JP2002233926A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 工作機械
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させて前記ワークを加工する工作機械であって、前記工具が装着される主軸を有した主軸頭が左右方向及び上下方向に移動し、前記ワークが載置されるテーブルが前後方向に移動する工作機械において、
機械の基台となるベッドと、
前記ベッドの中央部に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられ、切屑を受容するトラフを納める１本の凹溝部と、
前記ベッド上の後部で左右方向に伸長して設けられた案内に沿って移動するコラムと、
前記工具を装着する主軸を有し、前記コラムの前部で上下方向に伸長して設けられた案内に沿って移動する主軸頭と、
前記ベッドの凹溝部を跨いで設けられ、前記ベッド上の前部で前後方向に伸長して設けられた案内に沿って移動するテーブルと、
前記ベッドの凹溝部内に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって取付けられ、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材で成るトラフと、
前記テーブルの前部及び後部にテーブルの前後方向の移動の案内を覆って設けられ、落下した切屑を前記トラフに導くテレスコピックカバーと、
前記トラフ内に設けられ、落下した切屑を機外へ排出するチップコンベアと、
を具備し、前記ベッドの中央部に設けられたトラフ内に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑が落下するようにしたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】 ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させて前記ワークを加工する工作機械であって、コラムがベッド上の後部で左右方向に移動し、前記工具が装着される主軸を有した主軸頭が前記コラムの前部で上下方向に移動し、前記ワークが載置されるテーブルがベッド上の前部で前後方向に移動する工作機械において、
中央部に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑を受容するトラフを納める凹溝部が形成されたベッドと、
前記ベッドの凹溝部を跨いで設けられ、前記ベッド上の前部で前後方向に伸長して設けられた案内に沿って移動するテーブルと、
前記ベッドの凹溝部内に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって取り付けられ、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材で成るトラフと、
前記テーブルの前部及び後部に前記テーブルの前後方向の移動の案内を覆って設けられ、前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑を落下可能にして、落下した切屑を前記トラフに導くテレスコピックカバーと、
加工領域を取り囲み、前記トラフに切屑を導くため左右から谷形に傾斜した傾斜部を有するスプラッシュガードと、
前記スプラッシュガードの後部壁を形成し、前記主軸を前記加工領域へ突出させる開口部を有し、前記コラム及び主軸頭に連れられて移動し、前記コラム及び主軸頭の移動の案内を覆って設けられた平面状カバーと、
前記トラフ内に設けられ、落下した切屑を機外へ排出するチップコンベアと、
を具備し、前記ベッドの中央部に設けられたトラフ内に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑が落下するようにしたことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させてワークを加工する工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械にあっては、ワークを機械加工する際に生じる大量の切屑を如何に効率良く装置外に排出するかが１つの重要なテーマであり、種々の研究開発が行われている。例えば、特公平６−２８８３５号公報、実開昭５８−９３４３７号公報には、テーブルの両側にトラフを設け、各側のトラフで個別に切屑を排除する構造が提案されている。すなわち、特公平６−２８８３５号公報の第４図には、立形マシニングセンタにおいて、Ｘ、Ｙ軸方向に移動するテーブルが設けられ、テーブルの両側にトラフが設けられて切屑を受け、各トラフ内の切屑排出手段で切屑が機外へ排出される構成が開示されている。また実開昭５８−９３４３７号公報の第３図には、横形マシニングセンタにおいて、Ｚ軸方向に移動するテーブルが設けられ、テーブルの両側にトラフが設けられて切屑を受け、各トラフ内の流体を利用した切屑排出手段で切屑が搬出される構成が開示されている。
【０００３】
また、本願出願人が本願出願後、新たに知り得た従来技術、すなわち、特開平６−９１４５７号公報、特開平４−２８３０４１号公報、特開昭６１−１０３７５４号公報、実願昭６２−１２４０４３号（実開昭６４−３０１４１号）のマイクロフィルム、米国特許第５１８１８９８号をここに挙げる。
特開平６−９１４５７号公報には、工具を装着する主軸がＸ、Ｙ軸方向に移動し、ワークを載置するテーブルがＺ軸方向に移動する機械の全体構成が開示されている。そして、切屑の処理は、テーブルの片側又は両側に傾斜させたカバーによって切屑を落下させている。特願平４−２８３０４１号公報には、コラムがＺ軸方向に移動し、主軸頭がＹ軸方向に移動する機械が開示されている。そして、切屑の処理については特に開示されていないが、ベッドの中央部と左右両側に切屑受け用の凹溝が形成されている。
【０００４】
特開昭６１−１０３７５４号公報には、ベッドの中央部に切屑落下のための凹形状の開口が設けられ、落下した切屑をチップコンベアで排出する機械が開示されている。しかし、切屑落下のための開口がテーブルの移動ストロークの全域にわたって設けられていないので、切屑がベッド上に溜まることがある。実願昭６２−１２４０４３号（実開昭６４−３０１４１号）のマイクロフィルムには、サドルがＺ軸方向に移動し、テーブルがＸ軸方向に移動する機械が開示されている。切屑処理のために、スクリューコンベア用のトラフがベッドとの間に断熱材又は空間を設けて取付けられている。しかし、トラフがＺ軸の移動ストロークの全域にわたって設けられていないので、切屑の処理が不完全である。米国特許第５１８１８９８号には、スプラッシュガードを設けた機械で、そのスプラッシュガードの下部に切屑受け部に向けて切屑を落下させる傾斜部を設けた構成が開示されている。しかし、切屑を受容する薄板部材でなるトラフが設けられていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術の構造においては、トラフがテーブルの両側の２箇所に分散しているので、各トラフに切屑排出手段がそれぞれ必要となり、構造が複雑化する。また、各トラフの幅寸法は、トラフ用として割り当てられた寸法を二分したような小さなものとなり、機械全体をコンパクトに作ろうとするといきおい各トラフの幅は狭くなり、このため、各トラフには切屑の溜まりができ易い。また、トラフが中央部に設けられたものであっても、切屑落下用の開口又は切屑を受容するトラフが、テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられていないので、ベッド上に切屑が溜ってしまうという問題点があった。
そこで、本発明においては、斯かる不都合を伴うことがなく、切屑の収集・排出性能が優れたコンパクトな工作機械を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明によれば、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させて前記ワークを加工する工作機械であって、前記工具が装着される主軸を有した主軸頭が左右方向及び上下方向に移動し、前記ワークが載置されるテーブルが前後方向に移動する工作機械において、機械の基台となるベッドと、前記ベッドの中央部に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設けられ、切屑を受容するトラフを納める１本の凹溝部と、前記ベッド上の後部で左右方向に伸長して設けられた案内に沿って移動するコラムと、前記工具を装着する主軸を有し、前記コラムの前部で上下方向に伸長して設けられた案内に沿って移動する主軸頭と、前記ベッドの凹溝部を跨いで設けられ、前記ベッド上の前部で前後方向に伸長して設けられた案内に沿って移動するテーブルと、前記ベッドの凹溝部内に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって取付けられ、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材で成るトラフと、前記テーブルの前部及び後部にテーブルの前後方向の移動の案内を覆って設けられ、落下した切屑を前記トラフに導くテレスコピックカバーと、前記トラフ内に設けられ、落下した切屑を機外へ排出するチップコンベアと、を具備し、前記ベッドの中央部に設けられたトラフ内に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑が落下するようにした工作機械が提供される。
【０００７】
また、前述の目的を達成するために、本発明によれば、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させて前記ワークを加工する工作機械であって、コラムがベッド上の後部で左右方向に移動し、前記工具が装着される主軸を有した主軸頭が前記コラムの前部で上下方向に移動し、前記ワークが載置されるテーブルがベッド上の前部で前後方向に移動する工作機械において、中央部に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑を受容するトラフを納める凹溝部が形成されたベッドと、前記ベッドの凹溝部を跨いで設けられ、前記ベッド上の前部で前後方向に伸長して設けられた案内に沿って移動するテーブルと、前記ベッドの凹溝部内に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって取り付けられ、落下した切屑を受容する凹形状の薄板部材で成るトラフと、前記テーブルの前部及び後部に前記テーブルの前後方向の移動の案内を覆って設けられ、前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑を落下可能にして、落下した切屑を前記トラフに導くテレスコピックカバーと、加工領域を取り囲み、前記トラフに切屑を導くため左右から谷形に傾斜した傾斜部を有するスプラッシュガードと、前記スプラッシュガードの後部壁を形成し、前記主軸を前記加工領域へ突出させる開口部を有し、前記コラム及び主軸頭に連れられて移動し、前記コラム及び主軸頭の移動の案内を覆って設けられた平面状カバーと、前記トラフ内に設けられ、落下した切屑を機外へ排出するチップコンベアと、を具備し、前記ベッドの中央部に設けられたトラフ内に前記テーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって切屑が落下するようにした工作機械が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明工作機械の実施形態の全体構成を示す側断面図（図２におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図）で、この機械１は、ワークと工具とをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させて、ワークに所望の機械加工を施すようにした横形マシニングセンタである。図２は、図１のII−II線に沿う断面図、図３は、同III−III線に沿う断面図を示す。図４は、他の実施形態の立形マシニングセンタの側面図である。
【０００９】
図１中、基台となるベッド３は、後部側を一段高くして全体をＬ字状に形成し、軽量化を図りながら剛性を高くし精度を維持するため、内側に複数のリブを設けた函形の肉抜き構造を採用している。ベッド３の後部上平面には、Ｘ軸方向に延びる案内レールを設け、同レールを介してコラム５をベッド３に対しＸ軸方向に移動可能に組み付け、前記コラム５の前側垂直平面にはＹ軸方向に延びる案内レール７、７を設け、同レールを介して主軸頭９をコラム５に対しＹ軸方向に移動可能に組み付け、前記主軸頭９には工具が装着され、Ｚ軸に平行な軸線まわりに回転する主軸１１が組み付けてある。
【００１０】
ベッド３の前部（図１のベッドの左側部分）は、広く水平面に形成され、機械の正面側から見た場合（図２、３を参照）、その平面の両側に沿って、それぞれＺ軸方向に延びる案内レール１３、１３を設け、前記案内レールを跨いでテーブル２１を、Ｚ軸方向に移動可能に組み付ける。前記テーブル２１には、工具に対向して配置されるワーク１５を着脱自在に固定したイケール１７を立設・固着したパレット１９が、パレット位置決め装置２３を介し、着脱可能に固定される。
【００１１】
先に説明したとおり、テーブル２１とパレット１９との間にはパレット位置決め装置２３が設置されているので、ワーク１５及びイケール１７を保持したままパレット交換装置（図示せず）を用い、自動的にテーブル１５の所定位置にパレット１９を着脱自在に固定することができる。すなわち、加工前のワーク１５、加工済のワーク１５は、パレット１９に取り付けられたままで、テーブル２１から自動交換が可能である。イケール１７とワーク１５とは勿論、別途に着脱可能である。
【００１２】
前記ベッド３の前部の上側中央には、Ｚ軸方向に並んで一対のブラケット２５、２７が設けてあり、これらのブラケットの間を連結してＺ軸方向に延びるボールねじ２９の両端を、前記ブラケットに嵌着したサポートベアリング３１、３１を介して軸支している。前記ブラケットのうち、ベッド３の前方側に配置したモータブラケット２５の前側には、Ｚ軸送りモータ３３を取付け、これによって前記ボールねじ２９を駆動する。
【００１３】
一方、テーブル２１の下側中央に、前記ボールねじ２９と交差する領域に延長したナットブラケットを設け、そこにボールねじ２９に螺合する送りねじナット３７を嵌着して、テーブル２１のＺ軸送り手段を構成する。Ｚ軸送りモータ３３を駆動、制御することにより、ベッド３上で、テーブル２１のＺ軸方向送り、したがって、工具、主軸１１に対するワーク１５のＺ軸方向位置を制御することができる。
【００１４】
図２を参照して、前記ボールねじ２９を上側、側面から被覆し、下側に開いた山形のテレスコピックカバー３５は、テーブル２１がＺ軸方向に移動したときに露出する送りねじ手段を切屑などから保護するための可動カバーで、Ｚ軸方向に隙間なく伸縮する。前記ベッド３の前方側を正面からみたとき、一対のＺ軸案内レール１３、１３の間、すなわち、ベッド３の前方上側中央部に形成された凹部には、切屑排出手段を設置するのに必要なだけの幅、深さを備えたトラフ３９が、取付座４１を介して取り付けられている。ただし、前記トラフ３９の延長先端は、ベッド３の後部側段部の前でストップしている（図１参照）。
【００１５】
前記切屑排出手段は、トラフ３９の底面に納まり、図１を参照して、その前後端に、それぞれスプロケットを軸着し、両者の間にエンドレスチェーン４３を掛け渡すと共に、前記チェーン４３の長手方向に沿って、Ｘ軸方向に平行に複数枚のスクレーパ４５をほぼ等間隔に取付け、チップコンベア４７を形成したものである。前記スクレーパ４５の形状は、トラフ３９側の底面とチェーン４３との間にできる空隙を塞ぐような形をしている。
【００１６】
ベッド３とトラフ３９とを隔離する取付座４１は、チップコンベア４７により運搬する切屑などの熱が、搬送の途中にベッド３に伝導し熱膨張歪が生じるのを防ぐための隙間を形成する。トラフ３９の幅は、後述するスプラッシュガード４９の両側下側に取付けた一対の傾斜板５１、５１の対向する下縁部につながる一対のテレスコピックカバー５３、５３の間隔と、ほぼ同一で、その長さは、ベッド３の後側部の前から始まってベッド３の前端よりも前方に延長し、その端部下側に切屑排出開口部５５を設けている。
【００１７】
前記トラフ３９は、傾斜板５１とテレスコピックカバー３５とにより収集される切屑の全てを受け入れる領域に延びており、前記チップコンベア４７が時計まわり（図１参照）に駆動され、コンベア４７上に収集した切屑を排出開口部５５まで移動させる。前記開口部５５の下方には加工液タンク５７を配置し、チップコンベア４７によって運ばれ開口部５５から落下する切屑を加工液と一緒に受入るようにしている。なお、前記テレスコピックカバー５３、５３は、それぞれ、ベッド３の後部側段部とテーブル２１との間、テーブル２１と後述するスプラッシュガード４９の前側板との間の空間を被覆するようにして、ワークの切屑からテーブル２１の滑動面、すなわち、ベッド３のＺ軸案内レール１３、１３を保護すると共に、前記傾斜板５１面に落下した切屑を誘導し、切屑をチップコンベア４７上に収集する作用を奏する可動カバーである。
【００１８】
図１、２及び３を参照して、スプラッシュガード４９は、ワーク１５の加工部を外部から被覆し、加工液や切屑が外部に飛散しないようにガードすると共に、工具の回転や切屑の散乱などによる危険から作業員を保護する作用を受け持つ。さきに述べた傾斜板５１、５１は、このスプラッシュガード４９の左右の下部側に取付けて、切屑、加工液がベッド３のＺ軸案内レール１３、１３上に落下することを防止する。傾斜板５１、５１の傾斜角を強くすることによって、傾斜面に切屑が付着、滞留することがない。
前記スプラッシュガード４９の後側板において主軸頭９が貫入する部分は図１に示すように、内側からＸＹカバー５９、Ｘカバー６１及びＹカバー６３の２重窓構造になっている。
【００１９】
図３を参照して、ＸＹカバー５９は、スプラッシュガード４９の後部に固定（スプラッシュガード４９の本体を構成している）されていて、ほぼ長方形の抜き穴５９ａが形成されている。ＸＹカバー５９の後部（機械前方から見て裏面）には、抜き穴５９ａの中央部を後方から覆うようにＸカバー６１が設けられ、長穴形状の抜き穴６１ａが形成されている。また、Ｘカバー６１の後部には、抜き穴６１ａの中央部を後方から覆うようにＹカバー６３が設けられ、その中央部を主軸頭９が貫通している。さらに、Ｘカバー６１の左右端と固定板６１ｃ、６１ｃとの間には、テレスコピックカバーなどの伸縮密閉部材でなる可動カバー６１ｂ、６１ｂがそれぞれ取り付けられている。同様に、Ｙカバー６３の上下端と固定板６３ｂ、６３ｂとの間には可動カバー６３ａ、６３ａが、それぞれ取り付けられている。
【００２０】
よって、常に、Ｘカバー６１及び可動カバー６１ｂ、６１ｂで、主軸頭９のＸ軸方向への移動範囲である抜き穴５９ａを覆うとともに、Ｙカバー６３及び可動カバー６３ａ、６３ａで、Ｙ軸方向への移動範囲である抜き穴６１ａを覆い、主軸頭９の外周部と抜き穴５９ａ、６１ａの内周縁とが干渉することなく、主軸頭９をＸ、Ｙ軸方向へ相対移動させることができる。
【００２１】
このような構成にすることにより、主軸頭９がＸＹカバー５９の抜き穴５９ａの内部をＸ、Ｙ軸方向へ移動することとなる。そのために、ＸＹカバー５９には、主軸頭９のＸ、Ｙ軸方向への移動範囲に対して、最小限の抜き穴５９ａを形成すればよく、また、そのコーナ部をＲ形状にすれば、その大きさはさらに縮小することが可能である。このことから、スプラッシュガード４９の傾斜板５１、５１の傾斜角度を大きくすることができ、切屑の堆積防止に寄与する。ここで、ＸＹカバー５９、Ｘカバー６１及びＹカバー６３は薄板形状であるために、その抜き穴５９ａ、６１ａの内周縁上に切屑が堆積することは殆どない。
【００２２】
次に図４を用いて、立形マシニングセンタについて説明する。図４は、主軸及び主軸頭まわりの平面状カバー以外の構成は図１の横形マシニングセンタと同一であり、同じ符号を付している。立形マシニングセンタのＬ字形ベッド３０前側上面、テーブル２１の下部には、横形マシニングセンタと同一構造の切屑排出手段を組み付けるためのトラフ３９を、図で左右方向に設置し、その切屑排出手段の切屑排出開口部をベッド３の前端に配置している。また、テーブル２１の前後方向への駆動手段もベッド３の前端に配置する。切屑収集のための傾斜板、テレスコピックカバーなどについては説明を省略するが、ほぼ、横形マシニングセンタと同一なので、それを参照されたい。このように横形マシニングセンタと同一の技術手段を立形のマシニングセンタに施すことが可能であり、その際、奏する作用、効果もまた、前述の横形マシニングセンタと同様となる。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、傾斜部を有するスプラッシュガード及び水平方向へ伸縮するテレスコピックカバーを設けたので、カバー部材間に切屑が噛み込むことがない。また、機械前方から切屑を排出する構成であるために、ベッド後部の内部に抜き孔を設ける必要がなく、ベッドの剛性を維持することができる。さらに、テーブルを前後方向へ移動させるボールねじ、駆動モータ等の送り移動手段を機械前方に設けたので、これまたベッド後部の内部に抜き孔を設ける必要がなく、ベッドの剛性が維持できる。
【００２４】
【発明の効果】
ベッドの中央部に切屑を受容する凹形状のトラフをテーブルの前後方向の移動範囲の全域にわたって設け、その全域にわたって切屑が落下可能にしたので、ワークを機械加工する際に発生する切屑は、トラフ内に直接又はカバーに沿って落下し、ベッド上やテーブル周辺に堆積することがなくなった。
また、トラフ内にはチップコンベアが設けられており、切屑は自動的に機外へ排出される。トラフはベッドの中央部に幅広のものを１つだけテーブルの下方に設け、テーブルの両側に設ける必要がないので、機械のコンパクト化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明工作機械の実施形態である横形マシニングセンタの側断面図であり、図２における線Ｉ−Ｉに沿う断面を示す。
【図２】
図１における線II−IIに沿う、本実施形態の横形マシニングセンタの正断面図である。
【図３】
図１における線III−IIIに沿う、本実施形態の横形マシニングセンタの正断面図である。
【図４】
本発明の他の実施形態の立形マシニングセンタの全体概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１…横形マシニングセンタ
３…ベッド
５…コラム
９…主軸頭
１１…主軸
１５…ワーク
２１…テーブル
３９…トラフ
４７…チップコンベア
４９…スプラッシュガード
５１…傾斜板
５３…テレスコピックカバー
５９…ＸＹカバー
６１…Ｘカバー
６３…Ｙカバー