JP6876134B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、落下した切屑を排出装置へと送り込むための傾斜したガイドテーブルを有し、そのガイドテーブルに対して左右両側からクーラントを流し込むようにした工作機械に関する。

工作機械の加工室内では、加工点にクーラントが噴き出され、切削加工などに対する潤滑や切屑の洗い流しが行われる。また、工作機械には切屑の排出装置として排出コンベアが設置され、その貯留槽に入った切屑が機外へと送り出されようになっている。そのため、加工点の下側には貯留槽への投入口が設けられ、落下した切屑やクーラントがその貯留槽に集められるようになっている。そして、投入口の外側には、その投入口へ直接入らなかった切屑をクーラントで流し込むようにした構成がとられている。例えば、クーラントを利用して切屑を洗い流すようにした工作機械としては、下記特許文献１，２に開示されたものを挙げることができる。

特に、同文献の従来例には複数箇所からクーラントを噴出する工作機械が開示されている。特許文献１には、複数ある洗浄箇所の一部について、クーラントの噴き出しに関してＯＮ／ＯＦＦを切り換えるようにした構成が開示されている。すなわち、切屑が堆積し易い洗浄箇所には常時若しくは長い時間クーラントを流し、切屑の堆積量が比較的少ない洗浄箇所には短い時間クーラントを流すような構成が記載されている。一方、特許文献２は、リリーフ弁などを使用し、管内のクーラントの圧力が一定値に達することによって弁が開くようにし、通常よりも強い圧力でクーラントが噴き出されるようにした構成が開示されている。

特開２００７−０３０１０９号公報 特開２０１５−０８０８３０号公報

ところで、洗浄箇所においてクーラントの流れが単調であると、流れの弱い箇所の切屑が流れずに残り易くなってしまう。そして、残った切屑が更に流れを妨げるようになり、切屑が堆積してしまことになる。前記従来例の場合は、弁のＯＮ／ＯＦＦなどによってクーラントの流れに変化が付けられているが、流れの範囲や方向は一定になってしまっているため、切屑を流し難くなっている箇所が生じてしまう。一方で、排出コンベアの投入口付近には、切屑を落し込むための傾斜したガイドテーブルが設けられている。そして、確実に切屑を投入口へと導くためにガイドテーブル表面にクーラントが流される。しかし、クーラントの流れが従来例にように単調になってしまうと、流れの弱い箇所の切屑を投入口へと送ることができず、ガイドテーブル上に残してしまうことになる。特に、ガイドテーブルに大きな傾斜が付けられないような場合にはなおさらであり、切屑が堆積しやすくなる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ガイドテーブル上の流れの範囲を切り換えるようにした工作機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様における工作機械は、主軸チャックに保持されたワークに対し工具によって加工を施す加工装置と、ワークの加工によって発生した切屑を排出する排出装置と、落下する切屑を前記排出装置内部へと案内する投入口および、その投入口に向けて傾斜したガイドテーブルを備えた切屑投入部と、ワークの加工点および前記ガイドテーブルの上位両側部分に対してクーラントを噴出する複数のノズルを備え、その複数のノズルから噴出されたクーラントをタンクへと回収し、ポンプにより前記複数のノズルへの供給を繰り返すクーラント装置と、前記複数のノズルには各々に電磁弁が設けられており、当該電磁弁の各々の開閉を制御する制御装置とを有し、前記複数のノズルは、ワークの加工点にクーラントを噴出する第１ノズルと、前記ガイドテーブルの上位両側部に対してクーラントを噴出する第２ノズルおよび第３ノズルであり、前記制御装置は、前記第１ノズルに対応した第１電磁弁の開弁時に、前記第２ノズルに対応した第２電磁弁および前記第３ノズルに対応した第３電磁弁の一方を開弁して他方を閉弁させ、前記第１電磁弁の閉弁時には、前記第２電磁弁および第３電磁弁の両方を開弁させるものである。

前記構成によれば、工作機械内でクーラントを噴出させる複数のノズルに電磁弁を設け、その電磁弁の開閉を制御するようにしたので、ガイドテーブルに設けられたノズルの電磁弁について開閉を切り換えることにより、そのガイドテーブルを流れるクーラントの流れの範囲に変化が付けられ、切屑が堆積しやすい流れの弱い箇所を無くして切屑を効率よく投入口へと流すことができる。

工作機械の一実施形態についてその内部構造を示した側面図である。 第２ノズルと第３ノズルが取り付けられた機体カバー前面部を加工室側から示した図である。 第２ノズル側を示した機体カバー前面部の断面斜視図である。 ガイドテーブル上を流れるクーラントの第１パターンを示した略図である。 ガイドテーブル上を流れるクーラントの第２パターンを示した略図である。 第１乃至第３電磁弁の切り換え制御の一例を示した図である。

次に、本発明に係る工作機械の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、工作機械の一実施形態についてその内部構造を示した側面図である。工作機械１は、ベース２の上に加工モジュール５が搭載され、不図示の機体カバーによって全体が覆われている。加工モジュール５は、車輪を備えた可動ベッド３の上に設けられ、レールに沿ってベース２の上を機体前後方向に移動可能な構成になっている。

工作機械１は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を装着した工具台１５を備えるタレット旋盤である。また、工作機械１は、２軸旋盤であり、主軸台１２の主軸チャック１３に把持されたワークＷに対して、工具台１５に装着された切削工具などをＺ軸方向およびＸ軸方向に移動させる駆動機構が設けられている。なお、Ｚ軸方向は、主軸台１２の回転軸と平行な機体前後方向である。そして、Ｘ軸方向は機体上下方向であり、Ｙ軸方向は機体左右幅方向である。

工作機械１の加工モジュール５は、可動ベッド３の上に主軸台１２が固定されている。主軸台１２は、回転する主軸に対して機体前方側に主軸チャック１３が設けられ、例えば加工に際し、オートローダによって搬送されるワークＷの着脱が行われる。可動ベッド３の上には、主軸台１２に近接して機体幅方向にコラム１８が立設され、そのコラム１８に対してＸ軸駆動装置１６及びＺ軸駆動装置１７が組み付けられている。タレット装置１４は、この各駆動装置によりＸ軸方向とＺ軸方向に移動可能になっている。

工作機械１では、タレット装置１４の旋回割出しによって工具台１５の工具が選択され、Ｘ軸駆動装置１６及びＺ軸駆動装置１７の駆動により、その工具についてＸ軸方向およびＺ軸方向の所定位置への移動が行われる。そして、主軸台１２では主軸チャック１３に保持されたワークＷに回転が与えられ、そのワークＷに工具が当てられて切削加工や中ぐり加工などが行われる。その際、工作機械１の加工室６内では加工点にクーラントが噴きかけられ、加工に対する潤滑や切屑の洗い流しなどが行われる。

クーラントは、ワークＷに工具が当たる加工点に噴きかけられるほか、切屑を機内から排出させため、その加工点の下側にも流されるようになっている。本実施形態の工作機械１は、ベース２の内部に切屑やクーラントを溜めることができる貯留槽２２が設けられ、その貯留槽２２には排出装置としてスクリューコンベアが組み込まれている。従って、工作機械１では、ワークＷから切り出された切屑は、貯留槽２２に溜められ、そこからスクリューの回転によって掻き出され、さらに機体外部へと送り出されて、回収ボックスへと集められるようになっている。

工作機械１は、加工室６の下方に貯留槽２２内部へと切屑を導くための投入口２１が形成されている。よって、ワークＷから切り出された切屑は、クーラントとともに落下してその投入口２１から貯留槽２２内へと集められることとなる。その際、落下した切屑が投入口２１の周りに残ってしまわないように、投入口２１の周りに落ちた切屑をクーラントによって貯留槽２２内部へと流し込むようになっている。特に投入口２１の前部に切屑が落ちるため、その箇所にガイドテーブル２３が設けられている。そして、ガイドテーブル２３の上に落ちた切屑がクーラントによって投入口２１へと流される構成がとられている。

ところで、工作機械１のクーラント装置は、貯留槽２２の外側にクーラントタンク２５が設けられており、貯留槽２２内のクーラントは、切屑が除かれた状態でそのクーラントタンク２５へと送られるようになっている。更に、クーラント装置は、フィルタを介して切屑などを排除したクーラントを溜めるためのタンク２６が備えられ、そのタンク２６にはポンプ２７を介してクーラント管２８が接続されている。つまり、クーラント装置では、クーラントタンク２５に戻ったクーラントがフィルタを通して再生される。そして、そのクーラントがポンプ２７によって加工点などへ送られ、再び貯留槽２２へと溜められてタンク２５に戻ることで繰り返し使用される。

ポンプ２７は機体後方側に配置され、そこに接続されたクーラント管２８が機体上方を通って前方へと送られ、図示するように機体前部の加工室６へと延びている。図示しないが、そのクーラント管２８には途中でタレット装置１４側へと分岐する分岐管が形成され、その先には第１ノズルが形成されている。そして、その分岐管を流れたクーラントが第１ノズルから噴出され、加工点へと噴きかけられるようになっている。一方、加工室６へと延びたクーラント管２８は、図２及び図３に示すように、機体カバー前面部に取り付けられた第２ノズル３２と第３ノズル３３に接続されている。すなわち、機体前部側に延びたクーラント管２８は二股に分かれ、それぞれの先端部に第２ノズル３２と第３ノズル３３が接続されている。

ここで、図２は、第２ノズル３２と第３ノズル３３が取り付けられた機体カバー前面部を加工室６側から示した図であり、図３は、第２ノズル側を示した機体カバー前面部の断面斜視図である。工作機械１では、加工部を構成する加工モジュール５が機体カバーによって覆われている。図１には、機体カバー前面部７と、その機体前部に取り付けられた前カバー８が示されている。機体カバー前面部７の後方側の空間は、タレット装置１４に保持された工具が移動し、主軸チャック１３に把持されたワークＷに対して加工を行う加工室６となっている。その加工室６を構成する機体カバー前面部７には、前カバー８内を移動するオートローダによってワークＷの出し入れができるように通し口７０１が形成され、上下にスライドする開閉扉３８が設けられている。

また、機体カバー前面部７の裏側には、その左右両側に第２ノズル３２と第３ノズル３３とが下向きになって配置されている。第２ノズル３２と第３ノズル３３は、それぞれ第２電磁弁３４や第３電磁弁３５を介して、二股に分かれた各々のクーラント管２８に接続されている。下向きの第２ノズル３２や第３ノズル３３からは、その下に位置するガイドテーブル２３の上面にクーラントが噴き出されるようになっている。第２ノズル３２と第３ノズル３３は、ガイドテーブル２３の上面をクーラントが広く流れるように、図３に示すような先端形状が幅広に形成されたものが使用される。

ところで、工作機械１のガイドテーブル２３は、傾斜が緩やかな状態で取り付けられているため、その上に落ちた切屑が、クーラントの流れを受けても押し流されずに留まってしまうことがある。本来であれば、切屑自身が自重で滑り落ちてしまう程度にガイドテーブル２３の傾斜角を大きくすることが好ましいが、本実施形態の場合、工作機械１がコンパクトに設計されたものであるため、ガイドテーブル２３の傾斜角度を大きくとることができない。

具体的には、第１にガイドテーブル２３が機体カバーに形成されており、可動ベッド３上の加工モジュール５と一体になって移動する構成となっているからである。従って、ガイドテーブル２３は、下方側に突き出すようにして角度を大きくとることができない。第２に上側には通し口７０１があり、そこに設けられた開閉扉３８の移動に干渉しないようにする必要があるため、ガイドテーブル２３は、上側に延ばして角度を大きくとることもできない。つまり、本実施形態ではガイドテーブル２３の上下の設置幅が制限されてしまっているため、大きく傾斜した構成にすることができなくなっている。

そのガイドテーブル２３は、投入口２１側に向けて幅が狭くなった台形形状をした中央部２３１と、その中央部２３１に向けて傾斜した幅方向両側の側部２３２とを有し、全体が投入口２１に向けて下るように傾斜している。ガイドテーブル２３の傾斜は、切屑を流しやすくするため本来であれば３０度程度あることが好ましいが、本実施形態では１０度程度でしかない。そのため、クーラントの流れが弱い箇所ではガイドテーブル２３上に切屑が残り易くなってしまっている。本実施形態では、ガイドテーブル２３の設置制限がある中で、効率よく切屑を投入口２１へと流し込む構成がとられている。

加工室６内のクーラント管２８は通し口７０１の両側を通り、第２ノズル３２および第３ノズル３３は、ガイドテーブル２３の側部２３２上にあって、傾斜の高い位置に配置されている。これまでは第２ノズル３２と第３ノズル３３の両方から同じようにクーラントが流されていた。その場合、ガイドテーブル２３上のクーラントの流れは、図５に示すように左右両側から対称的に広がって中央でぶつかっている。そして、流れの重なった中央上側の部分Ａでは、切屑が流れずに残ってしまっていた。流れの重なったところでは下流側への流れの勢いが小さくなってしまっていると考えられる。そのため、クーラントの流れが続いたとしても、部分Ａには切屑が残ってしまい堆積ポイントとなってしまう。

そこで、本実施形態では、クーラント装置の第１乃至第３ノズル３３に、それぞれ第１電磁弁、第２電磁弁３４および第３電磁弁３５が設けられている。第１乃至第３電磁弁は開閉弁であり、各々の開閉作動によって各箇所のクーラントの流れが切り換えられるようになっている。そして、工作機械１には、加工モジュール５に各駆動装置を制御するための制御装置１９が搭載されている（図１参照）。その制御装置には、ワークの加工を実行する加工制御プログラムなどがメモリに格納されているが、特に本実施形態では、クーラント装置の各電磁弁を開閉制御するクーラント制御プログラムも格納されている。

ここで、図４は、ガイドテーブル２３の上を流れるクーラントの第１パターンを示した略図である。また、図５は、同じく第２パターンを簡略化して示した略図である。図４の第１パターンでは、第２電磁弁３４を開弁状態とし、第３電弁を閉弁状態とすることにより、第２ノズル３２からのみクーラントが流れている。従って、この第１パターンの流れでは、第２ノズル３２から遠い部分Ｂ付近の切屑が流れずに残ってしまうことになる。そこで、所定のタイミングで第３電磁弁３５が開弁状態に切り換えられ、第２ノズル３２と第３ノズル３３の両方からクーラントが流される、図５の第２パターンへと変えられる。

第２パターンの流れでは、部分Ｂにクーラントが勢いよく流れるため、そこに残されている切屑が投入口２１へと押し流されることとなる。そして、前述したように第２パターンの場合には切屑が部分Ａに残り易いが、クーラントの流れが再び第１パターンに切り換えられることにより、第２ノズル３２からの勢いのあるクーラントによって切屑は投入口２１へと押し流される。よって、本実施形態によれば、クーラントの流れの範囲が第１パターンと第２パターンとに切り換えられるため、切屑の堆積しやすい箇所を無くすことができる。

ところで、クーラント管２８を通して送られるクーラントの流量はポンプの能力による。従って、第２及び第３ノズル３２，３３からクーラントを噴出させることにより、第１ノズルから噴出されるクーラントの勢いが弱くなってしまう。そこで、例えば図６に示すようなタイミングで、第１乃至第３電磁弁の切り換えが行われるようにすることが好ましい。つまり、第１ノズルからは加工点に対してワークＷの加工時（ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４など）に噴出するように、第１電磁弁のＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる。

一方、第２電磁弁３４は常時開弁状態であり、第２ノズル３２からクーラントが噴出され、図４に示す第１パターンでガイドテーブル２３上にクーラントが流される。そして、第３電磁弁３５は、第１電弁の閉弁時（ｔ２〜ｔ３など）に開弁状態に切り換えられ、第３ノズル３３からもクーラントが噴出されて、図５に示す第２パターンでガイドテーブル２３上にクーラントが流される。よって、第１電磁弁と第２電磁弁３４との開閉が交互に行われるため、加工点へのクーラント噴出の流量を確保することができる。

また、本実施形態では、第２電磁弁３４を常時開弁状態にする場合について説明したが、ワークＷの交換時に、第１パターンのクーラントの流れを、第２ノズル３２からの噴出で行う場合と、第３ノズル３３からの噴出で行う場合とに交互に切り換えるようにしてもよい。こうしてガイドテーブル２３上を流れるクーラントの流れの範囲に変化をつけることにより、更に切屑が残り易い箇所を無くすことができる。更に、第２ノズル３２と第３ノズル３３は、機体カバー前面部７の通し口７０１に近い位置に配置されている。そのため、開閉扉３８が開けられていると、噴き出しの勢いでクーラントがガイドテーブル２３で跳ねて通し口７０１から外に飛び散ってしまうことがある。そこで、開閉扉３８に対する開状態の検出により、第２電磁弁３４と第３電磁弁３５が共に閉弁状態になるようにしてもよい。

よって、本実施形態によれば、第１乃至第３ノズル３３に第１乃至第３電磁弁３５を設けてクーラントの噴出のタイミングを制御するようにしたため、特にガイドテーブル２３上面でのクーラントの流れに変化を付けることができ、切屑の堆積を防止することができる。また、クーラント管２８に取り付けた電磁弁を制御する簡易な構成変更によって従来の課題を解決することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
第１乃至第３電磁弁の開閉制御は前記実施形態に限定されることはなく、例えば、第１ノズルからクーラントが噴出しているワーク加工時に第２ノズル３２と第３ノズル３３の開閉を切り換えるようにしてもよい。

１…工作機械 ５…加工モジュール ６…加工室 １２…主軸台 １４…タレット装置 １５…工具台 １６…Ｘ軸駆動装置 １７…Ｚ軸駆動装置 １９…制御装置 ２１…投入口 ２２…貯留槽 ２３…ガイドテーブル ２８…クーラント管 ３２…第２ノズル ３３…第３ノズル ３４…第２電磁弁 ３５…第３電磁弁

Claims (3)

1. 主軸チャックに保持されたワークに対し工具によって加工を施す加工装置と、
   ワークの加工によって発生した切屑を排出する排出装置と、
   落下する切屑を前記排出装置内部へと案内する投入口および、その投入口に向けて傾斜したガイドテーブルを備えた切屑投入部と、
   ワークの加工点および前記ガイドテーブルの上位両側部分に対してクーラントを噴出する複数のノズルを備え、その複数のノズルから噴出されたクーラントをタンクへと回収し、ポンプにより前記複数のノズルへの供給を繰り返すクーラント装置と、
   前記複数のノズルには各々に電磁弁が設けられており、当該電磁弁の各々の開閉を制御する制御装置とを有し、
   前記複数のノズルは、ワークの加工点にクーラントを噴出する第１ノズルと、前記ガイドテーブルの上位両側部に対してクーラントを噴出する第２ノズルおよび第３ノズルであり、
   前記制御装置は、前記第１ノズルに対応した第１電磁弁の開弁時に、前記第２ノズルに対応した第２電磁弁および前記第３ノズルに対応した第３電磁弁の一方を開弁して他方を閉弁させ、前記第１電磁弁の閉弁時には、前記第２電磁弁および第３電磁弁の両方を開弁させる工作機械。
2. 前記制御装置は、前記第２電磁弁および第３電磁弁のうち、前記第１電磁弁の開弁時に開弁状態となる一方を前記第１電磁弁の閉弁時を境に交互に入れ替える請求項１に記載の工作機械。
3. 前記制御装置は、前記主軸チャックに対してワークの受渡しが行われる際には前記第１乃至第３電磁弁を閉弁させるようにした請求項１または請求項２に記載の工作機械。

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