JP2004167665A - クーラント噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏平でコンパクトな構成とするとともに、クーラント漏れや切粉侵入を防止したクーラント噴射装置を提供する。
【解決手段】主軸Ｓの周囲に各ノズル管Ｎを配置するクーラント噴射装置１００，２００は、環体１ととで偏平なケースを構成し、環体に各ノズル管Ｎを挿通すりる貫通長孔１Ｄの外面側にシャツタ板５を配置し、上記環体１の内部に複数個のノズル管Ｎを駆動すると、各ノズル管Ｎの基端部Ｎ１に設けた球体Ｎ２を凹球面３Ｂで受けるノズル支持環体３とを内蔵するものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削液を噴射するクーラント噴射装置に係り、特に、主軸先端位置に複数のノズルを環状に配置し、そのノズル方向制御を一斉に行えるようにしたものの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、切削液を噴射するクーラント噴射装置が多く提供されている。そして、主軸先端位置に複数のノズルを環状に配置し、そのノズル方向制御を一斉に行えるようにしたものが提供されている。（例えば，特許公報１参照）
【０００３】
【特許公報１】
特開平８−５７７４２号公報、図１と段落「０００９」〜「００１３」に記載
【０００４】
上記クーラント噴射装置は、工具長さの長・短や外径の大・小に関連してそのノズル方向を工具交換時の工具情報により制御し、常にクーラント液が工具刃先に向けて噴射されることが望まれる。また、最近は高速切削等により７Ｍｐａ以上の高圧クーラントを使用するケースが多くなっている。
【０００５】
しかしながら、上記従来のクーラント噴射装置では、複数のノズル配置や配管が煩雑であるため、狭い主軸先端に取付の為の広い占有空間が必要になる。更に、各ノズルは首振り構造をなしているから、この首振り機構からのクーラント漏れ及び細かな切粉が内部へ侵入して首振り機構を損なうと言う難点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来のクーラント噴射装置が持つ問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は偏平でコンパクトな構成とするとともに、クーラント漏れや切粉侵入を防止したクーラント噴射装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の請求項１記載のクーラント噴射装置は、主軸の周囲に各ノズル管を配置するクーラント噴射装置において、環体と閉塞環体とで偏平なケースを構成し、環体に各ノズル管を挿通する貫通長孔の外面側にシャツタ板を配置し、上記環体の内部に複数個のノズル管を駆動するリング体と、各ノズル管の基端部に設けた球体を凹球面で受ける支持環体とを内蔵したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２記載のクーラント噴射装置は、中心位置に主軸を挿通させ周囲にリング空間を設け、且つその側面に半径方向にノズル管の複数個の貫通長孔を明けた環体と、この環体のリング空間内に嵌入し且つ側面にノズル管の複数個のカム孔を明けたリング体と、このリング体の外周に刻設した歯車に螺合するウオーム機構の出力側となる平歯車と、上記環体の開口側面に係合し、複数のノズル管の基端部に設けた球体を嵌入支持して内外径方向にのみ首振りさせる凹球面を有するとともに各ノズル管の球体に明けた通孔と連通する環状通路を有するノズル支持環体と、上記環体の開口側面を閉塞する閉塞環体と、からなり、上記複数のノズル管はリング体のカム孔を貫通させるとともに、環体の複数個の貫通長孔を貫通させて外部に露出させ、且つこの環体の複数個の貫通長孔の外面側にシャツタ板を配置したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３のクーラント噴射装置は、請求項１または２において、各ノズル管の噴射口を主軸中心側へ約１５°傾けて開口させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４のクーラント噴射装置は、請求項２において、ウオーム機構の入力側がモータと連結されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５のクーラント噴射装置は、請求項１から４項のいずれか１項記載のクーラント噴射装置において、上記シャッタ板は、空間体の複数個の貫通長孔の外面側に３層構造のシャツタ板を配置し、内部側から低圧のエアをかけたことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の請求項１及び２のクーラント噴射装置によると、環体を中心位置に主軸を挿通させ周囲にリング空間が設けられていて、この周囲の側面に半径方向に首振りするの複数個のノズル管を設けており、この環体のリング空間内に嵌入したリング体をウオーム機構により旋回して、各ノズル管の向きを内外径方向に一斉に首振りし、工具長さの長・短や外径の大・小に関連してそのノズル方向を工具交換時の工具情報により制御される。
【００１３】
しかして、主軸の周囲に各ノズル管を配置するクーラント噴射装置は、環体と閉塞環体とで偏平なケースを構成し、環体に各ノズル管を挿通する貫通長孔の外面側にシャツタ板を配置し、上記環体の内部に複数個のノズル管を駆動するリング体と、各ノズル管の基端部に設けた球体を凹球面で受ける支持環体とを内蔵するものであるから、偏平でコンパクトな構成により狭い主軸先端に容易に取り付け出来るとともに、クーラント漏れや切粉侵入を防止することができる。
【００１４】
請求項３のクーラント噴射装置によると、各ノズル管の噴射口を主軸中心側へ約１５°傾けて開口させているから、各ノズル管の狭い旋回角度範囲においても、クーラント液の噴射方向を工具の中心側に向けることができる。これにより、小径工具や長さの短い工具にも、的確にクーラント液を噴射させられる。
【００１５】
請求項４のクーラント噴射装置によると、ウオーム機構の入力側とモータが連結されているから、主軸に配置されているクーラント噴射装置をモータが駆動して複数のノズル管の方向制御を自動的に行える。
【００１６】
請求項５のクーラント噴射装置によると、シャッタ板は、空間体の複数個の貫通長孔の外面側に３層構造のシャツタ板を配置し、内部側からエアパージをかけているから、クーラント噴射装置における各ノズル管の３層構造のシャツタ板から外部へのクーラント漏れを無くすとともに、工具刃先から排出される切粉が各ノズル管の３層構造のシャツタ板からの侵入を防止することができる。
これにより、故障やトラブルを起こさないクーラント噴射装置が提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して本発明のクーラント噴射装置１００の第１実施形態を説明する。クーラント噴射装置１００は、工作機械Ｍの主軸Ｓのとなる先端面にボルト等の適宜締結手段により配置される。このクーラント噴射装置１００の外周下面には、複数個のノズル管Ｎが下向きに配置されるとともに、半径方向に首振り出来るように、ウオーム機構Ｕの入力側となるウオーム軸Ｕ１にモータＭ１の回転軸Ｓ１が連結している。上記モータＭ１の回転軸Ｓ１は、主軸Ｓに対して平行方向に配置され、主軸に配置されるクーラント噴射装置１００に対して、ウオーム機構Ｕのウオーム軸Ｕ１を駆動するモータＭ１の配置が主軸Ｓ１の縦方向の邪魔にならない空間位置になっている。これにより、狭い主軸先端位置にクーラント噴射装置が配置される。
【００１８】
また、図２における本発明のクーラント噴射装置２００は、モータＭ１の回転軸Ｓ１は、主軸Ｓに対して直角方向に配置され、主軸に配置されるクーラント噴射装置に対して、ウオーム機構Ｕの入力側となるウオーム軸Ｕ１を駆動する手動ハンドルＨが取り付けられている。勿論、このウオーム軸Ｕ１にモータＭ１を取り付けても良い。このモータ配置によっても、主軸Ｓ１の横方向の邪魔にならない空間を確保している。これで、狭い主軸先端位置にクーラント噴射装置２００が配置される。
【００１９】
しかして、上記クーラント噴射装置１００，２００によると、上記複数個のノズル管Ｎは、向きを内外径方向に一斉に首振りし、工具長さの長・短や外径の大・小に関連してそのノズル方向を工具交換時の工具情報により制御される。そして、高圧クーラント装置「図示無し」からの高圧クーラント液Ｃをクーラント噴射装置１００，２００内に供給し、各ノズル管Ｎから工具Ｔの刃先Ｔ１に向けて外周の上方から噴射される。
【００２０】
続いて、クーラント噴射装置１００，２００を、図３〜図９により詳細に説明する。クーラント噴射装置１００，２００は、図９に示すように、環状下面「側面」の周囲に配置した複数個のノズル管Ｎを持つ環体１と、上記ノズル管Ｎを半径方向に首振りさせるリング体２と、ノズル管Ｎを半径方向に首振り可能に支持するノズル支持環体３と、閉塞環体４とからなる。
【００２１】
更に、詳細に説明すると、環体１は、中心位置に主軸Ｓを挿通させ周囲にリング空間１Ａを設け、且つその側面１Ｂに半径方向に凹座面１Ｃを設け、この凹座面１Ｃの中央位置にノズル管Ｎの複数個の貫通長孔１Ｄを明けている。リング体２は、上記環体１のリング空間１Ａ内に嵌入し且つ側面１Ｂに半径方向に凹設した凹座面１Ｃにノズル管Ｎの複数個のカム孔２Ｃを合わせている。上記リング体２の外周に刻設した歯車２Ｄには、ウオーム機構Ｕの入力側となるウオーム軸Ｕ１のウオームＵ２がウオームホイールＵ３に噛み合い、このウオームホイールＵ３の回転軸Ｕ４に嵌着した平歯車Ｕ５が螺合する。この平歯車Ｕ５の駆動は、手動ハンドルＨ又はモータＭ１に連結したウオーム機構Ｕにより行われ、リング体２を時計・反時計方向に回動駆動することができる。
【００２２】
上記ノズル支持環体３は、上記環体１のリング空間１Ａ内におけるリング体２の上側となる開口側面１Ｅ内に係合する。このノズル支持環体３の周囲には、図６と図８に示すように、複数のノズル管Ｎの基端部Ｎ１に設けた球体Ｎ２を嵌入支持し、球体Ｎ２に設けた支持ピンＰ１によりノズル管Ｎを回り止めして内外径方向（主軸の中心と外径方向）にのみ首振りさせる軸受体３Ａと、この凹球面３Ｂを有する。上記凹球面３Ｂと球体Ｎ２とは、クーラント液Ｃの漏れを防止するために、２つのＯリングＲを内装させている。このＯリングＲは、座板１０により所定圧力で押圧すべく、ボルトＢにより固定されている。更に、上記ノズル支持環体３は、各ノズル管Ｎの球体Ｎ２に明けた通孔ｈと連通する環状通路ｈ２が上面に設けられている。
【００２３】
しかして、上記複数のノズル管Ｎは、リング体２のカム孔２Ｃを貫通させるとともに、環体１の複数個の貫通長孔１Ｄを貫通させて外部に露出させている。上記各部材２，３，Ｎを組み込んだ環体１の開口側面１Ｅは、閉塞環体４により閉塞されている。これにより、外部から供給される高圧クーラント液Ｃが環体１の開口側面１Ｅ内に圧入され、環状通路ｈ２から各ノズル管Ｎの球体Ｎ２に明けた通孔ｈから、各ノズル管Ｎ内に供給される。更に、環体１の複数個の貫通長孔１Ｃの外面側には、３層構造のシャツタ板５｛５Ａ，５Ｂ，５Ｃ｝を配置し、内部側からエアパージＥＰをかけている。
【００２４】
上記３層構造のシャツタ板５は、図６〜図８にその詳細構成を示す。図示によると、環体１において、側面１Ｂの半径方向に設けた凹座面１Ｃに、シャツタ板５｛５Ａ，５Ｂ，５Ｃ｝を係合し、各ノズル管Ｎの先端ＣリングＲ１とシャツタ板５Ｃ間にコイルバネ３０が圧装されている。このバネ力Ｆでシャツタ板５｛５Ａ，５Ｂ，５Ｃ｝が凹座面１Ｃに押圧された状態で気密性が確保され、各ノズル管Ｎの首振り運動に追従して主軸の半径方向にスライドする。上記シャツタ板５｛５Ａ，５Ｂ，５Ｃ｝と凹座面１Ｃ間には、内部側からエアパージＥＰを掛けることにより、工具刃先から排出される切粉の内部侵入やクーラント液Ｃの外部漏出が３層構造のシャツタ板により防止することができる。
【００２５】
更に、上記各ノズル管Ｎの噴射口Ｎ５は、図７に示すように直進するタイプと、図６に示すように、主軸Ｓの中心側へ約１５°傾けて開口さているタイプを、それぞれ用意していて、適宜に選択して使用される。尚、主軸Ｓの中心側へ約１５°傾けて開口さているタイプは、各ノズル管の狭い旋回角度範囲においても、クーラント液の噴射方向を工具の中心側により大きく向けることができる。
【００２６】
本発明のクーラント噴射装置１００，２００は、上記のように構成され、以下のように作用する。クーラント噴射装置１００，２００によると、環体１を中心位置に主軸Ｓを挿通させ周囲にリング空間が設けられる。この周囲の側面に主軸の中心方向となる半径方向に首振りする複数個のノズル管Ｎを設けている。上記環体１のリング空間１Ａ内に嵌入したリング体２を、ウオーム機構Ｕにより旋回して各ノズル管Ｎの向きを内外径方向に一斉に首振りさせ、工具長さの長・短や外径の大・小に関連してそのノズル方向を工具交換時の工具情報により制御される。
【０００１】
また、クーラント噴射装置１００，２００は、主軸Ｓの周囲に各ノズル管Ｎを配置する環体１と閉塞環体４とで偏平構成となし、環体１に各ノズル管Ｎを挿通する貫通長孔１Ｃの外面側にシャツタ板５｛５Ａ，５Ｂ，５Ｃ｝を配置し、上記環体１の内部に複数個のノズル管を駆動するリング体２と、各ノズル管の基端部に設けた球体を凹球面で受ける支持環体とを内蔵するものであるから、偏平でコンパクトな構成により狭い主軸先端に容易に取り付け出来るとともに、クーラント漏れや切粉侵入を防止することができる。
【０００２】
また、各ノズル管Ｎの噴射口を主軸中心側へ約１５°傾けて開口させている場合は、各ノズル管の狭い旋回角度範囲においても、クーラント液Ｃの噴射方向を工具Ｔの中心側により大きく向けることができる。これにより、小径工具や長さの短い工具においても、的確にクーラント液Ｃを工具先端Ｔ１に噴射させることができる。
【０００３】
更に、ウオーム機構Ｕのウオーム軸Ｕ１と連結するモータＭ１の回転軸Ｓ１は、主軸Ｓに対して水平方向又は垂直方向に配置されるから、主軸に配置されるクーラント噴射装置１００に対して、ウオーム機構Ｕを駆動するモータの配置が主軸の横方向や縦方向の邪魔にならない空間位置にできる。これにより、狭い主軸先端位置にクーラント噴射装置を自由に配置できる。
【０００４】
そして、シャッタ板５｛５Ａ，５Ｂ，５Ｃ｝は、環体１の複数個の貫通長孔１Ｄの外面側に３層構造のシャツタ板を配置し、内部側からエアパージＥＰをかけているから、クーラント噴射装置における各ノズル管Ｎの３層構造のシャッタ板から外部へのクーラント液の漏れを無くすとともに、工具刃先から排出される切粉が各ノズル管Ｎの３層構造のシャツタ板からの侵入を防止することができる。これにより、故障やトラブルを起こさないクーラント噴射装置となる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限定されず、発明の要旨内での設計変更が可能である。例えば、取付ける工作機械は立形に限定されず、横形工作機械に取り付けることも可能である。また、クーラント液噴射装置１００における各部材の構成も上記実施形態に限定され、自由に設計変更できる。また、ノズル管Ｎの個数は、リングサイズにより自由に増減して設定できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１および２によると、主軸の周囲に各ノズル管を配置するクーラント噴射装置は、環体と閉塞環体とで偏平なケースを構成し、環体に各ノズル管を挿通すりる貫通長孔の外面側にシャツタ板を配置し、上記環体の内部に複数個のノズル管を駆動するリング体と、各ノズル管の基端部に設けた球体を凹球面で受ける支持環体とを内蔵するものであるから、偏平でコンパクトな構成により狭い主軸先端に容易に取り付け出来るとともに、クーラント漏れや切粉侵入を防止することができる。
【００３３】
請求項３のクーラント噴射装置によると、各ノズル管の噴射口を主軸中心側へ約１５°傾けて開口させているから、各ノズル管の狭い旋回角度範囲においても、クーラント液の噴射方向を工具の中心側に向けることができる。これにより、小径工具や長さの短い工具にも、的確にクーラント液を噴射できる。
【００３４】
請求項４のクーラント噴射装置によると、ウオーム機構のウオーム軸と連結するモータの回転軸は、主軸に対して水平方向又は垂直方向に配置されるから、主軸に配置されるクーラント噴射装置に対して、ウオーム機構のウオーム軸を駆動するモータの配置が主軸の横方向や立方向の邪魔にならない空間位置にできる。これにより、狭い主軸先端位置にクーラント噴射装置を自由に配置できる。
【００３５】
請求項５のクーラント噴射装置によると、シャッタ板は、空間体の複数個の貫通長孔の外面側に３層構造のシャツタ板を配置し、内部側からエアパージをかけているから、クーラント噴射装置における各ノズル管の３層構造のシャツタ板から外部へのクーラント漏れを無くすとともに、工具刃先から排出される切粉が各ノズル管の３層構造のシャツタ板からの侵入を防止することができる。これにより、故障やトラブルを起こさないクーラント噴射装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のクーラント噴射装置を備えた主軸の正面図である。
【図２】本発明の第２実施形態のクーラント噴射装置を備えた主軸の正面図である。
【図３】本発明の第２実施形態のクーラント噴射装置を図２のＡ−Ａ線方向に見た平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態のクーラント噴射装置を図２のＢ−Ｂ線方向に見た平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のクーラント噴射装置を下方から見た底面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線方向に見たノズル管とその周辺の断面図である。
【図７】図６のノズル管を変更したノズル管とその周辺の断面図である。
【図８】図５のＤ−Ｄ線方向に見たノズル管とその周辺の断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態のクーラント噴射装置の環体とリング体とノズル支持環体と閉塞環体とを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 環体
１Ａ リング空間
１Ｂ 側面
１Ｃ 凹座面
１Ｄ 貫通長孔
１Ｅ 開口側面
２ リング体
３ ノズル支持環体
３Ａ 軸受体
３Ｂ 凹球面
４ 閉塞環体
５｛５Ａ，５Ｂ，５Ｃ｝ シャッタ板
１０ 座板
３０ コイルバネ
Ｃ クーラント液
ＥＰ エアパージ
ｈ 通孔
ｈ２ 環状通路
Ｐ１ 回り止め要の支持ピン
Ｎ ノズル管
Ｎ１ 基端部
Ｎ２ 球体
Ｎ５ 噴射口
Ｍ１ モータ
Ｓ 主軸
Ｓ１ 回転軸
Ｕ ウオーム機構
Ｕ１ ウオーム軸
Ｕ３ ウオームホイール
Ｕ２ ウオーム
Ｕ４ 回転軸
Ｕ５ 平歯車
１００，２００ クーラント噴射装置

Claims (5)

1. 主軸の周囲に各ノズル管を配置するクーラント噴射装置において、環体と閉塞環体とで偏平なケースを構成し、環体に各ノズル管を挿通する貫通長孔の外面側にシャツタ板を配置し、上記環体の内部に複数個のノズル管を駆動するリング体と、各ノズル管の基端部に設けた球体を凹球面で受ける支持環体とを内蔵したことを特徴とするクーラント噴射装置。
2. 中心位置に主軸を挿通させ周囲にリング空間を設け、且つその側面に半径方向にノズル管の複数個の貫通長孔を明けた環体と、この環体のリング空間内に嵌入し且つ側面にノズル管の複数個のカム孔を明けたリング体と、このリング体の外周に刻設した歯車に螺合するウオーム機構の出力側となる平歯車と、上記環体の開口側面に係合し、複数のノズル管の基端部に設けた球体を嵌入支持して内外径方向にのみ首振りさせる凹球面を有するとともに各ノズル管の球体に明けた通孔と連通する環状通路を有するノズル支持環体と、上記環体の開口側面を閉塞する閉塞環体とからなり、上記複数のノズル管はリング体のカム孔を貫通させるとともに、環体の複数個の貫通長孔を貫通させて外部に露出させ、且つこの環体の複数個の貫通長孔の外面側にシャツタ板を配置したことを特徴とするクーラント噴射装置。
3. 各ノズル管の噴射口を主軸中心側へ約１５°傾けて開口させたことを特徴とする請求項１または２記載のクーラント噴射装置。
4. ウオーム機構の入力側がモータと連結されていることを特徴とする請求項２記載のクーラント噴射装置。
5. 上記シャッタ板は、空間体の複数個の貫通長孔の外面側に３層構造のシャツタ板を配置し、内部側からエアパージをかけたことを特徴とする請求項１から４項のいずれか１項記載のクーラント噴射装置。

Images