JPH05305548A - 工作機械の切粉除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内径仕上加工等に伴って生じる切粉の自動除
去を可能として、内径仕上加工等の作業性の向上さらに
は工作機械の完全自動化を図る切粉除去装置を提供す
る。 【構成】 本体軸５のウエイトケース６に対する正回転
運動により、爪駆動手段８が作動して、切粉捕捉爪７を
突出させる。切粉除去装置１は、切粉捕捉爪７を突出し
たまま、正回転しつつ工作物内径へ進入し、ここにまと
わり付いている糸状の切粉を切粉捕捉爪７に絡み取り、
再び工作物内径から退出する。本体軸５のウエイトケー
ス６に対する逆回転運動により、爪駆動手段８が逆作動
して、切粉捕捉爪７を退入させ、切粉捕捉爪７に絡んで
いた切粉を、突起物のなくなったウエイトケース外周面
６ａを滑らせて排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は工作機械の切粉除去装
置に関し、さらに詳細には、工作機械の工具回転軸に取
り付けられて、工作物の内径仕上加工等で生じる切粉を
自動的に除去する切粉除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械により工作物の内径仕上加工等
を行う場合、加工に伴って糸状の切粉が発生するが、こ
れら切粉は工作物内径にまとわりついて、その後の作業
に支障を来す要因となる。

【０００３】特に、自動化工作機械、例えば、複合ＮＣ
旋盤、マシニングセンタあるいはＮＣタレット旋盤のよ
うに、数値制御される穴加工用のＮＣ工作機械において
は、上記計測作業やチャッキング作業はすべて自動制御
により行われているところ、これらの切粉の存在は、そ
のまま自動計測における異常検出による機械作動停止
や、チャック爪と工作物との間へ切粉挟み込みによるチ
ャッキングミスなどの不具合を引き起こし、工作機械の
自動化を阻んでしまうことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、これらの切粉
は定期的に除去する必要があり、この除去作業は従来す
べて手作業により行われているのが実情であった。しか
しながら、このような手作業による切粉除去では、非常
な手間を要して、非能率的で時間がかかり、内径仕上加
工等における作業性の著しい低下を招いていた。

【０００５】とりわけ自動化工作機械においては、この
切粉除去作業の存在が機械の完全自動化を阻んでおり、
深夜の自動運転時においても、上述した不具合を避ける
必要から、作業者の常駐が余儀なくされて、深夜の無人
化運転をきわめて困難なものにしていた。

【０００６】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、内径仕
上加工等に伴って生じる切粉の自動除去を可能として、
内径仕上加工等の作業性の向上さらには工作機械の完全
自動化を図ることができる工作機械の切粉除去装置の提
供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の切粉除去装置は、回転駆動される工作機械
の工具回転軸に取り外し可能に取り付けられる本体軸
と、該本体軸の外周部に自由回転可能に軸支されるウエ
イトケースと、該ウエイトケースに、ウエイトケース外
周面から突出退入可能に設けられた切粉捕捉爪と、前記
本体軸に設けられて、該本体軸と前記ウエイトケースと
の相対的な回転動作に伴い前記切粉捕捉爪を突出退入動
作させる爪駆動手段とを備えてなることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の切粉除去装置は、例えばＮＣ工作機械
における工具回転軸に取り付けられて使用され、その駆
動は工具回転軸の回転制御により自動的に行われる。

【０００９】すなわち、工具回転軸と一体に本体軸が正
回転すると、この本体軸外周部のウエイトケースとの間
に相対的な回転運動が生じ、この回転運動により爪駆動
手段が作動して、切粉捕捉爪がウエイトケース外周面か
ら外部へ突出するとともに、これ以後は、切粉捕捉爪が
突出状態のまま、ウエイトケースさらには本体軸と一体
となって正回転する。

【００１０】次に、この切粉除去装置は正回転しながら
工作物内径に進入して、この工作物内径にまとわり付い
ている糸状の切粉を切粉捕捉爪に絡み取って回収した
後、再び工作物内径から退出する。

【００１１】続いて、工具回転軸と一体に本体軸が逆回
転すると、再びこの本体軸外周部のウエイトケースとの
間に相対的な逆方向の回転運動が生じ、この回転運動に
より爪駆動手段が作動して、切粉捕捉爪がウエイトケー
ス外周面から内部へ退入する。この退入動作に伴って、
切粉捕捉爪に絡んでいた切粉は、ウエイトケースの外周
面に沿ってウエイトケースからすべり落ちて、除去され
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。本発明に係る切粉除去装置を図１ないし図５
に示し、該切粉除去装置１は、図６に示すように、例え
ば複合ＮＣ旋盤の工具台２の工具回転軸３に選択的に取
り付けられるもので、本体軸５、ウエイトケース６、一
対の切粉捕捉爪７，７および爪駆動手段８を主要部とし
て備えてなる。

【００１３】本体軸５は、ケース支持部５ａ、フランジ
部５ｂおよび取付部５ｃとからなり、この円柱状の取付
部５ｃが、工具ホルダ（ミリングチャック）４を介して
上記工具回転軸３の先端テーパ穴３ａに装着される。

【００１４】ウエイトケース６は、その外周面６ａが先
細の円筒テーパ面に形成されてなる中空の円錐台形状の
もので、上記本体軸５のケース支持部５ａ外周に、前後
一対の軸受９，９により自由回転可能に軸支されてい
る。したがって、本体軸５が正回転（矢符Ｘ方向）また
は逆回転（矢符Ｙ方向）へ回転しても、このウエイトケ
ース６は自重によりそのままの位置に止まろうとするた
め、上記本体軸５との間に相対的な回転を生じることと
なる。

【００１５】また、上記ウエイトケース６の本体軸５に
対する回転運動は、回転角度規定手段１０と回転力制御
手段１１により制御されている。

【００１６】回転角度規定手段１０は、本体軸５とウエ
イトケース６との相対的な回転角度範囲θを規定するも
ので、ウエイトケース６の基端部に設けられた一対の長
孔１２，１２と、本体軸５のフランジ部５ｂに設けられ
た一対の係止ピン１３，１４とからなる。

【００１７】長孔１２はウエイトケース６の周方向へ延
びて設けられている。上記回転角度範囲θは、図５に示
すように、この長孔１２の両円弧端縁、つまり突出側端
縁１２ａと退入側端縁１２ｂを通る半径のなす中心角に
より規定される。図示例においては、回転角度範囲θが
１２０°に設定されている。

【００１８】上記一対の係止ピン１３，１４は、図５に
示すようなボルトの形態とされており、本体軸５のフラ
ンジ部５ｂの円形断面において、ほぼ一直径線上に対向
して配置されている。これら両係止ピン１３，１４は、
それぞれ上記両長孔１２，１２に突入されるとともに、
これら長孔の端縁１２ａまたは１２ｂに同時に当接係止
するようにされている。

【００１９】なお、一方の係止ピン１３は、長孔１２の
端縁１２ａ，１２ｂに係止することにより位置決めピン
として機能し、また、他方の係止ピン１４は緩衝ピンと
して機能し、上記位置決めピン１３と長孔１２の端縁１
２ａ，１２ｂとの当接時の衝撃を和らげる。この目的か
ら、緩衝ピン１４には、弾性ゴム等からなる緩衝部材１
４ａが設けられている。

【００２０】回転力制御手段１１は、本体軸５とウエイ
トケース６との相対的な回転運動を弾発的に規制するも
ので、図２に示すように、トルク調整ボルト１５、二つ
のＯリングからなる弾発部材１６および制動ピン１７か
らなる。これに関連して、本体軸５の同一円周上には、
一対の係止凹部１８，１８が設けられている。これら両
係止凹部１８，１８はそれぞれ、上記一方の長孔１２の
両端縁１２ａ，１２ｂと同一円周方向位置に配置されて
いる。また、係止凹部１８，１８間は円周方向へ延びる
案内溝１９により連結されている。

【００２１】そして、上記制動ピン１７は、本体軸５と
ウエイトケース６の相対的回転運動に伴って、上記案内
溝１９に沿って相対的に周方向へ移動し、上記両係止ピ
ン１３，１４が、各長孔１２の端縁１２ａ，１２ｂに当
接係止した時、上記凹部１８，１８の一方に弾発的に係
止する。これにより、本体軸５とウエイトケース６が、
上記係止ピン当接時の衝撃力または相対的回転運動の反
動により、逆方向へ回転するのを防止する。

【００２２】なお、制動ピン１７の弾発力は、トルク調
整ボルト１５をねじ穴２０に対して螺進退させることに
より、調整することができる。

【００２３】一対の切粉捕捉爪７，７は、ウエイトケー
ス６の外周面６ａから突出退入するもので、ウエイトケ
ース６の先端部に設けられている。具体的には、図２お
よび図４に示すように、ウエイトケース６の先端部に一
対の案内溝２１，２１が設けられ、これらに上記切粉捕
捉爪７，７が摺動可能に保持されている。

【００２４】この切粉捕捉爪７の先端刃部７ａは、図１
および図２に示すように、前方へ延びて設けられるとと
もに、糸状の切粉Ｃ（図６参照）を絡み取るのに適した
形状寸法に形成されている。また、切粉捕捉爪７の先端
面７ｂと後端面７ｃは、図４に示すように、ウエイトケ
ース６の外周面６ａの円弧輪郭と一致する円弧面とさ
れ、切粉捕捉爪７の退入時において、上記外周面６ａと
ほぼ面一となる。

【００２５】上記ウエイトケース６の案内溝２１，２１
は、ウエイトケース６先端に設けられた爪収納凹部２２
と、爪収納凹部２２に被覆状に取り付けられたキャップ
部材２３の凸部２３ａとから形成されている。これら両
案内溝２１，２１は、ウエイトケース６の先端円形面に
おいて、その一直径線と平行に延びて形成されている。

【００２６】爪駆動手段８は、切粉捕捉爪７，７を突出
退入動作させるもので、本体軸５の先端部に設けられて
いる。この爪駆動手段８は、図２および図４に示すよう
に、本体軸５の先端面５ｄに突設された一対の駆動ピン
２４，２４と、各切粉捕捉爪７，７の基端部に設けられ
た長孔２５，２５とからなる。

【００２７】上記本体軸５の先端面５ｄは、上記爪収納
凹部２２の底面と面一になるように配されて、上記案内
溝２１，２１の底面の一部を形成している。上記両駆動
ピン２４，２４は、図４に示すように、上記先端面５ｄ
において、その一直径線上に対向して配置されている。
また、この両駆動ピン２４，２４の円周方向位置は、前
述した回転角度規定手段１０の係止ピン１３，１４の円
周方向位置とほぼ一致されている。

【００２８】上記両駆動ピン２４，２４は、それぞれ上
記切粉捕捉爪７，７の長孔２５，２５に突入係止され
て、これら両長孔２５，２５内を相対的に移動可能とさ
れている。つまり、この長孔２５は、図４に示すよう
に、切粉捕捉爪７の摺動方向に対して垂直方向へ延びて
設けられており、その形状寸法は、駆動ピン２４が本体
軸５の回転に伴う旋回動作時において、長孔２５の長手
方向両端に当たらないように設計されている。

【００２９】そして、ウエイトケース６に対して本体軸
５が相対的に回転すると、これに伴って爪駆動手段８が
作動し、上記両切粉捕捉爪７，７を突出退入動作させ
る。

【００３０】すなわち、本体軸５が正方向へ相対的に回
転（正回転）すると、これに伴って駆動ピン２４，２４
も正回転方向Ｘへ旋回する。すると、この駆動ピン２
４，２４と上記長孔２５，２５との係合を介して、切粉
捕捉爪７，７が突出方向Ａへ押圧されて、ウエイトケー
ス外周面６ａから外部へ突出する。一方、本体軸５が逆
方向へ相対的に回転（逆回転）すると、これに伴って駆
動ピン２４，２４も逆回転方向Ｙへ旋回し、上記と逆
に、切粉捕捉爪７，７が退入方向Ｂへ引き込まれて、ウ
エイトケース外周面６ａから内部へ退入する。

【００３１】しかして、以上のように構成された切粉除
去装置１を備える複合ＮＣ旋盤は、例えば、工具回転軸
３に装着した穴加工用の切削工具により、工作物Ｗの内
径加工（粗加工、仕上げ加工）をするとともに、この内
径加工の合間に適宜切削除去装置１による切粉除去を行
い、計測センサで工作物の内径を自動計測してから、他
の切削工具による内径加工、あるいは次の工作物Ｗの内
径加工を行い、以後この動作を自動制御により繰り返
す。

【００３２】ところで、工具回転軸３に対する切粉除去
装置１の交換作業は、図７に示すような自動工具交換装
置３０により自動的に行われる。

【００３３】すなわち、工具マガジン３１のツールポケ
ット３１ａ，３１ａ，…に他の切削工具と共に着脱可能
に保持されている切粉除去装置１は、回動する工具交換
アーム３２により取り出されて、工具台２の工具回転軸
３に工具ホルダ４と共に装着される。切粉除去装置１が
装着された工具台２は、その支軸２ａ回りに回転され
て、所定の切削位置つまり主軸３３のチャック３４に取
り付けられた工作物Ｗに対して対向するように位置決め
される（図６参照）。

【００３４】次に、切粉除去装置１による切粉除去作業
について説明する（図６(a) 〜 (d)参照）。この場合、
工作物Ｗを支持する主軸３３は、停止または回転のいず
れの状態でもよい。

【００３５】 工具回転軸３と一体に本体軸５が正回
転（矢符Ｘ方向）して、その外周部のウエイトケース６
との間に相対的な正回転運動が生じる。この正回転運動
により、爪駆動手段８が前述のごとく作動して、切粉捕
捉爪７，７はウエイトケース６外周面から外部へ突出す
る。

【００３６】そして、回転角度規定手段１０の作用によ
り、切粉捕捉爪７，７が最大突出状態になると、回転力
制御手段１１の制動作用とも相まって、切粉捕捉爪７，
７がこの突出状態（開いた状態）のまま、ウエイトケー
ス６と本体軸５が一体となって正回転することとなる
（図６(a) 参照）。

【００３７】 工具台２の送り動作（進出動作）によ
り、切粉除去装置１は正回転しながら工作物Ｗ内径へ進
入して、この工作物Ｗ内径にまとわり付いている切粉Ｃ
を、切粉捕捉爪７，７に絡み取って回収する（図６(b)
参照）。

【００３８】 切粉Ｃを絡み取った切粉除去装置１
は、工具台２の退入動作により、正回転しながら工作物
Ｗ内径から外部へ退出する（図６(c) 参照）。

【００３９】 工具回転軸３と一体に本体軸５が逆回
転（矢符Ｙ方向）して、上記ウエイトケース６との間に
相対的な逆回転運動を生じ、これにより、爪駆動手段８
が前述のごとく作動して、切粉捕捉爪７，７はウエイト
ケース６外周面から内部へ退入する。そして、上記の
工程と同様に、切粉捕捉爪７，７が最大退入状態になる
と、切粉捕捉爪７，７がこの退入状態（閉じた状態）の
まま、ウエイトケース６と本体軸５が一体となって逆回
転することとなる。

【００４０】この退入動作に伴って、切粉捕捉爪７，７
に絡んでいた切粉Ｃは、ウエイトケース６の回転と突起
物のなくなった外周面（テーパ面）６ａとの協働作用に
より、この外周面６ａを滑ってウエイトケース６先端側
から抜け落ち、所定の回収容器（図示省略）に回収除去
される。

【００４１】なお、本発明は上述した複合ＮＣ旋盤のほ
か、マシニングセンタあるいはＮＣタレット旋盤など、
他のＮＣ工作機械や自動化工作機械にも適用することが
できる。また、切粉除去装置１の構成部品の具体的構造
も、同一機能を有する限り図示例のものに限定されず、
適宜設計変更可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
工作機械の内径仕上加工等における切粉の除去作業を機
械的に自動で行うことが可能で、作業性の大幅な向上を
図ることができる。特に、複合ＮＣ旋盤、マシニングセ
ンタあるいはＮＣタレット旋盤のような自動化工作機械
においては、機械の完全自動化を図ることができ、深夜
の無人化運転も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例である工作機械の切粉除
去装置を示す斜視図である。

【図２】同切粉除去装置を上半部断面で示す側面図であ
る。

【図３】同切粉除去装置を示す正面図である。

【図４】同切粉除去装置の主要部を拡大して示す図２の
IV−IV線に沿った断面図である。

【図５】同切粉除去装置の一部を拡大して示す図２のＶ
−Ｖ線に沿った断面図である。

【図６】同切粉除去装置の動作説明図である。

【図７】同切粉除去装置の交換作業を行う自動工具交換
装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 切粉除去装置 ３ 工作機械の工具回転軸 ４ 工具ホルダ（ミリングチャック） ５ 本体軸 ５ｄ 本体軸の先端面 ６ ウエイトケース ６ａ ウエイトケースの外周面（テーパ面） ７ 切粉捕捉爪 ７ａ 切粉捕捉爪の先端刃部 ８ 爪駆動手段 １０ 回転角度規定手段 １１ 回転力制御手段 １２ 長孔 １３ 係止ピン（位置決めピン） １４ 係止ピン（緩衝ピン） １５ トルク調整ボルト １６ 弾発部材 １７ 制動ピン １８ 係止凹部 ２１ 案内溝 ２４ 駆動ピン ２５ 切粉捕捉爪の長孔 ３３ 工作機械の主軸 ３４ チャック Ａ 切粉捕捉爪の突出方向 Ｂ 切粉捕捉爪の退入方向 Ｃ 切粉 Ｗ 工作物 Ｘ 本体軸の正回転方向 Ｙ 本体軸の逆回転方向 θ 本体軸とウエイトケースの相対的回転角度
範囲

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される工作機械の工具回転軸に
   取り外し可能に取り付けられる本体軸と、 該本体軸の外周部に自由回転可能に軸支されるウエイト
   ケースと、 該ウエイトケースに、ウエイトケース外周面から突出退
   入可能に設けられた切粉捕捉爪と、 前記本体軸に設けられて、該本体軸と前記ウエイトケー
   スとの相対的な回転動作に伴い前記切粉捕捉爪を突出退
   入動作させる爪駆動手段とを備えてなることを特徴とす
   る工作機械の切粉除去装置。
2. 【請求項２】 前記ウエイトケースは、その外周面が先
   細の円筒テーパ面に形成されている請求項１に記載の工
   作機械の切粉除去装置。
3. 【請求項３】 前記ウエイトケースの先端部に、一対の
   案内溝が一直径線に対して平行に延びて設けられ、これ
   ら両案内溝に、一対の前記切粉捕捉爪が摺動可能に支持
   されている請求項１に記載の工作機械の切粉除去装置。
4. 【請求項４】 前記爪駆動手段は、前記本体軸の先端面
   に突設された駆動ピンと、前記切粉捕捉爪の基端部に設
   けられ、前記駆動ピンが係合する長孔とからなり、 前記ウエイトケースに対する前記本体軸の相対的回転動
   作に伴う前記駆動ピンの旋回動作により、該駆動ピンと
   前記長孔の係合を介して、前記切粉捕捉爪が前記ウエイ
   トケースの外周面に対し突出退入動作される請求項１ま
   たは３に記載の工作機械の切粉除去装置。