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    • 专利摘要:

    公开号:WO1992006528A1
    申请号:PCT/JP1991/001289
    申请日:1991-09-27
    公开日:1992-04-16
    发明作者:Kosei Nakamura；Yoshiyuki Hayashi；Hideki Oka
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H02K9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 回転体の冷却装置 技術分野
    [0002] 本発明は、 一般的に回転体の冷却装置に関 し、 特に、 工作 機械の主軸冷却装置に関する。 そ して、 本発明による工作機 械の主軸冷却装置は、 電動機のロータを直接取り付けた形式 の主軸の冷却装置に好適に適用する こ とができ る。 背景技術
    [0003] 工作機械の主軸の一部に電動機のロータを直接取り付け、 主軸を包囲する主軸ハウ ジ ングに上記ロータを囲繞する ステ 一夕を配置した組込型電動機 （以下、 ビル ト イ ンモータ と呼 ぶ） を回転駆動源と して備えた主軸が知られている。 この種 の主軸においては、 電動機のロータから発生する熱は直接主 軸に伝達されて主軸が高温にな り、 主軸の剛性や主軸に装着 したワーク等に影饗を及ぼす危惧があるため、 一般に冷却空 気を吹き付けたり、 工業油等の冷却液をかけた り して主軸を 冷却 している。 しか しながら、 冷却空気を主軸に直接吹き付 ける方法では、 主軸の回転によ り風切り音が発生する問題が あ り、 また、 冷却液を直接かける方法は冷却液の後処理に対 する問題を有する。 発明の開示
    [0004] 本発明は、 上記の ビル トイ ンモータを備えた主軸ばかりで な く 、 過大な熱伝達を被る環境下にある回転体を、 効率良く 、 かつ簡易な構成によ り冷却する冷却装置を提供する こ とを目 的とする。
    [0005] 上記目的を達成するために、 本発明は、 回転体を包囲する ハウ ジ ングの内周面に固着される と と も に、 上記回転体の外 周面との間に所定の隙間を介 して設け られ、 上記回転体の軸 線方向と同一方向に磁化された永久磁石からなる環状部材と、 こ の環状部材と上記回転体との間に形成される上記隙間に充 塡される と と もに、 上記環状部材の磁力によ り上記隙間に保 持され、 液体に磁性粉末を混入させてなる磁性流体と、 上記 環状部材を冷却する冷却手段とを具備し、 上記回転体から発 生する熱を、 上記冷却手段によ り上記環状部材及び上記磁性 流体を介 して吸熱し、 以つて回転体を冷却する こ とを特徵と する回転体の冷却装置を提供する。
    [0006] さ らに本発明は、 電動機のロータを直接取着した工作機械 の主軸を冷却するための主軸冷却装置であって、 主軸の外周 面との間に所定の環状室を有して主軸を包囲する主軸ハウ ジ ングと、 上記環状室内において上記主軸ハウ ジ ングの内周面 に固着される と と もに、 上記主軸の外周面との間に所定の隙 間を介 して設け られ、 上記主軸の軸線方向と同一方向に磁化 された永久磁石からなる環状部材と、 こ の環状部材と上記主 軸との間に形成される上記隙間に充塡される と と もに、 上記 環状部材の磁力によ り上記隙間に保持され、 液体に磁性粉末 を混入させてなる磁性流体と、 上記環状部材を冷却する冷却 手段とを具備 し、 電動機のロータから上記主軸に伝達する熱 を、 上記冷却手段によ り上記環状部材及び上記磁性流体を介 して吸熱する こ とを特徵とする工作機械の主軸冷却装置を提 供する。
    [0007] 本発明の好適な実施態様によれば、 上記冷却手段は、 上記 環状部材に近接 して上記ハウ ジ ング又は上記主軸ハウ ジ ング 内部に形成され、 冷却液体を通す冷却液流路手段からなる冷 却装置が提供される。
    [0008] 磁性流体は、 永久磁石から成る環状部材の磁力によ って環 状部材と回転体又は主軸との隙間に保持されるため、 回転体 又は主軸はその回転中においても磁性流体と接触状態を維持 でき、 磁性流体との間で良好に熱伝達が行われる。 同時に磁 性流体は、 環状部材に常時接触しており 、 磁性流体から環状 部材へ同様に熱伝達が行われる。 したがって、 回転体又は主 軸の熱は、 磁性流体及び環状部材を介 して冷却手段によ り吸 熱され、 回転体又は主軸が冷却される。 図面の簡単な説明
    [0009] 本発明の上記及び他の目的、 特徵、 及び利点を、 添付図面 に示す実施例に基づいて説明する。 同添付図面において ： 図 1 は本発明の実施例による工作機械の主軸冷却装置の縦 断面図である c 発明を実施するための最良の態様
    [0010] 図 1 を参照する と、 工作機械の主軸 1 0 は、 主軸駆動モ一 夕 と して組込型の ビル ト イ ンモータを備える。 主軸 1 0 の後 端側には、 ビル ト イ ンモータのロータ 1 2が直接取着され、 主軸 1 0 を包囲する主軸ハウ ジング 1 6 にはロータ 1 2 を囲 繞してステ一夕 1 4 が設置される。 したがって、 ビル ト イ ン モー タの回転出力は直接主軸 1 0 から取り 出され、 主軸 1 0 の先端に装着された工具又はワーク （図示せず） を回転させ る。
    [0011] 上記構造を有する主軸 1 0 は、 ビル トイ ンモータのロータ 1 2 から発生する熱が直接伝達されるために高温となり、 主 軸自体の剛性や主軸先端に装着した工具又はワーク に影響を 及ぼす危惧があるため、 本発明に係る冷却装置によ り効果的 に冷却される。
    [0012] 本発明の実施例による主軸冷却装置は、 図 1 に示したよ う に、 主軸 1 0 の外周面との間に適宜な隙間を介 して主軸 1 0 を囲繞するよ う に設け られる と と もに、 ステ一夕 1 4 よ り も 前側の位置で主軸ハウ ジング 1 6 の内周面に固着される環状 部材 1 8 と、 主軸 1 0 と環状部材 1 8 との間に形成された上 記隙間に充塡される磁性流体 2 0 と、 主軸ハウ ジ ング 1 6 に 設け られる冷却液流路 2 2 とを具備する。 環状部材 1 8 は永 久磁石からなり、 主軸 1 0 の軸線方向と同一の厚さ方向に磁 化されている。 磁性流体 2 0 は、 例えば酸化鉄の微粒粉末を 水や鉱油等の液体に混入させたものであ り、 磁性体及び液体 の両特性を合わせ持つ。 したがって磁性流体 2 0 は、 環状部 材 1 8 の磁力によ り主軸 1 0 と環状部材 1 8 との隙間に保持 され、 主軸 1 0 の回転の如何に関わらず常に主軸 1 0 及び環 状部材 1 8 に接触している。 冷却液流路 2 2 は、 主軸ハウ ジ ング 1 6 内部にて、 ステ一夕 1 4及び環状部材 1 8 の固着部 分に近接 して配置され、 冷却液体を流通させる。 好ま し く は 冷却液流路 2 2 は、 主軸ハウ ジ ング 1 6 の長手方向に沿って 複数本設け られ、 そのそれぞれが先端部において連通路 2 2 a によ り連通される。 この場合いずれの冷却液流路において も、 冷却液体の流動方向は任意に決める こ とができ る。
    [0013] 上記構成の主軸冷却装置によれば、 主軸 1 0 の回転時に ビ ル ト イ ンモー タ の ロ ータ 1 2 から発生 して主軸 1 0 の軸線方 向に熱伝導によ って伝わる熱は、 主軸 1 0 に直接に接触して いる磁性流体 2 0 に効率良く 伝達される。 同時に磁性流体 2 0 は、 環状部材 1 8 と も直接に接触しており、 磁性流体 2 0 に伝達された熱は環状部材 1 8 にも効率良 く 伝達される。 そ して環状部材 1 8 は、 冷却液流路 2 2 を流れる冷却液体によ つて効率良 く 吸熱冷却される。 こ のよ う に、 回転体である 口 一夕 1 2並びに主軸 1 0 と、 静止体である冷却液流路 2 2、 主軸ハウ ジ ング 1 6 、 並びに環状部材 1 8 との間は磁性流体 2 0 によ って熱的に常時連結されており 、 熱伝達率を低下さ せる空気の層を介在させていないので効果的な冷却が可能と なるのである。
    [0014] また、 本実施例では、 ビル ト イ ンモータのステ一夕 1 4 の 発熱は、 主軸ハ ウ ジ ン グ 1 6 を伝導 してやはり冷却液流路 2 2 内の冷却液体によ り吸収される。 したがって、 本実施例に よる主軸冷却装置は、 ロータ 1 2 の発熱を主軸 1 0 を介して 吸熱する と共に、 ステ一夕 1 4 の癸熱も同 じ冷却液流路 2 2 を流れる冷却液体によって同時に吸熱する こ とができ、 簡単 な構造によ り ビル ト イ ンモータのロータ及びステ一夕の冷却 を同時に実施でき る効果がある。
    [0015] 以上の実施例の説明から明らかなよ う に、 本発明によれば ビル ト イ ンモータを備えた工作機械の主軸等、 熱伝達を被る 回転体を、 簡単な構造によって効果的に冷却する こ とができ る。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1. 回転体を包囲するハウ ジ ングの内周面に固着される と と もに、 前記回転体の外周面との間に所定の隙間を介 して設 け られ、 前記回転体の軸線方向と同一方向に磁化された永久 磁石からなる環状部材と、
    該環状部材と前記回転体との間に形成される前記隙間に充 塡される と と もに、 前記環状部材の磁力によ り前記隙間に保 持され、 液体に磁性粉末を混入させてなる磁性流体と、 前記環状部材を冷却する冷却手段と、
    を具備し、 前記回転体から発生する熱を、 前記冷却手段によ り前記環状部材及び前記磁性流体を介して吸熱 し、 以つて前 記回転体を冷却する こ とを特徴とする回転体の冷却装置。
    2. 前記冷却手段は、 前記環状部材に近接 して前記ハウ ジ ン グの内部に形成され、 冷却液体を通す冷却液流路手段から なる請求項 1 記載の回転体.の冷却装置。
    3. 電動機のロータを直接取着 した工作機械の主軸を冷却 するための主軸冷却装置であって、
    前記主軸の外周面との間に所定の環状室を有 して該主軸を 包囲する主軸ハウ ジ ングと、
    前記環状室内において前記主軸ハウ ジ ングの内周面に固着 されろと と もに、 前記主軸の外周面との間に所定の隙間を介 して設け られ、 該主軸の軸線方向と同一方向に磁化された永 久磁石からなる環状部材と、
    該環状部材と前記主軸との間に形成される前記隙間に充填 される と と もに、 前記環状部材の磁力によ り前記隙間に保持 され、 液体に磁性粉末を混入させてなる磁性流体と、
    前記環状部材を冷却する冷却手段と、
    を具備し、 電動機のロータから前記主軸に伝達する熱を、 前 記冷却手段によ り前記環状部材及び前記磁性流体を介して吸 熱する こ とを特徵とする工作機械の主軸冷却装置。
    4. 前記冷却手段は、 前記環状部材に近接して前記主軸ハ ウ ジ ング内部に形成され、 冷却液体を通す冷却液流路手段か らなる請求項 3記載の工作機械の主軸冷却装置。
    5. 前記冷却液流路手段は、 前記ロータを囲繞して前記主 軸ハウ ジングに設置された電動機のステ一夕の周辺に延びる 請求項 4記載の工作機械の主軸冷却装置。
    6. 前記冷却液流路手段は、 前記ステ一タ の周辺に延びる よ う に設け られ、 かつ周方向に相互に分散配置された複数の 冷却液流路からなる請求項 5記載の工作機械の主軸冷却装置
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0502216A1|1992-09-09|
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    EP0502216A4|1993-03-31|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    法律状态:
    1992-04-16| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1992-04-16| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE IT |
    1992-05-27| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991917022 Country of ref document: EP |
    1992-09-09| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991917022 Country of ref document: EP |
    1994-02-11| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1991917022 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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