JP5368780B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関し、特に、ワークを加工したときに飛散したミスト状のクーラントを回収する機構を備えた工作機械に関する。

マシニングセンタなどの工作機械は、ベッドと、このベッド上で移動自在な主軸装置を有する駆動ユニットと、ベッド上に設けられたテーブルと、を備えており、主軸装置の先端部に取り付けられた工具によって、テーブル上に支持されたワークを切削加工することができる。

このような工作機械では、ワークを切削加工したときに、ワークの加工面や工具に吹き付けたクーラントがミスト状に飛散する。そこで、従来の工作機械では、主軸装置の先端部及びテーブルを加工室カバー内に収容し、加工室カバー内の空気を吸引するミストコレクタによって、加工室カバー内からミスト状のクーラントを回収している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２８５９４６号公報（段落０００９〜段落００１０、図１）

しかしながら、吸引ポンプを用いて空気を吸引するミストコレクタはコストが高いため、前記した従来の工作機械のように、ミストコレクタを用いた場合には、工作機械に係るコストが高くなるという問題がある。
また、従来の工作機械のように、主軸装置の先端部が加工室カバー内に収容されている場合には、主軸装置が加工室カバー内で進行したときに、加工室カバー内の内圧が高くなり、主軸装置が加工室カバー内で退行したときに、加工室カバー内の内圧が低くなる。このように、主軸装置の移動に伴って、加工室カバー内の内圧が大きく変化するため、加工室カバーが振動して騒音が発生するという問題がある。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、ワークを加工するときに飛散したミスト状のクーラントを、簡単な構成で回収することができるとともに、加工室カバーの振動を低減することができる工作機械を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ベッドと、前記ベッド上で移動自在な主軸装置を有する駆動ユニットと、前記ベッド上に設けられ、ワークを支持するテーブルと、前記主軸装置の先端部及び前記テーブルを収容する加工室カバーと、前記加工室カバー内に飛散したミスト状のクーラントを回収するミスト回収機構と、を備え、前記主軸装置の先端部に工具を取り付け可能な工作機械であって、前記ミスト回収機構は、前記加工室カバー内に連通する通気管と、前記通気管内を通過するエアに含まれるミスト状のクーラントを除去するエアフィルタと、を備え、前記主軸装置が前記加工室カバー内で進行することによって、前記加工室カバー内から前記通気管内にエアが排出され、前記ミスト回収機構は、前記主軸装置が前記加工室カバー内で進行したときに、前記通気管内のエアを吸引するエアシリンダを備えていることを特徴としている。

この構成では、ワークを加工するときの主軸装置の移動によって生じる加工室カバー内の空気圧を利用して、加工室カバー内からエアを排出させ、このエアに含まれるミスト状のクーラントをエアフィルタで除去している。したがって、加工室カバー内の空気を吸引する吸引ポンプを別途設けることなく、簡単な構成でミスト状のクーラントを回収することができるため、工作機械に係るコストを低減することができる。
また、主軸装置が加工室カバー内で進行したときに、加工室カバー内からエアが排出されることで、主軸装置の移動によって生じる加工室カバー内の内圧の変化が小さくなるため、加工室カバーの振動を低減することができ、加工室カバーの振動による騒音を低減することができる。

また、主軸装置が加工室カバー内で進行したときに、エアシリンダが通気管内のエアを吸引することで、加工室カバー内からのエアの排出効率を高めることができ、ミスト状のクーラントの回収効率を高めることができる。
なお、主軸装置が停止した状態で、加工室カバーを開ける場合には、エアシリンダのみを駆動させ、エアシリンダによって通気管内のエアを吸引することで、加工室カバー内からエアを排出することもできる。

本発明の工作機械によれば、加工室カバー内の空気を吸引する吸引ポンプを別途設けることなく、簡単な構成でミスト状のクーラントを回収することができるため、工作機械に係るコストを低減することができる。また、主軸装置の移動に伴って生じる加工室カバー内の内圧の変化が小さくなるため、加工室カバーの振動を低減することができ、加工室カバーの振動による騒音を低減することができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の工作機械１は、図１に示すように、床面に設置されるベッド１０と、このベッド１０上で前後方向に移動自在な主軸装置２０を有する駆動ユニット２３と、ベッド１０上に設けられたテーブル３０と、主軸装置２０の先端部及びテーブル３０を収容する加工室カバー４０と、この加工室カバー４０に接続されたミスト回収機構５０と、を備えている。この工作機械１は、主軸装置２０の先端部に取り付けられた工具６０によって、テーブル３０上に支持されたワークＷを切削加工するものである。

駆動ユニット２３は、前後方向、左右方向及び上下方向に移動自在な状態でベッド１０上に取り付けられており、主軸装置２０を搭載している。
主軸装置２０は、筒状のハウジング２１と、軸回りに回転自在な状態でハウジング２１内に挿入された円柱状の主軸２２と、を備え、駆動ユニット２３に搭載されることで、ベッド１０上で前後方向、左右方向及び上下方向に移動自在となっている。
主軸２２は、モータＭによって軸回りに回転自在となっており、主軸２２の先端部に各種の工具６０を取り付け可能となっている。

テーブル３０は、ワークＷを支持する治具を有し、主軸装置２０の前方でベッド１０上に設けられており、ワークＷを固定することができる。

加工室カバー４０は、中空な箱体であり、ベッド１０の前部上面に取り付けられている。加工室カバー４０内には、ワークＷを支持するテーブル３０、及びワークＷを切削加工する主軸装置２０の先端部が収容されている。すなわち、加工室カバー４０内はワークＷを加工するための加工室となっている。

主軸装置２０の主軸２２を回転させ、工具６０によってワークＷを切削加工するときには、クーラント供給装置（図示せず）によって、ワークＷの加工面や工具６０にクーラントが吹き付けられる。このクーラントは、ワークＷの加工面や工具６０に吹き付けられたときにミスト状に飛散し、加工室カバー４０内の空気にはミスト状のクーラント（以下、単に「ミスト」という）が含まれた状態となる。

ミスト回収機構５０は、加工室カバー４０内のミストが外部空間に流出するのを防ぐために、加工室カバー４０内のミストを回収するものである。
このミスト回収機構５０は、加工室カバー４０内に連通する通気管５１と、この通気管５１を通過するエアからミストを除去するエアフィルタ５２と、通気管５１内のエアを吸引するエアシリンダ５３と、通気管５１内を通過したエアを貯蔵するエアタンク５４と、を備えている。

通気管５１は、一端が加工室カバー４０内に連通した管体であり、本実施形態では加工室カバー４０に連通している一端側を上流側としている。
なお、通気管５１の上流側となる部位には、内径が絞られたベンチュリ部５１ａが形成されている。このベンチュリ部５１ａで通気管５１内のエアの流速が高くなるため、加工室カバー４０内からのエアの排出効率を高めることができる。

エアフィルタ５２は、通気管５１内を通過するエアに含まれるミストを除去するものである。このエアフィルタ５２は、公知の濾過装置を用いており、樹脂製や金属製のフィルタを用いたものや遠心分離方式を用いたものなど、その構成は限定されるものではない。

エアシリンダ５３は、通気管５１においてエアフィルタ５２よりも下流側に連通している。このエアシリンダ５３は、筒状のシリンダ本体５３ａ内をピストン５３ｂが移動する公知のシリンダである。また、エアシリンダ５３は、方向切換弁５５を介して通気管５１に連通している。

さらに、エアシリンダ５３は、主軸装置２０の移動に連動してピストン５３ｂを移動させる駆動装置（図示せず）を備えている。そして、エアシリンダ５３では、主軸装置２０が加工室カバー４０内で進行したときに、通気管５１が連通している内部空間５３ｃが拡張するようにピストン５３ｂが移動し（図１の状態）、主軸装置２０が加工室カバー４０内で退行したときに、通気管５１が連通している内部空間５３ｃが縮小するようにピストン５３ｂが移動する（図２の状態）。

方向切換弁５５は、通気管５１において方向切換弁５５よりも上流側から流れてきたエアをエアシリンダ５３に流入させるとともに、エアシリンダ５３から排出されたエアを、通気管５１において方向切換弁５５よりも下流側に流入させるように切り換えを行う。

エアタンク５４は、通気管５１の他端が連通しており、エアフィルタ５２を通過してミストが除去されたエアを貯蔵するタンクである。エアタンク５４には、工作機械１の冷却装置（図示せず）やエアカーテン装置（図示せず）などの各種装置が接続されており、エアタンク５４から各種装置にエアを供給する。
なお、通気管５１においてエアタンク５４よりも上流側で、方向切換弁５５よりも下流側には、エアタンク５４内のエアが通気管５１内で逆流するのを防ぐための逆流防止弁５６が設けられている。

以上のように構成された本実施形態の工作機械１は、次のように動作して本発明の作用効果を奏する。
図１に示すように、主軸装置２０の主軸２２に取り付けられた工具６０によってワークＷを切削加工するときに、主軸装置２０の先端部が加工室カバー４０内に進行して、加工室カバー４０内への主軸装置２０の挿入量が増加すると、加工室カバー４０内の空気が通気管５１に押し出される。このように、本実施形態の工作機械１では、主軸装置２０の先端部が加工室カバー４０内に進行すると、加工室カバー４０内から通気管５１内にエアが排出され、加工室カバー４０内が略一定の内圧に保たれる。
なお、カバー４０内から排出されるエアには、ワークＷの加工面や工具に吹き付けたクーラントが飛散したミストが含まれている。

また、主軸装置２０の先端部が加工室カバー４０内に進行すると、エアシリンダ５３のピストン５３ｂが移動して、通気管５１が連通している内部空間５３ｃが拡張するため、通気管５１内のエアはエアシリンダ５３に吸引される。

加工室カバー４０内から通気管５１内に排出されたエアは、エアフィルタ５２を通過し、エアフィルタ５２内でエアに含まれるミストが除去された後に、方向切換弁５５を介してエアシリンダ５３の内部空間５３ｃに流入する。

図２に示すように、主軸装置２０が加工室カバー４０内で退行すると、加工室カバー４０内への主軸装置２０の挿入量が減少し、加工室カバー４０内から押し出される空気の量が減少するため、加工室カバー４０内から通気管５１に排出されるエアが減少する。
また、主軸装置２０の先端部が加工室カバー４０内で退行すると、エアシリンダ５３では、通気管５１が連通している内部空間５３ｃが縮小し、この内部空間５３ｃからエアが排出される。内部空間５３ｃから排出されたエアは、方向切換弁５５を介して通気管５１内に流入し、通気管５１において方向切換弁５５よりも下流側（エアタンク５４側）に流れて、エアタンク５４内に貯蔵される。

本実施形態の工作機械１では、図１に示すように、ワークＷを加工するときの主軸装置２０の移動によって生じる加工室カバー４０内の空気圧を利用して、加工室カバー４０内からエアを排出させ、このエアに含まれるミストをエアフィルタ５２で除去している。したがって、加工室カバー４０内の空気を吸引する吸引ポンプを別途設けることなく、簡単な構成でミストを回収することができるため、工作機械１に係るコストを低減することができる。

また、主軸装置２０が加工室カバー４０内で進行したときに、加工室カバー４０内からエアが排出されることで、主軸装置２０の移動によって生じる加工室カバー４０内の内圧の変化が小さくなるため、加工室カバー４０の振動を低減することができ、加工室カバー４０の振動による騒音を低減することができる。

また、主軸装置２０が加工室カバー４０内に進行したときに、エアシリンダ５３が通気管５１内のエアを吸引することで、加工室カバー４０内からのエアの排出効率を高めることができ、ミストの回収効率を高めることができる。
なお、主軸装置２０が停止した状態で、加工室カバー４０を開ける場合には、エアシリンダ５３のみを駆動させ、エアシリンダ５３によって通気管５１内のエアを吸引することで、加工室カバー４０内からエアを排出させて、ミストを回収することもできる。

また、エアフィルタ５２でミストが除去されたエアをエアタンク５４に貯蔵し、このエアタンク５４から工作機械１の冷却装置（図示せず）やエアカーテン装置（図示せず）などの各種装置にエアを供給することができるため、工作機械１のエネルギ効率を高めることができる。

以上、本発明の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ことなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。

本実施形態では、エアフィルタ５２を通過したエアをエアタンク５４に貯蔵しているが、エアフィルタ５２を通過したエアはミストが除去されているため、通気管５１から直接外部空間に排出してもよい。

本実施形態の工作機械を示した図で、主軸装置が加工室カバー内に進行したときの構成図である。 本実施形態の工作機械を示した図で、主軸装置が加工室カバー内で退行したときの構成図である。

符号の説明

１ 工作機械
１０ ベッド
２０ 主軸装置
２１ ハウジング
２２ 主軸
２３ 駆動ユニット
３０ テーブル
４０ 加工室カバー
５０ ミスト回収機構
５１ 通気管
５２ エアフィルタ
５３ エアシリンダ
５４ エアタンク
５５ 方向切換弁
５６ 逆流防止弁
６０ 工具
Ｗ ワーク
Ｍ モータ

Claims (1)

1. ベッドと、
   前記ベッド上で移動自在な主軸装置を有する駆動ユニットと、
   前記ベッド上に設けられ、ワークを支持するテーブルと、
   前記主軸装置の先端部及び前記テーブルを収容する加工室カバーと、
   前記加工室カバー内に飛散したミスト状のクーラントを回収するミスト回収機構と、を備え、
   前記主軸装置の先端部に工具を取り付け可能な工作機械であって、
   前記ミスト回収機構は、
   前記加工室カバー内に連通する通気管と、
   前記通気管内を通過するエアに含まれるミスト状のクーラントを除去するエアフィルタと、を備え、
   前記主軸装置が前記加工室カバー内で進行することによって、前記加工室カバー内から前記通気管内にエアが排出され、
   前記ミスト回収機構は、前記主軸装置が前記加工室カバー内で進行したときに、前記通気管内のエアを吸引するエアシリンダを備えていることを特徴とする工作機械。

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