JPH0857742A - ノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転トルクの伝達性及び切削液の送給性とに
優れた特殊継手配管により各ノズルユニットを直列に接
続すると共に、任意外径の主軸にも適応して付設できる
ノズル装置を提供することを目的とする。 【構成】 工作機械の主軸外周やロボットアーム先端
に、複数のノズルユニットＮを揺動可能に配置し、上記
各ノズルユニットは揺動給流管２１にて直列に連結され
ると共に、別設の駆動源ＳＭと切削液供給源Ｃに連絡さ
れ、上記駆動源により各ノズルの方向を揺動給流管２１
により一斉に揺動させる他、切削液供給源からの切削液
Ｃの送給を揺動給流管２１を介して各ノズルｎに供給す
るノズル装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械やロボットに
よるワーク加工におけるクーラントノズルの方向制御装
置に関し、特に複数ノズルを主軸周囲に設置するタイプ
の連結駆動構成に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の形状寸法の事なる工具を自
動交換するマシニングセンタ等では、その工具に対する
最適位置へのノズル方向を制御させる必要がある。この
工具交換に対応して工具先端にノズル方向を制御する技
術として、実開昭６０ー１３４５３５号は、工具長が長
いものや工具径の大きなものでは、複数のノズルを主軸
周囲に設定し、各ノズルから噴射される切削液により工
具を冷却・潤滑させると共に、そのノズル方向を一斉に
調節させる構成になっている。この連動構成は、１つの
駆動モータ等をリングギヤやリンク機構を介在させて各
ノズル方向を調節するものであり、各ノズルへの切削液
の供給は、別途配管したパイプにより行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記複数のノズルを主
軸周囲に備えたノズル装置においては、各ノズル方向制
御を一斉に行う機構が複雑であるばかりか、主軸周囲に
その取付けスペースを広く必要とする上に、切削液の配
管も別途施さなければならず、これも後付けをするのに
困難ならしめている。特に、主軸外径寸法が異なる場合
は、これに合せた専用設計を行わなければならない問題
点がある。更に、ロボットのアーム先端に工具を持つも
のにノズル装置を備えると、コンパクトな構成を要求さ
れる。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、回転トルクの伝達性及び切削液の送給性とに優れ
た特殊継手配管により各ノズルユニットを直列に接続す
ると共に、任意外径の主軸やロボットアーム先端にも適
応して付設できるノズル装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
すべく発明の請求項１は、工作機械の主軸外周及びロボ
ットのアーム先端に、両持ちに支持具で支持された揺動
給流管を複数直列に配置し、上記各揺動給流管にはノズ
ルユニットを設置するほか、各揺動給流管の接合し合う
先端を螺合継手させ、上記揺動給流管の支持具に切削液
供給源を接続すると共に、揺動給流管の一端に別設の駆
動源と連結させたことを特徴とするノズル装置である。

【０００６】又、本発明の請求項２は、上記揺動給流管
は、両端に球状螺子部を付設するほか、この中継部を切
開して伸縮調節可能な中継管に接続し、更に中継管には
直接ノズルを付設するか又は揺動可能なノズルユニット
を嵌合させてなることを特徴とするノズル装置である。

【０００７】

【作用】本発明の請求項１によると、主軸外周やロボッ
トアーム先端に配置した各ノズルは、揺動給流管によっ
て直列に連絡されているため、この揺動給流管を回転駆
動すると各ノズルが一斉にその方向を制御される。そし
て、切削液源から切削液を揺動給流管へ供給すると、各
ノズルから一斉に切削液を噴射する。特に、１つの揺動
給流管によりノズル方向の回動と切削液の供給との２つ
の機能を発揮する。

【０００８】本発明の請求項２によると、回転トルクの
伝達性及び切削液の送給性とに優れた揺動給流管により
回動力の伝達と切削液の供給との２つの作用を行う。特
に、回動力の伝達と切削液の供給とが同心軸上で実施で
きるため、省スペースと構成のシンプル化及び任意な主
軸外径のものにも適応できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の各請求項に記載する技術を含
んだ図面の実施例で説明する。図１は工作機械の実施例
で本発明の全体構成を示し、工作機械はワークを載せる
テーブルと、工具Ｔ１を装着した主軸１とその主軸頭２
及び各種の工具Ｔ１を交換するＡＴＣ装置のアーム１０
を備える。

【００１０】上記工作機械の主軸頭２の外周下端個所
に、方向制御できる切削液等のノズルユニットＮを複数
組備えている。そして、上記複数のノズルユニットＮの
ノズルｎを工具Ｔ１の外周先端に向けるべく、その方向
に連動して一斉に制御する（詳細は後記）。上記各ノズ
ルｎは、例えば、主軸に装着される各工具先端に目測で
向けるティーチング法により予め方向を記憶させ、ワー
ク加工時に各工具に対応してノズル方向をプレイバック
制御する（詳細は後記）。又は、ノズルの方向を、工具
寸法（工具長、工具外径）から主軸に装着される工具先
端を予め計算した角度としてメモリに順次記憶し、ワー
ク加工による工具交換毎に上記記憶したノズル方向指令
値を工具交換毎に呼び出し、ノズル方向を制御する（詳
細は後記）。

【００１１】上記各ノズルユニットＮは、図１に示すよ
うに、各ノズルｎの方向制御と切削液Ｃの供給とを一緒
に行うべく回転トルクの伝達性及び切削液の送給性とに
優れた揺動給流管２１にて直列に連結されている。そし
て、別設の遠隔操作部である駆動源ＳＭ（例えばエンコ
ーダＥ付きモータ）にフレキシブルワイヤＦ等で連結さ
れ、工具交換位置Ｏ１にてアーム１０等がリミットスイ
ッチＬＳを作用させ、この交換信号を受けるシーケンサ
１００の制御部ＭＣがドライブＤ１を介してモータ（エ
ンコーダＥ付のサーボモータ等）ＳＭを起動させ、ノズ
ルｎを実線で示す工具Ｔ１の先端方向Ａに垂下待機位置
（Ｏ）から回動させる。更に切削液供給源（図示なし）
にも供給管Ｐを介して連絡されている。

【００１２】続いて、ノズルユニットＮの構成，揺動給
流管２１の構成，これらの連結構成やシーケンサ１００
の機能を説明する。先ず、ノズルユニットＮの構成は、
図２，３に示すように、工作機械の主軸外周１Ａには、
バンドＢで固定された両持ちの支持具２０が一定間隔に
配置されている。この両支持具２０，２０間に支持され
る各揺動給流管２１は、支持具２０内の一対の軸受球面
２０Ａ，２０Ａに対して回転及び首振り自在にその先端
球部２１Ａ，２１Ａを係合している。上記先端球部２１
Ａ，２１Ａは、シール２３で防水され、且つ軸受球面２
０Ａ，２０Ａから外れないよう止め輪２４により係止さ
れている。更に、各球部２１Ａには、ベベルギヤＧ１，
Ｇ１が刻設させ、これが噛み合っているから、支持具２
０内に所定の対向角度α，αにて配置された状態にて回
転力を伝達し、且つ切削液Ｃも配管Ｐから支持具２０の
１つに同時に供給する。

【００１３】上記両支持具２０，２０に係合した各揺動
給流管２１，２１の尾端（自由端）は、中継管２５によ
って接続されると共に、止めネジ２６で所定長にして伸
縮調節のもとで固定されている。上記所定長は、ノズル
ユニットＮの個数や主軸外径により決定される。また、
中継管２５には、ノズル管２７が気密に揺動自在に嵌合
しており、ノズルｎの方向を所定方向に向けて仮固定さ
れた状態にして使用される。上記ノズルユニットＮが主
軸外周１Ａに数組み配置される。

【００１４】また、上記ノズルユニットＮの一端には、
フレキシブルワイヤＦにつながるウオーム２８とウオー
ムホイール２９とからなる回転伝動部材３１を備え、こ
の出力軸３０は支持具２０内にその先端球部３０Ａを挿
嵌させ、最初の揺動給流管２１の先端球部２１Ａとベベ
ルギヤＧ１，Ｇ１で螺合している。しかして、フレキシ
ブルワイヤＦで回転伝動部材３１を介して直列接続され
た各揺動給流管２１を一斉に正逆揺動させて、ノズルｎ
の方向を制御する。そして、各ノズルユニットＮは、揺
動給流管２１上に連結され且つ切削液供給源とも接続さ
れているから、切削液供給で一斉に切削液が噴射する。

【００１５】上記各部を制御するシーケンサ１００を中
心とした制御系を図１により説明する。シーケンサ１０
０は、リミットスイッチＬＳからの工具交換信号やティ
ーチング及びプレイバツクの切換スイッチＳ１からの切
換信号やティーチングＢＯＸからの「上移動」「下移
動」「メモリ」指令を入力するＩ／Ｏ回路５０と、これ
らの指令を受けてメモリＭにノズル方向指令値を記憶
し、及びリミットスイッチＬＳからの工具交換信号で記
憶したノズル方向指令値を順次呼び出してドライブＤ１
を介して駆動源ＳＭを指令値駆動する制御部ＭＣとを備
えている。

【００１６】上記駆動源ＳＭはノズルｎの方向制御を、
その旋回角度により調節するためのエンコーダＥからの
指令値をティーチング時に、メモリＭに各工具に対応し
たノズル方向指令値のデータとして記憶する。そして、
プレイバツク時のノズル方向制御は、リミットスイッチ
ＬＳからの工具交換信号を受けてこのノズル方向指令値
を順次に出力し、駆動源ＳＭを順次に回転制御するだけ
のオープンループ制御によっている。（エンコーダＥに
よる比較制御を行わない）。そして、１つのワーク加工
に使用されるすべての工具に対し、ティーチング時に対
応するノズルの傾きθをメモリＭにノズル方向指令値と
して順次記憶する。そして、ワーク加工による工具交換
を伴ったプレイバツク時には、ＡＴＣ動作順に対応して
作用するリミットスイッチＬＳからの工具交換信号を受
けてこのノズル方向指令値を順次に出力し、モータＳＭ
を順次に回転制御する。

【００１７】本発明のノズル装置は、上記のように構成
され、以下のように作用する。先ず、主軸外周に配置し
た各ノズルｎは、揺動給流管２１によって直列に連絡さ
れているため、この駆動給流管２１をモータＳＭにより
回転駆動すると各ノズルがｎ一斉にその方向を制御され
る。そして、切削液源から切削液Ｃを揺動給流管２１へ
供給すると、各ノズルから一斉に切削液を噴射する。特
に、１つの揺動給流管によりノズル方向の回動と切削液
の供給との２つの機能を発揮する作用が本発明の特徴に
成っている。

【００１８】又、本発明によると、回転トルクの伝達性
及び切削液の送給性とに優れた揺動給流管２１により、
ノズル方向を制御する回動力の伝達と切削液Ｃの供給と
の２つの作用を行う。特に、回動力の伝達と切削液の供
給とが伸縮自在の揺動給流管２１による同心軸上で実施
できるため、省スペースと構成のシンプル化及び任意な
主軸外径のものにも適応できる作用が本発明の特徴にな
っている。

【００１９】尚、本発明は、上記実施例に限定されるこ
となく発明の要旨内での設計変更が自由に出来る。例え
ば、ロボットアームの先端に工具を備えてワーク加工を
行うときは、この先端外周にノズル装置を備えてもよ
い。そして、ノズルユニットＮの組数も適宜に増減可能
であるし、図４に示すように、途中の揺動給流管２１を
閉塞し、この左右の支持具２０，２０からエアー源とク
ーラント源に別途接続し、ワーク加工前後のエアー吹き
と、ワーク加工時のクーラント供給とを行うことができ
る。また、クーラントは、水溶性であっても良いし、油
性であっても良い。

【００２０】更に、上記ノズルユニットＮは、各揺動給
流管２１，２１の尾端を中継管２５により接続し、この
中継管２５にノズル管２７を揺動可能に嵌合させた二重
嵌合構成である。これを図５のように、中継管２５とノ
ズル管２７とを一体化した実施例としてもよい。即ち、
中継管２５´の中腹部にノズルｎを突設し、このノズル
方向は中継管２５´を捻って調節され、両端のナツト体
４０，４０により揺動給流管２１，２１に固着される構
成としている。

【００２１】上記変形実施例によると、揺動給流管２１
に対して、一重構成であるから、構成のシンプルと、ノ
ズル方向や一直線状に有る揺動給流管２１，２１の長さ
調節も、両端のナツト体４０，４０を緩めて簡単に行え
る。尚、２１´は、無垢棒の揺動給流管としたもので、
クーラントＣを遮断したい時に使用する。

【００２２】

【効果】本発明の請求項１は、主軸外周やロボットアー
ム先端に配置した各ノズルが揺動給流管によって直列に
連絡され、この揺動給流管を回転駆動すると各ノズルが
一斉にその方向を制御され、切削液源から切削液を揺動
給流管へ供給すると、各ノズルから一斉に切削液を噴射
する。特に、１つの揺動給流管によりノズル方向の回動
と切削液の供給との２つの機能を発揮する効果がある。

【００２３】本発明の請求項２は、回転トルクの伝達性
及び切削液の送給性と、そして伸縮性に優れた揺動給流
管により回動力の伝達と切削液の供給とが同心軸上で実
施できるため、省スペースと構成のシンプル化及び任意
な主軸外径のものにも適応できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明工作機械のノズル装置を示す正面図であ
る。

【図２】本発明ノズル装置の部分拡大断面図である。

【図３】本発明ノズル装置を主軸に装着した断面図であ
る。

【図４】本発明のノズル装置の変形実施例を示す断面図
である。

【図５】本発明のノズル装置の変形実施例を示す部分断
面図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 主軸頭 Ｎ ノズルユニット ｎ ノズル １０ アーム ２１ 揺動給流管 ２０ 支持具 ２０Ａ 軸受球面 ２１Ａ 先端球部 ２５，２５´ 中継管 ２７ ノズル管 ３０ 出力軸 ３１ 回転伝動部材 ４０ ナット体 Ｃ 切削液 ＳＭ 駆動モータ Ｆ フレキシブルワイヤ １００ シーケンサ θ ノズルの傾き

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸外周及びロボットのアー
   ム先端に、両持ちに支持具で支持された揺動給流管を複
   数直列に配置し、上記各揺動給流管にはノズルユニット
   を設置するほか、各揺動給流管の接合し合う先端を螺合
   継手させ、上記揺動給流管の支持具に切削液供給源を接
   続すると共に、揺動給流管の一端に別設の駆動源と連結
   させたことを特徴とするノズル装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記揺動給流管は、
   両端に球状螺子部を付設するほか、この中継部を切開し
   て伸縮調節可能な中継管に接続し、更に中継管には直接
   ノズルを付設するか又は揺動可能なノズルユニットを嵌
   合させてなることを特徴とするノズル装置。