JPH0577133A - 工作機械の主軸エアブロー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数が少なく、製造コストを低減させる
ことができる工作機械の主軸エアブロー装置を提供す
る。 【構成】 この主軸エアブロー装置は、主軸２０の先端
に放射状に穿設された複数の貫通穴３６と、主軸２０外
周面にこれら貫通穴３６を取り巻くように凹設された環
状溝３８と、主軸ハウジング４０の内壁面に形成される
環状の分流路４２と、環状溝３８と分流路４２との間に
架設され、主軸２０の外周面と主軸ハウジング４０の内
壁面との隙間を塞ぐ２枚の環状リップ６２と、主軸ハウ
ジング４０を貫通して分流路４２に連通する１つの直線
管路４６と、一端を圧縮空気源に他端を直線管路４６に
接続されるパイプ５０とを備える。２枚の環状リップ６
２は、エアブローの停止時には主軸２０に接触せず、エ
アブローの作動時には圧縮空気の圧力により弾性的に湾
曲変形してそれぞれ環状溝３８の上壁面３８ａ及び下壁
面３８ｂに密に接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸に設け
られるエアブロー装置に関し、特に、自動工具交換装置
を備えた工作機械において、主軸先端の工具把持部に対
する防塵、清掃用に主軸に設けられるエアブロー装置の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動工具交換装置を備えた工作機械にお
いて、主軸の先端に配置される工具把持部に切粉や塵芥
等の異物が侵入かつ付着しないように、主軸先端から圧
縮空気を噴出させて異物を除去するエアブロー装置を備
えたものが知られている。一般に従来のエアブロー装置
は、主軸頭の内部で高速回転する主軸の内部に軸線方向
へ貫通穴を設け、主軸後端から圧縮空気を貫通穴へ送入
し、主軸先端の工具把持部から噴出させている。このよ
うな従来のエアブロー装置を備えた工作機械の主軸頭の
一例を図５に示す。図示の主軸頭は、自動工具交換装置
によって工具マガジンとの間で自動工具交換が可能に形
成されたものであり、したがって主軸１の先端部には、
工具を保持した工具ホルダを把持するための工具把持部
２が設けられ、主軸１の内部には、工具把持部２に工具
ホルダを着脱自在に支持するチャック３を先端に備えた
引き棒（ドローバー）４が、主軸１と同心かつ軸線方向
に移動可能に配設される。引き棒４は、通常は皿ばね５
により上方へ付勢され、このとき先端のチャック３が閉
じられる。チャック３を開放するために、皿ばね５の付
勢に抗して引き棒４を下方へ押圧移動させるアンクラン
プレバー６が、主軸頭の上部に装着される。この主軸頭
において、上記の圧縮空気を通すための貫通穴７は、引
き棒４内の略中心に軸線方向へ穿設される。ここで、こ
の例のように、主軸１を回転させる駆動モータ８が主軸
後端に直接連結される場合には、エアブロー用の空気の
通路が主軸１の側方へ延設されることとなる。図示のよ
うに、この通路９は主軸１の上端において、引き棒４の
上端で引き棒４を支持するブシュ１０、主軸１の壁面、
及び主軸１を包囲かつ支持して主軸１と共に回転するロ
ータ部品１１に、それぞれ半径方向へ穿設された貫通孔
により形成される。さらに、主軸１の上端側方には、通
路９に連通可能な管路を有するノズル１２が配置され、
ノズル１２の管路が図示しない圧縮空気源に連結され
る。ノズル１２は、アンクランプレバー６に連動するリ
ンク１３により、主軸停止時にロータ部品１１に接触し
て圧縮空気を送る位置と、ロータ部品１１から離れる通
常の主軸作動時の位置との間で移動する。すなわち、主
軸１が停止し、工具交換のためにアンクランプレバー６
が引き棒４を押し下げるとき、同時にリンク１３が作動
してノズル１２がロータ部品１１に接触し、圧縮空気が
ノズル１２、通路９、及び貫通穴７を介して主軸１先端
の工具把持部２に噴出する構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、主軸頭
の主軸と駆動モータとを同軸上で直結した場合には、主
軸エアブロー装置の構造が複雑になるとともに、主軸壁
面、引き棒、ブシュ、及びロータ部品に対する貫通穴の
加工工程を必要とし、特に、引き棒の軸線方向へ延びる
貫通穴は比較的細い穴を長距離に亙って加工しなければ
ならず、加工時間が長くなり、製造コストが上昇すると
いう課題がある。また、圧縮空気の通路は多数の部品に
跨がって形成され、これらの部品間の隙間からの空気の
漏出や相対移動可能な部品間での管路のずれによる圧力
低下のために、充分な空気の噴出量が得られない問題も
ある。

【０００４】本発明は、これらの課題を解決するために
鋭意工夫改善を施したものであり、その目的とするとこ
ろは、部品点数を減らし、圧縮空気の通路として必要と
なる穴加工を比較的簡単なものとすることにより、製造
コストを低減させることができる工作機械の主軸エアブ
ロー装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、主軸頭の主軸の先端部にエアブロー装置
の主要な構成要素を集中配置することにより、引き棒に
対する穴加工を不要とし、部品点数の削減を可能とし
た。すなわち、本発明が提供する工作機械の主軸エアブ
ロー装置は、主軸の先端近傍にて主軸外周面と工具把持
部とを連通するように半径方向へ穿設された複数の貫通
穴と、上記主軸外周面と該主軸外周面を所定間隙を有し
て包囲する主軸ハウジングとの間に形成され、上記複数
の貫通穴の開口部を取り巻いてこれら開口部に連通する
圧縮空気の流路を形成する環状の溝路手段と、上記環状
の溝路手段に配設され、上記主軸外周面を囲繞して該主
軸外周面と前記主軸ハウジングとの間隙を閉塞可能な環
状のシール手段と、上記主軸外周面を包囲する主軸ハウ
ジングを半径方向へ貫通して延び、一端を上記環状の溝
路手段に、他端を圧縮空気源に接続される１つの管路
と、を具備し、上記環状のシール手段は、弾性変形可能
な材料からなり、通常は上記環状の溝路手段内にて上記
主軸外周面との間に所定の間隙を有して配置され、上記
環状の溝路手段に圧縮空気が供給されたときに弾性的に
湾曲しつつ上記主軸外周面に接触して該主軸外周面と上
記主軸ハウジングとの間隙を閉塞し、圧縮空気流を上記
工具把持部に集中流動させることを特徴とするものであ
る。

【０００６】本発明の好適な実施態様によれば、上記環
状の溝路手段は、上記主軸外周面に上記複数の貫通穴の
開口部を取り巻くように凹設された環状溝と、上記主軸
外周面を包囲する主軸ハウジングの内壁面にて上記環状
溝に対面形成され、上記管路から流入する圧縮空気を上
記環状溝の略全体に分配する環状の分流路とからなり、
上記環状のシール手段は、外縁部が上記環状の分流路に
固定され、内縁部が上記環状溝の上下壁面に沿って延び
る薄肉の環状片からなる主軸エアブロー装置が提供され
る。

【０００７】あるいはまた、上記環状の溝路手段を、上
記主軸外周面を包囲する主軸ハウジングの内壁面にて上
記主軸外周面に形成された上記複数の貫通穴の開口部を
取り巻くように形成され、上記管路から流入する圧縮空
気を上記複数の貫通穴に分配する環状の分流路から構成
し、上記環状のシール手段を、外縁部が上記環状の分流
路に固定され、内縁部が上記主軸外周面に沿って延びる
断面略Ｌ字形状を有した薄肉の環状片から構成してもよ
い。

【０００８】また、上記主軸外周面と上記工具把持部と
を連通する複数の貫通穴は、上記工具把持部の内壁面に
おいて、工具を固定保持した着脱式工具ホルダの取着テ
ーパ面が当接するテーパ状内壁面に開口することが好ま
しい。

【０００９】

【作用】主軸先端の工具把持部に工具ホルダを取着し、
主軸が回転加工動作状態にあるときは、エアブローが停
止しているため、環状のシール手段は主軸外周面との間
に所定の間隙を保持している。次いで、主軸が停止して
工具交換が行われる際には、工具ホルダが工具把持部か
ら離れると同時に、圧縮空気源が作動して圧縮空気が管
路、環状の溝路手段、及び複数の貫通穴を介して工具把
持部へ噴出する。このとき環状のシール手段は、環状の
溝路手段を流動する圧縮空気の圧力により弾性的に湾曲
変形し、主軸外周面に密に接触する。これにより、主軸
外周面と主軸ハウジングとの間隙がほぼ完全に閉塞さ
れ、圧縮空気の漏出が防止される。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明をその実
施例に基づきさらに詳細に説明する。図１は、本発明の
実施例による主軸エアブロー装置を備えた工作機械の主
軸頭を示す。図２は、図１の主軸エアブロー装置の拡大
図である。図１に示した工作機械の主軸頭は、図５の従
来例に示したものと同様に自動工具交換機構を備えたも
のであり、主軸は駆動モータに直結されている。図示の
ように、主軸頭内部で高速回転する主軸２０は、それぞ
れに異なる工具を固着した多種類の工具ホルダ（図２に
鎖線で示す）を把持するための工具把持部２２を先端に
備える。主軸２０の後端には、カップリング２４を介し
て駆動モータ２６の出力軸が主軸２０の軸線と同軸上に
連結される。主軸２０の内部には、工具把持部２２に工
具ホルダを着脱自在に支持するための引き棒２８が、主
軸２０と同心かつ軸線方向に移動可能に配設される。引
き棒２８は、その先端に工具ホルダを着脱自在に把持す
るチャック３０を備え、加工作業時に主軸２０が回転す
る際には複数の皿ばね３２により上方へ付勢され、チャ
ック３０が閉じた状態になっている。また、工具交換時
にチャック３０を開放するために、皿ばね３２の付勢に
抗して引き棒２８を下方へ押圧移動させるアンクランプ
レバー３４が、主軸頭の上部に装着される。

【００１１】上記構造は図５の従来例のものと同じであ
るが、この主軸頭に設けた本発明の実施例による主軸エ
アブロー装置は、以下に詳述するように、主軸２０の先
端の工具把持部２２に近接して主構成要素を配置するた
め、部品点数が少なく加工の容易な構造となっている。
図１及び図２に示したように、本発明の実施例による主
軸エアブロー装置は、主軸２０の外周面と工具把持部２
２のテーパ状内壁面２２ａとを連通するように、主軸２
０の先端に近接して半径方向へ放射状に穿設された複数
の貫通穴３６と、主軸２０の外周面にこれらの貫通穴３
６の開口部を取り巻くように凹設された環状溝３８と、
主軸２０の先端を所定間隙を有して包囲する主軸ハウジ
ング４０の内壁面にて、上記環状溝３８に対面形成され
る環状の分流路４２と、環状溝３８と分流路４２との間
に架設され、主軸２０の外周面と主軸ハウジング４０の
内壁面との隙間を塞ぐシール部材４４と、主軸ハウジン
グ４０を主軸２０の中心方向へ貫通して上記環状の分流
路４２に連通する１つの直線管路４６と、一端を圧縮空
気源４８に他端を主軸ハウジング４０の外表面にて上記
直線管路４６に接続されるパイプ５０とを備える。環状
溝３８及び分流路４２は、本発明の環状溝路手段を構成
する。また、直線管路４６及びパイプ５０は、本発明の
管路を構成する。このように、本実施例において圧縮空
気の通路は、パイプ５０、直線管路４６、分流路４２、
環状溝３８、及び複数の貫通穴３６によって形成され
る。したがって本発明では、従来例のように引き棒、ブ
シュ、及びロータ部品に貫通穴を設ける必要がなく、ま
たリンク機構等の複雑な構造も不要となっている。

【００１２】図２に詳細に示したように、主軸ハウジン
グ４０を半径方向に貫通する１つの直線管路４６は、主
軸２０の軸受５２を固定するために主軸ハウジング４０
の先端部分に主軸２０を包囲するように埋設された環状
の軸受押さえ５４内に穿設される。また、主軸ハウジン
グ４０の内壁面に形成される環状の分流路４２は、上記
軸受押さえ５４の内周面に環状に凹設される逃げ溝５６
と、軸受押さえ５４の内周面にて逃げ溝５６の下流側に
固着配置されたリップ固定リング５８により形成され
る。リップ固定リング５８は、その周方向に離間して複
数の穴６０を備え、これらの穴６０が直線管路４６から
逃げ溝５６に進入した圧縮空気を分流する。主軸２０の
外周面と主軸ハウジング４０の内壁面との隙間を塞ぐシ
ール部材４４は、ゴム等の弾性材料からなる２枚の環状
リップ６２により形成される。環状リップ６２は、主軸
２０の外周面に凹設された環状溝３８の上壁面３８ａ及
び下壁面３８ｂに沿って主軸２０を囲繞してそれぞれ配
置され、軸受押さえ５４の内周面に設置された上記リッ
プ固定リング５８によって上記配置に固定される。さら
に詳記すれば、２枚の環状リップ６２は、圧縮空気を送
入しないとき、すなわち主軸２０の回転加工動作時に、
それぞれ主軸２０外周面の環状溝３８の上壁面３８ａ及
び下壁面３８ｂとの間に僅かな間隙を有するように配置
される。

【００１３】上記構成を有する主軸エアブロー装置の作
用を、図３を参照して以下に説明する。図３（ａ）に示
したように、主軸２０の先端の工具把持部２２に工具ホ
ルダ６４を取着し、主軸２０が回転加工動作状態にある
ときは、エアブローは停止状態にあり、主軸２０の外周
面と主軸ハウジング４０の内壁面との隙間を塞ぐ２枚の
環状リップ６２は、それぞれ主軸２０外周面の環状溝３
８の上壁面３８ａ及び下壁面３８ｂとの間に僅かな間隙
を保持している。次いで、主軸２０が停止して工具交換
が行われる際には、アンクランプレバー３４（図１）が
引き棒２８を下方へ押圧してチャック３０を開放し、工
具ホルダ６４が工具交換装置（図示せず）により下方へ
抜き取られる。ここで工具ホルダ６４のテーパ面６４ａ
が工具把持部２２のテーパ状内壁面２２ａから離れると
同時に、圧縮空気源４８（図１）が作動して圧縮空気が
パイプ５０、直線管路４６、分流路４２、環状溝３８、
及び複数の貫通穴３６を介して工具把持部２２のテーパ
状内壁面２２ａから噴出する。このとき図３（ｂ）に示
したように、分流路４２から環状溝３８の上壁面３８ａ
及び下壁面３８ｂに沿って非接触に延びる２枚の環状リ
ップ６２は、分流路４２を形成するリップ固定リング５
８の複数の穴６０から分流されつつ噴き出す圧縮空気の
圧力により、外方向へ弾性的に湾曲変形してそれぞれ環
状溝３８の上壁面３８ａ及び下壁面３８ｂに密に接触す
る。これにより、主軸２０の外周面と主軸ハウジング４
０の内壁面との隙間がほぼ完全に閉塞され、圧縮空気の
漏出が防止される。直線管路４６とパイプ５０は密に固
定されているため、この部分からの圧縮空気の漏出はほ
とんど無いと考えてよい。したがって、本発明による主
軸エアブロー装置は空気の漏れ量が極めて少ないものと
なる。

【００１４】２枚の環状リップ６２を弾性的に湾曲変形
させる圧力は、直線管路４６から供給される圧縮空気が
分流路４２によって環状溝３８内に分配されるため、環
状リップ６２の全面に一様に加えられ、確実なシール効
果が得られる。また、主軸２０の工具把持部２２に供給
される圧縮空気は、複数の貫通穴３６により工具把持部
２２の内壁面を取り巻くように噴出するため、確実な防
塵効果を得ることができる。

【００１５】上記実施例においては、主軸２０の先端に
設けた複数の貫通穴３６の出口部が、工具把持部２２の
テーパ状内壁面２２ａに配設される構成とした。そのた
め、圧縮空気の供給停止の遅れ等から、工具ホルダ６４
が工具把持部２２に装着された後にまだ圧縮空気が送ら
れた場合にも、複数の貫通穴３６の出口部が工具ホルダ
６４のテーパ面６４ａによって閉塞されているために、
圧縮空気の供給は強制的に停止される。したがって、工
具ホルダ取着時の工具把持部２２の残空間６６（図３
（ａ）参照）に圧縮空気が進入し、残空間６６の内部圧
力を危険領域まで高めることが防止される。残空間６６
の内部圧力が危険領域まで高まると、空気は主軸２０内
面と引き棒２８との摺動部分６８の微細な隙間から上方
へ流入し、皿ばね３２（図１）部分に付着しているグリ
ースを押し上げて主軸２０の上端に溢出させる危険を伴
うのである。

【００１６】図４は、本発明の他の実施例を示す。この
実施例においては、主軸２０の先端を包囲する環状溝３
８が省略されている。代わりに、主軸ハウジング４０の
軸受押さえ５４の内周面に固着されたリップ固定リング
５８と主軸２０の外周面との間により大きな空間７０が
形成され、２枚の環状リップ７２は通常時に断面略Ｌ字
状の形状を有してこの空間７０内に配置される。各環状
リップ７２の可動片部分７２ａは、エアブロー装置の非
作動時には図示のように主軸２０の外周面との間に所定
の間隙を有し、圧縮空気が供給されると空間７０の内部
圧力の上昇に伴って主軸２０の外周面に密に接触する。
したがって、このような構成によっても、図１の実施例
と同様の効果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】上記のように、本発明は、主軸の先端近
傍に半径方向へ穿設された複数の貫通穴と、主軸の先端
周囲に設けられ上記複数の貫通穴の開口部に連通する環
状の溝路手段と、主軸ハウジングを半径方向へ貫通して
延びる１つの管路とにより圧縮空気の通路を形成し、環
状の溝路手段における主軸外周面と主軸ハウジングとの
間隙を、主軸外周面を囲繞する弾性変形可能な環状のシ
ール手段により閉塞可能とし、主軸が回転加工動作状態
にあるときは、環状のシール手段が主軸外周面との間に
所定の間隙を保持し、主軸が停止して工具交換が行われ
る際には、圧縮空気源が作動して圧縮空気が管路、環状
の溝路手段、及び複数の貫通穴を介して工具把持部へ噴
出すると同時に、環状のシール手段が圧縮空気の圧力に
より弾性的に湾曲変形して主軸外周面に接触し、主軸外
周面と主軸ハウジングとの間隙をほぼ完全に閉塞する構
成としたから、空気の漏出度が極めて少ない主軸エアブ
ロー装置が提供されるとともに、圧縮空気の通路を形成
するための穴加工は距離が短く精度を要しない加工が可
能なため、主軸エアブロー装置の製造コストを低減させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による主軸エアブロー装置を備
えた工作機械の主軸頭の部分断面図である。

【図２】図１の主軸エアブロー装置の拡大断面図であ
る。

【図３】図２の主軸エアブロー装置の作用説明図で、
（ａ）エアブロー停止時、（ｂ）エアブロー作動時、を
示す図である。

【図４】本発明の他の実施例による主軸エアブロー装置
の拡大断面図である。

【図５】従来の主軸エアブロー装置を備えた工作機械の
主軸頭の部分断面図である。

【符号の説明】

２０…主軸 ２２…工具把持部 ２２ａ…テーパ状内壁面 ２８…引き棒 ３０…チャック ３６…貫通穴 ３８…環状溝 ４０…主軸ハウジング ４２…分流路 ４４…シール部材 ４６…直線管路 ４８…圧縮空気源 ５０…パイプ ５４…軸受押さえ ５６…逃げ溝 ５８…リップ固定リング ６０…穴 ６２，７２…環状リップ ６４…工具ホルダ ６６…残空間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸頭の回転主軸先端に配置
   された工具把持部の防塵用エアブロー装置であって、 主軸の先端近傍にて該主軸の外周面と工具把持部とを連
   通するように半径方向へ穿設された複数の貫通穴と、 前記主軸外周面と該主軸外周面を所定間隙を有して包囲
   する主軸ハウジングとの間に形成され、前記複数の貫通
   穴の開口部を取り巻いてこれら開口部に連通する圧縮空
   気の流路を形成する環状の溝路手段と、 前記環状の溝路手段に配設され、前記主軸外周面を囲繞
   して該主軸外周面と前記主軸ハウジングとの間隙を閉塞
   可能な環状のシール手段と、 前記主軸外周面を包囲する前記主軸ハウジングを半径方
   向へ貫通して延び、一端を前記環状の溝路手段に、他端
   を圧縮空気源に接続される１つの管路と、を具備し、 前記環状のシール手段は、弾性変形可能な材料からな
   り、通常は前記環状の溝路手段内にて前記主軸外周面と
   の間に所定の間隙を有して配置され、前記環状の溝路手
   段に圧縮空気が供給されたときに弾性的に湾曲しつつ前
   記主軸外周面に接触して該主軸外周面と前記主軸ハウジ
   ングとの間隙を閉塞し、圧縮空気流を前記工具把持部に
   集中流動させることを特徴とする工作機械の主軸エアブ
   ロー装置。
2. 【請求項２】 前記環状の溝路手段は、前記主軸外周面
   に前記複数の貫通穴の開口部を取り巻くように凹設され
   た環状溝と、前記主軸外周面を包囲する主軸ハウジング
   の内壁面にて前記環状溝に対面形成され、前記管路から
   流入する圧縮空気を前記環状溝の略全体に分配する環状
   の分流路とからなり、前記環状のシール手段は、外縁部
   が前記環状の分流路に固定され、内縁部が前記環状溝の
   上下壁面に沿って延びる薄肉の環状片からなる請求項１
   記載の工作機械の主軸エアブロー装置。
3. 【請求項３】 前記環状の溝路手段は、前記主軸外周面
   を包囲する主軸ハウジングの内壁面にて前記主軸外周面
   に形成された前記複数の貫通穴の開口部を取り巻くよう
   に形成され、前記管路から流入する圧縮空気を前記複数
   の貫通穴に分配する環状の分流路からなり、前記環状の
   シール手段は、外縁部が前記環状の分流路に固定され、
   内縁部が前記主軸外周面に沿って延びる断面略Ｌ字形状
   を有した薄肉の環状片からなる請求項１記載の工作機械
   の主軸エアブロー装置。
4. 【請求項４】 前記主軸外周面と前記工具把持部とを連
   通する複数の貫通穴は、前記工具把持部の内壁面におい
   て、工具を固定保持した着脱式工具ホルダの取着テーパ
   面が当接するテーパ状内壁面に開口する請求項１〜３の
   いずれか一つに記載の工作機械の主軸エアブロー装置。