JPH11179631A - スピンドルスルークーラントにおける主軸保護構造 - Google Patents

スピンドルスルークーラントにおける主軸保護構造

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JPH11179631A
JPH11179631A JP9363848A JP36384897A JPH11179631A JP H11179631 A JPH11179631 A JP H11179631A JP 9363848 A JP9363848 A JP 9363848A JP 36384897 A JP36384897 A JP 36384897A JP H11179631 A JPH11179631 A JP H11179631A
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coolant
rotary joint
spindle
drain pipe
main shaft
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Yukio Katsusawa
幸男 勝沢
Norinobu Maeda
宣信 前田
Yasuyuki Nakazawa
康之 中澤
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Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転ジョイントからのクーラントの漏れを確
実に検出して主軸を保護することのできる主軸保護構造
を提供すること。 【解決手段】 回転ジョイント３からの漏れクーラント
を排出するドレイン配管６に流量センサ１３を設け、ド
レイン配管６におけるクーラントの流量が設定値を超え
るとアラームを出力するように構成する。回転ジョイン
ト３からのクーラント漏れを直接的に検出してアラーム
を出力するので、工具の先端から噴出するクーラントの
流量を目視確認して異常を確認する場合に比べ、クーラ
ント漏れの発生を速やかに確認することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンドルスルー
クーラントにおける主軸保護構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボール盤やタッピングマシン等の高速回
転型の工作機械やマシニングセンタに用いる主軸構造と
して、主軸の軸心を貫通させて冷却および切粉除去のた
めの加工液を流すスピンドルスルークーラントが知られ
ている。
【０００３】図５および図６は従来のスピンドルスルー
クーラントに利用される主軸構造を簡略化して示す断面
図である。
【０００４】図６のスピンドルスルークーラントでは、
主軸１に軸方向の貫通孔２を穿設し、主軸１の端部に回
転ジョイント３を介して配管４を接続することにより、
回転ジョイント３と貫通孔２とを介して配管４からのク
ーラントを工具５の先端に導くようになっており、回転
ジョイント３の部分には、該ジョイント３の内部で溢れ
たクーラントを外部に排出するためのドレイン配管６が
設けられている。
【０００５】このような構造の場合、主軸１は、歯車列
７またはベルト等を介して誘導電動機８で駆動されるの
で、動力のロスや主軸１のブレといった問題があり、必
ずしも本格的な高速回転には適さない。
【０００６】このような問題を解消すべく提案されたの
が図５に示すような主軸構造であり、主軸１の貫通孔２
に加えて誘導電動機８のロータ軸９にも軸方向の貫通孔
１０を穿設し、主軸１とロータ軸９をカプラ１１を介し
て直結し、誘導電動機８の端部に設けた回転ジョイント
支持用ハウジング１２に取り付けられた回転ジョイント
３と貫通孔１０および貫通孔２を介して配管４からのク
ーラントを工具５の先端に導くように構成されている。
主軸１が誘導電動機８によって直に駆動されるため、動
力のロスや主軸１のブレといった問題が解消され、本格
的な高速回転に適する。また、回転ジョイント支持用ハ
ウジング１２には回転ジョイント３から溢れたクーラン
トを外部に排出するためのドレイン配管６が設けられて
いる。
【０００７】最近のスピンドルスルークーラントでは、
切粉の排出や工具５の刃先の冷却の効率化およびワーク
の仕上がりの向上等のため、７０気圧等の高圧クーラン
トが主流になっているため、回転ジョイント３の部分に
損傷が生じると、瞬時にしてクーラントが大量に漏れ出
すといった恐れがあり、図６のような構造のものでは主
軸１の周囲にクーラントが進入し、また、図５のような
構造のものでは誘導電動機８の内部に直接クーラントが
進入したりして、錆や回転異常および電気的な故障等の
重大な問題が発生する場合がある。また、工具５の先端
にまで正常にクーラントが送られないと工具５やワーク
自体に損傷を生じる場合もある。
【０００８】従来、クーラントの流量制御は工具５の先
端から噴出するクーラントの流量を黙視確認することに
よって行ったり、または、クーラントを送る配管４上に
流量センサを取り付ける等して行っていたが、回転ジョ
イント３の周辺のクーラント漏れを直接確認することは
できないので、昨今のように高圧のクーラントを利用し
た場合、オペレータ側の対処が遅れて前述したような問
題を解消するには十分でない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、前記従来技術の欠点を解消し、回転ジョイントから
のクーラントの漏れを確実に検出して主軸を保護するこ
とのできるスピンドルスルークーラントにおける主軸保
護構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、スピンドルス
ルークーラントの回転ジョイントからの漏れクーラント
を排出するドレイン配管に流量センサを設け、ドレイン
配管におけるクーラントの流量が設定値を超えるとアラ
ームを出力するようにしたことを特徴とする構成により
前記課題を達成した。
【００１１】更に、スピンドルスルークーラントの回転
ジョイントを支持する回転ジョイント支持用ハウジング
内に前記回転ジョイントの回転部を内包して設け、該回
転ジョイント支持用ハウジングに前記ドレイン配管を接
続すると共に、前記回転ジョイント支持用ハウジング上
のドレイン配管接続位置よりも主軸寄りの位置の回転ジ
ョイント支持用ハウジングの外周部に複数の切欠を設け
て漏れクーラントを排出することにより、クーラントの
停止操作が行われる前に漏れ出したクーラントが主軸周
りや誘導電動機に進入するのを防ぎ、主軸構造の保護を
一層確実なものにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は、主軸１に誘導電動機
８のロータ軸９を直結して主軸１を回転駆動する主軸構
造に対して本発明を適用した場合の一実施形態を示す断
面図である。
【００１３】主軸構造の主要部を構成する主軸１，誘導
電動機８，カプラ１１等の構造に関しては図５に示した
従来例と同様であるが、ドレイン配管６上に流量センサ
１３を設けた点、および、回転ジョイント支持用ハウジ
ング１２上において、ドレイン配管６の接続位置よりも
主軸１寄りの位置にクーラント排出用の複数の切欠を設
けた点が図５の従来例とは相違する。
【００１４】図３（ａ）は、誘導電動機８に対する回転
ジョイント支持用ハウジング１２および回転ジョイント
３の取り付け構造の要部を示す断面図（但し、図３
（ｂ）のＡ−Ａ断面部）、図３（ｂ）は回転ジョイント
支持用ハウジング１２を取り外してその外形を示す平面
図、また、図３（ｃ）は回転ジョイント支持用ハウジン
グ１２の外形を示す正面図である。
【００１５】回転ジョイント支持用ハウジング１２は、
図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、下端外周部
にフランジ１４を設けた円筒体によって形成され、その
フランジ１４に穿設されたネジ通し穴１５に通されたボ
ルト１６により誘導電動機８の上端面に一体的に固定さ
れ、誘導電動機８と回転ジョイント支持用ハウジング１
２とのセンタ合わせは、誘導電動機８の上端面に設けら
れた印ロウ１７の外周部と前記フランジ１４の内周面と
の嵌合によって達成されている。
【００１６】回転ジョイント支持用ハウジング１２の内
部は、図３（ａ）に示すような隔壁１８，１９により上
下方向に３つの気室１２ａ，１２ｂ，１２ｃに分割さ
れ、更に、回転ジョイント支持用ハウジング１２の上端
面には上蓋２０が複数のボルト２１によって固着されて
いる。
【００１７】回転ジョイント３は、ロータ軸９の側に取
り付けられて該ロータ軸９と一体に回転するニップル状
の回転側部材２２と、ハウジング１２の上蓋２０の側に
一体的に取り付けられる固定側部材２３とからなり、一
方の構成要素である回転側部材２２が、ロータ軸９の貫
通孔１０の端部に刻設された管用テーパネジに螺合され
てロータ軸９に一体に固着される一方、もう一方の構成
要素である固定側部材２３は、回転側部材２２と摺接す
るソケット部２３ａを上蓋２０の中央部から気室１２ａ
内に突入させて、図示しないボルト等により上蓋２０の
上面側に固着されている。
【００１８】回転ジョイント３を構成する固定側部材２
３の側面にはクーラント送給用の配管４が接続され、配
管４からのクーラントは固定側部材２３の内部管路を通
ってソケット部２３ａに至り、更に、ソケット部２３ａ
に摺接する回転側部材２２の内部を通って、ロータ軸９
の貫通孔１０に流れ込む。
【００１９】回転ジョイント３を構成するソケット部２
３ａと回転側部材２２との摺接部に多少のクーラント漏
れが生じるのは構造上やむを得ないことであるので、気
室１２ａの側面にドレイン配管６を接続し、ソケット部
２３ａと回転側部材２２との接続部から流出したクーラ
ントを外部に排出するようにしている。
【００２０】また、回転側部材２２の円筒部が貫通する
隔壁１８の上面中央部を緩やかな円錐形状に成形するこ
とによって、漏れ出したクーラントを気室１２ａの外周
部に導き、ドレイン配管６からの排出を容易にすると共
に、回転側部材２２の円筒部外周と摺接する隔壁１８の
貫通孔の内周に周溝２４を刻設し、周溝２４の一側から
ハウジング１２の外周面まで貫通する細孔２５を隔壁１
８内に径方向に穿設し、エアパージ配管２６を接続す
る。エアパージ配管２６を介して外部から圧搾空気等を
送り込むことにより気室１２ａ内部の圧力を上げ、気室
１２ａ内に漏れ出したクーラントをドレイン配管６から
確実に外部に排出するためである。
【００２１】しかし、回転ジョイント３を構成する固定
側部材２３と回転側部材２２との摺接部に重大な損傷が
生じた場合には、７０気圧等といった高圧クーラントが
流れている場合、ドレイン配管６からのクーラントの排
出が間に合わず、気室１２ａ内に溢れたクーラントが隔
壁１８中央の貫通孔と回転側部材２２の円筒部との間を
縫って気室１２ｂ内にまで進入する危険性がある。
【００２２】そこで、本実施形態においては、ドレイン
配管６の経路上に図１に示すような流量センサ１３を配
備し、ドレイン配管６におけるクーラントの流量が設定
値を超えるとアラームを出力して警報を鳴らすか、また
は、工作機械やマシニングセンタを駆動制御する数値制
御装置のモニタに異常発生の表示をする等して、オペレ
ータがクーラント漏れに対して早急に対処できるように
している。
【００２３】また、このアラーム信号によってクーラン
トを送給するポンプの動作を停止させるといったことも
可能であるが、高速回転の切削加工を実行している最中
にクーラントの送給を直ちに停止させるのは危険である
から、アラーム信号によってクーラントの送給ポンプを
停止させるような場合には、クーラントの送給停止前に
主軸をワークから待避させる等といった措置が必要であ
り、適当な緊急停止用のプログラム、即ち、アラーム検
出後に主軸またはワークの待避動作を行ってからクーラ
ントの送給を停止させるといったプログラムを予め工作
機械やマシニングセンタを駆動制御する数値制御装置に
記憶させておく必要がある。
【００２４】流量センサ１３としては、圧力型またはフ
ロート型のいずれのものを使用してもよい。流量センサ
１３におけるアラームの出力基準は、固定側部材２３と
回転側部材２２との摺接部で生じる定常的なクーラント
漏れの流量に基いて決め、ドレイン配管６における実際
のクーラントの流量が定常的なクーラント漏れを或る程
度上回った段階でアラームを出力するように設定する。
【００２５】また、気室１２ａでのクーラントの排出が
間に合わずに気室１２ｂまでクーラントが進入したよう
な状態に対処するため、気室１２ｂの側面にも予備ドレ
イン配管２７を設けてある。回転側部材２２と貫通孔１
０の管用テーパネジとの螺合部に充填されたシール剤の
劣化等によって多少のクーラント漏れが生じる場合があ
るが、その場合の漏れ量は僅かなものであるから、予備
ドレイン配管２７の径はドレイン配管６に比べて細くて
もよい。
【００２６】更に、気室１２ｂでのクーラントの排出が
間に合わずに気室１２ｃまで進入したような場合には、
ロータ軸９の外周とハウジング１２の内周面との間に介
装されたフリンジャー２８が、ロータ軸９と印ロウ１７
の貫通孔の内周面との隙間から誘導電動機８の内部にク
ーラントが進入するのを防止する。なお、フリンジャー
２８はロータ軸９に一体的に取り付けられた回転部品で
あり、回転の遠心力によってゴミや水分を径方向外側に
弾き飛ばす機能がある。
【００２７】ハウジング１２の下端部外周面には図３
（ｂ）および図３（ｃ）に示すような切欠２９が複数設
けられているので、フリンジャー２８にて弾き飛ばされ
た漏れクーラントは、そのままこれらの切欠２９を通っ
てハウジング１２の外部に排出されることになる。
【００２８】また、ロータ軸９が貫通する印ロウ１７の
中央部１７ａは相対的に高く形成され、しかも、フリン
ジャー２８下面の円筒状の折り返し部が密着して嵌合し
ているので、該フリンジャー２８を伝わって流れるクー
ラントが印ロウ１７とフリンジャー２８との間を通って
誘導電動機８の内部に進入することもない。
【００２９】固定側部材２３と回転側部材２２との摺接
部に重大な損傷が生じて大量のクーラント漏れが発生し
てクーラントが気室１２ｃにまで達した場合、最終的
に、その漏れクーラントはハウジング１２の切欠２９か
ら直接外部に排出されて誘導電動機８の外周部を伝って
流れ落ちることになるが、誘導電動機８の内部に直接流
れ込むことに比べれば遥かに害は少ない。
【００３０】固定側部材２３と回転側部材２２との摺接
部に重大な損傷が生じた場合には、その過剰な漏れを検
出した流量センサ１３が直ちにアラームを出力してオペ
レータに知らせ、また、気室１２ａにおける漏れクーラ
ントの排出が間に合わずに気室１２ｂまでクーラントが
進入したとしても、或る程度の過剰流出は気室１２ｂの
予備ドレイン配管２７によって排出することができ、最
終的に、漏れクーラントが気室１２ｃまで進入した場合
には、ハウジング１２の切欠２９から直接外部に排出さ
れる。
【００３１】つまり、流量センサ１３がアラームを出力
してから漏れクーラントが気室１２ｃまで進入して直接
外部に排出されるような状況に至るまでの間には十分な
時間があるので、アラームの発生を確認したオペレータ
は、工具の待避やクーラントの送給停止、更に、必要と
あればハウジング１２の切欠２９から外部に排出される
漏れクーラントをウェスで拭き取ったり、その流出を押
さえて塞き止めたりするだけの余裕を確保することがで
きるので、例え、クーラントを高圧環境で使用している
ときに回転ジョイント３の摺接部に損傷が発生したとし
ても、誘導電動機８や主軸構造の主要部には被害が及ば
ないということである。
【００３２】図４は、主軸１を水平方向に備えた工作機
械やマシニングセンタに本発明を適用した場合の一実施
形態を示す断面図であり、誘導電動機８に対する回転ジ
ョイント支持用ハウジング１２や回転ジョイント３の取
り付け構造に関しては、図３に示した実施形態の場合と
同様である。
【００３３】図４に示すような例では、気室１２ａに溢
れたクーラントは自重によってハウジング１２のドレイ
ン配管６の側に導かれるので、隔壁１８にわざわざ円錐
状の斜面を設ける必要はない。ドレイン配管６，予備ド
レイン配管２７，切欠２９の各々は、図４に示す通り、
ハウジング１２を誘導電動機８に実装した状態で下側に
くる位置に配備する必要がある。また、流量センサ１３
は前述した実施形態の場合と同様、ドレイン配管６上に
設け、気室１２ａにおけるクーラントの漏れが増大した
ときにこれを検出してアラームを出力するようにする。
【００３４】また、図２に示すように、主軸１からオフ
セットして取り付けられた誘導電動機８により歯車列７
を介して主軸１を回転駆動する構成において、固定側部
材と回転側部材とをユニット化して一体的に構成した回
転ジョイント３を主軸１の端部に直に取り付ける場合に
は、回転ジョイント３のケーシングを構成するハウジン
グ３０自体に回転摺動部からの漏れクーラントを排出す
るためのドレイン配管６を配備し、このドレイン配管６
に流量センサ１３を取り付けて、ハウジング３０内のク
ーラントの漏れの増大を検出してアラームを出力するよ
うに構成する。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、回転ジョイントからの漏れク
ーラントを排出するドレイン配管に流量センサを設ける
ことにより、ジョイント部でのクーラント漏れの増大を
直に検出してアラームを出力するようにしているので、
回転ジョイントの異常に伴うクーラント漏れが発生した
場合であってもオペレータは速やかに対処することがで
き、誘導電動機や主軸構造またはワーク等への悪影響を
未然に防止することができる。
【００３６】また、回転ジョイントの回転部を内包して
設けた回転ジョイント支持用ハウジングにドレイン配管
を接続すると共に、ドレイン配管接続位置よりも主軸寄
りの回転ジョイント支持用ハウジングの外周部に複数の
切欠を設けて漏れクーラントを排出するようにしている
ので、ドレイン配管からのクーラントの排出動作が間に
合わなくなったような場合でも、回転ジョイントから流
出した漏れクーラントはハウジングの切欠から直接外部
に排出され、誘導電動機や主軸構造内に進入することは
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】主軸に誘導電動機のロータ軸を直結して主軸を
回転駆動する主軸構造に対して本発明を適用した場合の
一実施形態を示す断面図である。
【図２】主軸を誘導電動機で間接的に駆動して主軸を回
転駆動する主軸構造に対して本発明を適用した場合の一
実施形態を示す断面図である。
【図３】誘導電動機に対する回転ジョイント支持用ハウ
ジングおよび回転ジョイントの取り付け構造の要部を示
す図である。
【図４】主軸を水平方向に備えた工作機械やマシニング
センタに本発明を適用した場合の一実施形態を示す断面
図である。
【図５】スピンドルスルークーラントに利用される従来
の主軸構造の一例を示す断面図である。
【図６】スピンドルスルークーラントに利用される従来
の主軸構造の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 主軸 ２ 貫通孔 ３ 回転ジョイント ４ 配管 ５ 工具 ６ ドレイン配管 ７ 歯車列 ８ 誘導電動機 ９ ロータ軸 １０ 貫通孔 １１ カプラ １２ 回転ジョイント支持用ハウジング １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 気室 １３ 流量センサ １４ フランジ １５ ネジ通し穴 １６ ボルト １７ 印ロウ １８ 隔壁 １９ 隔壁 ２０ 上蓋 ２１ ボルト ２２ 回転側部材 ２３ 固定側部材 ２４ 周溝 ２５ 細孔 ２６ エアパージ配管 ２７ 予備ドレイン配管 ２８ フリンジャー ２９ 切欠 ３０ ハウジング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１２月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】従来、クーラントの流量制御は工具５の先
端から噴出するクーラントの流量を目視確認することに
よって行ったり、または、クーラントを送る配管４上に
流量センサを取り付ける等して行っていたが、回転ジョ
イント３の周辺のクーラント漏れを直接確認することは
できないので、昨今のように高圧のクーラントを利用し
た場合、オペレータ側の対処が遅れて前述したような間
題を解消するには十分でない。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スピンドルスルークーラントの回転ジョ
    イントからの漏れクーラントを排出するドレイン配管に
    流量センサを設け、前記ドレイン配管におけるクーラン
    トの流量が設定値を超えるとアラームを出力するように
    したことを特徴とするスピンドルスルークーラントにお
    ける主軸保護構造。
  2. 【請求項２】 スピンドルスルークーラントの回転ジョ
    イントを支持する回転ジョイント支持用ハウジング内に
    前記回転ジョイントの回転部を内包して設け、該回転ジ
    ョイント支持用ハウジングに前記ドレイン配管を接続す
    ると共に、前記回転ジョイント支持用ハウジング上のド
    レイン配管接続位置よりも主軸寄りの位置の回転ジョイ
    ント支持用ハウジングの外周部に複数の切欠を設け、漏
    れクーラントを排出するようにしたことを特徴とする請
    求項１記載のスピンドルスルークーラントにおける主軸
    保護構造。
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