(57)【要約】【課題】特殊な工具ホルダを必要とせず、高速回転数でも吐出量が安定する工作機械の主軸方法及び装置を提供する。【解決手段】水と油をそれぞれ圧縮空気によって第一の混合ミスト８１と第二の混合ミスト８２に生成し、第一及び第二の混合ミスト８１，８２を個々に油膜付水滴生成部１４に供給し、次いで第一及び第二の混合ミスト８１，８２を油膜付水滴生成部１４で混合して油膜付水滴に生成した後に、主軸装置１０へ油膜付水滴を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々に供給される第一の液体と第二の液体をそれぞれ圧縮空気によって第一の混合ミストと第二の混合ミストに生成し、前記第一及び第二の混合ミストを個々に油膜付水滴生成部に供給し、次いで前記第一及び第二の混合ミストを前記油膜付水滴生成部で混合して油膜付水滴に生成した後に、主軸装置へ瞬時に油膜付水滴を供給することが可能な工作機械の主軸給油方法。
【請求項２】
主軸内へ圧縮空気と第一の液体との第一の混合ミストと圧縮空気と第二の液体との第二の混合ミストとを別々に供給する二系統の供給路を設けると共に、前記二系統の供給路により供給された前記第一の混合ミストと前記第二の混合ミストとを混合させて油膜付水滴を噴出する油膜付水滴生成部を主軸の先端部内又は工具ホルダー内に設けたことを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項３】
圧縮空気と第一の液体とを第一の混合ミストに生成する第一混合ミスト部と、
圧縮空気と第二の液体とを第二の混合ミストに生成する第二混合ミスト部と、
前記第一の混合ミスト及び第二の混合ミストを混合させて油膜付水滴を生成し該油膜付水滴を噴出する油膜付水滴生成部と、
を備えることを特徴とする工作機械の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油膜付水滴生成部を主軸に内蔵した工作機械の主軸装置に関し、さらに詳細には油膜付水滴加工に対応した工作機械の主軸給油方法及び主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の工作機械の主軸装置は油を空気流によって霧状化する油霧化室と、水を水滴化して水滴の表面に油膜が形成された油膜付水滴を生成する水滴化室と、油膜付水滴を放出するトップノズルと、から構成される油膜付水滴生成部を内蔵し、前記トップノズルは工具ホルダの回転軸上で工具の後端部に隣接して設けられ、トップノズルから放出された油膜付水滴は、工具の回転軸上に挿通して形成された供給路を介して工作物に供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
さらに他の工作機械の主軸装置では、主軸内への気体と液体を個々に供給するための二系統の供給路を設けると共に、これらの供給路を通じて供給された気体と液体を混合させてミストを噴出させるためのミスト発生装置を主軸の先端部内或いは工具ホルダ内に設ける工作機械用主軸が記載されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特願２００５−１００５５３号
【特許文献２】特許第２６８７７１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のものは、油を空気流によって霧状化する油霧化室と、水を水滴化して水滴の表面に油膜が形成された油膜付水滴を生成する水滴化室と、油膜付水滴を放出するトップノズルと、から構成される油膜付水滴生成部を工具ホルダに内蔵し、トップノズルは工具ホルダの回転軸上で工具の後端部に隣接して設けられるが、工具ホルダに油膜付生成部を内蔵するため、工具ホルダの重量が重く、該工具ホルダの全長が長くなる。さらに、工具ホルダの外周部から回転軸心に向かって油、水を供給する構造を有するため、回転を高速化にすると遠心力により吐出量が減少するという問題を呈する。
【０００４】
また、特許文献２のものは、液体が主軸の先端部或いは工具ホルダ内まで主軸内に充填されるため、ミストの供給を停止した際、液だれが生じないようにミスト発生装置の直前に液体が一定圧以下であるときに閉鎖状態に保持される閉止弁を設けるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたもので、特殊な工具ホルダを必要とせず、高速回転数でも吐出量が安定する工作機械の主軸給油方法を提供することを目的とする。
さらに、生成された油膜付水滴を工作物へ供給する際、応答性が高く、かつ工作物へ十分な容量（流量）の油膜付水滴を供給できる特別な閉止弁を設ける必要がない工作機械の主軸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】
【０００６】
上記の課題を達成するために、請求項１に係る発明は、個々に供給される第一の液体と第二の液体をそれぞれ圧縮空気によって第一の混合ミストと第二の混合ミストに生成し、前記第一及び第二の混合ミストを個々に油膜付水滴生成部に供給し、次いで前記第一及び第二の混合ミストを前記油膜付水滴生成部で混合して油膜付水滴に生成した後に、主軸装置へ瞬時に油膜付水滴を供給することを特徴とする。
すなわち、別々に供給する第一の液体と第二の液体をそれぞれ気体によって混合ミストに生成して個々に供給して油膜付水滴生成部で混合し油膜付水滴に生成して主軸装置へ瞬時に油膜付水滴を供給するようにしたので、第一及び第二の液体は混合ミストとして高速で油膜付水滴生成部に供給されるので、主軸装置の比較的深遠部まで第一及び第二の混合ミストを供給することができる。また、液だれがなく必要量だけ供給することができ、かつ油膜付水滴を加工部へ供給、遮断を瞬時に行うことができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、主軸内へ圧縮空気と第一の液体との第一の混合ミストと圧縮空気と第二の液体との第二の混合ミストとを別々に供給する二系統の供給路を設けると共に、前記二系統の供給路により供給された前記第一の混合ミストと前記第二の混合ミストとを混合させて油膜付水滴を噴出する油膜付水滴生成部を主軸の先端部内又は工具ホルダ内に設けたことを特徴とする。
本発明によれば、主軸装置又は工具ホルダの回転数により第一及び第二の混合ミストの圧力及び流量を任意に制御することができるのでよい。
請求項３に係る発明は、圧縮空気と第一の液体とを第一の混合ミストに生成する第一混合ミスト部と、圧縮空気と第二の液体とを第二の混合ミストに生成する第二混合ミスト部と、前記第一の混合ミスト及び第二の混合ミストを混合させて油膜付水滴を生成し該油膜付水滴を噴出する油膜付水滴生成部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、第一及び第二の混合ミストを別々に設けたので、保守点検が容易になるのでよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、主軸装置の比較的深遠部まで第一及び第二の混合ミストを供給することができる。また、液だれがなく必要量だけ供給することができ、かつ油膜付水滴を主軸装置へ供給、遮断を瞬時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る工作機械の主軸装置を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る工作機械の主軸装置１０の概略構造を示す縦断面図である。図１に示すように工作機械の主軸装置１０は、主軸部１１と、圧縮空気と第一の液体（水）とを第一の混合ミストに生成する第一混合ミスト部１２と、圧縮空気と第二の液体（油）とを第二の混合ミストに生成する第二混合ミスト部１３と、前記主軸部１１に装着され前記第一の混合ミスト及び第二の混合ミストを混合させて油膜付水滴を生成し該油膜付水滴を噴出する油膜付水滴生成部１４とを、備える。
【００１０】
主軸部１１は、工作機械の主軸台１５に鍔部を当接し、かつ該主軸台１５に円筒部を嵌挿した前ハウジング１６が装着されている。前記前ハウジング１６の小径穴１７には、主軸１８の一側を回転自在に支持する軸受１９、１９が固定され、主軸１８の他側は該前ハウジング１６の端部に固定された後ハウジング２０に装着された軸受２１、２１により回転自在に支持されている。前記前ハウジング１６の大径穴２２には主軸１８を駆動させるモータ２３が装着されている。前記モータ２３は、ステータ２４が前ハウジング１６の大径穴２２に嵌着されると共に、ロータ２５が主軸１８に固着されている。前記軸受１９、１９及び２１、２１はその外輪が主軸１８に嵌挿されたスペーサ２６ａ、２７ａ、３１により軸心方向の位置が規制され、ハウジング２８及び蓋２９により前ハウジング１６、後ハウジング２０に位置決めされている。なお、軸受１９、１９及び２１、２１の内輪はスペーサ２６ｂ及び２７ｂを介して軸受ナット３０及び３２により軸心方向の位置が規制されている。
【００１１】
主軸１８は、一側（図１で左側）から順に断面円形状の段付開口部３４と、該段付開口部３４に連通する小径孔３５と、小径孔３５に連通する大径孔３６とを、備える。前記小径孔３５には中央の軸心方向に細孔３７を設けた中空状のドローバー３８の一端部が軸心方向に変位可能に支持されると共に、該ドローバー３８の中間部及び他端部が大径孔３６に軸心方向に配設されたばね部材、例えば螺旋皿ばね３９により支持され、該螺旋皿ばね３９の弾発力により該大径孔３６に軸心方向に変位可能に嵌挿されている。前記螺旋皿ばね３９はドローバー３８の外周部に嵌挿されたスペーサ４１、４２により軸心方向の位置がなされ、ドローバー３８に螺合するナット部材３３によりドローバー３８内の位置が確保されている。
【００１２】
さらに、ドローバー３８の一端部（図１で左端）には、主軸１８に形成された段付開口部３４に嵌挿されたクランプ機構４５が係着されている。前記クランプ機構４５は、ドローバー３８の一端部に半径方向に指向する凹凸部により該ドローバー３８に係合し、ドローバー３８に一端部の端面に当接するクランプバー４６と、主軸１８の段付開口部３４に摺動自在に嵌挿された段付円筒形状のクランプスリーブ４７と、該クランプスリーブ４７の小径穴に摺動自在に嵌合されかつクランプバー４６の大径部に摺動自在に嵌合された保持部材４８と、該保持部材４８に円周方向に回動自在に軸支されると共に、クランプバー４６の大径部に形成された断面半径状の溝５０及びクランプスリーブ４７の円周方向に形成され傾斜面を有する溝５１に係合するボール部材５２と、前記保持部材４８に凹凸部４９により係合し、内周部を該保持部材４８の外周部に軸心方向に摺動自在に嵌入されたクランプ部材５３とを、備える。
【００１３】
さらに、ドローバー３８の他端部（図１で右端）には図示しない駆動源、例えば油圧シリンダにより軸心方向に変位するクランプセンサー５９が嵌挿されナット部材４４によりドローバー３８に固着されている。また、主軸１８の他端部（図１で右端）には図示しないボルト部材によりブラケット５４が固着されている。
油圧シリンダの作動によりブラケット５４が軸心方向に図１で左行するとドローバー３８が螺旋皿ばね３９の弾発力に抗して協動し、クランプバー４６の左行によりボール部材５２が該クランプバー４６の溝５０に係合し、該ボール部材５２がクランプバー４６の溝５０及びクランプスリーブ４７の溝５１に嵌挿される。よって、クランプ部材５３はその先端部が凹凸部４９を支点にして半径方向の内方に変位して保持部材４８の外周部に近接するようになる。これにより、クランプスリーブ５５のテーパー部５８に嵌着された工具ホルダー５６はクランプ部材５３との係合が解除され、工具ホルダー５６はアンクランプの状態になる。
【００１４】
一方、油圧シリンダを非作動の状態にすると螺旋皿ばね３９の弾発力によりドローバー３８が図１で右行するようになる。ドローバー３８の右行によりクランプバー４６が協動し保持部材４８に保持されているボール部材５２がクランプバー４６の溝５０より離脱し
該ボール部材５２が溝５０の縁及び溝５１の傾斜面に挟まれ図１の状態になる。よって、クランプ部材５３はその先端部が凹凸部４９を支点にして半径方向の外方に変位して保持部材４８の外周部に近接するようになる。これにより、クランプスリーブ５５のテーパー部５８に嵌着された工具ホルダー５６はクランプ部材５３に係合しクランプの状態になる。
【００１５】
前記第一混合ミスト部１２は、水（第一の液体）を収納する水タンク６０と、管路６１を介して水タンク６０内の水を吸上げ、吐出する水ポンプ６２と、管路６３に連通されて水ポンプ６２により吐出された水圧を調整するレギュレーター６４と、圧縮空気を供給する圧縮空気源６５と、管路６６ａ、６６ｂにより圧縮空気源６５から供給される圧縮空気を供給、遮断するバルブ６７と、管路６８により供給された水と管路６６ａ、６６ｂを介して供給された圧縮空気とを混合して第一の混合ミスト８１を生成する第一のミキシングノズル６９と、を備える。
【００１６】
前記第二混合ミスト部１３は、油（潤滑油）（第二の液体）を収納する油タンク７０と、管路７１を介して油タンク７０内の潤滑油を吸上げ、吐出する油ポンプ７２と、管路７３に連通して油ポンプ７２により吐出された油圧を調整するレギュレーター７４と、圧縮空気を供給する圧縮空気源６５と、管路６６ａ、６６ｂにより圧縮空気源６５から供給される圧縮空気を供給、遮断するバルブ６７と、管路７５を介して供給された圧縮空気と管路７７により供給された潤滑油とを混合して第二の混合ミスト８２を生成する第二のミキシングノズル７６と、を備える。なお、圧縮空気源６５により供給される圧縮空気、水ポンプ６１吐出される水及び油ポンプ７２により吐出潤滑油の流量、流速はそれぞれ圧縮空気源６５、ポンプ６１及び油ポンプ７２により調整可能に設定される。
【００１７】
参照符号７８は、主軸１８及びドローバー３８の他端部に固着されたブラケット５４に図示しないボルト部材により回転継手であって、該回転継手７８には管路７９、８０を介して第一及び第二のミキシングノズル６９、７６が連結されている。
油膜付水滴生成部１４はドローバー３８の後端部に形成された開口部４３に嵌入されブラケット５４により該開口部４３内に固着されており、該油膜付水滴生成部１４は一端部がドローバー３８の細孔３７に連通する共に、他端部が回転継手７８に連通している。よって、回転継手７８より個々に油膜付水滴生成部１４に供給された第一の混合ミスト８１、第二の混合ミスト８２は該油膜付水滴生成部１４において混合され第三の混合ミスト８３に生成されて細孔３７内を流れて工具ホルダー５６に装着された工具５７内に流入し、切削加工時の切削液又は切削加工時の冷却液に供される。
図１において、第三の混合ミスト８３は油膜付水滴生成部１４からドローバー３８内より工具ホルダー５６に供給しているが、該油膜付水滴生成部１４から配管により工具５７に噴射してもよい。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る工作機械の主軸装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作及び作用効果について説明する。
モータ２３を駆動すると主軸１８及びドローバー３８が回転する。この状態で水ポンプ６２が駆動して水タンク６０に収納されている水は管路６１、６３よりレギュレーター６４に流入し、該レギュレーター６４において所定圧力に調整されて管路６８より第一の
ミキシングノズル６９に流入し、圧縮空気源６５により生成された圧縮空気は管路６６ａ、バルブ６７を経て管路６６ｂより第一及び第二のミキシングノズル６９、７６に流入する。
そして、第一のミキシングノズル６９に流入した水及び圧縮空気は、ミキシングノズル６９内で水と圧縮空気とを混合した第一の混合ミスト８１に生成される。
【００１９】
一方、油タンク７０に収納されている油（潤滑油）は、油ポンプ７２の駆動により管路７１、７３を流れ、レギュレーター７４で所定圧力に調整された後に管路７７より第二のミキシングノズル７６に流入する。第二のミキシングノズル７６に流入した油及び圧縮空気は、該ミキシングノズル７６内で油と圧縮空気とを混合した第二の混合ミスト８２に生成される。なお、水及び油及び圧縮空気の流量は、それぞれ水ポンプ６２、油ポンプ７２及び圧縮空機源６５により調整される。
【００２０】
次いで、第一及び第二のミキシングノズル６９、７６で生成された第一及び第二の混合ミスト８１、８２のそれぞれは管路７９、８０より回転継手７８に供給され、該回転継手７８内を流れて油膜付水滴生成部１４に供給され、該油膜付水滴生成部１４において第一及び第二の混合ミスト８１、８２が互いに混合された油膜付水滴を有する第３の混合ミスト８３に生成される。第三の混合ミスト８３はドローバー３８の細孔３７を通過し、工具５７の流路５７ａを通り加工物（図示しない）に噴射される。
【００２１】
この実施の形態では、水と圧縮空気の第一の混合ミスト８１と油と圧縮空気の第二の混合ミスト８２とを互いに混合させて生成した第三の混合ミスト８３は、より均一に混合した状態に確保される。また、第三の混合ミスト８３は第一及び第二の混合ミスト８１、８２の状態で混合されるので混合時間が短く、油膜付水滴の劣化することが殆んどない。
さらに、第三の混合ミスト８３は水滴粒が細かく均一に混合されているので、冷却効果及び潤滑効果にすぐれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る工作機械の主軸装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  工作機械の主軸装置                  １１  主軸部
１２  第一混合ミスト部                    １３  第二混合ミスト部
１４  油膜付水滴生成部                    １８  主軸
２３  モータ                              ３８  ドローバー
４５  クランプ機構                        ４６  クランプバー
４７  クランプスリーブ                    ４８  保持部材
４９  凹凸部                              ５３  クランプ部材
５４  ブラケット                          ５５  クランプスリーブ
５６  工具ホルダー                        ５７  工具
６９、７６  ミキシングノズル              ７８  回転継手
８１〜８３  混合ミスト
【図１】
2008012619.tif 000003