(57)【要約】【課題】  冷却性に優れ、比較的低コストに製作でき、剛性の高い工作機械用のヘッドストック装置を提供する。【解決手段】  ヘッドストック装置１は、四方が外壁６Ｃ，６Ｄで囲まれた函状のベース部２と、このベース部２の外壁６Ｃ，６Ｄに下端で繋がる主軸収容部３と、この主軸収容部３の両側方にそれぞれ間隔を空けて設けられた一対の側面カバー５とを備える。ベース部２は上下に開口し、かつ主軸収容部３はベース部３の上側の開口に続き両側面に抜ける空気通路１４を有する。主軸収容部３と各側面カバー５との間の空間が、ベース部２および主軸収容部３の内部を通って空気通路１４から流出する空気を上方へ導く空気通過空間１９とされている。【選択図】        図２
2010125550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋盤等の工作機械に設けられ、主軸を支持するヘッドストック装置であって、
四方が外壁で囲まれた函状のベース部と、このベース部の外壁に下端で繋がる主軸収容部と、この主軸収容部の両側方にそれぞれ間隔を空けて設けられた一対の側面カバーとを備え、
前記ベース部は上下に開口し、かつ前記主軸収容部は前記ベース部の上側の開口に続き両側面に抜ける空気通路を有し、前記主軸収容部と各側面カバーとの間の空間が、ベース部および主軸収容部の内部を通って前記空気通路から流出する空気を上方へ導く空気通過空間とされているヘッドストック装置。
【請求項２】
前記主軸収容部の外側面に上下に延びるフィンが設けられ、このフィンの下端よりも下方に前記空気通路の出口が位置する請求項１記載のヘッドストック装置。
【請求項３】
前記ベース部の内部に、四方の外壁を相互に連結するリブを設けた請求項１または請求項２記載のヘッドストック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋盤等の工作機械に設けられ、主軸を収容するヘッドストック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、一般的な２軸旋盤の概略構成を示す斜視図である。この旋盤である工作機械２１の主軸２２は、ヘッドストック装置１に設けた複数の軸受（図示せず）により回転自在に支持されている。運転時には、主軸２２の回転により軸受部分が発熱する。この発熱でヘッドストック装置１が膨張して加工寸法精度が低下することを避けるため、一般にヘッドストック装置１の表面には放熱用のフィンが設けられている。フィンを設けたものには、フィンから自然放熱させる方式と、フィンに風を吹き付けて強制空冷する方式の両方がある。また、特許文献１には、ヘッドストック装置の内部に空気の流れを生じさせることで、ヘッドストック装置の冷却効果を高める提案がなされている。他に、液冷機構を備えた旋盤もある。
【特許文献１】特許第３２９３２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記各冷却形態のうちで、フィンから自然放熱させるものは、最も低コストではあるが、冷却効果は小さい。強制空冷のものは、自然放熱のものよりは冷却性が良く、比較的低コストであるが、空気の流れによっては熱分布が左右非対称となることがあり、その悪影響が生じる可能性がある。また、液冷式のものは、冷却効果は大きいが、旋盤本体に複雑な形状の熱交換部や流体流路を形成し、かつ外部に液体の冷却装置を設置する必要があるため、高コストで、液体の管理が難しいという問題がある。このように各冷却形態にはそれぞれ一長一短があるが、冷却効果、コスト等を考慮して検討した結果、特許文献１に例示されているような、ヘッドストック装置の内部に空気の流れを生じさせる方式が最も適しているという結論に至った。
【０００４】
特許文献１に記載された旋盤のヘッドストック装置は、図９に示すように、ベッドに固定される底盤３１と、この底盤３１の上方にあって主軸支持用の軸受を収容する軸受収容部３２とを有し、底盤３１に開けた通気孔３３から空気を吸入し、その空気が、軸受収容部３２とその側方に設けたカバー３４との間の空間３６を通って上方へ流れる間に、軸受収容部３２の周囲に形成されたフィン３５に接することで軸受収容部３２を冷却する。通気孔３３から空間３６へ空気を導く空気通路を確保するために、軸受収容部３２は底盤３１の上方に離れて位置しており、底盤３１から上に延びる支持プレート３７，３８および支柱３９によって軸受収容部３２が支持されている。この軸受収容部３２の支持構造では、支持プレート３７，３８および支柱３９が互いに独立しているため、剛性不足が懸念される。
【０００５】
この発明の目的は、冷却性に優れ、比較的低コストに製作でき、剛性の高い工作機械用のヘッドストック装置を提供することである。
この発明の他の目的は、冷却効率をさらに高めることである。
この発明のさらに他の目的は、剛性をさらに高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のヘッドストック装置は、旋盤等の工作機械に設けられ、主軸を支持するヘッドストック装置であって、四方が外壁で囲まれた函状のベース部と、このベース部の外壁に下端で繋がる主軸収容部と、この主軸収容部の両側方にそれぞれ間隔を空けて設けられた一対の側面カバーとを備え、前記ベース部は上下に開口し、かつ前記主軸収容部は前記ベース部の上側の開口に続き両側面に抜ける空気通路を有し、前記主軸収容部と各側面カバーとの間の空間が、ベース部および主軸収容部の内部を通って前記空気通路から流出する空気を上方へ導く空気通過空間とされている。
【０００７】
この発明の構成によれば、ヘッドストック装置の下方の空気が、ベース部の下側の開口から吸入され、函状のベース部の内部を通って上側へ抜け、さらに空気通路を通って主軸収容部と各側面カバーとの間の空気通過空間に入り、この空気通過空間を上方へ流れる。この空気の流れにより、ヘッドストック装置を冷却する。この空気の流れは、全体的に下から上へと向かう流れであるので、熱せられた空気を外部に排出しやすい。また、空気通過空間は主軸収容部の両側にそれぞれあるため、主軸収容部を均等に冷却できる。
【０００８】
ベース部は四方が外壁で囲まれた函状であり、このベース部の外壁に主軸収容部の下端で繋がっており、ベース部と主軸収容部が一体の構造となっているため、剛性が高い。また、冷却媒体として液体を使用しないため、低コストで製作でき、管理も容易である。
【０００９】
この発明において、前記主軸収容部の外側面に上下に延びるフィンが設けられ、このフィンの下端よりも下方に前記空気通路の出口が位置するのが良い。
主軸収容部の外側面に上下に延びるフィンを設ければ、空気通過空間の空気の流れを阻害することなく、空気との接触面積を広くすることができる。その場合、空気通路の出口をフィンの下端よりも下方に位置させることにより、空気をより多くフィンに接触させられる。これにより、冷却効率をさらに高められる。
【００１０】
この発明において、前記ベース部の内部に、四方の外壁を相互に連結するリブを設けるのが良い。
ベース部の内部に、四方の外壁を相互に連結するリブを設ければ、各外壁が隣合うものだけでなく、それぞれが緊密に連結し合った構造となり、剛性をさらに高められる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のヘッドストック装置は、旋盤等の工作機械に設けられ、主軸を支持するヘッドストック装置であって、四方が外壁で囲まれた函状のベース部と、このベース部の外壁に下端で繋がる主軸収容部と、この主軸収容部の両側方にそれぞれ間隔を空けて設けられた一対の側面カバーとを備え、前記ベース部は上下に開口し、かつ前記主軸収容部は前記ベース部の上側の開口に続き両側面に抜ける空気通路を有し、前記主軸収容部と各側面カバーとの間の空間が、ベース部および主軸収容部の内部を通って前記空気通路から流出する空気を上方へ導く空気通過空間とされているため、冷却性に優れ、比較的低コストに製作でき、剛性が高い。
【００１２】
前記主軸収容部の外側面に上下に延びるフィンが設けられ、このフィンの下端よりも下方に前記空気通路の出口が位置する場合は、冷却効率をさらに高めることができる。
【００１３】
前記ベース部の内部に、四方の外壁を相互に連結するリブを設けた場合は、剛性をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の一実施形態を図１〜図４と共に説明する。このヘッドストック装置１は、旋盤等の工作機械に設けられるものであり、ベース部２と主軸収容部３とでなるヘッドストック本体４、およびこのヘッドストック本体４に取付けられる左右（Ｘ軸方向）一対の側面カバー５を備える。ヘッドストック本体４は、鋳造等により成形され、ベース部２および主軸収容部３は互いに一体である。なお、図１は、側面カバー５を省略して、ヘッドストック本体４だけを表示してある。
【００１５】
ベース部２は、四方が外壁６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄで囲まれた函状で、上下に開口している。下側の開口は、下方から空気を導入する空気導入口７である。ベース部２の内部には、前後（Ｚ軸方向）の外壁６Ａ，６Ｂ同士を連結する１箇所の縦リブ８Ａと左右の外壁６Ｃ，６Ｄ同士を連結する２箇所の横リブ８Ｂとが設けられ、これらリブ８Ａ，８Ｂにより、ベース部２の内部空間は６つの小室９に分かれている。前後に隣合う小室９同士は、横リブ８Ｂに設けた連通孔１０により互いに連通している。ベース部２の四隅には、ベッドに固定するためのボルト孔１１が設けられている。
【００１６】
主軸収容部３は前後に貫通する主軸収容孔１３を有し、この主軸収容孔１３に嵌合させた軸受（図示せず）を介して主軸２２（図６）が支持される。主軸収容部３は、ベース部２の前記外壁６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄおよびリブ８Ａ，８Ｂに下端で繋がっている。主軸収容部３の下部に、それぞれベース部２の小室９の上端に続き主軸収容部３の両側面に抜ける空気通路１４が形成されている。空気通路１４は、各小室９に対応して左右３つずつある。主軸収容部３の外側面には、上下に延びる複数のフィン１５が設けられている。これらのフィン１５の下端は、前記空気通路１４の出口１４ａよりも上方に位置している。
【００１７】
側面カバー５は、主軸収容部３の外側面にフィン１５および空気通路１４の出口１４ａを囲むように設けられたＣ字状の隆起部１７に、ボルト等の固着具１８により取付けられている。主軸収容部３の外側面と側面カバー５との間は、空気通路１４から流出する空気を上方へ導く空気通過空間１９になっている。
【００１８】
このヘッドストック装置１は、例えば前掲図６に示す工作機械２１に設けられる。図の工作機械２１はタレット式の２軸旋盤であり、２本の主軸２２とこれら主軸２２に対応する２個の工具タレット２３とが、左右に振り分け配置された各ベッド２４に設けられている。主軸２２は、主軸チャック２５を有し、ベッド２４に設置したヘッドストック装置１に支持されている。工具タレット２３は、タレットキャリッジ２６に割り出し回転および進退可能に支持される。タレットキャリッジ２６は、ベッド２４のレール２７上に主軸２２の軸方向に移動自在に設置されている。なお、２個のベッド２４は、共通のベース２８（図８）上に設置される。
【００１９】
図７および図８にベッドの構造を示す。図７の右側のベッドは図８のVIII−VIII断面を示し、図８の右側のベッドは図７のVII−VII断面を示している。各ベッド２４は、上部に前記レール２７が設置される本体部２４ａと、上部にヘッドストック装置１が設置される張出部２４ｂとでなる。本体部２４ａの側面に空気取込口３１が設けられ、この空気取込口３１に続く空気流路３２が本体部２４ａ内に形成されている。空気流路３２は、張出部２４ｂ内の上下に分かれた空間３３，３４のうちの下側空間３３に連なっている。張出部２４ｂの側面には、下側空間３３から空気を取り込み上側空間３４へ送り出す送風機３５およびダクト３６が設けられている。上側空間３４の空気吐出口３７は、ヘッドストック装置１の空気導入口７と連通している。
【００２０】
送風機３５を駆動すると、空気取込口３１から取り込まれた機外の空気が、空気吐出口３７からヘッドストック装置１の空気導入口７に吐出される。ヘッドストック装置１においては、空気導入口７から導入された空気が、ベース部２の各小室９から空気通路１４を通って、主軸収容部３と側面カバー５との間の空気通過空間１９に入り、この空気通過空間１９を上方へ流れる。主軸収容部３の側面にはフィン１５が設けられているため、空気通過空間１９を通過する空気は主軸収容部３と広い面積で接触し、主軸収容部３を効率良く冷却する。空気通路１４の出口１４ａがフィン１５の下端よりも下方に位置するため、空気をより多くフィン１５に接触させられる。また、空気通過空間１９では、空気が下から上へ向って流れるため、熱せられた空気を外部に排出しやすい。フィン１５は上下に沿って設けられているため、フィン１５が空気の流れを阻害することはない。空気通過空間１９は主軸収容部３の左右両側にそれぞれあるため、主軸収容部３を左右均等に冷却できる。
【００２１】
このヘッドストック装置１は、函状であるベース部２の外壁６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに主軸収容部３の下端が繋がり、ベース部２と主軸収容部３が一体の構造となっているため、剛性が高い。特に、この実施形態の場合、ベース部２の内部に、四方の外壁６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを相互に連結するリブ８Ａ，８Ｂが設けられているため、各外壁６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが互いに緊密に連結し合った構造となり、剛性がより一層高められている。これにより、主軸２２を安定して支持することができる。また、冷却媒体として液体を使用しないため、低コストで製作でき、管理も容易である。
【００２２】
上記実施形態は、主軸収容部３の外側面にフィン１５が設けられているが、図５に示すように、フィン１５は設けなくてもよい。図５のヘッドストック装置１は、フィン１５が設けられていないことと、空気通路１４の出口１４ａの数が異なることを除けば、他は前記実施形態と同じ構造である。このように、フィン１５が無くても十分な冷却効果が得られる。
【００２３】
上記実施形態では、旋盤に設置されるヘッドストック装置について示したが、この発明のヘッドストック装置は、旋盤以外の工作機械にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態にかかるヘッドストック装置の側面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】同ヘッドストック装置を斜め上から見た斜視図である。
【図４】同ヘッドストック装置を下方から見た斜視図である。
【図５】この発明の異なる実施形態にかかるヘッドストック装置を斜め上から見た斜視図である。
【図６】上記各ヘッドストック装置が設けられる工作機械の一例である旋盤の概略構成を示す斜視図である。
【図７】同旋盤の右側のベッドを断面で表した平面図である。
【図８】同旋盤の右側のベッドを断面で表した側面図である。
【図９】提案例のヘッドストック装置を斜め上から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…ヘッドストック装置
２…ベース部
３…主軸収容部
４…ヘッドストック本体
５…側面カバー
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ…外壁
８Ａ，８Ｂ…リブ
１４…空気通路
１４ａ…出口
１５…フィン
１９…空気通過空間
【図１】
2010125550.tif 000003
【図２】
2010125550.tif 000004
【図３】
2010125550.tif 000005
【図４】
2010125550.tif 000006
【図５】
2010125550.tif 000007
【図６】
2010125550.tif 000008
【図７】
2010125550.tif 000009
【図８】
2010125550.tif 000010
【図９】
2010125550.tif 000011