(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削液供給源から主軸の後方部へ切削液を供給して、前記主軸の内部の通路を流通させ、主軸の前方部から前記切削液を噴出する切削液供給装置において、
前記切削液供給源から主軸へ切削液を供給する供給管路と、
前記供給管路から分岐して主軸の内部の切削液を回収する回収管路と、
前記回収管路に設けられ、切削液の流通の開閉を制御する制御弁と、
前記供給管路と回収管路との分岐点に設けられ、切削液供給源に連通するポンプ側ポート、前記回収管路に接続されたタンク側ポート及び前記主軸に連通する機械側ポートを有し、前記制御弁を閉じたとき前記ポンプ側ポートから前記機械側ポートを通じて主軸へ切削液を供給し、制御弁を開いたとき前記ポンプ側ポートから前記タンク側ポートへ向けて切削液を噴射して前記機械側ポートに負圧を発生させ、主軸の内部に残留する切削液を吸引して前記タンク側ポートから前記回収管路へ排出する吸引手段と、
を具備することを特徴とした切削液供給装置。
【請求項２】
切削液供給源から主軸の後方部へ切削液を供給して、前記主軸の内部の通路を流通させ、主軸の前方部から前記切削液を噴出する切削液供給装置において、
前記切削液供給源から主軸へ切削液を供給する供給管路と、
前記供給管路から分岐して主軸の内部の切削液を回収する回収管路と、
前記供給管路と回収管路との分岐点に設けられ、切削液供給源に連通するポンプ側ポート、前記回収管路に接続されたタンク側ポート及び前記主軸に連通する機械側ポートを有し、前記ポンプ側ポートから前記機械側ポートを通じて主軸へ切削液を供給する第１の位置と、前記ポンプ側ポートから前記タンク側ポートへ向けて切削液を噴射して前記機械側ポートに負圧を発生させ、主軸の内部に残留する切削液を吸引して前記タンク側ポートから前記回収管路へ排出する第２の位置との間で移動するロータリーバルブを有した吸引手段と、
を具備することを特徴とした切削液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマシニングセンタ等の工作機械の切削液供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の分野では、自動工具交換装置を備えたマシニングセンタ等の工作機械が広く利用されている。こうした工作機械は、主軸先端にテーパ状に形成された工具ホルダ装着孔が設けられており、該工具ホルダ装着孔と工具が取り付けられた工具ホルダのシャンクとを嵌合させることにより、工具ホルダが着脱自在に主軸に装着される。
【０００３】
ところで、こうした工作機械には、主軸の後方部から先端方向に主軸および工具ホルダを貫通するように切削液供給管路を設け、該切削液供給管路を通して切削液を切削部を含む加工領域に噴出する、いわゆるスルースピンドル方式の切削液供給装置を備えた工作機械がある。スルースピンドル方式の切削液供給装置を備えた工作機械では、自動工具交換装置による工具交換に際して、主軸先端から工具ホルダが取り外されると、主軸と工具ホルダとの間で切削液供給管路が分断され、この分断部分から切削液供給管路内に残留する切削液が漏れ出す。
【０００４】
切削液は、一般的に、加工領域と切削液供給装置との間で循環させて使用しているので、切削液には微小な切屑を含んでいる。既述したように、切削液供給管路の分断部分から切削液が漏れると、切屑が主軸の工具ホルダ装着孔のテーパ面と工具ホルダのシャンクのテーパ面に付着し、これにより主軸への工具ホルダの装着精度が低下する。この問題を解決するために、例えば、本出願人による、特開平８−１１８１９８号公報に開示された切削液供給装置は、工具交換に際して主軸内部の切削液供給管路内に残留する切削液を吸引する装置を具備している。
【０００５】
図４に前記公報の切削液供給装置を示す。この切削液供給装置４１は、ポンプ４７により切削液をタンク４５から吸引し管路５１、５３を介し主軸装置４３に供給する。管路５１、５３の間にはソレノイド弁４９が配設されている。ソレノイド弁４９は２位置式の方向切換弁であり、ポンプ４７により吸引した切削液を主軸装置４３とエゼクタ６１の間で方向を切り換える。ソレノイド弁４９が図４に示す位置にあるとき、ポンプ４７からの切削液は管路５７を介してエゼクタ６１に供給され、エゼクタ６１の吸引作用により主軸装置４３内に残留する切削液が管路５３、５５をしてエゼクタ６１に吸引され、管路６３を介してタンク４５へ循環する。なお、管路５５には、主軸装置４３に切削液を供給するときに、切削液が管路５５、エゼクタ６１、管路６３を介してタンク４５に戻ることを防止するためにソレノイド式の遮断弁６５が配設されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この切削液供給装置では、主軸装置４３内の残留切削液の回収時にソレノイド弁４９を図４に示す位置に付勢するが、ソレノイド弁４９からエゼクタ６５に到る管路５７内に切削液が満たされるまでの間は、エゼクタ２８内及び主軸装置４３内に負圧が発生せず吸引作用を発揮しない。従って、この間、主軸装置４３内の残留切削液を吸引、回収することができない問題がある。また、２つのソレノイド弁４９、６５の作動タイミングを同調させるための制御回路が必要になる。
【０００７】
本発明は、上述した工作機械の切削液供給装置において、従来技術のように残留切削液の吸引、回収の時間遅れをなくすことを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、２つのソレノイド弁により切削液の流れを切り換えていたものを１つの弁により切り換えられるようにし、かつ、主軸の内部からの切削液の回収時に従来技術のエゼクタに相当する吸引手段内及び主軸の内部に直ちに負圧が発生するようにすることにより達成される。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の本発明は、切削液供給源から主軸の後方部へ切削液を供給して、前記主軸の内部の通路を流通させ、主軸の前方部から前記切削液を噴出する切削液供給装置において、
前記切削液供給源から主軸へ切削液を供給する供給管路と、前記供給管路から分岐して主軸の内部の切削液を回収する回収管路と、前記回収管路に設けられ、切削液の流通の開閉を制御する制御弁と、前記供給管路と分岐管路との分岐点に設けられ、切削液供給源に連通するポンプ側ポート、前記回収管路に接続されたタンク側ポート及び前記主軸に連通する機械側ポートを有し、前記制御弁を閉じたとき前記ポンプ側ポートから前記機械側ポートを通じて主軸へ切削液を供給し、制御弁を開いたとき前記ポンプ側ポートから前記タンク側ポートへ向けて切削液を噴射して前記機械側ポートに負圧を発生させ、主軸の内部に残留する切削液を吸引して前記タンク側ポートから前記回収管路へ排出する吸引手段と、
を具備することを特徴とした切削液供給装置を要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、切削液供給源から主軸の後方部へ切削液を供給して、前記主軸の内部の通路を流通させ、主軸の前方部から前記切削液を噴出する切削液供給装置において、
前記切削液供給源から主軸へ切削液を供給する供給管路と、前記供給管路から分岐して主軸の内部の切削液を回収する回収管路と、前記切削液供給源に連通するポンプ側ポート、前記供給管路と分岐管路との分岐点に設けられ、回収管路に接続されたタンク側ポート及び前記主軸に連通する機械側ポートを有し、前記ポンプ側ポートから前記機械側ポートを通じて主軸へ切削液を供給する第１の位置と、前記ポンプ側ポートから前記タンク側ポートへ向けて切削液を噴射して前記機械側ポートに負圧を発生させ、主軸の内部に残留する切削液を吸引して前記タンク側ポートから前記回収管路へ排出する第２の位置とを間で移動するロータリーバルブを有した吸引手段と、
を具備することを特徴とした切削液供給装置を要旨とする。
【００１１】
【作用】
本発明によれば、吸引手段が供給管路と回収管路の分岐点に配設されているために、切削液を主軸装置に供給する間及び主軸装置から回収する間の両方の間、切削液が吸引手段を通過するので、工具交換に際して主軸装置に残留する切削液を吸引するときには、常時吸引手段内には切削液が満たされているので、直ちに吸引手段内及び主軸装置内に負圧が発生して時間遅れを生ずることなく、主軸装置内に残留する切削液を吸引することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１、２を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明第１実施形態の概略図であり、図２はエゼクタの断面図である。
図１において、自動工具交換装置（図示せず）を備えたマシニングセンタ等の工作機械の主軸装置１は、概ね円筒形の中空部を有するハウジング３を具備している。ハウジング３の中空部には、先端部にテーパ状の工具装着孔を有する主軸５が、ベアリング７を介して回転自在に支持されており、工具ホルダ装着孔に切削工具が取り付けられた工具ホルダ９が装着される。
【００１３】
切削液を切削工具の先端の切削部を含む加工領域に向けて噴出させるために、切削液供給管路として、主軸５および工具ホルダ９を貫通する主軸通路１１が設けられている。主軸通路１１の後端はロータリージョイント（図示せず）等を介して切削液供給装置１３に接続されている。切削液供給装置１３から供給された切削液は主軸通路１１の後端から先端方向に流通して、工具先端から加工領域に噴出する。
【００１４】
切削液供給装置１３は、切削液供給源としての切削液タンク１５と、ポンプ１７とを具備している。切削液タンク１５からポンプ１７により吸引された切削液は供給管路１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、ロータリジョイント（図示せず）を介して主軸装置１の主軸通路１１の後端に接続されている。前記供給管路においてポンプ１７の下流、図１では供給管路１９ｂ、１９ｃの間に吸引手段としてのエゼクタ２１が配設されており、該エゼクタ２１を介して供給管路１９から回収管路２５が分岐している。回収管路２５には、回収管路２５における切削液の流通の開閉を制御する制御弁としてソレノイド作動式の遮断弁２３が配設されており、遮断弁２３のソレノイドは工作機械の制御装置（図示せず）に接続されている。
【００１５】
図２（ａ）（ｂ）を参照すると、エゼクタ２１は、一般的に周知の流体排出装置であり、流体をノズルより高速にて噴出し、流体の巻き込み作用により負圧を発生させて、この負圧により他の流体を吸引、排出する。エゼクタ２１は中空状の本体２１ａを具備している。本体２１ａは、長手方向の一端にポンプ側ポート２１ｂが形成されており、他端にタンク側ポート２１ｄが形成されている。ポンプ側ポート２１ｂは、タンク側ポート２１ｄに向けて延びるノズル２１ｅに連通している。本体２１ａには、更に、ノズル２１ｅの側面に開口する機械側ポート２１ｃが形成されている。エゼクタ２１のポンプ側ポート２１ｂには、供給管路１９ｂが接続され、機械側ポート２１ｃには供給管路１９ｃが接続され、タンク側ポート２１ｄには回収管路２５が接続されている。
【００１６】
次に第１実施形態の作用を説明する。
先ず、工作機械が切削加工を行っている間、遮断弁２３のソレノイドは励磁されており、遮断弁２３は閉じている（図２（ｂ）参照）。供給管路１９ａを介してポンプ１７により切削液タンク１５から吸引された切削液は、ポンプ１７により所定圧力に加圧されて、供給管路１９を介してエゼクタ２１のポンプ側ポート２１ｂに供給される。遮断弁２３が閉じているので、切削液はエゼクタ２１から回収管路２５へは流通せず、図２（ｂ）において矢印で示すようにノズル２１ｅから機械側ポート２１ｃ、供給管路１９ｃを介して主軸装置１へと流通する。
【００１７】
所定の切削加工プロセスが終了すると主軸５の回転が停止され、工具交換動作が開始する。このとき、遮断弁２３のソレノイドが消磁されて、回収管路２５の流通が開かれる。これにより、ポンプ１７からエゼクタ２１へ供給される切削液はノズル２１ｅからその軸線方向に噴流状に噴出し、タンク側ポート２１ｄから回収管路２５へ流通する。このとき、ノズル２１ｅから噴出する切削液によりノズル２１ｅの周囲及び主軸通路１１内負圧が発生して、機械側ポート２１ｃ、供給管路１９ｃを介して主軸装置１の主軸５内に設けられた主軸通路１１内に残留する切削液がエゼクタ２１に吸引され、回収管路２５を介してタンク１５に回収される。
【００１８】
例えば一定時間経過後、主軸通路１１内に残留する切削液を全て吸引すると、主軸５の先端側から空気を吸引して、エゼクタ２１内に流入する。この点、図４に示す従来技術による切削液供給装置でも同様にエゼクタ６１内に空気が流入することとなる。然しながら、この流入空気は、次の切削加工プロセスが開始されても、エゼクタ６１内から排出されずに残留してしまう。そのために、工具交換に際して主軸装置４３内に残留する切削液を吸引する際、ソレノイド４９が切り換わり、ソレノイド弁６５が開いても、管路５５内に吸引力が直ちに発生せずに、エゼクタ６１による吸引作用は短時間ながらも遅れを生じることとなる。
【００１９】
これに対して本実施形態では、吸引手段としてのエゼクタ２１が回収管路１９ａ、１９ｂ、１９ｃと回収管路２５の分岐点に配設されているので、上述のようにしてエゼクタ２１に流入した空気は、工具交換が終了して次の所定の切削加工プロセスが実行される間、エゼクタ２１に流入する切削液により主軸装置１へ押し出されることになる。従って、次の工具交換に際して主軸装置１内に残留する切削液を吸引するときには、常時エゼクタ２１内は切削液により充満されているので、制御弁２３を開くと同時にエゼクタ２１内及び主軸通路１１内に負圧が発生して、主軸装置１の主軸５の主軸通路１１内に残留する切削液が遅れ時間なく直ちに吸引され、主軸５から工具ホルダ９を分離する際に切削液が漏れ出て、工具ホルダ９のシャンクのテーパ面や、主軸５の工具ホルダ装着孔のテーパ面を汚染することが防止される。
【００２０】
次に、図３、４を参照して本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態では、第１実施形態におけるエゼクタ２１および制御弁２３が図４に示す三方切換ボール弁３１に置換されされている。その他の構成は第１実施形態と同じであり、以下の記載では第１実施形態と重複する説明は省略されている。また、図３、４において、図１、２と同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００２１】
吸引手段としての流体排出装置または三方切換ボール弁３１（以下、単にボール弁と記載する）は、ポンプ側ポート３１ｂ、機械側ポート３１ｃ、タンク側ポート３１ｄを有する弁ハウジング３１ａを具備している。ポンプ側ポート３１ｂとタンク側ポート３１ｄは概ね一直線状に設けられており、これに対して機械側ポート３１ｃは横断方向に延設されている。弁ハウジング３１ａ内には、弁体３３が図４の紙面に垂直な軸線周りに第１の位置（図４（ｂ）参照）と第２の位置（図４（ａ）参照）の間で回転自在に配設されている。弁体３３は、例えば工作機械の制御装置（図示せず）により制御される電動モータやソレノイド等の周知のアクチュエータ（図示せず）により駆動することができる。弁体３３は直径方向に貫通する主通路３３ａと、該主通路３３ａに対して横断方向に延設された横断通路３３ｂが形成されており、主通路３３ａと横断通路３３ｂはノズル通路３３ｃにより連通している。ノズル通路３３ｃは、切削液が主通路３３ａをポンプ側ポート３１ｂからタンク側ポート３１ｃへ流通するとき、横断通路３３ｂの圧力が負圧となるように主通路３３ａの中心軸線に対して角度を以て延設されている。
【００２２】
次に第２実施形態の作用を説明する。
先ず、工作機械が切削加工を行っている間、ボール弁３１の弁体３３は、第１の位置、すなわち、主通路３３ａがポンプ側ポート３１ｂとタンク側通路３１ｄに対して横断方向に向けられ、かつ、横断通路３３ｂがポンプ側ポート３１ｂに開口した第１の位置（図４（ｂ）参照）にあり、供給管路１９ａを介してポンプ１７により切削液タンク１５から吸引された切削液は、ポンプ側ポート３１ｂから機械側ポート３１ｃへ流通し、供給管路１９ｃを介して主軸装置１へ供給される。
【００２３】
所定の切削加工プロセスが終了すると主軸５の回転が停止され、工具交換動作が開始する。このとき、弁体３３は、図４（ｂ）において反時計回りの方向に９０°回転した第２の位置（図４（ａ）参照）に移動する。これにより、主通路３３ａがポンプ側ポート３１ｂおよびタンク側ポート３１ｄに対して一直線状になり、かつ、横断通路３３ｂが機械側ポート３１ｃに開口する。ポンプ１７からボール弁３１へ供給される切削液は、ポンプ側ポート３１ｂから主通路３３ａを介してタンク側ポート３１ｄから回収管路２５へ流通する。このとき、ノズル通路３３ｃが主通路３３ａに対して図４（ａ）に示すように主通路３３ａ内の切削液の高速の流れに沿うように斜めに形成されているので、ノズル通路３３ｃおよび横断通路３３ｂ、さらに主軸通路１１内の圧力が負圧となる。これにより、主軸装置１の主軸５内に設けられた主軸通路１１内に残留する切削液が、供給管路１９ｃ、機械側ポート３１ｃを介してボール弁３１つまり切削液吸引装置に吸引され、回収管路２５を介してタンク１５に回収される。
【００２４】
第１実施形態と同様に、主軸通路１１内に残留する切削液を吸引すると、空気も吸い込むことになるが、これは次の切削加工プロセスが開始されたときに、主軸装置１に供給される切削液によりボール弁３１から押し出され、直ちにボール弁３１内は切削液により満たされることになる。
【００２５】
第２実施形態による切削液供給装置では、切削液吸引装置としてのボール弁３１が第１実施形態におけるエゼクタ２１と遮断弁２３の両機能を併せ持つので有利である。特に、一般的にエゼクタは比較的大きいために、切削液タンク近傍に配置せざるを得ないが、主軸装置１内に残留する切削液を迅速に吸引するためには、主軸５の後端近傍に配置することが有利である。第２実施形態ではエゼクタ２１と遮断弁２５の機能を併せ持つボール弁３１により置換することにより吸引装置を小型化することができ、工作機械の主軸後方部位に配置可能なり有利な構成となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、吸引手段が供給管路と回収管路の分岐点に配設されているために、切削液を主軸装置に供給する間および主軸装置から回収する間の両方の間、切削液が吸引手段を通過するので、工具交換に際して主軸装置に残留する切削液を吸引するときには、吸引手段内には切削液が満たされているので、直ちに吸引手段及び主軸装置の内部に負圧が発生して時間遅れを生ずることなく、主軸装置内に残留する切削液を吸引することができる。
【００２７】
また、吸引手段が、供給管路と吸引管路とを切り換える作用をも果たすため、切削液供給装置を小型化することができ、吸引手段を主軸装置の後方部位に配設可能となり、より効果的に吸引作用を発揮することが可能なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態による切削液供給装置の概略図である。
【図２】図１のエゼクタの断面図である。
【図３】本発明第２実施形態による切削液供給装置の概略図である。
【図４】図２の切削液排出装置の断面図である。
【図５】従来技術による切削液供給装置の概略図である。
【符号の説明】
１…主軸装置
３…主軸ハウジング
５…主軸
１１…主軸通路
１３…切削液供給装置
１５…タンク
１７…ポンプ
１９ａ…供給管路
１９ｂ…供給管路
１９ｃ…供給管路
２１…エゼクタ
２３…遮断弁
２５…回収管路
３１…流体排出装置（三方ボール弁）
【図１】
0003620954.tif 000002
【図２】
0003620954.tif 000003
【図３】
0003620954.tif 000004
【図４】
0003620954.tif 000005
【図５】
0003620954.tif 000006