WO2019106703A1

WO2019106703A1 - 清掃用蓋部材およびワーク清掃方法

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Publication number: WO2019106703A1
Application number: PCT/JP2017/042481
Authority: WO
Inventors: 今道健信; 平田周一; 木村敏隆; 水谷大輔
Original assignee: 株式会社Ｆｕｊｉ
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-06-06
Also published as: JPWO2019106703A1; JP7021252B2

Abstract

簡易な構成によってワークに残る切屑などを排除するための清掃用蓋部材およびワーク清掃方法を提供することを目的し、清掃用蓋部材は、工作機械の工具台に設けられた工具取付け部に対して着脱可能な本体部と、工作機械の主軸チャックに把持されたワーク対して押し当てられる当接部とを有するものであり、その清掃用蓋部材が工具台に取り付けられることにより、ワーク清掃方法では、中心部に孔のあるワークについて加工が終了した後、工具台に取り付けられた清掃用蓋部材の割出し工程と、主軸チャックに把持された加工済みのワークに対して前記蓋部材が中心部の孔を塞ぐように押し当てられる蓋閉め工程と、主軸チャックを通して前記ワークの孔内にクーラント又はエアが送り込まれる清掃工程が実行される。

Description

清掃用蓋部材およびワーク清掃方法

　本発明は、ワークの細部に入った切屑などを排除するために使用する清掃用蓋部材および、その清掃用蓋部材を使用したワーク清掃方法に関する。

　切削加工などでは削られたワークから切屑が発生する。そのため、工作機械では工具やワークの冷却のために加工点に対してクーラントが噴きかけられるが、そのクーラントによって切屑も洗い流される。工作機械の閉じられた加工室内部では、加工の勢いによって切屑やクーラントが飛び散っている。そうした切屑は、全てがクーラントによって洗い流されるわけではなく、ワークや工具に残ってしまうことがあるためその排除が必要になる。この点について下記特許文献１には、切粉ブローノズルを使用し、内径加工によって生じた切屑をエアで吹き飛ばすようにした切粉排出装置の第１従来例が開示されている。また、下記特許文献２には、ノズルの先端をワークの加工穴に差し込み、そこからエアを噴出することにより、逃し溝を介して切屑を外に排出する切粉清掃工具の第２従来例が開示されている。

特開２０１７－０１９０５１号公報特開２００８－１６８４１１号公報

　前記従来例は、切粉排出装置や切粉清掃工具によって、ワークに残る切屑などを直接吹き飛ばすようにした清掃が行われる。そのための構成として、例えば第１従来例は、主軸チャック内の中心部に、圧縮コイルバネで付勢されるように切粉ブローノズルが組み込まれている。また、第２従来例は、工具本体内にスプリングで付勢されたピストンが嵌入され、そのピストンの先端にはワークの清掃部を覆うカバーが取り付けられ、ピストンのストロークによってノズル先端がカバーから出入自在になるよう構成されている。しかし、このような従来例の切粉排出装置や切粉清掃工具は、構造が複雑であったり、取り扱いが不便であるほか、コスト高にもなってしまう。また、軸方向に延びるノズルを使用した従来技術は、軸方向に対して横向きの細孔など、細部に入り込んだ切屑の排除には適していなかった。

　そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、簡易な構成によってワークに残る切屑などを排除するための清掃用蓋部材およびワーク清掃方法を提供することを目的とする。

　本発明の一態様における清掃用蓋部材は、工作機械の工具台に設けられた工具取付け部に対して着脱可能な本体部と、工作機械の主軸チャックに把持されたワーク対して押し当てられる当接部とを有する。

　本発明の他の態様におけるワーク清掃方法は、中心部に孔のあるワークについて加工が終了した後に工作機械内で行われるワーク清掃方法であり、工具台に取り付けられた清掃用蓋部材の割出し工程と、主軸チャックに把持された加工済みのワークに対して前記蓋部材が中心部の孔を塞ぐように押し当てられる蓋閉め工程と、主軸チャックを通して前記ワークの孔内にクーラント又はエアが送り込まれる清掃工程とを有する。

　本発明によれば、清掃用蓋部材が、工具台の工具取付け部に対して着脱可能な本体部と、工作機械の主軸チャックに把持されたワーク対して押し当てられる当接部とを有する簡易な構成である。ワーク清掃時には、工具台に取り付けられた清掃用蓋部材の割出しが行われ、それが加工後のワークの中心部の孔を塞ぐように押し当てられる。その後、主軸チャックを通して孔内にクーラント又はエアが送り込まれ、ワーク内部のクーラントやエアが横孔などへと流れ、細部に残る切屑などが排出できる。

加工後のワーク清掃工程を示した図である。工具ホルダを示した平面図である。清掃用蓋部材８を示した部品断面図である。ワークの清掃時の状態を示した図である。回転可能な清掃用蓋部材を示した図である。タレット装置に組み付けられた工具台を示した図である。主軸チャックに把持されたワークを加工する状況を示した図である。

　次に、本発明に係る清掃用蓋部材およびワーク清掃方法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。本実施形態で説明する清掃用蓋部材およびワーク清掃方法は、工作機械の主軸チャックに把持された加工後のワークに対し、クーラントやエアを使用して清掃を行うものである。この工作機械は、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備えるタレット旋盤である。その工作機械は、ワークを掴んで保持する主軸チャックを備えた主軸装置や、工具を備えたタレット装置をＺ軸方向やＸ軸方向に移動させる２軸駆動、或はＹ軸方向にも移動させる３軸駆動の駆動装置が設けられている。

　ここで、図７には、主軸チャックに把持されたワークを加工する状況が示されている。また、図６は、タレット装置に組み付けられた工具台を示した図である。タレット装置は、回転軸Ｚ１を中心にして工具台２が回転可能に組み付けられ、その工具台２に取り付けられた複数の切削工具などの旋回割出しが行われる。工具台２は、放射状に複数の工具の取り付けが可能であり、本実施形態では１０カ所に工具取り付け部が形成されている。

　例えば、工具ホルダ５などを介して切削工具の取付けが可能であり、図７に示すようにして、工具ホルダ５に取付けられたバイト７を使用したワークの加工が行われる。主軸チャック１はＺ軸を中心に回転し、タレット装置の工具台２がそのＺ軸に平行な回転軸Ｚ１（図６参照）を中心に旋回する。従って、図示するように工具台２の旋回割出しによってバイト７が選択され、駆動装置によってタレット装置が移動することにより、バイト７の先端が回転するワークＷに当てられ、例えば図示するように内径孔端部に対する切削加工が行われる。

　工作機械では、加工時のワークＷに対してクーラントが噴きかけられるよう構成されている。そのため、主軸装置にはクーラントを通すクーラント流路が形成され、主軸チャック１へと連通している。その主軸チャック１にはチャック爪１１の内側に位置する回転中心に噴出口１２が形成され、そこへクーラントが送り込まれるようになっている。従って、加工時には噴出口１２から勢いよく出たクーラントがワークＷに噴きかけられ、切削により発生する切屑などが洗い流されることとなる。

　しかし、加工対象であるワークＷには様々な形状のものがあり、細部に切屑などが入り込んでしまい、洗い落とせずに残ってしまうことがある。特に、図示するワークＷは、中心孔１０１に対して横孔１０２が形成されている。このようなワークＷの場合、横孔１０２に入り込んでしまった切屑などが流れずに残ってしまうため、加工後には作業者が検査および除去作業を行わなければならなかった。そこで、本実施形態の工作機械では、ワーク内部に切屑などを残さないためのワーク清掃工程を実行する構成がとられている。

　図１は、加工後のワーク清掃工程を示した図である。また、図２は、工具ホルダ５を示した平面図である。先ず、工具台２には図６に示すように複数の工具ホルダ５が固定されているが、その一つに清掃用蓋部材８が取り付けられる。本実施形態のワーク清掃工程ではその清掃用蓋部材８が使用される。工具ホルダ５は、工具台２に固定するための固定部２１、工具を取り付けるための取付け部２２および、両者の間に位置する中間部２３によって構成されている。

　固定部２１は、爪部２５によって工具台２に主軸チャック１側から引掛けられ、ボルト孔２６を通した不図示のボルトによって工具台２に対して固定される。中間部２３は、固定部２１から取付け部２２への長手方向（図１及び図２の横方向）に見た断面が十字型で形成されている。そして、取付け部２２には、長手方向に直交する方向（固定時の回転軸Ｚ１の方向）に、工具を挿入するための貫通した取付け孔２７が構成されている。更に取付け部２２には、側部両側に取付け孔２７にまで貫通したネジ孔２８が形成され、止めネジが入れられるようになっている。

　工具ホルダ５は、図７に示すバイト７のように取付け孔２７に工具が挿入され、ネジ孔２８に入れられた止めネジの締め付けによって工具が固定される。従って、工具ホルダ５には様々な工具が着脱可能であるが、本実施形態では、その工具ホルダ５に対して清掃用蓋部材８が取り付けられるようになっている。図３は、清掃用蓋部材８を示した部品断面図である。清掃用蓋部材８は、大きく分けて本体部材３１とパッド部材３２とによって構成されている。本体部材３１は、取付け孔２７の内径に合わせた円柱体であり、工具ホルダ５に挿入した際の位置決めとなる円形のフランジ部３１１が形成されている。

　フランジ部３１１の上面側には、周縁部を切り欠いた環状の段差部３１３が形成され、そこにリング形状のパット部材３２が嵌め込まれるようになっている。金属で形成された本体部材３１に対して、パット部材３２は、繰り返しの使用に堪え得る耐久性のほか、クッション性や耐油性に優れたウレタンゴムによって形成されている。そのパット部材３２は、同一円周状の３箇所に固定用貫通孔３２１が形成され、そこに挿入されたボルト４１（図１参照）の締め付けによって本体部材３１に固定される。固定用貫通孔３２１は、ボルト４１のヘッドが全部入り込むように内径が２段に形成されている。

　本体部材３１には、ボルト４１のネジ孔３１５が形成され、固定用貫通孔３２１に挿入されたボルト４１が本体部材３１側に締め付けられるようになっている。ネジ孔４１の一部は、工具ホルダ５側にも形成され、ボルト４１の締め付けによって、パット部材３２が本体部材３１に固定されるとともに、清掃用蓋部材８自体が、フランジ部３１１を押し付けるようにして工具ホルダ５に固定される。その後、取付け部２２のネジ孔２８に挿入された不図示の止めネジが締め付けられ、清掃用蓋部材８が工具ホルダ５に固定されることとなる。

　ところで、清掃用蓋部材８の内部には、クーラントを通すためのクーラント流路３５が形成されている。クーラント流路３５は、段差部３１３の内側の凸部分に形成された開口部３１７と、本体部材３１の円柱側面に形成された開口部３１８とをつなぐようにＬ字型に形成されている。一方、工具ホルダ５には、工具台２から送られるクーラントを流すためのクーラント流路２９が、長手方向に延びて取付け孔２７にまで貫通している。そして、清掃用蓋部材８の取り付けにより、そのクーラント流路３５が工具ホルダ５のクーラント流路２９と接続される。

　清掃用蓋部材８は、このようにクーラントを開口部３１７から噴出するノズル機能を備えている。ただし、通常は蓋部材として使用するものであるため、噴出口１２から噴出したクーラントがクーラント流路３５内に流れ込まないようにする必要がある。そのため、清掃用蓋部材８には開口部３１７にタップが切られ、ネジ式の栓部材３７が嵌め込まれて塞がれている。なお、クーラント流路２９に中間部２３で直交する別流路２９１が形成され、その開口部には、工具側から加工点にクーラントを噴き付けるためのノズルなどが取り付けられるようになっている。

　次に、ワークＷに対する清掃工程は、例えば図７に示すような加工後、そのワークＷが主軸チャック１に把持された状態のまま継続して行われる。その際、タレット装置がＺ軸方向に沿って後退し、バイト７から清掃用蓋部材８へと切り換える工具台２の旋回割出しが行われる。そして、タレット装置の移動により清掃用蓋部材８のパッド部材３２が図１に示すようにワークＷに押し当てられ、ワークＷの中心孔１０１が主軸チャック１の反対側から塞がれる。その後、主軸チャック１の噴出口１２からクーラントが噴き出される。ここで、図４は、クーラントを噴出させたワークＷの清掃時の状況を示した図である。

　主軸チャック１の噴出口１２から勢いよく出たクーラントは、ワークＷの中心孔１０１内に入り込むようにして供給される。中心孔１０１は反対側が清掃用蓋部材８によって塞がれているため、入り込むクーラントが全体に満たされるように細部にまで流れる。そして、ワークＷの場合には、中心孔１０１内に満たされたクーラントが横孔１０２へと流れて外側へと排出されることとなる。細孔である横孔１０２内に残っていた加工後の切屑なども、そのクーラントに押し流されるようにして外に排出される。

　よって、本実施形態のワーク清掃は、清掃用蓋部材８が切削工具と同様に工具台２の工具ホルダ５に着脱可能なものであるため、特別な構造を必要とせずに簡単に行うことができる。しかも、清掃用蓋部材８のパッド部材３２をワークＷに押し当てて中心孔１０１を片側から塞ぎ、噴出するクーラントを中心孔１０１に流し込むだけの簡単な工程でもある。また、清掃用蓋部材８は、本体部材３１とパッド部材３２によって構成される簡易な構成であり、更にワークＷに直接当てられるパット部材３２は取り換え可能であるため、摩耗品であるが繰り返し使用することができる。

　ところで、清掃用蓋部材８にはクーラント流路３５が形成されている。そこで、場合によっては栓部材３７を外し、清掃用蓋部材８の開口部３１７からもクーラントを噴出させるようにしてもよい。このときワークＷの中心孔１０１には、主軸チャック１の噴出口１２と両方からクーラントが送り込まれ、その中心孔１０１内部で衝突し、横孔１０２へと流れ込むようなクーラントの流れがつくられる。そして、この横孔１０２内のクーラントの流れによって切屑などがワークＷの外へと排出される。

　次に、前記実施形態では、ワークＷを停止させたまま清掃を行うようにしたが、主軸チャック１を回転させて遠心力を加えるようにしてもよい。図５は、回転可能な清掃用蓋部材９を工具ホルダ５に取り付けた状態を示した図である。前記実施形態と同じ構成については、同じ符号を付して説明する。この清掃用蓋部材９は、本体部材３９とパッド部材３２が一体になって形成され、フランジ付の本体部材３９が工具ホルダ５の取付け孔４６内に挿入されている。パッド部材３２を固定するボルトは、フランジ部分に締結される。そして、本体部材３９には取付け孔４６内壁との間にベアリング４５が設けられ、回転可能な状態で取り付けられている。

　よって、清掃用蓋部材９は、図４に示す場合と同様にパッド部材３２がワークＷに押し当てられて中心孔１０１の一方が塞がれる。そして、主軸チャック１が回転することにより、清掃用蓋部材９は、ワークＷに当てられた接触抵抗により供回りすることとなる。そして、中心孔１０１の片側が塞がれた状態で噴出口１２からクーラントが噴出することにより、その中心孔１０１内のクーラントが横孔１０２への流れとなってワークＷ内から排出される。その際、ワークＷの回転によりクーラントや切屑にも遠心力が作用して、より横孔１０２から排出されやすくなる。

　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。
　例えば、前記実施形態では、清掃用蓋部材８が工具ホルダ５の取付け孔２７に挿入された状態で取り付ける構造のものを示したが、清掃用蓋部材８の取付構造は例示したものに限定されるわけではない。
　また、前記実施形態では、主軸チャック１の噴出口１２からクーラントが噴き出す例を挙げたが、圧縮エアを噴出させるものであってもよい。

１…主軸チャック　２…工具台　５…工具ホルダ　８…清掃用蓋部材　１２…噴出口　２７…取付け孔　３１…本体部材　３２…パッド部材　３５…クーラント流路　３７…栓部材

Claims

　工作機械の工具台に設けられた工具取付け部に対して着脱可能な本体部と、工作機械の主軸チャックに把持されたワーク対して押し当てられる当接部とを有する清掃用蓋部材。
　前記当接部は、前記本体部に対して着脱可能であり、弾性部材によって形成されたものである請求項１に記載の清掃用蓋部材。
　前記本体部は、流体を通すための貫通孔が形成され、前記当接部側に位置する前記貫通孔の開口部に取り外し可能な栓部材が嵌め込まれたものである請求項１又は請求項２に記載の清掃用蓋部材。
　前記本体部は、前記工具取付部に対して回転を可能にする軸受を備えたものである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の清掃用蓋部材。
　中心部に孔のあるワークについて加工が終了した後に工作機械内で行われるワーク清掃方法であり、
　工具台に取り付けられた清掃用蓋部材の割出し工程と、
　主軸チャックに把持された加工済みのワークに対して前記蓋部材が中心部の孔を塞ぐように押し当てられる蓋閉め工程と、
　主軸チャックを通して前記ワークの孔内にクーラント又はエアが送り込まれる清掃工程とを有するワーク清掃方法。