JP2009113182A - 工作機械の自動清掃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工と同時に広範囲で清掃を行うことにより、清掃効率の向上を図ることができる工作機械の自動清掃装置を提供する。
【解決手段】ワーク加工時に飛散した切粉や切削油をエアブローにより機外に除去するエアノズル２１を、主軸頭１６の移動に対して独立的で、且つ、ワークＷに対して直交３軸方向に相対的に移動可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工時においてワーク周辺に飛散した切粉を除去するための工作機械の自動清掃装置に関する。

工作機械においては、ワークの加工によりその切粉が多量に発生する。この切粉がワークの表面や加工孔等に堆積または付着すると、当該ワークや工具に傷が発生するおそれがある。また、その切粉がワークを固定するテーブルに飛散すると、当該テーブルに取り付けられるワーク治具やテーブル自体の位置決め精度に不具合が生ずるおそれがある。そして、加工されたワークは、当然のことながら清掃された状態で出荷しなくてはならず、切粉だけでなく、堆積または付着した切削油も除去しなくてはならない。

そこで、従来の工作機械には、ワークやその周辺に飛散した切粉を自動的に除去する自動清掃装置が設けられている。このような従来の工作機械の自動清掃装置は、例えば、特許文献１，２に記載されている。

特許第３７０５９９９号公報 特開平１０−１８０５８５号公報

しかしながら、特許文献１の構成においては、加工と清掃とを分離して加工と同時進行的に切粉の清掃を行えるようにしているが、クロスレールに対して、主軸頭と清掃ロボットとを共に支持させているため、加工中における清掃ロボットの清掃範囲は限定されてしまう。また、このような支持構成を採用することにより、加工中においては、清掃ロボットの動作により発生した振動が主軸頭に伝達してしまい、ワークの加工精度を低下させるおそれがある。更に、清掃ロボットにおいては、複数のアームを回動させることにより、切粉を吸引するノズルを移動させているため、アームごとに駆動源が必要となり、構造が複雑になるだけでなく、ロボット動作制御も複雑になってしまう。

一方、引用文献２の構成においては、特許文献１と同様に、加工と清掃とを分離して加工と同時に切粉の清掃を行えるようにしているが、切粉に向けて加圧流体を噴射する切屑除去ユニットが１方向のみ移動するだけであるので、清掃範囲が限定されてしまう。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、加工と同時に広範囲で清掃を行うことにより、清掃効率の向上を図ることができる工作機械の自動清掃装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る工作機械の自動清掃装置は、
被加工物の加工時に飛散した切粉やクーラントを機外に除去する除去手段と、
被加工物を加工する回転工具の移動に対して独立的で、且つ、被加工物に対して直交３軸方向に相対的に、前記除去手段を移動させる移動手段とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る工作機械の自動清掃装置は、
第１の発明に係る工作機械の自動清掃装置において、
前記除去手段は、エアを噴射するエアノズルであって、
前記エアノズルの姿勢を制御する姿勢制御手段を備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る工作機械の自動清掃装置は、
第１の発明に係る工作機械の自動清掃装置において、
前記回転工具の移動制御を行う加工プログラムと、前記移動手段による前記除去手段の移動制御を行う清掃プログラムとは、別々に設定されている
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る工作機械の自動清掃装置によれば、被加工物を加工する回転工具の移動に対して独立的で、且つ、被加工物に対して直交３軸方向に相対的に、除去手段を移動させることができるので、加工と同時に広範囲で清掃を行うことができ、清掃効率の向上を図ることができる。

以下、本発明に係る工作機械の自動清掃装置について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る工作機械の自動清掃装置の側面図、図２は本発明の一実施例に係る工作機械の自動清掃装置の正面図である。なお、図に記載される、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向は、直交３軸方向を示すものであって、機械の送り方向、機械幅方向、及び、鉛直方向を示している。

図１及び図２に示すように、図示しない門形マシニングセンタである工作機械のベッド１１には、テーブル１２がＸ軸方向に移動可能に支持されており、このテーブル１２の上面には、ワーク（被加工物）Ｗが図示しない取付治具を介して着脱可能に取り付けられている。更に、ベッド１１のＹ軸方向両側には、チップコンベヤ１３がＸ軸方向に走行可能に設けられており、このチップコンベヤ１３の走行方向下流側には、チップボックス１４及び切削油回収ボックス１５が設けられている。

また、工作機械には、ベッド１１に対して、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動可能に支持される主軸頭１６が設けられている。この主軸頭１６の先端には工具（回転工具）Ｔが回転可能に、且つ、着脱可能に装着されており、この装着された工具Ｔの近傍における主軸頭１６には、切削油噴射ノズル１７が設けられている。そして、切削油噴射ノズル１７には、図示しない切削油供給装置が接続されている。即ち、切削油供給装置は切削油噴射ノズル１７に切削油（クーラント）を供給するものであって、当該切削油供給装置によって切削油噴射ノズル１７から噴射される切削油は所定の切削油量及び噴射圧に調整されるようになっている。

更に、ベッド１１には、図示しない支持部材を介して、ガイド部材１８がテーブル１２とは独立して支持されている。ガイド部材１８はＺ軸方向に延在しており、その前面にはガイドレール１９がＺ軸方向に摺動可能に支持されている。更に、ガイドレール１９はＹ軸方向に延在しており、その前面にはノズルヘッド２０がＹ軸方向に摺動可能に支持されている。なお、ガイド部材１８、ガイドレール１９、及び、ノズルヘッド２０は、移動手段を構成するものである。

ノズルヘッド２０の先端には、エアノズル（除去手段）２１が支持されており、このエアノズル２１は、ノズル支持部材２１ａ及びノズル本体２１ｂ（姿勢制御手段）から構成されている。ノズル支持部材２１ａは、その一端がノズルヘッド２０に支持されており、ノズル本体２１ｂは、ノズル支持部材２１の縦壁間にＸ軸周りに回転可能に支持されている。つまり、エアノズル２１の噴射角度は、鉛直面内において調整可能となっている。そして、エアノズル２１には、高圧ブロア２２が接続されており、この高圧ブロア２２によって吸気されたエアは、エアノズル２１から噴射されるようになっている。

また、前記支持部材には仕切壁２３が支持されており、この仕切壁２３は主軸頭１６とエアノズル２０との間に配置されている。即ち、この仕切壁２３によって、主軸頭１６側の加工領域とエアノズル２１側の清掃領域とが区画されている。

従って、主軸頭１６をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方に移動させると共に、その先端に装着された工具Ｔを回転させることにより、ワークＷが所定の形状に加工される。このとき、切削油噴射ノズル１７から工具Ｔ及びそのワーク加工位置に向けて切削油が噴射されており、これにより、工具ＴやワークＷの冷却及び切削抵抗の低減が図られている。

そして、ワークＷの加工に伴って、当該ワークＷの切粉が発生し、この切粉は切削油と共にワークＷの表面やテーブル１２の表面に飛散することになる。このように、飛散して堆積または付着した切粉及び切削油は、エアノズル２１のエアブローにより除去されることになる。

即ち、加工時におけるテーブル１２のＸ軸方向への移動に伴って、ガイドレール１９及びノズルヘッド２０を移動させることにより、エアノズル２１をＹ軸，Ｚ軸方向に移動させ、更に、当該エアノズル２１の回転位置（姿勢）を制御して、その噴射角度を調整する。これにより、ワークＷやテーブル１２に堆積または付着した切粉及び切削油は、チップコンベヤ１３上に除去され、当該チップコンベヤ１３により搬送される。次いで、チップコンベヤ１３により搬送された切粉及び切削油は、チップボックス１４を通過することにより切粉が除去された後、切削油回収ボックス１５により残りの切削油が回収される。

このとき、主軸頭１６とエアノズル２１とは別々に支持されているので、工具Ｔの加工とエアノズル２１のエアブローとが同時に行われることになる。つまり、主軸頭１６の移動制御を行う加工プログラムと、エアノズル２１の移動制御及び回転位置制御（姿勢制御）を行う清掃プログラムとを別々に設定し、加工動作と清掃動作との干渉を避けるようになっている。なお、仕切壁２３を設けているので、発生した切粉及び噴射された切削油の清掃領域への侵入は防止される一方、エアノズル２１によってエアブローされた切粉及び切削油の加工領域への侵入は防止される。

なお、本実施形態においては、エアノズル２１をＹ軸，Ｚ軸方向に移動可能に支持しているが、Ｘ軸方向にも移動可能となるように構成しても構わない。このような構成を採用することにより、更に清掃効率が向上される。

従って、本発明に係る工作機械の自動清掃装置によれば、エアノズル２１を、主軸頭１６の移動に対して独立的で、且つ、ワークＷに対して直交３軸方向に相対的に移動可能とすることにより、切粉及び切削油の堆積（付着）量及び堆積（付着）位置に応じて、エアノズル２１を移動させることができる。この結果、加工と同時に広範囲で清掃を行うことができるので、清掃効率の向上を図ることができる。また、エアノズル２１のノズル本体２１ｂをＸ軸周りに回転可能に支持して、その姿勢を調整可能としたことにより、切粉及び切削油を確実にチップコンベヤ１３上に除去することができる。更に、エアノズル２１の移動速度及び回転速度を可変にすることができるので、更なる清掃効率の向上を図ることができる。しかも、エアノズル２１の移動及び回転による振動が主軸頭１６に伝達されにくいので、加工精度の向上を図ることができる。

本発明は、長時間無人運転を可能にする工作機械に適用可能である。

本発明の一実施例に係る工作機械の自動清掃装置の側面図である。 本発明の一実施例に係る工作機械の自動清掃装置の正面図である。

符号の説明

１１ ベッド
１２ テーブル
１３ チップコンベヤ
１４ チップボックス
１５ 切削油回収ボックス
１６ 主軸頭
１７ 切削油噴射ノズル
１８ ガイド部材
１９ ガイドレール
２０ ノズルヘッド
２１ エアノズル
２１ａ ノズル支持部材
２１ｂ ノズル本体
２２ 高圧ブロア
２３ 仕切壁

Claims (3)

1. 被加工物の加工時に飛散した切粉やクーラントを機外に除去する除去手段と、
   被加工物を加工する回転工具の移動に対して独立的で、且つ、被加工物に対して直交３軸方向に相対的に、前記除去手段を移動させる移動手段とを備える
   ことを特徴とする工作機械の自動清掃装置。
2. 請求項１に記載の工作機械の自動清掃装置において、
   前記除去手段は、エアを噴射するエアノズルであって、
   前記エアノズルの姿勢を制御する姿勢制御手段を備える
   ことを特徴とする工作機械の自動清掃装置。
3. 請求項１に記載の工作機械の自動清掃装置において、
   前記回転工具の移動制御を行う加工プログラムと、前記移動手段による前記除去手段の移動制御を行う清掃プログラムとは、別々に設定されている
   ことを特徴とする工作機械の自動清掃装置。
   

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