JPS6232066B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の対象・産業上の利用分野） 本発明は、工作機械における切屑の集塵装置に
関するもので、特に多種類の工具が自動交換され
るマシニングセンタにおいて切削により発生した
切屑を即時的に集塵するために好適に用いられ
る。

（従来技術） 工作機械においては、切削によつて切屑が発生
するが、この切屑が切削部分に堆積すると、工具
の目詰りが発生し、これによつて切削能率及び工
具の寿命が低下する。これを防ぐため従来におい
ては、切削油によつて切屑を押し流したり、適時
エアブローを行つて切屑を吹き飛ばしたりしてい
る。しかし、このような従来の方法では、押し流
され又は吹き飛ばされた切屑を回収するために大
がかりな装置を必要とし、又は四方八方への切屑
の飛散を防止するために広い面積のカバーを必要
としている。また、微粉状の切屑が空中に飛散し
て作業環境を悪化させる等、切屑による有害な影
響が問題となつている。

このような問題点を解決するために、例えば特
開昭58−59746号公報に記載されているように切
削部分から切屑を集塵ダクトで吸引除去する方法
も考えられた。しかしながら前記公報に記載され
た従来例では、工具を取り囲むようにスピンドル
ヘツドに昇降自在に吊り下げられた伸縮自在な円
筒体に集塵ダクトの吸気口（集塵口）が結合され
ており、前記円筒体の伸縮により集塵ダクトの吸
気口（集塵口）を工具の長さ方向（スピンドル軸
方向）に移動させることは出来ても、当該集塵ダ
クトを工具から横側方へ離すように移動させるこ
とは出来ない。しかも前記のように工具を取り囲
むように吊り下げられた円筒体が存在するので、
使用出来る工具やチヤツク等が前記円筒体により
制約されるばかりでなく、工具の交換や被切削物
の取り付け取り外し等の作業に際して前記円筒体
や集塵ダクトが邪魔になり、これら作業を容易に
行うことが出来ない。特に工具がマニピユレータ
ーにより自動交換されるマシニングセンタでは、
上記のような従来の集塵方法を採用することが出
来ない。

（発明の目的） 本発明は、以上のような従来の問題点を伴うこ
となく、切削により発生した切屑を切削部分から
即刻吸引回収し、切屑が切削能率及び工具の寿命
に与える悪影響を防止することを目的とするもの
である。

（発明の構成及び作用） 本発明の工作機械における切屑の集塵装置は、
スピンドル軸方向に移動するスピンドルヘツドに
位置決め手段を介してアームを取り付け、このア
ームの先端部に、集塵ポンプが接続されたノズル
状体を取り付け、前記位置決め手段を、前記アー
ムをスピンドル軸方向に駆動する駆動部と、前記
アームをスピンドル軸方向に対する垂直方向に駆
動する駆動部とから構成した点に特徴を有する。

このような本発明の集塵装置によれば、前記位
置決め手段に於ける両駆動部を稼動させることに
より、前記ノズル状体をスピンドル軸方向だけで
なくスピンドル軸方向に対し垂直な方向にも移動
させることが出来る。従つて、スピンドル先端に
取り付けられる工具の長さや太さが変わつてもノ
ズル状体の先端、即ち集塵口を常に切削部分に充
分に接近させて対向させることが出来る。又、工
具の交換や被切削物の取り付け取り外し等を行う
ときは、これら作業に全く邪魔にならない位置に
ノズル状体を離しておくことが出来る。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図において、１はマシニングセ
ンタのスピンドルヘツド、２はスピンドル、３は
スピンドル２に装着された工具、４はスピンドル
ヘツド１に取付けられた位置決め装置である。位
置決め装置４は、アーム５をスピンドル２の軸方
向（第１図の上下方向）及びこれと垂直な方向
（第１図の左右方向）に移動させ位置決めするも
ので、２個の平行なガイドロツド６，６の両端が
基板７ａ，７ｂにより固定され、一方の基板７ａ
はボルト８によりスピンドルヘツド１の側面に固
定され、他方の基板７ｂには両基板７ａ，７ｂ間
に回転可能に設けたボールネジ９を回転させるた
めのステツプモータ１０が取付けられている。ガ
イドロツド６，６に摺動可能に外嵌するとともに
ボールネジ９に蝶合するナツトを内蔵して両基板
７ａ，７ｂ間を移動する移動ブロツク１１が設け
られており、この移動ブロツク１１には、一側面
にラツク１２が形成されその両側面に凹溝１３，
１３が設けられたアーム５が、移動ブロツク１１
に軸着され凹溝１３に転動可能に嵌入するローラ
１４…により案内されて上下方向移動可能に挿通
されている。移動ブロツク１１の上面には、ブラ
ケツト１６によつて上下方向位置決め用のステツ
プモータ１７が取付けられており、その回転軸に
取付けられた歯車１８が上述のラツク１２と噛み
合つている。

したがつてステツプモータ１０の回転によつ
て、ボールネジ９及び移動ブロツク１１を介して
アーム５が左右方向に移動して位置決めされ、ス
テツプモータ１７の回転によつて、歯車１８及び
ラツク１２を介してアーム５が上下方向に移動し
て位置決めされ、これら両者によつてアーム５は
垂直面内の任意の位置に移動し位置決めされる。

一方、アーム５の下端には、取付けブロツク１
９がボルト２０によつて取付けられており、この
取付けブロツク１９にはノズル２３に巻回した固
定バンド２１がカラー２２を介装してボルト２１
ａにより取付けられている。したがつてノズル２
３は、ボルト２０，２１ａによつてアーム５へ着
脱可能且つ取付姿勢及び位置が調整可能であつ
て、先端開口部２４ａが切削部分に向かうような
姿勢で取付けられている。ノズル２３の後端部２
４ｂには可撓性を有するチユーブ２５が接続さ
れ、このチユーブ２５は切換弁２７を介して真空
圧により吸引する集塵ポンプ２７ａに接続されて
いる（第３図参照）。

第３図において２６はマシニングセンタの公知
の数値制御装置であつて、これの指令によつてス
ピンドル２の回転、切削油の供給・停止を切換え
る電磁式の切換弁のオン・オフ、及び工具の選定
等、公知のマシニングセンタに必要な制御を行う
ものである。本発明に係る制御装置２８は、入出
力インタフエース２９、バスライン３０、CPU
（中央処理装置）３１、記憶部３２、キーボード
等の入力部３３、表示部３４及びステツプモータ
１０，１７の駆動出力部３５から成つており、上
述の数値制御装置２６からは切削中である信号Ｓ
を得ている。この信号Ｓは、本実施例では切削油
の供給・停止用の切換弁へ出力する信号を用いて
おり、またこの信号Ｓによつて前述の切換弁２７
をオン・オフさせている。

制御装置２８は、設定モードと実行モードとの
２種類の動作モードを有しており、これらは入力
部３３によつて切換えることができる。設定モー
ドは、スピンドル２に取付けるべき多種類の工具
３の選択順序を、工具番号を順次入力部３３から
入力して設定する第一の設定と、スピンドル２に
取付けられる多種類の工具３毎にその切削開始時
におけるノズル２３の位置を、入力部３３のキー
スイツチを押し位置決め装置４のインチング操作
等を行つてテイーチングし設定する第二の設定
と、工具３毎にその工具により深孔ドリル加工を
行うのであればその工具が被切削物Ｗに進入する
距離ｌとそれに要する時間ｔとを入力部３３から
入力し、それらの工具３毎の進入速度すなわちノ
ズル２３の位置を補正するためにノズル２３を上
方へ移動させるべき速度を設定する第三の設定と
の３種類の設定フアンクシヨンを有しており、こ
れらは入力部３３により選択することができる。
これら設定モードによる設定は、数値制御装置２
６によつてスピンドル２に装着される工具３の種
類とその順序及びこれらによる切削方法等に対応
してあらかじめ行つておく。

実行モードは、工具３により被切削物Ｗを実際
に切削し、その際に発生する切屑をノズル２３に
よつて吸引するためのもので、そのフローチヤー
トを第４図にしたがつて説明すると、まず最初
に、P₁でノズル２３を工具３の交換又は被切削物
Ｗの移動時にこれらとの干渉を防ぐためこれらか
ら充分離れた位置である原位置A₁（第１図参
照）に移動復帰させ、P₂で切削中である信号すな
わち信号Ｓがオンとなるまでその状態で待機す
る。この間に工具３の交換又は被切削物Ｗの移動
等の切削準備が行われることになる。

数値制御装置２６の指令によりスピンドル２が
回転し被切削物Ｗが工具３に接近して切削を開始
する状態となり、切削油を供給するために信号Ｓ
がオンとなると、P₃でノズルが設定位置A₂へ移
動するとともに切換弁２７がオンして切削によつ
て発生する切屑をノズル２３から即刻吸引する。
P₄で現在切削中の工具３による被切削物Ｗの切削
が、深孔ドリル加工であるか否かを判定し、イエ
スであればP₅へ、ノーであればP₆へ進む。P₅では
ノズル２３が常に切削部分に向かい且つ近接した
位置にあるように、工具３が被切削物Ｗに進入す
る速度と同一であるあらかじめ設定された速度で
ノズル２３が上方のA₃位置に向かつて位置補正
移動を行う。この補正移動は、あらかじめ設定さ
れた距離又は時間だけ行われるが、信号Ｓのオフ
によつて割込みをかけるようにしてもよい。

P₆では信号Ｓがオフか否かを判定し、信号Ｓが
オフとなれば、P₇でノズルが原位置A₁に復帰す
るとともに切換弁２７がオフしてノズル２３によ
る吸引が停止する。P₈では被切削物Ｗに対する切
削工程ステツプが終了か否かを判断し、イエスで
あれば停止、ノーであればP₂へ戻る。これらのス
テツプの繰返しは、あらかじめ設定された工具番
号の順に、それぞれの工具に対して設定されたノ
ズル設定位置、深孔ドリル加工の有無及びノズル
位置補正移動速度を参照しながら実行される。

上述のフローチヤート等で説明した制御内容
は、記憶部３２にプログラムとして記憶され、
CPU３１によつて順次実行されるように構成さ
れている。表示部３４は、モード、工具番号又は
入力した数値等を表示するほか、エラーの発生又
は警報発生時にランプ又はブザーにより報知する
ものである。駆動出力部３５は、CPU３１から
の指令を受けステツプモータ１０，１７を駆動す
るのに必要な信号変換及び電力増幅を行うもので
ある。

上述のように構成した装置は、工具３の交換、
被切削物Ｗの取付け取外し若しくは移動又はアイ
ドリング状態においては、制御装置２８の信号に
よつてステツプモータ１０，１７がノズル２３を
原位置A₁に移動させ且つその位置に位置決め
し、切削が開始され信号Ｓが入力されれば、ノズ
ル２３をその先端開口部２４ａが切削部分に向か
い且つ接近した位置に移動させるとともに切削に
より発生した切屑をこのノズルから集塵ポンプ２
７ａによつて集塵を行う。そして、工具３による
切削が深孔ドリル加工であれば、工具３が被切削
物Ｗに進入するにしたがいその速度と同一の速度
でノズル２３を上方へ移動させ、ノズル２３が被
切削物Ｗと干渉することなく常に切削部分に接近
した位置で切屑を吸引する。切削が終了して信号
Ｓがオフとなれば、ノズル２３を原位置A₁に復
帰させるとともに集塵を停止する。

上述の実施例によれば、切削により発生する切
屑をノズル２３によつて即刻吸引して集塵するの
で、切屑による切削能率及び工具寿命の低下を防
止することができるとともに、切屑の飛散による
作業環境の悪化をも防止することができる。例え
ば、ドリル加工を行う際に発生する切粉を即刻吸
引し、切粉がドリル穴内に堆積せず、ドリル工具
の目詰まりが起こらず、切粉が周囲に飛散せず、
切削加工後エアブローを行う必要がない。しか
も、ノズル２３は工具３が被切削物Ｗに進入する
につれて位置補正がされているので、長い工具３
によつて深孔ドリル加工を行う場合であつてもノ
ズル２３が常に切削部分に近接した位置にあり、
切屑を効果的に集塵することができる。したがつ
て、従来のような切屑回収のための装置を簡略化
し、またエアブローの回数を軽減し又は省略する
ことができる。

上述の実施例では、ノズル２３を水平方向にも
移動可能な構成としているので、マシニングセン
タのスピンドル２の工具３を自動交換する場合で
あつてもノズル２３を干渉しない位置に移動させ
ておくことができ、また工具３のチヤツク形状又
は刃物の太さに応じて適切な位置にノズル２３を
移動させ切屑を吸引することができる。また、ノ
ズル２３は、アーム５に対して着脱可能且つ取付
姿勢及び位置が調整可能に取付けられているの
で、切屑を最も効果的に吸引する状態に取付ける
ことができ、ノズル２３を形状の異るものと簡単
に取換えることができる。例えば、ノズル２３の
先端開口部２４ａが、切削部分を取り囲むように
開口した形状のものにしておけば、集塵がより一
層効果的に行われる。

上記実施例では、アーム５をスピンドル軸方向
に駆動する駆動部を、ステツプモータ１７、歯車
１８、及びラツク１２等から構成し、前記アーム
５をスピンドル軸方向に対する垂直方向に駆動す
る駆動部を、ガイドロツド６、ボールネジ９、ス
テツプモータ１０、移動ブロツク１１、凹溝１
３、及びローラ１４等から構成したが、これに限
定されない。例えば各駆動部の駆動源としてステ
ツプモータ１０，１７を用いたが、これに代えて
DCサーボモータ又は小型のACギヤモータと回転
数検出用のエンコーダ等とを組合せたものを用い
てもよい。ステツプモータ１０，１７によるアー
ム５の送り機構としては、ボールネジ、歯車とラ
ツク又はスプロケツトとチエーン等種々の組合せ
とすることができる。また、前記アーム５をスピ
ンドル軸方向に対する垂直方向に駆動する駆動部
は、工具３の太さが略一定である場合等にはスト
ロークが一定の流体圧シリンダー又は電磁ソレノ
イド等を使用して構成することも出来る。勿論、
多関節式の駆動機構を利用して構成することも可
能である。

本実施例においては、制御装置２８をマイクロ
コンピユータ等を用いプログラムにより制御する
ようにしたが、ハード的な回路によつて制御する
ように構成することも可能である。また、設定モ
ードを設けて種々の設定を行うようにしている
が、設定を行う代わりにそれに必要な情報、例え
ば工具３の進入速度情報等を数値制御装置２６か
ら直接入力するようにしてもよく、ノズル２３の
設定位置A₂はテイーチングすることなくあらか
じめ工具３に関するデータとして入力しておき、
必要時にそのデータを読み込むようにしておいて
もよい。さらに、ノズル２３を設定位置A₂へ移
動させるためのタイミング信号として、数値制御
装置２６から切削油を供給するための切換弁へ出
力される信号Ｓを用いており、このようにすると
従来のマシニングセンタに本発明の装置を簡単に
追加することが可能であるが、本発明に係る制御
装置２８を当初から数値制御装置２６内に一体的
に（したがつてCPU、記憶装置等を共用して）
組込み、且つ数値制御装置２６のためのプログラ
ム中に本発明に係る制御装置２８のためのプログ
ラムを組入れておくことにより、全体としてより
操作を行い易くすることも可能である。

また本実施例のノズル２３を、切削油を供給す
るためのノズルに取換えることにより、単一のノ
ズルによつて切削部分に効果的に給油することが
できる。

（発明の効果） 本発明によれば、切削により発生した切屑を即
刻集塵し、切屑による切削能率及び工具寿命への
悪影響を防止するとともに、切屑の飛散を防止し
て作業環境を良好に維持することができる。しか
も本発明の構成によれば、集塵用ノズル状体を位
置決め手段の二つの駆動部によりスピンドル軸方
向だけでなくスピンドル軸方向に対する垂直方向
にも自在に移動させることが出来るので、使用す
る工具の長さや太さが変わつても前記ノズル状体
の開口部を常に切削部分に充分に接近させて効率
良く集塵させることが出来る。又、被切削物の表
面で集塵ダクトを支える従来例と比較して、被切
削物の表面形態や表面積の大きさに関係なく所期
の集塵効果を発揮させ得る。勿論、工具の交換や
被切削物の取り付け取り外し等の作業を行うとき
は、集塵用ノズル状体をこれら作業の邪魔になら
ないように工具位置から横側方へ充分に離してお
くことが出来るので、マニピユレーターで工具を
自動交換するマシニングセンタに於いても本発明
装置は効果的に活用し得る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は位置決め装置及びノズル部分の正面図、第
２図は第１図の矢視部分拡大図、第３図は制御
装置および制御装置に入力される信号との関係を
示すブロツク図、第４図は制御装置のフローチヤ
ートである。 １……スピンドルヘツド、２……スピンドル、
４……位置決め装置（位置決め手段）、５……ア
ーム、２３……ノズル（ノズル状体）、２４ａ…
…先端開口部、２７ａ……集塵ポンプ、２８……
制御装置（制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スピンドル軸方向に移動するスピンドルヘツ
   ドに、位置決め手段を介してアームを取り付け、
   このアームの先端部に、集塵ポンプが接続された
   ノズル状体を取り付け、前記位置決め手段を、前
   記アームをスピンドル軸方向に駆動する駆動部
   と、前記アームをスピンドル軸方向に対する垂直
   方向に駆動する駆動部とから構成した工作機械に
   おける切屑の集塵装置。