(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端に工具を装着可能としたスピンドルと、内周に軸受を備えて前記スピンドルを軸支する軸受ハウジングとを有し、前記軸受ハウジング内に、前記軸受の周囲でクーラントが前後に往復可能な冷却経路を形成した主軸装置であって、
前記冷却経路を、前記軸受を均等に覆う同軸二重の円筒状に形成し、一方を前記クーラントの供給側と接続される往き経路と、他方を前記クーラントの回収側と接続される戻り経路とするとともに、それらの往き経路および戻り経路の前端同士を半径方向に穿設された接続孔によって接続し、かつ、軸受ハウジングの後方部位に、前記往き経路にクーラントを供給するための供給経路と、前記戻り経路からクーラントを回収するための回収経路とを点対称となるように設けたことを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
軸受ハウジングを、径の異なる３つの分割ハウジングを同軸で順に外装して形成し、前記各分割ハウジングの内外周間の一方に往き経路を、他方に戻り経路を夫々形成した請求項１に記載の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタ等の工作機械に設けられる主軸装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の主軸装置を示すもので、主軸装置２０は、円筒状の軸受ハウジング２１内で、同軸上のスピンドル２２を軸受列２３によって回動可能に軸支してなる。２４は、スピンドル２２の前端（図２の左側）へ着脱可能に設けられた工具ホルダ、２５はスピンドル２２の軸心で前後移動可能に設けられ、工具ホルダ２４を把持するコレット２６を拡縮動作させる進退ロッドである。また、軸受ハウジング２１内には、軸受列２３の周囲を螺旋状に周回する螺旋状経路２７が形成されると共に、その螺旋状経路２７の前端にキリ孔２８が接続されて、軸受ハウジング２１を前後に往復する冷却経路が形成されている。さらに、螺旋状経路２７の後端には、軸受ハウジング２１後方の入口２９までキリ孔を連結して形成される供給経路３０が、キリ孔２８には、軸受ハウジング２１後方の出口３１まで同じくキリ孔を連結して形成される回収経路３２が夫々接続されている。よって、入口２９から供給されたクーラント（冷却液）は、供給経路３０を通って螺旋状経路２７に入り、軸受列２３の周囲を均等に周回しながら軸受列２３を冷却し、キリ孔２８から回収経路３２を通って出口３１から回収されるものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
軸受ハウジング２１内では、冷却経路の復路となるキリ孔２８が軸受ハウジング２１を略前後に貫通する格好で形成されるため、クーラントの通過量が螺旋状経路２７と合わせて当該部分で多くなり、冷却作用が不均等となりやすい。よって、主軸装置２０による加工の際、スピンドル２２の回転数の上昇時等に温度変化があると、軸受ハウジング２１のキリ孔２８付近が他の部分よりも冷却されて熱的なアンバランスが発生し、熱変位によって主軸装置２０に傾きを生じさせて加工精度を低下させるという問題があった。
【０００４】
そこで、請求項１に記載の発明は、冷却経路による熱変位の発生を防止し、良好な加工精度を維持できる主軸装置を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、冷却経路を、軸受を均等に覆う同軸二重の円筒状に形成し、一方をクーラントの供給側と接続される往き経路と、他方をクーラントの回収側と接続される戻り経路とするとともに、それらの往き経路および戻り経路の前端同士を半径方向に穿設された接続孔によって接続し、かつ、軸受ハウジングの後方部位に、往き経路にクーラントを供給するための供給経路と、戻り経路からクーラントを回収するための回収経路とを点対称となるように設けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、冷却経路を軸受に近い好適な位置で簡単に形成可能としつつ、冷却経路によって剛性を低下させないようにするために、軸受ハウジングを、径の異なる３つの分割ハウジングを同軸で順に外装して形成し、各分割ハウジングの内外周間の一方に往き経路を、他方に戻り経路を夫々形成したものである。  なお、本発明でいう円筒状とは、円筒そのものは勿論、螺旋状や網目状、格子状等、部分的に円筒を形成する形態も含む。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、主軸装置１の一部縦断面図で、主軸装置１は、円筒状の軸受ハウジング２と、その軸受ハウジング２内で複数のボールベアリングからなる軸受列４によって同軸で軸支されるスピンドル３とを有する。スピンドル３の前端（図１の左側）には、工具ホルダ５が着脱可能に装着され、スピンドル３の軸心には、軸方向への前後移動によって工具ホルダ５を把持するコレット６を拡縮動作させる進退ロッド７が設けられている。スピンドル３の回転及び進退ロッド７の進退動は、図示しないサーボモータ及び油圧によって夫々制御される。
【０００７】
軸受ハウジング２は、軸受列４を保持する内側ハウジング８と、その内側ハウジング８に同軸で外装され、複数のボルト１０，１０・・によって一体に固定される外側ハウジング９と、その外側ハウジング９に同軸で外装され、一体に固定されるスリーブ１１との３つの分割ハウジングから形成される。内側ハウジング８の外周には、軸受列４を中心とした螺旋形に溝が凹設されて、外側ハウジング９の内周面との間に軸受列４を均等に覆う円筒状の往き経路１２を形成している。同様に、スリーブ１１の内周にも螺旋形に溝が凹設されて、外側ハウジング９の外周面との間に、往き経路１２と同軸で軸受列４を均等に覆う円筒状の戻り経路１３を形成している。そして、外側ハウジング９の前方には、往き経路１２と戻り経路１３との前端同士を接続する接続孔１４が半径方向に穿設されて、軸受列４の周囲で前後に往復可能な冷却経路が形成されている。
【０００８】
一方、外側ハウジング９の後方部位には、直線状のキリ孔の連結によって、往き経路１２の後端と接続される供給経路１５が形成されると共に、供給経路１５と点対称の位置に、同じく直線状のキリ孔の連結によって、戻り経路１３の後端と接続される回収経路１６が形成されている。１７は、供給経路１５の入口に接続されるクーラントの供給管、１８は、回収経路１６の出口に接続されるクーラントの回収管である。
よって、供給管１７からクーラントを供給すると、クーラントは、供給経路１５から往き経路１２に入り、往き経路１２に沿って軸受列４の周囲を均等に周回しながら軸受列４の冷却を行う。軸受列４の冷却を終えたクーラントは、往き経路１２の前端へ達すると、接続孔１４を通って戻り経路１３に入り、戻り経路１３に沿って往き経路１２の周囲を均等に周回しながら後端へ達し、回収経路１６を通って回収管１８から回収されることになる。
【０００９】
このように上記形態の主軸装置１によれば、冷却経路を、軸受列４を均等に覆う同軸二重の円筒状の往き経路１２と戻り経路１３とし、往き経路１２をクーラントの供給側と、戻り経路１３をクーラントの回収側と夫々接続したことで、軸受列４の周囲で往復する冷却経路を軸受ハウジング２内で均等に形成でき、軸受ハウジング２の半径方向で熱的アンバランスに冷却する箇所が生じない。従って、スピンドル３の回転速度を変更する等して軸受ハウジング２の発熱量が変化しても、熱変位が生じることがなく、主軸装置１の傾きが防止され、高い加工精度を維持可能となる。
【００１０】
また、一般に、軸受の冷却には、冷却経路の空間を大きく形成するよりも、できるだけ軸受の近くにクーラントが流れるようにする方が効果的である。そのために軸受ハウジングの直径を小さくする必要があるが、軸受ハウジングの直径が小さくなると、主軸装置の剛性が低下して切削に影響を与えることになる。
しかし、ここでは軸受ハウジング２を、径の異なる内側ハウジング８と、外側ハウジング９と、スリーブ１１との３つの分割ハウジングを同軸で順に外装して形成し、各分割ハウジングの内外周間の一方に往き経路１２を、他方に戻り経路１３を夫々形成しているから、冷却用の往き経路１２を、主軸装置１の剛性を低下させることなく、冷却効果が高い軸受列４の近くへ簡単に設けられるようになっている。
【００１１】
なお、往き経路と戻り経路とは、上記形態では螺旋状としているが、熱的アンバランスを発生させない形状であれば、一方或いは双方とも円筒状の空間としたり、網目状や格子状の空間としたりする等の設計変更は可能である。また、上記形態では内側を往き経路、外側を戻り経路としているが、往きと戻りとを逆にしても同様の効果が得られる。
その他、供給経路と回収経路をなくして、往き経路と戻り経路とに直接クーラントの供給管と回収管とを接続することもできる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、冷却経路を、軸受を均等に覆う同軸二重の円筒状に形成し、一方をクーラントの供給側と接続される往き経路と、他方をクーラントの回収側と接続される戻り経路とするとともに、それらの往き経路および戻り経路の前端同士を半径方向に穿設された接続孔によって接続し、かつ、軸受ハウジングの後方部位に、往き経路にクーラントを供給するための供給経路と、戻り経路からクーラントを回収するための回収経路とを点対称となるように設けたことで、軸受の周囲で往復する冷却経路を軸受ハウジング内で均等に形成でき、軸受ハウジングの半径方向で熱的アンバランスに冷却する箇所が生じない。従って、スピンドルの回転速度を変更する等して軸受ハウジングの発熱量が変化しても、熱変位が生じることがなく、主軸装置の傾きが防止され、高い加工精度を維持可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、軸受ハウジングを前記３つの分割ハウジングで形成し、各分割ハウジングの内外周間の一方に往き経路を、他方に戻り経路を夫々形成したことで、冷却用の往き経路又は戻り経路を、主軸装置の剛性を低下させることなく、冷却効果が高い軸受の近くへ簡単に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】主軸装置の一部縦断面図である。
【図２】従来の主軸装置の一部縦断面図である。
【符号の説明】
１・・主軸装置、２・・軸受ハウジング、３・・スピンドル、４・・軸受列、８・・内側ハウジング、９・・外側ハウジング、１１・・スリーブ、１２・・往き経路、１３・・戻り経路、１４・・接続孔、１５・・供給経路、１６・・回収経路。
【図１】
0003759893.tif 000002
【図２】
0003759893.tif 000003