冷却介质喷射装置制造方法

冷却介质喷射装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供冷却介质喷射装置，防滴性、防尘性优异，且能够小型化，并且马达的热以及振动难以传递至外壳。将中空轴(11)插入于壳体(6)，并利用轴承(12、13)支承为能够旋转，用O型环(14、15)密封旋转部分。将冷却介质从入口通路(19)经由喷嘴室(10)以及贯通孔(18)朝中空轴(11)的冷却介质通路(17)供给，并从安装于中空轴的前端部的喷嘴喷射。利用马达(4)使中空轴旋转而调整喷嘴的旋转角。在收纳马达(4)以及壳体(6)的外壳(2)的内壁形成肋(2B)，从而在马达(4)以及壳体(6)与外壳(2)之间设置间隙(C)。利用间隙(C)使得马达(4)的热以及振动难以传递至外壳(2)。
【专利说明】冷却介质喷射装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及用于在使用机床对工件进行机械加工之际朝加工部位喷射冷却 介质的冷却介质喷射装置。

【背景技术】
[0002] -般的，在使用机床进行切削加工、磨削加工等机械加工的情况下，由于润滑、冷 却、切屑除去、熔敷防止等，难以一边朝加工部位供给冷却介质（切削油剂、磨削油剂等）一 边进行加工。在这样的机械加工中，从确保加工的稳定性、加工精度的观点出发，期望朝加 工部位适当地供给冷却介质。因此，在NC机床、加工中心等自动机床中，提出有各种根据加 工的进行而自动地调整冷却介质的喷射角度，由此朝加工部位适当地喷射冷却介质的冷却 介质喷射装置。在这种冷却介质喷射装置中，利用马达驱动喷射冷却介质的喷嘴，根据工具 的更换、机械加工的进行等调整喷嘴的位置、角度，由此朝加工部位正确地喷射冷却介质。
[0003] 并且，对于冷却介质喷射装置，由于其暴露于通过机械加工产生的冷却介质的飞 沫、切屑的飞散中，因此对于驱动喷嘴的伺服马达、减速齿轮机构等要求具有充分的防滴性 以及防尘性，并且，由于需要设置于加工中心、NC机床等自动机床的有限的空间，因此期望 能够小型化。作为对应于这样的要求的装置，例如在专利文献1中公开有如下的冷却介质 喷射装置：将形成冷却介质的流路的中空轴连结于马达的输出轴而对其进行旋转驱动，并 将冷却介质喷射喷嘴与该中空轴一体化，由此能够实现提高了防滴性、防尘性且能够小型 化的冷却介质喷射装置。
[0004] 专利文献1 :日本特开2012-228739号公报
[0005] 对于冷却介质喷射装置，为了提高防滴性以及防尘性而将外壳密闭，并且，为了实 现小型化而减小外壳内的空间，因此马达的热会传递至外壳，外壳表面的温度容易上升。存 在操作人员在检修中等不经意地触碰到成为高温的外壳表面的情况，该情况成为问题。并 且，存在因马达工作时的振动而导致外壳发生共振，从而对喷嘴的喷射角度造成影响的顾 虑。 实用新型内容
[0006] 本实用新型就是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种防滴性、防尘性 优异，能够小型化，并且难以将马达的热以及振动传递至外壳的冷却介质喷射装置。
[0007] 为了解决上述课题，技术方案1所涉及的实用新型提供一种冷却介质喷射装置， 该冷却介质喷射装置具备：喷射冷却介质的喷嘴；以及调整上述喷嘴的旋转角度的马达， 上述冷却介质喷射装置的特征在于，上述冷却介质喷射装置具备：壳体；中空轴，该中空轴 以能够旋转的方式液密地插入于上述壳体，且在内部形成有冷却介质通路；贯通孔，该贯通 孔设置于上述中空轴的侧壁；入口通路，该入口通路设置于上述壳体，且经由上述贯通孔与 上述冷却介质通路连通，以及外壳，该外壳收纳上述壳体以及上述马达，上述中空轴的一端 部和上述马达的输出轴配置在同轴上且连结在一起，上述马达和上述壳体被一体化，一体 化后的上述马达以及上述壳体由上述外壳经由弹性体支承，在上述壳体以及上述马达与上 述外壳之间形成有间隙。
[0008] 技术方案2的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置的特征在于，在上述技术方案 1的结构中，在上述外壳侧、或者上述马达以及上述壳体侧设置有肋，该肋的至少一部分与 上述壳体以及上述马达侧、或者上述外壳侧抵接，从而形成有上述间隙。
[0009] 根据技术方案1的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置，能够小型化，并且能够 减少需要密封的部位从而能够提高防滴性以及防尘性。并且，壳体以及马达经由弹性体被 支承，且与外壳之间设置有间隙，因此马达的热以及振动难以传递至外壳。
[0010] 根据技术方案2的实用新型所涉及的冷却介质喷射装置，借助肋在壳体以及马达 与外壳之间形成有间隙。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型的一个实施方式所涉及的冷却介质喷射装置的纵剖视图。

【具体实施方式】
[0012] 以下，基于附图对本实用新型的实施方式详细地进行说明。
[0013] 参照图1对本实用新型的第1实施方式进行说明。
[0014] 如图1所示，本实施方式所涉及的冷却介质喷射装置1是用于安装于NC钻床、NC 铣床、NC车床、加工中心等数控（NC)机床而朝加工部位喷射冷却介质的装置，在外壳2内 收纳活动喷嘴单元3以及马达4而一体化（单元化）。在外壳2内部的端部与活动喷嘴单 元4之间形成有传感器室5。
[0015] 活动喷嘴单元3具备壳体6。壳体6具有大致长方体的外形形状，且贯通形成有由 中央部的中径孔7A、以及两端部的大径孔7B以及小径孔7C构成的阶梯状的开口部。具有 与小径孔7C相同直径的引导孔8A的引导部件8液密地嵌合于大径孔7B。贯通壳体6的中 空轴11以能够旋转的方式液密地插入于壳体6的小径孔7C以及引导部件8的引导孔8A。 由此，在壳体6的中径孔7A与中空轴11之间形成有入口室10。在中径孔7A与小径孔7C 之间的阶梯部、以及引导部件8的入口室10侧的端部形成有与入口室10相连的锥部7D、 8B。壳体6由合成树脂等适当的材料形成，且能够适当地实施减重。
[0016] 中空轴11由与引导部件8邻接地嵌合于壳体6的大径孔7B的轴承12、和嵌合于 形成在壳体6的小径部7C侧的端部的轴承孔7E的轴承13支承为能够旋转。中空轴11与 壳体6的小径孔7C以及引导部件8的引导孔8A之间分别由0型环14、15密封。0型环14、 15设置有多个而形成多级密封。并且，壳体6与中空轴11之间由配置在小径孔7C与轴承 孔7E之间的0型环15A密封。并且，引导部件8与中空轴11之间有配置在引导孔8A与轴 承12之间的0型环14A密封。中空轴11通过传感器室5,并贯通设置于外壳2的端部的开 口 16朝外壳2的外部延伸。
[0017] 在中空轴11形成有沿着其轴心延伸的冷却介质通路17,冷却介质通路17的一端 部在中空轴11的朝外壳2的外部延伸的前端部开口，且马达4侧的端部被堵塞。并且，在 中空轴11的侧壁贯通形成有使冷却介质通路17与入口室10连通的多个贯通孔18。在壳 体6的侧壁设置有与入口室10连通的入口通路19,入口通路19从壳体6突出，且贯通设置 于外壳2的侧壁的开口 20朝外壳2的外部延伸。
[0018] 在中空轴11的马达4侧的端部形成有连结部21。与连结部21卡合的联轴器24 被压入于马达4的输出轴23。输出轴23的前端部贯通联轴器24而突出。中空轴11的连 结部21的前端部被对面切边而形成为凸状，且在中心部设置有接纳从联轴器24突出的输 出轴23的前端部的孔21A而形成为分叉状。联轴器24形成为具有接纳连结部21的形成 为凸状的前端部的槽部的凹形状。进而，借助连结部21与联轴器24的卡合在中空轴11与 马达4的输出轴23之间传递旋转力。在壳体6的端部，经由结合部件22结合有马达4,壳 体6与马达4 一体化。结合部件22将中空轴11与马达4的输出轴23定位在同轴上。结 合部件22与壳体6之间由0型环22A密封。另外，安装于中空轴11的连结部21以及马达 4的输出轴23的联轴器24的形状并不限于上述的对面切边形状，只要是能够在它们之间传 递旋转力的形状即可，也可以是其他形状。
[0019] 马达4能够控制输出轴23的旋转角，可以是公知的伺服马达或者步进马达。并 且，作为步进马达，可以使用可变磁阻型、永磁铁型、或者是组合而成的混合型中的任一种， 但在本实施方式中，为了使能够调整的步进角充分小，采用混合型步进马达。
[0020] 通过隔着密封件25 (橡胶垫圈等）以及垫圈26将管接头27拧入于贯通外壳2的 开口 20延伸突出至外部的入口通路19的外周的螺纹部19A，与马达4 一体化后的壳体6与 马达4 一起被固定于外壳2。从外壳2的开口 16突出至外部的中空轴11与外壳2的开口 16之间的间隙由安装于中空轴11的唇状密封件28密封。
[0021] 在传感器室5内设置有检测中空轴11的原点位置的原点位置传感器29。原点位 置传感器由固定于中空轴11的磁铁保持器29A、以及与磁铁保持器29A对置且被固定在外 壳2侧的元件29B构成，基于安装于这些部件的磁铁以及霍尔元件等形成的磁场的变化等 检测中空轴11的原点位置。连接于马达4以及原点位置传感器29的导线（未图示）经由 设置于外壳2的连接器（未图示）连接于外部的控制电路（未图示）。
[0022] 在外壳2能够设置朝外壳2内供给气体的气体供给口 3(未图示），通过从气体供 给口朝外壳2供给气体而将外壳2内始终维持在正压，能够防止冷却介质的飞沫、微小的切 屑等异物侵入外壳2内。
[0023] 在从外壳2突出至外部的中空轴11的前端部安装有相对于中空轴11朝向直角方 向的喷嘴31。喷嘴31是在嵌合于中空轴11的大致有底圆筒状的喷嘴座32安装从喷嘴座 32朝直角方向延伸的尖细形状的喷嘴主体33而一体化的部件。
[0024] 大致有底圆筒状的喷嘴座32具有供中空轴11插入、嵌合的孔34,在孔34的中间 部形成有扩径的大径部34A。在喷嘴座32的侧壁贯通有与大径部34A连通的螺钉孔35。 在从外壳2朝外部突出的中空轴11的前端部的外周上，在插入于喷嘴座32的孔34时与孔 34的大径部34A的两侧部分对置的位置，分别形成有密封槽36、37。在密封槽36、37安装 有0型环38、39,对孔34与中空轴11之间进行密封。在中空轴11的外周部，还在相比密封 槽37靠基端侧的位置形成有环状的固定槽40。在喷嘴座32的侧壁，与中空轴11的固定 槽40对置地贯通有螺钉孔42。进而，通过将中空轴11的前端部插入于喷嘴座32的孔34， 在螺钉孔42拧入固定螺钉41，并使其前端部与中空轴11的固定槽40卡合而进行按压，将 喷嘴座32固定于中空轴11。中空轴11通过其前端部与孔34的底部抵接而规定其插入位 置。通过中空轴11插入于孔34,在孔34的大径部34A与中空轴11之间形成有喷嘴室43。
[0025] 在插入于喷嘴座32的孔34的中空轴11的侧壁贯通形成有与喷嘴室43连通的一 个或者多个喷嘴贯通孔44。在本实施方式中，喷嘴贯通孔44沿着圆周方向等间隔地设置有 4个。各喷嘴贯通孔44的截面积小于中空轴11的冷却介质通路17的截面积，多个喷嘴贯 通孔44的合计截面积大于冷却介质通路17的截面积。
[0026] 喷嘴主体33形成为尖细形状，且通过将形成于基端部的螺纹部45拧入喷嘴座32 的螺钉孔35而被安装于喷嘴座32。在喷嘴主体33,沿着其轴向贯通形成有喷嘴通路46,喷 嘴通路46的基端与喷嘴室43连接、前端在喷嘴主体33的前端部开口。喷嘴通路46的截 面积小于中空轴11的冷却介质通路17的截面积。
[0027] 以下对以上述方式构成的本实施方式的作用进行说明。
[0028] 外壳2是在大致长方体的箱状的主体收纳活动喷嘴单元3以及马达4并将内部密 闭的部件。在外壳2,将连接于被收纳在其内部的马达4以及原点位置传感器29的导线汇 集而成的连接器部2A在图1中的端部的上部突出。在连接器部2A的上端部安装有用于将 这些导线连接于外部的控制电路的连接器30。
[0029] 在外壳2的内表面，沿着长边方向或者长边方向的正交方向突出有多个肋2B。进 而，当利用管接头27将借助结合部件22 -体地结合的活动喷嘴单元3 (壳体6)以及马达 4经由密封件25以及垫圈26固定于外壳2时，至少一部分肋2B的前端部与壳体6或者马 达4抵接，由此，在壳体6以及马达4与外壳2的内壁之间形成有间隙C。通过将管接头27 拧入入口通路19的螺纹部19A，借助结合部件22 -体化了的活动喷嘴单元3 (壳体6)以 及马达4隔着由弹性体构成的密封件25被安装于外壳2,由此被弹性地支承于外壳2。此 夕卜，由于仅在一个部位活动喷嘴单元3以及马达4被固定于外壳2,因此在其他部分不会与 外壳2的内壁接触，能够容易地形成间隙C。
[0030] 在外壳2的背部一体地形成有大致平板状的安装板2C。在安装板2C设置有圆孔、 长孔等适当的形状的安装孔2D。进而，在安装孔2D插入螺栓等适当的紧固件，从而将冷却 介质喷射装置1安装于加工机械等。
[0031] 在本实施方式中，考虑到轻型化以及生产性，外壳2由合成树脂制作，但也可以由 铸铝等金属、或者其他的材质制作。并且，也可以将外壳2的一部分用金属制作。
[0032] 其次对以上述方式构成的本实施方式的作用进行说明。
[0033] 冷却介质喷射装置1以喷嘴31朝向适当的方向的状态安装于NC机床、加工中心 等自动机床。并且，入口通路19经由管接头27与包含泵等的冷却介质的供给源连接，马达 4以及原点位置传感器29经由设置于外壳2的连接器30与控制电路连接。进而，从入口通 路19供给冷却介质，并通过入口室10、贯通孔18以及冷却介质通路17、喷嘴贯通孔44、喷 嘴室43以及喷嘴主体33的喷嘴通路46进行喷射。
[0034] 通过使马达4的输出轴23旋转来控制连结于输出轴23的中空轴11的旋转角，由 此能够调整喷嘴31的旋转角度，能够朝所希望的方向喷射冷却介质。另外，也可以省略形 成于壳体6内的入口室10,从入口通路19朝中空轴11的贯通孔18直接供给冷却介质。
[0035] 由此，能够根据因自动机床的工具的更换而导致的工具前端位置的变化、因机械 加工的进行而导致的从喷嘴到加工位置为止的距离的变化等调整喷嘴31的旋转角，从而 朝加工部位正确地喷射冷却介质。此时，由于作为马达4使用步进马达，因此能够进行基于 开环的控制，与使用伺服马达而进行基于闭环的控制的情况相比较，能够简化马达的驱动 电路。
[0036] 在控制喷嘴31的旋转角之际，除了为了使冷却介质准确地与切削加工部位碰撞 而调节喷嘴的喷射角度之外，通过以通过喷射冷却介质拭去加工部位的切屑的方式使喷嘴 31在更广的角度范围移动，能够促进切屑的除去。并且，喷嘴的旋转能够以恒定速度进行， 或者一边使速度变化一边进行。并且，通过作为马达4使用步进马达，通过将用于进行NC 机床的辅助动作的控制码（所谓的Μ码）作为马达4的控制信号加以利用，能够进行使喷 嘴31的旋转角追随于加工部位的控制，因此能够使冷却介质喷射装置的控制电路简单化。
[0037] 通过使冷却介质在使喷嘴31旋转的中空轴11的内部的冷却介质通路17中流通， 能够实现冷却介质喷射装置1的小型化、特别是轴向尺寸的缩短，并且，能够减少需要进行 密封的部位，从而能够提高防滴性以及防尘性。并且，通过设置气体供给口 30,朝外壳2内 供给气体而使外壳2内始终为正压，能够有效地防止冷却介质的飞沫以及微小的切屑等异 物侵入外壳2。
[0038] 马达4(步进马达）的输出轴23的旋转角的初始位置的原点调整（0点调整）能 够基于安装于中空轴11的原点位置传感器29的检测位置进行。此时，喷嘴31由固定螺钉 40固定于中空轴11，相对于安装有原点位置传感器29的中空轴11能够固定在任意的原点 位置，因此，无需改变外壳2内的原点位置传感器29的固定位置就能够容易地进行喷嘴31 的原点调整。
[0039] 通过使喷嘴主体33的喷嘴通路46的截面积充分小于冷却介质通路17的截面积， 能够提高喷射压力。由此，能够提高所喷射的冷却介质的直进性，能够朝必要部位高效地供 给冷却介质。
[0040] 此时，当在中空轴11的冷却介质通路17中流动的冷却介质从喷嘴贯通孔44朝喷 嘴室43流动之际，其方向转换成指教方向，因此会产生因冷却介质与内侧的壁碰撞而导致 的冲击力。但是，在本实用新型中，冷却介质从冷却介质通路17通过多个喷嘴贯通孔44朝 更广的空间即喷嘴室43流动，流速降低，因此，在流入截面积小的喷嘴通路46之际，作用于 喷嘴主体33的冲击力减轻。并且，由于借助喷嘴室43的容积在喷嘴室43蓄积有足够的量 的冷却介质，因此能够使朝向喷嘴通路46的冷却介质的流动稳定化。并且，由于多个喷嘴 贯通孔44的合计截面积大于中空轴11的冷却介质通路17的截面积，因此冷却介质通过贯 通孔44从冷却介质通路17朝喷嘴通路46通过之际的能量损失被抑制，因此能够抑制急剧 的压力下降，进一步能够使冷却介质与喷嘴室43的内侧碰撞而作用的冲击力分散，由此能 够防止喷嘴31从中空轴11脱出。
[0041] 对于喷嘴主体33,由于喷射冷却介质时发挥作用的流体力减轻，因此无需要求高 强度，因此能够用合成树脂等制造，能够实现轻型化以及低成本化。喷嘴主体33通过将螺 纹部45拧入螺钉孔35而被安装于喷嘴座32,因此能够容易地更换喷嘴主体33,能够根据 所使用的加工机械等变更喷嘴主体33的形状。
[0042] 由于在外壳2的内壁形成肋2Β，从而在外壳2与活动喷嘴单元3(壳体6)以及马 达4之间设置间隙C，因此因马达4的工作而产生的热难以传递至外壳2,能够抑制外壳2 的表面的温度上升。另外，马达4由在中空轴11的冷却介质通路17中流动的冷却介质经 由连结于中空轴11的马达4的输出轴23被冷却。并且，一体化了的活动喷嘴单元3以及 马达4隔着由弹性体构成的密封件25由外壳2弹性地支承，因此，同与外壳2之间的间隙 C协作，在与外壳2之间振动难以传递，能够减轻因振动而导致的影响。
[0043] 另外，在上述实施方式中，代替在外壳2设置肋2B，也可以在壳体6以及马达4侧 设置肋，或者卷绕带状的部件，由此在外壳2与活动喷嘴单元3 (壳体6)以及马达4之间形 成间隙C。并且，外壳2也可以其一部分由热传导性的金属等形成，并使该部分与马达4接 触而进行散热。
[0044] 附图标记说明：
[0045] 1 :冷却介质喷射装置；2 :壳体；2B :肋；4 :马达；6 :壳体；11 :中空轴；17 :冷却介 质通路；18 :贯通孔；19 :入口通路；23 :输出轴；25 :密封件（弹性体）；31 :喷嘴；C :间隙。
【权利要求】
1. 一种冷却介质喷射装置， 该冷却介质喷射装置具备： 喷射冷却介质的喷嘴；以及 调整所述喷嘴的旋转角度的马达， 所述冷却介质喷射装置的特征在于， 所述冷却介质喷射装置具备： 壳体；中空轴，该中空轴以能够旋转的方式液密地插入于所述壳体，且在内部形成有冷 却介质通路；贯通孔，该贯通孔设置于所述中空轴的侧壁；入口通路，该入口通路设置于所 述壳体，且经由所述贯通孔与所述冷却介质通路连通；以及外壳，该外壳收纳所述壳体以及 所述马达， 所述中空轴的一端部和所述马达的输出轴配置在同轴上且连结在一起， 所述马达和所述壳体被一体化，一体化后的所述马达以及所述壳体由所述外壳经由弹 性体支承，在所述壳体以及所述马达与所述外壳之间形成有间隙。
2. 根据权利要求1所述的冷却介质喷射装置，其特征在于， 在所述外壳侧、或者所述马达以及所述壳体侧设置有肋，该肋的至少一部分与所述壳 体以及所述马达侧、或者所述外壳侧抵接，从而形成有所述间隙。
【文档编号】B23Q11/10GK203901001SQ201420275309
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】荻原英之 申请人:美蓓亚株式会社