(57)【要約】【課題】より確実な洗浄効果の下、工作機械で工具ホルダに付着している切粉をクーラント液によって洗浄可能とする。【解決手段】本発明の工作機械は、垂直下方に延びる主軸ヘッド１２と、主軸ヘッド１２に回転可能に支承され、下端面に工具ホルダ２２が装着される主軸１３と、旋回軸１６回りで旋回可能に設けられ、複数個の工具ホルダ２２を保持する自動工具交換装置２０と、主軸ヘッド１２に設けられ、クーラント液４１を吐出可能な少なくとも一つのノズル４０とを備えている。ノズル４０は、内周面に螺旋流生成流路４０ｄが形成されて中実の円錐状にクーラント液４１を吐出可能なものである。【選択図】図２
2009233772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直下方に臨む主軸ヘッドと、該主軸ヘッドに回転可能に支承され、下端面に工具ホルダが装着される主軸と、旋回軸回りで旋回可能に設けられ、複数個の該工具ホルダを保持する自動工具交換装置と、該主軸ヘッドに設けられ、クーラント液を吐出可能な少なくとも一つのノズルとを備えた工作機械において、
前記ノズルは、内部に螺旋流生成流路が設けられていて中実の円錐状に前記クーラント液を吐出可能なものであることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記ノズルは、前記主軸の軸線を挟んだ対称位置に２個又は該軸線を中心とする等角度間隔で３個以上設けられ、
各該ノズルから吐出される前記クーラント液からなる円錐部は互いに交差する交差部を有し、
該交差部は、前記自動工具交換装置に保持された複数の前記工具ホルダのうち、前記主軸の前記下端面と対面する対面工具ホルダを内部に含む請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記ノズルは、前記主軸の軸線を前記自動工具交換装置の旋回方向で挟んだ対称位置に２個設けられている請求項２記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動工具交換装置を備える工作機械においては、切削加工により生じた切粉が、自動工具交換装置に保持されている工具ホルダに付着する虞がある。工具ホルダにはドリル等の工具が保持されており、切粉が付着した工具ホルダが主軸に装着されると、工具による加工精度が損なわれてしまう。このため、切粉が付着したままの工具ホルダが主軸に装着されるのを回避する手段として、工具ホルダをクーラント液により洗浄することが行われる。
【０００３】
クーラント液の吐出形態の一例として、特許文献１には、クーラント液を中実の円錐状に広がるように吐出させる技術が開示されている。このようにクーラント液を円錐状に拡がるように吐出させれば、クーラント液を広範囲に吐出することができるので、洗浄効率が高い。しかも、円錐形の外面だけでなくその内部にもクーラント液が充足されるので、工具ホルダに対して十分な量のクーラント液を供給でき、このことによっても洗浄効率の向上が期待できる。
【特許文献１】特開２００５−５２９４８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、上記特許文献１には、中実の円錐状にクーラント液を吐出させるために、どのようなノズルが適しているかの開示はない。そのようなノズルは多く存在し、工作機械の分野において、工具ホルダに付着している切粉を洗浄するためにどのようなノズルが適しているかの選択は決して容易ではない。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、より確実な洗浄効果の下、工作機械で工具ホルダに付着している切粉をクーラント液によって洗浄可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の工作機械は、垂直下方に臨む主軸ヘッドと、該主軸ヘッドに回転可能に支承され、下端面に工具ホルダが装着される主軸と、旋回軸回りで旋回可能に設けられ、複数個の該工具ホルダを保持する自動工具交換装置と、該主軸ヘッドに設けられ、クーラント液を吐出可能な少なくとも一つのノズルとを備えた工作機械において、
前記ノズルは、内部に螺旋流生成流路が設けられていて中実の円錐状に前記クーラント液を吐出可能なものであることを特徴とする。
【０００７】
クーラント液を円錐状に拡がる形態で吐出させる手段としては、ノズルの吐出孔の形状を吐出方向に向けて内径が拡大するようなテーパ形状にすることが考えられる。しかしながら、単にノズルの吐出口の内周面に沿わせてクーラント液を吐出させただけでは、クーラント液の飛行経路が単純な直線状、即ち層流状となるため、収束力が弱く、円錐形が拡散するように変形する虞がある。このようにクーラント液の吐出流が拡散してしまうと、工具ホルダに対するクーラント液の吹き付け力が低下するため、洗浄効果の低下が懸念される。
【０００８】
これに対し、本発明の工作機械では、クーラント液は、ノズルの内部に設けた螺旋流生成流路によって旋回流となりながら、中実の円錐状に吐出される。このため、クーラント液は、収束力が強く、拡散し難い。これにより、クーラント液が工具ホルダに対して強く吹き付けられるので、高い洗浄効果が期待できる。
【０００９】
したがって、本発明の工作機械は、より確実な洗浄効果の下、工具ホルダに付着している切粉をクーラント液によって洗浄することができる。
【００１０】
ノズルは、主軸の軸線を挟んだ対称位置に２個又は軸線を中心とする等角度間隔で３個以上設けられ得る。そして、各ノズルから吐出されるクーラント液からなる円錐部は互いに交差する交差部を有し得る。交差部は、自動工具交換装置に保持された複数の工具ホルダのうち、主軸の下端面と対面する対面工具ホルダを内部に含むことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、各ノズルから中実の円錐状にクーラント液が吐出され、各ノズルから吐出されるクーラント液からなる円錐部が互いに交差する交差部を有する。この交差部内に自動工具交換装置の対面工具ホルダが内包されるので、工具ホルダの選択時及び装着時に工具ホルダを効果的に洗浄することが可能となる。
【００１２】
この場合、ノズルは、主軸の軸線を自動工具交換装置の旋回方向で挟んだ対称位置に２個設けられていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、２個のノズルは自動工具交換装置の旋回時における工具ホルダの移動経路に沿って並ぶように配置されるので、工具ホルダは、その全移動領域のうち、主軸に接近する移動領域から、主軸の真下位置を通過する領域を経て、主軸から離間する移動領域に亘る範囲で、クーラント液による洗浄を受けることができる。このため、工具ホルダが主軸の真下を通過する時にのみ洗浄される場合に比べると、洗浄時間が長く、高い洗浄効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図１１を参照して説明する。本実施形態１に示すのは、マシニングセンタや旋盤等の工作機械であって、図１に示すように、ワーク（図示せず）に対し工具ホルダ２２を用いてて切削加工を行うためのワーク加工部１０と、工具ホルダ２２を自動交換するたの自動工具交換装置２０（ＡＴＣ）とを備えている。
【００１５】
ワーク加工部１０は、水平に前方へ突出するブラケット１１を有しており、ブラケット１１の前端は垂直方向（上下方向）における下方側に臨む主軸ヘッド１２となっている。このブラケット１１は、最も高い待機位置（図１を参照）と、最も低い加工位置（図示せず）との間で、昇降されるようになっている。
【００１６】
主軸ヘッド１２には、図２に示すように、軸線１３Ａを上下方向に向けた主軸１３が主軸ヘッド１２の下端面に露出した状態で保持され、主軸１３は図示しない駆動機構により回転し得るように構成されている。図４及び５に示すように、主軸１３には、主軸１３と同軸のテーパ状をなしていて主軸１３の下端面に開口する装着孔１４が形成され、装着孔１４内の上端部にはチャック１５が配置されている。
【００１７】
自動工具交換装置２０は、旋回軸１６と回転部材２１とを備えて構成されており、回転部材２１に１０〜１５個の工具ホルダ２２を剥き出しの状態で保持し、これらの工具ホルダ２２を直接主軸１３に装着するようにしたタレット式と称されるものである。
【００１８】
旋回軸１６は、図示しないコラムに支持され、軸線１６Ａを前後方向（即ち、主軸１３の軸線１３Ａに直角な方向）に向けて回転駆動されるようになっている。この旋回軸１６は、ブラケット１１の主軸ヘッド１２よりも前方であって、主軸１３よりも高い位置に配置されている。また、左右方向において、旋回軸１６は、主軸１３の軸線１３Ａと一致する位置に配置されている。
【００１９】
回転部材２１は、その回転中心部２３と同心の円盤部２４を有し、回転中心部２３を旋回軸１６に固着することにより、旋回軸１６を中心として間欠的に旋回するようになっている。
各円盤部２４は、旋回軸１６と略直角をなし、その外周縁部には後方（即ち、主軸ヘッド１２に接近する方向）へ延出した形態の１０〜１５個の保持部２５が、周方向に等角度ピッチで設けられている。各保持部２５は、工具ホルダ２２を１個ずつ保持できるようになっており、図示は省略するが円盤部２４に対して旋回軸１６から離間するように径方向へ弾性的に変位しうるようになっている。また、ブラケット１１と主軸ヘッド１２は図示しない駆動機構により昇降移動するようになっている。
【００２０】
工具ホルダ２２は、図２、４及び５に示すように、全体として細長く、略円錐状のシャンク部２６と、シャンク部２６における小径側の端部に連なるプルスタッド部２７と、シャンク部２６における大径側の端部に連なるフランジ部２８と、フランジ部２８におけるシャンク部２６とは反対側の端面から突出する工具取付部２９とを有する周知形態のものである。工具取付部２９には、工具３０が取り付けられている。
【００２１】
かかる工具ホルダ２２は、そのフランジ部２８において回転部材２１の保持部２５に保持されている。保持部２５に保持された工具ホルダ２２は、その軸線を旋回軸１６と直交する回転部材２１の径方向に向けるとともに、プルスタッド部２７を旋回軸１６に向かって突出させた姿勢となる。
【００２２】
かかる工具ホルダ２２は、ブラケット１１を工具ホルダ２２と干渉しないように上方の待機位置へ移動させた状態で回転部材２１を回転させることにより、主軸１３の軸線１３Ａと直角な旋回軸１６を中心とする円に沿って旋回するようになっている。このとき、工具ホルダ２２の旋回経路を含む仮想面（図示せず）は、前後方向において主軸１３の軸線１３Ａと一致している（図１〜図４を参照）。
【００２３】
工具ホルダ２２を主軸１３に装着してワーク（図示せず）への加工を行う際には、旋回軸１６を中心として回転部材２１を回転させ、主軸１３の真下において、装着対象である工具ホルダ２２を主軸１３と同軸状の位置（即ち、最下端の位置）に配置する。この後、回転部材２１を回転させずに、ブラケット１１を下方へ平行移動させる。
【００２４】
移動の過程では、主軸１３の装着孔１４が、工具ホルダ２２のシャンク部２６に対して相対回転を規制された状態で嵌合され、その後、装着孔１４内においては、プルスタッド部２７にチャック１５が係止し、チャック１５が上方に引かれることにより、工具ホルダ２２が主軸１３から下方へ離脱することを規制された状態に保持される（図５を参照）。
【００２５】
この後、更にブラケット１１は、工具ホルダ２２を保持した状態のまま下降しながら保持部２５を下方へ押圧し、保持部２５は、工具ホルダ２２を解放しながら、径方向下向きに揺動してブラケット１１の下動経路外へ退避する。そして、ブラケット１１がワークに対して加工を行うための最下端の加工位置に達すると、ブラケット１１の下動が停止し、この後、工具３０によりワークに対して加工が行われる。
【００２６】
ワークへの加工を行った後、主軸１３に装着されている工具ホルダ２２を外して別の工具ホルダ２２に交換する際には、ブラケット１１を加工位置から待機位置へ向けて上昇させる。上動する過程では、径方向下方へ退避している空きの保持部２５が、上方へ復動して、主軸１３に装着されている工具ホルダ２２を保持する。
【００２７】
この状態から更に、ブラケット１１の上動が進むのに伴い、主軸１３のチャック１５が工具ホルダ２２を解放し、主軸１３は工具ホルダ２２から上方へ離間していく。そして、ブラケット１１が保持部２５に保持されている工具ホルダ２２と干渉しない待機位置まで上動すると、ブラケット１１の移動が停止する。
【００２８】
この後は、回転部材２１を回転させることにより、主軸１３に装着すべき工具ホルダ２２を主軸１３の真下へ移動させる。その後は、上述と同じ工程により、ブラケット１１を下動させて、主軸１３に工具ホルダ２２を保持させ、ワークへの加工を行う。
【００２９】
さて、本実施形態１の工作機械では、工具３０によってワークに切削加工を施した際に飛散した切粉が回転部材２１に保持されている工具ホルダ２２に付着する虞があるため、工具ホルダ２２に付着した切粉を除去するための洗浄手段として、主軸１３の近傍にノズル４０を設け、ノズル４０から吐出させたクーラント液４１によって工具ホルダ２２に付着した切粉を吹き飛ばし、若しくは洗い流すようにしている。以下、ノズル４０及びクーラント液４１による洗浄動作について説明する。
【００３０】
図３に示すように、主軸ヘッド１２には、その下面に開口する一対の収容孔４２が左右対称に形成されている。収容孔４２は、図６に示すように、円形断面であって内周に雌ネジ部４３が形成されている。これらの収容孔４２内には、夫々円筒状をなすノズル４０がその外周の雄ネジ部４４をねじ込むことにより取り付けられている。取り付けられたノズル４０は、その全体が収容孔４２内に収容されている。同じく、主軸ヘッド１２には、その外面から収容孔４２に連通する供給孔４９が形成されている。供給孔４９はノズル４０にクーラント液４１を供給するための経路であって、収容孔４２の上端面における中央位置（ノズル４０と同心の位置）に開口している。
【００３１】
一対のノズル４０は同一形態のものであって、図２に示すように、両ノズル４０の位置及び軸線４０Ａの向きは、主軸１３の軸線１３Ａを挟んで左右対称となっている。つまり、図３に示すように、一対のノズル４０は主軸１３の軸線１３Ａを挟んで並ぶように配置されていて、この一対のノズル４０と主軸１３の軸線１３Ａとが並ぶ方向は、回転部材２１に保持されている工具ホルダ２２が主軸１３の下方を通過する際の円弧状の旋回経路Ｒ（図２を参照）を、主軸１３の軸線１３Ａと直角である水平な投影面（図示せず）に投影したときの直線状の投影経路Ｓ（図３を参照）と平行である。
【００３２】
図２に示すように、ノズル４０の軸線４０Ａは主軸１３の軸線１３Ａに対して斜め方向であり、ノズル４０の軸線４０Ａの下方への延長線が主軸１３の下方において主軸１３の軸線１３Ａと交差するようになっている。主軸１３の軸線１３Ａに対するノズル４０の軸線４０Ａの傾斜角度は約３２．５°である。
【００３３】
次に、ノズル４０の構造を、図６乃至図１０を参照して説明する。ノズル４０は、金属製の筒状部材４８Ａと、この筒状部材４８Ａ内に収容される金属製の螺旋部材４８Ｂとから構成される。筒状部材４８Ａは、図６に示すように、その下端面に円形に開口する吐出孔４５と、吐出孔４５よりも大径であって吐出孔４５の上端に同心状に連なる円形の整流孔４６と、整流孔４６とほぼ同径であって整流孔４６の上端に同心状に連なる円形の取付孔４７とから構成されている。整流孔４６の略上半分領域（螺旋流生成孔４７に連なる側の領域）は内径が一定であるが、整流孔４６の略下半分領域（吐出孔４５に連なる側の領域）は、吐出孔４５に向かって縮径するようなテーパ状（円錐状）をなしている。
【００３４】
螺旋部材４８Ｂは、図７〜図１０に示すように、１つの仕切り壁４０ａと前後一対の整流板４０ｂとを一体に形成した形態である。仕切り壁４０ａは、正面形状が上下反転した二等辺三角形をなし、その左右一対の斜辺が底辺よりも下方に位置する形態である。この斜辺はノズル４０の軸線方向に対して４５°に傾斜している。一対の整流板４０ｂのうち一方の整流板４０ｂは、その略上半分領域を仕切り壁４０ａの一方の斜辺に沿わせるようにして前方へ突出し、他方の整流板４０ｂは、その略上半分領域を仕切り壁４０ａの一方の斜辺に沿わせるようにして後方へ突出している。つまり、一対の整流板４０ｂは、仕切り壁４０ａを挟んで互いに反対向きに傾斜した形態となっている。また、１つの整流板４０ｂの平面形状は略半円形であり、整流板４０ｂにおける仕切り壁４０ａと反対側の外周縁は、半径が取付孔４７の内周面よりも僅かに大きい円弧形をなしている。
【００３５】
さらに、各整流板４０ｂにおける仕切り壁４０ａよりも下方の位置には切欠部４０ｃが形成されている。切欠部４０ｃは、前後方向（仕切り壁４０ａの壁面と直角な方向）において整流板４０ｂの外周縁とは反対側の縁部から外周縁側（即ち、前方又は後方）へ切欠した形態となっている。
【００３６】
かかる螺旋部材４８Ｂは、筒状部材４８Ａに対して上方から圧入されることにより、取付孔４７内に上下方向の相対変位及びノズル４０の軸線回りの相対回転を規制された状態で収容されている。螺旋部材４８Ｂが圧入された状態では、仕切り壁４０ａの上端部における左右両外縁部が取付孔４７の内周に食い込むように密着することで、螺旋部材４８Ｂが取付孔４７に固着されている。そして、取付孔４７内には、仕切り壁４０ａと一対の整流板４０ｂとによって仕切られた一対の概ね螺旋状をなす螺旋流生成流路４０ｃが形成されている。
【００３７】
主軸ヘッド１２の供給孔４９からノズル４０の取付孔４７内に供給されたクーラント液４１は、仕切り壁４０ａにより分岐させられて一対の螺旋流生成流路４０ｃ内を通過する。このとき、前側の螺旋流生成流路４０ｃ内に流入したクーラント液４１は、取付孔４７の軸線に対して傾斜した前側の整流板４０ｂの上面に沿って流れた後、後側の整流板４０ｂの下面に沿って流れることにより、螺旋流となる。同様に、後側の螺旋流生成流路４０ｃ内に流入したクーラント液４１は、取付孔４７の軸線に対して傾斜した後側の整流板４０ｂの上面に沿って流れた後、前側の整流板４０ｂの下面に沿って流れることにより、螺旋流となる。
【００３８】
このように一対の螺旋流となったクーラント液４１は、整流孔４６を通過する間に合流して安定した螺旋流になるとともに、整流孔４６の球面状領域において加速され、その後、吐出孔４５を通過する間に更に加速されて、ノズル４０の下端面から斜め下方へ円錐状に拡がる螺旋流となって吐出される。
【００３９】
図２に示すように、一対のノズル４０から吐出されたクーラント液４１によって形成される一対の円錐部４１ａは、主軸１３の軸線１３Ａを挟んで左右対称であり、内部に大きな空間を有しない中実状である。また、この一対の円錐部４１ａの頂角はいずれも約６５°であり、各円錐部４１ａにおける主軸１３の軸線１３Ａから最も遠い母線４１ｃは、主軸１３の軸線１３Ａと平行な向き（即ち、鉛直方向）となっている。
【００４０】
一対の円錐部４１ａの中心線はノズル４０の軸線４０Ａと一致しているので、一対の円錐部４１ａは、主軸１３の真下において互いに交差し、これによりクーラント液４１の交差部４１ｂが形成される。一方の円錐部４１ａにおける交差部４１ｂ以外の領域と、交差部４１ｂと、左方の円錐部４１ａにおける交差部４１ｂ以外の領域は、図３に矢線で示す工具ホルダ２２の投影面上における投影経路Ｓと平行に並ぶ。つまり、クーラント液４１の円錐部４１ａが包含する洗浄領域は、主軸１３の下方における工具ホルダ２２の旋回経路に沿って長く延びた形態となっている。
【００４１】
ノズル４０からのクーラント液４１の吐出は、次のタイミングで行われる。ブラケット１１が、ワークへの加工を行った後に、加工位置から待機位置へ向けて上昇する過程では、ブラケット１１が加工位置から所定の高さまで上昇すると、クーラント液４１の吐出が開始する。この時点では、保持部２５は径方向下方へ退避したままである。そして、クーラント液４１の吐出は、ブラケット１１が待機位置に到達するまで継続する。この後もクーラント液４１の吐出は続き、回転部材２１が回転して、交換すべき工具ホルダ２２が主軸１３の真下に位置して回転部材２１の回転が停止すると、クーラント液４１の吐出が停止する。
【００４２】
次に、クーラント液４１による洗浄の様子を説明する。
ワークへの加工が済んだ状態では、工具ホルダ２２のうち主軸１３から露出している部分（フランジ部２８、工具取付部２９及び工具３０）には切粉が付着しているのであるが、この切粉は、ブラケット１１が上昇する過程で、クーラント液４１の洗浄作用により除去される。この後、この工具ホルダ２２は保持部２５に保持されるのであるが、工具ホルダ２２のうち保持部２５に保持されるフランジ部２８は、既にクーラント液４１によって洗浄されているので、フランジ部２８と保持部２５との間に切粉が噛み込む虞はない。
【００４３】
そして、工具ホルダ２２が保持部２５に保持され、その工具ホルダ２２から主軸１３が離間していく過程では、工具ホルダ２２のうちシャンク部２７とプルスタッド部２７が露出するので、このシャンク部２７とプルスタッド部２７に対してもクーラント液４１が吹き付けられる。そして、ブラケット１１が待機位置に到達するまで、保持部２５及びこの保持部２５に保持されている工具ホルダ２２の全体に対するクーラント液４１の吹き付けが継続する。
【００４４】
この後、主軸１３に装着すべき工具ホルダ２２を主軸１３の真下へ移動させるために回転部材２１を回転させている間、主軸１３への装着対象ではない工具ホルダ２２が主軸１３の下方を通過する。このとき、主軸１３の下方を通過する間に、工具ホルダ２２がクーラント液４１の円錐部４１ａの内部を通過するので、この工具ホルダ２２に付着している切粉も除去される。また、工具ホルダ２２を保持しているアーム部２４の先端の保持部２５もクーラント液４１の円錐部４１ａ内を通過するので、保持部２５に付着している切粉もクーラント液４１によって除去される。
【００４５】
そして、回転部材２１の回転が停止して、主軸１３に取り付けるべき工具ホルダ２２が、主軸１３の真下位置において主軸１３の下端面と対向する位置で停止した状態においても、短時間のあいだ、クーラント液４１による洗浄が行われる。このとき、図２に示すように、主軸１３の真下で待機している工具ホルダ２２（以下、対面工具ホルダ２２という）は、そのプルスタッド部２７から工具取付部２９に取り付けられている工具３０に至るまで、全体がクーラント液４１の交差部４１ｂの内部に包含された状態となる。そして、この対面工具ホルダ２２が上昇して主軸１３の装着孔１４に取り付けられる間においても、クーラント液４１が工具ホルダ２２に降り注ぐので、工具ホルダ２２に付着している切粉が確実に除去される。
【００４６】
次に、クーラント液４１をノズル４０に供給するシステムについて説明する。図１１に示すように、供給システム５０は、クーラントタンク５１に貯留されているクーラント液４１をポンプ５９により吸い上げてノズル４０に圧送するようになっているとともに、ノズル４０から吐出されたクーラント液４１を回収してクーラントタンク５１内に戻すようになっている。
【００４７】
クーラントタンク５１は、上面開放の箱形をなすタンク本体５２と、上面開放の箱形をなしていてタンク本体５２内に収容されたフィルタ５３とを備えている。タンク本体５２内におけるフィルタ５３よりも外側の領域は第１室５４となっており、フィルタ５３の内側の領域はフィルタ５３によって第１室５４から仕切られた第２室５５となっている。フィルタ５３は、クーラント液４１の通過を許容するが、一定以上の大きさの異物の通過は規制するようになっている。
【００４８】
クーラントタンク５１と主軸ヘッド１２との間には、流出路５６が設けられている。流出路５６の上流端の吸込口（図示せず）には、クーラントタンク５１のフィルタ５３よりも目の細かいサクションフィルタ５７が取り付けられている。流出路５６の上流端部とサクションフィルタ５７とは、第２室５５内において、クーラント液４１に浸漬されている。一方、流出路５６の下流端は、主軸ヘッド１２の外面に対し、供給孔４９（図６参照）に連なるように接続されている。
【００４９】
また、流出路５６の途中には、切換弁６４と、切換弁６４よりも上流側に配置された濾過器５８と、濾過器５８よりも上流側に配置されたポンプ５９とが設けられている。このポンプ５９には、流出路５６から分岐する形態で、還流路６０の上流端が接続され、還流路６０の下流端の吐出口６１は第２室５５内のクーラント液４１内に浸漬されている。第２室５５内において、吐出口６１は、サクションフィルタ５７の外面に向かって開口している。
【００５０】
ポンプ５９は、クーラントタンク５１（第２室５５）内に貯留されているクーラント液４１を吸い上げるようになっている。切換弁６４を開弁状態にすると、ポンプ５９により第２室５５から吸い上げられたクーラント液４１が、流出路５６を通してノズル４０に圧送される。また、切換弁６４を閉弁状態に切り換えると、第２室５５から吸い上げられたクーラント液４１は、ノズル４０側へ圧送されずに、還流路６０を通して第２室５５に戻されるようになっている。つまり、ポンプ５９は、切換弁６４の切り換え動作により、クーラント液４１をノズル４０に供給する供給動作と、クーラント液４１を第２室５５に戻す環流動作とを行うようになっている。
【００５１】
また、主軸ヘッド１２の下方には、ノズル４０から吐出されたクーラント液４１を受け止めるためのベッド６２が設けられている。ベッド６２には、樋状をなす回収路６３の上流端が接続され、回収路６３の下流端の開口は、第１室５４内においてクーラント液４１に浸漬されている。
【００５２】
工具ホルダ２２の洗浄を行う際には、ポンプ５９によりクーラント液４１がノズル４０に圧送され、ノズル４０から工具ホルダ２２に向けてクーラント液４１が吐出される。そして、工具ホルダ２２に吹き付けられたクーラント液４１は、工具ホルダ２２から除去された切粉と一緒に回収タンク６２内に貯留され、回収路６３を通って第１室５４内に戻される。つまり、第１室５４内には切粉が混入したクーラント液４１が貯留されていることになる。
【００５３】
しかし、この第１室５４と第２室５５との間にはフィルタ５３が介在しているので、第１室５４内の切粉が第２室５５内に大量に侵入する虞はない。しかも、第２室５５内のクーラント液４１が吸い上げられる流出路５６の上流端にはサクションフィルタ５７が取り付けられているので、第２室５５内のクーラント液４１に切粉が混入していたとしても、この切粉はサクションフィルタ５７によって除去される。このため、第２室５５から吸い上げられてノズル４０に圧送されるクーラント液４１は、切粉の混入量が極めて少ない清浄な洗浄液である。
【００５４】
また、ノズル４０にクーラント液４１を圧送しない状態では、ポンプ５９から第２室５５内に戻されたクーラント液４１が吐出口６１からサクションフィルタ５７の外面に向けて流れ込むので、このクーラント液４１の圧力によりサクションフィルタ５７の目詰まりが防止又は解消される。また、洗浄後の切粉が混入しているクーラント液４１が戻される第１室５４と、ノズル４０に圧送するためのクーラント液４１を貯留するための第２室５５とをフィルタ５３によって仕切るようにしたので、このフィルタ５３による切粉排除作用により、サクションフィルタ５７の目詰まりの防止効果が高い。
【００５５】
さらに、還流路６０の吐出口６１を第２室５５内に配置しているので、第２室５５内のクーラント液４１の圧力が第１室５４内の圧力よりも高くなり、第１室５４から第２室５５へのクーラント液４１の流入が抑制されている。これにより、第１室５４内の切粉が第２室５５内に侵入するのを防止する効果が高く、ひいてはサクションフィルタ５７の目詰まりをより確実に防止できる。また、第１室５４内の切粉が第２室５５内に侵入することを抑制したことにより、清浄なクーラント液４１が循環することになるので、クーラント液４１による高い洗浄効果が期待できる。
【００５６】
上述のように、本実施形態１においては、ノズル４０の内部（つまり、クーラント液４１の流路）に螺旋流生成流路４０ｄを形成し、そのノズル４０から吐出されるクーラント液４１を中実の円錐状としているが、このノズル４０から吐出されるクーラント液４１は、螺旋流生成流路４０ｄによって旋回流となるので、収束力が強く、拡散し難い。これにより、クーラント液４１が工具ホルダ２２に対して強く吹き付けられるので、高い洗浄効果が期待できる。
【００５７】
また、ノズル４０は、主軸１３の軸線１３Ａを挟んだ対称位置に２個設けられ、各ノズル４０から吐出されるクーラント液４１からなる円錐部４１ａは互いに交差する交差部４１ｂを有し、交差部４１ｂ内には、自動工具交換装置２０に保持された複数の工具ホルダ２２のうち、主軸１３の下端面と対面する対面工具ホルダ２２が含まるようにしている。
【００５８】
このため、交差部４１ｂ内では、２つの円錐部４１ａのクーラント液４１が衝突することによって複雑な流れが生成され、交差部４１ｂ内に突入している対面工具ホルダ２２に対してクーラント液４１が多方向からぶつかることが期待できるので、工具ホルダ２２の選択時及び装着時に工具ホルダ２２を効果的に洗浄することが可能となる。
【００５９】
また、ノズル４０は、主軸１３の軸線１３Ａを、自動工具交換装置２０に保持されている工具ホルダ２２の旋回経路に沿って挟んだ対称位置に２個設けられているので、工具ホルダ２２は、その全移動領域のうち、主軸１３に接近する移動領域から、主軸１３の真下位置を通過する領域を経て、主軸１３から離間する移動領域に亘る範囲で、クーラント液４１による洗浄を受けることができる。このため、工具ホルダ２２が主軸１３の真下を通過する時にのみ洗浄される場合に比べると、洗浄時間が長く、高い洗浄効果が得られる。
【００６０】
したがって、この工作機械は、より確実な洗浄効果の下、工具ホルダ２２に付着している切粉をクーラント液によって洗浄することができる。
【００６１】
尚、上記実施形態１には、本願の特許請求の範囲に記載されていない技術的思想として、以下の発明が包含されている。以下、その発明に関して説明する。
【００６２】
上記実施形態１では、ノズル４０にクーラント液４１を供給する手段として、クーラント液４１が貯留されているクーラントタンク５１からノズル４０に至る流出路５６を設け、この供給路の吸入口に設けたサクションフィルタ５７をクーラントタンク５１内に臨ませ、このサクションフィルタ５７により、ノズル４０に供給されるクーラント液４１に切粉等の異物が混入するのを防止している。
【００６３】
このサクションフィルタ５７の目詰まりを防止する手段として、特開２００４−７４３５８号（特許３９７９２２３号）公報には、クーラントタンクからノズルに至る供給路に、クーラント液から異物を除去するための濾過フィルタを設け、濾過フィルタにクーラント液を逆流させることにより濾過フィルタを洗浄し、その濾過フィルタの洗浄に用いたクーラント液を排出路を通してクーラントタンクに戻すようにした上で、排出路の排出口をサクションフィルタに向けて開口させ、排出路からの吐出されるクーラント液によりサクションフィルタに付着している切粉等の異物を除去する技術が開示されている。
【００６４】
しかしながら、排出路内を通ってクーラントタンクに戻されるクーラント液内には、濾過フィルタから除去された切粉が混入するため、この切粉がサクションフィルタに衝突して付着することになり、この切粉がサクションフィルタの目詰まりの原因となることが懸念される。そのため、クーラント液を利用してサクションフィルタの目詰まりを確実に防止することのできるクーラント液供給手段を提供することが課題となる。
【００６５】
この課題解決の手段として、本実施形態１の工作機械は、
工具ホルダ２２が装着される主軸ヘッド１２と、前記主軸ヘッド１２に設けられてクーラント液４１を吐出可能なノズル４０と、前記クーラント液４１を貯留するクーラントタンク５１と、該クーラントタンク５１内と前記ノズル４０とを連通し、吸入口にサクションフィルタ５７が設けられた流出路５６と、前記流出路５６の途中に設けられ、前記クーラントタンク５１内の前記クーラント液４１を前記ノズル４０に吐出するポンプ５９と、前記ポンプ５９からリリーフされた前記クーラント液４１を前記クーラントタンク５１に還流する還流路６０とを有し、
前記還流路６０の吐出口６１を、前記サクションフィルタ５７に対面させた形態とし、クーラントタンク５１内にリリーフされるクーラント液４１によって、サクションフィルタ５７の目詰まりを防止するようにしている。
【００６６】
かかる形態とすれば、還流路６０からは、切粉が混入していない清浄なクーラント液４１がサクションフィルタ５７に向けて吐出されるので、環流されるクーラント液４１によってサクションフィルタ５７に切粉が付着する虞がなく、目詰まりを確実に防止することができる。
【００６７】
また、前記クーラントタンク５１内を、前記サクションフィルタ５７より目の粗いフィルタ５３により、前記ノズル４０から吐出された前記クーラント液４１が環流される第１室５４と、前記サクションフィルタ５７が収容される第２室５５とに仕切る形態としてもよい。
【００６８】
この場合、第１室５４内には切粉が混入することになるが、フィルタ５３により、第１室５４内の切粉が第２室５５に侵入することを規制しているので、サクションフィルタ５７の目詰まりをより一層防止することができる。
【００６９】
また、クーラントタンク５１内を第１室５４と第２室５５とに仕切った場合において、前記吐出口６１を、前記第２室５５内に設けてもよい。
【００７０】
このようにすれば、第２室５５内では、吐出口６１から吐出されるクーラント液４１により圧力が高まり、第２室５５から第１室５４に向かうクーラント液４１の流れが生成される。このクーラント液４１の流れにより、第２室５５内のクーラント液４１をより清浄に保つことができるとともに、フィルタ５３の外側に付着する異物を除去してフィルタ５３の目詰まりを防止することができる。
【００７１】
＜実施形態２＞
次に、本発明を具体化した実施形態２を図１２乃至図１４を参照して説明する。本実施形態２は、ノズル７０を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００７２】
本実施形態２のノズル７０は、筒状部材７１と、筒状部材７１内に圧入により収容された螺旋部材７２とから構成される。筒状部材７１の構成は上記実施形態１の筒状部材４８Ａと同様なので、同一部位には同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００７３】
螺旋部材７２は、全体として円柱状をなし、その直径は筒状部材７１の取付孔４７の内径よりも僅かに大きい寸法である。螺旋部材７２には、その外周を螺旋条に切欠した形態の４条の螺旋溝７３が、螺旋部材７２の上端面から下端面に亘って形成されている。４条の螺旋溝７３は、周方向において９０°のピッチで配置され、螺旋のピッチ角は全ての螺旋溝７３において同じ角度である。また、ピッチ角は、螺旋部材７２の上端から下端に至る全長に亘って一定の角度である。この４条の螺旋溝７３は、螺旋流生成流路７４を構成する。さらに、螺旋部材７２には、その上端面から下端面に貫通する円形の中心孔７５が同心状に配置されて形成されている。
【００７４】
主軸ヘッド１２の供給孔４９からノズル７０内に供給されたクーラント液４１は、４条の螺旋溝７３内に流入し、各螺旋溝７３（螺旋流生成流路７４）内を通過する間に螺旋流となる。このように４本の螺旋流となったクーラント液４１は、整流孔４６を通過する間に合流して安定した螺旋流になるとともに、整流孔４６の球面状領域において加速され、その後、吐出孔４５を通過する間に更に加速されて、ノズル７０の下端面から斜め下方へ円錐状に拡がる螺旋流となって吐出される。尚、ノズル７０内に流入したクーラント液４１の一部は、中心孔７５を通過した後、整流孔４６内において螺旋流と合流する。
【００７５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７６】
（１）上記実施形態では、自動工具交換装置の回転部材が主軸の軸線と直角な旋回軸を中心に旋回する形態としたが、回転部材は主軸の軸線に対して斜め方向の旋回軸又は主軸の軸線と平行な旋回軸を中心として旋回するようにしてもよい。
【００７７】
（２）上記実施形態では、自動工具交換装置として、回転部材に複数の工具ホルダを剥き出しの状態で保持し、この工具ホルダを直接主軸に取り付けるタイプのものについて説明したが、本発明は、マガジン内に複数の工具ホルダを円形に配置して保持し、マガジン内の工具ホルダを直接主軸に取り付けるドラムマガジン式の自動工具交換装置や、マガジン内に収容された複数の工具ホルダを旋回するアームで取り出して主軸まで移送するアーム式の自動工具交換装置にも適用できる。
【００７８】
（３）上記実施形態では１つの主軸ヘッドに複数（２個）のノズルを設けたが、１つの主軸ヘッドに設けるノズルの数は１つだけでもよい。
【００７９】
（４）上記実施形態では２個のノズルを主軸の軸線を挟んだ対称位置に設けたが、２個のノズルを主軸の軸線を中心とする円上であって、主軸の軸線に関して非対称な２配置に配置してもよい。
【００８０】
（５）上記実施形態では２個のノズルを設けたが、３個以上のノズルを主軸の軸線を中心とする円上に配置してもよい。この場合、３個以上のノズルを等角度間隔（周方向において等ピッチ）で配置してもよく、周方向において不等ピッチで配置してもよい。
【００８１】
（６）上記実施形態では２個のノズルから吐出されるクーラント液によって形成される２つの円錐部の頂角を互いに同じ角度としたが、２つの円錐部の頂角を互いに異なる角度としてもよい。
【００８２】
（７）上記実施形態では２個のノズルから吐出されるクーラント液によって形成される２つの円錐部の中心線の延長線が互いに交差するようにしたが、２つの円錐部の中心線の延長線が互いに交差しない形態であってもよい。
【００８３】
（８）上記実施形態では２つのノズルが、主軸の軸線を挟んで工具ホルダの移動方向に沿って並ぶように配置されたが、２つのノズルを工具ホルダの移動方向に対して斜め方向方向又は直交する方向に並べてもよい。
【００８４】
（９）上記実施形態ではノズルから吐出されるクーラント液からなる円錐部が交差して形成される交差部内に、主軸の下端面と対面する対面工具ホルダの全体が含まれるようにしたが、対面工具ホルダの一部のみが交差部内に含まれるようにしてもよい。
【００８５】
（１０）上記実施形態ではクーラント液が形成する円錐部の頂角を約６５°としたが、この頂角の角度は、６５°より小さい角度でもよく、これより大きい角度でもよい。
【００８６】
（１１）上記実施形態では２個のノズルから吐出されるクーラント液の円錐部の頂角を互いに同じ角度としたが、２個のノズルから吐出されるクーラント液の円錐部の頂角は互いに異なる角度であってもよい。
【００８７】
（１２）上記実施形態では１つの自動工具交換装置が１０〜１５個の工具ホルダを保持するようにしたが、１つの自動工具交換装置が保持する工具ホルダの数は、９以下でも、１６以上でもよい。
【００８８】
（１３）上記実施形態では整流孔の略下半分領域（吐出孔に連なる側の領域）を、吐出孔に向かって縮径するようなテーパ状（円錐状）としたが、整流孔の略下半分領域は、吐出孔に向かって縮径するような半球面状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施形態１の工作機械の側面図
【図２】ノズルとクーラント液と工具ホルダとの関係をあらわす部分拡大正面図
【図３】主軸ヘッドの部分拡大底面図
【図４】主軸から工具ホルダを外した状態をあらわす部分拡大正面図
【図５】主軸に工具ホルダを装着した状態をあらわす部分拡大正面図
【図６】ノズルの部分拡大断面図
【図７】ノズルの螺旋部材の斜視図
【図８】螺旋部材の正面図
【図９】螺旋部材の側面図
【図１０】螺旋部材の平面図
【図１１】クーラント液の供給システムをあらわす概略図
【図１２】実施形態２のノズルの部分拡大断面図
【図１３】ノズルの螺旋部材の正面図
【図１４】螺旋部材の平面図
【符号の説明】
【００９０】
１２…主軸ヘッド
１３…主軸
１３Ａ…主軸の軸線
１６…旋回軸
２０…自動工具交換装置
２２…工具ホルダ
４０…ノズル
４０ｄ…螺旋流生成流路
４１…クーラント液
４１ａ…円錐部
４１ｂ…交差部
【図１】
2009233772.tif 000003
【図２】
2009233772.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009233772.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2009233772.tif 000009
【図８】
2009233772.tif 000010
【図９】
2009233772.tif 000011
【図１０】
2009233772.tif 000012
【図１１】
2009233772.tif 000013
【図１２】
2009233772.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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