JP5329288B2

JP5329288B2 - 工作機械の切屑排出装置

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Publication number: JP5329288B2
Application number: JP2009102754A
Authority: JP
Inventors: 一之平元; 昭博望月; 裕也長谷川
Original assignee: DMG Mori Co Ltd; Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: ATE542634T1; JP2010253570A; EP2243593B1; US8628279B2; EP2243593A1; CN201677204U; US20100266358A1

Description

本発明は、工作機械の切屑排出装置、特に、複雑な形状のワークを加工するために、主軸頭が主軸中心軸線に対して非平行の旋回中心軸線を中心にして旋回する工作機械に適した工作機械の切屑排出装置に関する。

回転工具で孔明け加工を行うと、孔の内部に切屑が溜まり、加工時に生ずる切削熱で切屑が加熱されて硬化する。硬化した切屑に回転工具が接触すると、回転工具に大きな切削抵抗が作用して、回転工具が破損することがある。また、マグネシウム合金やグラファイト等の軽金属を加工すると、粉塵状の切屑が発生する。この粉塵状の切屑は、工作機械内の広い範囲に散らばるため、加工後の清掃作業に時間が掛かり、作業者の健康上の問題や、機械の耐久性にも悪影響を与える。

マグネシウム合金を切削加工する場合に発生する粉塵状の切屑の回収を可能とするフライス工具として、特許文献１に記載されたものがある。このフライス工具は、シャンクの軸芯に形成された吸出し開口を有し、この吸出し開口は締付け・供給装置に装着された吸出しホッパに連通している。この特許文献１のフライス工具では、締付け・供給装置に吸出しホッパを装着しているため、構造が複雑であり、しかもその構造上、工具の自動交換ができないといった問題がある。

本出願人は、構造が簡単で、工具の自動交換が可能な主軸構造を有する切屑排出装置として、特願２００８−１２５０２５の主軸構造を開発した。特願２００８−１２５０２５の主軸構造は、ドローバーの軸心に形成した貫通孔を経由して、主軸後端から切屑を外部に排出している。しかし、特願２００８−１２５０２５の主軸構造は、特許文献２に示すユニバーサルヘッドのように、主軸頭が旋回して複雑な形状のワークを加工する工作機械を想定していない。従って、特願２００８−１２５０２５の主軸構造では、主軸頭の旋回動作を阻害せずに、主軸後端から切屑を外部に排出することができない。

特表２００５−５３２９１７号公報特開平１０−９４９１１号公報

本発明の目的は、構造が簡単で、工具の自動交換が可能であり、主軸頭が主軸中心軸線に対して非平行の旋回中心軸線を中心にして旋回する工作機械に適用することが可能な工作機械の切屑排出装置を提供することにある。

前記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明の工作機械の切屑排出装置は、主軸頭と、前記主軸頭に回転自在に軸支され、その軸心において、その中心軸線と平行に形成された主軸貫通孔を備えると共に、加工屑である切屑を吸引するための切屑吸引孔が形成された工具ホルダを装着可能な主軸と、前記工具ホルダを前記主軸へクランプ・アンクランプするために、前記主軸貫通孔内にて主軸中心軸線と平行に移動可能に内嵌されると共に、その軸心において、その中心軸線と平行且つ、切屑が通過可能に形成されたドローバー貫通孔を備えるドローバーと、前記主軸頭を主軸中心軸線に対して非平行の第１の旋回中心軸線を中心にして旋回可能に支持すると共に、その軸心において、前記第１の旋回中心軸線と平行且つ、切屑が通過可能に形成された第１の支持部材貫通孔を備える第１の支持部材とからなる工作機械の切屑排出装置において、前記ドローバー貫通孔に内嵌され、一端が前記工具ホルダの切屑吸引孔に連通し、他端が前記主軸頭に固定された中空の主軸側切屑吸引管と、前記第１の支持部材貫通孔に内嵌され、一端が前記主軸側切屑吸引管に連通し、他端が切屑吸引装置に連通する中空の第１の支持部材側切屑吸引管とからなることを特徴とする。

第２番目の発明の工作機械の切屑排出装置は、主軸頭と、前記主軸頭に回転自在に軸支され、その軸心において、その中心軸線と平行に形成された主軸貫通孔を備えると共に、加工屑である切屑を吸引するための切屑吸引孔が形成された工具ホルダを装着可能な主軸と、前記工具ホルダを前記主軸へクランプ・アンクランプするために、前記主軸貫通孔内にて主軸中心軸線と平行に移動可能に内嵌されると共に、その軸心において、その中心軸線と平行且つ、切屑が通過可能に形成されたドローバー貫通孔を備えるドローバーと、前記主軸頭を主軸中心軸線に対して非平行の第１の旋回中心軸線を中心にして旋回可能に支持すると共に、その軸心において、前記第１の旋回中心軸線と平行且つ、切屑が通過可能に形成された第１の支持部材貫通孔を備える第１の支持部材とからなる工作機械の切屑排出装置において、前記ドローバー貫通孔に内嵌され、一端が前記工具ホルダの切屑吸引孔に連通し、他端が前記主軸頭に固定された中空の主軸側切屑吸引管と、前記第１の支持部材貫通孔に内嵌され、一端が前記主軸側切屑吸引管に連通し、他端が切屑吸引装置に連通する中空の第１の支持部材側切屑吸引管と、前記第１の支持部材を第１の旋回中心軸線に対して非平行の第２の旋回中心軸線を中心にして旋回可能に支持すると共に、その軸心において、前記第２の旋回中心軸線と平行に形成された第２の支持部材貫通孔を備える第２の支持部材と、前記第２の支持部材貫通孔に内嵌される、中空の第２の支持部材側切屑吸引管とを有し、前記主軸側切屑吸引管は、その一端が前記工具ホルダの切屑吸引孔に連通し、他端が前記主軸頭に固定され、第１の支持部材側切屑吸引管は、その一端が前記主軸側切屑吸引管に連通し、他端が前記第２の支持部材側切屑吸引管に連通し、前記第２の支持部材側切屑吸引管は、その一端が前記第１の支持部材側切屑吸引管に連通し、他端が切屑吸引装置に連通することを特徴とする。

第３番目の発明の工作機械の切屑排出装置は、第２番目の発明の工作機械の切屑排出装置において、前記主軸中心軸線と前記第１の旋回中心軸線とは直交しており、前記第１の旋回中心軸線と前記第２の旋回中心軸線とは直交していることを特徴とする。

第４番目の発明の工作機械の切屑排出装置は、第２番目の発明の工作機械の切屑排出装置において、前記第１の支持部材側切屑吸引管と前記第２の支持部材側切屑吸引管は、前記第１の旋回中心軸線を中心として相対的に回転可能に接続されていることを特徴とする。

第５番目の発明の工作機械の切屑排出装置は、第２番目の発明の工作機械の切屑排出装置において、前記主軸側切屑吸引管の他端と第１の支持部材側切屑吸引管の一端を滑らかに連通し、前記主軸頭に着脱可能に取り付けられた中空の第１の連通管を有することを特徴とする。

第６番目の発明の工作機械の切屑排出装置は、第２番目の発明の工作機械の切屑排出装置において、前記第１の支持部材側切屑吸引管の他端と前記第２の支持部材側切屑吸引管の一端を滑らかに連通し、前記第１の支持部材に着脱可能に取り付けられた中空の第２の連通管を有することを特徴とする。

第７番目の発明の工作機械の切屑排出装置は、第５番目の発明の工作機械の切屑排出装置において、前記主軸側切屑吸引管、前記第１の支持部材側切屑吸引管、前記第２の支持部材側切屑吸引管、及び前記第１の連通管の内径は略同一であることを特徴とする。

第８番目の発明の工作機械の切屑排出装置は、第６番目の発明の工作機械の切屑排出装置において、前記主軸側切屑吸引管、前記第１の支持部材側切屑吸引管、前記第２の支持部材側切屑吸引管、及び前記第２の連通管の内径は略同一であることを特徴とする。

本発明の工作機械の切屑排出装置は、第１の支持部材側切屑吸引管は、第１の支持部材貫通孔の軸心に、主軸頭支持部材に対して相対的に回転可能に接続されている。従って、第１の支持部材側切屑吸引管は、主軸頭の周辺の部材との干渉が無く、主軸頭支持部材に対して主軸頭を旋回したときに、主軸頭の旋回動作を阻害せずに、主軸頭支持部材の内部を通して切屑を外部に排出することができる。

また、本発明の工作機械の切屑排出装置は、第２の支持部材側切屑吸引管は、第２の支持部材貫通孔の軸心に、主軸頭支持部材に対して相対的に回転可能に接続されている。従って、第２の支持部材側切屑吸引管は、主軸頭の周辺の部材との干渉が無く、主軸頭支持部材を旋回したときに、主軸頭支持部材の旋回動作を阻害せずに第２の支持部材の内部を通して切屑を外部に排出することができる。

また、本発明の工作機械の切屑排出装置は、第１の連通管及び第２の連通管は、主軸側切屑吸引管、第１の支持部材側切屑吸引管、第２の支持部材側切屑吸引管に滑らかに連通しているため、切屑を円滑に排出することができる。また、第１の連通管及び第２の連通管は、主軸頭または主軸頭支持部材に着脱可能に取り付けられているため、各連通管内部や各切屑吸引管内部の清掃が容易である。

更にまた、本発明の工作機械の切屑排出装置は、主軸側切屑吸引管、第１の連通管、第１の支持部材側切屑吸引管、第２の連通管、第２の支持部材側切屑吸引管の内径が同一であるため、切屑の滞留が少なく、切屑を円滑に外部に排出することができる。

本発明の実施の形態の工作機械の切屑排出装置を有する門形マシニングセンタの斜視図である。図１の門形マシニングセンタのユニバーサルヘッドの斜視図である。本発明の第１の実施の形態を示す図２のユニバーサルヘッドの縦断面図である。本発明の第１の実施の形態を示す図３の主軸の拡大縦断面図である。本発明の第１の実施の形態を示すシール機構の拡大縦断面図である。本発明の第２の実施の形態を示す主軸の要部拡大縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態の工作機械の切屑排出装置を有する門形マシニングセンタの斜視図である。図２は、図１の門形マシニングセンタのユニバーサルヘッドの斜視図である。図１に示す門形マシニングセンタ１は、ベッド１１とコラム１２、１２が、床面上に設置されている。コラム１２、１２は、正面（Ｘ軸方向）から見て左右一対配置されている。クロスレール１３は、水平に左右方向に延びて配置され、コラム１２、１２の上端に支持されている。

門形マシニングセンタ１は、床面に対して垂直に設置された一対のコラム１２、１２と、この一対のコラム１２、１２間に水平に掛け渡されたクロスレール１３とにより、門形に構成されている。クロスレール１３には、サドル１４がＹ軸方向（左右方向）に移動可能に設けられている。サドル１４にはラム（第２の支持部材）１５がＺ軸方向（垂直方向）に移動可能に設けられている。

ベッド１１上には、テーブル１７がＸ軸方向（前後方向）に移動可能に設けられている。ラム１５の下部（下端部）には、ユニバーサルヘッド１６が取り付けられている。ユニバーサルヘッド１６は、水平面内での旋回動作であるＣ軸方向移動と、垂直面内である旋回動作のＡ軸方向移動を行う。ユニバーサルヘッド１６は、主軸頭１８と、主軸頭１８をＡ軸方向に旋回可能に支持する主軸頭支持部材（第１の支持部材）１９等で構成されている。主軸頭支持部材１９は、ラム（第２の支持部材）１５の下部にＣ軸方向に旋回可能に支持されている。

図３は、本発明の第１の実施の形態を示す図２のユニバーサルヘッドの縦断面図、図４は、本発明の第１の実施の形態を示す図３の主軸の拡大縦断面図である。図３、図４に示すように、主軸頭１８は、主軸頭１８に回転自在に軸支された主軸２と、主軸２の先端部に装着される工具ホルダ３と、工具ホルダ３を主軸にクランプ・アンクランプするクランプ機構４とを備えている。

主軸２は、その軸心に、主軸中心軸線２１に平行に主軸貫通孔２２を有する筒体である。主軸２は、その前部及び後部が前軸受２３及び後軸受２４を介して主軸頭１８に回転自在に軸支されている。また、主軸２の主軸貫通孔２２の前端部にはテーパ孔２５が形成され、テーパ孔２５に工具ホルダ３が嵌合して固定される。主軸２の外周面にはロータ２６が固定され、主軸頭１８の内周面にはステータ２７が固定されている。ステータ２７は、ロータ２６の外周面から径方向外側に一定間隔を隔ててロータ２６を取り囲むように配置され、ステータ２７に電流を供給することによって、ロータ２６を回転させる。

主軸頭１８は、主軸頭支持部材（第１の支持部材）１９に、主軸中心軸線２１に対して直交（非平行）する第１の旋回中心軸線１９１を中心にして、Ａ軸方向に旋回可能に支持されている。すなわち、主軸頭支持部材１９には、その軸心に、第１の旋回中心軸線１９１と平行な第１の支持部材貫通孔１９２が形成されている。また、主軸頭１８の左端部にボルトで固定された第１の旋回中心軸１９３が、第１の支持部材貫通孔１９２に内嵌し、前軸受１９４及び後軸受１９５を介して主軸頭支持部材１９に旋回可能に軸支されている。

第１の旋回中心軸１９３の外周面にはロータ１９６が固定され、第１の支持部材貫通孔１９２にはステータ１９７が固定されている。ステータ１９７は、ロータ１９６の外周面から径方向外側に一定間隔を隔てて、ロータ１９６を取り囲むように配置されている。ステータ１９７に電流を供給することによって、ロータ１９６を回転させ、主軸頭１８を第１の旋回中心軸線１９１を中心にして旋回させる。

第１の支持部材貫通孔１９２には、その右端と前軸受１９４との間に、ピストン１９８が、第１の旋回中心軸線１９１に平行に移動可能に内嵌している。ピストン１９８は、油圧力によって、第１の旋回中心軸線１９１に平行に移動する。ピストン１９８の右端面には環状の噛合歯が形成され、前軸受１９４の外輪の左端面と内輪の左端面にも、同心状に環状の噛合歯が形成されている。ピストン１９８の噛合歯、前軸受１９４の外輪の噛合歯、前軸受１９４の内輪の噛合歯は、３ピースカップリングを構成している。すなわち、ピストン１９８が右方向に移動すると、ピストン１９８の噛合歯が、前軸受１９４の外輪と内輪の噛合歯に同時に噛み合い、主軸頭１８を旋回位置にクランプする。

主軸頭支持部材１９は、ラム（第２の支持部材）１５に、第１の旋回中心軸線１９１に対して直交（非平行）する第２の旋回中心軸線１５１を中心にして、Ｃ軸方向に旋回可能に支持されている。すなわち、ラム１５には、その軸心に、第２の旋回中心軸線１５１と平行な第２の支持部材貫通孔１５２が形成されている。また、主軸頭支持部材１９にボルトで固定された第２の旋回中心軸１５３が、第２の支持部材貫通孔１５２に内嵌し、軸受１５４を介してラム１５に旋回可能に軸支されている。

第２の旋回中心軸１５３の外周面にはロータ１５５が固定され、第２の支持部材貫通孔１５２にはステータ１５６が固定されている。ステータ１５６は、ロータ１５５の外周面から径方向外側に一定間隔を隔ててロータ１５５を取り囲むように配置されている。ステータ１５６に電流を供給することによって、ロータ１５５を回転させ、主軸頭支持部材１９を第２の旋回中心軸線１５１を中心にして旋回させる。

第２の支持部材貫通孔１５２には、その下端と軸受１５４との間に、ピストン１５７が、第２の旋回中心軸線１５１に平行に移動可能に内嵌している。ピストン１５７は、油圧力によって、第２の旋回中心軸線１５１に平行に移動する。ピストン１５７の下端面には環状の噛合歯が形成され、軸受１５４の外輪の上端面と内輪の上端面にも、同心状に環状の噛合歯が形成されている。ピストン１５７の噛合歯、軸受１５４の外輪の噛合歯、軸受１５４の内輪の噛合歯は、３ピースカップリングを構成している。

すなわち、ピストン１５７が下方向に移動すると、ピストン１５７の噛合歯が、軸受１５４の外輪と内輪の噛合歯に同時に噛み合い、主軸頭支持部材１９を旋回位置にクランプする。また、クランプ機構４は、前記主軸２の主軸貫通穴２２内に、主軸中心軸線２１と平行に移動可能に内嵌され、工具ホルダ３をテーパ孔２５にクランプ・アンクランプするドローバー５と、ドローバー５をアンクランプ方向に移動させる駆動機構（シリンダ機構）６とを有する。

ドローバー５は、筒状の係合駆動部５１と、係合駆動部５１に着脱可能に接続された筒状のドローバー本体５２で構成されている。係合駆動部５１の上端部は、ドローバー本体５２の下端部内に挿入され、ドローバー本体５２の下端部の内面にねじ込まれて、固定されている。係合駆動部５１は、前記テーパ孔２５の近傍に配置されたコレット５３内に挿入され、コレット５３を前記工具ホルダ３の後端部に形成され係合段部３１に係合させるよう構成されている。

コレット５３は、その上端部を基点にして径方向に拡開可能で、係合駆動部５１の下端外周の傾斜面がコレット５３の内面に摺接している。係合駆動部５１が上端位置（図４の上方位置）にあるとき、コレット５３を係合段部３１に係合させ、下端位置（図４の下方位置）にあるとき、コレット５３と係合段部３１との係合を解除する。

ドローバー本体５２と主軸貫通穴２２との間には多数の皿ばね５４が介在されている。なお、５５は皿ばね５４の軸方向位置を規制するカラー部材である。皿ばね５４はドローバー５をクランプ方向（図４の上方向）に付勢している。この付勢力により係合駆動部５１がクランプ方向に移動すると、コレット５３を拡開させて係合段部３１に係合させ、工具ホルダ３のテーパ部３２を前記テーパ孔２５に強固に嵌合させる。

前記駆動機構６は、主軸頭１８の上端部にボルト６１により締め付け固定されたケーシング６２と、蓋部材６３とで形成されたシリンダに、ピストン６４を挿入した構造のものである。油圧力によって、このピストン６４が図４の下方に移動すると、押圧プレート５６を介して前記ドローバー５を、皿ばね５４の付勢力に抗してアンクランプ方向（図４の下方向）に移動させ、工具ホルダ３のテーパ部３２とテーパ孔２５との嵌合を解除する。

また、係合駆動部５１の下端内には、その軸心に切屑吸引孔３４が形成された工具ホルダ側切屑吸引管３３が同軸をなすように挿入されており、工具ホルダ側切屑吸引管３３はナット部材３５により工具ホルダ３に固定されている。工具ホルダ３の下端には、図示しない刃具が取り付けられ、刃具の軸心には、切屑吸引孔３４に連通する貫通孔が形成されている。

また、前記ドローバー本体５２の上端部５２１は、主軸側切屑吸引管７１の下端部７１１内に挿入されている。この中空の主軸側切屑吸引管７１は蓋部材６３、ピストン６４内に挿入され、かつ蓋部材６３にボルトで固定されている。主軸側切屑吸引管７１とドローバー本体５２の上端部５２１との間には、シール機構８が設けられている。シール機構８は、主軸側切屑吸引管７１と上端部５２１を相対的に回転可能に接続するとともに、外部からの空気が、主軸側切屑吸引管７１内に吸引されるのを回避している。

図５は本発明の第１の実施の形態を示すシール機構８の拡大縦断面図である。図５に示すように、シール機構８は、ドローバー本体５２の上端部５２１の外周面５２２に摺接するカーボン製のシールリング８１と、シールリング８１を主軸側切屑吸引管７１の段部７１２にスペーサ８２を介在させて圧接する弾性部材製の押圧リング８３と、押圧リング８３の軸方向位置をスペーサ８４を介在させて規制する止め輪８５とを備えている。

押圧リング８３の弾性力によりシールリング８１の端面が段部７１２に圧接し、シールリング８１の内周面はドローバー本体５２の上端部５２１の外周面５２２に摺接しており、これにより外部からの空気の進入を防止している。一方、シールリング８１の外周面と主軸側切屑吸引管７１の貫通孔７１３の下側の大径内周面７１４との間には隙間Ｃが形成されている。この隙間Ｃによって、ドローバー本体５２と主軸側切屑吸引管７１との間に振れがあっても、シールリング８１が破損するのを回避している。

図３、図４に示すように、係合駆動部５１、ドローバー本体５２の軸心部には、これらを軸方向に貫通するドローバー貫通孔５１１、５２３が形成されている。また、主軸側切屑吸引管７１の軸心部にも、軸方向に貫通する貫通孔７１３が形成されている。このドローバー貫通孔５１１、５２３、主軸側切屑吸引管７１の貫通孔７１３、工具ホルダ側切屑吸引管３３の切屑吸引孔３４の内径は、同一径に設定されている。

また、主軸側切屑吸引管７１の上端部には、中空の第１の連通管７２の右端がボルトによって着脱可能に取り付けられている。また、第１の連通管７２の左端は、主軸頭１８の上端部にボルトによって着脱可能に取り付けられている。第１の連通管７２は略Ｕ字形に形成され、その軸心に形成された貫通孔７２１の右端は、主軸側切屑吸引管７１の貫通孔７１３に連通している。第１の連通管７２の貫通孔７２１の内径は、主軸側切屑吸引管７１の貫通孔７１３と同一径に設定されている。従って、切削時に発生した切屑は、工具ホルダ側切屑吸引管３３、ドローバー貫通孔５１１、５２３、主軸側切屑吸引管７１の貫通孔７１３を介して第１の連通管７２の貫通孔７２１に排出される。

第１の支持部材貫通孔１９２の軸心には、第１の旋回中心軸線１９１と平行に、第１の支持部材側切屑吸引管７３が配置されている。第１の支持部材側切屑吸引管７３の右端（図３の右側）は、主軸頭１８の左端面にボルトによって固定されている。第１の支持部材側切屑吸引管７３の左端の外周面は、第２の連通管７４の下端の内周面に、相対的に回転可能に接続されている。この接続部にはシール機構８が設けられ、外部からの空気が第２の連通管７４内に吸引されるのを回避している。このシール機構８は、前記した図５のシール機構８と同一機構なので、詳細な説明は省略する。

従って、第１の支持部材側切屑吸引管７３の軸心に形成された貫通孔７３１の右端は、主軸頭１８に形成された貫通孔１８１を介して、前記第１の連通管７２の貫通孔７２１の左端に連通している。第１の連通管７２の貫通孔７２１は略Ｕ字形に形成されて、主軸側切屑吸引管７１の貫通孔７１３と主軸頭１８に形成された貫通孔１８１に滑らかに連通している。

第２の連通管７４は略Ｕ字形に形成され、その上端は、主軸頭支持部材１９の左端面にボルトによって着脱可能に取り付けられている。主軸頭支持部材１９の左端面には、中空の円筒部材７７が固定され、第２の連通管７４の下端は、円筒部材７７の左端面にボルトによって着脱可能に取り付けられている。第２の連通管７４の軸心に形成された貫通孔７４１の下端は、第１の支持部材側切屑吸引管７３の貫通孔７３１の左端に連通している。

第２の支持部材貫通孔１５２の軸心には、第２の旋回中心軸線１５１と平行に、第２の支持部材側切屑吸引管７５が配置されている。図示しないが、第２の支持部材側切屑吸引管７５の上端（図３の上側）は、ラム１５の上端部にボルトによって固定されている。第２の支持部材側切屑吸引管７５の下端の外周面は、中空の円盤部材７６の内周面に、相対的に回転可能に接続され、この接続部にはシール機構８が設けられ、外部からの空気が第２の支持部材側切屑吸引管７５内に吸引されるのを回避している。このシール機構８は、前記した図５のシール機構８と同一機構なので、詳細な説明は省略する。

第２の支持部材側切屑吸引管７５の軸心に形成された貫通孔７５１の下端は、主軸頭支持部材１９に形成された貫通孔１９９を介して、前記第２の連通管７４の貫通孔７４１の上端に連通している。また、第２の支持部材側切屑吸引管７５の軸心の貫通孔７５１の上端は、送風ファンや送風タービン等の図示しない切屑吸引装置に連通している。第２の連通管７４の貫通孔７４１は略Ｕ字形に形成されているため、第１の支持部材側切屑吸引管７３の貫通孔７３１と、主軸頭支持部材１９に形成された貫通孔１９９に、滑らかに連通している。

主軸頭１８の貫通孔１８１の内径、第１の支持部材側切屑吸引管７３の貫通孔７３１の内径、第２の連通管７４の貫通孔７４１の内径、主軸頭支持部材１９の貫通孔１９９の内径、第２の支持部材側切屑吸引管７５の貫通孔７５１の内径は、前記主軸側切屑吸引管７１の貫通孔７１３と同一径に設定されている。

次に本発明の第２の実施の形態の工作機械の切屑排出装置について説明する。図６は本発明の第２の実施の形態を示す主軸の要部拡大縦断面図である。上記第１の実施の形態では、主軸側切屑吸引管７１はドローバー本体５２の外周面５２２に外嵌している。第２の実施の形態は、ドローバー本体５２、係合駆動部５１の軸心部のドローバー貫通孔５２３、５１１内に主軸側切屑吸引管を内嵌して、工具ホルダ３の切屑吸引孔３４まで延長し、工具ホルダ側切屑吸引管３３の切屑吸引孔３４に主軸側切屑吸引管を連通させた例である。

すなわち、図６に示すように、本発明の第２の実施の形態では、主軸側切屑吸引管は、蓋部材６３にボルトで固定された主軸側切屑吸引管７１と、主軸側切屑吸引管７１の貫通案７１３の下端部にねじ込んで固定された下部切屑吸引管７８とで構成されている。下部切屑吸引管７８は中空円筒状で、その軸心に貫通孔７８３が形成されている。

主軸側切屑吸引管７１の下端部７１１には、下部切屑吸引管７８の上端部７８１の外周面との間に、Ｏリング８６が設けられている。Ｏリング８６は、主軸側切屑吸引管７１の貫通案７１３と下部切屑吸引管７８の上端部７８１の外周面との間をシールして、外部からの空気が、主軸側切屑吸引管７１内に吸引されるのを回避している。

下部切屑吸引管７８の下側は、ドローバー本体５２、係合駆動部５１の軸心部のドローバー貫通孔５２３、５１１に内嵌して、工具ホルダ３の工具ホルダ側切屑吸引管３３の切屑吸引孔３４に内嵌している。また、下部切屑吸引管７８の下端部７８２の外周は、工具ホルダ３に装着された軸受３６によって回転可能に軸支されている。軸受３６は、その外輪が工具ホルダ３に圧入して固定され、転動体としてのボールが保持器で保持された内輪無しのボール軸受である。

従って、切削加工を行うために、主軸２、工具ホルダ３が回転しても、主軸頭１８に対して固定の下部切屑吸引管７８の下端部７８２は、軸受３６によって工具ホルダ３に対して回転可能に軸支されるため、下部切屑吸引管７８の振れが抑制される。

従って、切削時に発生した切屑は、工具ホルダ側切屑吸引管３３、下部切屑吸引管７８の貫通孔７８３、主軸側切屑吸引管７１の貫通孔７１３を介して第１の連通管７２の貫通孔７２１に円滑に排出される。

上記したように本実施形態では、第１の支持部材側切屑吸引管７３は、第１の支持部材貫通孔１９２の軸心に、第２の連通管７４（主軸頭支持部材１９）に対して相対的に回転可能に接続されている。従って、第１の支持部材側切屑吸引管７３は主軸頭１８の周辺の部材との干渉が無く、主軸頭支持部材１９に対して主軸頭１８をＡ軸方向に旋回した時に、主軸頭１８の旋回動作を阻害せずに、主軸頭支持部材１９の内部を通して切屑を外部に排出することができる。

また、本実施形態では、第２の支持部材側切屑吸引管７５は、第２の支持部材貫通孔１５２の軸心に、円盤部材７６（主軸頭支持部材１９）に対して相対的に回転可能に接続されている。従って、第２の支持部材側切屑吸引管７５は主軸頭１８の周辺の部材との干渉が無く、ラム１５に対して主軸頭支持部材１９をＣ軸方向に旋回した時に、主軸頭支持部材１９の旋回動作を阻害せずに、ラム１５の内部を通して切屑を外部に排出することができる。

また、本実施形態では、第１の連通管７２及び第２の連通管７４は、主軸側切屑吸引管７１、第１の支持部材側切屑吸引管７３、第２の支持部材側切屑吸引管７５に滑らかに連通しているため、切屑を円滑に排出することができる。また、第１の連通管７２及び第２の連通管７４は、主軸頭１８または主軸頭支持部材１９に着脱可能に取り付けられているため、各連通管内部や各切屑吸引管内部の清掃が容易である。

更にまた、本実施形態では、下部切屑吸引管７８、主軸側切屑吸引管７１、第１の連通管７２、第１の支持部材側切屑吸引管７３、第２の連通管７４、第２の支持部材側切屑吸引管７５の内径が同一であるため、切屑の滞留が少なく、切屑を円滑に外部に排出することができる。

また、本実施形態では、相対的に回転するドローバー本体５２と主軸側切屑吸引管７１との間、第１の支持部材側切屑吸引管７３と第２の連通管７４との間、円盤部材７６と第２の支持部材側切屑吸引管７５との間に、シール機構８を設けたので、外部からの空気が吸引されるのを回避することができ、切屑の回収効率を高めることができる。

本発明の実施の形態では、主軸中心軸線２１と第１の旋回中心軸線１９１は直交しており、第１の旋回中心軸線１９１と第２の旋回中心軸線１５１は直交しているが、非平行であればよい。また、本発明の実施の形態では、主軸頭１８がＡ軸方向とＣ軸方向の両方の旋回動作が可能な例について説明したが、Ａ軸方向の旋回動作だけが可能な主軸頭に適用してもよい。

１…門形マシニングセンタ
１１…ベッド
１２…コラム
１３…クロスレール
１４…サドル
１５…ラム（第２の支持部材）
１５１…第２の旋回中心軸線
１５２…第２の支持部材貫通孔
１５３…第２の旋回中心軸
１５４…軸受
１５５…ロータ
１５６…ステータ
１５７…ピストン
１６…ユニバーサルヘッド
１７…テーブル
１８…主軸頭
１８１…貫通穴
１９…主軸頭支持部材（第１の支持部材）
１９１…第１の旋回中心軸線
１９２…第１の支持部材貫通孔
１９３…第１の旋回中心軸
１９４…前軸受
１９５…後軸受
１９６…ロータ
１９７…ステータ
１９８…ピストン
１９９…貫通穴
２…主軸
２１…主軸中心軸線
２２…主軸貫通穴
２３…前軸受
２４…後軸受
２５…テーパ孔
２６…ロータ
２７…ステータ
３…工具ホルダ
３１…係合段部
３２…テーパ部
３３…工具ホルダ側切屑吸引管
３４…切屑吸引孔
３５…ナット部材
３６…軸受
４…クランプ機構
５…ドローバー
５１…係合駆動部
５１１…ドローバー貫通孔
５２…ドローバー本体
５２１…上端部
５２２…外周面
５２３…ドローバー貫通孔
５３…コレット
５４…皿ばね
５５…カラー部材
５６…押圧プレート
６…駆動機構（シリンダ機構）
６１…ボルト
６２…ケーシング
６３…蓋部材
６４…ピストン
７１…主軸側切屑吸引管
７１１…下端部
７１２…段部
７１３…貫通孔
７１４…大径内周面
７２…第１の連通管
７２１…貫通孔
７３…第１の支持部材側切屑吸引管
７３１…貫通孔
７４…第２の連通管
７４１…貫通孔
７５…第２の支持部材側切屑吸引管
７５１…貫通孔
７６…円盤部材
７７…円筒部材
７８…下部切屑吸引管
７８１…上端部
７８２…下端部
７８３…貫通孔
８…シール機構
８１…シールリング
８２…スペーサ
８３…押圧リング
８４…スペーサ
８５…止め輪
８６…Ｏリング

Claims

主軸頭と、
前記主軸頭に回転自在に軸支され、その軸心において、その中心軸線と平行に形成された主軸貫通孔を備えると共に、加工屑である切屑を吸引するための切屑吸引孔が形成された工具ホルダを装着可能な主軸と、
前記工具ホルダを前記主軸へクランプ・アンクランプするために、前記主軸貫通孔内にて主軸中心軸線と平行に移動可能に内嵌されると共に、その軸心において、その中心軸線と平行且つ、切屑が通過可能に形成されたドローバー貫通孔を備えるドローバーと、
前記主軸頭を主軸中心軸線に対して非平行の第１の旋回中心軸線を中心にして旋回可能に支持すると共に、その軸心において、前記第１の旋回中心軸線と平行且つ、切屑が通過可能に形成された第１の支持部材貫通孔を備える第１の支持部材とからなる工作機械の切屑排出装置において、
前記ドローバー貫通孔に内嵌され、一端が前記工具ホルダの切屑吸引孔に連通し、他端が前記主軸頭に固定された中空の主軸側切屑吸引管と、
前記第１の支持部材貫通孔に内嵌され、一端が前記主軸側切屑吸引管に連通し、他端が切屑吸引装置に連通する中空の第１の支持部材側切屑吸引管と
からなることを特徴とする工作機械の切屑排出装置。
主軸頭と、
前記主軸頭に回転自在に軸支され、その軸心において、その中心軸線と平行に形成された主軸貫通孔を備えると共に、加工屑である切屑を吸引するための切屑吸引孔が形成された工具ホルダを装着可能な主軸と、
前記工具ホルダを前記主軸へクランプ・アンクランプするために、前記主軸貫通孔内にて主軸中心軸線と平行に移動可能に内嵌されると共に、その軸心において、その中心軸線と平行且つ、切屑が通過可能に形成されたドローバー貫通孔を備えるドローバーと、
前記主軸頭を主軸中心軸線に対して非平行の第１の旋回中心軸線を中心にして旋回可能に支持すると共に、その軸心において、前記第１の旋回中心軸線と平行且つ、切屑が通過可能に形成された第１の支持部材貫通孔を備える第１の支持部材とからなる工作機械の切屑排出装置において、
前記ドローバー貫通孔に内嵌され、一端が前記工具ホルダの切屑吸引孔に連通し、他端が前記主軸頭に固定された中空の主軸側切屑吸引管と、
前記第１の支持部材貫通孔に内嵌され、一端が前記主軸側切屑吸引管に連通し、他端が切屑吸引装置に連通する中空の第１の支持部材側切屑吸引管と、
前記第１の支持部材を第１の旋回中心軸線に対して非平行の第２の旋回中心軸線を中心にして旋回可能に支持すると共に、その軸心において、前記第２の旋回中心軸線と平行に形成された第２の支持部材貫通孔を備える第２の支持部材と、
前記第２の支持部材貫通孔に内嵌される、中空の第２の支持部材側切屑吸引管とを有し、
前記主軸側切屑吸引管は、その一端が前記工具ホルダの切屑吸引孔に連通し、他端が前記主軸頭に固定され、
第１の支持部材側切屑吸引管は、その一端が前記主軸側切屑吸引管に連通し、他端が前記第２の支持部材側切屑吸引管に連通し、
前記第２の支持部材側切屑吸引管は、その一端が前記第１の支持部材側切屑吸引管に連通し、他端が切屑吸引装置に連通する
ことを特徴とする工作機械の切屑排出装置。
請求項２に記載された工作機械の切屑排出装置において、
前記主軸中心軸線と前記第１の旋回中心軸線とは直交しており、
前記第１の旋回中心軸線と前記第２の旋回中心軸線とは直交している
ことを特徴とする工作機械の切屑排出装置。
請求項２に記載された工作機械の切屑排出装置において、
前記第１の支持部材側切屑吸引管と前記第２の支持部材側切屑吸引管は、前記第１の旋回中心軸線を中心として相対的に回転可能に接続されている
ことを特徴とする工作機械の切屑排出装置。
請求項２に記載された工作機械の切屑排出装置において、
前記主軸側切屑吸引管の他端と第１の支持部材側切屑吸引管の一端を滑らかに連通し、前記主軸頭に着脱可能に取り付けられた中空の第１の連通管を有する
ことを特徴とする工作機械の切屑排出装置。
請求項２に記載された工作機械の切屑排出装置において、
前記第１の支持部材側切屑吸引管の他端と前記第２の支持部材側切屑吸引管の一端を滑らかに連通し、前記第１の支持部材に着脱可能に取り付けられた中空の第２の連通管を有する
ことを特徴とする工作機械の切屑排出装置。
請求項５に記載された工作機械の切屑排出装置において、
前記主軸側切屑吸引管、前記第１の支持部材側切屑吸引管、前記第２の支持部材側切屑吸引管、及び前記第１の連通管の内径は略同一である
ことを特徴とする工作機械の切屑排出装置。
請求項６に記載された工作機械の切屑排出装置において、
前記主軸側切屑吸引管、前記第１の支持部材側切屑吸引管、前記第２の支持部材側切屑吸引管、及び前記第２の連通管の内径は略同一である
ことを特徴とする工作機械の切屑排出装置。