JP6387826B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は工具を装着した主軸でワークを加工する工作機械に関する。

工作機械はワークをテーブル上に保持し、主軸に装着した工具でワークを加工する（例えば特許文献１参照）。工作機械は、主軸を有する工作機械本体と、該工作機械本体を覆うカバーとを備える。

ワークの加工時に切粉がカバー内に飛散する。飛散した切粉の一部はカバーの内壁に付着する。カバー内には冷却液を噴射する噴射部が設けてある。噴射部から噴射した冷却液は内壁に付着した切粉を除去し、下に流す。

特開２０１４−１９３４９４号公報

噴射部から冷却液を噴射する為に、専用のポンプが設けてある。専用のポンプを駆動するので、電力消費量は嵩む。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電力消費量を削減し、切粉を除去することができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、主軸を有する工作機械本体と、該工作機械本体を覆うカバーとを備える工作機械において、
前記カバーの内側に設けてあり、前記主軸を冷却する為の冷却液を送出する送出部と、該送出部よりも下側にて、前記カバーの内面に沿って前記工作機械本体及びカバーの間に配置され、前記送出部から送出された冷却液を貯留する上側が開口した貯留槽とを備え、前記貯留槽は、前記カバーに対して直交するように配置してあり、上下方向に平行な対向する二つの第１側面部と、各第１側面部に連結してあり、カバー側及び工作機械本体側に各位置し、前記カバーに沿って配置してある二つの第２側面部とを有し、前記第１側面部に、前記第１側面部の重心よりも工作機械本体側に位置しており、前記貯留槽を回転可能に支持する前記第１側面部に直角な回転軸が設けてあり、前記第２側面部における上側の対向間距離が下側の対向間距離よりも長くなるように、カバー側に位置する前記第２側面部が傾斜しており、工作機械本体側の前記第２側面部はカバー側の前記第２側面部よりも重いことを特徴とする。

本発明においては、貯留槽に冷却液を貯留する。回転軸は貯留槽を回転可能に支持している。回転軸は、貯留槽の端面の重心よりも工作機械本体側に位置している。工作機械本体側の貯留槽の第２側面部は、カバー側の第２側面部よりも重い。回転軸の位置が前記重心よりも工作機械本体側に位置しているので、冷却液が貯留していない時に貯留槽はカバー側に回転しようとする。しかし工作機械本体側の第２側面部は、カバー側の第２側面部よりも重いので、回転は阻止される。カバー側に位置する第２側面部は、二つの第２側面部間における上側の対向間距離が下側の対向間距離よりも長くなるように、傾斜しているので、貯留槽に冷却液が所定量以上貯留した時、貯留槽はカバー側に回転し、貯留した冷却液をカバーの内面に注ぐ。

本発明に係る工作機械は、工作機械本体側の前記第２側面部は錘を有することを特徴とする。

本発明においては、錘を設けてあるので、冷却液が貯留していない時、貯留槽の回転阻止を実現する。

本発明に係る工作機械は、カバー側に位置する前記第２側面部の上側縁部に弾性部材が設けてあることを特徴とする。

本発明においては、弾性部材を、カバー側に位置する第２側面部の上側縁部に設けてあるので、貯留槽が回転し、第２側面部がカバーの内壁に接触しても、衝撃を緩和することができる。

本発明に係る工作機械は、前記貯留槽の回転を規制するストッパを備えることを特徴する。

本発明においては、貯留槽はストッパに当接し、貯留槽の逆回転が止まる。

本発明に係る工作機械は、冷却液を供給するポンプと、該ポンプに接続してあり、前記主軸に向けて冷却液を供給する為の供給管と、該供給管及び送出部に接続してある送出管とを備えることを特徴とする。

本発明においては、加工時に主軸に設けた工具及びワークに冷却液を噴射する。噴射時に、ポンプから送出された冷却液は送出管及び送出部を通って、貯留槽に貯留する。貯留槽に冷却液を貯留する為の専用ポンプを設ける必要が無い。

本発明に係る工作機械にあっては、貯留槽に冷却液を貯留する。回転軸は貯留槽を回転可能に支持している。回転軸は、貯留槽の端面の重心よりも工作機械本体側に位置している。工作機械本体側の貯留槽の第２側面部は、カバー側の第２側面部よりも重い。回転軸の位置が前記重心よりも工作機械本体側に位置しているので、冷却液が貯留していない時に貯留槽はカバー側に回転しようとする。しかし工作機械本体側の第２側面部は、カバー側の第２側面部よりも重いので、回転は阻止される。カバー側に位置する第２側面部は、二つの第２側面部間における上側の対向間距離が下側の対向間距離よりも長くなるように、傾斜しているので、貯留槽に冷却液が所定量以上貯留した時、貯留槽はカバー側に回転し、貯留した冷却液をカバーの内面に注ぐ。冷却液はカバーの内面に付着した切粉を除去する。またカバーの内面に冷却液を噴射する為の専用ポンプは不要であり、電力消費量を削減することができる。

工作機械を示す斜視図である。 カバーを取り外した工作機械本体を示す斜視図である。 工作機械を示す部分破断図である。 カバー内の左側に設置された貯留槽を示す斜視図である。 貯留槽を示す斜視図である。 平衡状態にある貯留槽を示す背面図である。 倒れた状態にある貯留槽を示す背面図である。 重心の位置及び回転軸の位置の関係を説明する説明図である。 構成を一部変更した貯留槽を示す背面図である。 構成を一部変更した貯留槽を示す左側面図である。

以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。図１は工作機械を示す斜視図、図２はカバーを取り外した工作機械本体を示す斜視図、図３は工作機械を示す部分破断図である。以下の説明では図に示す上下左右前後を使用する。

工作機械は工作機械本体１と、該工作機械本体１を覆う直方体状のカバー１０とを備える。工作機械本体１は、基台１１、コラム１２、主軸ヘッド２、工具交換装置３、テーブル１５、制御ユニット６等を備える。基台１１は床面上に固定する。コラム１２は基台１１の上部後方寄りに立設する。主軸ヘッド２はコラム１２の前面に沿ってＺ軸方向（上下方向）に昇降可能である。主軸ヘッド２の主軸２ａは工具ホルダ５を装着する。工具ホルダ５は工具ｔを保持する。主軸２ａは主軸モータ８４の駆動により高速回転する。

工具交換装置３は支持台１４によって支持する。支持台１４はコラム１２の上部左右に固定した１対のフレーム１３の前端部に固定する。工具交換装置３のマガジン３１はタレット式であり、複数の工具ホルダ５を把持する。工具交換装置３は主軸２ａに装着した工具ホルダ５を他の工具ホルダ５に交換する。

テーブル１５は基台１１上に設置し、ワークを着脱可能に固定する。テーブル１５はＸ軸送り機構１６によってＸ軸方向（左右方向）へ移動可能であり、Ｙ軸送り機構１７によってＹ軸方向（前後方向）へ移動可能である。Ｘ軸送り機構１６はＸ軸モータ（図示略）によって駆動し、Ｙ軸送り機構１７はＹ軸モータ（図示略）によって駆動する。主軸ヘッド２は、主軸２ａに装着した工具ｔを主軸モータ８４の駆動により高速回転させ、テーブル１５に固定したワークを加工する。制御ユニット６はコラム１２の後方に設け、各モータ等を制御する。

図３に示す如く、カバー１０内に冷却液を噴射する二つの噴射管３５が左右に夫々設けてある。噴射管３５は後述する供給管３２に連結している。工作機械本体１は、該工具ホルダ５を主軸２ａの下端に取り付け、工具ｔを装着する。噴射管３５は主軸２ａに装着した工具ｔ及びワークに冷却液を噴射する。

図１に示すように、コラム１２の後方に、冷却液を貯留するタンク３０が設けてある。タンク３０には冷却液を送出するポンプ３１が設けてある。ポンプ３１に供給管３２が接続している。供給管３２は、噴射管３５に接続している。ポンプ３１から供給された冷却液は供給管３２を通り、噴射管３５に至る。噴射管３５から噴出した冷却液は工具ｔ及びワークに当たり、フィルタ（図示略）を通ってタンク３０に戻る。

図３に示す如く、カバー１０内に、冷却液を貯留する二つの貯留槽４０が左右に夫々設けてある。貯留槽４０はカバー１０及び工作機械本体１の間に配置してある。貯留槽４０は、カバー１０の左内面又は右内面に沿って、前後に延びている。貯留槽４０の上側は開口している。以下の説明では、カバー１０の左内面に沿って設けた貯留槽４０について説明する。カバー１０の右内面に沿って設けた貯留槽４０は、カバー１０の左内面に沿って設けた貯留槽４０と左右対称であり、左右が入れ替わる以外は同じであるので、その詳細な説明は省略する。

図４はカバー１０内の左側に設置された貯留槽４０を示す斜視図、図５は貯留槽４０を示す斜視図、図６は平衡状態にある貯留槽４０を示す背面図、図７は倒れた状態にある貯留槽４０を示す背面図、図８は重心の位置及び回転軸の位置の関係を説明する説明図である。

貯留槽４０の上側は開口している。貯留槽４０は、右側面部４１（第２側面部）、左側面部４２（第２側面部）、前側面部４３（第１側面部）、後側面部４４（第１側面部）及び底面部４９を備える。前側面部４３及び後側面部４４は、カバー１０の左内面に対して直交するように配置してある。右側面部４１は、カバー１０の左内面に沿って前後に延びた矩形の右側面部本体４１ａと、錘４１ｂとを有する。左側面部４２は、カバー１０の左内面に沿って前後に延びた矩形状をなす。

右側面部４１及び左側面部４２は対向している。右側面部４１及び左側面部４２における上側の対向間距離が下側の対向間距離よりも大きくなるように、左側面部４２の上部４２ａは傾斜している。左側面部４２の下部４２ｂは右側面部４１に略平行である。

右側面部４１及び左側面部４２の下縁部は、前後に延びた矩形の底面部４９によって連結している。右側面部４１、左側面部４２及び底面部４９の前端部は前側面部４３によって連結している。前側面部４３の上部は上底が下底よりも長い台形状をなし、前側面部４３の下部は前記下底に連結した矩形状をなす。右側面部４１、左側面部４２及び底面部４９の後端部は後側面部４４によって連結している。後側面部４４の上部は上底が下底よりも長い台形状をなし、後側面部４４の下部は前記下底に連結した矩形状をなす。右側面部４１、左側面部４２及び底面部４９は、前側面部４３及び後側面部４４夫々に直角に連結している。前述した錘４１ｂは右側面部本体４１ａの下縁中央部及び底面部４９に設けてある。

前側面部４３及び後側面部４４には、取付部４５を介してベアリング４６が夫々設けてある。ベアリング４６は前後方向を回転軸方向としている。前側面部４３及び後側面部４４には前後方向を回転軸方向とした回転軸４７が設けてあり、該回転軸４７はベアリング４６に回転可能に嵌合している。ベアリング４６はベアリング押え４６ａで固定されている。ベアリング押え４６ａは箱状をなす。ベアリング押え４６ａの貯留槽４０側は開口している。ベアリング４６はベアリング押え４６ａ内に位置する。ベアリング押え４６ａの上部に後述するストッパ５２が固定してある。

図８を参照して、回転軸４７の位置と重心の位置関係について説明する。図８に示すように、後側面部４４を三角形に近似し、後側面部４４の各頂点と、該頂点に対向する辺の中点とを結んだ中線の交点、すなわち重心Ｇを決定する。そして重心Ｇよりも右側面部４１側（工作機械本体１側）であって且つ重心Ｇよりも下側の位置を、回転軸４７の位置Ｃに設定する。前側面部４３は後側面部４４と同じ形状なので、位置Ｃを同様に設定する。後側面部４４は回転軸４７に対して左側面部４２側(カバー１０側)に倒れる方向にモーメントが働く。

故に、錘４１ｂが無い状態では、貯留槽４０は、左側面部４２側（カバー１０側）に倒れる。図６に示すように、錘４１ｂを設けてあるので貯留槽４０のモーメントバランスは重心Ｇ付近にある。このため、貯留槽４０は平衡を保つ。錘４１ｂが設けてあるので、右側面部４１は左側面部４２よりも重い。

図４に示すように、回転軸４７を嵌合したベアリング４６は、カバー１０の前壁面及び後壁面に設けてある。カバー１０は貯留槽４０を回転可能に支持する。カバー５０の後壁面にはソケット５０（送出部）が設けてある。ソケット５０は送出管３３に連結する。ソケット５０の先端部に、冷却液を送出する送出口５１（送出部）が設けてある。ソケット５０及び送出口５１は貯留槽４０の上側に位置する。上下に延びた矩形の固定板５４がベアリング押え４６ａと送出口５１を連結している。

ストッパ５２がベアリング押え４６ａの上部に設けてある。ストッパ５２は板状をなし、後側面部４４の上縁部の上側まで延びている。

加工時に噴射管３５が主軸２ａの中心に向けて冷却液を噴出した時、供給管３２を通る冷却液の一部は送出管３３、ソケット５０及び送出口５１を通って、貯留槽４０に貯留する。

図６に示す如く、冷却液が所定量貯留するまで、貯留槽４０は平衡状態を保つ。図７に示す如く、冷却液が所定量以上貯留した時、貯留槽４０の左側に作用するモーメントが右側に作用するモーメントよりも大きくなり、貯留槽４０は左側に回転する。

貯留槽４０は冷却液を放出し、冷却液はカバー１０の左内面を流れる。大量の冷却液が前記左内面を流れるので、前記左内面に付着した切粉も下に流れる。なおカバー１０の右内面に沿って設けた貯留槽４０は、冷却液が所定量以上貯留した時、右側に回転し、冷却液はカバー１０の右内面を流れる。大量の冷却液が前記右内面を流れるので、前記右内面に付着した切粉も下に流れる。

貯留槽４０が冷却液を放出した後、錘４１ｂによって貯留槽４０は逆向きに回転する。後側面部４４の上縁部はストッパ５２に当たり、逆回転を止めて、再び平衡状態を保つ。

回転軸４７は、前側面部４３又は後側面部４４の重心よりも工作機械本体１側に位置している。右側面部４１（工作機械本体１側の側面部）は左側面部４２（カバー１０側の側面部）よりも重い。回転軸４７の位置が前記重心よりも工作機械本体１側に位置しているので、冷却液が貯留していない時に貯留槽４０はカバー１０側に回転しようとする。しかし右側面部４１は左側面部４２よりも重いので、回転は阻止される。左側面部４２は、右側面部４１及び左側面部４２間の上側の距離が下側の距離よりも長くなるように、傾斜している。故に貯留槽４０に冷却液が所定量以上貯留した時、貯留槽４０の重心が左側面部42側(カバー10側)に移動する。このため、貯留槽４０はカバー１０側に回転し、貯留した冷却液をカバー１０の内面に注ぐ。冷却液はカバー１０の内面に付着した切粉を除去する。カバー１０の内面に冷却液を噴射する為の専用ポンプは不要となる。

錘４１ｂを設けてあるので、冷却液が貯留していない時、貯留槽４０の回転阻止を実現する。また逆回転する時に貯留槽４０はストッパに当たり、貯留槽４０の逆回転が止まる。

加工時に主軸に設けた工具ｔ及びワークに冷却液を噴射した時（例えば加工プログラムに基づいて、工具ｔ及びワークに冷却液を噴射した時）、ポンプ３１から送出された冷却液の一部は送出管３３及び送出口５１を通って、貯留槽４０に貯留する故に貯留槽４０に冷却液を貯留する為の専用ポンプを設ける必要が無い。

図９は構成を一部変更した貯留槽４０を示す背面図である。左側面部４２の上縁部に弾性部材４８が設けてある。弾性部材４８は前後方向に延びる。弾性部材４８を設けてあるので、左側面部４２が回転しカバー１０の左内面に接触しても、衝撃を緩和することができる。

図１０は構成を一部変更した貯留槽４０を示す左側面図である。ストッパ５２ａは左側面視Ｌ字形の板部材で構成し、各取付部４５に固定している。ストッパ５２ａは各取付部４５及び貯留槽４０と共に回転する。固定板５４はベアリング押え４６ａを送出口５１に固定する。固定板５４の下端にストッパ５２ａと当接可能なクッションゴム５６を取り付けている。尚、前方のベアリング押え４６ａはカバー１０の前壁に固定している。クッションゴム５６に代えて他の弾性部材を使用してもよい。クッションゴム５６は弾性部材の一例である。

なお錘４１ｂを、右側面部本体４１ａの一面又は他面に設けてもよい。また錘４１ｂを設けず、右側面部本体４１ａを肉厚に形成するか又は左側面部４２よりも密度の高い部材で構成し、右側面部４１を左側面部４２よりも重くしてもよい。また貯留槽４０を、カバー１０の後内面に沿って配置してもよい。この時、貯留槽４０は左右方向に延びる。後内面側に貯留槽４０が回転した時、冷却液は後内面に付着した切粉を除去する。

また回転軸４７を一つだけ設けて、該回転軸４７の周囲に補強部材を設けて剛性を高め、一つの回転軸４７だけで貯留槽４０を回転可能に支持してもよい。

１ 工作機械本体
２ａ 主軸
１０ カバー
３１ ポンプ
３２ 供給管
３３ 送出管
４０ 貯留槽
４１ 右側面部（第２側面部）
４１ａ 右側面部本体
４１ｂ 錘
４２ 左側面部（第２側面部）
４３ 前側面部（第１側面部）
４４ 後側面部（第１側面部）
４７ 回転軸
４８ 弾性部材
４９ 底面部
５０ ソケット
５１ 送出口
５２ ストッパ

Claims (4)

1. 主軸を有する工作機械本体と、該工作機械本体を覆う直方体状のカバーとを備える工作機械において、
   前記カバーの内側に設けてあり、工具及びワークを冷却する為の冷却液を送出する送出部と、
   該送出部よりも下側にて、前記カバーの内面に沿って前記工作機械本体及びカバーの間に配置され、前記送出部から送出された冷却液を貯留する上側が開口した貯留槽と
   を備え、
   前記貯留槽は、
   前記カバーの一側面に対して直交するように配置してあり、上下方向に平行な対向する二つの第１側面部と、
   各第１側面部に連結してあり、カバー側及び工作機械本体側に各位置し、前記カバーの一側面に直角な他側面に沿って配置してある二つの第２側面部と
   を有し、
   前記第１側面部に、前記第１側面部の重心よりも工作機械本体側に位置しており、前記貯留槽を回転可能に支持する前記第１側面部に直角な回転軸が設けてあり、
   前記第２側面部における上側の対向間距離が下側の対向間距離よりも長くなるように、カバー側に位置する前記第２側面部が傾斜しており、
   工作機械本体側の前記第２側面部はカバー側の前記第２側面部よりも重く、
   カバー側に位置する前記第２側面部の上側縁部に弾性部材が設けてあること
   を特徴とする工作機械。
2. 工作機械本体側の前記第２側面部は錘を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記貯留槽の回転を規制するストッパを備えること
   を特徴する請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 冷却液を供給するポンプと、
   該ポンプに接続してあり、前記主軸に向けて冷却液を供給する為の供給管と、
   該供給管及び送出部に接続してある送出管と
   を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の工作機械。

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