(57)【要約】【課題】主軸自体がエア供給機能を有していない場合でも、主軸端面の清掃をエアブロー方式で容易に行えるようにした主軸端面清掃装置を提供する。【解決手段】主軸３のうち特定のツールホルダの着座面となる主軸端面５を清掃するための清掃装置であり、本体部９とサポートリング１０とを備える。本体部９は主軸側のテーパ穴４とテーパ結合される。圧縮エア供給源２９からのエアが開閉弁を兼ねたジョイント部材２３と別のジョイント部材２０を介して、本体部９のチャンバ部１６に供給される。チャンバ部１６内のエアは複数のエア噴射口１８ａから主軸端面５を含む隙間Ｇに噴射される。これにより、エアブロー方式にて主軸端面５の清掃を行う。【選択図】図１
2015066607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツールホルダが装着される主軸ヘッド側の主軸にツールホルダに代わって着脱可能に装着されて、ツールホルダ装着時にそのツールホルダが着座することになる主軸端面を清掃するための装置であって、
上記主軸に対して着脱可能な本体部と、上記本体部と相対回転可能な外挿部材と、を備えていて、
上記本体部は、上記主軸のテーパ穴とテーパ結合可能なテーパ部と、上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合時に上記主軸端面と対向するフランジ面を有するフランジ部と、上記フランジ面に開口形成されて上記主軸端面に向けて圧縮空気を吹き付ける空気噴射口と、を有している一方、
上記外挿部材は、上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合時に上記主軸ヘッド側の給気ポートに接続される空気導入口と、上記本体部との相対回転を許容しつつ上記空気噴射口の上流側に圧縮空気を供給するための空気供給口と、を有していることを特徴とする工作機械の主軸端面清掃装置。
【請求項２】
上記本体部にはチャンバ部が形成されていて、
このチャンバ部に対して上記外挿部材側の空気供給口から圧縮空気が導入されるようになっているとともに、
上記チャンバ部と上記空気噴射口とが連通していることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の主軸端面清掃装置。
【請求項３】
上記主軸ヘッドには上記給気ポートを開閉する開閉弁が設けられていて、
上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合に基づいて上記主軸ヘッド側の給気ポートと上記外挿部材側の空気導入口とが接続されるのと相前後して、上記開閉弁が開動作するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械の主軸端面清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシニングセンタに代表されるような工作機械の主軸端面をいわゆるエアブロー方式にて清掃するための清掃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸ヘッドにおける主軸には所定の切削工具がツールホルダを介して装着されるが、主軸側のテーパ穴とツールホルダ側のテーパシャンク部とをテーパ結合させるのと同時に、主軸の端面を着座面としてツールホルダを当該主軸端面に着座させることがある。このような場合には、上記主軸端面への細かな切粉等の付着を回避しなければらならず、そのための手段として特許文献１に記載されているような主軸端面の清掃技術が提案されている。
【０００３】
この特許文献１に記載された技術では、主軸端面そのものにエア放出口を形成して、そのエア放出口から吹き出したエアをツールホルダ側の着座面にて反射させて、その反射したエア圧力をもって主軸端面にエアブローを施したり（図６参照）、あるいはツールホルダと同等の清掃ホルダを主軸に装着した上で、その清掃ホルダに形成したエア噴射通路から主軸端面とツールホルダのフランジ部とのなす隙間にエアを噴射させてエアブローを施すようにしている（図１２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８９１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、工作機械の主軸側からエアの供給を受ける方式であることから、主軸自体がエア供給機能を有していない場合には初期の目的を達成することができない。言い換えるならば、主軸自体がエア供給機能を有していない既存設備への適用にあたっては、大がかりな設備改造を行わない限り、所期の目的を達成することができないという不具合がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ主軸自体がエア供給機能を有していない既存設備への適用にあたって、大がかりな設備改造を行うことなく、所期の目的であるところの主軸端面の清掃を容易に行えるようにした主軸端面清掃装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ツールホルダが装着される主軸ヘッド側の主軸にツールホルダに代わって着脱可能に装着されて、ツールホルダ装着時にそのツールホルダが着座することになる主軸端面を清掃するための装置であり、上記主軸に対して着脱可能な本体部と、上記本体部と相対回転可能な外挿部材と、を備えている。
【０００８】
そして、上記本体部は、上記主軸のテーパ穴とテーパ結合可能なテーパ部と、上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合時に上記主軸端面と対向するフランジ面を有するフランジ部と、上記フランジ面に開口形成されて上記主軸端面に向けて圧縮空気を吹き付ける空気噴射口と、を有している。
【０００９】
その一方、上記外挿部材は、上記テーパ穴とテーパ部とのテーパ結合時に上記主軸ヘッド側の給気ポートに接続される空気導入口と、上記本体部との相対回転を許容しつつ上記空気噴射口の上流側に圧縮空気を供給するための空気供給口と、を有している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、主軸を支えている非回転の主軸ヘッドに給気ポートを設けるだけで、清掃装置の本体部に圧縮空気を供給していわゆるエアブロー方式にて主軸端面を清掃することができるので、既存設備での主軸端面清掃機能を低コストにて付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る主軸端面清掃装置の第１の実施の形態を示す図で、主軸とそれに装着される清掃装置との関係を示す断面説明図。
【図２】図１の状態から主軸に清掃装置を装着した状態を示す断面説明図。
【図３】図２におけるジョイント部材同士の結合部の拡大説明図。
【図４】図３のジョイント部材同士の結合部を含む図２の要部拡大説明図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った拡大矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜５は本発明に係る工作機械の主軸端面清掃装置を実施するためのより具体的な形態を示し、特に図１は主軸３に清掃装置８が装着される前の状態を、図２は主軸３に清掃装置８が装着された状態をそれぞれ示している。さらに、図３は図２の要部の拡大図を示している。
【００１３】
図１に示すように、例えばマシニングセンタに代表されるような自動工具交換機構（ＡＴＣ機構）を有する工作機械の主軸ヘッド１には複数のベアリング２を介して主軸（スピンドル）３が回転可能に支持されている。主軸３の先端部には、図示外のツールホルダとのテーパ結合面となるテーパ穴４のほか、特定のツールホルダの着座面となる主軸端面５が形成されている。また、テーパ穴４の奥部側にはドローバー６とともにコレット７が配置されている。
【００１４】
ここで、図１に示した清掃装置８における本体部９のテーパ部としてのテーパシャンク部１２およびプルスタッド１３は、主軸３に着脱可能に装着されることになる図示外のツールホルダのものと共通の仕様である。なお、清掃装置８の詳細は後述する。そこで、図１に示した清掃装置８のテーパシャンク部１２およびプルスタッド１３を特定のツールホルダのものと仮定するならば、テーパシャンク部１２を主軸３側のテーパ穴４に挿入した上でドローバー６を図１の上方にスライド移動させると、コレット７がプルスタッド１３を掴んでテーパシャンク部１２をテーパ穴４側に引き込むことで、主軸３側のテーパ穴４とテーパシャンク部１２とがテーパ結合されることになる（図２，３参照）。これをもって、特定のツールホルダが主軸３に対して堅固に装着されることになる。
【００１５】
図１に示した清掃装置８は、胴部１１が略円筒状をなす本体部９と、この本体部９に相対回転可能に外挿された略円環状の外挿部材としてのサポートリング１０と、から構成されている。
【００１６】
本体部９は、胴部１１のほか、先に述べたテーパシャンク部１２およびプルスタッド１３とともに円環状のフランジ部１４を備えていて、これらのテーパシャンク部１２、プルスタッド１３およびフランジ部１４は、先に述べたツールホルダのものと共通仕様となっている。それ故に、フランジ部１４には周溝１５が形成されており、この周溝１５は図示外のＡＴＣ機構のアームにより清掃装置８を把持する際の把持部として機能することになる。
【００１７】
また、図２に示すように、本体部９が主軸３側のテーパ穴４に挿入されたときには、先に述べたようにドローバー６およびコレット７によるプルスタッド１３の引き込みによって、本体部９側のテーパシャンク部１２が主軸３側のテーパ穴４とテーパ結合されることになる。その際に、図３に拡大して示すように、主軸３側の主軸端面５と、フランジ部１４のうち主軸端面５と正対することになるフランジ部１４のフランジ面１４ａとの間には所定の隙間Ｑが確保されるように設定してある。
【００１８】
図１に示す本体部９の胴部１１は中空円筒状のものであり、その内部空間は蓋体１５により密閉されたチャンバ部１６となっている。円筒状の胴部１１にはその内外周を貫通するようにして円周方向に複数のエア通路１７が形成されていて、これらのエア通路１７を通して後述するサポートリング１０側からチャンバ部１６内に圧縮エアが導入されるようになっている。また、チャンバ部１６の内底面からフランジ部１４側に向けて本体部９の軸心と平行な複数のエア通路１８が貫通形成されていて、それらのエア通路１８の開放端部が主軸端面５に対するエア噴射口（空気噴射口）１８ａとして開口している。
【００１９】
サポートリング１０は本体部９に相対回転可能に外挿されているとともに、一対のリテーナ１９により軸心方向位置が規制されている。サポートリング１０の一部にはジョイント部材２０が接続されている。このジョイント部材２０には一端がサポートリング１０の内周面に開口しつつ本体部９側のエア通路１７に連通するエア通路２１が形成されているとともに、そのエア通路２１はジョイント部材２０に付帯するジョイントチューブ２２により９０°向きを変えた上で、ジョイントチューブ２２の開放端がエア通路２１の他端のエア導入口（空気導入口）２２ａとして外部に開口している。なお、エア通路２１のうち本体部９側の開放端は本体部９に対するエア供給口（空気供給口）２１ａとして機能することになる。
【００２０】
他方、主軸３を支えている主軸ヘッド１側にはもう一方のジョイント部材２３が装着されている。この主軸ヘッド１側のジョイント部材２３は、エア導入通路２５が形成されたハウジング２４内に同じくエア通路２７が形成されたスプール２６を出没可能に組み込んだもので、スプール２６はハウジング２４に内蔵された圧縮コイルばね２８によりハウジング２４から突出する方向に付勢されている。エア導入通路２５は外部の圧縮エア供給源２９に接続されている。そして、図２の要部をさらに拡大した図３に示すように、清掃装置８の本体部９を主軸３に装着してテーパ結合する際に、本体部９側のジョイント部材２０に付帯しているジョイントチューブ２２を主軸ヘッド１側のジョイント部材２３のスプール２６に押し当てることにより、ジョイント部材２０側のエア通路２１とジョイント部材２３側のスプール２６のエア通路２７とが連通するようになっている。これにより、ジョイント部材２３におけるスプール２６のエア通路２７は、清掃装置８のサポートリング１０に対する給気ポートとして機能することになる。
【００２１】
より具体的には、図１に示すように、主軸ヘッド１側のジョイント部材２３の自由状態では、圧縮コイルばね２８により付勢されたスプール２６がハウジング２４から突出しているため、ハウジング２４側のエア導入通路２５とスプール２６側のエア通路２７との連通が遮断された状態にある。
【００２２】
その一方、図２，３に示すように、スプール２６に対してジョイントチューブ２２を押し付けると、ジョイントチューブ２２とスプール２６側のエア通路２１，２７同士が連通するとともに、スプール２６自体がハウジング２４内に押し込まれることでスプール２６側のエア通路２７とハウジング２４側のエア導入通路２５とが連通することになる。これによって、主軸ヘッド１側から清掃装置８側に圧縮エアを供給することが可能となる。
【００２３】
このように、ハウジング２４内に圧縮コイルばね２８にて付勢されたスプール２６が組み込まれたジョイント部材２３は、スプール２６を弁体とする開閉弁としての機能を併せ持っていることになる。
【００２４】
したがって、このように構成された清掃装置８によれば、切削工具を保持している特定のツールホルダが着座することになる主軸端面５の清掃が必要になった場合には、ＡＴＣ機構によるツールチェンジ機能を使って清掃装置８を主軸３に装着して清掃を行うものとする。ここでの主軸端面５の清掃は、例えば主軸端面５に付着している可能性のある微細な切粉をエアブロー方式にて吹き飛ばす方式とする。
【００２５】
清掃装置８を主軸３に装着するには、図１に示したように、フランジ部１４の周溝１５を把持部として図示しないＡＴＣ機構のアームに支持されている清掃装置８を主軸３と正対させたならば、図２，３に示したように、ＡＴＣ機構のアームの自由度を使って本体部９のテーパシャンク部１２を主軸３側のテーパ穴４に挿入する。
【００２６】
この場合において、主軸ヘッド３側のジョイント部材２３と清掃装置８側のジョイント部材２０との位相合わせが予め施されているものとすると、主軸３側のテーパ穴４に本体部９側のテーパシャンク部１２が挿入された時点で、主軸３側のドローバー６によりコレット７とプルスタッド１３を介して本体部９を主軸３側に引き込むことで、主軸３側のテーパ穴４と本体部９のテーパシャンク部１２とがテーパ結合される。ただし、本体部９側におけるフランジ部１４のフランジ面１４ａが主軸端面５に密着することなく、図４に示すように両者の間の所定の隙間Ｇが確保されるように予め設定されている。また、主軸端面５に向かってフランジ面１４側のエア噴射口１８ａが臨んでいる。
【００２７】
同時に、本体部９が主軸３側に引き込まれる際に、清掃装置８側のジョイント部材２０に付帯しているジョイントチューブ２２が主軸ヘッド１側のジョイント部材２３のスプール２６に押し付けられることになるので、それに伴ってスプール２６がハウジング２４内に押し込まれることになる。これにより、先に述べたように、双方のジョイント部材２０，２３同士が接続されるとともに、主軸ヘッド１側のジョイント部材２３の開閉弁機能が「開」となることから、本体部９のチャンバ部１６には、清掃装置８側のサポートリング１０とジョイント部材２０および主軸ヘッド１側のジョイント部材２３を介して圧縮エア供給源２９に接続されることになる。
【００２８】
そのため、本体部９のチャンバ部１６には圧縮エア供給源２９から供給される圧縮エアが導入され、チャンバ部１６内に導入された圧縮エアは、そのチャンバ部１６の内底面形成された複数のエア噴射口１８ａから主軸端面５に向けて噴射される。これにより、主軸端面５には至近距離にあるエア噴射口１８ａからのエアブローが施されて、その主軸端面５に付着している微細な切粉等は吹き飛ばれるようにして除去される。
【００２９】
図４は図３のジョイント部材２０，２３同士の結合部を含む図１の要部を拡大した図であり、また図５は図４のＡ−Ａ線矢視の拡大図である。これらの図４，５から明らかなように、本体部９のチャンバ部１６内に導入された圧縮エアは、そのチャンバ部１６内に連通している複数のエア噴射口１８ａから主軸端面５に向けて噴射される。エア噴射口１８ａが形成されているフランジ面１４ａと主軸端面５との間には、先に述べたようにＧなる隙間が確保されているので、複数のエア噴射口１８ａから噴射された圧縮エアは主軸端面５に当たって向きを変えた上で、Ｇなる隙間に沿って図５に矢印で示す如く流れることになる。これにより、主軸端面５にはエア噴射口１８ａからの噴射エアによるエアブローが施されて、その主軸端面５に付着している微細な切粉等は吹き飛ばれるようにして除去される。
【００３０】
このようないわゆるエアブロー方式による清掃は、例えば工作機械のツールチェンジの一連のスケジュールのなかに適宜または定期的に割り込ませて、その都度、数分程度実行させるものとする。
【００３１】
また、主軸３から清掃装置８を取り外す手順は上記装着時とは逆の手順であり、清掃装置８側に付帯しているジョイントチューブ２２が主軸ヘッド１側のジョイント部材２３の構成要素であるスプール２６から離間すれば、開閉弁を兼ねているジョイント部材２３が直ちに閉動作することになる。
【００３２】
ここで、上記のようなエア噴射口１８ａからのエア噴射による主軸端面５へのエアブローは、主軸３が本体部９とともに静止している状態で行っても良いが、主軸３を本体部９とともに回転させながら行うようにしても良い。
【００３３】
この場合において、主軸３に装着されている本体部９は主軸３とともに回転し、本体部９に外挿されているサポートリング１０は本体部９の回転を許容する。そして、本体部９の胴部１１にはサポートリング１０側のエア通路２１と対応する位置に複数のエア通路１７が形成されているので、断続的ではあるがサポートリング１０側のエア通路２１と本体部９側のエア通路１７との連通は確保される。
【００３４】
しかも、サポートリング１０側のエア通路２１と本体部９側のエア通路１７との連通が、本体部９の回転に伴って断続的なものとなっても、本体部９には比較的容積の大きなチャンバ部１６が形成されているので、チャンバ部１６がアキュームレータ的な役目をすることで、エア噴射口１８ａからは主軸端面５に向けて安定して圧縮エアを噴射することができる。
【００３５】
また、主軸３を本体部９とともに回転させながら上記のようにエア噴射口１８ａから主軸端面５に向けてエアブローを施すことで遠心力による相乗効果を期待でき、主軸端面５に付着している切粉の飛散・除去効果が一段と良好なものとなる。
【００３６】
このように本実施の形態によれば、主軸３に装着した清掃装置８により、いわゆるエアブロー方式にて主軸端面５の清掃を行うにあたり、主軸３を支えている主軸ヘッド１側から圧縮エアを供給するようにしているので、主軸３がエア供給機能を有していない既存設備においても簡単な改造工事のみで容易に実施することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…主軸ヘッド
３…主軸
４…テーパ穴
５…主軸端面
８…清掃装置
９…本体部
１０…サポートリング（外挿部材）
１２…テーパシャンク部（テーパ部）
１４…フランジ部
１４ａ…フランジ面
１６…チャンバ部
１８ａ…エア噴射口（空気噴射口）
２０…ジョイント部材
２１ａ…エア供給口（空気供給口）
２２ａ…エア導入口（空気導入口）
２３…ジョイント部材（開閉弁）
２４…ハウジング
２６…スプール
２７…エア通路（給気ポート）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015066607.tif 000006
【図５】
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