JP2019000921A - 加工装置及び歯科用補綴物の加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】構造が複雑になることなく、工具21に屑が付着しにくい構成を提供する。
【解決手段】主軸17は、加工対象物としてのワーク20を加工する工具21を保持するチャック部23が設けられている。吹き出し部312は、チャック部23の周囲に流体を吹き出すことでチャック部23に保持された工具21の外周面に沿った流路を形成する。このように吹き出し部312は、工具21に沿った流体の流路を形成するため、工具21に屑が付着しにくい。また、別途、吹き出し部を設けることなく、構造が簡単である。
【選択図】図4
【解決手段】主軸17は、加工対象物としてのワーク20を加工する工具21を保持するチャック部23が設けられている。吹き出し部312は、チャック部23の周囲に流体を吹き出すことでチャック部23に保持された工具21の外周面に沿った流路を形成する。このように吹き出し部312は、工具21に沿った流体の流路を形成するため、工具21に屑が付着しにくい。また、別途、吹き出し部を設けることなく、構造が簡単である。
【選択図】図4
Description
本発明は、加工対象物を加工する加工装置及び歯科用補綴物を加工する歯科用補綴物の加工装置に関する。
加工対象物を工具などにより加工する場合、切粉などの屑が舞うため、工具の周囲をカバーで覆い、工具の周囲とカバーとの間から空気を吸引する構成が提案されている(特許文献1)。
また、工具ホルダ本体の前面を覆う前面部に工具が貫通する貫通孔が設けられ、貫通孔の周囲に、工具に向けて圧縮空気を供給する噴出孔が設けられた構成も提案されている(特許文献2)。
特許文献1に記載の構成の場合、工具の周囲とカバーとの間から空気を吸引するだけであるため、屑を十分に吸引できない虞がある。屑を十分に吸引できないと、屑が工具に付着してその後の加工に影響を及ぼす虞がある。一方、特許文献2に記載の構成の場合、工具が貫通する貫通孔の周囲に更に圧縮空気を供給する噴出孔を設けるため、構造が複雑になる。
本発明は、構造が複雑になることなく、工具に屑が付着しにくい構成を提供することを目的とする。
本発明は、加工対象物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられた主軸と、前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、を備えたことを特徴とする加工装置にある。
また、本発明は、加工対象物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられた主軸と、前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、を備え、前記工具保持部の周囲には、隙間を介して覆う工具覆い部が設けられ、前記吹き出し部は、前記隙間を通して流体を吹き出すことを特徴とする加工装置にある。
本発明によれば、構造が複雑になることなく、工具に屑が付着しにくい構成を提供できる。
実施形態について、図1ないし図9を用いて説明する。まず、本実施形態の加工装置10の全体構成について、図1及び図2を用いて説明する。
[加工装置]
加工装置10は、ベース11と、ベース11から鉛直方向に立ち上がるように設けられたコラム12とを備える。コラム12は、Z軸支持部材13を介してZ軸方向(鉛直方向、第1方向)に移動自在に主軸頭16を支持している。ベース11上には、Y軸テーブル14及びX軸テーブル15を介して回転支持部19が設けられている。
加工装置10は、ベース11と、ベース11から鉛直方向に立ち上がるように設けられたコラム12とを備える。コラム12は、Z軸支持部材13を介してZ軸方向(鉛直方向、第1方向)に移動自在に主軸頭16を支持している。ベース11上には、Y軸テーブル14及びX軸テーブル15を介して回転支持部19が設けられている。
主軸頭16には、加工手段としての主軸17が設けられており、主軸17には、工具21が工具ホルダを介して着脱自在に取り付けられている(図3、図4など参照)。主軸17のコラム12から露出した部分と工具21は、覆いユニットとしてのカバーユニット300により覆われている。カバーユニット300は、工具の周囲を覆うカバー部材(覆い手段)としてのカバー部301と、主軸17及び工具21の一部を覆い、後述する吹き出し口310や吸い込み口320を有する本体部302とを有する。カバーユニット300の詳しい構成については後述する。
主軸17は、図5に示すようにモータ170と一体に構成されモータ170により回転駆動される。この点の詳しい説明についても後述する。また、主軸頭16は、モータ13aの駆動により第1移動手段としてのZ軸支持部材13と共にコラム12に対してZ軸方向に往復移動(昇降)する。Z軸支持部材13は、例えば、モータ13aの駆動により回転するボールねじに沿って移動する部材であり、主軸頭16を支持しつつ、ボールねじが回転することでZ軸方向に移動する。したがって、主軸頭16に取り付けられた主軸17及び工具21は、Z軸方向に移動自在である。
回転支持部19は、例えば、歯科用補綴物など工具21により切削加工される加工対象物としてのワーク20を、ワーク保持装置100を介して支持する。ワーク保持装置100は、保持手段としての保持部101によりワーク20を保持しており、回転支持部19は、保持部101を回転可能に支持する。
ワーク保持装置100は、図1及び図2に示すように、保持部101とカバー110とを備える。ワーク20は、例えば、板状の歯科用補綴物であり、図示の例では、円板状に形成され、周囲を保持部101により保持されている。ワーク20は、片側の面(上面)が、保持部101の上端面と同一平面上に位置するか、或いは、保持部101の上端面よりも片側(上側)に突出するように、保持部101に保持される。
保持部101は、回転支持部19の一対の回転部19aによりX軸方向両側を回転自在に支持されている。一対の回転部19aは、X軸方向の同一直線状に配置され、片方の回転部19aが回転支持部19に備えられた不図示のモータの駆動により回転駆動される。これにより、保持部101が回転部19aを中心として回転し、ワーク20の上面(片側の面)と下面(反対側の面)とが入れ替わるように回転させることが可能となる。
カバー110は、ワーク20の片側(加工面側、上側)が開放され、保持部101の周囲を覆う。即ち、カバー110は、保持部101の周囲を覆う周囲覆い部と、ワーク20の下方を覆う下方覆い部とを有し、周囲覆い部の上面に上方に開放した開口部111が形成されている。カバー110の周囲覆い部のX軸方向両側の壁部には、それぞれ回転部19aが貫通するように設けられている。回転部19aの貫通部は、ワーク20の加工により生じた粉塵が外部に漏れないように密封されている。
開口部111は、図1及び図2に示すように、上面から見て略矩形状に形成され、ワーク20の上面の面積よりも十分に広い開口面積を有する。そして、開口部111は、上方から主軸17に装着された工具21及びカバーユニット300がカバー110内に侵入可能で、且つ、加工時に主軸17及びカバーユニット300がカバー110と干渉しないように形成されている。
カバー110の下方覆い部は、カバー110により形成される空間内の屑を回収可能なトレイとしている。なお、下方覆い部に、後述する集塵機202を接続し、下方覆い部に溜まった屑を集塵機202で回収するようにしても良い。
上述のように、回転支持部19は、Y軸テーブル14及びX軸テーブル15を介してベース11上に設けられている。第2移動手段としてのY軸テーブル14は、不図示のモータの駆動によりZ軸方向に直交するY軸方向(水平方向、第2方向)に往復移動する。第3移動手段としてのX軸テーブル15は、モータ15aの駆動によりZ軸方向及びY軸方向に直交するX軸方向(水平方向、第3方向)に往復移動する。Y軸テーブル14及びX軸テーブル15は、例えば、モータの駆動により回転するボールねじに沿って移動する部材であり、ボールねじが回転することでそれぞれY軸方向及びX軸方向に移動する。
本実施形態では、Y軸テーブル14がベース11に対してY軸方向に往復移動自在に支持されており、X軸テーブル15がY軸テーブル14に対してX軸方向に往復移動自在に支持されている。そして、X軸テーブル15に回転支持部19が固定されている。したがって、回転支持部19は、X軸テーブル15及びY軸テーブル14によりX軸方向及びY軸方向に移動自在である。
また、回転支持部19のコラム12側には、工具マガジン18が回転支持部19と一体に設けられている。工具マガジン18には、それぞれ工具ホルダ22と一体に形成された複数種類の工具が保持された状態でX軸方向に沿って並べて配置されている。そして、主軸17に取り付ける工具を交換可能としている。なお、工具ホルダ22は、主軸17に保持される部分で、工具と一体に形成されていても良いし、別体に形成されていても良い。なお、本実施形態では、チャック付の工具21を工具ホルダ22に取り付けた上で、主軸17の工具保持用のチャック部23が工具ホルダ22を介して保持する2重チャックの構成となっている。但し、主軸17に直接工具を取り付けても良い。工具の交換は、作業者が行っても良いし、加工装置10により自動で行っても良い。
工具の交換を自動で行う場合には、後述するようにカバーユニット300を主軸17から取り外してから、X軸テーブル15及びY軸テーブル14により工具マガジン18の工具21が入っていない空きスペースを主軸17の下方に移動させる。そして、Z軸支持部材13により主軸17を下降させ、主軸17に設けられたチャックなどの着脱装置を動作させることで、主軸17に取り付けられている工具21を外して工具マガジン18の空きスペースに工具21を配置する。次いで、Z軸支持部材13により主軸17を上昇させると共に、X軸テーブル15により工具マガジン18の交換したい工具21が配置されている位置を主軸17の下方に移動させる。そして、再度、Z軸支持部材13により主軸17を下降させ、着脱装置を動作させることで、主軸17に交換したい工具21を装着する。そして、カバーユニット300を主軸17に装着する。なお、工具21は、例えば、ドリルやエンドミルであり、図3に示すように、先端に螺旋状の溝21aが形成されている。
このような加工装置10によりワーク20を加工する場合には、工具21が取り付けられた主軸17を回転させつつ、Z軸支持部材13により主軸17を昇降させることで、ワーク20の加工面(上面)を工具21により切削する。この際、X軸テーブル15及びY軸テーブル14により、ワーク保持装置100を介してワーク20を支持する回転支持部19を移動させつつ、主軸17を昇降させることで、ワーク20の加工面の任意の位置を切削加工可能である。
また、本実施形態の加工装置10は、コンピュータ制御により自動加工を行うNC加工装置である。具体的には、パーソナルコンピュータなどの外部端末を用いてCAD/CAMシステムにより加工データを作成し、このデータに基づいて数値制御によりワーク20の加工を行う。このために、加工装置10には、加工装置10に指令を行うパーソナルコンピュータなどの外部端末が接続される。なお、加工装置10自体に、数値制御が可能なCPUやメモリを搭載したコンピュータが設けられていても良い。
例えば、加工装置10により歯科用補綴物の作成を行う場合、3次元計測器で計測した歯科用補綴物のデータをCAD/CAMシステムに転送し、CAD/CAMシステムにより加工データを作成する。そして、この加工データに基づいて、加工装置10を制御してワーク20を工具21により切削加工することで、歯科用補綴物を作成する。
ここで、このような切削加工を行った場合、切粉などの屑が生じる。特に、ワーク20が例えば、セラミックなどの原料となる粉末を固めることで成型され、焼結されていない材料により形成された歯科用補綴物の場合には、粉塵状の切粉が生じる。そして、切粉が舞うことで、工具21などに付着して、その後の加工に影響を及ぼす虞がある。そこで、本実施形態では、上述のように主軸17及び工具21を覆うカバーユニット300を以下のように構成している。
[カバーユニット]
カバーユニット300について、図4を用いて説明する。カバーユニット300は、上述のように、本体部302とカバー部301とを有する。本体部302は、吹き出し部(吹き出し流路形成部)312と、排出部(吸い込み流路形成部)322と、螺旋流路形成部330とを有する。吹き出し部312は、先端に吹き出し手段としての吹き出し口310が形成され、吹き出し口310から順に、工具覆い部312a、中間覆い部312b、主軸覆い部312cを有する。そして、吹き出し部312は、工具21を保持する(チャックする)工具保持部としてのチャック部23の周囲に流体を吹き出すことで、チャック部23に保持された工具21の外周面に沿った流路を形成する。
カバーユニット300について、図4を用いて説明する。カバーユニット300は、上述のように、本体部302とカバー部301とを有する。本体部302は、吹き出し部(吹き出し流路形成部)312と、排出部(吸い込み流路形成部)322と、螺旋流路形成部330とを有する。吹き出し部312は、先端に吹き出し手段としての吹き出し口310が形成され、吹き出し口310から順に、工具覆い部312a、中間覆い部312b、主軸覆い部312cを有する。そして、吹き出し部312は、工具21を保持する(チャックする)工具保持部としてのチャック部23の周囲に流体を吹き出すことで、チャック部23に保持された工具21の外周面に沿った流路を形成する。
工具覆い部312aは、工具21の一部、具体的には、工具21の工具ホルダ22に保持される側の基端部及びチャック部23の周囲を、隙間311aを介して覆う。中間覆い部312bは、チャック部23と主軸17との間部分の周囲を、隙間311bを介して覆う。主軸覆い部312cは、主軸17の周囲を、隙間311cを介して覆う。これら隙間311a、311b、311cは連通しており、主軸覆い部312cに覆われる隙間311cの主軸頭16側は、シール部材313により密封されている。また、中間覆い部312bは、主軸覆い部312cと工具覆い部312aとを滑らかに連続させるように一部が下方に向かう程内径が小さくなるように傾斜している。
排出部322は、先端に吸い込み手段としての吸い込み口320が形成され、吹き出し部312の先端側ないし中間部の周囲を、隙間321を介して覆う。言い換えれば、吹き出し部312と排出部322との間に形成された隙間321の下端部を吸い込み口320としている。即ち、排出部322は、吹き出し部312の流路よりも工具21から離れた側に流路を形成している。
また、吹き出し部312の中間覆い部312bと工具覆い部312aとを連続させる部分の外周面314は、Z軸方向下方に向かう程外径が小さくなるように傾斜した部分円錐状に形成されている。このため、隙間321の吸い込み口320側部分は、吸い込み口320から吸い込み方向下流に向かう程、即ち、Z軸方向上側に向かう程、Z軸方向に直交する断面が小さくなる。即ち、隙間321の吸い込み口320側部分は、吸い込み口320から流路が徐々に絞り込まれている。
このように、吸い込み口320は、吹き出し口310の周囲に配置され、吹き出し口310の周囲から流体を吸い込む。また、排出部322の先端部、即ち、Z軸方向下端部は、工具覆い部312aの先端部よりもZ軸方向上側に位置する。したがって、吸い込み口320は、吹き出し口310よりも上側で流体を吸い込む。そして、排出部322は、後述するように、カバー部301に覆われた加工空間303から、加工空間303の外に流体を排出する。即ち、排出部322は、吹き出し部312の周囲に配置され、カバー部301に覆われた加工空間303から吹き出し部312が吹き出した流体を加工空間303の外へ排出する。
螺旋流路形成部330は、排出部322により覆われた隙間321と連通する螺旋状の流路331aを形成する螺旋流路部331を有する。螺旋流路部331は、主軸31の周囲に螺旋状の流路331aを形成する。このために、螺旋流路部331は、吹き出し部312の一部の周囲を覆い、螺旋流路部331と吹き出し部312の一部の間に螺旋状に周回する流路331aを形成している。
また、螺旋状の流路331aの流体が流れる方向の上流端部と隙間321との下流端とは、連通路331bにより連通している。連通路331bは、中間覆い部312bの傾斜した外周面315に沿って、上側に向かう程、外径及び内径が大きくなるように形成されており、その径方向の間隔は、隙間321の下流端部の径方向の間隔とほぼ同じかこの間隔よりも僅かに大きくしている。そして、連通路331bの下流端が、径方向の間隔が連通路331bよりも十分に大きい螺旋状の流路331aに開放するようにしている。
螺旋状の流路331aの流体が流れる方向の下流端部は、集塵ホース203に接続されている。図1に示すように、集塵ホース203は、回収部としての集塵機202に接続されている。このため、吸い込み口320は、隙間321、連通路331b、螺旋状の流路331a及び集塵ホース203を介して集塵機202に接続される。なお、集塵ホース203は、可撓性を有し、主軸17と共にカバーユニット300が移動しても、その移動に追従可能としている。
カバー部301は、本体部302の下端部に固定され、主軸側とワーク20の間で工具21の周囲を覆う。このようなカバー部301は、可撓性を有する例えばゴム材により形成され、基端部301aと蛇腹部301bとを有する。基端部301aの内周面には、溝301cが全周に亙って形成されている。排出部322の外周面には、全周に亙って突出形成された突部323が形成されている。そして、突部323と溝301cとが係合することで、カバー部301が本体部302に固定される。また、基端部301aの内周面は、排出部322の外周面と弾性的に当接することで、基端部301aの内周面と排出部322の外周面との間から流体が漏れにくくしている。
蛇腹部301bは、基端部301aの下端部に連続し、先端まで蛇腹状に形成されている。このため、蛇腹部301bは、上下方向(Z軸方向)に伸縮可能となっている。蛇腹部301bの先端部(下端部)301dは、工具21によるワーク20の加工時に、ワーク20の上面と摺擦、或いは、近接して、本体部302とワーク20との間に、加工時に生じる屑の飛散を抑制するための加工空間303を形成する。
なお、本実施形態の場合、カバー部301は、透明な樹脂により成型されている。このため、カバー部301により工具21及びその加工領域を覆った状態で加工を行った場合に、ワーク20の工具21による加工状況を目視で確認し易い。また、本体部302も透明な樹脂で成型されている。このため、吸い込み口320により吸い込まれた屑が隙間321、連通路331b、螺旋状の流路331aに付着した場合には、その付着状態を目視で確認することができる。
[空気の吹き出し構成]
図5に示すように、主軸頭16の内部で、主軸17を回転駆動するモータ170の上方には、流体発生手段としてのファン200が設けられている。そして、ファン200によりモータ170を冷却する流体の流れを発生させている。本実施形態では、流体は空気であるため、ファン200によりモータ170に向けて空気を送って(送風して)いる。このために、コラム12には、不図示の吸気口を形成し、ファン200により送風する空気を取り込めるようにしている。
図5に示すように、主軸頭16の内部で、主軸17を回転駆動するモータ170の上方には、流体発生手段としてのファン200が設けられている。そして、ファン200によりモータ170を冷却する流体の流れを発生させている。本実施形態では、流体は空気であるため、ファン200によりモータ170に向けて空気を送って(送風して)いる。このために、コラム12には、不図示の吸気口を形成し、ファン200により送風する空気を取り込めるようにしている。
モータ170は、主軸17の工具21に接続される回転軸17aと共に回転するロータ171と、ロータ171の周囲に設けられたステータ172とを有する。主軸17は、このようなモータ170を内部に有し、ロータ171のシャフトが主軸17の回転軸17aと一体である、モータ一体型の構成を有する。ステータ172は、主軸17のハウジング17bの内周面に固定されている。
ロータ171が設けられた回転軸17aの両端部は、不図示の軸受によりハウジング17bに回転自在に支持されている。ファン200は、上側の軸受よりも更に上方に配置され、ファン200により送風された空気は、軸受を通過してロータ171とステータ172との間を通過し、これにより、モータ170(特にコイル)を冷却し、回転軸17aなどの熱膨張を抑制している。特に、回転軸17aがZ軸方向に膨張することを抑制している。
ファン200から送風された空気は、図5に矢印で示すように、ロータ171とステータ172との間を通過し、下側の不図示の軸受を通過する。回転軸17aの下端部には、径方向外方に突出したフランジ17cが設けられ、フランジ17cとハウジング17bの下端部との間には、隙間17dが設けられている。したがって、下側の軸受を通過した空気は、矢印で示すように、隙間17dから外部に排気される。
ここで、図4に示すように、隙間17dは、主軸覆い部312cにより覆われ、隙間311cと連通している。即ち、カバーユニット300を主軸17に装着した状態では、ファン200から送風され、モータ170を冷却した空気は、隙間17dから隙間311cに流れることになる。なお、カバーユニット300を主軸17から取り外した状態では、モータ170を冷却した空気は、隙間17dから外部に排気されることになる。
このように、隙間17dから隙間311cに流れた空気は、図6に実線の矢印で示すように、隙間311b、隙間311aを介して吹き出し口310から吹き出される。即ち、吹き出し部312は、隙間311c、311b、311aを通して流体を吹き出す。吹き出し口310は、工具21の周囲に設けられた隙間311aの出口部分であるため、吹き出し口310から吹き出された空気は、工具21に沿って下方に流れる。即ち、吹き出し口310を有する吹き出し部312は、ファン200から送風され、モータ170を冷却した空気を隙間311aから工具21に沿って吹き出す。例えば、吹き出し口310から圧縮空気が30L/min(毎分30リットル)以上吹き出される。
[空気の吸い込み構成]
上述した様に、排出部322の吸い込み口320は、隙間321、連通路331b、螺旋状の流路331a及び集塵ホース203を介して集塵機202に接続されている。このため、吸い込み口320から吸い込まれた空気は、図6に破線の矢印で示すように、隙間321及び連通路331bを通って流路331aに吸い込まれる。流路331aは、螺旋状に形成されているため、流路331aに吸い込まれた空気は、図7に破線の矢印で示すように、流路331aに沿って螺旋状に流れ、集塵ホース203を通って集塵機202に吸い込まれる。
上述した様に、排出部322の吸い込み口320は、隙間321、連通路331b、螺旋状の流路331a及び集塵ホース203を介して集塵機202に接続されている。このため、吸い込み口320から吸い込まれた空気は、図6に破線の矢印で示すように、隙間321及び連通路331bを通って流路331aに吸い込まれる。流路331aは、螺旋状に形成されているため、流路331aに吸い込まれた空気は、図7に破線の矢印で示すように、流路331aに沿って螺旋状に流れ、集塵ホース203を通って集塵機202に吸い込まれる。
このように、螺旋状の流路331aを介して吸い込み口320により空気を吸い込むことで、図7に破線の矢印で示すように、工具21の周囲を空気が旋回して流れる螺旋状の空気の流れを発生させることができる。そして、このように螺旋状に流れる空気を吸い込み口320により吸い込むことで、隙間321及び連通路331b内でも螺旋状の流れを発生させることができる。このように吸い込み口320により吸い込まれる空気を旋回させることで、吸い込む空気の流速を早くでき、且つ、空気の対流を生じにくくできる。この結果、吸い込み口320から遠い領域の空気も効率良く吸い込むことができる。
また、本実施形態の場合、螺旋流路部331は、吸い込み口320により空気が吸い込まれることで工具21の周囲に流れる空気の回転方向が、工具21の回転方向と同じとなるように形成されている。上述の図3に示した様に、工具21の先端部には、螺旋状の溝21aが形成されている。このため、工具21の回転により工具21の回転方向に沿った気流が生じる。このため、吸い込み口320により工具21の周囲に流れる空気の回転方向を工具21の回転方向と一致させることで、工具21に沿って飛散する屑を効率良く吸い込み口320により吸い込むことができる。なお、吸い込み口320により吸い込む空気の流量は、吹き出し口310から吹き出される空気の流量以上とすることが好ましい。
[加工時に空気の吹き出し及び吸い込み]
図6に示すように、工具21によりワーク20を加工する際には、カバー部301の先端部301dをワーク20の上面の加工領域の周囲に当接させる。この際、蛇腹部301bを弾性的に縮めるように、先端部301dをワーク20の上面に当接させる。これにより、蛇腹部301bの先端部301dがワーク20の上面に弾性的に当接し、工具21の周囲にカバー部301により閉じられた加工空間303が形成される。即ち、カバー部301により主軸側とワーク20の間で工具21の周囲を覆う加工空間303が形成される。これにより、工具21の加工により生じる屑が外部に飛散することを抑制できる。
図6に示すように、工具21によりワーク20を加工する際には、カバー部301の先端部301dをワーク20の上面の加工領域の周囲に当接させる。この際、蛇腹部301bを弾性的に縮めるように、先端部301dをワーク20の上面に当接させる。これにより、蛇腹部301bの先端部301dがワーク20の上面に弾性的に当接し、工具21の周囲にカバー部301により閉じられた加工空間303が形成される。即ち、カバー部301により主軸側とワーク20の間で工具21の周囲を覆う加工空間303が形成される。これにより、工具21の加工により生じる屑が外部に飛散することを抑制できる。
また、このようにカバー部301により覆われた加工空間303内(空間内)には、吹き出し部312の吹き出し口310から空気が吹き出される。これと共に、排出部322の吸い込み口320により加工空間303内の空気を吸い込む。これにより、加工空間303内の屑が吸い込み320に効率良く吸い込まれる。
また、上述のように、吹き出し口310から空気が工具21に沿って吹き出されることで、飛散した屑が工具21に付着することを抑制できる。これと共に、吹き出し口310から吹き出された空気により、工具21により加工されたワーク20の加工穴20aに溜まった屑400を加工穴20aから吹き飛ばすことができる。加工穴20aに屑400が溜まったまま加工を続けると、屑400の存在により加工精度が低下する虞があるが、このように加工穴20aの屑400が飛ばされることで、加工精度を高めることができる。
そして、このように吹き出し口310から吹き出した空気により吹き飛ばされた屑400を、吹き出し口310の周囲に設けられた吸い込み口320により吸い込む。吸い込み口320により吸い込まれる空気は上述のように螺旋状に流れるため、このような屑400を効率良く吸い込むことができる。また、吸い込み口320により吸い込まれる空気は、流速が速く、吸い込み口320から離れた位置にある屑400も吸い込むことができる。この結果、カバー部301により形成された加工空間303内の屑400を効率良く吸い込むことができ、加工空間303内に残る屑400を少なくでき、清浄な状態でワーク20の加工を行うことができる。
また、カバー部301は、先端部301dがワーク20の上面に弾性的に当接しているため、カバー部301内から外部に屑400が漏れることを抑制できる。仮に、先端部301dとワーク20の上面との間に隙間が生じたとしても、吸い込み口320により空気を効率良く吸い込んでいるため、この隙間から屑400が漏れることを抑制できる。
[カバーユニット300の着脱構成]
カバーユニット300は、主軸17に対して着脱自在としている。これは、上述した様に、工具21の交換を行う際に、カバーユニット300を一旦外し、工具21の交換後に再度、カバーユニット300を取り付けるためである。このようにカバーユニット300の着脱を行うために、図8に示すように、回転支持部19と工具マガジン18との間に、カバーユニット300を設置可能なカバー設置部350が配置されている。カバー設置部350は、回転支持部19に固定されており、回転支持部19及び工具マガジン18と共に、X軸テーブル15及びY軸テーブル14によって移動可能である。
カバーユニット300は、主軸17に対して着脱自在としている。これは、上述した様に、工具21の交換を行う際に、カバーユニット300を一旦外し、工具21の交換後に再度、カバーユニット300を取り付けるためである。このようにカバーユニット300の着脱を行うために、図8に示すように、回転支持部19と工具マガジン18との間に、カバーユニット300を設置可能なカバー設置部350が配置されている。カバー設置部350は、回転支持部19に固定されており、回転支持部19及び工具マガジン18と共に、X軸テーブル15及びY軸テーブル14によって移動可能である。
カバー設置部350は、図1及び図8に示すように、カバーユニット300の本体部302が侵入可能な凹部351と、凹部351の先端側に互いに対向するように形成された挟持部352とを有する。凹部351は、略円筒状に形成された本体部302の外周面に沿うように湾曲して形成されている。また、凹部351は、X軸方向片側が開口しており、この開口側に一対の挟持部352が設けられている。一対の挟持部352は、本体部302の外周面の一部を挟持する。本体部302の外周面には、中心軸を挟んで対称となる位置に一対の平面部302aが形成されている。一対の挟持部352は、一対の平面部302aと当接することで本体部302を挟持する。
カバーユニット300を主軸17から外す際には、X軸テーブル15及びY軸テーブル14により、カバーユニット300と共に主軸17を回転支持部19及びカバー設置部350に対して相対移動させる。そして、カバーユニット300を凹部351の開口側に位置させる。この際、Z軸支持部材13により本体部302の平面部302aと挟持部352の高さを一致させる。そして、X軸テーブル15によりカバー設置部350をX軸方向に移動させ、凹部351内に本体部302を侵入させ、挟持部352により平面部202aを挟持する。これにより、カバーユニット300は、主軸17から外れても脱落せずに、カバー設置部350に支持される。
また、本体部302の平面部202aが挟持部352に挟持された状態で、カバーユニット300はカバー設置部350から上方に抜けにくくなるように、その挟持圧が設定されている。一方、カバーユニット300を凹部351の開口側にX軸方向に相対移動させた場合には、本体部302が凹部351から抜けやすくなっている。
カバーユニット300は、着脱手段としてのマグネット360により主軸17に対して着脱可能としている。図9に示すように、カバーユニット300の本体部302の上面に複数のマグネット360が設けられている。このために、本体部302の上面には、複数の取付穴360aが形成され、複数のマグネット360は、複数の取付穴360aにそれぞれ侵入した状態で固定されている。なお、マグネット360は、永久磁石としているが、この部分の構成を電磁石としても良い。
主軸17が設けられる主軸頭16は、金属などの磁性体により形成されている。このため、カバーユニット300は、マグネット360が磁性体である主軸頭16の下面に磁気的に吸着されることで主軸17に対して装着される。したがって、上述のように、本体部302をカバー設置部350の挟持部352に挟持した状態で主軸17を上方に移動させることで、マグネット360が主軸頭16の下面から外れ、カバーユニット300が主軸17から取り外される。これにより、工具21を交換可能となる。
一方、工具21を交換して、再度、カバーユニット300を主軸17に取り付ける場合には、主軸17をカバー設置部350に設置されたカバーユニット300の上方に位置させる。そして、主軸17を下降させて、工具21及び主軸17をカバーユニット300内に侵入させると共に、マグネット360を主軸頭16の下面に吸着させる。これにより、カバーユニット300が主軸17に装着される。次いで、カバー設置部350をX軸方向に移動させることで、カバーユニット300を凹部351の開口側にX軸方向に相対移動させて、カバーユニット300をカバー設置部350から取り外す。
なお、カバーユニット300の着脱は、上述のようにX軸方向の移動以外にY軸方向の移動により行っても良い。この場合、凹部351は、Y軸方向に開口する。このようにX軸方向やY軸方向への移動によりカバーユニット300の着脱を行うことで、X軸テーブル15やY軸テーブル14を利用でき、別途、移動手段を設けることなく、カバーユニット300の着脱を自動で行うことができる。
なお、本実施形態の場合、図9に示すように、本体部302は、第1部分361と第2部分362とに分解可能である。具体的には、本体部302は、螺旋流路部331が上下に分かれて螺旋流路部331の内部が露出するように、第1部分361と第2部分362とに分解可能である。また、第1部分361と第2部分362とに分解することで、工具覆い部312a及び中間覆い部312bの周囲部分の排出部322が工具覆い部312a及び中間覆い部312bから外れて、隙間321と連通路331bが露出する。
即ち、第1部分361は、螺旋流路部331の上側部分、主軸覆い部312c、中間覆い部312b及び工具覆い部312aにより構成される。一方、第2部分362は、螺旋流路部331の下側部分、吹き出し部312及び連通路331bの外側部分により構成される。そして、第1部分361の第1円筒部361aを第2部分362の第2円筒部362aに嵌合させ、第1円筒部361aの先端面を第2円筒部362aのフランジ部362bに当接させることで、第1部分361を第2部分362に組み付ける。なお、フランジ部362bに不図示のビスを貫通させ、第1円筒部361aの先端部にビス止めするようにしても良い。
このように、本体部302は、第1部分361と第2部分362とに分解可能で、且つ、第1部分361と第2部分362とを再度組み付けることが可能である。また、カバー部301も本体部302に対して着脱可能である。このため、吸い込み口320、隙間321、連通路331b及び螺旋状の流路331aに屑が付着した場合でも、本体部302を分解することで容易に清掃可能となる。また、カバー部301の内部の清掃も容易となる。
このように本実施形態の場合、構造が複雑になることなく、工具21に屑が付着しにくくできる。即ち、工具21の一部の周囲を、隙間311aを介して工具覆い部312aにより覆い、この隙間311aから吹き出し口310により工具21に沿って空気を吹き出すため、別途、吹き出し部を設けることなく、構造が簡単である。また、吹き出し部312は、工具21に沿って空気を吹き出すため、工具21に屑が付着しにくい。
また、排出部322は、螺旋状の流路331aを介して空気を吸い込むため、吸い込まれる空気が螺旋状に旋回し、空気の流速を早くできる。このため、吸い込み口320により効率良く空気を吸い込むことができる。また、カバー部301により工具21により加工を行う加工空間303が覆われているため、外部に屑が漏れにくい。このため、主軸17などのカバー部301の外部にある装置を汚すことも抑制できる。
なお、吹き出し部312から吹き出される空気の流量を調整可能なバルブを設け、加工状況に応じて吹き出す圧縮空気の流量を調整するようにしても良い。例えば、隙間311aの大きさを調整可能として、吹き出し口310から吹き出す空気の流量を調整するようにしても良い。或いは、吹き出し部312により形成される流路の一部を外部に開放し、その部分にバルブを設けて外部に排出する空気の流量を調整することで、吹き出し口310から吹き出す空気の流量を調整するようにしても良い。
また、例えば、この構成で、吹き出し部312により形成される流路に送られた空気を全て外部に排出することで、ファン200の駆動を停止せずに、吹き出し口310から空気の吹き出しを停止させるようにしても良い。
また、排出部322から吸い込まれる空気の流量を調整可能なバルブを設け、加工状況に応じて吸い込む空気の流量を調整するようにしても良い。例えば、隙間321の大きさを調整可能として、吸い込み口320により吸い込む空気の流量を調整するようにしても良い。
また、カバーユニット300の主軸17に着脱する構成は、上述のマグネット360(永久磁石、電磁石)以外の構成であっても良い。例えば、真空吸着、ソレノイド、電動或いは空気圧によるチャックなど、加工中にも外れず、且つ、着脱可能な構成であれば適用可能である。例えば、真空吸着などの磁石による吸着以外の構成でカバーユニット300を着脱する場合、主軸頭16を磁性を有さない例えばアルミニウムなどの軽量の材料を使用可能となる。
また、主軸17或いは主軸頭16に係合部を設け、カバーユニット300側に係合部と係合可能な被係合部を設け、例えば、主軸17側とカバーユニット300とを相対回転させることで、係合部と被係合部の係合及び解除を行うようにしても良い。この場合、例えば、カバーユニット300をカバー設置部350に設置する際に、設置動作と共に、カバーユニット300を主軸17及び主軸頭16と相対回転させる構成としても良い。このように、カバーユニット300の着脱構成を係合部と被係合部を有する構成とすることで、磁力や真空などの外部動力を省略することが可能となる。
<他の実施形態>
上述の加工装置では、主軸をZ軸方向にワークを保持したワーク保持装置をX軸方向及びY軸方向に移動させる構成としたが、加工装置の主軸とワークを相対移動させる構成はこれに限らない。例えば、主軸を固定し、ワーク保持装置をX軸、Y軸、Z軸方向に移動させる構成であっても良い。或いは、加工装置は、ワーク保持装置を固定し、主軸をX軸、Y軸、Z軸方向に移動させる構成であっても良い。また、加工装置は、上述のように工具により切削などの加工を行うもの以外に、例えば、加工手段としてレーザ発振器などを備えたレーザ装置から照射されるレーザにより切削などの加工を行うものであっても良い。
上述の加工装置では、主軸をZ軸方向にワークを保持したワーク保持装置をX軸方向及びY軸方向に移動させる構成としたが、加工装置の主軸とワークを相対移動させる構成はこれに限らない。例えば、主軸を固定し、ワーク保持装置をX軸、Y軸、Z軸方向に移動させる構成であっても良い。或いは、加工装置は、ワーク保持装置を固定し、主軸をX軸、Y軸、Z軸方向に移動させる構成であっても良い。また、加工装置は、上述のように工具により切削などの加工を行うもの以外に、例えば、加工手段としてレーザ発振器などを備えたレーザ装置から照射されるレーザにより切削などの加工を行うものであっても良い。
また、上述の説明では、流体として空気を用いた場合について説明したが、流体は、空気以外の気体、或いは、水などの液体であっても良い。また、上述の説明では、カバーの形状を保持部の4方を壁部で覆う断面矩形状としたが、カバーの形状は、断面円状、断面楕円状、断面多角形状など他の形状としても良い。
また、カバー部により覆われる空間内に流体を吹き出す吹き出し部と、この空間から流体を吸い込む吸い込み部の構成は、上述の構成に限らない。また、吹き出し部を形成せずに、吸い込み部のみの構成としても良い。この場合、吸い込み部により吸い込まれた流体を、螺旋状に形成された流路により案内することが好ましい。
また、加工対象物となるワークは、歯科補綴物以外に、例えば樹脂やタングステン、炭素繊維複合材など他の材料であっても良い。
なお、上述の加工装置は、加工対象物を加工する工具が取り付けられて回転する主軸と、
前記工具の一部の周囲を、隙間を介して覆う工具覆い部と、
前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す吹き出し手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
前記工具の一部の周囲を、隙間を介して覆う工具覆い部と、
前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す吹き出し手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
前記主軸側に固定され、前記吹き出し手段と前記加工対象物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段を備えた、
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
前記覆い手段に覆われた空間から流体を吸い込む吸い込み手段を備えた、
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
また、加工装置は、加工対象物を加工する工具が取り付けられて回転する主軸と、
前記主軸側に固定され、前記主軸側と前記加工対象物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記覆い手段に覆われた空間内に流体を吹き出す吹き出し手段と、
前記空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
前記主軸側に固定され、前記主軸側と前記加工対象物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記覆い手段に覆われた空間内に流体を吹き出す吹き出し手段と、
前記空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
前記工具の一部の周囲を、隙間を介して覆う工具覆い部を備え、
前記吹き出し手段は、前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す、
ことを特徴とする。
前記吹き出し手段は、前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す、
ことを特徴とする。
前記吸い込み手段は、前記吹き出し手段の周囲から流体を吸い込む、
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
また、加工装置は、加工対象物を加工する工具が取り付けられて回転する主軸と、
前記主軸側に固定され、前記主軸側と前記加工対象物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記覆い手段に覆われた空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、
前記吸い込み手段により吸い込まれた流体を案内する、螺旋状に形成された螺旋流路部と、を備えた、
ことを特徴とする。
前記主軸側に固定され、前記主軸側と前記加工対象物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記覆い手段に覆われた空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、
前記吸い込み手段により吸い込まれた流体を案内する、螺旋状に形成された螺旋流路部と、を備えた、
ことを特徴とする。
前記加工対象物を保持する保持手段を備えた、
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
前記主軸を第1方向に移動させる第1移動手段と、
前記保持手段を前記第1方向に直交する第2方向に移動させる第2移動手段と、
前記保持手段を前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に移動させる第3移動手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
前記保持手段を前記第1方向に直交する第2方向に移動させる第2移動手段と、
前記保持手段を前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に移動させる第3移動手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
また、加工装置は、板状の歯科用補綴物の上方から前記歯科用補綴物を加工する工具が取り付けられて回転する主軸と、
前記工具の一部の周囲を、隙間を介して覆う工具覆い部と、
前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す吹き出し手段と、
前記主軸側に固定され、前記吹き出し手段と前記歯科用補綴物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記吹き出し手段の周囲に配置され、前記覆い手段に覆われた空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
前記工具の一部の周囲を、隙間を介して覆う工具覆い部と、
前記隙間から前記工具に沿って流体を吹き出す吹き出し手段と、
前記主軸側に固定され、前記吹き出し手段と前記歯科用補綴物の間で前記工具の周囲を覆う覆い手段と、
前記吹き出し手段の周囲に配置され、前記覆い手段に覆われた空間から流体を吸い込む吸い込み手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
10・・・加工装置/13・・・Z軸支持部材(第1移動手段)/14・・・Y軸テーブル(第2移動手段)/15・・・X軸テーブル(第3移動手段)/17・・・主軸/20・・・ワーク(加工対象物、歯科用補綴物)/21・・・工具/21a・・・溝/23・・・チャック部(工具保持部)/100・・・ワーク保持装置/101・・・保持部(保持手段)/170・・・モータ/200・・・ファン(流体発生手段)/202・・・集塵機(回収部)/300・・・カバーユニット(覆いユニット)/301・・・カバー部(カバー部材)/302・・・本体部/310・・・吹き出し口/311a・・・隙間/312・・・吹き出し部/312a・・・工具覆い部/320・・・吸い込み口/322・・・排出部/331・・・螺旋流路部/360・・・マグネット(着脱手段)
Claims (15)
- 加工対象物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられた主軸と、
前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、を備えた、
ことを特徴とする加工装置。 - 加工対象物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられた主軸と、
前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、を備え、
前記工具保持部の周囲には、隙間を介して覆う工具覆い部が設けられ、
前記吹き出し部は、前記隙間を通して流体を吹き出す、
ことを特徴とする加工装置。 - 前記主軸側に固定され、前記吹き出し部と前記加工対象物との間で前記工具の周囲を覆うカバー部材と、
前記カバー部材に覆われた空間から前記カバー部材に覆われた空間の外に流体を排出する排出部と、を備えた、
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の加工装置。 - 前記排出部は、前記吹き出し部の流路よりも前記工具から離れた側に流路を形成している、
ことを特徴とする、請求項3に記載の加工装置。 - 前記カバー部材により覆われた空間内の屑を回収する回収部を備え、
前記回収部は、前記排出部に接続されている、
ことを特徴とする、請求項3または4に記載の加工装置。 - 前記吹き出し部と、前記排出部と、前記カバー部材とを有するカバーユニットと、
前記カバーユニットを前記主軸に対して着脱可能な着脱手段と、を備えた、
ことを特徴とする、請求項3ないし5のうちの何れか1項に記載の加工装置。 - 前記排出部により吸い込まれた流体を案内する、螺旋状に形成された螺旋流路部を備えた、
ことを特徴とする、請求項3ないし5のうちの何れか1項に記載の加工装置。 - 前記螺旋流路部は、前記主軸の周囲に螺旋状の流路を形成する、
ことを特徴とする、請求項7に記載の加工装置。 - 前記工具は、先端に螺旋状の溝が形成されており、
前記螺旋流路部は、前記排出部により流体が吸い込まれることで前記工具の周囲に流れる流体の回転方向が、前記工具の回転方向と同じとなるように形成されている、
ことを特徴とする、請求項7又は8に記載の加工装置。 - 前記吹き出し部と、前記排出部と、前記カバー部材と、前記螺旋流路部とを有するカバーユニットと、
前記カバーユニットを前記主軸に対して着脱可能な着脱手段と、を備えた、
ことを特徴とする、請求項7ないし9のうちの何れか1項に記載の加工装置。 - 前記カバー部材を前記主軸に対して着脱する着脱手段を備えた、
ことを特徴とする、請求項3ないし5のうちの何れか1項に記載の加工装置。 - 前記主軸を回転駆動するモータと、
前記モータを冷却する流体の流れを発生させる流体発生手段と、を備え、
前記吹き出し部は、前記流体発生手段により発生させた流体を吹き出す、
ことを特徴とする、請求項1ないし11のうちの何れか1項に記載の加工装置。 - 前記加工対象物を保持する保持手段を備え、
前記保持手段は、前記加工対象物の片側の面と反対側の面とが入れ替わるように前記加工対象物を回転可能に保持する、
ことを特徴とする、請求項1ないし12のうちの何れか1項に記載の加工装置。 - 前記加工対象物は、歯科用補綴物であり、
前記流体は、空気である、
ことを特徴とする、請求項1ないし13のうちの何れか1項に記載の加工装置。 - 板状の歯科用補綴物の上方から前記歯科用補綴物を加工する工具を保持する工具保持部が設けられる主軸と、
前記工具保持部の周囲に流体を吹き出すことで前記工具保持部に保持された前記工具の外周面に沿った流路を形成する吹き出し部と、
前記主軸側に固定され、前記吹き出し部と前記歯科用補綴物の間で前記工具の周囲を覆うカバー部材と、
前記吹き出し部の周囲に配置され、前記カバー部材に覆われた空間から前記吹き出し部が吹き出した流体を前記カバー部材に覆われた空間の外へ排出する排出部と、を備えた、
ことを特徴とする歯科用補綴物の加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017115452A JP2019000921A (ja) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | 加工装置及び歯科用補綴物の加工装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=65005333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102108297B1 (ko) * | 2019-01-25 | 2020-05-07 | 한국정밀기계(주) | 석션컵 자동 교체형 분진 흡입 장치 |
CN112264827A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-26 | 山东大学 | 一种复合材料零件加工机床用粉尘吸收装置 |
JP2021074879A (ja) * | 2019-11-11 | 2021-05-20 | フーバー,マルティン | 工作機械、特に回転研磨装置 |
-
2017
- 2017-06-12 JP JP2017115452A patent/JP2019000921A/ja active Pending
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