JP2004136419A

JP2004136419A - 工作機械装置

Info

Publication number: JP2004136419A
Application number: JP2002305214A
Authority: JP
Inventors: Hideyumi Matsumura; 松村　秀弓; Hiroshi Yoshimura; 吉村　宏; Yukihiro Murakami; 村上　行洋
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13
Also published as: US20040079207A1

Abstract

【目的】工具又は該工具を取り付ける工具台に冷却剤を供給する冷却剤供給通路が形成された工作機械装置において、冷却剤の使用量を削減し、且つ環境にも良い工作機械装置を提供する。
【構成】冷却剤供給通路１０８，１１０の始端部に、油膜付水滴生成混合器１を接続し、冷却剤供給通路１０８，１１０の終端部を、該冷却剤供給通路１０８，１１０の内径よりも小さな口径の噴射口１０４と接続したことにより、油膜付水滴生成混合器１によって生成された油膜付水滴がある程度の割合でそのままの形態で冷却剤供給通路１０８，１１０を流れて再度噴射口１０４から油膜付水滴として噴射されるので、油のみを霧状化して噴霧した場合に比べて空気中に飛散し過ぎることなく、工作物の加工面に油膜付水滴が付着するため、極めて少ない供給量で十分な潤滑及び冷却効果を奏し、また、冷却剤の飛散を抑えることができ、優れた環境を提供することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具又は該工具を取り付ける工具台に冷却剤を供給する冷却剤供給通路が形成された工作機械装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、工作物に切削加工や研削加工等の機械加工を行なう場合、加工精度の向上と工具の寿命増大を図るため、加工点近傍に向かって設けられたノズルから油やエマルジョン等の冷却剤を工作物の被加工面に液状のままかけたり、または霧状化して噴霧することにより、工作物と工具の潤滑及び加工により発生する熱の冷却を行なっている。この場合、潤滑及び冷却効果をより高めるために、工具を取り付ける取付台に冷却剤供給通路及び噴射口を設けたもの（特許文献１）や、工具自体に冷却剤供給通路及び噴射口を設けたもの（特許文献２）が提案されていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１４１８７７号公報（段落００２２、図１）
【特許文献２】
特開平９−１８３００２号公報（段落００１２、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工具又は取付台に冷却剤供給通路や噴射口を設けて潤滑及び冷却効果を高めることができるとしても、その冷却剤供給通路に供給される冷却剤としては、依然として、従前の水や油、エマルジョン、あるいは空気等であるため、多量の冷却剤が必要となるという問題があった。とくに、不燃性エマルジョンは劣化すると産業廃棄物として処理することが困難であるため、使用後のあるいは古くなった多量のエマルジョンの処理にコストがかかるという問題があった。一方、冷却剤の使用量を削減するために冷却剤を霧状にして噴霧する場合には、油は質量が小さいため霧状にして噴霧すると空気中に飛散し過ぎてしまい、十分な量の油が工作物の被工作面に付着せず、工作物と加工工具の潤滑や熱の冷却が十分に行われないという問題があるばかりでなく、霧状の油が飛散すると火災発生の危険性や人体への影響等が考えられ、工場環境の点でも問題があった。また、水と油の混合液を噴霧する方法においても、油分はやはり空気中に飛散し過ぎるため同様の問題があった。本発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、工具又は該工具を取り付ける工具台に冷却剤を供給する冷却剤供給通路が形成された工作機械装置において、冷却剤の使用量を削減し、且つ環境にも良い工作機械装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明においては、工具又は該工具を取り付ける工具台に冷却剤を供給する冷却剤供給通路が形成された工作機械装置において、前記冷却剤供給通路の始端部に、外部から供給される油を空気流によって霧状化する油霧化室と、該油霧化室で霧状化した油を含有する空気流で外部から供給される水を水滴化して水滴の表面に油膜が形成された油膜付水滴を生成する水滴化室と、該水滴化室で生成された油膜付水滴を放出するトップノズルと、からなる油膜付水滴生成混合器を接続し、前記冷却剤供給通路の終端部を、該冷却剤供給通路の内径よりも小さな口径の噴射口と接続したことを特徴とする。このように構成することにより、油膜付水滴生成混合器によって生成された油膜付水滴がある程度の割合でそのままの形態で冷却剤供給通路を流れて再度噴射口から油膜付水滴として噴射されるので、油のみを霧状化して噴霧した場合に比べて空気中に飛散し過ぎることなく、工作物の加工面に油膜付水滴が付着するため、極めて少ない供給量で十分な潤滑及び冷却効果を奏し、また、冷却剤の飛散を抑えることができ、優れた環境を提供することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。そこで、まず、工作機械装置としてタレット型旋盤の工具取付台について図１及び図２を参照して説明する。図１は、タレット型旋盤の工具取付台の分解斜視図であり、図２は、タレット型旋盤の工具取付台の正面図である。
【０００７】
図において、タレット支持台１００の前面側には、タレット本体１０１が所定角度ずつ確動するように設けられている。タレット本体１０１の前面には、各種工具１０３を取り付けることが可能な工具ホルダー１０２が着脱自在に固定されている。工具ホルダー１０２には、工具１０３の加工用チップ１０５に向けて冷却剤を噴射する噴射口１０４がそれぞれ設けられている。なお、タレット本体１０１及び工具ホルダー１０２には、後述する供給パイプ１０８から供給される冷却剤を各噴射口１０４に導くための供給経路（図示しない）が形成されている。
【０００８】
一方、タレット支持台１００の後面には、前記タレット本体１０１の軸の後端部（図示しない）を軸支する軸受部材１０６が取り付けられ、その軸受部材１０６の後面に接続具１０７が取り付けられている。接続具１０７には、前方に延びるように供給パイプ１０８が固定され、その側面に後述する油膜付水滴生成混合器１とフレキシブルパイプ１１０を介して連結される連結具１０９が装着されている。供給パイプ１０８の先端（前端）は、タレット本体１０１の内部に挿入され、前述したタレット本体１０１及び工具ホルダー１０２に形成される供給経路と冷却剤が漏れないように接続される構成となっている。ただし、タレット本体１０１に装着される複数の工具のうち、回転して所定の位置に停止されることにより使用に供される工具１０３に対応する供給通路とのみ接続し得る構造となっている。
【０００９】
上記の構成からなるタレット型旋盤の工具取付台においては、油膜付水滴生成混合器１から噴射される冷却剤がフレキシブルパイプ１１０、供給パイプ１０８及びタレット本体１０１及び工具ホルダー１０２に形成される供給経路を通って噴射口１０４から再度工具１０３の加工チップに向けて噴射されるものである。したがって、フレキシブルパイプ１１０、供給パイプ１０８及びタレット本体１０１及び工具ホルダー１０２に形成される供給経路が冷却剤を供給する冷却剤供給通路を構成するものであり、この冷却剤供給通路の始端部に油膜付水滴生成混合器１が接続され、冷却剤供給通路の終端部に噴射口１０４が接続されている。しかして、冷却剤供給通路を構成するフレキシブルパイプ１１０、供給パイプ１０８及びタレット本体１０１及び工具ホルダー１０２に形成される供給経路は、その内径がほぼ等しくなるようにそれぞれ形成され、これらの冷却剤供給通路の内径に比べて噴射口１０４の口径が小さくなるように形成されている。
【００１０】
ところで、油膜付水滴生成混合器１によって噴射される冷却剤は、油膜付水滴が霧状化したものであるが、冷却剤供給通路に噴射された油膜付水滴は、霧状化の状態で冷却剤供給通路を前方に向かって移動するものではなく、液状化した状態で冷却剤供給通路の内壁に沿って流れるように移動して噴射口１０４に到達する。そして、噴射口１０４の口径が冷却剤供給通路の内径よりも小さく形成されているので、噴射口１０４から噴射される際に再度霧状化されて加工点に向かって噴射されるものである。そして、冷却剤供給通路を液状化して移動する際にも、油膜付水滴が水と油に完全に分離するのではなく、所定の割合で油膜付水滴の形態が保持されたまま噴射口１０４に到達して再度油膜付水滴として噴射口１０４から噴射されるものと考えられる。そして、その結果、油のみを霧状化して噴霧した場合に比べて空気中に飛散し過ぎることなく、工作物の加工面に油膜付水滴が付着するため、極めて少ない供給量で十分な潤滑及び冷却効果を奏し、また、冷却剤の飛散を抑えることができ、優れた環境を提供することができる。
【００１１】
なお、図１及び図２に示す実施形態においては、タレット本体１０１及び工具ホルダー１０２に供給経路が形成された例を示したが、図３に示すように、工具ホルダー１０２に固定される工具１０３自体に供給経路１１１が形成されたものでも良い。図示の供給経路１１１には、例えば、図１の連結具１０９が直接接続されて２つに分岐された噴射口１０４から加工チップ１０５の表面と裏面に冷却剤を噴射する構造のものが示されているが、工具１０３の内部にタレット本体１０１及び工具ホルダー１０２に形成される供給経路と連通する供給経路を形成したものでも良い。
【００１２】
ところで、上述した冷却剤供給通路に接続される油膜付水滴生成混合器１は、図４及び図５に示す構造を有している。以下、図４及び図５を参照して油膜付水滴生成混合器１の構造について説明する。図４は、実施形態に係る油膜付水滴生成混合器１の内部を示す断面図である。図５は、油膜付水滴生成混合器１に空気、油及び水を供給する油膜付水滴供給装置９４の概略図である。
【００１３】
図４において、油膜付水滴生成混合器１は、外部から供給される油を空気流によって霧状化する油霧化室８が形成されるフォグ室形成部材２と、該フォグ室形成部材２に連結され且つ前記油霧化室８で霧状化した油を含有する空気流で外部から供給される水を水滴化して油膜付水滴を生成する水滴化室３６，６１が形成されるセカンダリフォグ室形成部材３と、該セカンダリフォグ室形成部材３に連結され且つ生成された油膜付水滴を外部へ放出するトップノズル４と、該トップノズル４を前記セカンダリフォグ室形成部材３に固定するノズルケース５と、から構成されている。
【００１４】
まず、フォグ室形成部材２の構造について図４を参照して説明する。フォグ室形成部材２は、ステンレス鋼又はプラスチックスで形成される角柱又は円中形状のものである。フォグ室形成部材２の後端面（図の右側）中央部には、圧縮空気を供給するための空気ダクト８２（図５参照）が接続される凹状の空気吸入口６が形成されている。一方、フォグ室形成部材２の前端面（図の左側）中央部には、セカンダリフォグ室形成部材３を挿入して取り付けるための取付凹部７が形成されている。空気吸入口６の底面から取付凹部７の底面にかけては、フォグ室形成部材２を貫通するように油霧化室８が貫通されている。なお、空気吸入口６の内周面には、空気ダクト８２をネジ止めするためのネジ溝が切られており、取付凹部７の内周面にも、セカンダリフォグ室形成部材３をネジ止めするためのネジ溝が切られている。
【００１５】
油霧化室８の両端部分には、スプレイノズル９，１２が嵌入固定されている。即ち、空気吸入口６側には、外部から供給された油を霧状化させるためのオイルスプレイノズル９が嵌入されてＣ型止め輪１１で固定されている。取付凹部７側には、外部から供給された水を水滴化するためのウォータスプレイノズル１２が嵌入されてＣ型止め輪１４で固定されている。なお、オイルスプレイノズル９には、油をオイルスプレイノズル９内に流入させるための第１油流入口１０が臨んでいる。また、ウォータスプレイノズル１２には、水をウォータスプレイノズル１２内に流入させるための水流入口１３が臨んでいる。
【００１６】
そして、フォグ室形成部材２の一側面で空気吸入口６寄りには、油を供給するための油供給ダクト８７（図５参照）が接続される油吸入口１６が形成され、この油吸入口１６の底面からは前記第１油流入口１０に向かって油吸入通路１７が形成されている。また、油吸入口１６が設けられる側面と同じ側面で取付凹部７寄りには、水を供給するための水供給ダクト９２（図５参照）が接続される水吸入口１８が形成され、この水吸入口１８の底面からは前記水流入口１３に向かって水吸入通路１９が形成されている。
【００１７】
更に、フォグ室形成部材２の取付凹部７側の端面からは、油霧化室８に貫通するＬ字状の第１バイパス通路２０が対称となる位置に２箇所形成されている。また、第１バイパス通路２０の折曲がり部分からフォグ室形成部材２の側面にかけて閉塞部材２１が挿入されている。これは、フォグ室形成部材２の側面から油霧化室８にかけて貫通する穴の外側の約半分を閉塞しているものであり、第１バイパス通路２０をＬ字状に形成するために必要なものである。即ち、Ｌ字状に通路を形成することは不可能なため、まずフォグ形成部材室２の端面から通路を形成し、この通路と直交する通路をフォグ室形成部材２の側面から油霧化室８にかけて形成してＴ字状の通路とし、この後、２つの通路の交差部分からフォグ室形成部材２の側面にかけての通路の部分を、前述のように閉塞部材２１で閉塞することによってＬ字状としているものである。
【００１８】
次に、セカンダリフォグ室形成部材３の構造について説明すると、セカンダリフォグ室形成部材３は、ステンレス鋼又はプラスチックスで円筒形状に形成されるものである。そして、セカンダリフォグ室形成部材３の後端面（図示の右側）中央部には、フォグ室形成部材２の取付凹部７に挿入される取付凸部３０が形成されている。また、後端面の外縁部寄りには、Ｏリング３２を嵌入するためのＯリング取付溝３１が円状に周設され、このＯリング取付溝３１と取付凸部３０との間には、前記第１バイパス通路２０と連接するバイパス通路連結溝３８が円状に周設されている。このバイパス通路連結溝３８は、その溝中心の径寸法が前記２つの第１バイパス通路２０の中心間距離寸法とほぼ同じに設定されており、その溝幅は第１バイパス通路２０の直径とほぼ同じ寸法で形成されている。なお、取付凸部３０の外周には、取付凹部７の内周に切られているネジ溝と噛合するネジが切られている。
【００１９】
一方、セカンダリフォグ室形成部材３の前端面（図示の左側）中央部には、ノズルケース５を取り付けるためその内周にネジ溝が切られているノズルケース挿入凹部３３が形成されている。また、前端面の外縁部寄りには、Ｏリング３５を嵌入するためのＯリング取付溝３４が円状に周設されている。また、前記フォグ室取付凹部７の底面から取付凸部３０の端面に向かって、外部から供給された水を水滴化するための水滴化室６４が貫通形成されている。水滴化室６４は、上流側の第１水滴化室３６と下流側の第２水滴化室６１から構成されているが、下流側の第２水滴化室６１は、前記ノズルケース挿入凹部３３寄りに形成されるセカンダリオイルノズル取付部３７に嵌入されるセカンダリオイルノズル６０によって構成されるものである。
【００２０】
また、前記バイパス通路連結溝３８の底面からは、セカンダリフォグ室形成部材３の先端面に向かって、前記セカンダリオイルノズル取付部３７の位置まで第２バイパス通路３９が形成されている。この第２バイパス通路３９は、互いに１８０度の方向に位置するように２箇所設けられている。また、第２バイパス通路３９の図示左右２ヵ所には、該第２バイパス通路３９とセカンダリオイルノズル取付部３７とが連通するように第１油流入溝４０と第２油流入溝４１とが形成されている。
【００２１】
ところで、セカンダリオイルノズル取付部３７には、前述したように、セカンダリオイルノズル６０が嵌入されるが、このセカンダリオイルノズル６０は、ステンレス鋼又は銅合金により円筒形状に形成されるものであり、その中心には、第２水滴化室６１が前記第１水滴化室３６の径寸法と同じ径寸法で形成されている。また、セカンダリオイルノズル６０の後端面（図の右側）寄りには、上流油流入口としての第２油流入口６２がセカンダリオイルノズル６０の外面から第２水滴化室６１にかけて貫通形成されている。この第２油流入口６２は、等間隔で放射状に複数箇所（４〜１２箇所）形成されているものである。また、セカンダリオイルノズル６０の前端面（図の左側）寄りには、下流油流入口としての第３油流入口６３が第２油流入口６２と同様、セカンダリオイルノズル６０の外面から第２水滴化室６１にかけて貫通形成されている。この第３油流入口６３は、等間隔で放射状に複数箇所（第２油流入口６２の約半数、即ち、２〜６箇所）形成されているものである。なお、本実施形態の場合、第２油流入口６２の径寸法は、第３油流入口６３の径寸法の２倍以上に設定されている。
【００２２】
上記のように構成されるセカンダリオイルノズル６０をセカンダリオイルノズル取付部３７に挿入したときには、第２油流入口６２と第１油流入溝４０とが一致すると共に、第３油流入口６３と第２油流入溝４１とが一致する。
【００２３】
次に、トップノズル４の構造について説明する。トップノズル４は、ステンレス鋼又はプラスチックスにより円筒形状に形成され、その中心には油膜付水滴を放出するための油膜付水滴放出口７０が前記第２水滴化室６１の径寸法とほぼ同じ径寸法で形成されている。また、トップノズル４の後端面（図の右側）には、フランジが形成されており、このフランジの径は、前記セカンダリオイルノズル６０の外径とほぼ同じ寸法に設定されている。
【００２４】
上記したトップノズル４は、ノズルケース５によってセカンダリフォグ室形成部材３に取り付けられるが、このノズルケース５は、ステンレス鋼又は銅合金で円筒状に形成されるものである。また、後端面（図の右側）の中央部には、セカンダリフォグ室形成部材３のノズルケース挿入凹部３３に螺着されるネジ部がその外周に形成される取付凸部５０が形成されている。また、ノズルケース５の中心には、トップノズル４が挿入されるトップノズル挿入穴５１が形成されている。
【００２５】
上記のように複数の部品から構成される油膜付水滴生成混合器１の組み立てについて説明する。まず、セカンダリフォグ室形成部材３の後端面に設けられるＯリング取付溝３１にＯリング３２を装着した後、セカンダリフォグ室形成部材３の取付凸部３０をフォグ室形成部材２の取付凹部７に螺着することにより、セカンダリフォグ室形成部材３をフォグ室形成部材２に固定する。ここで、Ｏリング取付溝３１は、その溝深さ寸法がＯリング３２の直径寸法より小さいため、Ｏリング取付溝３１にＯリング３２を装着した際、Ｏリング３２の上端部分がセカンダリフォグ室形成部材３の後端面から突出している。このため、セカンダリフォグ室形成部材３をフォグ室形成部材２に固定した際、Ｏリング３２がＯリング取付溝３１の底面とフォグ室形成部材２の前端面との間に挟み込まれ、これによりフォグ室形成部材２とセカンダリフォグ室形成部材３との間の気密状態が保たれることとなる。また、Ｃ型止め輪１４と取付凸部３０の端面との間には、Ｏリング１５が介装されるので、油霧化室８と第１水滴化室３６とは、気密が保たれた状態で連通する。
【００２６】
また、セカンダリフォグ室形成部材３の後端面のバイパス通路連結溝３８は、円状に周設されているため、セカンダリフォグ室形成部材３をフォグ室形成部材２に固定した際に、第１バイパス通路２０は必ずバイパス通路連結溝３８と連通することとなる。このため、第１バイパス通路２０は、バイパス通路連結溝３８を介して第２バイパス通路３９と連通することとなる。
【００２７】
次いで、セカンダリフォグ室形成部材３のセカンダリオイルノズル取付部３７にセカンダリオイルノズル６０をノズルケース挿入凹部３３側から挿入する。このとき、セカンダリオイルノズル６０の第３油流入口６３が先に挿入されるように挿入する。そして、セカンダリオイルノズル取付部３７にセカンダリオイルノズル６０を挿入した際には、前述したように、第１油流入溝４０に対応する位置に第２油流入口６２が位置し、第２油流入溝４１に対応する位置に第３油流入口６３が位置することとなる。このため、第２バイパス通路３９は、第１油流入溝４０と第２油流入口６２及び第２油流入溝４１と第３油流入口６３を介して第２水滴化室６１と連通することとなる。
【００２８】
次に、セカンダリフォグ室形成部材３の前端面に設けられるＯリング取付溝３４にＯリング３５を装着した後、トップノズル４をフランジ部側からセカンダリフォグ室形成部材３のノズルケース挿入凹部３３に挿入する。そして、トップノズル４にノズルケース５を挿入し、ノズルケース５の取付凸部５０をセカンダリフォグ室形成部材３のノズルケース挿入凹部３３に螺着することにより、トップノズル４及びノズルケース５がセカンダリフォグ室形成部材３に固定されることとなる。ここで、Ｏリング取付溝３４は、その溝深さがＯリング３５の直径寸法より小さいため、Ｏリング取付溝３４にＯリング３５を装着した際、Ｏリング３５の上端部分がセカンダリフォグ室形成部材３の前端面から突出している。このため、ノズルケース５をセカンダリフォグ室形成部材３に固定した際、Ｏリング３５がＯリング取付溝３４の底面とノズルケース５の後端面との間に挟み込まれ、これによりセカンダリフォグ室形成部材３とノズルケース５との間の気密状態が保たれることとなる。
【００２９】
油膜付水滴生成混合器１は、以上のように組み立てられるが、次に、この油膜付水滴生成混合器１に空気、油及び水を供給する油膜付水滴供給装置９４について図５を参照して説明する。
【００３０】
図５において、油膜付水滴生成混合器１の空気吸入口６には、空気供給ダクト８２を接続するための空気供給用継手８３が螺着されており、空気供給用継手８３に接続された空気供給ダクト８２は、空気の流量を調整する流量調整弁８１に接続されている。流量調整弁８１は、空気供給ダクト８２を介して空気を供給するためのコンプレッサー８０に接続されている。
【００３１】
また、油膜付水滴生成混合器１の油吸入口１６には、油供給ダクト８７を接続するための油供給用継手８８が螺着されており、油供給用継手８８に接続された油供給ダクト８７は、油量を計量する油計量バルブ８６に接続されている。油計量バルブ８６は、油供給ダクト８７を介して油を供給するための油ポンプ８５に接続され、油ポンプ８５からは油の貯留してある油タンク８４に油供給ダクト８７が接続されている。
【００３２】
更に、油膜付水滴生成混合器１の水吸入口１８には、水供給ダクト９２を接続するための水供給用継手９３が螺着されており、水供給用継手９３に接続された水供給ダクト９２は、水量を計量する水計量バルブ９１に接続されている。水計量バルブ９１は、水供給ダクト９２を介して水を供給するための水ポンプ９０に接続され、水ポンプ９０からは水の貯留してある水タンク８９に水供給ダクト９２が接続されている。
【００３３】
次に、油膜付水滴生成混合器１に供給された空気，油及び水により、油膜付水滴生成混合器１内で油膜付水滴１００が生成される過程を図４及び図５を参照して説明する。
【００３４】
まず、コンプレッサー８０から供給される圧縮空気が、空気吸入口６からオイルスプレイノズル９内へ送り込まれる。また、油タンク８４から供給される油が油吸入口１６から油吸入通路１７を通り、第１油流入口１０からオイルスプレイノズル９内へ流入する。このオイルスプレイノズル９内へ流入した油は、前記オイルスプレイノズル９内で圧縮された空気の圧力により霧状化されて油霧化室８内へ噴出され、その後、圧縮空気と共にウォータスプレイノズル１２内へ送り込まれる。このとき、霧状化されなかった油の一部は、油霧化室８の内周面に沿って液状のまま第１バイパス通路２０内へ流入し、その後、バイパス通路連結溝３８及び第２バイパス通路３９を介して第１油流入溝４０及び第２油流入溝４１に流入する。
【００３５】
第１油流入溝４０に流入した油は、セカンダリオイルノズル取付部３７に設けられた第２油流入口６２から第２水滴化室６１内へ噴出される。また、第２油流入溝４１に流入した油は、セカンダリオイルノズル取付部３７に設けられた第３油流入口６３から第２水滴化室６１内へ噴出される。
【００３６】
このとき、第２油流入口６２の直径は第３油流入口６３の直径の２倍である上に、第２油流入口６２が複数箇所（図示の実施形態の場合８箇所）設けられているのに対して、第３油流入口６３はその半数しか設けられていないため、第３油流入口６３には第２油流入口６２にかかる圧力に比べて高い圧力がかかり、第２油流入口６２に比べ第３油流入口６３には油が流入し難い。即ち、第２油流入口６２の方が第３油流入口６３よりも油流入量が多くなるように形成されている。このため、第２バイパス通路３９内の油は、まず第２油流入口６２から第２水滴化室６１内へ噴出され、次いで第３油流入口６３から第２水滴化室６１内ヘ噴出されることとなる。
【００３７】
一方、水タンク８９から供給される水が水吸入口１８から水吸入通路１９を通り、第１水流入口１３からウォータスプレイノズル１２内へ流入する。このウォータスプレイノズル１２内へ流入した水は、油霧化室８からウォータスプレイノズル１２内へ送り込まれた圧縮空気により水滴化されて水滴となると共に、この水滴の表面全体に霧状化された油が油膜として付着し、第１水滴化室３６で油膜付水滴が生成される。このとき、水滴のすべてに油膜が付着するものではなく、油膜が付着していない水滴も存在している。
【００３８】
油膜の付着していない水滴に対しては、第１水滴化室３６から第２水滴化室６１に噴出された際、第２油流入口６２から流入した油が油膜としてその表面全体に付着し、油膜付水滴となる。この時点でほとんどの水滴は油膜が付着して油膜付水滴となるが、この時点で油膜が付着していない水滴が僅かに残っていた場合でも、その水滴に対しては、第３油流入口６３から流入した油が油膜として付着し、油膜付水滴となるため、ウォータスプレイノズル１２で生成された水滴は、１００％油膜付水滴となる。こうして生成されたすべての油膜付水滴は、油膜付水滴放出口７０を通り、油膜付水滴生成混合器１外へ放出されることとなる。なお、本実施形態に係る油膜付水滴生成混合器１で生成される油膜付水滴の大きさは、１００μｍ〜２００μｍである。
【００３９】
以上で、本実施形態に係る工作機械装置の工具取付台の構成の概略について説明したが、次に、本実施形態に係る冷却剤供給機構と従来の冷却剤供給機構とを対比した実験結果について図６乃至図８を参照して説明する。図６は、本実施形態と従来の霧状化油を噴射した場合を比較した粒径別濃度分布図であり、図７は、本実施形態と従来の霧状化油又はエアーブローを噴射した場合を比較したエアー使用量を示すグラフであり、図８は、本実施形態と従来のエアーブローを噴射した場合を比較した加工本数と表面粗さとの関係を示すグラフである。
【００４０】
図６において、本実施形態に係る冷却剤供給機構（油膜付水滴）を噴射した場合と従来の霧状化油とを噴射した場合の霧状化して１ｍ^３中の空気中に分散した粒の平均粒径（単位μｍ）と濃度（単位ｍｇ／ｍ^３）との関係において、本実施形態における油膜付水滴の場合には、０．２から１２．０までの範囲の各平均粒径における濃度が２．０未満であるのに対し、霧状化油の場合には、０．２から１２．０までの範囲の各平均粒径における濃度が２９．０〜０．７の間であり、しかも、微少粒径の濃度が高くなっている。このことは、従来の霧状化油の場合には、空気中に分散する粒子が多いことを示しており、作業環境が悪いことを教示しているのに対し、油膜付水滴の場合には、空気中に分散している粒子が少なく、作業環境が良好であることを示している。なお、図６の粒径別濃度分布図は、ブラウン運動の原理を利用したピエゾ型の質量計（ＡＮＤＥＲＳＥＮ社製）を使用して測定したものである。
【００４１】
次に、図７において、本実施形態の油膜付水滴を第１図乃至第３図に示す構造によって供給した場合（「油膜付水滴バイトスルー」と表示）と、油膜付水滴生成混合器１から加工点に向けて直接噴射した場合（「油膜付水滴外部供給」と表示）と、霧状化油を加工点に向けて直接噴射した場合（「霧状化油」と表示）と、エアーを加工点に向けて直接噴射した場合（「ドライ（エアーブロー）」と表示）と、の単位時間当たりの流量（単位；ｌ／ｍｉｎ）、換言するならばエアー使用量を比較したときに、ほぼ同じ冷却効果を得るために、エアーを加工点に向けて直接噴射する場合には、エアー圧が０．３５ＭＰａで約５５０ｌ／ｍｉｎの流量が必要であり、霧状化油を加工点に向けて直接噴射した場合には、エアー圧が０．６０ＭＰａで約１１０ｌ／ｍｉｎの流量が必要であり、油膜付水滴生成混合器１から加工点に向けて直接噴射した場合には、エアー圧が０．２０ＭＰａで約９５ｌ／ｍｉｎの流量が必要であり、油膜付水滴を工具又は工具支持台を通して加工点に向けて直接噴射した場合には、エアー圧が０．２０ＭＰａで約６０ｌ／ｍｉｎの流量が必要であった。このことから、本実施形態に係る油膜付水滴を工具又は工具支持台を通して加工点に向けて直接噴射した場合には、エアー使用量が最も少なくても十分な冷却効果が得られ、ランニングコスト等が安くなり経済的であるという効果がある。特に、油膜付水滴を直接加工点に向けて噴射した場合と比べても経済的である。
【００４２】
更に、図８において、本実施形態の油膜付水滴を第１図乃至第３図に示す構造によって供給した場合（「油膜付水滴バイトスルー加工」と表示）と、油膜付水滴生成混合器１から加工点に向けて直接噴射した場合（「油膜付水滴外部供給加工」と表示）と、エアーを加工点に向けて直接噴射した場合（「ドライ（エアーブロー）加工」と表示）と、の加工本数と加工物の表面粗さ（単位；Ｒｚ）との関係を比較したときに、いずれの場合も加工本数の増加に伴って表面粗さが粗くなるが、その増加率は、従来のエアーブローの場合の増加率よりも油膜付水滴の場合は少なく、しかも、油膜付水滴を噴射する場合でも、直接噴射よりもバイトスルーの方が増加率が少ないという結果になった。このことから、本実施形態に係る油膜付水滴を工具又は工具支持台を通して加工点に向けて直接噴射した場合には、十分な潤滑効果が得られるため、加工本数が増加しても表面粗さの増加率を抑制することができる効果がある。
【００４３】
以上、本実施形態においては、工具１０３又は該工具１０３を取り付ける工具台１０１，１０２に冷却剤を供給する冷却剤供給通路１０８，１１０が形成された工作機械装置において、前記冷却剤供給通路１０８，１１０の始端部に、外部から供給される油を空気流によって霧状化する油霧化室８と、該油霧化室８で霧状化した油を含有する空気流で外部から供給される水を水滴化して水滴の表面に油膜が形成された油膜付水滴を生成する水滴化室３６，６１と、該水滴化室３６，６１で生成された油膜付水滴を放出するトップノズル４と、からなる油膜付水滴生成混合器１を接続し、前記冷却剤供給通路１０８，１１０の終端部を、該冷却剤供給通路１０８，１１０の内径よりも小さな口径の噴射口１０４と接続したことにより、油膜付水滴生成混合器１によって生成された油膜付水滴がある程度の割合でそのままの形態で冷却剤供給通路１０８，１１０を流れて再度噴射口１０４から油膜付水滴として噴射されるので、油のみを霧状化して噴霧した場合に比べて空気中に飛散し過ぎることなく、工作物の加工面に油膜付水滴が付着するため、極めて少ない供給量で十分な潤滑及び冷却効果を奏し、また、冷却剤の飛散を抑えることができ、優れた環境を提供することができる。
【００４４】
なお、上記した実施形態では、工作機械装置として、タレット型旋盤を例示したが、ボール盤やＮＣ旋盤等の冷却剤を使用する工作機械装置であれば、どの様なものにも応用することができる。また、上記した実施形態においては、支持台１００の内部に設けられる供給パイプ１０８にフレキシブルパイプ１１０を介して油膜付水滴生成混合器１を接続したものを示したが、油膜付水滴生成混合器１を支持台１００の内部に収納固定して供給パイプ１０８に直接接続したものでも良い。なお、本実施形態におけるフレキシブルパイプ１１０の長さは、約２ｍ以内であれば、十分な効果を奏することが実験の結果から得られている。
【００４５】
【発明の効果】
以上、説明したところから明らかなように、請求項１に係る発明においては、油膜付水滴生成混合器によって生成された油膜付水滴がある程度の割合でそのままの形態で冷却剤供給通路を流れて再度噴射口から油膜付水滴として噴射されるので、油のみを霧状化して噴霧した場合に比べて空気中に飛散し過ぎることなく、工作物の加工面に油膜付水滴が付着するため、極めて少ない供給量で十分な潤滑及び冷却効果を奏し、また、冷却剤の飛散を抑えることができ、優れた環境を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タレット型旋盤の工具取付台の分解斜視図である。
【図２】タレット型旋盤の工具取付台の正面図である。
【図３】工具内に冷却剤供給経路が形成された場合の工具の先端部分の側面図である。
【図４】実施形態に係る油膜付水滴生成混合器の内部を示す断面図である。
【図５】油膜付水滴生成混合器に空気、油及び水を供給する油膜付水滴供給装置の概略図である。
【図６】本実施形態と従来の霧状化油を噴射した場合を比較した粒径別濃度分布図である。
【図７】本実施形態と従来の霧状化油又はエアーブローを噴射した場合を比較したエアー使用量を示すグラフである。
【図８】本実施形態と従来のエアーブローを噴射した場合を比較した加工本数と表面粗さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　油膜付水滴生成混合器
４　トップノズル
８　油霧化室
３６　第１水滴化室
６１　第２水滴化室
６４　水滴化室
１００　タレット支持台
１０１　タレット本体
１０２　工具ホルダー
１０３　工具
１０４　噴射口
１０８　供給パイプ（冷却剤供給通路）
１１０　フレキシブルパイプ（冷却剤供給通路）

Claims

工具又は該工具を取り付ける工具台に冷却剤を供給する冷却剤供給通路が形成された工作機械装置において、
前記冷却剤供給通路の始端部に、外部から供給される油を空気流によって霧状化する油霧化室と、該油霧化室で霧状化した油を含有する空気流で外部から供給される水を水滴化して水滴の表面に油膜が形成された油膜付水滴を生成する水滴化室と、該水滴化室で生成された油膜付水滴を放出するトップノズルと、からなる油膜付水滴生成混合器を接続し、
前記冷却剤供給通路の終端部を、該冷却剤供給通路の内径よりも小さな口径の噴射口と接続したことを特徴とする工作機械装置。