JPWO2018110194A1 - クーラント継手装置 - Google Patents

Abstract

工作機械の刃物台（４）を支持する支持台（２）に設置されてクーラントが供給されるシリンダ室（２５）と、シリンダ室（２５）内に移動自在に収容されるピストン（Ｐ）と、ピストン（Ｐ）に設けられてクーラントを流通させるクーラント供給流路（３０）と、を備え、シリンダ室（２５）に供給されるクーラントによりピストン（Ｐ）が駆動されることによって、クーラント供給流路（３０）の流出口（３２）が刃物台（４）に設けたクーラントの流入ポート（１０）に接続されて刃物台（４）にクーラントを供給するクーラント継手装置（２０）であって、ピストン（Ｐ）がシリンダ室（２５）内に向けて突出する突出筒部（２９）を備え、クーラント供給流路（３０）の流入口（３４）が突出筒部（２９）の外周面に開口していることを特徴とするクーラント継手装置（２０）。

Description

本発明は、刃物台を備えた工作機械に用いられるクーラント継手装置に関する。

例えばタレット刃物台やくし刃刃物台等の複数の刃物が取り付けられた刃物台を備えたＮＣ旋盤等の工作機械では、刃物台に取り付けられた工具の先端に設けた吐出孔や刃物台に設けたノズル等の吐出孔から工具によるワークの加工部分に向けて切削油等のクーラントを供給し、当該加工部分の冷却等を行うようにしている。

支持台に移動自在に支持される刃物台に供給源から送られてくるクーラントを供給するための装置としては、例えば特許文献１、２に記載されるように、シリンダ室内に供給されたクーラントの圧力により駆動されるピストンを備え、このピストンがクーラントの圧力によって前進することによりピストンに設けられたクーラント供給流路の流出口が工作機械の刃物台に設けた流入ポートに接続されて刃物台の側にクーラントが供給されるようにしたクーラント継手装置が知られている。

実開平６−５７５４０号公報 特開２０１４−２４０１０４号公報

しかし、上記特許文献１に記載されるクーラント継手装置は、シリンダにシリンダ室内とクーラント供給流路とを連通可能な流路を備え、前進したピストンの先端が刃物台の背面に当接してシリンダ室内が増圧したときに、当該流路に設けた弁部材が開動作してクーラントを流出口に流す構成となっているので、構成が複雑であり、製造コストが高くなるという問題点があった。

上記特許文献２のクーラント継手装置では、クーラント供給流路をピストンのシリンダ室内に向けた受圧面に開口させるようにしているので、シリンダ室内に供給されたクーラントがクーラント供給流路を通って流出口から容易に流出してシリンダ室内の圧力が高まり難く、流出口からクーラントが漏れ出し易いという問題点があった。

本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、簡単な構成でピストンの流出口からのクーラントの漏れを防ぐことができるクーラント継手装置を提供することにある。

本発明のクーラント継手装置は、工作機械の刃物台を支持する支持台に設置されてクーラントが供給されるシリンダ室と、前記シリンダ室内に移動自在に収容されるピストンと、前記ピストンに設けられて前記クーラントを流通させるクーラント供給流路と、を備え、前記シリンダ室に供給される前記クーラントにより前記ピストンが駆動されることによって、前記クーラント供給流路の流出口が前記刃物台に設けた前記クーラントの流入ポートに接続されて前記刃物台に前記クーラントを供給するクーラント継手装置であって、前記ピストンが前記シリンダ室内に向けて突出する突出筒部を備え、前記クーラント供給流路の流入口が前記突出筒部の外周面に開口していることを特徴とする。

本発明のクーラント継手装置は、上記構成において、前記流入口の開口面積が、前記流出口の開口面積よりも小さいのが好ましい。

本発明によれば、簡単な構成でピストンの流出口からのクーラントの漏れを防ぐことができるクーラント継手装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるクーラント継手装置を備えた刃物台装置の概略を示す説明図である。 図１に示すクーラント継手装置の詳細を示す断面図である。 図２に示すクーラント継手装置のクーラント供給状態における断面図である。 図２、図３に示すクーラント継手装置の変形例を示す説明図である。 図４に示すクーラント継手装置の変形例を示す説明図である。

図１に示す刃物台装置１は旋盤として構成された工作機械の一部を構成するものである。刃物台装置１は、支持台２に回転中心軸３を軸心として回転自在に支持されたタレット刃物台４を有している。タレット刃物台４は所定の厚みの略円板状に形成されており、外周面に複数の工具５が周方向に間隔を開けて並べて取り付けられている。

タレット刃物台４と支持台２との間には図示しないカップリング機構が設けられている。タレット刃物台４は、カップリング機構により支持台２に対して回り止めされることで、各工具５に対応した所定の割出し位置に位置決めされる。カップリング機構を解除した状態でタレット刃物台４を回転中心軸３を軸心として回転させることで、任意の工具５を所定の割出し位置に位置決めして、当該工具５を選択的に用いて主軸６に把持されたワーク７を切削加工することができる。

カップリング機構としては、支持台２に対してタレット刃物台４を軸方向に移動させることなくタレット刃物台４の内部でカップリングの係合、解除を行うことが可能なもの（例えば３ピースカップリング）を用いることができるが、タレット刃物台４を支持台２から離れる方向に移動させることでカップリングの係合、解除を行う構成のものを用いることもできる。

タレット刃物台４の支持台２の側を向く背面（軸方向端面）には、各工具５に対応した複数の流入ポート１０が回転中心軸３を中心として周方向に間隔を開けて並べて設けられている。各流入ポート１０は、それぞれ連通路１１を介して吐出孔１２に連通している。吐出孔１２は、例えば工具５の先端やタレット刃物台４に設けたノズル１３の先端など、工具５の刃先に向けて開口するように設けられる。加工を行う工具５に対応した流入ポート１０に切削油等のクーラントを供給することにより、吐出孔１２からクーラントを吐出させて工具５によるワーク７の加工部分にクーラントを供給することができる。

加工を行う工具５に対応した流入ポート１０は、本発明の一実施の形態であるクーラント継手装置２０によってクーラントの供給源２１に接続される。

図２に示すように、クーラント継手装置２０は、支持台２に固定されるシリンダブロック２２を有している。シリンダブロック２２は円筒状の内面を有する大径部２２ａと、大径部２２ａよりも小径の円筒状の内面を有する小径部２２ｂとを備えている。大径部２２ａの内側にはカラー２３が配置されている。カラー２３は、内径が小径部２２ｂの内面よりも大径の円筒状に形成されており、大径部２２ａの内面と同軸となってシリンダブロック２２と支持台２との間でＯリングやシール剤等のシール部材を介して挟持固定されている。

カラー２３の内側には、カラー２３の内周面に沿って摺動自在に円板状のピストン本体２４が装着されている。ピストン本体２４はシリンダブロック２２の内側に区画形成されたシリンダ室２５の内部に収容され、タレット刃物台４の側に向けて移動可能である。シリンダ室２５は、シリンダブロック２２に設けられた供給ポート２６に接続された配管２７を介してクーラントの供給源２１に接続されており、供給源２１からクーラントが供給される。供給源２１から配管２７を介してシリンダ室２５の内部にクーラントが供給されると、ピストン本体２４は、シリンダ室２５の内部に供給されたクーラントの圧力によって駆動されてタレット刃物台４の側に向けて前進移動する。

ピストン本体２４のタレット刃物台４の側を向く面にはパイプ部２８が一体に設けられ、ピストン本体２４とパイプ部２８とでピストンＰが構成されている。パイプ部２８はピストン本体２４と同軸となってピストン本体２４からタレット刃物台４に向けて延びており、大径部分２８ａの外周面において支持台２に設けられた支持孔２ａの内周面に摺動自在に支持されてピストン本体２４とともにタレット刃物台４に対して接近離反する方向に移動自在となっている。

ピストン本体２４のタレット刃物台４とは反対側を向く面には突出筒部２９が一体に設けられている。突出筒部２９はピストン本体２４と同軸の円筒状に形成されており、ピストン本体２４からシリンダ室２５の内部に向けて突出している。

ピストンＰには軸心に沿ってクーラント供給流路３０が設けられている。クーラント供給流路３０は、ピストン本体２４からパイプ部２８の先端にまで延びている。パイプ部２８の先端には樹脂材料により鍔付き円筒状に形成されたすべり軸受３１が装着されている。クーラント供給流路３０はすべり軸受３１の内側にまで延びており、すべり軸受３１の開口端がクーラント供給流路３０の流出口３２となっている。

クーラント供給流路３０は、ピストン本体２４から突出筒部２９の内側に向けても延びている。突出筒部２９の端部にはプラグ３３が装着され、クーラント供給流路３０の端部はプラグ３３により閉塞されている。

突出筒部２９には、シリンダ室２５の内部とクーラント供給流路３０とを連通するクーラント供給流路３０の流入口３４が設けられている。クーラント供給流路３０は、突出筒部２９の側の端部においてパイプ部２８の軸方向に交差する方向、つまりピストンＰの移動方向に対して交差する方向に延びており、当該部分において突出筒部２９の外周面に開口し、当該開口が流入口３４となっている。本実施の形態では、突出筒部２９の側の端部おけるクーラント供給流路３０はパイプ部２８の軸方向に対して直交する方向に延びている。また流入口３４の開口面積は、流出口３２の開口面積よりも小さくされている。

ピストン本体２４と支持台２との間にはバネ部材３５が装着され、ピストン本体２４は、バネ部材３５によりタレット刃物台４から離れる方向に付勢されている。

図２に示すように、シリンダ室２５にクーラントが供給されていない状態においては、ピストンＰはバネ部材３５の付勢力によりピストン本体２４が小径部２２ｂの端面に当接する後退位置に保持されている。ピストンＰが後退位置にあるときには、すべり軸受３１の先端はタレット刃物台４の背面から離れている。したがって、タレット刃物台４の割出しを行うカップリング機構として、支持台２に対してタレット刃物台４を軸方向に移動させることなくタレット刃物台４の内部でカップリングの係合、解除を行うことが可能なものを用いた場合であっても、加工を行う工具５を選択するためにタレット刃物台４を回転させる際には、すべり軸受３１の先端はタレット刃物台４の背面から離れた位置に維持されるので、すべり軸受３１の先端がタレット刃物台４の背面に擦れることを無くして、すべり軸受３１の摩耗を防止することができる。

加工を行う工具５が選択され、当該工具５による加工を行う際には、供給源２１から吐出孔１２に向けてクーラントが供給される。供給源２１からのクーラントの供給が開始されると、シリンダ室２５の内部に供給されるクーラントの圧力によってピストンＰが後退位置からタレット刃物台４の側に向けた前進方向に駆動され、図３に示すように、すべり軸受３１の先端がタレット刃物台４の背面に当接する前進位置にまで移動する。ピストンＰが前進位置にまで移動してすべり軸受３１の先端がタレット刃物台４の背面に当接すると、クーラント供給流路３０の流出口３２が、加工を行う工具５に対応した流入ポート１０に接続される。

ここで、シリンダ室２５の内部のクーラントをクーラント供給流路３０に流入させる流入口３４はピストンＰから突出する突出筒部２９の外周面に開口するので、シリンダ室２５の内部に供給されたクーラントはクーラント供給流路３０に流入し難くなる。本実施の形態では、流入口３４の開口面積を流出口３２の開口面積よりも小さくしているので、シリンダ室２５の内部に供給されたクーラントをクーラント供給流路３０により流入し難くすることができる。

上記構成により、供給源２１からシリンダ室２５の内部にクーラントが供給される初期段階において、シリンダ室２５の内部の圧力が迅速に高められるようにして、シリンダ室２５の内部に供給されたクーラントが流入口３４からクーラント供給流路３０に流入する前にすべり軸受３１の先端をタレット刃物台４の背面に当接させることができる。したがって、流入口３４をピストンＰから突出する突出筒部２９の外周面に開口させるだけの簡単な構成で、流出口３２からクーラントを漏れ出させることなく、流出口３２を流入ポート１０に接続することができる。

ピストンＰが前進位置にまで移動してすべり軸受３１の先端がタレット刃物台４の背面に当接すると、シリンダ室２５の内部の圧力がさらに高まり、シリンダ室２５の内部のクーラントが流入口３４からクーラント供給流路３０に流入し、流出口３２から流入ポート１０に供給される。流入ポート１０に供給されたクーラントは連通路１１を介して吐出孔１２に達し、吐出孔１２から工具５によるワーク７の加工部分に向けて吐出される。

工具５によるワーク７の加工が完了し、供給源２１からのクーラントの供給が停止されると、シリンダ室２５の内部の圧力が低下し、ピストンＰはバネ部材３５の付勢力によって後退位置（図２に示す状態）に復帰する。ピストンＰが後退位置に復帰することにより、すべり軸受３１の先端はタレット刃物台４の背面から離れるので、すべり軸受３１の先端をタレット刃物台４の背面に擦れさせることなくタレット刃物台４を回転させ、次の加工に用いる工具５の選択を行うことができる。

図４は、図２、図３に示すクーラント継手装置２０の変形例を示す説明図である。図４においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号を付してある。

図２、図３に示すクーラント継手装置２０では、大径部２２ａと小径部２２ｂとを有するシリンダブロック２２によりシリンダ室２５が区画形成され、シリンダブロック２２の大径部２２ａの内側に円筒状のカラー２３が配置され、カラー２３の内周面に沿って摺動自在にピストン本体２４が装着されている。これに対し、図４に示す変形例では、カラー２３に相当する部分を支持台２に一体に形成した構成を有し、支持台２の当該シリンダ状部分２ｂの内周面に沿って摺動自在にピストン本体２４が装着されている。シリンダブロック２２は大径部２２ａを備えず小径部２２ｂのみを備えた形状を有し、支持台２に固定されて支持台２のシリンダ状部分２ｂとともにシリンダ室２５を区画形成している。ピストン本体２４に一体に設けられてシリンダ室２５の内部に向けて突出する突出筒部２９には、一対の流入口３４が設けられている。この構成により、ピストン本体２４を支持台２により安定的に支持して、当該ピストン本体２４をより精度よく作動させることができる。

図５は、図４に示すクーラント継手装置２０の変形例を示す説明図である。図５においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号を付してある。

シリンダ室２５に供給されたクーラントが、ピストン本体２４の外周面とシリンダ状部分２ｂの内周面との間を通過するとともに大径部分２８ａの外周面と支持孔２ａの内周面との間を通過して支持孔２ａの先端から外部に漏れ出すことを防止するために、ピストン本体２４にシール機構を設けた構成とすることもできる。図５に示すように、シール機構は、ピストン本体２４の外周面に設けた環状溝４０にＯリング４１を組み込んだ構成とすることができる。

図示する場合では、環状溝４０は、両側面がテーパ状に傾斜し、溝幅が底面側よりも開口側が広い逆台形状の断面形状となっている。

Ｏリング４１は、断面略円形の円環状となっており、外径が支持台２のシリンダ状部分２ｂの内周面を低い摺動抵抗で押圧するような状態で接触している。Ｏリング４１の内径は、環状溝４０の底面における外径よりも大きく、Ｏリング４１と環状溝４０の底面との間には隙間が設けられている。Ｏリング４１の軸方向の幅（厚み）は環状溝４０の開口側における溝幅よりも狭くなっているため、シリンダ室２５にクーラントが供給されてピストンＰが後退位置からタレット刃物台４の側の前進位置に移動する際に、Ｏリング４１はピストンＰの移動を阻害しないようになっている。

上記構成では、シリンダ室２５にクーラントが供給されてピストンＰが後退位置から前進位置にまで移動する際に、当該ピストンＰにＯリング４１の移動による摺動抵抗が加えられることがないので、ピストンＰを迅速に前進位置にまで移動させることができる。

一方、ピストンＰが前進位置となった後に、シリンダ室２５に供給されたクーラントがピストン本体２４の外周面とシリンダ状部分２ｂの内周面との間を通って環状溝４０に流入すると、当該クーラントの圧力によりＯリング４１が前方に押されて環状溝４０のテーパ状の側面に押し付けられるとともに当該側面のテーパ状の傾斜により径方向外側に向けて拡径されてシリンダ状部分２ｂの内周面に押し付けられる。これにより、ピストン本体２４の外周面とシリンダ状部分２ｂの内周面との間をＯリング４１によりシール（密封）して、支持孔２ａの先端から外部へクーラントが漏れ出すことを防止することができる。

シリンダ室２５へのクーラントの供給が停止されてピストンＰがバネ部材３５の付勢力によって後退位置に復帰する際には、Ｏリング４１が環状溝４０のテーパ状の側面に押されてピストンＰとともに元の位置に向けて移動することになるが、Ｏリング４１は外周面がシリンダ状部分２ｂの内周面を低い摺動抵抗で押圧するような状態で接触する構成とされているため、ピストンＰは容易に移動可能である。したがって、ピストンＰを迅速に後退位置に復帰させることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

前記実施の形態では、刃物台を、支持台２に回転自在に支持されたタレット刃物台４とした場合を示すが、刃物台としては、複数の刃物（工具）が取り付けられるとともに各刃物に対応した複数の位置に移動自在に支持台２に支持されるものであれば、例えば、くし刃刃物台等の種々のもの採用することができる。

前記実施の形態では、ピストン本体２４に長尺のパイプ部２８を一体に設けてピストンＰとし、このパイプ部２８の先端に装着したすべり軸受３１をタレット刃物台４の背面に当接させるようにしているが、ピストンＰをパイプ部２８を備えない構成とし、ピストン本体２４を直接、タレット刃物台４の背面に当接させる構成とすることもできる。

前記実施の形態では、ピストンＰをバネ部材３５の付勢力により後退位置に復帰させるようにしているが、バネ部材３５を設けない構成とすることもできる。この場合、タレット刃物台４を回転させる際に、ピストンＰが振動等によって前進位置に向けて移動したとしても、パイプ部２８の先端に樹脂製のすべり軸受３１を装着した構成とすることによって、パイプ部２８の先端の摩耗を防止することができる。

１ 刃物台装置
２ 支持台
２ａ 支持孔
２ｂ シリンダ状部分
３ 回転中心軸
４ タレット刃物台
５ 工具
６ 主軸
７ ワーク
１０ 流入ポート
１１ 連通路
１２ 吐出孔
１３ ノズル
２０ クーラント継手装置
２１ 供給源
２２ シリンダブロック
２２ａ 大径部
２２ｂ 小径部
２３ カラー
２４ ピストン本体
２５ シリンダ室
２６ 供給ポート
２７ 配管
２８ パイプ部
２８ａ 大径部分
２９ 突出筒部
３０ クーラント供給流路
３１ すべり軸受
３２ 流出口
３３ プラグ
３４ 流入口
３５ バネ部材
４０ 環状溝
４１ Ｏリング
Ｐ ピストン

Claims (2)

1. 工作機械の刃物台を支持する支持台に設置されてクーラントが供給されるシリンダ室と、
   前記シリンダ室内に移動自在に収容されるピストンと、
   前記ピストンに設けられて前記クーラントを流通させるクーラント供給流路と、を備え、
   前記シリンダ室に供給される前記クーラントにより前記ピストンが駆動されることによって、前記クーラント供給流路の流出口が前記刃物台に設けた前記クーラントの流入ポートに接続されて前記刃物台に前記クーラントを供給するクーラント継手装置であって、
   前記ピストンが前記シリンダ室内に向けて突出する突出筒部を備え、
   前記クーラント供給流路の流入口が前記突出筒部の外周面に開口していることを特徴とするクーラント継手装置。
2. 前記流入口の開口面積が、前記流出口の開口面積よりも小さい、請求項１に記載のクーラント継手装置。

Images