(57)【要約】【課題】モータ２０のシャフト２９に連結されるスピンドルの主軸４４をモータハウジング２１の中を通ってハウジング２１のエアー出口２２ｃから吹き出るモータ冷却エアーで冷却するスピンドル冷却構造において、スピンドルの主軸４４とベアリング４２，４３の内輪との接触部を効果的に冷却する。【解決手段】エアー出口２２ｃから吹き出た冷却エアーを２箇所のエアー入口穴４４ｃからスピンドルの主軸４４内部の中空部４４ａに流入させ、スピンドルの主軸４４の貫通穴４４ｅ、内輪カラーの凹部４５ａ、スピンドルの主軸４４の縦溝４４ｆ、スピンドルの主軸４４の前端面とフロントカバー４９との隙間を通ってスピンドルケース４１の外部に流出させる。【選択図】  図１
2004250832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのシャフトに連結されるスピンドルの主軸を、前記モータのハウジングの中を通ってハウジングのエアー出口から吹き出るモータ冷却エアーで冷却するスピンドル冷却構造であって、前記スピンドルの主軸を筒構造に形成するとともにスピンドルの主軸内部の中空部を前記シャフトに連結される端面に開口させ、かつスピンドルの主軸の内外を連通する貫通穴をスピンドルの主軸に形成し、前記モータ冷却エアーがスピンドルの主軸の前記開口からスピンドルの主軸内部に流入し、前記貫通穴を通ってスピンドルの主軸外部に流出するように構成したことを特徴とするスピンドル冷却構造。
【請求項２】
前記開口が前記シャフトの嵌合する連結用穴と、前記モータ冷却エアーをスピンドルの主軸内部へ導入するためのエアー入口穴から成り、前記シャフトの外周部に溝をシャフトの軸心方向に沿って形成し、前記連結用穴の内周部に溝をスピンドルの主軸の軸心方向に沿って形成し、連結用穴にシャフトを嵌合するとともに、シャフトの溝とスピンドルの主軸の溝に共通の連結ピンを嵌合させることによりシャフトとスピンドルの主軸を連結す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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのシャフトに連結されるスピンドルの主軸を、モータのハウジングの中を通ってハウジングから吹き出るモータ冷却エアーを利用して冷却するスピンドル冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のスピンドル冷却構造はスピンドルの主軸を回転可能に支持するベアリングを内蔵したスピンドルの主軸ケースの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シャフトが突出する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中に導入してスピンドルケースの内部を冷却している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のスピンドル冷却構造ではスピンドルケース内に導入された冷却エアーは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。
しかしながら、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、冷却効果が不十分であり、そのため内輪が発熱により焼き付いて作動不良を生じ易い。
本発明はかかる問題点に鑑み、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できるスピンドル冷却構造を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、モータのシャフトに連結されるスピンドルの主軸を、前記モータのハウジングの中を通ってハウジングのエアー出口から吹き出るモータ冷却エアーで冷却するスピンドル冷却構造であって、前記スピンドルの主軸を筒構造に形成するとともにスピンドルの主軸内部の中空部を前記シャフトに連結される端面に開口させ、かつスピンドルの主軸の内外を連通する貫通穴をスピンドルの主軸に形成し、前記モータ冷却エアーがスピンドルの主軸の前記開口からスピンドルの主軸内部に流入し、前記貫通穴を通ってスピンドルの主軸外部に流出するように構成したことを特徴とする。
そして、好ましくは前記開口が前記シャフトの嵌合する連結用穴と、前記モータ冷却エアーをスピンドルの主軸内部へ導入するためのエアー入口穴から成り、前記シャフトの外周部に溝をシャフトの軸心方向に沿って形成し、前記連結用穴の内周部に溝をスピンドルの主軸の軸心方向に沿って形成し、連結用穴にシャフトを嵌合するとともに、シャフトの溝とスピンドルの主軸の溝に共通の連結ピンを嵌合させることによりシャフトとスピンドルの主軸を連結する。
【０００５】
【発明の作用・効果】
本発明によれば、スピンドルの主軸を筒構造に形成して、冷却エアーがスピンドルの主軸内部を流れるようにしたので、スピンドルの主軸を内部から冷却できる。このため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でき、接触部における焼き付けを防止しスピンドルの主軸の耐久寿命を大幅に高めることができる。
モータのシャフト外周部とスピンドルの主軸の嵌合穴に溝を形成し、両方の溝に連結ピンを嵌合させることでシャフトとスピンドルの主軸を連結するので、スピンドルの主軸を筒構造にしたにもかかわらず、簡易な構成でシャフトとスピンドルの主軸を連結でき、組み付けの作業性が良い。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に基づき説明するに、図１には本発明の一実施形態に係るスピンドル冷却構造１０が示されている。当該冷却構造１０はブラシレスモータ２０と、ブラシレスモータ２０に連結されるスピンドル装置４０を備えている。
【０００７】
図１及び図２に示すように、ブラシレスモータ１０のハウジング２１はモータケース２２とモータカバー２３からなり、モータカバー２３をモータケース２２に０リング２４を介して嵌着してモータケース２２の後端面開口を気密に覆蓋し、モータカバー２３に電源供給シールド線２５と冷却エアー供給ホース２６を接続している。モータケース２２内には前後一対のベアリング２７，２８が内蔵され、同ベアリング２７，２８でモータシャフト２９を回転可能に支持している。前側のベアリング２８はモーターケース２２の前面内側に設けた嵌合穴に嵌着され、後側のベアリング２７はブラケット３０の嵌合穴に嵌着されている。ブラケット３０はモータケース２２の後端面開口に装着され、開口内側にねじ付けたリング３１で抜け止めされている。ブラケット３０の反ベアリング側には回路基盤３２がボルト３３で固定され、電源供給シールド線２５がモータケース２２の後端面開口にねじ付けたエンドカバー３４を貫通して回路基盤３２に接続されている。
【０００８】
モータシャフト２９の中間部に磁石３５が固着され、シャフト２９の後端部に磁極回転子３６を固着してローターを構成している。モーターケース２２にはシャフト２９に固着した磁石３５を取り囲むようにコイル３７を巻回した鉄心３８が配置されている。この鉄心３８は筒型ケース３９に装填され、筒型ケース３９はモータケース２２にブラケット３０で固定されている。また、ブラケット３０にはシャフト２９に固定した磁極回転子３６の磁極を検知してシャフト２９の回転位置を検知するためのセンサーが回転子３６に対向する部位に固定されている。図３に示すように、モーターシャフト２９のモータケース２２から外に突出する端部の外周部には二つの断面半円形の半円溝が軸心対称位置に配置され、軸心方向に沿って形成されている。
【０００９】
モータカバー２３を被せたモータケース２２の端部外周には複数本の縦溝２２ａと複数個の貫通穴２２ｂが形成され、各溝２２ａが対応する貫通穴２２ｂに連通している。鉄心３８を装填した筒型ケース３９の外周部に複数個の貫通穴３９ａと複数本の縦溝３９ｂが形成され、縦溝３９ｂがモーターケース２２の貫通穴２２ｂに連通している。また、モーターケース２２の底部には上下２個のエアー出口穴２２ｃが貫通して形成され、図３に示すように底面外側に開口している。ホース２６から供給される冷却エアーはモータカバー２３とエンドカバー３４で区画される空間に流入し、モーターカバー２２の縦溝２２ａと貫通穴２２ｂを通り、さらに筒型ケース３９の貫通穴３９ａと縦溝３９ｂを通ってモーターケース２２の内部空間に流入し、鉄心３８やベアリング２７，２８を冷却した後、ケース２２の底部の出口穴２２ｃから吹き出る。
【００１０】
図１及び図４に示すように、スピンドル装置４０はスピンドルケース４１を備え、該ケース４１に内蔵した前後一対のベアリング４２，４３でスピンドルの主軸４４を回転可能に支持している。両ベアリング４２，４３はスピンドルの主軸４４に装着した内輪カラー４５と外輪カラー４６、スピンドルの主軸４４の後端部にねじ付けたベアリング固定ナット４７、スピンドルケース４１の前側開口端面の内側にねじ付けたリング状のホールドネジ４８によってスピンドルケース４１内部の所定位置に固定されている。
【００１１】
スピンドルの主軸４４は内部に軸心方向に延びる中空部４４ａを有する筒状に形成され、中空部４４ａはスピンドルの主軸４４の前後両端面に開口している。図５に示すように、スピンドルの主軸４４の後端面の開口はモータシャフト２９が嵌合する連結用穴４４ｂと、左右一対のエアー入口穴４４ｃと、上下一対の断面半円形の半円溝４４ｄから成り、連結用穴４４ｂの内周面にエアー入口穴４４ｃ及と半円溝４４ｄがスピンドルの主軸の軸心を対称点として配置され、各穴４４ｂ，４４ｃ中空部に連通している。半円溝４４ｄはシャフト２９の半円溝２９ａと同じ径の断面半円形に形成されている。スピンドルの主軸４４の前端部にはスピンドルの主軸４４と一体回転するようにフロントカバー４９がねじ付けられ、スピンドルケース４１の前面開口を覆っている。スピンドルケース４１の前面開口端面とフロントカバー４９の間にはエアーの通る隙間が形成されている。スピンドルの主軸４４の中間部にはスピンドルの主軸４４の中空部４４ａとスピンドルの主軸４４の外部を連通する複数個の貫通穴４４ｅが形成されている。また、貫通穴４４ｅより前側よりのスピンドルの主軸外周部に複数本の縦溝４４ｆが形成され、各縦溝４４ｆが前側ベアリング４３の内輪４３ａの下を通って隙間に通じている。一方、内輪カラー４５にはスピンドルの主軸４４の貫通穴４４ｅと縦溝４４ｄとを連通する凹部４５ａがリング状に形成されている。フロントカバー４９から突出するスピンドルの主軸４４の前端部には刃具５０を着脱可能に固定するコレット５１とナット５２が組み付けられている。スピンドルの主軸４４とモータシャフト２９は、モータシャフト２９の２本の半円溝２９ａの各々に断面円形の連結ピン５３を嵌合し、モータシャフト２９をスピンドルの主軸４４の連結用穴４４ｂに挿入して、各連結ピン５３をスピンドルの主軸４４の半円溝４４ｄに嵌合させ、スピンドルケース４１をモータケース２２の前面開口の外周部にねじ付けることにより一体回転するように連結される。
【００１２】
本実施形態に係るスピンドルの冷却構造１０は以上の通りであって、電源供給シールド線２５からコイル３７に通電するとモータシャフト２９が高速回転し、連結ピン５３で連結されたスピンドルの主軸４４がモータシャフト２９と一体に回転する。ホース２６から送風される冷却エアーは図１に矢印で示すようにモータカバー２３とエンドカバー３４で区画される空間に流入し、モータケース２２の縦溝２２ａと貫通穴２２ｂを通り、さらに筒型ケース３９の貫通穴３９ａと縦溝３９ｂを通って筒型ケース３９の内部に流入し、鉄心３８やベアリング２７，２８を冷却した後、ケース２２底部の出口穴２２ｃから吹き出る。さらに、吹き出た冷却エアーは２箇所のエアー入口穴４４ｃからスピンドルの主軸４４内部の中空部４４ａに流入し、スピンドルの主軸４４の貫通穴４４ｅ、内輪カラーの凹部４５ａ、スピンドルの主軸４４の縦溝４４ｆ、スピンドルの主軸４４の前端面とフロントカバー４９との隙間を通ってスピンドルケース４１の外部に流出する。
【００１３】
本実施形態に係るスピンドル冷却構造１０によれば、スピンドルの主軸４４を筒状に形成して、冷却エアーがスピンドルの主軸４４内部の中空部４４ａを流れるようにしたので、スピンドルの主軸４４を内側から冷却できる。このためスピンドルの主軸４４とベアリング４２，４３の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装置４０の耐久寿命を大幅に高めることができる。とりわけ、本実施例ではスピンドルの主軸４４外周部の縦溝４４ｆがベアリング４３の内輪４３ａの下を通っているので、内輪４３ａをより一層効果的に冷却できる。
【００１４】
モータ２０のシャフト２９外周部とスピンドルの主軸４４の嵌合穴４４ｂの内周部に半円溝２９ａ，４４ｄを形成し、両方の半円溝２９ａ，４４ｄに連結ピン５３を嵌合させることでシャフト２９とスピンドルの主軸４４を連結するので、スピンドルの主軸４４を筒構造にしたにもかかわらず、簡易な構成でシャフト２９とスピンドルの主軸４４を連結でき、モータ２０とスピンドル装置４０の組み付け作業を能率的に行うことができる。
【００１５】
次ぎに本発明の他の実施形態に係るスピンドル冷却構造を図６に示す。前述した実施例ではスピンドルの主軸４４に貫通穴４４ｅと縦溝４４ｄを形成するとともに内輪カラー４５に凹部４５ａを形成して冷却エアーをスピンドルの主軸４４内部の中空部４４ａを流れるようにしたが、本実施例では、スピンドルの主軸４４の前側ベアリング４３の直前位置に貫通孔４４ｇを形成し、スピンドルの主軸４４の中を流れる冷却エアーが貫通孔４４ｇを通って隙間から外部へ流出するように構成している。その他の構成は図１に示す実施例１０と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例によれば、スピンドルの主軸４４の穴開けや縦溝の加工を省略するので製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスピンドル冷却構造を示す断面図である。
【図２】同スピンドル冷却構造のモータを示す正面図である。
【図３】同モータの右側面図である。
【図４】同スピンドル冷却構造のスピンドルの主軸装置を示す正面図である。
【図５】同スピンドルの主軸装置の左側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るスピンドル冷却構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…スピンドル冷却構造、２０…モータ、２１…モータハウジング、２２ｃ…エアー出口穴、２９…モータシャフト、２９ａ…半円溝、４０…スピンドル装置、４２，４３…ベアリング、４４…スピンドルの主軸、４４ａ…中空部、４４ｃ…エアー入口穴、４４ｄ…半円溝、４４ｅ，４４ｇ…貫通穴、５３…連結ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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