特許 5802485 クーラントノズル二方向動作構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5802485

(24)【登録日】2015年9月4日

(45)【発行日】2015年10月28日

(54)【発明の名称】クーラントノズル二方向動作構造

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/10 20060101AFI20151008BHJP

【ＦＩ】

   B23Q11/10 B

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-185354(P2011-185354)

(22)【出願日】2011年8月26日

(65)【公開番号】特開2013-43275(P2013-43275A)

(43)【公開日】2013年3月4日

【審査請求日】2014年8月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106378

【弁理士】

【氏名又は名称】宮川 宏一

(72)【発明者】

【氏名】萩池 純二

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０３１５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３１６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０６０７４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４７０２１２４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １１／１０

Ｂ２３Ｑ １／５４

Ｂ０５Ｂ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械のワークやツールに研削液やクーラント液を供給するクーラントノズル二方向動作構造であって、
ベース部と、
前記ベース部上に各回転軸を対向させた状態で所定間隔を隔てて配置された第１のモータ及び第２のモータと、
前記第１のモータの回転軸に設けられた第１のべベルギアと、
前記第２のモータの回転軸に設けられた第２のべベルギアと、
前記第１のべベルギアと前記第２のべベルギアに直交するように噛合した第３のべベルギアと、
前記第３のべベルギアの回転軸であるノズルシャフトを保持すると共に、前記第３のべベルギアの前記第１のべベルギアと前記第２のべベルギアに対する噛合状態を維持するブラケットと、
前記第３のべベルギアの前記ノズルシャフトに接続され、当該第３のべベルギアの回転軸線に対して所定の角度方向に研削液噴射口を向けるようになったクーラントノズルと、
を備え、
前記ノズルシャフトは、前記第３のべベルギアの噛合部と反対側に突出していることを特徴とするクーラントノズル二方向動作構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば工作機械の作動中にワークやツールに研削液やクーラント液を供給する際に好適に使用可能なクーラントノズル二方向動作構造に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば工作機械の作動中にワークやツールに研削液やクーラント液を供給するクーラントノズルの機構が知られている（特許文献１参照）。このクーラントノズル機構の構成は、クーラント液を噴射するクーラントノズルと、クーラントノズルの向きを変える回転軸と、回転軸を回転させる動力を供給するモータと、クーラント液をクーラントノズルに供給する流路部と、を有してクーラント液を供給するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６０−２５５３４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したクーラントノズル機構では、単一のモータを使用して研削液やクーラント液（以下、まとめて「研削液」とする。）をワークやツールに供給するクーラントノズルの方向を１軸方向の回転により変更可能となっている。しかしながら、このような１軸方向のみの回転しかできないクーラントノズル機構では、様々な形態を有する工作機械に対応するには不十分であり、様々な形態を有するワークやツールの適切な位置に研削液を供給することは困難となる。

【0005】

そこで、図４に示すようなクーラントノズル機構１００が考えられる。このクーラントノズル機構１００は、第１のモータ１１０と、第１のモータ１１０を介して回転する回転軸１１１に取付けられたノズル支持体１３０と、ノズル支持体１３０で支持されるクーラントノズル１５０とを有している。また、クーラントノズル１５０の基端には第２のモータ１２０が備わっている。

【0006】

ノズル支持体１３０には、第１のモータ１１０の回転軸１１１の軸線に対して直角方向に延在すると共に、ノズル先端１５１が一定の角度に折れ曲がったクーラントノズル１５０が備わっている。そして、第１のモータ１１０を例えば約１８０°回転させて図４（ａ）から図４（ｃ）の状態にクーラントノズル自体の向きを変えたり、第２のモータ１２０を約１８０°回転させて図（ａ）から図４（ｂ）の状態にクーラントノズル１５０のノズル先端１５１の向きを変えたりするようになっている。このような構成のクーラントノズル機構１００によると、上述の特許文献１に記載のクーラントノズル機構とは異なり、図４に示すように、２方向（２軸方向）にクーラントノズル１５０を操作することができるため、研削液の供給方向の自由度を高めることができる。

【0007】

しかしながら、第１のモータ１１０の回転軸１１１にクーラントノズル１５０とノズル支持体１３０と第２のモータ１２０が支持されているので、第１のモータ１１０を回転駆動する際の慣性重量が非常に大きくなる。そのため、第１のモータ１１０の出力を上げるために大型化したモータが必要となり、コスト高となる。また、第１の回転軸１１１の軸線に対して第２のモータ１２０が偏倚して配置されているので、この第２のモータ１２０の重量により第１のモータ１１０の回転軸に好ましくない曲げモーメントが常に生じることになり、第１のモータ１１０の回転軸１１１の軸支部分が破損し易くなる虞がある。また、研削液を例えば図４（ａ），（ｂ）において第２のモータ１２０の右側から供給しようとすると、研削液を供給する流路部を第２のモータ１２０の内部に通したり、第２のモータ１２０の配置を変えたりする複雑な機構となり、設計が困難となる。

【0008】

本発明の目的は、単純な構成で２方向（２軸方向）に研削液やクーラント液を供給可能で、かつ、長期間に亘って使用できるクーラントノズル二方向動作構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のクーラントノズル二方向動作構造は、
工作機械のワークやツールに研削液やクーラント液を供給するクーラントノズル二方向動作構造であって、
ベース部と、
前記ベース部上に各回転軸を対向させた状態で所定間隔を隔てて配置された第１のモータ及び第２のモータと、
前記第１のモータの回転軸に設けられた第１のべベルギアと、
前記第２のモータの回転軸に設けられた第２のべベルギアと、
前記第１のべベルギアと前記第２のべベルギアに直交するように噛合した第３のべベルギアと、
前記第３のべベルギアの回転軸であるノズルシャフトを保持すると共に、前記第３のべベルギアの前記第１のべベルギアと前記第２のべベルギアに対する噛合状態を維持するブラケットと、
前記第３のべベルギアのノズルシャフトに接続され、当該第３のべベルギアの回転軸線に対して所定の角度方向に研削液噴射口を向けるようになったクーラントノズルと、
を備え、
前記ノズルシャフトは、前記第３のべベルギアの噛合部と反対側に突出していることを特徴としている。

【0010】

また、従来のように第１のモータの回転軸にノズルとノズル支持体と第２のモータが支持されることがないので、第１のモータによって駆動すべき慣性重量が大きくなることもない。そのため、大型化したモータを使用する必要がなく、コスト低減に貢献する。

【0011】

また、第１のモータと第２のモータに同種類のモータを使用することができるため、部品の共用化が図れコスト高となることもない。また、全体的に簡易な構造となるため、設計が容易となる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によると、単純な構成で２方向（２軸方向）に研削液やクーラント液を供給可能で、かつ、長期間に亘って使用できるクーラントノズル二方向動作構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造を示す正面図である。

【図2】本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造の動作説明のための正面図であり、クーラントノズルを図中上側に位置させてノズル先端を図中左側に向かせた状態を示す図（図２（ａ））、及びクーラントノズルを図中上側に位置させてノズル先端を図中右側に向かせた状態を示す図（図２（ｂ））である。

【図3】本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造の動作説明のための側面図であり、クーラントノズルを図中上側に位置させてノズル先端を図中左側に向かせた状態を示す図（図３（ａ））、及びクーラントノズルを図中側方に位置させてノズル先端を図中下側に向かせた状態を示す図（図３（ｂ））である。

【図4】従来のクーラントノズルの動作構造を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造を示す正面図である。

【0015】

本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造は、例えば工作機械の作動中にワークやツールに研削液やクーラント液（以下、「研削液」とする。）を供給するクーラントノズルの機構に用いられる構造であり、ベース板１０と、ベース板上に所定の間隔を隔てて互いの出力軸が同一の軸線上になるように互いに対向するように配置された第１のモータ２１（２０）及び第２のモータ２２（２０）と、第１のモータ２１及び第２のモータ２２間に配置された第１乃至第３のベベルギア３１，３２，３３（３０）と、第１乃至第３のベベルギア３０を保持するブラケット４０と、第３のベベルギア３３の中心軸線方向に突出したノズルシャフト３５と、ノズルシャフト３５の先端に備わったクーラントノズル５０を有している。

【0016】

ベース板１０は、本実施形態では、ある程度厚みのある金属製の板材からなる細長い矩形形状を有している。

【0017】

第１のモータ２１及び第２のモータ２２には、本実施形態の場合、ステッピングモータを用いている。なお、第１のモータ２１と第２のモータ２２とは同一のステッピングモータが用いられる。

【0018】

第１のモータ２１の出力軸２１ａの先端には第１のベベルギア３１が固定され、第２のモータ２２の出力軸の先端には第２のベベルギア３２が固定されている。第１のベベルギア３１と第２のベベルギア３２は、同一のピッチと歯数を有し、互いの歯車が向かい合うように所定間隔を隔て、同一の回転軸線上に配置されている。そして、第１のベベルギア３１及び第２のベベルギア３２の双方に第３のベベルギア３３が噛合している。第３のベベルギア３３は、第１のベベルギア３１及び第２のベベルギア３２の間であってその軸線が第１のベベルギア３１及び第２のベベルギア３２の軸線と直交するように配置されている。本実施形態の場合、第３のべベルギア３３の歯数とピッチは、第１及び第２のべベルギア３１，３２の歯数及びピッチと同一となっている。これによって、第３のベベルギア３３と第１のベベルギア３１のギア比及び第３のべベルギア３３と第２のベベルギア３２のギア比は本実施形態の場合、１となっている。

【0019】

ブラケット４０は、本実施形態の場合、細長の金属の板体を図１における正面視で角型Ｕ字状に折り曲げた形状を有している。ブラケット４０の第１の折り曲げ部４１には、第１のモータ２１の出力軸２１ａを挿通させるための挿通孔４１ａが形成されている。同様にブラケット４０の第２の折り曲げ部４２には、第２のモータ２２の出力軸２２ａを挿通させるための挿通孔４２ａが形成されている。また、ブラケット４０の第１の折り曲げ部４１と第２の折り曲げ部４２に挟まれた中央部４３には、第３のベベルギア３３と反対側の方向に突出した円筒状の突出部４５が形成されている。円筒状の突出部４５の軸線は、ノズルシャフト３５の軸線と一致している。また、円筒状の突出部４５の軸線方向に形成されたノズルシャフト挿通孔４５ａは、ブラケット４０の中央部をも貫通するように形成されている。そして、ノズルシャフト挿通孔４５ａの内径は、ノズルシャフト３５の外径よりも僅かに大きく、ノズルシャフト３５を突出部４５によって回転可能に保持するようになっている。

【0020】

突出部４５は、ノズルシャフト３５を支持すると共に、第１及び第２のベベルギア３１，３２の軸線回りのノズルシャフト３５の動きに追従してブラケット４０を第１及び第２のベベルギア３１，３２の軸線回りに円弧上の軌跡を伴って移動させるようになっている。

【0021】

ノズル本体５１には、その内部にノズル本体５１と同軸をなす研削液供給流路５３が形成されている。また、ノズル本体５１の基端部端面には、研削液供給源から研削液をクーラントノズル５０へ供給するためのホース（ここでは図示せず。）が接続されている。このホースは、クーラントノズル５０の２軸方向の移動を制限しないように十分な可撓性を有している。

【0022】

第１のモータ２１の出力軸２１ａの外周面とブラケット４０の第１の挿通孔４１ａの内周面との間にはある程度の隙間があり、本実施形態では軸受９１によって互いに相対回転可能にすると共に、軸受９１を介してブラケット４０を第１のモータ２１の出力軸２１ａで支持している。同様に、第２のモータ２２の出力軸２２ａの外周面とブラケット４０の第２の挿通孔４２ａの内周面との間にはある程度の隙間があり、本実施形態では軸受９２によって互いに相対回転可能にすると共に、軸受９２を介してブラケット４０を第２のモータ２２の出力軸２２ａで支持している。なお、軸受９１，９２の代わりにこの部分の隙間にＯリングを備えても良い。

【0023】

第３のベベルギア３３とブラケット４０の中央部との間にはある程度の隙間を有しており、第３のベベルギア３３と第１及び第２のベベルギア３１，３２との噛合を維持すると共に、第３のベベルギア３３の歯車と反対側面がブラケット４０の中央部４３に干渉することなく第３のベベルギア３３が回転できるようになっている。

【0024】

続いて、クーラントノズル１の具体的な作動の仕方について説明する。図２は、本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造の動作説明のための正面図であり、クーラントノズルを図中上側に位置させてノズル先端を図中左側に向かせた状態を示す図（図２（ａ））、及びクーラントノズルを図中上側に位置させてノズル先端を図中右側に向かせた状態を示す図（図２（ｂ））である。また、図３は、本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造の動作説明のための側面図であり、クーラントノズルを図中上側に位置させてノズル先端を図中左側に向かせた状態を示す図（図３（ａ））、及びクーラントノズルを図中側方に位置させてノズル先端を図中下側に向かせた状態を示す図（図３（ｂ））である。

【0025】

例えば、図１の状態を基準として第１のモータ２１の出力軸２１ａ及び第１のベベルギア３１が第１のベベルギア３１の歯車側から見て時計回りに所定の角速度で９０°だけ回転すると共に、第２のモータ２２の出力軸２２ａ及び第２のベベルギア３２が第２のベベルギア３２の歯車側から見て時計回りに第１のモータ２１と同一の所定の角速度で９０°だけ回転した場合、第３のベベルギア３３は、第３のベベルギア３３の歯車側から見て反時計回りに９０°だけ回転する。このように、第３のベベルギア３３が９０°回転すると、ノズルシャフト３５もそれに合わせて回転し、クーラントノズル５０は図１に示す状態から図２（ａ）に示す状態までノズル先端の向きを変える。また、図１の状態を基準として第１のモータ２１の出力軸２１ａ及び第１のベベルギア３１が第１のベベルギア３１の歯車側から見て反時計回りに所定の角速度で９０°だけ回転すると共に、第２のモータ２２の出力軸２２ａ及び第２のベベルギア３２が第２のベベルギア３２の歯車側から見て反時計回りに第１のモータ２１と同一の所定の角速度で９０°だけ回転した場合、第３のベベルギア３３は、第３のベベルギア３３の歯車側から見て時計回りに９０°だけ回転する。このように、第３のベベルギア３３が９０°回転すると、ノズルシャフト３５もそれに合わせて回転し、クーラントノズル５０は図１に示す状態から図２（ｂ）に示す状態までノズル先端の向きを変える。

【0026】

また、第１のモータ２１の出力軸２１ａ及び第１のベベルギア３１がその歯車側から見て反時計回りに所定の角速度で９０°だけ回転すると共に、第２のベベルギア３２がその歯車側から見て時計回りに回転する場合、第１のモータ２１と同一の所定の角速度で９０°だけ回転する場合、即ち第１のベベルギア３１と第２のモータ２２の出力軸２２ａ及び第２のベベルギア３２とが図１の状態で右側面から見て反時計回りに９０°だけ同一の角速度で回転した場合、第３のベベルギア３３が、第１及び第２のベベルギア３１，３２と噛合した状態で回転しないまま第１のベベルギア３１、第２のベベルギア３２、及び第３のベベルギア３３が第１の出力軸２１ａと第２の出力軸２２ａのなす軸線回りに第１のベベルギア３１の歯車側から見て９０°だけ回転する。このように、第１のベベルギア３１と第２のベベルギア３２及びこれと一体になったノズルシャフト３５が９０°回転すると、ノズルシャフト３５の動きに押されてブラケット４０もこれに合わせて回転し、クーラントノズル５０は、ノズル先端の向きを図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態まで変える。

【0027】

続いて、本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造の作用について説明する。本実施形態に係るクーラントノズル二方向動作構造が上述のような構成を有することで、研削液の供給位置や供給方法が個別に異なる様々な形態を有する工作機械に対応でき、かつ、様々な形態を有するワークやツールに対して常に最適な方向から最適な位置に研削液を安定した流量で供給できる。

【0028】

また、従来のように第１のモータの回転軸にノズルとノズル支持体と第２のモータが支持されることがないので、第１のモータによって駆動すべき慣性重量が大きくなることもない。そのため、大型化したモータを使用する必要がなく、コスト低減に貢献する。

【0029】

また、従来例とは異なり、第１の回転軸の軸線に対して第２のモータが偏倚して配置されていないので、このモータの重量により第１のモータの回転軸に好ましくない曲げモーメントが生じることがなく、第１のモータの回転軸の軸支部分の破損を回避することができる。

【0030】

なお、上述の実施形態では、クーラントノズルのノズルシャフト回りに９０°だけ回転すると共に、第１及び第２のモータの出力軸回り９０°だけ回転することを図１乃至図３に基づいて説明したが、必ずしもこの角度範囲に限定されるものではない。

【0031】

また、本発明で使用されるモータは、上述の実施形態のようにステッピングモータに限定されるものではなく、（ブラシ、ブラシレス）ＤＣモータ等、様々なモータを用いることができる。また、第１のベベルギア及び第２のベベルギアと、第３のベベルギアのピッチ及び歯数は、ピッチが同一であれば上述の実施形態とは歯数が異なっていても良い。

【0032】

具体的には、歯車のピッチが同一で、「第１及び第２のベベルギアの歯数＞第３のベベルギアの歯数」の場合、第１及び第２のモータを一定の回転数で回転させても、「第１及び第２のモータの出力軸線周りのクーラントノズルの回転角速度＜ノズルシャフト周りのクーラントノズルの回転角速度」となる。

【0033】

一方、歯車のピッチが同一で、「第１及び第２のベベルギアの歯数＜第３のベベルギアの歯数」の場合、第１及び第２のモータを一定の回転数で回転させても、「第１及び第２のモータの出力軸線周りのクーラントノズルの回転角速度＞ノズルシャフト周りのクーラントノズルの回転角速度」となる。これによって、これら第１及び第２のベベルギアの歯数と、第３のベベルギアの歯数を変えることで、様々な研削液やクーラント液の供給スペックに対応できる。

【0034】

なお、上述の実施形態で紹介した各構成要素の形状や寸法、数値、材質はあくまで例示的なもので、本発明の範囲を逸脱しない限り、様々な形状や寸法、数値、材質を適宜選択できることは言うまでもない。

【0035】

また、本実施形態においては、クーラントノズルのノズル先端から工作機械のワークやツールに研削液を供給したが、必ずしもこのような研削液に限定されることはなく、研削油や切削液、切削油、研磨液、冷却液（クーラント液）、冷却油（クーラント油）をクーラントノズルのノズル先端から工作機械のワークやツールに供給しても良い。

【符号の説明】

【0036】

１ クーラントノズル二方向動作構造
１０ ベース板
２１，２２（２０） モータ
２１ａ，２２ａ 出力軸
３１，３２，３３（３０） ベベルギア
３５ ノズルシャフト
４０ ブラケット
４１ 第１の折り曲げ部
４５ 突出部
５０ クーラントノズル
５１ ノズル本体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】