(57)【要約】【課題】ミストを加工部位に容易に供給することができる回転工作装置を提供すること。【解決手段】工具３０とワークとの間の潤滑や加工によって発生する熱の冷却を行うオイルミスト９０ａを工具３０内に設けられたミスト供給穴３１から供給しながら加工を行う回転工作装置であって、オイルミスト９０ａを発生して供給するオイルミスト発生装置６０と、工具３０を保持して回転するものであり、ミスト供給穴３１とオイルミスト発生装置６０とを連通させ工具３０と共に回転するミスト搬送管１６を有する主軸部材１０と、オイルミスト発生装置６０から供給されたオイルミスト９０をミスト搬送管１６に達する前に帯電させるオイルミスト帯電装置７０と、ミスト搬送管１６を帯電させる搬送管帯電装置８０とを備え、オイルミスト帯電装置７０と搬送管帯電装置８０とは、オイルミスト９０とミスト搬送管１６とを同極性に帯電させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する工具によってワークの加工を行う際に、前記工具と前記ワークとの間の潤滑や加工によって発生する熱の冷却を行うミストを前記工具内に設けられたミスト供給穴から供給しながら加工を行う回転工作装置であって、
前記ミストを発生して供給するミスト発生手段と、
前記工具を保持して回転するものであり、前記ミスト供給穴と前記ミスト発生手段とを連通させ前記工具と共に回転するミスト搬送管を有する主軸部材と、
前記ミスト発生手段から供給された前記ミストを前記ミスト搬送管に達する前に帯電させるミスト帯電手段と、
前記ミスト搬送管を帯電させる搬送管帯電手段とを備え、
前記ミスト帯電手段と前記搬送管帯電手段とは、前記ミストと前記ミスト搬送管とを同極性に帯電させることを特徴とする回転工作装置。
【請求項２】
前記ミストは、オイルミストであることを特徴とする請求項１に記載の回転工作装置。
【請求項３】
前記工具は、工具ホルダを介して前記主軸部材に保持されるものであり、前記工具ホルダは、前記ミスト供給穴と前記ミスト搬送管とを連通させるミスト搬送穴を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転工作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミストを供給しながらワークを加工する回転工作装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速回転する工具によってワークの加工を行う際に、工具とワークとの間の潤滑や加工によって発生する熱の冷却を行うミストを効率よく加工部位に供給する回転工作装置として特許文献１に示すものがあった。
【０００３】
特許文献１に示す回転工作装置は、主軸の下端に保持されて高速回転することによってワークを加工する工具と、ミストを発生するミスト発生装置と、このミスト発生装置で発生したミストをワークの加工部位に向けて噴射する噴射ノズルと、ミストをイオン化状態にするイオン化装置とを有することによって、ミストの加工部位への付着を促進させるものである。
【特許文献１】特開２００３−１５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示す回転工作装置は、工具の外部から加工部位に向けてミストを噴射しているため、ワークに比較的深い穴を形成する際にはミストが加工部位（穴の底）まで供給されにくいという問題があった。
【０００５】
そこで、ワークを加工する工具として、ミスト供給穴を有する工具を用いることも考えられる。この場合、主軸中には、ミスト供給穴とミスト発生装置とを連通させるミスト搬送管を設ける。そして、ミスト供給穴を有する工具を用いた回転工作装置は、工具を高速回転させつつ、ミスト供給穴（工具の先端）からミストを噴射させて加工を行う。
【０００６】
ところが、ミスト供給穴を有する工具を用いた回転工作装置においては、主軸中に設けられたミスト搬送管が主軸と共に高速に回転する。したがって、ミスト搬送管内のミスト粒子は、遠心力の影響を受けることとなる。すなわち、ミスト粒子の質量をｍ、回転半径をｒ、角速度をωとすると、ミスト粒子には、ｍ・ｒ・ω２の遠心力が作用することとなる。このように遠心力の影響を受けたミストは、ミスト搬送管の内壁にはりつき、加工部位に供給しにくいという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ミストを加工部位に容易に供給することができる回転工作装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の回転工作装置は、回転する工具によってワークの加工を行う際に、工具とワークとの間の潤滑や加工によって発生する熱の冷却を行うミストを工具内に設けられたミスト供給穴から供給しながら加工を行う回転工作装置であって、ミストを発生して供給するミスト発生手段と、工具を保持して回転するものであり、ミスト供給穴とミスト発生手段とを連通させ工具と共に回転するミスト搬送管を有する主軸部材と、ミスト発生手段から供給されたミストをミスト搬送管に達する前に帯電させるミスト帯電手段と、ミスト搬送管を帯電させる搬送管帯電手段とを備え、ミスト帯電手段と搬送管帯電手段とは、ミストとミスト搬送管とを同極性に帯電させることを特徴とするものである。
【０００９】
このように、ミスト発生手段から供給されたミストをミスト搬送管に達する前に帯電させるミスト帯電手段と、ミスト搬送管を帯電させる搬送管帯電手段とを備え、ミスト搬送管に達する前のミストとミスト搬送管とを同極性に帯電させることによって、ミストとミスト搬送管とは反発し合うこととなる。
【００１０】
ミストは、ミスト搬送管と反発し合うことによって、回転するミスト搬送管内において内壁よりも回転軸方向に偏って存在する。したがって、回転半径を小さくすることができ、回転するミスト搬送管内におけるミストに作用する遠心力の影響を低減させることができるので、ミストを加工部位に容易に供給することができる。
【００１１】
また、請求項２に示すように、ミストは、オイルミストとしてもよい。
【００１２】
このようにすることによって、工具とワークとの間の潤滑や加工によって発生する熱の冷却を効果的に行うことができる。
【００１３】
また、請求項３に示すように、工具は、工具ホルダを介して主軸部材に保持されるものであり、工具ホルダは、ミスト供給穴とミスト搬送管とを連通させるミスト搬送穴を有するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態における回転工作装置の概略構成を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態における回転工作装置の特徴部分を示す拡大断面図である。
【００１５】
図１に示すように、回転工作装置は、主軸部材１０の一方の端部に工具３０を保持した工具ホルダ２０が取り付けられ、他方の端部に取付部４０及び配管５０を介してオイルミスト発生装置６０が取り付けられている。
【００１６】
主軸部材１０は、ロータ１８が形成された回転部１１とロータ１８の外部に設けられたステータ１９とによって、工具３０を保持した工具ホルダ２０が取り付けられた状態で回転するものである。主軸部材１０における回転部１１の一方の端部には、工具ホルダ２０を挿入装着するための保持部１２が形成されている。この保持部１２は、工具３０の接触面２３に対応する形状をなすものであり、本実施の形態においては工具ホルダ２０が保持される端部からオイルミスト発生装置６０が取り付けられる端部にいくにつれて徐々に開口面積が狭くなる略円錐形状の穴である。
【００１７】
また、主軸部材１０における回転部１１の内部には、保持部１２である穴につながる空洞部が形成されている。この空洞部内には、工具ホルダ２０の端部と係合すると共に工具ホルダ２０を引っ張ることによって工具ホルダ２０を主軸部材１０の保持部１２に密着固定するためのドローバ１３が配置されている。ドローバ１３は、主軸部材１０の保持部１２側に爪部１４を有し、この爪部１４とプルスタッド２２とが引っ掛かることによって工具ホルダ２０と係合する。そして、ドローバ１３は、回転部１１との間にバネ１７を有し、このバネ１７によって工具ホルダ２０を引っ張るものである。また、ドローバ１３の内部にも空洞部が形成されており、この空洞部に後ほど説明するオイルミストを搬送するためのミスト搬送管１６が配置されて固定部１５にて固定される。なお、工具ホルダ２０を引っ張る機構は、バネ１７に限定されるものではない。
【００１８】
工具ホルダ２０は、一方の端部には工具３０が装着されており、他方の端部には主軸部材１０の保持部１２に対応する形状をなし、その保持部１２に密着する接触面２３を有する。さらに、工具ホルダ２０は、内部にミスト搬送管１６に連通するミスト搬送穴２１を有する。なお、工具３０の装着方法に関しては、やきばめやコレットチャックを用いるなど特に限定されるものではない。
【００１９】
工具３０は、ワークに対して加工を行う加工具であり、例えば、ドリルやエンドミルなどの切削工具である。工具３０は、端部に切刃を有すると共に、内部に工具ホルダ２０におけるミスト搬送穴２１と工具３０の外部とを連通するミスト供給穴３１を有する。
【００２０】
一方、主軸部材１０の他方の端部にミスト搬送部４１を内部に備える取付部４０及び配管５０を介して取り付けられるオイルミスト発生装置６０は、高圧空気に粘性を有する微小量の切削油を混入して霧状にしたオイルミスト９０を発生（生成）して、工具３０のミスト供給穴３１などに供給する供給装置である。このオイルミスト９０は、本発明におけるミストに相当するものであり、工具３０とワークとの間の潤滑や加工によって発生する熱の冷却を行うものである。
【００２１】
オイルミスト発生装置６０と主軸部材１０に設けられるミスト搬送管１６とを連通する配管５０内には、オイルミスト帯電装置７０に電気的に接続される帯電電極７１が配置される。オイルミスト帯電装置７０は、高電圧電源などを備え、図２に示すように、配管５０に供給されるオイルミスト９０をミスト搬送管１６に達する前にマイナスに帯電させる（符号９０ａはマイナスに帯電したオイルミスト）。なお、オイルミスト９０を帯電させる方法、装置に関しては、特に限定されるものではなく、オイルミスト９０を帯電させることが可能な方法、装置であれば本発明の目的は達成できるものである。また、本実施の形態においては、配管５０内に帯電電極７１を設け、この配管５０内にてオイルミスト９０を帯電させる例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、オイルミスト９０はミスト搬送管１６に達する前に帯電させれば本発明の目的は達成できるものである。
【００２２】
また、本実施の形態における回転工作装置は、高電圧電源などを備え、少なくともミスト搬送管１６をマイナスに帯電させる搬送管帯電装置８０が設けられる。搬送管帯電装置８０は、帯電ローラ８１などを介してミスト搬送管１６と直接的もしくは間接的に接触してミスト搬送管１６を帯電させるものである。本実施の形態においては、搬送管帯電装置８０は、回転部１１の一部に帯電ローラ８１を接触させ、その回転部１１の一部を介してミスト搬送管１６を帯電させるものである。なお、ミスト搬送管１６を帯電させる方法、装置に関しては、特に限定されるものではなく、ミスト搬送管１６を帯電させることが可能な方法、装置であれば本発明の目的は達成できるものである。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、オイルミスト９０及びミスト搬送管１６を共にマイナスに帯電させる例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、オイルミスト９０及びミスト搬送管１６を同極性に帯電させれば本発明の目的は達成できるものであり、オイルミスト９０及びミスト搬送管１６を共にプラスに帯電させてもよい。
【００２４】
以上により、オイルミストの流通路がオイルミスト発生装置６０から工具３０のミスト供給穴３１（工具３０におけるミスト供給穴３１の開口部であるミスト噴出穴（図示省略））まで一続きとなる。すなわち、オイルミスト発生装置６０から供給されるオイルミスト９０は、配管５０内においてマイナスに帯電され、マイナスに帯電されたオイルミスト９０ａが取付部４０のミスト搬送部４１、主軸部材１０のミスト搬送管１６、工具ホルダ２０のミスト搬送穴２１、工具３０のミスト供給穴３１へと流動して、工具３０の先端から噴出される。
【００２５】
そして、ワークに対する加工を行うときは、ステータ１９とロータ１８とによって主軸部材１０の回転部１１が回転し、回転部１１の回転に伴い主軸部材１０に装着された工具ホルダ２０、工具ホルダ２０に装着された工具３０が回転すると共に、工具３０の先端（ミスト供給穴３１の開口部）からオイルミスト９０ａが噴出される。具体的には、工具ホルダ２０は毎分数千回転以上の回転数で回転する。
【００２６】
なお、主軸部材１０の回転部１１と共にミスト搬送管１６も回転する。したがって、ミスト搬送管１６内のオイルミスト９０ａには、オイルミスト粒子の質量をｍ、回転半径をｒ、角速度をωとすると、オイルミスト粒子には、ｍ・ｒ・ω２の遠心力が作用することとなる。このように遠心力の影響を受けたオイルミスト９０ａは、ミスト搬送管１６の回転軸から内壁方向に力が作用する。
【００２７】
しかしながら、本実施の形態における回転工作装置は、上述のようにオイルミスト９０とミスト搬送管１６とを同極性に帯電させているので、ミスト搬送管１６内のオイルミスト９０ａにはミスト搬送管１６との間に斥力が作用し、ミスト搬送管と反発し合うことになる。このようにミスト搬送管１６内のオイルミスト９０ａとミスト搬送管１６との間に斥力を作用させることによって、回転半径ｒを小さくすることができ、オイルミスト９０ａを回転するミスト搬送管１６の内壁よりも回転軸方向に偏って存在させることができる。
【００２８】
したがって、本実の施形態に係る回転工作装置によれば、ミスト搬送管１６内を流動するオイルミスト９０ａに作用する遠心力の影響を低減することができるので、ミスト搬送管１６の内壁にオイルミスト９０ａが付着しにくくなり、オイルミスト９０ａを加工部位に容易に供給することができる。すなわち、十分な量のオイルミスト９０ａを工具３０のミスト供給穴３１に到達させることができる。
【００２９】
さらに、本実施の形態における回転工作装置によれば、ミスト供給穴３１を有する工具３０を用いて、工具３０の先端から容易に十分な量のオイルミスト９０ａを噴出することができるので、ワークに比較的深い穴を形成する場合など加工形状に係らず高精度にワークを加工することができる。
【００３０】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態における回転工作装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における回転工作装置の特徴部分を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  主軸部材、１１  回転部、１２  保持部、１３  ドローバ、１４  コレットチャック、１５  インナースリーブ、１６  ミスト搬送管、１７  バネ、１８  ロータ、１９  ステータ、２０  工具ホルダ、２１  ミスト搬送穴、２２  プルスタッド、２３  接触面、３０  工具、３１  ミスト供給穴、４０  取付部、４１  ミスト搬送部、５０  配管、６０  オイルミスト発生装置、７０  オイルミスト帯電装置、７１  帯電電極、８０  搬送管帯電装置、８１  帯電ローラ、９０  オイルミスト、９０ａ  帯電したオイルミスト
【図１】
2008137119.tif 000003
【図２】
2008137119.tif 000004