WO2020261844A1 - クーラント供給装置および工作機械 - Google Patents

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supply device
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rotary nozzle
machine tool
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矢部　晃一
忠靖 志田
安藤　洋介
新平 甲斐
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シチズン時計株式会社
シチズンマシナリー株式会社
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    • B23Q11/1076—Arrangements for cooling or lubricating tools or work with a cutting liquid nozzle specially adaptable to different kinds of machining operations

Definitions

  • the present invention relates to a coolant supply device and a machine tool.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a structure of a coolant supply device capable of changing the ejection direction of the coolant.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a coolant supply device and a machine tool that can easily turn on / off the ejection of coolant.
  • the present invention is firstly a coolant supply device for supplying coolant to a work processing region in a machine tool, which is formed in a cylindrical shape and has a rotation outlet having a nozzle for ejecting the coolant on the outer peripheral surface of the cylindrical shape.
  • the supply device main body includes a nozzle and a supply device main body that rotatably supports the rotary nozzle and is configured to supply the coolant to the rotary nozzle, and the supply device main body responds to the rotation of the rotary nozzle. It is characterized in that it is configured so that it is possible to switch between a spouting permission range for opening a spout and a spouting stop range for closing the spout facing the spout.
  • the main body of the supply device has an opposed curved wall that faces the spout and can close the spout.
  • the rotary nozzle is provided on the end surface of the rotary nozzle and has an adjusting groove formed along the same direction as the direction in which the coolant is ejected from the spout.
  • the present invention can obtain the following effects. Since the coolant can be rotated to change the direction of coolant ejection, the coolant supply device can be installed, for example, below the spindle. Then, when the rotary nozzle rotates and the ejection port is blocked by the main body of the supply device, the ejection of the coolant is stopped. Therefore, the coolant can be easily turned on and off.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. It is a figure explaining the state of permission to eject the coolant. It is a figure explaining the state which the ejection stop state of a coolant.
  • the machine tool 1 includes a spindle 2 and a tool post 3.
  • the spindle 2 can grip (hold) the work W to be machined via the chuck.
  • the work W is formed in a round bar shape, is rotatably supported around the Z axis by the spindle 2, and is supplied into the work processing region P from the rear of the spindle 2.
  • a coolant supply device 10 is installed in the work processing area P, for example, below the spindle 2.
  • the coolant supply device 10 is connected to a coolant tank, and the coolant (also referred to as cutting oil) stored in the coolant tank is pumped up and supplied to the work W via the coolant supply device 10.
  • the work W is machined into a predetermined shape by a tool 4 provided on the tool post 3 while being applied with coolant.
  • the coolant supply device 10 includes a supply device main body 20 and a rotary nozzle 40.
  • the supply device main body 20 has, for example, a shape in which one corner of a substantially rectangular parallelepiped is cut off, and has a rectangular fixed surface 21.
  • the fixed surface 21 is fixed to the wall surface that partitions the work processing area P.
  • the fixed surface 21 is connected to the front surface 22 and the back surface 23 in the X-axis direction, and to the upper surface 24 and the lower surface 25 in the Y-axis direction, respectively, and faces the open surface 26 in the Z-axis direction.
  • the open surface 26 has, for example, a stepped shape.
  • the open surface 26 is composed of an open surface 26a on the front side and an open surface 26b on the back side, and the open surface 26a on the front side is arranged lower than the open surface 26b on the back side (closer to the fixed surface 21). ..
  • the insertion hole 31 is formed so as to penetrate between the fixed surface 21 and the open surface 26a on the front side.
  • the inner diameter of the insertion hole 31 is large enough to allow the rotary nozzle 40 to be inserted.
  • the rotary nozzle 40 is rotatably inserted into the insertion hole 31.
  • the inner wall of the insertion hole 31 extends to the open surface 26b on the back side, and forms an opposed curved wall 32 that can face the outer peripheral surface of the rotary nozzle 40.
  • the facing curved wall 32 is formed between the open surface 26a on the front side and the open surface 26b on the back side, and as shown in FIG. 4, the open surface 26 seen from the open surface 26 side is used as the dial of the clock. If you think about it, it is formed at a position from 12 o'clock to 7 o'clock, for example. In the range from the 12 o'clock direction to the 7 o'clock direction (spouting stop range S: shown by a solid line in FIG. 4), the facing curved wall 32 faces the spout 51 of the rotary nozzle 40 and closes the spout 51.
  • the open surface 26 is also regarded as the dial of a clock, for example, in the range from 7 o'clock to 12 o'clock (spouting permission range V: indicated by a long and short dash line in FIG.
  • the spout 51 is opened without facing the outlet 51.
  • a curved surface 33 is also formed on the front side of the facing curved wall 32, but the curved surface 33 extends downward from the end of the facing curved wall 32 and does not block the spout 51.
  • a fixing bolt hole 34 is provided in the vicinity of the upper surface 24 on the open surface 26a on the front side.
  • the fixing bolt hole 34 is provided in parallel with the insertion hole 31 and penetrates the open surface 26a on the front side and the fixing surface 21.
  • a fixing bolt hole 35 is provided in the vicinity of the lower surface 25 on the open surface 26b on the back surface side.
  • the fixing bolt hole 35 is provided in parallel with the insertion hole 31 and penetrates the opening surface 26b and the fixing surface 21 on the back side.
  • a hose hole 37 for installing the coolant supply hose 70 is provided through the lower surface 25 and the insertion hole 31 (shown by a broken line in FIG. 3).
  • the coolant supply hose 70 is connected to the hose hole 37 from the lower surface 25, the coolant can be supplied into the insertion hole 31.
  • a retaining bolt hole 36 is provided between the upper surface 24 and the insertion hole 31 (shown by a broken line in FIG. 3). The retaining bolt 73 is inserted from the upper surface 24 into the retaining bolt hole 36, and the tip of the retaining bolt 73 comes into contact with the side wall of the small diameter portion 47 of the rotating nozzle 40, so that the rotating nozzle 40 can be pulled out from the supply device main body 20. Can be prevented.
  • the rotary nozzle 40 is composed of a base 45 inserted into the insertion hole 31, a body 50 having a coolant ejection port 51 on the outer peripheral surface, and a tip 55 located on the opposite side of the base 45 with the body 50 in between.
  • the rotary nozzle 40 has a cylindrical shape, and the coolant flow passage 41 inside the rotary nozzle 40 is along the rotation axis direction of the rotary nozzle 40 (same as the Z axis direction shown in FIG. 3). Is formed.
  • the coolant flow passage 41 reaches from the end of the base 45 to the front of the tip 55 via the inside of the body 50.
  • the coolant flow passage 41 is closed by a plug member 60 at the base 45.
  • An annular groove 46 is formed on the outer peripheral surface of the base portion 45, and a sealing member (for example, an O-ring) 61 is provided. This prevents the coolant from leaking from between the outer circumference of the rotary nozzle 40 and the inner circumference of the insertion hole 31.
  • a sealing member for example, an O-ring
  • a small diameter portion 47 is formed in the vicinity of the annular groove 46.
  • the small diameter portion 47 can face the tip of the coolant supply hose 70, and functions as a coolant storage chamber until the coolant supplied from the coolant supply hose 70 is introduced into the coolant flow passage 41.
  • the small diameter portion 47 and the coolant flow passage 41 communicate with each other through the introduction hole 48.
  • a total of four introduction holes 48 are bored in the small diameter portion 47 at predetermined intervals (for example, 90 °).
  • the tip of the retaining bolt 73 can also be inserted into the small diameter portion 47.
  • two spouts 51 are provided on the outer peripheral surface of the body portion 50 along the rotation axis direction of the rotation nozzle 40 (the same as the Z-axis direction shown in FIG. 3).
  • a lead-out hole 52 is formed in the body portion 50 so as to communicate the ejection port 51 and the coolant flow passage 41.
  • the forming direction of the lead-out hole 52 coincides with the ejection direction of the coolant from the ejection port 51.
  • the tip portion 55 has an adjusting groove 56 formed along the forming direction of the lead-out hole 52. If, for example, a flat-blade screwdriver is arranged in the adjusting groove 56 and the adjusting groove 56 is rotated, the rotary nozzle 40 can be easily rotated with respect to the supply device main body 20. The coolant ejection direction can be assumed from the forming direction of the adjusting groove 56. A joint for rotating the rotary nozzle 40 may be attached to the tip portion 55.
  • the coolant ejection permission range V and the ejection stop range S can be switched according to the rotation of the rotary nozzle 40.
  • the adjusting groove 56 is turned to direct the ejection port 51 diagonally upward.
  • the coolant C is supplied to the work W in the diagonally upward left direction as seen in FIG. 7A.
  • the adjusting groove 56 can be turned to direct the ejection port 51 diagonally downward.
  • the coolant C is supplied to the work W diagonally downward to the left as shown in FIG. 7B.
  • the adjusting groove 56 is turned so that the ejection port 51 faces the facing curved wall 32.
  • the open surface 26 is likened to the dial of a clock
  • the adjusting groove 56 is arranged at a position in the 1 o'clock direction as shown in FIG. 8 (A)
  • the spout 51 is a facing curved wall 32. Coolant C is not supplied because it is blocked by.
  • FIG. 8B even when the adjusting groove 56 is arranged at a position in the 5 o'clock direction, for example, the coolant C is not supplied because the ejection port 51 is blocked by the facing curved wall 32. ..
  • the coolant supply device 10 can be installed at an arbitrary position in the work processing area P, such as below the spindle 2. Then, when the rotary nozzle 40 rotates and the ejection port 51 is blocked by the supply device main body 20, the ejection of the coolant C stops. Therefore, the ejection of coolant C can be easily turned on and off.
  • the adjusting groove 56 may be turned while the coolant C is being ejected. In this case, the injection direction of the coolant C can be changed while the coolant is being ejected. It is also possible to switch between the ejection permission range V and the ejection stop range S while the coolant C is being ejected.

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Abstract

クーラントの噴出を簡便にオン・オフさせるクーラント供給装置および工作機械を提供する。 工作機械内のワーク加工領域にクーラントを供給するクーラント供給装置１０である。円筒状に形成され、円筒状の外周面にクーラントを噴出させる噴出口５１を有する回転ノズル４０と、回転ノズルを回転自在に支持し、クーラントを回転ノズルに供給可能に構成される供給装置本体２０と、を備える。供給装置本体が、回転ノズルの回転に応じて、噴出口を開放する噴出許可範囲と、噴出口に対向して噴出口を閉塞する噴出停止範囲と、を切り替え可能に構成されている。

Description

クーラント供給装置および工作機械
　本発明は、クーラント供給装置および工作機械に関する。
　クーラントを供給して加工部位を切削すれば、切削抵抗や摩擦によるワークや工具の発熱を抑えることができる。特許文献１，２には、クーラントの噴出方向を変更可能なクーラント供給装置の構造が開示されている。
実開昭６０－１７２６４６号公報 実開平７－２４５４２号公報
　しかしながら、特許文献１，２の構造では、クーラントの噴出をオン・オフできることは容易ではない。
　本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、クーラントの噴出を簡便にオン・オフさせるクーラント供給装置および工作機械を提供することを目的とする。
　本発明は、第１に、工作機械内のワーク加工領域にクーラントを供給するクーラント供給装置であって、円筒状に形成され、該円筒状の外周面に前記クーラントを噴出させる噴出口を有する回転ノズルと、該回転ノズルを回転自在に支持し、前記クーラントを前記回転ノズルに供給可能に構成される供給装置本体と、を備え、該供給装置本体が、前記回転ノズルの回転に応じて、前記噴出口を開放する噴出許可範囲と、前記噴出口に対向して該噴出口を閉塞する噴出停止範囲と、を切り替え可能に構成されていることを特徴とする。
　第２に、前記供給装置本体が、前記噴出口に対向して該噴出口を閉塞可能な対向湾曲壁を有することを特徴とする。
　第３に、前記回転ノズルが、該回転ノズルの端面に設けられて、前記噴出口からの前記クーラントの噴出方向と同じ方向に沿って形成されている調整溝を有することを特徴とする。
　第４に、上記いずれかのクーラント供給装置を備えている工作機械であることを特徴とする。
　本発明は以下の効果を得ることができる。
　回転してクーラントの噴出方向を変更可能であるため、クーラント供給装置を例えば主軸の下方に設置できる。そして、回転ノズルが回転して供給装置本体によって噴出口が塞がれると、クーラントの噴出が止まる。よって、クーラントの噴出を簡便にオン・オフできる。
本発明の一実施形態に係るクーラント供給装置を搭載した工作機械を示す図である。 クーラント供給装置の外観斜視図である。 クーラント供給装置の分解正面図である。 供給装置本体の右側面図である。 図３のＶ－Ｖ線矢視断面図である。 図３のＶＩ－ＶＩ線矢視断面図である。 クーラントの噴出許可状態を説明する図である。 クーラントの噴出停止状態を説明する図である。
　以下、図面を参照しながら本発明のクーラント供給装置１０および工作機械１について説明する。図１に示すように、工作機械１は主軸２および刃物台３を備えている。主軸２は、チャックを介して加工対象となるワークＷを把持（保持）することができる。ワークＷは丸棒状に形成され、主軸２でＺ軸回りに回転自在に支持されており、主軸２の後方からワーク加工領域Ｐ内に供給される。
　ワーク加工領域Ｐ内において主軸２の例えば下方に、クーラント供給装置１０が設置されている。クーラント供給装置１０はクーラントタンクに接続されており、クーラントタンクに貯留されたクーラント（切削油ともいう）はポンプで汲み上げられ、クーラント供給装置１０を介してワークＷに供給される。ワークＷは、クーラントがかけられながら、刃物台３に設けた工具４によって所定の形状に加工される。
　クーラント供給装置１０は、供給装置本体２０と、回転ノズル４０とから構成される。
　図２に示すように、供給装置本体２０は、例えば略直方体の一角を切り落とした形状であり、矩形状の固定面２１を有する。固定面２１は、ワーク加工領域Ｐを区画する壁面に固定される。固定面２１は、Ｘ軸方向で正面２２、背面２３に、Ｙ軸方向で上面２４、下面２５にそれぞれ連なり、Ｚ軸方向で開放面２６に対向する。
　開放面２６は例えば段付き形状である。開放面２６は、正面側の開放面２６ａと背面側の開放面２６ｂとからなり、正面側の開放面２６ａが、背面側の開放面２６ｂよりも低く（固定面２１寄り）に配置されている。
　図３に示すように、挿通孔３１は、固定面２１と正面側の開放面２６ａとの間を貫通して形成される。挿通孔３１の内径は、回転ノズル４０を挿通可能な大きさである。挿通孔３１に回転ノズル４０が回転可能に挿入される。
　挿通孔３１の内壁は、背面側の開放面２６ｂまで延びており、回転ノズル４０の外周面に対向可能な対向湾曲壁３２を形成する。対向湾曲壁３２は、正面側の開放面２６ａと背面側の開放面２６ｂとの間に形成されており、図４に示すように開放面２６側から見た開放面２６を時計の文字板に見立てると、例えば１２時方向から７時方向までの位置に形成されている。この１２時方向から７時方向までの範囲（噴出停止範囲Ｓ：図４に実線で示す）で回転ノズル４０の噴出口５１に対向湾曲壁３２が対向して噴出口５１を閉塞する。
　一方、同じく開放面２６を時計の文字板に見立てた場合、例えば７時方向から１２時方向までの範囲（噴出許可範囲Ｖ：図４に１点鎖線で示す）では、対向湾曲壁３２が噴出口５１に対向せず、噴出口５１が開放される。
　なお、対向湾曲壁３２の手前側にも曲面３３で形成されているが、この曲面３３は、対向湾曲壁３２の端から下方に延びており、噴出口５１を閉塞しない。
　図４に示すように、正面側の開放面２６ａには、上面２４の近傍に固定ボルト用孔３４が設けられる。固定ボルト用孔３４は、挿通孔３１と平行に設けられ、正面側の開放面２６ａと固定面２１とを貫通している。背面側の開放面２６ｂには、下面２５の近傍に固定ボルト用孔３５が設けられる。固定ボルト用孔３５は、挿通孔３１と平行に設けられており、背面側の開放面２６ｂと固定面２１とを貫通している。固定ボルト７１を固定ボルト用孔３４に挿入し、固定ボルト７２を固定ボルト用孔３４に挿入して各々の固定ボルト７１，７２を締めることで、供給装置本体２０をワーク加工領域Ｐの壁面に固定できる。
　図３に示すように、下面２５と挿通孔３１との間には、クーラント供給ホース７０を設置するためのホース用孔３７が貫通して設けられている（図３に破線で示す）。クーラント供給ホース７０を下面２５からホース用孔３７に接続すると、クーラントを挿通孔３１内に供給できる。一方、上面２４と挿通孔３１との間には、抜け留めボルト用孔３６が貫通して設けられている（図３に破線で示す）。抜け留めボルト７３を上面２４から抜け留めボルト用孔３６に挿入して抜け留めボルト７３の先端が回転ノズル４０の小径部４７の側壁に接することで、供給装置本体２０に対する回転ノズル４０の抜けを防止できる。
　回転ノズル４０は、挿通孔３１に挿入される基部４５と、外周面にクーラントの噴出口５１を有する胴部５０と、胴部５０を挟んで基部４５の反対側に位置する先端部５５とからなる。
　図５に示すように、回転ノズル４０は円筒形状であり、回転ノズル４０の内部には、回転ノズル４０の回転軸線方向（図３に示すＺ軸方向と同じ）に沿って、クーラント流通路４１が形成されている。クーラント流通路４１は、基部４５の端から胴部５０の内側を経由して先端部５５の手前まで達している。クーラント流通路４１は、基部４５において栓部材６０で閉じられている。
　基部４５の外周面には環状溝４６が形成され、シール部材（例えばＯリング）６１が設けられている。これにより、回転ノズル４０の外周と挿通孔３１の内周との間からのクーラントの漏れを防止する。
　環状溝４６の近傍には、小径部４７が形成されている。小径部４７はクーラント供給ホース７０の先端に対向可能であり、クーラント供給ホース７０から供給されたクーラントをクーラント流通路４１内に導入されるまでのクーラント貯留室として機能する。小径部４７とクーラント流通路４１とは、導入孔４８で連通する。計４つの導入孔４８は例えば所定間隔（例えば９０°）で小径部４７に穿設されている。小径部４７は、抜け留めボルト７３の先端も挿入できる。
　噴出口５１は、胴部５０の外周面に、回転ノズル４０の回転軸線方向（図３に示すＺ軸方向と同じ）に沿って例えば２個設けられている。図６に示すように、噴出口５１とクーラント流通路４１とを連通するように胴部５０に導出孔５２が形成されている。導出孔５２の形成方向が噴出口５１からのクーラントの噴出方向に一致する。
　先端部５５は、導出孔５２の形成方向に沿って形成された調整溝５６を有する。調整溝５６に例えばマイナスドライバを配置して調整溝５６を回せば、回転ノズル４０を供給装置本体２０に対して容易に回転できる。調整溝５６の形成方向からクーラントの噴出方向を想定可能である。なお、先端部５５に、回転ノズル４０を回転させるための継手を取り付けてもよい。
　このように、供給装置本体２０では、回転ノズル４０の回転に応じて、クーラントの噴出許可範囲Ｖと噴出停止範囲Ｓとを切り替え可能である。
　詳しくは、図１で説明したような、クーラント供給装置１０を主軸２の下方に配置した場合、調整溝５６を回して、噴出口５１を斜め上方に向かせる。これにより、図７（Ａ）に示すように、クーラントＣは、この図７（Ａ）で見た左斜め上方に向けてワークＷに供給される。
　一方、仮に、クーラント供給装置１０を主軸２の上方に配置した場合、調整溝５６を回して、噴出口５１を斜め下方に向かせることもできる。この場合、クーラントＣは、図７（Ｂ）に示すような左斜め下方に向けてワークＷに供給される。
　これに対し、クーラントＣをワークＷに供給させない場合、噴出口５１が対向湾曲壁３２に向くように、調整溝５６を回す。具体的には、開放面２６を時計の文字板に見立てた場合、調整溝５６を、図８（Ａ）に示すように例えば１時方向の位置に配置すると、噴出口５１が対向湾曲壁３２で閉塞されるため、クーラントＣは供給されない。
　また、調整溝５６を、図８（Ｂ）に示すように、例えば５時方向の位置に配置した場合にも、噴出口５１が対向湾曲壁３２で閉塞されているので、クーラントＣは供給されない。
　このように、回転ノズル４０は、回転してクーラントＣの噴出方向を変更可能であるため、クーラント供給装置１０を主軸２の下方など、ワーク加工領域Ｐ内の任意の位置に設置できる。そして、回転ノズル４０が回転して供給装置本体２０によって噴出口５１が塞がれると、クーラントＣの噴出が止まる。よって、クーラントＣの噴出を簡便にオン・オフできる。
　調整溝５６は、クーラントＣの噴出中に回してもよい。この場合、クーラントの噴出中に、クーラントＣの噴射方向を変更できる。また、クーラントＣの噴出中に、噴出許可範囲Ｖと噴出停止範囲Ｓとを切り替えることも可能である。
１　　　　・・・　工作機械
２　　　　・・・　主軸
３　　　　・・・　刃物台
４　　　　・・・　工具
１０　　　・・・　クーラント供給装置
２０　　　・・・　供給装置本体
２１　　　・・・　固定面
２２　　　・・・　正面
２３　　　・・・　背面
２４　　　・・・　上面
２５　　　・・・　下面
２６　　　・・・　開放面
２６ａ　　・・・　正面側の開放面
２６ｂ　　・・・　背面側の開放面
３１　　　・・・　挿通孔
３２　　　・・・　対向湾曲壁
３３　　　・・・　曲面
３４　　　・・・　固定ボルト用孔
３５　　　・・・　固定ボルト用孔
３６　　　・・・　抜け留めボルト用孔
３７　　　・・・　ホース用孔
４０　　　・・・　回転ノズル
４１　　　・・・　クーラント流通路
４５　　　・・・　基部
４６　　　・・・　環状溝
４７　　　・・・　小径部
４８　　　・・・　導入孔
５０　　　・・・　胴部
５１　　　・・・　噴出口
５２　　　・・・　導出孔
５５　　　・・・　先端部
５６　　　・・・　調整溝
６０　　　・・・　栓部材
６１　　　・・・　シール部材
７０　　　・・・　クーラント供給ホース
７１　　　・・・　固定ボルト
７２　　　・・・　固定ボルト
７３　　　・・・　抜け留めボルト
Ｗ　　　　・・・　ワーク
Ｐ　　　　・・・　ワーク加工領域
Ｃ　　　　・・・　クーラント
Ｖ　　　　・・・　噴出許可範囲
Ｓ　　　　・・・　噴出停止範囲

Claims (4)

  1. 　工作機械内のワーク加工領域にクーラントを供給するクーラント供給装置であって、
    　円筒状に形成され、該円筒状の外周面に前記クーラントを噴出させる噴出口を有する回転ノズルと、
    　該回転ノズルを回転自在に支持し、前記クーラントを前記回転ノズルに供給可能に構成される供給装置本体と、を備え、
    　該供給装置本体が、前記回転ノズルの回転に応じて、前記噴出口を開放する噴出許可範囲と、前記噴出口に対向して該噴出口を閉塞する噴出停止範囲と、を切り替え可能に構成されている、クーラント供給装置。
  2. 　前記供給装置本体が、前記噴出口に対向して該噴出口を閉塞可能な対向湾曲壁を有する、請求項１に記載のクーラント供給装置。
  3. 　前記回転ノズルが、該回転ノズルの端面に設けられて、前記噴出口からの前記クーラントの噴出方向と同じ方向に沿って形成されている調整溝を有する、請求項１または請求項２に記載のクーラント供給装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクーラント供給装置を備えている、工作機械。
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