JP2015066607A - Main shaft end face cleaning device for machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マシニングセンタに代表されるような工作機械の主軸端面をいわゆるエアブロー方式にて清掃するための清掃装置に関する。 The present invention relates to a cleaning device for cleaning a spindle end surface of a machine tool represented by a machining center by a so-called air blow system.
工作機械の主軸ヘッドにおける主軸には所定の切削工具がツールホルダを介して装着されるが、主軸側のテーパ穴とツールホルダ側のテーパシャンク部とをテーパ結合させるのと同時に、主軸の端面を着座面としてツールホルダを当該主軸端面に着座させることがある。このような場合には、上記主軸端面への細かな切粉等の付着を回避しなければらならず、そのための手段として特許文献1に記載されているような主軸端面の清掃技術が提案されている。
A predetermined cutting tool is mounted on the spindle of the spindle head of a machine tool via a tool holder, and at the same time the taper hole on the spindle side and the taper shank portion on the tool holder side are taper-coupled, the end surface of the spindle is The tool holder may be seated on the end surface of the main shaft as a seating surface. In such a case, it is necessary to avoid the attachment of fine chips or the like to the spindle end face, and a technique for cleaning the spindle end face as described in
この特許文献1に記載された技術では、主軸端面そのものにエア放出口を形成して、そのエア放出口から吹き出したエアをツールホルダ側の着座面にて反射させて、その反射したエア圧力をもって主軸端面にエアブローを施したり(図6参照)、あるいはツールホルダと同等の清掃ホルダを主軸に装着した上で、その清掃ホルダに形成したエア噴射通路から主軸端面とツールホルダのフランジ部とのなす隙間にエアを噴射させてエアブローを施すようにしている(図12参照)。
In the technique described in
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術では、工作機械の主軸側からエアの供給を受ける方式であることから、主軸自体がエア供給機能を有していない場合には初期の目的を達成することができない。言い換えるならば、主軸自体がエア供給機能を有していない既存設備への適用にあたっては、大がかりな設備改造を行わない限り、所期の目的を達成することができないという不具合がある。
However, since the technique described in
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ主軸自体がエア供給機能を有していない既存設備への適用にあたって、大がかりな設備改造を行うことなく、所期の目的であるところの主軸端面の清掃を容易に行えるようにした主軸端面清掃装置を提供するものである。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and in particular, when applied to an existing facility in which the spindle itself does not have an air supply function, for the intended purpose without carrying out a major facility modification. The present invention provides a spindle end face cleaning device that can easily clean a spindle end face.
本発明は、ツールホルダが装着される主軸ヘッド側の主軸にツールホルダに代わって着脱可能に装着されて、ツールホルダ装着時にそのツールホルダが着座することになる主軸端面を清掃するための装置であり、上記主軸に対して着脱可能な本体部と、上記本体部と相対回転可能な外挿部材と、を備えている。 The present invention is an apparatus for cleaning a spindle end surface that is detachably mounted in place of a tool holder on a spindle head side spindle on which the tool holder is mounted, and on which the tool holder is seated when the tool holder is mounted. And a main body detachable with respect to the main shaft, and an extrapolating member rotatable relative to the main body.
そして、上記本体部は、上記主軸のテーパ穴とテーパ結合可能なテーパ部と、上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合時に上記主軸端面と対向するフランジ面を有するフランジ部と、上記フランジ面に開口形成されて上記主軸端面に向けて圧縮空気を吹き付ける空気噴射口と、を有している。 The main body includes a taper portion that can be taper-coupled with the taper hole of the main shaft, a flange portion having a flange surface that faces the end surface of the main shaft when the taper hole and the taper portion are taper-coupled, and the flange surface. An air injection port that is formed to open and blows compressed air toward the end face of the main shaft.
その一方、上記外挿部材は、上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合時に上記主軸ヘッド側の給気ポートに接続される空気導入口と、上記本体部との相対回転を許容しつつ上記空気噴射口の上流側に圧縮空気を供給するための空気供給口と、を有している。 On the other hand, the extrapolation member allows the relative rotation between the main body portion and the air introduction port connected to the air supply port on the spindle head side when the tapered hole and the tapered portion are joined to each other. An air supply port for supplying compressed air to the upstream side of the injection port.
本発明によれば、主軸を支えている非回転の主軸ヘッドに給気ポートを設けるだけで、清掃装置の本体部に圧縮空気を供給していわゆるエアブロー方式にて主軸端面を清掃することができるので、既存設備での主軸端面清掃機能を低コストにて付加することができる。 According to the present invention, the spindle end face can be cleaned by a so-called air blow system by supplying compressed air to the main body of the cleaning device simply by providing an air supply port on the non-rotating spindle head supporting the spindle. Therefore, the spindle end face cleaning function in the existing equipment can be added at low cost.
図1〜5は本発明に係る工作機械の主軸端面清掃装置を実施するためのより具体的な形態を示し、特に図1は主軸3に清掃装置8が装着される前の状態を、図2は主軸3に清掃装置8が装着された状態をそれぞれ示している。さらに、図3は図2の要部の拡大図を示している。
1 to 5 show a more specific form for carrying out the spindle end surface cleaning device for a machine tool according to the present invention. In particular, FIG. 1 shows a state before the
図1に示すように、例えばマシニングセンタに代表されるような自動工具交換機構(ATC機構)を有する工作機械の主軸ヘッド1には複数のベアリング2を介して主軸(スピンドル)3が回転可能に支持されている。主軸3の先端部には、図示外のツールホルダとのテーパ結合面となるテーパ穴4のほか、特定のツールホルダの着座面となる主軸端面5が形成されている。また、テーパ穴4の奥部側にはドローバー6とともにコレット7が配置されている。
As shown in FIG. 1, a spindle (spindle) 3 is rotatably supported by a
ここで、図1に示した清掃装置8における本体部9のテーパ部としてのテーパシャンク部12およびプルスタッド13は、主軸3に着脱可能に装着されることになる図示外のツールホルダのものと共通の仕様である。なお、清掃装置8の詳細は後述する。そこで、図1に示した清掃装置8のテーパシャンク部12およびプルスタッド13を特定のツールホルダのものと仮定するならば、テーパシャンク部12を主軸3側のテーパ穴4に挿入した上でドローバー6を図1の上方にスライド移動させると、コレット7がプルスタッド13を掴んでテーパシャンク部12をテーパ穴4側に引き込むことで、主軸3側のテーパ穴4とテーパシャンク部12とがテーパ結合されることになる(図2,3参照)。これをもって、特定のツールホルダが主軸3に対して堅固に装着されることになる。
Here, the
図1に示した清掃装置8は、胴部11が略円筒状をなす本体部9と、この本体部9に相対回転可能に外挿された略円環状の外挿部材としてのサポートリング10と、から構成されている。
A
本体部9は、胴部11のほか、先に述べたテーパシャンク部12およびプルスタッド13とともに円環状のフランジ部14を備えていて、これらのテーパシャンク部12、プルスタッド13およびフランジ部14は、先に述べたツールホルダのものと共通仕様となっている。それ故に、フランジ部14には周溝15が形成されており、この周溝15は図示外のATC機構のアームにより清掃装置8を把持する際の把持部として機能することになる。
The
また、図2に示すように、本体部9が主軸3側のテーパ穴4に挿入されたときには、先に述べたようにドローバー6およびコレット7によるプルスタッド13の引き込みによって、本体部9側のテーパシャンク部12が主軸3側のテーパ穴4とテーパ結合されることになる。その際に、図3に拡大して示すように、主軸3側の主軸端面5と、フランジ部14のうち主軸端面5と正対することになるフランジ部14のフランジ面14aとの間には所定の隙間Qが確保されるように設定してある。
Further, as shown in FIG. 2, when the
図1に示す本体部9の胴部11は中空円筒状のものであり、その内部空間は蓋体15により密閉されたチャンバ部16となっている。円筒状の胴部11にはその内外周を貫通するようにして円周方向に複数のエア通路17が形成されていて、これらのエア通路17を通して後述するサポートリング10側からチャンバ部16内に圧縮エアが導入されるようになっている。また、チャンバ部16の内底面からフランジ部14側に向けて本体部9の軸心と平行な複数のエア通路18が貫通形成されていて、それらのエア通路18の開放端部が主軸端面5に対するエア噴射口(空気噴射口)18aとして開口している。
The
サポートリング10は本体部9に相対回転可能に外挿されているとともに、一対のリテーナ19により軸心方向位置が規制されている。サポートリング10の一部にはジョイント部材20が接続されている。このジョイント部材20には一端がサポートリング10の内周面に開口しつつ本体部9側のエア通路17に連通するエア通路21が形成されているとともに、そのエア通路21はジョイント部材20に付帯するジョイントチューブ22により90°向きを変えた上で、ジョイントチューブ22の開放端がエア通路21の他端のエア導入口(空気導入口)22aとして外部に開口している。なお、エア通路21のうち本体部9側の開放端は本体部9に対するエア供給口(空気供給口)21aとして機能することになる。
The
他方、主軸3を支えている主軸ヘッド1側にはもう一方のジョイント部材23が装着されている。この主軸ヘッド1側のジョイント部材23は、エア導入通路25が形成されたハウジング24内に同じくエア通路27が形成されたスプール26を出没可能に組み込んだもので、スプール26はハウジング24に内蔵された圧縮コイルばね28によりハウジング24から突出する方向に付勢されている。エア導入通路25は外部の圧縮エア供給源29に接続されている。そして、図2の要部をさらに拡大した図3に示すように、清掃装置8の本体部9を主軸3に装着してテーパ結合する際に、本体部9側のジョイント部材20に付帯しているジョイントチューブ22を主軸ヘッド1側のジョイント部材23のスプール26に押し当てることにより、ジョイント部材20側のエア通路21とジョイント部材23側のスプール26のエア通路27とが連通するようになっている。これにより、ジョイント部材23におけるスプール26のエア通路27は、清掃装置8のサポートリング10に対する給気ポートとして機能することになる。
On the other hand, another
より具体的には、図1に示すように、主軸ヘッド1側のジョイント部材23の自由状態では、圧縮コイルばね28により付勢されたスプール26がハウジング24から突出しているため、ハウジング24側のエア導入通路25とスプール26側のエア通路27との連通が遮断された状態にある。
More specifically, as shown in FIG. 1, in the free state of the
その一方、図2,3に示すように、スプール26に対してジョイントチューブ22を押し付けると、ジョイントチューブ22とスプール26側のエア通路21,27同士が連通するとともに、スプール26自体がハウジング24内に押し込まれることでスプール26側のエア通路27とハウジング24側のエア導入通路25とが連通することになる。これによって、主軸ヘッド1側から清掃装置8側に圧縮エアを供給することが可能となる。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, when the
このように、ハウジング24内に圧縮コイルばね28にて付勢されたスプール26が組み込まれたジョイント部材23は、スプール26を弁体とする開閉弁としての機能を併せ持っていることになる。
Thus, the
したがって、このように構成された清掃装置8によれば、切削工具を保持している特定のツールホルダが着座することになる主軸端面5の清掃が必要になった場合には、ATC機構によるツールチェンジ機能を使って清掃装置8を主軸3に装着して清掃を行うものとする。ここでの主軸端面5の清掃は、例えば主軸端面5に付着している可能性のある微細な切粉をエアブロー方式にて吹き飛ばす方式とする。
Therefore, according to the
清掃装置8を主軸3に装着するには、図1に示したように、フランジ部14の周溝15を把持部として図示しないATC機構のアームに支持されている清掃装置8を主軸3と正対させたならば、図2,3に示したように、ATC機構のアームの自由度を使って本体部9のテーパシャンク部12を主軸3側のテーパ穴4に挿入する。
In order to attach the
この場合において、主軸ヘッド3側のジョイント部材23と清掃装置8側のジョイント部材20との位相合わせが予め施されているものとすると、主軸3側のテーパ穴4に本体部9側のテーパシャンク部12が挿入された時点で、主軸3側のドローバー6によりコレット7とプルスタッド13を介して本体部9を主軸3側に引き込むことで、主軸3側のテーパ穴4と本体部9のテーパシャンク部12とがテーパ結合される。ただし、本体部9側におけるフランジ部14のフランジ面14aが主軸端面5に密着することなく、図4に示すように両者の間の所定の隙間Gが確保されるように予め設定されている。また、主軸端面5に向かってフランジ面14側のエア噴射口18aが臨んでいる。
In this case, if the phase alignment between the
同時に、本体部9が主軸3側に引き込まれる際に、清掃装置8側のジョイント部材20に付帯しているジョイントチューブ22が主軸ヘッド1側のジョイント部材23のスプール26に押し付けられることになるので、それに伴ってスプール26がハウジング24内に押し込まれることになる。これにより、先に述べたように、双方のジョイント部材20,23同士が接続されるとともに、主軸ヘッド1側のジョイント部材23の開閉弁機能が「開」となることから、本体部9のチャンバ部16には、清掃装置8側のサポートリング10とジョイント部材20および主軸ヘッド1側のジョイント部材23を介して圧縮エア供給源29に接続されることになる。
At the same time, when the
そのため、本体部9のチャンバ部16には圧縮エア供給源29から供給される圧縮エアが導入され、チャンバ部16内に導入された圧縮エアは、そのチャンバ部16の内底面形成された複数のエア噴射口18aから主軸端面5に向けて噴射される。これにより、主軸端面5には至近距離にあるエア噴射口18aからのエアブローが施されて、その主軸端面5に付着している微細な切粉等は吹き飛ばれるようにして除去される。
Therefore, the compressed air supplied from the compressed
図4は図3のジョイント部材20,23同士の結合部を含む図1の要部を拡大した図であり、また図5は図4のA−A線矢視の拡大図である。これらの図4,5から明らかなように、本体部9のチャンバ部16内に導入された圧縮エアは、そのチャンバ部16内に連通している複数のエア噴射口18aから主軸端面5に向けて噴射される。エア噴射口18aが形成されているフランジ面14aと主軸端面5との間には、先に述べたようにGなる隙間が確保されているので、複数のエア噴射口18aから噴射された圧縮エアは主軸端面5に当たって向きを変えた上で、Gなる隙間に沿って図5に矢印で示す如く流れることになる。これにより、主軸端面5にはエア噴射口18aからの噴射エアによるエアブローが施されて、その主軸端面5に付着している微細な切粉等は吹き飛ばれるようにして除去される。
4 is an enlarged view of a main part of FIG. 1 including a joint portion between the
このようないわゆるエアブロー方式による清掃は、例えば工作機械のツールチェンジの一連のスケジュールのなかに適宜または定期的に割り込ませて、その都度、数分程度実行させるものとする。 Such cleaning by the so-called air blow method is executed for a few minutes each time, for example, by appropriately or periodically interrupting a series of tool change schedules for machine tools.
また、主軸3から清掃装置8を取り外す手順は上記装着時とは逆の手順であり、清掃装置8側に付帯しているジョイントチューブ22が主軸ヘッド1側のジョイント部材23の構成要素であるスプール26から離間すれば、開閉弁を兼ねているジョイント部材23が直ちに閉動作することになる。
Further, the procedure for removing the
ここで、上記のようなエア噴射口18aからのエア噴射による主軸端面5へのエアブローは、主軸3が本体部9とともに静止している状態で行っても良いが、主軸3を本体部9とともに回転させながら行うようにしても良い。
Here, the air blow to the main
この場合において、主軸3に装着されている本体部9は主軸3とともに回転し、本体部9に外挿されているサポートリング10は本体部9の回転を許容する。そして、本体部9の胴部11にはサポートリング10側のエア通路21と対応する位置に複数のエア通路17が形成されているので、断続的ではあるがサポートリング10側のエア通路21と本体部9側のエア通路17との連通は確保される。
In this case, the
しかも、サポートリング10側のエア通路21と本体部9側のエア通路17との連通が、本体部9の回転に伴って断続的なものとなっても、本体部9には比較的容積の大きなチャンバ部16が形成されているので、チャンバ部16がアキュームレータ的な役目をすることで、エア噴射口18aからは主軸端面5に向けて安定して圧縮エアを噴射することができる。
Moreover, even if the communication between the
また、主軸3を本体部9とともに回転させながら上記のようにエア噴射口18aから主軸端面5に向けてエアブローを施すことで遠心力による相乗効果を期待でき、主軸端面5に付着している切粉の飛散・除去効果が一段と良好なものとなる。
In addition, a synergistic effect due to centrifugal force can be expected by performing air blow from the
このように本実施の形態によれば、主軸3に装着した清掃装置8により、いわゆるエアブロー方式にて主軸端面5の清掃を行うにあたり、主軸3を支えている主軸ヘッド1側から圧縮エアを供給するようにしているので、主軸3がエア供給機能を有していない既存設備においても簡単な改造工事のみで容易に実施することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
1…主軸ヘッド
3…主軸
4…テーパ穴
5…主軸端面
8…清掃装置
9…本体部
10…サポートリング(外挿部材)
12…テーパシャンク部(テーパ部)
14…フランジ部
14a…フランジ面
16…チャンバ部
18a…エア噴射口(空気噴射口)
20…ジョイント部材
21a…エア供給口(空気供給口)
22a…エア導入口(空気導入口)
23…ジョイント部材(開閉弁)
24…ハウジング
26…スプール
27…エア通路(給気ポート)
DESCRIPTION OF
12 ... Taper shank (taper)
DESCRIPTION OF
20 ...
22a ... Air inlet (air inlet)
23 ... Joint member (open / close valve)
24 ...
Claims (3)
上記主軸に対して着脱可能な本体部と、上記本体部と相対回転可能な外挿部材と、を備えていて、
上記本体部は、上記主軸のテーパ穴とテーパ結合可能なテーパ部と、上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合時に上記主軸端面と対向するフランジ面を有するフランジ部と、上記フランジ面に開口形成されて上記主軸端面に向けて圧縮空気を吹き付ける空気噴射口と、を有している一方、
上記外挿部材は、上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合時に上記主軸ヘッド側の給気ポートに接続される空気導入口と、上記本体部との相対回転を許容しつつ上記空気噴射口の上流側に圧縮空気を供給するための空気供給口と、を有していることを特徴とする工作機械の主軸端面清掃装置。 A device for cleaning a spindle end surface that is detachably attached to the spindle on the spindle head side to which the tool holder is attached, and on which the tool holder is seated when the tool holder is attached,
A main body that can be attached to and detached from the main shaft, and an extrapolation member that can rotate relative to the main body,
The main body includes a tapered portion that can be taper-coupled with the tapered hole of the main shaft, a flange portion that has a flange surface that faces the end surface of the main shaft when the taper hole and the tapered portion are taper-coupled, and an opening is formed in the flange surface. The air injection port for blowing compressed air toward the main shaft end surface,
The extrapolation member allows the air injection port of the air injection port to be relatively rotated with the air introduction port connected to the air supply port on the spindle head side when the taper hole and the taper portion are coupled to each other. An apparatus for cleaning a spindle end surface of a machine tool, comprising: an air supply port for supplying compressed air to an upstream side.
このチャンバ部に対して上記外挿部材側の空気供給口から圧縮空気が導入されるようになっているとともに、
上記チャンバ部と上記空気噴射口とが連通していることを特徴とする請求項1に記載の工作機械の主軸端面清掃装置。 A chamber portion is formed in the main body portion,
While compressed air is introduced from the air supply port on the extrapolation member side to the chamber portion,
2. The spindle end surface cleaning device for a machine tool according to claim 1, wherein the chamber portion and the air injection port communicate with each other.
上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合に基づいて上記主軸ヘッド側の給気ポートと上記外挿部材側の空気導入口とが接続されるのと相前後して、上記開閉弁が開動作するようになっていることを特徴とする請求項2に記載の工作機械の主軸端面清掃装置。 The spindle head is provided with an opening / closing valve for opening / closing the air supply port,
Based on the taper coupling between the tapered hole and the tapered portion, the opening / closing valve opens before or after the supply port on the spindle head side and the air introduction port on the external insertion member side are connected. The main shaft end surface cleaning device for a machine tool according to claim 2, wherein the main shaft end surface cleaning device is configured as described above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013200697A JP2015066607A (en) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | Main shaft end face cleaning device for machine tool |
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Cited By (1)
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JP2019533583A (en) * | 2016-10-25 | 2019-11-21 | レーム ゲー・エム・ベー・ハーRoehm GmbH | Connecting member, machine tool accessory, machine tool, and medium supply method |
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Cited By (2)
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