(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物を加工するための工具を保持する工具ホルダと、前記工具ホルダを着脱可能に保持すると共に前記工具ホルダを保持した状態で回転させる主軸装置とを含む加工装置であって、
前記主軸装置は、
回転駆動される主軸部と、
前記主軸部の回転軸に沿って形成された貫通孔と、
前記貫通孔に配置され、前記主軸部が回転する際に回転しないものであり、潤滑冷却用の流体を前記工具に供給するための流体供給管と、
前記貫通孔に配置され、前記主軸部と共に回転するものであり、前記工具ホルダの一部を気密に保持する保持部材とを備え、
前記工具ホルダは、
前記保持部材に気密に保持される装着部を一端側に備え、前記工具を保持する工具保持部を他端側に備えたホルダ本体と、
前記ホルダ本体の回転軸に沿って前記一端側から前記他端側に貫通して形成され、前記工具ホルダが前記主軸装置に保持された状態において前記流体供給管の先端部が内部に配置されて前記流体を前記工具に供給する軸孔とを備え、
前記保持部材と前記流体供給管との間及び前記軸孔と前記流体供給管との間の少なくとも一方に設けられ、前記流体供給管の外壁面に接触して前記流体の漏れを防止する環状の漏れ防止部材を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記漏れ防止部材は、前記流体供給管が挿入される開口部と、前記流体の供給方向を向く部位に、自身の全周に亘って設けられた溝部と、当該溝部によって二手に分割された一方の手であり前記流体供給管側の外壁面に接触する第１の手と、当該溝部によって分割された他方の手であり前記保持部材又は前記軸孔に設けられた取付部に配置される第２の手とを備え、
前記第１の手は、前記流体の供給方向に行くに連れて前記第２の手との間隔が広くなるように傾斜して設けられ、前記流体によって作用する力が大きくなるにしたがって前記流体供給管側に押し広げられることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記漏れ防止部材は、Ｏリングからなることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物を加工するための工具を保持する工具ホルダと、工具ホルダを着脱可能に保持すると共に工具ホルダを保持した状態で回転させる主軸装置とを含む加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、潤滑冷却用の流体（オイルミスト）を供給しながら加工対象物を加工する装置の一例として特許文献１に記載の主軸装置があった。
【０００３】
特許文献１に示される主軸装置は、先端部に工具を備えた工具ホルダが挿入装着されている。また、主軸装置は、流体供給管を主軸部材に対して軸受部材で回転可能に支持する。そして、加工対象物に対して所定の加工を行うとき、潤滑冷却用の流体を工具に向けて供給するための流体供給管の回転数を主軸部材の回転数よりも少なくするものである。
【０００４】
このようにすることによって、主軸部材貫通孔内に配置された流体供給管の内壁面にオイルミストが付着することを防ぎ、オイルミストの流動量を減少させることなく、十分な量のオイルミストをインナースリーブ、工具まで到達させることができるとともに、流体供給管に発生する振動やたわみを抑制し、インナースリーブ、ドローバ等の破損を防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００７−３０７６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、流体供給管の先端部を工具ホルダに設けられた流体を流すための軸孔内に挿入するタイプの主軸装置及び工具ホルダ（所謂ＨＳＫタイプ）がある。このようなタイプの主軸装置及び工具ホルダの場合、工具ホルダが主軸装置に対して着脱されることを考慮すると、流体供給管先端部の外壁面と工具ホルダ軸孔の内壁面との間にはある程度の隙間を設ける必要がある。しかしながら、流体供給管先端部から工具ホルダの軸孔内に流入した流体はこの隙間から外部に漏れ出してしまうため、十分な量の潤滑冷却用流体を工具に供給できないという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、工具に対し十分な量の潤滑冷却用の流体を供給できる加工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】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の加工装置は、加工対象物を加工するための工具を保持する工具ホルダと、工具ホルダを着脱可能に保持すると共に工具ホルダを保持した状態で回転させる主軸装置とを含む加工装置であって、主軸装置は、回転駆動される主軸部と、主軸部の回転軸に沿って形成された貫通孔と、貫通孔に配置され、主軸部が回転する際に回転しないものであり、潤滑冷却用の流体を工具に供給するための流体供給管と、貫通孔に配置され主軸部と共に回転するものであり工具ホルダの一部を気密に保持する保持部材とを備え、工具ホルダは、保持部材に気密に保持される装着部を一端側に備え工具を保持する工具保持部を他端側に備えたホルダ本体と、ホルダ本体の回転軸に沿って一端側から他端側に貫通して形成され工具ホルダが主軸装置に保持された状態において流体供給管の先端部が内部に配置されて流体を工具に供給する軸孔とを備え、保持部材と流体供給管との間及び軸孔と流体供給管との間の少なくとも一方に設けられ、その流体供給管の外壁面に接触して流体の漏れを防止する環状の漏れ防止部材を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
工具ホルダが主軸装置に対して着脱されることを考慮すると、流体供給管の先端部の外壁面と工具ホルダの軸孔の内壁面との間に隙間を設ける必要がある。このように、流体供給管の先端部の外壁面と工具ホルダの軸孔の内壁面との間に隙間を設けると、この隙間から流体が漏れ出てしまう可能性ある。しかしながら、請求項１に示すように漏れ防止部材を設けることによって、流体の漏れを防止することができ、工具に対して十分な量の潤滑冷却用の流体を供給できる。
【０００９】
つまり、軸孔と流体供給管との間に環状の漏れ防止部材を設ける場合、上記隙間からの流体の漏れを防止することができるので、工具に対して十分な量の潤滑冷却用の流体を供給できる。
【００１０】
また、保持部材と流体供給管との間に環状の漏れ防止部材を設ける場合は、上記隙間から流体が漏れる可能性がある。しかしながら、保持部材が工具ホルダの一部を気密に保持すると共に、保持部材と流体供給管との間に漏れ防止部材が設けられるので、たとえ上記隙間から流体が漏れたとしても漏れ防止部材によって流体の漏れ量を抑制でき（所定量に止めることができ）、工具に対して十分な量の潤滑冷却用の流体を供給できる。
【００１１】
また、請求項２に示すように、漏れ防止部材は、流体供給管が挿入される開口部と、流体の供給方向を向く部位に、自身の全周に亘って設けられた溝部と、溝部によって二手に分割された一方の手であり流体供給管側の外壁面に接触する第１の手と、溝部によって分割された他方の手であり保持部材又は軸孔に設けられた取付部に配置される第２の手とを備え、第１の手は、流体の供給方向に行くに連れて第２の手との間隔が広くなるように傾斜して設けられ、流体によって作用する力が大きくなるにしたがって流体供給管側に押し広げられるようにしてもよい。
【００１２】
このようにすることによって、漏れ防止部材は、漏れる方向に流れる流体の量が増えると開口部の開口径が小さくなり、漏れ防止効果が向上するので好ましい。
【００１４】
また、請求項３に示すように、漏れ防止部材は、Ｏリングを用いるようにしてもよい。
【００１５】
このようにすることによっても、流体の漏れを防止することができ、工具に対して十分な量の潤滑冷却用の流体を供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する
（第１の実施の形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態における加工装置の概略構成を示す部分的断面図である。つまり、図１は、工具２０（例えば、切削工具）を保持した工具ホルダ１０が装着された主軸装置３０の先端近傍について、回転軸を含む平面で切断した断面構成を模式的に示すものである。図２は、本発明の第１の実施の形態における加工装置の特徴部分を示す拡大断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態における加工装置のパッキンを示す平面図である。図４は、図３に示すパッキンにおけるＩＶ―ＩＶ断面図である。
【００１７】
本実施の形態における加工装置は、ワーク（被加工物、加工対象物）に対して切削加工などを施すための工具２０が装着された工具ホルダ１０を主軸装置３０に脱着可能（交換可能）に保持し、この主軸装置３０を回転させることによって、工具２０が装着された工具ホルダ１０を回転させてワークに対して加工を施すものである。
【００１８】
図１に示す、工具ホルダ１０が着脱可能に装着される主軸部４１は、主軸装置３０の中空円筒状のハウジング（図示せず）に対し回転自在に支持され、モータ（図示せず）により回転駆動されるようになっている。主軸部４１の回転軸は例えばほぼ水平である。主軸部４１には、回転軸に沿って貫通する貫通孔４２が形成されている。
【００１９】
主軸部４１のうち貫通孔４２の先端部近傍（図中左側）に位置するホルダ装着部４３には、工具ホルダ１０が装着されるホルダ装着穴４４が形成されている。ホルダ装着穴４４の内周面４６は、主軸部４１先端側（図中左側）ほど径の大きいテーパ状に形成されている。ホルダ装着穴４４の外側には、回転軸にほぼ垂直な環状の端面４５が形成されている。
【００２０】
貫通孔４２内には、主軸部４１と共に回転するものであり、工具ホルダ１０の一部を気密な状態で着脱可能に保持する保持部材を有する。この保持部材は、スリーブ５１、クランプ部材５６、引張コイルバネ５８、ドローバ５９を含むものである。
【００２１】
ドローバ５９は、ホルダ装着穴４４への工具ホルダ１０の着脱を操作するためのものであり、主軸装置３０の回転軸に沿って設けられている。このドローバ５９は、引張コイルバネ５８によって主軸部４１後端側（図中右側）に付勢されている。また、ドローバ５９には、回転軸に沿って貫通し、後ほど説明する流体供給管６１が配置される貫通孔が形成されている。
【００２２】
ドローバ５９の先端側には、ホルダ装着穴４４に突出する円筒状のスリーブ５１が取り付けられている。スリーブ５１の外周面には、先端側ほど拡径された段差部５２が形成されている。またスリーブ５１の主軸部４１先端側には、後述するクーラントホース１９との間をシールするゴム製の環状パッキン５３が設けられている。保持部材は、この環状パッキン５３で工具ホルダ１０の一部（クーラントホース１９）を気密な状態で着脱可能に保持している。
【００２３】
スリーブ５１の外周側には、複数本のクランプ部材５６がスリーブ５１の外周面に対して摺動可能に設けられている。クランプ部材５６の先端側には、外周側に突出した係止部５７が形成されている。クランプ部材５６がスリーブ５１の外周面を摺動し、係止部５７が段差部５２に乗り上げると、後述する工具ホルダ１０の被係止部１６が係止部５７により係止されるようになっている。一方、ドローバ５９及びスリーブ５１を引張コイルバネ５８の付勢力に抗して主軸部４１先端側に移動させると、段差部５２に乗り上げていたクランプ部材５６の係止部５７は、スリーブ５１の外周面を摺動しながら回転軸側に移動する。これにより、工具ホルダ１０の被係止部１６の係止部５７による係止が解除されるようになっている。
【００２４】
ドローバ５９の貫通孔には、貫通孔６２を有し潤滑冷却用流体としてのオイルミストを工具に供給するための流体供給管６１が内挿されている。流体供給管６１は、例えばＯリング等を介して主軸装置３０の非回転部分（図示省略）に固定されている。また流体供給管６１は、オイレスベアリング（図示省略）を介してスリーブ５１に回転自在に支持されている。なお、流体供給管６１は、例えば軸受け等を介して主軸装置３０の非回転部分（図示省略）に回転自在に固定されるようにしてもよい。オイルミストは、主軸部４１後端側から流体供給管６１内に導入され、流体供給管６１内を先端部側（工具側）に向かって流通するようになっている。
【００２５】
また、ドローバ５９には、パッキン取付部５５が設けられる。そして、このパッキン取付部５５には、本発明における環状の漏れ防止部材であるパッキン５４が設けられる。つまり、ドローバ５９（保持部材）と流体供給管６１との間には、オイルミストの漏れを防止するためのパッキン５４が設けられる。また、流体供給管６１の先端は、テーパを設けると、パッキン５４の開口部５４０に挿入しやすくて好ましい。なお、パッキン５４に関しては、後ほど詳しく説明する。
【００２６】
工具ホルダ１０は、主軸部４１に装着されたときに、ホルダ装着穴４４の内周面４６及び端面４５の双方に当接する２面拘束型（例えばＨＳＫシャンク型、ＨＳＫタイプ）である。工具ホルダ１０は、ホルダ本体１１と、ホルダ本体１１の回転軸に沿って貫通する軸孔１２とを有している。軸孔１２内には、主軸部４１側の流体供給管６１から流入するオイルミストが流通するようになっている。
【００２７】
ホルダ本体１１の一端側（図中右側）には、主軸部４１に装着するためのテーパ部１５が設けられている。テーパ部１５は、ホルダ本体１１から中空の筒状に突出して形成されている。テーパ部１５の外周には、ホルダ本体１１側ほど径の大きいテーパ状に形成されたテーパ面１５ａが形成されている。工具ホルダ１０が主軸部４１のホルダ装着穴４４に挿入されると、テーパ面１５ａはホルダ装着穴４４の内周面４６に当接するようになっている。テーパ部１５の先端には、内周側に突出して部分的に厚肉に形成され、クランプ部材５６の係止部５７により係止可能な環状の被係止部１６が形成されている。
【００２８】
テーパ部１５内側の中空部には、底面１８から一端側（主軸部４１側）に向かって突出する筒状のクーラントホース１９（装着部）が形成されている。クーラントホース１９の内周部には上述の軸孔１２が形成されている。工具ホルダ１０が主軸部４１に装着されたときには、クーラントホース１９がスリーブ５１内（パッキン５３を介して）に嵌入されるとともに、流体供給管６１の先端部がクーラントホース１９内の軸孔１２に挿入されるようになっている。
【００２９】
ホルダ本体１１は、テーパ部１５に隣接して設けられてテーパ部１５よりも外径の大きいフランジ部１４を有している。フランジ部１４のうちテーパ面１５ａに隣接する環状の端面１７は、回転軸にほぼ垂直に形成されている。工具ホルダ１０が主軸部４１のホルダ装着穴４４に挿入されると、フランジ部１４の端面１７は主軸部４１の端面４５に当接するようになっている。
【００３０】
ホルダ本体１１の他端側（図中左側）には、加工対象物を加工するための工具２０を保持する工具保持部１３が設けられている。工具２０の工具本体２１には、工具保持部１３に保持される後端部から先端部側に貫通する軸孔２２が形成されている。工具２０が工具保持部１３に保持されると、工具２０に形成された軸孔２２と工具ホルダ１０の軸孔１２とが同軸に配置されて互いに連通する。これにより、流体供給管６１から工具ホルダ１０の軸孔１２に流出したオイルミストは、工具２０の軸孔２２内を先端側に流通するようになっている。
【００３１】
次に、本実施形態における工具ホルダ１０及び主軸装置３０の作動について説明する。加工対象物を加工する際には、主軸部４１、工具ホルダ１０及び工具２０が回転する一方、流体供給管６１は主軸装置３０の非回転部に固定されているため回転しない。このため、流体供給管６１の後端部から導入されたオイルミストは、遠心力の影響を受けずに流体供給管６１を先端部側（工具側）に流通する。流体供給管６１の先端部から流出したオイルミストは、工具ホルダ１０の軸孔１２及び工具２０の軸孔２２を介して工具２０の先端側に供給され、工具２０及び加工対象物の潤滑冷却が行われる。このように、流体供給管６１の後端側から導入されたオイルミストは、主軸装置３０の回転に伴う遠心力の影響を受けずに工具２０まで供給される。したがって、工具２０の先端側に十分な量のオイルミストを供給できる。
【００３２】
ここで、本実施の形態における特徴部分である漏れ防止部材であるパッキン５４に関して説明する。
【００３３】
工具ホルダ１０は、主軸装置３０に対して着脱可能である。つまり、工具ホルダ１０は、加工対象や工具の種類などによって交換可能である。そして、本実施の形態における工具ホルダ１０はＨＳＫタイプであり、主軸装置３０はＨＳＫタイプの工具ホルダ１０に対応するものである。つまり、工具ホルダ１０を主軸装置３０に装着した状態において、流体供給管６１の一部（先端部分）が工具ホルダ１０のクーラントホース１９内部に配置されるものである。このような場合、図１及び図２に示すように、クーラントホース１９の内周面と流体供給管６１の外周面との間には、必ず隙間１９０が必要になる。
【００３４】
しかしながら、このようにクーラントホース１９と流体供給管６１との間に隙間１９０がある場合、この隙間１９０からオイルが漏れる可能性がある。通常、オイルミストは、図２における実線の矢印方向に流れるものである。ところが、工具２０の先端のオイルミスト供給穴の径（つまり、オイルミストの出口の径）が流体供給管６１の直径よりも十分に小さい場合などは、流体供給管６１、軸孔１２、軸孔２２内の内圧が高まってオイルミストが点線矢印方向に流れて隙間１９０から漏れる可能性がある。
【００３５】
そこで、本実施の形態における加工装置は、ドローバ５９（保持部材）と流体供給管６１との間にオイルミストの漏れを防止するためのパッキン５４が設けられる。このパッキン５４は、図３及び図４に示すように、隙間１９０から漏れたオイルミスト（供給方向とは反対方向に流れるオイルミスト）によって作用する力が大きくなるにしたがって開口径（開口部５４０の直径）が小さくなるように変形するようになっている。具体的には、パッキン５４は、流体供給管６１が挿入される開口部５４０を有する環状の弾性部材であり、断面Ｙ字形状をなすものである。つまり、パッキン５４は、溝部５４３によって分割された第１の手５４１、第２の手５４２を有する分割部を有する。そして、このパッキン５４は、分割部（溝部５４３、第１の手５４１、第２の手５４２）がオイルミストの供給方向（図中左側）を向くようにドローバ５９（パッキン取付部５５）に配置される。さらに、第１の手５４１がオイルミストの供給方向に対して傾斜して設けられると共に、ドローバ５９と流体供給管６１との間に配置される。
【００３６】
このようにすると、隙間１９０からオイルミストが漏れた場合、漏れたオイルミスト（点線矢印方向に流れるオイルミスト）がパッキン５４の第１の手５４１に接触して、第１の手５４１を押し広げることになる。このように、第１の手５４１を押し広げられると、パッキン５４と流体供給管６１との密着度が向上することになる。つまり、パッキン５４は、オイルミストが隙間から漏れてない場合であっても流体供給管６１と密着しているが、オイルミストの漏れが増加するほど流体供給管６１との密着度が増して開口径が小さくなり、漏れ防止効果が向上するので好ましい。
【００３７】
一方、クーラントホース１９は、パッキン５３を介してスリーブ５１（保持部材）に気密に保持されている。したがって、隙間１９０からオイルミストが漏れた場合、空間部２００内がオイルミストで満たされるまでは漏れるものの、それ以上はオイルミストが漏れることはない。したがって、オイルミストの漏れ量を抑制できるので、工具２０に対して十分な量のオイルミストを供給できる。
【００３８】
また、パッキン５４は主軸装置３０と共に回転するのに対して、流体供給管６１は主軸装置３０と共に回転しない。したがって、パッキン５４と流体供給管６１とが常に密着しているとパッキン５４の寿命が短くなる可能性がある。しかしながら、本実施の形態におけるパッキン５４は、わずかなオイルミストが隙間１９０から漏れた場合、オイルミストによる第１の手５４１を押し広げる力は弱く、パッキン５４と流体供給管６１との間にわずかなオイルミストが入りこみやすくなる。このように、パッキン５４と流体供給管６１との間にわずかなオイルミストが入りこむと、このオイルミストが潤滑油となってパッキン５４の寿命を延ばすことが出来る。
【００３９】
なお、パッキン５４を設ける位置は、流体供給管６１と保持部材（ドローバ５９）との間であれば特に限定されるものではない。ただし、流体供給管６１と保持部材（ドローバ５９）との間で、クーラントホース１９に近い方が空間部２００を小さくすることができる（漏れ量を少なくすることができる）ので好ましい。
【００４０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態における加工装置の特徴部分を示す拡大断面図である。
【００４１】
第２の実施の形態における加工装置は、上述の第１の実施の形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分についての詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態と異なる点は漏れ防止部材（パッキン５４）を設ける位置である。
【００４２】
図５に示すように、パッキン５４を軸孔１２と流体供給管６１との間に設けてもよい。つまり、クーラントホース１９の内周面にパッキン取付部（図示省略）を設け、そこに上述の実施の形態で説明したパッキン５４を設ける。このようにすることによって、隙間１９０からオイルミストが漏れることを防止することができる。
【００４３】
また、工具ホルダ１０は、オイルミストの供給方向とは反対方向（図面左から右へ）に向かって主軸装置３０に装着される。従って、クーラントホース１９の先端部、及び流体供給管６１の先端部はテーパを設けると、工具ホルダ１０を主軸装置３０に装着しやすくなり好ましい。つまり、クーラントホース１９の先端部にテーパを設けると、クーラントホース１９をスリーブ５１に挿入しやすくなる。一方、流体供給管６１の先端部にテーパを設けると、流体供給管６１を軸孔１２に挿入しやすくなる。
【００４４】
なお、上述の第１及び第２の実施の形態においては、漏れを防止するための漏れ防止部材として断面Ｙ字形状のパッキン５４を用いる例を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。オイルミストの漏れを防止できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えばＯリングなどであっても採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における加工装置の概略構成を示す部分的断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における加工装置の特徴部分を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における加工装置のパッキンを示す平面図である。
【図４】図３に示すパッキンにおけるＩＶ―ＩＶ断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における加工装置の特徴部分を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  工具ホルダ、１１  ホルダ本体、１２  軸孔、１３  工具取付部（工具保持部）、１４  フランジ部、１５  テーパ部、１５ａ  テーパ面、１６  被係止部、１７  端面、１８  底面、１９  クーラントホース（装着部）、２０  工具、２１  工具本体、２２  軸孔、３０  主軸装置、４１  主軸部、４２  貫通孔、４３  ホルダ装着部、４４  ホルダ装着穴、４５  端面、４６  内周面、５１  スリーブ、５２  段差部、５３  パッキン、５４  パッキン、５５  パッキン取付部、５６  クランプ部材、５７  係止部、５８  引張コイルバネ、５９  ドローバ、６１  流体供給管、６２  貫通孔、１９０  隙間、空間部  ２００、５４０  開口部、５４１  第１の手、５４２  第２の手、５４３  溝部
【図１】
0004720823.tif 000002
【図２】
0004720823.tif 000003
【図３】
0004720823.tif 000004
【図４】
0004720823.tif 000005
【図５】
0004720823.tif 000006