JP6062838B2

JP6062838B2 - Coolant injection device

Info

Publication number: JP6062838B2
Application number: JP2013205472A
Authority: JP
Inventors: 荻原　英之; 英之荻原
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015066659A; CN203901000U

Description

本発明は、工作機械を用いてワークを機械加工する際に、加工部位にクーラントを噴射するためのクーラント噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a coolant injection device for injecting coolant onto a processing part when machining a workpiece using a machine tool.

一般的に、工作機械を用いて切削加工、研削加工等の機械加工を行う場合、潤滑、冷却、切屑除去、溶着防止等のため、加工部位にクーラント（切削油剤、研削油剤等）を供給しながら加工が行なわれる。このような機械加工においては、加工の安定性、加工精度を確保する観点から、加工部位に適切にクーラントを供給することが望まれている。そこで、ＮＣ工作機械、マシニングセンタ等の自動工作機械において、加工の進行に応じてクーラントの噴射角度を自動的に調整することにより、加工部位に適切にクーラントを噴射するようにしたクーラント噴射装置が種々提案されている。この種のクーラント噴射装置では、クーラントを噴射するノズルをモータによって駆動し、工具の交換、機械加工の進行等に応じてノズルの位置、角度を調整することにより、加工部位に正確にクーラントを噴射するようにしている。 In general, when performing machining such as cutting and grinding using a machine tool, supply coolant (cutting fluid, grinding fluid, etc.) to the machining area for lubrication, cooling, chip removal, prevention of welding, etc. However, processing is performed. In such machining, it is desired to appropriately supply coolant to the machining site from the viewpoint of ensuring machining stability and machining accuracy. Therefore, in various automatic machine tools such as NC machine tools and machining centers, there are various types of coolant injection devices that automatically adjust the coolant injection angle in accordance with the progress of processing so as to appropriately inject coolant into the processing site. Proposed. In this type of coolant injection device, the nozzle for injecting coolant is driven by a motor, and the position and angle of the nozzle are adjusted according to tool change, machining progress, etc., so that coolant is accurately injected to the processing site. Like to do.

また、クーラント噴射装置は、機械加工によって生じるクーラントの飛沫、切屑の飛散に曝されるため、ノズルを駆動するサーボモータ、減速ギヤ機構等に対して充分な防滴性及び防塵性が要求され、また、マシニングセンタ、ＮＣ工作機械等の自動工作機械の限られたスペースに設置する必要があるため、小型化が望まれている。このような要求に応じるものとして、例えば特許文献１には、クーラントの流路を形成する中空シャフトをモータの出力軸に連結して回転駆動し、この中空シャフトにクーラント噴射ノズルを一体化することにより、防滴性、防塵性を高めると共に小型化を可能にしたクーラント噴射装置が開示されている。 Further, since the coolant injection device is exposed to the splash of coolant and chips generated by machining, sufficient drip-proof and dust-proof properties are required for the servo motor, the reduction gear mechanism, etc. that drive the nozzle, Further, since it is necessary to install in a limited space of an automatic machine tool such as a machining center or an NC machine tool, downsizing is desired. In order to meet such a demand, for example, Patent Document 1 discloses that a hollow shaft forming a coolant flow path is connected to an output shaft of a motor and rotationally driven, and a coolant injection nozzle is integrated with the hollow shaft. Thus, a coolant injection device that improves drip-proof and dust-proof properties and enables downsizing is disclosed.

特開２０１２−２２８７３９号公報JP 2012-228739 A

クーラント噴射装置は、切屑の除去効果を高める等の目的からクーラントの噴射圧力を高める要求がある。一方、クーラント噴射装置のノズル部には、クーラントの噴射圧力が作用する上に、噴射の開始及び停止時に水撃作用が生じることがあり、充分な信頼性及び耐久性が要求される。 The coolant injection device is required to increase the injection pressure of the coolant for the purpose of increasing the chip removal effect. On the other hand, in addition to the coolant injection pressure acting on the nozzle portion of the coolant injection device, a water hammer effect may occur at the start and stop of injection, and sufficient reliability and durability are required.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、防滴性、防塵性に優れ、小型化を可能にすると共に、クーラントの噴射圧力を高めることができるクーラント噴射装置を提供すること目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a coolant injection device that is excellent in drip-proof and dust-proof properties, enables downsizing, and can increase the injection pressure of the coolant. And

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、クーラントを噴射するノズルと、該ノズルの回転角度を調整するモータとを備えたクーラント噴射装置において、
ハウジングと、該ハウジングに回転可能かつ液密的に挿入され、内部にクーラント通路が形成された中空シャフトと、前記中空シャフトの側壁に設けられた貫通穴と、前記ハウジングに設けられて前記貫通穴を介して前記クーラント通路に連通する入口通路とを備え、
前記中空シャフトの一端部と前記モータの出力軸とは、同軸上に配置されて連結され、
前記ノズルは、前記クーラント通路よりも断面積が小さいノズル通路を有し、前記クーラント通路と前記ノズル通路とは、これらの間に設けられたノズル貫通穴を介して連通していることを特徴とする。
請求項２の発明に係るクーラント噴射装置は、上記請求項１の構成において、前記ノズル通路と前記ノズル貫通穴との間に、ノズル室が設けられていることを特徴とする。
請求項３の発明に係るクーラント噴射装置は、上記請求項１又は２の構成において、前記ノズル貫通穴は、前記中空シャフトの側壁に形成され、前記ノズル通路と前記クーラント通路とが略直角に配置されていることを特徴とする。
請求項４の発明に係るクーラント噴射装置は、上記請求項１乃至３のいずれかの構成において、前記ノズルは、前記ノズル通路が形成されたノズル本体を有し、該ノズル本体は、前記中空シャフトに対して着脱可能に設けられていることを特徴とする。
請求項５の発明に係るクーラント噴射装置は、上記請求項１乃至４のいずれかの構成において、前記ノズル貫通穴は２つ以上設けられていることを特徴とする。
請求項６の発明に係るクーラント噴射装置は、上記請求項５の構成において、各前記ノズル貫通穴は、前記クーラント通路よりも断面積が小さく、複数の前記ノズル貫通穴の合計断面積は、前記クーラント通路の断面積よりも大きいことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an invention according to claim 1 is a coolant injection device including a nozzle for injecting coolant and a motor for adjusting a rotation angle of the nozzle.
A housing, a hollow shaft rotatably and liquid-tightly inserted into the housing and having a coolant passage formed therein; a through hole provided in a side wall of the hollow shaft; and the through hole provided in the housing An inlet passage communicating with the coolant passage through
One end of the hollow shaft and the output shaft of the motor are arranged coaxially and connected,
The nozzle has a nozzle passage having a smaller cross-sectional area than the coolant passage, and the coolant passage and the nozzle passage communicate with each other through a nozzle through hole provided therebetween. To do.
A coolant injection device according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the configuration of the first aspect, a nozzle chamber is provided between the nozzle passage and the nozzle through hole.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the coolant injection device according to the first or second aspect, wherein the nozzle through hole is formed in a side wall of the hollow shaft, and the nozzle passage and the coolant passage are arranged substantially at right angles. It is characterized by being.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the coolant injection device according to any one of the first to third aspects, wherein the nozzle has a nozzle body in which the nozzle passage is formed, and the nozzle body is formed by the hollow shaft. It is characterized by being provided so as to be attachable to and detachable from.
A coolant injection device according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the structure according to any one of the first to fourth aspects, two or more nozzle through holes are provided.
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect, each nozzle through hole has a smaller cross-sectional area than the coolant passage, and a total cross-sectional area of the plurality of nozzle through holes is It is characterized by being larger than the cross-sectional area of the coolant passage.

請求項１の発明に係るクーラント噴射装置によれば、小型化が可能になると共に、シールが必要な部位を少なくして防滴性及び防塵性を高めることができる。また、クーラント通路よりも断面積が小さいノズル通路を設けたことにより、クーラントの噴射圧力を高めることができる。このとき、クーラント通路とノズルとの間に設けたノズル貫通穴により、クーラントの流れによってノズルに作用する力を軽減することができる。
請求項２の発明に係るクーラント噴射装置によれば、ノズル室の容積により、クーラントの流速を低下させると共にノズル通路へのクーラントの流れを安定化させることができる。
請求項３の発明に係るクーラント噴射装置によれば、クーラント通路からノズル通路へのクーラントの流れが略直角に折曲される。
請求項４の発明に係るクーラント噴射装置によれば、ノズル通路を有するノズル本体を容易に交換することができる。
請求項５の発明にかかるクーラント噴射装置によれば、クーラント通路からノズル通路へ向うクーラントの流れが複数のノズル貫通穴によって分散される。
請求項６の発明にかかるクーラント噴射装置によれば、クーラント通路からノズル通路へ向うクーラントの流れの急な圧力降下が抑制され、クーラントの流れによってノズルに作用する力を軽減することができる。 According to the coolant injection device according to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the size and reduce the number of parts that need to be sealed, thereby improving the drip-proof property and the dust-proof property. Further, by providing the nozzle passage having a smaller cross-sectional area than the coolant passage, the injection pressure of the coolant can be increased. At this time, the force that acts on the nozzle due to the flow of the coolant can be reduced by the nozzle through hole provided between the coolant passage and the nozzle.
According to the coolant injection device of the second aspect of the invention, the coolant flow rate can be lowered and the coolant flow to the nozzle passage can be stabilized by the volume of the nozzle chamber.
According to the coolant injection device of the third aspect of the invention, the coolant flow from the coolant passage to the nozzle passage is bent at a substantially right angle.
According to the coolant injection device of the fourth aspect of the invention, the nozzle body having the nozzle passage can be easily replaced.
According to the coolant injection device of the fifth aspect of the invention, the coolant flow from the coolant passage toward the nozzle passage is dispersed by the plurality of nozzle through holes.
According to the coolant injection device of the sixth aspect of the invention, a sudden pressure drop in the coolant flow from the coolant passage toward the nozzle passage is suppressed, and the force acting on the nozzle by the coolant flow can be reduced.

本発明の一実施形態に係るクーラント噴射装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the coolant injection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示すクーラント噴射装置のノズル部分のＡ−Ａ線による断面図である。It is sectional drawing by the AA line of the nozzle part of the coolant injection apparatus shown in FIG. 図１に示すクーラント噴射装置のノズル本体の変形例の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the modification of the nozzle main body of the coolant injection apparatus shown in FIG. 図１に示すクーラント噴射装置のノズル本体の他の変形例の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the other modification of the nozzle main body of the coolant injection apparatus shown in FIG. 図１に示すクーラント噴射装置のノズル本体の更に他の変形例の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the further another modification of the nozzle main body of the coolant injection apparatus shown in FIG. 図１に示すクーラント噴射装置のノズル本体の更に他の変形例の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the further another modification of the nozzle main body of the coolant injection apparatus shown in FIG. 図１に示すクーラント噴射装置のノズル本体の更に他の変形例の斜視図である。It is a perspective view of the further another modification of the nozzle main body of the coolant injection apparatus shown in FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るクーラント噴射装置１は、ＮＣボール盤、ＮＣフライス盤、ＮＣ旋盤、マシニングセンタ等の数値制御（ＮＣ）工作機械に取付けられて加工部位にクーラントを噴射するためのものであって、ケース２内に、可動ノズルユニット３及びモータ４が収容されて一体化（ユニット化）されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the coolant injection device 1 according to this embodiment is attached to a numerical control (NC) machine tool such as an NC drilling machine, an NC milling machine, an NC lathe, a machining center, etc., and injects coolant to a processing site. The movable nozzle unit 3 and the motor 4 are accommodated in the case 2 and integrated (unitized).

ケース２は、略直方体で一側が開口した箱状の本体に、可動ノズルユニット３及びモータ４を収容し、開口部を蓋体によって閉じて内部を密閉可能なものとすることができる。ケース２の内部の端部と可動ノズルユニット３との間には、隙間が設けられてセンサ室５が形成されている。また、ケース２の内面には、リブ２Ａ等の凹凸が設けられて、可動ノズルユニット３及びモータ４との間に放熱用の隙間が形成されている。ケース２は、合成樹脂、アルミニウム合金等の適当な材料で形成することができる。ケース２には、工作機械等に取付けるために、適宜、ボルト穴、ネジ孔等の取付穴２Ｃを有するブラケット等の取付部２Ｄが設けられる。 The case 2 can be a substantially rectangular parallelepiped box-shaped main body that houses the movable nozzle unit 3 and the motor 4, and the opening can be closed with a lid to seal the inside. A sensor chamber 5 is formed with a gap between an end portion inside the case 2 and the movable nozzle unit 3. Further, the inner surface of the case 2 is provided with irregularities such as ribs 2 A, and a gap for heat dissipation is formed between the movable nozzle unit 3 and the motor 4. The case 2 can be formed of an appropriate material such as a synthetic resin or an aluminum alloy. The case 2 is appropriately provided with a mounting portion 2D such as a bracket having mounting holes 2C such as bolt holes and screw holes for mounting on a machine tool or the like.

可動ノズルユニット３は、ハウジング６を備えている。ハウジング６は、略直方体の外形形状を有し、中央部の中径ボア７Ａ、並びに、両端部の大径ボア７Ｂ及び小径ボア７Ｃからなる段付の開口部が貫通されている。大径ボア７Ｂには、小径ボア７Ｃと同径のガイドボア８Ａを有するガイド部材８が液密的に嵌合されている。ハウジング６の小径ボア７Ｃ及びガイド部材８のガイドボア８Ａには、ハウジング６を貫通する中空シャフト１１が回転可能かつ液密的に挿入されている。これにより、ハウジング６の中径ボア７Ａと中空シャフト１１との間に、入口室１０が形成されている。中径ボア７Ａと小径ボア７Ｃとの間の段部、及び、ガイド部材８の入口室１０側の端部には、入口室１０に連なるテーパ部７Ｄ、８Ｂが形成されている。ハウジング６は、合成樹脂等の適当な材料で形成し、適宜、肉抜きを施すことができる。 The movable nozzle unit 3 includes a housing 6. The housing 6 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape, and has a stepped opening formed of a middle-diameter bore 7A at the center and a large-diameter bore 7B and a small-diameter bore 7C at both ends. A guide member 8 having a guide bore 8A having the same diameter as that of the small diameter bore 7C is liquid-tightly fitted to the large diameter bore 7B. A hollow shaft 11 passing through the housing 6 is rotatably and liquid-tightly inserted into the small diameter bore 7C of the housing 6 and the guide bore 8A of the guide member 8. Thereby, an inlet chamber 10 is formed between the medium-diameter bore 7 A of the housing 6 and the hollow shaft 11. Tapered portions 7D and 8B connected to the inlet chamber 10 are formed at the step between the medium diameter bore 7A and the small diameter bore 7C and the end of the guide member 8 on the inlet chamber 10 side. The housing 6 can be formed of a suitable material such as a synthetic resin, and can be appropriately hollowed out.

中空シャフト１１は、ハウジング６の大径ボア７Ｂにガイド部材８に隣接して嵌合された軸受１２と、ハウジング６の小径部７Ｃ側の端部に形成された軸受ボア７Ｅに嵌合された軸受１３とによって回転可能に支持されている。中空シャフト１１とハウジング６の小径ボア７Ｃ及びガイド部材８のガイドボア８Ａとの間は、それぞれＯリング１４、１５によってシールされている。Ｏリング１４、１５は、複数設けられて多段シールとなっている。さらに、ハウジング６は、小径ボア７Ｃと軸受ボア７Ｅとの間に配置されたＯリング１５Ａによって中空シャフト１１との間をシールしている。また、ガイド部材８は、ガイドボア８Ａと軸受１２との間に配置されたＯリング１４Ａによって中空シャフト１１との間をシールしている。中空シャフト１１は、センサ室５を通り、ケース２の端部に設けられた開口１６を貫通してケース２の外部へ延びている。 The hollow shaft 11 is fitted to a bearing 12 fitted to the large diameter bore 7B of the housing 6 adjacent to the guide member 8 and a bearing bore 7E formed at the end of the housing 6 on the small diameter portion 7C side. The bearing 13 is rotatably supported. The hollow shaft 11 and the small diameter bore 7C of the housing 6 and the guide bore 8A of the guide member 8 are sealed by O-rings 14 and 15, respectively. A plurality of O-rings 14 and 15 are provided to form a multistage seal. Furthermore, the housing 6 seals between the hollow shaft 11 by an O-ring 15A disposed between the small diameter bore 7C and the bearing bore 7E. Further, the guide member 8 seals between the hollow shaft 11 by an O-ring 14 A disposed between the guide bore 8 A and the bearing 12. The hollow shaft 11 passes through the sensor chamber 5 and extends through the opening 16 provided at the end of the case 2 to the outside of the case 2.

中空シャフト１１には、その軸心に沿って延びるクーラント通路１７が形成され、クーラント通路１７の一端部は、中空シャフト１１がケース２の外部へ延びる先端部で開口し、モータ４側の端部は閉塞されている。また、中空シャフト１１の側壁には、クーラント通路１７と入口室１０とを連通させる複数の貫通穴１８が貫通されている。ハウジング６の側壁には、入口室１０に連通する入口通路１９が設けられ、入口通路１９は、ハウジング６から突出し、ケース２の側壁に設けられた開口２０を貫通してケース２の外部へ延びている。 The hollow shaft 11 is formed with a coolant passage 17 extending along the axial center thereof, and one end of the coolant passage 17 is opened at a tip portion where the hollow shaft 11 extends to the outside of the case 2, and an end portion on the motor 4 side. Is blocked. In addition, a plurality of through holes 18 that allow the coolant passage 17 and the inlet chamber 10 to communicate with each other are passed through the side wall of the hollow shaft 11. An inlet passage 19 communicating with the inlet chamber 10 is provided on the side wall of the housing 6, and the inlet passage 19 protrudes from the housing 6 and extends through the opening 20 provided on the side wall of the case 2 to the outside of the case 2. ing.

中空シャフト１１のモータ４側の端部には、連結部２１が形成されている。モータ４の出力軸２３には、連結部２１に係合するカプラ２４が圧入されている。出力軸２３の先端部は、カプラ２４を貫通して突出している。中空シャフト１１の連結部２１は、先端部が二面取りされて凸状に形成され、中心部にカプラ２４から突出した出力軸２３の先端部を受入れるボア２１Ａが設けられて二股状になっている。カプラ２４は、連結部２１の凸状に形成された先端部を受入れる溝部を有する凹形状に形成されている。そして、連結部２１とカプラ２４との係合により、中空シャフト１１とモータ４の出力軸２３との間で回転力を伝達する。ハウジング６の端部には、結合部材２２を介してモータ４が結合されて、ハウジング６とモータ４とが一体化されている。結合部材２２は、中空シャフト１１とモータ４の出力軸２３とを同軸上に位置決めしている。結合部材２２とハウジング６との間は、Ｏリング２２Ａによってシールされている。なお、中空シャフト１１の連結部２１及びモータ４の出力軸２３に取付けられたカプラ２４の形状は、上述の二面取り形状に限らず、これらの間で回転力を伝達可能なものであれば、他の形状でもよい。 A connecting portion 21 is formed at the end of the hollow shaft 11 on the motor 4 side. A coupler 24 that engages with the connecting portion 21 is press-fitted into the output shaft 23 of the motor 4. The tip of the output shaft 23 protrudes through the coupler 24. The connecting portion 21 of the hollow shaft 11 is formed in a convex shape with two chamfered tip portions, and has a forked shape with a bore 21A for receiving the tip portion of the output shaft 23 protruding from the coupler 24 at the center portion. . The coupler 24 is formed in a concave shape having a groove portion for receiving the convex end portion of the connecting portion 21. Then, the rotational force is transmitted between the hollow shaft 11 and the output shaft 23 of the motor 4 by the engagement between the connecting portion 21 and the coupler 24. The motor 4 is coupled to the end of the housing 6 via a coupling member 22 so that the housing 6 and the motor 4 are integrated. The coupling member 22 positions the hollow shaft 11 and the output shaft 23 of the motor 4 coaxially. A space between the coupling member 22 and the housing 6 is sealed by an O-ring 22A. In addition, the shape of the coupler 24 attached to the connecting portion 21 of the hollow shaft 11 and the output shaft 23 of the motor 4 is not limited to the above-described two-chamfered shape, and any shape that can transmit a rotational force between them can be used. Other shapes may be used.

モータ４は、出力軸２３の回転角を制御可能なものであり、公知のサーボモータあるいはステッピングモータとすることができる。また、ステッピングモータとしては、可変リラクタンス型、永久磁石型、又は、これらを組み合わせたハイブリッド型のいずれを用いてもよいが、本実施形態では、調整可能なステップ角が充分小さいことからハイブリッド型ステッピングモータを採用している。 The motor 4 can control the rotation angle of the output shaft 23 and can be a known servo motor or stepping motor. Further, as the stepping motor, any of a variable reluctance type, a permanent magnet type, or a hybrid type combining these may be used. However, in this embodiment, since the adjustable step angle is sufficiently small, the hybrid type stepping motor is used. A motor is used.

モータ４と一体化されたハウジング６は、ケース２の開口２０を貫通して外部に延出した入口通路１９の外周のネジ部１９Ａにシール材２５（ゴムワッシャ等）及びワッシャ２６を介して管継手２７をねじ込むことによってモータ４と共にケース２に固定されている。ケース２の開口１６から外部に突出した中空シャフト１１と、ケース２の開口１６と間の隙間は、中空シャフト１１に取付けられたリップシール２８によってシールされている。 The housing 6 integrated with the motor 4 is connected to a threaded portion 19A on the outer periphery of the inlet passage 19 that extends through the opening 20 of the case 2 via a sealing material 25 (such as a rubber washer) and a washer 26. The joint 27 is fixed to the case 2 together with the motor 4 by screwing. A gap between the hollow shaft 11 protruding outside from the opening 16 of the case 2 and the opening 16 of the case 2 is sealed by a lip seal 28 attached to the hollow shaft 11.

センサ室５内には、中空シャフト１１の原点位置を検出する原点位置センサ２９が設けられている。原点位置センサは、中空シャフト１１に固定されたマグネットホルダ２９Ａと、マグネットホルダ２９Ａに対向してケース２側に固定された素子２９Ｂとからなり、これらに取付けられた、磁石及びホール素子等による磁界の変化等に基づいて、中空シャフト１１の原点位置を検出する。モータ４及び原点位置センサ２９に接続されるリード線（図示せず）は、ケース２に設けられたコネクタ３０を介して外部の制御回路（図示せず）に接続される。 An origin position sensor 29 that detects the origin position of the hollow shaft 11 is provided in the sensor chamber 5. The origin position sensor is composed of a magnet holder 29A fixed to the hollow shaft 11 and an element 29B fixed to the case 2 side so as to face the magnet holder 29A, and a magnetic field by a magnet, a Hall element, or the like attached thereto. Based on the change or the like, the origin position of the hollow shaft 11 is detected. Lead wires (not shown) connected to the motor 4 and the origin position sensor 29 are connected to an external control circuit (not shown) via a connector 30 provided on the case 2.

ケース２には、ケース２内にエアを供給するエア供給口（図示せず）を設けることができ、エア供給口からエアを供給してケース２内を常時正圧に維持することにより、クーラントの飛沫、微細な切粉等の異物がケース２内へ侵入することを防止できる。 The case 2 can be provided with an air supply port (not shown) for supplying air into the case 2. By supplying air from the air supply port and maintaining the inside of the case 2 at a positive pressure at all times, coolant is supplied. It is possible to prevent foreign matters such as sprays and fine chips from entering the case 2.

ケース２から外部に突出した中空シャフト１１の先端部には、中空シャフト１１に対して直角方向に向けられたノズル３１が取付けられている。ノズル３１は、中空シャフト１１に嵌合する略有底円筒状のノズルホルダ３２に、ノズルホルダ３２から直角方向に延びる先細り形状のノズル本体３３が取付けられて一体化されたものである。 A nozzle 31 oriented in a direction perpendicular to the hollow shaft 11 is attached to the tip of the hollow shaft 11 that protrudes outward from the case 2. The nozzle 31 is formed by attaching a tapered nozzle body 33 extending in a direction perpendicular to the nozzle holder 32 to a substantially bottomed cylindrical nozzle holder 32 fitted to the hollow shaft 11.

略有底円筒状のノズルホルダ３２は、中空シャフト１１が挿入、嵌合されるボア３４を有し、ボア３４の中間部に、拡径された大径部３４Ａが形成されている。ノズルホルダ３２の側壁には、大径部３４Ａに連通するネジ穴３５が貫通されている。ケース２から外部に突出した中空シャフト１１の先端部の外周には、ノズルホルダ３２のボア３４に挿入されたとき、ボア３４の大径部３４Ａの両側部分に対向する位置に、それぞれシール溝３６、３７が形成されている。シール溝３６、３７には、Ｏリング３８、３９が装着され、ボア３４と中空シャフト１１との間をシールする。中空シャフト１１の外周部には、更に、シール溝３７よりも基端側に環状の固定溝４０が形成されている。ノズルホルダ３２の側壁には、中空シャフト１１の固定溝４０に対向してネジ穴４２が貫通されている。そして、中空シャフト１１の先端部をノズルホルダ３２のボア３４に挿入し、ネジ穴４２にセットスクリュー４１をねじ込んで、その先端部を中空シャフト１１の固定溝４０に係合、押圧させることにより、ノズルホルダ３２を中空シャフト１１に固定する。中空シャフト１１は、その先端部がボア３４の底部に当接することにより、挿入位置が規定される。中空シャフト１１がボア３４に挿入されることにより、ボア３４の大径部３４Ａと中空シャフト１１との間にノズル室４３が形成される。 The substantially bottomed cylindrical nozzle holder 32 has a bore 34 into which the hollow shaft 11 is inserted and fitted, and an enlarged large diameter portion 34 A is formed at an intermediate portion of the bore 34. A screw hole 35 communicating with the large diameter portion 34 A is passed through the side wall of the nozzle holder 32. On the outer periphery of the distal end portion of the hollow shaft 11 protruding outside from the case 2, the seal grooves 36 are respectively provided at positions facing both side portions of the large diameter portion 34 A of the bore 34 when inserted into the bore 34 of the nozzle holder 32. , 37 are formed. O-rings 38 and 39 are mounted in the seal grooves 36 and 37 to seal between the bore 34 and the hollow shaft 11. An annular fixed groove 40 is further formed on the outer peripheral portion of the hollow shaft 11 on the proximal end side with respect to the seal groove 37. On the side wall of the nozzle holder 32, a screw hole 42 is penetrated so as to face the fixing groove 40 of the hollow shaft 11. Then, by inserting the distal end portion of the hollow shaft 11 into the bore 34 of the nozzle holder 32, screwing the set screw 41 into the screw hole 42, and engaging and pressing the distal end portion with the fixing groove 40 of the hollow shaft 11, The nozzle holder 32 is fixed to the hollow shaft 11. The hollow shaft 11 has its distal end abutted against the bottom of the bore 34 to define the insertion position. By inserting the hollow shaft 11 into the bore 34, a nozzle chamber 43 is formed between the large diameter portion 34 A of the bore 34 and the hollow shaft 11.

ノズルホルダ３２のボア３４に挿入される中空シャフト１１の側壁には、ノズル室４３に連通する１つ又は複数のノズル貫通穴４４が貫通されている。本実施形態では、ノズル貫通穴４４は、円周方向に沿って等間隔で４つ設けられている。各ノズル貫通穴４４の断面積は、中空シャフト１１のクーラント通路１７の断面積よりも小さく、複数のノズル貫通穴４４の合計断面積は、クーラント通路１７の断面積よりも大きくなっている。 One or a plurality of nozzle through holes 44 communicating with the nozzle chamber 43 are passed through the side wall of the hollow shaft 11 inserted into the bore 34 of the nozzle holder 32. In the present embodiment, four nozzle through holes 44 are provided at equal intervals along the circumferential direction. The sectional area of each nozzle through hole 44 is smaller than the sectional area of the coolant passage 17 of the hollow shaft 11, and the total sectional area of the plurality of nozzle through holes 44 is larger than the sectional area of the coolant passage 17.

ノズル本体３３は、先細り形状で、基端部に形成されたネジ部４５をノズルホルダ３２のネジ穴３５にねじ込むことによってノズルホルダ３２に取付けられる。ノズル本体３３には、その軸方向に沿ってノズル通路４６が貫通しており、ノズル通路４６の基端は、ノズル室４３に接続し、先端はノズル本体３３の先端部に開口する。ノズル通路４６の断面積は、中空シャフト１１のクーラント通路１７の断面積よりも小さくなっている。 The nozzle body 33 has a tapered shape and is attached to the nozzle holder 32 by screwing a screw portion 45 formed at the base end portion into the screw hole 35 of the nozzle holder 32. A nozzle passage 46 passes through the nozzle body 33 along the axial direction thereof, the proximal end of the nozzle passage 46 is connected to the nozzle chamber 43, and the distal end opens at the distal end portion of the nozzle body 33. The sectional area of the nozzle passage 46 is smaller than the sectional area of the coolant passage 17 of the hollow shaft 11.

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
クーラント噴射装置１は、ノズル３１を適当な方向に向けて、ＮＣ工作機械、マシニングセンタ等の自動工作機械に取付けられる。また、入口通路１９が管継手２７を介してポンプ等を含むクーラントの供給源に接続され、モータ４及び原点位置センサ２９がケース２に設けられたコネクタ３０を介して制御回路に接続される。そして、クーラントを入口通路１９から供給し、入口室１０、貫通穴１８及びクーラント通路１７、ノズル貫通穴４４、ノズル室４３及びノズル本体３３のノズル通路４６を通して噴射する。 Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
The coolant injection device 1 is attached to an automatic machine tool such as an NC machine tool or a machining center with the nozzle 31 directed in an appropriate direction. The inlet passage 19 is connected to a coolant supply source including a pump and the like via a pipe joint 27, and the motor 4 and the origin position sensor 29 are connected to a control circuit via a connector 30 provided in the case 2. Then, the coolant is supplied from the inlet passage 19 and sprayed through the inlet chamber 10, the through hole 18 and the coolant passage 17, the nozzle through hole 44, the nozzle chamber 43, and the nozzle passage 46 of the nozzle body 33.

モータ４の出力軸２３を回転させ、出力軸２３に連結された中空シャフト１１の回転角を制御することにより、ノズル３１の回転角度を調整することができ、クーラントを所望の方向に噴射することができる。なお、ハウジング６内に形成された入口室１０を省略して、入口通路１９から中空シャフト１１の貫通穴１８に直接クーラントを供給するようにしてもよい。 By rotating the output shaft 23 of the motor 4 and controlling the rotation angle of the hollow shaft 11 connected to the output shaft 23, the rotation angle of the nozzle 31 can be adjusted, and the coolant is injected in a desired direction. Can do. The inlet chamber 10 formed in the housing 6 may be omitted, and the coolant may be directly supplied from the inlet passage 19 to the through hole 18 of the hollow shaft 11.

これにより、自動工作機械の工具の交換による工具先端位置の変化や、機械加工の進行によるノズルから加工位置までの距離の変化などに応じてノズル３１の回転角を調整して、加工部位へ正確にクーラントを噴射することが可能になる。このとき、モータ４として、ステッピングモータを用いているので、オープンループによる制御が可能であり、サーボモータを用いてクローズドループによる制御を行う場合に比して、モータの駆動回路を簡素化することができる。 As a result, the rotation angle of the nozzle 31 is adjusted according to the change in the tool tip position due to the change of the tool of the automatic machine tool or the change in the distance from the nozzle to the machining position due to the progress of machining, etc. It becomes possible to inject the coolant. At this time, since a stepping motor is used as the motor 4, control by an open loop is possible, and the motor drive circuit is simplified as compared with the case of performing control by a closed loop using a servo motor. Can do.

ノズル３１の回転角を制御する際、切削加工部位に対してクーラントを的確に当てるためにノズルの噴射角度を調節することに加えて、クーラントの噴射によって加工部位の切屑を払うようにより広い角度範囲でノズル３１を移動させることで、切屑の除去を促進することができる。ノズルの回転は一定速度または速度を変化させながら行うことができる。また、モータ４としてステッピングモータを使用することにより、ＮＣ工作機械の補助動作のための制御コード（いわゆるＭコード）をモータ４の制御信号として利用してノズル３１の回転角を加工部位に追従させる制御が可能となるので、クーラント噴射装置の制御回路を簡素化することができる。 When controlling the rotation angle of the nozzle 31, in addition to adjusting the nozzle injection angle in order to accurately apply the coolant to the cutting site, a wider angular range so as to remove chips from the processing site by coolant injection By moving the nozzle 31, the removal of chips can be promoted. The rotation of the nozzle can be performed at a constant speed or while changing the speed. Further, by using a stepping motor as the motor 4, the control code (so-called M code) for auxiliary operation of the NC machine tool is used as a control signal for the motor 4 to cause the rotation angle of the nozzle 31 to follow the machining site. Since control becomes possible, the control circuit of the coolant injection device can be simplified.

ノズル３１を回転させる中空シャフト１１の内部のクーラント通路１７にクーラントを流通させることにより、クーラント噴射装置１の小型化、特に、軸方向の寸法の短縮が可能になり、また、シールが必要な部位を少なくして、防滴性及び防塵性を高めることができる。また、ケース２にエア供給口を設け、ケース２内にエアを供給してケース２内を常時正圧とすることにより、クーラントの飛沫及び微細な切粉等の異物のケース２への侵入を効果的に防止することができる。 By circulating the coolant through the coolant passage 17 inside the hollow shaft 11 for rotating the nozzle 31, it is possible to reduce the size of the coolant injection device 1, in particular, to reduce the dimension in the axial direction. The drip-proof property and the dust-proof property can be improved by reducing the amount of the water. In addition, by providing an air supply port in the case 2 and supplying air into the case 2 so that the inside of the case 2 is always at a positive pressure, foreign matter such as coolant splashes and fine chips can enter the case 2. It can be effectively prevented.

モータ４（ステッピングモータ）の出力軸２３の回転角の初期位置の原点調整（０点調整）は、中空シャフト１１に取付けた原点位置センサ２９の検出位置に基づいて行うことができる。このとき、ノズル３１は、セットスクリュー４１によって中空シャフト１１に固定され、原点位置センサ２９が取付けられた中空シャフト１１に対して任意の原点位置に固定することができるので、ケース２内の原点位置センサ２９の固定位置を変えることなく、ノズル３１の原点調整を容易に調整することができる。 The origin adjustment (zero point adjustment) of the initial position of the rotation angle of the output shaft 23 of the motor 4 (stepping motor) can be performed based on the detection position of the origin position sensor 29 attached to the hollow shaft 11. At this time, the nozzle 31 is fixed to the hollow shaft 11 by the set screw 41 and can be fixed at an arbitrary origin position with respect to the hollow shaft 11 to which the origin position sensor 29 is attached. The origin adjustment of the nozzle 31 can be easily adjusted without changing the fixing position of the sensor 29.

ノズル本体３３のノズル通路４６の断面積をクーラント通路１７の断面積よりも充分小さくすることにより、噴射圧力を高めることができる。これにより、噴射されたクーラントの直進性を高め、必要部位に効率よくクーラントを供給することができる。 By making the sectional area of the nozzle passage 46 of the nozzle body 33 sufficiently smaller than the sectional area of the coolant passage 17, the injection pressure can be increased. As a result, the straightness of the injected coolant can be improved, and the coolant can be efficiently supplied to the necessary part.

このとき、中空シャフト１１のクーラント通路１７を流れるクーラントは、ノズル貫通穴４４からノズル室４３へ流れる際、直角に方向が変換されるのでクーラントが内側の壁に衝突することによる衝撃力が発生する。しかし、本発明では、クーラントは、クーラント通路１７から、複数のノズル貫通穴４４を通ってより広い空間であるノズル室４３へ流れて、流速が低下するので、断面積の小さいノズル通路４６に流入する際に、ノズル本体３３に作用する衝撃力が軽減される。また、ノズル室４３の容積により十分な量のクーラントがノズル室４３に蓄えられるので、ノズル通路４６へのクーラントの流れを安定化させることができる。また、複数のノズル貫通穴４４の合計断面積が中空シャフト１１のクーラント通路１７の断面積よりも大きくなっているので、クーラント通路１７からノズル通路４６へクーラントが貫通穴４４を通して通過する際のエネルギー損失が抑えられるので急な圧力降下を抑制し、さらにクーラントがノズル室４３の内側に衝突して作用する衝撃力が分散されることにより、ノズル３１が中空シャフト１１から抜けるのを防止することができる。 At this time, when the coolant flowing through the coolant passage 17 of the hollow shaft 11 flows from the nozzle through hole 44 to the nozzle chamber 43, the direction is changed at right angles, so that an impact force is generated due to the coolant colliding with the inner wall. . However, in the present invention, the coolant flows from the coolant passage 17 through the plurality of nozzle through holes 44 to the nozzle chamber 43 which is a wider space, and the flow velocity decreases, so that the coolant flows into the nozzle passage 46 having a small cross-sectional area. In doing so, the impact force acting on the nozzle body 33 is reduced. Further, since a sufficient amount of coolant is stored in the nozzle chamber 43 due to the volume of the nozzle chamber 43, the coolant flow to the nozzle passage 46 can be stabilized. In addition, since the total cross-sectional area of the plurality of nozzle through holes 44 is larger than the cross-sectional area of the coolant passage 17 of the hollow shaft 11, the energy when the coolant passes from the coolant passage 17 to the nozzle passage 46 through the through holes 44. Since the loss is suppressed, a sudden pressure drop is suppressed, and the impact force acting by the coolant colliding with the inside of the nozzle chamber 43 is dispersed, so that the nozzle 31 can be prevented from coming off the hollow shaft 11. it can.

ノズル本体３３は、クーラントの噴射時に作用する流体力が軽減されるため、高い強度が要求されないので、合成樹脂等による製造が可能になり、軽量化及び低コスト化が可能になる。ノズル本体３３は、ネジ部４５をネジ穴３５にねじ込むことにより、ノズルホルダ３２に取付けられているので、ノズル本体３３を容易に交換することができ、使用する加工機械等に応じてノズル本体３３の形状を変更することができる。 Since the nozzle body 33 reduces the fluid force that acts during the injection of the coolant and does not require high strength, the nozzle body 33 can be manufactured using a synthetic resin or the like, and can be reduced in weight and cost. Since the nozzle body 33 is attached to the nozzle holder 32 by screwing the screw portion 45 into the screw hole 35, the nozzle body 33 can be easily replaced, and the nozzle body 33 can be changed according to the processing machine to be used. The shape of can be changed.

次に、ノズル本体３３の変形例について、図３乃至図７を参照して説明する。なお、以下の説明においては、上記実施形態の説明に対し、同様の又は対応する部分については、同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。 Next, modified examples of the nozzle body 33 will be described with reference to FIGS. 3 to 7. In the following description, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts in the description of the above embodiment, and only different parts will be described in detail.

図３（ａ）に示す例は、ノズル本体３３のノズル通路４６を先細りのテーパ状としたものである。図３（ｂ）に示す例では、ノズル本体３３のノズル通路４６の先端部に先細りのテーパ部４６Ａが設けられている。図３（ｃ）に示す例では、ノズル本体３３のノズル通路４６の先端部に小径部４６Ｂが設けられている。 In the example shown in FIG. 3A, the nozzle passage 46 of the nozzle body 33 is tapered. In the example shown in FIG. 3B, a tapered portion 46 A is provided at the tip of the nozzle passage 46 of the nozzle body 33. In the example shown in FIG. 3C, a small diameter portion 46 B is provided at the tip of the nozzle passage 46 of the nozzle body 33.

図４（ａ）に示す例では、ノズル本体３３のノズル通路４６の内周面に、軸方向に沿って延びる複数の直線状の溝４６Ｃが形成されている。図４（ｂ）に示す例では、ノズル本体３３のノズル通路４６の内周面に、一条の螺旋状の溝４６ｄが設けられている。なお、螺旋状の溝４６ｄは、例えばコイルスプリングを伸ばした形状の線材をノズル通路４６内に挿入して固定することにでも形成することができる。図４（ｃ）に示す例では、ノズル本体３３のノズル通路４６の内周面に、複数条の螺旋状の溝４６ｅが設けられている。 In the example shown in FIG. 4A, a plurality of linear grooves 46 C extending along the axial direction are formed on the inner peripheral surface of the nozzle passage 46 of the nozzle body 33. In the example shown in FIG. 4B, a single spiral groove 46 d is provided on the inner peripheral surface of the nozzle passage 46 of the nozzle body 33. The spiral groove 46d can also be formed by, for example, inserting and fixing a wire having a shape obtained by extending a coil spring into the nozzle passage 46. In the example shown in FIG. 4C, a plurality of spiral grooves 46 e are provided on the inner peripheral surface of the nozzle passage 46 of the nozzle body 33.

図５（ａ）及び（ｂ）に示す例では、ノズル本体３３のノズル通路４６の先端の開口部は、複数の小穴４６Ｆとなっている。なお、図５（ａ）は、ノズル本体３３の縦断面図であり、図５（ｂ）は、ノズル本体３３の先端部の正面図である。 In the example shown in FIGS. 5A and 5B, the opening at the tip of the nozzle passage 46 of the nozzle body 33 has a plurality of small holes 46F. 5A is a longitudinal sectional view of the nozzle body 33, and FIG. 5B is a front view of the tip portion of the nozzle body 33. As shown in FIG.

図６に示す例は、ノズル本体３３の先端部４６Ｇを所定の角度で折曲した形状としたものである。また、図７に示す例は、ノズル本体３３の先端部を平板状に形成して、ノズル通路４６の開口部４６Ｈをスリット状にしたものである。 In the example shown in FIG. 6, the tip 46 G of the nozzle body 33 is bent at a predetermined angle. In the example shown in FIG. 7, the tip of the nozzle body 33 is formed in a flat plate shape, and the opening 46H of the nozzle passage 46 is formed in a slit shape.

このように、クーラント噴射装置１の使用態様に応じて、様々な種類のノズル本体３３を容易に装着及び交換することができ、クーラント噴射装置１の汎用性を高めることができる。 Thus, according to the usage mode of the coolant injection device 1, various types of nozzle bodies 33 can be easily mounted and replaced, and the versatility of the coolant injection device 1 can be enhanced.

１…クーラント噴射装置、４…モータ、６…ハウジング、１１…中空シャフト、１７…クーラント通路、１８…貫通穴、１９…入口通路、２３…出力軸、３１…ノズル、４４…ノズル貫通穴、４６…ノズル通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coolant injection apparatus, 4 ... Motor, 6 ... Housing, 11 ... Hollow shaft, 17 ... Coolant passage, 18 ... Through-hole, 19 ... Inlet passage, 23 ... Output shaft, 31 ... Nozzle, 44 ... Nozzle through-hole, 46 ... Nozzle passage

Claims

In a coolant injection device comprising a nozzle for injecting coolant and a motor for adjusting the rotation angle of the nozzle,
A housing, a hollow shaft rotatably and liquid-tightly inserted into the housing and having a coolant passage formed therein; a through hole provided in a side wall of the hollow shaft; and the through hole provided in the housing An inlet passage communicating with the coolant passage through
One end of the hollow shaft and the output shaft of the motor are arranged coaxially and connected,
The nozzle has a nozzle passage having a smaller cross-sectional area than the coolant passage, and the coolant passage and the nozzle passage communicate with each other through a nozzle through hole provided therebetween. Coolant injection device.

The coolant injection device according to claim 1, wherein a nozzle chamber is provided between the nozzle passage and the nozzle through hole.

3. The coolant injection device according to claim 1, wherein the nozzle through hole is formed in a side wall of the hollow shaft, and the nozzle passage and the coolant passage are disposed substantially at right angles.

The said nozzle has a nozzle main body in which the said nozzle channel | path was formed, This nozzle main body is provided with respect to the said hollow shaft so that attachment or detachment is possible. Coolant injection device.

The coolant injection device according to claim 1, wherein two or more nozzle through holes are provided.

The coolant according to claim 5, wherein each of the nozzle through holes has a smaller sectional area than the coolant passage, and a total sectional area of the plurality of nozzle through holes is larger than a sectional area of the coolant passage. Injection device.