(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022133101
(43)【公開日】2022-09-13
(54)【発明の名称】清掃用ホルダ
(51)【国際特許分類】
B23Q 11/00 20060101AFI20220906BHJP
B23Q 3/155 20060101ALN20220906BHJP
【ＦＩ】
B23Q11/00 N
B23Q3/155 G
B23Q3/155 H
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021031976
(22)【出願日】2021-03-01
(71)【出願人】
【識別番号】591028072
【氏名又は名称】株式会社日研工作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001586
【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中井 英策
【テーマコード（参考）】
3C002
3C011
【Ｆターム（参考）】
3C002HH09
3C002KK07
3C011BB13
(57)【要約】
【課題】主軸が回転せずに工具ホルダ嵌合用テーパ穴を清掃できる装置を提供する。
【解決手段】清掃用ホルダ１０は、主軸１００の先端面１０２に設けられるテーパ穴１０１の穴奥に着脱可能に嵌合する後端テーパ部１１と、後端テーパ部１１から先端側へ延びる軸部１２と、テーパ穴１０１の中にあって軸部１２に回転自在に支持されるテーパ形状の回転部材２１と、軸部１２に内設される通路であって軸部１２の外周面に流体を供給する第１流体供給通路１６と、回転部材２１の後端部内周に形成されて軸部の外周面から流体を取り込む取込口２６ｂと、回転部材２１の後端部外周のうち取込口２６ｂの周方向位置とは異なる周方向位置に配置される後端側噴出口２６ｄと、回転部材２１に形成される通路であって取込口２６ｂから噴出口２６ｄまで斜め半径方向に延びる後端側噴出路２６ｃとを備える。
【選択図】図１
【解決手段】清掃用ホルダ１０は、主軸１００の先端面１０２に設けられるテーパ穴１０１の穴奥に着脱可能に嵌合する後端テーパ部１１と、後端テーパ部１１から先端側へ延びる軸部１２と、テーパ穴１０１の中にあって軸部１２に回転自在に支持されるテーパ形状の回転部材２１と、軸部１２に内設される通路であって軸部１２の外周面に流体を供給する第１流体供給通路１６と、回転部材２１の後端部内周に形成されて軸部の外周面から流体を取り込む取込口２６ｂと、回転部材２１の後端部外周のうち取込口２６ｂの周方向位置とは異なる周方向位置に配置される後端側噴出口２６ｄと、回転部材２１に形成される通路であって取込口２６ｂから噴出口２６ｄまで斜め半径方向に延びる後端側噴出路２６ｃとを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
工作機械の主軸の先端面に設けられるテーパ穴の穴奥に着脱可能に嵌合する後端テーパ部と、
前記後端テーパ部から先端側へ延びる軸部と、
前記テーパ穴の中にあって前記軸部に回転自在に支持されるテーパ形状の回転部材と、
前記軸部に内設される通路であって、前記軸部の外周面に流体を供給する、第１流体供給通路と、
前記回転部材の後端部内周に形成されて前記軸部の前記外周面から流体を取り込む後端側取込口と、
前記回転部材の後端部外周のうち前記後端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される後端側噴出口と、
前記回転部材に形成される通路であって、前記後端側取込口から前記後端側噴出口まで斜め半径方向に延びる後端側噴出路とを備える、清掃用ホルダ。
前記後端テーパ部から先端側へ延びる軸部と、
前記テーパ穴の中にあって前記軸部に回転自在に支持されるテーパ形状の回転部材と、
前記軸部に内設される通路であって、前記軸部の外周面に流体を供給する、第１流体供給通路と、
前記回転部材の後端部内周に形成されて前記軸部の前記外周面から流体を取り込む後端側取込口と、
前記回転部材の後端部外周のうち前記後端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される後端側噴出口と、
前記回転部材に形成される通路であって、前記後端側取込口から前記後端側噴出口まで斜め半径方向に延びる後端側噴出路とを備える、清掃用ホルダ。
【請求項2】
前記回転部材の外周面に形成されて後端側から先端側へ斜めに延びる傾斜溝をさらに備える、請求項１に記載の清掃用ホルダ。
【請求項3】
前記回転部材の先端部あるいは前記軸部の先端部分に設けられ、前記回転部材の内周面と前記軸部の外周面の間の環状空間を封止するシール構造をさらに備える、請求項１または２に記載の清掃用ホルダ。
【請求項4】
前記第１流体供給通路は、前記軸部の後端側外周面および先端側外周面までそれぞれ延び、
前記回転部材の先端部内周に形成されて前記軸部の先端側外周面から流体を取り込む先端側取込口と、
前記回転部材の先端部外周のうち前記先端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される先端側噴出口と、
前記回転部材に形成される通路であって、前記先端側取込口から前記先端側噴出口まで斜め半径方向に延びる先端側噴出路とをさらに備える、請求項１～３のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
前記回転部材の先端部内周に形成されて前記軸部の先端側外周面から流体を取り込む先端側取込口と、
前記回転部材の先端部外周のうち前記先端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される先端側噴出口と、
前記回転部材に形成される通路であって、前記先端側取込口から前記先端側噴出口まで斜め半径方向に延びる先端側噴出路とをさらに備える、請求項１～３のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
【請求項5】
前記先端側噴出路は、清掃用ホルダの軸線に対して傾斜している、請求項４に記載の清掃用ホルダ。
【請求項6】
前記軸部の先端部分に設けられて前記主軸の先端面と対向するフランジ部と、
前記フランジ部に着脱可能に設けられて前記先端面と前記フランジ部の間隔を調整するスペーサとをさらに備える、請求項４または５に記載の清掃用ホルダ。
前記フランジ部に着脱可能に設けられて前記先端面と前記フランジ部の間隔を調整するスペーサとをさらに備える、請求項４または５に記載の清掃用ホルダ。
【請求項7】
前記軸部の先端部分に設けられて前記主軸の先端面と対向するフランジ部と、
前記フランジ部の先端側に設けられるホルダ先端部と、
前記ホルダ先端部に内設されて前記第１流体供給通路と接続する第２流体供給通路と、
前記ホルダ先端部に相対回転自在に接続されるアダプタと、
前記アダプタに設けられて前記第２流体供給通路と接続する第３流体供給通路とをさらに備える、請求項４～６のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
前記フランジ部の先端側に設けられるホルダ先端部と、
前記ホルダ先端部に内設されて前記第１流体供給通路と接続する第２流体供給通路と、
前記ホルダ先端部に相対回転自在に接続されるアダプタと、
前記アダプタに設けられて前記第２流体供給通路と接続する第３流体供給通路とをさらに備える、請求項４～６のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
【請求項8】
前記フランジ部に立設されて後端側へ突出し、前記テーパ穴のテーパ角に対応するテーパ外周面を有するテーパ延設部と、
前記テーパ外周面に形成されて先端側から後端側へ延び、周方向に間隔を空けて複数配置される溝と、
周方向に間隔を空けて複数配置されて当該周方向に長い長孔であって、前記テーパ外周面から内径側へ延びて前記テーパ延設部を貫通し、前記先端側噴出口と接続する窓部と、
周方向で隣り合う前記窓部間に配置される貫通孔であって前記テーパ外周面から内径側へ延びて前記テーパ延設部を貫通し、前記先端側噴出口と接続する通路とをさらに備える、請求項６または７に記載の清掃用ホルダ。
前記テーパ外周面に形成されて先端側から後端側へ延び、周方向に間隔を空けて複数配置される溝と、
周方向に間隔を空けて複数配置されて当該周方向に長い長孔であって、前記テーパ外周面から内径側へ延びて前記テーパ延設部を貫通し、前記先端側噴出口と接続する窓部と、
周方向で隣り合う前記窓部間に配置される貫通孔であって前記テーパ外周面から内径側へ延びて前記テーパ延設部を貫通し、前記先端側噴出口と接続する通路とをさらに備える、請求項６または７に記載の清掃用ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作機械の主軸先端部に形成される工具ホルダ嵌合用テーパ穴に差し込まれて固定され、当該テーパ穴および主軸先端面を清掃する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械の主軸先端部を清掃する装置として、従来、特開平１０－０４３９９０号公報（特許文献１）に記載の技術が知られている。特許文献１記載の技術では、テーパ形状の固定側部材を工具ホルダ嵌合用テーパ穴に差し込み固定し、固定側部材に設けられた噴出口からクーラント液を噴出させ、クーラント液がテーパ穴と固定側部材の隙間を流れることにより、テーパ穴の内周面に付着した異物を吹き飛ばすというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１０－０４３９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記従来の装置にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまりテーパ形状の固定側部材は、接続部材を介して、クーラント液・空気供給ブロックに固定されていることから、固定側部材自身が回転することはない。そうすると工作機械の主軸を回転させない限り、クーラント液がテーパ穴の全周に行き亘ることがない。
【0005】
本発明は、上述の実情に鑑み、主軸の工具ホルダ嵌合用テーパ穴を清掃することができる、従来よりも改良された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】
この目的のため本発明による清掃用ホルダは、工作機械の主軸の先端面に設けられるテーパ穴の穴奥に着脱可能に嵌合する後端テーパ部と、後端テーパ部から先端側へ延びる軸部と、テーパ穴の中にあって軸部に回転自在に支持されるテーパ形状の回転部材と、軸部に内設される通路であって軸部の外周面に流体を供給する第１流体供給通路と、回転部材の後端部内周に形成されて軸部の外周面から流体を取り込む後端側取込口と、回転部材の後端部外周のうち後端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される後端側噴出口と、回転部材に形成される通路であって後端側取込口から後端側噴出口まで斜め半径方向に延びる後端側噴出路とを備える。
【0007】
かかる本発明によれば、高圧エア等の流体を第１流体供給通路に送り込むことにより、次に流体が後端側噴出路を流れて回転部材に周方向の推力を付与して、回転部材が回転するとともに、次に後端側噴出口からテーパ穴へ流体が噴出する。したがって流体がテーパ穴の内周面に万遍なく吹き付けられてテーパ穴の内周面を清掃する。本発明によれば主軸を回転させなくてもテーパ穴を清掃することができる。また本発明によれば、回転する主軸においてもテーパ穴を清掃可能である。後端側噴出路は、回転部材の後端面に刻設される溝であってもよいし、あるいは回転部材を貫通する孔であってもよい。
【0008】
本発明の一局面として、回転部材の外周面に形成されて後端側から先端側へ斜めに延びる傾斜溝をさらに備える。かかる局面によれば、回転部材にさらなる回転力を付与するとともに、テーパ穴の内周面に付着した異物を円滑に排出することができる。好ましくは、傾斜溝の後端が、後端側噴出口と接続する。
【0009】
本発明のさらに好ましい局面として、回転部材の先端部あるいは軸部の先端部に設けられ、回転部材の内周面と軸部の外周面の間の環状空間を封止するシール構造をさらに備える。かかる局面によれば、テーパ穴の内周面に噴出されるエア等の流体が、噴出口へ流れる途中で漏れないようにすることができる。
【0010】
本発明の好ましい局面として、第１流体供給通路は軸部の後端側外周面および先端側外周面までそれぞれ延び、回転部材の先端部内周に形成されて軸部の先端側外周面から流体を取り込む先端側取込口と、回転部材の先端部外周のうち先端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される先端側噴出口と、回転部材に形成される通路であって、先端側取込口から先端側噴出口まで斜め半径方向に延びる先端側噴出路とをさらに備える。かかる局面によれば、主軸の先端部を効果的に清掃することができる。なお好ましくは、先端側噴出口が主軸の先端面と一致する。また先端側噴出路は、清掃用ホルダの軸線に対して傾斜していてもよい。これにより先端側噴出口から噴出するエアが主軸の先端面へ衝突し、主軸の先端面を効率よく清掃することができる。
【0011】
本発明の一局面として、軸部の先端部に設けられて主軸の先端面と対向するフランジ部と、フランジ部に着脱可能に設けられて主軸の先端面とフランジ部の間隔を調整するスペーサとをさらに備える。かかる局面によれば、主軸の先端面とフランジ部の間隔が適切に調整されることから、主軸の先端部を効率よく清掃することができる。他の局面として、スペーサは設けられなくてもよい。
【0012】
本発明の清掃用ホルダは、主軸に内設される流体供給通路からエア等の流体を供給されることができる。あるいは本発明の一局面として、軸部の先端部分に設けられて主軸の先端面と対向するフランジ部と、フランジ部の先端側に設けられるホルダ先端部と、ホルダ先端部に内設されて第１流体供給通路と接続する第２流体供給通路と、ホルダ先端部に相対回転自在に接続されるアダプタと、アダプタに設けられて第２流体供給通路と接続する第３流体供給通路とをさらに備える。かかる局面によれば、主軸が流体供給通路を有しない場合であっても、主軸のテーパ穴を清掃することができる。また主軸が不用意に回転しても、ホルダ先端部が回転するにすぎず、アダプタは供回りすることがない。したがって清掃用ホルダの破損が防止される。
【0013】
本発明の一局面として清掃用ホルダは、フランジ部に立設されて後端側へ突出しテーパ穴のテーパ角に対応するテーパ外周面を有するテーパ延設部と、テーパ外周面に形成されて先端側から後端側へ延び、周方向に間隔を空けて複数配置される溝と、周方向に間隔を空けて複数配置されて当該周方向に長い長孔であってテーパ外周面から内径側へ延びてテーパ延設部を貫通し先端側噴出口と接続する窓部と、周方向で隣り合う窓部間に配置される貫通孔であってテーパ外周面から内径側へ延びてテーパ延設部を貫通し先端側噴出口と接続する通路とをさらに備える。かかる局面によれば、ＡＴＣ（Automatic Tool Changer）の待機ポットに、清掃用ホルダを正しい姿勢で真っ直ぐに保持することができる。
【発明の効果】
【0014】
このように本発明によれば、主軸を回転することなく、工具ホルダ嵌合用テーパ穴を清掃することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態になる清掃用ホルダを示す縦断面図である。
【図2】同実施形態を示す側面図である。
【図3】同実施形態の後端側を示す横断面図である。
【図4】同実施形態の先端側を示す横断面図である。
【図5】本発明の変形例になる清掃用ホルダを示す縦断面図である。
【図6A】本発明の第１変形例になる先端側噴出路を示す縦断面図である。
【図6B】本発明の第２変形例になる先端側噴出路を示す縦断面図である。
【図7】本発明の他の実施形態になる清掃用ホルダを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になる清掃用ホルダを示す縦断面図である。図２は、同実施形態を示す側面図である。図３は、図１中、回転部材の後端部を通る断面ＩＩＩ－ＩＩＩにおける横断面図である。図４は、図１中、回転部材の先端部を通る断面ＩＶ－ＩＶにおける横断面図である。本実施形態の清掃用ホルダ１０は、後端テーパ部１１と、軸部１２と、回転部材２１と、フランジ部３１を備え、軸線Ｏを中心とし、工作機械の主軸１００に設けられる工具ホルダ嵌合用のテーパ穴１０１に差し込まれて取付固定され、テーパ穴１０１の内周面を清掃する。
【0017】
テーパ穴１０１は周知のものであって、主軸１００の先端面１０２から後退するように延び、穴奥に向かって内径が小さくなる。本明細書では先端面１０２からみて穴奥側を後端側といい、穴奥からみて先端面１０２側を先端側という。
【0018】
後端テーパ部１１は、テーパ穴１０１の穴奥内径に対応するテーパ外周面を有し、かかるテーパ外周面がテーパ穴１０１の内周面に嵌合する状態で、テーパ穴１０１の穴奥に着脱可能に取付固定される。かかる取付固定は、例えば後端テーパ部１１の中心孔の内周に形成される雌ねじ１３に、図示しないプルスタッドを螺合させ、このプルスタッドを主軸１００に連結することにより行う。
【0019】
軸部１２は、後端テーパ部１１よりも小さな外径を有し、後端テーパ部１１と同軸に配置され、後端テーパ部１１から先端側へ延びる。後端テーパ部１１の先端面のうち軸部１２が立設される中心領域を除いた外径部分は、環状先端面１７を構成する。軸部１２は、回転部材２１の中心孔２２に通される。本実施形態では、後端テーパ部１１および軸部１２が一部材とされるが、図示しない変形例では別部材を互いに連結するものであってもよい。
【0020】
回転部材２１は、後端テーパ部１１と同じテーパ角度の外周面を有し、先端側へ向かって大径とされる。ただし回転部材２１の外周面は、後端テーパ部１１の外周面からわずかに後退するため、これらのテーパ面は一致しない。回転部材２１は、後端テーパ部１１の後端側に隣接配置され、テーパ穴１０１の中に差し込まれる。回転部材２１の中心孔２２と、軸部１２の外周面によって、僅かな隙間Ｇ１が区画される。隙間Ｇ１の軸線Ｏ方向位置は、回転部材２１のテーパ状の外周面の軸線Ｏ方向位置と重なる。
【0021】
フランジ部３１は回転部材２１よりも外径側へ突出する。フランジ部３１の外周には環状のＶ字溝３２と、このＶ字溝３２と接続して周方向に１８０°離れて配置される切欠部３３が形成される。
【0022】
フランジ部３１の先端側には、フランジ部３１よりも小径のホルダ先端部３４が同軸に配置される。またホルダ先端部３４はフランジ部３１の内径部分と一体結合する。フランジ部３１の中心には空洞が設けられ、かかる空洞には、軸部１２の先端部分に形成されてさらに先端側へ延びる先端軸部１４が通され、先端軸部１４はホルダ先端部３４に取付固定される。かかる取付固定は例えば、先端軸部１４の外周に雄ねじ１５を形成し、ホルダ先端部３４の中心に雌ねじ穴３５を形成し、雌ねじ穴３５を雄ねじ１５に螺合することによって実現する。
【0023】
図１に示すように後端テーパ部１１がテーパ穴１０１の穴奥に差し込まれて取付固定された状態で、回転部材２１の外周面は、テーパ穴１０１の内周面と、隙間Ｇ２を介して対面する。またフランジ部３１は、主軸１００の端面１０２と、隙間Ｇ３を介して対面する。
【0024】
フランジ部３１の後端面３８には、隙間Ｇ３の隙間量を調整するスペーサ３６が任意で取り付けられてもよい。本実施形態のスペーサ３６は、例えば軸線Ｏを包囲する平坦な環状の薄板であり、周方向に間隔をあけて複数配設される皿ねじによって、フランジ部３１にねじ止め固定される。スペーサ３６によって、隙間Ｇ３は、先端面１０２とフランジ部３１との間隔よりも狭くされる。なおスペーサ３６は、先端面１０２とフランジ部３１との間隔よりも薄いため、スペーサ３６と先端面１０２の間には必ず隙間Ｇ３が生じる。
【0025】
本実施形態の先端軸部１４は、軸部１２よりも小径に形成される。回転部材２１の先端部は、中心孔２２の内径よりも大きな内径を有する先端円筒部２３とされる。外径側の先端円筒部２３と内径側の先端軸部１４との間にはベアリング２４が介在する。ベアリングは例えば、転がり軸受であり、インナレース、アウタレース、およびこれらレースの間に配置される複数の玉（転動体）を有する。これにより回転部材２１は、先端軸部１４に安定して支持される。
【0026】
中心孔２２の内周面と軸部１２の外周面との間には環状のシール部材２５が配置される。シール部材２５は、ベアリング２４の後端側に隣接配置され、シール部材２５の後端側に区画される軸部１２と回転部材２１の環状の隙間Ｇ１を封止する。これにより環状の隙間Ｇ１を流れる流体がベアリング２４へ侵入しない。
【0027】
次にテーパ穴１０１の内周面を清掃するための構造について説明する。
【0028】
後端テーパ部１１および軸部１２には、第１流体供給通路１６が穿設される。第１流体供給通路１６は、後端テーパ部１１および軸部１２の中心孔を構成し、後端テーパ部１１の後端まで延びて、主軸１００に内設される流体供給通路に接続される。また第１流体供給通路１６は、軸部１２の内部で複数分岐してさらに外径側へ延びる。分岐通路１６ｂは、軸部１２の後端部に配置される。
【0029】
図３に示すように本実施形態の分岐通路１６ｂは、周方向等間隔に配置され、例えば９０°間隔で４本設けられる。また図１に示すように分岐通路１６ｂは、第１流体供給通路１６に接続する内径端を先端側とし、軸部１２の外周面と接続する外径端を後端側として、清掃用ホルダ１０の軸線Ｏに対して斜めに延びる。分岐通路１６ｂの外径端は、回転部材２１の内周面（中心孔２２）と対向する。
【0030】
回転部材２１の後端部には、取込口２６ｂ、後端側噴出路２６ｃ、噴出口２６ｄが設けられる。取込口２６ｂは回転部材２１の内周面に設けられる。噴出口２６ｄは回転部材２１の外周面に設けられる。図３に示すように、後端側噴出路２６ｃは取込口２６ｂから噴出口２６ｄまで延びる。取込口２６ｂの周方向位置と噴出口２６ｄの周方向位置が異なり、後端側噴出路２６ｃは回転部材２１の半径に対して斜めに延びる。本実施形態の後端側噴出路２６ｃは、回転部材２１の後端面２７に刻設される溝である。後端側噴出路２６ｃは１または複数設けられ、本実施形態では周方向等間隔に４本設けられる。取込口２６ｂおよび噴出口２６ｄについても同様である。
【0031】
ここで附言すると、後端面２７は、軸線Ｏに直角な平面ではなく、略平坦なテーパ面であって、具体的には所定のテーパ角度を持った先細のテーパ形状にされる。後端面２７と隙間を介して対面する後端テーパ部１１の環状先端面１７も、後端面２７のテーパ角度に対応するテーパ角度を持ったテーパ穴に形成される。そして図２に示すように後端面２７が環状先端面１７に進入する。軸線Ｏ方向位置に関し、取込口２６ｂは、分岐通路１６ｂの外径端よりも後端側に位置する。
【0032】
次に回転部材２１および後端側噴出路２６ｃの作用につき説明する。
【0033】
主軸１００からテーパ穴１０１の穴奥に高圧のエア、あるいはクーラント等の流体が供給されると、エアはまず第１流体供給通路１６に沿って流れ、次に分岐通路１６ｂに沿って流れ、回転部材２１と軸部１２の隙間Ｇ１の後端部へ、後端向きの斜め外径方向に噴出される。これにより環状の隙間Ｇ１がエアで満たされ、回転部材２１は、軸部１２から浮いた状態になる。
【0034】
続いてエアは、後端側へ移動し、取込口２６ｂに取り込まれ、後端側噴出路２６ｃを進み、噴出口２６ｄから噴出される。噴出されたエアは、回転部材２１とテーパ穴１０１との隙間Ｇ２を通り、テーパ穴１０１の内周面を清掃する。また高圧のエアは、後端側噴出路２６ｃを進む際に、後端側噴出路２６ｃから回転部材２１に周方向の推力を付与する。これにより回転部材２１は回転し、エアがテーパ穴１０１の全周に万遍なく吹き付けられる。その後エアは、先端面１０２とフランジ部３１の隙間Ｇ３を通り、主軸１００の先端面１０２を清掃しながら、外径方向へ流出する。
【0035】
本実施形態によれば、主軸１００を回転させることなく、テーパ穴１０１の内周面を全周に亘って清掃することができる。また本実施形態によれば、主軸１００から供給される流体を用いて、テーパ穴１０１の内周面に付着した異物を除去することができる。
【0036】
また回転部材２１の後端面２７がテーパ面とされ、噴出路２６ｃが軸線Ｏに対して傾斜して延び、外径側へ向かうほど先端側に傾斜していることから、テーパ穴１０１の内周面に倣うようにエアを流すことができ、テーパ穴１０１の内周面を効果的に清掃することができる。
【0037】
またスペーサ３６を設けることによって、隙間Ｇ３が狭くされる。そうすると、隙間Ｇ１～Ｇ３を流れる流体の内圧が高くなり、主軸の先端部を効果的に清掃することができる。
【0038】
図２に示すように回転部材２１のテーパ状の外周面には、傾斜溝５１がさらに刻設されていてもよい。傾斜溝５１は、その後端と先端が異なる周方向位置にされ、軸線Ｏに対して傾斜する。かかる傾斜は、後端側噴出路２６ｃの傾斜と同じ向きである（時計回り・反時計回り）。本実施形態の傾斜溝５１は、後端で噴出口２６ｄと接続する。傾斜溝５１をさらに設けることにより、回転部材２１は更なる回転力が付与され、異物の円滑な除去が実現する。
【0039】
次に主軸１００の先端面１０２を清掃するために特に設けられる構造について説明する。
【0040】
第１流体供給通路１６は、軸部１２の先端部内部で複数分岐する。かかる分岐通路１６ｃは軸線Ｏから外径側へ延びる。
【0041】
図４に示すように本実施形態の分岐通路１６ｃは、周方向等間隔に配置され、例えば９０°間隔で４本設けられる。また図１に示すように分岐通路１６ｃは、内径端を入口とし、外径端を出口として、清掃用ホルダ１０の軸線Ｏに対して直交方向に延びる。分岐通路１６ｃの外径端は、環状溝２８と接続する。
【0042】
環状溝２８は、軸部１２と回転部材２１の環状隙間に沿って設けられる。本実施形態の環状溝２８は回転部材２１の内周面に形成されるが、図示しない変形例として環状溝は軸部１２の外周面に形成されてもよい。
【0043】
回転部材２１には、環状溝２８から外径方向に延びて回転部材２１を貫通し、回転部材２１の外径面と接続する先端側噴出路２９ｃが穿設される。先端側噴出路２９ｃの内径端を取込口２９ｂといい、先端側噴出路２９ｃの外径端を噴出口２９ｄという。これら取込口２９ｂ、先端側噴出路２９ｃ、噴出口２９ｄは回転部材２１の先端部に設けられる。
【0044】
図４に示すように、取込口２９ｂの周方向位置と噴出口２９ｄの周方向位置が異なり、先端側噴出路２９ｃは回転部材２１の半径に対して斜めに延びる。かかる傾斜は軸線Ｏ方向にみて、時計回りあるいは反時計回りの向きであり、後端側噴出路２６ｃの傾斜と同じ向きである。本実施形態の先端側噴出路２９ｃは、１または複数の孔であり、本実施形態では周方向等間隔に４本設けられる。取込口２９ｂおよび噴出口２６ｄについても同様である。
【0045】
軸線Ｏに対し、各先端側噴出路２９ｃは図１に一点鎖線の丸囲みで示すように直角であってもよいし、あるいは図６Ａに示す第１変形例や、あるいは図６Ｂに示す第２変形例のように、各先端側噴出路２９ｃは傾斜して延びていてもよい。図６Ａに示す変形例では、外径側へ向かうにつれて２９ｃが後端側へ傾斜する。あるいは図６Ｂに示す変形例では、外径側へ向かうにつれて２９ｃが先端側へ傾斜する。
【0046】
具体的には例えば周方向で隣り合う先端側噴出路２９ｃ，２９ｄ同士が、先端側と、後端側と、互い違いに傾斜してもよい。
【0047】
図１に示すように後端テーパ部１１がテーパ穴１０１の穴奥に差し込まれて取付固定された状態で、噴出口２９ｄの軸線Ｏ方向位置は、主軸１００の先端面１０２とフランジ部３１との隙間Ｇ３に一致する。
【0048】
次に回転部材２１および先端側噴出路２９ｃの作用につき説明する。
【0049】
主軸１００に内設される流体供給通路からテーパ穴１０１の穴奥に高圧のエア、あるいはクーラント等の流体が供給されると、エアはまず第１流体供給通路１６に沿って流れ、次に分岐通路１６ｃに沿って流れ、環状溝２８へ流入する。なお環状溝２８よりも先端側にはシール部材２５が配置される。これにより環状溝２８のエアが先端側へ漏れ難くされる。
【0050】
続いてエアは、環状溝２８から取込口２９ｂに取り込まれ、先端側噴出路２９ｃを進み、噴出口２９ｄから外径方向へ噴出される。噴出されたエアは、先端面１０２とフランジ部３１との隙間Ｇ３を通り、主軸１００の先端面１０２を清掃する。また高圧のエアは、先端側噴出路２９ｃを進む際に、回転部材２１に周方向の力を付与する。これにより回転部材２１は回転し、エアが先端面１０２の全周に万遍なく吹き付けられる。先端面１０２を清掃したエアはフランジ部３１を越えて外径方向へ流出する。
【0051】
本実施形態によれば、主軸１００を回転させることなく、主軸１００の先端面１０２を全周に亘って清掃することができる。また図６Ａおよび図６Ｂに示すように後端側および／または先端側へ傾斜する噴出路２９ｃによれば、主軸１００の先端面１０２を十分に清掃することができる。
【0052】
次に本発明の変形例を説明する。図５は本発明の変形例を示す縦断面図である。この変形例につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。変形例の清掃用ホルダ２０では、上述したホルダ先端部３４の外周に筒状のアダプタ４１が設けられる。アダプタ４１の内周面とホルダ先端部３４の外周面との間には、ベアリング４２が介在する。これによりホルダ先端部３４、フランジ部３１、軸部１２、および後端テーパ部１１は、アダプタ４１に対して回転自在とされる。本実施形態では、ベアリング４２が軸線Ｏ方向に間隔をあけて、アダプタ４１の後端および先端にそれぞれ設けられる。
【0053】
アダプタ４１の周方向１か所には、コネクタ４４を抜き差しされるソケット状の接続部４３が設けられる。そして接続部４３からアダプタ４１の内周面まで第３流体供給通路４５が内設される。コネクタ４４は中心に流体供給通路を有し、図示しない流体供給装置とホース等で接続し、流体供給装置からエアやクーラント液等の流体を供給される。
【0054】
接続部４３は第３流体供給通路４５を開閉する開閉弁を内蔵し、コネクタ４４が接続部４３に差込固定されることによって第３流体供給通路４５は接続部４３で開とされ、コネクタ４４に設けられる流体供給通路と第３流体供給通路４５が連通する。あるいはコネクタ４４が接続部４３から引き抜かれることによって第３流体供給通路４５は接続部４３で閉とされる。
【0055】
第３流体供給通路４５は、アダプタ４１の内周面まで延び、当該内周面あるいはホルダ先端部３４の外周面に形成された環状溝４６と接続する。一方で、軸部１２から先端軸部１４まで延びる第１流体供給通路１６は、ホルダ先端部３４に内設される第２流体供給通路３７と接続する。第２流体供給通路３７は、軸線Ｏ方向に延びて一端が先端軸部１４で第１流体供給通路１６と接続し、途中で向きを変えて軸線Ｏと直角方向に延びて他端がホルダ先端部３４の外周面に設けられ、当該他端で環状溝４６と接続する。本実施形態の環状溝４６は、アダプタ４１の軸線Ｏ方向中央部に配置される。環状溝４６よりも後端側および先端側にはシール部材４７，４７がそれぞれ設けられる。各シール部材４７は、環状溝４６からベアリング４２への流体漏れを封止する。
【0056】
次に図５に示す変形例の作用につき説明する。
【0057】
まず高圧エア等の流体が、コネクタ４４から接続部４３へ供給され、第３流体供給通路４５と、環状溝４６と、第２流体供給通路３７と、第１流体供給通路１６を通り、分岐通路１６ｂ，１６ｃへ流入する。その後は上述したとおりである。
【0058】
図５に示す変形例によれば、主軸１００を回転させることなく、主軸１００の先端面１０２を全周に亘って清掃することができることは勿論、主軸１００が流体供給通路を有しない場合、特に有益である。またアダプタ４１はホルダ先端部３４に回転自在に取り付けられることから、清掃作業を実行する操作者の錯誤により主軸１００が回転しても、清掃用ホルダ２０は破損しない。
【0059】
次に本発明の他の実施形態を説明する。図７は本発明の他の実施形態を示す縦断面図であり、図８は、図７中ＶＩＩＩ―ＶＩＩＩにおける断面を示す横断面図である。他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施形態の清掃用ホルダ３０は、テーパ延設部５２と、溝５３と、窓部５４と、通路５５をさらに備える。
【0060】
テーパ延設部５２は、フランジ部３１の後端面３８に立設されて後端側へ突出し、テーパ穴２０１に嵌合するテーパ外周面５６を有する。テーパ外周面５６は後端側へ先細になる所定のテーパ角度とされ、所定のテーパ角度は、テーパ穴２０１のテーパ角度および前述した主軸のテーパ穴１０１のテーパ角度に等しい。本実施形態のテーパ延設部５２は、軸線Ｏと同軸のリング状であり、フランジ部３１と一体結合する。そしてテーパ延設部５２は、回転部材２１の先端部を包囲する。
【0061】
溝５３はテーパ外周面５６に形成されて、テーパ延設部５２の後端からフランジ部３２の後端面３３まで延び、あるいは後述する窓部５４または通路５５と接続する。本実施形態の溝５３は、周方向に間隔を空けて複数配置される。
【0062】
窓部５４は、周方向に間隔を空けて複数配列されて当該周方向に長い長孔であって、テーパ外周面５６から内径側へ延びてテーパ延設部５２を貫通し、回転部材２１の先端側噴出口２９ｄと接続することができる。また前述した図１に示すようにテーパ穴１０１に差し込まれた状態で、窓部５４は隙間Ｇ２および隙間Ｇ３と接続する。
【0063】
通路５５は、周方向で隣り合う窓部５４，５４間に配置される貫通孔であって、テーパ外周面５６から内径側へ延びてテーパ延設部５２を貫通し、回転部材２１の先端側噴出口２９ｄと接続することができる。本実施形態の通路５５は、先端側噴出口２９ｄと同じく、９０°等間隔に配列される。
【0064】
図７に示すように清掃用ホルダ３０が、ＡＴＣ（Automatic Tool Changer）の待機ポット２００のテーパ穴２０１に保持された状態で、後端テーパ部１１は、テーパ穴２０１から後端側へ突出し、テーパ穴２０１と嵌合しない場合がある。しかしながらテーパ延設部５２がテーパ穴２０１と嵌合することから、清掃用ホルダ３０は、テーパ穴２０１内で正しい姿勢に保持される。
【0065】
したがって本実施形態の清掃用ホルダ３０は、図７に示すようにＡＴＣ（Automatic Tool Changer）のアーム３００に正しく把握され、主軸１００のテーパ穴に正しく自動装着・自動交換される。
【0066】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0067】
本発明は、工作機械において有利に利用される。
【符号の説明】
【0068】
１０ 清掃用ホルダ、 １１ 後端テーパ部、 １２ 軸部、
１４ 先端軸部（先端部分）、 １６ 第１流体供給通路、
１６ｂ，１６ｃ 後端側および先端側の分岐通路、
１７ 環状先端面、 ２１ 回転部材、 ２２ 中心孔、
２５ シール部材、 ２６ｂ，２９ｂ 後端側および先端側の取込口、
２６ｃ 後端側噴出路、 ２６ｄ，２９ｄ 後端側および先端側の噴出口、
２７ 回転部材の後端面、 ２８ 環状溝、 ２９ｃ 先端側噴出路、
３１ フランジ部、 ３４ ホルダ先端部、 ３６ スペーサ、
３７ 第２流体供給通路、 ４１ アダプタ、 ４３ 接続部、
４４ コネクタ、 ４５ 第３流体供給通路、 ５１ 傾斜溝、
５２ テーパ延設部、 ５３ 溝、 ５４ 窓部、
１００ 主軸、 １０１ テーパ穴、 １０２ 先端面、
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 隙間、 Ｏ 軸線。
１４ 先端軸部（先端部分）、 １６ 第１流体供給通路、
１６ｂ，１６ｃ 後端側および先端側の分岐通路、
１７ 環状先端面、 ２１ 回転部材、 ２２ 中心孔、
２５ シール部材、 ２６ｂ，２９ｂ 後端側および先端側の取込口、
２６ｃ 後端側噴出路、 ２６ｄ，２９ｄ 後端側および先端側の噴出口、
２７ 回転部材の後端面、 ２８ 環状溝、 ２９ｃ 先端側噴出路、
３１ フランジ部、 ３４ ホルダ先端部、 ３６ スペーサ、
３７ 第２流体供給通路、 ４１ アダプタ、 ４３ 接続部、
４４ コネクタ、 ４５ 第３流体供給通路、 ５１ 傾斜溝、
５２ テーパ延設部、 ５３ 溝、 ５４ 窓部、
１００ 主軸、 １０１ テーパ穴、 １０２ 先端面、
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 隙間、 Ｏ 軸線。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2022-06-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
工作機械の主軸の先端面から後退するように延びるテーパ穴の内周面を清掃するための掃除用ホルダにおいて、
前記テーパ穴の穴奥に着脱可能に嵌合する後端テーパ部と、
前記後端テーパ部から先端側へ延びる軸部と、
前記テーパ穴の中にあって前記軸部に回転自在に支持され、前記テーパ穴の内周面に対面する領域から前記主軸の先端面まで延びるテーパ形状の回転部材と、
前記軸部に内設される通路であって、前記軸部の外周面に流体を供給する、第１流体供給通路と、
前記回転部材の後端部内周に形成されて前記軸部の前記外周面から流体を取り込む後端側取込口と、
前記回転部材の後端部外周のうち前記後端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される後端側噴出口と、
前記回転部材に形成される通路であって、前記後端側取込口から前記後端側噴出口まで斜め半径方向に延びる後端側噴出路とを備え、
前記後端側噴出路は、前記後端テーパ部の先端面と前記回転部材の後端面との間に形成され、
前記回転部材の先端部内周に形成されて前記軸部の先端側外周面から流体を取り込む先端側取込口と、
前記回転部材の先端部外周のうち前記先端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される先端側噴出口と、
前記回転部材に形成される通路であって、前記先端側取込口から前記先端側噴出口まで斜め半径方向に延び、前記後端側噴出路の傾斜と同じ向きで傾斜している先端側噴出路とをさらに備える、清掃用ホルダ。
前記テーパ穴の穴奥に着脱可能に嵌合する後端テーパ部と、
前記後端テーパ部から先端側へ延びる軸部と、
前記テーパ穴の中にあって前記軸部に回転自在に支持され、前記テーパ穴の内周面に対面する領域から前記主軸の先端面まで延びるテーパ形状の回転部材と、
前記軸部に内設される通路であって、前記軸部の外周面に流体を供給する、第１流体供給通路と、
前記回転部材の後端部内周に形成されて前記軸部の前記外周面から流体を取り込む後端側取込口と、
前記回転部材の後端部外周のうち前記後端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される後端側噴出口と、
前記回転部材に形成される通路であって、前記後端側取込口から前記後端側噴出口まで斜め半径方向に延びる後端側噴出路とを備え、
前記後端側噴出路は、前記後端テーパ部の先端面と前記回転部材の後端面との間に形成され、
前記回転部材の先端部内周に形成されて前記軸部の先端側外周面から流体を取り込む先端側取込口と、
前記回転部材の先端部外周のうち前記先端側取込口の周方向位置とは異なる周方向位置に配置される先端側噴出口と、
前記回転部材に形成される通路であって、前記先端側取込口から前記先端側噴出口まで斜め半径方向に延び、前記後端側噴出路の傾斜と同じ向きで傾斜している先端側噴出路とをさらに備える、清掃用ホルダ。
【請求項2】
前記回転部材の外周面に形成されて後端側から先端側へ斜めに延び、前記後端側噴出路の傾斜と同じ向きで傾斜している傾斜溝をさらに備える、請求項１に記載の清掃用ホルダ。
【請求項3】
前記回転部材の先端部あるいは前記軸部の先端部分に設けられ、前記回転部材の内周面と前記軸部の外周面の間の環状空間を封止するシール構造をさらに備える、請求項１または２に記載の清掃用ホルダ。
【請求項4】
前記先端側噴出路は、清掃用ホルダの軸線に対して傾斜している、請求項１～３のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
【請求項5】
前記軸部の先端部分に設けられて前記主軸の先端面と対向するフランジ部と、
前記フランジ部に着脱可能に設けられて前記先端面と前記フランジ部の間隔を調整するスペーサとをさらに備える、請求項１～４のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
前記フランジ部に着脱可能に設けられて前記先端面と前記フランジ部の間隔を調整するスペーサとをさらに備える、請求項１～４のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
【請求項6】
前記軸部の先端部分に設けられて前記主軸の先端面と対向するフランジ部と、
前記フランジ部の先端側に設けられるホルダ先端部と、
前記ホルダ先端部に内設されて前記第１流体供給通路と接続する第２流体供給通路と、
前記ホルダ先端部に相対回転自在に接続されるアダプタと、
前記アダプタに設けられて前記第２流体供給通路と接続する第３流体供給通路とをさらに備える、請求項１～５のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
前記フランジ部の先端側に設けられるホルダ先端部と、
前記ホルダ先端部に内設されて前記第１流体供給通路と接続する第２流体供給通路と、
前記ホルダ先端部に相対回転自在に接続されるアダプタと、
前記アダプタに設けられて前記第２流体供給通路と接続する第３流体供給通路とをさらに備える、請求項１～５のいずれかに記載の清掃用ホルダ。
【請求項7】
前記フランジ部に立設されて後端側へ突出し、前記テーパ穴のテーパ角に対応するテーパ外周面を有するテーパ延設部と、
前記テーパ外周面に形成されて先端側から後端側へ延び、周方向に間隔を空けて複数配置される溝と、
周方向に間隔を空けて複数配置されて当該周方向に長い長孔であって、前記テーパ外周面から内径側へ延びて前記テーパ延設部を貫通し、前記先端側噴出口と接続する窓部と、
周方向で隣り合う前記窓部間に配置される貫通孔であって前記テーパ外周面から内径側へ延びて前記テーパ延設部を貫通し、前記先端側噴出口と接続する通路とをさらに備える、請求項５または６に記載の清掃用ホルダ。
前記テーパ外周面に形成されて先端側から後端側へ延び、周方向に間隔を空けて複数配置される溝と、
周方向に間隔を空けて複数配置されて当該周方向に長い長孔であって、前記テーパ外周面から内径側へ延びて前記テーパ延設部を貫通し、前記先端側噴出口と接続する窓部と、
周方向で隣り合う前記窓部間に配置される貫通孔であって前記テーパ外周面から内径側へ延びて前記テーパ延設部を貫通し、前記先端側噴出口と接続する通路とをさらに備える、請求項５または６に記載の清掃用ホルダ。