(57)【要約】【課題】特別な冷却用動力を用いることなく優れたメンテナンス性を備えるとともに、スピンドルの主軸とベアリングの内輪との接触部を効果的に冷却する冷却効率性に優れたスピンドル冷却構造体を提供する。【解決手段】スピンドル軸１２の軸芯に沿って中空状に設けられた冷却空気流路１３と、冷却空気流路１３に嵌合されスピンドル軸１２の回転に伴って冷却空気流路の基端１３ａから外部の空気を吸引してその軸芯方向に圧送させる羽根状に形成された送風部１４、１５とを有するようにスピンドル冷却構造体１０を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングユニット内に固定して設けられたスピンドル軸受部を介してその外周部を回転自在に支持されたスピンドル軸を空冷するスピンドル冷却構造体であって、
前記スピンドル軸の軸芯に沿って中空状に設けられた冷却空気流路と、
前記冷却空気流路に固定され前記スピンドル軸の回転に伴って冷却空気流路の基端から外部の空気を吸引して前記スピンドル軸の軸芯方向に圧送させる旋回羽根状に形成された送風部とを有することを特徴とするスピンドル冷却構造体。
【請求項２】
前記送風部が前記冷却空気流路の基端に設られていることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル冷却構造体。
【請求項３】
前記送風部が前記冷却空気流路の内壁面に沿う断面が放射状に突出して形成されたフィンを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピンドル冷却構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータなどのシャフトに連結されるスピンドル軸を空気を利用して冷却するスピンドル冷却構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビルトインモータなどの大型化のため、より強力なスピンドル冷却装置が望まれ、スピンドルの内側から冷却するものが提案されている。
このようなスピンドル冷却装置として、スピンドルを二重筒構造で構成し、この二重筒間の螺旋溝（冷却路）に供給した冷却剤によってスピンドルを内側から冷却するようにしたものが開示されている（例えば特許文献１：特開平８−７１８８８号公報参照）。
また、スピンドル主軸ケースとモータシャフトとの接続部近辺にエアー入口穴を設け、モータハウジングの端面に設けたエアー出口から吹き出るモータ冷却エアーを、エアー入口穴からスピンドルケースに導入してスピンドルケースの内部を冷却するタイプのスピンドル冷却構造のものも知られている（例えば特許文献２参照：特開２００４−２５０８３２号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−７１８８８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５０８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のように、螺旋溝を流れる冷却剤がスピンドル軸に沿って一方向に流れるように構成されているスピンドル冷却装置では、スピンドル軸方向に温度勾配が生じやすく均一冷却が困難である。
また、スピンドルを二重筒構造とし、両筒間に冷却路を形成した冷却装置の場合は、スピンドルの中空孔の孔径が小さくならざるを得ず、十分な冷却能力を発揮しえない。
さらに、冷却路への冷却剤の給排ポートがハウジングに形成されているために保守，組付けが煩雑でメンテナンス面の負荷が大きくなるとい課題もあった。
また、特許文献２のように、冷却エアーがベアリングの外輪近傍を流れながら周囲の熱を奪ってケース内部を冷却するスピンドル冷却構造では、スピンドルの主軸と直接接触して発熱部となるベアリングの内輪とスピンドルの主軸の接触部はエアーが流れないため、内輪が焼き付いて作動不良を生じ易いという問題点があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたもので、特別な冷却用動力を必要としないメンテナンス性を備えるとともに、スピンドルの主軸とベアリングの内輪との接触部を効果的に冷却する冷却効率性に優れたスピンドル冷却構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）前記課題を解決する本発明のスピンドル冷却構造体１０は、
ハウジングユニット１７内に固定して設けられたスピンドル軸受部１１を介してその外周部を回転自在に支持されたスピンドル軸１２を空冷するスピンドル冷却構造体であって、
前記スピンドル軸１２の軸芯に沿って中空状に設けられた冷却空気流路１３と、
前記冷却空気流路１３に固定され前記スピンドル軸１２の回転に伴って冷却空気流路１３の基端１３ａから外部の空気を吸引して前記スピンドル軸１２の軸芯方向に圧送させる旋回羽根状に形成された送風部１４とを有することを特徴とする。
【０００７】
（２）本発明は前記（１）スピンドル冷却構造体１０において、前記送風部１４が前記冷却空気流路１３の基端１３ａに設られていることを特徴とする。
【０００８】
（３）本発明は前記（１）又は（２）のスピンドル冷却構造体１０において、前記送風部１４が前記冷却空気流路１３の内壁面に沿う断面が放射状に突出して形成されたフィン１６を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スピンドル軸の回転に伴って冷却空気流路基端からハウジング内の空気を吸引してその軸芯方向に圧送させる旋回羽根状に形成された送風部を有するので、特別な冷却用動力を必要とすることなく、メンテナンス性と冷却効率性に優れたスピンドル冷却構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るスピンドル冷却構造体の構造を説明する概略断面図である。
【図２】図２は実施例に係るスピンドル冷却構造体のＡ−Ａ矢視側面図である。
【図３】図３は、図２のスピンドル軸のＡ−Ａ矢視側面図の拡大図である。
【図４】図４は、実施例に係るスピンドル冷却構造体のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係るスピンドル冷却構造体は、モータなどのハウジングユニット内に固定して設けられたスピンドル軸受部を介して、その外周部を回転自在に支持されたスピンドル軸を空冷するためのスピンドル冷却構造体であって、
前記スピンドル軸の軸芯に沿って中空状に設けられた冷却空気流路と、前記冷却空気流路内に嵌合され前記スピンドル軸の回転に伴って冷却空気流路基端から外部の空気を吸引して、スピンドル軸の軸芯方向に圧送させる旋回羽根状に形成された送風部とを有するように構成されている。
このような送風部を設けることによって、スピンドル軸の回転に伴って冷却空気流路基端から外部の空気を吸引してその軸芯方向に圧送させるので、特別な冷却構造などを要することなく、メンテナンス性と冷却効率性、コスト性に優れたスピンドル冷却構造体を提供できる。
【００１２】
スピンドル冷却構造体は、モータや工作機械（例えば、フライス盤またはボール盤）などにおけるスピンドル軸を有するスピンドル構造体に適用される。このようなスピンドル軸を備えた回転部に熱が蓄積すると、スピンドル軸の熱膨張が起こり、モータの回転精度や工作機械の加工精度が低下する。
本発明のスピンドル冷却構造体においては、空冷方式による冷却機構なので経済的で簡便なシステムとすることができる。
【００１３】
冷却空気流路は、スピンドル軸の軸芯に沿って中空状に設けられた冷却用空気の流路であり、その前方基端側から外部の空気を吸引して後方の基端側から排出させるようにしており、冷却空気流路の内壁を放熱面としてスピンドル軸を冷却する機能を有している。
なお、冷却空気流路を流れる空気と流路内壁面との放熱効率や有効放熱面積を高めるために、突起状の冷却フィンを必要に応じて形成するようにしてもよい。
【００１４】
送風部は、冷却空気流路の両基端や、その中途などに嵌合される、羽根状、プロペラ状、タービン羽根状の部材である。
送風部は、スピンドル軸の冷却空気流路に嵌合されているので、スピンドル軸の回転に伴って回転して、冷却空気流路内に外部の空気を吸引して冷却空気流路内を圧送する機能を有している。
なお、羽根状やプロペラ状の翼部分における迎え角度や、ピッチなどのパラメータを、形状記憶合金などを翼部分の素材として採用することによって可変として、スピンドル軸の温度に対応して自動的に冷却空気流れを最適化することも可能である。
【００１５】
送風部は、必ずしもスピンドル軸の両基端側に設ける必要はなく、何れか一端側、もしくは冷却空気流路内に単数又は複数設けるようにしてもよい。
【００１６】
（実施例）
以下、本発明のスピンドル冷却構造体の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係るスピンドル冷却構造体の構造を説明する概略断面図である。図２は、実施例に係るスピンドル冷却構造体のＡ−Ａ矢視側面図である。
実施例に係るスピンドル冷却構造体１０は、ハウジングユニット１７と、このハウジングユニット内に設けられたスピンドル軸受部（軸受部）１１と、スピンドル軸受部１１によって回転自在に支持されるとともにモータ軸などに連結されるスピンドル軸１２とを有して構成されている。
【００１８】
図３は、図２のスピンドル軸のＡ−Ａ矢視側面図の拡大図である。図３に示すように、スピンドル冷却構造体は、回転するスピンドル軸１２の軸心に円柱状の空洞が形成され冷却空気が流すための冷却空気流路１３と、この冷却空気流路１３の基端１３ａ、１３ｂに配置され外部の空気を吸引するとともに、冷却空気流路１３内の空気を圧送するための送風部１４，１５から構成される。
送風部１４、１５は、略羽根状（あるいはプロペラ状）に形成されスピンドル軸１２の前方の基端１３ａ、後方の基端１３ｂに嵌合されており、スピンドル軸１２の回転に伴って旋回することによって、冷却空気流路１３内に軸芯方向の空気を圧送する機能を有している。
【００１９】
図４は、実施例に係るスピンドル冷却構造体のＢ−Ｂ矢視断面図である。図４に示すように、冷却空気流路１３の内壁面には、中心に向かって突出したフィン１６を多数設けることもできる。
このようなフィン１６を設けることによって、放熱面として機能する内壁面の有効放熱面積を増加させるとともに、回転による空気撹拌によってその放熱効率を高めることに寄与させることも可能としている。
【００２０】
また、スピンドル軸受部１１は、冷却媒体を油として軸受部内を循環させる冷却構造を別途備えており、ハウジングユニット１７内に空洞状に設けられた油流路１１ａの冷却媒体供給口１１ｂからオイルクーラーを介してオイルが供給されるとともに、油流路１１ａで吸熱したオイルが、冷却媒体排出口１１ｃから排出されるようになっている。
また、ハウジングユニット１７内には、油流路１１ａとは独立にオイルミスト流路が設けられており、オイルミスト供給口１１ｄから供給されたオイルミストは、ハウジングユニット１７下方のドレン抜孔（オイルミスト排出口）１１ｅから排出されるようになっている。
【００２１】
本実施例のスピンドル冷却構造体１０によれば、回転主軸となるスピンドル軸１２の軸心部を中空として冷却空気流路１３を形成して、この流路基端にプロペラ状に形成した送風部１４、１５を配置する。このことによって、周囲の空気を送風部１４、１５を介して冷却空気流路１３に供給することによって、スピンドル軸１２を効果的に冷却するようにした。
したがって、スピンドル軸１２を支持するベアリングなどを備えたスピンドル軸受部１１の温度上昇による焼付けを防止し、高速回転するスピンドル軸１２の回転精度を維持することができる。
【００２２】
なお、スピンドル軸受部１１内に形成したオイルミスト流路や油流路１１ａを流れる冷却媒体を介して冷却する手段を併用することが、更にスピンドル冷却構造体１０の冷却効果を増すため効果的である。
また、送風部１４、１５に加えて、冷却空気流路１３の内壁面にスパイラル状の溝を形成して、スピンドル軸１２の回転による外気吸引効果をさらに高めるようにしてもよい。
【００２３】
さらに、本実施例に係るスピンドル冷却構造体１０によれば、スピンドル軸１２の軸心を円柱状に形成して、冷却用空気がスピンドル軸１２の中空部を流れるようにしたので、スピンドル軸１２を内側から冷却できる。
このため、スピンドル軸１２とベアリング内輪との接触部を効果的に冷却でき、接触部における焼き付けを防止しスピンドル冷却構造体１０の耐久性を大幅に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のスピンドル冷却構造体は、モータや工作機械（例えば、フライス盤またはボール盤）などにおけるスピンドル軸を有するスピンドル構造体に適用することができ、産業上の利用可能性が極めて高い。
【符号の説明】
【００２５】
１０    スピンドル冷却構造体
１１    スピンドル軸受部（軸受部）
１１ａ    油流路
１１ｂ    冷却媒体供給口
１１ｃ    冷却媒体排出口
１１ｄ    オイルミスト供給口
１１ｅ    ドレン抜孔（オイルミスト排出口）
１２    スピンドル軸
１３    冷却空気流路
１３ａ    基端
１３ｂ    基端
１４    送風部
１５    送風部
１６    フィン
１７    ハウジングユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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