JPH04128146U - ビルトイン主軸台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸受及びビルトインモータを効率よく冷却し
て、主軸の熱変位を防止し、加工精度を向上する。 【構成】 軸受３〜５の外周に第１冷却媒体通路１０を
備えた軸受部冷却ジャケット９を設ける。ビルトインモ
ータ６の外周に第２冷却媒体通路１２を備えたモータ部
冷却ジャケット１１を設ける。主軸２内のドローバー１
６にはその全長にわたって第３冷却媒体通路２０を形成
し、これを回転継手２２を介して冷却装置１９に接続す
る。各通路１０，１２，２０を流れる冷却媒体により軸
受３〜５及びビルトインモータ６が内外両側から冷却さ
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、工作機械のビルトイン主軸台、特に、軸受及びビルトインモータ の冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

この種の冷却装置を備えたビルトイン主軸台として、従来、例えば、図４に示 すような技術が知られている。図において、１は主軸台本体であり、その内部に は主軸２が挿通され、主軸２の先端部は円錐ころ軸受３、玉軸受４、円筒ころ軸 受５により主軸台本体１に対し回転可能に支持されている。６は主軸２を駆動す るビルトインモータであり、主軸台本体１に固定されたステータ７と主軸２に固 定されたロータ８とから構成されている。

【０００３】 前記各軸受３〜５の外周には軸受部冷却ジャケット９が設けられ、その外周面 には第１冷却媒体通路１０が螺旋状に形成されている。ビルトインモータ６の外 周にはモータ部冷却ジャケット１１が設けられ、その外周面には第２冷却媒体通 路１２が螺旋状に形成されている。そして、各冷却媒体通路１０，１２は主軸台 本体１の入口１３及び出口１４を介し外部の冷却装置（図示略）に接続されてい て、ビルトイン主軸台の発熱要素である軸受３〜５及びビルトインモータ６をそ れらの外側から冷却できるように構成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、従来のビルトイン主軸台は、軸受３〜５及びビルトインモータ６を 外側から冷却するように構成されているため、主軸２上の発熱要素つまり軸受３ 〜５の内輪及びビルトインモータ６のロータ８を充分に冷却できず、これらの発 熱要素の熱により主軸２が加熱されて熱変位したり、軸受３〜５の温度が上昇し てグリスが早期に劣化したりするなどの不具合があった。また、従来のビルトイ ン主軸台においては、第１及び第２冷却媒体通路１０，１２が主軸台本体１及び 主軸２をほぼ全長にわたって均等に冷却しているので、軸受部とモータ部との発 熱量の差異により、主軸２が熱変位して前上がりまたは前下がり状態に反ること もあり、その結果、加工精度が著しく低下するという問題点があった。

【０００５】 そこで、この考案の課題は、主軸の熱変位を防止して加工精度を向上できるビ ルトイン主軸台を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案による第１の解決手段は、主軸台本体と、主軸台本体の内部に挿通し た主軸と、主軸を主軸台本体に回転可能に支持する軸受と、主軸を駆動するビル トインモータと、軸受の外周に形成した第１冷却媒体通路と、ビルトインモータ の外周に形成した第２冷却媒体通路と、第１及び第２冷却媒体通路に冷却媒体を 供給する冷却装置と、ビルトインモータ及び軸受に接合する部位の主軸に形成し た第３冷却媒体通路と、主軸の一部において第３冷却媒体通路を冷却装置に接続 する回転継手とから構成される。

【０００７】 この考案による第２の解決手段は、前記主軸台本体、主軸、軸受、ビルトイン モータ、第１冷却媒体通路、第２冷却媒体通路、及び冷却装置に加え、第１冷却 媒体通路を流れる冷却媒体の流量を制御する第１流量制御バルブと、第２冷却媒 体通路を流れる冷却媒体の流量を制御する第２流量制御バルブと、軸受の発熱量 を検出する第１発熱量検出器と、ビルトインモータの発熱量を検出する第２発熱 量検出器と、各検出値に対応する冷却媒体の供給量を演算する演算手段と、その 演算値に従い第１及び第２流量制御バルブを制御するバルブコントローラとから 構成される。

【０００８】

【作用】

第１の解決手段によれば、冷却媒体が冷却装置から回転継手を介して主軸の第 ３冷却媒体通路に供給され、その通路を流れる冷却媒体により主軸と主軸上の発 熱要素、つまり、軸受の内輪及びビルトインモータのロータが冷却される。した がって、主軸の熱変位を防止して加工精度を向上でき、併せて、軸受のグリスの 劣化をも防止できる。

【０００９】 第２の解決手段によれば、軸受及びビルトインモータがそれらの発熱量に対応 した流量の冷却媒体により冷却される。したがって、例えば、高負荷低速回転時 に発熱量の大きいビルトインモータ側に多量の冷却媒体を供給したり、或いは、 低負荷高速回転時に発熱量の大きい軸受側に多量の冷却媒体を供給したりするな ど、運転条件に応じて各発熱要素の冷却量を別個に制御できる。その結果、発熱 要素から主軸台本体及び主軸に伝わる熱量を小さく、かつ、各部同程度に抑制で き、もって、主軸の熱変位による反りを防止して加工精度を向上することが可能 になる。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案を具体化した実施例を図面に基づいて説明する。図１は本考案 による第一実施例のビルトイン主軸台を示す断面図、図２は第二実施例のビルト イン主軸台を示す断面図、図３は図２のビルトイン主軸台の変更例を示す断面図 である。

【００１１】 図１に示すように、第一実施例のビルトイン主軸台においては、主軸台本体１ の内部に主軸２が挿通され、主軸２の先端部は円錐ころ軸受３、玉軸受４、円筒 ころ軸受５により主軸台本体１に対し回転可能に支持されている。主軸２の中間 部にはその主軸２を駆動するビルトインモータ６が組込まれ、主軸台本体１に固 定されたステータ７と主軸２に固定されたロータ８とから構成されている。主軸 ２の内部にはドローバー１６がスライド可能に挿入され、その基端には駆動用の 油圧シリンダ１７が結合されるとともに、先端には油圧チャック１８が取付けら れている。

【００１２】 前記各軸受３〜５の外周には軸受部冷却ジャケット９が設けられ、その外周面 には、螺旋状の第１冷却媒体通路１０が軸受部のみを囲繞するように前後に２分 割して形成されている。ビルトインモータ６の外周にはモータ部冷却ジャケット １１が設けられ、その外周面には第２冷却媒体通路１２が螺旋状に形成されてい る。そして、各冷却媒体通路１０，１２は主軸台本体１の入口１３及び出口１４ を介し外部の冷却装置１９に接続されている。なお、冷却媒体として、通常は水 を使用するが、それ以外の液体または冷媒ガスも使用可能である。

【００１３】 ドローバー１６の外周面には、螺旋状の第３冷却媒体通路２０が主軸２のほぼ 全長にわたって延びるように形成されている。主軸２の基端部には、油圧シリン ダ１７のボス部２１を挟んで回転継手２２が相対回転可能に外嵌されている。そ して、主軸２の第３冷却媒体通路２０はボス部２１の通路２３及び回転継手２２ の入口２４、出口２５を介して冷却装置１９に接続されている。

【００１４】 上記のように構成した第一実施例のビルトイン主軸台においては、冷却装置１ ９から送り出された冷却媒体が主軸台本体１の入口１３を通って第１冷却媒体通 路１０及び第２冷却媒体通路１２に供給され、各通路１０，１２を流れる冷却媒 体により軸受３〜５及びビルトインモータ６が外側から冷却される。また、冷却 装置１９から送り出された冷却媒体は回転継手２２を介してドローバー１６の第 ３冷却媒体通路２０にも供給され、その通路２０を流れる冷却媒体により主軸２ と主軸２上の発熱要素、つまり、軸受３〜５の内輪及びビルトインモータ６のロ ータ８が冷却される。したがって、この第一実施例のビルトイン主軸台によれば 、軸受３〜５及びビルトインモータ６を内外両側から効率よく冷却できる。その 結果、主軸台本体１、主軸２、及び軸受３〜５の温度上昇を抑制し、主軸２の熱 変位を防止して加工精度を向上できるとともに、軸受３〜５のグリスの劣化をも 防止することができる。

【００１５】 第二実施例のビルトイン主軸台は、図２に示すように、主軸台本体１、主軸２ 、円錐ころ軸受３、玉軸受４、円筒ころ軸受５、ステータ７及びロータ８からな るビルトインモータ６、第１冷却媒体通路１０を備えた軸受部冷却ジャケット９ 、第２冷却媒体通路１２を備えたモータ部冷却ジャケット１１、及び冷却装置１ ９から構成されている。冷却装置１９の吐出配管２７上には、第１冷却媒体通路 １０を流れる冷却媒体の流量を制御する第１流量制御バルブ２８と、第２冷却媒 体通路１２を流れる冷却媒体の流量を制御する第２流量制御バルブ２９とが配設 されている。

【００１６】 ビルトイン主軸台を含む工作機械の各部を制御する制御装置には演算手段とし てのＣＰＵ３０が設置され、そのＣＰＵ３０には、軸受３〜５の発熱量を検出す る第１発熱量検出器３１、ビルトインモータ６の発熱量を検出する第２発熱量検 出器３２と、前記第１及び第２流量制御バルブ２８，２９を制御するバルブコン トローラ３３が接続されている。第１発熱量検出器３１は、軸受３〜５の発熱量 を直接的に検出する温度センサー、或いは、主軸２の回転数に基き軸受３〜５の 発熱量を間接的に検出する回転数センサー等によって構成される。また、第２発 熱量検出器３２は、ビルトインモータ６の発熱量を直接的に検出する温度センサ ー、或いは、ビルトインモータ６の負荷電流値に基きその発熱量を間接的に検出 する電流センサー等で構成される。そして、ＣＰＵ３０は第１及び第２発熱量検 出器３１，３２の検出値に対応する冷却媒体の供給量を演算し、その演算値に基 く流量制御信号をバルブコントローラ３３に出力するようになっている。

【００１７】 したがって、この第二実施例のビルトイン主軸台によれば、第１冷却媒体通路 １０に軸受３〜５の発熱量に対応した流量の冷却媒体が供給されるとともに、第 ２冷却媒体通路１２にはビルトインモータ６の発熱量に対応した流量の冷却媒体 が供給される。それ故、例えば、高負荷低速回転時に発熱量の大きいビルトイン モータ６側に多量の冷却媒体を供給したり、或いは、低負荷高速回転時に発熱量 の大きい軸受３〜５側に多量の冷却媒体を供給したりするなど、運転条件に応じ て各発熱要素を効率よく冷却できる。その結果、発熱要素から主軸台本体１及び 主軸２に伝わる熱量を小さく、かつ、各部同程度に抑制でき、もって、主軸２の 熱変位による反りを防止して加工精度を向上することが可能になる。

【００１８】 図３に示すビルトイン主軸台は、前記第二実施例の一部を変更したもので、第 １冷却媒体通路１０が軸受部のみを囲繞するように前後に２分割して構成されて いる。各第１冷却媒体通路１０を流れる冷却媒体の流量を別個に制御できるよう に、冷却装置１９の吐出配管２７には第３流量制御バルブ３５が追加して設けら れている。また、これに関連して、ＣＰＵ３０には第３発熱量検出器３６が接続 されている。なお、図示例では、第３発熱量検出器３６は円筒ころ軸受５に対応 する位置の軸受部冷却ジャケット９に設けた温度センサー３７で構成され、第１ 発熱量検出器３１は玉軸受４に対応して設けた温度センサー３８で構成され、ま た、第２発熱量検出器３２はビルトインモータ６に設けた温度センサー３９で構 成されている。したがって、このビルトイン主軸台によれば、前記第二実施例と 同様の作用効果に加え、特に、軸受部の前部及び後部を同程度に冷却して、主軸 ２の先端部分の熱変位による反りを確実に防止できるという効果が得られる。

【００１９】

【考案の効果】

以上に詳述したように、請求項１の考案によれば、主軸と主軸上の発熱要素が 冷却されるので、主軸の熱変位を防止して加工精度を向上でき、併せて、軸受の グリスの劣化をも防止できるという優れた効果を奏する。

【００２０】 請求項２の考案によれば、軸受及びビルトインモータがそれらの発熱量に対応 した流量の冷却媒体で冷却されるので、発熱要素から主軸台本体及び主軸に伝わ る熱量を小さく、かつ、各部同程度に抑制して、主軸の熱変位による反りを防止 できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による第一実施例のビルトイン主軸台を
示す断面図である。

【図２】本考案による第二実施例のビルトイン主軸台を
示す断面図である。

【図３】図２のビルトイン主軸台の変更例を示す断面図
である。

【図４】従来のビルトイン主軸台を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・主軸台本体、２・・主軸、３・・円錐ころ軸受、
４・・玉軸受、５・・円筒ころ軸受、６・・ビルトイン
モータ、７・・ステータ、８・・ロータ、９・・軸受部
冷却ジャケット、１０・・第１冷却媒体通路、１１・・
モータ部冷却ジャケット、１２・・第２冷却媒体通路、
１３・・入口、１４・・出口、１６・・ドローバー、１
７・・油圧シリンダ、１８・・油圧チャック、１９・・
冷却装置、２０・・第３冷却媒体通路、２１・・ボス
部、２２・・回転継手、２３・・通路、２４・・入口、
２５・・出口、２７・・吐出配管、２８・・第１流量制
御バルブ、２９・・第２流量制御バルブ、３０・・ＣＰ
Ｕ、３１・・第１発熱量検出器、３２・・第２発熱量検
出器、３３・・バルブコントローラ、３５・・第３流量
制御バルブ、３６・・第３発熱量検出器、３７，３８，
３９・・温度センサー。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸台本体と、前記主軸台本体の内部に
   挿通した主軸と、前記主軸を主軸台本体に回転可能に支
   持する軸受と、主軸を駆動するビルトインモータと、前
   記軸受の外周に形成した第１冷却媒体通路と、前記ビル
   トインモータの外周に形成した第２冷却媒体通路と、前
   記第１及び第２冷却媒体通路に冷却媒体を供給する冷却
   装置と、ビルトインモータ及び軸受に接合する部位の主
   軸に形成した第３冷却媒体通路と、主軸の一部において
   前記第３冷却媒体通路を前記冷却装置に接続する回転継
   手とを具備することを特徴とするビルトイン主軸台。
2. 【請求項２】 主軸台本体と、前記主軸台本体の内部に
   挿通した主軸と、前記主軸を主軸台本体に回転可能に支
   持する軸受と、主軸を駆動するビルトインモータと、前
   記軸受の外周に形成した第１冷却媒体通路と、前記ビル
   トインモータの外周に形成した第２冷却媒体通路と、前
   記第１及び第２冷却媒体通路に冷却媒体を供給する冷却
   装置と、第１冷却媒体通路を流れる冷却媒体の流量を制
   御する第１流量制御バルブと、第２冷却媒体通路を流れ
   る冷却媒体の流量を制御する第２流量制御バルブと、軸
   受の発熱量を検出する第１発熱量検出器と、ビルトイン
   モータの発熱量を検出する第２発熱量検出器と、前記各
   検出値に対応する冷却媒体の供給量を演算する演算手段
   と、前記演算値に従い前記第１及び第２流量制御バルブ
   を制御するバルブコントローラとを具備することを特徴
   とするビルトイン主軸台。