阅读说明：本技术 主轴装置 (Spindle device ) 是由 室田真弘 于 2019-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种主轴装置(20),其具备主轴壳体(24)、能够旋转地支撑在主轴壳体(24)的内部的主轴轴体(22)、具有供主轴壳体(24)沿主轴轴体(22)的轴向插通的插通孔(26H)的主轴安装台(26)、以及覆盖主轴安装台(26)的安装台罩(29)。在安装台罩(29)的内部设有用于调节安装台罩(29)的内部的温度的温度调节部(80)。(A spindle device (20) is provided with a spindle housing (24), a spindle shaft body (22) rotatably supported inside the spindle housing (24), a spindle mount (26) having an insertion hole (26H) through which the spindle housing (24) is inserted in the axial direction of the spindle shaft body (22), and a mount cover (29) covering the spindle mount (26). A temperature adjusting part (80) for adjusting the temperature inside the mounting table cover (29) is arranged inside the mounting table cover (29).)

主轴装置

技术领域

本发明涉及一种在使用工具来对加工对象物进行加工的车床(机床)中使用的主轴装置。

背景技术

由于在对工件的加工中产生的热量，收纳主轴轴体的主轴壳体等热变形，因该热变形，有时加工精度降低。因此，抑制热变形的对策变得重要。

例如，日本特开2011-240428号公报中公开以下冷却构造：在壳体以及主轴分别设置冷却液通路，通过在壳体内的冷却液通路与主轴内的冷却液通路之间授受冷却液，并使冷却液向主轴内流动，来冷却主轴、轴承。

然而，在日本特开2011-240428号公报的冷却构造中，轴承所产生的热量虽然被冷却，但不少传递至壳体。当传递至壳体的热量在壳体的局部不同时，由于在该壳体的局部间产生的温度差，而容易产生热变形。近年来，有时以纳米单位来控制对工件的加工，在该情况下，即使在加工中产生的热变形微量，加工精度的降低也处于显著的倾斜。因此，强烈要求抑制加工精度的降低的对策。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制加工精度的降低的主轴装置。

本发明的方案是一种主轴装置，具备：主轴壳体；主轴轴体，其能够旋转地支撑在上述主轴壳体的内部；主轴安装台，其具有供上述主轴壳体沿上述主轴轴体的轴向插通的插通孔；安装台罩，其覆盖上述主轴安装台；以及温度调节部，其设置在上述安装台罩的内部，用于调节上述安装台罩的内部的温度。

根据本发明，能够利用温度调节部来冷却安装台罩的内部。因此，能够减少被安装台罩覆盖的主轴安装台、在该主轴安装台的插通孔内插通的主轴壳体、以及支撑在主轴壳体的内部的主轴轴体等部件间的温度差、该部件的局部温度差。因此，能够抑制被安装台罩覆盖的部件产生热变形。其结果，能够抑制加工精度的降低。

以下通过参照附图说明的实施方式的说明，上述目的、特征以及优点会变得容易了解。

附图说明

图1是示出本实施方式的车床的简图。

图2是示出图1的主轴装置的截面的简图。

图3是示出变形例1的主轴装置的截面的简图。

图4是示出变形例2的主轴装置的截面的简图。

图5是将变形例3的主轴装置的一部分放大来示出的图。

图6是以与图1相同的视角示出变形例5的主轴装置的图。

具体实施方式

以下，举出优选的实施方式，参照附图对本发明进行详细说明。

〔实施方式〕

图1是示出车床10的简图。车床10使用工具对加工对象物进行加工，具有基础底座12、主轴支撑部14、工作台支撑部16、工作台18以及主轴装置20。

主轴支撑部14设置在基础底座12上，能够相对于基础底座12沿左右方向移动地支撑主轴装置20。此外，将主轴装置20中的主轴轴体22延伸的方向(轴向)作为前后方向，将在与载置该主轴装置20的载置面F平行的面内与轴向正交的方向作为左右方向，并将与该载置面F以及轴向正交的方向作为上下方向。下方向是重力作用的方向。并且，将主轴装置20的设置卡盘部30的主轴轴体22的一端侧作为前侧，并将该主轴轴体22的另一端侧作为后侧。

主轴支撑部14具有：沿左右方向设置在基础底座12上的第一滑动部14a；能够沿第一滑动部14a移动的主轴移动台14b；以及驱动主轴移动台14b的未图示的第一驱动机构。

第一驱动机构包括马达以及将马达的旋转力变换成直进运动的滚珠丝杠等部件。主轴移动台14b通过第一驱动机构沿第一滑动部14a移动，由此设置在该主轴移动台14b上的主轴装置20相对于基础底座12沿左右方向移动。

工作台支撑部16设置在基础底座12上，并且将工作台18支撑为能够相对于基础底座12沿前后方向移动。该工作台支撑部16具有沿前后方向设置在基础底座12上的第二滑动部16a、和驱动能够沿第二滑动部16a移动的工作台18的未图示的第二驱动机构。

第二驱动机构包括马达以及将马达的旋转力变换成直进运动的滚珠丝杠等部件。利用第二驱动机构，工作台18经由第二滑动部16a相对于基础底座12沿前后方向移动。工作台18也可以设为能够以上下方向的轴作为旋转轴而旋转。

此外，在本实施方式中，设为在主轴装置20的卡盘部30保持加工对象物，并在工作台18保持工具。但也可以在主轴装置20的卡盘部30保持工具，并在工作台18保持加工对象物。

图2是示出图1的主轴装置20的截面的图。本实施方式的主轴装置20能够旋转地保持加工对象物，用于以纳米单位来控制对加工对象物的加工的情况等。该主轴装置20具备主轴轴体22、主轴壳体24、主轴安装台26、罩部件28以及安装台罩29作为主要的构成要素。

主轴轴体22是圆筒状的部件，并具有沿轴向贯通的圆筒状的贯通孔22H。在图2所示的例子中，贯通孔22H具有前侧贯通孔22Ha、和直径比前侧贯通孔22Ha的直径小的后侧贯通孔22Hb。在该主轴轴体22的一端侧(前侧)设有卡盘部30，并在另一端侧(后侧)设有马达40。

卡盘部30是能够与主轴轴体22的旋转连动地在主轴壳体24的前侧的表面上旋转地设于主轴轴体22的一端的旋转部件，在本实施方式中用于装卸加工对象物。此外，图1中，卡盘部30形成为圆盘状，但也可以是其它形状。该卡盘部30具有固定于主轴轴体22的前侧的基座30a、和能够装卸地安装于基座30a的吸附垫30b。在吸附垫30b的吸附面形成有开口OP。在基座30a以及吸附垫30b形成有将开口OP与主轴轴体22的贯通孔22H的一端连通的连通路30c。在卡盘部30中，通过利用未图示的真空泵从开口OP经由连通路30c向贯通孔22H抽吸卡盘部30外部的空气，从而以加工对象物紧贴于吸附面的状态保持加工对象物。

马达40是主轴轴体22的驱动源，具有安装于主轴壳体24的后侧的马达外壳40a、设置在马达外壳40a内的转子40b以及定子40c。在转子40b固定有主轴轴体22。因此，主轴轴体22与转子40b的旋转连动地旋转。

主轴壳体24具有大致呈圆筒状的壳体主体24a和后侧壳体盖24b。在壳体主体24a设有从壳体主体24a的外周面朝向外侧突出的环状的凸缘部50。凸缘部50可以与壳体主体24a一体成形，也可以与壳体主体24a相独立地由预定的固定件固定于壳体主体24a。

在壳体主体24a的后侧，以覆盖该壳体主体24a的后侧的开口的方式设有后侧壳体盖24b，并且该后侧壳体盖24b设为能够装卸。在后侧壳体盖24b的表面(后端面)侧固定有马达40的马达外壳40a。

在后侧壳体盖24b和壳体主体24a，形成有沿前后方向贯通的大致呈圆筒状的轴体配置空间。在该轴体配置空间配置有主轴轴体22，并且配置于该轴体配置空间的主轴轴体22经由轴承60被支撑为能够旋转。

在本实施方式中，轴承60具有推力轴承60a以及径向轴承60b。推力轴承60a分别设于主轴轴体22的左侧和右侧，径向轴承60b在比推力轴承60a靠主轴轴体22的后侧的位置，分别设于该主轴轴体22的前和后。此外，轴承60可以是静压轴承，也可以是滚动轴承。但是，在如上所述地以纳米单位来控制对加工对象物的加工的情况下，优选使用静压轴承。

主轴安装台26载置在主轴移动台14b的载置面F(图1)上。该主轴安装台26具有供主轴壳体24沿主轴轴体22的轴向插通的插通孔26H。插通在插通孔26H内的主轴壳体24的前侧经由设于壳体主体24a的凸缘部50而固定于主轴安装台26的前侧，该主轴壳体24的后侧经由设于主轴安装台26的后侧的支撑部件70被支撑。

具体而言，凸缘部50通过螺栓等棒状紧固部件能够装卸地固定于主轴安装台26的前侧(插通孔26H的一侧开口侧)。另一方面，支撑部件70以主轴安装台26的后侧(插通孔26H的另一侧开口侧)为基础地支撑主轴壳体24。也就是说，从该主轴壳体24的前后以两端支撑的方式将主轴壳体24保持于主轴安装台26。

罩部件28设为覆盖凸缘部50的前侧的表面、从该表面向前侧延伸的壳体主体24a的外周面、以及卡盘部30的外周面的一部分。此外，虽然罩部件28覆盖卡盘部30的外周面的一部分，但是也可以覆盖该外周面的整个面，覆盖卡盘部30的外周面的至少一部分即可。

在罩部件28形成有用于供将密封部密封的密封气体流动的气体用的流路28a。密封部是卡盘部30与罩部件28之间以及卡盘部30与壳体主体24a之间的缝隙。可以将气体压缩至预定压力。具体而言，例如可以举出空气等。通过向密封部供给密封气体，来抑制在加工对象物的加工时产生的碎屑或者在加工时使用的冷却介质等经由缝隙进入主轴壳体24的内部(轴体配置空间)的情况。此外，流动于密封部的密封气体从主轴装置20的前侧等向外部排出。

并且，在罩部件28形成有用于供制冷剂流动的未图示的制冷剂用的流路，利用流动于该制冷剂用的流路的制冷剂来调整罩部件28的温度。该制冷剂例如为水或者压缩空气等。

如图1及图2所示，安装台罩29是覆盖主轴安装台26的罩部件。安装台罩29以覆盖主轴安装台26的大致整体的状态固定于主轴移动台14b(参照图1)。插通在该主轴安装台26的插通孔26H内的主轴壳体24的前侧的一部分从安装台罩29露出至外部。

在安装台罩29的内部，且在主轴安装台26的外周面的左侧的外侧面和右侧的外侧面这两个面，分别设有用于调节安装台罩29的内部的温度的温度调节部80(参照图1)。各个温度调节部80具有固定于主轴安装台26的外侧面的散热板82。

在本实施方式中，散热板82具有第一散热片82a、和相对于第一散热片82a隔开间隙地配置的第二散热片82b。第二散热片82b配置于比第一散热片82a靠前侧的位置。第一散热片82a与第二散热片82b之间的间隙沿与主轴轴体22的轴向相交的方向延伸。此外，在图1所示的例子中，间隙延伸的方向大致与主轴轴体22的轴向正交。

在散热板82安装有配管84。配管84是用于使制冷剂循环的配管。制冷剂在本实施方式中为水等液体。但也可以是气体。配管84贯通安装台罩29，具有配置在安装台罩29的内部的罩内配管部位84a、和配置在安装台罩29的外部的罩外配管部位84b。

罩内配管部位84a利用预定的固定件固定于散热板82。在罩外配管部位84b设有循环泵86。此外，在图1及图2所示的例子中，主轴安装台26的左侧的配管84与右侧的配管84未连结而成为各个循环路径，但左侧的配管84与右侧的配管84也可以连结而成为一个循环路径。

利用循环泵86使制冷剂在配管84(罩内配管部位84a以及罩外配管部位84b)的内部循环，至少利用该制冷剂对安装台罩29所覆盖的主轴安装台26进行冷却。在主轴安装台26的左侧以及右侧这两侧形成有用于冷却密封气体的冷却用流路26a(参照图2)。

设置在安装台罩29的外部的压缩机88(参照图2)的软管88a与冷却用流路26a的流入口连接。另一方面，形成于罩部件28的流路28a(参照图2)经由连通管89而与冷却用流路26a的流出口连接。因此，流过冷却用流路26a的密封气体依次经过连通管89以及流路28a，向作为气体供给目的地的卡盘部30与罩部件28之间的缝隙供给。

并且，用于向安装台罩29的内部供给密封气体的气体供给管90与安装台罩29连接。形成于罩部件28的流路28b(参照图2)与气体供给管90的流入口连接。

流路28b是用于将供给至卡盘部30与罩部件28之间的缝隙的密封气体的一部分向气体供给管90供给的流路。在本实施方式中，该流路28b的一端侧在卡盘部30与罩部件28之间的缝隙开口，该流路28b的另一端侧在罩部件28的外周面开口。此外，由于将供给至密封部的密封气体向主轴壳体24的外部排出，所以气体供给管90也可以与设于该主轴壳体24的未图示的排出路径连接。

接下来，使用图1及图2对密封气体的流动进行说明。在本实施方式的主轴装置20中，从压缩机88输出密封气体。若密封气体从压缩机88输出，则经由压缩机88的软管88a向形成于主轴安装台26的冷却用流路26a流入，并在冷却用流路26a内流动。

从冷却用流路26a流出的密封气体经由连通管89向形成于罩部件28的流路28a流入，并经过该流路28a向卡盘部30与罩部件28之间的缝隙流动。流至该缝隙的密封气体的一部分从主轴装置20的前侧向外部排出，并且该密封气体的另一部分向形成于罩部件28的流路28b流入。

流入至流路28b的密封气体经过该流路28b向气体供给管90流入，在气体供给管90内流动，之后向安装台罩29的内部流入。流入至安装台罩29的内部的密封气体在安装台罩29的内部产生对流，其一部分从安装台罩29的排出口向外部排出。该排出口可以是形成于安装台罩29与主轴壳体24之间的缝隙，也可以是设于安装台罩29的贯通孔。

〔变形例〕

以上，作为本发明的一例，对上述的实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限定于上述的实施方式所记载的范围。当然，能够对上述的实施方式施加多种变更或者改进。从权利要求书的记载可明确施加这样的变更或者改进后的方式也能够包括在本发明的技术范围内。以下记载对上述的实施方式施加变更或者改进后的例子。

(变形例1)

图3是示出变形例1的主轴装置20的简图。此外，图3中，对与在上述实施方式中说明的结构相同的结构标注同一符号，并适当地省略已说明的上述实施方式的结构。

在变形例1的主轴装置20中，气体供给管90与向安装台罩29的内部供给压缩气体的专用的压缩机92连接，向安装台罩29的内部供给从该压缩机92流入至气体供给管90的压缩气体。这样，也可以如上述实施方式所示，向安装台罩29的内部供给的压缩气体不是密封气体。

(变形例2)

图4是示出变形例2的主轴装置20的简图。此外，图4中，对与在上述实施方式中说明的结构相同的结构标注同一符号，并适当地省略已说明的上述实施方式的结构。

在变形例2的主轴装置20中，轴承60设为静压轴承，在主轴壳体24(壳体主体24a)形成有用于向轴承60供给轴承用的气体的流路60d。轴承用的气体例如为将空气等气体压缩至预定压力的压缩气体，也可以以比密封气体大的压力压缩。供给该轴承用的气体的供给部94经由连通路96而与形成于主轴安装台26的冷却用流路26b的流入口连接，并且该冷却用流路26b的流出口与流路60d连接。

此外，在图4的壳体主体24a中，为了便于说明，省略了将径向轴承60b与冷却用流路26b连接的流路。

在这样的变形例2的主轴装置20中，从供给部94输出的轴承用气体经由连通路96向冷却用流路26b流入，在冷却用流路26b内流动，从该冷却用流路26b流出的轴承用气体经由流路60d向轴承60供给。供给至轴承60的轴承用气体从轴承60向轴体配置空间流动，并作为主轴轴体22的支撑体起作用。此外，流过轴体配置空间的轴承用气体经过形成于主轴壳体24的未图示的排出路径向外部排出。

这样，也可以在主轴安装台26形成用于冷却轴承用气体的冷却用流路26b，向作为气体供给目的地的轴承60供给流过该冷却用流路26b的轴承用气体。

(变形例3)

图5是将变形例3的主轴装置20的一部分放大来示出的图。此外，图5中，对与在上述实施方式中说明的结构相同的结构标注同一符号，并适当地省略已说明的上述实施方式的结构。

在变形例3的主轴装置20中，设置冷却用流路26c来代替上述实施方式的冷却用流路26a。冷却用流路26c具有与流入口连通的第一连通部100、和将该第一连通部100与流出口连通的第二连通部102。第二连通部102形成为比第一连通部100宽。也就是说，对于与流动于冷却用流路26c的气体的流路方向正交的方向上的截面积而言，第二连通部102比第一连通部100大。

通过像这样设为冷却用流路26c的后侧比前侧宽的空间，从第一连通部100流入至第二连通部102的压缩气体绝热膨胀而压缩气体的温度容易降低。因此，与上述实施方式的情况相比，能够更加冷却流动于冷却用流路26c的气体。

并且，在变形例3中的包围第二连通部102的壁面形成有凹凸。因此，与没有凹凸的情况相比，壁面的表面积变大，从而能够更加冷却在冷却用流路26c内流动的气体。但是，也可以不在包围第二连通部102的壁面形成凹凸。此外，包围第二连通部102的壁面是指形成第二连通部102的主轴安装台26的隔壁的壁面。

在图5所示的例子中，第二连通部102沿主轴轴体22的轴向大致笔直地延伸，但也可以具有蜿蜒等那样的弯曲部位。在第二连通部102具有弯曲部位的情况下，与大致笔直地延伸的情况相比，能够增加第一连通部100至流出口的距离，从而能够更加冷却在冷却用流路26c内流动的气体。

并且，在图5所示的例子中，第二连通部102的与流动于冷却用流路26c的气体的流路方向正交的方向上的截面积大致恒定，但也可以不恒定。例如，也可以随着从第一连通部100趋向流出口而第二连通部102的与流动于冷却用流路26c的气体的流路方向正交的方向上的截面积变大。

(变形例4)

第一散热片82a的形状与第二散热片82b的形状在上述实施方式中相同，但也可以不同。并且，第一散热片82a的大小与第二散热片82b的大小在上述实施方式中相同，但也可以不同。

此外，从主轴壳体24的内部传递至主轴壳体24的热量容易从固定于该主轴壳体24的凸缘部50传递，从而主轴安装台26处于成为前侧的温度比后侧的温度高的温度梯度的倾向。因此，第二散热片82b的表面积优选比第一散热片82a的表面积大。这样，即使在主轴安装台26的前后方向上存在温度梯度，也能够缓和在该前后方向上产生的温度梯度。

此外，为了容易减少由主轴安装台26与散热板82的温度差引起的散热板82的翘曲，第一散热片82a以及第二散热片82b相对于主轴安装台26的固定部位均优选为一处。

(变形例5)

在上述实施方式中，散热板82分割成第一散热片82a和第二散热片82b这两个。但是，也可以如图6中示例那样，散热板82分割成第一散热片82a～第四散热片82d这四个。并且，虽未图示，散热板82可以分割成三个或五个以上，也可以统一成一个。

(变形例6)

也可以在不产生矛盾的范围内任意组合上述的实施方式和上述变形例。

〔技术思想〕

以下记载能够从上述的实施方式以及变形例把握的技术思想。

主轴装置20具备：主轴壳体24；主轴轴体22，其能够旋转地支撑在主轴壳体24的内部；以及主轴安装台26，其具有供主轴壳体24沿主轴轴体22的轴向插通的插通孔26H。

并且，主轴装置20具备覆盖主轴安装台26的安装台罩29，并在安装台罩29的内部设有用于调节安装台罩29的内部的温度的温度调节部80。

在这样的主轴装置20中，能够利用温度调节部80来冷却安装台罩29的内部。因此，能够减少被安装台罩29覆盖的主轴安装台26、插通在该主轴安装台26的插通孔26H内的主轴壳体24、或者支撑在主轴壳体24的内部的主轴轴体22的发热。因此，能够抑制由主轴安装台26、主轴壳体24以及主轴轴体22的热变形引起的加工精度的降低。

温度调节部80也可以具有固定于主轴安装台26的外周面的散热板82，并在散热板82安装有供制冷剂流动的配管84。

这样，不仅能够利用散热板82来释放由主轴安装台26产生的热量，还能够利用制冷剂来冷却安装台罩29的内部。因此，更加容易减少主轴安装台26、主轴壳体24或者主轴轴体22的发热。

也可以在安装台罩29连接有用于向安装台罩29的内部供给压缩气体的气体供给管90。

这样，能够利用压缩气体来在安装台罩29的内部产生对流。因此，与不向安装台罩29的内部供给压缩气体的情况相比，能够以使安装台罩29的内部的温度差更小的方式遍及该内部整体进行冷却。

供给至旋转部件30与罩部件28之间的缝隙的密封气体的一部分也可以向气体供给管90流入，其中，旋转部件30能够旋转地设置在主轴壳体24的主轴轴体22的一端侧的表面上，罩部件28覆盖旋转部件30的外周面。

这样，能够利用密封旋转部件30与罩部件28之间的缝隙的密封气体来作为用于使安装台罩29的内部产生对流的压缩气体。因此，与分别使用用于使安装台罩29的内部产生对流的压缩气体和密封气体的情况相比，能够大幅度地抑制消耗气体量。因此，能够高效地冷却安装台罩29的内部。

也可以在主轴安装台26形成用于对所供给的气体进行冷却的冷却用流路26a～26c，流过冷却用流路26a～26c的气体被供给至气体供给目的地。

这样，能够利用温度调节部80来对流动于被安装台罩29覆盖的主轴安装台26的冷却用流路26a～26c的气体进行冷却，并将该冷却后的气体供给至气体供给目的地。因此，能够减少从冷却用流路26a～26c至气体供给目的地为止的路径、气体供给目的地的发热。进而，能够更进一步抑制由热变形引起的加工精度的降低。

冷却用流路26c也可以具有：第一连通部100，其与气体的流入口连通；以及第二连通部102，其形成为比第一连通部100宽，且将第一连通部100与气体的流出口连通。

这样，从第一连通部100流入至第二连通部102的压缩气体绝热膨胀而压缩气体的温度容易降低。因此，能够更加冷却流动于冷却用流路26c的气体。

气体供给目的地也可以是旋转部件30与罩部件28之间的缝隙，其中，旋转部件30能够旋转地设置在主轴壳体24的主轴轴体22的一端侧的表面上，罩部件28覆盖旋转部件30的外周面。这样，能够以将密封该缝隙的密封气体冷却了的状态供给密封气体。

气体供给目的地也可以是能够旋转地支撑主轴轴体22的轴承。这样，能够以将静压轴承用的气体冷却了的状态供给静压轴承用的气体。

散热板82也可以具有第一散热片82a、和相对于第一散热片82a隔开间隙地配置的第二散热片82b，第二散热片82b配置于比第一散热片82a靠主轴轴体22的一端侧的位置，其中，主轴轴体22的一端侧设置有能够与主轴轴体22连动地旋转的旋转部件30。

这样，即使在主轴安装台26的主轴轴体22的一端侧的另一端侧产生温度梯度，也容易缓和在该一端侧和另一端侧产生的温度梯度。

第一散热片82a与第二散热片82b的间隙也可以沿与主轴轴体22的轴向相交的方向延伸。

这样，相比第一散热片82a与第二散热片82b的间隙平行于主轴轴体22的轴向的情况，容易缓和在主轴安装台26的主轴轴体22的一端侧和另一端侧产生的温度梯度。

第二散热片82b的表面积也可以比第一散热片82a的表面积大。

这样，更容易缓和在主轴安装台26的主轴轴体22的一端侧和另一端侧产生的温度梯度。

第一散热片82a以及第二散热片82b相对于主轴安装台26的固定部位也可以均为一处。

这样，容易减少由主轴安装台26与散热板82的温度差引起的散热板82的翘曲。