JPH08300239A - ビルドインモータ式主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空冷式のビルドインモータ式主軸装置におい
て空気給排用の配管数を少なくして配管構造を簡潔化す
ること。 【構成】 クリーニング用空気供給孔５７より供給され
るテーパ孔２３のクリーニング用空気を通気孔７５より
モータ室６３に導き、主軸ハウジング１内にビルドイン
されている主軸駆動用モータ７３を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械などで使用さ
れるビルドインモータ式主軸装置に関し、特に吹き飛ば
し式のテーパ面清掃機構とモータ部を空冷する構造とを
備えたビルドインモータ式主軸装置するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビルドインモータ式主軸装置は、主軸ハ
ウジングより回転可能に支持された中空軸状の主軸を有
し、前記主軸ハウジング内部のモータ室に主軸駆動用モ
ータのステータが取り付けられ、前記モータ室における
前記主軸の外周部に前記主軸駆動用モータのロータが取
り付けられ、主軸ハウジングに内蔵された前記主軸駆動
用モータにより主軸を直接回転駆動する。

【０００３】自動工具交換装置によって工具を着脱可能
に自動装着される主軸は、上述のビルドインモータ式主
軸装置におけるものを含めて多くの場合、先端部に工具
のテーパシャンク部を受け入れる工具装着用テーパ孔を
有し、中空部にコレット式の工具クランプ用チャックお
よびそのチャックを開閉する操作バーを軸線方向に移動
可能に有しており、主軸ハウジングの後端部に組み込ま
れたチャック開閉用の流体圧シリンダ装置により操作バ
ーがクランプばねのばね力に抗して押されることによっ
て工具クランプ用チャックを開くようになっている。

【０００４】上述のように、自動工具交換装置によって
工具を着脱可能に自動装着される主軸においては、操作
バーに工具装着用テーパ孔へ向けて開口したクリーニン
グ用空気通路孔を軸線方向に貫通形成し、主軸ハウジン
グの後端部に対向するチャック開閉用流体圧シリンダ装
置のピストン部材にクリーニング用空気通路孔と整合す
るクリーニング用空気供給孔を形成し、クリーニング用
空気供給孔よりクリーニング用空気通路孔へクリーニン
グ用空気を供給することにより、クリーニング用空気通
路孔の先端部より工具装着用テーパ孔へクリーニング用
空気を噴き出し、このクリーニング用空気によって工具
交換時に工具装着用テーパ孔のテーパ面を吹き飛ばし式
に清掃することが従来より行われている。

【０００５】またビルドインモータ式主軸装置において
は、主軸ハウジング内に内蔵された主軸駆動用モータを
冷却するために、モータ室のステータ前後部分にクーリ
ング（冷却）用空気を個別に供給し、そのステータ前後
部分に供給されたクーリング用空気をステータ前後部分
に各々設けられた排気孔より個別に排気することが行わ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような吹き飛ば
し式のテーパ面清掃機構と主軸駆動用モータの空冷機構
とを有するビルドインモータ式主軸装置では、それらの
空気給排用配管により配管数が多く、配管構造が複雑な
ものになる欠点がある。配管数が多く、配管構造が複雑
であると、それらの配管を含むビルドインモータ式主軸
装置の組立工数が増えると共に全体的な大きさが大きく
なり、またメンテナンス性も低下する。

【０００７】本発明は、上述の如き問題点に着目してな
されたものであり、吹き飛ばし式のテーパ面清掃機構と
主軸駆動用モータの空冷機構とを有するビルドインモー
タ式主軸装置において、従来に比して空気給排用の配管
数が少なく、簡潔な配管構造によるビルドインモータ式
主軸装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的を達成す
るために、請求項１によるビルドインモータ式主軸装置
は、主軸ハウジングより回転可能に支持された中空軸状
の主軸を有し、前記主軸の先端部には工具のテーパシャ
ンク部を受け入れる工具装着用テーパ孔が設けられ、前
記主軸の中空部には工具クランプ用チャックおよびその
チャックを開閉する操作バーが軸線方向に移動可能に設
けられ、操作バーには前記工具装着用テーパ孔へ向けて
開口したクリーニング用空気通路孔が軸線方向に貫通形
成され、主軸ハウジングの後端部にチャック開閉用の流
体圧シリンダ装置が組み込まれ、当該流体圧シリンダ装
置のピストン部材が前記操作バーの後端部に対向し、前
記ピストン部材に前記クリーニング用空気通路孔と整合
するクリーニング用空気供給孔が形成され、前記主軸ハ
ウジング内部のモータ室に主軸駆動用モータのステータ
が取り付けられ、前記モータ室における前記主軸の外周
部に前記主軸駆動用モータのロータが取り付けられたビ
ルドインモータ式主軸装置において、前記ピストン部材
は前記工具クランプ用チャックを閉じる後方位置におい
て前記操作バーの後端部より離間して前記クリーニング
用空気供給孔を前記主軸ハウジング内に開放せしめ、前
記主軸ハウジング内部には前記クリーニング用空気供給
孔よりクリーニング用空気を前記モータ室に導く空気通
路が画定され、前記主軸ハウジングには前記モータ室よ
りクリーニング用空気を排出する空気排出孔が形成され
ていることを特徴としている。

【０００９】請求項２によるビルドインモータ式主軸装
置は、請求項１に記載のビルドインモータ式主軸装置に
おいて、前記モータ室が前記主軸の後部を支持する後部
軸受部材の外輪保持部材によって前記主軸ハウジングの
後端部より区切られ、前記クリーニング用空気供給孔は
前記外輪保持部材と前記主軸ハウジングの後端部との間
に画定された後部ハウジング室に開放され、前記外輪保
持部材には前記モータ室と前記後部ハウジング室とを連
通接続する通気孔が貫通形成され、前記空気排出孔は前
記外輪保持部材に対して前記ステータと前記ロータの配
置部を隔てた反対側に形成されていることを特徴として
いる。

【００１０】

【作用】請求項１によるビルドインモータ式主軸装置で
は、流体圧シリンダ装置のピストン部材が操作バーを押
して工具クランプ用チャックを開く工具交換時には、従
来と同様に、ピストン部材のクリーニング用空気供給孔
に供給されたクリーニング用空気は、操作バーのクリー
ニング用空気通路孔を軸線方向に流れ、クリーニング用
空気通路孔の先端部より工具装着用テーパ孔に噴き出
し、工具装着用テーパ孔のテーパ面を吹き飛ばし式に清
掃する。

【００１１】主軸回転駆動用モータによる主軸の回転駆
動時には、ピストン部材は、工具クランプ用チャックを
閉じる後方位置に位置しており、この時にはピストン部
材が操作バーの後端部より離間してクリーニング用空気
供給孔が主軸ハウジング内に開放されることから、ピス
トン部材のクリーニング用空気供給孔に供給されたクリ
ーニング用空気は、主軸ハウジング内部に流入し、空気
通路を通ってモータ室に導れ、モータ室内を流れ、主軸
回転駆動用モータを冷却して空気排出孔よりモータ室外
へ流出する。

【００１２】モータ室に流れるクリーニング用空気の流
量は、工具装着用テーパ孔に工具のテーパシャンク部が
嵌合して工具装着用テーパ孔が閉じられている状態で
は、空気供給流量の全量となり、工具装着用テーパ孔に
工具が装着された負荷運転時における主軸回転駆動用モ
ータの冷却が効果的に行われる。

【００１３】請求項２によるビルドインモータ式主軸装
置では、主軸回転駆動用モータによる主軸の回転駆動時
には、ピストン部材のクリーニング用空気供給孔に供給
されたクリーニング用空気は、先ず後部ハウジング室内
に流入し、外輪保持部材の通気孔を流れてモータ室内に
入り、モータ室内の主軸回転駆動用モータのステータと
ロータの配置部を軸線方向に横切って流れ、アクシャル
フローによってステータとロータとを冷却し、空気排出
孔よりモータ室外へ流出する。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１５】図１は本発明によるビルドインモータ式主
軸装置の一実施例を示している。ビルドインモータ式主
軸装置は、主軸ハウジング１と、主軸ハウジング１より
回転可能に支持された中空軸状の主軸３とを有してい
る。

【００１６】主軸ハウジング１は、互いに嵌合結合され
た円筒状の外側主軸スリーブ５および内側主軸スリーブ
７と、内側主軸スリーブ７の前端部に取り付けられたさ
れた前端部材９、１１と、外側主軸スリーブ１の後端部
に取り付けられた後端部材１３とにより構成されてい
る。

【００１７】内側主軸スリーブ７の前端近傍部には前部
軸受部材１５の外輪保持部材１７が取り付けられてい
る。内側主軸スリーブ７の後端部は外側主軸スリーブ５
内に位置しており、この後端部には後部軸受部材１９の
外輪保持部材２１が取り付けられている。

【００１８】主軸３は前部軸受部材１５と後部軸受部材
１９により主軸ハウジング１より回転可能に支持さてい
る。主軸１３の先端部（左端部）には工具のテーパシャ
ンク部を受け入れる工具装着用テーパ孔２３が形成され
ており、テーパ孔２３の奥部に工具クランプ用のコレッ
トチャック部材２５が軸線方向に変位可能に設けられて
いる。

【００１９】主軸１３の中空部２７にはコレットチャッ
ク部材２５の操作軸２９が軸線方向に移動可能に配置さ
れている。操作軸２９は前端部にて連結部材３１によっ
てコレットチャック部材２５と連結され、皿ばねによる
クランプばね３３により図１にて右方、即ちチャック閉
じ方向に付勢されている。

【００２０】操作軸２９および連結部材３１にはこれら
を軸線方向に貫通して先端部にて工具装着用テーパ孔２
３に向けて開口するクリーニング用空気通路孔３５が貫
通形成されている。

【００２１】後端部材１３にはチャック開閉用の流体圧
シリンダ装置３７が取り付けられている。流体圧シリン
ダ装置３７は、後端部材１３に固定装着されたシリンダ
部材３９およびエンド部材４１と、シリンダ部材３９に
軸線方向に移動可能に嵌合したピストン部材４３とを有
している。

【００２２】ピストン部材４３は、図にて左側にクラン
プ室４５を、図にて右側にアンクランプ室４７を各々画
定しており、先端面に取り付けられたパッド部材４９に
よって操作軸２９の後端部と対向している。図１に示さ
れているように、ピストン部材４３が後方位置（クラン
プ位置）に位置している場合には、パッド部材４９と操
作軸２９の後端部との間に空隙５１が形成される。

【００２３】ピストン部材４３は、油路５３によってク
ランプ室４５油圧を供給されることにより後方（図１に
て右方）へ移動し、油路５５によってアンクランプ室４
７に油圧を供給されることによって前方（図１にて左
方）へ移動する。

【００２４】ピストン部材４３とパッド部材４９には、
操作軸２９のクリーニング用空気通路孔３５と一直線状
に整合するクリーニング用空気供給孔５７が形成されて
いる。

【００２５】外輪保持部材２１は、前側に内側主軸スリ
ーブ７と外輪保持部材１７と主軸３に取り付けられたシ
ーリングスリーブ５９、シールリング６１とにより密閉
構造のモータ室６３を画定しており、後側に後端部材１
３と流体圧シリンダ装置３７とにより密閉構造の後部ハ
ウジング室６５を画定している。

【００２６】この室構造により、空隙５１は後部ハウジ
ング室６５内にあり、ピストン部材４３が後方位置に位
置している場合には、クリーニング用空気供給孔５７は
後部ハウジング室６５に開放される。

【００２７】モータ室６３には、内側主軸スリーブ７に
固定装着されたステータ６７と、主軸３にマウントスリ
ーブ６９によって固定装着されたロータ７１とが配置さ
れており、ステータ６７とロータ７１とが主軸駆動用モ
ータ７３を構成している。

【００２８】外輪保持部材２１には後部ハウジング室６
５よりモータ室６３にクリーニング用空気を導く通気孔
７５が複数個設けられている。外輪保持部材２１とはス
テータ６７とロータ７１とを隔てた反対側、即ち前側に
は外側および内側主軸スリーブ５、７を貫通して形成さ
れた空気排出孔７７が設けられている。

【００２９】また外側主軸スリーブ５と内側主軸スリー
ブとの嵌合部にはオイルジャケット用通路７９が形成さ
れており、オイルジャケット用通路７９にはオイルイン
レットポート８１よりオイルが供給され、おいるアウト
レットポート８３によりオイルが排出される。

【００３０】次に上述の如き構成よりなるビルドインモ
ータ式主軸装置の動作を説明する。

【００３１】工具交換時には、流体圧シリンダ装置のア
ンクランプ室４７に油圧を供給し、ピストン部材４３を
前進移動させる。このピストン部材４３の前進移動によ
り、パッド部材４９が操作軸５１に当接し、操作軸５１
をクランプばね３３のばね力に抗して前進移動させる。
これによりコレットチャック２５が開き、工具交換が行
われる。

【００３２】この時には、パッド部材４９が操作軸５１
に当接することで、空隙５１が消滅してクリーニング用
空気供給孔５７がクリーニング用空気供給孔３５に接続
されるから、クリーニング用空気供給孔５７に供給され
たクリーニング用空気は、操作バー２９のクリーニング
用空気通路孔３５を軸線方向に流れ、クリーニング用空
気通路孔３５の先端部より工具装着用テーパ孔２３に噴
き出し、工具装着用テーパ孔２３のテーパ面を吹き飛ば
し式に清掃する。

【００３３】コレットチャック２５を閉じる時には、ク
ランプ室４５に油圧を供給し、ピストン部材４３を後退
移動させて図１に示されている元の位置、即ち後方位置
に位置させる。これによりパッド部材４９は操作軸２９
の後端部により離間して操作軸２９の後端部との間の空
隙５１を再現する。

【００３４】この時には操作軸２９がクランプばね３３
のばね力によって元の位置に戻ることによりコレットチ
ャック２５が閉じる。

【００３５】主軸回転駆動用モータ７２による主軸３の
回転駆動時には、ピストン部材３７は、コレットチャッ
ク２５を閉じる後方位置に位置しており、この時にはク
リーニング用空気供給孔５７が空隙５１をもって後部ハ
ウジング室６５に開放されることから、クリーニング用
空気供給孔５７に供給されたクリーニング用空気は、先
ず後部ハウジング室６５内に流入し、外輪保持部材２１
の通気孔７５を流れてモータ室６３内に入り、モータ室
６３内の主軸回転駆動用モータ７３のステータ６７とロ
ータ７１の配置部、特にステータ６７とロータ７１との
間の空隙部を軸線方向に横切って流れ、アクシャルフロ
ーによってステータ６７とロータ７１とを冷却し、モー
タ室６３内で淀むことなく空気排出孔７７よりモータ室
６３外へ流出する。

【００３６】これによりステータ６７とロータ７１とが
効果的に空冷され、モータ室６３の温度上昇が抑制され
る。

【００３７】上述のように、ピストン部材３７が後方位
置に位置している状態において、モータ室６３に流れる
クリーニング用空気の流量は、工具装着用テーパ孔２３
に工具のテーパシャンク部が嵌合して工具装着用テーパ
孔２３が閉じられている状態では、空気供給流量の全量
となり、工具装着用テーパ孔２３に工具が装着された負
荷運転時における主軸回転駆動用モータ７３の冷却が効
果的に行われる。

【００３８】る。

【００３９】主軸回転駆動用モータ７３の定格出力が１
５ＫＷの場合、主軸３を１２０００ｒｐｍで回転駆動
し、口径が８ｍｍのクリーニング用空気供給孔５７より
２５〜２６℃のクリーニング空気を毎分１００リットル
供給したところ、モータ室（体積６リットル）７３の温
度が６０℃低下すると云う効果が得られた。

【００４０】上述のように、主軸回転駆動用モータ７３
の空冷が、工具装着用テーパ孔２３のクリーニング用空
気により行われるから、主軸回転駆動用モータ７３の空
冷のための配管を特別に設ける必要がなくなる。これに
より一つのビルドインモータ式主軸装置における空気給
排用の配管数が少なくなって簡潔な配管構造になり、ビ
ルドインモータ式主軸装置の組立工数が削減され、ビル
ドインモータ式主軸装置の全体的な大きさを従来に比し
て小さくすることが可能になり、また構造の簡素化によ
りメンテナンス性も向上する。

【００４１】またクリーニング用空気は、工具装着用テ
ーパ孔２３のクリーニングを行う必要がない状態の時
に、主軸回転駆動用モータ７３の空冷のために有効に利
用される。

【００４２】以上に於ては、本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１によるビルドインモータ式主軸装置においては、ビル
ドインされている主軸回転駆動用モータの空冷が、工具
装着用テーパ孔のクリーニング用空気により行われるか
ら、主軸回転駆動用モータの空冷のための配管を特別に
設ける必要がなくなり、一つのビルドインモータ式主軸
装置における空気給排用の配管数が少なくなって簡潔な
配管構造になる。このことにより、ビルドインモータ式
主軸装置の組立工数を削減でき、ビルドインモータ式主
軸装置の全体的な大きさを従来に比して小さくすること
も可能になり、また構造の簡素化によりメンテナンス性
も向上する。しかもクリーニング用空気は、工具装着用
テーパ孔のクリーニングを行う必要がない状態の時に主
軸回転駆動用モータの空冷のために有効に利用される。

【００４４】モータ室に流れるクリーニング用空気の流
量は、工具装着用テーパ孔に工具のテーパシャンク部が
嵌合して工具装着用テーパ孔が閉じられている状態で
は、空気供給流量の全量となり、工具装着用テーパ孔に
工具が装着された負荷運転時における主軸回転駆動用モ
ータの冷却が効果的に行われる。

【００４５】請求項２によるビルドインモータ式主軸装
置においては、主軸回転駆動用モータによる主軸の回転
駆動時には、ピストン部材のクリーニング用空気供給孔
に供給されたクリーニング用空気は、先ず後部ハウジン
グ室内に流入し、外輪保持部材の通気孔を流れてモータ
室内に入り、モータ室内の主軸回転駆動用モータのステ
ータとロータの配置部を軸線方向に横切って流れ、アク
シャルフローによってステータとロータとを冷却し、空
気排出孔よりモータ室外へ流出するから、クリーニング
用空気がモータ室内で淀むことなく主軸回転駆動用モー
タの冷却が効果的に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるビルドインモータ式主軸装置の一
実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸ハウジング ３ 主軸 ５ 外側主軸スリーブ ７ 内側主軸スリーブ ９、１１ 前端部材 １３ 後端部材 １５ 前部軸受部材 １７ 外輪保持部材 １９ 後部軸受部材 ２１ 外輪保持部材 ２３ 工具装着用テーパ孔 ２５ コレットチャック部材 ２７ 中空部 ２９ 操作軸 ３１ 連結部材 ３３ クランプばね ３５ クリーニング用空気通路孔 ３７ 流体圧シリンダ装置 ３９ シリンダ部材 ４１ エンド部材 ４３ ピストン部材 ４５ クランプ室 ４７ アンクランプ室 ４９ パッド部材 ５１ 空隙 ５３ 油路 ５５ 油路 ５７ クリーニング用空気供給孔 ５９ シーリングスリーブ ６１ シールリング ６３ モータ室 ６５ 後部ハウジング室 ６７ ステータ ６９ マウントスリーブ ７１ ロータ ７３ 主軸駆動用モータ ７５ 通気孔 ７７ 空気排出孔 ７９ オイルジャケット用通路 ８１ オイルインレットポート ８３ アウトレットポート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸ハウジングより回転可能に支持され
   た中空軸状の主軸を有し、前記主軸の先端部には工具の
   テーパシャンク部を受け入れる工具装着用テーパ孔が設
   けられ、前記主軸の中空部には工具クランプ用チャック
   およびそのチャックを開閉する操作バーが軸線方向に移
   動可能に設けられ、操作バーには前記工具装着用テーパ
   孔へ向けて開口したクリーニング用空気通路孔が軸線方
   向に貫通形成され、主軸ハウジングの後端部にチャック
   開閉用の流体圧シリンダ装置が組み込まれ、当該流体圧
   シリンダ装置のピストン部材が前記操作バーの後端部に
   対向し、前記ピストン部材に前記クリーニング用空気通
   路孔と整合するクリーニング用空気供給孔が形成され、
   前記主軸ハウジング内部のモータ室に主軸駆動用モータ
   のステータが取り付けられ、前記モータ室における前記
   主軸の外周部に前記主軸駆動用モータのロータが取り付
   けられたビルドインモータ式主軸装置において、 前記ピストン部材は前記工具クランプ用チャックを閉じ
   る後方位置において前記操作バーの後端部より離間して
   前記クリーニング用空気供給孔を前記主軸ハウジング内
   に開放せしめ、前記主軸ハウジング内部には前記クリー
   ニング用空気供給孔よりクリーニング用空気を前記モー
   タ室に導く空気通路が画定され、前記主軸ハウジングに
   は前記モータ室よりクリーニング用空気を排出する空気
   排出孔が形成されていることを特徴とするビルドインモ
   ータ式主軸装置。
2. 【請求項２】 前記モータ室は前記主軸の後部を支持す
   る後部軸受部材の外輪保持部材によって前記主軸ハウジ
   ングの後端部より区切られ、前記クリーニング用空気供
   給孔は前記外輪保持部材と前記主軸ハウジングの後端部
   との間に画定された後部ハウジング室に開放され、前記
   外輪保持部材には前記モータ室と前記後部ハウジング室
   とを連通接続する通気孔が貫通形成され、前記空気排出
   孔は前記外輪保持部材に対して前記ステータと前記ロー
   タの配置部を隔てた反対側に形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載のビルドインモータ式主軸装置。