JP4688721B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク受け渡し領域から加工領域への未加工ワークの供給と加工領域から受け渡し領域への加工済みワークの搬送とをターンテーブルの旋回により行う工作機械に関するものである。

コラムトラバース型や縦型のドリリングタッピングマシン等の工作機械では、一般的に、加工工具を先端に保持した主軸が垂直に配置されており、ワーク受け渡し領域から加工領域への未加工ワークの供給と加工領域から受け渡し領域への加工済みワークの搬送とをターンテーブルの垂直軸線周りの旋回によって行っている（特許文献１参照）。

但し、このような構成では、切削屑がテーブル面に落下、堆積してしまう。そこで、本願出願人は、主軸を傾斜して配置する一方、ターンテーブルの旋回軸線を垂直軸に対して斜めに設定し、かつ、旋回軸線を中心とする両側の各々の位置に一対のテーブル面を配置した工作機械を提案している（特許文献２参照）。
特開平０８−３１８４４８号公報 特開２００１−２２５２３５号公報

近年、環境問題が注目される中、クーラント使用量の大幅な削減、さらにはクーラントの使用の廃止が望まれているが、かかる要求は、特許文献２に記載の工作機械でも実現できるまでには至っていない。

そこで、本発明の課題は、ターンテーブルの構成を改良することにより、クーラント使用量の大幅な削減、さらにはクーラントの使用の廃止を実現することのできる工作機械を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、ターンテーブルと、該ターンテーブルの旋回により加工領域に到来したワークを加工するための主軸とを有する工作機械において、前記ターンテーブルは、旋回軸線が垂直軸に対して４５°傾斜して設定されているとともに、当該旋回軸線を中心とする両側の各々の位置にワークを保持する第１のテーブル面および第２のテーブル面が互いに直交かつ前記旋回軸線に対して４５°傾斜するように形成され、前記ターンテーブルの側方には、前記第１のテーブル面および前記第２のテーブル面のうち、前記ターンテーブルの旋回により前記加工領域で垂直姿勢となった一方のテーブル面に保持されているワークを加工する前記主軸が水平に配置され、前記ターンテーブルの上方には、前記第１のテーブル面および前記第２のテーブル面のうち、前記ターンテーブルの旋回により水平姿勢となった他方のテーブル面との間で、前記主軸により加工される前のワークの受け渡しと、前記主軸により加工された後のワークの受け渡しとを行うローディング・アンローディング装置が配置され、前記ターンテーブルの上方位置に設定されたワーク受け渡し領域と前記加工領域との間には仕切りが設けられていることを特徴とする。本願発明において、「テーブル面」とは、実際に表面全体が平坦になっている構成を含む他、表面に凹凸が存在する仮想の面を含む意味である。

本発明では、ターンテーブルが旋回すると、第１のテーブル面および第２のテーブル面のうち、一方のテーブル面が加工領域に垂直姿勢で到来する一方、他方のテーブル面がワークの受け渡し領域に水平姿勢で到来する。従って、加工領域で水平に配置された主軸によりワークの加工を行うことができる。その際、加工領域に位置するテーブル面は、垂直姿勢であるため、切削屑は自重により容易に落下し、かつ、落下した切削屑はテーブル面上に落ちない。従って、切削屑を排除するためのクーラント使用量の大幅な削減を図ることができる。

本発明において、前記加工領域に対して、圧縮気体を噴射して切削屑を除去する噴射装置が配置されていることが好ましい。すなわち、本発明によれば、切削屑は自重により容易に落下し、かつ、落下した切削屑はテーブル面上に落ちないので、クーラントを一切使用せず、圧縮空気の噴射のみで切削屑の除去を行ってもよい。

本発明において、前記噴射装置としては、圧縮気体とともにクーラントを霧状に噴射する構成を採用してもよい。このように構成すると、クーラントにより加工点の冷却および潤滑性の向上を図ることができるとともに、圧縮空気の噴射で切削屑の除去を行うことができるので、クーラントの使用を大幅に削減することができる。

ここで、圧縮気体は、例えば圧縮空気である。

本発明は、前記ターンテーブルに対して、該ターンテーブルとの間で未加工のワークおよび加工済みのワークの授受を行うローディング・アンローディング装置が配置されている工作機械に適用すると効果的である。すなわち、ワーク１つ当たりの加工時間が長い場合には、切り屑の除去などに時間を要しても加工効率が大きく低下することはないのに対して、ローディング・アンローディング装置を備えた工作機械のように、ワーク１つ当たりの加工時間が短い場合に切り屑の除去を頻繁に行うと加工効率が大きく低下する。従って、本発明によれば切削屑を効率よく排除できるので、ワーク１つ当たりの加工時間が短い場合に高い加工効率を得るのに効果的である。

本発明に係る工作機械では、加工領域に位置するテーブル面は、垂直姿勢であるため、切削屑は自重により容易に落下し、かつ、落下した切削屑はテーブル面上に落ちない。従って、クーラント使用量の大幅な削減、さらにはクーラントの使用の廃止を実現することができる。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

［実施の形態１］
（工作機械の要部構成）
図１は、本発明を適用した工作機械の要部を示す説明図である。図１に示すように、本形態の工作機械１は、ベース８上に、ターンテーブル３０を備えたテーブル装置３と、このターンテーブル３０の旋回により加工領域１１に到来したワークＷを加工するための主軸２と、ターンテーブル３０および主軸２が配置されている空間を覆うハウジング９とを有している。

主軸２は、ＸＹＺコラムユニット２０上に水平姿勢で水平軸線Ｌ１周りに回転可能に配置されており、加工工具６を保持する先端部を加工領域１１に向けている。ＸＹＺコラムユニット２０には、加工工具６に向けてクーラントを噴射して切削屑を除去する噴射装置（図示せず）の管路が構成されており、噴射装置のノズル７１は、加工工具６の近傍に位置している。なお、噴射装置の管路については、ＸＹＺコラムユニット２０に形成せずに、配管で構成してもよい。

主軸２に対しては自動工具交換装置４が配置されており、本形態では、主軸２の真上位置から側方にずれた位置には自動工具交換装置４が配置されている。自動工具交換装置４は、例えば、複数本の加工工具を保持する円盤状のツールマガジン４１と、２つの交換アーム４２とを備えている。交換アーム４２およびツールマガジン４１は各々、水平軸線Ｌ３、Ｌ４周りに回転可能であり、２つの交換アーム４２は、主軸２の先端部とツールマガジン４１との間で加工工具の交換を行う。自動工具交換装置４は、単独でベース８上に固定され、ＸＹＺコラム２０上には搭載されていない。このため、コラム２０に対する負荷を軽減することができる。ツールマガジン４１と加工領域１１との間には仕切り９２が構成されており、加工工具の交換時、仕切り９２が開放される。このため、ツールマガジン４１に保持された加工工具に切削屑が付着することがない。

ターンテーブル３０の上方位置には、ターンテーブル３０との間でワークＷの受け渡しを行うガントリーローダ装置５などのローディング・アンローディング装置が配置されており、ターンテーブル３０の上方位置にワークＷの受け渡し領域１２が構成されている。ガントリーローダ装置５は、イン用チャック５１とアウト用チャック５２とを備えており、イン用チャック５１およびアウト用チャック５２は、垂直軸に対して４５°傾斜した軸線Ｌ５周りに回転して一方のチャックが下向き姿勢になったとき、他方のチャックは横向き姿勢となる。また、ガントリーローダ装置５は、機外のワークストッカ装置と受け渡し領域１２の上方位置との間を結ぶチャック水平駆動機構と、チャック５１、５２を上下方向に往復移動させるチャック昇降駆動機構５５とを備えている。なお、ターンテーブル３０の上方位置の受け渡し領域１２と、加工領域１１との間には仕切り９３が構成されている。

本形態において、ベース８の上面のうち、加工領域１１の下方位置には断面Ｖ字形状の溝８０が形成されており、この溝８０内には切削屑コンベア８５が配置されている。溝８０の底部は、長手方向（図１に向かって奥側から手前側に向かって）に沿って下向きの傾斜が付されている。

本形態において、テーブル装置３は、ターンテーブル３０と、垂直軸に対して４５°傾斜した旋回軸３６を備えたテーブル駆動装置３５とを有しており、ターンテーブル３０は、テーブル駆動装置３５によって、垂直軸に対して４５°傾斜した旋回軸線Ｌ２周りに回転駆動される。

ここで、ターンテーブル３０は、旋回軸線Ｌ２を中心とする両側の各々の位置にワークＷを保持する第１のテーブル面３１および第２のテーブル面３２が互いに直交するように形成され、第１のテーブル面３１および第２のテーブル面３２の各々にチャック３１０、３２０が構成されている。

本形態において、テーブル駆動装置３５は、ターンテーブル３０を１８０°の角度範囲にわたって往復回転させる。但し、テーブル駆動装置３５がターンテーブル３０を一方方向に１８０°間隔で間欠的に回転させる構成を採用してもよい。

このように構成したテーブル装置３において、ターンテーブル３０が１８０°旋回すると、第１のテーブル面３１および第２のテーブル面３２のうち、一方のテーブル面が加工領域１１に垂直姿勢で到来する一方、他方のテーブル面がワークＷの受け渡し領域１２に水平姿勢で到来する。すなわち、第１のテーブル面３１が加工領域１１に垂直姿勢で位置している期間、第２のテーブル面３２は、受け渡し領域１２で水平姿勢で位置し、ターンテーブル３０が１８０°旋回すると、第２のテーブル面３２が加工領域１１に垂直姿勢で位置する一方、第１のテーブル面３１は、受け渡し領域１２に水平姿勢で位置することになる。

（動作）
本形態の工作機械１において、図１には、加工領域１１に到来したワークＷに対する加工を開始する直前の様子を示してあり、アウト用チャック５２は加工済みのワークＷを保持し、イン用チャック５１は未加工のワークＷをターンテーブル３０に渡し終えた状態にある。

この状態で、加工領域１１に到来したワークＷに対して加工を行っている間に、ガントリーローダ装置５ではイン用チャック５１およびアウト用チャック５２が機外のワークストッカ装置まで移動した後、昇降し、アウト用チャック５２が加工済みのワークＷをワークストッカ装置に渡すとともに、イン用チャック５１が未加工のワークＷをワークストッカ装置から受け取る。そして、イン用チャック５１およびアウト用チャック５２は、再び、ターンテーブル３０の前上位置まで移動する。

その間に、加工領域１１では主軸２に保持された加工工具６によってワークＷに対する加工が行われる。その際、ノズル７１からはクーラントが噴射され、切削屑を溝８０内に落下させる。溝８０内に落下した切削屑は、切削屑コンベア８５により機外に排出される。

ワークＷに対する加工が終了すると、ターンテーブル３０が１８０°旋回する。その結果、新たな未加工のワークＷが加工領域１１に移動する一方、加工済みのワークＷは受け渡し位置まで移動する。

次に、ガントリーローダ装置５では、イン用チャック５１およびアウト用チャック５２が下降し、アウト用チャック５２が加工済みのワークＷを受け取った後、回転し、イン用チャック５１は、未加工のワークＷをターンテーブル３０に渡す。このような動作を繰り返す。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の工作機械１では、ターンテーブル３０が旋回すると、第１のテーブル面３１および第２のテーブル面３２のうち、一方のテーブル面が加工領域１１に垂直姿勢で到来する一方、他方のテーブル面がワークＷの受け渡し領域１２に水平姿勢で到来する。従って、加工領域１１で水平に配置された主軸２によりワークＷの加工を行うことができる。その際、加工領域１１に位置するテーブル面は、垂直姿勢であるため、切削屑は自重により容易に落下し、かつ、落下した切削屑はテーブル面上に落ちない。従って、クーラント使用量の大幅な削減を図ることができる。

また、ワークＷに対する加工を行っている間にワークストッカ装置からの未加工のワークＷのローディングと、ワークストッカ装置への加工済みのワークＷのアンローディングとが行われるため、ローディング・アンローディングに要する時間が実質、ゼロであるという効果を奏する。このように、ローディング・アンローディング時間を短縮しても、切り屑の除去を頻繁に行うと加工効率が大きく低下するが、本形態によれば切削屑を効率よく排除できるので、高い加工効率を得るのに効果的である。

［実施の形態２］
実施の形態１では、噴射装置のノズル７１からクーラントを噴射する構成であったが、本形態において、ノズル７１は、クーラントに代えて圧縮空気（圧縮気体）を噴射して切削屑を除去する。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

本形態では、加工領域１１に到来したテーブル面が垂直姿勢であるため、切削屑は自重により容易に落下し、かつ、落下した切削屑はテーブル面上に落ちない。従って、ノズル７１がクーラントに代えて圧縮空気を噴射しただけでも、切削屑を容易に除去することができる。それ故、クーラントを一切使用せず、圧縮空気の噴射のみで切削屑の除去を行うことができる。

［実施の形態３］
実施の形態１では、噴射装置のノズル７１からクーラントを噴射する構成であったが、本形態において、ノズル７１は、クーラントに代えて、圧縮空気（圧縮気体）を噴射するとともに、クーラントを霧状に噴射して切削屑を除去する。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

本形態では、加工領域１１に到来したテーブル面が垂直姿勢であるため、切削屑は自重により容易に落下し、かつ、落下した切削屑はテーブル面上に落ちない。従って、ノズル７１がクーラントに代えて、圧縮空気の噴射によって切削屑を除去することができる。また、圧縮空気とともにクーラントを霧状に噴射するため、クーラントにより加工点の冷却や潤滑性の向上を図ることができ、この場合でも、クーラントの使用を大幅に削減することができる。

［他の実施の形態］
実施の形態２、３では、ノズル７１から圧縮空気を噴射したが、窒素などの圧縮気体を噴射してもよい。また、圧縮気体を噴射するにあたっては、圧縮気体を冷却しておき、加工点に対する冷却効率を高めることが好ましい。

本発明を適用した工作機械の要部を示す説明図である。

符号の説明

１・・工作機械
２・・主軸
３・・テーブル装置
４・・自動工具交換装置
５・・ガントリーローダ装置
８・・ベース
１１・・加工領域
１２・・ワークの受け渡し領域
３０・・ターンテーブル
３１・・第１のテーブル面
３２・・第２のテーブル面
４１・・ツールマガジン
７１・・噴射装置のノズル

Claims (4)

1. ターンテーブルと、該ターンテーブルの旋回により加工領域に到来したワークを加工するための主軸とを有する工作機械において、
   前記ターンテーブルは、旋回軸線が垂直軸に対して４５°傾斜して設定されているとともに、当該旋回軸線を中心とする両側の各々の位置にワークを保持する第１のテーブル面および第２のテーブル面が互いに直交かつ前記旋回軸線に対して４５°傾斜するように形成され、
   前記ターンテーブルの側方には、前記第１のテーブル面および前記第２のテーブル面のうち、前記ターンテーブルの旋回により前記加工領域で垂直姿勢となった一方のテーブル面に保持されているワークを加工する前記主軸が水平に配置され、
   前記ターンテーブルの上方には、前記第１のテーブル面および前記第２のテーブル面のうち、前記ターンテーブルの旋回により水平姿勢となった他方のテーブル面との間で、前記主軸により加工される前のワークの受け渡しと、前記主軸により加工された後のワークの受け渡しとを行うローディング・アンローディング装置が配置され、
   前記ターンテーブルの上方位置に設定されたワーク受け渡し領域と前記加工領域との間には仕切りが設けられていることを特徴とする工作機械。
2. 前記加工領域に対して、圧縮気体を噴射して切削屑を除去する噴射装置が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記噴射装置は、圧縮気体とともにクーラントを霧状に噴射することを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
4. 前記圧縮気体は圧縮空気であることを特徴とする請求項２または３に記載の工作機械。

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