(57)【要約】【課題】  スピンドルスルーの工作機械でセミドライ加工を行う際に、工具先端に微細油滴のミストを効率よく供給することを可能にする。【解決手段】  外部の加工油供給源が接続される加工油供給接続部１２と、外部の気体供給源が接続される気体供給接続部３と、前記加工油供給接続部に連通する加工油供給路１３と、該加工油供給路に連結され該供給路から加工油が供給される多孔質体１４と、前記気体供給接続部３に連通して、供給される気体を多孔質体１４の表面に接触させて加工油の液滴を混入させる気体供給路４、５と、気体供給路に連通してミストを外部に噴射するミスト噴射口６と、該ミスト噴射口がスピンドルスルーの工作機械の軸穴に連通するように、該工作機械に連結する連結部７を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の加工油供給源が接続される加工油供給接続部と、外部の気体供給源が接続される気体供給接続部と、前記加工油供給接続部に連通する加工油供給路と、該加工油供給路に連結され該供給路から加工油が供給される多孔質体と、前記気体供給接続部に連通して、供給される気体を前記多孔質体の表面に接触させて加工油の液滴を混入させる気体供給路と、該気体供給路に連通して前記液滴が混入した気体を外部に噴射するミスト噴射口と、該ミスト噴射口がスピンドルスルーの工作機械の軸穴に連通するように、該工作機械に連結する連結部を備えることを特徴とするセミドライ加工用継手。
【請求項２】
前記連結部は、凸形状にされ、工作機械に設けた凹形状に嵌め合わせて連結されるものであることを特徴とする請求項１記載のセミドライ加工用継手。
【請求項３】
前記多孔質体およびミスト噴射口が連結部内に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載のセミドライ加工用継手。
【請求項４】
前記ミスト噴射口に向けて加工油供給路が伸長し、その先端に多孔質体が設けられており、前記気体供給路は、前記多孔質体の後方から前方に掛けて加工油供給路の外周側に同軸状に位置して前方に伸長して前記ミスト噴射口に連通していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセミドライ加工用継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピンドルスルーの工作機械でセミドライ加工を行う際に、加工具先端にオイルミストを供給するためのセミドライ加工用継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転する工具の先端から加工液を供給するスピンドルスルーの工作機械においては、従来は水溶性加工液を高圧で大量に供給していたため、供給不具合はなかったが、最近では、スピンドルスルーの工作機械においてセミドライ加工を行うという要請が生じている。同じ機械構造でセミドライ加工に対応するには、従来、２つの方法があり、一つは加工油剤タンクと一体化したミキシングユニットを機外に持ち、そこで空気と加工油剤を混合して霧状にして配管を通して回転主軸に導く方法がある（例えば特許文献１）。二つ目は、加工油剤タンクにポンプを有して加工油剤を規定量ずつ間欠吐出させて機械内部に内蔵したミキシングブロックまで搬送し、そこでエアと混合してミストを生成して回転主軸に供給する方法である。
【０００３】
後者の方法を図５に基づいて説明する。
ミキシングブロック２０は、後部側の内管２１と、内管２１の先端側に連結された外管２２とを有しており、内管２１は後端から加工油剤が供給されるように構成されている。また、外管２２は先端側に伸長し、その基端部であって、内管２１の先端外周部付近にはエア取り入れ口２３が設けられ、先端がミスト噴射部２４となっている。したがって上記外管２２のエア取り入れ口２３から導入されたエアは、内管２１の先端部付近から上記ミスト噴射部２４に向けて流れるように構成されている。該ミスト噴射部２４に工作機械にミストを供給する配管２５が接続されている
上記ミキシングブロック２０では、内管２１から加工油剤を供給するとともに、エア取り入れ口２３から外管２２内にエアを取り入れる。すると、エアが内管２１の先端付近からミスト噴射部２４に向けて流れるに連れて内管２１から供給される加工油剤と混合され、加工油剤が液滴化される。該液滴は、エアとともにミスト噴射部２４から前方に向けて噴射され、配管２５を通して工作機械に供給される。
【特許文献１】特開２００１−８２６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記一つ目の方法は、霧状にしてから搬送する距離が非常に長く、加工点に到達するまでにミストが配管の壁面に付着したり、継手部で滞留するなどして、潤滑油搬送機能として好ましくない。また、負圧による加工油剤の霧化であるので、加工油の供給量を数値管理できない。さらに、途中の加工油のロスが大きいために、加工油剤供給不足が生じることがあり、回転主軸に入る手前でミキシングブロックを追加してミストを追加供給する場合が多々ある。これは油剤の使用量削減に逆行する。
また、二つ目の方法においては、主軸後端に取り付けてある回転継手の事前にミキシングブロックの配管を追加してミストを供給するものであるが、配管を用いているためにミストの損失は避けられない。また、このようなミキシングブロックを回転継手に取り付けても、ミストの大きさがバラバラとなり、加工点に良好なミストを供給することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、スピンドルスルーの工作機械において、加工点に微細なミストを効果的に送って良好なセミドライ加工を可能にするセミドライ加工用継手に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明のセミドライ加工用継手の発明のうち、請求項１記載の発明は、外部の加工油供給源が接続される加工油供給接続部と、外部の気体供給源が接続される気体供給接続部と、前記加工油供給接続部に連通する加工油供給路と、該加工油供給路に連結され該供給路から加工油が供給される多孔質体と、前記気体供給接続部に連通して、供給される気体を前記多孔質体の表面に接触させて加工油の液滴を混入させる気体供給路と、該気体供給路に連通して前記液滴が混入した気体を外部に噴射するミスト噴射口と、該ミスト噴射口がスピンドルスルーの工作機械の軸穴に連通するように、該工作機械に連結する連結部を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載のセミドライ加工用継手の発明は、請求項１記載の発明において、前記連結部は、凸形状にされ、工作機械に設けた凹形状に嵌め合わせて連結されるものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載のセミドライ加工用継手の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記多孔質体およびミスト噴射口が連結部内に位置していることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載のセミドライ加工用継手の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記ミスト噴射口に向けて加工油供給路が伸長し、その先端に多孔質体が設けられており、前記気体供給路は、前記多孔質体の後方から前方に掛けて加工油供給路の外周側に同軸状に位置して前方に伸長して前記ミスト噴射口に連通していることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、外部の加工油供給源が加工油供給接続部に接続され、該加工油供給接続部に連通する加工油供給路に前記加工油供給源から加工油が供給される。また、外部の気体供給源が気体供給接続部に接続され、該気体供給接続部に連通する気体供給路に前記気体供給源から気体が供給される。
加工油は、加工油供給路を通して多孔質体の多孔を通して表面に流出して微小液滴や液膜を形成する。前記気体供給路を流れる気体は、前記多孔質体に接触するように流れる。多孔質体表面の上記流出液は、この気体流に巻き込まれて、微小液滴のまま、またはさらに液滴が分割されて微小化されて気体に混入される。これにより粒径の大きな加工油液滴が発生することなく安定した微小の加工油ミストが直ちに得られる。このミストは、配管などを要することなく、気体供給路に連通するミスト噴射口から噴射され、工作機械の軸穴を通って加工点へと供給される。
【００１１】
本発明の継手は、連結部によって工作機械の回転継手などに連結される。連結部の構造は、本発明としては特に限定されるものではなく、ミスト噴射口から噴射されるミストを工作機械の軸穴に導入できるものであればよいが、ミストが流れる周囲を気密にする構造などが必要とされる。例えば、軸穴が連通する工作機械の雌ねじ部に、ミスト噴射口を有する雄ねじ部とした本発明継手の連結部を螺合させることで本発明継手を工作機械に連結することができる。なお、連結部を工作機械に対して脱着可能にしておくことで、セミドライを行う工作機械に適宜、本発明の継手を連結して微細な油滴の加工油ミストを効率よく、確実に供給することができる。したがって本発明の継手は、取り扱い性にも優れている。特に工作機械側の連結構造を共通にすることで、少数の継手を用いて必要に応じて多数の工作機械に適用することができる。
【００１２】
なお、上記のように連結に際しては工作機械の凹部に、凸部形状とした本発明継手の連結部を連結させるのが望ましい。これにより、継手を工作機械により近接した状態にすることができ、ミストの移動路をできるだけ短くすることができる。特に連結部に多孔質体とミスト噴射口が位置することで、ミストの移動距離をさらに確実に短くすることができる。なお、多孔質体は、先端側の一部が連結部に位置していればよい。
なお、前記ミスト噴射口は、工作機械に連結した際に、ミストの噴射方向が、前記軸穴に沿うようになるもの（ストレートタイプ）であってもよく、または軸穴と交差するようになるもの（エルボータイプ）であってもよい。
【００１３】
なお、多孔質体と気体流が移動する気体供給路とは同軸状に配置して、多孔質体の周面状の液流出表面に沿って気体流を移動させることでより安定したミスト発生が可能になる。多孔質体と気体流路とはそれぞれ内周側、外周側のいずれに位置しても良く、外周側に位置するものを筒状に配置すればよい。この際に、多孔質体周囲の気体供給路の断面積を気体供給側接続部側よりも小さくすることで、気体流が増速されてミストの生成がより円滑になされる。
また、ミストを生成する気体としては通常は空気が設けられるが、必要に応じて、窒素、酸素、二酸化炭素などの気体を用いることができ、本発明としては特定の気体に限定されない。
【００１４】
本発明で用いられる多孔質体には、発泡金属、発泡セラミックス、焼結フィルタ、樹脂フィルタあるいは金属繊維によるフィルタなどを用いる。但し、本発明としては、上記した多孔質体材料に限定されるものではなく、その他材質の多孔質体であっても良い。ただし、多孔質体は、液滴用流体供給路から供給される流体が該流出部の液流出表面に移動できることが必要であり、多孔に連続性を有することで液の移動が達成される。
【００１５】
また、上記多孔質体に形成される孔の大きさや密度は特定のものに限定されないが、液流出表面に均等に液滴用の液が流出して十分に微小な液滴や液膜を形成するように定めればよい。例えば孔の大きさとしては円相当径で０．０５〜０．１ｍｍを例示することができる。このような大きさの多孔から液滴用の液として油が流出して油膜を形成すると、０．０１〜０．０５ｍｍ程度の厚さになることが期待される。この厚さは、気体流の吹きつけによって維持されることが期待される厚さである。
【００１６】
気体流の流速は本発明としては特に限定されるものではない。８００〜１２００ｍ／ｓｅｃ程度の流速で問題はない。絞りは、これをさらに増速するものであり、例えば１倍超〜１０倍に達するほどに速度を増大させることも可能である。
【００１７】
上記多孔質体から吹き飛ばされて気体流中に混入する加工油の液滴は、上記の大きさ程度の多孔からは剥離時で０．０５〜０．１ｍｍ径程度と考えられる。また、気体流中で剪断力を受けてさらに１／５程度の０．０１〜０．０２ｍｍ径程度になることが期待される。
但し、上記した数値は例示であって、本発明を特定の範囲に限定するものではないことは勿論である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のセミドライ加工用継手によれば、外部の加工油供給源が接続される加工油供給接続部と、外部の気体供給源が接続される気体供給接続部と、前記加工油供給接続部に連通する加工油供給路と、該加工油供給路に連結され該供給路から加工油が供給される多孔質体と、前記気体供給接続部に連通して、供給される気体を前記多孔質体の表面に接触させて加工油の液滴を混入させる気体供給路と、該気体供給路に連通して前記液滴が混入した気体を外部に噴射するミスト噴射口と、該ミスト噴射口がスピンドルスルーの工作機械の軸穴に連通するように、該工作機械に連結する連結部を備えるので、多孔質体付近で直ちに微細な液滴を有するミストが生成され、該ミストを長い経路を有することなく直ちに工作機械の軸穴に導入することができ、ミストの損失が殆どなく加工点へミストを効率よく送って良好なセミドライ加工を可能にする。
また、上記継手を用いることで、少ないミストを有効に利用できるようになるとともに、加工精度、工具寿命の向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
継手１００は、角筒状の気体供給ブロック１の穴内に、小径で円筒状の加圧油供給ブロック１０が同軸に配置された構造からなり、気体供給ブロック１の後端において、気体供給ブロック１の外周面と加圧油供給ブロック１０の穴の内周面とが嵌合されて一体化されている。なお、図中９は、リング状のシール材である。
【００２０】
気体供給ブロック１は、側壁に気体導入穴２を有しており、該前記気体導入穴２には、外部の気体供給源（工場エアなど）に接続される気体供給接続部３が螺合される。該気体供給接続部３には、気体供給源に接続した気体供給管（図示しない）などが接続可能になっている。
気体供給ブロック１の内部穴は、前記導入穴２が位置する部分が大径にされて気体導入穴２に連通しており、さらに穴の内周面と加圧油供給ブロック１０の外周面との間で気体供給路４を構成している。該気体供給路４に連なって気体供給ブロック１の先端側に穴が開口している。気体供給ブロック１の穴は、気体供給路４の前方側で径が小さくなり、加圧油供給ブロック２の外周面との間に小隙間が形成されている。該小隙間が気体供給路５を構成している。また、気体供給ブロック１の先端の開口穴は、前記気体供給路５に連通するミスト噴射口６となっている。さらに、気体供給ブロック１の先端側外周は小径にされて外周面にねじを形成した連結部７となっている。したがって、連結部７の先端面にミスト噴射口６が形成されている。
【００２１】
一方、加圧油供給ブロック１０は、後端に加工油導入穴１１を有しており、該加工油導入穴１１には、外部の加工油供給源（油貯蔵タンクなど）に接続される加工油供給接続部１２が螺合される。該加工油供給接続部１２には、加工油供給源に接続した加工油供給管（図示しない）などが接続可能になっている。
【００２２】
加工油供給ブロック１０は、内部穴が加工油供給路１３となっており、該内部穴は先端に貫通するとともに、先端の開口部に円柱状の多孔質体１４が連結されている。該多孔質体１４は、前記ミスト噴射口６の後方側に位置し、連結部７内に位置している。多孔質体１４は、加工油供給ブロック１０の先端側の外径と略同じ外径を有し、気体供給ブロック１の内周面との間に小隙間を有している。該小隙間は、前記気体供給路５の一部を構成するものである。
【００２３】
上記により構成される継手１は、スピンドルスルーの工作機械に連結される。図１中で、２１０は、該工作機械の回転継手を示すものであり、該回転継手２１０に継手１００を連結するための雌ねじ部２１１が形成されている。該雌ねじ部２１１は、工作機械の軸心に沿って設けられており、該工作機械の軸穴２２０が連通している。
上記継手１００を工作機械の回転継手２１０に連結すると、ミスト噴射口６が軸穴２２０に連通してミストの移動が可能となる。
【００２４】
次に、上記継手によるミスト供給の動作について説明する。
図示しない気体供給源に接続した気体供給管を気体供給接続部３に取り付け、さらに図示しない加工油供給源に接続した加工油供給管を加工油供給接続部１２に取り付け、気体供給接続部３にエア、加工油供給接続部３に加工油を圧送供給する。
加工油は、前記加工油供給管１３を通って多孔質体１４へと供給され、全てが多孔質体１４の多孔に含浸される。多孔質体１４に含浸した加工油は、さらに多孔質体９の外表面に至り、表面の多孔から流出したオイルが微小油滴または油膜状となる。
【００２５】
一方、上記エアは、気体供給路４、気体供給路５を移動する。なお、気体供給路５は、より小隙間とされているため、エア流が増速される。気体供給路５を移動するエアは、多孔質体１４の外周面から先端面に沿って多孔質体１４と接触しつつ移動する。その結果、多孔質体１４の表面から微小油滴が次々と効果的に剥離し、エア中に巻き込まれてミスト化される。このミストは、気体供給路５の先方に移動し、ミスト噴射口６からミスト噴射流として前方に向けて噴射される。該ミストは、微細な液滴が安定して生成されており、その後、直ちに工作機械２００の回転継手２１０へと移動し、軸穴２２０内へと噴射される。軸穴２２０に噴射された加工油は、先端側へと移動し、工作機械２００の先端から加工点（図示しない）へと供給される。これにより良好な潤滑性が与えられて工作機械によるセミドライ加工が良好に行われる。
【００２６】
上記のようにして噴射されたミストは、微小油滴が安定して生成され、粗大な油滴が発生することなく安定しており、所望の加工点に的確に噴射される。不必要な領域への拡散が抑えられているので、少量のミストにおいてもミスト噴射による効果を確実に得ることができる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、ミストの噴射を軸穴に沿って行うもの（ストレートタイプ）としたが、ミストの噴射口が軸穴に連通しているものであれば、ミストの噴射方向が上記に限定されるものではない。
図４は、他のスピンドルスルーの工作機械２３０に本発明の継手１１０を連結した状態を示している。なお、前記実施形態と同様の構成については同一の符号を付している。
【００２８】
継手１１０は、筒型の継手本体１０ａの先端に、キャップ状の先端ブロック１０ｂを螺合して一体化した構造となっている。継手本体１０ａの先端側には、小径筒部が形成されており、先端ブロック１０ｂは、該小径筒部と僅かな隙間を有するように先端側に向けて外筒部を有している。該外筒部の外周面にネジ部を形成して本発明の連結部７が構成されており、連結部７の先端開口がミスト噴射口６に割り当てられている。なお、継手本体１０ａの小径筒部と、先端ブロック１０ｂの外筒部内周面との小隙間は、気体通気路４ｂを構成している。
【００２９】
また、継手本体１０ａは、軸心に沿って先端の小径筒部に開口する加工油供給路１３ｂが形成され、該加工油供給路１３ｂは、継手本体１０ａの前後方向中央部で径方向に伸長する加工油供給路１３ａに連通している。加工油供給路１３ａは、継手本体１０ａの外周壁に開口し、その開口部に加工油供給接続部１２が接続されている。また、前記加工油供給路１３ｂの先端には、円柱状の多孔質体１４連結されており、該多孔質体１４は、継手本体１０ａの小径筒部と同外径に形成されている。なお、多孔質体１４と先端キャップ１０ｂの筒部との小隙間は、気体供給路４ｂの一部を構成している。
【００３０】
また、継手本体１０ａ内には、軸心から偏位した位置に、軸方向に沿って気体供給路４ａが形成されており、該気体供給路４ａは、継手本体１０ａの先端に開口し、後方は、屈曲部分を経て継手本体１０ａの後端に開口している。その開口部には、気体供給接続部３が接続されている。なお、気体供給路４ａが開口する継手本体１０ａの先端面と、先端ブロック１０ｂの後端面との間には隙間が確保されており、該隙間は気体供給路４ａの一部を構成し、前記した気体供給路４ｂと連通している。
【００３１】
工作機械２３０は、後端側に回転継手２４０を有しており、該回転継手２４０内には、工作機械先端に連通する軸穴２５０が伸長し、その後端で径方向に伸びる接続穴２４２に連通している。接続穴２４２は、回転継手２４０の側壁に設けられた雌ねじ形状の連結部２４１に開口している。該連結部２４１に上記実施形態と同様に連結部７を介して本発明の継手１１０を接続することができる。
【００３２】
この実施形態では、前記実施形態と同様に加工油供給接続部１２を介して加工油供給路１３ａ、１３ｂに加工油を供給し、多孔質体１４の表面に油滴または油膜を形成される。また、気体供給接続部３を介して気体供給路４ａ、４ｂを通してエアを供給する。エアは、前記実施形態と同様に多孔質体１４から微小な油滴を巻き込んでミストを安定的に生成する。該ミストは、連結部７に設けたミスト噴射口６から噴射される。該ミストは、回転継手２４０の連結部２４１から接続穴２４２を通り、工作機械２３０の軸穴２５０に導入される。その後は、上記実施形態と同様にして加工点にミストが安定して供給され、良好なセミドライ加工が可能になる。このように、ミスト噴射口を工作機械の軸穴に連通させることで、ミストの噴射方向が軸穴に交差するもの（エルボータイプ）でも、加工点に良好にミストを供給することができる。
【００３３】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明した、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す一部分解断面図である。
【図２】同じく工作機械に連結した状態を示す断面図である。
【図３】同じく動作を説明するための断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態における工作機械への連結状態を示す断面図である。
【図５】従来のミスト供給装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    気体供給ブロック
２    気体導入穴
３    気体供給接続部
４    気体供給路
４ａ  気体供給路
４ｂ  気体供給路
５    気体供給路
６    ミスト噴射口
７    連結部
１０    加圧油供給ブロック
１１    加工油導入穴
１２    加工油供給接続部
１３    加工油供給路
１３ａ  加工油供給路
１３ｂ  加工油供給路
１４    多孔質体
１００  継手
１１０  継手
２００  工作機械
２１０  回転継手
２１１  連結部
２２０  軸穴
２３０  工作機械
２４０  回転継手
２４１  連結部
２４２  接続穴
２５０  軸穴
【図１】
2006292089.tif 000003
【図２】
2006292089.tif 000004
【図３】
2006292089.tif 000005
【図４】
2006292089.tif 000006
【図５】
2006292089.tif 000007