JP2005059165A - 工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通常のワークの仕上げ加工作業を行う場合と、精密仕上げ加工作業を行う場合に応じて、適正な圧力の清掃用エアを供給する工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置を提供する。
【解決手段】 主軸装置１１の主軸ヘッド１２に回転可能に支持された主軸１３のテーパ穴１３ａに対し、工具ホルダ１４のテーパシャンク１４ａを嵌合する。主軸１３にエア通路１３ｂとエア噴射ノズル１３ｃを設ける。エア通路１３ｂにエア供給装置１６から清掃用エアを供給する。圧力エア供給源２１に通常圧エア供給経路Ｌ１と高圧エア供給経路Ｌ２を並列に接続し、高圧エア供給経路Ｌ２に増圧装置４２及びタンク４３を接続する。両供給経路Ｌ１，Ｌ２の合流部２２ｈにエア圧力切換機構４７を設ける。通常のワークの仕上げ加工作業を行う場合には、エア供給経路Ｌ１から通常圧力のエアを、精密仕上げ加工作業を行う場合には、高圧力のエアを供給する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置に関するものである。

一般に、工作機械の主軸装置においては、主軸ヘッドの内周面に主軸を回転可能に支持し、該主軸の先端部に形成したテーパ穴に工具ホルダを取り外し可能に装着し、主軸内に工具ホルダをクランプするクランプ機構を設けている。又、工作機械には主軸装置に対し前記工具ホルダを自動的に脱着交換するための交換装置が備えられている。さらに、主軸装置には、主軸のテーパ穴と工具ホルダのテーパシャンクを清掃するための清掃用エアを供給するエア供給装置が備えられている。

上記エア供給装置による清掃作業は、前記工具ホルダを交換装置の把持部材により把持するとともに、前記テーパ穴の内周面とテーパシャンクの外周面との間に僅かな隙間を形成する。そして、主軸のテーパ穴の内周面に開口されたエア噴射ノズルからエアを前記隙間に噴射してテーパ穴の内周面と工具ホルダの外周面との清掃作業を行うようになっている。（特許文献１参照）
特開平７−２１４４５４号公報

ところが、上記従来の工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置は、エア供給装置から工具の種類に無関係に一定の圧力（例えば、０．３ＭＰａ）で清掃用のエアを噴射するようになっていたので、次のような問題があった。即ち、工具ホルダに装着される工具が通常仕上げ用のものである場合には、ワークの加工精度がそれほど厳しくないので、主軸のテーパ穴の内周面と工具ホルダのテーパシャンクの外周面との密着状態がそれほど問題とならない。しかし、テーパシャンク部の清掃が不完全で工具ホルダが主軸に取付けられると、工具ホルダ及び工具の振れ量の増大による主軸の振動や、それに起因するワークの加工精度が低下する。このため、ワークの精密仕上げ加工作業を行うための仕上げ用工具を新たに装着してワークの仕上げ加工作業を行う場合には、ワークの高い加工精度を確保するため、工具ホルダの嵌合部の清掃作業に高い精度が要求される。前述した一定の通常圧力では、圧力が低いので、工具ホルダの嵌合部の清掃を確実に行うことができないという問題があった。

上記問題を解消するため、一定の通常の低い圧力の清掃用エアに代えて、清掃能力の高い例えば０．５ＭＰａ程度の高圧力の清掃用エアを用いることも考えられるが、この場合には、エネルギーの消費量が増大し、ワークの加工コストの低減を図ることができないという問題があった。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、通常のワークの仕上げ加工作業を行う場合と、精密仕上げ加工作業を行う場合に応じて、適正な圧力の清掃用エアを供給することができる工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、主軸装置の主軸ヘッドに回転可能に支持された主軸の先端部のテーパ穴に工具ホルダを取り外し可能に装着し、前記主軸に前記工具ホルダの嵌合部の清掃用エアを供給するエア噴射ノズルを形成し、圧力エア供給源から前記エア噴射ノズルに清掃用エアを供給するエア供給装置を備えた工作機械において、前記圧力エア供給源と前記エア噴射ノズルとの間に設けられた通常の低い圧力のエアを供給する通常圧エア供給経路に対して、通常圧力のエアの圧力を増圧する増圧装置を含む高圧エア供給経路を並列に接続し、前記通常圧エア供給経路と高圧エア供給経路の合流部に通常圧力のエアと高圧力のエアを交互に切り換えて前記エア噴射ノズルに供給するためのエア圧力切換機構を設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記増圧装置の下流側には高圧力の清掃用エアを貯留するためのタンクが設けられていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記エア圧力切換機構は、前記通常圧エア供給経路に設けられた第１電磁切換弁と、前記高圧エア供給経路に設けられた第２電磁切換弁と、前記両エア供給経路の合流部に設けられた切換弁とによって構成されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記切換弁はシャトル弁であることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記増圧装置は増圧弁であることを要旨とする。

本発明によれば、ワークの通常の仕上げ加工作業を行う場合には、低圧の清掃用エアを使用し、ワークの精密仕上げ加工作業を行う場合には、高圧の清掃用エアを用いて工具ホルダの嵌合部の清掃を確実に行うことができ、この結果、エネルギーの消費量を増大することなく、ワークの精密仕上げ加工作業の加工精度を向上することができる。

以下、本発明を具体化した工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１は工作機械に用いられる主軸装置１１とエア供給装置を簡略化して示す。前記主軸装置１１は主軸ヘッド１２と、この主軸ヘッド１２の内周面に嵌合され、図示しないモーターによって回転される主軸１３とを備えている。前記主軸１３の前端部にはテーパ穴１３ａが形成され、工具ホルダ１４に設けられたテーパシャンク１４ａが嵌合され、主軸１３内に設けた図示しないクランプ機構によって主軸１３に工具１５を備えた工具ホルダ１４をクランプするようになっている。前記主軸１３にはエア通路１３ｂが設けられ、その先端にはエア噴射ノズル１３ｃが接続されている。そして、テーパ穴１３ａの内周面とテーパシャンク１４ａの外周面との間に所定の隙間Ｇを保持した状態で、エア噴射ノズル１３ｃから隙間Ｇにエアを噴射してテーパ穴１３ａの内周面及びテーパシャンク１４ａの外周面の清掃を行うようになっている。

前記主軸１３のエア通路１３ｂには清掃用エアを供給するためのエア供給装置１６が設けられている。このエア供給装置１６は圧力エア供給源２１から前記エア通路１３ｂに通常の圧力の清掃用エアを供給する通常圧エア供給経路Ｌ１を備えている。この通常圧エア供給経路Ｌ１に対し、通常圧力よりも高い清掃用エアを供給するための高圧エア供給経路Ｌ２が並列に接続されている。又、高圧エア供給経路Ｌ２には増圧装置４２が接続されている。この増圧装置４２として市販の増圧弁又は増圧器を用いている。増圧装置４２の下流側配管２２ｇには増圧された清掃用エアを貯留するためのタンク４３が接続されている。そして、通常圧エア供給経路Ｌ１と高圧エア供給経路Ｌ２との下流側の合流部２２ｈにエア圧力切換機構４７を設け、エア噴射ノズル１３ｃに対し通常圧力の清掃用エア又は高圧力の清掃用エアを選択的に供給するようにしている。

次に、図２に基づいて、上記エア供給装置１６の具体的構成について説明する。
圧力エア供給源２１にはエア配管２２を介して調質器２３が接続されている。この調質器２３は水やゴミを取り除くフィルタ２４と、減圧弁２５とにより構成され、圧力エア供給源２１から供給されるエアの圧力を設定圧力（例えば０．３ＭＰａ）に調節するようになっている。

前記調質器２３にはエアマスターバルブ２６が接続されている。このエアマスターバルブ２６は切換弁２７と、該切換弁２７に直列に接続された開閉弁２８と、開閉弁２８に並列に接続された逆止弁２９及び可変絞り弁３０とによって構成されている。そして、このエアマスターバルブ２６によって清掃用エアの供給がなされる。

前記エアマスターバルブ２６には分岐エア配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆが接続されている。分岐エア配管２２ａは、電磁弁マニホールド３１のエア通路３２に通常圧力の清掃用エアを供給するようになっている。この電磁弁マニホールド３１にはエア通路３２と平行にエア排出通路３３，３４が設けられている。前記電磁弁マニホールド３１には通常エア供給ポート３５ａ及びドレンポート３５ｂの間で切り換え可能な第１電磁切換弁３５が取り付けられている。この第１電磁切換弁３５はエア通路３６ａによって前記エア通路３２に接続され、この第１電磁切換弁３５には、エア通路３６ｂ及びエア配管３６ｃを介して切換弁としてのシャトル弁３７が接続されている。このシャトル弁３７は弁本体３８と、該弁本体３８の内部に往復動可能に収容されたボール弁３９とによって構成されている。このシャトル弁３７の吐出口はエア配管４０によって前記主軸１３のエア通路１３ｂに接続されている。又、前記第１電磁切換弁３５はドレン通路３６ｄ，３６ｅによって前記エア排出通路３３，３４に接続されている。第１電磁切換弁３５にはエア排出通路３６ｆが接続され、その先端は常には閉鎖されている。

この実施形態では、前記分岐エア配管２２ａ、電磁弁マニホールド３１のエア通路３２、エア通路３６ａ，３６ｂ及びエア配管３６ｃ等によって前記通常圧エア供給経路Ｌ１が形成されている。

従って、前記第１電磁切換弁３５の通常エア供給ポート３５ａに切り換え保持された状態では、分岐エア配管２２ａ内のエアが通常圧エア供給経路Ｌ１を通してシャトル弁３７内に供給され、ボール弁３９を開放してエア配管４０からエア通路１３ｂ及びエア噴射ノズル１３ｃに通常圧力の清掃用エアが供給されるようになっている。反対に、第１電磁切換弁３５がドレンポート３５ｂに切り換えられると、通常圧力の清掃用エアが供給停止になる。

前記分岐エア配管２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅはクーラントバルブのパイロットエア、オイルミスト装置、着座パネル、エアカーテン等にエアを供給するものである。
前記分岐エア配管２２ｆにはミストセパレータ４１が接続され、このミストセパレータ４１には増圧装置４２が直列に接続されている。この増圧装置４２には例えば０．５ＭＰａに増圧されたエアを貯留するためのタンク４３が直列に接続されている。なお、タンク４３には常閉弁４４が接続されている。

前記電磁弁マニホールド３１には高圧エア供給ポート４５ａ及びドレンポート４５ｂの間で切り換え可能な第２電磁切換弁４５が取り付けられている。この第２電磁切換弁４５は下流側配管２２ｇ及びエア通路４６ａによって前記タンク４３に接続されている。前記第２電磁切換弁４５はエア通路４６ｂ及びエア配管４６ｃによつて前記シャトル弁３７と接続されている。又、第２電磁切換弁４５はドレン通路４６ｄ，４６ｅによって前記エア排出通路３３，３４に接続されている。第２電磁切換弁４５にはエア排出通路４６ｆが接続され、その先端は常には閉鎖されている。

この実施形態では、前記分岐エア配管２２ｆ、下流側配管２２ｇ、エア通路４６ａ，４６ｂ及びエア配管４６ｃ等によって高圧エア供給経路Ｌ２が形成されている。
従って、前記第１電磁切換弁３５がドレンポート３５ｂに切り換えられ、かつ第２電磁切換弁４５が高圧エア供給ポート４５ａに切り換えられた状態では、タンク４３内に貯留された高圧力のエアが高圧エア供給経路Ｌ２を通してシャトル弁３７の内部に供給され、ボール弁３９がエア配管３６ｃを閉鎖する位置に切り換えられる。そして、シャトル弁３７からエア配管４０を通してエア噴射ノズル１３ｃに高圧力のエアが供給される。又、前記第１電磁切換弁３５がエア供給ポート３５ａに切り換えられた状態では、第２電磁切換弁４５がドレンポート４５ｂに切り換えられ、ボール弁３９がエア配管４６ｃを閉鎖する位置に移動される。

この実施形態では、前記電磁弁マニホールド３１、第１電磁切換弁３５、シャトル弁３７及び第２電磁切換弁４５等によって通常圧エア供給経路Ｌ１と高圧エア供給経路Ｌ２のエア圧力切換機構４７を構成している。

以上詳述したエア供給装置１６によって、第１及び第２電磁切換弁３５，４５を相互に切り換え動作することによりエア噴射ノズル１３ｃに対し通常圧力の清掃用エア又は高圧力の清掃用エアを選択して供給することができる。このため、ワークの通常の仕上げ加工作業を行う場合には、主軸１３のエア噴射ノズル１３ｃから通常圧力の清掃用エアを吹き出して工具ホルダ１４のテーパシャンク１４ａの嵌合部の清掃が行われる。又、工具ホルダ１４を交換して精密仕上げ加工作業を行う工具１５を装着した工具ホルダ１４をテーパ穴１３ａに装着する場合には、高圧力の清掃用エアを噴き出してテーパシャンク１４ａの嵌合部の清掃が確実に行われる。

上記実施形態の工作機械における清掃装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、工具ホルダ１４の交換に際して、通常の仕上げ加工作業と精密仕上げ加工作業に用いる工具ホルダ１４（工具１５）の種類に応じて清掃用エアの圧力を切り換えて使用するようにしたので、ワークの精密仕上げ加工作業の加工精度を向上することができる。

（２）上記実施形態では、複数の工作機械にそれぞれ供給される共通のエア供給源としての圧力エア供給源２１の容量は、通常圧力のエアを供給する容量とし、各工作機械にそれぞれ対応する高圧エア供給経路Ｌ２に増圧装置４２を設けた。このため、圧力エア供給源２１として大容量のものを用いる必要がなく、エネルギーの消費効率を向上することができる。

（３）上記実施形態では、増圧装置４２の下流側にタンク４３を設けたので、増圧された清掃用エアを貯留することができ、高圧力の清掃用エアを安定して供給することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記シャトル弁３７に代えて電磁切換弁を用いてもよい。
○ 前記増圧装置４２として電動式のものを用いてもよい。

この発明を具体化した主軸装置の略体断面図。 エア供給装置の回路図。

符号の説明

Ｌ１…通常圧エア供給経路、Ｌ２…高圧エア供給経路、１１…主軸装置、１２…主軸ヘッド、１３…主軸、１３ａ…テーパ穴、１３ｃ…エア噴射ノズル、１４…工具ホルダ、１４ａ…テーパシャンク、１６…エア供給装置、２１…圧力エア供給源、２２ｈ…合流部、２７…切換弁、３５…第１電磁切換弁、３７…切換弁としてのシャトル弁、４２…増圧装置、４３…タンク、４５…第２電磁切換弁、４７…エア圧力切換機構。

Claims (5)

1. 主軸装置の主軸ヘッドに回転可能に支持された主軸の先端部のテーパ穴に工具ホルダを取り外し可能に装着し、前記主軸に前記工具ホルダの嵌合部の清掃用エアを供給するエア噴射ノズルを形成し、圧力エア供給源から前記エア噴射ノズルに清掃用エアを供給するエア供給装置を備えた工作機械において、
   前記圧力エア供給源と前記エア噴射ノズルとの間に設けられた通常圧力のエアを供給する通常圧エア供給経路に対して、通常圧力のエアの圧力を増圧する増圧装置を含む高圧エア供給経路を並列に接続し、前記通常圧エア供給経路と高圧エア供給経路の合流部に通常圧力のエアと高圧力のエアを交互に切り換えて前記エア噴射ノズルに供給するためのエア圧力切換機構を設けたことを特徴とする工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置。
2. 請求項１において、前記増圧装置の下流側には高圧力の清掃用エアを貯留するためのタンクが設けられている工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置。
3. 請求項１又は２において、前記エア圧力切換機構は、前記通常圧エア供給経路に設けられた第１電磁切換弁と、前記高圧エア供給経路に設けられた第２電磁切換弁と、前記両エア供給経路の合流部に設けられた切換弁とによって構成されている工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置。
4. 請求項３において、前記切換弁はシャトル弁である工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、前記増圧装置は増圧弁である工作機械における主軸装置の工具ホルダ嵌合部の清掃装置。

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