JP3739300B2

JP3739300B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP3739300B2
Application number: JP2001135283A
Authority: JP
Inventors: 英志佐藤; 和雅高野
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: EP1254740A3; US20020164222A1; JP2002326137A; EP1254740B1; DE60227739D1; US6641341B2; EP1254740A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具とワークとを相対移動させてワークを加工する工作機械に関し、特に切屑排出性に優れた工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械においては、工具によってワークを加工する際に生じる大量の切屑を効率良く機外に排出することが重要となる。例えば、実開昭５８−９３４３７号公報（詳細にはその図３）には、ベッドのテーブルの左右両側にそれぞれ設けられたトラフに、テーブルの案内手段や送りねじを覆い中央から左右に向けて山形に傾斜するカバーに沿って切屑を落下させ、左右のトラフ内に切屑を収集する構造が提案されている。また、特開平９−３０９０４２号公報（詳細にはその図１）には、ベッドの中央部にテーブルの移動方向と平行に凹形状のトラフを設け、左右から中央に向けて谷形に傾斜する傾斜カバーに沿って切屑を落下させ、凹形状のトラフ内に切屑を収集する構造が提案されている。さらに、実開平２−３５６３４号公報では、ベッド内を貫通するチップコンベアに切屑を落下させる切屑収集口をベッド上面に設けるようにした構造が提案されている。
【０００３】
他にも、テーブルの奥側及び手前側の両側にテーブルの移動方向と平行な切屑収集溝を設け、その内部にスクリューコンベアを設けた構造を提案する実開昭６０−１７５５４１号公報、テーブルとコラムとの間にテーブルの移動方向と垂直に延びる切屑収集溝を設け、その内部にリフトアップコンベアを配置する構造、又はテーブルの周りのベッド上に切屑収集溝の内部のスクリューコンベアへ切屑や切削液を導く斜面を形成した構造を提案する特開昭６１−１０３７５４号公報、テーブルとコラムとの間にテーブルの移動方向と平行に切屑収集溝を設け、その内部にスクリューコンベアを設ける構造を提案する特開平８−５７７３９号公報などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構造はそれぞれ以下のような問題を抱えている。
実開昭５８−９３４３７号公報に開示されるような構造では、工作機械が大形になると、両側に設けられたトラフ間の距離も大きくなるため傾斜カバーの傾斜角度を大きくとることができず、傾斜カバー上に切屑が堆積しがちとなる問題が生じる。特開平９−３０９０４２号公報に開示されるような構造では、テーブル送りねじがベッドの中央部、すなわち凹形状のトラフの上部にあるため、トラフの上部空間を塞いでしまい切屑がトラフに落下しにくくなる。凹形状のトラフがテーブルの移動方向と平行に設けられているため、切屑の排出を機械の前方又は後方から行うこととなり、機械の設置面積が大きくなる問題が生じる。そして、ベッドに凹形状のトラフを取り付けるための凹溝を形成するため、ベッドの剛性が低下する。機械の大形化に伴い傾斜カバーの傾斜角度が小さくなり、切屑が堆積するという問題もある。また、特開平８−５７７３９号公報に開示される構造では、切屑収集溝がテーブルとコラムとの間にしか設けられていないために、テーブルの手前に飛散した切屑や切削液を収集できないという問題がある。さらに、実開昭６０−１７５５４１号公報、特開昭６１−１０３７５４号公報又は実開平２−３５６３４号公報に開示されているようなベッド上に直接的に切屑や切削液が落下する構造では、ベッドが高温の切屑及び切削液により熱変形を起こし、工作機械の加工精度の低下を招き得るという問題も生じる。
【０００５】
よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、ワークの加工により生じた切屑の排出性及び収集性を向上させながら、工作機械の構造を大形化又は複雑化させず、しかも高温の切屑及び切削液によるベッドの熱変形を発生させないようにした工作機械を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的に鑑み、工作機械のベッドにテーブルの移動方向と垂直に延びるトラフを設け、テーブル上から周囲に落下する切屑を複数のシュータによりトラフ内に収集し、トラフ内に収集された切屑を外部へ排出するようにしたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、基台となるベッドと、前記工具を装着する主軸が回転可能に支持された主軸頭と、前記ワークが載置され、前記ベッドの上面に設けられた案内手段に沿って移動するテーブルと、前記テーブルを前記案内手段に沿って移動させるテーブル送り手段と、前記テーブルの案内手段及びテーブル送り手段を覆い、前記ワークの加工により発生した切屑を落下させる傾斜カバーと、前記テーブルの下方で切屑を収集するための開口部を有した複数のシュータと、前記ベッドを貫通して前記テーブルの移動方向と略垂直に前記テーブルの下方に設けられ、前記複数のシュータを介して収集された切屑を受容するトラフと、前記トラフの内部に設けられ、前記トラフに受容された切屑を外部へ排出する切屑排出手段とを具備する工作機械を提供する。
【０００８】
上記工作機械において、好ましくは、前記トラフは前記ベッドを貫通して前記テーブルの移動方向と略垂直に前記テーブルの下方に複数個設けられ、前記切屑排出手段は前記複数個のトラフの内部にそれぞれ設けられる。
また、好ましくは、前記複数のシュータは、前記テーブルの案内手段の間に設けられた中央シュータと、前記テーブルの案内手段の外側にそれぞれ設けられた左右シュータとで構成される。
【０００９】
さらに、好ましくは、前記複数のシュータ及びトラフは前記ベッドに離間して設けられる。
本発明の工作機械では、テーブルから落下した切屑及び切削液が、テーブルの周囲の下面を覆うように設けられた複数のシュータを介して、ベッドを貫通して延びるトラフに収集、導入されるので、切屑及び切削液がテーブルの周囲に散乱することやそれらがベッド上に落下してベッドに熱変形を生じさせることを防止することができる。また、トラフや複数のシュータはベッドから離間されており、トラフ内の切屑及び切削液は切屑排出手段により外部に排出されるので、ベッドに直接的に高温の切屑及び切削液が収集される従来技術の構造のようにトラフ内に収集された高温の切屑及び切削液によりベッドに熱変形を発生させることもない。さらに、トラフ及び切屑排出手段がベッドの移動方向とは垂直に設けられており、工作機械の前後方向の長さを増加させることもない。
【００１０】
トラフを複数個設け、その内部に切屑排出手段をそれぞれ設けるようにすればより効率的に切屑や切削液を外部に排出できる。複数のシュータもテーブルの中央や左右に配置すれば、切屑の収集性をより向上できる。
なお、工作機械の側部には工具交換装置などが配置されていることが一般的であり、ベッド側部に排出された切屑及び切削液を回収する切屑回収手段を工具交換装置の下部に配置すれば、工作機械の左右方向の長さを増加させることもない。
【００１１】
また、テーブル送り手段や案内手段がカバー手段で覆われていれば、テーブルから落下した切屑がテーブル送り手段や案内手段に付着し、巻き込まれることも防止される。
複数のシュータにトラフに向けて傾斜する開口部があるため、機械が大形化しても傾斜カバー上に切屑が堆積することはない。トラフをベッドの鋳抜き穴を利用して設置すれば、ベッドの剛性を低下させることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施態様を説明する。
図１は本発明の工作機械の全体構成を示す斜視図であり、図２はシュータ及び送りねじの配置を示すためにコラム、テーブル等を除去した状態のベッドの斜視図であり、図３はトラフの構造を示すために図２から送りねじ、ガイドレール及びシュータなどを除去した状態のベッドの斜視図である。
【００１３】
図１に示されているように、本発明は、ワークと工具とをＸ，Ｙ，Ｚ軸の直交３軸方向に相対移動させてワークに所望の加工を施す工作機械１１である。この工作機械１１には切屑及び切削液の散乱を防止するためにスプラッシュガードなどの防護壁が設けられることが好ましいが説明のためにこれの図示を省略している。
【００１４】
工作機械１１は、基台となるベッド１３と、ワーク（不図示）が着脱自在に固定され、ベッド１３の上面に支持されているテーブル１５と、テーブル１５の上方に配置された主軸頭１７と、これを支持するためにベッド１３の後部に設けられたコラム１９と、テーブル１５の周囲にベッド１３の上面及び側方部を覆うように配置されている複数のシュータ４７とを備えている。この実施態様の工作機械１１のベッド１３は、図２及び図３に示されているように、Ｔ字形状になっているが、直方体など他の形状であってもよい。
【００１５】
詳細には、主軸頭１７は、コラム１９にＸ軸方向（作業者側から見てベッド左右方向）に移動可能に支持されたサドル（不図示）を介して支持されている。主軸頭１７は、サドルの前面を上下方向に移動可能に支持され、Ｚ軸方向の送りはサドル上部に設けられたＺ軸送りモータ２３によって行われる。同様に、サドルのＸ軸方向の送りも図示されていないＸ軸送りモータによって行われる。
【００１６】
図１に示されている工作機械１１では、主軸頭１７を覆うカバー２５が設けられ、サドルを案内するガイドレール（不図示）に切屑及び切削液が付着することを防止するために、サドルの両側にはサドルのＸ軸方向移動に伴ってＸ軸方向（左右方向）に伸縮し得るいわゆるテレスコピックカバー（伸縮自在カバー）２７が設けられており、それぞれガイドレールを上から覆っている。
【００１７】
また、主軸頭１７には主軸２１が回転可能に支承されており、主軸２１の端部には工具ホルダ（不図示）を介して工具（不図示）が保持される。したがって、主軸頭１７に回転可能に支持されている主軸２１はテーブル１５に対してＸ軸及びＺ軸方向に移動可能になっている。
一方、テーブル１５は、その底面に設けられた直動軸受（不図示）などを介して、ベッド１３の前部の上面に設けられたガイドレール２９（図３）などの案内手段に沿ってベッド１３上をＹ軸方向（作業者側から見て前後方向）に直線的に移動できるようになっている。ここで、案内手段はすべり案内面でもよい。図２を参照すると、一対のガイドレール２９がベッド１３の左右両側縁部に沿って設けられ、ガイドレール２９などの案内手段に沿ってテーブル１５を移動させるために、これらガイドレール２９の外側においてベッド１３の左右の側面にそれぞれ送りねじ３１及びこれを回転させるＹ軸送りモータ３３が取り付けられている。ガイドレール２９、送りねじ３１及びＹ軸送りモータ３３に切屑及び切削液が付着することを防止するために、テーブル１５の前後両側面にはテーブル１５のＹ軸方向の移動に伴ってＹ軸方向（前後方向）に伸縮し得るテレスコピックカバー３５が設けられており、それぞれガイドレール２９、送りねじ３１及びＹ軸送りモータ３３を上から覆っている。また、テレスコピックカバー３５はテーブル１５上から落下してきた切屑及び切削液がその上に堆積しないような外側下方への傾斜を有したハの字形状（山形）となっている。
【００１８】
ベッド１３の前部は、図３によく示されているように、補強用のリブ１３ａが設けられ、中央部に凹部を有した箱形形状になっており、ベッド１３前部の両側面（作業者側から見て左右の側面）にはそれぞれ中央部の凹部に通じる３組の貫通穴３７が左右に対になって形成されている。そして、上に開いた凹形状の３つの金属薄板製のトラフ３９が、この対になっている貫通穴３７を通り、主として熱遮断のためにベッド１３とは直接的に接触せずベッド１５に対して所定の間隙を有するように、取付座金やスペーサなどを介してベッド１５に固定されている。貫通穴３７は、ベッド１５の鋳抜き穴を利用することができる。もちろん鋳抜き穴とは別に形成してもよい。したがって、トラフ３９はテーブル１５の移動方向と垂直な方向に延びていることになる。トラフ３９の内部にはトラフ３９内に収集された切屑を排出するのに適したチェーンコンベアやヒンジコンベアのような公知の切屑排出手段４１が配置されている。
【００１９】
ベッド１３の中央部の凹部すなわち一対のガイドレール２９の間の空間並びにガイドレール２９の側方外側の空間には、ガイドレール２９に沿って複数のシュータ４７が併設されている。さらに、上述したガイドレール２９や送りねじ３１などの上方を覆うテレスコピックカバー３５の山形の両傾斜面の下端がシュータ４７の上方に被さるようになっている。このように配置されたテレスコピックカバー３５及びシュータ４７により、テーブル１５の下方にその周囲を囲むように広がる平面を覆って、テーブル１５から落下した切屑及び切削液がトラフ３９内に受容、収集されるようになっている。
【００２０】
なお、図３に示されているように、トラフ３９の上面にシュータ４７の取り付けなどのためにトラフカバー４３をさらに設けてもよい。この場合には、トラフカバー４３の適宜の場所にシュータ４７からトラフ３９内にトラフカバー４３を通って切屑を通過させるための開口部４５が形成されなくてはならない。
再び図１を参照すると、ベッド１３の側部にはトラフ３９に収集され切屑排出手段４１によってベッド１３及びトラフ３９の外部に排出される切屑及び切削液を回収するための切屑回収手段として、回収用タンク４９が設けられている。回収用タンク４９から機外へ切屑を移送するために各種コンベアなどを組み合わせることも可能である。また、リフトアップコンベアを切屑回収手段として使用してもよい。
【００２１】
工作機械１１の周囲には飛散した切屑及び切削液をより十分に収集するために、工作機械の周囲空間を覆うスプラッシュガードやサイドカバー５１などを設け、図１に示されるようにそれらの表面をシュータ４７の縁部に密着させ、表面に付着した切屑及び切削液が落下したときにシュータ４７内に受容されるようにすることが好ましい。
【００２２】
上記のように構成した工作機械１１では、ベッド１３の上面に設けられたガイドレール２９のような案内手段が配置される部分を除くテーブル１３の下方の周囲空間に隙間なくシュータ４７を設けることが可能であり、ガイドレール２９などを切屑及び切削液から保護するカバーの傾斜も急にすることが可能となる。
次に、図１〜図３に示されている実施態様に基づいて本発明の工作機械の作用を説明する。
【００２３】
テーブル１５上に着脱可能に固定されたワークを主軸２１に取り付けられた工具で加工すると、加工に伴って切屑及び加工の際に冷却又は潤滑のために使用した切削液が周囲空間に飛散する。このとき、本発明の工作機械１１では、テーブル１５から飛散した切屑及び切削液は、ベッド１３上に直接的に落下付着することはなく、必ずテレスコピックカバー３５及びシュータ４７によって受容されることになる。テーブル１５が送りねじ３１によってＹ軸方向に駆動されてガイドレール２９に沿って前後方向に移動しても、ガイドレール２９及び送りねじ３１の上方はテレスコピックカバー３５によって覆われているのでそれらに直接付着することはなく、テレスコピックカバー３５に付着した切屑及び切削液はその山形の傾斜面を伝ってシュータ４７内に受容される。また、スプラッシュガードなどに付着した切屑及び切削液も同様にシュータ４７内に受容される。この際、シュータ４７をトラフカバー４３に取り付けることなどによりシュータ４７とベッド１３との接触をより少なくしてあれば、切屑収集手段を介して切屑及び加工液からベッド１３に伝達する熱の量を少なくし、ベッド１３の熱変形を抑制することが可能である。
【００２４】
次に、シュータ４７内に受容された切屑及び切削液はトラフカバー４３の開口部４５を通ってトラフ３９内に収集、導入される。このとき、トラフ３９はベッド１３と直接的に接触しておらず、ベッド１３に対して離間されて配置されているので高温の切屑及び切削液の熱がベッド１３に伝達する量は最小限に抑えられ、ベッド１３が熱変形を起こし加工精度に影響を与えることもない。また、トラフ３９内に導入された切屑及び切削液は切屑排出手段４１によってトラフ３９からベッド１３及びトラフ３９の外部へ排出されるので、トラフ３９内に留まる時間も短くなり、高温の切屑や切削液からベッド１３へ伝達される熱の量はより少なくなる。
【００２５】
その後、切屑及び切削液はベッド１３の側部の回収用タンク４９に移送され、機外に回収される。
以上、前部の中央部に大きな凹部を有しているベッド１３を例に説明したが、ベッド１３の上面を貫通してトラフ３９へ通じる複数の開口部を設け、この開口部にシュータ４７を設けてもよい。さらに、トラフ３９の底部に傾斜を付けて切屑及び切削液をトラフ３９から排出しやすいようにしてもよい。
【００２６】
また、上記実施態様では、トラフ３９は３本として説明したが、１本又は２本若しくは４本以上とすることも可能であり、その配置も様々な配置が考えられ得る。シュータ４７についても、中央及び左右の３つに限られずそれぞれ３分割計９個のシュータにしてもよい。その配置についても様々なものが考えられる。例えば、１本のトラフのみを配置する場合には、幅広のトラフを使用し、その中に同様に幅広の切屑排出手段を配置する。このとき、シュータも幅広のものを使用し、ベッド上部全体を覆うようにすることが好ましい。シュートの傾斜はもちろん急にした方がよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、テーブルの周囲にベッドの上面及び側方部を覆うように複数のシュータが配置されているので、それらのシュータを介してテーブルから落下した切屑及び切削液はトラフに収集、導入され、外部に排出することができるようになり、切屑及び切削液の収集性及び排出性を向上させることが可能となる。また、トラフやシュータがベッドから離間されて設けられているので、シュータまたはトラフに収集された高温の切屑及び切削液からベッドへ伝達する熱の量を最小限に抑えられ、ベッドの熱変形による加工精度低下を抑制することが可能となる。さらに、トラフをテーブルの移動方向と垂直に設けることによりスペースの有効活用が可能となり、切屑及び切削液の収集性及び排出性を向上させ得るにもかかわらず工作機械を大形化させることがない。ベッドにトラフを取り付けるための凹溝を形成する必要がなく、ベッドの剛性は低下せず安定した加工が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工作機械の全体構成を示す斜視図である。
【図２】シュータ及び送りねじの配置を示すためにコラム、テーブル等を除去した状態のベッドの斜視図である。
【図３】トラフの構造を示すために図２から送りねじ、ガイドレール及びシュータなどを除去した状態のベッドの斜視図である。
【符号の説明】
１１…工作機械
１３…ベッド
１５…テーブル
１７…主軸頭
２１…主軸
２９…ガイドレール
３１…送りねじ
３３…送りモータ
３５…テレスコピックカバー
３９…トラフ
４１…切屑排出手段
４７…シュータ

Claims

工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、
基台となるベッドと、
前記工具を装着する主軸が回転可能に支持された主軸頭と、
前記ワークが載置され、前記ベッドの上面に設けられた案内手段に沿って移動するテーブルと、
前記テーブルを前記案内手段に沿って移動させるテーブル送り手段と、
前記テーブルの案内手段及びテーブル送り手段を覆い、前記ワークの加工により発生した切屑を落下させる傾斜カバーと、
前記テーブルの下方で切屑を収集するための開口部を有した複数のシュータと、
前記ベッドを貫通して前記テーブルの移動方向と略垂直に前記テーブルの下方に設けられ、前記複数のシュータを介して収集された切屑を受容するトラフと、
前記トラフの内部に設けられ、前記トラフに受容された切屑を外部へ排出する切屑排出手段と、
を具備することを特徴とした工作機械。
前記トラフは前記ベッドを貫通して前記テーブルの移動方向と略垂直に前記テーブルの下方に複数個設けられ、前記切屑排出手段は前記複数個のトラフの内部にそれぞれ設けられた請求項１に記載の工作機械。
前記複数のシュータは、前記テーブルの案内手段の間に設けられた中央シュータと、前記テーブルの案内手段の外側にそれぞれ設けられた左右シュータとで構成された請求項１または２に記載の工作機械。
前記複数のシュータ及びトラフは前記ベッドに離間して設けられた請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械。