JP4938939B2 - 冷却材管と、それを有する工具ホルダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却材管と、それを有する工具用ホルダに関する。例えば、本発明は、ホルダが、上穴を備えて工具挿着部内に装着される中空テーパシャンクを有し、冷却材を工具に供給する冷却材管が中空テーパシャンクの内部に配置され、冷却材管が、上穴に向き合う冷却材吸込口と上側管部分とを有し、工具挿着部内にホルダを装着すると、その場合冷却材管に少なくとも部分的に被さる冷却材供給管内に上側管部分が突出し、切屑が冷却材管内に達するのを防止する蓋が吸込口用に設けられているものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷却材管を備えた前述のようなホルダがＤＥ１９６２１２４０Ａ１により公知である。
【０００３】
ＨＳＫ工具ホルダとも称されるこれらのホルダは実質的に３つの部分からなる。つまり１つには中空テーパシャンクであり、これに下側で肉厚鍔部が続き、この鍔部に例えば自動工具交換装置用掴み溝が設けられている。この鍔部に下側で保持シャンクが続き、この保持シャンクにさまざまな工具を固着することができる。これらの工具の幾つかは運転中冷却材によって冷却されねばならないので、中空テーパシャンクの内部に段状中央ねじ穴が設けられており、このねじ穴に冷却材管をねじ込むことができる。この冷却材管が中央冷却材通路を有し、工作機械からくる冷却材はこの冷却材通路を通して各工具に達する。
【０００４】
このようなＨＳＫ工具ホルダは規格化されており、さまざまな工具を装備して工具挿着部内に装着することができる。工具挿着部は工作機械の主軸に設けられており、中空テーパシャンクに対して相補的な穴を有する。
【０００５】
中空テーパシャンクが上穴を備えており、この穴を通してクランプ機構のコレット切片とドローテーパは中空テーパシャンクの内部に係合させることができる。コレット切片がその解除位置のときまず内方に折畳まれ、ドローテーパと一緒に穴を通して中空テーパシャンクに挿入される仕方で、中空テーパシャンクの挿着部内への装着は行われる。次に、ドローテーパはそのドローバーを介して中空テーパシャンクから部分的に引き戻され、コレット切片を外方にそのクランプ位置へと押圧する。この位置においてコレット切片は内側で中空テーパシャンクに当接し、中空テーパシャンクを相対回転しないように主軸で緊締する。
【０００６】
ホルダを工具挿着部内に装着すると冷却材管は供給管として働くドローテーパとドローバーとに設けられる中央穴内に達し、そして運転中この穴を通して冷却材が供給される。この穴の前側領域にシールリング、好ましくはＯリングが設けられており、これが冷却材管の円筒形外側面に当接する。
【０００７】
工作機械では運転時工具への冷却材供給に関連して繰り返し問題が生じる。冷却材の供給は工具自体内の冷却材通路の閉塞によってしばしば中断され、しかしまたは、冷却材管と冷却材供給部との間の密封が工作機械の側から漏れるようになり、冷却材圧力が低下し、工具内の小さな冷却材通路に冷却材を押し込むのにもはや十分でなくなることによって、不利な影響を受ける。しかし、冷却材通路の閉塞または密封の漏れによる冷却材供給の低下はしばしば過熱を、従って工具の破損をもたらし、ホルダ、冷却材管、そしてホルダに装着される工具の頻繁な浄化が必要となる。さらに、工作機械のシールリングは比較的短い間隔で交換される。時間や賃金を要するこうした措置を怠ると、ホルダを装備した工作機械の運転信頼性が低下する。
【０００８】
先に指摘したＤＥ１９６２１２４０の冷却材管では、この問題は、切屑が冷却材管内に達するのを防止する蓋を吸込口用に設けることによって取り除かれる。
【０００９】
この蓋はストレーナとして構成され、冷却材管に長手方向で挿通される冷却材通路の肩部に載置され、冷却材通路の上側拡張径部内で歯付リングによって保持されている。
【００１０】
ところで運転中、組立誤差または冷却材の脈動のゆえに歯付リングが落下しまたはストレーナが横を向き、希望する保護効果が失われることが判明した。
【００１１】
さらに、ストレーナが外れ、やはり保護効果を失うことが観察された。
【００１２】
それゆえに、ＥＰ０９２５８６９Ａ２に述べられた１展開では冷却材管の先端に挿入材が配置されており、この挿入材内に複数のストレーナが設けられている。この挿入材はやはり冷却材通路内で歯付リングによって保持される。
【００１３】
比較的粗いストレーナで支えられる細目ストレーナの系列によって、細目ストレーナが冷却材通路内に押し込まれるのは防止されるとされる。
【００１４】
しかし、この場合にも歯付リングが落下し、または組立上の問題のゆえに挿入材および／または歯付リングが間違って取付けられまたはすでに輸送時に失われ、希望する保護効果が達成されないことが判明した。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、発明の属する技術分野に指摘した冷却管を前記諸欠点が防止されるように改良することである。特に、本発明の課題は、設計上単純な構成において、冷却材管を有するホルダを装備した工作機械の運転信頼性を向上することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、発明の属する技術分野に述べたホルダおよび冷却材管において、蓋を保持する交換可能な挿入管が冷却材管内に設けられていることによって解決される。
【００１７】
本発明の根底にある課題が、こうして完全に解決される。
【００１８】
本発明の解決手段を例示すると、前掲の各請求項に記載の冷却材管と、それを備えたホルダである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
冷却材管に好ましくはその全長にわたって挿通される挿入管によって冷却材通路の内法幅が確かに低減され、蓋に加わる圧力が増大し、従って誤機能の危険が高まるものと最初は考えられたが、しかし予想に反してそうでないことが判明した。つまり、挿入管によって蓋の著しく向上した保持を達成することができ、蓋はいまや例えば冷却材管の上端と挿入管との間で挟持することができ、歯付リングは省くことができることが明らかとなる。
【００２０】
つまり、先行技術において蓋を固着するのに使用される歯付リングは蓋が弛む原因の１つであることが判明した。つまり歯付リングは、仮定されたように、冷却材管の表面で、そこで確実に保持されるように挟まって動かなくなることはない。つまり冷却材管は焼入れ金属から製造されており、歯付リングが焼入れ表面に食い込むことはできない。
【００２１】
いまや冷却材管が一貫して挿入管を挿通させているので、冷却材通路の内法幅は冷却材管の全長にわたって先行技術に比較して低減されているが、しかしそのことも予想に反してやはり問題を生じなかった。
【００２２】
つまり、挿入体内に７０ｂａｒの背圧が現れるとき冷却材ポンプから２０ｌ／分の吐出し量がなお冷却材管を通過し、十分な冷却材流がもたらされることが判明した。しかし小管が背圧なしに、つまりいわば無負荷で運転されるとき、付加的に設けられる挿入管によって吐出し量が著しく低減される。これは本来このような挿入管の使用にとって不利なことである。しかし−すでに述べたように−、挿入体内の冷却材通路の横断面低減が何ら問題とはならないことが判明した。
【００２３】
１展開において、冷却材管がその先端に、内方に突出する縁を有するのが好ましい。
【００２４】
この措置では利点として蓋が冷却材管の突出縁と挿入管との間で挟持され、そこで確実に保持され、弛むことはない。さらに利点として、蓋が冷却材管の正面によって保持され、確実な支えを有することになる。
【００２５】
蓋がいまやいわば後方から冷却材管に挿入されねばならず、その後に挿入管が押し込まれることに、他の利点を見ることができる。こうして、間違った組立はもはや可能でない。というのも、蓋が冷却材管内で挟まって動かなくなると挿入管は押し込むことができなくなるからである。これもやはり冷却材管を工具ホルダに固着することができないことを意味する。こうして誤組立が防止される。
【００２６】
他方で、蓋が挿入管に固定されているのが好ましい。
【００２７】
この措置では利点として、挿入管への蓋の組付けが冷却材管への蓋の組付けに左右されず、つまり後者はいまや挿入管を冷却材管に単純に押し込むことによって行われる。挿入管には冷却材管とはまったく異なる条件を要求することができ、挿入管は蓋を確実に固着させることができるように設計することができる。
【００２８】
つまり、先行技術から知られている安全上の問題はこの仕方でも取り除くことができる。
【００２９】
一般に、蓋が少なくとも１つのストレーナを含むと好ましく、その際好ましくはさらに挿入管が中央冷却材通路を有し、冷却材通路の内径が吸込口の領域で段状に拡張されて肩部を形成しており、ストレーナが肩部に載置される。
【００３０】
この措置は設計上の利点を有するだけでなく、挿入管に蓋を、従ってストレーナを簡単に固定することも可能とする。つまりストレーナは前方から挿入管に挿入されるだけであり、そこで例えば歯付リングで保持される。
【００３１】
その際、挿入管が冷却材管よりも軟質の金属、好ましくは黄銅、から製造されているのが好ましい。
【００３２】
その場合利点として例えば歯付リングは、冷却材管自体内よりも著しく容易かつ強固に挿入管内の冷却材通路内で挟まって動かなくなることができる。
【００３３】
しかしその際さらに、挿入管がその先端を折り曲げられており、折り曲げられた先端と肩部との間で蓋が挟持されているのが好ましい。
【００３４】
この措置は挿入管内での蓋の坐着をなお向上し、さらには間違った組立を防止する。
【００３５】
つまりいまや蓋、つまりストレーナは上から挿入管内の肩部に載置され、その後に挿入管の上端が折り曲げられる。この折り曲げによってストレーナは挿入管内で確実に保持される。
【００３６】
挿入管にストレーナを組付けるときストレーナが横向きになることから問題が生じる場合、折り曲げは十分には可能でなくなるであろう。ストレーナを備えた挿入管を仕上げるときこのような誤りが気付かれないとしても、遅くとも、挿入管が冷却材管に押し込まれて、そこでその先端の不備な折り曲げのゆえに完全には挿着できないとき、この誤りは認識されることになる。
【００３７】
つまりこの措置は複数の利点を有し、一方で単純な設計構造が選択されており、他方で、挿入管内にストレーナが正しく組付けられた場合にのみ挿入管を冷却材管内に完全に押し込むことができるので、この構造はなおフェイルセーフでもある。
【００３８】
一般に好ましくはなお、冷却材管がその下端にフランジを有し、このフランジを介して冷却材管は雄ねじを有する袋ナットによってホルダにしっかり螺着されている。
【００３９】
この措置はそれ自体公知であり、冷却材管を交換することができる利点を有する。こうして、既存のホルダにおいて旧冷却材管を本発明による冷却材管に取り替えることが可能となる。
【００４０】
好ましくはさらに、挿入管は吸込口から離れた方のその末端にフランジを有し、このフランジを介して挿入管は冷却材管のフランジとホルダとの間で挟持されている。
【００４１】
この措置は、他の組立ステップを必要とすることなく挿入管の確実な固定を可能とするので設計上有利である。本発明によるホルダを組立てるとき必要となるのは、挿入管を後方から冷却材管に押し込み、次に冷却材管を−通常の如くに−袋ナットによってホルダに固着することだけである。
【００４２】
さらになお、比較的小さな目幅を有する他のストレーナがストレーナに載置されていると好ましい。
【００４３】
この措置はそれ自体公知であり、この措置により、ごく細かな切屑も捕捉する細目ストレーナが外側に、つまり供給管に向き合わせて設けられ、しかし他方でこのストレーナが比較的粗いストレーナによって支えられ、冷却材が強く脈動する場合または目詰りの場合にもストレーナが内方に撓むことはない。
【００４４】
その他の利点は明細書と添付図面とから明らかとなる。
【００４５】
前記特徴および以下になお説明する特徴はその都度記載した組合せにおいてだけでなく、本発明の枠から逸脱することなく、他の組合せや単独でも勿論適用可能である。
【００４６】
【実施例】
本発明の１つの実施例が図面に示してある。それを以下に詳しく説明する。
【００４７】
図１において符号１０は図示しない工具用のホルダである。このホルダが図１では一部断面の略側面図で示してある。
【００４８】
ホルダ１０はまずそれ自体公知の中空テーパシャンク１２を有し、このシャンクに上穴１３が設けられている。中空テーパシャンク１２に下側で鍔部１４が続き、自動工具交換装置用の外周掴み溝１５がこの鍔部に設けられている。
【００４９】
鍔部１４の下方に保持シャンク１６が示唆されており、この保持シャンクに選択的に工具１７を固着することができる。
【００５０】
中空テーパシャンク１２がその内部１８に周方向肩部１９を有し、この肩部がクランプ機構のコレット切片と協動する。その限りで公知であるホルダ１０はこのクランプ機構を介して工作機械主軸の工具挿着部内に挿着することができる。
【００５１】
中空テーパシャンク１２の内部１８にそれ自体なお公知の仕方で冷却材管２１が配置されており、この冷却材管は脱離可能に袋ナット２２によってホルダ１０に固着されている。冷却材管２１は吸込口２３に注ぐ冷却材通路２４を有し、それぞれ保持シャンク１６に固着された工具１７はこの冷却材通路を介して冷却材を供給され、この冷却材はなお説明する仕方で工作機械から供給される。
【００５２】
冷却材管２１がその上端に上側管部分２５を有し、この管部分に吸込口２３から離れた側で他の管部分２６が続き、後者の外径が上側管部分２５の外径よりも小さく、上側管部分の円筒側面２７は円錐形移行領域２８を形成して前記他の管部分２６に移行している。上側管部分２５の外径が例えば１２ｍｍであるのに対して、前記他の管部分２６の外径は１１ｍｍ、つまり上側管部分２５の外径よりも僅かに１０％未満小さい。
【００５３】
円錐形移行領域２８から離れた側に上側管部分２５がなお円錐形先端２９を有し、この先端は吸込口２３の方に先細となっている。
【００５４】
認めることができるように冷却材管２１はその吸込口２３が中空テーパシャンク１２の上穴１３の方を向いている。ここでさらに付言しておくなら、ホルダ１０は自動工具交換装置に関連して使用され、工具交換装置はマガジン位置と工作機械主軸付近の作業位置との間でホルダ１０を順次移動させる。マガジン位置のときホルダは矢筒状カバー内にあり、切屑が中空テーパシャンク１２上に達することはなく、もしくは中空テーパシャンク１２の内部１８に達することはない。
しかしホルダ１０をマガジン位置から作業位置に移動させる間は上穴１３が保護されておらず、工作機械の諸部品から落下する切屑が吸込口２３内に達することもある。しかし、このような切屑が冷却材通路２４内に達して、最後には図示しない工具内の細かな冷却材通路が塞がって工具の冷却が行われなくなる事態は、略示した蓋３１によって防止される。
【００５５】
工作機械４１の主軸４２領域の一部が図２に概略断面図で示してある。主軸４２が工具挿着部４３を有し、この工具挿着部がテーパ穴４４を含み、この穴の形状は中空テーパシャンク１２の形状に対して相補的に形成されている。図２では見易くする理由から中空テーパシャンクの図示が省かれている。
【００５６】
主軸４２内にクランプ機構４５が配置されており、このクランプ機構はそれ自体公知なように円錐形ドローテーパ４７を備えたドローバー４６とコレット切片４８とを含む。図２の右半分ではクランプ機構４５が解除状態で、また左半分では緊締状態で示してあり、緊締状態のときドローバー４６とドローテーパ４７が引き入れられ、コレット切片４８が外方に押圧されており、そこでクランプ機構は中空テーパシャンク１２の内部１８にある肩部１９（図１参照）に当接する。
【００５７】
ドローバー４６とドローテーパ４７とに中央穴４９が設けられており、この穴を通して冷却材はホルダ１０内の冷却材管２１へと送られる。中央穴４９はその下端５０が段状に拡張され、そこでシールリング５１を担持しており、このシールリングは黄銅製挿入片５３を介して螺着されている。こうして冷却材供給管５４が形成され、ホルダ１０が工具挿着部４３に挿着されるとこの供給管内に冷却材管２１が突出する。
【００５８】
中空テーパシャンク１２を工具挿着部４３に導入するとき、好ましくはＯリングであるシールリング５１はまず円錐形先端２９を介して上側管部分２５の側面２７上に滑動する。中空テーパシャンク１２を工具挿着部４３内にさらに押し込むとシールリング５１は再び上側管部分２５から押し下げられ、いまやまず他の管部分２６の領域内にあり、そこでは側面２７に当接していない。
【００５９】
ホルダ１０を工具挿着部４３に結合／挿着したこの状態のときクランプ機構４５は図２の右半分に示した位置にある。
【００６０】
主軸４２はいまやホルダ１０に対して相対運動を実行し、ホルダは工具交換装置によって回転可能に保持される。主軸４２とホルダ１０との間に、図面では見易くする理由から図示されていないがそれ自体公知の挿入舌片とくぼみが設けられており、これらは主軸４２とホルダ１０との特定の半径方向整列時にのみ互いに係合する。この係合が起きたなら、つまりホルダ１０が主軸４２に挿着されたなら、クランプ機構４５が引締められる。このためドローバー４６が引き戻され、ドローテーパ４７がコレット要素４８を外方に押圧し、これにより中空テーパシャンク１２はさらになお僅かにテーパ穴４４に引き入れられ、最後に、相対回転しないように緊締される。
【００６１】
このクランプ過程の間、ドローバー４６が比較的大きな行程を実行し、そのことからシールリング５１は円錐形移行領域２８を介して再び側面２７上に引き上げられて密封をもたらすことになり、中央穴４９を通して供給される冷却材が外側で冷却材管２１の脇を流れることはない。
【００６２】
図２の冷却材管２１が図３に略縦断面図で示してある。
【００６３】
吸込口２３から離れた方のその下端に冷却材管２１がフランジ５６を有し、このフランジを介して冷却材管は、シールリング５７、５８を介装して、雄ねじを有する袋ナット２２によってホルダ１０に螺着される。
【００６４】
冷却材管２１内にこれに沿って挿通される黄銅製挿入管５９が配置されており、この挿入管がその下端にフランジ６１を有し、このフランジは組立状態のとき肩部６２に当接して冷却材管２１の内部にある。こうして、袋ナット２２をホルダ１０に螺着するとき挿入管５９が一緒に螺着される。
【００６５】
図１からわかる冷却材通路２４は挿入管５９内の中央に延設され、その上端が肩部６４に移行して漏斗部６３を形成している。挿入管５９がその先端６５を折り曲げられており、蓋３１は肩部６４と折り曲げられた先端６５との間で挟持され、こうして固定されている。
【００６６】
図示実施例では蓋３１がまず、粗い有孔板の態様のストレーナ６６を含み、このストレーナが肩部６４に直接載置される。この有孔板６６に続く２つのストレーナ６７、６８は平均的目幅を有し、この場合外側に細目ストレーナ６９が載置されて切屑の捕集に役立つ。
【００６７】
こうして外側から内側を見て一層細かなストレーナがつねに一層粗いストレーナによって支えられ、一層細かなストレーナが内方に撓むことはない。予想に反して、蓋３１が全体として僅かに内方に押圧されるほどに強い冷却材圧力が生じるとしても、蓋は漏斗部６３によって最終的に支えられ受け止められる。
【００６８】
さらに冷却材管２１は円錐形先端２９の領域に内方に突出する縁７０を備えており、この縁に挿入管５９が当接する。
【００６９】
冷却材通路２４は符号７１に示唆した直径を有し、この直径は挿入管５９の肉厚のゆえに、先行技術の冷却材通路の直径に相当する挿入管５９の符号７２に示唆した外径よりもかなり小さい。
【００７０】
冷却材通路２４の直径７１がかなり低減しているにもかかわらず、所要量の冷却材が冷却材管２１を通してホルダ１０内に達し、そこから工具１７内に達しえることは保証されている。
【００７１】
袋ナット２２を緩めることによって冷却材管２１はホルダ１０から問題なく取り除くことができる。冷却材管２１のねじを緩めると挿入管５９はいわば後方に、つまり先端２９から離れた方の側で冷却材管２１から引き出すことができ、蓋３１が詰りまたは何らかの理由から使用不能となった場合、新たな挿入管に取り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】新規な冷却材管を有する新規なホルダを一部断面で示す略側面図である。
【図２】工作機械主軸の工具挿着部領域の一部を示す略縦断面図である。
【図３】図１の冷却材管の縦断面図である。
【符号の説明】
１０ ホルダ
１２ 中空テーパシャンク
１４ 鍔部
１６ 保持シャンク
１７ 工具
１９ 周方向肩部
２１ 冷却材管
２２ 袋ナット
２３ 吸込口
２４ 冷却材通路
２５ 上側管部分
２７ 円筒側面
２８ 円錐形移行領域
２９ 円錐形先端
３１ 蓋
４１ 工作機械
４２ 主軸
４３ 工具挿着部
４４ テーパ穴
４５ クランプ機構
４６ ドローバー
４７ ドローテーパ
４８ コレット切片
４９ 中央穴
５１、５７、５８ シールリング
５３、５９ 黄銅製挿入片
５６、６１ フランジ
６２、６４ 肩部
６７、６８ ストレーナ
６９ 細目ストレーナ
７０ 縁

Claims (11)

1. 工具用のホルダ（１０）のための冷却材管であって、ホルダ（１０）が、上穴（１３）を備えて工具挿着部（４３）内に装着される中空テーパシャンク（１２）を有し、冷却材を工具（１７）に供給するための冷却材管（２１）が中空テーパシャンク（１２）の内部（１８）に配置され、その冷却材管（２１）が、上穴（１３）に向き合う冷却材吸込口（２３）と上側管部分（２５）とを有し、工具挿着部（４３）内にホルダ（１０）を装着すると、冷却材管（２１）に少なくとも部分的に被さる冷却材供給管（５４）内に上側管部分（２５）が突出し、切屑が冷却材管（２１）内に達するのを防止する蓋（３１）が吸込口（２３）用に設けられており、しかも、蓋（３１）を保持する交換可能な挿入管（５９）が冷却材管（２１）の下端から挿入されて冷却材管（２１）内に設けられており、その交換可能な挿入管（５９）が、蓋（３１）から冷却材管（２１）の下端まで延びていることを特徴とする冷却材管。
2. 冷却材管がその先端（２９）に、内方に突出する縁（７０）を有することを特徴とする、請求項１記載の冷却材管。
3. 蓋（３１）が挿入管（５９）に固定されていることを特徴とする、請求項１または２記載の冷却材管。
4. 蓋（３１）が少なくとも１つのストレーナ（６６〜６９）を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の冷却材管。
5. 挿入管（５９）が中央冷却材通路（２４）を有し、冷却材通路の内径（７１）が吸込口（２３）の領域で段状に拡張されて肩部（６４）を形成しており、ストレーナ（６６）が肩部（６４）に載置されることを特徴とする、請求項３記載の冷却材管。
6. 挿入管（５９）が冷却材管（２１）よりも軟質の金属から製造されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の冷却材管。
7. 挿入管（５９）がその先端（６５）を折り曲げられており、折り曲げられた先端（６５）と挿入管（５９）の中央に挿通される冷却材通路（２４）の肩部（６４）との間で蓋（３１）が挟持されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の冷却材管。
8. 冷却材管（２１）がその下端にフランジ（５６）を有し、このフランジを介して冷却材管は雄ねじを有する袋ナット（２２）によってホルダ（１０）に螺着されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の冷却材管。
9. 挿入管（５９）は吸込口（２３）から離れた方のその末端にフランジ（６１）を有し、このフランジを介して挿入管は冷却材管（２１）のフランジ（５６）とホルダ（１０）との間で挟持されていることを特徴とする、請求項８項記載の冷却材管。
10. 比較的小さな目幅を有する他のストレーナ（６７）がストレーナ（６６）に載置されていることを特徴とする、請求項３〜８のいずれか１項記載の冷却材管。
11. 工具（１７）用ホルダであって、上穴（１３）を備えて工具挿着部（４３）内に装着される中空テーパシャンク（１２）と、中空テーパシャンク（１２）の内部（１８）に配置されて冷却材を工具（１７）に供給する冷却材管（２１）とを有するものにおいて、冷却材管（２１）が請求項１〜１０のいずれか１項に記載された冷却材管（２１）であることを特徴とするホルダ。

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