WO2022130543A1

WO2022130543A1 - 工作機械

Info

Publication number: WO2022130543A1
Application number: PCT/JP2020/047006
Authority: WO
Inventors: 水田賢治
Original assignee: 株式会社Fuji
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-06-23
Also published as: JPWO2022130543A1

Abstract

ワークの加工に必要な各種加工装置が搭載されたベッドと、前記ベッドの前に配置された横長のクーラントタンクと、排出口の位置を機体幅方向の左右一方に選択して前記クーラントタンク内に組付けられるチップコンベアと、前記クーラントタンク内のクーラントを前記加工装置に対して供給するポンプを備え、前記チップコンベアの排出口側に配置されるクーラント供給装置と、前記クーラント供給装置の配置位置によって前記ポンプとの接続が切り換え可能なクーラント流路とを有する工作機械。

Description

工作機械

　本発明は、チップコンベアにおける排出口の位置を選択することが可能な工作機械に関する。

　前記特許文献１にはチップコンベアを備えたマシニングセンタが開示されている。このマシニングセンタは、ベースの下側にチップコンベアが設けられ、治具の下にはワークが切削されたときに生じる切粉を受ける切粉入口が位置している。チップコンベアは、その切粉搬送方向が現場の状況に応じてＹ軸方向やＸ軸方向に向けられるものである。そして、チップコンベアには長手方向の途中の箇所に、クーラントを貯溜するためのクーラントタンクが形成されている。

特開２００６－２５５８５９号公報

　しかし、前記特許文献１にはチップコンベアの切粉搬送方向は現場の状況に応じて適当に決定することができるものとあるが、その具体的な構成が明らかでない。従来例のマシニングセンタは、工具を備えた加工ヘッドの位置に応じて切粉入口の位置が決定し、そこからチップコンベアが延び、クーラントのタンクなどが構成される。従って、加工ヘッドの位置に関係なくチップコンベアの向きを変えるようなことはできない。一方、ベースの底面形状が正方形のように見える従来例のマシニングセンタは、縦横の寸法に区別が無いことが設置方向の自由度を可能にするものと考えることができる。従って、工作機械においてチップコンベアの排出口の位置を切り換えられるようなものではない。

　そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、チップコンベアにおける排出口の位置を選択することが可能な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、ワークの加工に必要な各種加工装置が搭載されたベッドと、前記ベッドの前に配置された横長のクーラントタンクと、排出口の位置を機体幅方向の左右一方に選択して前記クーラントタンク内に組付けられるチップコンベアと、前記クーラントタンク内のクーラントを前記加工装置に対して供給するポンプを備え、前記チップコンベアの排出口側に配置されるクーラント供給装置と、前記クーラント供給装置の配置位置によって前記ポンプとの接続が切り換え可能なクーラント流路とを有する。

　前記構成によれば、クーラント供給装置の位置の変更に応じてポンプの接続を切り換えることができるクーラント流路を有することにより、チップコンベアにおける排出口の位置を選択することが可能である。

工作機械の一実施形態である複合加工機の主要な構造を示した斜視図である。複合加工機全体の外観斜視図である。クーラント供給装置を含む複合加工機の主要な構造を示した平面図である。クーラント供給装置を含む複合加工機の主要な構造を示した平面図である。

　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として挙げた複合加工機の主要な構造を示した斜視図である。本実施形態の複合加工機１は、各種加工装置を有することによりＮＣ旋盤とマシニングセンタの両方の機能を持つようにした工作機械である。具体的には、ワークＷを把持する第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４と、複数の工具Ｔを有する第１タレット装置５および第２タレット装置６が、それぞれ左右対称に配置された対向２軸旋盤であり、加えて機体中央には工具主軸装置２が設けられている。

　第１および第２ワーク主軸装置３，４は同じ構造であり、主軸台２２にスピンドルが回転自在に組み込まれ、そこに加工対象であるワークＷを把持および解放するチャック機構２１が組付けられている。チャック機構２１はスピンドルモータ２３の駆動によって回転し、そこに把持されたワークＷに対する加工時の位相決めや所定速度での回転が与えられる。主軸台２２やスピンドルモータ２３は主軸スライド２４に搭載されている。主軸スライド２４は、ベッド７の前側傾斜面７０１に固定されたガイドレール２５に沿って摺動自在であり、Ｚ軸サーボモータによって回転するネジ軸２７のボールネジ機構によって機体幅方向であるＺ軸方向に移動するよう構成されている。

　第１タレット装置５および第２タレット装置６は同じ構造であり、タレット３１に複数の工具Ｔ（タレット工具）が円周方向に等間隔で取り付けられ、割出し用サーボモータ３２の回転制御によって、任意の工具Ｔを円周上の加工位置に位置決めできるよう構成されている。第１および第２タレット装置５，６は、タレット３１をＺ軸に直交する２方向に移動させるようにした駆動機構が設けられている。略三角形状のベーススライド３４がベース７に対して前方斜め４５度上方にスライド可能であり、タレット３１を搭載したタレットスライド３７がベーススライド３４に対して前方斜め４５度下方にスライド可能に組み付けられている。そして、ベーススライド３４やタレットスライド３７は、各々のサーボモータによって回転するネジ軸のボールネジ機構によって各方向に移動するよう構成されている。

　工具主軸装置２は、主軸ヘッド４１内に主軸用サーボモータや工具スピンドルが内蔵されたビルトインタイプであり、下端部に設けられた工具装着部に対して様々な工具Ｔ（主軸ヘッド工具）の取り換えが行われるようになっている。主軸ヘッド４１は、主軸スライド４２に対して回転可能に取り付けられ、回転伝達機構を介してＢ軸モータ４３の回転が伝達されるよう構成されている。工具主軸装置２は、機体前後方向の水平なＹ軸に沿ってガイドレールが固定され、そこにベーススライド４５が摺動可能に組付けられている。また、ベーススライド４５は、その前面側に機体上下方向の鉛直なＸ軸に沿ってレール部が固定され、そこに主軸スライド４２が摺動可能に組付けられている。ベーススライド４５と主軸スライド４２は、ともにボールネジ機構が設けられ、Ｙ軸サーボ―モータまたはＸ軸サーボモータの駆動によって、主軸ヘッド４１が各軸方向に移動可能になっている。

　次に、図２は、複合加工機１全体の外観斜視図である。複合加工機１は、ベッド７上の第１ワーク主軸装置３など各種加工装置が機体カバー１００によって覆われている。ガントリ式のワーク自動搬送装置９は、機体カバー１００から上方に突き出すようにして設けられ、機体の内部では把持したワークＷを３軸方向に移動させるよう構成されている。機体正面には中央に操作盤１１０が設けられ、その左右両側には左正面扉１５１と右正面扉１５２とが形成されている。

　操作盤１１０の奥には工具主軸装置２が位置し、左正面扉１５１と右正面扉１５２の奥には第１および第２加工室がある。工具主軸装置２には、複数の中から選択した工具Ｔの交換を行う自動工具交換装置８が設けられている。その自動工具交換装置８は、複数の工具を収納したツールマガジンが、機体前面の左右正面扉１５１，１５２よりも前方に突き出すようにして上部に配置されており、マガジンカバー１５３によって覆われている。なお、本実施形態の説明では、左右の特定は機体正面から見た場合の方向を示している。

　複合加工機１におけるワークＷの加工は、ワーク自動搬送装置９によってワークＷが第１ワーク主軸装置３や第２ワーク主軸装置４へと運ばれ、チャック機構２１によって把持される。第１および第２タレット装置５，６で旋回割出しされた工具Ｔは、ベーススライド３４やタレットスライド３７の移動によりワークＷに対する加工位置へと送られる。そうした工具Ｔに対して主軸スライド２４がＺ軸方向に移動することにより、回転するワークＷに工具Ｔが当てられて中ぐり加工などが行われる。

　複合加工機１は、第１ワーク主軸装置３におけるワークＷの第１加工は、第１タレット装置５による加工のほか、工具主軸装置２を加えた加工、或いは工具主軸装置２のみによる加工が行われる。第２ワーク主軸装置４における第２加工でも同様である。また、工具主軸装置２は、第１および第２加工時であっても自動工具交換装置８によって工具交換が可能になっている。３箇所で各々の作業を行うことが可能な複合加工機１は、各箇所に洗浄用あるいは冷却用としてクーラントが噴出する構成となっている。しかし、一つの空間で各々のクーラントが勢い良く噴射されると、切粉や切屑などの加工屑が他の装置の工具ＴやワークＷに付着してしまうことになる。そこで本実施形態では、２枚の分離シャッタ１５が開閉可能に構成され、加工室が仕切られるようになっている。

　複合加工機１は、ワークＷの加工によって発生した加工屑を機外へと排出して回収するためのチップコンベア１０が設けられている。複合加工機１は、ベッド７の前側傾斜面７０１に配置された第１及び第２ワーク主軸装置３，４の位置で加工が行われるため、ベッド７の前に貯留槽５１の投入口５１１が位置するようにチップコンベア１０が組み込まれている。チップコンベア１０は、機体幅方向に長い貯留槽５１から上方に傾斜した排出ダクト５２が形成され、機体カバー１００の外にまで延びたところに排出口５２１がある。こうした貯留槽５１や排出ダクト５１内には無端のコンベアベルトが組み込まれており、貯留槽５１内の加工屑がコンベアベルトの回転駆動によって運ばれ、排出口５２１から落下して回収ボックスに集められる。

　図３は、クーラント供給装置を含む複合加工機１の主要な構造を示した平面図である。ベッド７の前に機体幅方向に長いクーラントタンク５５が配置され、その中にチップコンベア１０が組み込まれている。クーラントタンク５５は、内側の貯留槽５１に加工屑とともにクーラントが溜められているが、そこから加工屑が除かれるようにして流れ出たクーラントが溜められるようになっている。クーラントタンク５５は、ベッド７の横幅よりも長く形成され、左右一方がベッド７の端部よりも突き出るようにして配置される。そして、突き出たクーラントタンク５５の端部には、その後方側にクーラント供給装置５７が一体に構成されている。

　図２及び図３に示す複合加工機１は、クーラントタンク５５が機体正面から見て左寄りに構成され、クーラント供給装置５７がベッド７の左側に位置している。そして、チップコンベア１０の排出ダクト５２は、同じく機体カバー１００の左側面から突き出している。しかし、機体幅方向の寸法の大きな複合加工機１は、設置する工場内の配置によっては排出ダクト５２が右側であることが望ましい場合があるが、従来そうしたことは工作機械の工場設置に当たって対応できるものではなかった。この点、本実施形態の複合加工機１は、排出口５２１の位置を左右自由に選択可能な構造を有している。

　加工屑の排出位置の変更は、複合加工機１の場合、チップコンベア１０の方向を左右反転させれば良いだけでない。加工室内で使用されたクーラントは、加工屑とともに貯留槽５２内に溜められ、加工屑と分けられるようにしてクーラントタンク５５へと流れ、フィルタを通すなどして繰り返し使用される。そのため、複合加工機１は、クーラントをろ過するための再生用タンク５９やポンプなどからなるクーラント供給装置５７を有し、その位置は組付けスペースの関係から加工屑の排出側になるよう設計されている。

　クーラント供給装置５７の位置変更は、ポンプから第１ワーク主軸装置３などの各種加工装置へクーラントを送る流体回路の変更を伴うことになる。そこで、複合加工機１では、クーラント供給装置５７の位置変更に対応する流体回路が構成されている。まず、クーラント供給装置５７は、第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４にクーラントを送り込むための第１ポンプ６１、第１タレット装置５および第２タレット装置６にクーラントを送り込むための第２ポンプ６２、そして工具主軸装置２にクーラントを送り込むための第３ポンプ６３を有する。

　流体回路は、各種加工装置毎に設けられ、第１ポンプ６１に接続される第１クーラント流路６５と、第２ポンプ６２に接続される第２クーラント流路６６と、第３ポンプ６３に接続される第３クーラント流路６７とを有する。左右一対の第１ワーク主軸装置３と第２ワーク主軸装置４にクーラントを送る第１クーラント流路６５には２つの三方継手７１が、同じく第１タレット装置５と第２タレット装置６にクーラントを送る第２クーラント流路６６にも２つの三方継手７２がそれぞれ設けられ、工具主軸装置２にクーラントを送る第３クーラント流路６７には１つの三方継手７３が設けられている。

　第１クーラント流路６５は、２つの三方継手７１の配管が対称的であって、一方の三方継手７１が、他方の三方継手７１と、第１ワーク主軸装置３（または第２ワーク主軸装置４）と、第１ポンプ６１を接続させるための第１ポンプ継手７５に、それぞれクーラント管によって接続されている。なお、第１ポンプ継手７５は、複合加工機１の機体幅方向の左右両側端部に設けられているが、その第１ポンプ継手の符号７５の末尾にＬ，Ｒを付すことにより左右を区別して説明する。後述する第２ポンプ継手の符号７６と第３ポンプ継手の符号７７に関しても同様である。

　第２クーラント流路６６は、第１クーラント流路７５と同じく、２つの三方継手７２の配管が対称的であって、一方の三方継手７２が、他方の三方継手７２と、第１タレット装置５（または第２タレット装置６）と、第２ポンプ６２を接続させるための第２ポンプ継手７６に、それぞれクーラント管によって接続されている。この第２ポンプ継手７６も、複合加工機１の機体幅方向の両側端部に設けられている。

　第３クーラント流路６７は、その三方継手７３が、工具主軸装置２と、第３ポンプ６３を接続させる左右の第３ポンプ継手７７Ｌ，７７Ｒに、それぞれクーラント管によって接続されている。また、第３クーラント流路６７には切換用継手７８が設けられ、第３ポンプ継手７７の配管位置の変更が可能になっている。そして、複合加工機１の機体幅方向の両側端部に設けられた一対の第１、第２および第３ポンプ継手７５，７６，７７は、各ポンプに接続しない側に埋栓が嵌め込まれてクーラント管を閉塞することができるようになっている。図３の場合は、右側の第１、第２および第３ポンプ継手７５Ｒ，７６Ｒ，７７Ｒである。

　こうした複合加工機１は、図２および図３に示す場合とは反対に、機体正面から見て右側から加工屑を排出する構成へ変更することが可能である。図４は、排出口５２１（図２参照）を機体右側に配置する場合の図であり、クーラント供給装置を含む複合加工機１の主要な構造を示した平面図である。すなわち、クーラントタンク５５は、クーラント供給装置５７を右側に配置した右寄りの構成のものが使用され、チップコンベア１０は、排出ダクト５２が機体カバー１００の右側面から突き出すようにしてクーラントタンク５５内に組み込まれる。チップコンベア１０の貯留槽５２はクーラントタンク５５に比べて短いが、左右を反転させた配置であっても、ワーク加工が行われるベッド７の中央部分で加工屑やクーラントを受けるように投入口５１１が位置する。

　右寄りのクーラントタンク５５は、クーラント供給装置５７がベッド７の右側に配置される。このとき機体左側に位置する第１、第２および第３ポンプ継手７５Ｌ，７６Ｌ，７７Ｌは、埋栓によって第１、第２、第３クーラント管６５，６６，６７の当該部分が閉塞される。一方、機体右側に位置する第１、第２および第３ポンプ継手７５Ｒ，７６Ｒ，７７Ｒには、対応する第１、第２および第３ポンプ６１，６２，６３のいずれかが接続される。

　そこで、複合加工機１で行われるワーク加工時には、第１ポンプ６１から吸い上げられたクーラントが、第１ポンプ継手７５Ｒから第１クーラント流路６５へと送り込まれ、三方継手７１を通って第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４へと供給される。同じく第２ポンプ６２から送り出されたクーラントは、第２ポンプ継手７６Ｒから三方継手７２を通って第１タレット装置５および第２タレット装置６へと供給され、第３ポンプ６３から送り出されたクーラントは、第３ポンプ継手７７Ｒから三方継手７２を通って工具主軸装置２へと供給される。

　このように本実施形態によれば、クーラント供給装置５７の位置の変更に応じて、第１、第２、第３ポンプ継手７５，７６，７７に対する第１、第２、第３ポンプ６１，６２，６３の接続を切り換えることができる第１、第２、第３クーラント流路６５，６６，６７を有することにより、チップコンベアにおける排出口の位置を選択することが可能である。従って、機体幅方向の寸法が大きい場合に左右のどちらからでも加工屑の排出を可能にしたことで、複合加工機１における工場内での設置の自由度が高まる。

　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、前記実施形態では工作機械の一例として複合加工機１を例に挙げて説明したが、異なる加工装置を搭載した構成の工作機械であってもよい。

１…複合加工機　２…工具主軸装置　３…第１ワーク主軸装置　４…第２ワーク主軸装置　５…第１タレット装置　６…第２タレット装置　７…ベッド　１０…チップコンベア　５１…貯留槽　５２…排出ダクト　５２１…排出口　５５…クーラントタンク　５７…クーラント供給装置　６１…第１ポンプ　６２…第２ポンプ　６３…第３ポンプ　６５…第１クーラント流路　６６…第２クーラント流路　６７…第３クーラント流路　７１，７２，７３…三方継手　７５…第１ポンプ継手　７６…第２ポンプ継手　７７…第３ポンプ継手

Claims

　ワークの加工に必要な各種加工装置が搭載されたベッドと、
　前記ベッドの前に配置された横長のクーラントタンクと、
　排出口の位置を機体幅方向の左右一方に選択して前記クーラントタンク内に組付けられるチップコンベアと、
　前記クーラントタンク内のクーラントを前記加工装置に対して供給するポンプを備え、前記チップコンベアの排出口側に配置されるクーラント供給装置と、
　前記クーラント供給装置の配置位置によって前記ポンプとの接続が切り換え可能なクーラント流路と、
を有する工作機械。
　前記ベッドは、機体前後方向の寸法に比べて機体幅方向に長く、前記クーラントタンクは、前記ベッドに応じて機体幅方向に長いものである請求項１に記載の工作機械。
　前記各種加工装置は、ワークを回転可能に保持する一対のワーク主軸装置、複数のタレット工具の旋回割出しが可能な一対のタレット装置および、交換可能な主軸ヘッド工具を保持する主軸ヘッドを備えた工具主軸装置であり、
　前記一対のワーク主軸装置には第１ポンプが第１クーラント流路を介して接続され、
　前記一対のタレット装置には第２ポンプが第２クーラント流路を介して接続され、
　前記工具主軸装置には第３ポンプが第３クーラント流路を介して接続されたものである請求項１に記載に工作機械。
　前記第１、第２、第３クーラント流路は、それぞれ第１、第２または第３ポンプとの接続と埋栓による閉塞が可能な一対の第１、第２、第３ポンプ継手を有し、
　前記第１クーラント流路は、前記一対の第１ポンプ継手の間に、互いに直接接続された一対の三方継手が、それぞれ一方の第１ポンプ継手と、一方の前記ワーク主軸装置とに接続され、
　前記第２クーラント流路は、前記一対の第２ポンプ継手の間に、互いに直接接続された一対の三方継手が、それぞれ一方の第２ポンプ継手と、一方の前記タレット装置とに接続され、
　前記第３クーラント流路は、前記一対の第２ポンプ継手の間に接続された三方継手が工具主軸装置に接続された、
請求項３に記載の工作機械。