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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-192997(P2017-192997A)
(43)【公開日】2017年10月26日
(54)【発明の名称】工作機械の主軸装置
(51)【国際特許分類】
B23Q 11/12 20060101AFI20170929BHJP
B23B 19/02 20060101ALI20170929BHJP
【ＦＩ】
B23Q11/12 C
B23B19/02 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2016-83328(P2016-83328)
(22)【出願日】2016年4月19日
(71)【出願人】
【識別番号】000132725
【氏名又は名称】株式会社ソディック
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100090468
【弁理士】
【氏名又は名称】佐久間 剛
(72)【発明者】
【氏名】溶田 涼
【テーマコード（参考）】
3C011
3C045
【Ｆターム（参考）】
3C011FF03
3C045FD28
(57)【要約】
【課題】工作機械の主軸装置において、スピンドルの熱変位とスピンドルの回転の際のスピンドルとシールとの間の摩擦熱とを抑制し、工具側端部において所要の主軸径を確保できる冷却構造を実現する。【解決手段】ハウジング１Ａと、ハウジング１Ａに収容され、一端部で工具を支持するスピンドル２０とを備え、スピンドル２０内部に流体通路２４が形成された主軸装置１において、スピンドル２０の他端部に流体通路２４の入口と出口２２が設けられる。流体通路２４は、入口からスピンドル２０の軸に沿って一端部まで延びる往路Ａと一端部からスピンドル２０の軸に沿って出口２２まで延びる復路Ｂを有する。往路Ａと復路Ｂは、それぞれスピンドル２０の軸を中心として回転対称に設けられるか、又は、何れか一方がスピンドル２０の軸と同軸に設けられるとともに他方がスピンドル２０の軸を中心として回転対称に設けられる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、
該ハウジングに収容され、一端部で工具を支持するスピンドルと、を備え、
前記スピンドルの内部に前記スピンドルを冷却する冷媒を流通させるための流体通路が形成された主軸装置において、
前記スピンドルの他端部に前記流体通路の入口と出口とが設けられ、前記流体通路は、前記入口から前記スピンドルの軸に沿って前記一端部まで延びる往路と、前記一端部において前記往路と連通し前記一端部から前記スピンドルの軸に沿って前記出口まで延びる復路とを有し、前記往路と前記復路がそれぞれ前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられるか、または前記往路と前記復路の何れか一方が前記スピンドルの軸と同軸に設けられるとともに他方が前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられることを特徴とする工作機械の主軸装置。
該ハウジングに収容され、一端部で工具を支持するスピンドルと、を備え、
前記スピンドルの内部に前記スピンドルを冷却する冷媒を流通させるための流体通路が形成された主軸装置において、
前記スピンドルの他端部に前記流体通路の入口と出口とが設けられ、前記流体通路は、前記入口から前記スピンドルの軸に沿って前記一端部まで延びる往路と、前記一端部において前記往路と連通し前記一端部から前記スピンドルの軸に沿って前記出口まで延びる復路とを有し、前記往路と前記復路がそれぞれ前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられるか、または前記往路と前記復路の何れか一方が前記スピンドルの軸と同軸に設けられるとともに他方が前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられることを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項2】
前記スピンドルの断面において、複数の前記往路又は複数の前記復路が前記スピンドルの軸を通る線に対して線対称に設けられたものであることを特徴とする請求項１記載の工作機械の主軸装置。
【請求項3】
前記スピンドルの断面において、複数の前記往路又は複数の前記復路が前記スピンドルの軸を中心として点対称に設けられたものであることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の工作機械の主軸装置。
【請求項4】
前記スピンドルの断面において、前記往路が前記復路よりも前記スピンドルの軸の近くに位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の工作機械の主軸装置。
【請求項5】
前記流体通路が、前記スピンドルの軸を含んで延びる１つの前記往路と、複数の前記復路を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の工作機械の主軸装置。
【請求項6】
前記流体通路が、複数の前記往路と、該往路にそれぞれ連通する複数の前記復路を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の工作機械の主軸装置。
【請求項7】
複数の前記往路と、該往路にそれぞれ連通する複数の前記復路が周方向に交互に等間隔で配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、形彫放電加工装置などの工具を高速回転して加工を行う工作機械に適用可能な主軸装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、主軸装置に取り付けられた工具により被加工物を加工する形彫放電加工機などの工作機械が用いられている。このような主軸装置においては、主軸であるスピンドルを回転駆動するモータや主軸を軸支するベアリングなどの発熱部材を冷却するために、冷媒を通過させる流体通路が発熱部材の近傍に設けられている。
【0003】
特許文献１には、主軸装置の外筒に流体供給口と縦穴と排出口とが主軸軸線の周りで対称状に設けられ、係る供給口が縦穴を介してスピンドルが挿通されるスリーブに設けられた冷却油経路の下端に接続され、排出口が冷却油通路の上端に接続された主軸装置が提案されている。
【0004】
また、特許文献２には、スピンドル内にスピンドルの軸に沿って延びる加工液流路を設け、加工液の注入口から加工液流路に温度制御された加工液を注入して工具に加工液を供給可能な主軸装置が開示されている。特許文献３には、スピンドル内に、スピンドル上部に設けられた入口からスピンドルの軸に沿って延びる冷媒の通路であって、スピンドル下部においてスピンドルの外周に複数分岐してスピンドル外部に連通する通路を設けた主軸装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平８−１９７３７５号公報
【特許文献2】特許第３８６２９５６号公報
【特許文献3】特許第３５４８３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような流体通路においては、スピンドルの局部的な熱ムラによるスピンドルの熱変位を抑制する冷却構造が望まれている。また、高い加工性能を実現するためには、スピンドルの工具側は被加工物の加工に近い部分でスピンドルの剛性を確保することが望ましく、主軸径を大きくすることが好ましい。
【0007】
しかしながら、特許文献２、３に記載の主軸装置のように、スピンドル内に冷媒の通路を設けた場合、スピンドルとハウジングとの間の工具側の出口近傍に冷媒を封止するためのシールを設ける必要がある。工具側の主軸径を大きくして、工具側にシールを設けた場合には、主軸外径における周速が大きくなってしまい、スピンドルの回転によるスピンドルとシールとの間の摩擦熱がスピンドルの発熱を招いてしまう。
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スピンドルの熱変位とスピンドルの回転の際のスピンドルとシールとの間の摩擦熱とを抑制し、工具側端部において必要な主軸径を確保できるスピンドル内の冷却構造を備えた工作機械の主軸装置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】
【0009】
本発明に係る工作機械の主軸装置は、ハウジングと、該ハウジングに収容され、一端部で工具を支持するスピンドルと、を備え、前記スピンドルの内部に前記スピンドルを冷却する冷媒を流通させるための流体通路が形成された主軸装置において、前記スピンドルの他端部に前記流体通路の入口と出口とが設けられ、前記流体通路は、前記入口から前記スピンドルの軸に沿って前記一端部まで延びる往路と、前記一端部において前記往路と連通し前記一端部から前記スピンドルの軸に沿って前記出口まで延びる復路とを有し、前記往路と前記復路がそれぞれ前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられるか、または前記往路と前記復路の何れか一方が前記スピンドルの軸と同軸に設けられるとともに他方が前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられていることを特徴とする。
【0010】
上記「一端部」とは、スピンドルの軸方向の一端からある程度の長さ範囲にあるスピンドルの領域を意味する。例えば、スピンドルの軸方向の一端部は、スピンドルの軸方向の一端を０％、他端を１００％の長さとした場合に、０〜５０％の長さ範囲にある領域とすることができる。一例として、往路と復路が連通する位置を、スピンドルの軸方向の０〜５０％の長さ範囲に位置させることができ、好ましくは、スピンドルの軸方向の０〜３０％の長さ範囲に位置させることができる。
【0011】
上記「前記スピンドルの他端部」とは、スピンドルの軸方向の他端からある程度の長さ範囲にあるスピンドルの領域を意味する。例えば、スピンドルの軸方向の他端部は、スピンドルの軸方向の一端を０％、他端を１００％の長さとした場合に、５０〜１００％の長さ範囲にある領域とすることができる。一例として、入口と出口の位置を、スピンドルの軸方向の５０〜１００％の長さ範囲に位置させることができ、好ましくは、７０〜１００％の長さ範囲に位置させることができる。
【0012】
上記「回転対称」は、スピンドルの断面において流体通路の複数の往路（又は復路）のうちの１つがスピンドルの軸を中心に（３６０／ｎ）°（ｎ≧２）で回転させると、他の往路（復路）と重なることを意味する。なお、回転対称には、往路又は復路がスピンドルの軸を中心に実質的に回転対称となる位置に位置するものであれば、厳密に断面形状が一致しない場合も含まれる。
【0013】
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記スピンドルの断面において、複数の前記往路又は複数の前記復路が前記スピンドルの軸を通る線に対して線対称に設けられたものとすることができる。
【0014】
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記スピンドルの断面において、複数の前記往路又は複数の前記復路が前記スピンドルの軸を中心として点対称に設けられたものとすることができる。
【0015】
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記スピンドルの断面において、前記往路が前記復路よりも前記スピンドルの軸の近くに位置するものとすることができる。
【0016】
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記流体通路が、前記スピンドルの軸を含んで延びる１つの前記往路と、複数の前記復路を備えていてもよい。
【0017】
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記流体通路が、複数の前記往路と、該往路にそれぞれ連通する複数の前記復路を備えていてもよい。
【0018】
本発明の工作機械の主軸装置においては、複数の前記往路と、該往路にそれぞれ連通する複数の前記復路が周方向に交互に等間隔で配置されていてもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明の工作機械の主軸装置によれば、スピンドルが工具の取り付けられる工具側端部とは逆の端部に、流体通路の入口及び出口を備えたため、スピンドルの回転の際のスピンドルとシールとの間の摩擦熱を抑えつつ、工具側で主軸径を確保可能なスピンドル内の冷却構造を実現することができる。
【0020】
また、流体通路の往路と復路とをそれぞれスピンドルの軸を中心として回転対称に設けているので、軸に対して線膨張も回転対称に生じさせて、好適に熱によるスピンドルの曲がりを抑制することができる。また、これにより、回転時の振動の発生を抑制し、高精度な加工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施形態に係る主軸装置が搭載された形彫放電加工機の外観図である。
【図2】第１の実施形態に係る主軸装置の斜視図である。
【図9】第２の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図10】第３の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図11】第４の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図12】第５の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図13】第６の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図14】第７の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図15】第８の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図16】第９の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図17】第１０の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【図18】第１１の実施形態の主軸装置の横断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図を用いて本発明の工作機械の主軸装置の実施形態について形彫放電加工装置に搭載された主軸装置を一例にして詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る主軸装置１が搭載された形彫放電加工装置（放電加工装置１０）の外観を示す。図２は第１の実施形態に係る主軸装置１の斜視図であり、図３は図２の平面図であり、図４は図３のIV−IV断面図であり、図５は図３のＶ−Ｖ断面図である。また、図６は図４の部分拡大図であり、図７は図５の部分拡大図であり、図８は図４のVIII−VIII断面図である。また、各図において対応する要素には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0023】
放電加工装置１０は、主軸装置１と、主軸装置１を保持し、Ｚ軸方向に移動可能な加工ヘッド２と、機械構造物であるコラム３と、加工液を貯めるサービスタンク４と、放電加工のための電力を供給する加工電源装置５と、加工液を保持する加工槽６と、を備える。なお、公知の構成であるため図中不図示であるが、放電加工装置１０はコラム３の前方にＸＹテーブル収容部３Ａを有し、ＸＹテーブル収容部３Ａ内には、不図示の床に設置されたベッドと、ベッド上にＹ軸方向に移動可能な不図示のサドルと、サドル上にＸ軸方向に移動可能な不図示のテーブルとを備える。図１に示される実施の形態の放電加工装置１０は、往復移動するサドルの上に往復移動するテーブルを搭載した構造であるが、機械全体の構造は、実施の形態のようなＸ軸移動体とＹ軸移動体を積層した構造に限定されず、例えば、テーブルを固定し、主軸装置１を保持する加工ヘッド２をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能にする構成のように、主軸装置１の構成に変わりがない限り、本発明の要旨を逸脱しない範囲でＸ軸移動体とＹ軸移動体とＺ軸移動体を任意の位置に配置したあらゆる構造を採用することができる。
【0024】
加工槽６はテーブル上に支持され、加工槽６の内に不図示の被加工物が載置され、加工液の中に被加工物及び工具電極を位置させた状態で、主軸装置１に取り付けられた工具電極によって被加工物が放電加工される。また、放電加工装置１０は、不図示のオイルクーラーによってサービスタンク４に貯められた放電加工用の油系の加工液を所定温度に冷却してから加工槽６に供給するとともに、冷却した加工液を冷媒として主軸装置１に供給する。供給された冷媒は後述の流体通路２４を通過することにより主軸装置１を冷却する。
【0025】
また、放電加工装置１０には、放電加工装置１０の制御を行う不図示の制御部への操作を行う操作装置９が接続されている。操作装置９は、液晶ディスプレイなどの表示部、キーボード及びマウスなどの入力部、磁気ディスクドライブなどの記憶装置、ＣＰＵ、メモリ等を含んで構成されるコンピュータである。
【0026】
図４乃至５に示すように、主軸装置１は、ハウジング１Ａと、ハウジングの内周に軸方向に離間して設けられた上ベアリング１３及び下ベアリング１５と、これらのベアリング１３、１５に高速回転可能に軸支されるスピンドル２０と、スピンドル２０を駆動するサーボモータ１４と、スピンドル２０のブレーキと、サーボモータ１４の駆動制御に用いるロータリエンコーダ１１とを有する。本実施の形態においては、ブレーキは、スピンドル２０と同軸に設けられたブレーキディスク１６と、ブレーキディスク１６の下側に配置されたブレーキシュー１６Ａとブレーキディスク１６の上側に配置されたブレーキシュー１６Ｂを備え、ブレーキシュー１６Ａとブレーキシュー１６Ｂでブレーキディスク１６を挟み込むことにより摩擦力で回転速度を制限する。
【0027】
スピンドル２０は、ハウジング１Ａに収容され、一端で工具を支持する。スピンドル２０は、同軸に固定された複数の部品から構成され、軸Ｚ１を中心に回転する回転体である。具体的に、実施の形態の主軸装置１のスピンドル２０は、円柱体であって、下端で不図示の工具電極を上記回転中心軸Ｚ１を中心に回転可能に支持する。
【0028】
スピンドル２０は、両端のうちの工具電極の取り付けられる側の一端部である下端部に、周縁に環状の通電部１７が設けられたチャックプレート１８と、チャックプレート１８と電気接続され不図示の工具電極又は工具電極を保持した不図示のホルダを把持するチャック１９と、内部にチャック１９が設けられたチャック保持部２５とを備える。通電部１７とチャックプレート１８とチャック１９は、銅などの導電性材料で構成され、通電部１７からチャック１９までは電気接続されている。
【0029】
また、ハウジング１Ａには、加工電源装置５と電気接続された不図示の端子と、該端子と電気接続された不図示の通電ブラシを有する。この通電ブラシが通電部１７に摺接されることにより、通電部１７とチャックプレート１８とチャック１９とを介してチャック１９に把持される工具電極に電流が供給される。
【0030】
スピンドル２０の内部には、スピンドル２０を冷却する冷媒を流通させるための流体通路２４が形成されている。流体通路２４は、入口２１に連通し、入口２１からスピンドル２０の軸Ｚ１に沿ってスピンドル２０の下端部まで延びる往路Ａと、下端部において往路Ａと連通し、下端部からスピンドル２０の軸Ｚ１に沿って出口２２まで延び、出口２２に連通する復路Ｂと、を有する。流体通路２４は、厳密には、流体通路２４のうち往路Ａと復路Ｂとを除いた部分である連絡通路を含んでなる。具体的には、往路Ａと復路Ｂは、チャックプレート１８と通電部１７に設けられた後述の連絡通路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を介して連通されている。本第１の実施形態においては、スピンドル２０は、軸Ｚ１を挟んで対向して２つの復路Ｂを備えている。
【0031】
図８に示すように、チャックプレート１８には、スピンドル２０の下端部における往路Ａにおいて、断面円形のスピンドル２０の径方向外側に向かう第１連絡通路Ｃ１と、外周から復路Ｂの下端部に向かう第３連絡通路Ｃ３が設けられている。また、通電部１７は、第１連絡通路Ｃ１及び第３連絡通路Ｃ３に連通し、通電部１７の内周縁に沿って設けられた第２連絡通路Ｃ２が設けられているなお、ここでは、冷媒の通過方向が一方向になるように、封止部材Ｓがスピンドル２０の第２連絡通路Ｃ２に取り付けられている。
【0032】
また、図６及び７に示すように、流体通路２４は、工具電極の取り付けられる一端部である下端部に相対する他端部（図４、５中上端部）に、流体通路２４の入口２１及び出口２２が設けられる。流体通路２４の入口２１とハウジング１Ａの内周面との間隙には、周方向に複数の貫通孔が設けられた環状スペーサ２７が配置されており、貫通孔によりスピンドル２０側からハウジング１Ａ側への冷媒の通行を可能にしている。同様に、流体通路２４の出口２２とハウジング１Ａとの間隙にも同様の環状スペーサ２７が配置されている。また、流体通路２４の入口２１の軸方向上下には冷媒を封止するための一対の環状のシール２６が設けられており、流体通路２４の出口２２の軸方向上下には冷媒を封止するための一対の環状のシール２６が設けられている。
【0033】
流体通路２４の入口２１は、環状スペーサ２７の貫通孔とハウジング１Ａ内に設けられた入口側連絡通路２８Ａとを経由して、ハウジング１Ａの上端部の入口側コネクタ２８に連通している。また、図６に示すように、流体通路２４の出口２２は、環状スペーサ２７の貫通孔とハウジング１Ａ内に設けられた出口側連絡通路２９Ａとを経由して出口側コネクタ２９に連通している。
【0034】
本実施形態において、サービスタンク４の冷媒は、不図示のポンプにより、入口側コネクタ２８から供給され、入口側連絡通路２８Ａと環状スペーサ２７の貫通孔を経由して、スピンドル２０上部の入口２１からスピンドル２０内に流入し、往路Ａを通過する。そして、第１連絡通路Ｃ１と第２連絡通路Ｃ２と第３連絡通路Ｃ３を通過して復路Ｂに流入する。その後、冷媒は復路Ｂを通過して、スピンドル２０上部の出口２２からスピンドル２０外に流出し、環状スペーサ２７の貫通孔と出口側連絡通路２９Ａとを経由して出口側コネクタ２９から排出される。
【0035】
本実施形態の主軸装置１によれば、スピンドル２０の内部に設けられた流体通路２４において、スピンドル２０の工具電極が取り付けられる下端部から離れて反対側に位置する上端部に入口２１と出口２２とを集中して設けている。流体通路の出入口をスピンドル２０の下端部に位置させないことにより、スピンドル２０の下端部に冷媒を封止するためのシール２６を設ける必要がなく、スピンドル２０の下端部において必要な軸径を確保することが可能である。また、流体通路２４の出入口をスピンドル２０の軸径が小さい位置に設けることにより、スピンドル２０の回転の際のスピンドル２０とシールとの間の摩擦熱を抑えることができる。
【0036】
ここでは、スピンドル２０のハウジング１Ａに囲まれた領域のうち下端部の軸径を、冷媒の入口２１及び出口２２の設けられた位置における軸径よりも大きくしている。すなわち、スピンドル２０の上端部の軸径を、下端部の軸径よりも小さくしているため、軸径が小さい位置にシール２６を設けることで、スピンドル２０の回転によるスピンドル２０とシール２６との間の摩擦熱を抑えつつ、下端部において強度上要求される主軸径を確保してスピンドル２０の工具電極取付部位の剛性を高めることができる。
【0037】
また、流体通路２４の入口２１と出口２２の両方を上端部に設けたことにより、冷媒を供給する方法によって取り付けることができない工具電極を実質的になくすことができ、上記一端部で冷媒を排出した場合に生じる冷媒の周囲への散布も防止することができる。また、スピンドル２０の上記一端部の構造が複雑になることもない。例えば、特許文献２のように、スピンドル２０の下端面から加工液を排出する冷却構造においては、工具電極が中空電極に制限されるので、実施の形態の主軸装置１は、使用する工具電極が冷媒を供給する方法によって実質的に制約を受けないという点で有利である。
【0038】
なお、流体通路２４の入口２１と出口２２は、スピンドル２０の上端部に設けられるものであれば、双方が、軸方向の同じ高さに位置してもよく、異なる高さに位置してもよい。また、流体通路２４の入口２１と出口２２は、下端部から十分離間して位置することが好ましく、スピンドル２０の軸方向において、スピンドル２０を収容するハウジング１Ａの中央の高さより上側の高さに位置することができ、ハウジング１Ａの上部の高さに位置してもよい。
【0039】
また、流体通路２４は、発熱部である上ベアリング１３、下ベアリング１５、サーボモータ１４、ブレーキディスク１６、通電部１７の近傍を通過するように延びる往路Ａと復路Ｂを備えているため、冷媒が流体通路２４を通過することにより好適に発熱部を冷却して、発熱によるスピンドル２０の伸びを抑えることができる。また、ベアリング１３、１５を冷却することで、ベアリングの熱膨張の影響でラジアル方向の保持力が弱くなることを抑制することができ、振動等を低減することができる。
【0040】
ここで、本発明の主軸装置１のスピンドル２０においては、スピンドル２０の軸Ｚ１に直交する断面における流体通路２４の往路Ａと復路Ｂの配置を、往路Ａと復路Ｂをそれぞれ通過する冷媒の温度差によって生じるスピンドル２０の部分的な熱膨張差による変形を生じさせないようにしている。言い換えると、スピンドル２０の水平断面において、スピンドル２０を湾曲させる軸Ｚ１方向の非対称の線膨張を生じさせないように往路Ａと復路Ｂを配置する。
【0041】
具体的に、実施の形態に係る主軸装置１においては、流体通路２４の往路Ａと復路Ｂとがそれぞれスピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられる。または、流体通路２４の往路Ａと復路Ｂの何れか一方がスピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられるとともに他方が軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられる。図４ないし図９に示される第１の実施の形態の主軸装置１のスピンドル２０においては、流体通路２４の往路Ａはスピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられ、復路Ｂはスピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられている。
【0042】
冷媒はスピンドル２０に設けられた流体通路を通過しながら周辺を冷却するため、入口から遠ざかるにつれて冷媒の温度は次第に上昇することになる。冷媒の温度差によるスピンドル２０の温度ムラによって線膨張の差が生じた場合には、スピンドル２０の熱変位による微小な曲がりの原因となるため望ましくない。ここでは、流体通路２４の往路Ａをスピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けるとともに復路Ｂをそれぞれスピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けているので、軸Ｚ１に対して線膨張を回転対称に生じさせて、好適に熱によるスピンドル２０の曲がりを抑制することができる。また、これにより、回転時の振動の発生を抑制し、高精度な加工を実現することができる。なお、流体通路２４の往路Ａと復路Ｂとがそれぞれスピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられる場合も、同様に軸Ｚ１に対して線膨張を回転対称に生じさせることができるため、好適に同効果を奏することができる。
【0043】
また、往路Ａと復路Ｂを接続する各連絡通路等も軸Ｚ１に対して回転対称に設けた場合には、同効果をさらに高めることができる。
【0044】
なお、スピンドル２０の熱変位を抑制して所望の加工精度を保つために、例えば、スピンドル２０内の温度差を、スピンドル２０が回転している時と回転していない時で１度以内の温度差にすることが好ましく、より好ましくは、０．８度以内の温度差にすることが好ましい。
【0045】
流体通路２４の往路Ａは、所望の発熱部を冷却可能な位置を通過し、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心に回転対称であれば、任意の数、太さ及び長さとすることができる。同様に、復路Ｂは、所望の発熱部を冷却可能な位置を通過し、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心に回転対称であれば、任意の数、太さ及び長さとすることができる。また、往路Ａと復路Ｂを接続する連絡通路Ｃもスピンドル２０の軸Ｚ１に対して回転対称に設けてあっても良いし、任意の数、太さ及び長さとすることができる。また、すべての往路Ａの通路断面積の総和とすべての復路Ｂの通路断面積の総和とすべての連絡通路Ｃの通路断面積の総和が略等しくなるように形成されてもよい。
【0046】
本実施形態のように、往路Ａと復路Ｂとを、軸Ｚ１に沿って延びる直線状に設けた場合には、簡易な構造で、スピンドル２０の軸方向の冷却効果を奏することができる。なお、往路と復路は、軸方向に所望の長さに延びるものであれば、直線状としてもよく、らせん形状などの曲線状としてもよい。
【0047】
図９乃至図１８に、第２乃至第１１の実施形態として、スピンドル２０の断面における往路Ａと復路Ｂと連絡通路Ｃの他の構成例を示す。なお、図９乃至図１８は、往路Ａと復路Ｂと双方を結ぶ連絡通路Ｃの配置を概略的に示している。
【0048】
往路Ａと復路Ｂのそれぞれは、図９乃至１２、１５乃至１８に示すように１８０度対称としてよく、図１３及び１４に示すように１２０度対称としてもよく、図１１、１２及び１８に示すように９０度対称としてもよく、不図示であるが７２度、４５度など任意の角度の回転対称としてよい。
【0049】
さらに、図９乃至図１８に示すように、スピンドル２０の軸Ｚ１と直交する断面において、複数の往路Ａをスピンドル２０の軸Ｚ１を通る線に対して線対称に設けてもよく、複数の復路Ｂをスピンドル２０の軸Ｚ１を通る線に対して線対称に設けてもよい。なお、図１０、１２、１６及び１８において、往路Ａと復路Ｂとはそれぞれ、スピンドル２０の軸Ｚ１を通る直交する２つの直線に対して線対称に設けられている。
【0050】
また、図９乃至１２及び図１５乃至１８に示すように、スピンドル２０の軸Ｚ１と直交する断面において、複数の往路Ａを、軸Ｚ１を中心として点対称に設けてもよく、複数の復路Ｂを、軸Ｚ１を中心として点対称に設けてもよい。また、図１３及び１４に示すように、往路Ａと復路Ｂのいずれか一方のみを軸Ｚ１を中心として点対称に設けてもよい。往路Ａ又は復路Ｂを点対称又は線対称とすることにより、好適にスピンドル２０の熱ムラを抑制して、スピンドル２０の熱変位を抑制することができる。
【0051】
また、図９乃至１６に示すように、スピンドル２０の軸Ｚ１と直交する断面において、往路Ａは、復路Ｂよりもスピンドル２０の軸Ｚ１の近くに位置することが好ましい。この場合には、スピンドル２０の回転に応じた遠心力を利用して、往路Ａから復路Ｂに向かって好適に冷媒を通過させることができる。
【0052】
また、複数の往路Ａと、往路Ａにそれぞれ連通する複数の復路Ｂを、図１７及び１８に示すように、周方向に交互に等間隔で配置してもよい。この場合には、往路Ａと復路Ｂを周方向につなぐ連絡通路Ｃを設けることで、スピンドル２０の回転を利用して好適に冷媒を通過させることができる。
【0053】
また、図９、１１、１３及び１５に示すように、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられた複数の復路Ｂを備えていてもよい。この場合には、流体通路２４の表面積を確保して、好適な冷却効果を得ることができる。
【0054】
また、図１０、１２、１４及び１６乃至１８に示すように、流体通路２４が、複数の往路Ａと、往路Ａにそれぞれ連通する複数の復路Ｂを備えていてもよい。この場合には、流体通路２４の表面積を確保して、好適な冷却効果を得ることができる。
【0055】
また、連絡通路Ｃは、往路Ａと復路Ｂとの冷媒通行を可能とするものであれば任意の経路形状としてよい。例えば、図９乃至１６に実線で示すように、スピンドル２０の断面において、連絡通路Ｃを、往路Ａと復路Ｂを含み、軸Ｚ１を中心として径方向外側に広がる直線上に連絡通路を設けた場合には、スピンドル２０の遠心力を利用して好適に冷媒を通行させることができる。また、図１０、１２、１４及び１６に破線で示すように、スピンドル２０の回転方向に離間して位置する往路Ａと復路Ｂとの間に略円弧上に往路Ａと復路Ｂを連通する連絡通路Ｃを設けてもよい。
【0056】
以下、第２乃至第１１の実施形態について具体的に説明する。図９に示す第２の実施形態は、第１の実施形態の連絡通路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を変形し、往路Ａと復路Ｂを直線状の連絡通路Ｃで連絡した例である。なお、第２の実施形態は、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、往路Ａを挟んで対向する２つの復路Ｂとをスピンドル２０に設けた点で第１の実施形態と共通する。
【0057】
図１０に示す第３の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１を挟んで対向して位置する２つの往路Ａと、各往路Ａの径方向外側にそれぞれ位置する２つの復路Ｂとを備えた例である。
【0058】
図１１に示す第４の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、軸Ｚ１を中心として９０度間隔で設けられた４つの復路Ｂとを備えた例である。
【0059】
図１２に示す第５の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として９０度間隔で設けられた４つの往路Ａと、各往路Ａの径方向外側にそれぞれ位置し、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として９０度間隔で設けられた４つの復路Ｂとを備えた例である。
【0060】
図１３に示す第６の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として１２０度間隔で設けられた３つの復路Ｂとを備えた例である。
【0061】
図１４に示す第７の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として１２０度間隔で設けられた３つの往路Ａと、各往路Ａの径方向外側にそれぞれ位置し、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として１２０度間隔で設けられた３つの復路Ｂとを備えた例である。
【0062】
図１５に示す第８の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、スピンドル２０の軸Ｚ１を通る直交する２つの直線に対して線対称となる４つの復路Ｂとを備えた例である。
【0063】
図１６に示す第９の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１を通る直交する２つの直線に対してそれぞれ線対称となる４つの往路Ａと、各往路Ａの径方向外側に位置し、スピンドル２０の軸Ｚ１を通る直交する２つの直線に対してそれぞれ線対称となる復路Ｂとを備えた例である。
【0064】
図１７に示す第１０の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１からの距離が等距離となる位置に２つの往路Ａと２つの復路Ｂを備え、往路Ａと復路Ｂが９０度間隔で交互に配置された例である。
【0065】
図１８に示す第１１の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１からの距離が等距離となる位置に４つの往路Ａと４つの復路Ｂを備え、往路Ａと復路Ｂが４５度間隔で交互に配置された例である。
【0066】
以上、本発明の主軸装置について詳細に説明したが、本発明において、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよい。
【符号の説明】
【0067】
１ 主軸装置１Ａ ハウジング
２ 加工ヘッド
３ コラム
４ サービスタンク
５ 加工電源装置
６ 加工槽
９ 操作装置
１０ 放電加工装置
１１ ロータリエンコーダ
１３ 上ベアリング
１４ サーボモータ
１５ 下ベアリング
２０ スピンドル
２１ 入口
２２ 出口
２４ 流体通路
２６ シール
Ａ 往路
Ｂ 復路
Ｃ 連絡通路
Ｚ１ スピンドルの軸