JP7466059B2 - 加工機械 - Google Patents

Description

この発明は、加工機械に関する。

たとえば、特開２０１７－１０７８号公報（特許文献１）には、ワークの除去加工のための工具を保持する工具主軸と、工具主軸に着脱可能に装着され、ワークの付加加工時に材料粉末を吐出するとともにレーザ光を照射する付加加工用ヘッドとを備える加工機械が開示されている。

特開２０１７－１０７８号公報

クーラントを用いてワークの除去加工（ＳＭ（Subtractive manufacturing）加工）を行なうと、加工熱により温められたクーラントがミスト状（霧状）になる。このようなミストが機外に排出されると、工場内を汚損する原因となるため、加工エリア内で生じたミストを回収するためのミストコレクタが用いられる。また、ワークの付加加工（ＡＭ（Additive manufacturing）加工）またはレーザ加工などのレーザ光を用いたワーク加工では、加工エリア内に、金属の加熱によって生じる粉塵であるヒュームが発生する。このヒュームもまた工場内を汚染する原因となるため、ヒュームを回収するためのヒュームコレクタが用いられる。

しかしながら、ワークの除去加工と、ワークの付加加工またはレーザ加工とが可能なハイブリッドタイプの加工機械に、ミストコレクタおよびヒュームコレクタの両方が備わる場合、ミストがヒュームコレクタに回収されたり、ヒュームがミストコレクタに回収されたりする可能性がある。これにより、ヒュームコレクタおよびミストコレクタの本来の性能が損なわれる懸念が生じる。

一方、このような懸念を解消するための方策として、加工エリアに対するミストの回収口と、ヒュームの回収口とを互いに離して設けることが考えられる。しかしながら、この場合、ミストの回収口と、ヒュームの回収口とが、別々に加工エリアに開口することになるため、加工エリアを区画形成するカバー体において、スペース上の制約が生じる可能性がある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、加工エリアを区画形成するカバー体においてスペース上の制約が生じることがなく、かつ、ミストおよびヒュームをそれぞれミストコレクタおよびヒュームコレクタにより適正に回収することが可能な加工機械を提供することである。

この発明に従った加工機械は、加工エリアを区画形成する第１カバー体と、加工エリア内からミストを回収するためのミストコレクタと、加工エリア内からヒュームを回収するためのヒュームコレクタと、第１カバー体に接続され、加工エリア内に連通する第１配管と、第１配管から分岐し、ミストコレクタおよびヒュームコレクタにそれぞれ接続される第２配管および第３配管と、第１配管および第２配管の間を連通させ、第１配管および第３配管の間を遮断する第１切り替えモードと、第１配管および第２配管の間を遮断し、第１配管および第３配管の間を連通させる第２切り替えモードとの間で動作可能な第１切り替えバルブとを備える。

このように構成された加工機械によれば、第２配管および第３配管を介してミストコレクタおよびヒュームコレクタにそれぞれ通じる第１配管が第１カバー体に接続されるため、第２配管および第３配管が第１カバー体に接続される場合と比較して、第１配管をよりコンパクトな範囲で第１カバー体に接続することができる。また、第１切り替えバルブを第１切り替えモードに動作させることによって、加工エリア内で発生したミストを第１配管および第２配管を通じてミストコレクタに回収しつつ、ミストが第１配管および第３配管を通じてヒュームコレクタに向かうことを防止できる。また、第１切り替えバルブを第２切り替えモードに動作させることによって、加工エリア内で発生したヒュームを第１配管および第３配管を通じてヒュームコレクタに回収しつつ、ヒュームが第１配管および第２配管を通じてミストコレクタに向かうことを防止できる。

したがって、加工エリアを区画形成する第１カバー体においてスペース上の制約が生じることがなく、かつ、ミストおよびヒュームをそれぞれミストコレクタおよびヒュームコレクタにより適正に回収することが可能な加工機械を実現することができる。

また好ましくは、第１切り替えバルブは、第１配管と、第２配管および第３配管との分岐位置に設けられる。

このように構成された加工機械によれば、第１切り替えモードと、第２切り替えモードとの間で動作可能な第１切り替えバルブを、簡易に構成することができる。

また好ましくは、加工機械は、ワークの除去加工時に第１切り替えモードが選択され、ワークの付加加工時に第２切り替えモードが選択されるように、第１切り替えバルブの動作を制御する制御装置をさらに備える。

このように構成された加工機械によれば、加工エリア内でミストが発生するタイミングで、第１切り替えバルブを第１切り替えモードに動作させ、加工エリア内でヒュームが発生するタイミングで、第１切り替えバルブを第２切り替えモードに動作させることができる。

また好ましくは、加工機械は、加工エリア内に向けて粉末を供給するためのパウダーフィーダと、パウダーフィーダを収容する空間を区画形成する第２カバー体と、第３配管の管路上から分岐し、第２カバー体に接続され、空間内に連通する第４配管と、第３配管および第４配管の間を遮断する第３切り替えモードと、第３配管および第４配管の間を連通させる第４切り替えモードとの間で動作可能な第２切り替えバルブとをさらに備える。

このように構成された加工機械によれば、第１切り替えバルブが第２切り替えモードとされている場合に、第２切り替えバルブを第３切り替えモードに動作させることによって、加工エリア内で発生したヒュームをより効率的にヒュームコレクタに回収することができる。また、第２切り替えバルブを第４切り替えモードに動作させることによって、パウダーフィーダを収容する空間に飛散する粉末を第４配管および第３配管を通じてヒュームコレクタに回収することができる。このとき、第１切り替えバルブが第２切り替えモードとされている場合に、加工エリア内からヒュームコレクタへのヒュームの回収と、パウダーフィーダを収容する空間からヒュームコレクタへの粉末の回収とを同時に実行することができる。

また好ましくは、加工機械は、パウダーフィーダに対する粉末の非補充時に、第３切り替えモードが選択され、パウダーフィーダに対する粉末の補充時に、第４切り替えモードが選択されるように、第２切り替えバルブの動作を制御する制御装置をさらに備える。

このように構成された加工機械によれば、パウダーフィーダを収容する空間で粉末が飛散しないタイミングで、第２切り替えバルブを第３切り替えモードに動作させ、パウダーフィーダを収容する空間で粉末が飛散するタイミングで、第２切り替えバルブを第４切り替えモードに動作させることができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、加工エリアを区画形成するカバー体においてスペース上の制約が生じることがなく、かつ、ミストおよびヒュームをそれぞれミストコレクタおよびヒュームコレクタにより適正に回収することが可能な加工機械を提供することができる。

この発明の実施の形態における加工機械を示す正面図である。 図１中の加工機械において、付加加工時の加工エリア内の様子を示す斜視図である。 ワークの除去加工時、かつ、パウダーの非補充時における加工機械を模式的に示す図である。 ワークの付加加工時、かつ、パウダーの非補充時における加工機械を模式的に示す図である。 ワークの除去加工時、かつ、パウダーの補充時における加工機械を模式的に示す図である。 ワークの付加加工時、かつ、パウダーの補充時における加工機械を模式的に示す図である。 図１中の加工機械において、第１切り替えバルブおよび第２切り替えバルブの動作制御に関連する制御系を示すブロック図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態における加工機械を示す正面図である。図１中には、加工機械の外観をなすカバー体を透視することにより、加工機械の内部が示されている。図２は、図１中の加工機械において、付加加工時の加工エリア内の様子を示す斜視図である。

図１および図２を参照して、加工機械１００は、ワークの付加加工と、ワークの除去加工（切削加工）とが可能なＡＭ／ＳＭハイブリッド加工機である。加工機械１００は、ＳＭ加工の機能として、固定工具を用いた旋削機能と、回転工具を用いたミーリング機能とを有する。

加工機械１００は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたＮＣ（Numerically Control）加工機械である。

なお、本明細書においては、加工機械１００の左右方向（幅方向）に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｚ軸」といい、加工機械１００の前後方向（奥行き方向）に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｙ軸」といい、鉛直方向に延びる軸を「Ｘ軸」という。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する３軸である。

まず、加工機械１００の全体構造について説明すると、加工機械１００は、第１カバー体２１０を有する。第１カバー体２１０は、加工エリア２００を区画形成している。

加工エリア２００は、ワークの加工が行なわれる空間であり、ワークの除去加工に伴う切屑およびクーラント（ミスト）、ならびに、ワークの付加加工に伴うヒュームが加工エリア２００の外側に漏出しないように密閉されている。

加工機械１００は、ベッド１３６と、第１ワーク主軸１１１と、第２ワーク主軸１１６と、工具主軸１２１と、刃物台１３１とをさらに有する。

ベッド１３６は、第１ワーク主軸１１１、第２ワーク主軸１１６、工具主軸１２１および刃物台１３１等を支持するためのベース部材であり、工場などの床面に設置されている。

第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６は、Ｚ軸方向において、互いに対向して配置されている。第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６は、ワークを保持可能なように構成されている。第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６には、ワークを着脱可能に保持するためのチャック機構（不図示）が設けられている。第１ワーク主軸１１１は、主に、固定工具を用いたワークの旋削加工時に、保持したワークをＺ軸に平行な回転軸１０１を中心に回転させる。第２ワーク主軸１１６は、主に、固定工具を用いたワークの旋削加工時に、保持したワークをＺ軸に平行な回転軸１０２を中心に回転させる。

第１ワーク主軸１１１は、ベッド１３６に固定されている。第２ワーク主軸１１６は、各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｚ軸方向に移動可能に設けられている。第２ワーク主軸１１６は、ベッド１３６に固定される構成であってもよい。第２ワーク主軸１１６に替わって、第１ワーク主軸１１１に保持されたワークの回転中心を支持するための心押し台が設けられてもよい。

工具主軸１２１は、加工エリア２００内に設けられている。工具主軸１２１は、ワークの除去加工（ミーリング加工）のための回転工具を保持可能なように構成されている。工具主軸１２１には、回転工具を着脱可能に保持するためのクランプ機構（不図示）が設けられている。工具主軸１２１は、回転工具を用いたワークのミーリング加工時に、保持した回転工具をＸ軸－Ｚ軸平面に平行な回転軸１０３を中心に回転させる。

工具主軸１２１は、さらに、Ｙ軸に平行な旋回軸１０４を中心に旋回可能に設けられている（Ｂ軸旋回）。工具主軸１２１の旋回範囲は、工具主軸１２１の主軸端面１２２が下方を向く基準姿勢（図１および図２中に示す姿勢）に対して±９０°以上の範囲であることが好ましい。一例として、工具主軸１２１の旋回範囲は、基準姿勢に対して±１２０°の範囲である。

工具主軸１２１は、図示しないコラム等によりベッド１３６上に支持されている。工具主軸１２１は、コラム等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に設けられている。工具主軸１２１に装着された回転工具による加工位置は、３次元的に移動する。

なお、図１中には示されていないが、第１ワーク主軸１１１の周辺には、工具主軸１２１に保持される工具を自動交換するための自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）と、工具主軸１２１に保持する交換用の工具を収容する工具マガジンとが設けられている。

刃物台１３１は、旋削加工のための複数の固定工具を装着する。刃物台１３１は、いわゆるタレット形であり、複数の固定工具が放射状に取り付けられ、旋回割り出しを行なう。

より具体的には、刃物台１３１は、旋回部１３２を有する。旋回部１３２は、Ｚ軸に平行な中心軸１０６を中心に旋回可能に設けられている。中心軸１０６を中心にその周方向に間隔を隔てた位置には、固定工具を保持するための工具ホルダが取り付けられている。旋回部１３２が中心軸１０６を中心に旋回することによって、工具ホルダに保持された固定工具が周方向に移動し、旋削加工に用いられる固定工具が割り出される。

刃物台１３１は、図示しないサドル等によりベッド１３６上に支持されている。刃物台１３１は、サドル等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に設けられている。刃物台１３１は、回転工具を回転させるミーリング機能を備えてもよい。

加工機械１００は、付加加工用ヘッド１４１をさらに有する。付加加工用ヘッド１４１は、ワークに対して粉末（材料粉末）を吐出するとともにレーザ光を照射することにより付加加工を行なう（指向性エネルギ堆積法（Directed Energy Deposition））。粉末としては、ステンレス、ニッケル基合金、コバルト基合金もしくはチタン等の金属粉末を利用することができる。なお、粉末は、金属粉末に限られない。

付加加工用ヘッド１４１は、ヘッド本体１４６と、レーザツール１４７とを有する。ヘッド本体１４６には、レーザ光および粉末が導入される。レーザツール１４７は、ワークに向けてレーザ光を出射するとともに、ワークにおけるレーザ光の照射領域を定める。付加加工用ヘッド１４１に導入された粉末は、ノズル（不図示）を通じてワークに向けて吐出される。

加工機械１００は、ワーク上に定められるレーザ光の照射領域の形状および／または大きさが異なる複数のレーザツール１４７を有してもよい。この場合に、ヘッド本体１４６には、実行する付加加工の条件に合わせて、複数のレーザツール１４７のうちいずれか１つのレーザツール１４７が選択的に装着されてもよい。

付加加工用ヘッド１４１は、工具主軸１２１に対して着脱可能に設けられている。付加加工用ヘッド１４１および工具主軸１２１には、バネ力等を利用したクランプ機構が内蔵されており、工具主軸１２１に対する付加加工用ヘッド１４１の装着時、そのクランプ機構が動作することによって、付加加工用ヘッド１４１が工具主軸１２１に連結される。

ワークの付加加工時、付加加工用ヘッド１４１は、工具主軸１２１に連結されることにより、工具主軸１２１と一体となって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動したり、旋回軸１０４を中心に旋回したりする。ワークの除去加工時、付加加工用ヘッド１４１は、工具主軸１２１から分離され、図示しないヘッドストッカに格納される。

加工機械１００は、パウダーフィーダ１７０と、レーザ発振装置１７６と、ライン体１４３とをさらに有する。

パウダーフィーダ１７０およびレーザ発振装置１７６は、加工エリア２００の外部に設置されている。パウダーフィーダ１７０は、付加加工に用いられる粉末を付加加工用ヘッド１４１に向けて送り出す。レーザ発振装置１７６は、付加加工に用いられるレーザ光を発振する。

ライン体１４３は、パウダーフィーダ１７０からの粉末を付加加工用ヘッド１４１に供給し、レーザ発振装置１７６からのレーザ光を付加加工用ヘッド１４１に供給する。ライン体１４３は、付加加工用ヘッド１４１から延出し、パウダーフィーダ１７０およびレーザ発振装置１７６に接続されている。ライン体１４３は、レーザ光を導くための光ファイバと、粉末を導くための配管と、空気の流路となるエア配管と、不活性ガスの流路となるガス配管と、冷媒の流路となる冷却配管と、電気配線と、これらを収容するフレキシブルチューブとを含む。

パウダーフィーダ１７０は、パウダーホッパー１７２と、混合部１７１とを有する。パウダーホッパー１７２は、付加加工に用いられる粉末を収容するための密閉空間を形成する。混合部１７１は、パウダーホッパー１７２に収容された粉末と、粉末のキャリア用のガスとを混合する。パウダーホッパー１７２は、混合部１７１に対して着脱可能に設けられている。

加工機械１００は、第２カバー体２３０と、扉部２３７とをさらに有する。第２カバー体２３０は、収容空間２２０を区画形成している。収容空間２２０は、加工エリア２００から分離された空間である。パウダーフィーダ１７０は、収容空間２２０に収容されている。

第２カバー体２３０には、開口部２３６が設けられている。収容空間２２０は、開口部２３６を通じて外部に開放されている。開口部２３６は、パウダーホッパー１７２と対向する位置に設けられている。扉部２３７は、開口部２３６に設けられている。扉部２３７は、開口部２３６を開口させる開状態と、開口部２３６を閉塞する閉状態との間で動作が可能である。

パウダーフィーダ１７０に対して粉末を補充する場合、作業者は、まず、扉部２３７を開状態に動作させる。作業者は、開口部２３６を通じて、パウダーホッパー１７２を収容空間２２０から取り出し、取り出したパウダーホッパー１７２に粉末を補充する。この際、予め粉末が充填された別のパウダーホッパー１７２が準備されていてもよい。作業者は、開口部２３６を通じて、パウダーホッパー１７２を収容空間２２０に進入させ、混合部１７１に装着する。作業者は、最後に、扉部２３７を閉状態に動作させることによって、粉末の補充作業が完了する。

図３は、ワークの除去加工時、かつ、パウダーの非補充時における加工機械を模式的に示す図である。図４は、ワークの付加加工時、かつ、パウダーの非補充時における加工機械を模式的に示す図である。図５は、ワークの除去加工時、かつ、パウダーの補充時における加工機械を模式的に示す図である。図６は、ワークの付加加工時、かつ、パウダーの補充時における加工機械を模式的に示す図である。

図１から図６を参照して、加工機械１００は、ミストコレクタ３１と、ヒュームコレクタ４１とをさらに有する。

ワークの除去加工時、加工エリア２００内でクーラントを用いてワークの加工を行なうと、加工熱により温められたクーラントが霧状となったミスト（オイルミスト）が発生する。ミストコレクタ３１は、加工エリア２００内からそのミストを回収するための装置である。また、ワークの付加加工時、加工エリア２００内に、金属の加熱によって生じる粉塵であるヒュームが発生する。ヒュームコレクタ４１は、加工エリア２００内からそのヒュームを回収するための装置である。

ミストコレクタ３１は、加工エリア２００の外部に設けられている。ミストコレクタ３１は、フィルタ（不図示）と、モータ３２（後出の図７を参照）とを有する。フィルタは、ミストを捕集可能なメッシュ体からなる。モータ３２は、その回転に伴って、加工エリア２００からミストコレクタ３１に向かう空気流れを形成する。ミストコレクタ３１は、フィルタによって、空気中に含まれるオイルミストを回収し、清浄な空気を排出する。

ヒュームコレクタ４１は、加工エリア２００の外部に設けられている。ヒュームコレクタ４１は、フィルタ（不図示）と、モータ４２（後出の図７を参照）とを有する。フィルタは、ヒュームを捕集可能なメッシュ体からなる。モータ４２は、その回転に伴って、加工エリア２００からヒュームコレクタ４１に向かう空気流れを形成する。ヒュームコレクタ４１は、フィルタによって、空気中に含まれるヒュームを回収し、清浄な空気を排出する。

図１および図３に示されるように、加工機械１００は、第１配管５１と、第２配管５２と、第３配管５３とをさらに有する。第１配管５１、第２配管５２および第３配管５３の各配管は、空気が流通可能な管部材からなる。第１配管５１、第２配管５２および第３配管５３は、加工エリア２００の外部に設けられている。

第１配管５１は、第１カバー体２１０に接続されている。第１配管５１は、加工エリア２００内に連通している。第１配管５１は、加工エリア２００内で開口している。

第１カバー体２１０に対する第１配管５１の接続位置は、特に限定されない。第１配管５１は、図１に示されるように、第１ワーク主軸１１１の上方の位置で加工エリア２００内に連通するように、第１カバー体２１０の側面部に接続されてもよい。第１配管５１は、加工エリア２００の上部に連通するように、第１カバー体２１０の天井部に接続されてもよい。

第２配管５２および第３配管５３は、第１配管５１から分岐している。第２配管５２は、ミストコレクタ３１に接続されている。第３配管５３は、ヒュームコレクタ４１に接続されている。

本明細書においては、ミストコレクタ３１およびヒュームコレクタ４１の運転時に形成される空気流れの上流側の配管の端部を「一方端部」といい、下流側の配管の端部を「他方端部」という。

第１配管５１は、第１接続部５１ｐを有する。第１接続部５１ｐは、第１配管５１の一方端部である。第１接続部５１ｐは、第１カバー体２１０に接続されている。第２配管５２は、第２接続部５２ｐを有する。第２接続部５２ｐは、第２配管５２の他方端部である。第２接続部５２ｐは、ミストコレクタ３１に接続されている。第３配管５３は、第３接続部５３ｐを有する。第３接続部５３ｐは、第３配管５３の他方端部である。第３接続部５３ｐは、ヒュームコレクタ４１に接続されている。

第２配管５２および第３配管５３は、第１分岐部５６において、第１配管５１から分岐している。第１分岐部５６は、第１配管５１の他方端部であり、第２配管５２および第３配管５３の各配管の一方端部である。第１配管５１は、第１接続部５１ｐおよび第１分岐部５６の間で延びている。第２配管５２は、第１分岐部５６および第２接続部５２ｐの間で延びている。第３配管５３は、第１分岐部５６および第３接続部５３ｐの間で延びている。

加工機械１００は、第１切り替えバルブ６１をさらに有する。第１切り替えバルブ６１は、図３および図５に示される、第１配管５１および第２配管５２の間を連通させ、第１配管５１および第３配管５３の間を遮断する第１切り替えモード６１Ｓと、図４および図６に示される、第１配管５１および第２配管５２の間を遮断し、第１配管５１および第３配管５３の間を連通させる第２切り替えモード６１Ｔとの間で動作可能である。

第１切り替えバルブ６１は、第１配管５１と、第２配管５２および第３配管５３との分岐位置に設けられている。第１切り替えバルブ６１は、第１分岐部５６に設けられている。

第１切り替えバルブ６１は、第１軸部６２と、第１弁体６３と、第１アクチュエータ６４（後出の図７を参照）とを有する。第１軸部６２は、軸状に延びている。第１弁体６３は、第１軸部６２から、第１軸部６２の半径方向外側に向けて板状に延出している。第１アクチュエータ６４は、その駆動に伴って、第１軸部６２を中心に第１弁体６３を回動動作させる。第１アクチュエータ６４は、たとえば、ピストンシリンダーからなる。第１弁体６３は、第１切り替えモード６１Ｓにおいて、第２配管５２を開放し、第３配管５３を閉塞するように配置され、第２切り替えモード６１Ｔにおいて、第２配管５２を閉塞し、第３配管５３を開放するように配置される。

加工エリア２００を取り囲む第１カバー体２１０の内壁には、Ｘ軸方向およびＺ軸方向における工具主軸１２１の移動に伴って変形するテレスコカバー、加工エリア２００に対して自動工具交換装置、付加加工用ヘッド１４１を進退させる場合に開閉される各種シャッター、ならびに、クーラント吐出用の配管などが設けられている。このため、加工エリア２００と、ミストコレクタ３１およびヒュームコレクタ４１との間を配管により連通させる場合に、第１カバー体２１０に対する配管の接続場所の設定にスペース上の制約が生じる。

これに対して、本実施の形態では、第２配管５２および第３配管５３を介してミストコレクタ３１およびヒュームコレクタ４１にそれぞれ通じる第１配管５１が第１カバー体２１０に接続されている。このような構成により、第２配管５２および第３配管５３が直接、第１カバー体２１０に接続される構成と比較して、第１配管５１をよりコンパクトな範囲で第１カバー体２１０に接続することができる。

また、第１切り替えバルブ６１は、第１配管５１と、第２配管５２および第３配管５３との分岐位置に設けられている。このような構成により、第１切り替えモード６１Ｓと、第２切り替えモード６１Ｔとを切り替えるためのバルブが、単一の第１切り替えバルブ６１によって実現されるため、加工機械１００を簡易な構成にできる。

図１および図３に示されるように、加工機械１００は、第４配管５４をさらに有する。第４配管５４は、空気が流通可能な管部材からなる。第４配管５４は、加工エリア２００の外部に設けられている。

第４配管５４は、第２カバー体２３０に接続されている。第４配管５４は、収容空間２２０内に連通している。第４配管５４は、収容空間２２０内で開口している。第４配管５４は、第３配管５３の管路上から分岐している。

第２カバー体２３０に対する第４配管５４の接続位置は、特に限定されない。第４配管５４は、図１に示されるように、収容空間２２０の上部に連通するように、第２カバー体２３０の天井部に接続されてもよい。

第４配管５４は、第４接続部５４ｐを有する。第４接続部５４ｐは、第４配管５４の一方端部である。第４接続部５４ｐは、第２カバー体２３０に接続されている。第４配管５４は、第２分岐部５７において、第３配管５３から分岐している。第４配管５４は、第４接続部５４ｐおよび第２分岐部５７の間で延びている。第２分岐部５７は、第３配管５３において、第１分岐部５６および第３接続部５３ｐの間に位置している。第２分岐部５７は、第１分岐部５６から、第３配管５３における空気流れの下流側に離れた位置に配置されている。第２分岐部５７は、第３接続部５３ｐから、第３配管５３における空気流れの上流側に離れた位置に配置されている。

加工機械１００は、第２切り替えバルブ６６をさらに有する。第２切り替えバルブ６６は、図３および図４に示される、第３配管５３および第４配管５４の間を遮断する第３切り替えモード６６Ｓと、図５および図６に示される、第３配管５３および第４配管５４の間を連通させる第４切り替えモード６６Ｔとの間で動作可能である。

第２切り替えバルブ６６は、第３配管５３および第４配管５４の分岐位置に設けられている。第２切り替えバルブ６６は、第２分岐部５７に設けられている。なお、第２切り替えバルブ６６は、第４配管５４の管路上のいずれの位置に設けられてもよい。

第２切り替えバルブ６６は、第２軸部６７と、第２弁体６８と、第２アクチュエータ６９（後出の図７を参照）とを有する。第２軸部６７は、軸状に延びている。第２弁体６８は、第２軸部６７から、第２軸部６７の半径方向外側に向けて板状に延出している。第２アクチュエータ６９は、その駆動に伴って、第２軸部６７を中心に第２弁体６８を回動動作させる。第２アクチュエータ６９は、たとえば、ピストンシリンダーからなる。第２弁体６８は、第３切り替えモード６６Ｓにおいて、第４配管５４を閉塞するように配置され、第４切り替えモード６６Ｔにおいて、第４配管５４を開放するように配置される。

なお、第１切り替えバルブ６１および第２切り替えバルブ６６の形状、動作および駆動方式は、特に限定されない。

図７は、図１中の加工機械において、第１切り替えバルブおよび第２切り替えバルブの動作制御に関連する制御系を示すブロック図である。図１から図７を参照して、加工機械１００は、制御装置３２１をさらに有する。

制御装置３２１は、加工機械１００を制御する。制御装置３２１は、加工機械１００に備え付けられ、加工機械１００における各種動作を制御するための制御盤に内装されている。

制御装置３２１は、プログラム記憶部３２２と、プログラム実行部３２３と、工具主軸制御部３２５と、ワーク主軸制御部３２６と、レーザ光・粉末供給制御部３２７と、外部機器制御部３２８とを有する。

プログラム記憶部３２２には、加工機械１００の作業者によって作成されたワーク加工のための実行プログラム（数値制御プログラム）が記憶されている。プログラム記憶部３２２は、一例として、フラッシュメモリである。

プログラム実行部３２３は、プログラム記憶部３２２に記憶された実行プログラムを実行する。プログラム実行部３２３は、実行プログラムの命令を読み取って、工具主軸制御部３２５、ワーク主軸制御部３２６、レーザ光・粉末供給制御部３２７および外部機器制御部３２８の各制御部に制御信号を出力する。

工具主軸制御部３２５は、ワークの除去加工時、プログラム実行部３２３からの制御信号に従って、工具主軸１２１を回転させるための工具主軸モータ３２９を制御し、ワークの除去加工および付加加工時、プログラム実行部３２３からの制御信号に従って、工具主軸１２１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させるための工具主軸送りモータ３３０を制御する。

ワーク主軸制御部３２６は、ワークの除去加工および付加加工時、プログラム実行部３２３からの制御信号に従って、第１ワーク主軸１１１を回転させるためのワーク主軸モータ３３１を制御する。なお、図７中に示されていないが、第２ワーク主軸１１６の回転および移動も、第１ワーク主軸１１１と同様に、プログラム実行部３２３からの制御信号に従って制御される。

レーザ光・粉末供給制御部３２７は、ワークの付加加工時、プログラム実行部３２３からの制御信号に従って、加工エリア２００に向けてレーザ光および粉末が供給されるようにレーザ発振装置１７６およびパウダーフィーダ１７０を制御する。

外部機器制御部３２８は、ワークの除去加工時、プログラム実行部３２３からの制御信号に従って、クーラントポンプ３３２の駆動を開始させる。

外部機器制御部３２８は、ワークの除去加工時、プログラム実行部３２３からの制御信号に従って、ミストコレクタ３１におけるモータ３２の駆動を開始させる。外部機器制御部３２８は、ワークの付加加工時、プログラム実行部３２３からの制御信号に従って、ヒュームコレクタ４１におけるモータ４２の駆動を開始させる。さらに、外部機器制御部３２８は、後述する扉開閉センサ７１からの検出信号に基づいて、扉部２３７が開状態であると判断した場合には、ヒュームコレクタ４１におけるモータ４２の駆動を開始させる。

なお、ミストコレクタ３１およびヒュームコレクタ４１の駆動のオンオフは、作業者により操作盤（不図示）を通じて指示されてもよい。

制御装置３２１は、ワークの除去加工時に第１切り替えモード６１Ｓが選択され、ワークの付加加工時に第２切り替えモード６１Ｔが選択されるように、第１切り替えバルブ６１の動作を制御する。

より具体的には、制御装置３２１は、バルブ制御部３２４をさらに有する。バルブ制御部３２４は、プログラム実行部３２３において実行される実行プログラムを参照することによって、ワークの除去加工および付加加工のいずれの加工が実行されるかを判断する。バルブ制御部３２４は、ワークの除去加工が実行されると判断した場合に、第１切り替えバルブ６１において第１切り替えモード６１Ｓが選択されるように、第１アクチュエータ６４を制御する。バルブ制御部３２４は、ワークの付加加工が実行されると判断した場合に、第１切り替えバルブ６１において第２切り替えモード６１Ｔが選択されるように、第１アクチュエータ６４を制御する。

制御装置３２１は、パウダーフィーダ１７０に対する粉末の非補充時に、第３切り替えモード６６Ｓが選択され、パウダーフィーダ１７０に対する粉末の補充時に、第４切り替えモード６６Ｔが選択されるように、第２切り替えバルブ６６の動作を制御する。

より具体的には、加工機械１００は、扉開閉センサ７１をさらに有する。扉開閉センサ７１は、扉部２３７の位置を検出可能である。扉開閉センサ７１は、第２カバー体２３０に設けられている。扉開閉センサ７１は、非接触式の近接センサであってもよいし、接触式のリミットセンサであってもよい。扉開閉センサ７１は、扉部２３７の位置に関する検出信号を、バルブ制御部３２４および外部機器制御部３２８に出力する。

バルブ制御部３２４および外部機器制御部３２８は、扉開閉センサ７１からの検出信号に基づいて、扉部２３７が開状態であるか、閉状態であるかを判断する。バルブ制御部３２４は、扉部２３７が閉状態であると判断した場合に、第２切り替えバルブ６６において第３切り替えモード６６Ｓが選択されるように、第２アクチュエータ６９を制御する。バルブ制御部３２４は、扉部２３７が開状態であると判断した場合に、第２切り替えバルブ６６において第４切り替えモード６６Ｔが選択されるように、第２アクチュエータ６９を制御する。

図３および図５に示されるように、ワークの除去加工時、クーラントを用いたワーク加工に伴って、加工エリア２００内にミストが発生する。この場合に、第１切り替えバルブ６１を第１切り替えモード６１Ｓに動作させる。これにより、第１配管５１および第２配管５２の間が連通されるため、加工エリア２００内で発生したミストを、第１配管５１および第２配管５２を通じてミストコレクタ３１に導くことができる。また、第１配管５１および第３配管５３の間が遮断されるため、ミストが第１配管５１および第３配管５３を通じてヒュームコレクタ４１に導かれることを防止できる。

図４および図６に示されるように、ワークの付加加工時、レーザ光を用いたワーク加工に伴って、加工エリア２００内にヒュームが発生する。この場合に、第１切り替えバルブ６１を第２切り替えモード６１Ｔに動作させる。これにより、第１配管５１および第３配管５３の間が連通されるため、加工エリア２００内で発生したヒュームを、第１配管５１および第３配管５３を通じてヒュームコレクタ４１に導くことができる。また、第１配管５１および第２配管５２の間が遮断されるため、ヒュームが第１配管５１および第２配管５２を通じてミストコレクタ３１に導かれることを防止できる。

図３および図４に示されるように、パウダーフィーダ１７０に対する粉末の非補充時、第２カバー体２３０に設けられた扉部２３７は、閉状態とされている。この場合に、第２切り替えバルブ６６を第３切り替えモード６６Ｓに動作させる。図４に示されるように、ワークの付加加工時であって、かつ、パウダーフィーダ１７０に対する粉末の非補充時である場合、第３配管５３および第４配管５４の間が遮断されるため、収容空間２２０からヒュームコレクタ４１に向けた空気流れが形成されず、加工エリア２００からヒュームコレクタ４１に向けた空気流れのみが形成される。これにより、加工エリア２００内で発生したヒュームをより効率的にヒュームコレクタ４１に回収することができる。

図５および図６に示されるように、パウダーフィーダ１７０に対する粉末の補充時、第２カバー体２３０に設けられた扉部２３７は、開状態とされている。作業者による粉末の補充作業に伴って、収容空間２２０には、粉末が飛散している。この場合に、第２切り替えバルブ６６を第４切り替えモード６６Ｔに動作させる。これにより、第３配管５３および第４配管５４の間が連通されるため、収容空間２２０からヒュームコレクタ４１に向けて空気流れが形成される。これにより、収容空間２２０に飛散する粉末をヒュームコレクタ４１に回収することができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態における加工機械１００の構造についてまとめると、本実施の形態における加工機械１００は、加工エリア２００を区画形成する第１カバー体２１０と、加工エリア２００内からミストを回収するためのミストコレクタ３１と、加工エリア２００内からヒュームを回収するためのヒュームコレクタ４１と、第１カバー体２１０に接続され、加工エリア２００内に連通する第１配管５１と、第１配管５１から分岐し、ミストコレクタ３１およびヒュームコレクタ４１にそれぞれ接続される第２配管５２および第３配管５３と、第１配管５１および第２配管５２の間を連通させ、第１配管５１および第３配管５３の間を遮断する第１切り替えモード６１Ｓと、第１配管５１および第２配管５２の間を遮断し、第１配管５１および第３配管５３の間を連通させる第２切り替えモード６１Ｔとの間で動作可能な第１切り替えバルブ６１とを備える。

このように構成された、この発明の実施の形態における加工機械１００によれば、第１カバー体２１０に対する配管の接続場所をコンパクトな範囲に抑えつつ、ワークの付加加工時に生じるミストをミストコレクタ３１により適正に回収し、ワークの除去加工時に生じるヒュームをヒュームコレクタ４１により適正に回収することができる。

なお、本実施の形態では、ワークの切削加工と、ワークの付加加工とが可能な加工機械１００について説明したが、本発明は、これに限られず、ワークの切削加工と、ワークのレーザ加工とが可能な加工機械に適用されてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば、ワークの除去加工と、ワークの付加加工とが可能なハイブリッドタイプの加工機械に適用される。

３１ ミストコレクタ、３２，４２ モータ、４１ ヒュームコレクタ、５１ 第１配管、５１ｐ 第１接続部、５２ 第２配管、５２ｐ 第２接続部、５３ 第３配管、５３ｐ 第３接続部、５４ 第４配管、５４ｐ 第４接続部、５６ 第１分岐部、５７ 第２分岐部、６１ 第１切り替えバルブ、６１Ｓ 第１切り替えモード、６１Ｔ 第２切り替えモード、６２ 第１軸部、６３ 第１弁体、６４ 第１アクチュエータ、６６ 第２切り替えバルブ、６６Ｓ 第３切り替えモード、６６Ｔ 第４切り替えモード、６７ 第２軸部、６８ 第２弁体、６９ 第２アクチュエータ、７１ 扉開閉センサ、１００ 加工機械、１０１，１０２，１０３ 回転軸、１０４ 旋回軸、１０６ 中心軸、１１１ 第１ワーク主軸、１１６ 第２ワーク主軸、１２１ 工具主軸、１２２ 主軸端面、１３１ 刃物台、１３２ 旋回部、１３６ ベッド、１４１ 付加加工用ヘッド、１４３ ライン体、１４６ ヘッド本体、１４７ レーザツール、１７０ パウダーフィーダ、１７１ 混合部、１７２ パウダーホッパー、１７６ レーザ発振装置、２００ 加工エリア、２１０ 第１カバー体、２２０ 収容空間、２３０ 第２カバー体、２３６ 開口部、２３７ 扉部、３２１ 制御装置、３２２ プログラム記憶部、３２３ プログラム実行部、３２４ バルブ制御部、３２５ 工具主軸制御部、３２６ ワーク主軸制御部、３２７ 粉末供給制御部、３２８ 外部機器制御部、３２９ 工具主軸モータ、３３０ 工具主軸送りモータ、３３１ ワーク主軸モータ、３３２ クーラントポンプ。

Claims (5)

1. 加工エリアを区画形成する第１カバー体と、
   前記加工エリア内からミストを回収するためのミストコレクタと、
   前記加工エリア内からヒュームを回収するためのヒュームコレクタと、
   前記第１カバー体に接続され、前記加工エリア内に連通する第１配管と、
   前記第１配管から分岐し、前記ミストコレクタおよび前記ヒュームコレクタにそれぞれ接続される第２配管および第３配管と、
   前記第１配管および前記第２配管の間を連通させ、前記第１配管および前記第３配管の間を遮断する第１切り替えモードと、前記第１配管および前記第２配管の間を遮断し、前記第１配管および前記第３配管の間を連通させる第２切り替えモードとの間で動作可能な第１切り替えバルブとを備える、加工機械。
2. 前記第１切り替えバルブは、前記第１配管と、前記第２配管および前記第３配管との分岐位置に設けられる、請求項１に記載の加工機械。
3. ワークの除去加工時に前記第１切り替えモードが選択され、ワークの付加加工時に前記第２切り替えモードが選択されるように、前記第１切り替えバルブの動作を制御する制御装置をさらに備える、請求項１または２に記載の加工機械。
4. 前記加工エリア内に向けて粉末を供給するためのパウダーフィーダと、
   前記パウダーフィーダを収容する空間を区画形成する第２カバー体と、
   前記第３配管の管路上から分岐し、前記第２カバー体に接続され、前記空間内に連通する第４配管と、
   前記第３配管および前記第４配管の間を遮断する第３切り替えモードと、前記第３配管および前記第４配管の間を連通させる第４切り替えモードとの間で動作可能な第２切り替えバルブとをさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の加工機械。
5. 前記パウダーフィーダに対する粉末の非補充時に、前記第３切り替えモードが選択され、前記パウダーフィーダに対する粉末の補充時に、前記第４切り替えモードが選択されるように、前記第２切り替えバルブの動作を制御する制御装置をさらに備える、請求項４に記載の加工機械。

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