JP4619009B2 - オイルミスト生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の刃具等の内部の油孔を通して加工ポイントにオイルミストを供給するのに好適なオイルミスト生成装置に関する。

一般に、深穴を加工する場合ガンドリルを使用し、ドリルの内部に設けられた油孔を通して切削油剤を供給して加工するか、或いは加工した穴とドリルの間から切削油剤を高圧で大量に供給して切屑をドリルの内部を通して流し出す方式が用いられている。しかしながら、ガンドリルによる深穴加工は、切削油剤としてのクーラント液を大量に使用するために排出液が周囲の大気を汚す等の環境汚染の要因となる。また、クーラントシステムの設備費が高価である等の問題がある。

深穴加工や切削加工等においては、クーラント液を使用しないドライ加工が好ましいが、加工中に発生した熱による工具の焼き付き、工具の劣化等を防止するために現状ではクーラント液の使用が必要である。そこで、近年、クーラント液の使用量をできるだけ少なくしたセミドライ加工が採用されてきている。セミドライ加工は、オイルを霧化してミストエアとし刃具内部に設けた油孔を通して先端から噴出させて加工ポイントを潤滑するもので、オイルの使用量を大幅に低減することが可能となる。

このようなセミドライ加工装置として、ロータリジョイントに霧化装置を直接取り付け、ロータリジョイントのオイルミスト通路の入口においてオイルを霧化してオイルミストを生成し、主軸及び刃具のオイルミスト通路（油孔）を通して加工ポイントに供給するようにした霧化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−７１６８１号公報

上記霧化装置は、ロータリジョイントに直接装着することで接続通路の長さを実質的に０として生成したオイルミストを刃具に供給することが可能であるが、比較的大きな粒径のオイルミストが含まれるためにオイルミスト通路の壁面に付着するものがあり、刃具の先端（加工ポイント）に供給するオイルミストが低減するという問題がある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、微小なオイルミストを効率よく生成してオイルミスト通路の壁面への付着を低減し工作機械の刃具の加工ポイントへのオイルの供給量の増大を図るようにしたオイルミスト生成装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、請求項１の発明は、エア供給装置から供給される第１のエアを螺旋流に変流しオイル供給装置からオイル供給通路を通じて供給されるオイルを霧化して螺旋流をなすオイルミストを生成し、粒径の大きいオイルミストは螺旋流に起因する遠心力により外側へ移動させてオイルミスト通路の壁面に付着させ、小さい粒径のオイルミストは螺旋流の内側に集めてオイルミスト通路に噴射する第１のノズルと、前記エア供給装置から供給される第２のエアを前記第１のノズルの外側且つ前記オイルミスト通路の壁面に沿って噴射させ、前記生成されたオイルミスト中の前記オイルミスト通路の壁面に付着したオイルミストを下流に移動させる第２のノズルと、前記オイルミスト通路の壁面に付着して移動するオイルミストを回収して前記オイル供給通路に循環させるサーキュレーション回路とを備えたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１記載のオイルミスト生成装置において、前記第２のノズルは、前記第２のエアを円環流又は螺旋流に変流して噴射する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記載のオイルミスト生成装置において、前記オイル供給通路と連通して設けられ前記オイルと種類の異なる液体を入力する入力ポートを更に備え、前記オイルと前記液体とを混合させて前記第１のノズルにより同時に霧化してオイルミストを生成することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１又は２記載のオイルミスト生成装置において、前記第１のエアの圧力は、前記第２のエアの圧力よりも高いことを特徴としている。
請求項５の発明は、請求項１記載のオイルミスト生成装置において、前記オイルミスト通路は、排気ポートを有し、前記排気ポートは、オイルミスト生成停止時に前記オイルミスト通路内の残圧を排気する排気弁を有することを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１記載のオイルミスト生成装置において、前記オイルミスト通路は、ミストエア供給時におけるオイルミスト通路の内圧を前記第１のエアのエア圧と前記第２のエアのエア圧との間の圧力に保つように制御する内圧制御手段を有していることを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項５記載のオイルミスト生成装置において、前記排気弁は、当該排気弁からの排気中に含まれるオイルを回収するオイル回収通路を備えていることを特徴としている。

請求項１の発明では、生成されたオイルミスト中にオイルミスト通路の壁面に付着するような粒径の大きなオイルミストを選別して回収し再び霧化してオイルミストとし、この操作を繰り返すことで、オイルミスト通路の壁面に付着し難い微小な粒径のオイルミストを効率よく生成することができる。
請求項２の発明では、第２のエアを円環流又は螺旋流とすることで、オイルミスト通路の壁面に付着するような粒径の大きなオイルミストの選別効果や回収効果が向上する。そして、第２のエアが螺旋流の場合にはオイルミストの選別効果が更に向上する。

請求項３発明では、オイルと該オイルと種類の異なる液体との二液を同一のノズルより同時に霧化してオイルミストを生成することで、前記オイルと前記液体の利点を備えたオイルミストを生成することができ、前記液体を選択することで被加工物に応じた最適なオイルミストを生成することができ、良好な加工を施すことが可能となる。例えば、前記液体として水を使用した場合には微小な水の粒子を油膜で覆った構造のオイルミスト（油膜付き水滴）を生成することができ、オイルによる潤滑と水による冷却作用とにより良好な加工を行うことが可能である。

請求項４の発明では、第１のエアのエア圧が第２のエアのエア圧よりも高いことで、オイルミストの生成効率が確保されると共に、生成された螺旋流をなすオイルミストの流れが第２のエアにより阻害されることが防止され、螺旋流の中央部に集められた微小な粒径のオイルミストがオイルミスト通路内を良好に移動可能となる。
請求項５の発明では、オイルミスト通路内の残圧を排気できる。

請求項６の発明では、オイルミストの生成効率が確保される。
請求項７の発明では、オイルミスト通路から排気される排気中に含まれているオイルを回収することで、オイルの無駄を少なくすることができる。

以下、本発明に係るオイルミスト生成装置の実施形態を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明に係るオイルミスト生成装置及びオイル供給装置を備えたオイルミスト供給システムの概略構成を示す。工作機械例えば、セミドライ深穴加工機１は、主軸２の先端に加工具としてのドリル３が装着されており、基端にロータリジョイント４が装着されている。主軸２は、不図示の駆動モータにより回転駆動される。ロータリジョイント４、主軸２及びドリル３にはオイルミスト通路４ａ、２ａ及び３ａが設けられており、ロータリジョイント４からドリル３の加工ポイント３ｂにオイルとしてのミストエアが供給されるようになっている。

オイルミスト供給システム５は、オイルミスト生成装置（霧化装置）６、オイルミスト生成装置６にオイルミストを生成するためのオイル（ＭＱＬ油）を供給するオイル供給装置７、オイルミスト生成装置６に前記オイルと種類の異なる液体を供給する液体供給装置８、オイルミスト生成装置６にオイルミストを生成させるためのエアを供給するエア供給装置９、及び主軸２の内圧を制御する内圧制御装置１０から成る。オイルミスト生成装置６は、ロータリジョイント４の基端に装着されており、生成したオイルミストをロータリジョイント４のオイルミスト通路４ａに直接供給する。

オイルミスト生成装置６は、オイルと該オイルと種類の異なる液体の二液を同一のノズルから同時に霧化することが可能とされている。本実施例では、オイルと異なる種類の液体として例えば、水を使用している。従って、オイルミスト生成装置６は、油膜付き水滴（以下「オイルミスト」という）を生成可能とされている。また、エア供給装置９と内圧制御装置１０とにより、オイルミスト生成装置６へのエアの供給とオイルミスト通路の内圧を制御するエアオペレートシステムを構成している。

図２は、オイルミスト生成装置６の一例を示す斜視図、図３は、図２の矢線III−IIIに沿う断面図、図４は、図２の矢線IV−IVに沿う断面図、図５は、図４の一部拡大図を示す。図２乃至図４に示すようにオイルミスト生成装置６の本体１１は、ブロック１２、１３、１４、１５及びノズル本体１６から成り、これらが密着されて一体に固定されている。
図２及び図４に示すようにブロック１２は、横長の長方形状をなし、両側面が上下に僅かに円弧をなしており、前後両端面の中央にボス１２ａ、１２ｂが突出して形成され、これらのボス１２ａ、１２ｂの中心を貫通するオイルミスト通路としての孔１２ｃが設けられている。ボス１２ａは、外周面に雄ねじが刻設されておりロータリジョイント４のオイルミスト通路４ａの開口端内周面に刻設されている雌ねじに螺合されている。

ブロック１３は、外形がブロック１２と同形とされ、中央にブロック１２のボス１２ｂと嵌合する孔１３ａが、上面中央に排気ポート（排気口）１３ｂが、下面中央に後述するサーキュレーション回路１７が接続される接続ポート１３ｃが夫々穿設されており、これらのポート１３ｂ、１３ｃは図５に示すように小孔１３ｄ、１３ｅにより中央の孔１３ａに連通している。ブロック１２のボス１２ｂは、ブロック１３の孔１３ａに前端から嵌合された状態において図５に示すようにその端面が小孔１３ｄ、１３ｅの内周面と面一とされている。

図３乃至図５に示すようにブロック１４は、ブロック１３と同じ高さの略正方形状をなし、前面中央にブロック１３の孔１３ａに嵌合するボス１４ａが設けられており、このボス１４ａの中央を貫通してブロック１２の孔１２ｃと同径のオイルミスト通路としての孔１４ｂが設けられている。ボス１４ａの先端は僅かに縮径されて段差１４ｃをなしている。図５に示すようにブロック１４の後面中央に大径の浅い嵌合孔１４ｄと、この嵌合孔１４ｄの底面に基端が当該嵌合孔１４ｄよりも小径をなし先端に向かってテーパ状に縮径して孔１４ｂに連通するテーパ孔１４ｅが設けられている。

このブロック１４は、ボス１４ａがブロック１３の孔１３ａの後端から嵌合された状態において段差１４ｃが小孔１３ｄ、１３ｅの内周面と面一をなしている。そして、ボス１２ｂの端面とボス１４ａの端面とが微小な隙間（約０.５ｍｍ）ｄを存して離隔対向している（図５、図６）。この隙間ｄは、後述するように孔１４ｂの壁面に付着するような粒径の大きいオイルミストを回収するためのもので、サーキュレーション回路１７の一部を構成する。

図４及び図５に示すようにブロック１５は、前面にブロック１４の嵌合穴１４ｄと嵌合する嵌合部１５ａが設けられ、この嵌合部１５ａの中央に基端から先端に向かってテーパ孔１４ｅと対応して縮径するテーパ状のボス１５ｂが設けられている。図６に示すようにボス１５ｂは、テーパ孔１４ｅよりも僅かに小径とされ、その外周面がテーパ孔１４ｅの内周面と僅かな隙間で離隔対向して環状の空間Ｇａを形成し、先端１５ｃがブロック１４の孔１４ｂよりも僅かに小径の円柱形状をなして孔１４ｂの後端に環状の隙間ｇ２を存して同心的に遊嵌されている。この環状の隙間ｇ２は、バックアップエアの噴射口とされ第２のノズルＮ２される。

図５及び図６に示すようにブロック１５の後面には、孔１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、及び小孔１５ｇが同心的に且つ順次縮径して形成されており、孔１５ｄ、１５ｅ、１５ｆは夫々段差をなして連設され、孔１５ｆは、テーパ状に縮径する傾斜面１５ｈをなして小孔１５ｇに連設され、小孔１５ｇは、ボス１５ｂの先端１５ｃの端面中央に開口している。ブロック１５の上面中央には主エアの入力ポート１５ｉが、下面中央にはサーキュレーション回路１７の接続ポート１５ｊが夫々穿設されており、各底面には孔１５ｅに開口する小孔１５ｋ、１５ｍが穿設されている。小孔１５ｋの孔１５ｅの開口端は、孔１５ｅの内周面に設けられた環状溝１５ｎの底面に開口している（図５）。

図７及び図８に示すようにブロック１５の一側の側面上部にはバックアップエアの入力ポート１５ｐが設けられており、その底面からボス１５ｂの付け根の外側上部位置に貫通するバックアップエア通路としての小孔１５ｑが設けられている。この小孔１５ｑは、ボス１５ｂ側の開口端１５ｑ'の中心を通り、且つ中央の孔１５ｄ〜１５ｇを通る中心線と平行な直線Ｏに対して角度αをなしている（図８）。この角度αは、０°〜６０°の範囲の適宜の角度例えば、６０°に設定されている。前記第２のノズルＮ２から噴射されるバックアップエアは、小孔１５ｑの角度α応じて旋回の角度が変化し、０°の場合には円環流となり、０°以上の場合には螺旋流となる。そして、この角度αは、液体供給装置８から供給される液体の種類により適宜の値に設定される。

図３に示すようにブロック１５の前記一側の側面下部にはオイルの入力ポート１５ｒが設けられており、底面が小孔１５ｓにより下面中央に設けられているサーキュレーション回路１７の接続ポート１５ｊに連通されている。ブロック１５の他側の側面下部には水供給用のポート１５ｔが設けられており、小孔１５ｕにより下面中央に設けられているポート１５ｊに連通されている。

図４乃至図６に示すようにノズル本体１６は、大径の基端部１６ａがブロック１５の孔１５ｄに嵌合され、中径の中央部１６ｂが孔１５ｅに液密に嵌合され、小径の前部１６ｃが孔１５ｆに同心的に遊嵌され、先端部１６ｄが更に小径とされて孔１５ｇに同心的に遊貫されている。前部１６ｃと先端部１６ｄとの連設部はテーパ状に縮径する傾斜面１６ｅとされて傾斜面１５ｈと同心的に離隔対向している。先端部１６ｄの端面は、孔１５ｇの開口端面と面一とされている。そして、孔１５ｆの内周面と前部１６ｃの外周面との間に環状の空間Ｇｂが形成されている（図６）。先端部１６ｄは、小孔１５ｇに環状の隙間ｇ１を存して同心的に遊嵌されている。この環状の隙間ｇ１は、主エアの噴出口とされる。

図５及び図６に示すようにノズル本体１６の中心にはオイルミスト通路１６ｆ（本願のオイル供給通路に相当）が貫通して設けられている。このオイルミスト通路１６ｆは、先端が縮径されてオイルの噴射口１６ｇとされ先端部１６ｄの端面に開口し、基端が閉塞されている。そして、オイルミスト通路１６ｆは、中央部１６ｂの外周面に開口する孔１６ｈによりブロック１５の下面に設けられた接続ポート１５ｊの小孔１５ｍに連通されている。オイルの噴射口１６ｇと主エアの噴出口である環状の隙間ｇ１とによりオイルミストを生成する第１のノズルＮ１を構成している。

図７、図９及び図１０に示すようにノズル本体１６には主エア通路としての小孔１６ｉ、１６ｊが設けられている。小孔１６ｉは、一端がブロック１５の孔１５ｅに設けられた環状溝１５ｎに開口してポート１５ｉと連通し、他端が中央部１６ｂと前部１６ｃとの段差面の前部１６ｃの付け根近傍に開口している。この小孔１６ｉは、前部１６ｃ側の開口端１６ｉ'の中心を通り、且つ中央のオイルミスト通路１６ｆを通る中心線と平行な直線Ｏ'（直線Ｏと平行）に対して角度βをなしている。この角度βは、１５°〜４５°の範囲の適宜の角度例えば、前記角度αと異なる４５°に設定されている。小孔１６ｊも小孔１６ｉと同様に形成されている。これら２つの小孔１６ｉと１６ｊは、図９に示すように周方向に１８０°の間隔を存して設けられている。これにより、前記第１のノズルＮ１から噴射される主エアは、螺旋流となる。尚、小孔１５ｑの角度αと小孔１６ｉの角度βとを同じ角度としてもよい。

図２及び図３に示すようにサーキュレーション回路１７は、ボス１２ｂの端面とボス１４ａの端面との間の微小な隙間ｄ、接続ポート１３ｃ、１５ｊ及びオイルエア回収通路１８等により構成されている。オイルエア回収通路１８の一端が継手５１を介してブロック１３の接続ポート１３ｃに接続され、他端がブロック１５の接続ポート１５ｊに継手５２を介して接続されている。このサーキューション回路１７は、図５に示すブロック１２のボス１２ｂの端面とブロック１４のボス１４ａの端面との間に設けられた微小な隙間ｄに落ち込んだ粒径の大きいオイルミストを回収してオイルの入力ポート１５ｒから入力されたオイルに加え再度ミスト化する。また、図３に示すようにブロック１５の液体（水）供給用のポート１５ｔには継手５３を介して液体供給通路１９が接続されている。

図１に示すようにオイル供給装置７は、オイルミスト生成用のオイル（ＭＱＬ油）を貯溜するオイルタンク２１、オイルタンク２１からオイルを吸入吐出する可変容量形油圧ポンプ（以下単に「油圧ポンプ」という）２２、オイル通路２３、リリーフ弁２４等により構成されている。オイル通路２３は、一端が油圧ポンプ２２の吐出ポートに接続され、他端がチェックバルブ２５、継手５４を介してオイルミスト生成装置６のオイルの入力ポート１５ｒ（図２、図３）に接続されている。

リリーフ弁２４は、オイル通路２３の油圧ポンプ２２の吐出側に接続されて吐出圧を設定する。チェックバルブ２５は、オイルポンプ２２からオイルミスト生成装置６の方向にのみオイルの流れを許容する。オイル回収通路２６は、加工後に主軸２のオイルミスト通路２ａ内に残留するオイルを回収するためのもので、継手５５（図２、図３）を介してオイルミスト生成装置６の排気ポート１３ｂ（図４）に接続され、他端が後述する内圧制御装置１０の排気弁２７、消音器２９を介してタンク２１に接続されている。

液体供給装置８は、液体としての水を貯溜する水タンク３３と、水タンク３３から水を吸入吐出し継手５３（図３）を通してオイルミスト生成装置６の液体入力ポート１５ｔ（図３）に水を供給するポンプ３４、液体供給通路１９に介挿されてオイルミスト生成装置６方向にのみ水の流れを許容するチェックバルブ３５等により構成されている。
エア源としてのエア供給装置９は、第１のエアとしての主エアと、第２のエアとしてのバックアップエアをオイルミスト生成装置６に供給するためのもので、切換弁としての電磁制御弁４１、主エア通路４２、バックアップエア通路４３、レギュレータ４４、４５、チェックバルブ４６、４７及び消音器４８等により構成されている。電磁制御弁４１は、入力ポートがエア供給源４０に接続されてオイルミスト生成装置６に供給するエアをオン、オフ制御する。

主エア通路４２は、一端が電磁制御弁４１の吐出ポートに接続され、他端がオイルミスト生成装置６の主エアの入力ポート１５ｉに継手５６を介して接続されている（図３）。バックアップエア通路４３は、一端が電磁制御弁４１の吐出ポートに主エア通路４２と並列に接続され、他端が継手５７を介してオイルミスト生成装置６のバックアップエア入力ポート１５ｐに接続されている（図３）。

主エア通路４２、バックアップエア通路４３の上流側にレギュレータ４４、４５が介挿され、下流側にオイルミスト生成装置６の方向にのみ主エア、バックアップエアの流れを許容するチェックバルブ４６、４７が介挿されている。レギュレータ４４は、主エア通路４２の主エア圧を所定圧に設定し、レギュレータ４５は、バックアップエア通路４３のバックアップエア圧を所定圧に設定する。消音器４８は、電磁制御弁４１の排気ポートに接続されており、加工後に電磁制御弁４１がオフ位置４１Ｂに切り換えられたときに主エア通路４２、バックアップエア通路４３内に残留するエア圧を消音して大気に開放する。

エア供給源４０としては工場内で各種のエア機器にエアを供給する所謂工場エア若しくは工場エアを増圧弁にて増圧したエアが使用される。主エアは、オイルミストの生成に必要な高圧のエア圧（例えば、０.７ＭＰa）に設定されている。また、バックアップエアは、主エアのエア圧よりも低いエア圧（例えば、０.５ＭＰa）に設定されている。バックアップエアは、主エアにより生成されたオイルミストのうち粒径の大きいオイルミストを選別してサーキュレーション回路１７に回収させると共に、ドリル３による深穴加工時に発生する切粉を当該ドリル３の螺旋溝に沿って排出させる際に加工ポイント（先端）３ｂにオイルミストを供給する主エアのエア圧を補助して切粉の排出を向上させる。

内圧制御装置１０は、加工後の主軸２のオイルミスト通路２ａ内に残留する残圧及びオイル抜き出してオイル回収通路２６を通してオイルタンク２２に環流させる主軸残圧排気弁（以下「排気弁」という）２７、加工時における主軸２の内圧を制御する主軸内圧制御弁（以下「内圧制御弁」という）２８、及び排気弁２７の下流側のオイル回収通路２６に介挿された消音器２９等により構成されている。

排気弁２７は、電磁弁とされている。内圧制御手段としての内圧制御弁２８は、空圧式制御弁とされ、スプールの一端２８ａがオイル回収通路２６の排気弁２７の上流側に接続され、他端２８ｂがエア源例えば、エア供給装置９のバックアップエア通路４３のリリーフ弁４５の下流側に接続されている。この内圧制御弁２８は、主軸２のオイルミスト通路２ａの内圧（以下「主軸２の内圧」という）とバックアップエア圧との差圧に応じて開弁して加工時における主軸２の内圧を主エア圧よりも低い所定圧（バックアップエア圧）に制御する。即ち、内圧制御弁２８は、主エアの圧力と主軸の内圧との間に一定の圧力差を確保するように制御する。

尚、内圧制御弁２８に電磁制御弁を使用し、圧力検出器によりオイル回収通路２６の排気弁２７の上流側の圧力（主軸２の内圧）を検出し、主エアとの間に一定の圧力差を確保するよう制御するようにしてもよい。また、内圧制御弁２８のスプールの他端２８ｂの駆動エアは、エア供給装置９のバックアップエアに替えて他のエア源から供給するようにしてもよい。

以下に作用を説明する。
図１に示すようにオイルミスト供給システム５は、内圧制御装置１０の排気弁２７が閉弁位置２７Ａに、内圧制御弁２８が閉弁位置２８Ａに切り替えられており、エア供給装置９の電磁制御弁４１が開弁位置４１Ａに切り替えられている。油圧ポンプ２２は、オイルタンク２１からオイルを吸入吐出して図３に示すオイルミスト生成装置６のオイルの入力ポート１５ｒに供給する。エア供給装置９は、主エアとバックアップエアを図３に示すオイルミスト生成装置６の入力ポート１５ｉ、入力ポート１５ｐに供給する。また、オイルミスト生成装置６には液体供給通路１９から入力ポート１５ｔに水が供給される（図３）。

オイルミスト生成装置６の入力ポート１５ｐに入力されたバックアップエアは、図７に示すブロック１５の小孔１５ｑから前記６０°の角度（図８参照）をなして図６に示すブロック１４のテーパ孔１４ｅとボス１５ｂとの間の環状空間Ｇａに噴射され、更に先端の環状の隙間ｇ２（ノズルＮ２）から前記６０°の角度をなす螺旋流（旋回流）となって孔１４ｂに噴射される。この噴射されたバックアップエアは、孔１４ｂの壁面（内周面）に沿って旋回しながら矢印で示す前方に移動する。

図５に示すようにオイルミスト生成装置６の入力ポート１５ｉに入力された主エアは、小孔１５ｋ、環状溝１５ｎを通して図７に示すノズル本体１６の小孔１６ｉ、１６ｊから前記４５°の角度（図１０参照）をなして図５及び図６に示すように環状空間Ｇｂに噴射され、更に先端の環状の隙間ｇ１（ノズルＮ１）から前記４５°の角度をなす螺旋流（旋回流）となって孔１４ｂに噴射される。これに伴いオイルミスト通路１６ｆ内が負圧になる。

オイルの入力ポート１５ｒに入力されたオイルは瞬時にオイルエア（オイルが液状のまま通路内壁に沿って連続的に移動する状態）となり、ポート１５ｔに入力された水も前記オイルエアと同様に液状のまま通路内壁に沿って連続的に移動する状態となって前記オイルエアと混合され、ノズルＮ１にて主エアにより霧化されてオイルミストが生成される。即ち、オイルと水との二液が混合されて同時に霧化されてオイルミストとされる。

この生成されたオイルミストは、前述したように微小な水の粒子をオイルの薄膜で覆った構造をなす油膜付き水滴で、オイルによる潤滑と水滴による冷却作用を有し、加工に有効とされている。そして、生成された前記オイルミストは、主エアの螺旋流によりオイルミスト通路としての孔１４ｂ内を旋回しながら前方（矢印方向）に移動する。尚、油膜付き水滴とする必要がない場合には水の供給を停止すればよい。

主エアにより生成された前記オイルミストは、孔１４ｂの壁面に付着しない微小な粒径（２μｍ程度）のものから壁面に付着する大きい粒径のものが混在している。そして、主エアの螺旋流と共に旋回する間に粒径の大きいオイルミストは作用する遠心力が大きいために外側へと移動し、小さい粒径のオイルミストは内側に集まるようになる。即ち、主エアの螺旋流により、粒径の小さいオイルミストと粒径の大きいオイルミストとが選別される。そして、粒径の大きなオイルミストは、オイルミスト通路としての孔１４ｂの壁面に付着する。この孔１４ｂの壁面に付着したオイルミストは、当該孔１４ｂの壁面に沿って流れるバックアップエアにより当該孔１４ｂの前方へと移動する。そして、バックアップエアが螺旋流の場合には円環流の場合に比べてオイルミストの選別効果が向上する。

孔１４ｂ内を流れるバックアップエアの螺旋流が孔１４ｂの壁面に沿って流れ、更にバックアップエアのエア圧が主エアのエア圧よりも低いことで、バックアップエアが主エアの螺旋流を阻害することが防止される。これにより、主エアの螺旋流の中央部に集められた微小な粒径のオイルミストが孔１４ｂ内を前方に良好に移動可能となる。
図５及び図６に示すように孔１４ｂの壁面に付着して前方に移動する粒径の大きいオイルミストは、ブロック１４の孔１４ｂの先端とブロック１２の孔１２ｃの先端との間に設けられている隙間ｄに落ち込みポート１３ｃに流れ込む。これにより、壁面に付着し難い粒径の小さいオイルミストと壁面に付着し易い粒径の大きいオイルミストとが完全に選別され、粒径の小さいオイルミストのみがロータリジョイント４のオイルミスト通路４ａ（図４）にミストエアとして供給される。

ポート１３ｃに流れ込んだオイルミストは、オイルエアとなって図３に示すサーキュレーション回路１７のオイルエア回収通路１８を通してオイルの入力ポート１５ｒからノズル本体１６のオイルミスト通路１６ｆの入口に戻され、新たに供給されたオイルエアや水と混合され、再び霧化されてオイルミストとされる。このようにして、壁面に付着するような粒径の大きなオイルミストが繰り返し霧化されて粒径の小さいオイルミストとされる。これにより、壁面に付着し難い微小なオイルミストを効率よく生成することができる。

オイルミスト生成装置６は、主軸２に設けられたロータリジョイント４に直接取り付けられており、当該オイルミスト生成装置６とロータリジョイント４との間の配管経路長が実質的に０とされている。そして、オイルミスト生成装置６は、壁面に付着し難い微小な粒径のオイルミストのみをオイルミスト通路４ａに供給することで、その略全量がミストエアとして主軸２のオイルミスト通路２ａ、ドリル３のオイルミスト通路３ａを通して加工ポイント３ｂに供給される。これにより、ドリル３の加工ポイント３ｂへのオイルの供給量の増大が図られる。加工ポイント３ｂは、オイルミスト即ち、油膜付き水滴のオイル分により潤滑され、水粒子により冷却されると共に切粉がエアによりドリル３の螺旋溝から排出される。

ドリル３による加工時に主軸２の内圧が主エア圧に近づくとオイルミスト生成装置６のオイルミストの生成が阻害される。主軸２の内圧が高くなる理由としてミストエアの出口に当たるドリル３のオイルミスト通路３ａが小径の場合は、出口オリフィスが小さいために主軸２の内圧が主エア圧に近づくことがある。主軸２の内圧が主エア圧に近づくと図１に示す内圧制御弁２８が開弁位置２８Ｂに切り換えられ、主軸２のオイルミスト通路２ａの内圧及びオイルミストの一部がオイル回収通路２６を通してタンク２１に還流される。

また、主軸２の内圧がバックアップエア圧よりも低くなると内圧制御弁２８が閉弁位置２８Ａに切り換えられてオイル回収通路２６を閉塞する。内圧制御弁２８は、主軸２の内圧がバックアップエア圧と均衡した開弁位置に制御される。そして、主エア圧が主軸２の内圧即ち、バックアップエア圧よりも高い圧力に設定されていることでオイルミスト生成装置６のオイルミストの生成効率が確保される。

ドリル３による深穴加工が終了すると油圧ポンプ２２を停止してオイルミスト生成装置６へのオイルの供給を停止すると共にエア供給装置９の電磁制御弁４１を閉弁位置４１Ｂに切り替え、チェックバルブ４６、４７よりも上流の主エア通路４２、バックアップエア通路４３内の残留エアを消音器４８を介して大気に放出する。チェックバルブ４６、４７は、エア通路４２、４３のオイルミスト生成装置６の継手５４、５５の近傍に接続されており、これらのエア通路４２、４３内の大部分の残留エア圧を排出することができる。

更に、排気弁２７を開弁位置２７Ｂに切り替え、オイルミスト生成装置６、ロータリジョイント４のオイルミスト通路４ａ、主軸２のオイルミスト通路２ａ内に残留しているエア圧（主軸内圧）及びオイルミストを、オイル回収通路２６、消音器２８を通してタンク２１に回収する。これにより、オイルの無駄を無くすと共に、ドリル３を交換する際に主軸内圧による当該ドリル３の飛び出しを防止することができ、オイルミスト供給システム５のオフ時の工具の交換時間の短縮を図ることができる。

尚、上記実施形態においてはオイル供給装置７において可変容量形油圧ポンプ２２を使用してオイルミスト生成装置６に供給するオイル量を調整する（オイルミスト量を調整する）ようにしたが、これに限るものではなく、定容量形油圧ポンプを使用し、当該油圧ポンプの吐出側に可変形流量調整弁を設け、オイルミスト生成装置６に供給するオイル量を調節するようにしてもよい。

油圧ポンプ２２からオイルミスト生成装置６までのオイル通路２３は、単にオイルを供給するだけであり、配管経路にティーやエルボ等を接続したり、複数に分岐することが可能であり、しかも配管（ホース）はどのような形状でも差し支えなく、配管の自由度が大きくなる。また、オイル通路２３を複数に分岐することができることで、１システムで多軸専用機に対応することが可能である。この場合、各主軸毎にオイルミスト生成装置６を備えることは必要である。

本発明に係るオイルミスト生成装置を適用したオイルミスト供給システムの構成図である。 図１に示すオイルミスト生成装置の斜視図である。 図２に示すオイルミスト生成装置の矢線III−IIIに沿う断面図である。 図２に示すオイルミスト生成装置の矢線IV−IVに沿う断面図である。 図４の要部拡大図である。 図５の要部拡大図である。 図４の矢線VII−VIIに沿う断面図である。 図７の矢線VIII−VIIIに沿う断面図である。 図７の一部拡大図である。 図９の矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

符号の説明

１ 穴加工機（工作機械）
２ 主軸
３ ドリル（刃具）
４ ロータリジョイント
２ａ、３ａ、４ａ オイルミスト通路
５ オイルミスト供給システム
６ オイルミスト生成装置
７ オイル供給装置
８ 液体供給装置
９ エア供給装置
１０ 内圧制御装置
１１ 本体
１２、１３、１４、１５ ブロック
１５ｐ 小孔（バックアップエア通路）
１６ ノズル本体
１６ｇ 噴射口
１６ｉ、１６ｊ 小孔（主エア通路）
１７ サーキュレーション回路
１８ オイルエア回収通路
１９ 液体供給通路
２１ オイルタンク
２２ 油圧ポンプ
２６ オイル回収通路
２７ 排気弁
２８ 内圧制御弁
ｄ 隙間（オイルミスト回収溝）
ｇ１ 主エアの噴出口
ｇ２ バックアップエアの噴出口
Ｎ１、Ｎ２ ノズル

Claims (7)

1. エア供給装置から供給される第１のエアを螺旋流に変流しオイル供給装置からオイル供給通路を通じて供給されるオイルを霧化して螺旋流をなすオイルミストを生成し、粒径の大きいオイルミストは螺旋流に起因する遠心力により外側へ移動させてオイルミスト通路の壁面に付着させ、小さい粒径のオイルミストは螺旋流の内側に集めてオイルミスト通路
   に噴射する第１のノズルと、
   前記エア供給装置から供給される第２のエアを前記第１のノズルの外側且つ前記オイルミスト通路の壁面に沿って噴射させ、前記生成されたオイルミスト中の前記オイルミスト通路の壁面に付着したオイルミストを下流に移動させる第２のノズルと、
   前記オイルミスト通路の壁面に付着して移動するオイルミストを回収して前記オイル供給通路に循環させるサーキュレーション回路と
   を備えたことを特徴とするオイルミスト生成装置。
2. 前記第２のノズルは、前記第２のエアを円環流又は螺旋流に変流して噴射することを特徴とする請求項１記載のオイルミスト生成装置。
3. 前記オイルミスト生成装置は、前記オイル供給通路と連通して設けられ前記オイルと種類の異なる液体を入力する入力ポートを更に備え、前記オイルと前記液体とを混合させて前記第１のノズルにより同時に霧化してオイルミストを生成することを特徴とする請求項１又は２記載のオイルミスト生成装置。
4. 前記第１のエアの圧力は、前記第２のエアの圧力よりも高いことを特徴とする請求項１又は２記載のオイルミスト生成装置。
5. 前記オイルミスト通路は、排気ポートを有し、
   前記排気ポートは、オイルミスト生成停止時に前記オイルミスト通路内の残圧を排気する排気弁を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のオイルミスト生成装置。
6. 前記オイルミスト通路は、ミストエア供給時におけるオイルミスト通路の内圧を前記第１のエアのエア圧と前記第２のエアのエア圧との間の圧力に保つように制御する内圧制御手段を有していることを特徴とする請求項１のオイルミスト生成装置。
7. 前記排気弁は、当該排気弁からの排気中に含まれるオイルを回収するオイル回収通路を備えていることを特徴とする請求項５記載のオイルミスト生成装置。

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