JPH07214454A - スピンドル構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成でスピンドルの工具取付面の付着
物を効果的に除去しうるスピンドル構造を提供する。 【構成】 スピンドル１の工具取付面１３に流体を吐出
するための吐出孔１４，１５を設けたスピンドル構造に
おいて、スピンドル１の回転中心Ｃと工具取付面１３に
開口する吐出孔１４，１５の開口部１４ｂ，１５ｂとを
結んだ仮想線Ｌ１，Ｌ２に対して、吐出孔１４，１５の
軸心線１４ａ，１５ａが角度を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピンドル構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スピンドル構造として、圧縮空気
により塵を吹き払うエアブラスト装置や切削液・潤滑油
を供給する装置などのためにスピンドルの工具取付面に
流体の吐出孔を設け、この吐出孔により空気、切削液又
は潤滑油等の流体を工具取付面等に供給するものが知ら
れていた。従来のスピンドル構造の一例を図４及び図５
に示す。スピンドル１０１は、ハウジング１０９に対し
て軸受１０３，１０４を介して回転可能に取り付けられ
ている。スピンドル１０１の下端部には工具を取り付け
るためのテーパ孔１１３が設けられ、このテーパ孔１１
３には工具を保持する工具ホルダ１０８が挿入される。
また、スピンドル１０１にはクランプ軸１０２が挿通さ
れている。このクランプ軸１０２は工具ホルダ１０８の
上部に設けた係止部１８１と係止することにより、工具
ホルダ１０８をテーパ孔１１３の内周面と隙間なく重な
り合った状態で保持・固定する（図４参照）。

【０００３】工具ホルダ１０８をスピンドル１０１のテ
ーパ孔１１３に装着する際、テーパ孔１１３の内周面即
ち工具取付面に被削物の切粉などの付着物があると、テ
ーパ孔１１３の内周面と工具ホルダ１０８とが密着でき
ず、工具ホルダ１０８がスピンドル１０１の回転中心Ｃ
に対し偏心して取り付けられることになる。この状態で
スピンドル１０１を回転させると軸心が偏心しているた
め工具が破損するという不具合が生じる。そのため、テ
ーパ孔１１３の内周面に切粉などが付着しないように、
スピンドル１０１にテーパ孔１１３の内周面の付着物を
除去するためのエアブラスト機構が備えられている。

【０００４】即ち、従来のエアブラスト機構は、外部に
設けたエア供給源と、外周側開口がエア供給源に連結さ
れ内周側開口がスピンドル１０１に設けた環状溝１１６
に連通するエア供給孔１１７と、外周側開口が環状溝１
１６に連通し内周側開口がテーパ孔１１３の内周面に連
通する吐出孔１１４，１１５とから構成される。従っ
て、エア供給源から圧縮空気が供給されると、エア供給
孔１１７、環状溝１１６、吐出孔１１４，１１５を経て
テーパ孔１１３の内周面に圧縮空気が吐出し、この圧縮
空気がテーパ孔１１３の内周面に付着した異物を吹き飛
ばし除去する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エアブラスト機構ではスピンドル１０１に設けた二つの
吐出孔１１４，１１５が図５（ｂ）に示すように互いに
対向しており、しかも両者はスピンドル１０１の回転中
心Ｃに向かって穿設されていたため、この二つの吐出孔
１１４，１１５から吐出された圧縮空気は衝突し合って
流速を低減していた。このため、スピンドル１０１のテ
ーパ孔１１３の内周面に付着した切粉等の付着物を吹き
飛ばすのに十分な流速を得ることが困難であった。ま
た、スピンドル１０１に設けたテーパ孔１１３の内周面
全体に対して空気を均一に行き届かせることは困難であ
り、部分的に空気の届かない箇所が生じてその部分の付
着物を効果的に除去することができないという不具合も
あった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、簡単な構成でスピンドルの工具
取付面の付着物を効果的に除去しうるスピンドル構造を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明はスピンドルの工具取付面に流
体を吐出するための吐出孔を設けたスピンドル構造にお
いて、上記スピンドルの回転中心と上記工具取付面に開
口する上記吐出孔の開口部とを結んだ仮想線に対して、
上記吐出孔の軸心線が角度を有していることを特徴とす
る。

【０００８】請求項２記載の発明はスピンドルの工具取
付面に流体を吐出するための吐出孔を二以上設けたスピ
ンドル構造において、上記スピンドルの回転中心と上記
工具取付面に開口する各吐出孔の各開口部とを結んだ各
仮想線に対して、各吐出孔の軸心線が同方向に角度を有
していることを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のスピンドル構造であって上記スピンドルの工具取付
面がテーパ面であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成を備えた請求項１記載のスピンドル構
造では、スピンドルの回転中心と工具取付面に開口する
吐出孔の開口部とを結んだ仮想線に対して吐出孔の軸心
線が角度を有しているため、この吐出孔より吐出された
流体は、工具取付面に沿って移動して渦流又は回転流を
発生する。従って、流体は工具取付面全体に行き渡る。
また、流体の移動速度は吐出孔より吐出された当初の速
度に応じて決定されるため、スピンドルの工具取付面に
付着した切粉等の付着物を吹き飛ばすのに十分な流速を
得ることが容易である。

【００１１】請求項２記載のスピンドル構造では、各仮
想線に対して、各吐出孔の軸心線が同方向に角度を有し
ているため、渦流又は回転流は同方向に発生し、吐出孔
を設けた数に応じて渦流又は回転流の速度は増加し、流
れは安定する。従って、上記請求項１記載のスピンドル
構造の作用を一層顕著に奏する。

【００１２】請求項３記載のスピンドル構造では、上記
作用に加えて、工具取付面がテーパ面であるため遠心力
の作用により付着物を効率的に外部に放出することがで
きる。

【００１３】

【実施例】本発明の好適な実施例を図面に基づいて以下
に説明する。図１は第１実施例の説明図であり、図１
（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）は底面図である。図２は
スピンドルと工具ホルダとの係止及び係止解除を表す説
明図である。

【００１４】スピンドル１は、ハウジング９に対して軸
受３，４を介して回転可能に取り付けられている。軸受
３と軸受４との間には両者を所定間隔離間させるための
スペーサ５が配設されている。スピンドル１には、クラ
ンプ軸２を挿通する挿通孔１１、この挿通孔１１と連続
して設けられ挿通孔１１の径よりもやや大きい径を有す
る拡張孔１２、この拡張孔１２と連続して設けられ下端
面に開口するテーパ孔１３が設けられている。テーパ孔
１３の内周面が工具取付面である。また、スピンドル１
の外周面からテーパ孔１３の内周面にかけて、スピンド
ル１の回転中心Ｃを対称心として二つの吐出孔１４，１
５が穿設されている（図１（ｂ）参照）。更に、スピン
ドル１の外周面には環状溝１６が設けられ、前記吐出孔
１４，１５の外周側開口はこの環状溝１６と連通してい
る。尚、吐出孔１４，１５の軸心線１４ａ，１５ａは、
スピンドル１の回転中心Ｃと吐出孔１４，１５のテーパ
孔１３の内周面に開口する開口部１４ｂ，１５ｂとを結
んだ仮想線Ｌ１，Ｌ２に対して、図１（ｂ）にていずれ
も反時計方向（矢印参照）に１５゜の角度を有してい
る。この角度は本発明の作用効果を奏するためにはでき
る限り９０゜に近づくことが望ましいが、９０゜に近づ
きすぎると穿設作業が困難となったりバリが出たりする
ため、これらを考慮すれば１０〜２０゜の範囲で行うこ
とが好ましい。尚、吐出孔１４，１５を回転中心Ｃから
ずらしてスピンドル１に穿設する場合、そのままではド
リルの刃が立たないため、例えばエンドミルにより予め
座を設けその後ドリルで穿設する方法等を採用すること
ができる。

【００１５】スピンドル１の挿通孔１１にはクランプ軸
２が上下動可能に挿通されている。このクランプ軸２の
下端側には後述の工具ホルダ８の係止具８１が挿入され
る係止孔２１及び該係止具８１の頭部８１ａと係止可能
な係止用球２２が設けられている。係止用球２２は、ス
ピンドル１の挿通孔１１に位置している場合には挿通孔
１１の壁面に押されて係止孔２１の内面側に突出し（図
１（ａ）参照）、スピンドル１の拡張孔１２に位置して
いる場合には係止孔２１の内面側から外面側への突出を
許容される（図２の二点鎖線参照）。

【００１６】ハウジング９の下端側にはリング状のベア
リング押え７が図示しないネジにより取り付けられてい
る。ベアリング押え７には外周側から内周側にかけてエ
ア供給孔１７が穿設されている。ベアリング押え７の内
周側に設けたエア供給孔１７の開口はスピンドル１に設
けた環状溝１６と連通し、ベアリング押え７の外周側に
設けたエア供給孔１７の開口はエア供給源に連通してい
る。従って、エア供給源から供給される圧縮空気は、こ
のエア供給孔１７を経た後、スピンドル１に設けた環状
溝１６に至り、更に吐出孔１４，１５を経てテーパ孔１
３の内周面に吐出される。エア供給源とエア供給孔１７
と吐出孔１４，１５とがエアブラスト機構を構成する。

【００１７】一方、工具ホルダ８は、図２に示すよう
に、下端にドリル等の工作用工具８３を固定する工具固
定部８４、上端にクランプ軸２の係止用球２２と係止可
能な頭部８１ａを備えた係止具８１を有すると共に、ス
ピンドル１のテーパ孔１３の内周面即ち工具取付面と隙
間なく密着する重合面８２が形成されている。

【００１８】本実施例の作動について図２に基づいて以
下に説明する。まず、スピンドル１がテーパ孔１３に工
具ホルダ８を保持・固定している状態（図２の実線）で
は、クランプ軸２の係止用球２２はスピンドル１の挿通
孔１１に位置しているため挿通孔１１の壁面に押されて
係止孔２１の内側に突出する。この結果、工具ホルダ８
に設けた係止具８１の頭部８１ａとクランプ軸２に設け
た係止用球２２とが係止し、これにより工具ホルダ８は
スピンドル１に対して上下動することを阻止される。ま
た、スピンドル１の下端面には図示しない二つの突起部
が下向きに設けられ、これらはスピンドル１の回転中心
Ｃを対称心として対向するように設けられている。工具
ホルダ８には重合面８２がスピンドル１のテーパ孔１３
の内周面と重合したときにスピンドル１に設けた二つの
突起部に嵌合する嵌合部（図示せず）が設けられてい
る。従って、この突起部に嵌合部が嵌合することによ
り、工具ホルダ８はスピンドル１に対して回転すること
を阻止される。この状態で、工作用工具８３により加工
物に加工を行う。

【００１９】加工終了後、工具ホルダ８を別の工具ホル
ダに取り替える際、次の手順により取り替え作業が行わ
れる。まず、クランプ軸２が下降して係止用球２２をス
ピンドル１の拡張孔１２に位置させる。このとき、係止
用球２２は係止孔２１の内側から外側へ突出することを
許容される。従って、工具ホルダ８に設けた係止具８１
の頭部８１ａはクランプ軸２の係止孔２１から抜脱可能
となる（図２の点線参照）。次いで、スピンドル１の下
端面が工具ホルダ８に設けた係止具８１の頭部８１ａよ
りも上方に位置するまで、スピンドル１が移動する（図
２の二点鎖線参照）。図示しない制御装置は、スピンド
ル１が図２の実線で示した位置よりも上方に移動したこ
とを検出すると、エアブラスト機構を作動させる。即
ち、エア供給源からの圧縮空気をベアリング押え７に設
けたエア供給孔１７に供給する。圧縮空気は、エア供給
孔１７を経た後スピンドル１に設けた環状溝１６に至
り、更に吐出孔１４，１５を経てテーパ孔１３の内周面
に吐出される。このとき、吐出孔１４，１５の軸心線１
４ａ，１５ａがスピンドル１の回転中心Ｃと吐出孔１
４，１５のテーパ孔１３の内周面に開口する開口部１４
ｂ，１５ｂとを結んだ仮想線Ｌ１，Ｌ２に対して角度を
有しているため、圧縮空気はテーパ孔１３の内周面に沿
って移動し渦流又は回転流を生じ、テーパ孔１３の内周
面全体を行き渡る。この圧縮空気により、テーパ孔１３
の内周面及び工具ホルダ８の重合面８２に付着した切粉
等の付着物は吹き飛ばされ、外部に放出される。

【００２０】その後、スピンドル１は、別の工具ホルダ
（図示せず）の上方に移動し、該工具ホルダの重合面と
テーパ孔１３の内周面が重合する位置に下降する。この
位置に到達した時点で、図示しない制御装置はエアブラ
ストの作動を停止即ちエア供給孔１７への圧縮空気の供
給を停止する。別の工具ホルダの重合面とテーパ孔１３
の内周面とが重合するまでは圧縮空気が供給されている
ため、この工具ホルダの重合面に付着した付着物も吹き
飛ばされる。その後、クランプ軸２が上方に移動するこ
とにより、工具ホルダの係止部の頭部と係止用球２２が
係止する。

【００２１】尚、上記実施例では軸受４やハウジング９
により吐出孔１４，１５及びエア供給孔１７を設置する
位置が限定されたが、設置位置が限定されないならば吐
出孔１４，１５等はできる限りテーパ孔１３の内周面の
上方位置に設けることが望ましい。圧縮空気がテーパ孔
１３の内周面全体に一層行き渡り易くなるからである。

【００２２】以上の本実施例の効果を以下に述べる。 吐出孔１４，１５の軸心線１４ａ，１５ａがスピンド
ル１の回転中心Ｃと吐出孔１４，１５のテーパ孔１３の
内周面に開口する開口部１４ｂ，１５ｂとを結んだ仮想
線Ｌ１，Ｌ２に対して角度を有しているため、圧縮空気
はテーパ孔１３の内周面に沿って移動し渦流又は回転流
を生じ、テーパ孔１３の内周面全体を行き渡る。この圧
縮空気により、テーパ孔１３の内周面及び工具ホルダ８
の重合面８２に付着した切粉等の付着物を吹き飛ばす。
また、別の工具ホルダ（図示せず）の重合面に付着した
切粉等の付着物も吹き飛ばされる。従って、工具ホルダ
８及び別の工具ホルダはスピンドル１の回転中心に対し
偏心して取り付けられるおそれはない。 圧縮空気の移動速度は、吐出孔１４，１５から吐出さ
れた当初の速度に応じて決定されるため、スピンドル１
のテーパ孔１３の内周面に付着した切粉等の付着物を吹
き飛ばすのに十分な流速を得ることが容易である。 二つの吐出孔１４，１５の軸心線１４ａ，１５ａが仮
想線Ｌ１，Ｌ２に対して同方向に角度を有しているた
め、上記渦流又は回転流は同方向に発生し、渦流又は回
転流の速度は吐出孔が一つのときに比べて増加し、流れ
は安定する。従って、上記及びの効果をより顕著に
奏する。また、その角度が同じであるため上記効果を一
層顕著に奏する。 工具取付面即ちテーパ孔１３の内周面はテーパ面であ
るため、遠心力の作用により付着物を効率的に外部に放
出することができる。

【００２３】次に第２実施例について説明する。図３は
第２実施例の説明図であり、図３（ａ）は縦断面図、図
３（ｂ）は底面図である。第２実施例の構成は、第１実
施例と比較して、スピンドル１に設けた二つの吐出孔２
４，２５及びベアリング押え７に設けたエア供給孔２７
が異なる。このため、第１実施例と同様の構成要素につ
いては同様の符号を付し、その説明を省略する。第２実
施例においては、吐出孔２４，２５の軸心線２４ａ，２
５ａは、スピンドル１の回転中心Ｃと吐出孔２４，２５
のテーパ孔１３の内周面に開口する開口部２４ｂ，２５
ｂとを結んだ仮想線Ｌ３，Ｌ４に対して、図３（ｂ）に
ていずれも反時計方向（矢印参照）に１５゜の角度を有
している。一方、吐出孔２５とエア供給孔２７が直線上
に配置されている。このため、第１実施例の作用効果に
加えて、空気の流れを妨げることなくスムーズにテーパ
孔１３の内周面に空気を送ることができるという作用効
果を奏する。この構成は、吐出孔２５を一つだけ設ける
場合に特に有効である。

【００２４】尚、本発明は上記実施例に何ら限定される
ことなく、種々の態様で実施できることはいうまでもな
い。上記各実施例では流体として圧縮空気を利用するエ
アブラスト装置を例にあげて説明したが、本発明は流体
として例えばオイル、水等に代表される切削液を用いる
ものにも適用でき、この場合でも同様の作用効果を得る
ことができる。

【００２５】上記各実施例では二つの吐出孔を設けた
が、一つであってもよい。この場合、付着物を吹き飛ば
す効果は二つ設けた場合に比べると劣るものの、その他
の点では同様の作用効果を奏する。また、供給する圧縮
空気の圧力を高めれば十分な効果を得ることができる。
逆に吐出孔は三つ以上であってもよい。

【００２６】上記各実施例では工具取付面はテーパ面で
あったが、テーパを有さない円筒面としてもよい。この
場合、付着物を外部に放出するという効果はテーパ面に
した場合に比べると劣るものの、その他の点では同様の
作用効果を奏する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
請求項１記載のスピンドル構造によれば、簡単な構成で
スピンドルの工具取付面の付着物を効果的に除去しう
る。請求項２又は３記載のスピンドル構造によれば更に
その効果が顕著となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のスピンドル構造の説明図であ
り、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。

【図２】 第１実施例のスピンドルと工具ホルダとの係
止及び係止解除を表す説明図である。

【図３】 第２実施例のスピンドル構造の説明図であ
り、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。

【図４】 従来の工作機械の断面図である。

【図５】 従来のスピンドル構造の説明図であり、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。

【符号の説明】

１・・・スピンドル、 ２・・・ク
ランプ軸、７・・・ベアリング押え、
８・・・工具ホルダ、９・・・ハウジング、
１１・・・挿通孔、１２・・・拡張孔、
１３・・・テーパ孔、１４，１５，
２４，２５・・・吐出孔、１４ａ，１５ａ，２４ａ，２
５ａ・・・軸心線、１４ｂ，１５ｂ，２４ｂ，２５ｂ・
・・開口部、１６・・・環状溝、
１７，２７・・・エア供給孔、８１・・・係止具、
８２・・・重合面、Ｃ・・・回転
中心、 Ｌ１〜Ｌ４・・・仮想線

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピンドルの工具取付面に流体を吐出す
   るための吐出孔を設けたスピンドル構造において、 上記スピンドルの回転中心と上記工具取付面に開口する
   上記吐出孔の開口部とを結んだ仮想線に対して、上記吐
   出孔の軸心線が角度を有していることを特徴とするスピ
   ンドル構造。
2. 【請求項２】 スピンドルの工具取付面に流体を吐出す
   るための吐出孔を二以上設けたスピンドル構造におい
   て、 上記スピンドルの回転中心と上記工具取付面に開口する
   各吐出孔の各開口部とを結んだ各仮想線に対して、各吐
   出孔の軸心線が同方向に角度を有していることを特徴と
   するスピンドル構造。
3. 【請求項３】 上記スピンドルの工具取付面がテーパ面
   であることを特徴とする請求項１又は２記載のスピンド
   ル構造。