JP2004261891A

JP2004261891A - 工作機械におけるオイルミスト供給装置

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Publication number: JP2004261891A
Application number: JP2003052597A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hatta; 吉弘八田; Akira Takase; 亮高瀬
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】ワークの加工開始時にワークの加工部にオイルミストを迅速に供給し、ワークの加工作業の能率を向上することができる工作機械におけるオイルミスト供給装置を提供する。
【解決手段】貯留用容器３２にオイルミスト発生器３４を設ける。貯留用容器３２の上部に形成されたオイルミスト貯留空間４２と加工ヘッド１０のオイルミスト供給通路２６をオイルミスト供給管４５によって連通する。前記オイルミスト供給管４５の基端部に電磁開閉弁４８を設ける。制御装置５１からの動作信号によってオイルミスト発生器３４を予め作動して、貯留用容器３２の前記貯留空間４２にオイルミスト３３ａを生成貯留する。ワークの加工動作の開始と同時に制御装置５１から電磁開閉弁４８に開放動作信号を出力し、前記貯留空間４２内のオイルミスト３３ａを加工ヘッド１０のオイルミスト供給通路２６に供給し、工具１５の先端部からオイルミスト３３ａをワークに噴射する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械におけるオイルミスト供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、工作機械の加工ヘッドに装着された工具によってワークを加工する際には、工具によるワークの加工部の冷却と潤滑を行うために、例えば、オイル供給ノズルから前記ワークの加工部にオイルを供給するようになっている。このオイル供給装置としては、オイルタンクから汲み上げた液状のオイルをオイル供給管を通してオイル供給ノズルからワークの加工部に供給するものがあるが、オイルの使用量が多くなるので、ワークの加工コストを低減することができないという問題があった。
【０００３】
上記問題を解消するためにオイルをミスト状にしてワークの加工部に供給するようにしたオイルミスト供給装置もある。このオイルミスト供給装置として、オイルの貯留用容器にオイルミスト発生器を設け、ワークの加工の際に前記オイルミスト発生器を作動させる。そして、前記貯留用容器からオイルミスト供給管を通して加工ヘッドの主軸及び工具の中心部に設けられたオイルミスト供給通路の先端噴射口からオイルミストをワークの加工部に供給するようになっている。このような構成を備えた工作機械用主軸装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５０２９５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のオイルミスト供給装置は、前記オイルミスト供給管及びオイルミスト供給通路に開閉弁が設けられていないので、前記オイルミスト発生器を常時作動させておくことができず、次のような問題があった。すなわち、例えば旧工具と新工具の交換作業を行った後、ワークの加工を再開する際に、オイルミスト発生器を作動させてオイルミストを発生させ、このオイルミストをワークの加工部に供給する。このため、オイルミスト発生器を作動させて貯留用容器内でオイルミストを生成して貯留用容器内の圧力を所定圧力に高めなければならない。そして、生成されたオイルミストをオイルミスト供給管及び主軸側に形成されたオイルミスト供給通路を通して実際にワークの加工部に供給されるまでの時間が長くなり、ワークの加工作業の能率が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、ワークの加工作業の開始時にワークの加工部にオイルミストを迅速に供給し、ワークの加工作業の能率を向上することができる工作機械におけるオイルミスト供給装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、オイル及びオイルミストを貯留可能な貯留用容器にオイルミストを発生させるオイルミスト発生器を設け、前記貯留用容器からオイルミスト供給管を通してオイルミスト供給ノズルにオイルミストを供給するようにした工作機械において、前記オイルミスト発生器で常時オイルミストを発生させておき、前記貯留用容器の出口からオイルミスト供給ノズルの先端部までのオイルミスト供給通路に前記オイルミストを供給するための開閉弁を設けたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記オイルミスト供給ノズルは工作機械の加工ヘッド先端に設けられ、前記開閉弁は加工ヘッドの他端のオイルミスト入口付近に設けられていることを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、ベッドの上面にはワークを支持するワーク支持テーブルが装設されるとともに、工具を備えた加工ヘッドがワークに向かって前後動するＺ軸方向、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の少なくともＺ軸方向に相対移動可能に装着され、前記オイルミスト供給ノズルは、加工ヘッドに装着された主軸、該主軸に工具ホルダを介して取り付けられた工具と、それらの中心部に貫通して設けられたオイルミスト供給通路とによって構成され、前記貯留用容器からオイルミスト供給ノズルまでの間のオイルミスト供給管の少なくとも一部は、加工ヘッドの移動を許容するように可撓管により形成され、該可撓管の先端部は前記主軸側に設けたオイルミスト供給通路の入口に回転継手を介して接続されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記開閉弁は工具によるワークの加工開始動作により開放され、加工終了動作により閉鎖されるように構成されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記開閉弁は主軸の回転開始時に開放され、回転の停止により閉鎖されるように構成されていることを要旨とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した工作機械におけるオイルミスト供給装置の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１３】
最初に、工作機械の概要を図３に基づいて説明する。ベッド１の左側上面にはワークＷを支持するためのワークテーブル２が支持されている。ベッド１の右側上面にはＺ軸案内レール４を介してＺ軸サドル５が図示しないＺ軸駆動機構によって、Ｚ軸（前後；図３の左右）方向の往復動可能に支持されている。前記Ｚ軸サドル５にはＺ軸コラム６が固設され、このＺ軸コラム６の前面にはＹ軸案内レール７を介してＹ軸サドル８が図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸（上下）方向の往復動可能に装着されている。前記Ｙ軸サドル８には加工ヘッド１０が装着されている。
【００１４】
次に、前記加工ヘッド１０の構成を図２に基づいて説明する。
横円筒状をなすハウジング１１の内部には前後一対のベアリング１２を介して中空筒状をなす主軸１３がビルトインモータ１４によって回転可能に支持されている。前記主軸１３の先端部には工具１５を把持した工具ホルダ１６が取り外し可能に装着されている。前記工具１５は、その外周面と工具ホルダ１６の内周面との間に介在された楔部材１７と、前記工具ホルダ１６の先端外周部に螺合され、かつ楔部材１７をスラスト方向に押圧するための締付リング１８とによって前記工具ホルダ１６に取り付けられている。
【００１５】
前記主軸１３の内部にはプルロッド２１が挿入され、その先端部は前記工具ホルダ１６の基端部に一体形成されたプルスタッド１６ａに対し鋼球２２を介して係止可能に構成されている。前記プルロッド２１の基端部にはフランジ金具２３が嵌合固定され、このフランジ金具２３と、前記主軸１３の軸孔１３ａの内周面に形成された係止段部１３ｂとの間には、皿バネ２４が介在されている。
【００１６】
従って、前記皿バネ２４の弾性力によりプルロッド２１が図２において右方に移動されると、鋼球２２によってプルスタッド１６ａが引き込まれ、工具ホルダ１６が主軸１３の所定位置に把持されるようになっている。一方、前記フランジ金具２３が前記皿バネ２４の弾性力に抗して前方に押動され、前記プルロッド２１の先端部及び前記鋼球２２による前記工具ホルダ１６のプルスタッド１６ａの保持が解除されると、図示しない自動工具交換装置によって、前記工具１５及び工具ホルダ１６の交換動作が行われるようになっている。
【００１７】
前記プルロッド２１の基端部側にはオイルミストの通路２１ａが形成され、先端部側にも通路２１ｂが形成されている。前記主軸１３の軸孔１３ａの内周面と前記プルロッド２１の中間部外周面との間にはジャケット状の通路２５が形成されている。前記工具１５及び工具ホルダ１６にはオイルミストの通路１５ａ，１６ｂが形成されている。この実施形態においては、前記主軸１３、工具１５、工具ホルダ１６及びプルロッド２１に形成された通路２１ａ，２５，２１ｂ，１６ｂ及び１５ａによってオイルミスト供給通路２６が形成されている。又、前記主軸１３、工具１５、工具ホルダ１６及びプルロッド２１は、オイルミスト供給ノズルとしての機能を兼用している。前記プルロッド２１の基端部に開口されたオイルミスト供給通路２６（通路２１ａ）の入口には、後述するオイルミスト供給装置３１によってオイルミストが供給されるようになっている。そして、オイルミスト供給通路２６の先端開口部（工具１５の通路１５ａの先端開口）からワークＷの加工部にオイルミストが供給されるようになっている。
【００１８】
次に、図１に基づいて前記加工ヘッド１０のオイルミスト供給通路２６に対しオイルミストを供給するためのオイルミスト供給装置３１について説明する。
貯留用容器３２内には液状のオイル３３が貯留されている。前記貯留用容器３２の上面にはオイルミスト発生器３４が装設されている。このオイルミスト発生器３４は貯留用容器３２の上面に設置された発生器本体３５を備えており、貯留用容器３２の底部からオイル３３をオイル供給管３６及びプランジャポンプ３７によって前記発生器本体３５にオイルを供給するようになっている。
【００１９】
前記発生器本体３５には圧縮空気供給源３９から圧縮空気供給管４０によって発生器本体３５内に圧縮空気が供給されるようになっている。前記圧縮空気供給管４０には開閉弁４１が設けられている。そして、前記モータ３８によってプランジャポンプ３７を作動し、オイル供給管３６を通してオイル３３を発生器本体３５に供給するとともに、開閉弁４１を開放して圧縮空気供給源３９から発生器本体３５に圧縮空気を供給する。すると、発生器本体３５内においてオイル３３が圧縮空気の噴射による霧吹きの原理によってオイルミスト３３ａとなり、貯留用容器３２のオイルミスト貯留空間４２に貯留されるようになっている。
【００２０】
前記貯留用容器３２のオイルミスト貯留空間４２と、前記加工ヘッド１０側のオイルミスト供給通路２６（通路２１ａ）の入口とは、オイルミスト供給管４５によって連通されている。前記オイルミスト供給管４５は固定管４５Ａと、この固定管４５Ａに継手４６を介して直列に接続された可撓管４５Ｂとによって構成されている。前記可撓管４５Ｂの先端部は、前記プルロッド２１の基端部に対し回転継手４７によって接続されている。そして、前記可撓管４５Ｂによって前記加工ヘッド１０がＹ軸方向に往復動されるのを許容するようになっている。前記固定管４５Ａの基端部には開閉弁としての電磁開閉弁４８が設けられている。
【００２１】
前記制御装置５１には工作機械の押しボタン式の電源スイッチ５２のオン信号又はオフ信号が入力されるようになっている。そして、電源スイッチ５２からオン信号が制御装置５１に入力されると、該制御装置５１から前記モータ３８、圧縮空気供給源３９及び開閉弁４１に動作信号が出力され、貯留用容器３２内においてオイルミストが生成貯留されるようになっている。反対に、電源スイッチ５２からオフ信号が制御装置５１に入力されると、該制御装置５１から前記モータ３８、圧縮空気供給源３９及び開閉弁４１に停止信号が出力され、オイルミストの生成が停止されるようになっている。前記制御装置５１には工具の交換動作を自動的に行うための押し釦式の工具交換動作用スイッチ５３からの信号が入力されるようになっている。そして、工具交換動作が終了して、ワークの加工作業が再開されると同時に、前記制御装置５１から前記電磁開閉弁４８に開放動作信号が出力され、閉鎖されていたオイルミスト供給管４５が開放されるようになっている。
【００２２】
次に、前記のように構成した工作機械におけるオイルミスト供給装置の動作について説明する。
図１において、前記電源スイッチ５２がオンされると、前記制御装置５１からモータ３８、圧縮空気供給源３９及び開閉弁４１に動作信号が出力されて、前記オイルミスト発生器３４が駆動され貯留用容器３２内部のオイルミスト貯留空間４２にオイルミストが生成貯留される。又、工具交換動作用スイッチ５３がオンされると、前記制御装置５１から図示しない工具自動交換装置に動作信号が出力されて工具１５を把持した工具ホルダ１６の交換が自動的に行われる。この工具１５の自動交換が終了し、ワークの加工作業が再開されると、図３において、Ｚ軸サドル５が前進されて、加工ヘッド１０が同じ方向に移動され、工具１５によるワークＷの加工が行われる。前記ワークＷの加工作業の再開と同期して、制御装置５１から前記電磁開閉弁４８に動作信号が出力されて、オイルミスト供給管４５が開放される。このため貯留用容器３２内のオイルミスト貯留空間４２に予め貯留されていたオイルミスト３３ａがオイルミスト供給管４５を介して前記加工ヘッド１０のオイルミスト供給通路２６に供給される。そして、前記工具１５の先端からオイルミスト３３ａが外部に噴射され、工具１５によるワークの加工部にオイルミストが供給され、加工部の冷却と潤滑が行われる。
【００２３】
その後、ワークＷの加工動作が終了して前記Ｚ軸コラム６がＺ軸方向に後退され、例えば工具交換位置又は加工作業を開始する原点位置に移動停止されると、制御装置５１から前記電磁開閉弁４８に閉鎖動作信号が出力される。このため、前記オイルミスト供給管４５が閉鎖され、オイルミスト貯留空間４２内部のオイルミストの前記加工ヘッド１０への供給が停止される。
【００２４】
さらに、前記電源スイッチ５２がオフされると、制御装置５１からモータ３８、圧縮空気供給源３９及び開閉弁４１に停止信号が出力されて、前記オイルミスト発生器３４によるオイルミストの生成が停止される。
【００２５】
上記実施形態の工作機械におけるオイルミスト供給装置によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態では、工作機械の電源スイッチ５２をオンした後に、前記オイルミスト発生器３４の前記モータ３８、圧縮空気供給源３９及び開閉弁４１を作動させ、貯留用容器３２内部のオイル３３及び圧縮空気によりオイルミストを生成してオイルミスト貯留空間４２に予め貯留するようにした。又、前記オイルミスト供給管４５の途中に電磁開閉弁４８を配設した。このため、例えば、前記加工ヘッド１０の工具交換動作の終了後に、ワークの加工作業の再開と同期して前記電磁開閉弁４８を開放し、オイルミスト貯留空間４２内のオイルミストをワークの加工部に迅速に供給することができ、ワークの加工作業の能率を向上することができる。
【００２６】
実験データによれば、従来のオイルミスト供給装置では、オイルミストを供給する動作信号が出力されてから実際にオイルミストがオイルミスト供給通路の先端開口部から外部に噴射されるまでの時間が８．４秒であった。これに対し、この実施形態のオイルミスト供給装置によれば、オイルミストの供給動作信号から少し（１秒程）遅れてオイルミストが前記オイルミスト供給通路２６の先端開口部から噴射されることが判った。
【００２７】
（２）上記実施形態では、前記加工ヘッド１０の工具交換動作の終了と同時に前記電磁開閉弁４８を自動的に開放するようにしたので、ワークＷの加工作業の再開を迅速に行うことができる。
【００２８】
（３）前記オイルミスト発生器３４は、工作機械の電源スイッチ５２のオン動作によって作動され、オフ動作によって停止されるように構成され、前記電磁開閉弁４８はワークの加工作業の開始信号によって開放され、ワークの加工作業の終了信号によって停止されるようにした。このため作業者が一々オイルミスト発生器３４や電磁開閉弁４８を作動させたり停止させたりする必要がなくなる。
【００２９】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記電磁開閉弁４８を、前記可撓管４５Ｂの前記回転継手４７寄り位置に設けてもよい。この場合には、可撓管４５Ｂの先端部までオイルミストが予め供給されているので、その噴射応答性をさらに向上することができる。
【００３０】
○ 図示しないが、前記加工ヘッド１０側のオイルミスト供給通路２６に開閉弁を設け、工具１５によるワークの加工作業開始動作により開放され、加工作業終了動作により閉鎖されるように構成してもよい。
【００３１】
○ 図示しないが、前記加工ヘッド１０側のオイルミスト供給通路２６に開閉弁を設け、この開閉弁が主軸１３の回転開始時に開放され、回転の停止により閉鎖されるように構成してもよい。
【００３２】
○ 前記電磁開閉弁４８の開放動作時期を、工具交換動作を終了した後、前記加工ヘッド１０が前進されてワークＷに接近したとき設定するようにしてもよい。
【００３３】
○ 前記実施形態では、加工ヘッド１０の内部に形成したオイルミスト供給通路２６にオイルミスト３３ａを供給するようにしたが、専用に加工ヘッド１０の近傍に別途配設したオイルミスト供給ノズルを用いてもよい。
【００３４】
○ 前記実施形態においては、ワークＷに対し工具１５をＺ軸方向及びＹ軸方向の２軸制御にしたが、これに代えて、Ｚ軸方向のみの１軸制御にしたり、Ｚ軸、Ｘ軸及びＹ軸方向の３軸制御にしたり、Ｚ軸及びＸ軸の２軸制御にしたり、Ｚ軸及びＹ軸の２軸制御にしたりしてもよい。又、ワークテーブル２をＺ軸、Ｘ軸及びＹ軸方向の３軸制御にしたり、ワークテーブル２と加工ヘッド１０を、Ｚ軸、Ｘ軸及びＹ軸方向の３軸のうち少なくともＺ軸方向に相対移動させたりしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明はワークの加工開始時にワークの加工部にオイルミストを迅速に供給し、ワークの加工作業の能率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を具体化した工作機械におけるオイルミスト供給装置の回路図。
【図２】加工ヘッドの縦断面図。
【図３】工作機械の略体正面図。
【符号の説明】Ｗ…ワーク、１…ベッド、１０…加工ヘッド、１３…主軸、１５…工具、１６…工具ホルダ、２６…オイルミスト供給通路、３２…貯留用容器、３３…オイル、３３ａ…オイルミスト、３４…オイルミスト発生器、４１…開閉弁、４５…オイルミスト供給管、４５Ｂ…可撓管、４７…回転継手、５２…電源スイッチ。

Claims

オイル及びオイルミストを貯留可能な貯留用容器にオイルミストを発生させるオイルミスト発生器を設け、前記貯留用容器からオイルミスト供給管を通してオイルミスト供給ノズルにオイルミストを供給するようにした工作機械において、
前記オイルミスト発生器で常時オイルミストを発生させておき、
前記貯留用容器の出口からオイルミスト供給ノズルの先端部までのオイルミスト供給通路に前記オイルミストを供給するための開閉弁を設けた工作機械におけるオイルミスト供給装置。
請求項１において、前記オイルミスト供給ノズルは工作機械の加工ヘッド先端に設けられ、前記開閉弁は加工ヘッドの他端のオイルミスト入口付近に設けられている工作機械におけるオイルミスト供給装置。
請求項１又は２において、ベッドの上面にはワークを支持するワーク支持テーブルが装設されるとともに、工具を備えた加工ヘッドがワークに向かって前後動するＺ軸方向、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の少なくともＺ軸方向に相対移動可能に装着され、前記オイルミスト供給ノズルは、加工ヘッドに装着された主軸、該主軸に工具ホルダを介して取り付けられた工具と、それらの中心部に貫通して設けられたオイルミスト供給通路とによって構成され、前記貯留用容器からオイルミスト供給ノズルまでの間のオイルミスト供給管の少なくとも一部は、加工ヘッドの移動を許容するように可撓管により形成され、該可撓管の先端部は前記主軸側に設けたオイルミスト供給通路の入口に回転継手を介して接続されている工作機械におけるオイルミスト供給装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、前記開閉弁は工具によるワークの加工開始動作により開放され、加工終了動作により閉鎖されるように構成されている工作機械におけるオイルミスト供給装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、前記開閉弁は主軸の回転開始時に開放され、回転の停止により閉鎖されるように構成されている工作機械におけるオイルミスト供給装置。