JP5235610B2 - 工作機械の加工粉排出装置 - Google Patents

Description

本発明は、主軸に装着された工具により被加工物を加工するようにした工作機械に関し、詳細には被加工物を加工する際に発生する加工粉を機外に排出するようにした加工粉排出装置に関する。

この種の加工粉排出装置を備えた工作機械として、例えば、特許文献１には、工具の周囲を囲むように切屑収納体を回転不能に設け、該切屑収容体に吸引機構を接続し、加工中に発生する切り屑を切屑収容体内から吸引して機外に排出するようにしたものが提案されている。
特開２０００−７３４号公報

ところで、前記従来装置のように、工具を囲むように設けた切屑収納体により加工中に発生する加工粉を吸引する場合には、切屑収容体からこぼれた加工粉の一部がテーブル上に飛散した状態で残ることとなる。この残った加工粉はオペレータにより回収せざるを得ないことから、作業性及び生産性が低下するという問題がある。

本発明は、前記従来の実情に鑑みてなされたもので、オペレータによる加工粉の回収作業を不要にでき、作業性及び生産性を向上できる工作機械の加工粉排出装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、回転駆動される主軸に装着された工具により被加工物を加工する際に発生する加工粉を排出する工作機械の加工粉排出装置であって、前記被加工物を囲むように形成され、かつ前記工具が進入可能の開口を有するカバー部材と、該カバー部材内を吸引通路を介して吸引する吸引機構と、前記主軸に着脱可能に装着された蓋部材を有し、該蓋部材により前記開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整可能とする開口調整機構とを備えたことを特徴としている。

ここで本発明において、開口の面積，位置を調整可能とするとは、所要の面積，位置に調整し、その状態で吸引する場合及び面積，位置を連続的に変化させながら吸引する場合を含む。

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械の加工粉排出装置において、前記開口調整機構は、前記主軸を軸方向及び軸直角方向に移動させることにより、前記蓋部材が前記開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整するように構成されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１に記載の工作機械の加工粉排出装置において、前記開口調整機構は、前記主軸を軸方向に移動させるとともに、前記カバー部材を主軸の軸直角方向に移動させることにより、前記蓋部材が前記開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整するように構成されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３に記載の工作機械の加工粉排出装置において、多数の工具ホルダを保持する工具マガジンと、該工具マガジンの次加工工具ホルダと前記主軸に装着された加工済み工具ホルダとを交換する交換アームとを有する自動工具交換装置をさらに備え、前記被加工物は、前記主軸に対向するように、かつ前記軸直角方向に移動可能に配置されたテーブル上に搭載され、前記カバー部材は、前記テーブル上に固定され、前記主軸に対向する面に前記開口を有し、前記工具マガジンは、前記蓋部材をホルダ本体に固定してなる蓋ホルダを保持しており、前記自動工具交換装置は、前記主軸に装着された加工済み工具ホルダと前記工具マガジンに保持された蓋ホルダとを交換するように構成されていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項２又は３に記載の工作機械の加工粉排出装置において、前記カバー部材の開口及び前記蓋部材は、円形状をなすように形成されていることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項２又は３に記載の工作機械の加工粉排出装置において、前記蓋部材の周縁には、少なくとも１つの切欠きが形成されていることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項２又は３に記載の工作機械の加工粉排出装置において、前記カバー部材の開口の外側には、小径の孔が形成されていることを特徴としている。

ここで本発明において、前記小径の孔は、カバー部材の開口の周縁あるいは開口から離れた位置、例えばカバー部材の側壁部分等に形成される。

請求項８の発明は、請求項１に記載の工作機械の加工粉排出装置において、前記カバー部材は、その少なくとも一部が外部から目視可能な透明樹脂により形成されていることを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項１に記載の工作機械の加工粉排出装置において、前記吸引機構は、前記カバー部材に接続された第１吸引通路と、該カバー部材の第１吸引通路の反対側に接続された第２吸引通路とを有することを特徴としている。

ここで本発明において、第１吸引通路及び第２吸引通路は、互いに対向する位置に配置され、あるいは対向しない位置に配置される。

請求項１の発明に係る加工粉排出装置によれば、被加工物を囲むカバー部材と、該カバー部材内を吸引する吸引機構と、カバー部材の開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整する開口調整機構とを備えたので、開口の面積，位置を調整することによりカバー部材内での空気流の流速を変化させたり、空気流の方向を変化させたりすることができる。これによりカバー部材の開口から流入した空気とともに、加工粉が吸引通路から吸引され、機外に排出されることとなる。その結果、オペレータによる加工粉の回収作業を不要にでき、作業性及び生産性を向上できる。

請求項２の発明では、主軸に装着された蓋部材を、主軸の軸方向及び軸直角方向に移動させることにより開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整するようにしたので、主軸の加工動作を利用して蓋部材を移動させることができ、新たな移動機構を不要にできる。

請求項３の発明では、主軸に装着された蓋部材を、主軸の軸方向に移動させるとともに、カバー部材を軸直角方向に移動させることにより開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整するようにしたので、新たな移動機構を不要にできる。

また主軸及びテーブルの軸方向及び軸直角方向の移動量を設定する加工プログラムを利用して、開口の面積及び位置の少なくとも一方の調整プログラムを予め設定することが可能となる。これにより加工粉の自動排出が可能となり、作業性及び生産性をより一層高めることができる。

請求項４の発明では、自動工具交換装置により主軸に装着された加工済み工具ホルダと工具マガジンに保持された蓋ホルダとを交換するようにしたので、加工終了とともに蓋ホルダが主軸に装着されることとなり、蓋ホルダの脱着作業を自動化することができる。

請求項５の発明では、カバー部材の開口及び蓋部材を円形状にしたので、例えば、矩形状とする場合に比べて開口の面積，位置の調整が容易であり、加工粉の排出効率を高めることができる。

請求項６の発明では、蓋部材の周縁に切欠きを形成したので、該切欠きから空気流をカバー部材内に導入することができる。また、該蓋部材をカバー部材の開口縁に一致させた状態で回転させることにより、前記切欠きからの空気流の流入位置が連続的に変化し、従って蓋部材の軸方向移動又は軸直角方向移動を不要にできる。

請求項７の発明では、カバー部材の開口の外側に小径の孔を形成したので、蓋部材により調整された開口から流入した空気流とともに、小径孔から流入した空気流により加工粉を効率良く排出することができる。例えば、小径孔をカバー部材のコーナー部に設けた場合には、カバー部材内の底コーナー部に溜まり易い加工粉の排出が容易となる。

請求項８の発明では、カバー部材の少なくとも一部を透明樹脂により形成したので、外部からカバー部材内の加工粉の排出状況が目視により確認することができ、加工粉を残すことなく確実に排出することができる。

請求項９の発明では、カバー部材に接続された第１吸引通路と、該カバー部材の第１吸引通路の反対側に接続された第２吸引通路とを備えたので、加工粉の排出をより一層確実にかつ迅速に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図４は、本発明の一実施形態による工作機械の加工粉排出装置を説明するための図であり、図１は立形マシニングセンタ（工作機械）の斜視図、図２は加工粉排出装置の断面図、図３は加工粉排出装置の斜視図、図４は蓋部材による開口面積の調整状態を示す斜視図である。

図において、１は立形マシニングセンタを示している。該立形マシニングセンタ１は、ベッド２と、該ベッド２の奥部分に立設されたコラム３と、該コラム３の前面に上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在に支持された主軸頭４と、前記ベッド２の手前部分に前後方向（Ｙ軸方向）に移動自在に支持されたサドル５と、該サドル５上に左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在に支持されたテーブル６とを備えている。

前記主軸頭４内には、主軸７が回転自在に支持され、該主軸７は主軸頭４に内蔵された駆動モータ（不図示）により回転駆動される。

前記立形マシニングセンタ１は、加工済み工具と次加工工具とを自動的に交換する自動工具交換装置１０を備えている。この自動工具交換装置１０は、前記コラム３の側壁に配置された工具マガジン１１と、該工具マガジン１１と前記主軸７との間に配置された工具交換アーム１２とを有する。

前記工具マガジン１１は、多数の工具ホルダＴを収容保持し、次加工工具ホルダを所定の工具交換位置に旋回割り出しするように構成されている。前記工具交換アーム１２により、工具交換位置に割り出された次加工工具と前記主軸７の加工済み工具とが交換される。

前記各工具ホルダＴは、軸線をＸ軸方向に向けて工具マガジン１１に保持され、工具交換位置にて軸線がＺ軸方向を向くように回動される。

前記立形マシニングセンタ１は、前記主軸７に着脱可能に装着された工具により被加工物Ｗを加工する際に発生する加工粉を排出する加工粉排出装置１４を備えている。

該加工粉排出装置１４は、前記被加工物Ｗを囲むように形成され、かつ工具が進入可能な開口１５ａを有するカバー部材１５と、該カバー部材１５内を吸引する吸引機構１６と、前記開口１５ａの面積及び位置を調整可能とする開口調整機構１７とを備えており、詳細には以下の構造を有する。

前記カバー部材１５は、側壁部材１５ｂと天壁部材１５ｃとにより直方体状の箱体をなしており、前記被加工物Ｗを囲むようにテーブル６に固定されている。なお、前記カバー部材１５の少なくとも一部を透明樹脂板で構成することを可能であり、このようにすれば内部を目視できる。

前記カバー部材１５の天壁部材１５ｃに前記開口１５ａが形成されている。該開口１５ａは、円形をなしており、前記主軸７に装着された工具による被加工物Ｗへの切削加工を許容する大きさに設定されている。

前記吸引機構１６は、前記カバー部材１５の右側壁を形成する側壁部材１５ｂに連通接続された吸引パイプ１８と、該吸引パイプ１８に着脱可能に接続された吸引ホース（吸引通路）１６ａと、該吸引ホース１６ａの下流端が接続され、機外に設置された吸引源１６ｂとを有する。該吸引源１６ｂには、不図示の吸引モータ及び前記吸引ホース１６ａを介して吸引した加工粉を貯留する回収箱が収容されている。

前記開口調整機構１７は、円板状の蓋部材１９ａをホルダ本体１９ｂに固定してなる蓋ホルダ１９を前記主軸７に着脱自在に装着し、該主軸７をＺ軸方向に、前記テーブル６をＸ軸，Ｙ軸方向にそれぞれ相対移動させることにより前記開口１５ａの面積及び位置を調整するように構成されている。前記蓋部材１９ａは、前記カバー部材１５の開口１５ａと略同じ径を有する。

前記蓋ホルダ１９は、前記工具マガジン１１に収容保持されており、加工終了時に、自動工具交換装置１０により、前記主軸７に装着された加工済み工具ホルダと交換される。

本実施形態の立形マシニングセンタ１は、カーボン，マグネシウム合金，合成樹脂，あるいはセラミック等の被加工物Ｗを乾式切削により加工を施すものである。

そして、予め設定された所定の加工プログラムに基づいた被加工物Ｗの切削加工が終了すると、自動工具交換装置１０が加工済み工具と蓋ホルダ１９とを交換し、該蓋ホルダ１９を主軸７に装着する。吸引機構１６が作動するとともに、主軸７が下降し、蓋部材１９ａをカバー部材１５の開口１５ａに近接させて隙間を調整する。例えば、蓋部材１９ａと開口１５ａの軸線を一致させた状態で該蓋部材１９ａを開口１５ａに近接させ、該蓋部材１９ａと開口１５ａの周縁の隙間を小さくする（図２参照）。すると、該隙間からカバー部材１５内に高い流速で空気が流入し、該空気流により加工粉が巻き上げられ、吸引ホース１６ａに吸い込まれることとなる。

ここで、カバー部材１５内の吸引ホース１６ａの反対側（左側）部分に加工粉が残留する場合には、図４に示すように、蓋部材１９ａをＸ軸方向右側に少しずらせることにより左側のみに隙間を設ける。これにより、前記開口１５ａの実質的な面積が前記隙間の大きさとなり、また実質的な位置が左側に偏位することとなる。この左側の隙間から吸い込まれる高い流速の空気流により、前記残留している加工粉を集中的に排出することが可能となる。この後、加工が終了した被加工物Ｗを取り出し、次の被加工物をセットするとともに、自動工具交換装置１０が蓋ホルダ１９と次加工工具ホルダとを交換する。

このように本実施形態によれば、テーブル６に搭載された被加工物Ｗを囲むカバー部材１５と、該カバー部材１５内を吸引ホース１６ａを介して吸引する吸引機構１６と、前記カバー部材１５の開口１５ａの面積及び位置を調整する開口調整機構１７とを備えたので、該開口調整機構１７の蓋部材１９ａにより開口１５ａの実質的な面積及び位置を調整することによりカバー部材１５内での空気流の流速を変化させたり、空気流の流入方向，流入位置を変化させたりすることができる。これによりカバー部材１５内の加工粉は、該カバー部材１５の開口１５ａから流入した空気とともに吸引ホース１６ａから吸引され、機外に排出されることとなる。その結果、オペレータによる加工粉の回収作業を不要にでき、作業性及び生産性を向上できる。

本実施形態では、Ｚ軸方向に移動可能な主軸７と、Ｘ軸，Ｙ軸方向に移動可能なテーブル６とを相対移動させることにより、前記主軸７に装着された蓋ホルダ１９により開口１５ａの面積や位置を調整するようにしたので、新たな移動機構を設けることなく開口の面積や位置を精度良く調整することができ、コストの上昇を招くことなく加工粉の排出効率を高めることができる。

また前記主軸７及びテーブル６の軸方向移動量を設定する加工プログラムを利用して、前記蓋ホルダ１９による開口の面積や位置の調整プログラムを予め設定することが可能となる。これにより加工粉の自動排出が可能となり、作業性及び生産性をより一層高めることができる。この蓋ホルダ１９の調整プログラムは、予め実験等により加工粉の排出傾向を求め、これに基づいて作成することができる。

本実施形態では、自動工具交換装置１０により主軸７に装着された加工済み工具ホルダと工具マガジン１１に収容保持された蓋ホルダ１９とを交換するようにしたので、加工終了とともに蓋ホルダ１９が主軸７に装着されることとなり、蓋ホルダ１９の脱着作業を自動化することができる。

本実施形態では、前記カバー部材１５の開口１５ａ及び蓋部材１９ａを円形にしたので、例えば、矩形状にする場合に比べて開口の面積や位置の調整が容易であり、加工粉の排出効率を高めることができる。

また、前記カバー部材１５の側壁部材又は天壁部材を透明樹脂板により形成することもでき、このようにした場合は、外部からカバー部材１５内の加工粉の排出状況が目視により確認することができ、加工粉を残すことなく確実に排出することができる。

ここで、前記実施形態では、蓋部材１９ａをＺ軸方向及びＸ軸，Ｙ軸方向に移動させることにより開口の面積や位置を調整するようにしたが、本発明の調整方法はこれに限られるものではない。

例えば、図５に示すように、蓋部材１９ａの縁部に切欠き凹部１９ｄを形成し、該蓋部材１９ａを開口１５ａと同じ高さ位置で回転させることにより、切欠き凹部１９ｄを開口１５ａの周縁に沿って移動させてもよい。このようにした場合には、主軸７の回転移動だけで空気流を任意の位置からカバー部材１５内に導入することができ、主軸の軸方向位置の調整やテーブル位置の調整を不要にできる。

また、前記開口の面積や位置の調整については、所要の面積，位置に調整した状態で吸引する場合だけでなく、この面積や位置を連続的に変化させながら吸引するようにしても良い。

さらにまた、例えば、図３に示すように、カバー部材１５の天壁部材１５ｃのコーナー部に小径孔１５ｄを形成してもよい。このようにした場合には、蓋部材１９ａにより調整された隙間から流入した空気流及び前記各小径孔１５ｄから流入した空気流によりカバー部材１５内のコーナー部に堆積した加工粉を効率良く排出することができる。

なお、前記小径孔の配置位置については、カバー部材１５の天壁部分に限られるものではなく、例えば加工粉の滞留状況に応じて、側壁部分に小径孔を形成しても良い。

前記実施形態では、カバー部材１５の右側壁に固定した吸引パイプ１８に吸引ホース１６ａを接続したが、さらにカバー部材１５左側壁に吸引パイプ１８′を固定し、これに吸引ホース１６ａ′を接続してもよい。このようにした場合には、加工粉を左右の吸引ホース１６ａ，１６ａ′により吸引することができ、加工粉の排出をより一層確実にかつ迅速に行うことができる。

また、前記実施形態では、前記吸引パイプ１８，１８′を互いに対向するように配置したが、本発明では、前記両吸引パイプ１８，１８′を対向しない位置に配置しても良い。この場合、加工粉の滞留状況に応じて吸引パイプの配置位置を設定することとなる。

前記実施形態では、立形マシニングセンタを例に説明したが、本発明は、主軸を軸線が水平となるように搭載した横形マシニングセンタにも適用できる。

なお、前記実施形態では、主軸がＺ軸方向にのみ移動可能で、テーブルひいてはカバー部材がＹ軸及びＸ軸方向に移動する場合を説明したが、本発明は、主軸がＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動可能な工作機械にも適用できる。この場合にも、主軸に蓋部材を装着することにより、主軸の加工動作を利用して蓋部材を移動させることができ、新たな移動機構を不要にできる。

本発明の一実施形態による加工粉排出装置を備えた立形マシニングセンタの斜視図である。 前記加工粉排出装置の断面図である。 前記加工粉排出装置の斜視図である。 前記加工粉排出装置の開口調整状態を示す斜視図である。 前記加工粉排出装置の蓋部材の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 立形マシニングセンタ（工作機械）
７ 主軸
１０ 自動工具交換装置
１１ 工具マガジン
１２ 交換アーム
１４ 加工粉排出装置
１５ カバー部材
１５ａ 開口
１５ｄ 小径孔
１６ 吸引機構
１６ａ 吸引ホース（吸引通路）
１７ 開口調整機構
１９ 蓋ホルダ
１９ａ 蓋部材
１９ｂ ホルダ本体
１９ｄ 切欠き凹部
Ｗ 被加工物

Claims (9)

1. 回転駆動される主軸に装着された工具により被加工物を加工する際に発生する加工粉を排出する工作機械の加工粉排出装置であって、
   前記被加工物を囲むように形成され、かつ前記工具が進入可能の開口を有するカバー部材と、
   該カバー部材内を吸引通路を介して吸引する吸引機構と、
   前記主軸に着脱可能に装着された蓋部材を有し、該蓋部材により前記開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整可能とする開口調整機構と
   を備えたことを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。
2. 請求項１に記載の工作機械の加工粉排出装置において、
   前記開口調整機構は、前記主軸を軸方向及び軸直角方向に移動させることにより、前記蓋部材が前記開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整するように構成されている
   ことを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。
3. 請求項１に記載の工作機械の加工粉排出装置において、
   前記開口調整機構は、前記主軸を軸方向に移動させるとともに、前記カバー部材を主軸の軸直角方向に移動させることにより、前記蓋部材が前記開口の面積及び位置の少なくとも一方を調整するように構成されている
   ことを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。
4. 請求項３に記載の工作機械の加工粉排出装置において、
   多数の工具ホルダを保持する工具マガジンと、該工具マガジンの次加工工具ホルダと前記主軸に装着された加工済み工具ホルダとを交換する交換アームとを有する自動工具交換装置をさらに備え、
   前記被加工物は、前記主軸に対向するように、かつ前記軸直角方向に移動可能に配置されたテーブル上に搭載され、
   前記カバー部材は、前記テーブル上に固定され、前記主軸に対向する面に前記開口を有し、
   前記工具マガジンは、前記蓋部材をホルダ本体に固定してなる蓋ホルダを保持しており、
   前記自動工具交換装置は、前記主軸に装着された加工済み工具ホルダと前記工具マガジンに保持された蓋ホルダとを交換するように構成されている
   ことを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。
5. 請求項２又は３に記載の工作機械の加工粉排出装置において、
   前記カバー部材の開口及び前記蓋部材は、円形状をなすように形成されていることを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。
6. 請求項２又は３に記載の工作機械の加工粉排出装置において、
   前記蓋部材の周縁には、少なくとも１つの切欠きが形成されていることを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。
7. 請求項２又は３に記載の工作機械の加工粉排出装置において、
   前記カバー部材の開口の外側には、小径の孔が形成されていることを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。
8. 請求項１に記載の工作機械の加工粉排出装置において、
   前記カバー部材は、その少なくとも一部が外部から目視可能な透明樹脂により形成されていることを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。
9. 請求項１に記載の工作機械の加工粉排出装置において、
   前記吸引機構は、前記カバー部材に接続された第１吸引通路と、該カバー部材の第１吸引通路の反対側に接続された第２吸引通路とを有することを特徴とする工作機械の加工粉排出装置。

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