JP2019000921A - 加工装置及び歯科用補綴物の加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が複雑になることなく、工具２１に屑が付着しにくい構成を提供する。
【解決手段】主軸１７は、加工対象物としてのワーク２０を加工する工具２１を保持するチャック部２３が設けられている。吹き出し部３１２は、チャック部２３の周囲に流体を吹き出すことでチャック部２３に保持された工具２１の外周面に沿った流路を形成する。このように吹き出し部３１２は、工具２１に沿った流体の流路を形成するため、工具２１に屑が付着しにくい。また、別途、吹き出し部を設けることなく、構造が簡単である。
【選択図】図４

Description

本発明は、加工対象物を加工する加工装置及び歯科用補綴物を加工する歯科用補綴物の加工装置に関する。

加工対象物を工具などにより加工する場合、切粉などの屑が舞うため、工具の周囲をカバーで覆い、工具の周囲とカバーとの間から空気を吸引する構成が提案されている（特許文献１）。

また、工具ホルダ本体の前面を覆う前面部に工具が貫通する貫通孔が設けられ、貫通孔の周囲に、工具に向けて圧縮空気を供給する噴出孔が設けられた構成も提案されている（特許文献２）。

実開昭６１−１４１０４９号公報 特開２０１２−９１２４６号公報

特許文献１に記載の構成の場合、工具の周囲とカバーとの間から空気を吸引するだけであるため、屑を十分に吸引できない虞がある。屑を十分に吸引できないと、屑が工具に付着してその後の加工に影響を及ぼす虞がある。一方、特許文献２に記載の構成の場合、工具が貫通する貫通孔の周囲に更に圧縮空気を供給する噴出孔を設けるため、構造が複雑になる。

本発明は、構造が複雑になることなく、工具に屑が付着しにくい構成を提供することを目的とする。

本発明は、加工対象物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられた主軸と、前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、を備えたことを特徴とする加工装置にある。

また、本発明は、加工対象物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられた主軸と、前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、を備え、前記工具保持部の周囲には、隙間を介して覆う工具覆い部が設けられ、前記吹き出し部は、前記隙間を通して流体を吹き出すことを特徴とする加工装置にある。

本発明によれば、構造が複雑になることなく、工具に屑が付着しにくい構成を提供できる。

実施形態に係る加工装置の斜視図。 実施形態に係る加工装置を図１の左側から見た斜視図。 主軸に取り付けられた工具の詳細図。 実施形態に係る工具周辺の加工装置の断面図。 実施形態に係る主軸の一部を示す断面図。 実施形態に係る工具周辺の空気の流れを示す加工装置の断面図。 実施形態に係る空気の吸い込み流路を示すカバーユニットの断面図。 実施形態に係る加工装置で、カバーユニットを外した状態を示す斜視図。 実施形態に係るカバーユニットの一部を切断して示す分解斜視図。

実施形態について、図１ないし図９を用いて説明する。まず、本実施形態の加工装置１０の全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。

［加工装置］
加工装置１０は、ベース１１と、ベース１１から鉛直方向に立ち上がるように設けられたコラム１２とを備える。コラム１２は、Ｚ軸支持部材１３を介してＺ軸方向（鉛直方向、第１方向）に移動自在に主軸頭１６を支持している。ベース１１上には、Ｙ軸テーブル１４及びＸ軸テーブル１５を介して回転支持部１９が設けられている。

主軸頭１６には、加工手段としての主軸１７が設けられており、主軸１７には、工具２１が工具ホルダを介して着脱自在に取り付けられている（図３、図４など参照）。主軸１７のコラム１２から露出した部分と工具２１は、覆いユニットとしてのカバーユニット３００により覆われている。カバーユニット３００は、工具の周囲を覆うカバー部材（覆い手段）としてのカバー部３０１と、主軸１７及び工具２１の一部を覆い、後述する吹き出し口３１０や吸い込み口３２０を有する本体部３０２とを有する。カバーユニット３００の詳しい構成については後述する。

主軸１７は、図５に示すようにモータ１７０と一体に構成されモータ１７０により回転駆動される。この点の詳しい説明についても後述する。また、主軸頭１６は、モータ１３ａの駆動により第１移動手段としてのＺ軸支持部材１３と共にコラム１２に対してＺ軸方向に往復移動（昇降）する。Ｚ軸支持部材１３は、例えば、モータ１３ａの駆動により回転するボールねじに沿って移動する部材であり、主軸頭１６を支持しつつ、ボールねじが回転することでＺ軸方向に移動する。したがって、主軸頭１６に取り付けられた主軸１７及び工具２１は、Ｚ軸方向に移動自在である。

回転支持部１９は、例えば、歯科用補綴物など工具２１により切削加工される加工対象物としてのワーク２０を、ワーク保持装置１００を介して支持する。ワーク保持装置１００は、保持手段としての保持部１０１によりワーク２０を保持しており、回転支持部１９は、保持部１０１を回転可能に支持する。

ワーク保持装置１００は、図１及び図２に示すように、保持部１０１とカバー１１０とを備える。ワーク２０は、例えば、板状の歯科用補綴物であり、図示の例では、円板状に形成され、周囲を保持部１０１により保持されている。ワーク２０は、片側の面（上面）が、保持部１０１の上端面と同一平面上に位置するか、或いは、保持部１０１の上端面よりも片側（上側）に突出するように、保持部１０１に保持される。

保持部１０１は、回転支持部１９の一対の回転部１９ａによりＸ軸方向両側を回転自在に支持されている。一対の回転部１９ａは、Ｘ軸方向の同一直線状に配置され、片方の回転部１９ａが回転支持部１９に備えられた不図示のモータの駆動により回転駆動される。これにより、保持部１０１が回転部１９ａを中心として回転し、ワーク２０の上面（片側の面）と下面（反対側の面）とが入れ替わるように回転させることが可能となる。

カバー１１０は、ワーク２０の片側（加工面側、上側）が開放され、保持部１０１の周囲を覆う。即ち、カバー１１０は、保持部１０１の周囲を覆う周囲覆い部と、ワーク２０の下方を覆う下方覆い部とを有し、周囲覆い部の上面に上方に開放した開口部１１１が形成されている。カバー１１０の周囲覆い部のＸ軸方向両側の壁部には、それぞれ回転部１９ａが貫通するように設けられている。回転部１９ａの貫通部は、ワーク２０の加工により生じた粉塵が外部に漏れないように密封されている。

開口部１１１は、図１及び図２に示すように、上面から見て略矩形状に形成され、ワーク２０の上面の面積よりも十分に広い開口面積を有する。そして、開口部１１１は、上方から主軸１７に装着された工具２１及びカバーユニット３００がカバー１１０内に侵入可能で、且つ、加工時に主軸１７及びカバーユニット３００がカバー１１０と干渉しないように形成されている。

カバー１１０の下方覆い部は、カバー１１０により形成される空間内の屑を回収可能なトレイとしている。なお、下方覆い部に、後述する集塵機２０２を接続し、下方覆い部に溜まった屑を集塵機２０２で回収するようにしても良い。

上述のように、回転支持部１９は、Ｙ軸テーブル１４及びＸ軸テーブル１５を介してベース１１上に設けられている。第２移動手段としてのＹ軸テーブル１４は、不図示のモータの駆動によりＺ軸方向に直交するＹ軸方向（水平方向、第２方向）に往復移動する。第３移動手段としてのＸ軸テーブル１５は、モータ１５ａの駆動によりＺ軸方向及びＹ軸方向に直交するＸ軸方向（水平方向、第３方向）に往復移動する。Ｙ軸テーブル１４及びＸ軸テーブル１５は、例えば、モータの駆動により回転するボールねじに沿って移動する部材であり、ボールねじが回転することでそれぞれＹ軸方向及びＸ軸方向に移動する。

本実施形態では、Ｙ軸テーブル１４がベース１１に対してＹ軸方向に往復移動自在に支持されており、Ｘ軸テーブル１５がＹ軸テーブル１４に対してＸ軸方向に往復移動自在に支持されている。そして、Ｘ軸テーブル１５に回転支持部１９が固定されている。したがって、回転支持部１９は、Ｘ軸テーブル１５及びＹ軸テーブル１４によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動自在である。

また、回転支持部１９のコラム１２側には、工具マガジン１８が回転支持部１９と一体に設けられている。工具マガジン１８には、それぞれ工具ホルダ２２と一体に形成された複数種類の工具が保持された状態でＸ軸方向に沿って並べて配置されている。そして、主軸１７に取り付ける工具を交換可能としている。なお、工具ホルダ２２は、主軸１７に保持される部分で、工具と一体に形成されていても良いし、別体に形成されていても良い。なお、本実施形態では、チャック付の工具２１を工具ホルダ２２に取り付けた上で、主軸１７の工具保持用のチャック部２３が工具ホルダ２２を介して保持する２重チャックの構成となっている。但し、主軸１７に直接工具を取り付けても良い。工具の交換は、作業者が行っても良いし、加工装置１０により自動で行っても良い。

工具の交換を自動で行う場合には、後述するようにカバーユニット３００を主軸１７から取り外してから、Ｘ軸テーブル１５及びＹ軸テーブル１４により工具マガジン１８の工具２１が入っていない空きスペースを主軸１７の下方に移動させる。そして、Ｚ軸支持部材１３により主軸１７を下降させ、主軸１７に設けられたチャックなどの着脱装置を動作させることで、主軸１７に取り付けられている工具２１を外して工具マガジン１８の空きスペースに工具２１を配置する。次いで、Ｚ軸支持部材１３により主軸１７を上昇させると共に、Ｘ軸テーブル１５により工具マガジン１８の交換したい工具２１が配置されている位置を主軸１７の下方に移動させる。そして、再度、Ｚ軸支持部材１３により主軸１７を下降させ、着脱装置を動作させることで、主軸１７に交換したい工具２１を装着する。そして、カバーユニット３００を主軸１７に装着する。なお、工具２１は、例えば、ドリルやエンドミルであり、図３に示すように、先端に螺旋状の溝２１ａが形成されている。

このような加工装置１０によりワーク２０を加工する場合には、工具２１が取り付けられた主軸１７を回転させつつ、Ｚ軸支持部材１３により主軸１７を昇降させることで、ワーク２０の加工面（上面）を工具２１により切削する。この際、Ｘ軸テーブル１５及びＹ軸テーブル１４により、ワーク保持装置１００を介してワーク２０を支持する回転支持部１９を移動させつつ、主軸１７を昇降させることで、ワーク２０の加工面の任意の位置を切削加工可能である。

また、本実施形態の加工装置１０は、コンピュータ制御により自動加工を行うＮＣ加工装置である。具体的には、パーソナルコンピュータなどの外部端末を用いてＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより加工データを作成し、このデータに基づいて数値制御によりワーク２０の加工を行う。このために、加工装置１０には、加工装置１０に指令を行うパーソナルコンピュータなどの外部端末が接続される。なお、加工装置１０自体に、数値制御が可能なＣＰＵやメモリを搭載したコンピュータが設けられていても良い。

例えば、加工装置１０により歯科用補綴物の作成を行う場合、３次元計測器で計測した歯科用補綴物のデータをＣＡＤ／ＣＡＭシステムに転送し、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより加工データを作成する。そして、この加工データに基づいて、加工装置１０を制御してワーク２０を工具２１により切削加工することで、歯科用補綴物を作成する。

ここで、このような切削加工を行った場合、切粉などの屑が生じる。特に、ワーク２０が例えば、セラミックなどの原料となる粉末を固めることで成型され、焼結されていない材料により形成された歯科用補綴物の場合には、粉塵状の切粉が生じる。そして、切粉が舞うことで、工具２１などに付着して、その後の加工に影響を及ぼす虞がある。そこで、本実施形態では、上述のように主軸１７及び工具２１を覆うカバーユニット３００を以下のように構成している。

［カバーユニット］
カバーユニット３００について、図４を用いて説明する。カバーユニット３００は、上述のように、本体部３０２とカバー部３０１とを有する。本体部３０２は、吹き出し部（吹き出し流路形成部）３１２と、排出部（吸い込み流路形成部）３２２と、螺旋流路形成部３３０とを有する。吹き出し部３１２は、先端に吹き出し手段としての吹き出し口３１０が形成され、吹き出し口３１０から順に、工具覆い部３１２ａ、中間覆い部３１２ｂ、主軸覆い部３１２ｃを有する。そして、吹き出し部３１２は、工具２１を保持する（チャックする）工具保持部としてのチャック部２３の周囲に流体を吹き出すことで、チャック部２３に保持された工具２１の外周面に沿った流路を形成する。

工具覆い部３１２ａは、工具２１の一部、具体的には、工具２１の工具ホルダ２２に保持される側の基端部及びチャック部２３の周囲を、隙間３１１ａを介して覆う。中間覆い部３１２ｂは、チャック部２３と主軸１７との間部分の周囲を、隙間３１１ｂを介して覆う。主軸覆い部３１２ｃは、主軸１７の周囲を、隙間３１１ｃを介して覆う。これら隙間３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃは連通しており、主軸覆い部３１２ｃに覆われる隙間３１１ｃの主軸頭１６側は、シール部材３１３により密封されている。また、中間覆い部３１２ｂは、主軸覆い部３１２ｃと工具覆い部３１２ａとを滑らかに連続させるように一部が下方に向かう程内径が小さくなるように傾斜している。

排出部３２２は、先端に吸い込み手段としての吸い込み口３２０が形成され、吹き出し部３１２の先端側ないし中間部の周囲を、隙間３２１を介して覆う。言い換えれば、吹き出し部３１２と排出部３２２との間に形成された隙間３２１の下端部を吸い込み口３２０としている。即ち、排出部３２２は、吹き出し部３１２の流路よりも工具２１から離れた側に流路を形成している。

また、吹き出し部３１２の中間覆い部３１２ｂと工具覆い部３１２ａとを連続させる部分の外周面３１４は、Ｚ軸方向下方に向かう程外径が小さくなるように傾斜した部分円錐状に形成されている。このため、隙間３２１の吸い込み口３２０側部分は、吸い込み口３２０から吸い込み方向下流に向かう程、即ち、Ｚ軸方向上側に向かう程、Ｚ軸方向に直交する断面が小さくなる。即ち、隙間３２１の吸い込み口３２０側部分は、吸い込み口３２０から流路が徐々に絞り込まれている。

このように、吸い込み口３２０は、吹き出し口３１０の周囲に配置され、吹き出し口３１０の周囲から流体を吸い込む。また、排出部３２２の先端部、即ち、Ｚ軸方向下端部は、工具覆い部３１２ａの先端部よりもＺ軸方向上側に位置する。したがって、吸い込み口３２０は、吹き出し口３１０よりも上側で流体を吸い込む。そして、排出部３２２は、後述するように、カバー部３０１に覆われた加工空間３０３から、加工空間３０３の外に流体を排出する。即ち、排出部３２２は、吹き出し部３１２の周囲に配置され、カバー部３０１に覆われた加工空間３０３から吹き出し部３１２が吹き出した流体を加工空間３０３の外へ排出する。

螺旋流路形成部３３０は、排出部３２２により覆われた隙間３２１と連通する螺旋状の流路３３１ａを形成する螺旋流路部３３１を有する。螺旋流路部３３１は、主軸３１の周囲に螺旋状の流路３３１ａを形成する。このために、螺旋流路部３３１は、吹き出し部３１２の一部の周囲を覆い、螺旋流路部３３１と吹き出し部３１２の一部の間に螺旋状に周回する流路３３１ａを形成している。

また、螺旋状の流路３３１ａの流体が流れる方向の上流端部と隙間３２１との下流端とは、連通路３３１ｂにより連通している。連通路３３１ｂは、中間覆い部３１２ｂの傾斜した外周面３１５に沿って、上側に向かう程、外径及び内径が大きくなるように形成されており、その径方向の間隔は、隙間３２１の下流端部の径方向の間隔とほぼ同じかこの間隔よりも僅かに大きくしている。そして、連通路３３１ｂの下流端が、径方向の間隔が連通路３３１ｂよりも十分に大きい螺旋状の流路３３１ａに開放するようにしている。

螺旋状の流路３３１ａの流体が流れる方向の下流端部は、集塵ホース２０３に接続されている。図１に示すように、集塵ホース２０３は、回収部としての集塵機２０２に接続されている。このため、吸い込み口３２０は、隙間３２１、連通路３３１ｂ、螺旋状の流路３３１ａ及び集塵ホース２０３を介して集塵機２０２に接続される。なお、集塵ホース２０３は、可撓性を有し、主軸１７と共にカバーユニット３００が移動しても、その移動に追従可能としている。

カバー部３０１は、本体部３０２の下端部に固定され、主軸側とワーク２０の間で工具２１の周囲を覆う。このようなカバー部３０１は、可撓性を有する例えばゴム材により形成され、基端部３０１ａと蛇腹部３０１ｂとを有する。基端部３０１ａの内周面には、溝３０１ｃが全周に亙って形成されている。排出部３２２の外周面には、全周に亙って突出形成された突部３２３が形成されている。そして、突部３２３と溝３０１ｃとが係合することで、カバー部３０１が本体部３０２に固定される。また、基端部３０１ａの内周面は、排出部３２２の外周面と弾性的に当接することで、基端部３０１ａの内周面と排出部３２２の外周面との間から流体が漏れにくくしている。

蛇腹部３０１ｂは、基端部３０１ａの下端部に連続し、先端まで蛇腹状に形成されている。このため、蛇腹部３０１ｂは、上下方向（Ｚ軸方向）に伸縮可能となっている。蛇腹部３０１ｂの先端部（下端部）３０１ｄは、工具２１によるワーク２０の加工時に、ワーク２０の上面と摺擦、或いは、近接して、本体部３０２とワーク２０との間に、加工時に生じる屑の飛散を抑制するための加工空間３０３を形成する。

なお、本実施形態の場合、カバー部３０１は、透明な樹脂により成型されている。このため、カバー部３０１により工具２１及びその加工領域を覆った状態で加工を行った場合に、ワーク２０の工具２１による加工状況を目視で確認し易い。また、本体部３０２も透明な樹脂で成型されている。このため、吸い込み口３２０により吸い込まれた屑が隙間３２１、連通路３３１ｂ、螺旋状の流路３３１ａに付着した場合には、その付着状態を目視で確認することができる。

［空気の吹き出し構成］
図５に示すように、主軸頭１６の内部で、主軸１７を回転駆動するモータ１７０の上方には、流体発生手段としてのファン２００が設けられている。そして、ファン２００によりモータ１７０を冷却する流体の流れを発生させている。本実施形態では、流体は空気であるため、ファン２００によりモータ１７０に向けて空気を送って（送風して）いる。このために、コラム１２には、不図示の吸気口を形成し、ファン２００により送風する空気を取り込めるようにしている。

モータ１７０は、主軸１７の工具２１に接続される回転軸１７ａと共に回転するロータ１７１と、ロータ１７１の周囲に設けられたステータ１７２とを有する。主軸１７は、このようなモータ１７０を内部に有し、ロータ１７１のシャフトが主軸１７の回転軸１７ａと一体である、モータ一体型の構成を有する。ステータ１７２は、主軸１７のハウジング１７ｂの内周面に固定されている。

ロータ１７１が設けられた回転軸１７ａの両端部は、不図示の軸受によりハウジング１７ｂに回転自在に支持されている。ファン２００は、上側の軸受よりも更に上方に配置され、ファン２００により送風された空気は、軸受を通過してロータ１７１とステータ１７２との間を通過し、これにより、モータ１７０（特にコイル）を冷却し、回転軸１７ａなどの熱膨張を抑制している。特に、回転軸１７ａがＺ軸方向に膨張することを抑制している。

ファン２００から送風された空気は、図５に矢印で示すように、ロータ１７１とステータ１７２との間を通過し、下側の不図示の軸受を通過する。回転軸１７ａの下端部には、径方向外方に突出したフランジ１７ｃが設けられ、フランジ１７ｃとハウジング１７ｂの下端部との間には、隙間１７ｄが設けられている。したがって、下側の軸受を通過した空気は、矢印で示すように、隙間１７ｄから外部に排気される。

ここで、図４に示すように、隙間１７ｄは、主軸覆い部３１２ｃにより覆われ、隙間３１１ｃと連通している。即ち、カバーユニット３００を主軸１７に装着した状態では、ファン２００から送風され、モータ１７０を冷却した空気は、隙間１７ｄから隙間３１１ｃに流れることになる。なお、カバーユニット３００を主軸１７から取り外した状態では、モータ１７０を冷却した空気は、隙間１７ｄから外部に排気されることになる。

このように、隙間１７ｄから隙間３１１ｃに流れた空気は、図６に実線の矢印で示すように、隙間３１１ｂ、隙間３１１ａを介して吹き出し口３１０から吹き出される。即ち、吹き出し部３１２は、隙間３１１ｃ、３１１ｂ、３１１ａを通して流体を吹き出す。吹き出し口３１０は、工具２１の周囲に設けられた隙間３１１ａの出口部分であるため、吹き出し口３１０から吹き出された空気は、工具２１に沿って下方に流れる。即ち、吹き出し口３１０を有する吹き出し部３１２は、ファン２００から送風され、モータ１７０を冷却した空気を隙間３１１ａから工具２１に沿って吹き出す。例えば、吹き出し口３１０から圧縮空気が３０Ｌ／ｍｉｎ（毎分３０リットル）以上吹き出される。

［空気の吸い込み構成］
上述した様に、排出部３２２の吸い込み口３２０は、隙間３２１、連通路３３１ｂ、螺旋状の流路３３１ａ及び集塵ホース２０３を介して集塵機２０２に接続されている。このため、吸い込み口３２０から吸い込まれた空気は、図６に破線の矢印で示すように、隙間３２１及び連通路３３１ｂを通って流路３３１ａに吸い込まれる。流路３３１ａは、螺旋状に形成されているため、流路３３１ａに吸い込まれた空気は、図７に破線の矢印で示すように、流路３３１ａに沿って螺旋状に流れ、集塵ホース２０３を通って集塵機２０２に吸い込まれる。

このように、螺旋状の流路３３１ａを介して吸い込み口３２０により空気を吸い込むことで、図７に破線の矢印で示すように、工具２１の周囲を空気が旋回して流れる螺旋状の空気の流れを発生させることができる。そして、このように螺旋状に流れる空気を吸い込み口３２０により吸い込むことで、隙間３２１及び連通路３３１ｂ内でも螺旋状の流れを発生させることができる。このように吸い込み口３２０により吸い込まれる空気を旋回させることで、吸い込む空気の流速を早くでき、且つ、空気の対流を生じにくくできる。この結果、吸い込み口３２０から遠い領域の空気も効率良く吸い込むことができる。

また、本実施形態の場合、螺旋流路部３３１は、吸い込み口３２０により空気が吸い込まれることで工具２１の周囲に流れる空気の回転方向が、工具２１の回転方向と同じとなるように形成されている。上述の図３に示した様に、工具２１の先端部には、螺旋状の溝２１ａが形成されている。このため、工具２１の回転により工具２１の回転方向に沿った気流が生じる。このため、吸い込み口３２０により工具２１の周囲に流れる空気の回転方向を工具２１の回転方向と一致させることで、工具２１に沿って飛散する屑を効率良く吸い込み口３２０により吸い込むことができる。なお、吸い込み口３２０により吸い込む空気の流量は、吹き出し口３１０から吹き出される空気の流量以上とすることが好ましい。

［加工時に空気の吹き出し及び吸い込み］
図６に示すように、工具２１によりワーク２０を加工する際には、カバー部３０１の先端部３０１ｄをワーク２０の上面の加工領域の周囲に当接させる。この際、蛇腹部３０１ｂを弾性的に縮めるように、先端部３０１ｄをワーク２０の上面に当接させる。これにより、蛇腹部３０１ｂの先端部３０１ｄがワーク２０の上面に弾性的に当接し、工具２１の周囲にカバー部３０１により閉じられた加工空間３０３が形成される。即ち、カバー部３０１により主軸側とワーク２０の間で工具２１の周囲を覆う加工空間３０３が形成される。これにより、工具２１の加工により生じる屑が外部に飛散することを抑制できる。

また、このようにカバー部３０１により覆われた加工空間３０３内（空間内）には、吹き出し部３１２の吹き出し口３１０から空気が吹き出される。これと共に、排出部３２２の吸い込み口３２０により加工空間３０３内の空気を吸い込む。これにより、加工空間３０３内の屑が吸い込み３２０に効率良く吸い込まれる。

また、上述のように、吹き出し口３１０から空気が工具２１に沿って吹き出されることで、飛散した屑が工具２１に付着することを抑制できる。これと共に、吹き出し口３１０から吹き出された空気により、工具２１により加工されたワーク２０の加工穴２０ａに溜まった屑４００を加工穴２０ａから吹き飛ばすことができる。加工穴２０ａに屑４００が溜まったまま加工を続けると、屑４００の存在により加工精度が低下する虞があるが、このように加工穴２０ａの屑４００が飛ばされることで、加工精度を高めることができる。

そして、このように吹き出し口３１０から吹き出した空気により吹き飛ばされた屑４００を、吹き出し口３１０の周囲に設けられた吸い込み口３２０により吸い込む。吸い込み口３２０により吸い込まれる空気は上述のように螺旋状に流れるため、このような屑４００を効率良く吸い込むことができる。また、吸い込み口３２０により吸い込まれる空気は、流速が速く、吸い込み口３２０から離れた位置にある屑４００も吸い込むことができる。この結果、カバー部３０１により形成された加工空間３０３内の屑４００を効率良く吸い込むことができ、加工空間３０３内に残る屑４００を少なくでき、清浄な状態でワーク２０の加工を行うことができる。

また、カバー部３０１は、先端部３０１ｄがワーク２０の上面に弾性的に当接しているため、カバー部３０１内から外部に屑４００が漏れることを抑制できる。仮に、先端部３０１ｄとワーク２０の上面との間に隙間が生じたとしても、吸い込み口３２０により空気を効率良く吸い込んでいるため、この隙間から屑４００が漏れることを抑制できる。

［カバーユニット３００の着脱構成］
カバーユニット３００は、主軸１７に対して着脱自在としている。これは、上述した様に、工具２１の交換を行う際に、カバーユニット３００を一旦外し、工具２１の交換後に再度、カバーユニット３００を取り付けるためである。このようにカバーユニット３００の着脱を行うために、図８に示すように、回転支持部１９と工具マガジン１８との間に、カバーユニット３００を設置可能なカバー設置部３５０が配置されている。カバー設置部３５０は、回転支持部１９に固定されており、回転支持部１９及び工具マガジン１８と共に、Ｘ軸テーブル１５及びＹ軸テーブル１４によって移動可能である。

カバー設置部３５０は、図１及び図８に示すように、カバーユニット３００の本体部３０２が侵入可能な凹部３５１と、凹部３５１の先端側に互いに対向するように形成された挟持部３５２とを有する。凹部３５１は、略円筒状に形成された本体部３０２の外周面に沿うように湾曲して形成されている。また、凹部３５１は、Ｘ軸方向片側が開口しており、この開口側に一対の挟持部３５２が設けられている。一対の挟持部３５２は、本体部３０２の外周面の一部を挟持する。本体部３０２の外周面には、中心軸を挟んで対称となる位置に一対の平面部３０２ａが形成されている。一対の挟持部３５２は、一対の平面部３０２ａと当接することで本体部３０２を挟持する。

カバーユニット３００を主軸１７から外す際には、Ｘ軸テーブル１５及びＹ軸テーブル１４により、カバーユニット３００と共に主軸１７を回転支持部１９及びカバー設置部３５０に対して相対移動させる。そして、カバーユニット３００を凹部３５１の開口側に位置させる。この際、Ｚ軸支持部材１３により本体部３０２の平面部３０２ａと挟持部３５２の高さを一致させる。そして、Ｘ軸テーブル１５によりカバー設置部３５０をＸ軸方向に移動させ、凹部３５１内に本体部３０２を侵入させ、挟持部３５２により平面部２０２ａを挟持する。これにより、カバーユニット３００は、主軸１７から外れても脱落せずに、カバー設置部３５０に支持される。

また、本体部３０２の平面部２０２ａが挟持部３５２に挟持された状態で、カバーユニット３００はカバー設置部３５０から上方に抜けにくくなるように、その挟持圧が設定されている。一方、カバーユニット３００を凹部３５１の開口側にＸ軸方向に相対移動させた場合には、本体部３０２が凹部３５１から抜けやすくなっている。

カバーユニット３００は、着脱手段としてのマグネット３６０により主軸１７に対して着脱可能としている。図９に示すように、カバーユニット３００の本体部３０２の上面に複数のマグネット３６０が設けられている。このために、本体部３０２の上面には、複数の取付穴３６０ａが形成され、複数のマグネット３６０は、複数の取付穴３６０ａにそれぞれ侵入した状態で固定されている。なお、マグネット３６０は、永久磁石としているが、この部分の構成を電磁石としても良い。

主軸１７が設けられる主軸頭１６は、金属などの磁性体により形成されている。このため、カバーユニット３００は、マグネット３６０が磁性体である主軸頭１６の下面に磁気的に吸着されることで主軸１７に対して装着される。したがって、上述のように、本体部３０２をカバー設置部３５０の挟持部３５２に挟持した状態で主軸１７を上方に移動させることで、マグネット３６０が主軸頭１６の下面から外れ、カバーユニット３００が主軸１７から取り外される。これにより、工具２１を交換可能となる。

一方、工具２１を交換して、再度、カバーユニット３００を主軸１７に取り付ける場合には、主軸１７をカバー設置部３５０に設置されたカバーユニット３００の上方に位置させる。そして、主軸１７を下降させて、工具２１及び主軸１７をカバーユニット３００内に侵入させると共に、マグネット３６０を主軸頭１６の下面に吸着させる。これにより、カバーユニット３００が主軸１７に装着される。次いで、カバー設置部３５０をＸ軸方向に移動させることで、カバーユニット３００を凹部３５１の開口側にＸ軸方向に相対移動させて、カバーユニット３００をカバー設置部３５０から取り外す。

なお、カバーユニット３００の着脱は、上述のようにＸ軸方向の移動以外にＹ軸方向の移動により行っても良い。この場合、凹部３５１は、Ｙ軸方向に開口する。このようにＸ軸方向やＹ軸方向への移動によりカバーユニット３００の着脱を行うことで、Ｘ軸テーブル１５やＹ軸テーブル１４を利用でき、別途、移動手段を設けることなく、カバーユニット３００の着脱を自動で行うことができる。

なお、本実施形態の場合、図９に示すように、本体部３０２は、第１部分３６１と第２部分３６２とに分解可能である。具体的には、本体部３０２は、螺旋流路部３３１が上下に分かれて螺旋流路部３３１の内部が露出するように、第１部分３６１と第２部分３６２とに分解可能である。また、第１部分３６１と第２部分３６２とに分解することで、工具覆い部３１２ａ及び中間覆い部３１２ｂの周囲部分の排出部３２２が工具覆い部３１２ａ及び中間覆い部３１２ｂから外れて、隙間３２１と連通路３３１ｂが露出する。

即ち、第１部分３６１は、螺旋流路部３３１の上側部分、主軸覆い部３１２ｃ、中間覆い部３１２ｂ及び工具覆い部３１２ａにより構成される。一方、第２部分３６２は、螺旋流路部３３１の下側部分、吹き出し部３１２及び連通路３３１ｂの外側部分により構成される。そして、第１部分３６１の第１円筒部３６１ａを第２部分３６２の第２円筒部３６２ａに嵌合させ、第１円筒部３６１ａの先端面を第２円筒部３６２ａのフランジ部３６２ｂに当接させることで、第１部分３６１を第２部分３６２に組み付ける。なお、フランジ部３６２ｂに不図示のビスを貫通させ、第１円筒部３６１ａの先端部にビス止めするようにしても良い。

このように、本体部３０２は、第１部分３６１と第２部分３６２とに分解可能で、且つ、第１部分３６１と第２部分３６２とを再度組み付けることが可能である。また、カバー部３０１も本体部３０２に対して着脱可能である。このため、吸い込み口３２０、隙間３２１、連通路３３１ｂ及び螺旋状の流路３３１ａに屑が付着した場合でも、本体部３０２を分解することで容易に清掃可能となる。また、カバー部３０１の内部の清掃も容易となる。

このように本実施形態の場合、構造が複雑になることなく、工具２１に屑が付着しにくくできる。即ち、工具２１の一部の周囲を、隙間３１１ａを介して工具覆い部３１２ａにより覆い、この隙間３１１ａから吹き出し口３１０により工具２１に沿って空気を吹き出すため、別途、吹き出し部を設けることなく、構造が簡単である。また、吹き出し部３１２は、工具２１に沿って空気を吹き出すため、工具２１に屑が付着しにくい。

また、排出部３２２は、螺旋状の流路３３１ａを介して空気を吸い込むため、吸い込まれる空気が螺旋状に旋回し、空気の流速を早くできる。このため、吸い込み口３２０により効率良く空気を吸い込むことができる。また、カバー部３０１により工具２１により加工を行う加工空間３０３が覆われているため、外部に屑が漏れにくい。このため、主軸１７などのカバー部３０１の外部にある装置を汚すことも抑制できる。

なお、吹き出し部３１２から吹き出される空気の流量を調整可能なバルブを設け、加工状況に応じて吹き出す圧縮空気の流量を調整するようにしても良い。例えば、隙間３１１ａの大きさを調整可能として、吹き出し口３１０から吹き出す空気の流量を調整するようにしても良い。或いは、吹き出し部３１２により形成される流路の一部を外部に開放し、その部分にバルブを設けて外部に排出する空気の流量を調整することで、吹き出し口３１０から吹き出す空気の流量を調整するようにしても良い。

また、例えば、この構成で、吹き出し部３１２により形成される流路に送られた空気を全て外部に排出することで、ファン２００の駆動を停止せずに、吹き出し口３１０から空気の吹き出しを停止させるようにしても良い。

また、排出部３２２から吸い込まれる空気の流量を調整可能なバルブを設け、加工状況に応じて吸い込む空気の流量を調整するようにしても良い。例えば、隙間３２１の大きさを調整可能として、吸い込み口３２０により吸い込む空気の流量を調整するようにしても良い。

また、カバーユニット３００の主軸１７に着脱する構成は、上述のマグネット３６０（永久磁石、電磁石）以外の構成であっても良い。例えば、真空吸着、ソレノイド、電動或いは空気圧によるチャックなど、加工中にも外れず、且つ、着脱可能な構成であれば適用可能である。例えば、真空吸着などの磁石による吸着以外の構成でカバーユニット３００を着脱する場合、主軸頭１６を磁性を有さない例えばアルミニウムなどの軽量の材料を使用可能となる。

また、主軸１７或いは主軸頭１６に係合部を設け、カバーユニット３００側に係合部と係合可能な被係合部を設け、例えば、主軸１７側とカバーユニット３００とを相対回転させることで、係合部と被係合部の係合及び解除を行うようにしても良い。この場合、例えば、カバーユニット３００をカバー設置部３５０に設置する際に、設置動作と共に、カバーユニット３００を主軸１７及び主軸頭１６と相対回転させる構成としても良い。このように、カバーユニット３００の着脱構成を係合部と被係合部を有する構成とすることで、磁力や真空などの外部動力を省略することが可能となる。

＜他の実施形態＞
上述の加工装置では、主軸をＺ軸方向にワークを保持したワーク保持装置をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる構成としたが、加工装置の主軸とワークを相対移動させる構成はこれに限らない。例えば、主軸を固定し、ワーク保持装置をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させる構成であっても良い。或いは、加工装置は、ワーク保持装置を固定し、主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させる構成であっても良い。また、加工装置は、上述のように工具により切削などの加工を行うもの以外に、例えば、加工手段としてレーザ発振器などを備えたレーザ装置から照射されるレーザにより切削などの加工を行うものであっても良い。

また、上述の説明では、流体として空気を用いた場合について説明したが、流体は、空気以外の気体、或いは、水などの液体であっても良い。また、上述の説明では、カバーの形状を保持部の４方を壁部で覆う断面矩形状としたが、カバーの形状は、断面円状、断面楕円状、断面多角形状など他の形状としても良い。

また、カバー部により覆われる空間内に流体を吹き出す吹き出し部と、この空間から流体を吸い込む吸い込み部の構成は、上述の構成に限らない。また、吹き出し部を形成せずに、吸い込み部のみの構成としても良い。この場合、吸い込み部により吸い込まれた流体を、螺旋状に形成された流路により案内することが好ましい。

また、加工対象物となるワークは、歯科補綴物以外に、例えば樹脂やタングステン、炭素繊維複合材など他の材料であっても良い。

なお、上述の加工装置は、加工対象物を加工する工具が取り付けられて回転する主軸と、
前記工具の一部の周囲を、隙間を介して覆う工具覆い部と、
前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す吹き出し手段と、を備えた、
ことを特徴とする。

前記主軸側に固定され、前記吹き出し手段と前記加工対象物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段を備えた、
ことを特徴とする。

前記覆い手段に覆われた空間から流体を吸い込む吸い込み手段を備えた、
ことを特徴とする。

また、加工装置は、加工対象物を加工する工具が取り付けられて回転する主軸と、
前記主軸側に固定され、前記主軸側と前記加工対象物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記覆い手段に覆われた空間内に流体を吹き出す吹き出し手段と、
前記空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、を備えた、
ことを特徴とする。

前記工具の一部の周囲を、隙間を介して覆う工具覆い部を備え、
前記吹き出し手段は、前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す、
ことを特徴とする。

前記吸い込み手段は、前記吹き出し手段の周囲から流体を吸い込む、
ことを特徴とする。

また、加工装置は、加工対象物を加工する工具が取り付けられて回転する主軸と、
前記主軸側に固定され、前記主軸側と前記加工対象物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記覆い手段に覆われた空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、
前記吸い込み手段により吸い込まれた流体を案内する、螺旋状に形成された螺旋流路部と、を備えた、
ことを特徴とする。

前記加工対象物を保持する保持手段を備えた、
ことを特徴とする。

前記主軸を第１方向に移動させる第１移動手段と、
前記保持手段を前記第１方向に直交する第２方向に移動させる第２移動手段と、
前記保持手段を前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に移動させる第３移動手段と、を備えた、
ことを特徴とする。

また、加工装置は、板状の歯科用補綴物の上方から前記歯科用補綴物を加工する工具が取り付けられて回転する主軸と、
前記工具の一部の周囲を、隙間を介して覆う工具覆い部と、
前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す吹き出し手段と、
前記主軸側に固定され、前記吹き出し手段と前記歯科用補綴物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記吹き出し手段の周囲に配置され、前記覆い手段に覆われた空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、を備えた、
ことを特徴とする。

１０・・・加工装置／１３・・・Ｚ軸支持部材（第１移動手段）／１４・・・Ｙ軸テーブル（第２移動手段）／１５・・・Ｘ軸テーブル（第３移動手段）／１７・・・主軸／２０・・・ワーク（加工対象物、歯科用補綴物）／２１・・・工具／２１ａ・・・溝／２３・・・チャック部（工具保持部）／１００・・・ワーク保持装置／１０１・・・保持部（保持手段）／１７０・・・モータ／２００・・・ファン（流体発生手段）／２０２・・・集塵機（回収部）／３００・・・カバーユニット（覆いユニット）／３０１・・・カバー部（カバー部材）／３０２・・・本体部／３１０・・・吹き出し口／３１１ａ・・・隙間／３１２・・・吹き出し部／３１２ａ・・・工具覆い部／３２０・・・吸い込み口／３２２・・・排出部／３３１・・・螺旋流路部／３６０・・・マグネット（着脱手段）

Claims (15)

1. 加工対象物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられた主軸と、
   前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、を備えた、
   ことを特徴とする加工装置。
2. 加工対象物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられた主軸と、
   前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、を備え、
   前記工具保持部の周囲には、隙間を介して覆う工具覆い部が設けられ、
   前記吹き出し部は、前記隙間を通して流体を吹き出す、
   ことを特徴とする加工装置。
3. 前記主軸側に固定され、前記吹き出し部と前記加工対象物との間で前記工具の周囲を覆うカバー部材と、
   前記カバー部材に覆われた空間から前記カバー部材に覆われた空間の外に流体を排出する排出部と、を備えた、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の加工装置。
4. 前記排出部は、前記吹き出し部の流路よりも前記工具から離れた側に流路を形成している、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の加工装置。
5. 前記カバー部材により覆われた空間内の屑を回収する回収部を備え、
   前記回収部は、前記排出部に接続されている、
   ことを特徴とする、請求項３または４に記載の加工装置。
6. 前記吹き出し部と、前記排出部と、前記カバー部材とを有するカバーユニットと、
   前記カバーユニットを前記主軸に対して着脱可能な着脱手段と、を備えた、
   ことを特徴とする、請求項３ないし５のうちの何れか１項に記載の加工装置。
7. 前記排出部により吸い込まれた流体を案内する、螺旋状に形成された螺旋流路部を備えた、
   ことを特徴とする、請求項３ないし５のうちの何れか１項に記載の加工装置。
8. 前記螺旋流路部は、前記主軸の周囲に螺旋状の流路を形成する、
   ことを特徴とする、請求項７に記載の加工装置。
9. 前記工具は、先端に螺旋状の溝が形成されており、
   前記螺旋流路部は、前記排出部により流体が吸い込まれることで前記工具の周囲に流れる流体の回転方向が、前記工具の回転方向と同じとなるように形成されている、
   ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の加工装置。
10. 前記吹き出し部と、前記排出部と、前記カバー部材と、前記螺旋流路部とを有するカバーユニットと、
    前記カバーユニットを前記主軸に対して着脱可能な着脱手段と、を備えた、
    ことを特徴とする、請求項７ないし９のうちの何れか１項に記載の加工装置。
11. 前記カバー部材を前記主軸に対して着脱する着脱手段を備えた、
    ことを特徴とする、請求項３ないし５のうちの何れか１項に記載の加工装置。
12. 前記主軸を回転駆動するモータと、
    前記モータを冷却する流体の流れを発生させる流体発生手段と、を備え、
    前記吹き出し部は、前記流体発生手段により発生させた流体を吹き出す、
    ことを特徴とする、請求項１ないし１１のうちの何れか１項に記載の加工装置。
13. 前記加工対象物を保持する保持手段を備え、
    前記保持手段は、前記加工対象物の片側の面と反対側の面とが入れ替わるように前記加工対象物を回転可能に保持する、
    ことを特徴とする、請求項１ないし１２のうちの何れか１項に記載の加工装置。
14. 前記加工対象物は、歯科用補綴物であり、
    前記流体は、空気である、
    ことを特徴とする、請求項１ないし１３のうちの何れか１項に記載の加工装置。
15. 板状の歯科用補綴物の上方から前記歯科用補綴物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられる主軸と、
    前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、
    前記主軸側に固定され、前記吹き出し部と前記歯科用補綴物の間で前記工具の周囲を覆うカバー部材と、
    前記吹き出し部の周囲に配置され、前記カバー部材に覆われた空間から前記吹き出し部が吹き出した流体を前記カバー部材に覆われた空間の外へ排出する排出部と、を備えた、
    ことを特徴とする歯科用補綴物の加工装置。

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