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JP3479760B2 - 工作機械の主軸装置 - Google Patents

工作機械の主軸装置

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JP3479760B2
JP3479760B2 JP08445096A JP8445096A JP3479760B2 JP 3479760 B2 JP3479760 B2 JP 3479760B2 JP 08445096 A JP08445096 A JP 08445096A JP 8445096 A JP8445096 A JP 8445096A JP 3479760 B2 JP3479760 B2 JP 3479760B2
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JP
Japan
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mist
lock rod
atomizing
spindle device
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秦介 菅田
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Horkos Corp
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Horkos Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸装
置に関し、特に工具ホルダの装着状態をロックするため
のロックロッドを通じてミスト発生を行わせるものであ
る。
【0002】
【従来の技術】工作機械による加工では被加工物や刃物
の冷却及び潤滑、又は切屑の除去などのため加工部に切
削液を多量に供給しているが、これによるときは切削液
による環境汚染や人体の健康への悪影響、切削液の廃油
処理に伴う大きなコスト、被加工物の過冷却による刃物
寿命の低下、又は切削油過多による刃物の微細切込み加
工時の滑り摩耗などの問題があるほか、加工時に多量の
切削油が切屑に付着するため、切屑の処理や再利用のさ
い、これに付着した切削油を分離することが必要となる
が、この処理に大きなコストがかかるなどの問題があ
る。
【0003】これらの問題を解決するため、近年では極
微量の切削液をミスト状にして加工部へ供給することが
行われているのであって、具体的には主軸先端に固定さ
れた刃物の近傍に付設したミスト供給管を通じることに
より、刃物の近傍位置から加工部へ向けて切削油のミス
トmを噴射するようになされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来手段で
は、例えば穴加工のように加工部が被加工物の比較的深
い位置となる場合、ミストが被加工物や刃物或いは切屑
などに遮られて加工部まで十分に進入することができな
くなる。このため、加工部の冷却や潤滑が十分に行われ
ないのであり、その程度によっては単に効率的な加工が
行えないことに留まらず、加工が不可能となってしまう
のである。
【0005】これを解決するため、本出願人は主軸の回
転中心位置の成るべく先端側にミスト発生装置を設けて
ミストを発生させ、このミストを主軸や工具ホルダの回
転中心線上に設けた直状のミスト通路を経て刃物先端の
開口から噴出させる構成とした主軸装置を提案したので
あり、既に実際に製造しており、好評を得ているもので
ある。
【0006】ところが、主軸装置の構造によってはクラ
ンプ手段の回転中心線上に十分な断面大きさのミスト通
路を形成することができないため、刃物の先端から効果
的なミストを発生させることができない場合があるので
あって、これを図1〜図3を参照しつつ具体的に説明す
る。
【0007】これらの図は実在の主軸装置を示すもの
で、1は主軸、2は主軸1を回転自在に保持した支持フ
レーム、3は主軸1に嵌着した工具ホルダ、4は同ホル
ダ3に固定した刃物である。
【0008】上記主軸1は回転軸5、クランピングユニ
ット6、ドローバー7などを具備した構成となされてい
る。
【0009】ここに、クランピングユニット6は支持フ
レーム2に固定された案内筒8と、これに摺動変位可能
に装着されたロックロッド9からなる。
【0010】工具ホルダ3はテーパ部3aと端面部3b
を具備した二面拘束形のもので、テーパ部3aが案内筒
8のテーパ孔8aに挿入され、且つ端面部3bが案内筒
8の前面に当接されるものとなされている。
【0011】 しかして、クランプ・アンクランプのた
めの細部の構造は、次のようになされている。即ち、案
内筒8のテーパ孔8a内に突出状の内筒部8bを形成
し、これの周壁の対向した二箇所に透孔p・・を設け、
各透孔p内には球体を嵌合させてある。
【0012】またロックロッド9の先端部の直径方向の
二箇所には前記球体の係合される凹み部9a・・が形成
してある。
【0013】 一方、工具ホルダ3のテーパ部3aには
前記内筒部8bの内嵌される孔が形成してあり、この孔
の周壁には前記球体の嵌合される二つの透孔p1・・
が形成されている。
【0014】 上記構造に於いて、工具ホルダ3をクラ
ンプさせるさいは、ドローバー7を矢印方向f1へ移動
させた状態で、テーパ部3aを案内筒8のテーパ孔8a
に嵌め込み、続いてドローバー7を矢印方向f1の逆へ
引き込むようにする。これにより、球体はロックロッ
ド9の凹み部9aの斜面による楔作用により内筒部8b
の半径方向へ押し出されてテーパ部3aの透孔p1の傾
斜状の内周面に強力に押しつけられ、テーパ部3aに引
き込み力を付与した状態となり、工具ホルダ3はクラン
プ状態となる。
【0015】一方、工具ホルダ3をアンクランプさせる
さいは、ドローバー7を矢印方向f1へ移動させるので
あり、これにより球体9は凹み部9a内に退避するもの
となり、工具ホルダ3は抜き出し可能なアンクランプ状
態となる。
【0016】斯かる構成の主軸装置に於いて、上記提案
のものと同様に刃物4の先端からミストを噴出させるた
めには、主軸1の回転中心線上に存在するロックロッド
9の中心線上にその全長に渡る長さで所要断面大きさの
ミスト通路を形成することが必要であるが、ロックロッ
ド9はその周面の対向した二箇所に比較的大きな凹み部
9aが存在して図3に示すように中心部の肉厚が小さい
ため、必要な大きさのミスト通路を形成することができ
ないのである。
【0017】このような事情から出願人は次のようなこ
とを試みた。即ち、図1に示すようにロックロッド9の
基端部の申心に所要断面大きさのミスト通路10を形成
すると共に、これの先端を二つの縦通路10a、10b
に分岐させ、これら各通路10aを、図3に示すように
凹み部9aの存在する部分に於ける半径方向途中の比較
的大きな肉厚部箇所を通過するように形成した。
【0018】そして、その他の点は先の提案の趣旨に沿
ったものとなるように、ドローバー7の中心線上にミス
ト発生装置11のほか、ミスト発生装置11とロックロ
ッド9のミスト通路10とを連絡するためのミスト通路
12を設けると共に、工具ホルダ3及び刃物4にもミス
ト通路3c、4aを設けた。
【0019】このような構成とした主軸装置を実際に作
動させたところ、刃物4の先端から噴出されるミストは
期待したとおりのものとならず、不安定且つ不規則に噴
出され、しかも時折、液状のものが混入したものとなっ
たのである。
【0020】これの主たる原因は、一つはミストの通過
する通路11、12、10、10a、3c及び4aが直
線的に配列されておらず一部の通路10aが主軸1の回
転中心から外れているため同通路内を通過するミストが
遠心力の影響を受けて気液分離現象が発生することにあ
り、また他の一つはミスト流がミスト通路10の先端面
sに衝突して液状化され、液の混合状態のまま噴出され
ることにあると考えられる。
【0021】本発明は斯かる問題点に基づいて案出した
ものであって、即ちロックロッドが周面に凹み部を有す
るために、これの中心線箇所に必要断面大きさのミスト
通路を設けることができない場合であっても、刃物の先
端から安定した均一濃度のミストを連続的に噴出させる
ことのできる工作機械の主軸装置を提供することを目的
とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、周面に凹み部を形成されたロックロッドを
主軸先端部の回転中心箇所に装着した主軸装置であっ
て、主軸の回転中心線上にミスト通路を形成し、このミ
スト通路の先端面よりも少し上流側の同通路内周面箇所
でこのミスト通路に連通された第一通路と、前記先端面
箇所で同ミスト通路と連通された第二通路とを設け、こ
れら二つの通路は前記ロックロッドの肉厚部を経て前記
凹み部よりも工具ホルダ側へ到達させ、さらに前記凹み
部よりも工具ホルダ側には第一通路と第二通路とを合流
させて第二通路内の液体を霧化させるものとした霧化通
路手段15、16を形成し、この霧化通路手段の出口を
工具ホルダの刃具先端箇所に開口させた構成とする。
【0023】このさい、第一通路はロックロッドの半径
方向途中の肉厚部を同ロッドの中心線方向へ通過させ、
また第二通路は前記ロックロッドの概ね中心箇所の肉厚
部を通過させる。
【0024】また、上記発明で使用されるロックロッド
は工具ホルダの装着状態をロックするための球体の係合
される凹み部を周面に形成されたものであって、前記凹
み部の存在する部分における肉厚部の中心箇所とこの中
心箇所以外の箇所とに中心線方向の独立した縦通路を形
成した構成とする。
【0025】このさい、凹み部よりも基端側の中心線上
にミスト通路を形成し、一方の縦通路はこのミスト通路
の先端面よりも少し上流側の同通路内周面箇所で同ミス
ト通路に連通させ、また他方の縦通路は前記先端面箇所
で同ミスト通路と連通させるようになすのがよい。
【0026】
【発明の実施の形態】図4は本発明に係る主軸装置の一
部を示す縦断面図、図5は同装置の一部を変形した状態
を示す図、図6はこの変形した状態を示す別の図、図7
はロックロッドの凹み部箇所の断面図、第8図は霧化通
路部材を示す図である。これらの図に於いて既述のもの
と同一部位には同一符号が付してある。
【0027】図に於いて、12はロックロッド9の基端
側の中心線上に設けられた縦孔9bに嵌着された内管
で、先端面sの中心箇所に縦向きの透孔p2を、そして
先端近傍の周面の対向した二箇所に半径方向の透孔p3
・・を設けたものとなしてある。この内管12の内孔
は、ミスト通路10として使用される。
【0028】二つの縦通路10a、10aは上記ミスト
通路10の先端面よりも少し上流側の同通路10内周面
箇所でミスト通路10と連通された第一通路となすので
あって、このため前記透孔p3、p3を介して同ミスト
通路10と連通させている。
【0029】13はロックロッド9の中心線上に図7に
示すように設けた縦通路で、前記先端面sの透孔p2を
介してミスト通路10と連通させることにより第二通路
となしてある。
【0030】ところで、上記第一及び第二通路は次のよ
うに形成してもよい。即ち、図5及び図6に示すように
前記縦孔9bをそのままミスト通路10として使用し、
且つ二つの縦通路10a、10aは従来同様にミスト通
路10の先端部周面箇所で同ミスト通路10と連通され
たものとなす。この構成の下で先端面部14aと特定長
の周面部14bからなる仕切筒部材14を密状に挿入
し、前記通路10a、10aを筒部材14の後端縁の上
方箇所mでミスト通路10と連通させて第一通路とな
す。そして縦通路13は仕切筒部材14の先端面に形成
した透孔p2を介してミスト通路10と連通させて第二
通路13となす。
【0031】工具ホルダ3のミスト通路3cの上部に
は、径大部3dを設けてあり、これに流体案内筒15が
嵌着してある。
【0032】この流体案内筒15は外周面にスプリング
受け15aと摺動案内面15bを形成され且つ、内周面
の上端にラッパ状通路15cを形成されてなる。
【0033】16は第一通路10a・・と第二通路13
とを合流させたものとした霧化通路部材であって、具体
的には次のようなものとなされる。
【0034】即ち、流体案内筒15の摺動案内面15b
に外嵌されて上下方向へ案内される摺動筒部16aを主
体としたもので、これの上端近傍に仕切壁16bを形成
する。そして、この仕切壁16bの周囲には環状空所1
6cを介して前記第一通路10a・・と連通される縦向
きの縦孔p4(図8参照)を列設し、一方、同仕切壁1
6bの中心箇所には上側に少し突出した部分と下端面が
ラッパ状通路15cの小径部の中央に位置されるように
突出した部分とを形成し、これら部分の中心に前記第二
通路13と連通される縦向きのノズル孔16dを設け
る。また摺動筒部16aの外周面には径大部a1を形成
し、これの上方は摺動面a2となす。
【0035】17は流体案内筒15のスプリング受け1
5aと霧化通路部材16の径大部a1との間に装着した
スプリングで、霧化通路部材16を上向きに付勢するた
めのものである。
【0036】18は流体案内筒15に摺動変位自在に外
嵌させた係止筒で、工具ホルダ3の径大孔3dの上端部
に嵌着し、抜け出しを規制された状態となされている。
【0037】斯かる構成とした本発明装置の使用例及び
その作動を説明する。工具ホルダ3を主軸1から取り外
した状態では、霧化通路部材16は下端をスプリング1
7に押され、径大部a1が係止筒18の下端に係止され
る位置まで上方へ突出した状態となる。
【0038】このホルダ3をクランプさせるさいは、先
ずロックロッド9を矢印方向f1へ移動させた状態で、
テーパ部3aをテーパ孔8aに挿入するのであり、この
さい霧化通路部材16の上端面はロックロッド9の先端
面と当接し、さらにスプリング17の弾力に抗して下方
へ押圧移動される。これにより、工具ホルダ3は支障な
くクランプ可能な位置まで挿入される。
【0039】この後、ドローバーを引張してロックロッ
ド9を上方へ変位させるのであり、これにより工具ホル
ダ3は既述のようにクランプされた状態となる。
【0040】このさいロックロッド9の先端面は霧化通
路部材16から上方へ離れようとするが、霧化通路部材
16はスプリング17の弾力で上方へ押されているた
め、両者は密接状態を保持されるのであり、したがって
クランプ状態では第一通路10a・・は環状空間16c
を介して透孔p4・・・と、そして第二通路13はノズ
ル孔16dと接続された状態となる。
【0041】本発明装置の使用中はミスト発生装置11
(図1参照)で発生されたミストはミスト通路12を経
てミスト通路10に達し、これの先端面sに衝突する。
そして、その一部がここで液状化される。
【0042】このさい液状化されなかったミスト成分は
その浮遊性の良さから透孔p3・・を通じて第一通路1
0a・・内へ円滑に流入し、一方、液状化された成分は
比重が大きいことなどために透孔10a・・へは流れ
ず、幾分滞留しつつ透孔p2内へ流入する傾向となる。
【0043】こうして第一通路10a・・に流入したミ
スト成分は透孔p4を経てノズル孔16d周囲のラッパ
状通路15cから勢い良く噴出されるのであり、この噴
出がノズル孔16dの先端に負圧を生成するものとな
る。
【0044】一方、第二通路13の入口部分の液状化成
分は前記負圧による吸引作用により積極的にノズル孔1
6d内へ吸引され、続いてその先端から流出されるので
あり、こうして流出した液状化成分はミスト成分の流動
エネルギにより流体案内筒15内で強制的に霧化されつ
つミスト成分と合流し、全体的に均等な濃度となされ
る。この後、ミストはミスト通路3c、4aを通じて刃
物4の先端から噴出されるものとなる。
【0045】上記実施例に於いて、ミスト通路10と第
一及び第二通路10a、13との連通箇所は、ロックロ
ッド9よりも上方に位置させてもよく、また霧化通路部
材16はロックロッド9の先端部に設けてもよい。
【0046】
【発明の効果】上記の如く構成した本発明によれば、た
とえ、ロックロッドが周面に凹み部を有するために、そ
の中心線上に必要な大きさのミスト通路を設けることが
できない場合であっても、ミストをロックロッドの肉厚
部に設けた通路を通じて刃具側へ流動させることがで
き、しかも均等濃度のミストを刃物の先端から安定的か
つ連続的に噴出させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基礎となった主軸装置を示す縦断面図
である。
【図2】同装置の一部を示す縦断面図である。
【図3】同装置のロックロッドの凹み部箇所の断面図で
ある。
【図4】本発明を実施した主軸装置の一例を示す縦断面
図である。
【図5】同装置の一部を変形した状態を示す図である。
【図6】同装置の一部を変形した状態を示す別の図であ
る。
【図7】同装置のロックロッドの凹み部箇所の断面図で
ある。
【図8】同装置の霧化通路部材を示す図である。
【符号の説明】
1 主軸 3 工具ホルダ 9 ロックロッド 9a 凹み部 10 ミスト通路 10a 第一通路 13 第二通路 16 霧化通路部材

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周面に凹み部の形成されたロックロッド
    を主軸先端部の回転中心箇所に装着した主軸装置であっ
    て、主軸の回転中心線上にミスト通路を形成し、このミ
    スト通路の先端面よりも少し上流側の同通路内周面箇所
    でこのミスト通路に連通された第一通路と、前記先端面
    箇所で同ミスト通路と連通された第二通路とを設け、こ
    れら第一及び第二通路は前記ロックロッドの肉厚部を経
    前記凹み部よりも工具ホルダ側へ到達させ、さらに前
    記凹み部よりも工具ホルダ側には第一通路と第二通路と
    を合流させて第二通路内の液体を霧化させるものとした
    霧化通路手段を形成し、この霧化通路手段の出口を工具
    ホルダのミスト通路へ向かって開口させたことを特徴と
    する工作機械の主軸装置。
  2. 【請求項2】 ロックロッドの第一通路はロックロッド
    の半径方向途中の肉厚部を同ロッドの中心線方向へ通過
    させ、また第二通路は前記ロックロッドの概ね中心箇所
    の肉厚部を通過させたことを特徴とする請求項1記載の
    工作機械の主軸装置。
  3. 【請求項3】 霧化通路手段は霧化通路部材と液体案内
    筒とからなり、霧化通路部材の中心箇所には突出したノ
    ズル化を、そしてこれを取囲むように複数の透孔を備え
    たものとなし、また流体案内筒の内周面の上端はラッパ
    状通路に形成すると共に、該ラッパ状通路の小径部中央
    に上記霧化通路部材の突出したノズル孔が設けられるも
    のとなしたことを特徴とする請求項1又は2記載の工作
    機械の主軸装置
  4. 【請求項4】 霧化通路部材に於ける周辺部の透孔は前
    記ロックロッドの第一通路と、そして中心部の透孔はロ
    ックロッドの第二通路と対応当接することを特徴とする
    請求項3記載の工作機械の主軸装置。
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