JP3045258B2 - 加工用主軸ヘッドのクリーニングユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は加工用主軸ヘッドのク
リーニングユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の加工用主軸ヘッドとして、支持筒
内にベアリングを介して中空円筒状の主軸を主軸用モー
タにより回転可能に支持し、該主軸の下端開口部にはテ
ーパ状の装着穴を形成し、該装着穴に対し先端に工具を
取り付けた工具ホルダを着脱可能に支持し、前記主軸を
回転することにより、工具ホルダを回転させて被加工物
の加工を行うようになっている。この加工時には工具と
被加工材との間にクーラントを供給するため、主軸の中
心部に挿通されて工具ホルダをクランプするクランプ軸
内にクーラントの供給通路を形成するとともに、主軸に
前記クーラント供給通路と連通する傾斜供給通路を設
け、さらに工具ホルダ側には前記傾斜供給通路の開口端
と連通するクーラント供給通路を設け、被加工材の加工
時に該クーラント供給通路から工具ホルダの先端部にク
ーラントを供給するようになっている。

【０００３】前述した主軸ヘッドを用いて被加工材の加
工を長時間行っていると、クーラント供給通路内に加工
屑等の微細な不純物が付着し、供給通路内のクーラント
の供給量が低下するとともに、不純物が加工面に供給さ
れると切削不良となる。このため従来、工具ホルダを主
軸ヘッドから取り外した状態で、クーラント供給通路に
クリーニング用エアを供給することにより、残留するク
ーラント及び不純物等を吹き飛ばすクリーニング作業を
行っている。

【０００４】このような開放状態では、クーラントや不
純物が周囲に飛散するので、これを防止するため従来、
主軸側のクーラント供給通路の開口端に排気騒音とクー
ラントミストを除去するためのエキゾーストクリーナー
を螺合固定した状態でクリーニング作業を行うようにし
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
エキゾーストクリーナーは、主軸側のクーラント供給通
路の複数の開口端に順次螺合固定してそれぞれクリーニ
ング作業を行わなければならないので、作業能率が低い
という問題があった。又、主軸側のテーパ状の装着穴の
斜面に前記クーラントの供給通路が開口されていると、
エキゾーストクリーナーを使用することができないとい
う問題もあった。

【０００６】さらに、前記エキゾーストクリーナーは、
自動工具交換装置により交換できず、自動化の障害にな
るという問題があった。又、クーラントを供給する必要
のある工具ホルダを使用した後に、エアにより回転され
る回転軸を内蔵した工具ホルダに交換して、前記クーラ
ント供給通路から駆動用エアを供給することにより、回
転軸をエアにより回転して該回転軸の先端部に取り付け
た工具により被加工材の加工を行うようにした加工機に
おいては、前述した工具ホルダの交換の際、クーラント
供給通路を一旦クリーニングする必要が生じる。もしク
リーニング作業を行わないと、工具ホルダ内の回転軸の
エア駆動部にミスト状のオイルが侵入してエア駆動によ
る工具の回転が円滑に行われなくなる。工具交換の都
度、前記エキゾーストクリーナーを主軸ヘッドに手作業
により装着してクリーニング作業を行っていたのでは、
やはり作業能率を向上することができない。

【０００７】この発明の第１の目的は、上記従来の問題
点を解消して、主軸ヘッドの流体供給通路のクリーニン
グ作業を迅速に行うことができる加工用主軸ヘッドのク
リーニングユニットを提供することにある。

【０００８】又、この発明の第２の目的は、前記第１の
目的に加えて自動工具交換装置により加工機の主軸ヘッ
ドに容易に脱着することができる加工用主軸ヘッドのク
リーニングユニットを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は上
記第１の目的を達成するため、主軸ヘッドに回転可能に
支持された主軸に対し工具ホルダを嵌合可能な装着穴を
形成し、この装着穴に前記工具ホルダを嵌合した状態
で、前記主軸側に形成したクーラント又はエアを供給す
る流体供給通路の開口端と、前記工具ホルダに形成した
クーラント又はエアの流体供給通路の開口端とを互いに
連通して工具ホルダにクーラント又はエアをクーラント
・エア切換供給機構から選択的に供給可能に構成した加
工用主軸ヘッドにおいて、前記主軸の装着穴に嵌合され
る被嵌合部を有するクリーニングユニット本体に対し、
前記被嵌合部の嵌合状態で前記主軸側の流体供給通路の
開口端に接続されるクリーニング用のエア供給通路を形
成し、該エア供給通路の他端開口部には、前記主軸側の
流体供給通路内にクリーニング用エアを供給した際に、
その流体供給通路から除去される残留物の飛散を防止す
るフィルタを取着するという手段をとっている。

【００１０】又、請求項２記載の発明は、請求項１にお
いて、前記ユニット本体に対し、自動工具交換装置によ
り把持される被把持部を形成するという手段をとってい
る。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明は、クリーニングユニット
本体の被嵌合部を主軸に形成した装着穴に嵌合するとと
もに、主軸側の流体供給通路と、前記ユニット本体側の
クリーニング用エア供給通路とを連通させる。この状態
でクーラント・エア切換供給機構をエア供給モードに切
り換えてエアを供給すると、主軸側の流体供給通路にク
リーニング用エアが供給され、該流体供給通路に残留し
ているミスト状のクーラントあるいは微細な不純物はク
リーニング用エアとともにユニット本体側のクリーニン
グ用エア供給通路に圧送され、ユニット本体側の飛散防
止用フィルタからエアが外部に放出され、ミスト状のク
ーラントあるいは微細な不純物はフィルタに残留し、又
は該フィルタから飛散することなく流下される。

【００１２】請求項２記載の発明は、クリーニングユニ
ット本体の被把持部を自動工具交換装置によって把持
し、主軸に形成した装着穴に前記ユニット本体の被嵌合
部を嵌合するとともに、主軸側の流体供給通路と、前記
ユニット本体側のクリーニング用エア供給通路とを連通
させる。この状態で請求項１記載の作用と同様に主軸側
の流体供給通路のクリーニング作業を行った後、自動工
具交換装置によりクリーニングユニット本体を主軸の装
着穴から引き外すことにより、クリーニングユニットに
よるクリーニング作業を自動的に行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明を具体化した第１実施例を図
１及び図２に基づいて説明する。マシニングセンタの主
軸ヘッド１のホルダ２内には支持筒３が嵌合固定され、
該支持筒３内には主軸４の下端部が軸受５を介して所定
位置において回転可能に支持されている。主軸４の外周
には歯車６が嵌合固定され、図示しないモータの回転に
伴いこの歯車６を含む歯車伝達機構を介して主軸４が回
転駆動される。

【００１４】クリーニングユニット１０は自動工具交換
装置の把持アーム８により前記主軸４のテーパ状をなす
装着穴４ａに着脱自在に構成され、そのユニット本体１
１の上端には装着穴４ａに嵌合されるテーパ状の被嵌合
部１１ａが設けられるとともに、外周にはフランジ部１
１ｂが一体に形成され、該フランジ部１１ｂの外周面に
は前記把持アーム８に把持される被把持部としての環状
溝１１ｃが形成されている。

【００１５】中空状のクランプ軸１２は主軸４内に上下
方向の移動可能に挿通支持され、かつコイル状のバネ９
によりクランプ（上方）方向に付勢されるとともに、図
示しないクランプ解除機構により前記バネ９の弾力に抗
して下方へ移動されるようにしている。

【００１６】プルスタッド式のクランプ機構１３は、前
記クランプ軸１２とユニット本体１１との間に設けら
れ、クランプ軸１２の下端の支持穴１４内に収納支持さ
れた複数のクランプボール１５と、そのクランプボール
１５と係合するようにユニット本体１１の上端に螺合固
定されたプルスタッド１６とから構成されている。そし
て、このクランプボール１５がプルスタッド１６の大径
部１６ａ下面に係合した状態で、クランプ軸１２がバネ
９の付勢力により上方へ引き上げられることにより、ユ
ニット本体１１の被嵌合部１１ａが装着穴４ａに嵌合さ
れた状態でクランプされる。又、クランプ解除機構によ
りクランプ軸１２をばね９の付勢力に抗して下方へ移動
した状態で、プルスタッド１６が下方へ移動されると、
クランプボール１５がプルスタッド１６の大径部１６ａ
から側方へ離脱して、ユニット本体１１のクランプが解
除される。

【００１７】クーラント又はエアを選択供給するための
流体供給路１７は、前記クランプ軸１２の中空内に設け
られ、その下端がクランプ軸１２の外周面に開口されて
いる。２つの傾斜供給通路１８は装着穴４ａに沿って下
方へ伸びるように主軸４内に形成され、その上端が環状
通路１９を介して前記流体供給路１７に連通されるとと
もに、下端が主軸４の下端面にそれぞれ開口されてい
る。

【００１８】筒状のフロート部材２０は前記傾斜供給通
路１８の下端開口部に上下移動可能に嵌挿され、その下
端には黄銅等の軟質材料よりなる流体通路を有する接合
体２１が嵌着されている。バネ２２は傾斜供給通路１８
の下端開口部とフロート部材２０との間に介装されて、
常にこのバネ２２の付勢力により、フロート部材２０が
規制ピン２３にて規制される上下移動範囲の下方位置に
突出保持されている。

【００１９】そして、主軸４が定位された状態で、ユニ
ット本体１１の被嵌合部１１ａが主軸４の装着穴４ａに
図示しないキーを介して定位状態で嵌挿された時、フラ
ンジ部１１ｂの上面によりフロート部材２０がバネ２２
の付勢力に抗して上方に移動され、フランジ部１１ｂの
上面が接合体２１の下面に圧接される。この時、傾斜供
給通路１８がフロート部材２０及び接合体２１を介して
後述するユニット本体１１内のクリーニングエア供給通
路３０と連通接続される。

【００２０】前記流体供給通路１７はクーラント・エア
切換供給機構２４を介してクーラント供給源２５及びエ
ア供給源２６に接合されている。そして、主軸ヘッド１
に図示しない工具ホルダーを装着した状態で、流体供給
通路１７及び傾斜供給通路１８を通して工具ホルダー側
にクーラントを供給したり、工具の駆動用エアを供給し
たりすることができるようにしている。

【００２１】前記主軸４の中空部内にはエア供給路２７
が設けられている。そのエア供給路２７の下端は前記プ
ルスタッド１６の上端部と対向するように、クランプ軸
１２に形成された連通路１２ａを介して装着穴４ａの内
空部に開口されている。又、前記エア供給路２７には工
具の回転停止用エア又は装着穴４ａのクリーニング用エ
アを選択的に切換供給するためのエア圧力切換供給機構
２８が接続され、該供給機構２８にはエア供給源２９が
接続されている。そして、加工用の工具ホルダ（図示
略）が装着穴４ａに嵌挿された状態で、このエア供給路
２７を介して工具の回転停止用エアが工具ホルダ内に供
給されるようにするとともに、工具ホルダを装着穴４ａ
から離脱する過程で該装着穴４ａのクリーニングを行う
ためのクリーニング用エアを供給することができるよう
にしている。

【００２２】次に、クリーニングユニット１０の構成に
ついて詳細に説明する。ユニット本体１１の内部には前
記接合体２１と対応して２ケ所にクリーニングエア供給
通路３０が傾斜状に形成され、それらの供給通路３０の
下端部はエア供給通路３１に互いに連通されている。該
エア供給通路３１の中間部には数ケ所にエア供給通路３
２がユニット本体１１の下端小径部１１ｄの外周に開口
するように形成されている。前記下端小径部１１ｄの外
周には前記供給通路３２を連通する環状溝３３が形成さ
れ、該環状溝３３を覆うように小径部１１ｄの外周には
クーラントの飛散を防止するためのフィルタ３４が嵌合
され、前記小径部１１ｄに嵌合した係止リング３５によ
り所定位置に支持されている。又、前記エア供給通路３
１の下端部は密栓３６により封止されている。

【００２３】次に、前記のように構成した主軸ヘッド１
のクリーニングユニット１０についてその作用を説明す
る。主軸ヘッド１の主軸４の装着穴４ａから工具ホルダ
（図示）を取り外した状態で、クリーニングユニット１
０を自動工具交換装置の把持アーム８により把持して、
開口状態の装着穴ａに被嵌合部１１ａを嵌合する。この
時、クランプ軸１２は最下端に停止保持されているの
で、プルスタッド１６の大径部１６ａが、係止孔１４内
のクランプボール１５を越えてクランプ軸１２の下端側
開口部に挿入される。この状態で図示しないクランプ解
除機構の動作を停止すると、クランプ軸１２がばね９の
付勢力により上方に引き上げられ、図１に示すようにク
ランプボール１５によりプルスタッド１６の大径部１６
ａが上方に引き上げられて、クリーニングユニット１０
は使用状態に嵌合保持される。この状態ではユニット本
体１１のフランジ部１１ｂの上面により接合体１１がば
ね２２の付勢力に抗して上方に押圧され、傾斜供給通路
１８の下端開口部がエア供給通路３０の上端開口部と連
通される。この後、把持アーム８はクリーニングユニッ
ト１０から退避する。

【００２４】この状態で、クーラント・エア切換供給機
構２４を動作してエア供給状態に切換えると、エア供給
源２６のエアが流体供給通路１７、環状通路１９を通
り、傾斜供給通路１８からエア供給通路３０に導かれ、
さらにエア供給通路３１，３２及び環状溝３３を通って
飛散防止用フィルタ３４に圧送される。この時、流体供
給通路１７、傾斜供給通路１８、フロート部材２０等の
内部に残留していたクーラントあるいは微粒状の不純物
等はエアによりクリーニングされ、このミスト状のクー
ラント等を含んだエアはフィルタ３４により一時的に貯
留され、エアはフィルタ３４から外部に放出されるとと
もに、フィルタ３４に滞留したクーラントあるいは不純
物は飽和状態になると落下され、ミスト状のクーラント
あるいは不純物が飛散されることはない。

【００２５】このクリーニング動作が所定時間行われた
後、自動工具交換装置の把持アーム８によりクリーニン
グユニット１０を把持した状態で、クランプ解除機構を
動作してクランプ軸１２をばね９の付勢力に抗して下方
に移動し、クランプ機構１３のクランプを解除した後、
把持アーム８を動作して、ユニット本体１１を下方に移
動させて取り外し、クリーニング作業を終了する。

【００２６】このようにしてクリーニングした主軸ヘッ
ド１に対しエア駆動用の工具ホルダ（図示）を自動工具
交換装置により把持して、主軸４の装着穴４ａに該工具
ホルダを嵌合する。そして、クーラント・エア切換供給
機構２４をエア供給モードに切り換えて、エア供給源２
６から駆動用エアを供給すると、工具ホルダ側に駆動用
エアが供給され、回転軸とともに工具が回転されて被加
工材の加工が行われる。このとき、前述したように流体
供給通路１７、傾斜供給通路１８、フロート部材２０等
の内部は確実にクリーニングされているので、駆動用エ
アにクーラントが混入することはなく、被加工材の加工
動作が正常に行われる。

【００２７】前記実施例では前記クーラント・エア切換
供給機構２４により工具の回転駆動用エアと、クリーニ
ングユニット１０へのクリーニング用エアとを同じ圧力
で供給できるようにしているが、このエア圧力を切り換
える機構（図示略）を設けてもよい。

【００２８】次に、この発明の第２実施例を図３に基づ
いて説明する。この実施例では、ユニット本体１１及び
プルスタッド１６に対し、クリーニング用エアを供給可
能なエア供給通路４０，４１を形成し、供給通路４０の
途中に逆止弁４２を設けている。又、前記エア供給通路
３０の途中にも逆止弁４３，４４を設けている。

【００２９】この実施例ではエア供給路２７にクーラン
ト・エア切換供給機構２４を接続した構成の主軸ヘッド
１において、クーラント使用後、エア供給路２７にクリ
ーニング用エアを供給することにより、エア供給路２７
に残留するクーラントの除去を確実かつ迅速に行うこと
ができる。

【００３０】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化することもできる。 （１）図４に示すように、ユニット本体１１の被嵌合部
１１ａにエア供給通路３０の一端を開口し、主軸４の装
着穴４ａに形成した流体供給通路の開口端と連通可能に
すること。

【００３１】（２）図５に示すように、フランジ部１１
ｂに手動操作用の把手４５を取り付けて、手動により装
着穴４ａに被嵌合部１１ａを嵌合可能にすること。 （３）図６に示すように、ユニット本体１１のプルスタ
ッド１６を省略すること。この場合には、自動工具交換
装置によりユニット本体１１を嵌合状態に押圧保持する
必要がある。

【００３２】（４）図７に示すように、ユニット本体１
１の外周部に対し前記エア供給通路３１に連通された流
体供給通路４６ａを備えた結合部４６を取り付けるとと
もに、支持筒３側に固定された固定ブロック４７に形成
した流体供給通路４７ａの開口端と、前記流体供給通路
４６ａの開口部とを連通可能にすること。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の発
明は、主軸ヘッドの流体供給通路のクリーニング作業を
迅速に行うことができる効果がある。

【００３４】又、請求項２記載の発明は、前記請求項１
記載の発明の効果に加えて自動工具交換装置により加工
機の主軸ヘッドに容易に脱着することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のクリーニングユニットを具体化した
第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】クリーニングユニットの分解斜視図である。

【図３】この発明を具体化した第２実施例のクリーニン
グユニットを示す縦断面図である。

【図４】この発明の別の実施例を示す部分断面図であ
る。

【図５】この発明の別の実施例を示す部分斜視図であ
る。

【図６】この発明の別の実施例を示す部分斜視図であ
る。

【図７】この発明の別の実施例を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 主軸ヘッド、４ 主軸、４ａ 装着穴、１０ クリ
ーニングユニット、１１ ユニット本体、１１ａ 被嵌
合部、１１ｂ フランジ部、１１ｃ 被把持部としての
環状溝、１１ｄ 小径部、１７ 流体供給通路、１８
傾斜供給通路、１９ 環状通路、２４ クーラント・エ
ア切換供給機構、２５ クーラント供給源、２６，２９
エア供給源、２７ エア供給路、２８ エア圧力切換
供給機構、３０，３１，３２，４０，４１ エア供給通
路、３３ 環状溝、３４ クーラント飛散防止用フィル
タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/155 B23Q 11/00 B23Q 11/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸ヘッドに回転可能に支持された主軸
   に対し工具ホルダを嵌合可能な装着穴を形成し、この装
   着穴に前記工具ホルダを嵌合した状態で、前記主軸側に
   形成したクーラント又はエアを供給する流体供給通路の
   開口端と、前記工具ホルダに形成したクーラント又はエ
   アの流体供給通路の開口端とを互いに連通して工具ホル
   ダにクーラント又はエアをクーラント・エア切換供給機
   構から選択的に供給可能に構成した加工用主軸ヘッドに
   おいて、 前記主軸の装着穴に嵌合される被嵌合部を有するクリー
   ニングユニット本体に対し、前記被嵌合部の嵌合状態で
   前記主軸側の流体供給通路の開口端に接続されるクリー
   ニング用のエア供給通路を形成し、該エア供給通路の他
   端開口部には、前記主軸側の流体供給通路内にクリーニ
   ング用エアを供給した際に、その流体供給通路から除去
   される残留物の飛散を防止するフィルタを取着したこと
   を特徴とする加工用主軸ヘッドのクリーニングユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ユニット本体に
   対し、自動工具交換装置により把持される被把持部を形
   成したことを特徴とする加工用主軸ヘッドのクリーニン
   グユニット。