図1は本発明の最良の実施の形態に係る工作機械1の主な構成要素の配置を概略図示する正面図、図2は前記工作機械1の正面側の部分平面図である。この工作機械1は横型マシニングセンタであって、機台1aの縁部にハウジング1bが立設され、該ハウジング1bによって閉塞された作業空間1cが生成している。なお、図示しないが、ハウジング1bの縦壁には作業空間1cを開閉するための扉が設けられている。
作業空間1c内には、y軸に沿って水平方向に延びるスピンドル10と、該スピンドル10に収容されて回転する、同じくy軸に沿って水平方向に延びる主軸11とが具備されている。主軸11の先端部はスピンドル10から露出し、該先端部に工具50が取り付けられている。スピンドル10及び主軸11の前方で機台1aの上にはz軸回りに回動自在のパレット20が備えられ、該パレット20の上には治具30が据え付けられて、この治具30によりチャックされたワーク90に対し、主軸11の先端部に取り付けられた工具50によって、フライス加工や中ぐり加工あるいはネジ立て等の多種類の加工が行われる。
作業空間1c内には、前記スピンドル10及び主軸11に隣接して、自動工具交換装置(ATC)40が具備されている。この自動工具交換装置40は、多種類の工具50…50を収納するツールマガジン41と、該ツールマガジン41に収納されている1つの工具50と主軸11に取り付けられている工具50とを交換するため両端部に工具保持部を有する工具交換アーム42とを含む。
ここで、スピンドル10及び主軸11は、矢印ア、イで示すように、x軸方向にスライド移動自在であり、工具交換アーム42は、矢印ウ、エで示すように、y軸方向にスライド移動自在、かつ矢印オで示すように、y軸回りに回動自在である。そして、工具交換時には、回動する工具交換アーム42が、主軸11に取り付けられている工具50を確実につかまえて保持できるように、スピンドル10及び主軸11は、図中鎖線で示す位置までア方向に移動する。
次に、図3〜図5は、図1における矢印(iii)による、主軸11の先端部周辺の拡大縦断面図(図面上、上が上方、下が下方である)であって、図3、図4、図5の順に、工具交換における工具50の取付時に、工具交換アーム42及び軸芯ロッド14によって、工具50を矢印ウ方向(近接方向又は対接方向)に移動させていく様子、あるいは、図5、図4、図3の順に、工具交換における工具50の取外時に、軸芯ロッド14及び工具交換アーム42によって、工具50を矢印エ方向(離反方向)に移動させていく様子を示している。
まず、工具50は、円盤状の基部(フランジ部)51aの一方の面(図3〜図5において左の面)に、例えばエンドミルやフェイスミルあるいは面取りカッタ等の加工用部材51bが設けられ、他方の面(図3〜図5において右の面)の中央に基部51aより小径のほぼ円柱状(やや先細り形状)のテーパシャンク部51cが基部51aと同芯に設けられた構成である。
基部51aの周面には、工具交換アーム42が係合する溝51dがリング状に形成されている。また、基部51aの他方の面(図3〜図5において右の面)におけるテーパシャンク部51cの周囲の環状面51eは、後述する主軸11の取付面11dに着座する着座面を構成する。ここで、テーパシャンク部51cの周面を提供する側壁の一部分には、後述する工具保持用ボール15が嵌まり込む、傾斜面を持った凹所51fが形成されている。
一方、主軸11は、主軸11の先端部を構成する先端部材11aと、主軸11の後端部を構成する後端部材11bとを含み、ベアリング12等を介して、スピンドル10の内部で回転自在に支持されている。
そして、主軸11の先端部には、工具50の着座面(環状面)51eと対接し得る取付面(着座面51eとほぼ同径の環状の面)11dと、工具50のテーパシャンク部51cと嵌合し得る嵌合孔11cとが形成されている。
また、主軸11の軸中心には、主軸11の軸方向(y軸方向)に移動自在の軸芯ロッド14が設けられていると共に、この軸芯ロッド14の周面に対接し、主軸11(先端部材11a及び後端部材11b)の内面に固定された筒形状の固定部材13が主軸11の先端部に備えられている。
その場合に、軸芯ロッド14の周面の一部分には、円形の陥没穴14aとカム面14bとが相互に連続して形成されていると共に、固定部材13の周壁の一部分には、工具保持用ボール15を支持して挿通させる貫通孔13aが形成されている。
そして、例えば工具交換における工具50の取付時において、図3及び図4に示すように、工具50が主軸11の先端部にまだ完全に取り付けられていないときは、軸芯ロッド14は前方(矢印エ方向)に移動しており、このとき工具保持用ボール15が前記陥没穴14aと貫通孔13aとに亘って収容され、該ボール15は固定部材13の周壁から主軸11の径方向の外方へ突出していない状態にある。
一方、工具交換アーム42は、例えば工具交換における工具50の取付時において、工具50の基部51aの溝51dに係合して工具50を保持し、テーパシャンク部51cを嵌合孔11cに嵌合させた状態で着座面51eを取付面11dに着座(対接)させるように、工具50の軸芯を主軸11の軸芯に一致させて、工具50をy軸方向(矢印ウ方向)に移動させることにより、工具50を主軸11の先端部に近接させる(図3及び図4参照)。
そして、着座面51eと取付面11dとの間の距離Δが後述する第2所定値β以下になった段階(図4参照)で、工具交換アーム42は工具50を放し、矢印エ方向(離反方向)に退避する。
そののち、軸芯ロッド14が、図5に矢印ウで示したように、後方に移動する。これにより、図5に示したように、工具保持用ボール15がカム面14bに乗り上げ、貫通孔13aを介して固定部材13の周壁から主軸11の径方向の外方へ突出する。突出したボール15は、テーパシャンク部51cの凹所51fに嵌まり込み、該凹所51fの傾斜面によってテーパシャンク部51cを主軸11の後方へ引き込みながら、テーパシャンク部51cを主軸11の先端部材11aの内面に押し付ける。このとき、着座面51eは取付面11dに完全に着座(対接)する。これにより、工具50は主軸11の先端部に完全に取り付けられた状態となり、工具50は所定の保持力(第1の保持力)で主軸11に保持されることとなる。
なお、工具交換における工具50の取外時は、以上と逆の動作が行われるが、詳しくは、フローチャートを参照して後述する(図8)。
また、本実施形態では、前記工具交換アーム42と前記軸芯ロッド14とによって工具交換手段が構成されている。
次に、図6は、図4における矢印(vi)による、主軸11の先端部材11aに形成された取付面11dの、主軸11が所定の回転角度位置で停止されたときの拡大図(図面上、上が上方、下が下方である)である。図示したように、主軸11の取付面11dには、複数のエア放出口17a…17a,18a…18aが形成されている。これらのうち、所定の回転角度位置で停止された主軸11の取付面11dにおいて、上部側に数多く(8個のうちの6個)位置する放出口17a…17aは、エアを主軸11の軸方向(y軸方向)に放出する直流エア放出口であり、下部側に数多く(8個のうちの8個)位置する放出口18a…18aは、エアを主軸11の軸方向(y軸方向)から所定角度傾斜した方向に放出する斜流エア放出口である。
ここで、複数の直流エア放出口17a…17a及び複数の斜流エア放出口18a…18aは、取付面11dに嵌合孔11cと同芯円状に並ぶように列状に配置されている。ただし、斜流エア放出口18a…18aは、直流エア放出口17a…17aよりも、主軸11の径方向においてやや内側(軸芯側)に位置している。
図3にも示したように、主軸11の先端部材11aの後部面と、主軸11の後端部材11bの前部面との間に、環状のエア通路16が形成されている。そして、直流エア放出口17a…17aは、前記環状エア通路16から取付面11dまで先端部材11aを軸方向(y軸方向)に貫通された直流孔17…17により形成され、斜流エア放出口18a…18aは、前記環状エア通路16から取付面11dまで先端部材11aを軸方向(y軸方向)から所定角度傾斜して貫通された斜流孔18…18により形成されている。
特に、本実施形態では、図6に示したように、斜流エア放出口18a…18aは、該放出口18a…18aから放出されるエアが主軸11の周面側から軸芯側へ放出されるように(矢印x参照)形成されている。
また、図3にも示したように、前記環状エア通路16には、該エア通路16に主軸11の外部のスピンドル10側からエアを供給するためのエア供給通路(後述する圧縮エア供給装置104からの圧縮エアを供給する通路)19,19が接続している。
したがって、前記環状エア通路16が全てのエア放出口17a…17a,18a…18aについて共通であるから、全てのエア放出口17a…17a,18a…18aから放出されるエアの圧力は同じに設定されている。また、全てのエア放出口17a…17a,18a…18aの径は同じに設定されている。その結果、所定の回転角度位置で停止された主軸11の取付面11dの上部側に位置する6個の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量は、下部側に位置する0(零)個の直流エア放出口からのエアの放出量よりも多くなる。また、所定の回転角度位置で停止された主軸11の取付面11dの下部側に位置する8個の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量は、上部側に位置する2個の斜流エア放出口18a,18aからのエアの放出量よりも多くなる。
図7に示すように、このマシニングセンタ1の制御部100は、前記自動工具交換装置40の他、主軸11を回転させるための主軸回転用モータ101、主軸11を移動させるための主軸移動装置102、パレット20を回動させるためのパレット回動装置103、前記エア供給通路19,19及び前記環状エア通路16を介して複数の前記直流孔17…17及び複数の前記斜流孔18…18に圧縮エアを供給するための圧縮エア供給装置(エア放出手段を構成する)104、及び前記軸芯ロッド14を主軸11の前方(矢印エ方向)及び後方(矢印ウ方向)へ移動させるための工具保持用シリンダ105を統括して制御する。
ここで、自動工具交換装置40から制御部100へは、工具50の環状面51eと主軸11の取付面11dとの間の距離Δを示す信号が入力されるようになっている。
図8は、前記制御部100が工具交換時(工具50を主軸11から取り外す作業と、次の工具50を主軸11へ取り付ける作業とが連続して行われる)に行う制御動作の具体的1例を示すフローチャートである。
まず、ステップS11で、主軸11の回転を停止させる。その場合、自動工具交換装置40が工具を交換するときの工具50の上下が決まっていることや、前記エア放出口17a…17a,18a…18aに連通する主軸11側のエア供給通路19,19と、スピンドル10側のエア供給通路19,19とを一致させる必要があること等により、主軸11は所定の回転角度位置で停止される。
次いで、ステップS12で、工具保持用シリンダ105をオフにして軸芯ロッド14を矢印エ方向(前方)へ移動させる。これにより、工具50は、前記第1の保持力(工具50が主軸11の先端部に完全に取り付けられたときに主軸11が工具50を保持する保持力)よりも小さい第2の保持力で主軸11に保持される仮保持状態となる(図4参照)。また、工具50の着座面51eと主軸11の取付面11dとの対接が解除され(すなわち離反し)、両面51e,11d間に空隙が生成する。このときの両面51e,11d間の距離Δは、後述する第2所定値β(ステップS21)にほぼ近い値である。
なお、仮保持期間中における前記第2の保持力は、例えば、図4に示した状態での主軸11と工具50との摩擦力や、図示しないデテント機構による工具50の押圧力等によって付与される。
次いで、ステップS13で、圧縮エア供給装置104を作動させて、直流エア放出口17a…17a及び斜流エア放出口18a…18aからのエア(圧縮エア)の放出を開始する。これにより、これから取り外そうとする工具50の着座面51e、主軸11の取付面11d、及びテーパシャンク部51cの周面の切粉がエア圧で吹き飛ばされ除去される。除去された切粉は、主軸11の取付面11dと工具50の着座面51eとの間の間隙から主軸11の周辺外部へ抜けて排出されると共に、前記間隙から切粉が進入することも防がれる。
その場合、特に、図6に矢印xで示すように、斜流エア放出口18a…18aによって、主軸11の周面側から軸芯側へ放出されたエアは、テーパシャンク部51cの周面に衝突して、図6に矢印yで示すように、主軸11の軸芯側から周面側へ流れ、工具50の着座面51e及び主軸11の取付面11dを吹き払って、工具50の着座面51eと主軸11の取付面11dとの間の間隙から主軸11の周辺外部へ抜けるので、直流エア放出口18a…18aのみの場合と比べて、除去された切粉は主軸11の取付面11d及び工具50の着座面51eよりも外へ排出される流れがより一層容易にできて、前記間隙から切粉が進入することがより一層確実に防がれるのである。
また、主軸11の周面側から軸芯側へ放出されたエアは、特に切粉が溜まり易い主軸11の径方向の奥方の部位(主軸11の中央部寄りの部分)、例えば、図3に符号カで示すように、工具50の着座面51eとテーパシャンク部51cとの境界部分や、主軸11の取付面11dと嵌合孔11cとの境界部分等に衝突し、これらの部位の切粉除去性能が向上して好ましい結果が得られることとなる。
なお、ステップS13でエアの放出を開始するときのエア圧としては、例えば0.33〜0.4MPa等が好ましい。エア圧が過度に大きいと、第1の保持力よりも小さい第2の保持力で主軸11に仮保持されている工具50の着座面51eに当たるエア圧によって工具50が主軸11から外れて落下する、というような不具合が生じ得るからである。
次いで、ステップS14で、工具50を保持しない空の工具交換アーム42を主軸11の先端部に近接する方向(矢印ウ方向)に移動させる。なお、このとき、工具交換アーム42の他方の端部は、ツールマガジン41に近接している。
次いで、ステップS15で、主軸11に第2の保持力で保持されている仮保持状態の工具50を工具交換アーム42で保持して、該工具交換アーム42を主軸11の先端部から離反する方向(矢印エ方向)に移動させる(図3参照)。なお、このとき、工具交換アーム42の他方の端部は、ツールマガジン41に収納されていた次の工具50を保持してツールマガジン41から離反している。
次いで、ステップS16で、主軸11の取付面11dと工具50の着座面51eとの間の距離Δが第1所定値α(第2所定値βより大きい値)以下か否かを判定し、以下でないときは、ステップS17で、圧縮エア供給装置104を停止させて、直流エア放出口17a…17a及び斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出を終了する。
ここで、前記第1所定値αは、直流エア放出口17a…17a及び斜流エア放出口18a…18aから放出されるエアが工具50の着座面51eに届いて当たる距離(着座面51eの切粉を吹き飛ばして除去できる距離)に設定されている。その意味で、斜流エア放出口18a…18aは、主軸11の取付面11dと工具50の着座面51eとの間の距離Δが第1所定値α以下のときに、該放出口18a…18aから放出されるエアが工具50の着座面51eに届いて当たる(着座面51eの切粉を吹き飛ばして除去できる)範囲内で、エアを主軸11の軸方向から所定角度傾斜した方向に放出するように形成されている。
以上で工具50を主軸11から取り外す作業が終了し、引き続いて、次の工具50を主軸11へ取り付ける作業が連続して行われる。
まず、ステップS18で、次の工具50を保持した工具交換アーム42(工具交換アーム42はステップS15からステップS18までの間に図1の矢印オ方向に180°回動している)を主軸11の先端部に近接する方向(矢印ウ方向)に移動させる(図3参照)。なお、このとき、工具交換アーム42の他方の端部は、取り外した工具50を保持してツールマガジン41に近接している。
次いで、ステップS19で、主軸11の取付面11dと工具50の着座面51eとの間の距離Δが第1所定値α以下か否かを判定し、以下のときは、ステップS20で、圧縮エア供給装置104を作動させて、直流エア放出口17a…17a及び斜流エア放出口18a…18aからのエア(圧縮エア)の放出を開始する。これにより、これから取り付けようとする工具50の着座面51eの切粉がエア圧で吹き飛ばされ除去される。
次いで、ステップS21で、主軸11の取付面11dと工具50の着座面51eとの間の距離Δが第1所定値αよりも短い第2所定値β以下か否かを判定し、以下のときは、ステップS22で、工具交換アーム42から工具50を放して、該工具交換アーム42を主軸11の先端部から離反する方向(矢印エ方向)に移動させる(図4参照)。これにより、工具50は、前記第1の保持力(工具50が主軸11の先端部に完全に取り付けられたときに主軸11が工具50を保持する保持力)よりも小さい第2の保持力で主軸11に保持される仮保持状態となる。なお、このとき、工具交換アーム42の他方の端部は、取り外した工具50をツールマガジン41に収納した後、ツールマガジン41から離反している。
ここで、前記第2所定値βは、直流エア放出口17a…17aから真直ぐに放出されたエア及び斜流エア放出口18a…18aから斜めに放出されたエアが、工具50の着座面51eに当たった後、主軸11の取付面11dに跳ね返ってきて、該取付面11dの切粉も吹き飛ばして除去し、併せて、主軸11の嵌合孔11cに先端部が嵌合状態にあるテーパシャンク部51cの周面にもエアが当たって該周面の切粉も除去することが可能な距離(例えば0.7mm等)に設定されている。
また、前記ステップS20でエアの放出を開始するときのエア圧としても、仮保持状態の工具50に当たるエア圧によって工具50が主軸11から外れて落下する、というような不具合を回避する観点から、例えば0.33〜0.4MPa等が好ましい。
次いで、ステップS23で、工具保持用シリンダ105をオンにして軸芯ロッド14を矢印ウ方向(後方)へ移動させる。これにより、工具50は、前記第1の保持力で主軸11に保持される完全取付状態になる(図5参照)。そして、この段階で、着座面51eが取付面11dに着座して直流エア放出口17a…17a及び斜流エア放出口18a…18aを塞ぐので、ステップS24で、圧縮エア供給装置104を停止させて、直流エア放出口17a…17a及び斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出を終了する。
このように、本実施形態においては、切粉除去用エアを主軸11の軸方向に放出するための複数の直流エア放出口17a…17aを主軸11の取付面11dに形成する場合に、工具交換時に所定の回転角度位置で停止された主軸11の取付面11dの上部側に位置する直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量を、下部側に位置するエア放出口17a…17aからのエアの放出量よりも多くしたから、工具交換時に主軸11の周辺で浮遊し、上方から落下してくる切粉が相対的に溜まり易い、工具50の着座面51eの上部側、テーパシャンク部51cの周面の上部側、及び主軸11の取付面11dの上部側において、切粉をエア圧で吹き飛ばして除去する切粉除去力が高まり、前記部分の切粉が確実、良好に除去されることとなる。一方、工具交換時に切粉がほとんど溜まらない、工具50の着座面51eの下部側、テーパシャンク部51cの周面の下部側、及び主軸11の取付面11dの下部側においては、エアの過剰放出が抑制されることとなる。
また、工具50の着座面51eと主軸11の取付面11dとの間の距離Δが所定距離α以下のときに(S16,S19でYES)切粉除去用エアが工具50の着座面51eに当たる範囲内で、切粉除去用エアを主軸11の軸方向から所定角度傾斜した方向に放出するための複数の斜流エア放出口18a…18aを主軸11の取付面11dに形成する場合に、工具交換時に所定の回転角度位置で停止された主軸11の取付面11dの下部側に位置する斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量を、上部側に位置する斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量よりも多くしたから、工具交換時に切粉がほとんど溜まらない、工具50の着座面51eの下部側、テーパシャンク部51cの周面の下部側、及び主軸11の取付面11dの下部側において、工具50の着座面51eと主軸11の取付面11dとの間の間隙から切粉が進入することを防止する切粉進入防止性能が高まり、切粉の付着が抑制されるだけでなく、特に工具50の取付時においては(S18〜S24)、工具50の着座面51eと主軸11の取付面11dとの間に切粉を挟み込んだ状態で工具50が取り付けられて加工精度が低下する、という不具合が回避されることとなる。
また、主軸11の取付面11dに直流エア放出口17a…17aと斜流エア放出口18a…18aとを併せて形成したことにより、主軸11の軸方向の圧力成分が相対的に大きい、直流エア放出口17a…17aから放出されるエアによる切粉除去性能と、主軸11の径方向の圧力成分が相対的に大きい、斜流エア放出口18a…18aから放出されるエアによる切粉進入防止性能との両方に優れた切粉の除去が実現することとなる。
しかも、主軸11の取付面11dの上部側に位置する直流エア放出口17a…17aの数(図6において6個)を下部側に位置する直流エア放出口17a…17aの数(同0個)よりも多くしたことによって、又は、主軸11の取付面11dの下部側に位置する斜流エア放出口18a…18aの数(同8個)を上部側に位置する斜流エア放出口18a…18aの数(同2個)よりも多くしたことによって、合理的に、主軸11の取付面11dの上部側に位置する直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量を下部側に位置する直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量よりも多くすること、又は、主軸11の取付面11dの下部側に位置する斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量を上部側に位置する斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量よりも多くすることが可能となる。
なお、この場合、上部側の直流エア放出量が下部側の直流エア放出量よりも多くなる限り、上部側の直流エア放出口17a…17aの径と下部側の直流エア放出口17a…17aの径とは必ずしも同じでなくてもよく、上部側の直流エア放出口17a…17aから放出されるエアの圧力と下部側の直流エア放出口17a…17aから放出されるエアの圧力とは必ずしも同じでなくてもよい(図10参照)。また、下部側の斜流エア放出量が上部側の斜流エア放出量よりも多くなる限り、下部側の斜流エア放出口18a…18aの径と上部側の斜流エア放出口18a…18aの径とは必ずしも同じでなくてもよく、下部側の斜流エア放出口18a…18aから放出されるエアの圧力と上部側の斜流エア放出口18a…18aから放出されるエアの圧力とは必ずしも同じでなくてもよい(図10参照)。
次に、図9を参照して、本発明の第2の実施の形態を説明する。先の第1の実施の形態では、図6に示したように、上部側のエア放出口17a…17a,18a…18aと下部側のエア放出口17a…17a,18a…18aとで、数だけを異ならせ、径及び放出されるエアの圧力を同じとすることで、上部側の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量を下部側の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量よりも多くし、あるいは下部側の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量を上部側の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量よりも多くしていた。
この第2の実施の形態では、径だけを異ならせ、数及び放出されるエアの圧力を同じとすることで、上部側のエア放出口17a…17a,18a…18aと下部側のエア放出口17a…17a,18a…18aとでエアの放出量を異ならせるものである。
そのために、図9に示すように、上部側の直流エア放出口17a…17a(図9において4個)の径を下部側の直流エア放出口17a…17a(同4個)の径よりも大きくし、下部側の斜流エア放出口18a…18a(同4個)の径を上部側の斜流エア放出口18a…18a(同4個)の径よりも大きくしている。これによっても、合理的に、上部側の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量を下部側の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量よりも多くすること、又は、下部側の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量を上部側の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量よりも多くすることが可能となる。
なお、この場合、上部側の直流エア放出量が下部側の直流エア放出量よりも多くなる限り、上部側の直流エア放出口17a…17aの数と下部側の直流エア放出口17a…17aの数とは必ずしも同じでなくてもよく、上部側の直流エア放出口17a…17aから放出されるエアの圧力と下部側の直流エア放出口17a…17aから放出されるエアの圧力とは必ずしも同じでなくてもよい(図10参照)。また、下部側の斜流エア放出量が上部側の斜流エア放出量よりも多くなる限り、下部側の斜流エア放出口18a…18aの数と上部側の斜流エア放出口18a…18aの数とは必ずしも同じでなくてもよく、下部側の斜流エア放出口18a…18aから放出されるエアの圧力と上部側の斜流エア放出口18a…18aから放出されるエアの圧力とは必ずしも同じでなくてもよい(図10参照)。
次に、図10を参照して、本発明の第3の実施の形態を説明する。先の第1の実施の形態では、図6に示したように、上部側のエア放出口17a…17a,18a…18aと下部側のエア放出口17a…17a,18a…18aとで、数だけを異ならせ、径及び放出されるエアの圧力を同じとすることで、上部側の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量を下部側の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量よりも多くし、あるいは下部側の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量を上部側の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量よりも多くしていた。
この第3の実施の形態では、放出されるエアの圧力だけを異ならせ、数及び径を同じとすることで、上部側のエア放出口17a…17a,18a…18aと下部側のエア放出口17a…17a,18a…18aとでエアの放出量を異ならせるものである。
そのために、図10に示すように、上部側の斜流エア放出口18a…18a(図10において6個)及び下部側の直流エア放出口17a…17a(同6個)のための外側環状エア通路16aと、上部側の直流エア放出口17a…17a(同6個)及び下部側の斜流エア放出口18a…18a(同6個)のための内側環状エア通路16bとを内外に2重に設け、かつ、スピンドル10側から外側環状エア通路16aにエアを供給するためのエア供給通路19a,19aと、スピンドル10側から内側環状エア通路16bにエアを供給するためのエア供給通路19b,19bとを相互に独立にして、圧縮エア供給装置104から内側環状エア通路16bに供給される圧縮エアの圧力を外側環状エア通路16aに供給される圧縮エアの圧力よりも大きくしている。これによっても、合理的に、上部側の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量を下部側の直流エア放出口17a…17aからのエアの放出量よりも多くすること、又は、下部側の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量を上部側の斜流エア放出口18a…18aからのエアの放出量よりも多くすることが可能となる。
なお、この場合、上部側の直流エア放出量が下部側の直流エア放出量よりも多くなる限り、上部側の直流エア放出口17a…17aの数と下部側の直流エア放出口17a…17aの数とは必ずしも同じでなくてもよく、上部側の直流エア放出口17a…17aの径と下部側の直流エア放出口17a…17aの径とは必ずしも同じでなくてもよい。また、下部側の斜流エア放出量が上部側の斜流エア放出量よりも多くなる限り、下部側の斜流エア放出口18a…18aの数と上部側の斜流エア放出口18a…18aの数とは必ずしも同じでなくてもよく、下部側の斜流エア放出口18a…18aの径と上部側の斜流エア放出口18a…18aの径とは必ずしも同じでなくてもよい。
次に、図11を参照して、本発明の第4の実施の形態を説明する。先の第1の実施の形態では、図6に示したように、主軸11の取付面11dに直流エア放出口17a…17aと斜流エア放出口18a…18aとを併せて形成することにより、切粉除去性能と切粉進入防止性能との両方に優れた切粉の除去を実現しつつ、上部側の直流エア放出口17a…17aからのエア放出量を下部側の直流エア放出口17a…17aからのエア放出量よりも多くすることにより、工具交換時に切粉が相対的に溜まり易い切粉除去可能面の上部側において切粉除去性能を高めると共に、下部側の斜流エア放出口18a…18aからのエア放出量を上部側の斜流エア放出口18a…18aからのエア放出量よりも多くすることにより、工具交換時に切粉がほとんど溜まらない切粉除去可能面の下部側において切粉進入防止性能を高めるものであった。
この第4の実施の形態では、第1の実施の形態と比べて、下部側の斜流エア放出口18a…18aからのエア放出量を上部側の斜流エア放出口18a…18aからのエア放出量よりも多くする、という要件を省いたものである。
そのために、図11に示すように、上部側の斜流エア放出口18a…18aと下部側の斜流エア放出口18a…18aとで、数(図11において2個づつ)、径及び放出されるエアの圧力を同じとして、結果的に、エアの放出量を同じにしている。このようなものも本発明の範囲に含まれる(請求項5参照)。
なお、図11の場合は、直流エア放出口17a…17aについては、エアの圧力を同じとし、数及び径を異ならせることにより、上部側の直流エア放出口17a…17aからのエア放出量を下部側の直流エア放出口17a…17aからのエア放出量よりも多くしているが、これに限定されないことはいうまでもない。
次に、図12を参照して、本発明の第5の実施の形態を説明する。この第5の実施の形態では、第4の実施の形態と比べて、さらに、主軸11の取付面11dに斜流エア放出口18a…18aを形成する、という要件を省いたものである。そのために、図12に示すように、主軸11の取付面11dに斜流エア放出口18a…18aを形成せず、結果的に、直流エア放出口17a…17aだけを設けるようにしている。このようなものも本発明の範囲に含まれる(請求項1参照)。
なお、図12の場合は、直流エア放出口17a…17aについては、エアの圧力を同じとし、数及び径を異ならせることにより、上部側の直流エア放出口17a…17aからのエア放出量を下部側の直流エア放出口17a…17aからのエア放出量よりも多くしているが、これに限定されないことはいうまでもない。
なお、前記実施形態は本発明の最良の実施形態であるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。例えば、斜流エア放出口18a…18aから放出されるエアは、主軸11の軸方向から所定角度傾斜した方向に放出されるが、工具50の着座面51eに当たる限り、主軸11の接線方向と平行な方向にエアが放出される場合や主軸11の接線方向と平行な方向よりも主軸11の軸芯側にエアが放出される場合だけでなく、主軸11の接線方向と平行な方向よりも主軸11の周面側にエアが放出されても構わない。
また、斜流エア放出口18a…18aから放出されるエアは、主軸11の軸方向から所定角度傾斜した方向に放出されるが、工具50の着座面51eに当たる限り、同じ揃った方向にエアが放出される場合だけでなく、無秩序にバラバラな方向にエアが放出されても構わない。
また、上部側のエア放出口17a…17a,18a…18aと下部側のエア放出口17a…17a,18a…18aとでエア放出量を異ならせる手法として、数、径及びエアの圧力のうちの2つ以上を組み合わせてもよい。