WO2021229962A1 - 冷却媒体噴射装置 - Google Patents

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WO2021229962A1
WO2021229962A1 PCT/JP2021/014816 JP2021014816W WO2021229962A1 WO 2021229962 A1 WO2021229962 A1 WO 2021229962A1 JP 2021014816 W JP2021014816 W JP 2021014816W WO 2021229962 A1 WO2021229962 A1 WO 2021229962A1
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cooling medium
main body
passage
pump
spindle
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均 石川
寛之 鈴木
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エヌティーツール株式会社
株式会社アドヴィックス
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Definitions

  • the present invention relates to a cooling medium injection device that injects a cooling medium supplied from a spindle of a machine tool.
  • spindle In machine tools that cut metal workpieces, tool holders that can be attached to the spindle (called “spindle”) of the machine tool are used.
  • spindle When machining a work with a tool, lubrication between the work and the tool, cooling of the work and the tool, removal (cleaning) of chips (sometimes called “chips”) generated by the machining, etc. Therefore, it is necessary to supply a cooling medium such as oil to the cutting edge of the tool.
  • a tool holder provided with a cooling medium supply mechanism that passes a cooling medium supplied from the spindle of a machine tool and injects it onto the cutting edge of a tool or the like is used.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 62-4550.
  • a tool holder provided with a cooling medium supply mechanism configured by the above is used.
  • the cooling medium injected from the cooling medium supply mechanism provided in the tool holder sufficiently removes chips generated during machining of the work. I can't. In addition, burrs generated during machining of the work cannot be sufficiently removed. Therefore, after processing the work, the worker manually removes chips and burrs remaining on the work.
  • Patent Document 1 a tool holder provided with a cooling medium supply mechanism including a pump having a rotating portion connected to a spindle is used to increase the rotation speed of the rotating portion of the pump. It is conceivable to increase the pressure of the cooling medium injected from the cooling medium supply mechanism.
  • the tool holder disclosed in Patent Document 1 injects a cooling medium onto the cutting edge of the tool or the like while machining the work using the holding tool. Therefore, there is a limit to increasing the rotation speed of the tool holder.
  • the cooling medium injected from the injection port is diffused by centrifugal force. Therefore, the cooling medium cannot be injected intensively at a predetermined location. That is, it is not possible to intensively inject the cooling medium to a place where chips are likely to remain or a place where burrs are likely to occur.
  • the present invention has been devised in view of these points, and is a cooling medium capable of increasing the pressure of the cooling medium supplied from the spindle of the machine tool and being able to centrally inject the cooling medium at a predetermined location. It is an object of the present invention to provide an injection device.
  • the present invention has a main body, a support, a pump, a cap, and a nozzle.
  • the main body is configured to be mountable on the spindle of a machine tool.
  • the main body portion has a main body portion passage through which the cooling medium supplied from the main shaft is passed when the main body portion is mounted on the main shaft.
  • a method of mounting the main body portion on the spindle various methods can be used. For example, a method is used in which a pull stud is attached to the rear end side of the main body and the pull stud is pulled toward the spindle side.
  • the support portion is formed in a cylindrical shape and rotatably supports the main body portion in the space inside the support portion.
  • the support portion is fixed to the machine tool with the main body portion mounted on the spindle.
  • the main body portion In a state where the main body is not mounted on the spindle (the support is not fixed to the machine tool), the main body cannot rotate with respect to the support, and the main body is mounted on the spindle (the support).
  • the support portion is fixed to the machine tool
  • the main body portion is configured to be rotatable with respect to the support portion.
  • various methods can be used.
  • the support portion has a first passage and a second passage through which the cooling medium is passed.
  • the pump has a rotating part, a suction port and a discharge port.
  • the rotating portion of the pump is connected to the main body portion and is rotatably supported in the space inside the supporting portion of the supporting portion.
  • the pump rotates the rotating portion to increase the pressure of the cooling medium sucked from the suction port and discharge the pump from the discharge port.
  • pumps having various configurations can be used.
  • the rotating portion of the pump may rotate in conjunction with the rotation of the main body portion, and may be directly connected to the main body portion or may be connected via another member.
  • the cap is attached to the support portion on the side opposite to the main body portion from the pump so as to close the space inside the support portion of the support portion. Further, the cap has a nozzle hole to which the nozzle is attached and a cap passage communicating with the nozzle hole.
  • the nozzle is formed with a nozzle passage having an injection port, and is attached to the nozzle hole of the cap so that the nozzle passage communicates with the nozzle hole.
  • the main body passage of the main body communicates with the suction port of the pump through the first passage of the support portion, and the discharge port of the pump communicates with the cap passage of the cap through the second passage of the support portion. It is configured to communicate with.
  • the rotation speed of the spindle is set so that the cooling medium having a predetermined pressure is injected from the injection port of the nozzle.
  • the pressure of the cooling medium supplied from the spindle of the machine tool can be increased to a pressure at which chips and burrs generated during machining of the work can be removed, and the cooling medium is directed in a predetermined direction. Can be sprayed intensively. Therefore, by using the cooling medium injection device of the present invention, chips and burrs remaining on the work after processing can be reliably removed at low cost and with a simple configuration.
  • a different embodiment of the present invention includes a pressure control unit that prevents the pressure of the cooling medium discharged from the discharge port of the pump from rising above a set value.
  • the pressure control unit pressure control units having various known configurations can be used. In this embodiment, it is possible to prevent the pressure of the cooling medium from rising.
  • the main body passage is provided with a filter for removing foreign matter contained in the cooling medium.
  • a filter for removing foreign matter contained in the cooling medium.
  • various known filters can be used.
  • the lubrication effect, the cooling effect and the cleaning effect can be enhanced.
  • the pressure of the cooling medium supplied from the spindle of the machine tool can be increased, and the cooling medium can be intensively injected at a predetermined place. As a result, chips and burrs remaining on the work after processing can be easily and surely removed.
  • the direction along the center line P of the cooling medium injection device 100 is referred to as "axial direction".
  • the side on which the nozzle 240 is arranged (on the right side in FIG. 1) along the axial direction is referred to as the "tip side”.
  • the side opposite to the side where the nozzle 240 is arranged (the side where the main body member 110 is arranged) (the left side in FIG. 1) along the axial direction is referred to as the "rear end side".
  • the cooling medium injection device 100 of the present embodiment includes a main body, a support, a cap 230, a nozzle 240, a pump 300, a relief valve 400, and a filter 500.
  • the main body is composed of a main body member 110 and an adapter 120.
  • the main body member 110 has a shank portion 112 mounted on the spindle of the machine tool on the rear end side.
  • the outer peripheral surface portion 112a of the main body member corresponding to the shank portion 112 is formed on a tapered surface that is inclined so that the outer diameter decreases from the front end side to the rear end side.
  • the tapered surface of the outer peripheral surface portion 112a of the main body member is formed so as to be taper-fitted with the tapered surface of the spindle inner peripheral surface portion 11a of the spindle 10 of the machine tool, which will be described later.
  • the main body member 110 has an engaging portion 113 to which the detent lever 215 provided on the cover 210, which will be described later, can be engaged. Further, the main body member 110 has a main body member passage 111 extending along the axial direction on the center side. The main body member passage 111 is formed so that the cooling medium supplied from the main shaft 10 passes through the shank portion 112 of the main body member 110 when the main shaft 10 is mounted.
  • the filter 500 is arranged in the main body member passage 111 and removes foreign matter contained in the cooling medium passing through the main body member passage 111. As the filter 500, various known filters capable of removing foreign substances contained in the cooling medium can be used.
  • the adapter 120 is attached to the tip end side of the main body member 110.
  • the portion on the rear end side of the adapter 120 is inserted into the main body member passage 111 of the main body member 110 from the tip end side of the main body member 110 and screw-coupled. Further, the portion on the tip end side of the adapter 120 protrudes from the tip end side end surface of the main body member 110.
  • a sealing member such as an O-ring is arranged between the main body member 110 and the adapter 120.
  • the adapter 120 has an adapter passage 121 through which the cooling medium passes.
  • the adapter passage 121 has a first passage portion extending along the axial direction and a second passage portion connected to the tip end side of the first passage portion and extending along the radial direction. ..
  • the rear end side of the first passage portion communicates with the main body member passage 111, and the second passage portion opens on the outer peripheral surface of the portion on the tip end side of the adapter 120.
  • the main body member 110 and the adapter 120 constitute the "main body portion” of the present invention, and the main body member passage 111 and the adapter passage 121 form the "main body portion passage” of the present invention.
  • the support portion rotatably supports the main body portion (main body member 110, adapter 120) and the rotating portion of the pump 300.
  • the support portion is composed of a cover 210, a case 220, and a ring member 225.
  • the main body member 110 is rotatably arranged via the bearing (bearing) 211. As a result, the main body member 110 is rotatable with respect to the cover 210.
  • the cover 210 has a hole 212.
  • the hole 212 is formed at a position of the cover 210 at a position separated from the inner space of the cover in which the main body member 110 is arranged on the outer peripheral side in the radial direction (direction away from the center line P), and extends along the axial direction.
  • the rear end side of the hole 212 is open.
  • a detent pin 213 is movably inserted into the hole 212 along the extending direction of the hole 212.
  • the detent pin 213 receives a force that moves in the direction of exiting from the hole 212 (rear end side) due to the elastic force of the spring 214.
  • a detent lever 215 is fixed to the rear end side of the detent pin 213. The axial position of the detent lever 215 is adjusted by the nut 216 screwed to the detent pin 213. Further, the cover 210 has a groove 217 capable of accommodating the detent lever 215.
  • the detent pin 213 When the main body member 110 is not attached to the spindle 10 (the cover 210 is not fixed to the machine tool), the detent pin 213 is pulled out of the hole 212 by the elastic force of the spring 214 (rear end side). Move to. As a result, the detent lever 215 engages with the engaging portion 113 of the main body member 110, and the rotation of the main body member 110 with respect to the cover 210 is prevented. On the other hand, in the state where the main body member 110 is mounted on the spindle (the cover 210 is fixed to the machine tool), the detent pin 213 is inserted into the hole 212 against the elastic force of the spring 214. Receives a force to move to (tip side) (details will be described later).
  • the detent lever 215 moves from the position where it engages with the engaging portion 113 of the main body member 110 to the position where it is housed in the groove 217 of the cover 210.
  • the main body member 110 becomes rotatable with respect to the cover 210.
  • the case 220 is fixed to the tip end side of the cover 210 by bolts or the like.
  • the case 220 has a first case passage 221 and a second case passage 222.
  • the ring member 225 is arranged between the rear end side portion of the case 220 and the tip end side portion of the adapter 120.
  • the ring member 225 has a ring member passage 225a extending in the radial direction and opening to the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the ring member 225.
  • the ring member 225 is arranged so that the ring member passage 225a, the adapter passage 121 (second passage portion), and the first case passage 221 communicate with each other.
  • a seal member 226 (for example, an O-ring) is arranged between the ring member 225 and the adapter 120, and a seal member 227 (for example, an O-ring) is arranged between the ring member 225 and the case 220.
  • the ring member 225 is prevented from rotating by being pressed by the fixing member 228 screwed to the inner peripheral surface of the case 220.
  • the "inner space of the support portion" of the present invention is formed by the inner space of the cover of the cover 210, the inner space of the case of the case 220, and the inner space of the ring member of the ring member 225.
  • the pump 300 increases (increases) the pressure of the cooling medium.
  • various known pumps having a fixed portion and a rotating portion can be used.
  • an inscribed gear pump having a case 220 (fixed portion) and a rotating portion rotatably supported in the case inner space of the case 220 is used.
  • the fixed portion of the pump 300 is composed of a portion of the case 220 corresponding to the rotating portion of the pump 300.
  • the rear end side of the rotating portion of the pump 300 is connected to the main body member 110.
  • the rear end side of the rotating portion of the pump 300 is connected to the adapter 120 connected to the main body member 110 via the knock pin 310.
  • the portion on the tip end side of the rotating portion of the pump 300 is rotatably supported in the recess formed in the cap 230 (described later). That is, the rotating portion of the pump 300 is rotatably supported in the case inner space of the case 220. As a result, the rotating portion of the pump 300 rotates in conjunction with the rotation of the main body member 110 mounted on the spindle 10.
  • the pump 300 has a suction port 301 and a discharge port 302. Then, when the rotating portion of the pump 300 rotates, the pressure of the cooling medium sucked from the suction port 301 is increased (increased) and discharged from the discharge port 302.
  • the discharge port 302 communicates with the second case passage 222.
  • the cover 210, the case 220, and the ring member 225 constitute the "support portion" of the present invention, and the ring member passage 225a and the first case passage 221 form the "first passage of the support portion" of the present invention.
  • the second case passage 222 forms the "second passage of the support portion" of the present invention.
  • the case 220 has a discharge passage 223 branched from the second case passage 222.
  • a relief valve 400 is arranged in the discharge passage 223.
  • the relief valve 400 has a steel ball (valve body) 412, a valve support 413, and a relief spring in the relief valve passage 411 from the second case passage 222 side to the discharge port 411a side. 414 is arranged.
  • the relief valve 400 prevents the pressure of the cooling medium in the second case passage 222 from exceeding a set value. Specifically, when the pressure of the cooling medium in the second case passage 222 becomes equal to or higher than the set value, the steel ball 412 and the valve support 413 are moved to the second case passage against the elastic force of the relief spring 414.
  • the cap 230 is fixed to the tip end side of the case 220 by bolts or the like so as to close the space inside the case of the case 220.
  • the cap 230 has a nozzle mounting hole 231 to which the nozzle 240 is mounted and a cap passage 232 communicating with the nozzle mounting hole 231.
  • the cap 230 is fixed to the case 220 so that the cap passage 232 communicates with the second case passage 222 of the case 220.
  • the nozzle 240 has a nozzle passage 241 communicating with the injection port 242.
  • the nozzle 240 is attached to the nozzle mounting hole 231 of the cap 230.
  • the nozzle 240 has a nozzle mounting hole 231 by screw connection between a male screw formed on the outer periphery of the rear end side of the nozzle 240 and a female screw formed on the inner peripheral surface of the nozzle mounting hole 231. It is attached to.
  • a pull stud 130 is attached to the rear end side of the main body member 110.
  • a male screw formed on the outer peripheral surface of the pull stud 130 and a female screw formed on the inner peripheral surface of the main body member forming the main body member passage 111 are screwed together.
  • the pull stud 130 has a pull stud passage 131 extending along the axial direction and having both ends open on the center side.
  • the portion on the rear end side of the pull stud 130 is inserted into the spindle inner space 10a formed by the spindle inner peripheral surface 11 of the spindle 10 of the machine tool. Then, the pull stud 130 is pulled in the direction of the arrow (the left side in FIG. 2, the rear end side of the main shaft 10) by the pulling member 12 provided on the machine tool side.
  • the main shaft inner peripheral surface portion 11a on the tip end side of the main shaft inner peripheral surface 11 is formed on a tapered surface that is inclined so that the inner diameter decreases from the front end side to the rear end side.
  • the main body member outer peripheral surface portion 112a and the main shaft inner peripheral surface portion 11a are tapered and fitted, and the main body member outer peripheral surface portion 112a (shank portion 112) is inside the main shaft. It is sandwiched by the peripheral surface portion 11a. That is, the main body member 110 is mounted on the spindle 10.
  • the cover 210 also moves to the rear end side of the main shaft 10. Then, when the rear end portion of the detent pin 213 of the cover 210 is inserted into the fitting hole 13 formed on the machine tool side, the detent pin 213 resists the elastic force of the spring 214. It is pressed in the direction (tip side) of being inserted into the hole 212. When the detent pin 213 moves to the tip side, the detent lever 215 fixed to the detent pin 213 also moves to the tip side.
  • the detent lever 215 moves from the position where it engages with the engaging portion 113 of the main body member 110 to the position where it is accommodated in the groove 217.
  • the main body member 110, the rotating portion of the adapter 120 and the pump 300 connected to the main body member 110 are fixed to the cover 210 and the cover 210. It becomes rotatable with respect to the case 220.
  • the detent pin 213 is fixed to the machine tool by inserting the rear end portion of the detent pin 213 into the fitting hole 13.
  • the cover 210 and the case 220 are fixed to the machine tool in a state where the rotation around the central axis P is restricted. Further, by accommodating the detent lever 215 fixed to the detent pin 213 in the groove 217, the rotation of the detent lever 215 around the detent pin 213 is restricted.
  • the main body member 110 connected to the spindle 10 rotates.
  • the rotating portion of the pump 300 which is connected to the main body member 110 via the adapter 120 and the knock pin 310, rotates.
  • the cooling medium supplied from the spindle 10 becomes the pull stud passage 131, the main body member passage 111 (including the filter 500), the adapter passage 121, the ring member passage 225a, and the first case passage 221. Is sucked from the suction port 301 of the pump 300.
  • the cooling medium boosted by the pump 300 is sent to the nozzle passage 241 via the discharge port 302 of the pump 300, the second case passage 222, the cap passage 232, and the nozzle mounting hole 231. Then, it is injected from the injection port 242.
  • the cover 210 is fixed to the machine tool
  • the case 220 is fixed to the cover 210
  • the cap 230 is fixed to the case 220
  • the nozzle 240 is attached to the cap 230. That is, the nozzle 240 is non-rotatably fixed to the machine tool via the cap 230, the case 220, and the cover 210.
  • the cooling medium injected from the injection port 242 of the nozzle 240 is not affected by the centrifugal force due to the rotation of the injection port as in the prior art.
  • the cooling medium can be injected intensively at a predetermined location.
  • the foreign matter contained in the cooling medium is removed by the filter 500 arranged in the main body member passage 111. Further, the relief valve 400 prevents the pressure of the cooling medium from exceeding the installed value.
  • the engaging portion 113 provided in the 110 (main body portion) and the groove 217 provided in the cover 210 (support portion) "provide a cooling medium injection restricted state that regulates the rotation of the main body portion with respect to the support portion, and the support portion. Is fixed to the machine tool, and a switching mechanism for switching to a cooling medium injection allowable state that allows rotation of the main body portion (rotating portion of the pump connected to the main body portion) with respect to the support portion is configured.
  • a tool magazine capable of accommodating multiple tool holders holding tools
  • a tool holder selected from a plurality of tool holders stored in the tool magazine is mounted on the spindle by a machining program.
  • a machine tool (called a "machining center") that processes a workpiece using a tool held in a selected tool holder will be described.
  • the cooling medium can be supplied from the spindle 10 to the tool holder mounted on the spindle 10.
  • the cooling medium injection device 100 of the present embodiment is housed in a tool magazine together with a plurality of tool holders. Attach the work to the machine tool.
  • the tool holder holding the tools required for machining is selected and mounted on the spindle 10. Then, by rotating the spindle 10, the work is machined using the tool held by the tool holder mounted on the spindle 10. At this time, the cooling medium supplied from the spindle 10 is supplied to the tool side.
  • the cooling medium injection device 100 housed in the tool magazine is set to a usable state. For example, the main body member 110 is attached to the spindle 10, and the cover 210 is fixed to the machine tool (the main body side that rotatably supports the spindle 10). As a result, the cooling medium supplied from the spindle 10 can be injected from the injection port 242 of the nozzle 240.
  • the rotation speed of the spindle 10 on which the main body member 110 of the cooling medium injection device 100 is mounted and the pressure of the cooling medium injected from the injection port 242 of the nozzle 240 of the cooling medium injection device 100 remain in the work.
  • the cooling medium is injected to the place where burrs are generated (or the place where burrs are likely to occur).
  • cooling medium injection device 100 of the present embodiment it is necessary for the worker to manually remove chips remaining on the work after processing and burrs formed during processing. With a simple configuration, it can be reliably removed in a short time without the need for.
  • the operation of removing chips and burrs using the cooling medium injection device 100 is not limited to the operation described above.
  • the present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible.
  • the main body is composed of a separate main body member and an adapter, but the main body can be composed of an appropriate number of members including 1.
  • the shape and configuration of the main body can be changed in various ways.
  • the support portion is composed of a cover, a case, and a ring member, but the support portion can be composed of an appropriate number of members including 1. Further, the shape and configuration of the support portion can be variously changed.
  • the configuration in which the main body portion is rotatably supported by the support portion is not limited to the configuration described in the embodiment.
  • the method of fixing the support portion to the machine tool while the main body portion is mounted on the spindle is not limited to the method described in the embodiment.
  • pumps having various known configurations having a fixed portion, a rotating portion, a suction port and a discharge port can be used.
  • a method of connecting the main body portion and the rotating portion of the pump various methods can be used.
  • the shape and configuration of the cap can be changed in various ways.
  • nozzles having various configurations can be used.
  • a switching mechanism for switching between a cooling medium injection restricted state that regulates the rotation of the main body with respect to the support and a cooling medium injection permitted state that fixes the support to the machine tool and allows the main body to rotate with respect to the support is implemented. It is not limited to the switching mechanism described in the embodiment.
  • a pressure control unit that controls the pressure of the cooling medium a pressure control unit having various configurations other than the relief valve can be used.
  • the pressure control unit may be omitted.
  • a filter for removing foreign matter contained in the cooling medium various known filters can be used.
  • the filter may be omitted.
  • the configurations described in the embodiments may be used alone or in combination of a plurality of appropriately selected configurations.
  • the cooling medium injection device of the present invention is preferably used for a machine tool provided with a tool magazine capable of accommodating a plurality of tool holders, but can also be used for a machine tool having various other configurations.

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Abstract

【課題】工作機械の主軸から供給される冷却媒体を増圧して噴射する冷却媒体噴射装置を提供する。 【解決手段】本体部材110は、工作機械の主軸10に装着可能である。本体部材110には、ポンプ300の回転部が連結されている。本体部材110およびポンプ300の回転部は、支持部(カバー210、ケース220、リング部材225)の内側空間内に回転可能に支持されている。支持部は、本体部材110が主軸10に装着された状態において工作機械に固定される。主軸10から供給される冷却媒体は、ポンプ300によって増圧された後、キャップ230のノズル取付孔231に取り付けられているノズル240の噴射口242から噴射される。

Description

冷却媒体噴射装置
 本発明は、工作機械の主軸から供給される冷却媒体を噴射する冷却媒体噴射装置に関する。
 金属製のワークの切削加工等を行う工作機械では、工作機械の主軸(「スピンドル」と呼ばれる)に装着可能な工具ホルダが用いられている。また、工具によりワークを加工する際には、ワークと工具との間の潤滑、ワークや工具の冷却、加工により発生した切り屑(「切粉」と呼ばれることもある)の除去(洗浄)等のために、油等の冷却媒体を工具の刃先等に供給する必要がある。このため、工作機械の主軸から供給される冷却媒体を通し、工具の刃先等に噴射する冷却媒体供給機構が設けられた工具ホルダが用いられている。さらに、冷却媒体を安定して噴射することができるようにするために、特許文献1(特開昭62-4550号公報)に開示されているような、主軸に連結される回転部を有するポンプにより構成される冷却媒体供給機構が設けられた工具ホルダが用いられている。
特開昭62-4550号公報
 一般的な工作機械の主軸から供給される冷却媒体の圧力では、工具ホルダに設けられている冷却媒体供給機構から噴射される冷却媒体によって、ワークの加工時に発生する切り屑を十分に除去することができない。また、ワークの加工時に発生するバリも十分に除去することができない。
 このため、作業員は、ワークを加工した後、ワークに残っている切り屑やバリを手作業で除去している。
 ここで、工具ホルダに設けられている冷却媒体供給機構から噴射される冷却媒体の圧力を高めることによって、切り屑やバリの除去効果を高めることが考えられる。
 工具ホルダに設けられている冷却媒体供給機構から噴射される冷却媒体の圧力を高めるには、工作機械の主軸から供給される冷却媒体の圧力を高める必要がある。
 しかしながら、工作機械の主軸から供給される冷却媒体の圧力を高めるためには、工作機械を高圧仕様に設計する必要があり、非常に高価となる。
 また、特許文献1に開示されているような、主軸に連結される回転部を有するポンプにより構成される冷却媒体供給機構が設けられた工具ホルダを用い、ポンプの回転部の回転数を高めることによって、冷却媒体供給機構から噴射される冷却媒体の圧力を高めることが考えられる。
 しかしながら、特許文献1に開示されている工具ホルダは、保持している工具を用いてワークを加工しながら、工具の刃先等に冷却媒体を噴射するものである。このため、工具ホルダの回転数を高めるには限界がある。
 さらに、特許文献1に開示されている工具ホルダでは、冷却媒体供給機構の噴射口が主軸とともに回転するため、噴射口から噴射される冷却媒体は、遠心力によって拡散される。このため、冷却媒体を、所定箇所に集中的に噴射することができない。すなわち、冷却媒体を、切り屑が残り易い箇所やバリが発生し易い個所に集中的に噴射することができない。
 本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、工作機械の主軸から供給される冷却媒体の圧力を高めることができるとともに、所定個所に集中的に噴射することができる冷却媒体噴射装置を提供することを目的とする。
 本発明は、本体部と、支持部と、ポンプと、キャップと、ノズルを有している。
 本体部は、工作機械の主軸に装着可能に構成されている。また、本体部は、主軸に装着された状態において、主軸から供給される冷却媒体が通される本体部通路を有している。本体部を主軸に装着する方法としては、種々の方法を用いることができる。例えば、本体部の後端側にプルスタッドを取り付け、プルスタッドを主軸側に引き込む方法が用いられる。
 支持部は、筒状に形成され、支持部内側空間内に本体部を回転可能に支持する。支持部は、本体部が主軸に装着された状態において、工作機械に固定される。例えば、本体部が主軸に装着されていない状態(支持部が工作機械に固定されていない状態)において、本体部が支持部に対して回転不能であり、本体部が主軸に装着された状態(支持部が工作機械に固定された状態)において、本体部が支持部に対して回転可能となるように構成される。支持部を本体部に固定する方法としては、種々の方法を用いることができる。また、支持部は、冷却媒体を通す第1の通路と第2の通路を有している。
 ポンプは、回転部、吸入口および吐出口を有している。ポンプの回転部は、本体部に連結されているとともに、支持部の支持部内側空間内に回転可能に支持されている。ポンプは、回転部が回転することによって、吸入口から吸入した冷却媒体の圧力を高めて吐出口から吐出する。ポンプとしては種々の構成のポンプを用いることができる。ポンプの回転部は、本体部の回転に連動して回転すればよく、本体部に直接連結してもよいし、他の部材を介して連結してもよい。
 キャップは、支持部の、ポンプより本体部と反対側の箇所に、支持部の支持部内側空間を閉じるように取り付けられる。また、キャップは、ノズルが取り付けられるノズル孔と、ノズル孔に連通しているキャップ通路を有している。
 ノズルは、噴射口を有するノズル通路が形成されており、キャップのノズル孔に、ノズル通路がノズル孔に連通するように取り付けられる。
 本発明では、本体部の本体部通路が、支持部の第1の通路を介してポンプの吸入口に連通し、ポンプの吐出口が、支持部の第2の通路を介してキャップのキャップ通路に連通するように構成されている。
 ポンプの回転部に連結されている本体部が主軸に装着された状態において、主軸の回転数は、ノズルの噴射口から、所定圧力の冷却媒体が噴射されるように設定される。
 本発明の冷却媒体噴射装置では、工作機械の主軸から供給される冷却媒体の圧力を、ワークの加工時に発生する切り屑やバリを除去可能な圧力に高めることができるとともに、冷却媒体を所定方向に集中的に噴射することができる。このため、本発明の冷却媒体噴射装置を用いることにより、加工後のワークに残っている切り屑やバリを、安価に、簡単な構成で、確実に除去することができる。
 本発明の異なる形態では、ポンプの吐出口から吐出される冷却媒体の圧力が設定値より上昇するのを防止する圧力制御部を備えている。圧力制御部としては、公知の種々の構成の圧力制御部を用いることができる。
 本形態では、冷却媒体の圧力上昇を防止することができる。
 本発明の異なる形態では、本体部通路には、冷却媒体に含まれている異物を除去するフィルタが設けられている。フィルタとしては、公知の種々のフィルタを用いることができる。
 本形態では、潤滑効果、冷却効果や洗浄効果を高めることができる。
 本発明の冷却媒体噴射装置を用いることにより、工作機械の主軸から供給される冷却媒体の圧力を高めることができるとともに、冷却媒体を、所定個所に集中的に噴射することができる。これにより、加工後のワークに残っている切り屑やバリを容易に、確実に除去することができる。
一実施形態の冷却媒体噴射装置の断面図である。 一実施形態の冷却媒体噴射装置を工作機械に取り付ける動作を説明する図である。 図1の要部の部分拡大図である。
 以下の詳細な説明は、本発明の好ましい適用例を実施するための詳細情報を当業者に教示するに留まる。本発明の技術的範囲は、詳細な説明によって制限されず、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。このため、以下の詳細な説明における構成や方法の組み合わせは、広義の意味において、本発明を実施するのに全て必須であるというものではなく、添付図面の参照番号とともに記載された詳細な説明において、本発明の代表的形態を開示するに留まるものである。
 以下に、本発明の冷却媒体噴射装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
 なお、以下では、冷却媒体噴射装置100の中心線Pに沿った方向を「軸方向」という。そして、軸方向に沿って、ノズル240が配置されている側(図1では右側)を「先端側」という。また、軸方向に沿って、ノズル240が配置されている側と反対側(本体部材110が配置されている側)(図1では左側)を「後端側」という。
 本発明の冷却媒体噴射装置の一実施形態を、図1~図3を参照して説明する。
 本実施形態の冷却媒体噴射装置100は、本体部、支持部、キャップ230、ノズル240、ポンプ300、リリーフ弁400、フィルタ500を有している。
 本体部は、本体部材110とアダプタ120により構成されている。
 本体部材110は、後端側に、工作機械の主軸に装着されるシャンク部112を有している。シャンク部112に対応する本体部材外周面部分112aは、先端側から後端側に向かって外径が小さくなるように傾斜しているテーパー面に形成されている。本体部材外周面部分112aのテーパー面は、後述する、工作機械の主軸10の主軸内周面部分11aのテーパー面とテーパー嵌合可能に形成されている。また、本体部材110は、後述する、カバー210に設けられている回り止めレバー215が係合可能な係合部113を有している。
 また、本体部材110は、中心側に、軸方向に沿って延在する本体部材通路111を有している。本体部材通路111は、本体部材110のシャンク部112が主軸10に装着された状態において、主軸10から供給される冷却媒体が通るように形成されている。
 フィルタ500は、本体部材通路111内に配置され、本体部材通路111を通る冷却媒体に含まれている異物を除去する。フィルタ500としては、冷却媒体に含まれている異物を除去可能な公知の種々のフィルタを用いることができる。
 アダプタ120は、本体部材110の先端側に取り付けられている。本実施形態では、アダプタ120の後端側の部分が、本体部材110の本体部材通路111内に、本体部材110の先端側から挿入されてネジ結合されている。また、アダプタ120の先端側の部分は、本体部材110の先端側端面から飛び出ている。本体部材110とアダプタ120の間には、Oリング等のシール部材が配置されている。
 アダプタ120は、冷却媒体が通るアダプタ通路121を有している。アダプタ通路121は、軸方向に沿って延在する第1の通路部分と、第1の通路部分の先端側に接続され、径方向に沿って延在する第2の通路部分を有している。第1の通路部分の後端側は、本体部材通路111と連通し、第2の通路部分は、アダプタ120の先端側の部分の外周面に開口している。
 本体部材110とアダプタ120によって、本発明の「本体部」が構成され、本体部材通路111とアダプタ通路121によって、本発明の「本体部通路」が形成されている。
 支持部は、本体部(本体部材110、アダプタ120)およびポンプ300の回転部を回転可能に支持する。支持部は、カバー210、ケース220、リング部材225により構成されている。
 カバー210のカバー内側空間内には、ベアリング(軸受け)211を介して本体部材110が回転可能に配置されている。これにより、本体部材110は、カバー210に対して回転可能である。
 また、カバー210は、孔212を有している。孔212は、カバー210の、本体部材110が配置されるカバー内側空間より径方向外周側(中心線Pから離れる方向)に離間する位置に形成され、軸方向に沿って延在している。孔212は、後端側が開口している。孔212内には、回り止めピン213が、孔212の延在方向に沿って移動可能に挿入されている。回り止めピン213は、スプリング214の弾性力によって、孔212から抜け出る方向(後端側)に移動する力を受ける。
 回り止めピン213の後端側には、回り止めレバー215が固定されている。回り止めレバー215の軸方向の位置は、回り止めピン213にネジ結合されているナット216によって調整される。
 また、カバー210は、回り止めレバー215を収納可能な溝217を有している。
 本体部材110が主軸10に装着されてない状態(カバー210が工作機械に固定されてない状態)では、回り止めピン213は、スプリング214の弾性力によって、孔212から抜け出る方向(後端側)に移動する。これにより、回り止めレバー215が、本体部材110の係合部113に係合し、カバー210に対する本体部材110の回転が阻止される。
 一方、本体部材110が主軸に装着された状態(カバー210が工作機械に固定された状態)では、回り止めピン213が、スプリング214の弾性力に抗して、孔212内に挿入される方向(先端側)に移動する力を受ける(詳しくは後述する)。これにより、回り止めレバー215は、本体部材110の係合部113と係合する位置から、カバー210の溝217内に収納される位置に移動する。回り止めレバー215と本体部材110の係合部113との係合が解除されると、本体部材110は、カバー210に対して回転可能となる。
 ケース220は、ボルト等によってカバー210の先端側に固定されている。
 ケース220は、第1のケース通路221と第2のケース通路222を有している。
 リング部材225は、ケース220の後端側の部分とアダプタ120の先端側の部分との間に配置されている。リング部材225は、径方向に延在し、リング部材225の内周面および外周面に開口しているリング部材通路225aを有している。リング部材225は、リング部材通路225aとアダプタ通路121(第2の通路部分)および第1のケース通路221が連通するように配置される。
 リング部材225とアダプタ120の間にはシール部材226(例えば、Oリング)が配置され、リング部材225とケース220の間にはシール部材227(例えば、Oリング)が配置されている。
 リング部材225は、ケース220の内周面にネジ結合されている固定部材228により押圧されることで回り止めされる。
 カバー210のカバー内側空間、ケース220のケース内側空間およびリング部材225のリング部材内側空間によって、本発明の「支持部内側空間」が形成される。
 ポンプ300は、冷却媒体の圧力を高める(増圧する)。ポンプ300としては、固定部と回転部を有する、公知の種々のポンプを用いることができる。本実施形態では、ケース220(固定部)と、ケース220のケース内側空間内に回転可能に支持されている回転部を有する内接型ギヤポンプを用いている。ポンプ300の固定部は、ケース220の、ポンプ300の回転部に対応する部分により構成される。
 ポンプ300の回転部は、後端側が本体部材110に連結されている。本実施形態では、ポンプ300の回転部の後端側は、本体部材110に連結されているアダプタ120に、ノックピン310を介して連結されている。また、ポンプ300の回転部の先端側の部分は、キャップ230(後述する)に形成されている凹部内に回転可能に支持されている。すなわち、ポンプ300の回転部は、ケース220のケース内側空間内に回転可能に支持されている。これにより、主軸10に装着された本体部材110の回転に連動して、ポンプ300の回転部が回転する。
 ポンプ300は、吸入口301と吐出口302を有している。そして、ポンプ300の回転部が回転すると、吸入口301から吸入した冷却媒体の圧力を高めて(増圧して)吐出口302から吐出する。
 吐出口302は、第2のケース通路222に連通している。
 カバー210、ケース220、リング部材225によって、本発明の「支持部」が構成され、リング部材通路225aと第1のケース通路221によって、本発明の「支持部の第1の通路」が形成され、第2のケース通路222によって、本発明の「支持部の第2の通路」が形成されている。
 また、ケース220は、第2のケース通路222から分岐している排出通路223を有している。排出通路223には、リリーフ弁400が配置されている。
 図3に示すように、リリーフ弁400は、リリーフ弁通路411内に、第2のケース通路222側から排出口411a側に向かって、スチールボール(弁体)412、弁支持体413、リリーフスプリング414が配置されている。
 リリーフ弁400は、第2のケース通路222内の冷却媒体の圧力が設定値以上になるのを防止する。具体的には、第2のケース通路222内の冷却媒体の圧力が設定値以上になると、リリーフスプリング414の弾性力に抗して、スチールボール412および弁支持体413が、第2のケース通路222と反対側に移動する。これにより、第2のケース通路222内の冷却媒体が排出口411aから排出され、第2のケース通路222内の冷却媒体の圧力が低下する。第2のケース通路222内の冷却媒体の圧力が低下すると、スプリング414の弾性力によって、スチールボール412および弁支持体413が、第2のケース通路222側に移動する。
 キャップ230は、ボルト等によって、ケース220の先端側に、ケース220のケース内側空間を塞ぐように固定される。
 キャップ230は、ノズル240が取り付けられるノズル取付孔231と、ノズル取付孔231に連通しているキャップ通路232を有している。
 キャップ230は、キャップ通路232がケース220の第2のケース通路222と連通するように、ケース220に固定される。
 ノズル240は、噴射口242に連通しているノズル通路241を有している。
 ノズル240は、キャップ230のノズル取付孔231に取り付けられる。本実施形態では、ノズル240は、ノズル240の後端側の外周に形成されている雄ネジと、ノズル取付孔231の内周面に形成されている雌ネジとのネジ結合によってノズル取付孔231に取り付けられている。
 次に、本実施形態の冷却媒体噴射装置100を工作機械に取り付ける動作の一例を、図2を参照して説明する。
 本体部材110の後端側に、プルスタッド130が取り付けられる。例えば、プルスタッド130の外周面に形成されている雄ネジと、本体部材通路111を形成する本体部材内周面に形成されている雌ネジをネジ結合させる。プルスタッド130は、中心側に、軸方向に沿って延在し、両端が開口しているプルスタッド通路131を有している。プルスタッド130が本体部材110の後端側に取り付けられることによって、プルスタッド通路131と本体部材通路111が連通する。
 プルスタッド130の後端側の部分を、工作機械の主軸10の主軸内周面11により形成される主軸内側空間10a内に挿入する。そして、工作機械側に設けられている引き込み部材12によりプルスタッド130を矢印方向(図2の左側。主軸10の後端側。)に引き込む。主軸内周面11の先端側の主軸内周面部分11aは、内径が先端側から後端側に向かって小さくなるように傾斜しているテーパー面に形成されている。これにより、プルスタッド130が主軸内側空間10a内に引き込まれると、本体部材外周面部分112aと主軸内周面部分11aがテーパー嵌合し、本体部材外周面部分112a(シャンク部112)が主軸内周面部分11aにより挟持される。すなわち、本体部材110が主軸10に装着される。
 また、本体部材110が主軸10の後端側に移動することによって、カバー210も主軸10の後端側に移動する。そして、カバー210の回り止めピン213の後端部が、工作機械側に形成されている嵌合孔13内に挿入されると、回り止めピン213が、スプリング214の弾性力に抗して、孔212内に挿入される方向(先端側)に押圧される。
 回り止めピン213が先端側に移動すると、回り止めピン213に固定されている回り止めレバー215も先端側に移動する。そして、本体部材110が主軸10に装着された状態では、回り止めレバー215は、本体部材110の係合部113と係合する位置から、溝217内に収容される位置に移動する。回り止めレバー215と係合部113との係合が解除されると、本体部材110、本体部材110に連結されているアダプタ120およびポンプ300の回転部が、カバー210およびカバー210に固定されているケース220に対して回転可能となる。
 なお、回り止めピン213の後端部が嵌合孔13内に挿入されることによって、回り止めピン213が工作機械に固定される。これにより、カバー210およびケース220は、中心軸P回りの回転が規制された状態で、工作機械に固定される。さらに、回り止めピン213に固定されている回り止めレバー215が溝217内に収容されることによって、回り止めレバー215の、回り止めピン213回りの回転が規制される。
 このような状態において、主軸10が回転すると、主軸10に連結されている本体部材110が回転する。さらに、アダプタ120およびノックピン310を介して本体部材110に連結されている、ポンプ300の回転部が回転する。
 ポンプ300の回転部が回転すると、主軸10から供給される冷却媒体が、プルスタッド通路131、本体部材通路111(フィルタ500を含む)、アダプタ通路121、リング部材通路225a、第1のケース通路221を介して、ポンプ300の吸入口301から吸入される。そして、ポンプ300によって増圧された冷却媒体は、ポンプ300の吐出口302、第2のケース通路222、キャップ通路232、ノズル取付孔231を介してノズル通路241に送られる。そして、噴射口242から噴射される。
 本実施形態では、カバー210は、工作機械に固定され、ケース220は、カバー210に固定され、キャップ230は、ケース220に固定され、ノズル240は、キャップ230に取り付けられている。すなわち、ノズル240は、キャップ230、ケース220、カバー210を介して工作機械に回転不能に固定される。このため、ノズル240の噴射口242から噴射される冷却媒体は、従来技術のような噴射口の回転による遠心力の影響を受けない。これにより、冷却媒体を、所定箇所に集中的に噴射することができる。
 冷却媒体に含まれている異物は、本体部材通路111に配置されているフィルタ500によって除去される。
 また、リリーフ弁400によって、冷却媒体の圧力が設置値以上になるのが防止される。
 本実施形態では、カバー210(支持部)に設けられている回り止めピン213、回り止めピン213に設けられている回り止めレバー215、工作機械側に設けられている嵌合孔13、本体部材110(本体部)に設けられている係合部113、カバー210(支持部)に設けられている溝217によって、「支持部に対する本体部の回転を規制する冷却媒体噴射規制状態と、支持部を工作機械に固定するとともに、支持部に対する本体部(本体部に連結されているポンプの回転部)の回転を許容する冷却媒体噴射許容状態とに切り替える切替機構」が構成される。
 工具を用いてワークを加工する際の動作の一例を以下に説明する。以下では、工具を保持している複数の工具ホルダを収容可能なツールマガジンを備え、加工プログラムにより、ツールマガジンに収納されている複数の工具ホルダの中から選択した工具ホルダを主軸に装着し、選択した工具ホルダに保持されている工具を用いてワークを加工する工作機械(「マシニングセンター」と呼ばれている)について説明する。なお、主軸10から、主軸10に装着されている工具ホルダに冷却媒体を供給可能に構成されている。
 本実施形態の冷却媒体噴射装置100は、複数の工具ホルダとともにツールマガジンに収納される。
 工作機械に、ワークを取り付ける。
 ツールマガジンに収容されている工具ホルダの中から、加工に必要な工具を保持している工具ホルダを選択し、主軸10に装着する。そして、主軸10を回転させることによって、主軸10に装着された工具ホルダに保持されている工具を用いてワークを加工する。この時、主軸10から供給される冷却媒体が、工具側に供給される。
 ワークの加工を行った後、ツールマガジンに収容されている冷却媒体噴射装置100を使用可能な状態に設定する。例えば、本体部材110を主軸10に装着し、カバー210を工作機械(主軸10を回転可能に支持する本体側)に固定する。これにより、主軸10から供給される冷却媒体を、ノズル240の噴射口242から噴射可能な状態となる。
 そして、冷却媒体噴射装置100の本体部材110が装着されている主軸10の回転数を、冷却媒体噴射装置100のノズル240の噴射口242から噴射される冷却媒体の圧力が、ワークに残っている切り屑やバリを除去可能な圧力となるように設定する。
 そして、冷却媒体噴射装置100(またはワーク)を移動させることにより、ノズル240の噴射口242から、加工が終了したワークの、切り屑が残っている個所(あるいは、切り屑が残り易い箇所)やバリが発生している個所(あるいは、バリが発生し易い箇所)に冷却媒体を噴射する。
 以上のように、本実施形態の冷却媒体噴射装置100を用いることにより、加工後のワークに残っている切り屑や加工時に形成されたバリ等を、作業員の手作業による除去作業を必要とすることなく、簡単な構成で、短時間に、確実に除去することができる。
 なお、冷却媒体噴射装置100を用いて切り屑やバリを除去する動作は、前記説明した動作に限定されない。
 本発明は、実施形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
 本体部を、別体の本体部材とアダプタにより構成したが、本体部は、1を含む適宜の数の部材により構成することができる。また、本体部の形状や構成は、種々変更可能である。
 支持部を、カバー、ケース、リング部材により構成したが、支持部は、1を含む適宜の数の部材により構成することができる。また、支持部の形状や構成は、種々変更可能である。
 本体部を支持部に回転可能に支持する構成は、実施形態で説明した構成に限定されない。
 本体部が主軸に装着されている状態において、支持部を工作機械に固定する方法は、実施形態で説明した方法に限定されない。
 ポンプとしては、固定部、回転部、吸入口および吐出口を有する、公知の種々の構成のポンプを用いることができる。
 本体部とポンプの回転部を連結する方法としては、種々の方法を用いることができる。
 キャップの形状や構成は、種々変更可能である。
 ノズルとしては、種々の構成のノズルを用いることができる。
 支持部に対する本体部の回転を規制する冷却媒体噴射規制状態と、支持部を工作機械に固定するとともに、支持部に対する本体部の回転を許容する冷却媒体噴射許容状態とに切り替える切替機構は、実施形態で説明した切替機構に限定されない。
 冷却媒体の圧力を制御する圧力制御部としては、リリーフ弁以外の種々の構成の圧力制御部を用いることができる。なお、圧力制御部は、省略することもできる。
 冷却媒体に含まれている異物を除去するフィルタとしては、公知の種々のフィルタを用いることができる。なお、フィルタは、省略することもできる。
 実施形態で説明した構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択した複数を組み合わせて用いることもできる。
 本発明の冷却媒体噴射装置は、好適には、複数の工具ホルダを収容可能なツールマガジンを備える工作機械に用いられるが、これ以外の種々の構成の工作機械に用いることもできる。
10 工作機械の主軸
10a 主軸内側空間
11 主軸内周面
11a 主軸内周面部分
12 引き込み部材
13 嵌合孔
100 冷却媒体噴射装置
110 本体部材
111 本体部材通路
112 シャンク部
113 係合部
120 アダプタ(接続部材)
121 アダプタ通路(接続部材通路)
130 プルスタッド
131 プルスタッド通路
210 カバー
211 ベアリング(軸受け)
212 孔
213 回り止めピン
214 スプリング
215 回り止めレバー
216 ナット
217 溝
220 ケース
221 第1のケース通路
222 第2のケース通路
223 排出通路
225 リング部材
225a リング部材通路
226 シール部材
227 シール部材
228 固定部材
230 キャップ
231 ノズル取付孔
232 キャップ通路
240 ノズル
241 ノズル通路
242 噴射口
300 ポンプ
301 吸入口
302 吐出口
310 ノックピン
400 リリーフ弁
411 リーフ弁通路
411a 排出口
412 スチールボール(弁体)
413 弁支持体
414 リリーフスプリング
500 フィルタ

Claims (3)

  1.  工作機械の主軸から供給される冷却媒体を増圧して噴射する冷却媒体噴射装置であって、
     本体部と、支持部と、ポンプと、キャップと、ノズルと、を備え、
     前記本体部は、軸方向に沿って延在する本体部通路を有し、前記工作機械の前記主軸に装着可能であるとともに、前記工作機械の前記主軸に装着された状態において、前記主軸から供給される冷却媒体が前記本体部通路に通されるように構成されており、
     前記支持部は、前記本体部が回転可能に配置される支持部内側空間と、第1の通路および第2の通路を有し、前記本体部が前記工作機械の前記主軸に装着された状態において、前記工作機械に固定されるように構成されており、
     前記ポンプは、回転部と、吸入口と、吐出口と、を有し、前記回転部は、前記本体部に連結されているとともに、前記支持部の前記支持部内側空間内に回転可能に配置され、前記回転部が回転することによって、前記吸入口から吸入した冷却媒体の圧力を高めて前記吐出口から吐出するように構成されており、
     前記キャップは、ノズルが取り付けられるノズル孔と、前記ノズル孔に連通しているキャップ通路を有し、前記支持部の、前記ポンプより前記本体部と反対側の箇所に、前記持持部の前記支持部内側空間を閉じるように取り付け可能に構成されており、
     前記ノズルは、噴射口と、前記噴射口に連通しているノズル通路を有し、前記キャップの前記ノズル孔に取り付けられた状態において、前記ノズル通路が前記キャップ通路に連通するように構成されており、
     前記本体部の前記本体部通路が、前記支持部の前記第1の通路を介して前記ポンプの前記吸入口に連通し、前記ポンプの前記吐出口が、前記支持部の前記第2の通路を介して前記キャップの前記キャップ通路に連通するように構成されていることを特徴とする冷却媒体噴射装置。
  2.  請求項1に記載の冷却媒体噴射装置であって、
     前記ポンプの前記吐出口から吐出される冷却媒体の圧力が設定値より上昇するのを防止する圧力制御部を備えていることを特徴とする冷却媒体噴射装置。
  3.  請求項1または2に記載の冷却媒体噴射装置であって、
     前記本体部通路には、冷却媒体に含まれている異物を除去するフィルタが設けられていることを特徴とする冷却媒体噴射装置。
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