JP5480543B2 - 工作機械における主軸カバーの取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は工作機械における主軸カバーの取り付け構造に関し、特に、機密性を向上させ、クーラント等の進入を効果的に防止して、加工領域と主軸支持手段との間を遮蔽する工作機械における主軸カバーの取り付け構造に関する。

従来、マシニングセンタ等の工作機械の加工領域では、加工に伴い切粉やクーラント等が飛散するため、加工領域に隣接して配設される主軸支持装置を加工領域から遮蔽するためのいわゆるスプラッシュガード（遮蔽装置）が知られている（例えば、特許文献１，２）。
そして、加工領域の背面側を遮蔽する遮蔽装置である主軸ヘッドカバーには、金属板を多段にして畳み込んだスライド式のスプラッシュガードやシート状の巻き取り式のカバーがある。

特開２０００−２０２７３３号公報 特開２００６−１６７８３６号公報

しかしながら、スライド式や巻き取り式のスプラッシュガードでは、例えばＸ方向およびＹ方向に移動させようとすると構造が複雑化してコストアップにつながり、しかも隙間が生じやすくなる。このため、機密性が不十分となりクーラントが摺動部に進入して弊害をもたらす恐れがあるという問題があった。
このため、スライド式や巻き取り式のスプラッシュガードでは、３軸（ＸＹＺ軸）方向の移動には構造上適応しにくいという問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でしかも機密性および遮蔽性を確保することができる工作機械における主軸カバーの取り付け構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、加工室カバーで覆われた加工領域に臨むように配設される主軸装置と、この主軸装置を左右方向、上下方向、および前後方向に移動自在に支持する主軸支持手段と、を有する工作機械における前記加工室カバーと前記主軸装置との間を遮蔽する主軸カバーの取り付け構造であって、前記主軸カバーは、布材またはシート状部材からなる本体部材と、この本体部材に形成され前記主軸装置が嵌入される嵌入孔と、前記本体部材に形成され前記主軸装置の移動方向における許容移動量に相当する弛み長さを有する弛み部と、この弛み部に連結して設けられ、当該弛み部を前記本体部材の外周縁部または前記嵌入孔の方向に引っ張るように付勢する前記本体部材とは別体として当該本体部材に装着された伸縮部材と、を備え、前記本体部材の嵌入孔に前記主軸装置の先端部を装着し、前記外周縁部を前記加工室カバーに装着したこと、を特徴とする。

このように、本発明に係る主軸カバーは、主軸カバーの本体部材を布材またはシート状部材で構成し、例えば、１枚の布材等で本体部材を構成することで、縫製や接着等により容易に製作することができる。
このため、スライド式や巻き取り式のスプラッシュガードに比べて構成が簡易であるから、加工領域の機密性および遮蔽性を確保することが容易であり、しかもコンパクト化が実現でき製作工数を削減することが可能である。

そして、本発明は、本体部に前記主軸装置の移動方向における許容移動量に相当する弛み長さを有する弛み部を備えたことで、弛み部の弛みで主軸装置に予め設定された必要な移動長さ（許容移動量）を賄うことができる。
このため、スライド式や巻き取り式のスプラッシュガードに比べて主軸の移動方向に対する構造的な制約が軽減されることから、２軸および３軸方向の移動に対しても柔軟に対応することができる。

また、当該弛み部を前記本体部の外周縁部または前記嵌入孔の方向に引っ張るように付勢する伸縮部材を備えたことで、主軸装置の先端部に前記弛み部が覆い被さらないようにすることで、先端部に配設される主軸やワークの周りに配設されるクランプ治具等と弛み部との干渉を防止することができる。
以上のように、本発明は、簡易な構成で隙間が生じにくいので高い加工領域の機密性および遮蔽性を確保することが可能である。

なお、「主軸支持手段」の用語は、主軸装置の後背部に配設される構造物を意味し、コラムやサドル等の構造物、駆動装置、その他制御装置等を含む広い概念として使用する。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の工作機械における主軸カバーの取り付け構造であって、前記嵌入孔は、前記本体部材の中央部に穿孔して形成され、前記伸縮部材は、前記外周縁部と前記中央部とを連結するように設けられていること、を特徴とする。

かかる構成によれば、伸縮部材により、前記外周縁部と前記中央部とを連結するようにすることで、前記弛み部が本体部からはみ出さないようにコンパクトに形成される。このため、主軸装置の先端部に前記弛み部が覆い被さらないようにすることが可能となり、主軸装置の先端部に配設される主軸やワークの周りに配設されるクランプ治具等と弛み部との干渉を防止することができる。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の工作機械における主軸カバーの取り付け構造であって、前記弛み部は、山部と谷部からなる波状に形成され、
前記山部および谷部の少なくとも一方には、当該山部および谷部に沿って配設された補強部材が設けられ、この補強部材に前記伸縮部材が連結されていること、を特徴とする。

かかる構成によれば、例えば、前記外周縁部と前記中央部との間を複数個所で連結することで、前記外周縁部と前記中央部との間に山部または谷部からなる波状の弛み部が形成される。
このため、弛み部が波状にコンパクトに形成されるため、主軸装置の先端部に前記弛み部が覆い被さらないようにすることが可能となり、主軸装置の先端部に配設される主軸やワークの周りに配設されるクランプ治具等と弛み部との干渉を防止することができる。

さらに、補強部材を設けたことで、山部と谷部からなる波状の弛み部を適宜適切な箇所に形成することができる。
このため、弛み部の形状を適切な形態とすることで、主軸装置の先端部に配設される主軸やワークの周りに配設されるクランプ治具等と弛み部との干渉をより確実に防止することができる。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械における主軸カバーの取り付け構造であって、前記本体部材の外周縁部には、前記工作機械に固定して装着される固定フレームが設けられ、この固定フレームに前記伸縮部材の一端が連結されていること、を特徴とする。

かかる構成によれば、固定フレームを設けて、固定フレームに前記伸縮部材の一端を連結したことで、装着される工作機械への脱着が容易となり、製作性、組み立て性および取り扱い性が向上し、製作コストおよび組み立て工数を削減することができる。

本発明に係る工作機械における主軸カバーの取り付け構造は、簡易な構成でしかも機密性および遮蔽性を確保しながら耐久性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る工作機械における主軸カバーの取り付け状態を模式的に示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る主軸カバーの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る主軸カバーの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る主軸カバーの構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る主軸カバーの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。

本発明の第１の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態に係る主軸カバー４は、図１に示すように、加工領域Ａに臨むように配設される主軸装置２と、この主軸装置２を移動自在に支持する主軸支持手段３と、を有する工作機械１において、加工領域Ａと主軸支持手段３との間を遮蔽するように主軸装置２に装着されている。

工作機械１は、図１に示すように、例えば、ベッド１１上にワークＷを載置して、加工領域Ａを形成した横型のマシニングセンタである。
ワークＷの加工領域Ａは、クーラントが供給されるため飛散しないように箱状の加工室カバー１２で覆われた加工室が形成されており、この加工室カバー１２内に主軸装置２の先端部が収容されている。

そして、主軸装置２が、Ｘ軸方向（図１において紙面左側に位置する図示しない作業者から見て左右方向、図１の紙面奥行き方向）、Ｙ軸方向（上下方向）、およびＺ軸方向（前後方向）の３軸方向に往復移動してワークＷの加工が行なわれる。
このため、主軸カバー４は、加工領域Ａと往復移動する主軸装置２および主軸支持手段３との間を遮蔽するように主軸装置２に装着されている。

なお、本実施形態においては、横型のマシニングセンタを例として説明するが、縦型のマシニングセンタでもよいし、マシニングセンタでなくても、トランスファマシン、その他の汎用または専用加工機でも同様に適用することができる。

主軸装置２は、図１に示すように、工具Ｔが装着される主軸２１を回転自在に支持する装置である。

主軸支持手段３は、主軸装置２をＸＹＺ軸方向に移動自在に支持し、Ｘ軸方向に移動自在に支持するＸ軸移動機構３１と、Ｙ軸方向に移動自在に支持するＹ軸移動機構３２と、Ｚ軸方向に移動自在に支持するＺ軸移動機構３３と、を備えている。

なお、本実施形態においては、主軸支持手段３を３軸移動機構により構成したが、本発明は、主軸装置２の移動機構等の構成に影響されるものではなく、種々の形態に適宜適用することができる。

主軸カバー４は、図２に示すように、主軸装置２が加工領域にＡに前進してＺ軸方向に伸びた状態で、四角錐形状の先端部を切断したような形状をなし、布材またはシート状部材からなる本体部材である本体部４１（以下、単に「本体部４１」という。）と、この本体部４１の中央部４ａに形成され主軸装置２が嵌入される嵌入孔４２と、本体部４１の中間部４ｂに形成された弛み部４３と、弛み部４３に設けられた伸縮部材５と、本体部４１の外周縁部４ｃに設けられた固定フレーム６と、を備えている。

主軸カバー４の中央部４ａには、嵌入孔４２に適合するフランジ部材６ａが接着して固定され、主軸カバー４の外周縁部４ｃには、固定フレーム６が接着して固定されている。
そして、主軸カバー４は、図１に示すように、中央部４ａのフランジ部材６ａを介して主軸装置２に嵌挿して装着され、外周縁部４ｃの固定フレーム６を介して加工室カバー１２（図１）に嵌め込んでねじやクリップ等の締結具（不図示）により気密にかつ脱着可能に固定されている。

また、主軸カバー４は、図２に示すように、本体部４１の中央部４ａが主軸装置２の先端部寄りに図示しない取付具等を介して気密にかつ脱着可能に装着され、本体部４１の外周縁部４ｃが主軸装置２の先端部より後方に位置するように装着されている。かかる構成により、主軸装置２のＺ軸（前後）方向の移動を円滑に行うことができる。

本体部４１の布材またはシート状部材は、図３に示すように、例えば、０．５ｍｍ程度の厚さの１枚ものの帆布等の布、ネオプレンクロス、シリコンガラスクロス、ネオプレンゴム、またはこれらの複合部材で構成することができる。
具体的には、本体部４１は、１枚の布材またはシート状部材、または縫製や接着等により接合されて一体として形成された布材またはシート状部材で構成することができる。

かかる構成によれば、クーラントの沁みこみや進入を防止して機密性を確保するとともに耐久性を向上させることができる。

弛み部４３は、図３（ｂ）に示すように、例えば、背面側の主軸支持手段３（図１）の側から見て谷部４３ａと山部４３ｂが連続した形状からなる波状に形成されている。
そして、山部４３ｂには、当該山部４３ｂの頂部に沿って配設された補強部材８が設けられている。補強部材８は、図３（ａ）に示すように、例えば筒状になった保持具８ａで支持して、または縫着や接着等により本体部４１に固定される。そして、補強部材８には伸縮部材５が連結されている。

このように、補強部材８には、伸縮部材５が連結されて、伸縮部材５により本体部４１の弛み部４３を外周縁部４ｃの方向に付勢する。このため、補強部材８には、伸縮部材５の付勢力に応じた強度や耐久性が要求されることから、樹脂材料やゴム等の本体部４１と同じ布材またはシート状部材で構成することができる。

なお、本実施形態においては、補強部材８を介して伸縮部材５を本体部４１に固定したが、これに限定されるものではなく、本体部４１の強度を確保した上で補強部材８を設けずに本体部４１に直接伸縮部材５を接着や縫着等により固定することもできる。

弛み部４３における弛み量は、主軸装置２の移動方向における許容移動量に相当する長さに設定されている。このため、主軸装置２の移動に伴い弛み部４３の波形状が追従して変形するため、主軸装置２を円滑に移動させることができるとともに、機密性および遮蔽性を確保することができる。

なお、図２および図３（ｂ）は、弛み部４３が形成された状態を概念的に示すものであり、弛み部４３における谷部４３ａや山部４３ｂ等の形態は、主軸装置２の移動量等を考慮して適宜設定され、伸縮部材５の固定位置や引っ張る方向等で自在に調整することができる。

伸縮部材５は、主軸装置２の移動に追従できるような伸縮性を有するゴム等で構成されている。
伸縮部材５は、弛み部４３を本体部４１の外周縁部４ｃの方向に引っ張って付勢するように、本体部４１の複数個所に設けられている。
具体的には、本体部４１の中央部４ａと中間部４ｂとを伸縮部材５（５ａ）で連結し、中間部４ｂと外周縁部４ｃとを伸縮部材５（５ｂ，５ｃ）で連結し、外周縁部４ｃと固定フレーム５とを伸縮部材５（５ｄ）で連結している。

かかる構成によれば、伸縮部材５を弛み部４１に連結して、本体部４１の中央部４ａ、中間部４ｂ、および外周縁部４ｃを背面側の主軸装置２の後方ないし主軸支持部材３の方向に付勢することで、主軸装置２の先端部に弛み部４３が覆い被さらないようにして、先端部に配設される主軸２１やワークＷの周りに配設されるクランプ治具等（不図示）と弛み部４３との干渉を防止することができる。
このため、本実施形態に係る主軸カバー４は、簡易な構成で隙間が生じにくいので高い加工領域の機密性および遮蔽性を確保することが可能である。

なお、本実施形態においては、補強部材８と補強部材８、または補強部材８と固定フレーム６とを伸縮部材５で連結したが、伸縮部材５の一端を本体部４１に連結して、他端を主軸装置２や主軸支持手段３に直接またはフックや紐等の連結部材（不図示）を介して連結して、弛み部４３を本体部４１の外周縁部４ｃの方向に引っ張るように付勢してもよい。

また、本実施形態においては、弛み部４３を本体部４１の外周縁部４ｃの方向に引っ張るように付勢したが、伸縮部材５の他端をフランジ部材６ａに連結して嵌入孔４２の方向に付勢してもよい。

固定フレーム５は、薄板状の長尺の鋼材からなり、本体部４１の外周縁部４ｃに適宜分割して配設されている。そして、固定フレーム５を介して工作機械１（図１）の加工室カバー１２に主軸カバー４を装着することができる。
かかる構成によれば、工作機械１（図１）への脱着が容易となり、製作性、組み立て性および取り扱い性が向上し、製作コストおよび組み立て工数を削減することができる。

続いて、以上のように構成した主軸カバー４の作用について説明する。
本発明の第１の実施形態に係る主軸カバー４は、主軸カバー４の本体部４１を布材またはシート状部材で構成し、例えば、１枚の布材等で本体部４１を構成することで、縫製や接着等により容易に製作することができる。
このため、スライド式や巻き取り式のスプラッシュガードに比べて構成が簡易であるから、加工領域の機密性および遮蔽性を確保することが容易であり、しかもコンパクト化が実現でき製作工数を削減することが可能である。

そして、主軸カバー４は、本体部４１に主軸装置２の移動方向における許容移動量に相当する弛み長さを有する弛み部４３を備えたことで、弛み部４３の弛みで主軸装置２に予め設定された必要な移動長さ（許容移動量）を賄うことができる。このため、スライド式や巻き取り式のスプラッシュガードに比べて主軸２１（図１）の移動方向に対する構造的な制約が軽減され、３軸方向の移動に対しても柔軟に対応することができる。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る主軸カバー４は、簡易な構成で隙間が生じにくいので高い加工領域の機密性および遮蔽性を確保することが可能である。

続いて、本発明の第２の実施形態について、主として図４と図５を参照しながら説明する。
本発明の第２の実施形態に係る主軸カバー４′は、主として、弛み部４３′を形成するための折り込み部４４と、本体部４１の中間部４ｂを背面側（主軸装置２の後方）に引っ張るように付勢する伸縮部材５′と、を備えた点が第１の実施形態と相違する。このため、これらの相違点について説明し、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。

主軸カバー４′は、図４に示すように、四角錐形状の先端部を切断したような形状をなし、布材またはシート状部材からなる本体部４１の外周縁部４ｃに形成された折り込み部４４と、この折り込み部４４から派生して形成された弛み部４３′と、本体部４１の中間部４ｂを背面側（主軸装置２の後方）に引っ張るように付勢する伸縮部材５′と、を備えている。

主軸カバー４′の中央部４ａには、嵌入孔４２に適合するフランジ部材６ａが接着して固定され、主軸カバー４′の外周縁部４ｃには、本体部４１をひだ状に折り込んで折り込み部４４を形成する固定フレーム６が接着して固定されている。

折り込み部４４は、図４に示すように、布材またはシート状部材をひだ状に重ねるように折り込んで固定フレーム６に接着して固定することで本体部４１の外周縁部４ｃに形成されている。
このようにして、折り込み部４４において布材等をひだ状に重ねて折り込むことで、折り込み部４４から派生して弛み部４３′が形成される。

弛み部４３′は、折り込み部４４から派生して波形状の連続した弛みとして、本体部４１の外周縁部４ｃから中間部４ｂにかけて形成される。
弛み部４３における弛み量は、主軸装置２の移動方向における許容移動量に相当する長さに設定されている。

なお、本実施形態においては、本体部４１の外周縁部４ｃに折り込み部４３が形成されるように構成したが、中央部４ａに折り込み部４３を形成することもできるし、本体部４１の外周縁部４ｃと中央部４ａの両方に折り込み部４３を形成することもできる。

なお、図４および図５においては、伸縮部材５′で背面側に引っ張った状態を示し、弛み部４３′が形成される範囲は、主軸装置２（図１）の移動量等を考慮して適宜設定され、折り込み部４４の折り込み量、伸縮部材５′で引っ張る箇所や方向等で調整することができる。

また、本実施形態においては、布材またはシート状部材をひだ状に重ねるように折り込んで固定フレーム５に接着して折り込み部４３形成したが、固定フレーム５を介在させずに本体部４１を折り込んだ状態で直接加工室カバー１２（図１）に接着して折り込み部４３を形成することもできる。要するに、本発明は、本体部４１に主軸装置２に装着した状態で折り込み部４３が形成されていれば種々の態様を採用することができる。

伸縮部材５′は、主軸装置２の移動に追従できるような伸縮性を有するゴム等で構成され、一端を本体部４１の中間部４ｂに連結して、他端を固定フレーム６や主軸装置２に直接またはフックや紐等の連結部材（不図示）を介して連結される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、主軸装置２がＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸方向に往復移動する構成を採用したが、これに限定されるものではなく、Ｘ軸およびＹ軸の２軸方向に移動する主軸装置に適用することもできる。

また、本実施形態においては、主軸カバー４は、主軸装置２がＺ軸方向に伸びた状態で、四角錐形状の先端部を切断したような形状としたが、これに限定されるものではなく、円錐や多角錘形状でもよいし、外周縁部４ｃが横長の矩形形状であってもよく、主軸装置２の移動方向に適合できるように適切な形態が採用される。また、１枚の原形シートで本体部４１を形成することに限定されるものではなく、予め立体的な袋状に一体成形または縫製することで、適宜種々の形態を採用することができる。

また、本実施形態においては、固定フレーム５を加工室カバー１２に装着したが、これに限定されるものではなく、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸移動機構等の主軸支持手段３の適切な箇所にブラケット等を介して適宜固定することもできる。

１ 工作機械
２ 主軸装置
３ 主軸支持手段
４，４′ 主軸カバー
４ａ 中央部
４ｂ 中間部
４ｃ 外周縁部
５ 伸縮部材
６ 固定フレーム
８ 補強部材
１２ 加工室カバー
４１ 本体部（本体部材）
４２ 嵌入孔
４３，４３′ 弛み部
４４ 折り込み部
Ａ 加工領域

Claims (4)

1. 加工室カバーで覆われた加工領域に臨むように配設される主軸装置と、この主軸装置を左右方向、上下方向、および前後方向に移動自在に支持する主軸支持手段と、を有する工作機械における前記加工室カバーと前記主軸装置との間を遮蔽する主軸カバーの取り付け構造であって、
   前記主軸カバーは、
   布材またはシート状部材からなる本体部材と、
   この本体部材に形成され前記主軸装置が嵌入される嵌入孔と、
   前記本体部材に形成され前記主軸装置の移動方向における許容移動量に相当する弛み長さを有する弛み部と、
   この弛み部に連結して設けられ、当該弛み部を前記本体部材の外周縁部または前記嵌入孔の方向に引っ張るように付勢する前記本体部材とは別体として当該本体部材に装着された伸縮部材と、を備え、
   前記本体部材の嵌入孔に前記主軸装置の先端部を装着し、前記外周縁部を前記加工室カバーに装着したこと、
   を特徴とする工作機械における主軸カバーの取り付け構造。
2. 前記嵌入孔は、前記本体部材の中央部に穿孔して形成され、
   前記伸縮部材は、前記外周縁部と前記中央部とを連結するように設けられていること、
   を特徴とする請求項１に記載の工作機械における主軸カバーの取り付け構造。
3. 前記弛み部は、山部と谷部からなる波状に形成され、
   前記山部および谷部の少なくとも一方には、当該山部および谷部に沿って配設された補強部材が設けられ、
   この補強部材に前記伸縮部材が連結されていること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械における主軸カバーの取り付け構造。
4. 前記本体部材の外周縁部には、前記工作機械に固定して装着される固定フレームが設けられ、
   この固定フレームに前記伸縮部材の一端が連結されていること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械における主軸カバーの取り付け構造。

Images