロッドの内周面と内周側プッシュロッドの外周面との隙間によって形成されている。図１に示すように、第３エアパージ流路１２６は、第２エアパージ流路３５を流通したエアが流通する。第３エアパージ流路１２６は、主軸１０とプッシュロッド３０との隙間によって形成されている。第４エアパージ流路１５５は、主軸１０の前端部１０Ｆ内において軸線ＡＸ周りに間隔を開けて複数形成されている。第４エアパージ流路１５５の上流端は、第３エアパージ流路１２６に接続され、第４エアパージ流路１５５の下流端は、第５エアパージ流路１５６に連通し、第５エアパージ流路１５６の下流端は、工具孔１０Ｔに向かって開口している。第４エアパージ流路１５５を経て、第５エアパージ流路１５６から工具孔１０Ｔ内にエアが吹き付けられる。エア供給装置９２は、制御装置９０の指令によって、ピストン１８によってプッシュロッド３０が前方側に移動したアンクランプ状態の時に、加圧されたエアをエアパージ流路１２０に供給する。
　第１流路８５は、主軸装置本体３のうち、軸方向において、第１転がり軸受１０Ａが位置する領域で第１転がり軸受１０Ａの外径側に形成されている。第１流路８５は、本体部３ａの外周面に形成された螺旋状の溝と、溝を覆う環状の第１カバー部材３ｂとによって形成されている。本体部３ａおよび第１カバー部材３ｂは、主軸装置本体３を構成する。第１流路８５を流通する冷却液によって、第１転がり軸受１０Ａの外輪１３Ａが冷却される。
　第２流路８７は、主軸装置本体３のうち、軸方向において、回転駆動モータ４０が位置する領域でステータ４２の外径側に形成されている。第２流路８７は、本体部３ａの外周面に形成された螺旋状の溝と、溝を覆う環状の第２カバー部材３ｃとによって形成されている。第２カバー部材３ｃは、主軸装置本体３を構成する。第２流路８７を流通する冷却液によって、回転駆動モータ４０が冷却される。
　第３流路８８は、軸受ハウジング１４のうち、軸方向において、第２転がり軸受１０Ｂが位置する領域で第２転がり軸受１０Ｂの外径側に形成されている。第３流路８８は、ハウジング本体部１４ａの外周面に形成された螺旋状の溝と、溝を覆う環状の第３カバー部材１４ｂとによって形成されている。ハウジング本体部１４ａおよび第３カバー部材１４ｂは、軸受ハウジング１４を構成する。軸受ハウジング１４は、本体部３ａの後端部に取り付けられ、主軸装置本体３を構成する。第３流路８８を流通する冷却液によって、第２転がり軸受１０Ｂの外輪１３Ｂが冷却される。
　図２は、主軸装置１の断面図である。図３は、第１冷却気体流路２０を説明するための図である。図２では主軸１０内に配置されたプッシュロッド３０やコレット３２などの構成要素は省略している。図３は、第１冷却気体流路２０のうちで、第１径方向流路２２付近の拡大図である。図２および図３を用いて第１冷却気体流路２０の詳細について説明する。
　図２に示すように、第１冷却気体流路２０は、上流側から下流側の順に、第１供給流路２０ａと、第１冷却流路２０ｂと、第１排出流路２０ｃとを備える。第１供給流路２０ａは、上流端である先端部８１ａと、第１冷却流路２０ｂに接続された下流端２１とを有する。第１供給流路２０ａは、主軸装置本体３および主軸１０に形成された孔である。第１供給流路２０ａは、第１冷却流路２０ｂに第１転がり軸受１０Ａの内輪１１Ａを冷却するためのエアを供給する。第１供給流路２０ａは、主軸装置本体３内に形成された第１本体流路２０ａ１と、主軸３内に形成された第１主軸流路２０ａ２とを有する。図３に示すように、第１本体流路２０ａ１のうち下流側部分と、第１主軸流路２０ａ２のうち上流側部分とは、径方向に延びる第１径方向流路２２を形成する。図３に示すように、第１径方向流路２２は、径方向において、主軸装置本体３と主軸１０とに跨って形成された流路である。
　図３に示すように、第１径方向流路２２は、上流側から下流側の順に、第１前方側流路２２ａと、入口開口部としての第１入口開口部２２ｃと、第２前方側流路２２ｂとを有する。第１前方側流路２２ａは、主軸装置本体３に形成された第１本体流路２０ａ１のうちの下流側部分である。第１入口開口部２２ｃ及び第２前方側流路２２ｂは、主軸１０の大径部１０ｐに形成され、第１前方側流路２２ａから流出するエアを受け入れる。第１入口開口部２２ｃは、主軸１０の大径部１０ｐの外周面１０ｆａに周方向に亘って形成された溝２５によって形成されている。つまり、周方向に亘って形成された溝２５のうち、径方向において第２前方側流路２２ｂに接続された部分が第１入口開口部２２ｃとなる。溝２５は、第１前方側流路２２ａの下流端２２ｄと径方向に対向する位置に形成されている。第１入口開口部２２ｃと第２前方側流路２２ｂとは、第１主軸流路２０ａ２のうち上流側部分である。第２前方側流路２２ｂは、本実施形態では１つであるが、他の実施形態では主軸１０の周方向において、異なる位置に複数形成されていてもよい。第２前方側流路２２ｂが複数形成された場合、複数の第２前方側流路２２ｂのそれぞれの下流端は、合流していてもよい。上記のように、第１入口開口部２２ｃが主軸１０の外周面１０ｆａに周方向に亘って形成された溝２５によって形成されている。これにより、第１前方側流路２２ａと第２前方側流路２２ｂとが径方向に並んでいない場合でも、第１前方側流路２２ａのエアは、溝２５を介して第２前方側流路２２ｂに効率良く流入できる。つまり、主軸１０の回転動作中においても、第１前方側流路２２ａのエアを、溝２５を介して第２前方側流路２２ｂに流入させることができる。
　第１入口開口部２２ｃの流路断面積は、第１前方側流路２２ａの流路断面積や第２前方側流路２２ｂの流路断面積よりも大きい。これにより、第１前方側流路２２ａのより多くの量のエアを第１入口開口部２２ｃに流入させることができる。ここで主軸１０（詳細には、大径部１０ｐ）の外周面１０ｆａと、主軸装置本体３との内周面３ｆａとの間には、主軸装置本体３と、回転する主軸１０とが衝突しないように第１隙間ＧＰ１が設けられる。第１径方向流路２２は、この第１隙間ＧＰ１の一部（詳細には後述する第１流路形成隙間ＧＰ１ａ）を途中に含むように形成されている。つまり、第１前方側流路２２ａと第２前方側流路２２ｂとは、第１隙間ＧＰ１を介して連通する。第１隙間ＧＰ１の流路抵抗は、第１前方側流路２２ａのエアが第１隙間ＧＰ１を介して軸方向に流通して第１径方向流路２２の外部に漏れ出ることを最小限に抑制できる程度に、第１径方向流路２２の流路抵抗よりも十分に大きくなるように設定される。本実施形態では、径方向における第１隙間ＧＰ１の寸法が２０μｍ以上７０μｍ以下、好ましくは２０μ以上３０μｍ以下に設定されることで、主軸装置本体３と主軸１０との衝突を抑制しつつ、第１隙間ＧＰ１に軸方向におけるシール機能を有させることができる。
　図３に示すように、第１隙間ＧＰ１は、第１径方向流路２２を構成する第１流路形成隙間ＧＰ１ａと、第１径方向流路２２を軸方向に挟んで両側に位置する一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃとを有する。一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃは、軸方向において第１流路形成隙間ＧＰ１ａの両側に位置し、第１径方向流路２２からの冷却気体であるエアの漏洩を少なくする第１絞りとしての機能を有する。本実施形態では、第１隙間ＧＰ１と、一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃとの径方向における寸法は同じである。なお、第１冷却流路２０ｂに供給されるエアの所定流量は、第１供給流路２０ａに供給するエアの流量や、第１隙間ＧＰ１の径方向における寸法や、第１隙間ＧＰ１の軸方向における寸法を変更することで達成できる。
　図２に示すように、第１冷却流路２０ｂは、主軸１０の外周面１０ｆａに溝として形成された螺旋状の流路である。第１冷却流路２０ｂの流通空間は、主軸１０の外周面１０ｆａに形成された螺旋状の溝と、溝を覆う部材とによって区画されている。溝を覆う部材は、例えば、第１転がり軸受１０Ａの内輪１１Ａや、軸受押え１７である。つまり、主軸１０の軸方向において第１転がり軸受１０Ａが配置された領域を第１領域Ｒ１０Ａとした場合、第１冷却流路２０ｂは、第１領域Ｒ１０Ａにおいて第１転がり軸受１０Ａの内輪１１Ａによって覆われている。これにより、第１転がり軸受１０Ａの内輪１１Ａは、第１冷却流路２０ｂを流通する冷却気体に直接に接触する。第１冷却流路２０ｂは、主軸１０の軸方向において、少なくとも第１転がり軸受１０Ａが配置された領域Ｒ１０Ａで第１転がり軸受１０Ａの内径側に形成されている。第１冷却流路２０ｂを流通するエアによって第１転がり軸受１０Ａの内輪１１Ａは直接冷却される。このように、内輪１１Ａが他の部材を介することなく第１冷却流路２０ｂによって直接冷却されるので、他の部材を介して冷却するよりも熱が内輪１１Ａに伝わりやすい。
　第１排出流路２０ｃは、第１冷却流路２０ｂから流出するエアを外部に排出する流路である。第１排出流路２０ｃは、上流側から下流側の順に、第１上流側排出流路２０ｃ１と、配置室９８と、第１下流側排出流路２０ｃ２とを有する。第１上流側排出流路２０ｃ１は、第１冷却流路２０ｂに接続され、第１冷却流路２０ｂから流出したエアを配置室９８に流通させる。第１上流側排出流路２０ｃ１は、第１冷却流路２０ｂに連通する径方向に形成された第１上流側第１排出流路２０ｃ３と、第１上流側第１排出流路２０ｃ３に連通する軸方向に形成された第１上流側第２排出流路２０ｃ４と、第１上流側第２排出流路２０ｃ４に連通する径方向に形成された第１上流側第３排出流路２０ｃ５とを有する。第１上流側第３排出流路２０ｃ５は、エアを配置室９８に流出させる第１上流側排出流路２０ｃ１の下流端２０ｃ６を形成する。第１上流側第３排出流路２０ｃ５は、主軸１０の中径部１０ｑに形成されている。中径部１０ｑの外径はロータ４１の外径とほぼ同じであるので、径方向において、下流端２０ｃ６と、ステータ４２とロータ４１間の隙間との位置はほぼ同じ位置となる。よって、下流端２０ｃ６から配置室９８に流出したエアは、ステータ４２とロータ４１間の隙間へと流入しやすくできる。また、第１上流側排出流路２０ｃ１の下流端２０ｃ６は、軸方向において、一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃのうち後方側の一方の第１軸方向隙間ＧＰ１ｃと回転駆動モータ４０との間に位置する。これにより、一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃが第１絞りとして機能するため、第１上流側排出流路から流出した冷却気体が、一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃを介して第１転がり軸受１０Ａへ漏洩することを抑制できる。これにより、より多くの流量の冷却気体を用いて回転駆動モータ４０を効率良く冷却できる。なお、中径部１０ｑは、大径部１０ｐよりも外径が小さく、軸方向において大径部１０ｐと回転駆動モータ４０との間に位置する。第１上流側第１排出流路２０ｃ３、第１上流側第２排出流路２０ｃ４及び第１上流側第３排出流路２０ｃ５は、主軸１０に形成された孔である。第１上流側第１排出流路２０ｃ３、第１上流側第２排出流路２０ｃ４及び第１上流側第３排出流路２０ｃ５は、主軸１０と言う１部材に形成されているので、２部材に形成されたものに比べてエアの漏れが少ない。第１上流側第３排出流路２０ｃ５の下流端は、軸方向において、配置室９８のうちで回転駆動モータ４０よりも前方側の位置でかつ中径部１０ｑの外周で配置室９８に開口する。第１上流側排出流路２０ｃ１から流出したエアは、配置室９８に流入する。配置室９８のエアは、ロータ４１とステータ４２との間を流通することで、回転駆動モータ４０を冷却する。第１下流側排出流路２０ｃ２は、配置室９８を区画する主軸装置本体３、詳細には軸受ハウジング１４に形成された孔である。第１下流側排出流路２０ｃ２は、軸方向において、回転駆動モータ４０よりも後方側に位置する。第１下流側排出流路２０ｃ２は、配置室９８のエアを主軸装置本体３の外部に排出する。大径部１０ｐ及び中径部１０ｑがあるので、主軸１０は、本体部３ａの前側からでなく、本体部３ａの後側から挿入される。
　図４は、主軸装置１のうち第２転がり軸受１０Ｂ近傍の断面図である。図４を用いて、第２冷却気体流路２６および第２転がり軸受１０Ｂの周囲に位置する部材について説明する。主軸装置１は、さらに、エンコーダ４５と、軸受押え１６ａ、１６ｂと、ロータリージョイント４４と、ナット４３とを備える。エンコーダ４５は、主軸１０の回転角度位置や回転速度などの主軸１０の回転に関する情報を検出し、制御装置９０に検出信号を送信する。エンコーダ４５は、光学式であってもよいし磁気式であってもよい。エンコーダ４５が磁気式である場合には、エンコーダ４５は、軸受押え１６ａの外周面１６ｆａに取り付けられ、主軸１０の回転と連動するリング状部材としての磁気リング４５ａと、磁気リング４５ａに回転に応じた磁界の変化を検出信号として出力するセンサ４６ｂとを備える。なお、エンコーダ４５が光学式である場合には、リング状部材として磁気リング４５ａに代えてスリットが形成されたディスクが用いられ、センサ４６ｂとして光センサが用いられる。軸受押え１６ａは、主軸１０の外周にねじ結合されている。軸受押え１６ｂは、第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂの前方側に位置し、主軸１０の段部１０Ｇに当接している。軸受押え１６ａは、第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂの後方側に位置し、第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂの端面に当接し、段部１０Ｇとで第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂの軸方向の動きを規制する。２つの第２転がり軸受１０Ｂの外輪１３Ｂの前側にハウジング本体部１４ａの段部が位置し、後側に軸受押え１４ｅが位置することで、２つの第２転がり軸受１０Ｂの外輪１３Ｂが段部１４ｃと軸受押え１４ｅで軸方向に挟持される。段部１４ｃはハウジング本体部１４ａに形成され、軸受押え１４ｅはハウジング本体部１４ａの内周にねじ結合されている。ロータリージョイント４４は、主軸１０の後方側端部に取り付けられた回転ジョイント４６（図１）と、移動制御機構１５に取り付けられた固定ジョイント４７（図１）とを有する。回転ジョイント４６と固定ジョイント４７同士が端面で滑り接触する。回転ジョイント４６と固定ジョイント４７には、クーラント供給装置９５（図１）から供給されるクーラントが流通する流路を有する。ナット４３は、軸受押え１６ａと主軸１０の間に配置され、軸受押え１６ａが緩まないようにロックする。
　次に第２冷却気体流路２６について、図４に加え図５を用いて説明する。図５は、第２冷却気体流路２６を説明するための図である。図４に示すように、第２冷却気体流路２６は、上流側から下流側の順に、第２供給流路２６ａと、第２冷却流路２６ｂと、第２排出流路２６ｃとを備える。第２供給流路２６ａは、上流端である先端部８１ｂと、第２冷却流路２６ｂに接続された下流端２８とを有する。第２供給流路２６ａは、ハウジング本体部１４ａに形成された第２本体流路２６ａ１と、主軸１０に形成された第２主軸流路２６ａ２とを有する。第２本体流路２６ａ１は、主軸装置本体３の構成要素であるハウジング本体部１４ａに形成された孔である。第２主軸流路２６ａ２は、主軸装置１の構成要素である主軸１０に形成された孔である。第２本体流路２６ａ１は、ハウジング本体部１４ａと言う１部材に形成されているので、２部材に形成したものに比べてエアの漏れが少ない。第２供給流路２６ａは、第２冷却流路２６ｂに第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂを冷却するためのエアを供給する。図５に示すように、第２本体流路２６ａ１のうち下流側部分と、第２主軸流路２６ａ２のうち上流側部分とは、径方向に延びる第２径方向流路１２２を形成する。第２径方向流路１２２は、径方向において、軸受ハウジング１４と主軸１０とに跨って形成された流路である。
　図５に示すように、第２径方向流路１２２は、上流側から下流側の順に、第１後方側流路１２２ａと、第２入口開口部１２２ｃと、第２後方側流路１２２ｂとを有する。第１後方側流路１２２ａは、軸受ハウジング１４に形成された第２本体流路２６ａ１のうちの下流側部分である。第２入口開口部１２２ｃは、主軸１０の外周面１０ｆａに形成され、第１後方側流路１２２ａから流出したエアを受け入れる。第２入口開口部１２２ｃは、主軸１０の外周面１０ｆａに周方向に亘って形成された溝１２５によって形成されている。つまり、周方向に亘って形成された溝１２５のうち、径方向において第２後方側流路１２２ｂに接続された部分が第２入口開口部１２２ｃとなる。溝１２５は、第１後方側流路１２２ａの下流端１２２ｄと径方向に対向する位置に形成されている。第２入口開口部１２２ｃと第２後方側流路１２２ｂとは、第２主軸流路２６ａ２のうち上流側部分である。第２後方側流路１２２ｂは、本実施形態では１つであるが、他の実施形態では主軸１０の周方向において、異なる位置に複数形成されていてもよい。第２後方側流路１２２ｂが複数形成された場合、複数の第２後方側流路１２２ｂのそれぞれの下流端は、合流していてもよい。上記のように、第２入口開口部１２２ｃが主軸１０の外周面１０ｆａに周方向に亘って形成された溝１２５によって形成されている。これにより、第１後方側流路１２２ａと第２後方側流路１２２ｂとが径方向に並んでいない場合でも、第１後方側流路１２２ａのエアは溝１２５を介して第２後方側流路１２２ｂに効率良く流入できる。つまり、主軸１０の回転動作中においても、第１後方側流路１２２ａのエアを、溝１２５を介して第２後方側流路１２２ｂに流入させることができる。
　第２入口開口部１２２ｃの流路断面積は、第２後方側流路１２２ｂの流路断面積よりも大きい。これにより、第１後方側流路１２２ａのより多くの量のエアを第２入口開口部１２２ｃに流入させることができる。ここで主軸１０の外周面１０ｆａと、主軸装置本体３、詳細には軸受ハウジング１４との内周面１４ｆａとの間には、主軸装置本体３と、回転する主軸１０とが衝突しないように第２隙間ＧＰ２が設けられる。第２径方向流路１２２は、この第２隙間ＧＰ２の一部（詳細には後述する第２流路形成隙間ＧＰ２ａ）を途中に含むように形成されている。つまり、第１後方側流路１２２ａと第２後方側流路１２２ｂとは、第２隙間ＧＰ２を介して連通する。第２隙間ＧＰ２の流路抵抗は、第１後方側流路１２２ａのエアが第２隙間ＧＰ２を介して軸方向に流通して第２径方向流路１２２の外部に漏れ出ることを最小限に抑制できる程度に、第２径方向流路１２２の流路抵抗よりも十分に大きくなるように設定される。本実施形態では、径方向における第２隙間ＧＰ２の寸法が２０μｍ以上７０μｍ以下、好ましくは２０μ以上３０μｍ以下に設定されることで、主軸装置本体３と主軸１０との衝突を抑制しつつ、第２隙間ＧＰ２に軸方向におけるシール機能を有させることができる。
　図５に示すように、第２隙間ＧＰ２は、第２径方向流路１２２を構成する第２流路形成隙間ＧＰ２ａと、第２径方向流路１２２を軸方向に挟んで両側に位置する一対の第２軸方向隙間ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃとを有する。一対の第２軸方向隙間ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃは、軸方向において第２流路形成隙間ＧＰ２ａの両側に位置し、第２径方向流路１２２からの冷却気体であるエアの漏洩を少なくする第２絞りとしての機能を有する。本実施形態では、第２隙間ＧＰ２と、一対の第２軸方向隙間ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃとの径方向における寸法は同じである。なお、第２冷却流路２６ｂに供給されるエアの所定流量は、第２供給流路２６ａに供給するエアの流量や、第２隙間ＧＰ２の径方向における寸法や、第２隙間ＧＰ２の軸方向における寸法を変更することで達成できる。また図１および図５に示すように、一対の第２軸方向隙間ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃは、軸方向において、第２転がり軸受１０Ｂと回転駆動モータ４０との間に位置する。こうすることで、一対の第２軸方向隙間ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃは第２絞りとして機能するため、第１上流側排出流路２０ｃ１から流出した冷却気体が、第２軸方向隙間ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃを介して第２転がり軸受１０Ｂに漏洩することを抑制できる。
　図４に示すように、第２冷却流路２６ｂは、主軸１０の外周面１０ｆａに溝として形成された螺旋状の流路である。第２冷却流路２６ｂの流通空間は、主軸１０の外周面１０ｆａに形成された螺旋状の溝と、溝を覆う部材とによって区画されている。溝を覆う部材は、例えば、第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂである。つまり、主軸１０の軸方向において第２転がり軸受１０Ｂが配置された領域を第２領域Ｒ１０Ｂとした場合、第２冷却流路２６ｂは、第２領域Ｒ１０Ｂにおいて第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂによって覆われている。これにより、第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂは、第２冷却流路２６ｂを流通する冷却気体に直接に接触する。第２冷却流路２６ｂは、主軸１０の軸方向において、少なくとも第２転がり軸受１０Ｂが配置された領域Ｒ１０Ｂで第２転がり軸受１０Ｂの内径側に形成されている。第２冷却流路２６ｂを流通するエアによって第２転がり軸受１０Ｂの内輪１１Ｂは直接冷却される。このように、内輪１１Ｂが他の部材を介することなく第２冷却流路２６ｂによって直接冷却されるので、他の部材を介して冷却するよりも熱が内輪１１Ｂに伝わりやすい。
　第２排出流路２６ｃは、第２冷却流路２６ｂから流出したエアを外部に排出する流路である。第２排出流路２６ｃは、主軸１０および軸受押え１６ａに形成された孔である。第２排出流路２６ｃは、第２冷却流路２６ｂに接続された第２上流側排出流路２６ｃ１と、第２上流側排出流路２６ｃ１から流出するエアが流通する第２下流側排出流路２６ｃ２とを有する。第２上流側排出流路２６ｃ１は、主軸１０に形成された孔である。第２下流側排出流路２６ｃ２は、軸受押え１６ａに形成された孔である。つまり、第２排出流路２６ｃは、主軸１０及び軸受押え１６ａの２部材に形成され、２部材間からエアの漏れが生じる。しかしながら、第２排出流路２６ｃは、第２冷却流路２６ｂの排出側に形成されているので、第２冷却流路２６ｂには、内輪１１Ｂを冷却できるだけの流量が供給できる。第２下流側排出流路２６ｃ２の下流側出口２６ｃ３は、軸受押え１６ａの外周面１６ｆａのうち、リング状部材としての磁気リング４５ａよりも後方側に形成されている。これにより、下流側出口２６ｃ３は、磁気リング４５ａの近傍に配置される。下流側出口２６ｃ３は、外周面１６ｆａと軸受ハウジング１４の内周面との間の空間にエアを噴射する。下流側出口２６ｃ３から径方向に噴射されたエアは、気体流により気体の壁（エアカーテン）を形成することで、磁気リング４５ａに埃などの異物が付着することを抑制する。図１に示すように、第２冷却気体流路２６は、さらに、軸受ハウジング１４に形成された貫通孔２６ｄをエアの排出口として有する。貫通孔２６ｄは、外周面１６ｆａと軸受ハウジング１４の内周面との間の空間と、外部とを連通させる。下流側出口２６ｃ３から径方向に噴射されたエアは、貫通孔２６ｄから外部に排出される。
　上記実施形態によれば、図２および図３に示すように、径方向において主軸装置本体３と主軸１０に跨って形成された第１径方向流路２２によって、主軸装置本体３から主軸１０の外周面１０ｆａに形成された第１冷却流路２０ｂにエアを供給できる。また上記実施形態によれば、図４および図５に示すように、径方向において主軸装置本体３と主軸１０に跨って形成された第２径方向流路１２２によって、主軸装置本体３から主軸１０の外周面１０ｆａに形成された第２冷却流路２６ｂにエアを供給できる。これにより、主軸１０の軸孔に配置されたプッシュロッド３０内に内輪１１Ａ，１１Ｂを冷却するための流路を形成する必要が無いので、第１冷却気体流路２０および第２冷却気体流路２６の流路構成が複雑になることを抑制できる。また、第１冷却流路２０ｂおよび第２冷却流路２６ｂによって、第１転がり軸受１０Ａおよび第２転がり軸受１０Ｂの主な発熱源である内輪１１Ａ，１１Ｂをエアで直接冷却できる。これにより、第１転がり軸受１０Ａ内および第２転がり軸受１０Ｂ内に潤滑のために塗布されたグリースの温度が高温になることを抑制できるので、グリースの劣化を抑制できる。すなわち、グリースの性能が落ちて寿命に到達する時間を長くできる。また上記実施形態によれば、図２に示すように、第１排出流路２０ｃは、途中に回転駆動モータ４０が配置された配置室９８を有する。これにより、第１冷却流路２０ｂから流出するエアを用いて配置室９８に位置する回転駆動モータ４０を冷却できる。すなわち、第１転がり軸受１０Ａの内輪１１Ａの冷却に利用したエアを用いて回転駆動モータ４０の冷却を行うことができる。
　また、上記実施形態によれば、図１に示すように、主軸装置１は、主軸装置本体３に形成された第１流路８５を用いて第１転がり軸受１０Ａの外輪１３Ａを冷却でき、第２流路８７を用いて回転駆動モータ４０を冷却でき、第３流路８８を用いて第２転がり軸受１０Ｂの外輪１３Ｂを冷却できる。
Ｂ．他の実施形態：
Ｂ－１．他の実施形態１：
　上記実施形態の主軸装置１は、立形マシニングセンタに用いてもよい。
Ｂ－２．他の実施形態２：
　上記実施形態では、第１隙間ＧＰ１と第２隙間ＧＰ２のそれぞれは、径方向における寸法が軸方向において同じであったがこれに限定されるものではない。例えば、第１隙間ＧＰ１のうち、一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃの径方向における寸法を、第１流路形成隙間ＧＰ１ａの径方向における寸法よりも小さくしてもよい。これにより、一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃの流路抵抗を大きくできるので、一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃから漏れ出るエアの量を低減できる。
Ｂ－３．他の実施形態３：
　上記実施形態において、一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃが第１絞りとしての機能を有することで、第１前方側流路２２ａから第１入口開口部２２ｃを介して第２前方側流路２２ｂに流入するエアの流量が、第１前方側流路２２ａから一対の第１軸方向隙間ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃに漏れ出る冷却気体の流量よりも大きくなる関係を、主軸装置１は有していてもよい。上記の関係は、主軸１０の回転動作中における各位相位置において成り立つ。このような関係を有することで、より多くの流量の冷却気体が第１冷却流路２０ｂに供給されるので、第１転がり軸受１０Ａを効率良く冷却できる。また、一対の第２軸方向隙間ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃが第２絞りとしての機能を有することで、第１後方側流路１２２ａから第２入口開口部１２２ｃを介して第２後方側流路１２２ｂに流入するエアの流量が、第１後方側流路１２２ａから一対の第２軸方向隙間ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃに漏れ出る冷却気体の流量よりも大きくなる関係を、主軸装置１は有していてもよい。上記の関係は、主軸１０の回転動作中における各位相位置において成り立つ。このような関係を有することで、より多くの流量の冷却気体が第２冷却流路２６ｂに供給されるので、第２転がり軸受１０Ｂを効率良く冷却できる。
Ｂ－４．他の実施形態４：
　上記実施形態において、主軸１０の径方向において、軸線ＡＸと第１上流側排出流路２０ｃ１の下流端２０ｃ６との距離は、軸線ＡＸと回転駆動モータ４０のロータ４１の外周面との距離と同じであってもよい。こうすることで、第１上流側排出流路２０ｃ１の下流端２０ｃ６から流出した冷却気体をロータ４１に円滑に到達させることができる。これにより、回転駆動モータ４０を冷却気体によって効率良く冷却できる。
　本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
　　１…主軸装置、３…主軸装置本体、３ａ…本体部、３ｂ…第１カバー部材、３ｃ…第２カバー部材、３ｆａ…内周面、１０…主軸、１０Ａ…第１転がり軸受、１０Ｂ…第２転がり軸受、１０Ｃ…前側カバー、１０Ｄ，１０Ｅ…段部、１０Ｆ…前端部、１０Ｇ…段部、１０Ｈ…主軸内孔、１０Ｓ…スピンドルキャップ、１０Ｒ…後端部、１０Ｔ…工具孔、１０ｆａ…外周面、１０ｑ…中径部、１０ｐ…大径部、１１Ａ，１１Ｂ…内輪、１２Ａ，１２Ｂ…転動体、１３Ａ，１３Ｂ…外輪、１４…軸受ハウジング、１４ａ…ハウジング本体部、１４ｂ…第３カバー部材、１４ｃ…段部、１４ｅ…軸受押え、１４ｆａ…内周面、１５…移動制御機構、１６ａ…軸受押え、１６ｆａ…外周面、１７…軸受押え、１８…ピストン、１８ａ…シリンダ室、１９…第１クーラント流路、２０…第１冷却気体流路、２０ａ…第１供給流路、２０ａ１…第１本体流路、２０ａ２…第１主軸流路、２０ｂ…第１冷却流路、２０ｃ…第１排出流路、２０ｃ１…第１上流側排出流路、２０ｃ２…第１下流側排出流路、２０ｃ３…第１上流側第１排出流路、２０ｃ４…第１上流側第２排出流路、２０ｃ５…第１上流側第３排出流路、２０ｃ６…下流端、２０ｄ…貫通孔、２１…下流端、２２…第１径方向流路、２２ａ…第１前方側流路、２２ｂ…第２前方側流路、２２ｃ…第１入口開口部、２２ｄ…下流端、２５…溝、２６…第２冷却気体流路、２６ａ…第２供給流路、２６ａ１…第２本体流路、２６ａ２…第２主軸流路、２６ｂ…第２冷却流路、２６ｃ…第２排出流路、２６ｃ１…第２上流側排出流路、２６ｃ２…第２下流側排出流路、２６ｃ３…下流側出口、２６ｄ…貫通孔、２８…下流端、３０…プッシュロッド、３０Ｄ…大径部、３０Ｆ…一端部、３０Ｒ…他端部、３２…コレット、３４…カラー、３５…第２エアパージ流路、３８…第３クーラント流路、４０…回転駆動モータ、４１…ロータ、４２…ステータ、４３…ナット、４４…ロータリージョイント、４５…エンコーダ、４５ａ…磁気リング、４６…回転ジョイント、４６ｂ…センサ、４７…固定ジョイント、４７ａ…第４クーラント流路、４８…第２クーラント流路、４９…ロータスリーブ、５５…第１エアパージ流路、８１ａ…先端部、８１ｂ…先端部、８３…第１ポート、８４…第２ポート、８５…第１流路、８７…第２流路、８８…第３流路、９０…制御装置、９１…冷却気体供給装置、９２…エア供給装置、９３…油圧装置、９５…クーラント供給装置、９６…冷却液供給装置、９７…流通管、９８…配置室、１２０…エアパージ流路、１２２…第２径方向流路、１２２ａ…第１後方側流路、１２２ｂ…第２後方側流路、１２２ｃ…第２入口開口部、１２２ｄ…下流端、１２５…溝、１２６…第３エアパージ流路、１３０…クーラント流路、１５５…第４エアパージ流路、１５６…第５エアパージ流路、１８５…開口部、ＡＸ…軸線、ＧＰ１…第１隙間、ＧＰ１ａ…第１流路形成隙間、ＧＰ１ｂ，ＧＰ１ｃ…第１軸方向隙間、ＧＰ２…第２隙間、ＧＰ２ａ…第２流路形成隙間、ＧＰ２ｂ，ＧＰ２ｃ…第２軸方向隙間、Ｒ１０Ａ，Ｒ１０Ｂ…領域

Claims (10)

  1. 　主軸装置であって、
    　主軸装置本体と、
    　グリースを用いて潤滑が行われる第１転がり軸受と、
    　前記主軸装置本体に前記第１転がり軸受を介して回転可能に支持される主軸であって、前方側に位置する前端部と、後方側に位置する後端部とを有する主軸と、
    　前記主軸を回転させる回転駆動モータと、
    　前記主軸の外周面に溝として形成された螺旋状の第１冷却流路であって、前記主軸の軸方向において、少なくとも前記第１転がり軸受が配置された第１領域に形成され、前記第１領域において前記第１転がり軸受によって覆われている第１冷却流路と、
    　前記第１冷却流路に前記第１転がり軸受を冷却するための冷却気体を供給する第１供給流路と、を備え、
    　前記第１供給流路は、径方向における前記主軸装置本体と前記主軸との第１隙間の一部を途中に含むように、前記径方向において前記主軸装置本体と前記主軸とに跨って形成された第１径方向流路を有し、
    　前記第１径方向流路は、前記主軸装置本体に形成された第１前方側流路と、前記主軸に形成され、前記第１前方側流路からの前記冷却気体が流通する第２前方側流路とを有し、
    　前記第１隙間のうちで前記第１径方向流路を前記軸方向に挟んで両側に位置する一対の第１軸方向隙間は、前記第１径方向流路からの前記冷却気体の漏洩を少なくする第１絞りとしての機能を有する、主軸装置。
  2. 　請求項１に記載の主軸装置であって、
    　前記第１絞りとしての機能によって、前記第１前方側流路から前記第２前方側流路に流入する前記冷却気体の流量が、前記第１前方側流路から前記一対の第１軸方向隙間に漏洩する前記冷却気体の流量よりも大きくなる関係を有する、主軸装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の主軸装置であって、さらに、
    　前記主軸装置本体の内周面と前記主軸の外周面との間に位置する配置室を有し、
    　前記回転駆動モータは、前記配置室に設けられたダイレクトドライブモータである、主軸装置。
  4. 　請求項３に記載の主軸装置であって、さらに、
    　前記第１冷却流路から流出する前記冷却気体を外部に排出する第１排出流路を有し、
    　前記第１排出流路は、
    　　前記第１冷却流路から流出する前記冷却気体を前記配置室に流通させる第１上流側排出流路であって、前記主軸に形成された第１上流側排出流路と、
    　　前記配置室と、
    　　前記配置室の前記冷却気体を外部へ排出する第１下流側排出流路であって、前記主軸装置本体に形成された第１下流側排出流路と、を有する、主軸装置。
  5. 　請求項４に記載の主軸装置であって、
    　前記第１上流側排出流路の下流端は、前記軸方向において、前記一対の第１軸方向隙間のうちの前記後方側の一方と前記回転駆動モータとの間に位置する、主軸装置。
  6. 　請求項５に記載の主軸装置であって、
    　前記径方向において、前記主軸の軸線と前記第１上流側排出流路の前記下流端との距離は、前記軸線と前記ダイレクトドライブモータが有するロータの外周面との距離と同じである、主軸装置。
  7. 　請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の主軸装置であって、さらに、
    　前記第１転がり軸受よりも前記後方側に位置する第２転がり軸受であって、グリースを用いて潤滑が行われる第２転がり軸受と、
    　　前記主軸の外周面に溝として形成された螺旋状の第２冷却流路であって、前記主軸の軸方向において、少なくとも前記第２転がり軸受が配置された第２領域に形成され、前記第２領域において前記第２転がり軸受によって覆われている第２冷却流路と、
    　前記第２冷却流路に前記第２転がり軸受を冷却するための前記冷却気体を供給する第２供給流路と、を備え、
    　前記第２供給流路は、前記径方向における前記主軸装置本体と前記主軸との第２隙間の一部を途中に含むように、前記径方向において前記主軸装置本体と前記主軸とに跨って形成された第２径方向流路を有し、
    　前記第２径方向流路は、前記主軸装置本体に形成された第１後方側流路と、前記主軸に形成され、前記第１後方側流路からの前記冷却気体が流通する第２後方側流路とを有し、
    　前記第２隙間のうちで前記第２径方向流路を前記軸方向に挟んで両側に位置する一対の第２軸方向隙間は、前記第２径方向流路からの前記冷却気体の漏洩を少なくする第２絞りとしての機能を有する、主軸装置。
  8. 　請求項７に記載の主軸装置であって、
    　前記第２絞りとしての機能によって、前記第１後方側流路から前記第２後方側流路に流入する前記冷却気体の流量が、前記第２前方側流路から前記一対の第２軸方向隙間に漏洩する前記冷却気体の流量よりも大きくなる関係を有する、主軸装置。
  9. 　請求項７または請求項８に記載の主軸装置であって、さらに、
    　前記主軸の回転に関する情報を検出するためのエンコーダと、
    　前記第２転がり軸受よりも前記後方側に位置し、前記第２転がり軸受の前記軸方向の動きを規制する軸受押えと、
    　前記第２冷却流路から流出する前記冷却気体を外部に排出する第２排出流路と、を備え、
    　前記エンコーダは、前記軸受押えの外周面に取り付けられ、前記主軸の回転と連動するリング状部材を有し、
    　前記第２排出流路は、
    　　前記第２冷却流路に接続された第２上流側排出流路であって、前記主軸に形成された第２上流側排出流路と、
    　　前記第２上流側排出流路から流出する前記冷却気体が流通する第２下流側排出流路であって、前記軸受押えに形成された第２下流側排出流路と、を有し、
    　前記第２下流側排出流路の下流側出口は、前記軸受押えの外周面のうち、前記リング状部材よりも前記後方側に形成されている、主軸装置。
  10. 　請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の主軸装置であって、
    　前記一対の第２軸方向隙間は、前記軸方向において、前記第２転がり軸受と前記回転駆動モータとの間に位置する、主軸装置。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0631585A (ja) * 1992-07-21 1994-02-08 Mori Seiki Co Ltd 主軸装置の冷却構造
JPH09317778A (ja) * 1996-05-31 1997-12-09 Ntn Corp 主軸軸受冷却装置
JP2000015541A (ja) * 1998-06-26 2000-01-18 Makino Milling Mach Co Ltd 工作機械の主軸装置
JP2003145393A (ja) * 2001-11-16 2003-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 主軸装置
JP2004250832A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Lexus Co スピンドル冷却構造
EP2952293A1 (en) * 2013-02-04 2015-12-09 Bostek Innovation S.L.U. Tool box for boring machine, boring machine and method for cooling the bearings of a tool box in a boring machine
WO2018179280A1 (ja) * 2017-03-30 2018-10-04 株式会社牧野フライス製作所 主軸装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0631585A (ja) * 1992-07-21 1994-02-08 Mori Seiki Co Ltd 主軸装置の冷却構造
JPH09317778A (ja) * 1996-05-31 1997-12-09 Ntn Corp 主軸軸受冷却装置
JP2000015541A (ja) * 1998-06-26 2000-01-18 Makino Milling Mach Co Ltd 工作機械の主軸装置
JP2003145393A (ja) * 2001-11-16 2003-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 主軸装置
JP2004250832A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Lexus Co スピンドル冷却構造
EP2952293A1 (en) * 2013-02-04 2015-12-09 Bostek Innovation S.L.U. Tool box for boring machine, boring machine and method for cooling the bearings of a tool box in a boring machine
WO2018179280A1 (ja) * 2017-03-30 2018-10-04 株式会社牧野フライス製作所 主軸装置

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