特許 7180023 冷却流体供給構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-18

(45)【発行日】2022-11-29

(54)【発明の名称】冷却流体供給構造

(51)【国際特許分類】

   B24B 55/02 20060101AFI20221121BHJP

【ＦＩ】

B24B55/02 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022058777

(22)【出願日】2022-03-31

【審査請求日】2022-04-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104662

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智司

(74)【代理人】

【識別番号】100184631

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 隆

(72)【発明者】

【氏名】星 隆史

【審査官】山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３１５８８７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－１２１３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２５７９２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ５５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具ユニットを装着する工具装着孔を先端面に有する主軸と、該主軸を回転自在に保持する非回転の主軸ハウジングとを備え、前記主軸ハウジングの先端部にその基端側に凹む係合凹部が設けられ、前記工具ユニットは、前記工具装着孔に嵌合される回転出力軸と、該回転出力軸の回転に連動して回転する砥石と、該回転出力軸を回転自在に保持するケーシングと、該ケーシングに固定された共回り防止突部とを有していて、該共回り防止突部が前記係合凹部に係合することで前記主軸の回転に伴う前記ケーシングの共回りが防止される工作機械において前記砥石の表面に冷却流体を供給するための冷却流体供給構造であって、
前記主軸ハウジングの内部を通って前記係合凹部の壁面を貫通し、該係合凹部内に向けて冷却流体を供給する第１供給流路部と、
前記共回り防止突部に貫通形成され、又は、該共回り防止突部及び前記ケーシングに跨って貫通形成され、前記共回り防止突部が前記係合凹部に係合する係合状態において、一端側の開口が前記第１供給流路部の下流側開口に連通する第２供給流路部と、
前記ケーシングよりも外側に設けられ、一端側の開口が前記第２供給流路部の下流側開口に連通するとともに他端側の開口が前記砥石の表面付近に位置し、該砥石の表面に向けて冷却流体を供給する第３供給流路部とを備えていることを特徴とする冷却流体供給構造。

【請求項2】

前記係合凹部は、前記主軸ハウジングの先端面に取付けられた該主軸ハウジングとは別体の取付部材に形成されており、
前記第１供給流路部は、前記主軸ハウジングに形成された主軸内部流路と、前記取付部材に貫通形成された主軸外部流路とからなることを特徴とする請求項１記載の冷却流体供給構造。

【請求項3】

前記取付部材は、前記主軸ハウジングの先端面に形成された螺子孔に螺合する螺子を介して該先端面に着脱可能に固定されていることを特徴とする請求項２記載の冷却流体供給構造。

【請求項4】

前記第１供給流路部は、前記主軸の軸線方向に延びる直線状の流路であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の冷却流体供給構造。

【請求項5】

前記第２供給流路部は、前記係合状態において、前記主軸の軸線方向に延びる直線状の流路であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の冷却流体供給構造。

【請求項6】

前記第１供給流路部と前記第２供給流路部とは、前記係合状態において、前記主軸の軸線方向に直線状に延びて互いに同軸に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の冷却流体供給構造。

【請求項7】

前記第３供給流路部は、フレキシブル配管によって形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の冷却流体供給構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、砥石を具備する工具ユニットを着脱可能な主軸と該主軸を回転自在に保持する主軸ハウジングとを備えた工作機械において前記砥石の表面に冷却流体を供給するための冷却流体供給構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、工作機械の主軸の先端に着脱可能に装着される工具ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。この工具ユニットは、主軸に設けられたテーパ孔に回転一体に装着される回転出力軸と、回転出力軸に連動して回転する加工工具と、回転出力軸を回転自在に支持するケーシングと、ケーシングに固定されて主軸ハウジングの先端面に形成された係合凹部に係合する共回り防止突部とを有している。

【0003】

前記加工工具として砥石を採用した場合には、研削加工時の発熱を抑制するための冷却流体供給構造が必要になる。特許文献２には冷却流体供給構造の一例が開示されている。この冷却流体供給構造は、ケーシングに付設されて砥石の周辺を包囲する包囲体と、包囲体に取り付けられて該包囲体内にクーラントを噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルとクーラント供給装置とを接続するクーラント配管とが開示されている。クーラント供給装置より供給されたクーラントは、クーラント配管を通って噴射ノズルから包囲体内に噴射され、この噴射されたクーラントによって加工物（ワーク）の発熱部が冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－１３０４２３号公報

【文献】実用新案登録第３１５８８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２に示す冷却流体供給構造を採用した場合、工具ユニットを主軸のテーパ孔に装着する作業に加えて、クーラント配管（流体供給路）を噴射ノズルに接続する作業が必要になる。このため、クーラント供給準備が整うまでの作業時間が長くなるという問題がある。

【0006】

また、特許文献２に示す冷却流体供給構造では、使用する砥石の形状に拘わらず、包囲体の位置及び噴射ノズルの位置が固定されているため、クーラント（冷却流体）を適切な位置（例えば加工物の発熱箇所）に精度良く供給することができないという問題がある。この問題に対して、クーラント配管の先端に噴射ノズルを固定しておき、使用する砥石の変更等によりその形状が変わる度にクーラント配管の配索経路を変更して、冷却流体であるクーラントの供給位置を調整することが考えられる。しかしこの場合、クーラント供給位置の調整に費やす時間が長くなり、段取り作業時間が増加するという問題がある。

【0007】

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであって、砥石を具備する工具ユニットの主軸への装着作業に連動して、当該砥石の形状に応じた適切な冷却流体供給路を容易に確立することができる冷却流体供給構造を提供することを、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するための本発明の一局面は、
工具ユニットを装着する工具装着孔を先端面に有する主軸と、該主軸を回転自在に保持する主軸ハウジングとを備え、前記主軸ハウジングの先端部にその基端側に凹む係合凹部が設けられ、前記工具ユニットは、前記工具装着孔に嵌合される回転出力軸と、該回転出力軸の回転に連動して回転する砥石と、該回転出力軸を回転自在に保持するケーシングと、該ケーシングに固定された共回り防止突部とを有していて、該共回り防止突部が前記係合凹部に係合することで前記主軸の回転に伴う前記ケーシングの共回りが防止される工作機械において前記砥石の表面に冷却流体を供給するための冷却流体供給構造であって、
前記主軸ハウジングの内部を通って前記係合凹部の壁面を貫通し、該係合凹部内に向けて冷却流体を供給する第１供給流路部と、
前記共回り防止突部に貫通形成され、又は、該共回り防止突部及び前記ケーシングに跨って貫通形成され、前記共回り防止突部が前記係合凹部に係合する係合状態において、一端側の開口が前記第１供給流路部の下流側開口に連通する第２供給流路部と、
前記ケーシングよりも外側に設けられ、一端側の開口が前記第２供給流路部の下流側開口に連通するとともに他端側の開口が前記砥石の表面付近に位置し、該砥石の表面に向けて冷却流体を供給する第３供給流路部とを備えている冷却流体供給構造に係る。

【0009】

この冷却流体供給構造によれば、加工工具として砥石を具備する工具ユニットを主軸に装着すると砥石表面への冷却流体供給路が自動的に確立される。すなわち、この冷却流体供給路は、第１供給流路部と第２供給流路部と第３供給流路部との３つからなり、第１供給流路部は主軸ハウジングに設けられ、第２及び第３供給流路部は工具ユニットに設けられている。ここで、第１供給流路部は主軸ハウジングの先端部に設けられた係合凹部の壁面に貫通しており、第２供給流路部は工具ユニットの共回り防止突部に貫通形成されるか、又は該共回り防止突部及びケーシングに跨って貫通形成されている。したがって、工具ユニットの主軸への装着に際して共回り防止突部を主軸ハウジングの係合凹部に係合させると、第１供給流路部の下流側開口と第２供給流路部の一端側の開口とが連通する。第２供給流路部と第３供給流路部とは共回り防止突部の係合の有無に拘わらず元から連通しているので、結果として第１～第３供給流路部が一気に繋がり、砥石表面への冷却流体供給路が形成される。

【0010】

したがって、工具ユニットの主軸への着脱作業に連動して冷却流体供給路の設置及び撤去を容易に行うことができ、段取り作業時間を短縮することができる。また、砥石に向けて冷却流体を吐出する第３供給流路部の配索経路を砥石の形状に応じて予め適切に設定しておくことで、工具ユニットの交換等により砥石の形状が変更されたとしても、当該砥石の形状に応じた適切な冷却流体供給路を確立することができる。尚、砥石の形状に応じた適切な冷却流体供給路とは、例えば、加工物の発熱箇所（加工物における砥石との接触箇所）に冷却流体を供給可能な流路と定義されるが、これに限定されず、この定義は砥石の使用状況等に応じて適宜変更される。

【0011】

しかも、第１供給流路部は主軸ハウジングの内部に形成されているので、冷却流体の配管スペースを別途確保する必要がなく、スペース効率を向上させることができる。また、工具ユニットに設けられた共回り防止突部と主軸ハウジングの係合凹部との係合により主軸側の第１供給流路部と工具ユニット側の第２供給流路部とが連通するようになっていることから、共回り防止突部は流路接続用のコネクタとしての役割も果たしている。したがって、工具ユニットに流路接続用のコネクタを別途設ける必要がなく、また主軸ハウジングの先端面に接続用のアダプタを別途設けたりする必要もない。よって部品点数を削減して製造コストを低減することができる。

【0012】

前記係合凹部は、前記主軸ハウジングの先端面に取付けられた該主軸ハウジングとは別体の取付部材に形成されており、前記第１供給流路部は、前記主軸ハウジングに形成された主軸内部流路と、前記取付部材に貫通形成された主軸外部流路とからなることが好ましい。

【0013】

この構成によれば、共回り防止突部が係合する係合凹部を、主軸ハウジングとは別体の取付部材に形成するようにしたことで、例えば工具ユニットの交換により共回り防止突部の位置が変化したとしても、取付部材を、係合凹部の位置が異なる他の取付部材に交換するだけで対応することができる。また、取付部材に形成される主軸外部流路の形状を変更することで、第１供給流路部の下流側開口の位置を容易に変更することができる。よって、工具ユニットの交換に伴い共回り防止突部に形成された第２供給流路部の位置が変化したとしても、取付部材を交換するだけで第１供給流路部と第２供給流路部とを容易に連通させることができる。

【0014】

前記取付部材は、前記主軸ハウジングの先端面に形成された螺子孔に螺合する螺子を介して該先端面に着脱可能に固定されていることが好ましい。

【0015】

この構成によれば、取付部材の交換作業を容易に行うことができる。

【0016】

前記第１供給流路部は、前記主軸の軸線方向に延びる直線状の流路であることが好ましい。

【0017】

この構成によれば、第１供給流路部を直線状に形成することで該第１供給流路部にて冷却流体に作用する管路抵抗を低減することができる。これにより、冷却流体を、第１供給流路部からその下流側に接続される第２供給流路部に向けて勢い良く供給することができる。

【0018】

前記第２供給流路部は、前記係合状態において、前記主軸の軸線方向に延びる直線状の流路であることが好ましい。

【0019】

この構成によれば、第２供給流路部を直線状に形成することで該第２供給流路部にて冷却流体に作用する管路抵抗を低減することができる。これにより、冷却流体を、第２供給流路部からその下流側に接続される第３供給流路部に向けて勢い良く供給することができる。

【0020】

前記第１供給流路部と第２供給流路部とは、前記係合状態において、前記主軸の軸線方向に直線状に延びて互いに同軸に配置されていることが好ましい。

【0021】

この構成によれば、前記第１供給流路部と第２供給流路部とが同軸に配置されているので、冷却流体が第１供給流路部から第２供給流路部に流入する際の管路抵抗を低減することができる。また、第１供給流路部と第２供給流路部とが協働して主軸の軸線方向に延びる１つの直線状の流体供給路を形成するので、流体供給路が屈曲している場合に比べて冷却流体に作用する管路抵抗を格段に低減することができる。

【0022】

前記第３供給流路部は、フレキシブル配管によって形成されることが好ましい。

【0023】

この構成によれば、フレキシブル配管の湾曲形状を変更することで、砥石に対する冷却流体の供給箇所を自由に調整することができる。よって、冷却流体を、例えば加工物の発熱箇所に向けて精度良く供給することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、主軸ハウジングの内部を通ってその先端部の係合凹部の壁面を貫通する第１供給流路部と、砥石を加工工具として具備する工具ユニットの共回り防止突部に貫通形成され、又は、該工具ユニットの共回り防止突部及びケーシングに跨って貫通形成され、共回り防止突部が前記係合凹部に係合する係合状態において、一端側の開口が前記第１供給流路部の下流側開口に連通する第２供給流路部と、工具ユニットのケーシングよりも外側に設けられ、一端側の開口が前記第２供給流路部の下流側開口に連通するとともに他端側の開口が前記砥石の表面付近に位置する第３供給流路部とを備えるようにしたことで、前記工具ユニットの主軸への装着作業に連動して、砥石の形状に応じた適切な冷却流体供給路を容易に確立することができる。よって、工具ユニットの交換に伴う段取り作業時間を可及的に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係るクーラント供給構造（冷却流体供給構造の一例）を備えた工作機械を示す概略側面図である。

【図2】主軸頭をその軸線に沿って水平に切断した部分断面図である。

【図3】砥石を具備した工具ユニットを示す外観斜視図である。

【図4】工具ユニットを装着した主軸頭をその軸線に沿って水平に切断した部分断面図である。

【図5】図４のＶ部を拡大して示す拡大図である。

【図6】（ａ）は取付部材の側面図であり、（ｂ）は取付部材を係合凹部側から見た正面図である。

【図7】他の実施形態に係る取付部材を説明するための説明図である。

【図8】他の実施形態に係る第２供給流路部の構成を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0027】

《実施形態》
図１は、実施形態におけるクーラント供給構造(冷却流体供給構造の一例)を備えた工作機械１を示す右側面図である。この工作機械１は、横型のマシニングセンタであって、ベッド２、コラム３、主軸頭４、主軸５、及びテーブル６などを備えている。工作機械１は、その外観を構成するスプラッシュガード７により機械全体が覆われている。尚、工作機械１の全体を示す図１では、工作機械１の主要な構成要素となる要部のみを示している。

【0028】

ベッド２は全体として平面視略Ｔ字状に形成されており、前記テーブル６は前記ベッド２上に配設され、不図示のガイドレールに案内されてベッド２の前後方向、即ち、水平な矢示Ｚ軸方向に移動するように設けられている。テーブル６上には、加工対象となるワークＷ（図１にのみ示す）がパレットＰを介してセットされる。

【0029】

前記コラム３は、ベッド２上に配設され、ガイドレール８に案内されて、前記Ｚ軸と水平に直交するＸ軸方向（図１の紙面垂直方向）に移動するように設けられている。コラム３には主軸頭４が支持されている。前記主軸頭４は主軸ハウジング４ａ（図２参照）を有している。主軸ハウジング４ａには、主軸５が軸受１１を介して回転自在に保持されている。主軸５には加工工具Ｋが、ツールホルダを介して又は後述する工具ユニット２０（図３参照）の一部として、着脱可能に装着される。以下では、特に断らない限り、後者のように加工工具Ｋが工具ユニット２０の一部として主軸５に装着される場合について説明する。

【0030】

主軸頭４は、前記Ｘ軸及びＺ軸に直交する鉛直な矢示Ｙ軸方向に移動可能に前記コラム３に保持されている。斯くして、主軸頭４はＸ軸－Ｙ軸平面内で移動する。

【0031】

前記コラム３は、Ｘ軸送り機構（図示省略）によってＸ軸方向に送り駆動され、主軸頭４は、Ｙ軸送り機構（図示省略）によってＹ軸方向に送り駆動され、テーブル６は、Ｚ軸送り機構（図示省略）によってＺ軸方向に送り駆動される。これらＸ軸送り機構、Ｙ軸送り機構、及びＺ軸送り機構は、例えばボール螺子とモータとの組み合せによって構成される。そして、各送り機構と前記主軸５と該主軸５を駆動する主軸モータ（図示省略）とが加工機構部９として機能する。

【0032】

加工機構部９は、制御装置５０（図２参照）による制御の下、主軸５に装着された加工工具Ｋと、テーブル６上にセットされたワークＷとの相対位置を変化させることでワークＷを所望の形状に加工する。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するコンピュータであって、ハードディスク等に記憶されたＮＣプログラムに基づいて加工機構部９の作動を制御する。

【0033】

前記工作機械１は、加工部位の冷却及び潤滑並びに切屑の排出などの目的でクーラント液を加工エリア内に供給するクーラント供給装置１０（図２参照）をさらに有している。

【0034】

クーラント供給装置１０は、貯留タンクに貯留されたクーラント液を供給ポンプ（図示省略）により吸引して、吸引したクーラント液をワークＷの加工部位に供給する。供給後のクーラント液は、ベッド２の下部に接続された戻り管を介して前記貯留タンクに回収される。クーラント供給装置１０は前記制御装置５０により作動制御される。

【0035】

［主軸構造の詳細］
図２に示すように、主軸ハウジング４ａは、略円筒状のハウジング本体部４ｂと、ハウジング本体部４ｂの先端側を覆う先端カバー部４ｃとで構成されている。先端カバー部４ｃは、インロー部を有していてハウジング本体部４ｂの先端部に軸方向の外側から装着されている。

【0036】

主軸ハウジング４ａには貫通孔４ｅが形成されている。貫通孔４ｅは、主軸ハウジング４ａにおける軸受１１よりも径方向外側に位置していて、ハウジング本体部４ｂと先端カバー部４ｃとに跨って主軸５の軸線と平行に延びている。貫通孔４ｅは、一端が前記クーラント供給装置１０に電磁弁５１を介して接続され、他端が主軸ハウジング４ａの先端面に開口している。電磁弁５１は前記制御装置５０により開閉駆動される。電磁弁５１が開方向に励磁駆動されると、クーラント供給装置１０より貫通孔４ｅ内にクーラント液が供給される。ハウジング本体部４ｂにおける先端カバー部４ｃとの当接面には、貫通孔４ｅを囲むようにＯリング溝４ｆが形成されており、Ｏリング溝４ｆにはＯリング３５が嵌め込まれている。

【0037】

主軸５は、ハウジング本体部４ｂ及び先端カバー部４ｃの径方向内側に配置されている。主軸５は、ハウジング本体部４ｂの内周面に嵌装された軸受１１により回転自在に支持されている。軸受１１は、ハウジング本体部４ｂの先端側と基端側とにそれぞれ２つずつ配置されている。図２では、図面を簡略化して先端側の２つの軸受１１のみを示している。軸受１１の個数及び配置構成はこれに限定されない。また、軸受１１の種類は転がり軸受に限定されず、例えば滑り軸受であってもよい。

【0038】

主軸５は、工具ユニット２０（図３参照）が装着される工具装着孔５ａと、工具ユニット２０を主軸５に保持するためのコレット１２が収容された貫通孔５ｂとを有している。

【0039】

工具装着孔５ａは、主軸５の先端面に開口していて、主軸５の先端側から基端側に向かってテーパ状に縮径している。工具ユニット２０を主軸５に装着する際には、工具ユニット２０のシャンク２１ａが工具装着孔５ａに嵌合される。本例では、工具装着孔５ａへの工具ユニット２０の着脱作業は、工作機械１に搭載されたＡＴＣ（Automatic tool changer）装置によって自動で行われるが、これに限ったものではなく、例えば作業者が手動で行うようにしてもよい。

【0040】

貫通孔５ｂは、主軸５と同軸にその軸線方向に延びていて、工具装着孔５ａの基端部に連通している。コレット１２は、貫通孔５ｂ内において主軸５の軸線方向に移動可能に収容されている。コレット１２は、不図示のドローバ機構に接続されている。このドローバ機構によりコレット１２を主軸５の基端側に移動させると、コレット１２が閉じられて、当該コレット１２により工具ユニット２０のプルスタッド２１ｇが把持され、プルスタッド２１ｇが主軸５の基端側に引き込まれる。これにより、工具ユニット２０のシャンク２１ａが工具装着孔５ａに強固に嵌合し、工具ユニット２０が主軸５に固定される。工具ユニット２０を主軸５から取り外す際には、ドローバ機構によりコレット１２を主軸５の先端側に移動させる。これにより、コレット１２が開かれて、コレット１２によるシャンク２１ａの把持が開放され、工具ユニット２０を工具装着孔５ａから引き抜くことが可能になる。

【0041】

図３は、主軸５に装着される工具ユニット２０の一例を示す斜視図であり、図４は、当該工具ユニット２０を主軸５に装着した状態を示す縦断面図である。図３及び図４では、ワークＷを省略して描いている。尚、以下の説明におおいて、工具ユニット２０の軸線方向の先端側及び基端側をそれぞれユニット前方側及びユニット後方側と定義する。

【0042】

この工具ユニット２０は、加工工具Ｋとして砥石２２を具備している。図３及び図４では、砥石２２が円板状である例を示しているが、砥石２２の形状はこれに限定されず、例えば円錐状等であってもよい。工具ユニット２０を主軸５に装着した状態では、砥石２２に冷却用のクーラント液を供給するための冷却流路（図４の白抜き矢印参照）が形成される。この冷却流路は、第１供給流路部１０１と第２供給流路部１０２と第３供給流路部１０３とで構成される。各供給流路部１０１～１０３の詳細は後述する。

【0043】

前記工具ユニット２０は、回転出力軸２１と、回転出力軸２１の先端部に固定された前記砥石２２と、回転出力軸２１を回転可能に支持する一対の軸受２３と、一対の軸受２３を内部に収容するケーシング２４と、ケーシング２４に連結された共回り防止ピン２５とを有している。

【0044】

一対の軸受２３は、回転出力軸２１の軸線方向に間隔を空けて配置されている。一対の軸受２３の間には、両者の間隔を規制する間座２６が配置されている。軸受２３の個数及び配置構成はこれに限定されない。また、軸受２３の種類は転がり軸受に限定されず、例えば滑り軸受であってもよい。

【0045】

前記回転出力軸２１は、主軸５の工具装着孔５ａに嵌合可能なテーパ状のシャンク２１ａと、シャンク２１ａの先端部にフランジ部２１ｂを挟んで接続され、一対の軸受２３が外嵌される軸本体部２１ｃと、該一対の軸受２３を固定するためのナット２７が螺合されるナット係合軸部２１ｄと、ナット係合軸部２１ｄの軸先端側に接続されて砥石２２が装着されるテーパ状の工具装着軸部２１ｅと、工具装着軸部２１ｅの先端部に接続された先端螺子部２１ｆとを有している。先端螺子部２１ｆには、砥石２２を固定するためのナット２８が螺合される。

【0046】

シャンク２１ａの基端部には、前記コレット１２によって係脱自在に把持されるプルスタッド２１ｇが連結されている。シャンク２１ａの形状としては様々な規格が用意されているが、図３の例ではＢＢＴ規格を採用している。尚、シャンク２１ａの規格はＢＢＴ規格に限ったものではなく、例えば、ＢＴ規格やＨＳＫ規格等の他の規格を採用してもよい。

【0047】

フランジ部２１ｂは、外周面の全周に亘って延びる断面略Ｖ字状の溝部２１ｈを有している。溝部２１ｈは、前記ＡＴＣ装置により工具ユニット２０を自動交換する際に利用される。具体的には、工具ユニット２０の自動交換時にはＡＴＣアームの爪部がこの溝部２１ｈに係合することで工具ユニット２０がＡＴＣアームに保持される。

【0048】

前記ケーシング２４は、一対の軸受２３を収容する円筒状の軸受収容筒部２４ａと、軸受収容筒部２４ａの軸方向の一端側に装着される先端カバー部２４ｂと、軸受収容筒部２４ａに対して径方向外側に離間して配置され、前記共回り防止ピン２５を保持するピン保持部２４ｃと、ピン保持部２４ｃと前記軸受収容筒部２４ａとを互いに連結する連結部２４ｄとを有している。

【0049】

ピン保持部２４ｃは外観視が略円柱状をなしている。ピン保持部２４ｃは、図５に示すように、共回り防止ピン２５をスライド可能にガイドするガイド穴２４ｅを有している。ガイド穴２４ｅの軸線は、回転出力軸２１の軸線と平行に延びており、この２つの軸線の離間距離は、主軸５の軸線と主軸ハウジング４ａに形成された貫通孔４ｅ（図４参照）の軸線との離間距離に等しい。ガイド穴２４ｅは、ユニット後方側に開口する止まり穴からなる。共回り防止ピン２５は、先端側の一部がユニット後方側に突出するようにガイド穴２４ｅに嵌挿されている。そして、共回り防止ピン２５は、ガイド穴２４ｅによってその軸線方向に進退自在にガイドされている。共回り防止ピン２５の先端部のエッジは略４５度に面取りされている。

【0050】

共回り防止ピン２５の内部には、小径孔２５ａと該小径孔２５ａに段差面２５ｂを介して接続された大径孔２５ｃとがピン軸線方向に貫通形成されている。小径孔２５ａは、共回り防止ピン２５の先端面２５ｇ（突出側の端面）に開口し、大径孔２５ｃは共回り防止ピン２５の基端面２５ｆに開口している。前記段差面２５ｂと、ガイド穴２４ｅの奥側端面２４ｉとの間には圧縮コイルスプリング３４が圧縮状態で配置されている。共回り防止ピン２５は、この圧縮コイルスプリング３４によってユニット後方側に付勢されている。

【0051】

図５に示すように、共回り防止ピン２５の内側の空間、及び、ガイド穴２４ｅにおける共回り防止ピン２５の基端面２５ｆよりも穴底側の空間は、後述するように研削加工時には冷却用のクーラント液で満たされる。共回り防止ピン２５は、このクーラント液の圧力によってユニット後方側に進出するように表面寸法が設定されている。すなわち、共回り防止ピン２５の段差面２５ｂの面積をＡ１とし、基端面２５ｆの面積をＡ２とし、先端面２５ｇの面積をＡ３としたとき、Ａ１＋Ａ２＞Ａ３の関係を満たしている。これによれば、共回りピンの段差面２５ｂ及び基端面２５ｆにクーラント圧が作用することで生じるユニット後方側への推力が、共回り防止ピン２５の先端面２５ｇにクーラント圧が作用することで生じるユニット前方側への推力を上回る。したがって、共回り防止ピン２５を、そのユニット後方側に位置する取付部材３０の係合凹部３０ｄにしっかりと密着させてクーラント液の漏れを防止することができる。

【0052】

共回り防止ピン２５の外周面におけるガイド穴２４ｅに嵌合する面部にはＯリング溝２５ｄが形成されている。Ｏリング溝２５ｄにはＯリング３３が嵌め込まれている。

【0053】

ピン保持部２４ｃのうちガイド穴２４ｅの奥側端面２４ｉを形成するガイド端壁２４ｊには、貫通孔２４ｆが形成されている。貫通孔２４ｆは、共回り防止ピン２５の小径孔２５ａ及び大径孔２５ｃと同軸に形成されている。貫通孔２４ｆは、ガイド穴２４ｅの奥側端面２４ｉに開口する細孔部２４ｍと、該細孔部２４ｍよりもユニット前方側に位置して内周面に配管接続用の雌螺子部が形成された螺子孔部２４ｎとからなる。螺子孔部２４ｎには、後述するフレキシブル配管３６の一端部が螺合している。

【0054】

共回り防止ピン２５の外周面には、工具ユニット２０の回転中心側（軸受収容筒部２４ａ側）に突出する突出板２５ｅが形成されている。共回り防止ピン２５は、突出板２５ｅを貫通する抜止めピン２９によってガイド穴２４ｅの軸線と平行な方向にガイドされている。抜止めピン２９は、その先端部の螺子部を、連結部２４ｄのユニット後方側面に形成された螺子孔２４ｋに螺合して固定されている。この抜止めピン２９の頭部が突出板２５ｅに当接することで、共回り防止ピン２５のユニット後方側への移動量が規制され、共回り防止ピン２５がガイド穴２４ｅから抜け出さないようになっている。

【0055】

共回り防止ピン２５は、工具ユニット２０を主軸５に装着した状態で、主軸ハウジング４ａに固定された取付部材３０の係合凹部３０ｄに係合する。この係合により、工具ユニット２０のケーシング２４が、共回り防止ピン２５及び取付部材３０を介して静止部材である主軸ハウジング４ａに連結される。これにより、主軸５の回転時におけるケーシング２４の共回りが防止される。こうして共回り防止ピン２５は共回り防止突部として機能する。

【0056】

共回り防止ピン２５の外周面に接続された突出板２５ｅの先端部は、図３に示すように、工具ユニット２０が主軸５に装着されていない状態では、回転出力軸２１のフランジ部２１ｂに形成された係合溝２１ｉに係合している。この係合溝２１ｉは、フランジ部２１ｂの外周部に位置していて、当該フランジ部２１ｂの径方向外側及びユニット前方側に開放している。そうして突出板２５ｅの先端部が回転出力軸２１の係合溝２１ｉに係合することで、ケーシング２４が回転出力軸２１に対して回り止めされる。よって、例えば工具ユニット２０をＡＴＣ装置の工具マガジンに収容した状態において、ケーシング２４が回転出力軸２１に対して不必要に回転してしまうのを防止することができる。

【0057】

一方、図４に示すように工具ユニット２０が主軸５に装着されると、共回り防止ピン２５が、取付部材３０の係合凹部３０ｄに係合するとともに、該係合凹部３０ｄからの当接反力を受けて、圧縮コイルスプリング３４の付勢力に抗しながらユニット前方側（図４の右側）に僅かに移動する。この結果、共回り防止ピン２５に接続された突出板２５ｅの先端部が、回転出力軸２１の係合溝２１ｉの外側に移動して、上述した突出板２５ｅによる回り止め機能が解除される。これにより、回転出力軸２１は、ケーシング２４に支持された状態で当該ケーシング２４とは独立に回転可能になる。

【0058】

［取付部材の構成］
図５及び図６に示すように、取付部材３０は、取付座面を形成するブラケット部３０ａと、ブラケット部３０ａにおける取付座面側とは反対側面に突設された円筒ボス部３０ｂとを有している。

【0059】

取付部材３０は、円筒ボス部３０ｂの端面に開口する係合凹部３０ｄと、係合凹部３０ｄに連接されて取付座面に開口する連通孔３０ｇとを有している。連通孔３０ｇは、取付部材３０を主軸ハウジング４ａの先端面に取り付けた状態で、該主軸ハウジング４ａの貫通孔４ｅと前記係合凹部３０ｄとを連通させるように形成されている。

【0060】

係合凹部３０ｄは、円筒ボス部３０ｂと同軸をなす円筒孔部３０ｅと、円筒孔部３０ｅに連接されて取付座面側ほど縮径するテーパ孔部３０ｆとからなる。円筒孔部３０ｅは、共回り防止ピン２５の外周面に嵌合するように形成されている。テーパ孔部３０ｆは、共回り防止ピン２５の先端側の面取り部に嵌合するように形成されている。

【0061】

取付部材３０の取付座面には、連通孔３０ｇを囲むようにＯリング溝３０ｈが形成されている。このＯリング溝３０ｈにはＯリング３２が嵌め込まれている。

【0062】

ブラケット部３０ａには、厚さ方向に貫通する一対の取付孔３０ｃが形成されている。一対の取付孔３０ｃは、ブラケット厚さ方向から見て円筒ボス部３０ｂを挟んで対称に配置されている。取付部材３０は、各取付孔３０ｃを貫通するボルト３１によって主軸ハウジング４ａの先端面に固定されている。主軸ハウジング４ａの先端面には、このボルト３１に螺合する螺子孔４ｄが形成されている。螺子孔４ｄは、主軸ハウジング４ａの先端面に形成された既存の螺子孔を流用することができる。取付部材３０を主軸ハウジング４ａの先端面に固定した状態では、主軸ハウジング４ａに形成された貫通孔４ｅが、取付部材３０の連通孔３０ｇを介して係合凹部３０ｄに連通する。

【0063】

［クーラント供給構造］
次に、砥石２２の表面に冷却流体であるクーラント液を供給するためのクーラント供給構造について説明する。尚、各図に示す白抜き矢印はクーラント液の流れを模式的に示している。

【0064】

このクーラント供給構造は、図４に示すように、第１供給流路部１０１と、第２供給流路部１０２と、第３供給流路部１０３とを含んでいる。

【0065】

第１供給流路部１０１は、図４に示すように、主軸ハウジング４ａに形成された貫通孔４ｅと、取付部材３０に形成された連通孔３０ｇとで構成される。貫通孔４ｅが主軸内部流路に相当し、連通孔３０ｇが主軸外部流路に相当する。

【0066】

第２供給流路部１０２は、図４及び図５に示すように、工具ユニット２０の共回り防止ピン２５とケーシング２４のガイド端壁２４ｊとに跨って貫通している。具体的には、第２供給流路部１０２は、共回り防止ピン２５の内部に形成された小径孔２５ａ及び大径孔２５ｃと、ガイド端壁２４ｊに形成された貫通孔２４ｆとで構成されている。これら小径孔２５ａ、大径孔２５ｃ及び貫通孔２４ｆは、主軸５の軸線方向に沿って互いに同軸に直線状に配置されている。すなわち、第２供給流路部１０２は、主軸５の軸線方向と平行に延びる直線状の流路である。第２供給流路部１０２の一端側の開口は、第１供給流路部１０１の下流側開口（つまり連通孔３０ｇの下流側開口）に連通している。第２供給流路部１０２の他端側の開口は、後述する第３供給流路部１０３に連通している。

【0067】

第３供給流路部１０３は、図４に示すように、貫通孔２４ｆに接続されたフレキシブル配管３６内の流路と、フレキシブル配管３６の先端に接続された末広ノズル３７内の流路とで構成されている。フレキシブル配管３６は、貫通孔２４ｆからユニット前側に向かって延びた後、砥石２２の側面に沿って径方向外側に屈曲し、その後、ユニット前側に屈曲して砥石２２の外周面に近接する位置まで延びている。フレキシブル配管３６の砥石２２側の端部には末広ノズル３７が接続されている。末広ノズル３７は、下流側ほど流路幅が広くなる扁平なノズルであって、吐出開口が砥石２２の表面付近に位置するように配置されている。具体的には、末広ノズル３７は、その吐出口が、砥石外周面に所定間隔を空けて対向するように配置されている。ここで、所定間隔は、ワークＷの発熱箇所（ワークＷにおける砥石２２との当接箇所）に向けてクーラント液を供給可能な範囲に設定される。本例では、末広ノズル３７の吐出口は、砥石２２の外周面に対向しているが、これに限ったものではなく、砥石２２の側面に対向していてもよいし、砥石２２の表面に対向せずにオフセットしていてもよい。

【0068】

以上のように構成された工作機械１において、主軸５に工具ユニット２０を装着していない状態では、図２に示すように、第１供給流路部１０１は主軸５の先端部付近に開口しているだけでクーラント液の供給路としては機能していない。一方、図４に示すように、工具ユニット２０を主軸５に装着した状態では、共回り防止ピン２５が取付部材３０の係合凹部３０ｄに係合する。共回り防止ピン２５が係合凹部３０ｄに係合すると、第１供給流路部１０１の下流側開口（取付部材３０の連通孔３０ｇの下流側開口）と、第２供給流路部１０２の上流側開口（共回り防止ピン２５の小径孔２５ａの上流側開口）とが連通する。第２供給流路部１０２と第３供給流路部１０３とは、工具ユニット２０に設けられて元々連通しているので、結局、３つの供給流路部１０１～１０３が一気に繋がり、クーラント供給装置１０から砥石２２の表面付近に至るクーラント液の供給流路（図４の白抜き矢印で示す流路）が形成される。

【0069】

そして、砥石２２による研削加工時には、制御装置５０による制御の下、電磁弁５１が開方向に励磁駆動されて、クーラント供給装置１０から吐出されたクーラント液が第１供給流路部１０１に流入した後、工具ユニット２０に設けられた第２供給流路部１０２及び第３供給流路部１０３を経由してワークＷの発熱箇所（ワークＷにおける砥石２２との当接箇所）に供給される。

【0070】

尚、共回り防止ピン２５を有さない通常のツールホルダを主軸５に装着した加工動作では、制御装置５０がＮＣプログラムの解析内容を基にそのことを認識して電磁弁５１を閉方向に励磁駆動する。したがって、共回り防止ピン２５を必要としない通常の加工動作時には第１供給流路部１０１の先端からクーラント液が不必要に噴射されることはない。

【0071】

［本実施形態の作用効果］
以上説明したように、本実施形態のクーラント供給構造によれば、主軸ハウジング４ａの内部を通ってその先端部の係合凹部３０ｄの壁面を貫通する第１供給流路部１０１と、工具ユニット２０の共回り防止ピン２５及びケーシング２４に跨って貫通形成され、共回り防止ピン２５が前記係合凹部３０ｄに係合する係合状態において、一端側の開口が前記第１供給流路部１０１の下流側開口に連通する第２供給流路部１０２と、工具ユニット２０のケーシング２４よりも外側に設けられ、一端側の開口が前記第２供給流路部１０２の下流側開口に連通するとともに他端側の開口が前記砥石２２の表面付近に位置する第３供給流路部１０３とを備えるようにしたことで、工具ユニット２０の主軸５への着脱作業に連動して砥石２２へのクーラント供給路の設置及び撤去を容易に行うことができる。よって、工具ユニット２０の交換に伴う段取り作業時間を可及的に短縮することができる。また、砥石２２に向けてクーラント液を吐出する第３供給流路部１０３の配索経路を砥石２２の形状に応じて予め適切に設定しておくことで、工具ユニット２０の交換等により砥石２２の形状が変更されたとしても、当該砥石２２の形状に応じた適切なクーラント供給路を確立することができる。

【0072】

しかも、第１供給流路部１０１はその殆どが主軸ハウジング４ａの内部に形成されているので、クーラント液の配管スペースを別途確保する必要がなく、スペース効率を向上させることができる。また、工具ユニット２０に設けられた共回り防止ピン２５と前記係合凹部３０ｄとの係合により主軸５側の第１供給流路部１０１と工具ユニット２０側の第２供給流路部１０２とが連通するようになっており、共回り防止ピン２５は流路接続用のコネクタとしての役割も果たしている。したがって、部品の共通化を図ってコストを低減することができる。

【0073】

また、前記係合凹部３０ｄは、主軸ハウジング４ａの先端面に取付けられた該主軸ハウジング４ａとは別体の取付部材３０に形成されており、第１供給流路部１０１は、主軸ハウジング４ａに形成された主軸内部流路としての貫通孔４ｅと、取付部材３０に貫通形成された主軸外部流路しての連通孔３０ｇとからなる。

【0074】

これによれば、共回り防止ピン２５が係合する係合凹部３０ｄを、主軸ハウジング４ａとは別体の取付部材３０に形成するようにしたことで、例えば工具ユニット２０の交換により共回り防止ピン２５の位置が変化したとしても、取付部材３０に形成される係合凹部３０ｄ及び連通孔３０ｇの形状を変更するだけで対応することができる（後述する図７参照）。

【0075】

前記取付部材３０は、主軸ハウジング４ａの先端面に形成された螺子孔４ｄに螺合するボルト３１により該先端面に着脱可能に固定されている。

【0076】

これによれば、取付部材３０の交換作業を容易に行うことができる。この螺子孔４ｄとしては、主軸ハウジング４ａの先端面に形成された既存の螺子孔を利用することができる。

【0077】

第１供給流路部１０１は、主軸５の軸線方向に延びる直線状の流路とされている。

【0078】

この構成によれば、第１供給流路部１０１を直線状に形成することで第１供給流路部１０１内の管路抵抗を低減することができる。これにより、クーラント液を、第１供給流路部１０１からその下流側に接続される第２供給流路部１０２に向けて勢い良く供給することができる。

【0079】

第２供給流路部１０２は、共回り防止ピン２５が取付部材３０の係合凹部３０ｄに係合した状態では、主軸５の軸線方向に直線状に延びるように形成されている。

【0080】

この構成によれば、第２供給流路部１０２を直線状に形成することで該第２供給流路部１０２内の管路抵抗を低減することができる。これにより、クーラント液を、第２供給流路部１０２からその下流側に接続される第３供給流路部１０３に向けて勢い良く供給することができる。

【0081】

前記第１供給流路部１０１と第２供給流路部１０２とは、共回り防止ピン２５が取付部材３０の係合凹部３０ｄに係合した状態では、主軸５の軸線方向に直線状に延びて互いに同軸に配置される。

【0082】

これによれば、第１供給流路部１０１と第２供給流路部１０２とが同軸に配置されているので、クーラント液が第１供給流路部１０１から第２供給流路部１０２に流入する際の管路抵抗を低減することができる。また、第１供給流路部１０１と第２供給流路部１０２とが協働して１つの直線状の流体供給路を形成するので、クーラント液に作用する管路抵抗を可及的に低減することができる。

【0083】

また、第３供給流路部１０３は、フレキシブル配管３６によって形成されている。

【0084】

これによれば、フレキシブル配管３６の湾曲形状を変更することで、砥石２２に対するクーラント液の供給箇所を自由に調整することができる。よって、クーラント液をワークＷの発熱箇所に精度良く供給してその冷却効率を向上させることができる。

【0085】

《他の実施形態》
前記実施形態では、工具ユニット２０は、主軸５の軸線と砥石２２の軸線とが同方向を向くように構成されているが、これに限ったものではなく、主軸５の軸線と砥石２２の軸線とが所定角度（例えば９０°）で交差するように構成されていてもよい。この場合、ケーシング２４内には、回転軸線を交差させるためのギア機構を追加すればよい。

【0086】

前記実施形態では、砥石２２を冷却するための冷却流体はクーラント液とされているが、これに限ったものではない。冷却流体は、例えば、冷却空気や不活性ガス等であってもよい。

【0087】

前記実施形態では、主軸ハウジング４ａに形成された貫通孔４ｅと、工具ユニット２０の共回り防止ピン２５とが同軸に位置する例を説明したが、例えば、図７に示すように、共回り防止ピン２５の軸線が、貫通孔４ｅの軸線に対して主軸ハウジング４ａの径方向外側（図７の下側）にオフセットしていてもよい。この場合、取付部材３０に形成される連通孔３０ｇの位置を、このオフセットを吸収する方向、つまり主軸ハウジング４ａの径方向内側に（図６の上側）にずらすことで、貫通孔４ｅと共回り防止ピン２５内の小径孔２５ａとが連通孔３０ｇを介して連通する。よって、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0088】

前記実施形態では、第２供給流路部１０２は、共回り防止ピン２５とケーシング２４のガイド端壁２４ｊとに跨がって貫通形成されているが、これに限ったものでなく、例えば、図８に示すように、共回り防止ピン２５のみを貫通していてもよい。図８の例では、共回り防止ピン２５はケーシング２４に固定され、フレキシブル配管３６は共回り防止ピン２５に対して径方向外側（側方）から接続され、共回り防止ピン２５内の小径孔２５ａとフレキシブル配管３６内の流路とが連通している。

【0089】

前記実施形態において、第１供給流路部１０１は、加工工具Ｋとしてドリルなどの切削工具を具備した工具ユニットに対しても使用することができる。この場合、第１供給流路部１０１に供給されたクーラント液は、ケーシング内の流路及び回転出力軸の内部に形成された流路を通ってセンタースルー方式やサイドスルー方式など周知の方式により加工工具Ｋの先端部に供給される。このように、センタースルー方式やサイドスルー方式を採用した工具ユニットと、砥石２２を具備した前記実施形態の工具ユニット２０とで、第１供給流路部１０１を兼用することでクーラント供給構造を簡素化してコストを低減することができる。

【0090】

前記実施形態では、共回り防止ピン２５は、ケーシング２４とは別部材で構成されているが、これに限ったものではなく、ケーシング２４に一体形成されていてもよい。

【0091】

前記実施形態では、係合凹部３０ｄは、主軸ハウジング４ａとは別体の取付部材３０に形成されているが、これに限ったものではなく、主軸ハウジング４ａの先端面に直接形成するようにしてもよい。

【0092】

前記実施形態では、第３供給流路部１０３を形成するためにフレキシブル配管３６を使用しているが、必ずしもフレキシブル配管３６を使用する必要はなく、形状が固定された固定配管を使用するようにしてもよい。また、末広ノズル３７は廃止してもよい。

【0093】

前記実施形態では、工作機械１は横型のマシニングセンタとされているが、これに限ったものではなく、例えば縦型のマシニングセンタや複合加工機であってもよい。

【0094】

尚、上述した実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

【符号の説明】

【0095】

１ 工作機械
４ａ 主軸ハウジング
４ｄ 螺子孔
５ 主軸
５ａ 工具装着孔
２０ 工具ユニット
２１ 回転出力軸
２２ 砥石
２４ ケーシング
２５ 共回り防止ピン（共回り防止突部）
３０ 取付部材
３０ｄ 係合凹部
３６ フレキシブル配管
１０１ 第１供給流路部
１０２ 第２供給流路部
１０３ 第３供給流路部

【要約】

【課題】砥石を具備する工具ユニットの主軸への装着作業に連動して、当該砥石の形状に応じた適切な冷却流体供給路を容易に確立することができる冷却流体供給構造を提供する。
【解決手段】冷却流体供給構造は、主軸ハウジング４ａの内部を通ってその先端部の係合凹部３０ｄの壁面を貫通する第１供給流路部１０１と、砥石２２を具備する工具ユニット２０の共回り防止突部２５に貫通形成され、又は、該工具ユニット２０の共回り防止突部２５及びケーシング２４に跨って貫通形成され、共回り防止突部２５が係合凹部３０ｄに係合する係合状態において、一端側の開口が第１供給流路部１０１の下流側開口に連通する第２供給流路部１０２と、工具ユニット２０のケーシング２４よりも外側に設けられ、一端側の開口が第２供給流路部１０２の下流側開口に連通するとともに他端側の開口が砥石２２の表面付近に位置する第３供給流路部１０３と備えている。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】