JP3077029B1 - 工作機械の切削液供給装置 - Google Patents

工作機械の切削液供給装置

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    • B23Q11/1084—Arrangements for cooling or lubricating tools or work specially adapted for being fitted to different kinds of machines

Abstract

【要約】 【課題】 液垂れ及びこれに関連した弊害を効果的に阻
止する。 【解決手段】 切削液供給ライン４０を通じて主軸９先
部のミスト発生装置１０へ切削液を供給するものとなさ
れた工作機械に於いて、ミスト発生装置１０近傍の主軸
９先部に、切削液供給ライン４０内の切削液を弁通路２
０を経てミスト発生装置１０に供給するものとした切削
液押出し手段１１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の切削液
供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】切削液供給ポンプから切削液供給ライン
を経て主軸先部のミスト発生装置へ切削液を供給すると
共に、切削液供給ライン内の切削液圧が一定値以下とな
ったとき切削液通路を閉鎖するものとした弁通路をミス
ト発生装置の切削液流入部に設けた工作機械は存在して
いる（例えば特開平９−６６４３７号公報等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した在来の工作機
械に於いては、切削液供給ポンプからの切削液供給が停
止された後に、切削液供給ライン内の切削液に圧縮され
て混入している気体の圧力等が下がってその気体が膨張
することに起因して、切削液が弁通路を経てミスト発生
装置内に幾分漏れ出る現象（液垂れ）が生じる。
【０００４】この液垂れは切削液の浪費の原因をなすと
共に、次のミスト発生のときにミスト発生装置内に溜ま
った切削液が一挙に外方へ噴出されてワークや作業環境
を汚染する事態を生じさせる等の虞がある。本発明は、
これらの問題点を解消するものとした工作機械の切削液
供給装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明では、切削液供給ラインを通じて主軸先部のミス
ト発生装置へ切削液を供給するものとなされた工作機械
に於いて、ミスト発生装置近傍の主軸先部に、切削液供
給ライン内の切削液を弁通路を経てミスト発生装置に供
給するものとした切削液押出し手段を設ける。
【０００６】而して、切削液押出し手段がミスト発生装
置の近傍に存在するため、たとえミスト発生装置に供給
される切削液中に多くの空気粒が混在していても、切削
液押出し手段からミスト発生装置までの間に存在する切
削液に含まれる空気の量は極めて少ないものとなり、従
って切削液押出し手段からの切削液の押出しが終了した
ときは弁通路は空気粒の影響を受けることなく直ちに閉
鎖し、切削液供給ライン内の切削液が弁通路からミスト
発生装置の内方に漏れ出ることは阻止されるようにな
る。
【０００７】具体的には請求項１に記載の通り、切削液
供給ポンプから切削液供給ラインを経て主軸先部のミス
ト発生装置へ切削液を供給するものとなされた工作機械
に於いて、ミスト発生装置近傍の主軸先部に弁通路を経
てシリンダ室内の切削液を押し出すように作動する切削
液押出し手段を設け、この際、シリンダ室には切削液供
給ライン内の切削液が繰り返し供給され、一方、シリン
ダ室から押し出された切削液は適当圧でミスト発生装置
へ供給される構成となす。これによれば、シリンダ室に
よる切削液の押出しが、正確な一定量づつの切削液をミ
スト発生装置へ向け間欠的に供給することを可能とな
す。
【０００８】次に、請求項２に記載の通り、切削液供給
ライン内の切削液の圧力が一定大きさより小さくなった
とき、切削液供給ライン内の一定量の切削油がシリンダ
室内に流入し、一方、切削液供給ライン内の切削液の圧
力が一定大きさより大きくなったとき、シリンダ室内の
切削液が適当圧力でミスト発生装置へ向け押し出される
構成となす。これによれば、切削液押出し手段が切削液
供給ライン内の切削液の圧力の変化に関連して作動され
るため、切削液供給ポンプの作動を制御することによ
り、適時適量の切削液がミスト発生装置に供給されるも
のとなる。
【０００９】さらに好ましくは次のようになす。即ち、
請求項３に記載したように、切削液供給ライン内の切削
液の圧力が一定大きさより小さくなったとき、シリンダ
室を形成しているピストンがスプリング力で押圧され特
定方向へ変位し、この変位によりシリンダ室内に切削液
供給ライン内の一定量の切削油が流入し、一方、切削液
供給ライン内の切削液の圧力が一定大きさより大きくな
ったとき、この圧力でピストンが前記特定方向の逆向き
へ変位し、この変位によりシリンダ室内の切削液が適当
圧力でミスト発生装置へ向け押し出される構成となす。
このようにすれば、ピストンはスプリング力と切削液供
給ライン内の切削液の圧力のみで駆動されるものとな
り、ピストンの駆動手段が簡易となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明に係る工
作機械の切削液供給装置を図式化した図、図２は前記工
作機械の主軸先部のミスト発生装置及び切削液押出し手
段を示す断面図、図３は前記切削液押出し手段の作用説
明図である。
【００１１】これらの図に於いて、１は主軸ユニット、
２は切削液タンク、３は切削液供給ポンプ、４はポンプ
駆動用方向切換弁、５は圧縮空気供給源、６は圧縮空気
供給用方向切換弁、及び、７は空気圧力調整部である。
【００１２】各部について説明すると、主軸ユニット１
は、主軸保持筒８に主軸９を回転自在に保持させると共
に主軸９の後部に図示しない回転動力の入力部を設け、
また主軸９内部にはミスト発生装置１０及び切削液押出
し手段１１を装設すると共に、主軸保持筒８の後部に主
軸９の外方から主軸９の内部へ切削油と圧縮空気を供給
するものとした回転継手１２を装設したものとなしてあ
る。
【００１３】ミスト発生装置１０は、図２に示すよう
に、前記主軸９と同体的に回転される筒部材１３の内孔
内に、最前部からミスト吐出筒１４、圧縮スプリング１
５、筒形弁体１６、ミスト生成筒１７及び切削液噴射ノ
ズル体１８をこの順に配列したものとなしてある。この
際、ミスト吐出筒１４は、後端に鍔部１４ａを有し、こ
の鍔部１４ａが筒部材１３の内孔の段部１３ａで係止さ
れることにより前方ｆ１への抜け出しを規制され、且つ
先端面が主軸９に固定された状態の工具ホルダ１９の後
端面に当接されるものとなす。
【００１４】筒形弁体１６は、外周面に段部１６ａを形
成されると共に、この段部１６ａとミスト吐出筒１４の
後端面との間に介在された圧縮スプリング１５で後方へ
押圧され、後端面１６ｂがミスト生成筒１７の前面に当
接されて閉弁状態となされたり或いは、後方からの力を
受けることによりミスト生成筒１７の前面から離反され
て開弁状態となされるものとなす。
【００１５】ミスト生成筒１７は、筒形部材となされて
いて、外周面に前後向きの空気通路溝１７ａを形成され
ると共に、内方の前部に比較的大きな径となされたミス
ト出口孔１７ｂを、そして後部に切削液噴射ノズル体１
８の前部１８ａを内挿されるものとした後部内孔１７ｃ
を形成し、この後部内孔１７ｃと空気通路溝１７ａとを
横孔１７ｄで連通させ、また後部内孔１７ｃとミスト出
口孔１７ｂとを比較的小さな径の通路１７ｅで連通さ
せ、後方ｆ２への変位を切削液噴射ノズル体１８や切削
液押出し手段１１により規制されるものとなす。
【００１６】切削液噴射ノズル体１８は、前部１８ａ後
方の外周面に鍔部１８ｂを形成されると共に、この鍔部
１８ｂを切削液押出し手段１１に保持され、中心部には
後端を開口された段付通路１８ｃを形成されると共にこ
の通路１８ｃの前端壁に図３に示すように３つの噴射口
１８ｄを設けたものとなす。
【００１７】切削液押出し手段１１は、シリンダ部材１
９、弁通路２０、シリンダ室２１、圧縮スプリング２
２、ピストン２３及び摺動弁体２４を備えたものとなし
てある。
【００１８】シリンダ部材１９は、前端に切削液噴射ノ
ズル体１８の鍔部１８ｂを固嵌されると共に、後端に直
状切削液供給管２５の先部を固嵌されると共に中心部に
は比較的大きな内孔１９ａ、比較的小さな内孔１９ｂ、
及びこの内孔１９ｂと直状切削液供給管２５とを連通さ
せる切削液通路１９ｃを形成されるほか、外周面には前
記空気通路溝１７ａに連通される空気通路溝１９ｄを形
成されたものとなす。
【００１９】弁通路２０は、切削液噴射ノズル体１８の
段付通路１８ｃに圧縮スプリング２６及び球体２７を内
挿すると共に、筒形シート部材２８を固嵌してこの部材
２８の先端に球体２７を圧縮スプリンブ２６の弾力で押
し付けられたものとなす。
【００２０】ピストン２３は、外周面にシールリング２
９を嵌着されると共に、中心部にスプリング挿入孔２３
ａと比較的小径の切削液通路２３ｂを形成されたものと
なす。このピストン２３はシリンダ部材１９の比較的大
きな内孔１９ａ内に前後摺動可能に嵌挿される。この
際、圧縮スプリング２２は切削液噴射ノズル体１８の後
面とスプリング挿入孔２３ａの後端面との間に配置され
るのであり、シリンダ室２１は切削液噴射ノズル体１８
の後面とスプリング挿入孔２３ａの後端面との間に形成
される。
【００２１】摺動弁体２４は、被案内軸部２４ａとこれ
の後端の細径突起部２４ｂに外嵌固定されたゴム質材か
らなるシール部材３０とを有するものとなすのであり、
比較的小径の内孔１９ｂ内に前後摺動可能に嵌挿され
る。この際、被案内軸部２４ａは丸軸の周面の数箇所を
軸方向に切除して通液路ｍが形成されるようになすと共
に、先端面の中心箇所にピストン２３の切削液通路２３
ｂと対応した半球状の突起弁部２４ｃを形成したものと
なし、またシール部材３０は特定向きの円錐面となした
環状可撓張出部３０ａを具備したものとなす。
【００２２】切削液供給ポンプ３は、切削液用のシリン
ダ室３１と圧縮空気用のシリンダ室３２とを対向状に形
成すると共に、二つのシリンダ室３１、３２に対応した
ピストン３３、３４を設け、これらピストン３３、３４
を同体状に結合すると共にこれらピストン３３、３４を
シリンダ室３１、３２に対し特定方向へ押圧するための
圧縮スプリング３５を設けたものとなしてある。なおシ
リンダ室３１の切削液の吸引口及び吐出口には図示しな
い逆止弁が設けられる。
【００２３】３６は圧縮空気供給ラインで次のようにな
してある。即ち、切削液タンク２の上部密閉空間２ａ内
に接続させると共に、圧縮空気供給用方向切換弁６及び
空気圧力調整部７を経て回転継手１２の圧縮空気入口１
２ａに接続させ、この圧縮空気入口１２ａから主軸９内
部の圧縮空気通路３７を経てミスト発生装置１０の空気
通路溝１７ａに到達させ、一方では圧縮空気供給用方向
切換弁６の上流側から分岐させ、ポンプ駆動用方向切換
弁４を経て切削液供給ポンプ３の圧縮空気用のシリンダ
室３２に接続させてある。
【００２４】この際、空気圧力調整部７は圧縮空気の供
給圧力を調整するための圧力調整弁３８と、主軸９側の
圧縮空気通路３７内等の圧縮空気が圧縮空気供給用方向
切換弁６側へ流れるのを許容するものとした逆止弁３９
を有するものとなす。
【００２５】切削液供給ライン４０は、切削液タンク２
の底部から切削液供給ポンプ３の切削液用のシリンダ室
３１の吸引口と接続させると共に、前記シリンダ室３１
の吐出口から回転継手１２の切削液入口１２ｂに接続さ
せたものとなしてある。なお、４１は圧縮空気供給用方
向切換弁６及びポンプ駆動用方向切換弁４から大気へ流
出する圧縮空気による騒音を軽減させるためのサイレン
サであり、４２は切削液のレベル計である。
【００２６】次に上記工作機械の使用例及び作動につい
て説明する。主軸９は図示しない回転入力部から回転を
伝達されて回転されるが、この回転中に圧縮空気供給用
方向切換弁６を圧縮空気供給側に切換操作すると、圧縮
空気は回転継手１２、及び、主軸９の圧縮空気通路３７
を経て空気通路溝１７ａに達し、さらに横孔１７ｄから
内孔１７ｃ内に流入し、続いて比較的小さな通路１７ｅ
を経て高速でミスト出口孔１７ｂ側へ噴出する。
【００２７】上記圧縮空気供給用方向切換弁６の切換と
同時に、ポンプ駆動用方向切換弁４が適当時間間隔で、
シリンダ室３２へ圧縮空気を供給する側と、シリンダ室
３２内の圧縮空気を流出させる側との二位置の間で繰り
返し往復変位される。この際、切削液供給ポンプ３は次
のように作動する。即ち、ポンプ駆動用方向切換弁４が
シリンダ室３２へ圧縮空気を供給する側に変位されたと
き圧縮空気がシリンダ室３２内に供給されるため、ピス
トン３４は圧縮スプリング３５の弾力に抗して他側のピ
ストン３３側へ向け押圧され、一方、この方向切換弁３
がシリンダ室３２内の圧縮空気を流出させる側に変位さ
れたときはシリンダ室３２内の圧縮空気が大気へ流出さ
れるため、ピストン３４は圧縮スプリング３５の弾力に
よりその押圧方向ｆ３へ変位される。このようなピスト
ン３４の往復変位が切削液用のシリンダ室３１のピスト
ン３３を同様に往復変位させるため、シリンダ室３１は
切削液タンク２内の切削液を吸引しては送り出すことを
繰り返す。
【００２８】こうして送り出された切削液は回転継手１
２及び直状切削液供給管２５の内部を通じて切削液押出
し手段１１に達するのであり、以後、切削液は切削液供
給ポンプ３の作動中、ピストン３３の往復変位に関連し
て間欠的に切削液押出し手段１１に送り込まれる。
【００２９】切削液押出し手段１１は切削液供給ポンプ
３の作動と関連して次のように作動する。即ち、ピスト
ン３３がその動作を停止しているか圧縮スプリング３５
の伸長方向ｆ３へ変位しているとき、直状切削液供給管
２５内への切削液の供給は停止され、従って直状切削液
供給管２５内の切削液圧力は低下する。このとき、ピス
トン２３は図４Ａに示すように圧縮スプリング２２の弾
力で内孔１９ａの後端に押し付けられた状態となる。
【００３０】次にピストン３４が圧縮スプリング３５の
弾力に抗して他側のピストン３３側へ向け変位を開始さ
れると、シリンダ室３１内の切削液が直状切削液供給管
２５内へ供給され、この直状切削液供給管２５内の切削
液の圧力が上昇する。このとき直状切削液供給管２５内
の切削液は切削液通路１９ｃを通じて内孔１９ｂ内に流
入し、この流入した切削液が図４Ｂに示すように、摺動
弁体２４を前方ｆ１へ押し移動させ、その突起弁部２４
ｃがピストン２３の切削液通路２３ｂを閉鎖した状態と
なる。
【００３１】こうしてピストン３４が他側のピストン３
３側へ変位するのに伴って、直状切削液供給管２２内の
切削液は切削液通路１９ｃを通じて内孔１９ｂ内に流入
を続けるのであり、この流入した切削液が図４Ｃに示す
ように、その圧力で摺動弁体２４及びピストン２３を圧
縮スプリング２２の弾力に抗して前方ｆ１へ押し移動さ
せる。この際、摺動弁体２４はこれの前後端面に作用す
る圧力の関係から常にピストン２３の後端面に押し付け
られるため、その突起弁部２４ｃはピストン２３の切削
液通路２３ｂを閉鎖した状態に保持される。摺動弁体２
４及びピストン２３の前方ｆ１への移動はシリンダ室２
１内の容積を縮小させるものとなり、これに関連して、
予めシリンダ室２１内に充填されていた切削液で、弁通
路２０の球体２７が圧縮スプリング２２の弾力に抗して
押し移動され、弁通路２０が開放した状態となり、シリ
ンダ室２１内の切削液が切削液噴射ノズル体１８の内孔
１８ｃ前部へ向け押し出される。
【００３２】次にピストン３４が他側のピストン３３側
へ向け変位する動作が停止されると、直状切削液供給管
２５内への切削液の供給は停止されると共に、直状切削
液供給管２５内の切削液の圧力は低下するため、摺動弁
体２４及びピストン２３は圧縮スプリング２２の弾力で
後方ｆ２へ移動されようとし、この移動が少しでも生じ
ると、弁通路２０の球体２７が圧縮スプリング２６の弾
力に補助されて直ちに弁通路２０を閉鎖するものとな
り、この一方では、内孔１９ａと内孔１９ｂとの断面積
が異なること及び、シール部材３０の可撓張出し部３０
ａよりも前方ｆ１に存在する切削液が切削液供給管２５
側へ漏れ出る現象が可撓張出し部３０ａで阻止されるこ
とから、摺動弁体２４がピストン２３よりも大きい速度
で後方ｆ２へ変位するものとなって、図４Ｄに示すよう
にピストン２３から離れるのである。この状態では突起
弁部２４ｂがピストン２３の切削液通路２３ｂを開放す
るものとなり、この状態の下で、ピストン２３はなおも
圧縮スプリング２２の弾力で後方ｆ２へ移動されるた
め、摺動弁体２４とピストン２３との間に存在した切削
液が切削液通路２３ｂを経てシリンダ室２１内に流入す
る。
【００３３】そして一定時間の後には、摺動弁体２４及
びピストン２３は再び、図４Ａに示すように位置し、次
の作動に備える。以後は同じ作動が繰り返されるのであ
り、これにより切削液押出し手段１１は切削液供給ポン
プ３の作動に正確に連動して一定量の切削液を弁通路２
０から切削液噴射ノズル体１８の内孔１８ｃ前部に向け
間欠的に押し出すものとなる。
【００３４】切削液押出し手段１１から押し出された切
削液は切削液噴射ノズル体１８の切削液噴射孔１８ｄか
らミスト出口孔１７ｂに向け勢いよく噴射される。この
噴出された切削液は切削液噴射孔１８ｄの前方で圧縮空
気と激しく混合撹拌されて切削液ミストとなされ、ミス
ト出口孔１７ｂ、筒形弁体１６の内孔及び、ミスト吐出
筒１４の内孔を通じて工具ホルダ１９の後端に達する。
ここに達した切削液ミストは工具ホルダ２５の中心孔及
び工具ホルダ２５に固定された図示しない刃具の中心孔
を経てこれの先端開口から外部へ流出され、ワークｗの
加工中にその切削部を潤滑する。
【００３５】なお、ミスト吐出筒１４の内孔内の切削液
ミストの圧力が一定程度以上に低下すると、その期間
中、筒形弁体１６の前後方向の力のバランスが変化する
ことにより、筒形弁体１６は圧縮スプリング１５の弾力
に抗して前方ｆ１へ変位し、ミスト生成筒１７の先端と
筒形弁体１６の後端とが離れ、空気通路溝１７ａ内の圧
縮空気がこれらの間隙を経て横孔１７ｄを通ることなく
ミスト吐出筒１４の内孔内へ流動するものとなる。
【００３６】上記した切削液ミストの生成中、ポンプ駆
動用方向切換弁４１を圧縮空気流出側に固定保持する等
して切削液供給ポンプ３による切削液の供給を停止させ
ると、切削液供給ポンプ３の作動が停止されて、直状切
削液供給管２５内の切削液の圧力が低下する。これによ
り、切削液押出し手段１１はその作動状態の如何に拘わ
らず、既述した作用に準じて弁通路２０を直ちに閉鎖さ
れるように作動すると共に、図４Ａに示す状態となっ
て、この状態を保持される。この際、圧縮空気供給用方
向切換弁６も圧縮空気流出側に切り換え保持されて、圧
縮空気の供給が停止される
【００３７】上記実施例は図５に示すように変形でき
る。この図に於いて先の実施例と同一箇所には同一符号
が付してある。この変形では切削液供給ポン３ａが歯車
ポンプ等のように切削液を連続的に送り出せるものとな
されており、また切削液供給ライン４０の途中に切削液
供給用方向切換弁１００が設けてある。この方向切換弁
１００は切削液を切削液供給ライン４０内へ供給する側
と、切削液供給ライン４０内の切削液を流出させる側と
に交互に切り換えれるように作動されるのであり、この
作動中、切削液タンク２内の切削液が切削液供給ライン
４０に間欠的に供給されるようになり、先の例に於ける
切削液供給ポンプ３と実質的に同一の切削液供給作用が
得られる。
【００３８】
【発明の効果】上記した本発明によれば、次のような効
果が得られる。即ち、切削液押出し手段がミスト発生装
置の近傍に存在するため、切削液供給ラインによる切削
液の供給が絶たれたとき、弁通路は切削液に含まれる空
気粒の影響を受けることなく直ちに閉鎖するものとな
り、従来の液垂れ及びこれに関連した弊害を効果的に阻
止し得るものである。
【００３９】而して、正確な一定量づつの切削液を間歇
的にミスト発生装置に送り込ませることができる。請求
項２に記載したものによれば、切削液供給ポンプの作動
を制御することにより、適時適量の切削液をミスト発生
装置に供給できるものとなる。
【００４０】請求項３に記載したものによれば、切削液
供給ポンプからの切削液の供給が停止されたとき、圧縮
スプリングの弾力がピストンを変位させるが、この際の
シリンダ室内の著しい圧力低下により、弁通路がさらに
迅速に閉鎖されるものとなり、従来の液垂れ及びこれに
関連した弊害を一層効果的に阻止できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る工作機械の切削液供給
装置を図式化した図である。
【図２】前記工作機械の主軸先部のミスト発生装置及び
切削液押出し手段を示す断面図である。
【図３】前記ミスト発生装置の切削液噴射ノズル体を正
面から見た図である。
【図４】前記切削液押出し手段の作用説明図である。
【図５】上記実施例を変形したものを示す図である。
【符号の説明】
３ 切削液供給ポンプ ９ 主軸 １０ ミスト発生装置 １１ 切削液押出し手段 ２０ 弁通路 ２１ シリンダ室 ３５ 圧縮スプリング ４０ 切削液供給ライン

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 切削液供給ポンプから切削液供給ライン
    を通じて主軸先部のミスト発生装置へ切削液を供給する
    ものとなされた工作機械に於いて、ミスト発生装置近傍
    の主軸先部に、シリンダ室内の切削液を弁通路を経て押
    し出すように作動する切削液押出し手段を設け、この
    際、シリンダ室には切削液供給ライン内の切削液が繰り
    返し供給され、一方、シリンダ室から押し出された切削
    液は適当圧でミスト発生装置へ供給されることを特徴と
    する工作機械の切削液供給装置。
  2. 【請求項２】 切削液供給ライン内の切削液の圧力が一
    定大きさより小さくなったとき、切削液供給ライン内の
    一定量の切削油がシリンダ室内に流入し、一方、切削液
    供給ライン内の切削液の圧力が一定大きさより大きくな
    ったとき、シリンダ室内の切削液が適当圧力でミスト発
    生装置へ向け押し出されることを特徴とする請求項１記
    載の工作機械の切削液供給装置。
  3. 【請求項３】 切削液供給ライン内の切削液の圧力が
    一定大きさより小さくなったとき、シリンダ室を形成し
    ているピストンがスプリング力で押圧されて特定方向へ
    変位し、この変位によりシリンダ室内に切削液供給ライ
    ン内の一定量の切削油が流入し、一方、切削液供給ライ
    ン内の切削液の圧力が一定大きさより大きくなったと
    き、この圧力でピストンが前記特定方向の逆向きへ変位
    し、この変位によりシリンダ室内の切削液が適当圧力で
    ミスト発生装置へ向け押し出されることを特徴とする請
    求項２記載の工作機械の切削液供給装置。
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