(57)【要約】【課題】ポンプの発熱を抑えるとともに制御が簡単になり、また、クーラントタンクの貯溜量を小さくすることができ、さらに、駆動させるためのエネルギーを小さくすることができる工作機械を提供することを課題とする。【解決手段】工作機械１であって、ワーク支持面２１ａを有するワーク支持装置２０と、研削砥石２（工具）が着脱自在な工具主軸３０と、工具主軸３０を回転自在に支持する主軸ヘッド４０と、工具主軸４０を回転させる駆動装置５０と、工具主軸３０に連結されたポンプ６０と、クーラントタンク７０と、一端がポンプ６０の吸入口６３に連結され、他端はクーラントタンク７０に連結される吸入管８１と、一端はポンプ６０の吐出口６４に連結され、他端はワークＷの加工領域３に配置される吐出管８２と、を備え、工具主軸３０の回転力がポンプ６０に伝達されることで、ポンプ６０が駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを支持するワーク支持面を有するワーク支持装置と、
工具が着脱自在な工具主軸と、
前記工具主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドと、
前記工具主軸を回転させる駆動装置と、
前記工具主軸に連結されたポンプと、
クーラントが貯溜されるクーラントタンクと、
一端が前記ポンプの吸入口に連結され、他端は前記クーラントタンクに連結された吸入管と、
一端は前記ポンプの吐出口に連結され、他端はワークの加工領域に配置された吐出管と、を備え、
前記工具主軸の回転力が前記ポンプに伝達されることで、前記ポンプが駆動することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記駆動装置は、
前記主軸ヘッド内に設けられたステータと、
前記工具主軸に設けられたロータと、を有する電動モータであることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記ポンプは、トロコイド型であり、
前記ポンプのインナーロータが前記工具主軸に連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを加工するための工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを研削するための工作機械としては、ワークを支持する支持面を有するワーク支持装置と、研削砥石が着脱自在な工具主軸と、工具主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドと、クーラントが貯溜されるクーラントタンクと、クーラントタンク内のクーラントを吸い上げて加工領域に供給するポンプと、を備えているものがある。（例えば、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２００３−０２５１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した工作機械では、工具主軸を回転させる駆動装置と、ポンプを駆動させる駆動装置とが別々に設けられており、工具主軸の回転を停止させても、ポンプは駆動し続けるため、ポンプの発熱が大きくなるという問題がある。
また、クーラントの配管に設けられた電磁弁を開閉させることで、加工領域へのクーラントの供給、非供給を切り替えているため、制御が複雑になるという問題がある。
また、非研削時にもクーラントがポンプ側に吸い上げられており、工作機械内を循環するクーラントの量が大きいため、クーラントタンクの貯溜量を大きくする必要があるという問題がある。
また、工具とポンプとを別々の駆動装置で駆動させているため、工作機械を駆動させるためのエネルギーが大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記した問題を解決し、ポンプの発熱を抑えるとともに、加工領域へのクーラントの供給、非供給の制御が簡単になり、また、クーラントタンクの貯溜量を小さくすることができ、さらに、駆動させるためのエネルギーを小さくすることができる工作機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、工作機械であって、ワークを支持するワーク支持面を有するワーク支持装置と、工具が着脱自在な工具主軸と、前記工具主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドと、前記工具主軸を回転させる駆動装置と、前記工具主軸に連結されたポンプと、クーラントが貯溜されるクーラントタンクと、一端が前記ポンプの吸入口に連結され、他端は前記クーラントタンクに連結された吸入管と、一端は前記ポンプの吐出口に連結され、他端はワークの加工領域に配置された吐出管と、を備え、前記工具主軸の回転力が前記ポンプに伝達されることで、前記ポンプが駆動するように構成されている。
【０００７】
この構成では、工具主軸を回転させると、ポンプが駆動して加工領域にクーラントが供給される。このように、工具主軸を回転させるための駆動装置によって、ポンプを駆動させているため、工具主軸の回転を停止すると、ポンプも停止して、クーラントの供給が停止する。すなわち、ワークの加工時のみポンプが駆動して加工領域にクーラントが供給される。
したがって、本発明の工作機械では、ポンプの発熱を抑えるとともに、加工領域へのクーラントの供給、非供給の制御が簡単になる。また、工作機械内を循環するクーラントの量が少なくなるため、クーラントタンクの貯溜量を小さくすることができる。また、工具およびポンプを一つの駆動装置によって効率良く駆動させるため、工作機械を駆動させるためのエネルギーを小さくすることができる。
【０００８】
前記した工作機械において、前記駆動装置が、前記主軸ヘッド内に設けられたステータと、前記工具主軸に設けられたロータと、を有する電動モータであり、駆動装置が主軸ヘッドに組み込まれている場合には、工作機械を小型化および軽量化することができる。
【０００９】
前記した工作機械において、前記ポンプがトロコイド型であり、前記ポンプのインナーロータを前記工具主軸に連結した場合には、ポンプの吸入効率および吐出効率を高めるとともに、騒音を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の工作機械では、工具主軸を回転させるための駆動装置によって、ワークの加工時のみポンプが駆動して加工領域にクーラントが供給されるため、ポンプの発熱を抑えるとともに、加工領域へのクーラントの供給、非供給の制御が簡単になる。また、工作機械内を循環するクーラントの量が少なくなるため、クーラントタンクの貯溜量を小さくすることができる。また、工具およびポンプを一つの駆動装置によって効率良く駆動させるため、工作機械を駆動させるためのエネルギーを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の工作機械を示した全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、本発明の工作機械を、ワークの表面を研削するための研削装置に適用した場合を想定して説明する。
【００１３】
工作機械１は、図１に示すように、ベッド１０と、ワーク支持装置２０と、研削砥石２（特許請求の範囲における「工具」）が着脱自在な工具主軸３０と、工具主軸３０を回転自在に支持する主軸ヘッド４０と、工具主軸３０を回転させる駆動装置５０と、を備え、工具主軸３０の軸方向が上下方向に配置された縦型の研削装置である。ワーク支持装置２０および主軸ヘッド４０は、ベッド１０に支持されている。
【００１４】
さらに、工作機械１は、工具主軸３０に連結されたポンプ６０と、クーラントタンク７０と、一端がポンプ６０の吸入口６３に連結され、他端はクーラントタンク７０に連結された吸入管８１と、一端はポンプ６０の吐出口６４に連結され、他端は加工領域３に配置された吐出管８２と、を備えている。
【００１５】
ワーク支持装置２０は、上面にワーク支持面２１ａが形成されたワーク主軸２１を有している。ワーク主軸２１は、図示しない駆動装置によって上下方向の軸回りに回転自在となっている。
ワーク支持面２１ａには、チャック（図示せず）が設けられており、ワーク支持面２１ａに載置されたワークＷをチャックによって挟み込むことで、ワーク支持面２１ａにワークＷが支持される。
【００１６】
主軸ヘッド４０は、ワーク支持面２１ａよりも上方に配置されており、筒状の本体部４１と、本体部４１の下端面に取り付けられた下蓋４２と、本体部４１の上端面に取り付けられた上蓋４３と、を備えている。なお、主軸ヘッド４０は、図示しない送り機構によって、ベッド１０に対して左右方向および上下方向に移動自在となっている。
【００１７】
本体部４１には、取付穴４４が上下方向に貫通している。取付穴４４の下部には小径穴部４４ａが形成され、取付穴４４の上部には大径穴部４４ｂが形成されている。
下蓋４２の中心部には、小径穴部４４ａよりも縮径された下端開口部４２ａが形成されている。また、上蓋４３の中心部には、大径穴部４４ｂよりも縮径された上端開口部４３ａが形成されている。下端開口部４２ａおよび上端開口部４３ａの中心位置は、取付穴４４の中心軸線上に配置されている。
【００１８】
工具主軸３０は、円形断面の軸部材であり、軸方向が上下方向に配置され、下端面３０ａに研削砥石２を着脱自在となっている。工具主軸３０では、上下方向の略中間位置よりも下側に大径軸部３１が形成され、上側には小径軸部３２が形成されている。
工具主軸３０は、取付穴４４に挿通されており、下端部は下端開口部４２ａから突出し、上端部は上端開口部４３ａから突出している。
【００１９】
工具主軸３０の大径軸部３１には、複数の軸受３３が外嵌されている。大径軸部３１の外周面と小径穴部４４ａの内周面との間に複数の軸受け３３が介設されることで、主軸ヘッド４０に工具主軸３０が軸回りに回転自在に軸支されている。
【００２０】
研削砥石２は、円板部材２ａと、円板部材２ａの下面２ｂの外周縁部に設けられた環状の砥石２ｄと、を備えている。研削砥石２は、円板部材２ａの上面２ｃの中心部が工具主軸３０の下端面３０ａに着脱自在となっている。また、円板部材２ａにおいて、砥石２ｄの内側には、円板部材２ａを上下方向に貫通した複数の供給路２ｅが周方向に等間隔に配置されている。
【００２１】
研削砥石２、ワーク支持装置２０およびベッド１０の上面は、ベッド１０に取り付けられた加工室カバー１１によって覆われている。加工室カバー１１の内部は、ワークＷを加工するための加工領域３となっている。
【００２２】
駆動装置５０は、主軸ヘッド４０の大径穴部４４ｂの内周面に設けられたステータ５１と、工具主軸３０の小径軸部３２に外嵌されたロータ５２と、を有する電動モータである。このように、工作機械１では、主軸ヘッド４０内に駆動装置５０が組み込まれている。
【００２３】
ポンプ６０は、トロコイド型のポンプであり、外歯が形成されたインナーロータ６１と、外歯に噛み合う内歯が形成されたアウターロータ６２と、両ロータ６１，６２が収容され、吸入口６３および吐出口６４が形成されたケーシング６５と、を備えている。
ケーシング６５は、主軸ヘッド４０の上蓋４３の上面に固定されている。また、インナーロータ６１は工具主軸３０の上端部に連結されている。
【００２４】
ポンプ６０では、駆動装置５０を駆動させ、工具主軸３０を回転させると、インナーロータ６１が回転し、インナーロータ６１の外歯がアウターロータ６２の内歯に噛み合って、アウターロータ６２が回転する。そして、両ロータ６１，６２の歯面間に形成された複数のセルの容積変化によって、吸入口６３からクーラントＣがセルに吸入され、そのクーラントＣが吐出口６４から吐出される。このように、ポンプ６０は、駆動装置５０の駆動力で駆動するように構成されている。
【００２５】
クーラントタンク７０は、水や潤滑液などのクーラントＣが貯溜される容器であり、ベッド１０の側方に設けられている。ベッド１０とクーラントタンク７０との間には、ベッド１０の上面に溜まったクーラントＣをクーラントタンク７０に流入させるための配管７１が設けられている。
【００２６】
吸入管８１は、一端がポンプ６０の吸入口６３に連結され、他端はクーラントタンク７０の内部に挿入されている。
吐出管８２は、一端がポンプ６０の吐出口６４に連結され、他端は加工領域３に配置されている。吐出管８２の他端には、研削砥石２の上面２ｃに向けてクーラントＣを吐出するノズル８２ａが設けられている。
【００２７】
次に、前記した工作機械１を用いたワークＷの研削方法について説明する。
ワーク支持装置２０のワーク支持面２１ａにワークＷを支持させた後に、ワーク主軸２１を回転させて、ワークＷを回転させるとともに、駆動装置５０を駆動させて工具主軸３０および研削砥石２を回転させる。
【００２８】
工具主軸３０が回転すると、ポンプ６０のインナーロータ６１が回転し、クーラントタンク７０内のクーラントＣが吸入管８１を通じてポンプ６０に吸い上げられ、そのクーラントＣがポンプ６０から吐出管８２に供給される。
ノズル８２ａから研削砥石２の上面２ｃにクーラントＣが吐出され、研削砥石２の供給路２ｅを通じて、研削砥石２の下面２ｂ側に供給される。
【００２９】
主軸ヘッド４０を移動させて、砥石２ｄをワークＷの上面に接触させ、ワークＷの上面を研削する。このとき、砥石２ｄ、ワークＷ、ワーク主軸２１の外面を流れたクーラントＣは、ベッド１０の上面から配管７１を通じてクーラントタンク７０内に回収される。
【００３０】
ワークＷの研削が完了すると、主軸ヘッド４０を移動させて、研削砥石２をワークＷから離間させる。また、駆動装置５０を停止して、工具主軸３０の回転を停止する。このように、工具主軸３０の回転が停止すると、ポンプ６０を停止して加工領域３へのクーラントＣの供給が停止する。
【００３１】
以上のような工作機械１では、工具主軸３０を回転させるための駆動装置５０によって、ポンプ６０を駆動させている。したがって、工具主軸３０の回転を停止すると、ポンプ６０も停止して、クーラントＣの供給が停止する。すなわち、工作機械１では、ワークＷの加工時のみポンプ６０が駆動して加工領域３にクーラントＣが供給される。
したがって、本発明の工作機械では、ポンプの発熱を抑えるとともに、加工領域３へのクーラントＣの供給、非供給の制御が簡単になる。また、工作機械１内を循環するクーラントＣの量が少なくなるため、クーラントタンク７の貯溜量を小さくすることができる。また、工具主軸３０およびポンプ６０を一つの駆動装置５０によって効率良く駆動させるため、工作機械１を駆動させるためのエネルギーを小さくすることができる。
【００３２】
また、電動モータである駆動装置５０が、主軸ヘッド４０に組み込まれているため、工作機械１を小型化および軽量化することができる。
【００３３】
また、トロコイド型のポンプ６０を用いているため、ポンプ６０の吸入効率および吐出効率を高めるとともに、騒音を抑えることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態の工作機械１は、図１に示すように、ワークＷを研削するための研削装置であるが、工具主軸３０に取り付けられる工具の種類は限定されるものではない。例えば、工具主軸３０に切削刃を取り付けて、ワークＷを切削加工することもできる。さらに、工具主軸３０を横向きに配置して横型の工作機械を構成することもできる。
【００３５】
駆動装置５０は、電動モータに限定されるものではなく、各種の駆動装置を用いることができる。また、駆動装置５０を主軸ヘッド４０の外面に設けてもよい。
【００３６】
ポンプ６０は、トロコイド型に限定されるものではなく、各種のポンプを用いることができる。また、本実施形態では、工具主軸３０の上端部がポンプ６０のインナーロータ６１に直接連結されているが、動力伝達機構を介して、工具主軸３０の回転力をポンプ６０に伝達してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１      工作機械
２      研削砥石
２ａ    円板部材
２ｄ    砥石
２ｅ    供給路
３      加工領域
１０    ベッド
２０    ワーク支持装置
２１    ワーク主軸
２１ａ  ワーク支持面
３０    工具主軸
４０    主軸ヘッド
４４    取付穴
５０    駆動装置
５１    ステータ
５２    ロータ
６０    ポンプ
６１    インナーロータ
６２    アウターロータ
６３    吸入口
６４    吐出口
６５    ケーシング
７０    クーラントタンク
８１    吸入管
８２    吐出管
８２ａ  ノズル
Ｃ      クーラント
Ｗ      ワーク
【図１】
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