JP6830035B2

JP6830035B2 - 工作機械およびその天井カバー機構

Info

Publication number: JP6830035B2
Application number: JP2017101084A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　学; 学伊藤
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2037-05-22
Also published as: JP2018192608A

Description

本発明は、工作機械において、切削屑や切削液が上方へ飛散するのを防止するために加工領域の上方に取り付けられる天井カバー機構、および、そのような天井カバー機構を備えた工作機械に関するものである。

マシニングセンタ等の工作機械においては、切削屑や切削液が上方へ飛散する事態を防止するために、天井（左右の側壁、前方の開閉扉および後壁等で閉塞された空間の上部）を覆うための天井カバーが設置される。また、立形マシニングセンタ等の主軸頭が上下方向に移動する工作機械において天井カバーを設置する場合には、従来は、主軸頭全体を覆うような大型の天井カバーが装着されていた。

ところが、そのような主軸頭全体を覆う大型の天井カバーは、大きなワーク（被加工品）をクレーンで吊り下げて工作機械に搬入・搬出する際に、ワークと天井カバーが干渉する事態や、クレーンの吊り下げ用ワイヤと天井カバーとが干渉する事態が生じてしまうため、いちいち取り外さなければならなかった。また、主軸頭全体を覆う大型の天井カバーは、主軸頭をメンテナンスする場合にも、取り外さなければならず面倒であった。それゆえ、そのような不具合を解消するために、特許文献１の如く、カバー本体がテレスコピック状に構成されており、前後に伸縮可能で、ワークの交換時やメンテナンス時に取り外す必要のない天井カバー機構が提案されている。

特開２００７−２７６０１６号公報

しかしながら、上記特許文献１の如き天井カバー機構は、テレスコピック状のカバー本体を伸長・収縮させるために、左右一対の２基のアクチュエータが必要であるため、構造が複雑であり、メンテナンスに手間が掛かる上、安価に製造することができない、という不具合があった。

本発明の目的は、上記特許文献１の如き従来の工作機械用の天井カバー機構が有する問題点を解消し、構造がシンプルであり、メンテナンスが容易な上、安価に製造することが可能で実用的な天井カバー機構、および、そのような天井カバー機構を備えた工作機械を提供することにある。

本発明の内、請求項１に記載された発明は、上下及び前後方向に移動可能な移動体を備えた工作機械において、前記移動体の下部に形成される加工領域の上部空間を覆うように設けられる天井カバー機構であって、基端が前記移動体に固着されており、前後方向に伸縮して前記加工領域上部を閉塞可能なカバー本体と、そのカバー本体の先端際に固着されたアクチュエータと、前記カバー本体の先端際に前記アクチュエータを介して上下動可能に固着された第一係合体および第二係合体と、前記加工領域の前方に固着されており、下降時の前記第一係合体と係合可能な第一被係合体と、前記カバー本体の後端際に固着された第二被係合体とを有しており、前記アクチュエータにより前記第一係合体を上昇させることによって前記第一係合体と前記第一被係合体との係合状態を解除可能であるとともに、前記アクチュエータにより前記第二係合体を上昇させることによって前記第二係合体と前記第二被係合体とを係合可能であることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の天井カバー機構を備えたことを特徴とする工作機械である。

請求項１に記載の工作機械用の天井カバー機構によれば、アクチュエータが一つ設置されただけのシンプルな構造によって、工作機械の軸動作（主軸頭の前後動）を利用して、移動カバーと加工領域の前方部分との固着状態を解除する動作、および、移動カバーを開閉する動作という二つの動作を実行することができる。したがって、請求項１に記載の天井カバー機構は、メンテナンスが容易な上、安価に製造することが可能である。

天井カバー機構を備えた工作機械を示す説明図（正面図）である。天井カバー機構を備えた工作機械を示す説明図（左側面の概念図）である。天井カバー機構の作動内容を示す説明図（工作機械の左側面の概念図）である。

＜工作機械の構造＞
以下、本発明に係る天井カバー機構、およびその天井カバー機構を備えた工作機械の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１、図２は、本発明に係る天井カバー機構を備えた工作機械の一例を示したものである。工作機械（立形マシニングセンタ）１１は、工具を装着可能な主軸１５を備えた主軸頭１２、工具を交換するための工具交換装置（図示せず）、加工時に発生する切削屑を回収するための回収装置（図示せず）、ワークＷの加工時に切削屑が飛散しないように機械本体１１の上面（天井）を覆うための天井カバー機構１等を備えている。

工作機械１１の基台であるベッド１３には、第一サドル（図示せず）が前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられており、その第一サドルに第二サドル（図示せず）が、左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられている。そして、当該第二サドルに、主軸頭１２（移動体）が鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられており、その主軸頭１２には、工具を装着可能な主軸１５が、鉛直軸（Ｃ軸）を中心に回転可能に設けられている。また、主軸頭１２の下方には、ワークＷを載置するためのテーブル１６が、鉛直軸（Ｃ軸）を中心に回転可能に設けられている。

また、ベッド１３の左右には、側壁１７ａ，１７ｂが立設されており、ベッド１３の前端際の左右には、前壁１８ａ，１８ｂが、側壁１７ａ，１７ｂの板面と直交するように立設されている。そして、それらの前壁１８ａ，１８ｂの間には、開閉扉１９が左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられている。加えて、ベッド１３の後端際には、後壁（図示せず）が立設されている。そして、主軸１５の前後左右が、前壁１８ａ，１８ｂ、開閉扉１９、側壁１７ａ，１７ｂ、および後壁（図示せず）によって閉塞された状態になっている（以下、この閉塞されて空間を加工領域Ａという）。

＜天井カバー機構の構造＞
天井カバー機構１は、加工領域Ａを覆うための蛇腹状のカバー本体（移動カバー）２１、カバー本体２１の前後動を案内する直線状ガイド２２，２２、カバー本体２１の先端際に上下動可能に固着された第一係合体である上部係合バー２７および下部係合バー２８、上部係合バー２７と下部係合バー２８とを連結した連結板２９、第三カバー３１を介して連結板２９に一体的に固着された第二係合体である後方係合バー３２、カバー本体２１の基端際に設けられた第二被係合体である係止部材３３、連結板２９を介して上部係合バー２７および下部係合バー２８を上下動させるためのアクチュエータである係脱用シリンダ３０、加工領域Ａの前方の上端際の左右に固着された第一被係合体である上部被係合体２４，２４、加工領域Ａの前方の下端際の左右に固着された第一被係合体である下部被係合体２５，２５等によって構成されている。

直線状ガイド２２，２２は、内面の一部をスリット状に開口してなる前後方向（Ｙ軸方向）に伸びた断面Ｃ字状の長尺なレールであり、同一の高さ位置で前後方向に平行になるように左右の側壁１７ａ，１７ｂに固着されている。一方、加工領域Ａの前方の上端際の左右に固着された上部被係合体２４，２４、加工領域Ａの前方の下端際の左右に固着された下部被係合体２５，２５は、それぞれ、上部係合バー２７、下部係合バー２８を係合可能な凹状溝を有している。

また、カバー本体２１は、左右方向に長尺な矩形状で板面を鉛直方向に向けた複数のガイドフレーム２６，２６・・、隣接するガイドフレーム２６，２６同士を連結した折り曲げ可能な複数のヒンジ枠（図示せず）と、当該ヒンジ枠に取り付けられた複数の長方形状の板体（閉塞手段）等によって構成されている。そして、各ガイドフレーム２６，２６・・が、左右両端に備えたカムフォロア（図示せず）を、それぞれ、左右の直線状ガイド２２，２２内に収納した状態で、前後に摺動可能になっている（なお、図２、図３においては、カバー本体２１の構造が簡略化されている）。

また、カバー本体２１の先端のガイドフレーム２６には、下端縁を前方に突出させた左右に幅広な矩形の板状で鉛直断面Ｌ字状の第二カバー３４が当着されている。そして、その第二カバー３４の前面中央の下端際には、鉛直断面Ｌ字状の設置板３５が固着されており、当該設置板３５の上側に、アクチュエータである係脱用シリンダ３０が固着されている。さらに、係脱用シリンダ３０のピストンの先端には、第二カバー３４の板面と平行に配置された連結板２９の裏面に突設された作動部材３７が固着されている。

そして、連結板２９の上端縁に沿って、第一係合体である上部係合バー２７が固着されており、その上部係合バー２７の左右の端縁際の部分のみが、連結板２９よりも外側に突出した状態になっている。一方、連結板２９の下端縁に沿って、第一係合体である下部係合バー２８が固着されており、その下部係合バー２８の左右の端縁際の部分のみが、連結板２９よりも外側に突出した状態になっている。また、連結板２９の裏面の上端縁際には、左右に幅広な矩形の板状の第三カバー３１が、後方へ突出するように設けられており、その第三カバー３１の先端際には、連結部材３６を介して、第二係合体である後方係合バー３２が固着されている。

一方、カバー本体２１の基端際の部分は、主軸頭１２に連結されており、主軸頭１２の上下動に対応して上下動可能になっている。また、カバー本体２１の基端に設けられたガイドフレーム２６の前面の左右の両端際には、連結部材３８を介して、第二被係合体である係止部材３３，３３が固着されている。そして、それらの係止部材３３，３３の下面には、係止溝３９が設けられている。

＜天井カバー機構の作動内容＞
上記の如く構成された天井カバー機構１においては、図２の如く、カバー本体２１の先端に固着された上部係合バー２７および下部係合バー２８が、それぞれ、加工領域Ａの前方の上端際の左右の上部被係合体２４，２４、加工領域Ａの前方の下端際の左右の下部被係合体２５，２５の内部に係合された状態になっている。そして、主軸頭１２が前後方向（Ｙ軸方向）に移動した場合には、カバー本体２１に設けられた複数のヒンジ枠（図示せず）が一斉に伸長・屈曲するとともに、前後に略等間隔に配置された複数のガイドフレーム２６，２６・・が、左右の直線状ガイド２２，２２に案内されながら前後に摺動することによって、カバー本体２１が蛇腹状に伸長・収縮し、加工領域Ａが閉塞された状態を保持する。

そして、加工領域Ａを開放する場合には、図３（ａ）の如く、主軸頭１２を前方へ移動させる。そのように主軸頭１２を前方へ移動させると、カバー本体２１が蛇腹状に収縮して、カバー本体２１の基端際に設けられた係止部材３３も前方へ移動する。さらに、その状態で、係脱用シリンダ３０を作動させて、連結板２９、上部係合バー２７および下部係合バー２８を上昇させる。そのように連結板２９が上昇すると、図３（ｂ）の如く、第３カバー３１の後端際の後方係合バー３２が上昇して、係止部材３３の係止溝３９に係合する。また、連結板２９が上昇すると、上部係合バー２７と上部被係合体２４，２４との係合状態、および下部係合バー２８と下部被係合体２５，２５との係合状態が、それぞれ解除される。

そして、その状態で、主軸頭１２を後方へ移動させると、基端を主軸頭１２に係合させているカバー本体２１が、蛇腹状に収縮した状態を保ったまま、主軸頭１２とともに後方へ移動する。そのため、加工領域Ａ（詳しくは、カバー本体２１の先端の連結板２９の設置部分と前壁１８ａ，１８ｂおよび開閉扉１９との間の空間）の上方が開放された状態となり、上方からのワークＷの交換が可能となる。

＜天井カバー機構の効果＞
上記の如く、天井カバー機構１は、基端が移動体である主軸頭１２に固着されており、前後方向に伸縮動して加工領域Ａの上部を閉塞可能なカバー本体２１と、そのカバー本体２１の先端際に上下動可能に固着された上部係合バー２７（第一係合体）および後方係合バー３２（第二係合体）と、加工領域Ａの前方に固着されており、下降時の上部係合バー２７と係合可能な上部被係合体２４（第一被係合体）と、カバー本体２１の先端際に固着されており、上部係合バー２７を上昇させることによって上部被係合体２４との係合状態を解除可能な係脱用シリンダ３０（アクチュエータ）と、カバー本体２１の後端際に固着されており、係脱用シリンダ３０によって上昇した後方係合バー３２と係合可能な係止部材３３（第二被係合体）とを有している。

それゆえ、天井カバー機構１によれば、アクチュエータが一つ追加されただけのシンプルな構造によって、工作機械１１の軸動作（主軸頭１２の前後動）を利用して、カバー本体２１と加工領域Ａの前方部分との固着状態を解除する動作、および、カバー本体２１を開閉する動作という二つの動作を実行することができる。したがって、天井カバー機構１によれば、メンテナンスが容易となる上、安価に製造することが可能となる。

＜カバー機構および工作機械の変更例＞
本発明に係るカバー機構の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、カバー本体、第一係合体、第二係合体、第一被係合体、第二被係合体、アクチュエータ等の形状・構造等の構成を、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することができる。また、カバー機構を搭載する工作機械の構成も、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、主軸、主軸頭、テーブル、ハウジング、開閉扉等の形状・構造等の構成を、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することができる。

たとえば、カバー機構は、上記実施形態の如く、カバー本体が蛇腹状に伸縮するものに限定されず、テレスコピックタイプのもの等でも良い。また、カバー機構は、上記実施形態の如く、先端の上下に設けられた２個の第一係合体を加工領域の前方の上下に設けられた２個の第一被係合体に係合させるものに限定されず、先端に設けられた単一の第一係合体を加工領域の前方に設けられた単一の第一被係合体に係合させるもの等でも良い。加えて、カバー機構は、上記実施形態の如く、アクチュエータがシリンダであるものに限定されず、アクチュエータがステッピングモータであるもの等に変更することも可能である。一方、工作機械は、上記実施形態の如く、主軸頭およびアクチュエータが上下方向に移動するものに限定されず、主軸頭およびアクチュエータが左右方向に移動するもの等でも良い。

１・・天井カバー機構
１１・・工作機械
１２・・主軸頭
１５・・主軸
２１・・カバー本体
２４・・上部被係合体（第一被係合体）
２５・・下部被係合体（第一被係合体）
２７・・上部係合バー（第一係合体）
２８・・下部係合バー（第一係合体）
３０・・係脱用シリンダ（アクチュエータ）
３２・・後方係合バー（第二係合体）
３３・・係止部材（第二被係合体）
Ａ・・加工領域
Ｗ・・ワーク

Claims

上下及び前後方向に移動可能な移動体を備えた工作機械において、前記移動体の下部に形成される加工領域の上部空間を覆うように設けられる天井カバー機構であって、
基端が前記移動体に固着されており、前後方向に伸縮して前記加工領域上部を閉塞可能なカバー本体と、
そのカバー本体の先端際に固着されたアクチュエータと、
前記カバー本体の先端際に前記アクチュエータを介して上下動可能に固着された第一係合体および第二係合体と、
前記加工領域の前方に固着されており、下降時の前記第一係合体と係合可能な第一被係合体と、
前記カバー本体の後端際に固着された第二被係合体とを有しており、
前記アクチュエータにより前記第一係合体を上昇させることによって前記第一係合体と前記第一被係合体との係合状態を解除可能であるとともに、
前記アクチュエータにより前記第二係合体を上昇させることによって前記第二係合体と前記第二被係合体とを係合可能であることを特徴とする天井カバー機構。
請求項１に記載の天井カバー機構を備えたことを特徴とする工作機械。