CN203901000U - 冷却介质喷射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供冷却介质喷射装置，提高冷却介质的喷射压力并减轻作用于喷嘴的冷却介质的流体力。将中空轴(11)插入于壳体(6)，并利用轴承(12、13)支承为能够旋转，利用O型环(14、15)密封旋转部分。将冷却介质从入口通路(19)经由入口室(10)及贯通孔(18)朝中空轴(11)的冷却介质通路(17)供给，并从安装于中空轴的前端部的喷嘴(31)喷射。利用马达(4)使中空轴旋转而调整喷嘴的旋转角。使喷嘴通路(46)的截面积比冷却介质通路小从而提高喷射压力。在喷嘴通路与冷却介质通路之间设置截面积比冷却介质通路小的多个喷嘴贯通孔(44)，减轻作用于喷嘴(31)的流体力从而防止喷嘴(31)的脱出。

Description

冷却介质喷射装置

技术领域

本实用新型涉及用于在使用机床对工件进行机械加工之际朝加工部位喷射冷却介质的冷却介质喷射装置。

背景技术

一般的，在使用机床进行切削加工、磨削加工等机械加工的情况下，由于润滑、冷却、切屑除去、熔敷防止等，难以一边朝加工部位供给冷却介质(切削油剂、磨削油剂等)一边进行加工。在这样的机械加工中，从确保加工的稳定性、加工精度的观点出发，期望朝加工部位适当地供给冷却介质。因此，在NC机床、加工中心等自动机床中，提出有各种根据加工的进行而自动地调整冷却介质的喷射角度，由此朝加工部位适当地喷射冷却介质的冷却介质喷射装置。在这种冷却介质喷射装置中，利用马达驱动喷射冷却介质的喷嘴，根据工具的更换、机械加工的进行等调整喷嘴的位置、角度，由此朝加工部位正确地喷射冷却介质。

并且，对于冷却介质喷射装置，由于其暴露于通过机械加工产生的冷却介质的飞沫、切屑的飞散中，因此对于驱动喷嘴的伺服马达、减速齿轮机构等要求具有充分的防滴性以及防尘性，并且，由于需要设置于加工中心、NC机床等自动机床的有限的空间，因此期望能够小型化。作为对应于这样的要求的装置，例如在专利文献1中公开有如下的冷却介质喷射装置：将形成冷却介质的流路的中空轴连结于马达的输出轴而对其进行旋转驱动，并将冷却介质喷射喷嘴与该中空轴一体化，由此能够实现提高了防滴性、防尘性且能够小型化的冷却介质喷射装置。

专利文献1：日本特开2012-228739号公报

对于冷却介质喷射装置，出于提高切屑的除去效果等的目的，存在提高冷却介质的喷射压力的要求。另一方面，在冷却介质喷射装置的喷嘴部作用有冷却介质的喷射压力，而且在喷射的开始以及停止时作用有水击作用，要求具有充分的可靠性以及耐久性。

实用新型内容

本实用新型就是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种防滴性、防尘性优异，能够小型化，并且能够提高冷却介质的喷射压力的冷却介质喷射装置。

为了解决上述课题，技术方案1所涉及的实用新型提供一种冷却介质喷射装置，该冷却介质喷射装置具备：喷射冷却介质的喷嘴；以及调整上述喷嘴的旋转角度的马达，上述冷却介质喷射装置的特征在于，上述冷却介质喷射装置具备：壳体；中空轴，该中空轴以能够旋转的方式液密地插入于上述壳体，且在内部形成有冷却介质通路；贯通孔，该贯通孔设置于上述中空轴的侧壁；以及入口通路，该入口通路设置于上述壳体，且经由上述贯通孔与上述冷却介质通路连通，上述中空轴的一端部与上述马达的输出轴配置在同轴上且连结在一起，上述喷嘴具有截面积比上述冷却介质通路的截面积小的喷嘴通路，上述冷却介质通路和上述喷嘴通路经由设置于它们之间的喷嘴贯通孔连通。

技术方案2的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置的特征在于，在上述技术方案1的结构中，在上述喷嘴通路与上述喷嘴贯通孔之间设置有喷嘴室。

技术方案3的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置的特征在于，在上述技术方案1或2的结构中，上述喷嘴贯通孔形成于上述中空轴的侧壁，上述喷嘴通路与上述冷却介质通路以大致成直角的方式配置。

技术方案4的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置的特征在于，在上述技术方案1～3中任一方案的结构中，上述喷嘴具有喷嘴主体，上述喷嘴通路形成于上述喷嘴主体，上述喷嘴主体相对于上述中空轴以能够装卸的方式设置。

技术方案5的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置的特征在于，在上述技术方案1～4中任一方案的结构中，上述喷嘴贯通孔设置有2个以上。

技术方案6的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置的特征在于，在上述技术方案5的结构中，各上述喷嘴贯通孔的截面积比上述冷却介质通路的截面积小，多个上述喷嘴贯通孔的合计截面积比上述冷却介质通路的截面积大。

根据技术方案1的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置，能够实现小型化，并且能够减少需要密封的部位从而能够提高防滴性以及防尘性。并且，通过设置截面积比冷却介质通路小的喷嘴通路，能够提高冷却介质的喷射压力。此时，能够利用设置在冷却介质通路与喷嘴之间的喷嘴贯通孔减轻因冷却介质的流动而作用于喷嘴的力。

根据技术方案2的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置，借助喷嘴室的容积，能够使冷却介质的流速降低并使朝向喷嘴通路的冷却介质的流动稳定化。

根据技术方案3的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置，能够使从冷却介质通路朝向喷嘴通路的冷却介质的流动大致成直角地弯曲。

根据技术方案4的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置，能够容易地更换具有喷嘴通路的喷嘴主体。

根据技术方案5的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置，能够利用多个喷嘴贯通孔使从冷却介质通路朝向喷嘴通路的冷却介质的流动分散。

根据技术方案6的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置，从冷却介质通路朝向喷嘴通路的冷却介质的流动的急剧的压力下降得到抑制，能够减轻因冷却介质的流动而作用于喷嘴的力。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施方式所涉及的冷却介质喷射装置的纵剖视图。

图2是沿着图1所示的冷却介质喷射装置的喷嘴部分的A-A线的剖视图。

图3是图1所示的冷却介质喷射装置的喷嘴主体的变形例的纵剖视图，图3a是将喷嘴主体的喷嘴通路形成为尖细的锥状的图，图3b是在喷嘴主体的喷嘴通路的前端部设置有尖细的锥部的图，图3c是在喷嘴主体33的喷嘴通路46的前端部设置有小径部的图。

图4是图1所示的冷却介质喷射装置的喷嘴主体的其他变形例的纵剖视图，图4a是在喷嘴主体的喷嘴通路的内周面形成有沿着其轴向延伸的多个直线状的槽的图，图4b是在喷嘴主体的喷嘴通路的内周面设置有一条螺旋状的槽的图，图4c是在喷嘴主体的喷嘴通路的内周面设置有多条螺旋状的槽的图。

图5是图1所示的冷却介质喷射装置的喷嘴主体的又一变形例的纵剖视图，图5a是喷嘴主体的纵剖视图，图5b是喷嘴主体的前端部的主视图。

图6是图1所示的冷却介质喷射装置的喷嘴主体的又一变形例的纵剖视图。

图7是图1所示的冷却介质喷射装置的喷嘴主体的又一变形例的立体图。

具体实施方式

以下，基于附图对本实用新型的实施方式详细地进行说明。

参照图1对本实用新型的第1实施方式进行说明。

如图1以及图2所示，本实施方式所涉及的冷却介质喷射装置1是用于安装于NC钻床、NC铣床、NC车床、加工中心等数控(NC)机床而朝加工部位喷射冷却介质的装置，在外壳2内收纳活动喷嘴单元3以及马达4而一体化(单元化)。

外壳2在大致呈长方体状且一侧开口的箱状的主体中收纳活动喷嘴单元3以及马达4，且能够通过利用盖体封闭开口部而对内部进行密闭。在外壳2的内部的端部与活动喷嘴单元3之间设置有间隙从而形成有传感器室5。并且，在外壳2的内表面设置有肋2A等凹凸，从而与活动喷嘴单元3以及马达4之间形成有散热用的间隙。外壳2能够用合成树脂、铝合金等适当的材料形成。为了安装于机床等，在外壳2适当地设置具有螺栓孔、螺钉孔等安装孔2C的支架等安装部2D。

活动喷嘴单元3具备壳体6。壳体6具有大致长方体的外形形状，且贯通有由中央部的中径孔7A以及两端部的大径孔7B和小径孔7C构成的带阶梯的开口部。在大径孔7B液密地嵌合有具有与小径孔7C相同直径的引导孔8A的引导部件8。贯通壳体6的中空轴11以能够旋转的方式液密地插入于壳体6的小径孔7C以及引导部件8的引导孔8A。由此，在壳体6的中径孔7A与中空轴11之间形成有入口室10。在中径孔7A与小径孔7C之间的阶梯部、以及引导部件8的入口室10侧的端部，形成有与入口室10相连的锥部7D、8B。壳体6由合成树脂等适当的材料形成，且能够适当地实施减重。

中空轴11由与引导部件8邻接地嵌合于壳体6的大径孔7B的轴承12、和嵌合于形成在壳体6的小径部7C侧的端部的轴承孔7E的轴承13支承为能够旋转。中空轴11与壳体6的小径孔7C以及引导部件8的引导孔8A之间分别由O型环14、15密封。O型环14、15设置有多个而形成多级密封。此外，壳体6与中空轴11之间由配置在小径孔7C与轴承孔7E之间的O型环15A密封。并且，引导部件8与中空轴11之间由配置在引导孔8A轴承12之间的O型环14A密封。中空轴11通过传感器室5，并贯通设置于外壳2的端部的开口16朝外壳2的外部延伸。

在中空轴11形成有沿着其轴心延伸的冷却介质通路17，冷却介质通路17的一端部在中空轴11的朝外壳2的外部延伸的前端部开口，且马达4侧的端部被堵塞。并且，在中空轴11的侧壁贯通形成有使冷却介质通路17与入口室10连通的多个贯通孔18。在壳体6的侧壁设置有与入口室10连通的入口通路19，入口通路19从壳体6突出，且贯通设置于外壳2的侧壁的开口20朝外壳2的外部延伸。

在中空轴11的马达4侧的端部形成有连结部21。与连结部21卡合的联轴器24被压入于马达4的输出轴23。输出轴23的前端部贯通联轴器24并突出。中空轴11的连结部21的前端部被对面切边而形成为凸状，且在中心部设置有接纳从联轴器24突出的输出轴23的前端部的孔21A而形成为分叉状。联轴器24形成为具有接纳连结部21的形成为凸状的前端部的槽部的凹形状。进而，借助连结部21与联轴器24的卡合在中空轴11与马达4的输出轴23之间传递旋转力。在壳体6的端部，经由结合部件22结合有马达4，壳体6与马达4一体化。结合部件22将中空轴11与马达4的输出轴23定位在同轴上。结合部件22与壳体6之间由O型环22A密封。另外，安装于中空轴11的连结部21以及马达4的输出轴23的联轴器24的形状并不限于上述的对面切边形状，只要是能够在它们之间传递旋转力的形状即可，也可以是其他形状。

马达4能够控制输出轴23的旋转角，可以是公知的伺服马达或者步进马达。并且，作为步进马达，可以使用可变磁阻型、永磁铁型、或者是组合而成的混合型中的任一种，但在本实施方式中，为了使能够调整的步进角充分小，采用混合型步进马达。

通过隔着密封件25(橡胶垫圈等)以及垫圈26将管接头27拧入于贯通外壳2的开口20延伸突出至外部的入口通路19的外周的螺纹部19A，与马达4一体化后的壳体6与马达4一起被固定于外壳2。从外壳2的开口16突出至外部的中空轴11与外壳2的开口16之间的间隙由安装于中空轴11的唇状密封件28密封。

在传感器室5内设置有检测中空轴11的原点位置的原点位置传感器29。原点位置传感器29由固定于中空轴11的磁铁保持器29A、以及与磁铁保持器29A对置且被固定在外壳2侧的元件29B构成，基于安装于这些部件的磁铁以及霍尔元件等形成的磁场的变化等检测中空轴11的原点位置。连接于马达4以及原点位置传感器29的导线(未图示)经由设置于外壳2的连接器(未图示)连接于外部的控制电路(未图示)。

在外壳2能够设置朝外壳2内供给气体的气体供给口3(未图示)，通过从气体供给口朝外壳2供给气体而将外壳2内始终维持在正压，能够防止冷却介质的飞沫、微小的切屑等异物侵入外壳2内。

在从外壳2突出至外部的中空轴11的前端部安装有相对于中空轴11朝向直角方向的喷嘴31。喷嘴31是在嵌合于中空轴11的大致有底圆筒状的喷嘴座32安装从喷嘴座32朝直角方向延伸的尖细形状的喷嘴主体33而一体化的部件。

大致有底圆筒状的喷嘴座32具有供中空轴11插入、嵌合的孔34，在孔34的中间部形成有扩径的大径部34A。在喷嘴座32的侧壁贯通有与大径部34A连通的螺钉孔35。在从外壳2朝外部突出的中空轴11的前端部的外周上，在插入于喷嘴座32的孔34时与孔34的大径部34A的两侧部分对置的位置，分别形成有密封槽36、37。在密封槽36、37安装有O型环38、39，对孔34与中空轴11之间进行密封。在中空轴11的外周部，还在相比密封槽37靠基端侧的位置形成有环状的固定槽40。在喷嘴座32的侧壁，与中空轴11的固定槽40对置地贯通有螺钉孔42。进而，通过将中空轴11的前端部插入于喷嘴座32的孔34，在螺钉孔42拧入固定螺钉41，并使其前端部与中空轴11的固定槽40卡合而进行按压，将喷嘴座32固定于中空轴11。中空轴11通过其前端部与孔34的底部抵接而规定其插入位置。通过中空轴11插入于孔34，在孔34的大径部34A与中空轴11之间形成有喷嘴室43。

在插入于喷嘴座32的孔34的中空轴11的侧壁贯通形成有与喷嘴室43连通的一个或者多个喷嘴贯通孔44。在本实施方式中，喷嘴贯通孔44沿着圆周方向等间隔地设置有4个。各喷嘴贯通孔44的截面积小于中空轴11的冷却介质通路17的截面积，多个喷嘴贯通孔44的合计截面积大于冷却介质通路17的截面积。

喷嘴主体33形成为尖细形状，且通过将形成于基端部的螺纹部45拧入喷嘴座32的螺钉孔35而被安装于喷嘴座32。在喷嘴主体33，沿着其轴向贯通形成有喷嘴通路46，喷嘴通路46的基端与喷嘴室43连接、前端在喷嘴主体33的前端部开口。喷嘴通路46的截面积小于中空轴11的冷却介质通路17的截面积。

以下对以上述方式构成的本实施方式的作用进行说明。

冷却介质喷射装置1以使喷嘴31朝向适当的方向的状态安装于NC机床、加工中心等自动机床。并且，入口通路19经由管接头27连接于包含泵等的冷却介质的供给源，马达4以及原点位置传感器29经由设置于外壳2的连接器连接于控制电路。。进而，朝入口通路19供给冷却介质，并通过入口室10、贯通孔18、冷却介质通路17、喷嘴贯通孔44、喷嘴室43以及喷嘴主体33的喷嘴通路46喷射。

使马达4的输出轴23旋转，控制连结于输出轴23的中空轴11的旋转角，由此能够调整喷嘴31的旋转角度，能够将冷却介质朝所希望的方向喷射。另外，也可以省略形成在壳体6内的入口室10，从入口通路19朝中空轴11的贯通孔18直接供给冷却介质。

由此，能够根据自动机床的因工具的更换而导致的工具前端位置的变化、因机械加工的进行而导致的从喷嘴到加工位置为止的距离的变化等调整喷嘴31的旋转角，朝加工部位正确地喷射冷却介质。此时，由于作为马达4使用步进马达，因此能够进行基于开环的控制，与使用伺服马达而进行基于闭环的控制的情况相比较，能够简化马达的驱动电路。

在控制喷嘴31的旋转角之际，除了为了使冷却介质准确地与切削加工部位碰撞而调节喷嘴的喷射角度之外，通过以通过喷射冷却介质拭去加工部位的切屑的方式使喷嘴31在更广的角度范围移动，能够促进切屑的除去。另外，喷嘴的旋转能够以恒定速度进行，或者一边使速度变化一边进行。并且，通过作为马达4使用步进马达，通过将用于进行NC机床的辅助动作的控制码(所谓的M码)作为马达4的控制信号加以利用，能够进行使喷嘴31的旋转角追随于加工部位的控制，因此能够使冷却介质喷射装置的控制电路简单化。

通过使冷却介质在使喷嘴31旋转的中空轴11的内部的冷却介质通路17中流通，能够实现冷却介质喷射装置1的小型化、特别是轴向尺寸的缩短，并且，能够减少需要进行密封的部位，从而能够提高防滴性以及防尘性。并且，通过设置气体供给口30，朝外壳2内供给气体而使外壳2内始终为正压，能够有效地防止冷却介质的飞沫以及微小的切屑等异物侵入外壳2。

马达4(步进马达)的输出轴23的旋转角的初始位置的原点调整(0点调整)能够基于安装于中空轴11的原点位置传感器29的检测位置进行。此时，喷嘴31由固定螺钉40固定于中空轴11，相对于安装有原点位置传感器29的中空轴11能够固定在任意的原点位置，因此，无需改变外壳2内的原点位置传感器29的固定位置就能够容易地进行喷嘴31的原点调整。

通过使喷嘴主体33的喷嘴通路46的截面积充分地小于冷却介质通路17的截面积，能够提高喷射压力。由此，能够提高所喷射的冷却介质的直进性，能够朝必要部位高效地供给冷却介质。

此时，当在中空轴11的冷却介质通路17中流通的冷却介质从喷嘴贯通孔44朝喷嘴室43流动之际，其方向转换成直角方向，因此会产生因冷却介质与内侧的壁碰撞而导致的冲击力。但是，在本实用新型中，冷却介质从冷却介质通路17通过多个喷嘴贯通孔44朝更广的空间亦即喷嘴室43流动，流速降低，因此，在流入截面积小的喷嘴通路46之际，作用于喷嘴主体33的冲击力减轻。并且，由于借助喷嘴室43的容积在喷嘴室43蓄积足够量的冷却介质，因此能够使朝向喷嘴通路46的冷却介质的流动稳定化。并且，由于多个喷嘴贯通孔44的合计截面积大于中空轴11的冷却介质通路17的截面积，因此冷却介质从冷却介质通路17朝喷嘴通路46经过贯通孔44通过之际的能量损失得到抑制，因此能够抑制急剧的压力下降，此外，冷却介质与喷嘴室43的内侧碰撞而作用的冲击力分散，由此，能够防止喷嘴31从中空轴11脱出。

对于喷嘴主体33，由于冷却介质喷射时作用的流体力减轻，因此不要求具有高强度，因此能够利用合成树脂等制造，能够实现轻型化以及低成本化。喷嘴主体33通过将螺纹部45拧入螺钉孔35而被安装于喷嘴座32，因此能够容易地更换喷嘴主体33，能够根据所使用的加工机械等变更喷嘴主体33的形状。

接下来，参照图3～图7对喷嘴主体33的变形例进行说明。另外，在以下的说明中，对于与上述实施方式的说明相同或对应的部分使用相同的参考标号，仅对不同部分详细地进行说明。

图3a所示的例子是将喷嘴主体33的喷嘴通路46形成为尖细的锥状的例子。在图3b所示的例子中，在喷嘴主体33的喷嘴通路46的前端部设置有尖细的锥部46A。在图3c所示的例子中，在喷嘴主体33的喷嘴通路46的前端部设置有小径部46B。

在图4a所示的例子中，在喷嘴主体33的喷嘴通路46的内周面，形成有沿着其轴向延伸的多个直线状的槽46C。在图4b所示的例子中，在喷嘴主体33的喷嘴通路46的内周面，设置有一条螺旋状的槽46d。另外，螺旋状的槽46d能够通过例如将对螺旋弹簧进行拉伸后的形状的线材插入于喷嘴通路46内并进行固定而形成。在图4c所示的例子中，在喷嘴主体33的喷嘴通路46的内周面设置有多条螺旋状的槽46e。

在图5a以及(b)所示的例子中，喷嘴主体33的喷嘴通路46的前端的开口部形成为多个小孔46F。另外，图5a是喷嘴主体33的纵剖视图，图5b是喷嘴主体33的前端部的主视图。

图6所示的例子是将喷嘴主体33的前端部46G折弯成规定的角度的形状的例子。并且，图7所示的例子是将喷嘴主体33的前端部形成为平板状，从而将喷嘴通路46的开口部46H形成为狭缝状的例子。

这样，能够根据冷却介质喷射装置1的使用方式容易地安装以及更换各种各样的种类的喷嘴主体33，能够提高冷却介质喷射装置1的通用性。

附图标记说明：

1：冷却介质喷射装置；4：马达；6：壳体；11：中空轴；17：冷却介质通路；18：贯通孔；19：入口通路；23：输出轴；31：喷嘴；44：喷嘴贯通孔；46：喷嘴通路。

Claims (6)

1.一种冷却介质喷射装置，

该冷却介质喷射装置具备：

喷射冷却介质的喷嘴；以及

调整所述喷嘴的旋转角度的马达，

所述冷却介质喷射装置的特征在于，

所述冷却介质喷射装置具备：

壳体；中空轴，该中空轴以能够旋转的方式液密地插入于所述壳体，且在内部形成有冷却介质通路；贯通孔，该贯通孔设置于所述中空轴的侧壁；以及入口通路，该入口通路设置于所述壳体，且经由所述贯通孔与所述冷却介质通路连通，

所述中空轴的一端部与所述马达的输出轴配置在同轴上且连结在一起，

所述喷嘴具有截面积比所述冷却介质通路的截面积小的喷嘴通路，所述冷却介质通路和所述喷嘴通路经由设置于它们之间的喷嘴贯通孔连通。

2.根据权利要求1所述的冷却介质喷射装置，其特征在于，

在所述喷嘴通路与所述喷嘴贯通孔之间设置有喷嘴室。

3.根据权利要求1或2所述的冷却介质喷射装置，其特征在于，

所述喷嘴贯通孔形成于所述中空轴的侧壁，所述喷嘴通路与所述冷却介质通路以大致成直角的方式配置。

4.根据权利要求1或2所述的冷却介质喷射装置，其特征在于，

所述喷嘴具有喷嘴主体，所述喷嘴通路形成于所述喷嘴主体，所述喷嘴主体相对于所述中空轴以能够装卸的方式设置。

5.根据权利要求1或2所述的冷却介质喷射装置，其特征在于，

所述喷嘴贯通孔设置有2个以上。

6.根据权利要求5所述的冷却介质喷射装置，其特征在于，

各所述喷嘴贯通孔的截面积比所述冷却介质通路的截面积小，多个所述喷嘴贯通孔的合计截面积比所述冷却介质通路的截面积大。