JP2002273640A - 工作機械用洗浄装置および工作機械 - Google Patents
工作機械用洗浄装置および工作機械Info
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Abstract
工具交換に影響を及ぼす切粉等を確実に洗浄することが
できる工作機械用洗浄装置を提供する。 【解決手段】主軸1に取り付けられた工具12を交換す
る自動工具交換機構を備え、クーラントポンプから供給
されるクーラント液を切削用ノズルから工具による切削
箇所に噴射する。そして、切粉が付着すると工具交換に
影響を与える箇所に、清浄なクーラント液をエアアシス
トにより噴射する洗浄ノズル32を設けた。洗浄ノズル
32には、クーラント液とエア流とを均一に混合するた
めの混合器200が接続される。
Description
響を及ぼす切粉等を洗浄する工作機械用洗浄装置、およ
び当該工作機械用洗浄装置を備えた工作機械に関するも
のである。
報に開示されているように、工具による被加工物の切削
箇所にクーラント液を噴射して、加工精度や工具寿命の
向上を図っている。また、切削箇所の周囲をクーラント
液のカーテンにより被い、切粉の飛散を防止するように
している。
にクーラント液とともに飛散して、工作機械の外側カバ
ー内壁の各所にクーラント液滴とともに付着した切粉
が、工具のシャンク等に付着すると、自動工具交換機構
により工具を交換した際、交換に支障を来したり、加工
精度の低下を招くことがある。
2185号公報に開示されているように、自動工具交換
機構を備えた工作機械における工具交換時に、工具のシ
ャンク等に付着して交換に支障を来すおそれがある切粉
を洗浄することができる工作機械用洗浄装置を提案し
た。
ような従来の工作機械用洗浄装置においては、クーラン
ト液の粘度が変わると適切な工具シャンクの洗浄ができ
なかった。すなわち、工作機械におけるクーラント液
は、切削箇所に対する切削油としての用法と、工具の冷
却や切削箇所その他の箇所に対する洗浄液としての用法
を兼ねるものであるが、切削油としてのクーラント液
は、被加工物の種類が変わると、必要とされる粘度等の
流体特性もまた変わるものであり、クーラント液自体の
流体特性も、使用環境や使用頻度によって変化するもの
である。そして、粘度の高いクーラント液を用いた場合
にあっては、上述の特開2000−52185号公報に
開示されている如く工具シャンク部に対して切粉の洗浄
のためにクーラント液を適切に噴射する場合において、
噴射の勢いが弱くなり、工具シャンク部に対する洗浄が
不十分となる問題が生じた。
なされたものであり、被加工物に対する加工性を損なう
ことなく、工具交換に影響を及ぼす切粉等を確実に洗浄
することができる工作機械用洗浄装置を提供することを
目的としている。
めに、請求項1に記載の工作機械用洗浄装置は、主軸に
取り付けられた工具を交換する工具交換機構を備え、ク
ーラント液を前記工具による切削箇所に噴射しつつ被加
工物に対する切削加工を行う工作機械に対して適用され
る工作機械用洗浄装置であって、切粉が付着すると前記
工具交換機構における工具交換に影響を与える箇所に対
して清浄なクーラント液を噴射するための洗浄ノズル
と、その洗浄ノズルに対して供給されるクーラント液に
気体流を混合する気体流混合手段とを設けたことを特徴
とする。
機械用洗浄装置において、気体流混合手段は、洗浄ノズ
ルに対して供給されるクーラント液に気体流を混合す
る。洗浄ノズルは、切粉が付着すると前記工具交換機構
における工具交換に影響を与える箇所に対して、清浄な
クーラント液と気体流との混合体を噴射する。
請求項1に記載の工作機械用洗浄装置において、前記気
体流混合手段を前記洗浄ノズルに隣接配置した。
機械用洗浄装置においては、請求項1に記載の工作機械
用洗浄装置と同様に作用する上、気体流混合手段は、洗
浄ノズルに対して隣接配置され、その洗浄ノズルに対し
て供給されるクーラント液に気体流を混合する。
請求項1または2に記載の工作機械用洗浄装置におい
て、前記気体流混合手段に対して供給するクーラント液
量または気体流量を制御する流量制御手段を備えたもの
である。
機械用洗浄装置においては、請求項1または2に記載の
工作機械用洗浄装置と同様に作用する上、流量制御手段
は、気体流混合手段に対して供給するクーラント液量ま
たは気体流量を制御する。
は、さらに、クーラントの粘度を検知する検知手段を備
え、この検知結果に基づいて流量制御を行うように構成
してもよい。
請求項1ないし3のいずれかに記載の工作機械用洗浄装
置において、前記気体流混合手段は、気体流を導入する
気体導入部と、クーラント液を導入するクーラント液導
入部と、気体・クーラント混合体を排出する排出部と、
その排出部と前記気体導入部またはクーラント液導入部
の一方とを接続する筒状空間として形成された第1の流
路と、その第1の流路における略中央に配置された管状
部材により形成され、前記気体導入部またはクーラント
液導入部の前記一方と異なる他方に接続された管状の第
2の流路とを備えたものである。
いし4のいずれかに記載の工作機械用洗浄装置を備えた
工作機械であって、工具を保持する係合部を備え、回転
駆動可能に支持された主軸と、主軸に取り付けられた工
具を交換する工具交換機構と、クーラント液を前記工具
による切削箇所に噴射するための切削用ノズルと、その
切削用ノズル及び前記気体流混合手段に対して前記クー
ラント液を供給するクーラント供給手段と、前記気体流
混合手段に対して気体流を供給する気体供給手段とを備
えたことを特徴とする。
に基づいて詳細に説明する。
械洗浄装置を適用した工作機械の要部を示した正面図で
ある。図1に示すように、この工作機械は、主軸1が垂
直に立てられた、いわゆる竪型の構成を採用したもので
あり、主軸1は、複数のベアリング2により、主軸ヘッ
ド4に回転可能に支持されている。そして、モータ5に
より、主軸1が回転駆動されるように構成されている。
に、工具12を挿入可能な工具挿入孔6が形成されてい
る。工具12は、ドリル11等が装着される工具ホルダ
8を備え、工具ホルダ8にはシャンク10が形成されて
いる。工具挿入孔6は工具ホルダ8のシャンク10のテ
ーパ形状に対応したテーパ形状に形成されている。
10を挿入した際に、下端面1aと工具ホルダ8の端面
8aとが密着する、いわゆる二面拘束形のものが用いら
れている。主軸1内には工具挿入孔6に挿入された工具
ホルダ8を保持する図示しない保持機構が内蔵されてい
る。尚、工具ホルダ8はいわゆるBTシャンクのもので
あっても実施可能である。
換機構14が取り付けられており、自動工具交換機構1
4は、図2に示すように、複数のポット16がチェーン
状に連結されたマガジン18を備えている。各ポット1
6には種々の工具12が着脱可能に挿入される。マガジ
ン18は指令信号に応じてポット16を移動して必要な
工具12を所定の位置に搬送する。
軸の廻りに旋回する旋回アーム20を備え、旋回アーム
20は主軸1に取り付けられている工具ホルダ8とマガ
ジン18により所定位置に搬送された工具ホルダ8とを
チャックする。そして、旋回アーム20を下降させて、
主軸1とポット16とからそれぞれ工具ホルダ8を取り
外した後、180度旋回する。次に、旋回アーム20を
上昇させて主軸1に別の工具ホルダ8を取り付けると共
に、ポット16に前の工具ホルダ8を戻す。
4aにはリング状の主軸キャップ22がOリング24を
介して取り付けられており、主軸1と主軸キャップ22
との間にはラビリンスパッキン24が形成されて、クー
ラント液の浸入防止が図られている。
状の溝26が形成されており、溝26に連通して形成さ
れた接続孔28には、後述する混合器200が接続され
ている。主軸キャップ22には溝26を塞ぐリング状の
洗浄ノズル32が取り付けられている。洗浄ノズル32
には、主軸1の周囲が窪まされて、工具12の方向に向
かって傾斜したリング状に連続した傾斜壁34が形成さ
れている。また、洗浄ノズル32には、溝26に連通し
たノズル孔36が貫通形成されており、ノズル孔36の
延長上に傾斜壁34が形成されている。
00の近辺について拡大した一部断面図である。なお、
工具12を主軸1に対して固定するためのチャック機構
等は図示及び説明を省略する。
ノズル32が設けられる主軸キャップ22に隣接配置さ
れている。混合器200は、エアノズル208と、三又
管210と、供給ノズル212とから構成される。
両側に配置されたエア供給口210b及び排出口210
cの側面にクーラント供給口210aを形成してなる三
又構造の管状部材であり、クーラント供給口210aに
はクーラントホース202が接続され、エア供給口21
0bには、エアノズル208を介してエアホース204
が接続されている。エアノズル208は、先細状に形成
されたノズル状部材であり、その先端の細管状部分が、
エア供給口210b及び排出口210cを結ぶ前記直管
状部分と同心状に配置されるように、三又管210に対
して装着される。供給ノズル212は、三又管210の
排出口210cと主軸キャップ22とを接続するための
中空管状部材であって、その中空部分が、前記エアノズ
ル208の前記細管状部分の延長線上に位置するように
形成されている。すなわち、エアノズル208から噴出
されたエア流の噴出方向に、供給ノズル212の中空部
分が位置することにより、クーラント液滴を含んだエア
流の勢いが減殺されずに供給ノズル212を通過できる
ように構成されている。
10aから供給されたクーラント液は、三又管210の
内側の空間に充填されるとともに、エアノズル208か
らのエア流と混合され、供給ノズル212を介して主軸
キャップ22の溝26に供給される。
210b及び排出口210cを結ぶ前記直管状部分と同
心状に配置されているので、三又管210の排出口21
0c付近に供給されたクーラント液に対してエアを均一
に混合できる。
ノズル孔36を介して噴射されたクーラント液・エア混
合体(エア流に対して均一に分散された微細なクーラン
ト液滴)が傾斜壁34に当り、傾斜壁34に沿ってクー
ラント液が主軸1の回転中心に向かって吹出すように、
傾斜壁34が形成されている。また、吹出したクーラン
ト液が工具交換の際に旋回アーム20に保持されている
新たな工具ホルダ8のシャンク10に吹き付けられるよ
うに傾斜壁34の角度が選定されている。
及びエア流の供給系統を示す図である。クーラントポン
プ104は、クーラント液を貯留するクーラントタンク
102内のクーラント液を加圧して吐出する。このクー
ラントポンプ104の吐出側には、切換弁106が接続
されている。切換弁106は、切削用ノズル108が接
続された第1の吐出系と、それ以外の第2の吐出系とに
対するクーラント液の供給の有無を切り換えるように配
置されている。切削用ノズル108は、工具12による
切削箇所にクーラント液を噴射できるように配置されて
いる。
介して、上述の洗浄ノズル32や、自動工具交換機構1
4による工具12の交換に影響を与える切粉の付着した
箇所にクーラント液を噴射する別の洗浄ノズル(例え
ば、図1〜図3に示すように、自動工具交換機構14の
下端面14aに向かってクーラント液を噴射する洗浄ノ
ズル112、旋回アーム20に向かってクーラント液を
噴射する洗浄ノズル114,116、自動工具交換機構
14のポット16にクーラント液を噴射する洗浄ノズル
118等)にも接続されている。よって、洗浄ノズル3
2等からは、清浄なクーラント液を噴射できるように構
成されている。
は、レギュレータ120と、前述した混合器200とが
配置されている。レギュレータ120は、混合器200
のクーラント供給口210aに対して供給されるクーラ
ント液の流量を制御するものであって、クーラントタン
ク102内に設けられた粘度測定装置122により測定
されたクーラント液の粘度に応じて流量を制御するよう
に構成されている。
に装着されたエアノズル208には、エア源150から
のエア流が、エアフィルタ152、レギュレータ154
を介して供給される。エア源150は、通常はエアコン
プレッサーが用いられるが、圧縮気体を封入したボンベ
を用いてもよい。レギュレータ154は、上述の粘度測
定装置122によるクーラント液の粘度に応じてエア流
量を制御するように構成されている。
浄装置の作動について説明する。
切削が行われる。切削中には、切換弁106が切削用ノ
ズル108側に切り換えられて、クーラントポンプ10
4から供給されたクーラント液が切削用ノズル108か
ら切削箇所に噴射される。
されるため、クーラント液が飛散して各所に付着する。
飛散するクーラント液には切粉が含まれている場合もあ
る。そのような切粉が含まれたクーラント液が自動工具
交換機構14による工具12の交換に影響を与える箇所
に付着して、そこからクーラント液が垂れて、工具1
2、特にシャンク10や端面8aに付着する場合があ
る。切粉が付着したシャンク10をそのまま主軸1の工
具挿入孔6に挿入すると、切粉により主軸1と工具12
との間に隙間ができ、その状態で切削を行うと加工精度
の低下や工具の破損といった障害を招く場合がある。
を切り換えて、クーラントポンプ104からフィルタ1
09を介して各洗浄ノズル32,110,112,11
4,116,118に清浄なクーラント液を供給する。
尚、切換弁106の切換は、自動工具交換機構14の駆
動と同時に行えばよく、その駆動信号と同時に切換信号
を出力してもよく、あるいは、旋回アーム20を駆動す
るエアシリンダの空気圧をパイロット圧として切換弁1
06に導入して、それにより切換弁106を切り換える
ようにしてもよい。
ノズル孔36から傾斜壁34に向かって、エア流に混合
されたクーラント液が勢いよく噴射される。傾斜壁34
に当たったクーラント液は傾斜壁34に沿って主軸1の
中心に向かって噴射される。傾斜壁34はリング状に形
成されているので、主軸1を中心にして逆円錐状にクー
ラント液の膜が形成される。
クされた工具12は噴射される清浄なクーラント液に晒
されながら、主軸1に装着される。よって、シャンク1
0や端面8aに付着している切粉は清浄なクーラント液
により洗い流されるので、工具12を主軸1に装着する
際、シャンク10や端面8aと主軸1との間に切粉が介
在して不具合を招くことがない。
浄なクーラント液は、主軸ヘッド4の下端面4aに向か
って噴射され、下端面4aに付着した切粉が流される。
下端面4aに切粉を含んだクーラント液が付着している
と、工具交換の際にシャンク10や端面8aにクーラン
ト液が垂れて、シャンク10や端面8aと主軸1との間
に切粉が侵入する場合がある。下端面4aをクーラント
液により洗浄することにより、これを防止できる。
を自動工具交換機構14の下端面14aに噴射すること
により、同様に切粉を含んだクーラント液を洗い流すこ
とができる。これにより、シャンク10や端面8aに切
粉が付着するのを防止することができる。
アーム20に向かって清浄なクーラント液を噴射するこ
とにより、旋回アーム20に付着した切粉を洗い流すこ
とができる。旋回アーム20に切粉が付着すると、旋回
アーム20にチャックされた工具12にその切粉が付
き、その工具12が主軸1に装着されると、シャンク1
0と主軸1との間に切粉が介在して不具合を招く。よっ
て、旋回アーム20を洗浄することによりこれを防止で
きる。
することによりポット16を洗浄する。ポット16に付
着した切粉を洗い流すことにより、不具合の発生を防止
する。ポット16に切粉を含んだクーラント液が付着す
ると、ポット16に工具12を格納した際、工具12に
切粉が付く。この工具12を交互交換により主軸1に装
着すると不具合を招く場合があり、これを防止できる。
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。
00は、工作機械自体に組み込まれていてもよく、工作
機械に後から装着できるオプション機器としてもよい。
後者の場合、予め使用者が購入した工作機械に対して本
発明を適用するには、例えば、上記実施形態における主
軸キャップ22を、当初配設されていた主軸キャップと
交換することにより実現される。
は、工作機械の全体を制御する制御回路により制御され
るように構成してもよいし、使用者の手動により調整可
能に構成してもよく、工作機械の操作パネルを介して流
量を適宜設定可能に構成してもよい。
供給系及びエア供給系ならびにそれらの制御系を、複数
の工作機械または複数の工作機械用洗浄装置に共通のも
のとしてもよい。
1に記載の工作機械用洗浄装置によれば、切粉が付着す
ると前記工具交換機構における工具交換に影響を与える
箇所に対して、清浄なクーラント液と気体流との混合体
を噴射することにより、クーラント液の粘度など流体特
性に拘わらず、工具交換に影響を及ぼす切粉等を確実に
洗浄することができる。したがって、被加工物に対する
加工性を損なうことなく、工具交換に影響を及ぼす切粉
等を確実に洗浄することができる工作機械用洗浄装置を
提供することができるという効果がある。
置によれば、請求項1に記載の工作機械用洗浄装置の奏
する効果に加え、気体流とクーラント液との混合が、切
粉が付着すると前記工具交換機構における工具交換に影
響を与える箇所に対する噴射の直前で行われるため、噴
射状態の最適制御が容易となるという効果がある。
置によれば、請求項1または2に記載の工作機械用洗浄
装置の奏する効果に加え、流量制御手段は、気体流混合
手段に対して供給するクーラント液量または気体流量を
制御するので、工作機械の作動状況やクーラント液の流
体特性に応じた適切な噴射制御を行うことができるとい
う効果がある。
て、さらに、クーラントの粘度を検知する検知手段を備
え、この検知結果に基づいて流量制御を行うように構成
した場合、被加工物の変更やクーラント液の酸化等の変
質に伴うクーラント液の流体特性の変化に対応した適切
な噴射制御を自動的に行うことができるという効果があ
る。
置によれば、請求項1ないし3のいずれかに記載の工作
機械用洗浄装置の奏する効果に加え、気体流とクーラン
ト液との混合がムラなく均一に行え、以て工具交換に影
響を及ぼす切粉等をいっそう確実に洗浄することができ
るという効果がある。
ば、工具交換機構による工具交換時において、請求項1
ないし4のいずれかに記載の工作機械用洗浄装置の奏す
る効果の通り、工具交換に影響を及ぼす切粉等を確実に
洗浄することができ、以て加工精度の低下や工具の破損
といった障害を防止できるという効果がある。
置を適用した工作機械の要部を示した正面図である。
作機械の側面図である。
作機械の底面図である。
作機械の主軸ヘッド下端の拡大断面図である。
示す一部断面図である。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 主軸に取り付けられた工具を交換する工
具交換機構を備え、クーラント液を前記工具による切削
箇所に噴射しつつ被加工物に対する切削加工を行う工作
機械に対して適用される工作機械用洗浄装置であって、 切粉が付着すると前記工具交換機構における工具交換に
影響を与える箇所に対して清浄なクーラント液を噴射す
るための洗浄ノズルと、 その洗浄ノズルに対して供給されるクーラント液に気体
流を混合する気体流混合手段とを設けたことを特徴とす
る工作機械用洗浄装置。 - 【請求項2】 前記気体流混合手段を前記洗浄ノズルに
隣接配置した請求項1に記載の工作機械用洗浄装置。 - 【請求項3】 前記気体流混合手段に対して供給するク
ーラント液量または気体流量を制御する流量制御手段を
備えた請求項1または2に記載の工作機械用洗浄装置。 - 【請求項4】 前記気体流混合手段は、気体流を導入す
る気体導入部と、クーラント液を導入するクーラント液
導入部と、気体・クーラント混合体を排出する排出部
と、その排出部と前記気体導入部またはクーラント液導
入部の一方とを接続する筒状空間として形成された第1
の流路と、その第1の流路における略中央に配置された
管状部材により形成され、前記気体導入部またはクーラ
ント液導入部の前記一方と異なる他方に接続された管状
の第2の流路とを備えた請求項1ないし3のいずれかに
記載の工作機械用洗浄装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の工
作機械用洗浄装置を備えた工作機械であって、 工具を保持する係合部を備え、回転駆動可能に支持され
た主軸と、 主軸に取り付けられた工具を交換する工具交換機構と、 クーラント液を前記工具による切削箇所に噴射するため
の切削用ノズルと、 その切削用ノズル及び前記気体流混合手段に対して前記
クーラント液を供給するクーラント供給手段と、 前記気体流混合手段に対して気体流を供給する気体供給
手段とを備えたことを特徴とする工作機械。
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