JP5265963B2

JP5265963B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP5265963B2
Application number: JP2008130047A
Authority: JP
Inventors: 徹伸西仲
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-05-16
Also published as: JP2009274189A

Description

本発明は、主軸装置の主軸端面を清掃するための清掃機能を有する工具交換装置を備えてなる工作機械に関するものである。

主軸端面の清掃機能を備えた工具交換装置としては、たとえば特許文献１に開示されているようなものが従来知られている。
ここで、特許文献１の工具交換装置について簡単に説明する。当該工具交換装置は、相反方向へ突出する一対の工具把持部を有する交換アームを、工具回転軸と平行な軸周りで旋回可能、且つ、同軸に沿って進退可能に備えてなる従来周知の交換機能部を有している。また、清掃機能部としては、一方の工具把持部の近傍位置に、主軸装置の主軸端面へ向けてエアーを噴出可能なノズルを設けている。そして、工具を交換する際には、主軸装置に装着されている工具を取り外す前に、主軸を低速で回転させながらノズルからエアーを噴出して主軸端面を清掃するようになっている。

特開２００３−３１１５６９号公報

しかしながら、たとえば主軸端面に切粉が切削液等とともに付着していると、特許文献１に開示されているようなエアーの噴出のみによる清掃では完全に除去することができなかった。したがって、清掃機能の更なる向上が望まれている。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、清掃機能がより高く、主軸端面に付着している異物を確実に除去可能な工具交換装置を備えてなる工作機械を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、工具を装着可能な主軸を移動可能に有する主軸装置と、当該主軸装置に隣接して設置され、前記主軸に装着する工具を交換する交換手段を備えた工具交換装置とからなる工作機械であって、前記交換手段を覆うように取り付けられ、前記交換手段が設置される交換空間とその他の空間とを隔てるカバーを設けるとともに、当該カバーに前記主軸を前記その他の空間から前記交換空間内へ移動可能とするための開口を開設し、更に、当該開口を開閉する可動カバーを設ける一方、前記カバー又は前記可動カバーの外面で前記主軸の前記交換空間への移動経路上となる所定位置に、前記主軸の先端面に接触可能で、且つ、前記主軸の先端面上を相対的に動いて前記先端面を清掃するブラシを設け、前記主軸の前記交換空間への移動途中に、前記ブラシによる前記先端面の清掃を可能としたことを特徴とする。

請求項１に記載の工作機械によれば、主軸の先端面に接触可能で、且つ、主軸の先端面上を相対的に動くブラシにより主軸の先端面を清掃するため、エアーの噴出のみに頼る従来のものでは除去しきれなかった切粉（たとえば、切削液によりこびりついた切粉等）をも確実に除去することができ、ひいては主軸による加工精度の向上をも図ることができる。また、主軸の交換空間への移動経路上の所定位置において、ブラシによる先端面の清掃を可能としているため、清掃作業及び交換作業を自動的且つスムーズに行うことができ、作業効率を向上することができる。さらに、工具交換装置がカバー及び可動カバーを備えており、ブラシによる先端面の清掃時等には可動カバーによってカバーの開口を閉塞することで、先端面から除去された切粉のカバー内への進入を防止することができる。したがって、清掃時に除去された切粉が新たに準備されている工具に付着する等といった事態を防止することができ、主軸による加工精度の更なる向上を図ることができる。加えて、工具交換装置のカバー又は可動カバーにブラシを設置しているため、ブラシを有する主軸端面清掃装置を別途設置する必要がなく、構成の合理化、システム全体の小型化等を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態となる工具交換装置について、図面をもとに詳細に説明する。

図１は、工具交換装置１と主軸装置２とを示した説明図であり、図２は、主軸４の先端面４ａを清掃中の主軸装置２を軸方向から示した説明図である。また、図３は、工具交換装置１に設けられるカバー３を示した斜視説明図である。
主軸装置２は、立形マシニングセンタ等の工作機械（図示せず）に設けられるものであって、種々の工具Ｔが装着される主軸４を、水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）及び垂直方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に備えてなる。主軸４は、Ｚ軸方向と平行な軸周りで回転可能とされているとともに、軸方向へ穿設された保持孔（図示せず）内周面と先端面４ａとの２面で種々の工具Ｔを拘束可能となっている。また、主軸４には、その先端面４ａにエアを噴出可能な先端エアブロー２０と、保持孔内へエアを噴出可能なエアブロー（図示せず）とが設けられており、エアーの噴出により先端面４ａや保持孔内部を清掃可能としている。そして、当該主軸４へ装着する工具Ｔは、主軸装置２に隣設された工具交換装置１によって交換される。尚、主軸装置２における主軸４の移動や回転動作、及び各エアブローからのエアーの噴出動作は、図示しないＮＣ装置等の制御装置にて制御される。

工具交換装置１は、相反方向へ突出する一対の工具把持部５、５を有し、図示しない駆動機構によりＺ軸方向と平行な軸周りで旋回可能に設けられた交換アーム６と、様々な種類の工具Ｔを収納する工具マガジン（図示せず）と、交換アーム６及び工具マガジンを覆い、交換アーム６が設置された交換空間と外部空間とを隔てるように設けられたカバー３とからなる。カバー３には、主軸装置２をカバー３内部空間（すなわち、交換空間）へ移動可能とするために、上面から側面にわたる開口３ａが開設されているとともに、当該開口３ａをスライド移動によって開閉する可動カバー７が設けられている。

可動カバー７は、開口３ａの上面部を開閉する上面部と、開口３ａの側面部を開閉する側面部とを一体的に形成したＬ字状体であって、カバー３の外面において、開口３ａを開放する開位置と、開口３ａを閉塞する閉位置との間をスライド可能となっている。また、可動カバー７の側面部には、更に側方へ突出するＬ字状のプレート８が取り付けられており、当該プレート８の突出端部の上面には、一対のブラシ９、９が突出方向へ拡開するハ字状に設置されている。尚、１０は、可動カバー７のスライドを案内する部材であって、図３では省略している。

ここで、上記工具交換装置１を利用した工具の交換動作について、図１〜図５をもとに説明する。図４及び図５は、工具交換装置１による工具の交換を示した説明図である。
主軸装置２は、主軸４に装着している工具での加工作業が終了し、工具を新しい工具又は別の工具に交換したい場合、主軸４をスライドさせて退避位置Ｑ１に位置させる（図１）。このとき、工具交換装置１では、交換アーム６の一方の工具把持部５を空いた状態としたまま、他方の工具把持部５に主軸４へ新たに装着する工具を把持させる。そして、当該交換アーム６を、工具を把持していない一方の工具把持部５を開口３ａ側へ向けた姿勢で待機させる。また、可動カバー７は閉位置に位置させておく。

次に、主軸装置１は、主軸４をカバー３側へスライドさせ、可動カバー７の外側面に取り付けられているブラシ９、９が主軸４の先端面４ａに接触する（図２に示す）清掃位置Ｑ２に位置させる。そして、当該清掃位置Ｑ２において、主軸４を低速で回転させるとともに先端エアブロー２０からエアーを噴出し、ブラシ９、９及びエアーによる主軸４の先端面４ａの清掃を行う。清掃が終了すると、主軸４の回転及びエアーの噴出を停止するとともに、主軸４を再び退避位置Ｑ１へと移動させる。

一方、工具交換装置１では、上記先端面４ａの清掃作業が終了すると、可動カバー７を閉位置から開位置へスライドさせ、カバー３の開口３ａを開放させる。そして、主軸装置２では、開口３ａが開放されると、当該開口３ａを介して主軸４をカバー３内へ移動させ、空いている工具把持部５により装着されている工具が把持される交換位置Ｑ３に主軸４を位置させる（図４）。

それから、保持孔内へエアーを噴出させて保持孔内を清掃した後、主軸４を上方へ移動させ、主軸４から工具を抜き取る（図５）。工具交換装置１では、工具が完全に抜き取られると、交換アーム６を旋回させて他方の工具把持部５が把持する新たな工具を交換位置Ｑ３に位置させる。そして、主軸装置２にて主軸４を再び下降させ、主軸４に新たな工具を装着させた後、主軸４をカバー３外へ移動させるとともに、可動カバー７を開位置から閉位置へスライドさせて開口３ａを閉塞することにより、一連の工具の交換動作は終了となる。

以上のような工具交換装置１によれば、可動カバー７の外側面にブラシ９、９を設けており、当該ブラシ９、９に主軸４の先端面４ａを接触させた状態で主軸４を低速で回転させることにより、主軸４の先端面４ａを清掃可能としている。したがって、エアーの噴出のみに頼る従来のものでは除去しきれなかった切粉（たとえば、切削液によりこびりついた切粉等）をも確実に除去することができ、ひいては主軸装置２における加工精度の向上をも図ることができる。
また、ブラシ９、９を、主軸４の移動可能な範囲内、さらには交換位置Ｑ３への移動経路上に設けており、交換位置Ｑ３へ移動させる途中において、ブラシ９、９が先端面４ａに接触する清掃位置Ｑ２へ位置させることで、ブラシ９、９による先端面４ａの清掃を可能としているため、清掃作業及び交換作業を自動的且つスムーズに行うことができ、作業効率を向上することができる。

さらに、ブラシ９、９を工具交換装置１のカバー３の外側面に設けているため、ブラシ９等を有する主軸端面清掃装置を別途設置する必要がなく、構成の合理化、システム全体の小型化等を図ることができる。
加えて、工具交換装置１はカバー３を備えており、ブラシ９、９による主軸４の先端面４ａの清掃時には開口３ａを閉塞することで、先端面４ａから除去された切粉がカバー３内部に進入して既に準備されている新たな工具に付着する等といった事態を防止することができ、主軸装置２の加工精度の更なる向上を図ることができる。

なお、本発明の工具交換装置及び工作機械に係る構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、清掃や交換に係る構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。

たとえば、上記実施形態では、ブラシ９、９を可動カバー７の外側面に設けているが、ブラシ９の設置位置や設置数はとともに主軸４の交換空間への移動経路は適宜変更可能であって、交換空間への移動経路上になるのであれば、可動カバー７ではなくカバー３の外面に直接ブラシ９を設置することも可能である。。
また、ブラシ９により主軸端面を清掃するにあたり、上記実施形態では主軸４を低速で回転させるようにしているが、ブラシ９側を動作させる（たとえば、ブラシ９を回動又は揺動させる等する）ことで主軸端面の清掃を行うように構成することも可能である。さらにまた、ブラシ９の素材は、ナイロン等といった合成樹脂や主軸よりも軟質な金属等、必要に応じて選択可能である。
さらに、工具交換装置１の交換アーム６を昇降動作可能とし、主軸４から工具Ｔを抜き取る／主軸４に工具Ｔを装着するにあたり、交換アーム６を昇降動作させるようにしてもよい。
また、退避位置Ｑ１を、主軸４及び主軸４に装着している工具Ｔがカバー３、可動カバー７、ブラシ９に干渉しない範囲でより清掃位置Ｑ２側へ近い位置としてもよい。さらに、交換アーム６に代えて、工具把持部５を複数有する工具マガジンを設け、主軸４と工具マガジンとの間で直接工具交換するようにしてもよい。

工具交換装置と主軸装置とを示した説明図である。主軸の先端面を清掃中の主軸装置を軸方向から示した説明図である。工具交換装置に設けられるカバーを示した斜視説明図である。工具交換装置による工具の交換を示した説明図である。工具交換装置による工具の交換を示した説明図である。

符号の説明

１・・工具交換装置、２・・主軸装置、３・・カバー、３ａ・・開口、４・・主軸、４ａ・・先端面（主軸端面）、５・・工具把持部、６・・交換アーム、７・・可動カバー、８・・プレート、９・・ブラシ、２０・・先端エアブロー。

Claims

工具を装着可能な主軸を移動可能に有する主軸装置と、当該主軸装置に隣接して設置され、前記主軸に装着する工具を交換する交換手段を備えた工具交換装置とからなる工作機械であって、
前記交換手段を覆うように取り付けられ、前記交換手段が設置される交換空間とその他の空間とを隔てるカバーを設けるとともに、当該カバーに前記主軸を前記その他の空間から前記交換空間内へ移動可能とするための開口を開設し、更に、当該開口を開閉する可動カバーを設ける一方、
前記カバー又は前記可動カバーの外面で前記主軸の前記交換空間への移動経路上となる所定位置に、前記主軸の先端面に接触可能で、且つ、前記主軸の先端面上を相対的に動いて前記先端面を清掃するブラシを設け、
前記主軸の前記交換空間への移動途中に、前記ブラシによる前記先端面の清掃を可能としたことを特徴とする工作機械。