(57)【要約】【課題】切削液供給用ホース部を固定することができ、１個のモータの回転のみでノズルの首振り動作と位置移動動作を切り替えて切削液を噴射することが可能で、装置の小型化及び軽量化と設置箇所の自由度を向上できる切削液供給装置を提供する。【解決手段】単一の駆動源１０と、液体を噴射可能なノズル７０と、駆動源１０の動力をノズル７０に伝え、ノズル７０の回転及び移動を制御する回転伝達機構６１，６２と、回転伝達機構を支持する固定軸４０と、固定軸４０を中心に回転可能な回転軸５０と、を備えたことを特徴とする切削液供給装置である。【選択図】図１
2015066633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の駆動源と、
液体を噴射可能なノズルと、
前記駆動源の動力を前記ノズルに伝え、前記ノズルの回転及び移動を制御する回転伝達機構と、
前記回転伝達機構を支持する固定軸と、
前記固定軸を中心に回転可能な回転軸と、を備えたことを特徴とする切削液供給装置。
【請求項２】
前記回転伝達機構は、
前記固定軸を中心に回転可能に支持された第１の歯車と、
前記第１の歯車に噛み合う第２の歯車であって、所定の範囲に形成された歯を備え、前記ノズルに固定された第２の歯車とを含み、
前記駆動源の動力によって前記第１の歯車が回転して前記第１の歯車の回転位置が、前記所定の範囲に対応する第１の範囲内である間、前記ノズルを回転させ、
前記第１の歯車の回転位置が、前記第１の範囲から前記所定の範囲を除く範囲に対応する第２の範囲へと移行した時に、前記ノズルを前記固定軸を中心に回転させることで前記ノズル位置を移動させることを特徴とする請求項１記載の切削液供給装置。
【請求項３】
前記固定軸と前記回転軸の内部に前記液体の供給経路が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の切削液供給装置。
【請求項４】
前記固定軸と前記回転軸の間は第１の弾性体によってシールされ、
前記回転軸と前記第２の歯車の間は第２の弾性体によってシールされ、
前記第２の弾性体よりも前記第１の弾性体の摺動抵抗の方が大きいことを特徴とする請求項２記載の切削液供給装置。
【請求項５】
前記ノズルは前記第２の歯車に固定されている基端部と前記液体が噴射される先端部からなり、
前記先端部は前記基端部に対して直交または斜めに設けられていることを特徴とする請求項４記載の切削液供給装置。
【請求項６】
前記ノズルは前記液体を噴射する噴射口が形成された側面を備えた円柱部または角柱部で構成されていることを特徴とする請求項４記載の切削液供給装置。
【請求項７】
前記液体の代わりに気体を噴射可能な構成を有したことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の切削液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械の作動中にワークやツールに切削液やクーラント液を供給する際に好適に利用可能な切削液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削液供給装置の１つとして、例えば工具によるワークの加工中に液体を噴出可能なノズルを移動させながら、このノズルから前記液体を加工位置に向けて噴出するためのワーク加工用液体供給装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この装置はノズル取付台そのものを回転させるモータと、ボールねじを回転させることによってノズルを前後に移動させるモータの２個を必要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８１７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した装置は、マシニングセンタのスピンドル外筒の下部に取り付けられるリングギアと、リングギアを周方向に回動させ所定位置で位置決めするリングギア位置決め手段と、リングギアの下面に一体的に取り付けブロックと、この取り付けブロックから延びる注水ノズルと、これに液体を供給する液体供給手段と、注水ノズルの根元側水平部を周方向に回動させる回動手段とを備えることにより、水平方向および上下方向に変化自在で、常に加工点に向かって注水できるようになっている。
【０００５】
しかしながら、この装置は、上下方向および水平方向の２方向へノズルを移動させるにあたり、それぞれの方向に駆動源が必要となるため上述した２個のモータを用いている。また、水平方向移動時はノズルへの切削液供給用ホースごと移動するため、その移動範囲や装置の設置箇所に少なからず制限を受けてしまう。そのため、機械内の設置環境や、切削液供給用ホースの配線の都合等により、その機械に合わせた装置の柔軟な設置方法や装置の小型化の実現が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、切削液供給用ホース部を固定することができ、１個のモータの回転のみでノズルの首振り動作と位置移動動作を切り替えて切削液を噴射することが可能で、装置の小型化及び軽量化と設置箇所の自由度を向上できる切削液供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の切削液供給装置は、
工作機械のワークやツールに切削液やクーラント液を供給する切削液供給装置において、
単一の駆動源と、
液体を噴射可能なノズルと、
前記駆動源の動力を前記ノズルに伝え、前記ノズルの回転及び移動を制御する回転伝達機構と、
前記回転伝達機構を支持する固定軸と、
前記固定軸を中心に回転可能な回転軸とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の切削液供給装置は、請求項１に記載の切削液供給装置において、
前記回転伝達機構は、
前記固定軸を中心に回転可能に支持された第１の歯車と、
前記第１の歯車に噛み合う第２の歯車であって、所定の範囲に形成された歯を備え、前記ノズルに固定された第２の歯車と、を含み、
前記駆動源の動力によって前記第１の歯車が回転して前記第１の歯車の回転位置が、前記所定の範囲に対応する第１の範囲内である間、前記ノズルを回転させ、
前記第１の歯車の回転位置が、前記第１の範囲から前記所定の範囲を除く範囲に対応する第２の範囲へと移行した時に、前記ノズルを前記固定軸を中心に回転させることで前記ノズル位置を移動させることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の切削液供給装置は、請求項１または請求項２に記載の切削液供給装置において、
前記固定軸と前記回転軸の内部に前記液体の供給経路が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載の切削液供給装置は、請求項２に記載の切削液供給装置において、
前記固定軸と前記回転軸の間は第１の弾性体によってシールされ、
前記回転軸と前記第２の歯車の間は第２の弾性体によってシールされ、
前記第２の弾性体よりも前記第１の弾性体の摺動抵抗の方が大きいことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項５に記載の切削液供給装置は、請求項４に記載の切削液供給装置において、
前記ノズルは前記第２の歯車に固定されている基端部と前記液体が噴射される先端部からなり、
前記先端部は前記基端部に対して直交または斜めに設けられていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項６に記載の切削液供給装置は、請求項４に記載の切削液供給装置において、
前記ノズルは前記液体を噴射する噴射口が形成された側面を備えた円柱部または角柱部で構成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項７に記載の切削液供給装置は、請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の切削液供給装置において、
前記液体の代わりに気体を噴射可能な構成を有したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、１個のモータによってノズルの位置移動および首振り動作が可能であるため、装置の小型化及び軽量化が可能である。加えて、本発明は回転軸内などに切削液供給経路を設けており、先行文献にあるようにノズルに直接ホースを接続しておらず、ノズル動作に伴うホース可動範囲及び剛性を考慮する必要がないため、切削液供給装置自体の設置箇所の自由度を向上させることができる。また、複雑な構造を必要としないためコストが抑えられ、設置作業の簡素化やメンテナンスにかかる手間を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る切削液供給装置の斜視図である。
【図２】本実施形態に係る切削液供給装置の図１とは異なる装置斜視図である。
【図３】本実施形態に係る切削液供給装置の断面図である。
【図４】本実施形態に係る切削液供給装置のノズル動作説明図である。
【図５】本実施形態に係る切削液供給装置の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る切削液供給装置について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る切削液供給装置の斜視図である。また、図２は、本実施形態に係る切削液供給装置の図１とは異なる装置斜視図である。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る切削液供給装置は、モータ（駆動源）１０と、モータ１０を上下から挟み込むカバー２０及びベース３０と、モータ１０に隣接してカバー２０上に配置された固定ノズル（固定軸）４０と、ベース３０より上側であって固定ノズル４０の周囲に取付けられた回転ノズル（回転軸）５０とを有している。そして、ベース３０と回転ノズル５０との間には第１のベベルギア（回転伝達機構）６１が備わっている。第１のベベルギア６１には第２のベベルギア（回転伝達機構）６２がそれらの軸線が直交するように噛み合っており、第２のベベルギア６２からは首振りノズル７０がこのベベルギア６２と一体となって回転するように備わっている。ベース３０の上にはモータ１０と直結した第１の平歯車８１及びこの第１の平歯車８１よりも端数の多い第２の平歯車８２が備わっている。第２の平歯車８２は第１のベベルギア６１と一体に回転するようになっている。
【００１８】
また、図３は、本実施形態に係る切削液供給装置の断面図である。固定ノズル４０の上端には止め輪（図示せず）が備わっており、この止め輪を介して回転ノズル５０が固定ノズル４０から抜けないようになっている。第１の平歯車８１とベース３０との間には第１のブッシュ１０１が介装され、回転ノズル５０と第１のベベルギア６１との間には第２のブッシュ１０２が介装され、止め輪と回転ノズル５０との間には第３のブッシュ１０３が備わり、回転ノズル５０と第２のベベルギア６２との間には第４のブッシュ１０４が介装されている。首振りノズル７０は、第２のベベルギア６２からこれと同軸かつ回転ノズル５０と反対側に突出した第１の首振りノズル７１と、この第１の首振りノズル７１の先端に取付けられた第２の首振りノズル７２と、第２の首振りノズル７２を介して第１の首振りノズル７１と直交する方向に向けられ、切削液を最終的に噴出する噴出孔７３ａを有する第３の首振りノズル７３からなる。
【００１９】
そして、モータ１０の出力軸と平行になるように、固定ノズル４０が、カバー２０及びベース３０で固定されており、固定ノズル４０の内部には切削液供給経路４６が形成され、注入口４１と第１の貫通孔４２が設けられている。また、モータ１０の出力軸１１に同軸に固定された第１の平歯車８１と固定ノズル４０と同軸に回転する第２平歯車８２と、第２の平歯車８２と一体に回転する第１のベベルギア６１と、固定ノズル４０とは独立して自在に回転する回転ノズル５０が設けられている。
【００２０】
固定ノズル４０と回転ノズル５０との間は、回転ノズル５０が回転時に切削液が漏れないように第１のＯリング９１でシールしている。回転ノズル５０には第２ベベルギア６２を第１のベベルギア６１と噛み合い回転可能に保持する部分が有り、内部には固定ノズル４０の第１の貫通孔４２を通って切削液を通す第２の貫通孔５１が空いている。第２のベベルギア６２には、回転を途中で止める歯端部６２ａ（図１及び図２参照）が設けられている。第２のベベルギア６２と回転ノズル５０との間は、第２のベベルギア６２が回転時に切削液が漏れないように第２のＯリング９２でシールされている。また、第２のベベルギア６２と一体に動くように首振りノズル７０が設けられている。摺動抵抗は、第１のＯリング９１＞第２のＯリング９２となるように設定されている。例えば、第１のＯリング９１を４個、第２のＯリング９２を２個とすることによって摺動抵抗に差を設ける方法が考えられる。
【００２１】
回転ノズル５０は、その中心軸線が第２のべベルギア６２の中心軸線と合致し、かつ回転ノズル５０に固定ノズル４０の先端部が内挿されている。なお、固定ノズル４０の先端部と回転ノズル５０の基端部は上述のＯリング９１によって密閉されている。また、回転ノズル５０は、固定ノズル４０に形成された複数の第１の貫通孔４２の周囲を囲むように位置し、この間の両者の隙間が切削液移動空間を形成している。
【００２２】
回転ノズル５０は、その基端部側に位置する第１のべベルギア６１の中心軸線回りであって固定ノズル４０の周囲をモータ１０に連動して回動可能となっている。また、固定ノズル４０の先端部側等と回転ノズル５０の基端部側との間は切削液が外部に漏れないように第１のＯリング９１によってシールされている。
【００２３】
首振りノズル７０は、第２のべベルギア６２の回動に合わせて回動するようになっている。また、首振りノズル７０の基端部と回転ノズル５０の先端部との間は切削液が外部に漏れないように第２のＯリング９２によってシールされている。また、首振りノズル７０の先端部側と首振りノズルの基端部側との間は切削液が外部に漏れないようになっている。
【００２４】
つまり、第１の首振りノズル７１の中心軸線が第２のべベルギア６２の中心軸線と合致し、第２のべベルギア６２の回動に応じて首振りノズル７０のノズルをなす第３の首振りノズル７３から前記中心軸線回りに所望の方向に切削液が噴射されるようになっている。
【００２５】
本実施形態に係る切削液供給装置１が作動するにあたって、モータ１０の正転・逆転の往復運動を第１の平歯車８１→第２の平歯車８２→第１のベベルギア６１と伝達され、第１のＯリング９１と第２のＯリング９２（摺動抵抗に関しては、第１のＯリング９１＞第２のＯリング９２となっている）を介して第２のベベルギア６２→首振りノズル７０と動力伝達され、首振りノズル７０の先端に備わる第３の首振りノズル７３が首振り作動をして切削液を噴射する。
【００２６】
なお、モータ１０を一方向に回転させ続けると、第２のベベルギア６２の歯端部６２ａによって第２のベベルギア６２が回転できなくなり、回転ノズル５０が固定ノズル４０を中心に回転し、噴射位置を移動できるようになっている。
【００２７】
また、逆方向に移動させる場合は、上述の方向とは逆方向にモータを回転させることで上記と同様な動作が可能となる。
【００２８】
以上の動作原理をより分かり易く説明すると、首振りノズル７０の位置移動に関して、回転ノズル５０が固定ノズル４０の周りを回転可能となっており、第２ベベルギア６２に形成された歯の端部以上に第１のベベルギア６１が回転を続けると、第２のベベルギア６２は第１のベベルギア６１に引きずられる形で回転ノズル５０とともに固定ノズル４０を中心に回転し、首振りノズル７０が移動することになる。
【００２９】
首振りノズル７０が位置移動をせずにその場で回転運動することが可能となるのは、内部の第１のＯリング９１が第２のＯリング９２よりも大きな摺動抵抗を有しているため、第２のベベルギア６２の歯が形成されている範囲では第２のベベルギア６２のみが回転し、回転ノズル５０は回転しないためである。
【００３０】
続いて、上述した動作原理に基づく切削液供給装置の実際の動作を図４に基づいて時系列的に説明する。最初に時間Ｔ０からＴ１までは切削液は供給停止され、モータ１０は図に示すように図中上方から見て時計方向に９０度ばかり回転し、首振りノズル７０もこれに伴って約９０度回転して首振り動作を行う。
【００３１】
続いて、時刻Ｔ１からＴ２の間はモータの回転方向が時計回り（正方向）又は反時計回り（負方向）の回転を交互に繰り返し、首振りノズル７０も図に示すようにこれに応じて約６０度の範囲を首振り動作する。
【００３２】
続いて、時刻Ｔ２からＴ３においては切削液の供給は停止され、モータ１０の回転方向は正方向となり、首振りノズル７０も図に示すように水平方向を向くまで反時計回りに回転する。
【００３３】
続いて、時刻Ｔ３からＴ４までは切削液の供給は停止されたままであり、モータ１０の回転方向は正方向となってノズル先端は水平方向を向いたまま首振りノズル７０の第１の首振りノズル７１が図中上方から見て約９０度反時計回りに回転する。
【００３４】
続いて、時刻Ｔ４からＴ５においては切削液の供給は未だ停止され、モータ１０の回転方向は負方向に回転し、図に示すように首振りノズル７０が首振り動作を行ってノズル先端である第３の首振りノズル７３が下方に向くようになる。
【００３５】
続いて、時刻Ｔ５からＴ６の間はモータの回転方向が時計回り（正方向）又は反時計回り（負方向）の回転を交互に繰り返し、首振りノズル７０も図に示すようにこれに応じて約６０度の範囲を首振り動作する。
【００３６】
続いて、Ｔ６からＴ７については切削液の供給は停止され、モータ１０の回転方向は負方向に回転して首振りノズル７０の首振り動作を更に続け、第３の首振りノズル７３が先程の時刻Ｔ３における水平方向とは１８０度反転した水平方向を向くようになる。
【００３７】
続いて、時刻Ｔ７以降については切削液の供給は停止されたままモータ１０が負方向に回転し、これに伴って第１の首振りノズル７１は図中上方から見て時計方向に回転する。このような動作を繰り返して所望の範囲に切削液を供給するような動作を行う。
【００３８】
以上のように、説明を分かり易くするため、図４においては首振りノズル７０が図中上方から見て約９０度移動した場合についてのみ述べたが、首振りノズル７０は３６０度どの位置へ移動しての噴射も可能である。
【００３９】
図５は、本実施形態に係る切削液供給装置１の変形例１’を示す斜視図である。図５に示すように、首振りノズル７５の噴射口７６を直線に複数個開けることで切削液を広範囲に噴射することも可能である。
【００４０】
以上説明したように本発明の切削液供給装置によると、１個のモータによってノズルの位置移動および回転が可能であるため、装置自体の小型化及び軽量化が可能である。加えて、本発明は回転軸内などに切削液供給経路を設けており、先行文献にあるようにノズルに直接ホースを接続しておらず、ノズル動作に伴うホース可動範囲を考慮する必要がないため、装置自体の設置箇所の自由度を向上させることができる。また、複雑な構造を必要としないためコストが抑えられ、設置作業の簡素化やメンテナンスにかかる手間を削減できる。
【００４１】
また、上述の実施形態においては、一般に切削油が用いられることが多い切削液の噴射を前提に説明したが、この代わりに空気などの気体やミストを首振りノズルから噴射するようにしても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１，１’    切削液供給装置
１０    モータ
１１    出力軸
２０    カバー
３０    ベース
４０    固定ノズル
４１    注入口
４２    第１の貫通孔
４６    切削液供給経路
５０    回転ノズル
５１    第２の貫通孔
６１    第１のベベルギア
６２    第２のベベルギア
６２ａ    歯端部
７０    首振りノズル
７１    第１の首振りノズル
７２    第２の首振りノズル
７３    第３の首振りノズル
７３ａ    噴出孔
７５    首振りノズル
７６    噴射口
８１    第１の平歯車
８２    第２の平歯車
９１    第１のＯリング
９２    第２のＯリング
１０１    第１のブッシュ
１０２    第２のブッシュ
１０３    第３のブッシュ
１０４    第４のブッシュ
【図１】
2015066633.tif 000003
【図２】
2015066633.tif 000004
【図３】
2015066633.tif 000005
【図４】
2015066633.tif 000006
【図５】
2015066633.tif 000007