(57)【要約】      （修正有）【課題】クーラントの吐出状態を調整可能なノズル付チャック装置を提供すること。【解決手段】複数のチャック爪と、チャック爪を開閉させるチャック開閉機構と、複数あるチャック爪の中央部分に配置されたノズル３０と、クーラントを供給するクーラント供給流路とを有するノズル付チャック装置であり、ノズル３０は、チャック爪を支持するチャック本体のワーク加工部側に設けられたノズル凹部３３と、ノズル凹部３３内に小径部側から挿入して取り付けられる錐台形状のノズル部材３２と、クーラント供給流路とノズル凹部３３内を連通するクーラント用流路とを備え、ノズル部材３２は、挿入方向の位置を調節する位置調整手段３２２，３３２を介してノズル凹部３３内に取り付けられ、クーラント用流路を介して供給されるクーラントが、ノズル凹部３３の壁面とノズル部材３２との隙間３５から吐出するものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部分に配置されたワークを把持する複数のチャック爪と、前記チャック爪を開閉させるチャック開閉機構と、複数ある前記チャック爪の中央部分に配置されたノズルと、前記ノズルに対してクーラントを供給するクーラント供給流路とを有するノズル付チャック装置において、
前記ノズルは、前記チャック爪を支持するチャック本体のワーク加工部側に設けられたノズル凹部と、前記ノズル凹部内に小径部側から挿入して取り付けられる錐台形状のノズル部材と、前記クーラント供給流路と前記ノズル凹部内を連通するクーラント用流路とを備え、
前記ノズル部材は、挿入方向の位置を調節する位置調整手段を介して前記ノズル凹部内に取り付けられ、前記クーラント用流路を介して供給されるクーラントが、前記ノズル凹部の壁面と前記ノズル部材との隙間から吐出するものであることを特徴とするノズル付チャック装置。
【請求項２】
前記位置調整手段は、前記ノズル部材の小径部側に形成された第１ネジ部と、その第１ネジ部に螺合する前記ノズル凹部内に形成された第２ネジ部であることを特徴とする請求項１に記載のノズル付チャック装置。
【請求項３】
前記ノズル凹部は、前記チャック本体のワーク加工部側表面近傍の壁面が、前記ノズル部材表面の傾斜とほぼ平行な角度で形成されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノズル付チャック装置。
【請求項４】
前記ノズル部材の第１ネジ部が雄ネジであり、前記ノズル凹部内には、連通する前記クーラント用流路上に前記雄ネジに対する前記第２ネジ部である雌ネジが形成され、前記ノズル部材には、その雄ネジ部に前記クーラント用流路と前記ノズル凹部内とを連通する流路が形成されたものであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のノズル付チャック装置。
【請求項５】
前記ノズル部材と前記ノズル凹部との間に付勢部材が設けられ、その付勢部材には先端にボールが保持され、そのボールが前記ノズル凹部に形成された一又は二以上の位置決め穴に嵌り込むようにしたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のノズル付チャック装置。
【請求項６】
前記ノズル部材は、その形状が円錐台又は角錐台であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のノズル付チャック装置。
【請求項７】
前記ノズル部材は、その形状が円錐台であり、小径部側から大径部側への側面に湾曲した溝が複数形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のノズル付チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーラントの吐出状態を調整可能なノズルを備えたノズル付チャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中ぐり加工や内径加工などを行う旋盤では、ワークの内径部分に切削液（クーラント）を吐出させて切屑を排除することが行われる。そのため、主軸のチャック装置には、把持したワークに対して加工部分である内径側面に切削液を吹き付けるためのクーラントノズルが設けられている。例えば、そうしたクーラントノズルを備えたノズル付チャック装置が下記特許文献１に開示されている。そのチャック装置では、チャックの中央部分にクーラントノズルが装着され、ドローバ側から供給されるクーラントがノズルからワークへと吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４０１７５号公報
【特許文献２】実開平０３−１０３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記公報のノズル付チャック装置は、ノズル孔が穿設されたノズルを取り付けたものであるため、吐出されるクーラントの吐出状態が一定である。従って、ワークの加工内容に変更があった場合には、その加工内容に応じた適切な位置にクーラントを吹き付けることができなくなってしまっていた。そのため、クーラントの吐出角度を変えた別のノズルに取り替える必要があり、段取り替えなどで作業者の手間が増えるほか、複数のノズルに要するコストや部品管理などの負担が大きくなってしまっていた。一方で、上記特許文献２には、ラック・ギヤによって回動するようにして角度調整が可能な吐出ノズルが開示されている。しかし、この吐出ノズルは構造が複雑であってチャック装置に組み付けることはできない。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、クーラントの吐出状態を調整可能なノズルを備えたノズル付チャック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】
本発明に係るノズル付チャック装置は、中央部分に配置されたワークを把持する複数のチャック爪と、前記チャック爪を開閉させるチャック開閉機構と、複数ある前記チャック爪の中央部分に配置されたノズルと、前記ノズルに対してクーラントを供給するクーラント供給流路とを有するものであって、前記ノズルは、前記チャック爪を支持するチャック本体のワーク加工部側に設けられたノズル凹部と、前記ノズル凹部内に小径部側から挿入して取り付けられる錐台形状のノズル部材と、前記クーラント供給流路と前記ノズル凹部内を連通するクーラント用流路とを備え、前記ノズル部材は、挿入方向の位置を調節する位置調整手段を介して前記ノズル凹部内に取り付けられ、前記クーラント用流路を介して供給されるクーラントが、前記ノズル凹部の壁面と前記ノズル部材との隙間から吐出するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ノズル凹部内に挿入されたノズル部材が、挿入方向の位置が例えばネジなどの位置調整手段により調整された状態で取り付けられ、クーラント用流路からノズル凹部内に供給されるクーラントが、ノズル凹部の壁面とノズル部材との隙間から吐出される。そして、ノズル部材の位置調整によりクーラントの吐出状態を変化させることができる。よって、ノズル部材の位置調整を行うだけで作業者が簡単にクーラントの吐出状態を変化させることができ、ノズルの形状が一定の従来例に比べて、直接吹き付けられなかった箇所にもクーラントを吹き付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ノズル付チャック装置を備える主軸装置の一実施形態を示した断面図である。
【図２】ノズル付チャック装置の一実施形態を示した正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視で示したノズル付チャック装置の一部断面図である。
【図４】クーラントノズルの断面図である。
【図５】クーラントノズルの異なる吐出状態（Ａ）（Ｂ）を示した断面図である。
【図６】クーラントノズルの変形例を示した断面図である。
【図７】クーランノズルを構成するコマの変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明に係るノズル付チャック装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態のチャック装置は旋盤の主軸に設けられたものであり、図１は、本実施形態のチャック装置を備える旋盤の主軸装置を示した断面図である。また、図２は、チャック装置３を示した正面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢視で示したチャック装置３の一部断面図である。
【００１０】
主軸装置１は、不図示のベースに対して固定され、回転可能に支持された主軸２に対してチャック装置３が連結されている。チャック装置３は、３個の把持爪１１によって中心位置の工作物（ワーク）Ｗをクランプ及びアンクランプするものであり、把持爪１１とドローバ１２との間には開閉機構１３が組み込まれている。開閉機構１３は、回転軸Ｏ１に沿ったドローバ１２による軸方向の運動を直行する径方向の運動に変換するものであり、ドローバ１２に与えられる軸方向の往復直線運動が、径方向に移動する把持爪１１のクランプ及びアンクランプ作動に変換される。
【００１１】
そのドローバ１２が挿入されている主軸２は、主軸台１５に対し軸受を介して回転可能に組み付けられた円筒体であり、同様に円筒形状の回転体４が一体に連結されている。その回転体４には電動モータ６が組み付けられ、電動モータ６の出力によって回転体４及び主軸２に回転が与えられるようになっている。一方、ドローバ１２は、同軸にチャック用ロッド１４が連結され、そのチャック用ロッド１４と回転体４とは、キーとキー溝とが噛み合った連結部１６を有している。従って、ドローバ１２は、主軸２に従って連れ回りするとともに、非回転の主軸２に対してキー溝に倣って軸方向への直線移動が可能になっている。
【００１２】
また、チャック用ロッド１４には雄ネジ１４１が形成され、円筒形状の回転部材１７に形成された雌ネジ１７１と螺合し、回転部材１７の回転運動によってドローバ１２に軸方向の移動が得られるようになっている。そうした回転部材１７にはクラッチ１８が設けられ、そのクラッチ１８を介してサーボモータ８との間にベルト１９が掛け渡されている。よって、サーボモータ８及び回転部材１７は、両者の間の動力伝達がクラッチ１８により接続状態と遮断状態とに切り換えられるようになっている。
【００１３】
こうした主軸装置１では、サーボモータ８の駆動により回転部材１７が回転し、ドローバ１２が軸方向に移動する。ドローバ１２が後退（図１の左側に移動）すると、チャック装置３では、把持爪１１が互いに接近してワークＷが把持され、逆方向に移動すればワークの把持が解除される。ワークＷが把持された後、クラッチ１８によってサーボモータ２２との伝達が遮断された状態で電動モータ６が駆動すれば、主軸２に回転が与えられ、ドローバ１２が連れ回りしてチャック装置３のワークＷも回転する。そして、回転したワークＷには不図示の刃物台に取り付けられた切削工具が当てられ、切削加工などが行われる。
【００１４】
本実施形態のチャック装置３は、内径加工などが行われるワークＷに対し、切屑が内部に溜まってしまい加工の妨げにならないように、ワークＷの内径部分に向けてクーラントが吐出できるように構成されている。そのため、ドローバ１２およびチャック用ロッド１４には軸心を貫通するクーラント流路２１が形成され、チャック装置３に形成されたクーラントノズル３０に連通している。一方、チャック用ロッド１４にはクーラント流路２１と連通するクーラント管２２が接続され、ロータリジョイント２３を介してクーラントが供給されるよう構成されている。
【００１５】
クーラントノズル３０は、図３に示すように、ワークＷの加工個所である内径部にクーラントを吐出できるように、チャック装置３の前部中央に設けられている。ここで図４は、クーラントノズル３０の拡大断面図である。クーラントノズル３０は、ノズルブロック３１がチャック本体２５に対してボルトによって締結されている。ノズルブロック３１は、図２に示すように３箇所でネジ止めされ、その中央に円形のコマ３２が取り付けられている。コマ３２は、円錐形状をしたノズル部３２１と、ノズル部３２１の小径側平面に突設された雄ネジ部３２２とが一体に形成されている。
【００１６】
ノズルブロック３１には、ノズル部３２１の円錐形状に対応したすり鉢形状のノズル凹部３３が形成されている。コマ３２とノズル凹部３３は、中心軸Ｏに直交する断面が円で、その中心軸Ｏが主軸装置１の主軸２の回転軸Ｏ１と一致している。そして、コマ３２及びノズル凹部３３の両側面は、中心軸Ｏに対する傾斜がほぼ同じに設計され平行な取り付け状態になっている。そうした円形断面のノズル凹部３３は、ノズルブロック３１の表面３１１側からチャック本体２５側奥に向けて円が縮径するように変化し、底面３３１にはネジ穴３３２が形成されている。また、チャック本体２５には、ドローバ１２のクーラント流路２１に連通するクーラント供給流路２８が形成され、ノズルブロック３１には、クーラント供給流路２８をノズル凹部３３に連通させるためのクーラント用流路３４がネジ穴３３２の周りに複数形成されている。本実施形態では、同一円周上に９０度の間隔で４箇所に形成されている。
【００１７】
コマ３２は、雄ネジ部３２２をネジ穴３３２に螺合させることによりノズルブロック３１と一体になる。その際、コマ３２とノズル凹部３３の側面との間には隙間３５ができるように取り付けられる。すなわち、クーラントノズル３０は、ノズル凹部３３の底面３３１側から拡径する円筒形状の隙間３５を通り、ノズルブロック３１の表面３１１側からクーラントが外に吐出されるようにしたものである。そして、その吐出状態が切り換えられるように、ノズル凹部３３に対してコマ３２の位置を調整する調整手段が設けられている。すなわち、ネジ穴３３２に対する雄ネジ部３２２であり、そのねじ込み量により中軸軸Ｏに沿ったコマ３２の位置が調整可能になっている。
【００１８】
コマ３２は、大径側平面の中央に六角穴３２５が形成され、六角レンチによって回転位置の調整ができるようになっている。すなわち、コマ３２はネジによる一定量の締め付けにより固定されるものではなく、任意の締め付け量で取り付けるようにしたものである。そこで本実施形態では、調整した締め付け位置でコマ３２が変位しないようにした緩み防止手段が設けられている。緩み防止手段は、コマ３２の小径側平面に形成された穴３２７にボール３６を保持したバネ３７が挿入されたものであり、ノズル凹部３３の底面３３１にボール３６が当てられ、コマ３２に対してバネ３７の付勢力が常に作用するようにしたものである。そして、ノズル凹部３３の底面３３１には、同一円周上に複数の窪み３３８が形成され、ボール３６が嵌り込むようになっている。
【００１９】
よって、クーラントノズル３０は、ネジ穴３３２に雄ネジ部３２２が螺合することにより、コマ３２がノズルブロック３１のノズル凹部３３内に取り付けられる。コマ３２は、六角レンチを使用して時計方向あるいは反時計方向に所定量だけ回されて締め付け量が調整される。その際、９０度間隔で調整が行われ、窪み３３８にボール３６が嵌り込むことによってコマ３２が位置決めされ、バネ３７の付勢力によってコマ３２の取り付け状態が安定する。そして、こうしたクーラントノズル３０から加工中のワークＷに対してクーラントが吐出される。ここで、図５は、クーラントノズル３０の異なる吐出状態（Ａ）（Ｂ）を示した図である。
【００２０】
クーラントノズル３０は、コマ３２が時計方向に回されてネジの締め付けが行われた場合には、図５（Ａ）に示すように隙間３５が狭くなり、逆に、コマ３２が反時計方向に回わされてネジが緩められた場合には、図５（Ｂ）に示すように隙間３５が広くなる。そして、こうしたコマ３２の変位により、図２に示す吐出口３９の大きさが変化する。吐出口３９は、コマ３２の大径側平面３２８の周縁部と、ノズル凹部３３の表面３１１側周縁部とによって構成された円形の開口である。そのため、コマ３２が中心軸Ｏに沿って変位することにより、コマ３２の大径側平面３２８とノズルブロック３１の表面３１１との距離が変化して吐出口３９の開口度が変化する。
【００２１】
そこで、クーラント供給流路２８を通して供給されたクーラントは、ノズルブロック３１のクーラント用流路３４からノズル凹部３３内に流れ込み、コマ３２とノズル凹部３３との隙間３５を通って吐出口３９から吐出される。クーラントノズル３０は、吐出口３９が円形であるため、クーラントは３６０度の方向に吐出し、ワークＷの内径部に吹き付けられる。このとき、コマ３２が締め付けられて吐出口３９が小さくなっていれば、クーラントは、図５（Ａ）に示すように、狭い隙間３５を通ってほぼノズル凹部３３の側面に沿った角度で吐出される。一方で、コマ３２の締め付けが緩められ、隙間３５や吐出口３９が大きい場合には、図５（Ｂ）に示すように、広い角度でクーラントが吐出されるようになる。そのため、クーラントノズル３０に近いワークＷの手前側からより遠い内径部奥に向けて吹き付けられ、クーラントの吹付範囲Ｈが広がる。
【００２２】
このようにクーラントノズル３０は、コマ３２の調整によって吐出状態を変化させることができ、ノズル孔が一定の従来例では直接吹き付けられなかった切屑にもクーラントを吹き付けることができるようになる。特に、クーラントノズル３０から近いワークＷの手前側から奥に向けて吹付範囲Ｈが広がり、これまでノズル自体を取り換えなければ直接吹き付けられなかった切屑にもクーラントを吹き付けることができるようになる。そして、段取り替えなどの際に行う吹付範囲Ｈの調整は、クーラントノズル３０のコマ３２を回すだけであり、作業者が簡単に行うことができる。このとき、調整量が分かり易いように、ノズルブロック３１やコマ３２に目盛りを表示しておくのが好ましい。
【００２３】
更に、本実施形態では、ワークＷの加工内容に応じて複数のノズルを用意する必要がなくなり、ノズルに関して部品コストを抑えることができるとともに、部品管理も必要がなくなる。また、クーラントノズル３０は、従来のチャック装置にも使用可能なものであるため、その点でもコストを抑えて前記効果を達成することができる。その他、クーラントノズル３０の吐出口３９が円形であるため、３６０度の方向に吐出されたクーラントが吹付範囲Ｈ内に存在する切屑に吹き付けられ、効率よく切屑の排除を行うことができる。また、コマ３２及びノズル凹部３３の両側面がほぼ平行に形成されているため、狭い円錐台形状の隙間３５から勢いよくクーラントが吐出される。更に、窪み３３８にボール３６が嵌り込んだバネ３７によりコマ３２の取り付け状態が安定するため、クーラントの吐出状態を一定に保つことができる。
【００２４】
続いて、図６は、クーラントノズルの変形例を示したものである。このクーラントノズル４０は、ノズルブロック４１がチャック本体２５に対してボルトによって締結され、その中央に形成されたノズル凹部４３にコマ４２が取り付けられたものである。ノズルブロック４１やコマ４２の形状及び大きさは、図４に示したものと同じである。異なる点は、ノズル凹部４３内に形成された中心軸Ｏ上の貫通孔４４がクーラント用流路であるとともに、雌ネジが形成されたネジ穴にもなっている点である。そして、コマ４２の雄ネジ部４２２の内部には図示するような流路４２５が形成され、貫通孔４４から雄ネジ部４２２内の流路４２５を通って、隙間４５へとクーラントが供給されるようになっている。
【００２５】
従って、クーラントノズル４０でも前記実施形態のクーラントノズル３０と同様の作用効果を奏することができる。更に、クーラントノズル４０によれば、仮にノズルブロック４１がクーラント用流路を形成するスペースのないようなものであっても、クーラント用流路を確保することができる。
【００２６】
また、別の変形例としては、図４に示すコマ３２に替えて、図７に示すコマ５２を使用する。コマ５２は、円錐台形状の側面に、湾曲した複数の溝部５２２が形成されたものである。このコマ５２を使用した場合、クーラントが隙間３５（図４参照）を通って小径側から大径側に向けて流れ、吐出口３９（図５参照）から吐出される際、側面部５２１と溝部５２２とを通った各クーラントの吐出方向が異なり、吐出されたクーラントに乱れが生じることになる。そのため、クーラントの吹き付け状態が変化することにより、切屑が様々な方向から衝撃を受けて排除されやすくなる。
【００２７】
以上、本発明のノズル付チャック装置の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、コマの形状を円錐台形状にしたものを示して説明したが、角錐台形状であってもよい。クーラントはチャック装置３が回転しているときに吐出されるため、遠心力が作用して各面に沿って吐出されたクーラントに乱れを生じさせることが考えられる。
また、前記実施形態のクーラントノズル３０は、チャック本体２５にチャックブロック３１を固定して構成されたものであるが、チャック本体２５にノズル凹部を形成してコマ３２を取り付けるようにしたものであってもよい。
【００２８】
また、前記実施形態では、ノズル凹部３３の形状を円錐台形状のコマ３２に合わせてすり鉢状としたが、例えば円柱形状であってもよい。この場合も、コマ及びノズル凹部の両側面に沿った流の方向が異なるため、吐出されたクーラントに乱れを生じさせることが考えられる。
前記実施形態では、ノズル部材であるコマ３２の挿入方向の位置を調節する位置調整手段としてネジを説明したが、ネジ以外であってもよく、またコマ３２とノズル凹部３３とで雄ネジと雌ネジとの関係が逆転していてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１…主軸装置  ２…主軸  ３…チャック装置  １１…チャック爪  １２…ドローバ  １３…開閉機構  ２１…クーラント流路  ２５…チャック本体  ３０…クーラントノズル  ３１…ノズルブロック  ３２…コマ  ３３…ノズル凹部  ３４…  クーラント用流路  ３５…隙間  ３６…ボール  ３７…バネ  ３２１…ノズル部  ３２２…雄ネジ部  ３３２…ネジ穴  ３３８…窪み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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