(57)【要約】【課題】簡素な構造でモータを冷却できるクーラント噴射装置を提供する。【解決手段】クーラントを噴射するノズル３１と、ノズル３１の回転角度を調整するモータ４と、ノズル３１が取り付けられ、モータ４を収納したケース２とを備えたクーラント噴射装置１において、ケース２は、ノズル３１へのクーラントを供給する機構を収めたハウジング室２Ｅおよびモータ４を収めたモータ室２Ｆを備え、ハウジング室２Ｅとモータ室２ＦとはＯリング４７で分割され、モータ室２Ｆには、モータ４を冷却する冷却液が流入する構造を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーラントを噴射するノズルと、
前記ノズルの回転角度を調整するモータと、
前記ノズルが取り付けられ、前記モータを収納したケースと
を備えたクーラント噴射装置において、
前記ケースは、前記ノズルに前記クーラントを供給する部材を収めたハウジング室および前記モータを収めたモータ室を備え、
前記ハウジング室と前記モータ室とはシール部材で分割され、
前記モータ室には、前記モータを冷却する冷却液が流入する構造を有することを特徴とするクーラント噴射装置。
【請求項２】
前記ノズルに供給される前記クーラントと同じものが前記冷却液として用いられることを特徴とする請求項１に記載のクーラント噴射装置。
【請求項３】
前記ノズルに前記クーラントを供給するクーラント供給通路と、
前記クーラント供給通路に接続され、前記モータ室に繋がる冷却液搬送通路と
を備えることを特徴とする請求項２に記載のクーラント噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーラント噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械を用いて切削加工、研削加工等の機械加工を行う場合、潤滑、冷却、切屑除去、溶着防止等のため、加工部位にクーラント（切削油剤、研削油剤、エアー等）を供給しながら加工が行なわれる。このクーラントを加工部位に噴射する装置としてクーラント噴射装置が用いられる。クーラント噴射装置では、クーラントを噴射するノズルをモータによって駆動し、工具の交換、機械加工の進行等に応じてノズルの位置、角度を調整することにより、加工部位に正確にクーラントを噴射するようにしている。クーラント噴射装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが公知である。また、特許文献２には、モータの冷却構造について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２８７３９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０９７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータ駆動によるクーラント噴射装置はステータコイルの励磁時の発熱により装置全体の温度が上昇する問題がある。他方で、低コスト化や小型化の観点から、冷却のための別部材を必要とすることは望ましくない。このような背景において、本発明は、簡素な構造でモータを冷却できるクーラント噴射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】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、クーラントを噴射するノズルと、前記ノズルの回転角度を調整するモータと、前記ノズルが取り付けられ、前記モータを収納したケースとを備えたクーラント噴射装置において、前記ケースは、前記ノズルに前記クーラントを供給する部材を収めたハウジング室および前記モータを収めたモータ室を備え、前記ハウジング室と前記モータ室とはシール部材で分割され、前記モータ室には、前記モータを冷却する冷却液が流入する構造を有することを特徴とするクーラント噴射装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ノズルに供給される前記クーラントと同じものが前記冷却液として用いられることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ノズルに前記クーラントを供給するクーラント供給通路と、前記クーラント供給通路に接続され、前記モータ室に繋がる冷却液搬送通路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡素な構造でモータを冷却できるクーラント噴射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態のクーラント噴射装置の断面図である。
【図２】他の実施形態のクーラント噴射装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（構成）
図１には、本実施形態に係るクーラント噴射装置１が示されている。クーラント噴射装置１は、ＮＣボール盤、ＮＣフライス盤、ＮＣ旋盤、マシニングセンタ等の数値制御（ＮＣ）工作機械に取付けられて加工部位にクーラントを噴射する。クーラント噴射装置１は、ケース２を備える。ケース２内には、可動ノズルユニット３及びモータ４が一体化された状態で収容されている。ケース２の内部の端部と可動ノズルユニット３との間には、センサ室５が形成されている。
【００１１】
可動ノズルユニット３は、ハウジング６を備えている。ハウジング６は、略直方体の外形形状を有し、中央部の中径ボア７Ａ、並びに、両端部の大径ボア７Ｂ及び小径ボア７Ｃからなる段付の開口部が貫通されている。大径ボア７Ｂには、小径ボア７Ｃと同径のガイドボア８Ａを有するガイド部材８が液密的に嵌合されている。ハウジング６の小径ボア７Ｃ及びガイド部材８のガイドボア８Ａには、ハウジング６を貫通する中空シャフト１１が回転可能かつ液密的に挿入されている。これにより、ハウジング６の中径ボア７Ａと中空シャフト１１との間に、入口室１０が形成されている。ハウジング６は、合成樹脂等の適当な材料で形成し、適宜、肉抜きを施すことができる。
【００１２】
ケース２とハウジング６との間およびケース２とモータ４との間には、隙間が形成され、この隙間がシール部材であるＯリング４７によって分離され、ハウジング室２Ｅとモータ室２Ｆが設けられている。ハウジング２Ｅとモータ室２Ｆとは、Ｏリング４７によって互いの間における液密性が確保されている。ハウジング室２Ｅには、ハウジング６が収納され、モータ室２Ｆには、モータ４が収納されている。
【００１３】
中空シャフト１１は、ノズル３１にクーラントを供給すると共に首を振るようにノズル本体３３を回動させるための部材である。中空シャフト１１は、ハウジング６の大径ボア７Ｂにガイド部材８に隣接して嵌合された軸受１２と、ハウジング６の小径部７Ｃ側の端部に形成された軸受ボア７Ｅに嵌合された軸受１３とによって、ハウジング６に回転可能な状態で保持されている。中空シャフト１１とハウジング６の小径ボア７Ｃ及びガイド部材８のガイドボア８Ａとの間は、それぞれＯリング１４、１５によってシールされている。Ｏリング１４、１５は、複数設けられて多段シールとなっている。中空シャフト１１は、センサ室５を通り、ケース２の端部に設けられた開口１６を貫通してケース２の外部へ延びている。
【００１４】
中空シャフト１１には、その軸心に沿って延びるクーラント通路１７が形成され、クーラント通路１７の一端部は、中空シャフト１１がケース２の外部へ延びる先端部で開口し、モータ４側の端部は閉塞されている。また、中空シャフト１１の側壁には、クーラント通路１７と入口室１０とを連通させる複数の貫通穴１８が設けられている。ハウジング６の側壁には、入口室１０に連通する入口通路１９が設けられ、入口通路１９は、ハウジング６から突出し、ケース２の側壁に設けられた開口２０を貫通してケース２の外部へ延びている。
【００１５】
中空シャフト１１の端部は、軸の周方向においてカプラ５０と噛み合う構造を有している。この中空シャフト１１の端部と噛み合ったカプラ５０は、モータ４の出力軸に固定されている。この構造により、モータ４の駆動力が中空シャフト１１に伝わる。モータ４は、例えばステッピングモータであり、モータ４のモータケースは内部への冷却液の侵入が生じない液密構造を有している。ハウジング６の端部には、結合部材２２を介してモータ４のケーシングが結合されている。この構造により、ハウジング６とモータ４とが一体化されている。結合部材２２は、中空シャフト１１とモータ４の出力軸２３とを同軸上に位置決めしている。結合部材２２とハウジング６との間は、Ｏリング２２Ａによってシールされている。
【００１６】
モータ４は、出力軸２３の回転角を制御することが可能なモータであり、例えばステッピングモータが採用される。ステッピングモータとしては、可変リラクタンス型、永久磁石型、又は、これらを組み合わせたハイブリッド型のいずれを用いてもよいが、本実施形態では、調整可能なステップ角が充分小さいことからハイブリッド型ステッピングモータを採用している。
【００１７】
ハウジング６の入口通路１９が設けられた部分は、ケース２の開口２０から外部に突出している。この突出した部分の外周には、ネジ部１９Ａが設けられ、このネジ部１９Ａに管継手２７がねじ込まれている。管継手２７の外径は、開口２０よりも大きく、管継手２７とケース２との間には、弾性体で構成さえるシール材２５（ゴムワッシャ等）及びワッシャ２６が挟まれている。ネジ部１９Ａに管継手２７がねじ込まれることで、モータ４と一体となったハウジング６は、ケース２に固定されている。ケース２の開口１６から外部に突出した中空シャフト１１と、ケース２の開口１６との間の隙間は、中空シャフト１１に取付けられたリップシール２８によってシールされている。
【００１８】
管継ぎ手２７の側面には、開口２７ａが設けられ、開口２７ａには、冷却液供給パイプ６１の端部に取り付けられたコネクタ６２が接続されている。冷却液供給パイプ６１は、冷却液（この例の場合、クーラント）の搬送通路を構成する部材であり、他端にコネクタ６３が取り付けられている。コネクタ６３は、ケース２に形成された開口２Ｇに取り付けられている。開口２Ｇは、モータ室２Ｆに繋がっている。開口２７ａへのコネクタ６２の接続、および開口２Ｇへのコネクタ６３の接続は、雄ネジと雌ネジの噛み合いによるねじ込み式となっており、液密性が確保されている。
【００１９】
また、モータ室２Ｆの底部には、冷却液排出パイプ６４がコネクタ６５を介して接続されている。冷却液供給パイプ６１から供給された冷却液（クーラント）は、モータ４を冷却し、冷却液排出パイプ６１から外部に排出される。
【００２０】
センサ室５内には、中空シャフト１１の回転角度の原点位置を検出する原点位置センサ２９が設けられている。原点位置センサ２９は、中空シャフト１１に固定されたマグネットホルダ２９Ａと、マグネットホルダ２９Ａに対向してケース２の側に固定されたホール素子等の磁気検出素子２９Ｂとを有する。マグネットホルダ２９Ａには、マグネットが保持されている。中空シャフト１１が回転すると、マグネットホルダ２９Ａのマグネットが中空シャフト１１と共に回転し、磁気検出素子２９Ｂの出力が変化する。この磁気検出素子２９Ｂの出力の変化から、中空シャフト１１の原点位置（回転角度位置）の検出が行われる。モータ４及び原点位置センサ２９に接続されるリード線（図示せず）は、ケース２に設けられたコネクタ３０を介して外部の制御回路（図示せず）に接続される。
【００２１】
ケース２には、ハウジング室２Ｅ内にエアを供給するエア供給口（図示せず）を設けることができ、エア供給口からエアを供給してハウジング室２Ｅの内部を常時正圧に維持することにより、クーラントの飛沫、微細な切粉等の異物のハウジング室２Ｅ内部への侵入を防止することができる。
【００２２】
ケース２から外部に突出した中空シャフト１１の先端部には、中空シャフト１１に対して直角方向に向けられたノズル３１が取付けられている。ノズル３１は、中空シャフト１１に嵌合する略有底円筒状のノズルホルダ３２に、ノズルホルダ３２から直角方向に延びる先細り形状のノズル本体３３が取付けられて一体化された構造を有している。
【００２３】
略有底円筒状のノズルホルダ３２は、中空シャフト１１が挿入、嵌合されるボア３４を有し、ボア３４の中間部に、拡径された大径部３４Ａが形成されている。ノズルホルダ３２の側壁には、大径部３４Ａに連通するネジ穴３５が貫通されている。ケース２から外部に突出した中空シャフト１１の先端部の外周には、ノズルホルダ３２のボア３４に挿入されたとき、ボア３４の大径部３４Ａの両側部分に対向する位置に、それぞれシール溝３６、３７が形成されている。シール溝３６、３７には、Ｏリング３８、３９が装着され、ボア３４と中空シャフト１１との間をシールしている。中空シャフト１１の外周部には、更に、シール溝３７よりも基端側に環状の固定溝４０が形成されている。ノズルホルダ３２の側壁には、中空シャフト１１の固定溝４０に対向してネジ穴４２が貫通されている。そして、中空シャフト１１の先端部をノズルホルダ３２のボア３４に挿入し、ネジ穴４２にセットスクリュー４１をねじ込んで、その先端部を中空シャフト１１の固定溝４０に係合、押圧させることにより、ノズルホルダ３２が中空シャフト１１に固定されている。中空シャフト１１は、その先端部がボア３４の底部に当接することにより、挿入位置が規定されている。中空シャフト１１がボア３４に挿入されることにより、ボア３４の大径部３４Ａと中空シャフト１１との間にノズル室４３が形成される。
【００２４】
ノズルホルダ３２のボア３４に挿入される中空シャフト１１の側壁には、ノズル室４３に連通する複数のノズル貫通穴４４が貫通されている。本実施形態では、ノズル貫通穴４４は、円周方向に沿って等間隔で４つ設けられている。各ノズル貫通穴４４の断面積は、中空シャフト１１のクーラント通路１７の断面積よりも小さく、複数のノズル貫通穴４４の合計断面積は、クーラント通路１７の断面積よりも大きくなっている。
【００２５】
この例において、ノズル３３本体は、中空シャフト１１の軸方向に直交する方向に延長している。ノズル本体３３は、先細り形状で、基端部に形成されたネジ部４５をノズルホルダ３２のネジ穴３５にねじ込むことによってノズルホルダ３２に取付けられる。ノズル本体３３には、その軸方向に沿ってノズル通路４６が貫通しており、ノズル通路４６の基端は、ノズル室４３に接続し、先端はノズル本体３３の先端部に開口部を有する。ノズル通路４６の断面積は、中空シャフト１１のクーラント通路１７の断面積よりも小さくなっている。
【００２６】
次に、ケース２の構造について更に詳細に説明する。ケース２は、略直方体の箱状の本体に、可動ノズルユニット３及びモータ４を収容し、内部を密閉するものである。ケース２には、その内部に収容されたモータ４及び原点位置センサ２９に接続されるリード線を集合するコネクタ部２Ａが図１における端部の上部に突出している。コネクタ部２Ａの上端部には、これらのリード線を外部の制御回路に接続するためのコネクタ３０が取付けられている。
【００２７】
ケース２の内面には、長手方向又はその直交方向に沿って複数のリブ２Ｂが突出されている。そして、結合部材２２によって一体的に結合された可動ノズルユニット３（ハウジング６）及びモータ４がシール材２５及びワッシャ２６を介して管継手２７によってケース２に固定されたとき、少なくとも一部のリブ２Ｂの先端部がハウジング６又はモータ４に当接することにより、ハウジング６及びモータ４とケース２の内壁との間に隙間Ｃが形成され、モータ室２Ｆの容積が確保されるように工夫されている。結合部材２２によって一体化された可動ノズルユニット３（ハウジング６）及びモータ４は、入口通路１９のネジ部１９Ａに管継手２７をねじ込んで、弾性体からなるシール材２５を介してケース２に取付けることにより、弾性的にケース２に支持される。さらに、その一箇所のみで可動ノズルユニット３およびモータ４がケース２に固定されるので、他の部分をケース２の内壁に接触させることなく、隙間Ｃを容易に形成することができる。
【００２８】
ケース２の背部には、略平板状の取付板２Ｃが一体に形成されている。取付板２Ｃには、丸穴、長穴等の適当な形状の取付穴２Ｄが設けられている。そして、取付穴２Ｄにボルト等の適当なファスナを挿入して、クーラント噴射装置１を加工機械等に取付けられるようになっている。
【００２９】
本実施形態では、ケース２は、軽量化及び生産性を考慮して合成樹脂製としているが、アルミダイキャスト等の金属、又は、その他の材質としてもよい。また、ケース２の一部を金属製としてもよい。
【００３０】
（機能）
クーラント噴射装置１は、ノズル３１を適当な方向に向けて、ＮＣ工作機械、マシニングセンタ等の自動工作機械に取付けられる。また、入口通路１９が管継手２７を介してポンプ等を含むクーラントの供給源に接続され、モータ４及び原点位置センサ２９がケース２に設けられたコネクタ３０を介して制御回路に接続される。クーラントは、入口通路１９から供給され、入口室１０、貫通穴１８及びクーラント通路１７、ノズル貫通穴４４、ノズル室４３及びノズル本体３３のノズル通路４６を通り、加工部位に噴射される。
【００３１】
そして、モータ４の出力軸２３を回転させ、出力軸２３に連結された中空シャフト１１の回転角を制御することにより、ノズル３１の回転角度を調整することができ、クーラントを所望の方向に噴射することができる。また、入口通路１９から供給されたクーラントの一部が冷却液供給パイプ６１を介してモータ室２Ｆに供給され、モータ４の冷却が行われる。
【００３２】
（優位性）
上記の構成によれば、ケース２とモータ４との間に隙間を設け、その隙間にクーラントを利用した冷却液を流し、モータを４冷却している。この構造によれば、クーラントとは別に冷却液を用意する必要はなく、また特別な冷却構造を用意する必要がない。このため、簡素な構造でモータ４を冷却できるクーラント噴射装置１が得られる。
【００３３】
（変形例）
図２には、クーラントの供給経路とは別の経路でモータへの冷却液の供給を行う場合の例が示されている。この構成では、モータ室２Ｆに冷却液供給パイプ７１と冷却液排出パイプ７２が接続されている。モータ４を冷却する冷却液としては、例えばクーラントが利用される。冷却液は、冷却液供給パイプ７１からモータ室２Ｆに供給され、冷却液排出パイプ７２から外部に排出される。
【符号の説明】
【００３４】
１…クーラント噴射装置、２…ケース、２Ａ…コネクタ部、２Ｂ…リブ、２Ｃ…取付板、２Ｄ…取付孔、２Ｅ…ハウジング室、２Ｆ…モータ室、２Ｇ…開口、３…可動ノズルユニット、４…モータ、５…センサ室、６…ハウジング、７Ａ…中径ボア、７Ｂ…大径ボア、７Ｃ…小径ボア、７Ｅ…軸受ボア、８…ガイド部材、８Ａ…ガイドボア、１０…入口室、１１…中空シャフト、１２…軸受、１３…軸受、１５…Оリング、１６…開口、１７…クーラント通路、１８…貫通穴、１９…入口通路、２０…開口、２２…結合部材、２２Ａ…Оリング、２３…出力軸、２５…シール材（弾性体）、２６…ワッシャ、２７…管継手、２７ａ…開口、２８…リップシール、２９…原点位置センサ、２９Ａ…マグネットホルダ、２９Ｂ…磁気検出素子、３０…コネクタ、３１…ノズル、３２…ノズルホルダ、３３…ノズル本体、３４…ボア、３４Ａ…大径部、３５…ネジ穴、３６…シール溝、３７…シール溝、３８…Оリング、３９…Оリング、４０…固定溝、４１…セットスクリュー、４２…ネジ穴、４３…ノズル室、４４…ノズル貫通穴、４５…ネジ部、４６…ノズル通路、４７…Ｏリング、５０…カプラ、６１…冷却液供給パイプ、６２…コネクタ、６３…コネクタ、６４…冷却液排出パイプ、６５…コネクタ。
【図１】
2016137548.tif 000003
【図２】
2016137548.tif 000004