JP2002028837A - クーラント流路接続機構 - Google Patents

クーラント流路接続機構

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JP2002028837A JP2000212971A JP2000212971A JP2002028837A JP 2002028837 A JP2002028837 A JP 2002028837A JP 2000212971 A JP2000212971 A JP 2000212971A JP 2000212971 A JP2000212971 A JP 2000212971A JP 2002028837 A JP2002028837 A JP 2002028837A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸に設けられた主軸側クーラント流路とそ
の主軸の先端に取り付けられる工具側のクーラント流路
とを液密に接続するクーラント流路接続機構において、
工具側のクーラント流路開口部周囲に圧接されてクーラ
ントの漏洩を防止する環状の封止部材の交換を容易にす
ること。 【解決手段】 主軸側クーラント流路７ａの先端の大径
部７ｂにはクーラントノズル１１の基端部１１ａが挿入
され、このクーラントノズル１１は、コイルバネ１５に
よって先端方向に付勢されると共に係止ネジ１７で抜け
出しを防止されている。クーラントノズル１１の先端側
端面には工具ホルダ９０のクーラント流路９０ａの開口
部周囲に当接する封止部材としてのＯリング１９が嵌着
されている。係止ネジ１７を外せばＯリング１９をクー
ラントノズル１１と一体に取り出すことができ、そのＯ
リング１９を使用者の手元で容易に交換することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械において
工具側にクーラントを供給するためのクーラント流路を
接続するクーラント流路接続機構に関し、詳しくは、主
軸に設けられた主軸側クーラント流路と、その主軸の先
端に取り付けられる工具側のクーラント流路とを、液密
に接続するクーラント流路接続機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、工作機械の主軸に取り付けら
れる工具の刃先から高圧のクーラントを噴射し、被加工
部の冷却，潤滑と切削屑の除去とを行うことが考えられ
ている。この場合、工具に設けられたクーラント流路先
端から被加工部にクーラントを噴射することになるが、
そのためには、主軸に設けられた主軸側クーラント流路
とその主軸の先端に取り付けられる工具側のクーラント
流路（工具が主軸に着脱自在な工具ホルダに固定されて
いる場合はその工具ホルダに設けたクーラント流路）と
を液密に接続する必要が生じる。
【０００３】そこで、例えば工具ホルダの主軸への装着
時にその工具ホルダのクーラント流路の開口部周囲に圧
接されるＯリングやパッキンを主軸側に設け、そのＯリ
ングやパッキンを用いて主軸側クーラント流路と工具ホ
ルダのクーラント流路とを液密に接続することが考えら
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、Ｏリングや
パッキン等の封止部材は摩耗や損傷によってクーラント
の漏洩を充分に防止できなくなる場合がある。この場
合、封止部材の交換が必要となるが、従来の機構ではこ
の封止部材の交換に面倒な作業を必要としていた。例え
ば、特開平８−１５５７８３号公報には、主軸側クーラ
ント流路を構成するクーラント供給部材の先端に螺合さ
れた着脱部材を取り外すことにより、クーラント供給部
材の先端内面に嵌着されたＯリングを交換可能とするこ
とが記載されている。しかしながら、クーラント供給部
材の先端は主軸のハウジング先端からかなり奥へ入った
ところに配設されているので、このように奥まった部分
でＯリングの交換を行うのは極めて面倒な作業となる。
【０００５】一方、この種の封止部材を工具ホルダに設
ければ、工具ホルダを工作機械から外して使用者の手元
で封止部材の交換ができ、その交換は容易となる。とこ
ろが、一般の工作機械では工具ホルダを工具毎に多数備
えているため、工具ホルダ毎に個々に封止部材を設けて
いてはシステム全体のコストアップにつながる。
【０００６】そこで、本発明は、主軸に設けられた主軸
側クーラント流路とその主軸の先端に取り付けられる工
具側のクーラント流路とを液密に接続するクーラント流
路接続機構において、工具側のクーラント流路開口部周
囲に圧接されてクーラントの漏洩を防止する環状の封止
部材の交換を容易にすることを目的としてなされた。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達するためになされた請求項１記載の発明は、主軸に
設けられた主軸側クーラント流路と、上記主軸の先端に
取り付けられる工具側のクーラント流路とを、液密に接
続するクーラント流路接続機構であって、上記工具の上
記主軸への装着時に上記工具側のクーラント流路の開口
部周囲に圧接され、該開口部の外周方向へのクーラント
の漏洩を防止する環状の封止部材と、先端に該封止部材
が取り付けられると共に上記主軸の先端に着脱自在に構
成され、更に、上記主軸への装着時に上記主軸側クーラ
ント流路と上記環状の封止部材の内側とを連通する中空
部が形成されたホルダ部材と、を備えたことを特徴とし
ている。
【０００８】このように構成された本発明では、環状の
封止部材は、工具の主軸への装着時に工具側のクーラン
ト流路の開口部周囲に圧接され、その開口部の外周方向
へのクーラントの漏洩を防止する。また、この封止部材
はホルダ部材の先端に取り付けられ、そのホルダ部材は
主軸の先端に着脱自在に構成されている。このため、封
止部材はホルダ部材と一体に容易に取り外すことができ
る。
【０００９】また、このホルダ部材には中空部が形成さ
れ、そのホルダ部材の主軸への装着時には、上記中空部
が主軸側クーラント流路と環状の封止部材の内側とを連
通する。このため、本発明のクーラント流路接続機構で
は、主軸側クーラント流路と工具側のクーラント流路と
を、上記封止部材の作用によって液密に接続することが
できる。しかも、この封止部材は、前述のようにホルダ
部材と一体に主軸から取り外すことにより、使用者の手
元で容易に交換可能となる。従って、本発明のクーラン
ト流路接続機構を工作機械に適用すれば、主軸における
クーラントの漏洩を確実に防止しつつ、メンテナンス性
を良好に向上させることができる。
【００１０】請求項２記載の発明は、上記ホルダ部材の
基端部が上記主軸側クーラント流路に液密かつ摺動可能
に挿入される請求項１記載のクーラント流路接続機構で
あって、上記主軸側クーラント流路に挿入された上記ホ
ルダ部材を上記主軸の先端方向に付勢する付勢部材と、
上記主軸に着脱自在に固定されると共にその装着時には
上記ホルダ部材を主軸の先端側から係止して、上記主軸
側クーラント流路に挿入されたホルダ部材が上記主軸の
先端方向に抜け出すのを防止する係止部材と、を備えた
ことを特徴としている。
【００１１】本発明では、ホルダ部材の基端部が主軸側
クーラント流路に液密かつ摺動可能に挿入され、該挿入
されたホルダ部材は付勢部材によって主軸の先端方向に
付勢されている。このため、封止部材は工具側のクーラ
ント流路の開口部周囲に上記付勢力により良好に圧接さ
れ（封止部材がホルダ部材の先端側端面に設けられてい
る場合に特に顕著）、クーラントの漏洩を一層良好に防
止することができる。
【００１２】また、この付勢力に抗して、係止部材は、
主軸に着脱自在に固定されてホルダ部材を主軸の先端側
から係止している。このため、係止部材の装着時には、
ホルダ部材が上記付勢力によって主軸の先端方向に抜け
出すのを防止することができ、係止部材を主軸から取り
外すと、ホルダ部材も主軸から容易に取り外すことがで
きる。従って、本発明では、請求項１記載の発明の効果
に加えて、クーラントの漏洩を一層良好に防止すると共
に、封止部材の交換を一層容易にすることができるとい
った効果が生じる。
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の構
成に加え、上記係止部材を上記主軸から取り外したと
き、上記ホルダ部材及び上記付勢部材が共に上記主軸の
先端側から取り外し可能となることを特徴としている。
本発明では、前述の係止部材を主軸から取り外したと
き、ホルダ部材及び付勢部材が共に主軸の先端側から取
り外し可能となる。このため、バネ等の付勢部材に経時
変化等による交換の必要が生じたとき、付勢部材も上記
封止部材と同様に、容易に交換することができる。従っ
て、本発明では、請求項２記載の発明の効果に加えて、
付勢部材の交換を容易にして工作機械のメンテナンス性
を一層良好に向上させることができるといった効果が生
じる。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項２または３
記載の構成に加え、上記付勢部材が、上記ホルダ部材及
び上記主軸側クーラント流路の外側に配設されることを
特徴としている。バネ等の付勢部材をクーラント流路中
に配設すると、クーラントによる腐食を受ける可能性が
ある。これに対して、本発明では、付勢部材をホルダ部
材及び主軸側クーラント流路の外側に配設しているの
で、付勢部材がクーラントによる腐食を受ける心配がな
い。このため、例えば付勢部材としてバネを使用する場
合、従来はＳＵＳ（ステンレス鋼）等の耐腐食性の優れ
た素材で構成したものしか使用できなかったのに対し、
本発明では、鋼製のバネ等、安価で一般的なものを使用
することができる。従って、本発明では、請求項２また
は３記載の発明の効果に加えて、製造コストを抑制しつ
つ付勢部材の腐食を良好に防止することができるといっ
た効果が生じる。
【００１５】請求項５記載の発明は、上記ホルダ部材の
基端部が上記主軸側クーラント流路に液密かつ摺動可能
に挿入される請求項１〜４のいずれかに記載のクーラン
ト流路接続機構であって、上記主軸側クーラント流路内
壁とその主軸側クーラント流路に挿入された上記ホルダ
部材外周との液密性を保持する第２封止部材が、上記ホ
ルダ部材と一体に上記主軸から着脱自在に構成されたこ
とを特徴としている。
【００１６】ホルダ部材の基端部を主軸側クーラント流
路に液密かつ摺動可能に挿入する場合、主軸側クーラン
ト流路内壁とその主軸側クーラント流路に挿入されたホ
ルダ部材外周との液密性を保持するための封止部材を別
途設けるのが望ましい。こうすることによって、ホルダ
部材の基端部におけるクーラントの漏洩も防止すること
ができる。本発明では、このような封止部材としての第
２封止部材を、ホルダ部材と一体に上記主軸から着脱自
在としている。
【００１７】このため、本発明では、上記第２封止部材
の交換も前述の封止部材と同様に、ホルダ部材と一体に
主軸から取り外すことにより使用者の手元で容易に行う
ことができる。従って、本発明では、請求項１〜４のい
ずれかに記載の発明の効果に加えて、主軸におけるクー
ラントの漏洩を一層良好に防止しつつ、工作機械のメン
テナンス性を一層良好に向上させることができるといっ
た効果が生じる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。図１は、本発明のクーラント流路接続
機構が適用された主軸１の、先端近傍の構成を表す断面
図である。主軸１の図示しないハウジングには、ベアリ
ング３を介してスピンドル５が回転自在に装着され、そ
のスピンドル５は、中心軸に沿って貫通された主軸貫通
穴５ａと、その主軸貫通穴５ａの先端側（図１の下側）
でラッパ状に開口した工具装着穴５ｂとを備えている。
工具装着穴５ｂは、図示しない工具が固定された工具ホ
ルダ９０を装着可能に構成され、工具装着穴５ｂに装着
された工具ホルダ９０のプルスタッド９１は、図示しな
い周知のコレットによってスピンドル５に一体に回転可
能に固定される。
【００１９】主軸貫通穴５ａの中心部を貫通するクーラ
ント供給部材７には主軸側クーラント流路７ａが形成さ
れ、そのクーラント供給部材７の先端部外周と主軸貫通
穴５ａの内壁との間には、支持部材９が配設されてい
る。この支持部材９はクーラント供給部材７とネジで連
結され、スピンドル５に対してスラスト方向（軸方向）
にクーラント供給部材７と一体に摺動可能に構成されて
いる。
【００２０】主軸側クーラント流路７ａの先端には、ホ
ルダ部材としてのクーラントノズル１１の基端部１１ａ
を挿入可能な大径部７ｂが形成されている。クーラント
ノズル１１の先端部１１ｂは基端部１１ａよりも大径
で、プルスタッド９１の基端側端面より小径に形成さ
れ、更に、その先端部１１ｂの基端側には更に大径の鍔
部１１ｃが形成されている。この鍔部１１ｃとクーラン
ト供給部材７の先端側端面に配設されたバネ用座金１３
との間には、付勢部材としてのコイルバネ１５が弾発状
に装着され、クーラントノズル１１は、係止部材として
の係止ネジ１７で係止されることによって先端方向へ抜
け出すのを防止されている。
【００２１】すなわち、係止ネジ１７は、外周部が支持
部材９の先端近傍の内壁に螺合すると共に、中央にクー
ラントノズル１１の先端部１１ｂを摺動自在に挿入する
穴１７ａを備えている。穴１７ａは鍔部１１ｃよりも小
径に構成されており、係止ネジ１７は、支持部材９に螺
合されることによってクーラントノズル１１の上記抜け
出しをコイルバネ１５の付勢力に抗して防止する。ま
た、上記付勢力によってクーラントノズル１１の先端側
端面はプルスタッド９１の基端側端面に当接する。そこ
で、クーラントノズル１１の先端側端面には工具ホルダ
９０のクーラント流路９０ａの開口部を外周から囲む環
状溝１１ｄが形成され、その環状溝１１ｄには封止部材
としてのＯリング１９が嵌着されている。
【００２２】また、クーラントノズル１１の中心にはＯ
リング１９の内側と主軸側クーラント流路７ａとを連通
する中空部１１ｅが形成され、クーラントノズル１１の
基端部外周に形成された溝部１１ｆには主軸側クーラン
ト流路７ａの大径部７ｂとクーラントノズル１１外周と
の液密性を保持する第２封止部材としてのＯリング２１
が嵌着されている。更に、クーラント供給部材７の外周
にはその外周と支持部材９との液密性を保持するＯリン
グ２３が、支持部材９の外周にはその外周と主軸貫通穴
５ａとの液密性を保持するＯリング２５が、それぞれ嵌
着されている。
【００２３】このため、工具ホルダ９０を工具装着穴５
ｂに挿入して前述のコレットによって固定すると、工具
ホルダ９０側のクーラント流路９０ａの開口部外周にＯ
リング１９がコイルバネ１５の付勢力によって圧接され
る。すると、Ｏリング１９が上記開口部の外周方向への
クーラントの漏洩を防止し、主軸側クーラント流路７ａ
と工具ホルダ９０側のクーラント流路９０ａとがクーラ
ントノズル１１の中空部１１ｅを介して液密に接続され
る。
【００２４】従って、主軸側クーラント流路７ａ内を流
れるクーラントを漏洩させることなく良好に工具の刃先
から噴射することができる。しかも、クーラントノズル
１１の外周と主軸側クーラント流路７ａの大径部７ｂと
の間にはＯリング２１が存在するので、上記漏洩を一層
良好に防止することができる。
【００２５】次に、工具装着穴５ｂから工具ホルダ９０
を取り外した後、係止ネジ１７を専用工具で緩めて支持
部材９から取り外すと、クーラントノズル１１を、Ｏリ
ング１９，コイルバネ１５，バネ用座金１３，及びＯリ
ング２１と一体に取り外すことができる。すると、使用
者は、Ｏリング１９，２１及びコイルバネ１５の交換を
手元で容易に行うことができる。例えば、Ｏリング１
９，２１を針等でクーラントノズル１１から取り外し、
新しいＯリング１９，２１を環状溝１１ｄ，溝部１１ｆ
にそれぞれ嵌着した後、クーラントノズル１１を新しい
コイルバネ１５に挿入してそのクーラントノズル１１ご
と支持部材９に取り付ければよい。
【００２６】その後、係止ネジ１７を螺合させて上記ク
ーラントノズル１１の抜け出しを防止すれば、Ｏリング
１９，２１及びコイルバネ１５の交換作業が完了する。
なお、クーラントノズル１１及び係止ネジ１７の着脱時
には、支持部材９及びクーラント供給部材７を最大限に
主軸１の先端側へ摺動させれば一層作業が容易となる。
このように、本実施の形態の主軸１を有する工作機械
は、メンテナンス性が極めて良好となる。また、コイル
バネ１５は、クーラントノズル１１の外周に挿入されて
おり、クーラントによる腐食を受ける心配がない。この
ため、コイルバネ１５としては鋼製等の安価で一般的な
ものを使用することができ、製造コストを抑制しつつコ
イルバネ１５の腐食も防止することができる。
【００２７】次に、主軸１の変形例について、図２〜図
４を参照して説明する。なお、以下の説明において、主
軸１とほぼ同様に構成した部分には図１で使用したもの
と同一の符号を付して構成の詳細な説明を省略する。ま
た、図３以降では、前の図に示した変形例とほぼ同様に
構成した部分には対応する図で使用したものと同一の符
号を付して構成の詳細な説明を省略する。
【００２８】図２の主軸３１では、クーラントノズル１
１の先端部１１ｂに、環状溝１１ｄの内側に沿ってネジ
穴１１ｇを穿設し、そのネジ穴１１ｇに着脱部材３３を
螺合させている。この着脱部材３３にも、中空部１１ｅ
と同径の中空部３３ａを構成し、クーラントノズル１１
の中空部１１ｅと工具ホルダ９０のクーラント流路９０
ａとを連通させている。また、ネジ穴１１ｇの内壁に
は、着脱部材３３の外周とネジ穴１１ｇとの液密性を保
持するＯリング３５を嵌着している。
【００２９】このように構成された主軸３１では、Ｏリ
ング１９を交換する場合、前述のようにクーラントノズ
ル１１を取り外した後、更に着脱部材３３をクーラント
ノズル１１から取り外してＯリング１９の交換が行われ
る。この場合、着脱部材３３の外周と環状溝１１ｄとの
間にＯリング１９を挟み込むことにより、Ｏリング１９
の交換が容易となる。
【００３０】図３の主軸５１では、クーラントノズル１
１の構成が主軸３１のクーラントノズル１１の構成と次
の点で相違する。主軸５１では、環状溝１１ｄを着脱部
材３３側に形成すると共に、Ｏリング３５も着脱部材３
３側に固定している。また、主軸５１では、係止ネジ１
７を省略すると共に、支持部材９の先端近傍にその係止
ネジ１７とほぼ同様の断面形状を有する係止部９ａを一
体形成している。
【００３１】このように構成された主軸５１では、コイ
ルバネ１５の交換は主軸５１を基端側から分解しなけれ
ば不可能となる。しかしながら、工具装着穴５ｂから工
具ホルダ９０を取り外した後、着脱部材３３をクーラン
トノズル１１から取り外せば、その着脱部材３３と一体
にＯリング１９及び３５を取り外すことができる。従っ
て、Ｏリング１９，３３に関しては、主軸３１と同様に
容易に交換することができる。また、コイルバネ１５も
クーラントノズル１１の外側に配設されているので、主
軸１，３１と同様に腐食を防止することができる。な
お、本実施の形態では、着脱部材３３がホルダ部材に相
当する。
【００３２】更に、上記各実施の形態では、プルスタッ
ド９１の基端側端面にＯリング１９を当接させる場合を
例示したが、図４に示す主軸７１のように、工具ホルダ
１９０のクーラント流路１９０ａの内壁にＯリング１９
を当接させる形態も考えられる。図４に示すように、工
具ホルダ１９０のクーラント流路１９０ａは、基端に大
径部１９０ｂを有しており、主軸７１のクーラントノズ
ル１１は、この大径部１９０ｂに嵌合する突出部１１ｈ
を先端に有している。そして、Ｏリング１９は、その突
出部１１ｈの外周に嵌着されている。
【００３３】本発明の実施の形態としては、このような
形態も含めることができる。但し、コイルバネ１５によ
ってクーラントノズル１１を付勢する効果は、Ｏリング
１９をクーラントノズル１１の先端側端面に設けてプル
スタッド９１の基端側端面に圧接する前述の各実施の形
態の方が顕著に表れる。
【００３４】更に、本発明は上記実施の形態に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の形態で実施することができる。例えば、封止部材
としてはＯリングの代わりにパッキン等を使用してもよ
い。また、付勢部材としてはコイルバネの他、ゴム，板
バネ等種々の構成が適用できる。更に、付勢部材は必ず
しも設けなくてもよい。例えば、図３の着脱部材３３と
同様の部材を、クーラント供給部材７の先端に直接設け
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用された主軸の先端近傍の構成を
表す断面図である。
【図２】 その主軸の変形例の先端近傍の構成を表す断
面図である。
【図３】 その主軸の他の変形例の先端近傍の構成を表
す断面図である。
【図４】 その主軸の更に他の変形例の先端近傍の構成
を表す断面図である。
【符号の説明】
１，３１，５１，７１…主軸 ７…クーラント供
給部材 ７ａ…主軸側クーラント流路 １１…クーラントノズ
ル １５…コイルバネ １７…係止ネジ １９，２１，３５…Ｏリング
３３…着脱部材 ９０，１９０…工具ホルダ ９０ａ，１９０ａ
…クーラント流路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主軸に設けられた主軸側クーラント流路
    と、上記主軸の先端に取り付けられる工具側のクーラン
    ト流路とを、液密に接続するクーラント流路接続機構で
    あって、 上記工具の上記主軸への装着時に上記工具側のクーラン
    ト流路の開口部周囲に圧接され、該開口部の外周方向へ
    のクーラントの漏洩を防止する環状の封止部材と、 先端に該封止部材が取り付けられると共に上記主軸の先
    端に着脱自在に構成され、更に、上記主軸への装着時に
    上記主軸側クーラント流路と上記環状の封止部材の内側
    とを連通する中空部が形成されたホルダ部材と、 を備えたことを特徴とするクーラント流路接続機構。
  2. 【請求項２】 上記ホルダ部材の基端部が上記主軸側ク
    ーラント流路に液密かつ摺動可能に挿入される請求項１
    記載のクーラント流路接続機構であって、 上記主軸側クーラント流路に挿入された上記ホルダ部材
    を上記主軸の先端方向に付勢する付勢部材と、 上記主軸に着脱自在に固定されると共にその装着時には
    上記ホルダ部材を主軸の先端側から係止して、上記主軸
    側クーラント流路に挿入されたホルダ部材が上記主軸の
    先端方向に抜け出すのを防止する係止部材と、 を備えたことを特徴とするクーラント流路接続機構。
  3. 【請求項３】 上記係止部材を上記主軸から取り外した
    とき、上記ホルダ部材及び上記付勢部材が共に上記主軸
    の先端側から取り外し可能となることを特徴とする請求
    項２記載のクーラント流路接続機構。
  4. 【請求項４】 上記付勢部材が、上記ホルダ部材及び上
    記主軸側クーラント流路の外側に配設されることを特徴
    とする請求項２または３記載のクーラント流路接続機
    構。
  5. 【請求項５】 上記ホルダ部材の基端部が上記主軸側ク
    ーラント流路に液密かつ摺動可能に挿入される請求項１
    〜４のいずれかに記載のクーラント流路接続機構であっ
    て、 上記主軸側クーラント流路内壁とその主軸側クーラント
    流路に挿入された上記ホルダ部材外周との液密性を保持
    する第２封止部材が、上記ホルダ部材と一体に上記主軸
    から着脱自在に構成されたことを特徴とするクーラント
    流路接続機構。
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