(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在なスピンドルの中空通路内を通過して工具に吐出する工具用潤滑剤を供給装置から当該スピンドルに供給する供給方法において、
前記スピンドルの装着孔に工具ホルダのシャンクを装着し該スピンドルおよび工具ホルダを回転させる初期に、前記スピンドルの中空通路内に該スピンドルの回転で内壁を液膜で飽和させて環状の液膜通路が形成されるように定量供給時よりも増量させたクーラントを供給する初期増量回路と、定量のクーラントを供給する定量供給回路と、前記初期増量回路及び前記定量供給回路とエア回路による潤滑剤の供給時期と供給量とを制御する制御装置とを少なくとも備えるクーラントセミドライ装置を設け、  
圧縮空気と前記初期増量回路でスピンドルの回転の初期に増量されたクーラントとが、気相と液相との気液二相のスラグ流の状態で前記スピンドルに供給され、
該スピンドルの中空通路内の壁面に前記スピンドルの回転により環状の液膜通路が形成された後に、
前記定量供給回路で定量のクーラントを前記制御装置の指令により、前記スピンドルに気相と液相との気液二相のスラグ流の状態で供給し、スピンドル内の環状流を一定に保つことで、液膜表層の潤滑剤が圧縮空気によって工具先端からミスト化した状態で吐出させられること、
を特徴とする工具への潤滑剤供給方法。
【請求項２】
回転自在なスピンドルの中空通路内を通過する工具用潤滑剤を供給するクーラントセミドライ装置において、
前記スピンドルの装着孔にシャンクを装着し当該スピンドルを回転させる初期に、前記スピンドルの中空通路内に前記スピンドルの回転で内壁を液膜で飽和させて環状の液膜通路が形成されるように定量供給時よりも増量させたクーラントを制御装置の指令により前記スピンドルに供給する初期増量回路と、
該初期増量回路でスピンドルの回転の初期に増量されたクーラントが前記中空通路内の壁面に、前記スピンドルの回転により環状の液膜に形成された後に、前記制御装置の指令により、定量のクーラントを前記スピンドルに供給する定量供給回路と、
圧縮空気と、前記増量されたクーラント若しくは前記定量のクーラントとを気相と液相との気液二相のスラグ流の状態でミキシングノズルおよび主軸用管を介して前記スピンドルに供給すべく、かつ、液膜表層の潤滑剤を工具先端からミスト化した状態で吐出させるべく、前記圧縮空気を前記ミキシングノズルを介して前記スピンドルに供給するエア回路と、を少なくとも有すること、
を特徴とするクーラントセミドライ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に装着される工具ホルダに対して液体等を供給するクーラントセミドライ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械における回転自在なスピンドルの先端部のホルダ装着孔に、工具ホルダのシャンクを装着して、工具ホルダの主体部を回転させる初期において、前記工具ホルダに向けて液体供給手段から流体を供給するようにした工作機械における工具ホルダへの液体供給装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９７５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の供給装置は、微量のクーラント，水，油、オイルミストなどによるＭＱＬ（Minimum  Quantity  Lubrication：最小油量による加工）であって、図２乃至図３の従来方式に示すように、スピンドル１１の中空通路１１ａ内を通過する際に、該スピンドル１１の回転による遠心力の影響により、ミスト状の潤滑剤が内壁面に付着し、図４に示すように、管内の環状流の状態にて液化滞留する。
【０００５】
中空通路１１ａ内に一定厚の液膜が形成されるまで、工具よりミスト状の切削剤が出てこないので、相当の時間、待たなければならずミストの応答性が悪い。マシニングセンタのような工具の交換が頻繁に行われる工作機械では、このミスト状の切削剤の吐出待ち時間が累積して相当の時間を費やされることになる。本発明に係るクーラントセミドライ装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る工具への潤滑剤供給方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、回転自在なスピンドルの中空通路内を通過して工具に吐出する工具用潤滑剤を供給装置から当該スピンドルに供給する供給方法において、前記スピンドルの装着孔に工具ホルダのシャンクを装着し該スピンドルおよび工具ホルダを回転させる初期に、前記スピンドルの中空通路内に該スピンドルの回転で内壁を液膜で飽和させて環状の液膜通路が形成されるように定量供給時よりも増量させたクーラントを供給する初期増量回路と、定量のクーラントを供給する定量供給回路と、前記初期増量回路及び前記定量供給回路とエア回路による潤滑剤の供給時期と供給量とを制御する制御装置とを少なくとも備えるクーラントセミドライ装置を設け、圧縮空気と前記初期増量回路でスピンドルの回転の初期に増量されたクーラントとが、気相と液相との気液二相のスラグ流の状態で前記スピンドルに供給され、該スピンドルの中空通路内の壁面に前記スピンドルの回転により環状の液膜通路が形成された後に、前記定量供給回路で定量のクーラントを前記制御装置の指令により前記スピンドルに気相と液相との気液二相のスラグ流の状態で供給し、スピンドル内の環状流を一定に保つことで、液膜表層の潤滑剤が圧縮空気によって工具先端からミスト化した状態で吐出させられることである。
【０００７】
本発明に係るクーラントセミドライ装置の要旨は、回転自在なスピンドルの中空通路内を通過する工具用潤滑剤を供給するクーラントセミドライ装置において、
前記スピンドルの装着孔にシャンクを装着し当該スピンドルを回転させる初期に、前記スピンドルの中空通路内に前記スピンドルの回転で内壁を液膜で飽和させて環状の液膜通路が形成されるように定量供給時よりも増量させたクーラントを制御装置の指令により前記スピンドルに供給する初期増量回路と、
該初期増量回路でスピンドルの回転の初期に増量されたクーラントが前記中空通路内の壁面に、前記スピンドルの回転により環状の液膜に形成された後に、前記制御装置の指令により、定量のクーラントを前記スピンドルに供給する定量供給回路と、
圧縮空気と、前記増量されたクーラント若しくは前記定量のクーラントとを気相と液相との気液二相のスラグ流の状態でミキシングノズルおよび主軸用管を介して前記スピンドルに供給すべく、かつ、液膜表層の潤滑剤を工具先端からミスト化した状態で吐出させるべく、前記圧縮空気を前記ミキシングノズルを介して前記スピンドルに供給するエア回路と、を少なくとも有することである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の工具への潤滑剤供給方法と、それに使用されるクーラントセミドライ装置によれば、スピンドルの中空通路に、初期的に送り込まれたスラグ流状の初期増量クーラントにより、前記中空通路の内壁を瞬時に厚膜で飽和させ、環状流の状態で液化滞留させる。
その後に送られる定量のクーラントも同様にスラグ流状で供給することで、スピンドル内の環状流の状態を一定に保ち、その結果、スピンドル内に形成維持された液膜表層の潤滑剤がエア圧によりスムーズに工具先端部に送られ、工具出口でミスト化されると言う優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るクーラントセミドライ装置１の概略構成図である。
【図２】従来例に係るクーラントセミドライ装置１０の概略構成図である。
【図３】スピンドルの中空通路内における液膜の出来具合が、従来例と本発明とでどのように異なるかを示す説明断面図である。
【図４】管内二相流の流動様式を示す説明用断面図である。
【図５】クーラント液供給時間と工具へのクーラント液吐出量との関係を示す関係曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るクーラントセミドライ装置１は、図１に示すように、スピンドル（主軸）の中空通路において、スピンドル回転の初期に、初期増量回路装置により、スピンドルの中空通路内に、多量のクーラント液を送り込んで、瞬時に厚膜で飽和させ、図４に示すように環状流の状態で液化滞留させる。そして、定量クーラント液で該液膜を一定に保つことでスピンドル内に形成維持された液膜表層の潤滑剤を圧縮空気によりスムーズに工具先端部に送り出すようにするものである。
【実施例１】
【００１１】
図１に示すように、工作機械における回転自在なスピンドル１１の中空通路１１ａ内を通過してシャンクに取り付けられる工具（図示せず）から、ミスト化された状態で吐出する工具用潤滑剤を、潤滑剤の供給装置１からミキシングノズル５を介し、図４に示すように、ミスト化しないで、気相と液相との気液二相のスラグ流（同様な大気泡が流れる状態）で、当該スピンドル１１に供給する供給方法である。
【００１２】
かかる供給方法において、まず、前記スピンドル１１の装着孔にシャンクを装着して、所要の工具を取り付ける。そして、スピンドル１１の回転の初期に、前記スピンドル１１の中空通路１１ａ内に、液膜通路がほぼ全長に亘り形成されるように、定量供給時よりも増量させたクーラントを供給する初期増量回路と、定量のクーラントを供給する定量供給回路と、エア回路と、前記初期増量回路及び定量供給回路による潤滑剤の供給時期と供給量とを制御する制御装置４とを少なくとも備えるクーラントセミドライ装置１を設ける。
【００１３】
前記初期増量回路は、図１に示すように、工作機械における油槽タンク１２に初期増量用ポンプ２を接続し、該初期増量用ポンプ２とミキシングノズル５とを初期増量用管６で接続してなるものである。前記初期増量用ポンプ２は、多連ポンプである。これは、工具および機械等により初期増量の量が異なるので、迅速に対応させるべく複数個の初期増量用ポンプにより初期増量の量を加減するためばかりでなく、コスト的にも廉価となるからである。また、前記ミキシングノズル５は、スピンドル１１の基部に接続されている。
【００１４】
前記定量供給回路は、前記油槽タンク１２に定量供給用ポンプ３を接続し、該定量供給用ポンプ３と前記ミキシングノズル５とを定量供給用管７で接続してなる。更に、エア供給装置８および該エア供給装置８とミキシングノズル５とを接続するエア供給管８ａがある。ミキシングノズル５はクーラントをミスト化することなく圧縮空気により送る構造となっている。ちなみに従来方法に係る図２に示すミキシングノズルはクーラントをミスト化する構造となっている。
【００１５】
更に、前記制御装置４は、上記の初期増量回路及び定量供給回路による潤滑剤の供給時期と供給量とを制御するものであり、工具をスピンドル１１に装着して該スピンドル１１を回転させた後は、クーラント液の供給を自動で制御する。
【００１６】
このようなクーラントセミドライ装置１を構成した後、工具への潤滑剤供給方法を実施するには、まず、図１に示すように、制御装置４によりスピンドル１１を回転させ、それと同時に、初期増量用ポンプ２を駆動させる。
【００１７】
前記初期増量用ポンプ１２の駆動により、定量供給時よりも増量されたクーラントが初期増量用管６を通って供給され、その後、エア供給用管８ａからのエアーとともにミキシングノズル５および主軸用管９を介して、気相と液相との気液二相のスラグ流の状態（図４参照）でスピンドル１１の中空通路１１ａに至る。そこで、図３中の発明方式に示すように、増量されたクーラントが中空通路１１ａに浸入し飽和されて、液膜１３による液膜通路１３ａがスピンドル１３の回転による遠心力で形成される。
【００１８】
前記液膜１３による液膜通路１３ａは、前記中空通路１１ａのほぼ全長に亘り短時間で形成される。該液膜通路１３ａが形成された後に、制御装置４により、定量供給用ポンプ３から定量で微量のクーラントが定量供給用管７を介してミキシングノズル５に送出され、同時に、エアがエア供給装置８からエア供給用管８ａを介して前記ミキシングノズル５に圧送される。このミキシングノズル５で前記微量のクーラントとエアとが気相と液相との気液二相のスラグ流の状態（図４参照）で主軸用管９を介してスピンドル１１の中空通路１１ａに至る。
【００１９】
前記スラグ流となったクーラント液は、図３中の発明方式に示すように、中空通路１１ａの直径から液膜１３の厚さ分だけ狭い液膜通路１３ａの状態を一定に保ち、その結果、スピンドル内に形成維持された液膜表層の潤滑剤が圧縮空気により工具先端部に送られることになる。
【００２０】
こうして、図５に示すように、増量されたクーラント液は、中空通路１１ａ内に迅速に、例えば、１秒程度の時間で飽和させることで環状流を形成することが可能となり、工具先端からミスト状クーラントが吐出されるまでの時間が、従来例（３００秒）に比較して飛躍的な時間短縮となる。
【００２１】
このように、初期増量回路でスピンドル１１の回転の初期に増量されたクーラントが前記スピンドル１１に供給され、該スピンドル１１の中空通路１１ａ内の壁面に、前記スピンドル１１の回転により液膜１３を形成して当該中空通路１１ａ内の液膜通路１３ａが狭くなった後に、前記定量供給回路で定量のクーラントを前記制御装置４の指令により供給するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明に係る工具への潤滑剤供給方法は、ミスト化した液体を吐出させる各種機械装置、例えば、農業用噴霧装置等にも広く応用できるものである。
【符号の説明】
【００２３】
１          クーラントセミドライ装置、
２          初期増量用ポンプ、
３          定量供給用ポンプ、
４          制御装置、
５          ミキシングノズル、
６          初期増量用管、
７          定量供給用管、
８          エア供給装置、                    ８ａ        エア供給用管、
９          主軸用管、
１０        従来例に係るクーラントセミドライ装置、                      
１１        スピンドル（主軸）、
１２        油槽タンク、
１３        液膜、                            １３ａ        液膜通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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