JP4018889B2 - マシニングセンタおよび加工ライン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタおよびこのマシニングセンタを用いた加工ラインに係り、さらには、小型化され、たとえば卓上でも使用可能なマシニングセンタ、およびこのマシニングセンタを用いた加工ラインに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタは、工作機械として広く知られており、各種機械の部品を製造するためなどに用いられている。従来におけるマシニングセンタは、機体内部にワークの加工のための移動空間やワークの取り付け、取り外しのための作業空間を大きく必要とする構造となっており、ワークの大きさに比し工作機械全体がかなり大型化されているものが多かった。このため、工場のフロアなどに設置して使用され、これらを加工ライン化した場合に、相当の広いスペースを確保しなければならなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが近年、機械部品の多様化が高まってきており、各工場内に限らず、たとえば事務所の一室のスペースを用いて、いかなる機械部品をも省エネルギーと省スペースで手軽に低コストで製造することができる工作機械が要請されるようになった。そして、ライン化しても小さいスペースに設置でき、工作機械１台１台の移動や加工ラインの組付けを容易にできるようにするため、マシニングセンタとしても、小型化されたものが要望されるようになってきている。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、たとえば卓上においても使用できるように小型化して、省スペース、省エネルギー、低コスト化を実現できるマシニングセンタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明に係るマシニングセンタは、加工ヘッドに主軸を介して取り付けられた工具によってワークを加工する加工室が形成された筐体を備えるマシニングセンタ本体を有し、
前記加工室を塞ぐ開閉扉が前記筐体に設けられ、前記開閉扉は、閉塞時に前記主軸の先端に対向する位置に配置されており、
閉塞時の前記開閉扉における前記主軸に対向する面に、ワークテーブルが配設され、前記ワークテーブルにワークが取り付けられることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明においては、ワークを加工する加工室を開閉扉で塞いでいるが、その開閉扉にワークテーブルが設けられている。このため、加工室内にワークテーブルを設ける据え付けタイプのベッドや移動機構などが必要とならず、さらに、ワークの取り付け、取り外し作業は、開閉扉を開けた状態でマシニングセンタの外の空間で行えるため、その分加工室を小さくすることができ、マシニングセンタ全体として小型化を図ることができる。この小型化により、省スペース、省エネルギー、低コスト化を実現することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記筐体の内部が仕切板によって仕切られており、前記加工ヘッドおよび主軸が配設される主軸室と、前記加工ヘッドに取り付けられた工具が前記仕切板を貫通して突出される前記加工室と、が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタである。
【０００８】
請求項２に係る発明では、加工ヘッドおよび主軸が配設される主軸室と、ワークが取り付けられる加工室とが仕切板によって仕切られている。このため、加工室においてワークを加工する際に発生する加工液や切屑が加工ヘッドや主軸に飛散するのを防止することができる。また、加工室を狭くすることができるので、加工室のみに必要な、たとえば耐濡れ性材料をコーティングする場合などには、耐濡れ性材料を少量で済ませることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記主軸の軸方向に沿って前記加工ヘッドを進退させるヘッド移動手段と、ワークが取り付けられた前記ワークテーブルを前記主軸の軸方向に直交する方向に移動させるワークテーブル移動手段と、が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマシニングセンタである。
【００１０】
請求項３に係る発明では、開閉扉の内側の面に沿って移動することができるので、その分さらにマシニングセンタ全体としての小型化を図ることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記ワークテーブル移動手段が、前記ワークテーブルを前記主軸の軸方向と直交する直線的な方向に移動させる直線移動手段と、前記ワークテーブルを前記主軸の軸線周りに回転させる回転駆動手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載のマシニングセンタである。
【００１２】
請求項４に係る発明において、たとえばＹ軸方向にのみ直線移動可能とする。このとき、回転駆動手段が設けられていることから、Ｘ軸方向にずれた加工位置は、ワークテーブルを回転させることによって、調整することができる。このように、同じ大きさのワークを加工する際にも、直線移動については、その距離を短くすることができるので、その分通常のＸ−Ｙ軸直線移動手段に比べて、さらなるマシニングセンタの小型化を図ることができる。そして、移動ストロークが少なくてよい分、省エネルギー化が可能となる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、前記加工ヘッドに対し、複数の工具を交換可能な工具交換装置を備えていることを特徴とする請求項１からせ４のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、複数の工具を交換可能な工具交換装置を備えている。このため、ワークを加工する際に、異なる工具を要する場合でも、１つのマシニングセンタで済ませることができる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、割出し回転可能なタレット式工具マガジンを備え、前記タレット式工具マガジンの回転方向に所定間隔で複数の工具ホルダが収容され、
前記工具ホルダはそれぞれ主軸を有し、前記主軸の一端に工具が取り付けられ、前記主軸の他端に主軸駆動用モータを構成するロータが設けられており、
前記加工ヘッドには、前記タレット式工具マガジンの割り出し位置における前記主軸の他端側に対向する位置に、前記ロータとともに主軸駆動用モータを構成し、かつ前記主軸の軸線上にステータを備えることを特徴とする請求項５に記載のマシニングセンタである。
【００１６】
請求項６に係る発明では、工具マガジンにおいて、主軸駆動用のモータを構成するロータを備える主軸を複数用意し、加工ヘッド側において、割り出し位置に割り出しされた工具マガジン上の前記主軸の軸線上にステータを備えている。このため、加工ヘッド側に主軸を設けておく必要がなく、工具を主軸に取り付けるための脱着機構を省略でき、ヘッド側の簡素化、小サイズを図ることができる。また、前記複数の主軸を用意する際に、それぞれの主軸に対してモータおよび制御装置を必要とすることがないので、コストを低減することができるとともに、主軸を設けるためのマガジンスペースを縮小することができる。このため、前記複数の主軸を設けた場合でも、マシニングセンタ全体としての大型化を抑制することができる。
【００１７】
請求項７に係る発明は、前記開閉扉が複数枚設けられており、前記各開閉扉がそれぞれ異なる方向に開閉可能とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００１８】
請求項７に係る発明では、たとえば開閉扉が複数設けられているマシニングセンタを利用して連続的に製品を製造する場合、一方の開閉扉に取り付けられたワークを加工室で加工している間に、他の開閉扉に取り付けられた加工後のワークを開閉扉から取り外し、一方の開閉扉を開き、他方の開閉扉で加工室を閉鎖することができる。このため、ワークの段取り時間が省略でき、複数のワークを連続的に加工することができ、全体の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、ワークの段取り作業中、開閉扉を閉鎖しているので、作業環境もよくなる。
【００１９】
請求項８に係る発明は、前記筐体を形成するフレームが、ハニカム構造またはトラス構造を有することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００２０】
請求項８に係る発明では、筐体を形成するフレームがハニカム構造またはトラス構造を有している。このため、フレーム自体を、強度を維持しながら軽量化することができるので、筐体全体としての軽量化を図ることができる。
【００２１】
請求項９に係る発明は、前記筐体を形成するフレームには、冷却液を通過させる冷却液流路が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００２２】
請求項９に係る発明では、筐体に冷却液を通過させる冷却液流路が形成されている。このため、マシニングセンタが高温となった場合に、冷却液流路に冷却液を流通させることにより、マシニングセンタを好適に冷却することができる。さらには、冷却液の充填により、筐体にウエイトをかけ、加工時の剛性を高めることができる。
【００２３】
請求項１０に係る発明は、前記開閉扉を開閉させる扉開閉手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００２４】
請求項１０に係る発明では、把手やヒンジ機構などの扉開閉手段が設けられている。このため、扉の開閉を容易に行うことができる。
【００２５】
請求項１１に係る発明は、前記扉開閉手段が、アクチュエータを有することを特徴とする請求項１０に記載のマシニングセンタである。
【００２６】
請求項１１に係る発明では、扉開閉手段が、アクチュエータとしてのシリンダやモータなどを備えている。このため、扉開閉に人力を要さず、たとえばマシニングセンタを並べて使用する場合に自動化を図ることができる。
【００２７】
請求項１２に係る発明は、前記加工室が密閉されるとともに、前記加工室にミストを供給するミスト供給手段が設けられ、
前記加工室内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００２８】
請求項１２に係る発明では、加工室が密閉され、かつミスト供給手段が設けられている。このため、ミスト環境下におけるワークの加工を行うことができる。また、加工室内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられている。このため、ワークの加工後に開閉扉を開けたとき、加工室を大気圧よりも低圧に調整することでミストを加工室の外に排出させないようにすることができる。
【００２９】
請求項１３に係る発明は、前記加工室が、耐濡れ性材料でコーティングされていることを特徴とする請求項１２に記載のマシニングセンタである。
【００３０】
請求項１３に係る発明では、加工室が耐濡れ性材料、たとえばテフロン（Ｒ）でコーティングされている。このため、ミスト環境下における加工室に筐体の内面やワークテーブルの移動機構部などに、ミストとともに切屑が壁面に付着して除去できなくなる事態を防ぐことができる。
【００３１】
請求項１４に係る発明は、前記マシニングセンタ本体の全体を包囲するが包囲手段を有し、
前記包囲手段によって前記マシニングセンタ本体を包囲した状態で加工することを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００３２】
請求項１４に係る発明では、マシニングセンタ本体の全体を包囲する包囲手段を有している。このため、マシニングセンタ本体に対する防塵性を高めることができ、外部の環境を汚すことがなくなる。また、マシニングセンタ本体から発生するモータ音などの騒音がマシニングセンタと包囲手段の間で減衰されるので、マシニングセンタから発せられる騒音を小さく抑えることができる。また、マシニングセンタ本体から発せられた熱を外に出しにくくすることができる。
【００３３】
請求項１５に係る発明は、前記包囲手段内の圧力を調整する包囲手段内圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のマシニングセンタである。
【００３４】
請求項１５に係る発明では、包囲手段内を大気圧よりも低い圧力に調整することにより、マシニングセンタ本体から発せられるモータ音などの音をさらに減衰することができ、マシニングセンタから発せられる騒音をさらに小さくすることができる。また、熱伝導性も低下するので、マシニングセンタから発せられる熱をさらに低く抑えることができる。
【００３５】
請求項１６に係る発明は、請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが水平方向に沿って複数併設されているとともに、前記複数のマシニングセンタ間にワークを搬送する水平方向搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ラインである。
【００３６】
請求項１６に係る発明では、複数のマシニングセンタが水平方向に沿って併設されている。このため、各々のマシニングセンタで所定の加工を施して製品を完成するラインを構築することができる。したがって、工場にこのラインを設けた場合にも、その設置面積を狭い範囲にすることができる。
【００３７】
請求項１７に係る発明は、請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが鉛直方向に沿って複数設けられているとともに、前記複数のマシニングセンタ間にワークを搬送する鉛直方向搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ラインである。
【００３８】
請求項１７に係る発明では、複数のマシニングセンタを鉛直方向に沿って設けている。このため、複数のマシニングセンタを水平方向に沿って併設した場合よりもさらに狭い設置面積で加工ラインを構築することができる。
【００３９】
請求項１８に係る発明は、請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが水平方向および鉛直方向にそれぞれ複数配列され、前記各マシニングセンタ間にワークを搬送する搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ラインである。
【００４０】
請求項１８に係る発明においては、マシニングセンタが水平方向および鉛直方向にそれぞれ複数配列されている。このため、工場における加工ラインの設置面積や高さなどに応じて、種々の形態でラインを構築することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明に係るマシニングセンタ本体の斜視図、図２はその内部構造を示す斜視図、図３はその側断面図である。
【００４２】
図１に示すように、マシニングセンタ本体Ｍは、筐体１を備えている。筐体１の内部は、図２および図３に示すように、仕切板２によって仕切られており、後方に主軸室３が形成され、前方に加工室４が形成されている。筐体１は、複数のフレーム５，５…を有しており、各フレーム５，５…は、ハニカム構造やトラス構造のものを用い、フレーム内部に空洞を形成しており、フレーム強度を高めると同時にフレーム自体の軽量化を図り、マシニングセンタ全体としての強度の向上および軽量化を図っている。また、筐体１の下面にはキャスタ６，６が設けられている。このキャスタ６，６…により、マシニングセンタ本体Ｍの移動が容易となるようにしている。また、キャスタ６，６…には、それぞれ図示しない回転止めが設けられており、この回転止めを使うことにより、キャスタ６，６…が回転しないようにすることができる。マシニングセンタ本体Ｍの上面には、マシニングセンタ駆動用ノート型パーソナルコンピュータ（以下「ノート型パソコン」という）ＰＣが載置されている。
【００４３】
主軸室３における前方上方位置には割出し回転可能なタレット式工具マガジン（以下「工具マガジン」という）１１が設けられている。工具マガジン１１は、その回転方向に所定間隔をおいて工具ホルダ１２，１２…がそれぞれ保持アーム１１Ａ，１１Ａ…を介して設けられていいる。工具マガジン１１には、図示しない割出しモータが設けられており、この割出しモータによって使用する工具ホルダ１２が所定の割り出し位置にくるように、工具マガジン１１を回転させる。
【００４４】
工具ホルダ１２には、図４（ａ）に示すように、ベアリングＢ，Ｂ…を介して主軸１３が取り付けられている。主軸１３の先端には、ワークを加工するための工具Ｔが取り付けられており、主軸１３の後端には、主軸駆動用モータを構成するロータ１４が設けられている。前記割り出し位置における主軸１３の後方には加工ヘッド１５が設けられている。加工ヘッド１５には、主軸駆動用モータを構成するステータ１５Ａが設けられており、割り出し位置における主軸１３のロータとステータ１５Ａとが同軸状に配置される。そして、加工ヘッド１５に工具ホルダ１２が取り付けられたとき、ロータ１４の周囲をステータ１５Ａが覆って主軸駆動用モータとなって主軸１３を回転させる。
【００４５】
加工ヘッド１５は、図２に示すように、本発明のヘッド移動手段であるＺ軸移動手段１７上に載置されている。Ｚ軸移動手段１７は、移動台１７Ａを備えており、この移動台１７Ａの上に加工ヘッド１５が載置されている。さらに、Ｚ軸移動手段１７は、モータ１７Ｂと、図示しないボールねじ機構を備えている。したがって、モータ１７Ｂを駆動することにより、ボールねじ機構を介して移動台１７Ａが前後方向（図３の左右方向、以下「Ｚ軸方向」という）に移動し、移動台１７Ａとともに加工ヘッド１５がＺ軸方向に移動するようになっている。仕切板２における主軸１３と対向する位置には、工具ホルダ１２とほぼ同径の工具通過孔２Ａが形成されている。工具ホルダ１２は、加工ヘッド１５とともに前進移動したときにはこの工具通過孔２Ａを貫通して、主軸室３から加工室４に向けて突出するようになっている。この工具通過孔２Ａの内周部には、弾性を有する図示しない密着部材が設けられており、工具通過孔２Ａに工具ホルダ１２が貫通している際、工具通過孔２Ａと工具ホルダ１２との間は密閉状態となっている。
【００４６】
また、加工ヘッド１５の前面側には、図４に示すように、真空吸着手段１６が設けられている。真空吸着手段１６は、吸着溝１６Ａと真空エア流通孔１６Ｂを備えている。吸着溝１６Ａは、加工ヘッド１５の周方向に沿って形成されており、その一部が切り欠かれている。真空エア流通孔１６Ｂは、その一端が吸着溝１６Ａに繋がれており、他端が図示しない真空ポンプに接続されている。加工ヘッド１５に工具ホルダ１２を取り付ける際には、工具ホルダ１２のフランジ部と加工ヘッド１５の前面を接触させる。この状態で、真空ポンプによってエアを吸引することにより、吸着溝１６Ａ内に空気を除去して真空状態とし、真空ポンプの吸引力で工具ホルダ１２のフランジ部を加工ヘッド１５の表面に吸着させる。また、工具ホルダ１２を加工ヘッド１５から取り外す際には、真空ポンプからエアを若干噴き出し、真空破壊をするとともに、加工ヘッド１５から工具ホルダ１２を外しやすい状態を形成する。
【００４７】
さらに、主軸室３には、ミストを生成するミスト生成装置１８および後に説明するミストコレクタ２６が回収したミスト（ミスト生成液）から切屑や切粉を分離除去するミスト分離装置１９が設けられている。また、加工ヘッド１５および工具ホルダ１２には、ミストを流通させるミスト流路１５Ｂ，１２Ａがそれぞれ形成されており、工具ホルダ１２の前面上方位置、すなわち工具Ｔの上方位置にはミストを噴射するミスト噴射ノズル２０が設けられている。加工ヘッド１５に形成されたミスト流路１５Ｂの一端は、図示しない配管を介してミスト生成装置１８に接続されており、他端は工具ホルダ１２に形成されたミスト流路１２Ａの一端に繋がれている。また、工具ホルダ１２に形成されたミスト流路１２Ａの他端は、ミスト噴射ノズル２０に接続されている。ミスト生成装置１８で生成したミストは、ミスト流路１５Ｂ，１２Ａを介してミスト噴射ノズル２０に供給され、ミスト噴射ノズル２０から噴射される。ミストコレクタ２６からミストを供給されたミスト分離装置１９では、ミスト（ミスト生成液）から切屑や切粉を分離除去し、ミストを生成するための材料としてミスト生成装置１８に循環供給する。なお、ミスト生成液は、油性または水性のものが用いられる。
【００４８】
主軸室３の下方位置には、マシニングセンタ本体Ｍの全体を統括制御する制御装置Ｃが設けられている。制御装置Ｃは、パソコンＰＣに接続されており、パソコンＰＣに入力された情報に基づいて、ワークを所定の形状に加工するように、マシニングセンタ本体Ｍを制御する。
【００４９】
筐体１における加工室４の前面には、加工室４を閉塞する開閉扉２１が設けられている。開閉扉２１は、閉塞時に加工ヘッド１５に取り付けられた主軸１３の先端に対向する位置に配置されており、閉塞時の開閉扉２１における前記主軸１３に対向する面には、ワーク保持移動手段２２が設けられている。また、開閉扉２１の表面には、作業員が開閉扉２１を開閉する際に把持する本発明の扉開閉手段である把手２１Ａが設けられている。
【００５０】
ワーク保持移動手段２２は、ワークをクランプして保持するワークテーブル２３、ワークテーブル２３を主軸１３の軸方向、すなわちＺ軸方向と直交するＸ軸方向（図３の紙面を貫く方向）に移動させるＸ軸駆動手段２４、およびＹ軸方向（図３の上下方向）に移動させるＹ軸駆動手段２５を備えている。もちろん、Ｘ軸とＹ軸は直交するものである。これらＸ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段２５は、いずれも本発明のワークテーブル移動手段を構成する。
【００５１】
ワークテーブル２３は、図５に示すように、治具２３Ａを備えており、この治具２３Ａにワークが取り付けられる。治具２３Ａには、その左端辺および下端辺に沿って、それぞれ基準片２３Ｂ，２３Ｂが設けられており、治具２３Ａの上方位置および下方位置には、それぞれエア圧によるクランパ２３Ｃ，２３Ｃ…が設けられている。加工されるワークは、治具２３Ａに取り付けられて固定されるが、その際、まず基準片２３Ｂ，２３Ｂに押し付けられて位置決めがなされる。位置決めがなされたら、クランパ２３Ｃ，２３Ｃ…を締めることにより、ワークが治具２３Ａに取り付けられて固定される。なお、前記基準片２３Ｂやクランパ２３Ｃによることなく、ロケートピンやねじ止めによるワーク固定方法をとることもできる。
【００５２】
Ｘ軸駆動手段２４は、Ｘ軸移動台２４Ａを備えており、このＸ軸移動台２４Ａの表面にワークテーブル２３が固定されている。また、Ｘ軸駆動手段２４は、Ｘ軸モータ２４Ｂ、Ｘ軸レール２４Ｃを備えている。Ｘ軸モータ２４Ｂにはボールねじ機構を構成するボールねじ２４Ｄの一端が接続されている。Ｘ軸移動台２４Ａには、Ｘ軸方向に沿った２本の溝が形成されており、それらの溝にそれぞれＸ軸レール２４Ｃがはめ込まれている。さらに、Ｘ軸移動台２４Ａの裏面には、図示しないボールナットが設けられており、このボールナットにボールねじ２４Ｄがねじ込まれてボールねじ機構が形成されている。したがって、Ｘ軸モータ２４Ｂを駆動することにより、ボールねじ２４Ｄが回転する。このボールねじの回転に伴い、ボールナットが固定されたＸ軸移動台２４ＡがＸ軸レール２４Ｃに沿って移動するように構成されている。
【００５３】
Ｙ軸駆動手段２５は、Ｙ軸移動台２５Ａを備えており、このＹ軸移動台２５Ａの表面にＸ軸駆動手段２４が固定されている。また、Ｙ軸駆動手段２５は、Ｙ軸モータ２５Ｂ、Ｙ軸レール２５Ｃを備えている。Ｙ軸モータ２５Ｂにはボールねじ機構を構成するボールねじ２５Ｄの一端が接続されている。Ｙ軸移動台２５Ａには、Ｙ軸方向に沿った２本の溝が形成されており、それらの溝にそれぞれＹ軸レール２５Ｃがはめ込まれている。さらに、Ｙ軸移動台２５Ａの裏面には、図示しないボールナットが設けられており、このボールナットにボールねじ２５Ｄがねじ込まれてボールねじ機構が形成されている。したがって、Ｙ軸モータ２５Ｂを駆動することにより、ボールねじ２５Ｄが回転する。このボールねじの回転に伴い、ボールナットが固定されたＸ軸移動台２５ＡがＸ軸レール２５Ｃに沿って移動するように構成されている。
【００５４】
また、加工室４には、図２および図３にも示すように、ミストコレクタ２６が設けられている。ミストコレクタ２６は、ミスト噴射ノズル２０から噴射されたミストを回収する装置であり、主軸室３内におけるミスト分離装置１９に接続されている。そして、回収したミスト（ミスト生成液）をミスト分離装置１９に供給する。また、筐体１には、加工室４内の圧力を調整する図示しない圧力調整手段が設けられている。この圧力調整手段を用いることにより、密閉状態にある加工室４内を大気圧以下にすることができるようになっている。
【００５５】
さらに、加工室４の側方位置下方には、引出状の切粉回収部材２７が設けられている。切粉回収部材２７は、表面板２７Ａと、表面板２７Ａの表面に形成された把手２７Ｂを有している。表面板２７Ａの裏面側には、本体２７Ｃが設けられており、本体２７Ｃは、筐体１の側方に形成された挿入口２７Ｄから加工室４内に収納されている。切粉回収部材２７の表面板２７Ａは、挿入口２７Ｄよりも一回り大きく形成されており、その裏面側の周囲には、弾力性を有するシール材が貼着されている。したがって、切粉回収部材２７を加工室４に収納した際には、挿入口２７Ｄは密閉状態となるようにされている。また、表面板２７Ａの表面には把手２７Ｂが設けられている。本体２７Ｃに切粉や切屑が溜まったら、作業者は、この把手２７Ｂを把持して、切粉回収部材２７を引き出すことができるようになっている。
【００５６】
さらに、筐体１および開閉扉２１には、図６にも示すように、開閉扉２１の着座の完了を感知する着座センサ２８が設けられている。着座センサ２８は、筐体１に取り付けられたエア噴射部２８Ａと開閉扉２１に取り付けられたエアパッド２８Ｂを備えている。エア噴射部２８Ａは、筐体１のフレーム５に形成されたエア流路２８Ｃの一側に接続されており、エア流路２８Ｃの他側は図示しないエア供給ポンプに接続されている。また、エア流路２８Ｃは、圧力スイッチ２８Ｄに接続されている。圧力スイッチ２８Ｄは、常時（開閉扉２１が開放している時）はＯＦＦとなっており、圧力スイッチ２８ＤがＯＦＦのときには、開閉扉２１の閉塞が感知されていないので、主軸１３が回転しないようにされている。また、圧力スイッチ２８ＤがＯＮとなったときに主軸１３が回転可能となるように構成されている。
【００５７】
開閉扉２１が開放しているときには、エア供給ポンプから供給されるエアはエア噴射部２８Ａから噴出されるので、圧力スイッチ２８Ｄに規定値以下のエア圧が作用し、圧力スイッチ２８ＤはＯＦＦのままとなる。開閉扉２１が閉塞すると、エア噴射部２８Ａがエアパッド２８Ｂによって閉鎖される。そのため、エア供給ポンプから供給されたエアは、エア流路２８Ｃ内でエア圧が急上昇し、規定値を超えたエア圧で圧力スイッチ２８Ｄを作用し、圧力スイッチ２８ＤがＯＮとなる。圧力スイッチ２８ＤがＯＮとなることにより、開閉扉２１の着座完了が感知され、主軸１３の回転が可能となるように構成されている。
【００５８】
筐体１における各フレーム５，５…には、ハニカム構造やトラス構造による内部空洞により、たとえば図７に示すような冷却液流路１Ａ，１Ａが形成されており、これらの冷却液流路１Ａ，１Ａは、隣接するフレーム５，５…間で接続されている。また、図８に示すように、筐体１における前方上端部には、冷却液をフレーム５内に供給するための冷却液投入口１Ｂが形成され、筐体１の後方下端部には、冷却液を排出するための冷却液排出口１Ｃが形成されている。冷却液投入口１Ｂから冷却液を投入することにより、冷却液は、図８に概略的に示すように、筐体１のフレーム５，５…の冷却液流路１Ａ，１Ａ内に全体的に行き渡るように供給される。冷却液排出口１Ｃを開放すると冷却液流路１Ａ，１Ａ内の冷却液が排出されるようになっている。
なお、ワークテーブル２３や加工ヘッド１５の移動台１７Ａ、その他の構成部品などにもハニカム構造やトラス構造を採用して、軽量化するとともに、内部に空洞を形成し、この空洞を冷却液流路１Ａとすることもできる。この内部空洞を冷却液流路１Ａとすることにより、フレーム５と同様にワークテーブル２３や移動台１７Ａ等にも冷却液を供給することにより、機械全体としての冷却効果を一層向上させることができる。
【００５９】
マシニングセンタ本体Ｍは、使用時には、図９に示すように、本発明の包囲手段となる上箱３１および下敷部材３２によって密閉される。上箱３１は、開閉扉２１が閉塞した状態のマシニングセンタ本体Ｍよりも一回り大きい矩形である中空の箱であり、マシニングセンタ本体Ｍを完全に覆うことができるものである。下敷部材３２は、上箱３１の平面よりもさらに一回り大きい表面積を有しており、その表面には、上箱３１の下四辺が嵌合するための嵌合溝３３が形成されている。下敷部材３２は弾性を有しており、上箱３１の下四辺が嵌合溝３３に嵌合することにより、上箱３１の内部は密閉状態となる。また、上箱３１には、本発明の包囲手段内圧力調整手段である図示しないエアポンプが設けられており、上箱３１内の空気を外部に排出することができるようになっている。下敷部材３２の嵌合溝３３に嵌合された上箱３１の内部のマシニングセンタ本体Ｍを配置し、エアポンプによって上箱３１の内部の空気を排出することにより、上箱３１の内部を大気圧よりも低い状態とすることができるようになっている。
【００６０】
かかる構成を有するマシニングセンタの動作・作用について、主に図３、図５、および図１０を参照して説明する。なお、必要に応じて他の図面についても適宜参照する。
ワークを加工する際には、まず、図９に示すように、マシニングセンタ本体Ｍを下敷部材３２の上に載置する。次に、作業員が把手２１Ａを把持して開閉扉２１を開放し、開閉扉２１に設けられたワークテーブル２３にワークＷを取り付ける。このとき、キャスタ６，６…が不意に回転しないように、図示しない回転止めでキャスタ６，６…の回転を止めておく。ワークＷの取り付けにあたっては、図５に示す基準片２３Ｂ，２３ＢにワークＷを当接させて位置決めをする。位置決めが済んだら、クランパ２３Ｃ，２３ＣでワークＷをクランプする。その一方、ワークＷの加工を開始する前に、冷却液投入口１Ｂから筐体１内に冷却液を投入し、筐体１の冷却液流路１Ａ，１Ａ内に冷却液を満たしておく。また、切粉回収部材２７の本体２７Ｃは、加工室４内に収納しておき、挿入口２７Ｄは密閉した状態としておく。
【００６１】
こうして、ワークＷの取り付けや冷却液の投入などが済んだら、開閉扉２１を閉じて着座させる。開閉扉２１を閉じたときに、着座センサ２８によって開閉扉２１の着座の完了を感知する。着座センサ２８によって開閉扉２１の着座の完了が感知されたら、ワークＷの加工の準備が完了する。
【００６２】
これらの準備が済んだら、マシニングセンタ本体Ｍに上箱３１を被せ、上箱３１の下四辺を下敷部材３２の嵌合溝３３に嵌合させる。それから、図示しないエアポンプによって、上箱３１の内部からエアを排出し、上箱３１の内部を大気圧よりも低い状態とする。
【００６３】
それから、ワークＷの加工が開始される。ワークＷの加工が開始される前は、図１０に示すように、加工ヘッド１５は後方に下がっている。このとき、工具マガジン１１を割出し回転させて、加工に用いる所定の工具Ｔが取り付けられた主軸１３を有する工具ホルダ１２を加工ヘッド１５のステータ１５Ａと同軸上にある割り出し位置に配置する。続いて、Ｚ軸移動手段１７によって加工ヘッド１５をＺ軸方向に沿って前進移動させ、工具ホルダ１２側のロータ１４に加工ヘッド１５側のステータ１５Ａを嵌合させて加工ヘッド１５の前面に工具ホルダ１２のフランジ部を当接させる。加工ヘッド１５の前面に工具ホルダ１２のフランジ部が当接したら、工具ホルダ１２を保持する保持アーム１１Ａを上方に退避させる。また、真空吸着手段１６における図示しない真空ポンプによって真空エア流通孔１６Ｂを介して吸着溝１６Ａ内の空気を吸引する。こうして、吸着溝１６Ａ内の空気を吸引することにより、加工ヘッド１５に工具ホルダ１２のフランジ部を真空吸着させて、工具ホルダ１２を加工ヘッド１５に取り付ける。工具ホルダ１２を加工ヘッド１５に取り付けることにより、主軸１３に設けられたロータ１４の周囲が加工ヘッド１５に設けられたステータ１５Ａに覆われ、主軸駆動用モータとなって主軸１３を回転させる。
【００６４】
このまま、さらにＺ軸移動手段１７によって加工ヘッド１５をＺ軸方向に沿って前進移動させると、やがて工具ホルダ１２の先端が仕切板２の工具通過孔２Ａを通過する。工具ホルダ１２が仕切板２を通ったら、加工室４内は密閉され、ミスト生成装置１８でミストの生成を開始するとともに、ミスト流路１５Ｂ，１２Ａを介して、ミスト噴射ノズル２０に対してミストを供給し、ミスト噴射ノズル２０から主軸１３に取り付けられた工具Ｔに向けてミストが噴射される。そして、さらにＺ軸移動手段１７によって加工ヘッド１５および工具ホルダ１２をＺ軸方向に沿って前進移動させて工具ＴがワークＷに当接し始める時点で、ワークＷの加工が開始される。ワークＷの加工が開始されると、あらかじめノート型パソコンＰＣから入力された情報に基づいて、ワークテーブル２３および加工ヘッド１５が移動しながら、ワークＷを所定の形状に加工していく。このとき、ワークＷに対するＺ軸方向の移動は、Ｚ軸移動手段１７によって工具Ｔ側を移動させることにより行われる。また、工具Ｔに対するＸ軸方向およびＹ軸方向の移動は、ワークテーブル２３におけるＸ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段２５によってそれぞれ行われる。また、ワークＷの加工が行われている間、ミスト噴射ノズル２０からは工具ＴおよびワークＷに対してミストが噴射されている。このとき、ミストコレクタ２６では、加工室４内におけるミストから切屑や切粉を分離除去し、分離後のミストをミスト分離装置１９に供給している。ミスト分離装置１９では、供給されたミストを空気と分離し、ミスト生成装置１８に供給している。
【００６５】
加工が行われている間、マシニングセンタ本体Ｍは、上箱３１および下敷部材３２によって密閉状態に保たれている。また、この状態で上箱３１とマシニングセンタ本体Ｍの間は大気圧よりも低い圧力に維持されているので、加工により生じる騒音が外部に漏れる量が少なくなる。したがって、加工を行っている間、静寂を保つことができる。また、ワークＷの加工によりマシニングセンタ本体Ｍに生じる熱も外部に伝達しないようにすることができる。マシニングセンタ本体Ｍには、筐体１における冷却液流路１Ａ，１Ａに冷却液が満たされているので、マシニングセンタ本体Ｍを好適に冷却することができる。
【００６６】
かくしてワークＷの所定の加工が済んだら、Ｚ軸移動手段１７により、加工ヘッド１５をＺ軸方向に沿って後退させる。そして、加工ヘッド１５に装着した工具ホルダ１２が割り出し位置に到達したら、工具マガジン１１の保持アーム１１Ａを下降させ、保持アーム１１Ａに工具ホルダ１２を保持させる。保持アーム１１Ａによって工具ホルダ１２が保持されたら、真空吸着手段１６における図示しないエアポンプによる吸引を終了すると同時に、わずかにエアを噴出する。エアを噴出することにより、エアが吸着溝１６Ａに供給され、真空吸着により加工ヘッド１５に取り付けられていた工具ホルダ１２を円滑に取り外すことができる。
【００６７】
工具ホルダ１２が加工ヘッド１５から吸着解除された状態でＺ軸移動手段１７により、加工ヘッド１５をさらにＺ軸方向後方に移動させ、工具ホルダ１２を保持アーム１１Ａに受け渡す。こうして、ワークＷの所定の加工が終了する。
【００６８】
このまま、工具マガジン１１に設けられた他の工具Ｔを用いて加工を継続する場合には、工具マガジン１１を割出し回転させ、所定の主軸１３を割り出し位置に配置し、同様の工程を経てワークＷの加工を継続する。一方、このまま加工を終了する場合には、筐体１に設けられた図示しない圧力調整手段によって、加工室４内を大気圧以下の圧力に調整する。その一方で、上箱３１の内部を大気圧以下にしているエアポンプから逆にエアを噴出して、上箱３１が下敷部材３２から取り外しやすいようにして、上箱３１を下敷部材３２から取り外し、マシニングセンタ本体Ｍを外部に出す。
【００６９】
マシニングセンタ本体Ｍを外部に出したら、作業員は、把手２１Ａを把持して開閉扉２１を開放する。このとき、加工室４内は大気圧よりも低い気圧に調整されているので、加工室４内のミストはほとんど外部に排出することがない。また、切粉回収部材２７の本体２７Ｃに切粉や切屑がある程度溜まっていたら、切粉回収部材２７を挿入口２７Ｄから引き出して、溜まった切粉や切屑を廃棄することもできる。
【００７０】
また、加工が終了した後、たとえばマシニングセンタ本体Ｍを持ち運ぶ際には、冷却液排出口１Ｃを開けて、冷却液流路１Ａ，１Ａ内の水を排出して軽量化するのが好適である。冷却液流路１Ａ，１Ａ内の冷却液を排出することにより、マシニングセンタ本体Ｍが軽量化され、運搬が非常に容易になる。
【００７１】
このように、本実施形態に係るマシニングセンタでは、ワークを取り付けるワークテーブル２３が開閉扉２１に設けられていることから、加工室４内にワークテーブルを設けるためのベッドや移動機構などを必要としない。したがって、マシニングセンタ全体としての小型化を図ることができる。また、ワークテーブル２３は開閉扉２１の内面に沿って移動するものであるため、ワークテーブル２３がＺ軸方向に移動する必要がない。したがって、その分マシニングセンタ全体として小型化を図ることができる。
【００７２】
このマシニングセンタは、たとえば工場のフロアに設置して使用することができるが、たとえば図１１に示すように、机Ｄの上にマシニングセンタ本体Ｍを載置した状態で使用することなどもできる。図１１に示す例では、マシニングセンタ本体Ｍを駆動するための入力手段として、デスクトップ型のパーソナルコンピュータＤＰＣが載置されている。このように、マシニングセンタをいわば卓上型として使用することもできる。もちろん、マシニングセンタを卓上に載置する場合であっても、図９に示すような上箱３１および下敷部材３２を備える包囲手段を用いることもできる。
【００７３】
また、前記実施形態では、ワークテーブル２３をＺ軸方向と直交する方向に移動させるために、Ｘ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段２５を図１２に示すような、回転駆動手段５０およびＹ軸駆動手段２５を用いる態様とすることもできる。図１２に示す態様では、Ｘ軸駆動手段２４に変えて回転駆動手段５０が設けられている点のみが前記実施形態と異なり、開閉扉２１、ワークテーブル２３、およびＹ軸駆動手段２５などは、前記実施形態と同一の構成を有しているので、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
回転駆動手段５０は、Ｙ軸駆動手段２５におけるＹ軸移動台２５Ａ上に載置されており、旋回テーブル５１と、旋回テーブル５１の裏側に配設された図示しない旋回モータを備えている。旋回テーブル５１の上には、ワークテーブル２３が載置されている。かかる回転駆動手段５０とＹ軸駆動手段２５を備えることにより、Ｘ軸方向への移動を行うための駆動手段がなくとも、ワークを平面的に加工することができる。
【００７５】
この場合の制御を具体的に説明すると、たとえば、図１３（ａ）に示すように、Ｘ−Ｙ座標軸上の加工点Ｐ（Ｘ１，Ｙ１）の点を加工する場合を考える。このとき、原点Ｏ（０，０）と加工点Ｐ（Ｘ１，Ｙ１）とを結ぶ直線とＹ軸とのなす角をθとし、その直線の距離の長さをＬとする。なお、Ｌ＝√（Ｘ１2＋Ｙ１2）である。このとき、図１３（ｂ）に示すように、原点Ｏを中心として角度θ分だけ、加工点ＰをＹ軸方向に回転させる。そして、Ｙ軸上のＰ′（０，Ｌ）の点を加工することにより、加工点Ｐ（Ｘ１，Ｙ１）を加工するのと同じことになる。このような制御を行うことにより、回転駆動手段５０およびＹ軸駆動手段２５による移動だけで、Ｘ−Ｙ平面上のすべての点を加工することができる。かかる構成により、Ｘ軸方向への移動が不要となるので、Ｘ軸方向の幅を減少させることができる。なお、もちろん、Ｙ軸駆動手段２５に変えて、Ｘ軸駆動手段２４を設け、その上に回転駆動手段５０を設けることもできる。この場合には、Ｙ軸方向、すなわち高さを減少させることができる。また、Ｙ軸駆動手段２５、Ｘ軸駆動手段２４に回転駆動手段５０を設けるのではなく、開閉扉２１に回転駆動手段を設け、そこにＹ軸駆動手段２５またはＸ軸駆動手段を設ける態様とすることもできる。
【００７６】
また、図示はしないが、Ｘ軸駆動手段２４、Ｙ軸駆動手段２５、および回転駆動手段５０をすべて開閉扉２１に取り付ける態様とすることもできる。この場合には、回転と直線運動を組み合わせることにより、狭い移動範囲内でワークを広く加工することができる。このときの加工方法について、図１４に模式的に示して説明すると、いま、図１４（ａ）に示すワークテーブル２３の全体を加工領域として考えると、単にＸ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段が設けられているのみでは、ワークテーブル２３の上下左右の長さの範囲でワークテーブル２３が移動する必要がある。
【００７７】
これに対して、回転駆動手段を組み合わせることにより、たとえば図１４（ｂ）に示すように、ワークテーブル２３の右下１／４の範囲であるエリアＥ４だけ加工することができれば、他のエリアＥ１〜Ｅ３についてもこの範囲で加工するすることができる。すなわち、回転駆動手段５０を用いて、回転中心Ｏ′を中心としてワークテーブル２３を時計周りに９０°回転させると、エリアＥ４があった領域にエリアＥ１が移動する。このとき、エリアＥ１が加工可能な領域となる。同様に時計周りに１８０°回転させることにより、エリアＥ２が加工可能な領域となり、２７０°回転させることによりエリアＥ３が加工可能な領域になる。したがって、加工領域が正方形である場合には、Ｘ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段２５でワークテーブル２３を移動させる距離は、回転駆動手段５０を用いない場合の１／２で済む。よって、その分、マシニングセンタの小型化を図ることができる。
【００７８】
以上、説明したマシニングセンタを用いて、たとえば加工ラインを構成することもできる。図１５は、マシニングセンタを水平方向に並べた例を示す斜視図である。図１５に示すラインでは、４つのマシニングセンタＭ１〜Ｍ４が水平方向に１列に配列されている。これらのマシニングセンタＭ１〜Ｍ４は、いずれも同一のマシニングセンタであるが、前記実施形態で示したマシニングセンタ本体Ｍとは開閉扉の開き方が異なり、その他は同一の構成を有している。この加工ラインで用いられているマシニングセンタＭ１について説明すると、マシニングセンタＭ１は、前記実施形態で示したマシニングセンタ本体と同様の筐体を備えており、その筐体における加工室を密閉する開閉扉５６が設けられている。開閉扉５６は、縦開き式で、前記実施形態で示したマシニングセンタ本体Ｍが横開き式であるのと異なる。開閉扉５６には、ワークテーブル、Ｘ軸駆動機構、およびＹ軸駆動機構が設けられており、開閉扉５６が閉じたときに、図示しない加工ヘッド上の主軸とワークテーブルが向き合うようになっている。また、開閉扉５６を自動開閉させるためのアクチュエータとしてシリンダ５５が設けられている。シリンダ５５は、図示しない空気圧ユニットにより、制御装置からの信号に応じて、開閉扉５６を適宜開閉させるようになっている。
【００７９】
マシニングセンタＭ１〜Ｍ４の手前側には、ワークを搬送するワーク搬送手段６０が設けられている。ワーク搬送手段６０は、ワーク供給手段６１を備えている。ワーク供給手段６１の下流側には搬送コンベア６２が設けられており、搬送コンベア６２の下流側にはワーク排出手段６３が設けられている。各マシニングセンタＭ１〜Ｍ４の手前側部には、図示しない移載ロボットが設けられており、それぞれ搬送コンベア６２上の所定のワークをマシニングセンタＭ１〜Ｍ４に移載している。本発明に係るマシニングセンタは、小型化が可能であるので、このように複数のマシニングセンタを併設した場合でも、広い設置面積を必要とすることなく加工ラインを製造することができる。
【００８０】
また、ここで用いられるマシニングセンタとしては、１つのマシニングセンタに２枚の開閉扉を設け、それぞれにワークテーブルを設ける態様とするのが好適である。２枚の開閉扉を設けることにより、一方の開閉扉のワークテーブルにワークを保持させてワークの加工を行っている間に、他方の開閉扉におけるワークテーブルにワークを移載する作業を行うことができる。かかる態様とすることにより、加工時間の短縮を図ることができる。
【００８１】
加工ラインの別の態様として、図１６に示すように、マシニングセンタを鉛直方向に並べて設けることもできる。この加工ラインには、６つのマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６が設けられており、３つのマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１３が積み上げられ、その側方にやはり３つのマシニングセンタＭ１４〜Ｍ１６が積み上げられている。そのうちの一方に配列されたマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１３は、前記実施形態で示したマシニングセンタ本体Ｍと同一の構造を有している。もう一方の列に設けられたマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１３は、開放された開閉扉の開放の向きが前記実施形態で示したマシニングセンタ本体Ｍと異なり、その他はほぼ同一の構成とされている。
【００８２】
マシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６の前方には、ワーク搬送装置７０が設けられている。ワーク搬送装置７０は、搬入部７１と搬送部７２と搬出部７３を備えている。搬送部７２には、図示しないバケットコンベアなどが配設されており、ワークをマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６の並んでいる方向に沿って搬送する装置である。搬入部７１から搬入されたワークは、搬送部７２を通して搬送され、図示しない移載ロボットなどで適宜マシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６に移載される。そして、加工が済んだワークは搬出部７３まで搬送されて、搬出される。
【００８３】
図１６に示す加工ラインでは、６つのマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６が設けられている。このため、複数のマシニングセンタを水平に併設した場合よりも、さらに狭い設置面積の範囲内に収めることができる。
【００８４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。たとえば、仕切板２によって主軸室３と加工室４を分割しているが、仕切板をなくして、主軸室と加工室が一体となっている態様であってもよい。また、前記実施形態では、複数の主軸を設けた工具ホルダによって工具交換を行う態様としているが、加工ヘッドに主軸を設けておき、この主軸に対し、複数の工具を取り付けた工具マガジンから工具を選択的に取り付ける一般的な工具交換方式の態様を用いることもできる。
さらには、加工ヘッド１５、すなわち工具Ｔ側がＺ軸方向に移動する態様としているが、工具Ｔ側は移動することなく固定され、ワークテーブルがＺ軸方向にも移動する態様とすることもできる。もちろん逆に、ワークテーブルは固定され、加工ヘッド１５、すなわち工具Ｔ側がＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動する態様とすることもできる。また、前記実施形態において、マシニングセンタ本体Ｍを包囲手段である上箱３１で覆った状態でマシニングセンタと呼称しているが、包囲手段を設けない場合には、マシニングセンタ本体Ｍがマシニングセンタとなるものである。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明のうちの請求項１に係る発明によれば、開閉扉にワークテーブルが設けられている。このため、加工室内にワークテーブルを設ける据え付けタイプのベッドや移動機構などが必要とならず、さらに、ワークの取り付け、取り外し作業は、開閉扉を開けた状態でマシニングセンタの外の空間で行えるため、その分加工室を小さくすることができ、マシニングセンタ全体として小型化を図ることができる。この小型化により、省スペース、省エネルギー、低コスト化を実現することができる。
【００８６】
請求項２に係る発明によれば、加工室においてワークを加工する際に発生する加工液や切屑が加工ヘッドや主軸に飛散するのを防止することができる。また、加工室を狭くすることができるので、加工室のみに必要な、たとえば耐濡れ性材料をコーティングする場合などには、耐濡れ性材料を少量で済ませることができる。
【００８７】
請求項３に係る発明によれば、開閉扉の内側の面に沿って移動することができるので、その分さらにマシニングセンタ全体としての小型化を図ることができる。
【００８８】
請求項４に係る発明によれば、同じ大きさのワークを加工する際にも、直線移動については、その距離を短くすることができるので、その分通常のＸ−Ｙ軸直線移動手段に比べて、さらなるマシニングセンタの小型化を図ることができる。そして、移動ストロークが少なくてよい分、省エネルギー化が可能となる。
【００８９】
請求項５に係る発明によれば、ワークを加工する際に、異なる工具を要する場合でも、１つのマシニングセンタで済ませることができる。
【００９０】
請求項６に係る発明によれば、加工ヘッド側に主軸を設けておく必要がなく、工具を主軸に取り付けるための脱着機構を省略でき、ヘッド側の簡素化、小サイズを図ることができる。また、前記複数の主軸を用意する際に、それぞれの主軸に対してモータおよび制御装置を必要とすることがないので、コストを低減することができるとともに、主軸を設けるためのマガジンスペースを縮小することができる。このため、前記複数の主軸を設けた場合でも、マシニングセンタ全体としての大型化を抑制することができる。
【００９１】
請求項７に係る発明によれば、一方の開閉扉に取り付けられたワークを加工室で加工している間に、他の開閉扉に取り付けられた加工後のワークを開閉扉から取り外し、一方の開閉扉を開き、他方の開閉扉で加工室を閉鎖することができる。このため、複数のワークを連続的に加工することができ、全体の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、ワークの段取り作業中、開閉扉を閉鎖しているので、作業環境もよくなる。
【００９２】
請求項８に係る発明によれば、フレーム自体を、強度を維持しながら軽量化することができるので、筐体全体としての軽量化を図ることができる。
【００９３】
請求項９に係る発明によれば、マシニングセンタが高温となった場合に、冷却液流路に冷却液を流通させることにより、マシニングセンタを好適に冷却することができる。さらには、冷却液の充填により、筐体にウエイトをかけ、加工時の剛性を高めることができる。
【００９４】
請求項１０に係る発明によれば、扉の開閉を容易に行うことができる。
【００９５】
請求項１１に係る発明によれば、扉開閉に人力を要さず、たとえばマシニングセンタを並べて使用する場合に自動化を図ることができる。
【００９６】
請求項１２に係る発明によれば、ミスト環境下におけるワークの加工を行うことができる。また、加工室内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられているため、ワークの加工後に開閉扉を開けたとき、加工室を大気圧よりも低圧に調整することでミストを加工室の外に排出させないようにすることができる。
【００９７】
請求項１３に係る発明によれば、ミスト環境下における加工室に筐体の内面やワークテーブルの移動機構部などに、ミストとともに切屑が壁面に付着して除去できなくなる事態を防ぐことができる。
【００９８】
請求項１４に係る発明によれば、マシニングセンタ本体に対する防塵性を高めることができ、外部の環境を汚すことがなくなる。また、マシニングセンタ本体から発生するモータ音などの騒音がマシニングセンタと包囲手段の間で減衰されるので、マシニングセンタから発せられる騒音を小さく抑えることができる。また、マシニングセンタ本体から発せられた熱を外に出しにくくすることができる。
【００９９】
請求項１５に係る発明によれば、包囲手段内の圧力を低くすることにより、マシニングセンタ本体から発せられるモータ音などの音をさらに減衰することができ、マシニングセンタから発せられる騒音をさらに小さくすることができる。また、熱伝導性も低下するので、マシニングセンタから発せられる熱をさらに低く抑えることができる。
【０１００】
請求項１６に係る発明によれば、複数のマシニングセンタで所定の加工を施して製品を完成するラインを構築することができる。したがって、工場にこのラインを設けた場合にも、その設置面積を狭い範囲にすることができる。
【０１０１】
請求項１７に係る発明によれば、複数のマシニングセンタを水平方向に沿って併設した場合よりもさらに狭い設置面積で加工ラインを構築することができる。
【０１０２】
請求項１８に係る発明によれば、工場における加工ラインの設置面積や高さなどに応じて、種々の形態でラインを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマシニングセンタ本体の斜視図である。
【図２】その内部構造を示す斜視図である。
【図３】その側断面図である。
【図４】（ａ）は、加工ヘッドに取り付けられた主軸ホルダ付近の断面図、（ｂ）は、そのIV−IV線断面図である。
【図５】開閉扉を開放した状態の開閉扉付近の斜視図である。
【図６】着座センサの構成図である。
【図７】フレームの断面図である。
【図８】冷却水流路の形成状態を示すためのマシニングセンタ本体の概略斜視図である。
【図９】マシニングセンタ本体に包囲手段を設ける状態を示す斜視図である。
【図１０】マシニングセンタによる加工工程を説明するための側断面図である。
【図１１】マシニングセンタの設置状態の例を示す斜視図である。
【図１２】ワークテーブル移動手段の他の例を示す斜視図である。
【図１３】ワークテーブルの移動状態を説明するためのグラフである。
【図１４】（ａ）は、ワークテーブル移動手段の他の例を示す正面図、（ｂ）は、その加工範囲を示す説明図である。
【図１５】マシニングセンタを水平方向に並べた例を示す斜視図である。
【図１６】マシニングセンタを鉛直方向に並べた例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 筐体
１Ａ 冷却液流路
２ 仕切板
３ 主軸室
４ 加工室
５ フレーム
１１ 工具マガジン
１２ 工具ホルダ
１３ 主軸
１４ ロータ
１５ 加工ヘッド
１５Ａ ステータ
１６ 真空吸着手段
１７ Ｚ軸移動手段
１８ ミスト生成装置
１９ ミスト分離装置
２０ ミスト噴射ノズル
２１ 開閉扉
２２ ワーク保持移動手段
２３ ワークテーブル
２４ Ｘ軸駆動手段
２５ Ｙ軸駆動手段
２６ ミストコレクタ
２７ 切粉回収部材
２８ 着座センサ
３１ 上箱（包囲手段）
３２ 下敷部材（包囲手段）
５０ 回転駆動手段
６０ ワーク搬送手段
７０ ワーク搬送装置
Ｃ 制御装置
Ｍ マシニングセンタ（本体）
Ｍ１〜Ｍ４，Ｍ１１〜Ｍ１６ マシニングセンタ
Ｔ 工具
Ｗ ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタおよびこのマシニングセンタを用いた加工ラインに係り、さらには、小型化され、たとえば卓上でも使用可能なマシニングセンタ、およびこのマシニングセンタを用いた加工ラインに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタは、工作機械として広く知られており、各種機械の部品を製造するためなどに用いられている。従来におけるマシニングセンタは、機体内部にワークの加工のための移動空間やワークの取り付け、取り外しのための作業空間を大きく必要とする構造となっており、ワークの大きさに比し工作機械全体がかなり大型化されているものが多かった。このため、工場のフロアなどに設置して使用され、これらを加工ライン化した場合に、相当の広いスペースを確保しなければならなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが近年、機械部品の多様化が高まってきており、各工場内に限らず、たとえば事務所の一室のスペースを用いて、いかなる機械部品をも省エネルギーと省スペースで手軽に低コストで製造することができる工作機械が要請されるようになった。そして、ライン化しても小さいスペースに設置でき、工作機械１台１台の移動や加工ラインの組付けを容易にできるようにするため、マシニングセンタとしても、小型化されたものが要望されるようになってきている。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、たとえば卓上においても使用できるように小型化して、省スペース、省エネルギー、低コスト化を実現できるマシニングセンタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明に係るマシニングセンタは、加工ヘッドに主軸を介して取り付けられた工具によってワークを加工する加工室が形成された筐体を備えるマシニングセンタ本体を有し、
前記加工室を塞ぐ開閉扉が前記筐体に設けられ、前記開閉扉は、閉塞時に前記主軸の先端に対向する位置に配置されており、
閉塞時の前記開閉扉における前記主軸に対向する面に、ワークテーブルが配設され、前記ワークテーブルにワークが取り付けられることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明においては、ワークを加工する加工室を開閉扉で塞いでいるが、その開閉扉にワークテーブルが設けられている。このため、加工室内にワークテーブルを設ける据え付けタイプのベッドや移動機構などが必要とならず、さらに、ワークの取り付け、取り外し作業は、開閉扉を開けた状態でマシニングセンタの外の空間で行えるため、その分加工室を小さくすることができ、マシニングセンタ全体として小型化を図ることができる。この小型化により、省スペース、省エネルギー、低コスト化を実現することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記筐体の内部が仕切板によって仕切られており、前記加工ヘッドおよび主軸が配設される主軸室と、前記加工ヘッドに取り付けられた工具が前記仕切板を貫通して突出される前記加工室と、が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタである。
【０００８】
請求項２に係る発明では、加工ヘッドおよび主軸が配設される主軸室と、ワークが取り付けられる加工室とが仕切板によって仕切られている。このため、加工室においてワークを加工する際に発生する加工液や切屑が加工ヘッドや主軸に飛散するのを防止することができる。また、加工室を狭くすることができるので、加工室のみに必要な、たとえば耐濡れ性材料をコーティングする場合などには、耐濡れ性材料を少量で済ませることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記主軸の軸方向に沿って前記加工ヘッドを進退させるヘッド移動手段と、ワークが取り付けられた前記ワークテーブルを前記主軸の軸方向に直交する方向に移動させるワークテーブル移動手段と、が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマシニングセンタである。
【００１０】
請求項３に係る発明では、開閉扉の内側の面に沿って移動することができるので、その分さらにマシニングセンタ全体としての小型化を図ることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記ワークテーブル移動手段が、前記ワークテーブルを前記主軸の軸方向と直交する直線的な方向に移動させる直線移動手段と、前記ワークテーブルを前記主軸の軸線周りに回転させる回転駆動手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載のマシニングセンタである。
【００１２】
請求項４に係る発明において、たとえばＹ軸方向にのみ直線移動可能とする。このとき、回転駆動手段が設けられていることから、Ｘ軸方向にずれた加工位置は、ワークテーブルを回転させることによって、調整することができる。このように、同じ大きさのワークを加工する際にも、直線移動については、その距離を短くすることができるので、その分通常のＸ−Ｙ軸直線移動手段に比べて、さらなるマシニングセンタの小型化を図ることができる。そして、移動ストロークが少なくてよい分、省エネルギー化が可能となる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、前記加工ヘッドに対し、複数の工具を交換可能な工具交換装置を備えていることを特徴とする請求項１からせ４のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、複数の工具を交換可能な工具交換装置を備えている。このため、ワークを加工する際に、異なる工具を要する場合でも、１つのマシニングセンタで済ませることができる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、割出し回転可能なタレット式工具マガジンを備え、前記タレット式工具マガジンの回転方向に所定間隔で複数の工具ホルダが収容され、
前記工具ホルダはそれぞれ主軸を有し、前記主軸の一端に工具が取り付けられ、前記主軸の他端に主軸駆動用モータを構成するロータが設けられており、
前記加工ヘッドには、前記タレット式工具マガジンの割り出し位置における前記主軸の他端側に対向する位置に、前記ロータとともに主軸駆動用モータを構成し、かつ前記主軸の軸線上にステータを備えることを特徴とする請求項５に記載のマシニングセンタである。
【００１６】
請求項６に係る発明では、工具マガジンにおいて、主軸駆動用のモータを構成するロータを備える主軸を複数用意し、加工ヘッド側において、割り出し位置に割り出しされた工具マガジン上の前記主軸の軸線上にステータを備えている。このため、加工ヘッド側に主軸を設けておく必要がなく、工具を主軸に取り付けるための脱着機構を省略でき、ヘッド側の簡素化、小サイズを図ることができる。また、前記複数の主軸を用意する際に、それぞれの主軸に対してモータおよび制御装置を必要とすることがないので、コストを低減することができるとともに、主軸を設けるためのマガジンスペースを縮小することができる。このため、前記複数の主軸を設けた場合でも、マシニングセンタ全体としての大型化を抑制することができる。
【００１７】
請求項７に係る発明は、前記開閉扉が複数枚設けられており、前記各開閉扉がそれぞれ異なる方向に開閉可能とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００１８】
請求項７に係る発明では、たとえば開閉扉が複数設けられているマシニングセンタを利用して連続的に製品を製造する場合、一方の開閉扉に取り付けられたワークを加工室で加工している間に、他の開閉扉に取り付けられた加工後のワークを開閉扉から取り外し、一方の開閉扉を開き、他方の開閉扉で加工室を閉鎖することができる。このため、ワークの段取り時間が省略でき、複数のワークを連続的に加工することができ、全体の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、ワークの段取り作業中、開閉扉を閉鎖しているので、作業環境もよくなる。
【００１９】
請求項８に係る発明は、前記筐体を形成するフレームが、ハニカム構造またはトラス構造を有することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００２０】
請求項８に係る発明では、筐体を形成するフレームがハニカム構造またはトラス構造を有している。このため、フレーム自体を、強度を維持しながら軽量化することができるので、筐体全体としての軽量化を図ることができる。
【００２１】
請求項９に係る発明は、前記筐体を形成するフレームには、冷却液を通過させる冷却液流路が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００２２】
請求項９に係る発明では、筐体に冷却液を通過させる冷却液流路が形成されている。このため、マシニングセンタが高温となった場合に、冷却液流路に冷却液を流通させることにより、マシニングセンタを好適に冷却することができる。さらには、冷却液の充填により、筐体にウエイトをかけ、加工時の剛性を高めることができる。
【００２３】
請求項１０に係る発明は、前記開閉扉を開閉させる扉開閉手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００２４】
請求項１０に係る発明では、把手やヒンジ機構などの扉開閉手段が設けられている。このため、扉の開閉を容易に行うことができる。
【００２５】
請求項１１に係る発明は、前記扉開閉手段が、アクチュエータを有することを特徴とする請求項１０に記載のマシニングセンタである。
【００２６】
請求項１１に係る発明では、扉開閉手段が、アクチュエータとしてのシリンダやモータなどを備えている。このため、扉開閉に人力を要さず、たとえばマシニングセンタを並べて使用する場合に自動化を図ることができる。
【００２７】
請求項１２に係る発明は、前記加工室が密閉されるとともに、前記加工室にミストを供給するミスト供給手段が設けられ、
前記加工室内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００２８】
請求項１２に係る発明では、加工室が密閉され、かつミスト供給手段が設けられている。このため、ミスト環境下におけるワークの加工を行うことができる。また、加工室内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられている。このため、ワークの加工後に開閉扉を開けたとき、加工室を大気圧よりも低圧に調整することでミストを加工室の外に排出させないようにすることができる。
【００２９】
請求項１３に係る発明は、前記加工室が、耐濡れ性材料でコーティングされていることを特徴とする請求項１２に記載のマシニングセンタである。
【００３０】
請求項１３に係る発明では、加工室が耐濡れ性材料、たとえばテフロン（Ｒ）でコーティングされている。このため、ミスト環境下における加工室に筐体の内面やワークテーブルの移動機構部などに、ミストとともに切屑が壁面に付着して除去できなくなる事態を防ぐことができる。
【００３１】
請求項１４に係る発明は、前記マシニングセンタ本体の全体を包囲するが包囲手段を有し、
前記包囲手段によって前記マシニングセンタ本体を包囲した状態で加工することを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタである。
【００３２】
請求項１４に係る発明では、マシニングセンタ本体の全体を包囲する包囲手段を有している。このため、マシニングセンタ本体に対する防塵性を高めることができ、外部の環境を汚すことがなくなる。また、マシニングセンタ本体から発生するモータ音などの騒音がマシニングセンタと包囲手段の間で減衰されるので、マシニングセンタから発せられる騒音を小さく抑えることができる。また、マシニングセンタ本体から発せられた熱を外に出しにくくすることができる。
【００３３】
請求項１５に係る発明は、前記包囲手段内の圧力を調整する包囲手段内圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のマシニングセンタである。
【００３４】
請求項１５に係る発明では、包囲手段内を大気圧よりも低い圧力に調整することにより、マシニングセンタ本体から発せられるモータ音などの音をさらに減衰することができ、マシニングセンタから発せられる騒音をさらに小さくすることができる。また、熱伝導性も低下するので、マシニングセンタから発せられる熱をさらに低く抑えることができる。
【００３５】
請求項１６に係る発明は、請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが水平方向に沿って複数併設されているとともに、前記複数のマシニングセンタ間にワークを搬送する水平方向搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ラインである。
【００３６】
請求項１６に係る発明では、複数のマシニングセンタが水平方向に沿って併設されている。このため、各々のマシニングセンタで所定の加工を施して製品を完成するラインを構築することができる。したがって、工場にこのラインを設けた場合にも、その設置面積を狭い範囲にすることができる。
【００３７】
請求項１７に係る発明は、請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが鉛直方向に沿って複数設けられているとともに、前記複数のマシニングセンタ間にワークを搬送する鉛直方向搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ラインである。
【００３８】
請求項１７に係る発明では、複数のマシニングセンタを鉛直方向に沿って設けている。このため、複数のマシニングセンタを水平方向に沿って併設した場合よりもさらに狭い設置面積で加工ラインを構築することができる。
【００３９】
請求項１８に係る発明は、請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが水平方向および鉛直方向にそれぞれ複数配列され、前記各マシニングセンタ間にワークを搬送する搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ラインである。
【００４０】
請求項１８に係る発明においては、マシニングセンタが水平方向および鉛直方向にそれぞれ複数配列されている。このため、工場における加工ラインの設置面積や高さなどに応じて、種々の形態でラインを構築することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明に係るマシニングセンタ本体の斜視図、図２はその内部構造を示す斜視図、図３はその側断面図である。
【００４２】
図１に示すように、マシニングセンタ本体Ｍは、筐体１を備えている。筐体１の内部は、図２および図３に示すように、仕切板２によって仕切られており、後方に主軸室３が形成され、前方に加工室４が形成されている。筐体１は、複数のフレーム５，５…を有しており、各フレーム５，５…は、ハニカム構造やトラス構造のものを用い、フレーム内部に空洞を形成しており、フレーム強度を高めると同時にフレーム自体の軽量化を図り、マシニングセンタ全体としての強度の向上および軽量化を図っている。また、筐体１の下面にはキャスタ６，６が設けられている。このキャスタ６，６…により、マシニングセンタ本体Ｍの移動が容易となるようにしている。また、キャスタ６，６…には、それぞれ図示しない回転止めが設けられており、この回転止めを使うことにより、キャスタ６，６…が回転しないようにすることができる。マシニングセンタ本体Ｍの上面には、マシニングセンタ駆動用ノート型パーソナルコンピュータ（以下「ノート型パソコン」という）ＰＣが載置されている。
【００４３】
主軸室３における前方上方位置には割出し回転可能なタレット式工具マガジン（以下「工具マガジン」という）１１が設けられている。工具マガジン１１は、その回転方向に所定間隔をおいて工具ホルダ１２，１２…がそれぞれ保持アーム１１Ａ，１１Ａ…を介して設けられていいる。工具マガジン１１には、図示しない割出しモータが設けられており、この割出しモータによって使用する工具ホルダ１２が所定の割り出し位置にくるように、工具マガジン１１を回転させる。
【００４４】
工具ホルダ１２には、図４（ａ）に示すように、ベアリングＢ，Ｂ…を介して主軸１３が取り付けられている。主軸１３の先端には、ワークを加工するための工具Ｔが取り付けられており、主軸１３の後端には、主軸駆動用モータを構成するロータ１４が設けられている。前記割り出し位置における主軸１３の後方には加工ヘッド１５が設けられている。加工ヘッド１５には、主軸駆動用モータを構成するステータ１５Ａが設けられており、割り出し位置における主軸１３のロータとステータ１５Ａとが同軸状に配置される。そして、加工ヘッド１５に工具ホルダ１２が取り付けられたとき、ロータ１４の周囲をステータ１５Ａが覆って主軸駆動用モータとなって主軸１３を回転させる。
【００４５】
加工ヘッド１５は、図２に示すように、本発明のヘッド移動手段であるＺ軸移動手段１７上に載置されている。Ｚ軸移動手段１７は、移動台１７Ａを備えており、この移動台１７Ａの上に加工ヘッド１５が載置されている。さらに、Ｚ軸移動手段１７は、モータ１７Ｂと、図示しないボールねじ機構を備えている。したがって、モータ１７Ｂを駆動することにより、ボールねじ機構を介して移動台１７Ａが前後方向（図３の左右方向、以下「Ｚ軸方向」という）に移動し、移動台１７Ａとともに加工ヘッド１５がＺ軸方向に移動するようになっている。仕切板２における主軸１３と対向する位置には、工具ホルダ１２とほぼ同径の工具通過孔２Ａが形成されている。工具ホルダ１２は、加工ヘッド１５とともに前進移動したときにはこの工具通過孔２Ａを貫通して、主軸室３から加工室４に向けて突出するようになっている。この工具通過孔２Ａの内周部には、弾性を有する図示しない密着部材が設けられており、工具通過孔２Ａに工具ホルダ１２が貫通している際、工具通過孔２Ａと工具ホルダ１２との間は密閉状態となっている。
【００４６】
また、加工ヘッド１５の前面側には、図４に示すように、真空吸着手段１６が設けられている。真空吸着手段１６は、吸着溝１６Ａと真空エア流通孔１６Ｂを備えている。吸着溝１６Ａは、加工ヘッド１５の周方向に沿って形成されており、その一部が切り欠かれている。真空エア流通孔１６Ｂは、その一端が吸着溝１６Ａに繋がれており、他端が図示しない真空ポンプに接続されている。加工ヘッド１５に工具ホルダ１２を取り付ける際には、工具ホルダ１２のフランジ部と加工ヘッド１５の前面を接触させる。この状態で、真空ポンプによってエアを吸引することにより、吸着溝１６Ａ内に空気を除去して真空状態とし、真空ポンプの吸引力で工具ホルダ１２のフランジ部を加工ヘッド１５の表面に吸着させる。また、工具ホルダ１２を加工ヘッド１５から取り外す際には、真空ポンプからエアを若干噴き出し、真空破壊をするとともに、加工ヘッド１５から工具ホルダ１２を外しやすい状態を形成する。
【００４７】
さらに、主軸室３には、ミストを生成するミスト生成装置１８および後に説明するミストコレクタ２６が回収したミスト（ミスト生成液）から切屑や切粉を分離除去するミスト分離装置１９が設けられている。また、加工ヘッド１５および工具ホルダ１２には、ミストを流通させるミスト流路１５Ｂ，１２Ａがそれぞれ形成されており、工具ホルダ１２の前面上方位置、すなわち工具Ｔの上方位置にはミストを噴射するミスト噴射ノズル２０が設けられている。加工ヘッド１５に形成されたミスト流路１５Ｂの一端は、図示しない配管を介してミスト生成装置１８に接続されており、他端は工具ホルダ１２に形成されたミスト流路１２Ａの一端に繋がれている。また、工具ホルダ１２に形成されたミスト流路１２Ａの他端は、ミスト噴射ノズル２０に接続されている。ミスト生成装置１８で生成したミストは、ミスト流路１５Ｂ，１２Ａを介してミスト噴射ノズル２０に供給され、ミスト噴射ノズル２０から噴射される。ミストコレクタ２６からミストを供給されたミスト分離装置１９では、ミスト（ミスト生成液）から切屑や切粉を分離除去し、ミストを生成するための材料としてミスト生成装置１８に循環供給する。なお、ミスト生成液は、油性または水性のものが用いられる。
【００４８】
主軸室３の下方位置には、マシニングセンタ本体Ｍの全体を統括制御する制御装置Ｃが設けられている。制御装置Ｃは、パソコンＰＣに接続されており、パソコンＰＣに入力された情報に基づいて、ワークを所定の形状に加工するように、マシニングセンタ本体Ｍを制御する。
【００４９】
筐体１における加工室４の前面には、加工室４を閉塞する開閉扉２１が設けられている。開閉扉２１は、閉塞時に加工ヘッド１５に取り付けられた主軸１３の先端に対向する位置に配置されており、閉塞時の開閉扉２１における前記主軸１３に対向する面には、ワーク保持移動手段２２が設けられている。また、開閉扉２１の表面には、作業員が開閉扉２１を開閉する際に把持する本発明の扉開閉手段である把手２１Ａが設けられている。
【００５０】
ワーク保持移動手段２２は、ワークをクランプして保持するワークテーブル２３、ワークテーブル２３を主軸１３の軸方向、すなわちＺ軸方向と直交するＸ軸方向（図３の紙面を貫く方向）に移動させるＸ軸駆動手段２４、およびＹ軸方向（図３の上下方向）に移動させるＹ軸駆動手段２５を備えている。もちろん、Ｘ軸とＹ軸は直交するものである。これらＸ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段２５は、いずれも本発明のワークテーブル移動手段を構成する。
【００５１】
ワークテーブル２３は、図５に示すように、治具２３Ａを備えており、この治具２３Ａにワークが取り付けられる。治具２３Ａには、その左端辺および下端辺に沿って、それぞれ基準片２３Ｂ，２３Ｂが設けられており、治具２３Ａの上方位置および下方位置には、それぞれエア圧によるクランパ２３Ｃ，２３Ｃ…が設けられている。加工されるワークは、治具２３Ａに取り付けられて固定されるが、その際、まず基準片２３Ｂ，２３Ｂに押し付けられて位置決めがなされる。位置決めがなされたら、クランパ２３Ｃ，２３Ｃ…を締めることにより、ワークが治具２３Ａに取り付けられて固定される。なお、前記基準片２３Ｂやクランパ２３Ｃによることなく、ロケートピンやねじ止めによるワーク固定方法をとることもできる。
【００５２】
Ｘ軸駆動手段２４は、Ｘ軸移動台２４Ａを備えており、このＸ軸移動台２４Ａの表面にワークテーブル２３が固定されている。また、Ｘ軸駆動手段２４は、Ｘ軸モータ２４Ｂ、Ｘ軸レール２４Ｃを備えている。Ｘ軸モータ２４Ｂにはボールねじ機構を構成するボールねじ２４Ｄの一端が接続されている。Ｘ軸移動台２４Ａには、Ｘ軸方向に沿った２本の溝が形成されており、それらの溝にそれぞれＸ軸レール２４Ｃがはめ込まれている。さらに、Ｘ軸移動台２４Ａの裏面には、図示しないボールナットが設けられており、このボールナットにボールねじ２４Ｄがねじ込まれてボールねじ機構が形成されている。したがって、Ｘ軸モータ２４Ｂを駆動することにより、ボールねじ２４Ｄが回転する。このボールねじの回転に伴い、ボールナットが固定されたＸ軸移動台２４ＡがＸ軸レール２４Ｃに沿って移動するように構成されている。
【００５３】
Ｙ軸駆動手段２５は、Ｙ軸移動台２５Ａを備えており、このＹ軸移動台２５Ａの表面にＸ軸駆動手段２４が固定されている。また、Ｙ軸駆動手段２５は、Ｙ軸モータ２５Ｂ、Ｙ軸レール２５Ｃを備えている。Ｙ軸モータ２５Ｂにはボールねじ機構を構成するボールねじ２５Ｄの一端が接続されている。Ｙ軸移動台２５Ａには、Ｙ軸方向に沿った２本の溝が形成されており、それらの溝にそれぞれＹ軸レール２５Ｃがはめ込まれている。さらに、Ｙ軸移動台２５Ａの裏面には、図示しないボールナットが設けられており、このボールナットにボールねじ２５Ｄがねじ込まれてボールねじ機構が形成されている。したがって、Ｙ軸モータ２５Ｂを駆動することにより、ボールねじ２５Ｄが回転する。このボールねじの回転に伴い、ボールナットが固定されたＸ軸移動台２５ＡがＸ軸レール２５Ｃに沿って移動するように構成されている。
【００５４】
また、加工室４には、図２および図３にも示すように、ミストコレクタ２６が設けられている。ミストコレクタ２６は、ミスト噴射ノズル２０から噴射されたミストを回収する装置であり、主軸室３内におけるミスト分離装置１９に接続されている。そして、回収したミスト（ミスト生成液）をミスト分離装置１９に供給する。また、筐体１には、加工室４内の圧力を調整する図示しない圧力調整手段が設けられている。この圧力調整手段を用いることにより、密閉状態にある加工室４内を大気圧以下にすることができるようになっている。
【００５５】
さらに、加工室４の側方位置下方には、引出状の切粉回収部材２７が設けられている。切粉回収部材２７は、表面板２７Ａと、表面板２７Ａの表面に形成された把手２７Ｂを有している。表面板２７Ａの裏面側には、本体２７Ｃが設けられており、本体２７Ｃは、筐体１の側方に形成された挿入口２７Ｄから加工室４内に収納されている。切粉回収部材２７の表面板２７Ａは、挿入口２７Ｄよりも一回り大きく形成されており、その裏面側の周囲には、弾力性を有するシール材が貼着されている。したがって、切粉回収部材２７を加工室４に収納した際には、挿入口２７Ｄは密閉状態となるようにされている。また、表面板２７Ａの表面には把手２７Ｂが設けられている。本体２７Ｃに切粉や切屑が溜まったら、作業者は、この把手２７Ｂを把持して、切粉回収部材２７を引き出すことができるようになっている。
【００５６】
さらに、筐体１および開閉扉２１には、図６にも示すように、開閉扉２１の着座の完了を感知する着座センサ２８が設けられている。着座センサ２８は、筐体１に取り付けられたエア噴射部２８Ａと開閉扉２１に取り付けられたエアパッド２８Ｂを備えている。エア噴射部２８Ａは、筐体１のフレーム５に形成されたエア流路２８Ｃの一側に接続されており、エア流路２８Ｃの他側は図示しないエア供給ポンプに接続されている。また、エア流路２８Ｃは、圧力スイッチ２８Ｄに接続されている。圧力スイッチ２８Ｄは、常時（開閉扉２１が開放している時）はＯＦＦとなっており、圧力スイッチ２８ＤがＯＦＦのときには、開閉扉２１の閉塞が感知されていないので、主軸１３が回転しないようにされている。また、圧力スイッチ２８ＤがＯＮとなったときに主軸１３が回転可能となるように構成されている。
【００５７】
開閉扉２１が開放しているときには、エア供給ポンプから供給されるエアはエア噴射部２８Ａから噴出されるので、圧力スイッチ２８Ｄに規定値以下のエア圧が作用し、圧力スイッチ２８ＤはＯＦＦのままとなる。開閉扉２１が閉塞すると、エア噴射部２８Ａがエアパッド２８Ｂによって閉鎖される。そのため、エア供給ポンプから供給されたエアは、エア流路２８Ｃ内でエア圧が急上昇し、規定値を超えたエア圧で圧力スイッチ２８Ｄを作用し、圧力スイッチ２８ＤがＯＮとなる。圧力スイッチ２８ＤがＯＮとなることにより、開閉扉２１の着座完了が感知され、主軸１３の回転が可能となるように構成されている。
【００５８】
筐体１における各フレーム５，５…には、ハニカム構造やトラス構造による内部空洞により、たとえば図７に示すような冷却液流路１Ａ，１Ａが形成されており、これらの冷却液流路１Ａ，１Ａは、隣接するフレーム５，５…間で接続されている。また、図８に示すように、筐体１における前方上端部には、冷却液をフレーム５内に供給するための冷却液投入口１Ｂが形成され、筐体１の後方下端部には、冷却液を排出するための冷却液排出口１Ｃが形成されている。冷却液投入口１Ｂから冷却液を投入することにより、冷却液は、図８に概略的に示すように、筐体１のフレーム５，５…の冷却液流路１Ａ，１Ａ内に全体的に行き渡るように供給される。冷却液排出口１Ｃを開放すると冷却液流路１Ａ，１Ａ内の冷却液が排出されるようになっている。
なお、ワークテーブル２３や加工ヘッド１５の移動台１７Ａ、その他の構成部品などにもハニカム構造やトラス構造を採用して、軽量化するとともに、内部に空洞を形成し、この空洞を冷却液流路１Ａとすることもできる。この内部空洞を冷却液流路１Ａとすることにより、フレーム５と同様にワークテーブル２３や移動台１７Ａ等にも冷却液を供給することにより、機械全体としての冷却効果を一層向上させることができる。
【００５９】
マシニングセンタ本体Ｍは、使用時には、図９に示すように、本発明の包囲手段となる上箱３１および下敷部材３２によって密閉される。上箱３１は、開閉扉２１が閉塞した状態のマシニングセンタ本体Ｍよりも一回り大きい矩形である中空の箱であり、マシニングセンタ本体Ｍを完全に覆うことができるものである。下敷部材３２は、上箱３１の平面よりもさらに一回り大きい表面積を有しており、その表面には、上箱３１の下四辺が嵌合するための嵌合溝３３が形成されている。下敷部材３２は弾性を有しており、上箱３１の下四辺が嵌合溝３３に嵌合することにより、上箱３１の内部は密閉状態となる。また、上箱３１には、本発明の包囲手段内圧力調整手段である図示しないエアポンプが設けられており、上箱３１内の空気を外部に排出することができるようになっている。下敷部材３２の嵌合溝３３に嵌合された上箱３１の内部のマシニングセンタ本体Ｍを配置し、エアポンプによって上箱３１の内部の空気を排出することにより、上箱３１の内部を大気圧よりも低い状態とすることができるようになっている。
【００６０】
かかる構成を有するマシニングセンタの動作・作用について、主に図３、図５、および図１０を参照して説明する。なお、必要に応じて他の図面についても適宜参照する。
ワークを加工する際には、まず、図９に示すように、マシニングセンタ本体Ｍを下敷部材３２の上に載置する。次に、作業員が把手２１Ａを把持して開閉扉２１を開放し、開閉扉２１に設けられたワークテーブル２３にワークＷを取り付ける。このとき、キャスタ６，６…が不意に回転しないように、図示しない回転止めでキャスタ６，６…の回転を止めておく。ワークＷの取り付けにあたっては、図５に示す基準片２３Ｂ，２３ＢにワークＷを当接させて位置決めをする。位置決めが済んだら、クランパ２３Ｃ，２３ＣでワークＷをクランプする。その一方、ワークＷの加工を開始する前に、冷却液投入口１Ｂから筐体１内に冷却液を投入し、筐体１の冷却液流路１Ａ，１Ａ内に冷却液を満たしておく。また、切粉回収部材２７の本体２７Ｃは、加工室４内に収納しておき、挿入口２７Ｄは密閉した状態としておく。
【００６１】
こうして、ワークＷの取り付けや冷却液の投入などが済んだら、開閉扉２１を閉じて着座させる。開閉扉２１を閉じたときに、着座センサ２８によって開閉扉２１の着座の完了を感知する。着座センサ２８によって開閉扉２１の着座の完了が感知されたら、ワークＷの加工の準備が完了する。
【００６２】
これらの準備が済んだら、マシニングセンタ本体Ｍに上箱３１を被せ、上箱３１の下四辺を下敷部材３２の嵌合溝３３に嵌合させる。それから、図示しないエアポンプによって、上箱３１の内部からエアを排出し、上箱３１の内部を大気圧よりも低い状態とする。
【００６３】
それから、ワークＷの加工が開始される。ワークＷの加工が開始される前は、図１０に示すように、加工ヘッド１５は後方に下がっている。このとき、工具マガジン１１を割出し回転させて、加工に用いる所定の工具Ｔが取り付けられた主軸１３を有する工具ホルダ１２を加工ヘッド１５のステータ１５Ａと同軸上にある割り出し位置に配置する。続いて、Ｚ軸移動手段１７によって加工ヘッド１５をＺ軸方向に沿って前進移動させ、工具ホルダ１２側のロータ１４に加工ヘッド１５側のステータ１５Ａを嵌合させて加工ヘッド１５の前面に工具ホルダ１２のフランジ部を当接させる。加工ヘッド１５の前面に工具ホルダ１２のフランジ部が当接したら、工具ホルダ１２を保持する保持アーム１１Ａを上方に退避させる。また、真空吸着手段１６における図示しない真空ポンプによって真空エア流通孔１６Ｂを介して吸着溝１６Ａ内の空気を吸引する。こうして、吸着溝１６Ａ内の空気を吸引することにより、加工ヘッド１５に工具ホルダ１２のフランジ部を真空吸着させて、工具ホルダ１２を加工ヘッド１５に取り付ける。工具ホルダ１２を加工ヘッド１５に取り付けることにより、主軸１３に設けられたロータ１４の周囲が加工ヘッド１５に設けられたステータ１５Ａに覆われ、主軸駆動用モータとなって主軸１３を回転させる。
【００６４】
このまま、さらにＺ軸移動手段１７によって加工ヘッド１５をＺ軸方向に沿って前進移動させると、やがて工具ホルダ１２の先端が仕切板２の工具通過孔２Ａを通過する。工具ホルダ１２が仕切板２を通ったら、加工室４内は密閉され、ミスト生成装置１８でミストの生成を開始するとともに、ミスト流路１５Ｂ，１２Ａを介して、ミスト噴射ノズル２０に対してミストを供給し、ミスト噴射ノズル２０から主軸１３に取り付けられた工具Ｔに向けてミストが噴射される。そして、さらにＺ軸移動手段１７によって加工ヘッド１５および工具ホルダ１２をＺ軸方向に沿って前進移動させて工具ＴがワークＷに当接し始める時点で、ワークＷの加工が開始される。ワークＷの加工が開始されると、あらかじめノート型パソコンＰＣから入力された情報に基づいて、ワークテーブル２３および加工ヘッド１５が移動しながら、ワークＷを所定の形状に加工していく。このとき、ワークＷに対するＺ軸方向の移動は、Ｚ軸移動手段１７によって工具Ｔ側を移動させることにより行われる。また、工具Ｔに対するＸ軸方向およびＹ軸方向の移動は、ワークテーブル２３におけるＸ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段２５によってそれぞれ行われる。また、ワークＷの加工が行われている間、ミスト噴射ノズル２０からは工具ＴおよびワークＷに対してミストが噴射されている。このとき、ミストコレクタ２６では、加工室４内におけるミストから切屑や切粉を分離除去し、分離後のミストをミスト分離装置１９に供給している。ミスト分離装置１９では、供給されたミストを空気と分離し、ミスト生成装置１８に供給している。
【００６５】
加工が行われている間、マシニングセンタ本体Ｍは、上箱３１および下敷部材３２によって密閉状態に保たれている。また、この状態で上箱３１とマシニングセンタ本体Ｍの間は大気圧よりも低い圧力に維持されているので、加工により生じる騒音が外部に漏れる量が少なくなる。したがって、加工を行っている間、静寂を保つことができる。また、ワークＷの加工によりマシニングセンタ本体Ｍに生じる熱も外部に伝達しないようにすることができる。マシニングセンタ本体Ｍには、筐体１における冷却液流路１Ａ，１Ａに冷却液が満たされているので、マシニングセンタ本体Ｍを好適に冷却することができる。
【００６６】
かくしてワークＷの所定の加工が済んだら、Ｚ軸移動手段１７により、加工ヘッド１５をＺ軸方向に沿って後退させる。そして、加工ヘッド１５に装着した工具ホルダ１２が割り出し位置に到達したら、工具マガジン１１の保持アーム１１Ａを下降させ、保持アーム１１Ａに工具ホルダ１２を保持させる。保持アーム１１Ａによって工具ホルダ１２が保持されたら、真空吸着手段１６における図示しないエアポンプによる吸引を終了すると同時に、わずかにエアを噴出する。エアを噴出することにより、エアが吸着溝１６Ａに供給され、真空吸着により加工ヘッド１５に取り付けられていた工具ホルダ１２を円滑に取り外すことができる。
【００６７】
工具ホルダ１２が加工ヘッド１５から吸着解除された状態でＺ軸移動手段１７により、加工ヘッド１５をさらにＺ軸方向後方に移動させ、工具ホルダ１２を保持アーム１１Ａに受け渡す。こうして、ワークＷの所定の加工が終了する。
【００６８】
このまま、工具マガジン１１に設けられた他の工具Ｔを用いて加工を継続する場合には、工具マガジン１１を割出し回転させ、所定の主軸１３を割り出し位置に配置し、同様の工程を経てワークＷの加工を継続する。一方、このまま加工を終了する場合には、筐体１に設けられた図示しない圧力調整手段によって、加工室４内を大気圧以下の圧力に調整する。その一方で、上箱３１の内部を大気圧以下にしているエアポンプから逆にエアを噴出して、上箱３１が下敷部材３２から取り外しやすいようにして、上箱３１を下敷部材３２から取り外し、マシニングセンタ本体Ｍを外部に出す。
【００６９】
マシニングセンタ本体Ｍを外部に出したら、作業員は、把手２１Ａを把持して開閉扉２１を開放する。このとき、加工室４内は大気圧よりも低い気圧に調整されているので、加工室４内のミストはほとんど外部に排出することがない。また、切粉回収部材２７の本体２７Ｃに切粉や切屑がある程度溜まっていたら、切粉回収部材２７を挿入口２７Ｄから引き出して、溜まった切粉や切屑を廃棄することもできる。
【００７０】
また、加工が終了した後、たとえばマシニングセンタ本体Ｍを持ち運ぶ際には、冷却液排出口１Ｃを開けて、冷却液流路１Ａ，１Ａ内の水を排出して軽量化するのが好適である。冷却液流路１Ａ，１Ａ内の冷却液を排出することにより、マシニングセンタ本体Ｍが軽量化され、運搬が非常に容易になる。
【００７１】
このように、本実施形態に係るマシニングセンタでは、ワークを取り付けるワークテーブル２３が開閉扉２１に設けられていることから、加工室４内にワークテーブルを設けるためのベッドや移動機構などを必要としない。したがって、マシニングセンタ全体としての小型化を図ることができる。また、ワークテーブル２３は開閉扉２１の内面に沿って移動するものであるため、ワークテーブル２３がＺ軸方向に移動する必要がない。したがって、その分マシニングセンタ全体として小型化を図ることができる。
【００７２】
このマシニングセンタは、たとえば工場のフロアに設置して使用することができるが、たとえば図１１に示すように、机Ｄの上にマシニングセンタ本体Ｍを載置した状態で使用することなどもできる。図１１に示す例では、マシニングセンタ本体Ｍを駆動するための入力手段として、デスクトップ型のパーソナルコンピュータＤＰＣが載置されている。このように、マシニングセンタをいわば卓上型として使用することもできる。もちろん、マシニングセンタを卓上に載置する場合であっても、図９に示すような上箱３１および下敷部材３２を備える包囲手段を用いることもできる。
【００７３】
また、前記実施形態では、ワークテーブル２３をＺ軸方向と直交する方向に移動させるために、Ｘ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段２５を図１２に示すような、回転駆動手段５０およびＹ軸駆動手段２５を用いる態様とすることもできる。図１２に示す態様では、Ｘ軸駆動手段２４に変えて回転駆動手段５０が設けられている点のみが前記実施形態と異なり、開閉扉２１、ワークテーブル２３、およびＹ軸駆動手段２５などは、前記実施形態と同一の構成を有しているので、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
回転駆動手段５０は、Ｙ軸駆動手段２５におけるＹ軸移動台２５Ａ上に載置されており、旋回テーブル５１と、旋回テーブル５１の裏側に配設された図示しない旋回モータを備えている。旋回テーブル５１の上には、ワークテーブル２３が載置されている。かかる回転駆動手段５０とＹ軸駆動手段２５を備えることにより、Ｘ軸方向への移動を行うための駆動手段がなくとも、ワークを平面的に加工することができる。
【００７５】
この場合の制御を具体的に説明すると、たとえば、図１３（ａ）に示すように、Ｘ−Ｙ座標軸上の加工点Ｐ（Ｘ１，Ｙ１）の点を加工する場合を考える。このとき、原点Ｏ（０，０）と加工点Ｐ（Ｘ１，Ｙ１）とを結ぶ直線とＹ軸とのなす角をθとし、その直線の距離の長さをＬとする。なお、Ｌ＝√（Ｘ１2＋Ｙ１2）である。このとき、図１３（ｂ）に示すように、原点Ｏを中心として角度θ分だけ、加工点ＰをＹ軸方向に回転させる。そして、Ｙ軸上のＰ′（０，Ｌ）の点を加工することにより、加工点Ｐ（Ｘ１，Ｙ１）を加工するのと同じことになる。このような制御を行うことにより、回転駆動手段５０およびＹ軸駆動手段２５による移動だけで、Ｘ−Ｙ平面上のすべての点を加工することができる。かかる構成により、Ｘ軸方向への移動が不要となるので、Ｘ軸方向の幅を減少させることができる。なお、もちろん、Ｙ軸駆動手段２５に変えて、Ｘ軸駆動手段２４を設け、その上に回転駆動手段５０を設けることもできる。この場合には、Ｙ軸方向、すなわち高さを減少させることができる。また、Ｙ軸駆動手段２５、Ｘ軸駆動手段２４に回転駆動手段５０を設けるのではなく、開閉扉２１に回転駆動手段を設け、そこにＹ軸駆動手段２５またはＸ軸駆動手段を設ける態様とすることもできる。
【００７６】
また、図示はしないが、Ｘ軸駆動手段２４、Ｙ軸駆動手段２５、および回転駆動手段５０をすべて開閉扉２１に取り付ける態様とすることもできる。この場合には、回転と直線運動を組み合わせることにより、狭い移動範囲内でワークを広く加工することができる。このときの加工方法について、図１４に模式的に示して説明すると、いま、図１４（ａ）に示すワークテーブル２３の全体を加工領域として考えると、単にＸ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段が設けられているのみでは、ワークテーブル２３の上下左右の長さの範囲でワークテーブル２３が移動する必要がある。
【００７７】
これに対して、回転駆動手段を組み合わせることにより、たとえば図１４（ｂ）に示すように、ワークテーブル２３の右下１／４の範囲であるエリアＥ４だけ加工することができれば、他のエリアＥ１〜Ｅ３についてもこの範囲で加工するすることができる。すなわち、回転駆動手段５０を用いて、回転中心Ｏ′を中心としてワークテーブル２３を時計周りに９０°回転させると、エリアＥ４があった領域にエリアＥ１が移動する。このとき、エリアＥ１が加工可能な領域となる。同様に時計周りに１８０°回転させることにより、エリアＥ２が加工可能な領域となり、２７０°回転させることによりエリアＥ３が加工可能な領域になる。したがって、加工領域が正方形である場合には、Ｘ軸駆動手段２４およびＹ軸駆動手段２５でワークテーブル２３を移動させる距離は、回転駆動手段５０を用いない場合の１／２で済む。よって、その分、マシニングセンタの小型化を図ることができる。
【００７８】
以上、説明したマシニングセンタを用いて、たとえば加工ラインを構成することもできる。図１５は、マシニングセンタを水平方向に並べた例を示す斜視図である。図１５に示すラインでは、４つのマシニングセンタＭ１〜Ｍ４が水平方向に１列に配列されている。これらのマシニングセンタＭ１〜Ｍ４は、いずれも同一のマシニングセンタであるが、前記実施形態で示したマシニングセンタ本体Ｍとは開閉扉の開き方が異なり、その他は同一の構成を有している。この加工ラインで用いられているマシニングセンタＭ１について説明すると、マシニングセンタＭ１は、前記実施形態で示したマシニングセンタ本体と同様の筐体を備えており、その筐体における加工室を密閉する開閉扉５６が設けられている。開閉扉５６は、縦開き式で、前記実施形態で示したマシニングセンタ本体Ｍが横開き式であるのと異なる。開閉扉５６には、ワークテーブル、Ｘ軸駆動機構、およびＹ軸駆動機構が設けられており、開閉扉５６が閉じたときに、図示しない加工ヘッド上の主軸とワークテーブルが向き合うようになっている。また、開閉扉５６を自動開閉させるためのアクチュエータとしてシリンダ５５が設けられている。シリンダ５５は、図示しない空気圧ユニットにより、制御装置からの信号に応じて、開閉扉５６を適宜開閉させるようになっている。
【００７９】
マシニングセンタＭ１〜Ｍ４の手前側には、ワークを搬送するワーク搬送手段６０が設けられている。ワーク搬送手段６０は、ワーク供給手段６１を備えている。ワーク供給手段６１の下流側には搬送コンベア６２が設けられており、搬送コンベア６２の下流側にはワーク排出手段６３が設けられている。各マシニングセンタＭ１〜Ｍ４の手前側部には、図示しない移載ロボットが設けられており、それぞれ搬送コンベア６２上の所定のワークをマシニングセンタＭ１〜Ｍ４に移載している。本発明に係るマシニングセンタは、小型化が可能であるので、このように複数のマシニングセンタを併設した場合でも、広い設置面積を必要とすることなく加工ラインを製造することができる。
【００８０】
また、ここで用いられるマシニングセンタとしては、１つのマシニングセンタに２枚の開閉扉を設け、それぞれにワークテーブルを設ける態様とするのが好適である。２枚の開閉扉を設けることにより、一方の開閉扉のワークテーブルにワークを保持させてワークの加工を行っている間に、他方の開閉扉におけるワークテーブルにワークを移載する作業を行うことができる。かかる態様とすることにより、加工時間の短縮を図ることができる。
【００８１】
加工ラインの別の態様として、図１６に示すように、マシニングセンタを鉛直方向に並べて設けることもできる。この加工ラインには、６つのマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６が設けられており、３つのマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１３が積み上げられ、その側方にやはり３つのマシニングセンタＭ１４〜Ｍ１６が積み上げられている。そのうちの一方に配列されたマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１３は、前記実施形態で示したマシニングセンタ本体Ｍと同一の構造を有している。もう一方の列に設けられたマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１３は、開放された開閉扉の開放の向きが前記実施形態で示したマシニングセンタ本体Ｍと異なり、その他はほぼ同一の構成とされている。
【００８２】
マシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６の前方には、ワーク搬送装置７０が設けられている。ワーク搬送装置７０は、搬入部７１と搬送部７２と搬出部７３を備えている。搬送部７２には、図示しないバケットコンベアなどが配設されており、ワークをマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６の並んでいる方向に沿って搬送する装置である。搬入部７１から搬入されたワークは、搬送部７２を通して搬送され、図示しない移載ロボットなどで適宜マシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６に移載される。そして、加工が済んだワークは搬出部７３まで搬送されて、搬出される。
【００８３】
図１６に示す加工ラインでは、６つのマシニングセンタＭ１１〜Ｍ１６が設けられている。このため、複数のマシニングセンタを水平に併設した場合よりも、さらに狭い設置面積の範囲内に収めることができる。
【００８４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。たとえば、仕切板２によって主軸室３と加工室４を分割しているが、仕切板をなくして、主軸室と加工室が一体となっている態様であってもよい。また、前記実施形態では、複数の主軸を設けた工具ホルダによって工具交換を行う態様としているが、加工ヘッドに主軸を設けておき、この主軸に対し、複数の工具を取り付けた工具マガジンから工具を選択的に取り付ける一般的な工具交換方式の態様を用いることもできる。
さらには、加工ヘッド１５、すなわち工具Ｔ側がＺ軸方向に移動する態様としているが、工具Ｔ側は移動することなく固定され、ワークテーブルがＺ軸方向にも移動する態様とすることもできる。もちろん逆に、ワークテーブルは固定され、加工ヘッド１５、すなわち工具Ｔ側がＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動する態様とすることもできる。また、前記実施形態において、マシニングセンタ本体Ｍを包囲手段である上箱３１で覆った状態でマシニングセンタと呼称しているが、包囲手段を設けない場合には、マシニングセンタ本体Ｍがマシニングセンタとなるものである。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明のうちの請求項１に係る発明によれば、開閉扉にワークテーブルが設けられている。このため、加工室内にワークテーブルを設ける据え付けタイプのベッドや移動機構などが必要とならず、さらに、ワークの取り付け、取り外し作業は、開閉扉を開けた状態でマシニングセンタの外の空間で行えるため、その分加工室を小さくすることができ、マシニングセンタ全体として小型化を図ることができる。この小型化により、省スペース、省エネルギー、低コスト化を実現することができる。
【００８６】
請求項２に係る発明によれば、加工室においてワークを加工する際に発生する加工液や切屑が加工ヘッドや主軸に飛散するのを防止することができる。また、加工室を狭くすることができるので、加工室のみに必要な、たとえば耐濡れ性材料をコーティングする場合などには、耐濡れ性材料を少量で済ませることができる。
【００８７】
請求項３に係る発明によれば、開閉扉の内側の面に沿って移動することができるので、その分さらにマシニングセンタ全体としての小型化を図ることができる。
【００８８】
請求項４に係る発明によれば、同じ大きさのワークを加工する際にも、直線移動については、その距離を短くすることができるので、その分通常のＸ−Ｙ軸直線移動手段に比べて、さらなるマシニングセンタの小型化を図ることができる。そして、移動ストロークが少なくてよい分、省エネルギー化が可能となる。
【００８９】
請求項５に係る発明によれば、ワークを加工する際に、異なる工具を要する場合でも、１つのマシニングセンタで済ませることができる。
【００９０】
請求項６に係る発明によれば、加工ヘッド側に主軸を設けておく必要がなく、工具を主軸に取り付けるための脱着機構を省略でき、ヘッド側の簡素化、小サイズを図ることができる。また、前記複数の主軸を用意する際に、それぞれの主軸に対してモータおよび制御装置を必要とすることがないので、コストを低減することができるとともに、主軸を設けるためのマガジンスペースを縮小することができる。このため、前記複数の主軸を設けた場合でも、マシニングセンタ全体としての大型化を抑制することができる。
【００９１】
請求項７に係る発明によれば、一方の開閉扉に取り付けられたワークを加工室で加工している間に、他の開閉扉に取り付けられた加工後のワークを開閉扉から取り外し、一方の開閉扉を開き、他方の開閉扉で加工室を閉鎖することができる。このため、複数のワークを連続的に加工することができ、全体の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、ワークの段取り作業中、開閉扉を閉鎖しているので、作業環境もよくなる。
【００９２】
請求項８に係る発明によれば、フレーム自体を、強度を維持しながら軽量化することができるので、筐体全体としての軽量化を図ることができる。
【００９３】
請求項９に係る発明によれば、マシニングセンタが高温となった場合に、冷却液流路に冷却液を流通させることにより、マシニングセンタを好適に冷却することができる。さらには、冷却液の充填により、筐体にウエイトをかけ、加工時の剛性を高めることができる。
【００９４】
請求項１０に係る発明によれば、扉の開閉を容易に行うことができる。
【００９５】
請求項１１に係る発明によれば、扉開閉に人力を要さず、たとえばマシニングセンタを並べて使用する場合に自動化を図ることができる。
【００９６】
請求項１２に係る発明によれば、ミスト環境下におけるワークの加工を行うことができる。また、加工室内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられているため、ワークの加工後に開閉扉を開けたとき、加工室を大気圧よりも低圧に調整することでミストを加工室の外に排出させないようにすることができる。
【００９７】
請求項１３に係る発明によれば、ミスト環境下における加工室に筐体の内面やワークテーブルの移動機構部などに、ミストとともに切屑が壁面に付着して除去できなくなる事態を防ぐことができる。
【００９８】
請求項１４に係る発明によれば、マシニングセンタ本体に対する防塵性を高めることができ、外部の環境を汚すことがなくなる。また、マシニングセンタ本体から発生するモータ音などの騒音がマシニングセンタと包囲手段の間で減衰されるので、マシニングセンタから発せられる騒音を小さく抑えることができる。また、マシニングセンタ本体から発せられた熱を外に出しにくくすることができる。
【００９９】
請求項１５に係る発明によれば、包囲手段内の圧力を低くすることにより、マシニングセンタ本体から発せられるモータ音などの音をさらに減衰することができ、マシニングセンタから発せられる騒音をさらに小さくすることができる。また、熱伝導性も低下するので、マシニングセンタから発せられる熱をさらに低く抑えることができる。
【０１００】
請求項１６に係る発明によれば、複数のマシニングセンタで所定の加工を施して製品を完成するラインを構築することができる。したがって、工場にこのラインを設けた場合にも、その設置面積を狭い範囲にすることができる。
【０１０１】
請求項１７に係る発明によれば、複数のマシニングセンタを水平方向に沿って併設した場合よりもさらに狭い設置面積で加工ラインを構築することができる。
【０１０２】
請求項１８に係る発明によれば、工場における加工ラインの設置面積や高さなどに応じて、種々の形態でラインを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマシニングセンタ本体の斜視図である。
【図２】その内部構造を示す斜視図である。
【図３】その側断面図である。
【図４】（ａ）は、加工ヘッドに取り付けられた主軸ホルダ付近の断面図、（ｂ）は、そのIV−IV線断面図である。
【図５】開閉扉を開放した状態の開閉扉付近の斜視図である。
【図６】着座センサの構成図である。
【図７】フレームの断面図である。
【図８】冷却水流路の形成状態を示すためのマシニングセンタ本体の概略斜視図である。
【図９】マシニングセンタ本体に包囲手段を設ける状態を示す斜視図である。
【図１０】マシニングセンタによる加工工程を説明するための側断面図である。
【図１１】マシニングセンタの設置状態の例を示す斜視図である。
【図１２】ワークテーブル移動手段の他の例を示す斜視図である。
【図１３】ワークテーブルの移動状態を説明するためのグラフである。
【図１４】（ａ）は、ワークテーブル移動手段の他の例を示す正面図、（ｂ）は、その加工範囲を示す説明図である。
【図１５】マシニングセンタを水平方向に並べた例を示す斜視図である。
【図１６】マシニングセンタを鉛直方向に並べた例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 筐体
１Ａ 冷却液流路
２ 仕切板
３ 主軸室
４ 加工室
５ フレーム
１１ 工具マガジン
１２ 工具ホルダ
１３ 主軸
１４ ロータ
１５ 加工ヘッド
１５Ａ ステータ
１６ 真空吸着手段
１７ Ｚ軸移動手段
１８ ミスト生成装置
１９ ミスト分離装置
２０ ミスト噴射ノズル
２１ 開閉扉
２２ ワーク保持移動手段
２３ ワークテーブル
２４ Ｘ軸駆動手段
２５ Ｙ軸駆動手段
２６ ミストコレクタ
２７ 切粉回収部材
２８ 着座センサ
３１ 上箱（包囲手段）
３２ 下敷部材（包囲手段）
５０ 回転駆動手段
６０ ワーク搬送手段
７０ ワーク搬送装置
Ｃ 制御装置
Ｍ マシニングセンタ（本体）
Ｍ１〜Ｍ４，Ｍ１１〜Ｍ１６ マシニングセンタ
Ｔ 工具
Ｗ ワーク
Claims (18)
- 加工ヘッドに主軸を介して取り付けられた工具によってワークを加工する加工室が形成された筐体を備えるマシニングセンタ本体を有し、
前記加工室を塞ぐ開閉扉が前記筐体に設けられ、前記開閉扉は、閉塞時に前記主軸の先端に対向する位置に配置されており、
閉塞時の前記開閉扉における前記主軸に対向する面に、ワークテーブルが配設され、前記ワークテーブルにワークが取り付けられることを特徴とするマシニングセンタ。 - 前記筐体の内部が仕切板によって仕切られており、前記加工ヘッドおよび主軸が配設される主軸室と、前記加工ヘッドに取り付けられた工具が前記仕切板を貫通して突出される前記加工室と、が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタ。
- 前記主軸の軸方向に沿って前記加工ヘッドを進退させるヘッド移動手段と、ワークが取り付けられた前記ワークテーブルを前記主軸の軸方向と直交する方向に移動させるワークテーブル移動手段と、が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマシニングセンタ。
- 前記ワークテーブル移動手段が、前記ワークテーブルを前記主軸の軸方向と直交する直線的な方向に移動させる直線移動手段と、前記ワークテーブルを前記主軸の軸線周りに回転させる回転駆動手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載のマシニングセンタ。
- 前記加工ヘッドに対し、複数の工具を交換可能な工具交換装置を備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタ。
- 割出し回転可能なタレット式工具マガジンを備え、前記タレット式工具マガジンの回転方向に所定間隔で複数の工具ホルダが収容され、
前記工具ホルダはそれぞれ主軸を有し、前記主軸の一端に工具が取り付けられ、前記主軸の他端に主軸駆動用モータを構成するロータが設けられており、
前記加工ヘッドには、前記タレット式工具マガジンの割り出し位置における前記主軸の他端側に対向する位置に、前記ロータとともに主軸駆動用モータを構成し、かつ前記主軸の軸線上にステータを備えることを特徴とする請求項５に記載のマシニングセンタ。 - 前記開閉扉が複数枚設けられており、前記各開閉扉がそれぞれ異なる方向に開閉可能とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタ。
- 前記筐体を形成するフレームが、ハニカム構造またはトラス構造を有することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタ。
- 前記筐体を形成するフレームには、冷却液を通過させる冷却液流路が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタ。
- 前記開閉扉を開閉させる扉開閉手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタ。
- 前記扉開閉手段が、アクチュエータを有することを特徴とする請求項１０に記載のマシニングセンタ。
- 前記加工室が密閉されるとともに、前記加工室にミストを供給するミスト供給手段が設けられ、
前記加工室内の圧力を調整する圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタ。 - 前記加工室が、耐濡れ性材料でコーティングされていることを特徴とする請求項１２に記載のマシニングセンタ。
- 前記マシニングセンタ本体の全体を包囲する包囲手段を有し、
前記包囲手段によって前記マシニングセンタ本体を包囲した状態で加工することを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタ。 - 前記包囲手段内の圧力を調整する包囲手段内圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のマシニングセンタ。
- 請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが水平方向に沿って複数併設されているとともに、前記複数のマシニングセンタ間にワークを搬送する水平方向搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ライン。
- 請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが鉛直方向に沿って複数設けられているとともに、前記複数のマシニングセンタ間にワークを搬送する鉛直方向搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ライン。
- 請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載のマシニングセンタが水平方向および鉛直方向にそれぞれ複数配列され、前記各マシニングセンタ間にワークを搬送する搬送手段が設けられていることを特徴とする加工ライン。
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