(57)【要約】【課題】  スピンドルスルーの工作機械において主軸穴を通してオイルミストを確実に工具先に供給する。【解決手段】  軸穴２ａ、４ａ、２３ａ等を有する軸部材２、４、２３が軸方向に沿って配置され、軸穴の連通によってオイルミスト噴射用主軸穴が構成される工作機械の主軸構造であって、軸方向に沿ったオイルミスト噴流用バッフル材１５を配置する。軸穴内に配置されたオイルミスト噴流用バッフル材によって、オイルミストの移動が阻害されることなく定常状態のオイルミスト噴流が変化し、遠心力による該軸穴内面へのオイルミストの付着が軽減される。オイルミストが軸穴に付着しにくくなり、円滑かつ効率よく工具先に供給されて良好なセミドライ加工が可能になる。オイルミストが効率的に供給されることからオイルの使用量を低減できる効果もある。【選択図】  図１
2006315151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸穴を有する１または２以上の軸部材が軸方向に沿って配置され、前記軸穴の連通によってオイルミスト噴射用主軸穴が構成される工作機械の主軸構造であって、前記軸穴に軸方向に沿ったオイルミスト噴流用バッフル材が配置されていることを特徴とする工作機械の主軸構造。
【請求項２】
前記オイルミスト噴流用バッフル材が配置された軸部材が、工具ホルダの固定および固定解除に用いられるドローバーであることを特徴とする請求項１記載の工作機械の主軸構造。
【請求項３】
前記オイルミスト噴流用バッフル材が、長片に屈曲または湾曲もしくはねじり形状を付与したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の主軸構造。
【請求項４】
前記オイルミスト噴流用バッフル材が、小塊を軸方向に間隔を置いて連結したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の主軸構造。
【請求項５】
前記オイルミスト噴流用バッフル材は、工作機械の作動に伴って回転する主軸構造とともに回転するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の工作機械の主軸構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、セミドライ加工を可能とする工作機械の主軸構造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。
該工作機械では、主軸穴内にオイルミストを噴射することで、主軸が回転する工作機械内へのオイルミストの供給を可能としており、該オイルミストは、工具内の主軸穴を通して工具の刃先などから噴出される。
ところで、マシニングセンタなどの工作機械では、工具ホルダの固定および固定解除を行うドローバーなどを有しており、該ドローバーはオイルミストが移動するための軸穴を有している（例えば特許文献１）。
【０００３】
図４は、工具ホルダ２０を工作機械主軸１に固定する構造の一例を示すものである。
主軸１内には、ドローバー２が軸方向に移動可能に配置され、該ドローバー２の先端にスリーブ３が螺合・連結されている。ドローバー２は、先端に位置するアジャストボルト４によってスリーブ３に対する位置が決められている。スリーブ３の先端側には外周側に突出する膨出部３ａを有しており、スリーブ３の外周側にはコレット５が配置されている。コレットの５の後方側には、後方側が固定支持された皿ばね６が配置されており、皿ばね６の前端は、前記ドローバー２に固定された連結部材７に固定されている。これにより、連結部材７を介して皿ばね６による後方への引張力がドローバー２に付与されている。
コレット５は、先端外周側に工具ホルダ２０に形成した係止部２１ａと係合可能な係止部５ａを有している。なお、図中１０は、クーリング用のエア供給路である。
【０００４】
上記主軸１では、ドローバー２の軸穴２内に噴射されたオイルミストは、該軸穴２に沿って移動し、アジャストボルト４の軸穴４ａ、工具ホルダ２０の加工液供給パイプ２３の軸穴２３ａを通して工具先へと供給される。
【特許文献１】特開平９−２３９６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、工作機械が動作する際には、工具ホルダ２０とともに主軸１が高速で回転し、その内部にあるパイプ状のドローバー２等も同じく高速で回転する。
しかし、ドローバー２のように小さな軸穴を有する軸部材が高速で回転すると、その軸穴内を移動するミストが、遠心力によって軸部材の内面に付着してしまうために、工具の先端までオイルミストが円滑に供給されないという問題がある。
また、通常、ドローバーの内径は６〜８ｍｍであるがその先端には機能部品が取り付けられており、その穴径は３〜４ｍｍである。このため、ドローバーの軸穴との段差部分は遠心力による油溜まりとなりやすく、ここが満たされるまで工具からのミストの噴射が開始されず非常に効率が悪いという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたもであり、ドローバーなど高速で回転する軸穴へのオイルミストの付着を軽減して円滑なオイルミストの移動を可能にする工作機械の主軸構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の工作機械の主軸構造のうち、請求項１記載の発明は、軸穴を有する１または２以上の軸部材が軸方向に沿って配置され、前記軸穴の連通によってオイルミスト噴射用主軸穴が構成される工作機械の主軸構造であって、前記軸穴に軸方向に沿ったオイルミスト噴流用バッフル材が配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の工作機械の主軸構造の発明は、請求項１記載の発明において、前記オイルミスト噴流用バッフル材が配置された軸部材が、工具ホルダの固定および固定解除に用いられるドローバーであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の工作機械の主軸構造の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記オイルミスト噴流用バッフル材が、長片に屈曲または湾曲もしくはねじり形状を付与したものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の工作機械の主軸構造の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記オイルミスト噴流用バッフル材が、小塊を軸方向に間隔を置いて連結したものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の工作機械の主軸構造の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記オイルミスト噴流用バッフル材は、工作機械の作動に伴って回転する主軸構造とともに回転するものであることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、軸穴内に配置されたオイルミスト噴流用バッフル材によって、オイルミストの移動が阻害されることなく定常状態のオイルミスト噴流が変化し、遠心力による該軸穴内面へのオイルミストの付着が軽減される。該作用では、噴流の変化によってオイルミストが軸穴内面に付着しにくくなるものでもよく、また、軸穴内面に付着したオイルが流れが変化するオイルミスト噴流によって容易に取り去られる作用が得られるものであってもよく、その両方の作用が得られるものであってもよい。オイルミストの噴流の変化は、特定のものに限定されず、蛇行、旋回、乱流発生、流れ方向変更などによって行われる。また、オイルミストの噴流変化を招くオイルミスト噴流用バッフル材の構造も特に限定されるものではなく、請求項２〜４に記載されるように、屈曲、湾曲、ねじれ形状などを有する長片や小塊を軸方向に間隔を置いて連結したものを挙げることができる。小塊は、中実、中空のいずれであってもよい。
【００１３】
軸穴を流れるオイルミスト噴流は、オイルミスト噴流用バッフル部材の上記屈曲形状や湾曲形状、ねじれ形状に従って流れ方向が変化して非定常状態になる。また、厚みを有する小塊が距離を隔てて配置されているようなオイルミスト噴流用バッフル材では、小塊周囲と小塊間でオイルミスト噴射流の流れが変わり、非定常状態になる。
【００１４】
上記バッフル材は、軸部材の軸穴の一部または全部に配置することができ、好適には軸穴の軸心に中心が位置するように配置する。該オイルミスト噴流用バッフル材は、特に軸穴径が小さくてオイルミスト噴流の円滑な移動に支障が生じやすいドローバーの軸穴に配置するのが望ましい。該ドローバーにおいては全長に亘ってオイルミスト噴流用バッフル材を配置するのが望ましい。また、複数の軸部材の軸穴内にそれぞれオイルミスト噴流用バッフル材を配置してもよく、連通する軸部材に亘ってオイルミスト噴流用バッフル材を配置しても良い。なお、複数のオイルミスト噴流用バッフル材を配置する場合、構造の異なるものをそれぞれ配置することも可能である。上記オイルミスト噴流用バッフル材は、簡易構造とするために軸部材とともに回転するように構成するのが望ましく、軸穴との当接や軸部材との結合によって連動させることができる。また、軸穴に段差を有する場合にも、バッフル材による撹拌作用によってオイルミストが円滑に移動することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の工作機械の主軸構造によれば、軸穴を有する１または２以上の軸部材が軸方向に沿って配置され、前記軸穴の連通によってオイルミスト噴射用主軸穴が構成される工作機械の主軸構造であって、前記軸穴に軸方向に沿ったオイルミスト噴流用バッフル材が配置されているので、軸部材の軸穴内に配置されたオイルミスト噴流用バッフル材によって、軸穴内を移動するオイルミスト噴流の流れが変化する。これにより、工作機械の動作に伴って軸部材が回転する際に、オイルミストが該軸部材の軸穴に付着しにくくなり、円滑かつ効率よく工具先にオイルミストが供給されて良好なセミドライ加工が可能になる。また、オイルミストが効率的に供給されることからオイルの使用量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。なお、従来例と同様の構造については同一の符号を付して説明を行うものとする。
工具ホルダ２０は、筒状に形成され、後端側に、主軸との嵌合部２１が形成されている。また工具ホルダ２０の内部中央には、軸部材として加工液供給管２３が配置されており、加工液供給管２３は軸穴２３ａを有している。
【００１７】
工作機械の主軸１は、工具ホルダ２０を取り付けるための取付穴１ａを先端に有し、さらに、工具ホルダ２０の脱着を操作するドローバー２を収納する収納穴１ｃを軸方向に沿って有している。前記取付穴１ａおよび収納穴１ｃは連通している。
【００１８】
ドローバー２は、パイプ形状からなり、軸部材の一つとして上記収納穴１ｃに配置され、中央部に保持穴を有するドローバー保持部材１１の前記保持穴に摺動可能に保持されており、ドローバー２の先端には、前記取付穴１ａに達するスリーブ３が固定されている。スリーブ３は、その内周雌ネジがドローバー２の外周雄ねじに螺合（図示しない）して固定されており、ドローバー２の先端側には軸部材の一つであるアジャストボルト４が螺合されてスリーブ３に対するドローバー２の位置が決めがなされている。なお、アジャストボルト４は、軸中央に軸穴４ａを有している。これにより、ドローバー２の軸穴２ａ、アジャストボルト４の軸穴４ａ、加工液供給管２３の軸穴２３ａが連通して、オイルミスト噴射用主軸穴が構成されている。
また、ドローバー２の軸穴２ａ内には、ドローバー２の全長に亘ってオイルミスト噴射用バッフル部材１５が配置されている。該オイルミスト噴射用バッフル部材１５は、軸穴２ａ内でのオイルミスト噴射流の流れを阻害することなくその流れを変化させるものである。この実施形態のオイルミスト噴射用バッフル部材１５はドローバ中心穴径より１ｍｍ程度小さい幅の金属板１５０ａをねじれを有する波状に折り曲げて製作する。具体的には、図２に示すように、山折り１５ａと谷折り１５ｂとを所定の間隔で交互に繰り返し、該山折り１５ａ、谷折り１５ｂでは、折り目のそれぞれの端部付近から両サイドに山折り、谷折りの逆方向の折り方で斜め方向に山折り１６ａ、谷折り１６ｂをしてげねじれを有する波形形状を形成する。該オイルミスト噴射用バッフル部材１５は、前記したように軸穴２ａ内に挿入され、ドローバー２とともに回転するものである。
【００１９】
上記主軸１では、工具ホルダ２０を前記取付穴１ａに取り付けた際には、工具ホルダ２０の中央部に設けた加工液供給管２３の後端が、収納穴１ｃ内に達しており、前記連通筒部４１および弾性筒材４２は、加工液供給管２３の管穴である軸穴２３ａ内に内挿されて、該軸穴２３ａの内周面と間隙を有するように位置する。
また、前記取付穴１ａは、工具ホルダ２０の後端の嵌合部２１のテーパ面と嵌合するように、内周面がテーパ面で形成されており、嵌合部２１の内周面には内側に突出する係止部２１ａが形成されている。
【００２０】
一方、前記スリーブ３は、先端側外周面に外周側に膨出する膨出部３ａが形成されており、該スリーブ３の外周側にはコレット５が配置されている。コレット５は、先端側外周面に外周側に突出した係止部５ａを有しており、該係止部５ａを前方に位置させ、前記係止部２１ａを後方側に位置させて互いに係合可能になっている。また、コレット５の後端側外周面には、外周側に突出する凸部５ｂを有しており、収納穴１ｃの内周面に形成した凹溝１ｂとの嵌合が可能になっている。なお、前記凹溝１ｂの先端側の溝面は、内周側が前方に位置するように前方に傾斜したテーパ面で形成されており、コレット５の凸部５ｂの先端面は後方に傾斜するテーパ面で形成されている。したがって、コレット５は、前記テーパ面を介して凸部５ｂと凹溝１ｂとの嵌め合いによって斜め方向にスライドしながら径方向内側または外側への移動が可能になっている。
【００２１】
また、コレット５は、スリーブ３の膨出部３ａの後方側に位置してスリーブ３の薄肉部に接した状態では、前記係止部５ａは、前記係止部２１ａの内周側に位置して互いの係止が解かれるように構成されている。また、コレット５の後端側内周面には、内周側に膨出した膨出部５ｃが形成されており、コレット５の先端が前記膨出部３ａの後方に接して位置する際に、前記膨出部５ｃの先端面がスリーブ３の後端側に接して位置している。
また、コレット５の後方側には、後方側を固定支持した皿ばね６が配置されており、その前端は、前記ドローバー２に固定した連結部材７に固定されている。これにより、連結部材７を介して皿ばね６に後方への引張力がドローバー２に付与されている。また、前記連結部材７の外周側には連結部材７に固定された押圧部材８が配置されており、該押圧部材８の先端面は外周側が前方に突き出すように傾斜したテーパ面で形成されており、該先端面は、外周側が前方に係止したコレット５の後端面に当接している。
【００２２】
上記構造では、工具ホルダ２０の脱着を行う際には、皿ばね６の引張力に抗してドローバー２を軸方向前方に移動させる。すると、押圧部材８がコレット５を前方に押して、該コレット５が、押圧部材８と当接する後端面のテーパ形状と、凹溝１ｂと当接する凹部５ｂの先端面のテーパ形状に従って、内周側に寄せられつつ前進する。該前進に際しては、コレット５の膨出部５ｃの先端がスリーブ３の後端に当接するまでコレット５が前進する。また、この時点でコレット５の先端がスリーブ３の膨出部３ａの後方側に位置する。これによりコレット５の係止部５ａは工具ホルダ２０の係止部２１ａよりも内周側に位置して互いの係合が解かれる。この結果、工具ホルダ２０の嵌合部２１を取付穴１ａから取り外すことができ、また新たに工具ホルダ２０の嵌合部２１を前記取り付け穴１ａに挿入することができる。このとき、工具ホルダ２０を装着すると、ロックスクリュウ４０の連通筒部４１の大部分および弾性筒材４２は、装着した工具ホルダ２０の加工液供給管２３の軸穴２３ａ内に位置する。また、工具ホルダ２０を取り外す場合には、加工液供給管２３が、連通筒部４１および弾性筒材４２の外周側から抜き去られる。
【００２３】
次に、装着した工具ホルダ２０を固定する場合には、上記ドローバー２を軸方向に沿って後方側に移動させる。すると、スリーブ３の膨出部３ａもドローバー２に連れて後進し、コレット５の内周側に入り込んでコレット５を外周側に押し上げるとともに、スリーブ３の後端外周面がコレット５の膨出部５ｃの内周側に入り込んで同じくコレット５を外周側に押し上げる。すると、コレット５は凸部５ｂと凹溝１ｂの嵌合面のテーパ形状に倣いながら斜め外側方向にスライドしつつ後進し、係止部５ａが係止部２１ａに係止するとともに、凸部５ｂが凹部１ｂに嵌合する。スリーブ３は、ドローバー２を介して皿ばね６によって引っ張られた状態が維持され、コレット５は、スリーブ３の膨出部３ａの外周面とスリーブ３の後端外周面とによって外周側に押圧されて固定されている。
【００２４】
上記のようにして工具ホルダ２０を固定した主軸１を回転させると、これに連れてドローバー２や加工液供給管２３が回転し、ドローバー２の回転に連れてオイルミスト噴流用バッフル材１５が回転する。この状態でドローバー２の軸穴２ａを通してオイルミストを噴射すると、オイルミストの噴射流は、オイルミスト噴流用バッフル材１５に表面に当たりつつ流れが変化して軸穴２ａ内を分散して移動して乱流となり、強制的に軸穴２ａ内面のミスト層を破壊して下流側に効率的に搬送する。したがって、軸穴内面にオイルミストが付着したままでオイルミストの移動が損なわれることがなく、確実にオイルミストが搬送されて工具先端から安定して吐出される。
【００２５】
なお、上記実施形態では、ねじりを加えた波形形状によってオイルミスト噴流用バッフル材１５を形成したが、本発明としては、当該形状に限定されるものではなく、軸穴内でオイルミストの移動を阻害することなく、噴射流の流れを変えて撹拌作用によって軸穴内面のオイルミスト付着を軽減できるものであればよい。
【００２６】
図３はオイルミスト噴流用バッフル材の変更例を示すものである。（ａ）図は、２ｍｍ程度の金属もしくは樹脂製の棒１５１ａに４〜６ｍｍ程度の駒１５１ｂを小塊として間隔を置いて断続的に配置したオイルミスト噴流用バッフル材１５１を示している。この実施形態では、駒１５１ｂ間の隙間が小さく絞られることから、噴流が下流に流れようとするとオイル分も確実に搬送される。
【００２７】
（ｂ）図は、長片１５２ａに捻りを加えて螺旋形状としたオイルミスト噴流用バッフル材１５２を示すものである。この形態では、軸穴を移動するオイルミストがオイルミスト噴流用バッフル材１５２の螺旋形状に沿って移動して、撹拌作用が得られ、軸穴内面へのオイルミストの付着を防止する。
さらにｃ（図）は、長片に単に波形を形成したオイルミスト噴流用バッフル材１５３を示すものである。該形態においても、オイルミストの噴流がバッフル材１５３の波形に衝突することで乱流が発生し、軸穴内面に付着したオイルミストを除去する作用が得られ、軸穴内面へのオイルミストの付着を軽減することができる。
【００２８】
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明をしたが、本発明は上記実施形態の説明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】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態の主軸構造を示す正面断面図である。
【図２】同じく、オイルミスト噴流用バッフル材の配置過程を示す図である。
【図３】同じく、オイルミスト噴流用バッフル材の変更例を示す図である。
【図４】従来の主軸構造を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      工作機械主軸
２      ドローバー
２ａ    軸穴
３      スリーブ
５      コレット
１５、１５１、１５２、１５３      オイルミスト噴流用バッフル材
【図１】
2006315151.tif 000003
【図２】
2006315151.tif 000004
【図３】
2006315151.tif 000005
【図４】
2006315151.tif 000006