本發(fā)明涉及形成有用于使流體流動的貫通孔的主軸構造、電動機、以及機床。

背景技術：

已知有一種包括轉子的主軸構造和電動機，該轉子形成有用于使制冷劑等流體流動的貫通孔(例如，日本特開平6－170690號公報和日本特開平10－146021號公報)。

在這樣的裝置中，要求一種促進流體在轉子的貫通孔內流動的技術。

技術實現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的一技術方案中，機床的主軸構造包括能夠旋轉的旋轉部。旋轉部具有設于該旋轉部的軸向一端的工具保持部和貫穿旋轉部并在軸向一端處開口的貫通孔。

另外，主軸構造包括設于貫通孔的葉片。該葉片在旋轉部旋轉時與該旋轉部一起旋轉，使存在于貫通孔的內部的流體朝向軸向一端流動。

也可以是，葉片以在劃分出貫通孔的壁面的周向上整齊排列的方式配置有多個。也可以是，主軸構造包括電動機，該電動機具有定子和轉子，該轉子以能夠旋轉的方式配置在該定子的徑向內側而構成旋轉部。轉子也可以具有貫通孔。

也可以是，主軸構造包括主軸裝置，該主軸裝置具有主軸殼體和主軸轉子，該主軸轉子以能夠旋轉的方式配置于該主軸殼體的內部而構成旋轉部。主軸轉子也可以具有軸向一端和貫通孔。也可以是，主軸構造還包括環(huán)構件， 該環(huán)構件支承葉片并安裝于貫通孔。也可以是，在葉片的表面形成有凹部或凸部。

在本發(fā)明的另一技術方案中，電動機包括定子和轉子，該轉子以能夠旋轉的方式配置于定子的徑向內側。在轉子的軸向一端連接有加工工具。轉子具有貫穿該轉子并在軸向一端處開口的貫通孔。

另外，電動機包括設于貫通孔的葉片。葉片在轉子進行旋轉時與該轉子一起旋轉，使存在于貫通孔的內部的流體朝向軸向一端流動。

在本發(fā)明的又一技術方案中，機床包括所述主軸構造或所述電動機。

在本實施方式中，能夠利用與主軸構造的旋轉部一起旋轉的葉片提高流體的壓力，以使流體向軸向前方流動。因而，能夠將自流體供給裝置供給過來的流體的供給壓力設定為更低的壓力。

附圖說明

參照附圖說明以下的優(yōu)選的實施方式，進一步明確本發(fā)明的所述或其他目的、特征以及優(yōu)點。

圖1是本發(fā)明的一實施方式的主軸構造的側視圖，其以截面示出了主軸構造的一部分。

圖2是將圖1的區(qū)域II放大的放大剖視圖。

圖3是將圖1的區(qū)域III放大的放大剖視圖。

圖4是圖1所示的流體流動構件的立體圖。

圖5是本發(fā)明的另一實施方式的主軸構造的側視圖，其以截面示出了主軸構造的一部分。

圖6是本發(fā)明的又一實施方式的主軸構造的側視圖，其以截面示出了主軸構造的一部分。

圖7是本發(fā)明的又一實施方式的主軸構造的側視圖，其以截面示出了主軸構造的一部分。

圖8是本發(fā)明的另一實施方式的流體流動構件的立體圖。

圖9是本發(fā)明的又一實施方式的流體流動構件的側剖視圖。

具體實施方式

以下，根據附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式。首先，參照圖1～圖3來說明本發(fā)明的一實施方式的主軸構造10。此外，在以下的說明中，軸向表示沿圖中的軸線O的方向。另外，為了方便，將圖1的紙面下方作為軸向前方。另外，徑向表示以軸線O為中心的圓的半徑方向，周向表示以軸線O為中心的圓的圓周方向。

主軸構造10設于用于加工工件的機床(未圖示)。主軸構造10包括電動機12和主軸裝置14。電動機12具有定子16、殼體18、以及轉子20。

定子16由沿軸向層疊的多個電磁鋼板構成，其具有圓筒狀的內周面16a。在定子16卷繞有線圈22。殼體18固定于定子16的軸向前端和軸向后端。殼體18與定子16一起劃分出內部空間S₁。

轉子20以能夠旋轉的方式配置于定子16的徑向內側。轉子20具有沿軸向延伸的旋轉軸24和固定于旋轉軸24的徑向外側的轉子芯26。

旋轉軸24是以軸線O為中心軸線的圓形構件，其沿軸向筆直延伸。在旋轉軸24的中心部形成有貫通孔28。貫通孔28沿軸向貫穿該旋轉軸24。

轉子芯26為圓筒狀的構件，其以環(huán)繞旋轉軸24的方式配置。在轉子芯26中內置有沿周向排列的多個磁體(未圖示)。

轉子20的旋轉軸24被軸向前側的軸承30和軸向后側的軸承32支承為能夠旋轉。這些軸承30和軸承32嵌裝于殼體18。

旋轉軸24的軸向后端連結于旋轉接頭34。旋轉接頭34以使旋轉軸24能夠旋轉的方式容納該旋轉軸24的軸向后端。在旋轉接頭34上形成有與旋轉軸24的貫通孔28相連通的貫通孔36。

在旋轉接頭34連結有流體供給管38，該流體供給管38的內部與貫通孔36 相連通。該流體供給管38與設置于主軸構造10的外部的流體供給裝置(未圖示)連結。

流體供給裝置經由流體供給管38向貫通孔36的內部供給用于冷卻電動機12和主軸裝置14的冷卻介質或用于將在工件的加工中產生的切屑吹走的壓縮氣體等流體。

電動機12還具有電動風扇40。電動風扇40借助安裝構件42固定于定子16的軸向后側。電動風扇40向內部空間S₁內送入氣流，由此，冷卻轉子20和定子16等電動機12的構成要素。

主軸裝置14具有主軸殼體44、支承基部46、以及主軸轉子48。主軸殼體44為筒狀的構件，支承于支承基部46。在主軸殼體44的外周面形成有供制冷劑經過的槽44a。

主軸轉子48以能夠旋轉的方式配置在主軸殼體44的徑向內側。主軸轉子48具有心軸部52和工具保持機構54。心軸部52是沿軸向延伸的圓筒狀的構件。心軸部52借助多個軸承50以能夠旋轉的方式支承于主軸殼體44的徑向內側。

工具保持機構54容納在心軸部52的內部且沿軸向筆直延伸。工具保持機構54在其軸向前端具有工具保持部54a，在該工具保持部54a中安裝有用于加工工件的加工工具56。在工具保持機構54的中心部形成有貫通孔58。貫通孔58沿軸向貫穿工具保持機構54并在工具保持機構54的軸向前端向外部開口。

轉子20的旋轉軸24的軸向前端自聯(lián)軸器60的軸向后側連結于聯(lián)軸器60。在聯(lián)軸器60的中心部形成有與旋轉軸24的貫通孔28相連通的貫通孔62。

另一方面，主軸轉子48的工具保持機構54的軸向后端自聯(lián)軸器60的軸向前側連結于聯(lián)軸器60。工具保持機構54的貫通孔58與聯(lián)軸器60的貫通孔62相連通。

這樣，轉子20和主軸轉子48之間借助聯(lián)軸器60相互連結，從而一體地旋轉。換言之，加工工具56借助聯(lián)軸器60和主軸轉子48以機械方式與轉子20的軸向前端連接，利用在對線圈22施加電壓時由轉子20產生的旋轉力進行驅動 而使加工工具56旋轉。

在此，在本實施方式中，在形成于轉子20的貫通孔28的內部和形成于主軸轉子48的貫通孔58的內部分別配置有多個流體流動構件64。以下，參照圖4說明本實施方式的流體流動構件64。

流體流動構件64具有中央軸66、環(huán)構件68、以及多個葉片70。中央軸66是沿軸向延伸的圓柱狀的構件，其以軸線O為中心軸線的方式配置。

環(huán)構件68是具有內周面68a和與該內周面68a相反的一側的外周面68b的、圓筒狀的構件。環(huán)構件68以環(huán)繞中央軸66的方式配置于中央軸66的徑向外側。

葉片70分別為沿徑向延伸的較薄的板，其徑向內側的端部固定于中央軸66的外周面66a，其徑向外側的端部固定于環(huán)構件68的內周面68a。

葉片70分別以相對于與軸線O正交的平面傾斜的方式配置。在本實施方式中，共計10個葉片70以在周向上大致等間隔整齊排列的方式配置。

流體流動構件64通過例如利用熱套(日文：焼き嵌め)、冷縮(日文：冷やし嵌め)、壓入實現(xiàn)的過盈配合等固定于劃分出貫通孔28、58的壁面。因此，環(huán)構件68的外周面68b被推壓在劃分出貫通孔28、58的壁面，以相對于該壁面不能移動的方式固定于該壁面。

因而，當轉子20和主軸轉子48旋轉時，分別配置于貫通孔28和貫通孔58的流體流動構件64與轉子20和主軸轉子48一體地旋轉。

流體流動構件64的葉片70配置為，在流體流動構件64向周向一側旋轉時使存在于貫通孔28、58的內部的流體朝向軸向前方流動。

接下來，參照圖1～圖4說明主軸構造10的功能。在要加工工件的情況下，對電動機12的線圈22施加電壓而使旋轉軸24向周向一側旋轉。旋轉軸24的旋轉力經由聯(lián)軸器60傳遞至主軸裝置14的主軸轉子48。

如此，旋轉軸24、聯(lián)軸器60、主軸轉子48一體地旋轉。這樣，在本實施方式中，旋轉軸24、聯(lián)軸器60、以及主軸轉子48構成主軸構造10的旋轉部72。

保持于工具保持機構54的加工工具56與主軸轉子48一起旋轉，由此對工 件W進行加工。在工件W的加工中，流體供給裝置將冷卻介質或壓縮氣體等流體經由流體供給管38導入至旋轉接頭34的貫通孔36的內部。

導入至貫通孔36內的流體經過旋轉軸24的貫通孔28、聯(lián)軸器60的貫通孔62、以及主軸轉子48的貫通孔58自該貫通孔58的軸向前端的開口向外部噴出。

隨著主軸構造10的旋轉部72向周向一側旋轉，配置在貫通孔28的內部和貫通孔58的內部的多個流體流動構件64與旋轉部72一體地旋轉。如此，葉片70向周向一側旋轉，由此，在貫通孔28內和貫通孔58內使流體的壓力提高，以使流體向軸向前方流動，促進流體朝向軸向前方流動。

這樣，在本實施方式中，能夠利用與主軸構造10的旋轉部72一起旋轉的葉片70提高流體的壓力，以使流體向軸向前方流動。因而，與沒有設置流體流動構件64的情況相比，能夠將自流體供給裝置供給過來的流體的供給壓力設定為更低的壓力。

其原因在于，即使將流體的供給壓力設定得較低，也能夠利用旋轉的葉片70來增強流體的壓力，因此能夠充分地維持自貫通孔58的軸向前端的開口噴出的流體的壓力。

這樣，由于能夠將流體的供給壓力設定得較低，因此能夠減輕施加于旋轉接頭34的負擔，由此能夠延長旋轉接頭34的壽命。另外，能夠防止流體自旋轉接頭34的貫通孔36向外部漏出。

另外，在本實施方式中，流體流動構件64的環(huán)構件68與劃分出貫通孔28、58的壁面接觸。因而，蓄積在轉子20和主軸轉子48中的熱量經由環(huán)構件68向葉片70和中央軸66傳遞。

并且，能夠利用在貫通孔28、58內流動的流體有效地排出熱量。這樣，流體流動構件64還作為散熱元件發(fā)揮功能，因此能夠提高主軸構造10的冷卻能力。

此外，在所述實施方式中，敘述了在轉子20的貫通孔28和主軸轉子48的貫通孔58這兩者內設有流體流動構件64的情況。然而，流體流動構件64也可 以設于轉子20的貫通孔28和主軸轉子48的貫通孔58中的任意一者。

參照圖5和圖6說明這樣的實施方式。此外，在以下說明的各種實施方式中，對于與所述的實施方式相同的要素標注相同的附圖標記而省略詳細的說明。

在圖5所示的主軸構造10’中，僅在轉子20的貫通孔28插入多個流體流動構件64。另一方面，在圖6所示的主軸構造10”中，僅在主軸轉子48的貫通孔58插入多個流體流動構件64。

對于這些主軸構造10’、10”，能夠利用與旋轉部72一起旋轉的流體流動構件64促進流體在貫通孔28、58內朝向軸向前方流動。因而，能夠將自流體供給裝置供給過來的流體的供給壓力設定為更低的壓力。

接下來，參照圖7說明本發(fā)明的又一實施方式的主軸構造80。此外，在以下的說明中，為了方便，將圖7的紙面下方作為軸向前方。主軸構造80包括電動機12和主軸裝置82。

主軸裝置82具有主軸殼體84、支承基部86、以及主軸轉子88。主軸殼體84為筒狀的構件，其支承于支承基部86。在主軸殼體84的外周面形成有供制冷劑經過的槽84a。

主軸轉子88借助多個軸承90以能夠旋轉的方式配置于主軸殼體84的徑向內側。另外，主軸轉子88在其軸向后側借助軸承92以能夠旋轉的方式支承于支承基部86。

主軸轉子88沿軸向筆直延伸，主軸轉子88在其軸向前端具有工具保持部88a。在該工具保持部88a安裝有用于加工工件的加工工具56。在主軸轉子88的中心部形成有貫通孔94。貫通孔94沿軸向貫穿主軸轉子88并在主軸轉子88的軸向前端向外部開口。

在主軸轉子88的軸向中央部形成有齒輪部96。另一方面，在電動機12的旋轉軸24的軸向前端形成有齒輪部98。主軸轉子88的齒輪部96和旋轉軸24的齒輪部98之間經由齒輪級(日文：歯車段)100相互卡合。

因而，由電動機12產生的旋轉力經由旋轉軸24的齒輪部98、齒輪級100、 以及主軸轉子88的齒輪部96傳遞至主軸轉子88。這樣，主軸轉子88被由電動機12產生的動力驅動而旋轉。在本實施方式中，主軸轉子88構成主軸構造80的旋轉部。

主軸轉子88的軸向后端連結于旋轉接頭102。旋轉接頭102以使主軸轉子88能夠旋轉的方式容納該主軸轉子88的軸向后端。在旋轉接頭102中形成有與主軸轉子88的貫通孔94相連通的貫通孔104。

流體供給管38與旋轉接頭102連結，該流體供給管38的內部與貫通孔104相連通。該流體供給管38與設置于主軸構造80的外部的流體供給裝置(未圖示)連結。

流體供給裝置經由流體供給管38向貫通孔104的內部供給用于冷卻主軸裝置82的冷卻介質或用于將在工件的加工中產生的切屑吹走的壓縮氣體等流體。

在此，在本實施方式中，在形成于主軸轉子88的貫通孔94的內部配置有多個所述流體流動構件64。具體而言，流體流動構件64通過例如利用熱套、冷縮、壓入實現(xiàn)的過盈配合等固定于劃分出貫通孔94的壁面。

由此，流體流動構件64的環(huán)構件68(圖4)的外周面68b被推壓在劃分出貫通孔94的壁面，以相對于該壁面不能移動的方式固定于該壁面。因此，當主軸轉子88旋轉時，配置于貫通孔94的流體流動構件64也與主軸轉子88一體地旋轉。

采用本實施方式，與圖1所示的實施方式同樣地，能夠利用與主軸轉子88一起旋轉的流體流動構件64的葉片70促進流體在貫通孔94內朝向軸向前方流動。因而，能夠將自流體供給裝置供給過來的流體的供給壓力設定為更低的壓力。

接下來，參照圖8說明本發(fā)明的另一實施方式的流體流動構件110。替代流體流動構件64，能夠將流體流動構件110應用于主軸構造10、10’、10”和主軸構造80。

流體流動構件110具有環(huán)構件112和多個葉片114。環(huán)構件112是以軸線O 為中心軸線的方式配置的圓筒狀的構件。環(huán)構件112具有內周面112a和與該內周面112a相反的一側的外周面112b。

葉片114分別自環(huán)構件112的內周面112a朝向徑向內側延伸，并在內周面112a與軸線O之間的徑向位置終止。即，在流體流動構件110中，包含軸線O的中央區(qū)域成為不存在任何構件的空洞。

葉片114分別以相對于與軸線O正交的平面傾斜的方式配置。在本實施方式中，共計10個葉片114以在周向上大致等間隔整齊排列的方式配置。

與所述流體流動構件64同樣地，流體流動構件110通過例如利用熱套、冷縮、壓入實現(xiàn)的過盈配合等固定于劃分出貫通孔28、58、94的壁面。由此，環(huán)構件112的外周面112b被推壓在劃分出貫通孔28、58、94的壁面，以相對于該壁面不能移動的方式固定于該壁面。

與所述實施方式同樣地，流體流動構件110的葉片114配置為，在該流體流動構件110向周向一側旋轉時使存在于貫通孔28、58、94的內部的流體朝向軸向前方流動。

采用本實施方式的流體流動構件110，能夠利用旋轉的葉片114促進流體在貫通孔28、58、94內朝向軸向前方流動。另一方面，由于流體流動構件110的中央區(qū)域成為空洞，因此能夠抑制貫通孔28、58、94內的流體的流體阻力因流體流動構件110而上升。

接下來，參照圖9說明本發(fā)明的又一實施方式的流體流動構件64’。流體流動構件64’與所述流體流動構件64的不同之處在于具有形成于葉片70的表面的多個凸部70a。

具體而言，凸部70a形成為自葉片70的軸向前方的端面和軸向后方的端面分別向軸向前方和軸向后方突出。這些凸部70a作為散熱片發(fā)揮功能且使葉片70的表面積增大，由此，能夠提高流體流動構件64’中的散熱效果。

此外，在所述實施方式中，敘述了設有多個葉片70、114的情況。然而，并不限于此，也可以僅設有1個葉片。在該情況下，也能夠獲得促進流體流動的效果。

另外，在所述實施方式中，敘述了流體流動構件64、64’、110具有環(huán)構件68、112且葉片70、114固定于環(huán)構件68、112的內周面68a、112a的情況。然而，并不限于此，也可以是，省略環(huán)構件68、112，利用粘接或熔接等將葉片直接固定于劃分出貫通孔28、58、94的壁面。

另外，葉片只要以相對于劃分出貫通孔28、58、94的壁面不能沿周向相對移動的方式設于該壁面即可，例如，也可以是，葉片相對于劃分出貫通孔28、58、94的壁面能夠沿軸向相對移動。在這樣的情況下，葉片也能夠與主軸構造的旋轉部一起旋轉，因此能夠獲得促進流體流動的效果。

另外，葉片只要能夠通過旋轉使流體流動即可，葉片也可以具有任意形狀。另外，在圖9所示的實施方式中，替代具有凸部70a，葉片70也可以具有自該葉片70的表面向內側凹陷的凹部。在該情況下，也使流體流動構件64’的表面積增大，由此能夠提高流體流動構件64’中的散熱效果。

以上，通過發(fā)明的實施方式說明了本發(fā)明，但所述實施方式并不限定權利要求書所保護的技術方案。另外，將在本發(fā)明的實施方式中說明的特征組合而得到的形態(tài)也能夠包含在本發(fā)明的保護范圍內。但是，這些特征組合的全部并不一定是發(fā)明的解決方案所必須的。此外，能夠在所述實施方式中施加各種各樣的變更或改良，這對于本領域技術人員而言也是顯而易見的。