JP2009006435A - 工作機械の切削剤供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ミスト供給管のメンテナンス作業性を改善できる工作機械の切削剤供給装置を提供する。
【解決手段】 主軸頭１と、該主軸頭１により回転自在に支持された主軸２と、該主軸２の先端部に取り付けられた工具５とを備え、切削油と圧縮空気とを混合してなるミスト状の切削剤を前記工具５の加工点に向けて供給するように構成された工作機械の切削剤供給装置９において、前記主軸２の基端部側に、前記ミスト状の切削剤を生成するミキシングバルブ １７を配置し、該ミキシングバルブ１７にミスト供給管１４を接続するとともに、該ミスト供給管１４を前記主軸２の軸心部を通って前記主軸２の工具取付孔２ａ近傍に達するよう延長し、前記工具５を主軸２から取り外したとき、前記工具取付孔２ａ側から前記ミスト供給管１４を主軸２の軸心部に着脱可能に構成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、切削油と圧縮空気とを混合してなるミスト状の切削剤を工具の加工点に向けて供給するように構成された工作機械の切削剤供給装置に関する。

切削油と圧縮空気とを混合してなるミスト状の切削剤を工具の加工点に向けて供給する場合、該ミスト状の切削剤が経路の途中で液滴になり、工具から吐出されるミスト量が減少するといった問題がある。この問題を解決できる切削剤供給装置として、従来、例えば特許文献１に記載されたものがある。この切削剤供給装置では、ミスト供給管を、ドローバーの軸心に沿ってドローバーの基端側から先端側まで延びるよう、かつ非回転状態に設け、該ミスト供給管に主軸の基端側の外側から供給される流体を、該ミスト供給管から工具把持機構の流通路を介して工具に供給するように構成されている。
特開２００５−２７１１７７号公報

ところで、前記ミスト供給管は、主軸に対して非回転状態に配設されていることから該主軸との間の摩擦により摩耗し易い。そのため定期的にミスト供給管を交換する等のメンテナンスが必要である。また工具の種類や切削加工の内容等により必要な切削剤の量が異なる場合があり、このような場合には孔径の異なるものと交換する必要が生じると考えられる。

前記従来の装置では、メンテナンスや交換等によってミスト供給管を主軸から取り外したり、取り付けたりする場合には、主軸の基端側からミスト供給管を主軸軸心部に取り付けたり、取り外したりすることとなる。しかし、主軸の基端側には、ドローバーを移動させて工具をアンロックするアンロック機構やミスト供給管にミスト状の潤滑油を供給するためのミキシングバルブ等多数の部品が配設されているため、前記ミスト供給管のメンテナンス作業性が低いといった問題が懸念される。

本発明は前記従来の状況に鑑みてなされたもので、ミスト供給管のメンテナンス作業性を改善できる工作機械の切削剤供給装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、主軸頭と、該主軸頭により回転自在に支持された主軸と、該主軸の先端部に取り付けられた工具とを備え、切削油と圧縮空気とを混合してなるミスト状の切削剤を前記工具の加工点に向けて供給するように構成された工作機械の切削剤供給装置において、前記主軸の基端部側に、前記ミスト状の切削剤を生成するミキシングバルブを配置し、該ミキシングバルブにミスト供給管を接続するとともに、該ミスト供給管を前記主軸の軸心部を通って前記主軸の工具取付部近傍に達するよう延長し、前記工具を主軸から取り外したとき、前記工具取付部側から前記ミスト供給管を主軸の軸心部に着脱可能に構成されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、前記ミスト供給管を、前記切削剤の供給量に応じて孔径の異なるものと交換可能としたことを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記ミスト供給管のミキシングバルブ側端部を軸方向にスライド可能にかつ非回転状態に支持するとともに、該ミスト供給管の工具側端部を、前記ドローバーの工具側端部内に配置された軸受部材により軸方向にスライド可能にかつ相対回転可能に支持したことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３において、前記ミスト供給管のミキシングバルブ側端部は、該ミキシングバルブ側端部と非回転部材との間に介在されたシール部材の摩擦力により非回転状態に支持されていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１において、前記工具を取り外したとき、前記ミスト供給管の工具側端部が前記主軸の工具取付部より前方に突出していることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、工具を主軸から取り外したとき、前記工具取付部側から前記ミスト供給管を主軸の軸心部に着脱可能としたので、工具を取り外すだけの簡単な作業によりミスト供給管のメンテナンスや交換が可能であり、メンテナンス等の作業性を大幅に向上できる。

請求項２の発明では、前記ミスト供給管を、前記切削剤の供給量に応じて孔径の異なるものと交換可能としたので、簡単な作業により適正な孔径のミスト供給管と交換でき、その結果、適正な量の切削剤を加工点に供給できる。

請求項３の発明では、前記ミスト供給管の、ミキシングバルブ側端部を軸方向にスライド可能にかつ非回転状態に支持するとともに、工具側端部を軸方向にスライド可能にかつ相対回転可能に支持したので、比較的長尺のミスト供給管を高速回転する主軸内において、非回転状態に確実に支持できる。

請求項４の発明では、前記ミスト供給管のミキシングバルブ側端部を、該ミキシングバルブ側端部と非回転部材との間に介在されたシール部材の摩擦力により非回転状態に支持したので、ミスト供給管を非回転状態に支持できるとともに、前記摩擦力に抗して軸方向に引っ張り又は押し込むことにより該ミスト供給管を主軸の軸心部に着脱できる。

請求項５の発明では、前記工具を取り外したとき、前記ミスト供給管の工具側端部が前記主軸の工具取付部より前方に突出しているので、該工具側端部を把持して該ミスト供給管を引き抜きあるいは挿入でき、より一層容易確実にミスト供給管を主軸の軸心部に着脱することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１〜図６は、本発明の一実施形態に係る工作機械の切削剤供給装置を説明するための図である。

図において、１は工作機械の主軸頭である。該主軸頭１は筒状をなしており、内部には主軸２が挿入配置され、該主軸２は軸受３ａ，３ｂを介して回転自在に支持されている。

前記主軸２と主軸頭１との間には駆動用のモータ４が配設されている。また主軸２の先端部にはテーパ孔状の工具取付孔２ａからなる工具取付部が形成されており、該工具取付孔２ａには工具５が嵌合装着されている。

さらにまた前記主軸２の軸心部には挿入孔２ｂが軸方向に貫通するよう形成されており、該挿入孔２ｂにはドローバー６が進退可能に挿入配置されている。また、前記挿入孔２ｂとドローバー６との間には多数の皿ばね７が配置されており、該皿ばね７により前記ドローバー６は、前記工具５をロックする方向に付勢されている。

そして前記主軸２の基端部（後端部）側には、工具５を主軸２から取り外す際に前記ドローバー６をアンロック方向に移動させるアンロック機構８が配設されている。また潤滑油に圧縮空気を混合させてなるミスト状の切削剤を加工点に向けて供給する切削剤供給装置９が、前記アンロック機構８内から前記ドローバー６内に、さらに前記工具５内に渡るように形成されている。

前記工具５は、棒状のホルダ部５ａと、該ホルダ部５ａの軸心に挿入固定された刃具５ｂとを有する。前記ホルダ部５ａの基端部（後端部）には、前記工具取付孔２ａに嵌合するテーパ状の嵌合部５ｃが形成されている。該嵌合部５ｃの内部にはロック孔５ｄが形成され、該ロック孔５ｄの後端部には係止段部５ｅが形成されている。また前記ホルダ部５ａの軸心には前記ロック孔５ｄに続くようにミスト導入孔５ｆが形成されており、該ミスト導入孔５ｆの先端部は、前記刃具５ｂの軸心に形成されたミストノズル５ｇに連通している。このミストノズル５ｇは該刃具５ｂによる加工点に向けて開口している。

前記ドローバー６の先端部には、筒状の駆動部材１０ａが接続されており、該駆動部材１０ａの外側にはこれを囲むようにロック部材１０ｂが配置されている。前記ドローバー６が前記皿ばね７によりロック方向に付勢されると前記駆動部材１０ａが前記ロック部材１０ｂをロック方向に付勢し、該ロック部材１０ｂのロックカム１０ｃが前記ホルダ部５ａの係止段部５ｅに係止して該ホルダ部５ａをロック方向に付勢する。これにより前記工具５の嵌合部５ｃが主軸２の工具取付孔２ａに嵌合し、その結果、工具５は主軸２の先端部に固定される。

前記アンロック機構８は、前記主軸頭１の後部内に配置固定された円筒状のアンロックシリンダ１１と、該アンロックシリンダ１１のシリンダ穴１１ａ内に進退可能に挿入配置されたアンロックピストン１２と、前記シリンダ穴１１ａの後端開口１１ｂを閉塞する蓋部材１３とを有する。前記シリンダ穴１１ａの前端開口部１１ｃは前記ドローバー６の後端部６ｂを囲んでおり、該後端部６ｂにはフランジ部材６ｃが装着されている。このフランジ部材６ｃに、僅かな隙間を開けて前記アンロックピストン１２の前端面１２ａが対向している。

前記アンロックシリンダ１１及びアンロックピストン１２の後端部と前記蓋部材１３とで油室ａが形成されている。この油室ａにはアンロック時に油圧ａ′が供給される。また前記アンロックシリンダ１１及びアンロックピストン１２の中途部同士で油室ｂが形成されている。この油室ｂにはアンロックピストン１２を後退させる戻り時に油圧ｂ′が供給される。

前記切削剤供給装置９は、前記ドローバー６の軸心部に形成された挿入孔６ｄ内に進退可能に挿入配置されたミスト供給管１４と、該ミスト供給管１４に接続された接続部材１６と、該接続部材１６のフランジ１６ｃに接続されたミキシングバルブ１７とを有する。前記接続部材１６のフランジ１６ｃは前記アンロック機構８の蓋部材１３に固定され、従って非回転状態に支持されている。

前記ミスト供給管１４は、円形断面を有する直線状のパイプからなり、その工具側端部１４ｂの近傍部分は、前記駆動部材１０ａ内に配置された工具側軸受部材６ｅで相対回転可能かつ軸方向にスライド可能に支持されている。また前記工具側端部１４ｂは、滑り軸受５ｉにより相対回転可能にかつ軸方向にスライド可能に支持されている。この滑り軸受５ｉは、前記工具５のホルダ部５ａの軸心部に圧入されたノズル５ｈの後端部に圧入されている。またこのノズル５ｈのノズル孔は前記ミスト導入孔５ｆと同軸をなしている。

また前記ミスト供給管１４のミキシングバルブ側端部１４ａは前記接続部材１６の接続孔１６ｂ内に挿入されている。そして該接続孔１６ｂと前記ミキシングバルブ側端部１４ａとの間には複数個（本実施形態の場合は４〜５個）のオーリング１８が互いに隣接するように介在されている。このオーリング１８は、金属製で、ミスト供給管挿通孔１８ｂとリング配置段部１８ｃを有するリング状の保持部材１８ａと、該保持部材１８ａのリング配置段部１８ｃに配置されたゴム製のリング本体１８ｄとからなる。

前記保持部材１８ａは前記接続部材１６の接続孔１６ｂ内に圧入され、前記接続部材１６の先端面に固定された蓋１５で軸方向に押圧されている。前記リング本体１８ｄは隣接する一対の保持部材１８ａ、１８ａとミスト供給管１４のミキシングバルブ側端部１４ａとで挟持されている。前記ミスト供給管１４は前記挟持による摩擦力で前記接続部材１６に固定されており、そのため前記ドローバー６が回転してもミスト供給管１４は回転しない。一方、前記ミスト供給管１４はオーリング１８の摩擦力に抗して軸方向に引き抜くことも、またオーリング１８内に挿入することも可能となっている。また前記ミスト供給管１４の、工具側端部１４ｂとミキシングバルブ側端部１４ａとの間の部分、つまり軸方向中央部は中央軸受部材２１で相対回転可能かつ軸方向にスライド可能に支持されている。前記中央軸受部材２１は、複数本（本実施形態の場合は３本）の軸受パイプ２１ａで構成されており、該各軸受パイプ２１ａの一端には前記ミスト供給管１４の外径より僅かに大径の滑り軸受部２１ｂが形成されている。この３本の軸受パイプ２１ａは、ドローバー６の後端部に螺着されたフランジ部材６ｃを取り外した状態で、該ドローバー６の挿入孔６ｄとミスト供給管１４との間に順次挿入され、再びフランジ部材６ｃを螺着することにより、ミスト供給管１４を相対回転可能かつ軸方向にスライド可能に支持する。

ここで前記ミスト供給管１４の工具側端部１４ｂは、前述のように、前記駆動部材１０ａの先端部１０ａ′内でかつ前記ノズル５ｈの後端部内に位置しており、従って前記工具５を取り外すと、主軸２の工具取付部側の外方Ａから見えるように位置している。

また前記ミキシングバルブ１７側の接続部材１６の軸心部にはミスト供給孔１６ａが形成され、該ミスト供給孔１６ａの前端部は前記ミスト供給管１４のミキシングバルブ側開口に連通している。またミスト供給孔１６ａの後端部は前記ミキシングバルブ１７の出口に連通している。

本実施形態の主軸頭１では、加工時には、モータ４により主軸２が回転駆動され、これにより工具５が回転し、刃具５ｂにより加工が行われる。また加工時には、切削剤供給装置９のミスト供給管１４の工具側端部１４ｂがホルダ部５ａのノズル５ｈ内の滑り軸受５ｉで相対回転可能に支持され、その前端開口がミスト導入孔５ｆを介して刃具５ｂのミストノズル５ｇに連通接続されており、ミキシングバルブ１７で生成されたミスト状の切削剤が刃具５ｂによる加工点に供給される。この場合、前記ミスト供給管１４のミキシングバルブ側端部１４ａは、接続部材１６にオーリング１８の摩擦力により非回転状態に支持され、また工具側軸受部材６ｅ，中央軸受部材２１で相対回転可能に支持されている。

工具交換時には、まず、油室ａに油圧ａ′が供給される。これによりアンロックピストン１２が前進してドローバー６を前進させ、該ドローバー６が駆動部材１０ａを前進させ、これに伴ってロック部材１０ｂによるホルダ部５ａのロックが解除される。続いて図示しない工具交換装置が工具５を主軸２の工具取付孔２ａから引き抜き、別の工具をこの工具取付孔２ａに装着する。

本実施形態では、ミキシングバルブ１７に接続部材１６を介して接続されたミスト供給管１４を主軸２に装着された工具５側に延長し、該ミスト供給管１４の工具側端部１４ｂをノズル５ｈ，ホルダ部５ａのミスト導入孔５ｆを介して刃具５ｂのミストノズル５ｇに連通させたので、流路径が大小と変化することはなく、また非回転状態に支持したことから遠心力の影響をなくすことができる。そのため、ミスト状の切削剤が経路の途中で液滴になるのを防止でき、工具から吐出されるミスト量の減少を回避でき、その結果、切削剤を工具５の加工点に確実に供給できる。また工具交換後において、ミスト状の切削剤を瞬時に加工点に供給できる。

さらにまた、工具交換時にはミスト供給管１４の工具側端部１４ｂが前記駆動部材１０ａの前端部内に位置し、外方に突出することはないので、ミスト供給管１４に工具交換装置などが干渉するのを回避でき、ミスト供給管１４の損傷を確実に防止できる。

一方、工具５を主軸２の工具取付孔２ａから取り外すと、前記ミスト供給管１４の工具側端部１４ｂは、主軸２前端部の工具取付部側に配置された駆動部材１０ａの先端部から前方に突出することはないものの、外方に臨んでいるので、該工具側端部１４ｂを容易確実に把持できる。また、前記ミスト供給管１４は、これを支持する工具側軸受部材６ｅ，中央軸受部材２１及びオーリング１８に対して軸方向にスライド可能となっているので、前記ミスト供給管１４の工具側端部１４ｂを把持して引っ張ることにより、ミスト供給管１４をドローバー６ひいては主軸２から容易に取り外すことができ、また押し込むことにより容易に前記ドローバー６内に装着できる。

ちなみに、ミスト供給管１４をミキシングバルブ１７側から引き抜くようにした場合には、多数の部品を取り外す必要があり、ミスト供給管１４の交換やメンテナンス時の作業性が悪くなる。

また前述のようにミスト供給管１４の着脱が容易であるので、簡単な作業により適正な孔径のミスト供給管と交換でき、その結果、適正な量の切削剤を加工点に供給できる。

さらにまた工具側端部１４ｂの先端開口は、工具取付孔２ａの前端より僅かに前方に突出している駆動部材１０ａの先端部１０ａ′内に位置しているので、該先端開口から噴出する切削剤が工具取付孔２ａのテーパ面に付着することはほとんどなく、切削剤により工具５のロック力が低下してしまう問題が生じることもない。

また、前記ミスト供給管１４の、工具側端部１４ｂを工具側軸受部材６ｅにより軸方向にスライド可能にかつ相対回転可能に支持するとともに、ミキシングバルブ側端部１４ａを接続部材１６内のオーリング１８の摩擦力により非回転状態に、かつ軸方向にスライド可能に支持したので、ミスト供給管１４を、加工時には主軸の回転に支障をきたすことなく支持できる。

前記ミスト供給管１４の前記工具側端部１４ｂとミキシングバルブ側端部１４ａとの間の部分を、前記ドローバー６の軸心部に挿入配置された中央軸受部材２１により軸方向にスライド可能にかつ相対回転可能に支持したので、ミスト供給管１４を長尺ものとしながら、支障なく支持できるとともに、着脱できる。

主軸２の基端部側に配置されたアンロック機構８のアンロックピストン１２に形成されたシリンダ穴１２ｂ内に接続部材１６を配置し、該接続部材１６にミキシングバルブ１７を接続する構成としたので、アンロック機構８の内部空間を利用してミスト供給管１４を非回転状態にかつ軸方向にスライド可能に配置でき、切削剤供給装置９をコンパクトに構成できる。

なお、前記実施形態では、ミスト供給管１４を非回転状態で支持した場合を説明したが、本発明は、ミスト供給管を回転状態で支持する場合にも適用可能である。

またミスト供給管１４の工具側端部１４ｂの具体的位置は、前記実施形態に限定されるものではなく、要は、工具を取り外したときにミスト供給管１４を着脱でき、また工具交換時にミスト供給管１４が工具交換装置と干渉するのを回避できる位置に位置させれば良い。この場合に、ミスト供給管１４の工具側端部１４ｂを前方に突出させるほどその着脱性を向上でき、また内方に没入させるほどミスト供給管１４の損傷を確実に回避できる。

本発明の一実施形態に係る切削剤供給装置を備えた主軸頭の側面図である。 前記主軸頭の加工時における工具側部分の断面側面図である。 前記主軸頭の加工時におけるミキシングバルブ側部分の断面側面図である。 前記主軸頭の工具取り外し時における工具側部分の断面側面図である。 前記切削剤供給装置における軸受部材の断面側面図である。 前記切削剤供給装置におけるミスト供給管を固定するためのオーリング部分の断面側面図である。

符号の説明

１ 主軸頭
２ 主軸
２ａ 工具取付孔（工具取付部）
５ 工具
９ 切削剤供給装置
１４ ミスト供給管
１４ａ ミキシングバルブ側端部
１４ｂ 工具側端部
１６ 接続部材（非回転部材）
１７ ミキシングバルブ
１８ オーリング（シール部材）

Claims (5)

1. 主軸頭と、該主軸頭により回転自在に支持された主軸と、該主軸の先端部に取り付けられた工具とを備え、切削油と圧縮空気とを混合してなるミスト状の切削剤を前記工具の加工点に向けて供給するように構成された工作機械の切削剤供給装置において、
   前記主軸の基端部側に、前記ミスト状の切削剤を生成するミキシングバルブを配置し、該ミキシングバルブにミスト供給管を接続するとともに、該ミスト供給管を前記主軸の軸心部を通って前記主軸の工具取付部近傍に達するよう延長し、前記工具を主軸から取り外したとき、前記工具取付部側から前記ミスト供給管を主軸の軸心部に着脱可能に構成されていることを特徴とする工作機械の切削剤供給装置。
2. 請求項１において、前記ミスト供給管を、前記切削剤の供給量に応じて孔径の異なるものと交換可能としたことを特徴とする工作機械の切削剤供給装置。
3. 請求項１又は２において、前記ミスト供給管のミキシングバルブ側端部を軸方向にスライド可能にかつ非回転状態に支持するとともに、該ミスト供給管の工具側端部を、前記ドローバーの工具側端部内に配置された軸受部材により軸方向にスライド可能にかつ相対回転可能に支持したことを特徴とする工作機械の切削剤供給装置。
4. 請求項３において、前記ミスト供給管のミキシングバルブ側端部は、該ミキシングバルブ側端部と非回転部材との間に介在されたシール部材の摩擦力により非回転状態に支持されていることを特徴とする工作機械の切削剤供給装置。
5. 請求項１において、前記工具を取り外したとき、前記ミスト供給管の工具側端部が前記主軸の工具取付部より前方に突出していることを特徴とする工作機械の切削剤供給装置。

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