JP7191701B2

JP7191701B2 - 工作機械

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Publication number: JP7191701B2
Application number: JP2019001569A
Authority: JP
Inventors: 翔平白木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2022-12-19
Anticipated expiration: 2039-01-09
Also published as: JP2020110852A

Description

本発明は、加工室の開口部に形成された開閉扉からの切削液の滴下状況を改善した工作機械に関する。

工作機械は、加工中のワークに切削液が噴きかけられるため、加工室の開閉扉には大量の切削液が付着し、その開閉扉を開けた場合に下端から切削液が滴り落ちてしまう。この点に関して下記特許文献１は、半導体ウェーハをダイシングする切削装置について、切削液がフロアに滴下しないようにした発明が開示されている。具体的には、開き戸タイプのドアに対して内側の下端部に溝形状の水滴案内部が設けられている。この切削装置でも切削時に切削液が飛散してドア板の内面に大量に付着し、その切削液が内面を伝わって流れ落ちる。しかし、その切削液は、ドア板からそのまま床へと滴り落ちることなく、底板と側板とによって囲まれた水滴案内部の空間に溜まり、更に傾斜に従ってドレインへと流れることとなる。

特開２０１２－８１５３９号公報

ところが、工作機械に前記従来例のような水滴案内部を設けたとすると、その中には切削液だけではなく、ワークの切屑などが入り込んでしまい、流れることなく留まってしまい詰まりを生じさせることになる。すなわち、溝形状をした水滴案内部は、確実に水滴を受け止めてドレイン側へと導くことができるが、受け部が広いため切削液だけではなく、ワークの切削によって発生する切屑や切粉も受けてしまう。それが切削液を排出する機能を損なわせてしまう。更に、切屑の堆積は清掃が必要となり、作業者にとって余分な作業が増えてしまうだけではなく、工作機械を停止させるため生産性低下にもなる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、扉に付着した切削液を導く誘導部材をもった工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、ワークの加工が実行される加工室の開口部に設けられた開閉扉と、前記開閉扉の内面下部に配置され、前記開閉扉の内面から立ち上がって前記開閉扉の幅方向に長さをもって同じ方向に傾斜した切削液の誘導面が上下方向に複数行形成された誘導部材と、を有する。

前記構成によれば、加工室の開閉扉に飛び散った切削液が付着して流れ落ちる場合、開閉扉の内面下部に配置された誘導部材により、切削液を誘導面の傾斜に沿って開閉扉の幅方向に流してまとめることができる。

工作機械の内部構造を示した側面図である。工作機械とワーク自動搬送機との関係を示した側面図である。誘導部材が取り付けられた開閉扉を加工室側から示した図である。誘導部材が取り付けられた開閉扉を加工室側から示した一部斜視図である。第１誘導プレートを示した図である。図４において丸枠で囲んだポイントＰ部分の拡大図である。第２誘導プレートを示した図である。

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、工作機械の内部構造を示した側面図である。この工作機械１は、車輪を備えた可動ベッド１８の上に組み付けられ、ベース２の上面に敷設されたレール２０１に沿って前後方向への移動が可能になっている。本実施形態では、主軸装置１１の水平な主軸と平行な方向であって機体前後方向をＺ軸方向、Ｚ軸に直交する鉛直な機体上下方向をＸ軸方向、そしてＺ軸およびＸ軸に直交する機体幅方向をＹ軸方向として説明する。

工作機械１は、可動ベッド１８上に主軸装置１１が搭載され、ワークＷを把持する主軸チャック１２が回転可能な構成を有している。工作機械１は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を備える工具台１６を有し、その工具台１６の旋回割出しが可能なタレット装置１５が設けられている。工作機械１は、タレット装置１５をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置１３とＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置１４とを有する２軸旋盤である。Ｚ軸駆動装置１３およびＸ軸駆動装置１４は、摺動可能なＺ軸スライド１３１又はＸ軸スライド１４１を有し、サーボモータの回転出力をボールネジ機構によって直進運動に変換して移動させるよう構成されている。そして、工作機械１には、主軸装置１１、Ｚ軸駆動装置１３、Ｘ軸駆動装置１４およびタレット装置１５などの各駆動部を制御するための制御装置５が搭載されている。

工作機械１は、ワークＷの加工に対する潤滑や切屑の洗い流しに対して切削液が使用される。ベース２内の貯留槽２１には、ワークＷの切屑などとともに使用済の切削液が溜められるようになっている。貯留槽２１内の切削液はフィルタを通してタンク２２へと送られるようにして循環し、そこからポンプ２３によって加工室１０内へと送り出される。ポンプ２３に接続された配管２４は、切屑を貯留槽２１内へ洗い流すための清掃用ノズルの他、分岐した配管がタレット装置１５にも接続され、工具台１６からワークＷの加工点へと切削液が噴射されるようにもなっている。

工作機械１は、加工室１０を構成する機体カバー３に加え、機体前面部には開閉可能な前カバー４が設けられている。前カバー４は、同じカバー形状の加工機などが幅方向に並べられた場合に搬送空間２０を形成するものであり、その中には図２に示すように、ワークＷの受渡しを行うワーク自動搬送機８が組み込まれている。ここで、図２は、工作機械１に対するワーク自動搬送機８の関係を示した側面図であり、特に実線では移動時の状態が示され、細線ではワーク受渡し時の状態が示されている。

工作機械１は、機体幅が狭く前後方向に長い構造であり、機体前部に加工室１０が構成されている。そのため、工作機械１の前側をワーク搬送ロボット３２が移動するように、前カバー４内にワーク自動搬送機８が組み込まれている。機体カバー３には機体前方側に開口部が形成され、上下方向にスライドする自動の開閉扉２８が設けられている。ワーク自動搬送機８は、その開閉扉２８が開くことによってワーク搬送ロボット３２が加工室１０内へと進入し、主軸チャック１２との間でワークＷの受渡しが行えるようになっている。

ワーク自動搬送機８は、走行台３４をＹ軸方向に移動させる走行装置３１を有し、ワーク搬送ロボット３２が走行台３４上に組み付けられている。ワーク搬送ロボット３２は、上腕部材と前腕部材とが関節機構の駆動によって形態が変形するよう構成されたアームロボットである。具体的には、図２の実線で示すように、上腕部材と前腕部材とが折り畳まれて起立した移動時の姿勢と、細線で示すように、上腕部材と前腕部材とが傾いて伸びた作業時の姿勢とに変形が可能である。そして、ワーク搬送ロボット３２の先端部にはチャック機構を備えたロボットハンドが組み込まれ、ワークＷの把持及び解放が可能になっている。

ワーク搬送装置８は、走行装置３１の駆動によって移動し、加工ライン上の工作機械１と対峙することにより、ワーク搬送ロボット３２によるワークＷの受渡しが行われる。ワークＷを受け取った工作機械１は、タレット装置１５の旋回割出しによって工具台１６の工具が選択され、Ｚ軸駆動装置１３及びＸ軸駆動装置１４の駆動により、その工具についてＺ軸方向およびＸ軸方向の所定位置への移動が行われる。主軸装置１１には主軸チャック１２に回転が与えられており、回転するワークＷに工具が当てられることにより切削加工などが行われる。

ワーク加工が行われている加工室１０内では、切削液が供給されており、特に回転するワークＷに噴きつけられた切削液が激しく飛び散り、ワーク搬送ロボット３２の進入口を塞いでいる開閉扉２８にも大量に切削液が付着する。そのため、ワークＷを取り出す際、開口部から加工室１０内に進入したワーク搬送ロボット３２は、上方にスライドした開閉扉２８から大量に切削液が滴り落ちてくることになる。ワークＷを取り出す度に切削液がワーク搬送ロボット３２に降りかかると、付着した切削液が悪影響を及ぼすほか、ワーク搬送ロボット３２によって加工室１０の外へと持ち出された切削液が、工作機械１の外でセンサーなどの周辺機器にも付着して悪影響を及ぼすことがある。

従って、加工室１０内に入り込むワーク搬送ロボット３２に対して、開閉扉２８を流れ落ちる切削液がなるべくかからないようにすることが必要である。これまでは、扉の内面下部に傾斜した樋が設けられ、扉の幅方向の一方へ流してワーク搬送ロボット３２に降りかかることを回避するような構成がとられていた。しかし、ワーク加工が行われる加工室１０内であることから、切屑や切粉までも受けてしまわないようにする必要があった。更に、工作機械１のようにコンパクトな設計では、加工室１０内の空間も狭いため、タレット装置１５などのような可動部との干渉を避ける必要がある。

図３は、本実施形態における誘導部材をもった開閉扉２８を加工室１０側（内面側）から示した図である。また、図４は、その開閉扉２８を拡大して示した一部斜視図である。図５は、誘導部材である第１誘導プレート３５を示した図である。そして、図６は、図４において丸枠で囲んだポイントＰ部分の拡大図である。工作機械１には、開閉扉２８に図３に示すような誘導部材が張り付けられている。特に、本実施形態では、第１誘導プレート３５と第２誘導プレート３６の２枚が設けられている。

開閉扉２８は、加工室１０を広げるように外側に膨らんだ立体的な形状をしたものであり、第１誘導プレート３５の取付箇所である取付面２８１が傾斜している。第１及び第２誘導プレート３５，３６の取付け位置は、切削液が流れ落ちる開閉扉２８の内面下部である。第１及び第２誘導プレート３５，３６は、後述するように薄い金属板によって形成され、加工室１０内で他の部品との干渉などを考慮する必要ながないため、後付けが比較的容易である。本実施形態の開閉扉２８は、取り付け可能な取付面２８１が室内側に傾斜しているが、特に傾斜した箇所を選択したわけではなく、開閉扉の内面が平面であれば取付面は垂直な面となる。

第１誘導プレート３５は、菱形をした板厚１ｍｍの金属板であって、開閉扉２８の幅方向に位置する左右の短辺部３５１が垂直に配置され、上下の平行な長辺部３５２が図面右側へ傾いている。第１誘導プレート１の傾斜角θ１は４°である。その第１誘導プレート３５には、長辺部３５２と平行な傾きが４°になる長孔４１が複数形成されている。全ての長孔４１は、幅（取り付け時の上下方向の寸法）が３ｍｍである。そして、この第１誘導プレート３５が開閉扉２８に溶接によって張り付けられ、その状態の長孔４１は、下側に位置する板厚１ｍｍ分の内壁が切削液の流れる誘導面４２となる。

第１誘導プレート３５は、上から伝わり落ちる切削液を１ｍｍ幅の誘導面４２でも受けられるように、複数の長孔４１が上下方向に並んでいる。特に、複数の長孔４１は、平行になって上下方向に並べられ、一枚の誘導プレート３５に多くの誘導面４２が形成されている。本実施形態では、上下に並んだ長孔４１の位置を「行」と表現して説明する。図５に示すように、上から順番に行番号Ｒ１，Ｒ２・・・（以下、まとめてＲｎとする）とすると、第１誘導プレート３５には、１３行にわたって長孔４１が形成されている。

第１誘導プレート３５は、各々の行Ｒｎにおいて複数の長孔４１が同一直線上に形成され、長孔４１同士の間には非連続部４３が設けられている。本実施形態では、一つの行Ｒｎには主に２本の長孔４１が形成されている。図５に一点鎖線で示すラインＬ１，Ｌ２は、非連続部４３の位置を示すものであり、特に、ラインＬ１は奇数行Ｒ１，Ｒ３・・・Ｒ１３（以下、まとめてＲ１ｎとする）の非連続部４３であり、ラインＬ２は偶数行Ｒ２，Ｒ４・・・Ｒ１２（以下、まとめてＲ２ｎとする）の非連続部４３である。

各行Ｒｎの長孔４１を１本にせず非連続部４３を設けて断続的にしたのは、切削液が下流側（図３に示す第１誘導プレート３５の右側）の終端まで一気に流れることなく、なるべく分散されるようにするためである。よって、複数存在する非連続部４３は、それぞれの位置が、上下方向に見た場合に異なるように形成されている。具体的には、ラインＬ１から分かるように、奇数行Ｒ１ｎにおける非連続部４３の下には偶数行Ｒ２ｎの長孔４１が存在し、ラインＬ２から分かるように、偶数行Ｒ２ｎにける非連続部４３の下には奇数行Ｒ１ｎの長孔４１が存在している。そして、ラインＬ１，Ｌ２が傾いていることから、奇数行Ｒ１ｎおよび奇数行Ｒ２ｎでも、共に上に位置する非連続部４３の方が下流側に位置するように少しずつずれている。

ここで、図６に示した直線の矢印は、切削液の一つの流れを示したものである。流れ落ちる切削液は、この矢印で示すように、長孔４１の誘導面４２を伝わって流れ下り、その途中で非連続部４３によって長孔４１の下流側端部に衝突して外へと流れ出ることとなる。その後、切削液は第１誘導プレート３５の表面を伝わって一つ下の行の長孔４１へと入り、再び誘導面４２の傾斜に沿って流れ下る。こうした別の長孔４１へと渡る切削液の移動は、長孔４１の途中でも起こり得るが、ラインＬ１，Ｌ２の上に位置する非連続部４３において積極的に行われるようになっている。

加工中に開閉扉２８の内側全体に飛び散った切削液は、付着した後にある程度の水滴がまとまって流れ落ちると考えられる。その一つの流れを見た場合、第１誘導プレート３５は板厚が薄いため、上から下に向けて長孔４１を通り越して流れてしまう。しかし、複数存在する長孔４１によって、流れ落ちる切削液は、上位の長孔４１から下位の長孔４１にかけて切削液の量が徐々に減少し、１３行ある長孔４１に分散して流れるようになる。その際、１３行ある各々の長孔４１の最も低い位置の終端が同じ位置にあると、流れ落ちてきた切削液が集中してしまい、その流れが大きくなりすぎるおそれがある。そこで、第１誘導プレート３５では、図５に示すように、上から４行或いは３行ごとに長孔４１を分け、その終端Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４がずれるように形成されている。

次に、開閉扉２８の内面には、図３に示すように、第１誘導プレート３５の下に第２誘導プレート３６が張り付けられている。図７は、第２誘導プレート３６の拡大図である。この第２誘導プレート３６は、長方形をした厚さ２．３ｍｍの金属板であり、長手方向に沿って平行な４本の長孔４５つまり誘導面４６が形成されている。第２誘導プレート３６は、開閉扉２８の垂直な面に溶接によって張り付けられ、第１誘導プレート３５と同じく図面右側へ傾いている。第２誘導プレート３６の傾斜角θ２は２°である。

第２誘導プレート３６は、傾いた方向の図面の右下角部に、流れ落ちる切削液を案内するための凸部４７が形成されている。開閉扉２８は、切削液がワーク搬送ロボット３２を避けて流れ落ちるように、幅方向の両側の下角部がカットされ、開いた状態になっている。第２プレート３６は、その開放部分２８２から凸部４７が突き出すように取り付けられている。

更に、本実施形態の開閉扉２８は、第２誘導プレート３６の下に樋部材３８が取り付けられている。この樋部材３８は、厚さ１．２ｍｍの幅の細い長尺形状の金属板が、幅方向に「く」の字に折り曲げられたものであり、下側が３０°の傾きをもって浮き上がるように溶接されている。この樋部材３８も第１誘導プレート３５と同じく図３において右側へ傾いており、その傾斜角θ３は３°である。加えて、開閉扉２８の下端２８３も同じく図３において右側へ傾いており、その傾斜角θ４は１°である。

続いて、本実施形態の工作機械１の作用・効果について説明する。先ず、ワークの加工中は、切削液が激しく飛び散って開閉扉２８に大量の切削液が付着する。そして、加工後には、その開閉扉２８が上方にスライドして開き、搬送空間２０のワーク搬送ロボット３２が開口部を通って加工室１０内への進入が行われる。そのとき、開閉扉２８の内面を伝わって流れ落ちる切削液は、第１誘導プレート３５を乗り越えようとした流れとなるが、切削液は複数の長孔４１によって受け取られ、誘導面４２の傾きに従った開閉扉２８の幅方向へと向きを変えて流れる。

誘導面４２を流れる切削液は、例えば図６に示すように、非連続部４３によって長孔４１から出て下の長孔４１へと移り、再び誘導面４２を伝わって開閉扉２８の幅方向端部へと流れていく。開閉扉２８の端部側に位置する長孔４１の終端Ｅ１，Ｅ２…では、切削液が長孔４１から出て第１誘導プレート３５の表面を伝わって流れ落ちる。このように、開閉扉２８を伝わり落ちる切削液の多くは、第１誘導プレート３５を乗り越えようとする間に幅方向端部に集められる。そして、集められた切削液は、次に第２誘導プレート３６へと流れ、そこでも長孔４５の誘導面４６を流れて凸部４７から流れ落ちる。

凸部４７の位置は、加工室１０内に進入したワーク搬送ロボット３２の横に位置しているため、流れ落ちる切削液がワーク搬送ロボット３２に直接降りかかることが回避できる。また、第１誘導プレート３５を全て乗り越えてしまい、第２誘導プレート３６に至らなかった切削液も存在する。そうした切削液は、樋部材３８によって幅方向端部へと流れ、同じようにワーク搬送ロボット３２を避けて流れ落ちることとなる。

よって、本実施形態では、第１誘導プレート３５によって切削液をワーク搬送ロボット３２に降りかからないようにすることができる。また、第２誘導プレート３６によって、さらにその効果を高めることができる。第１、第２誘導プレート３５，３６は薄い金属板によって形成されているため、切削液を幅方向の一方へ誘導する効果を発揮しつつ、切屑などの引っ掛かりは避けられる。樋部材３８においても、上方に向けて返しとなるような形状ではないため、切屑などの引っ掛かりは避けられる。更に、第１、第２誘導プレート３５，３６は、薄い金属板であるためそれ自体コストのかからないものであるだけでなく、開閉扉２８に張り付けるだけの簡単な構造であるため、取り付けも簡単で、更に取り付け後に邪魔になるようなこともない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、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、誘導部材として薄い金属板の第１誘導プレート３５に長孔４１によって誘導面が複数行形成されたものを示したが、薄い金属板の表面に細い針金を複数接合させ、誘導面を複数行形成させるようにした誘導部材であってもよい。

また、例えば前記実施形態で示した第２誘導プレート３６は、効果を発揮するのに有効な構成であるが必ず必要であるわけではない。
また、前記実施形態の開閉扉２８は、上下に移動するスライド扉であって、ワーク搬送ロボット３２の進入口に形成されたものであったが、加工室１０の開口部を開閉する扉であれば、例えば加工室１０の側面を構成する従来例のような開き戸タイプであってもよい。

１…工作機械８…ワーク自動搬送機１０…加工室１１…主軸装置１５…タレット装置２８…開閉扉３２…ワーク搬送ロボット３５…第１誘導プレート３６…第２誘導プレート４１…長孔４２…誘導面４３…非連続部

Claims

ワークの加工が実行される加工室の開口部に設けられた開閉扉と、
前記開閉扉の内面下部に配置され、前記開閉扉の内面から立ち上がって前記開閉扉の幅方向に長さをもって同じ方向に傾斜した切削液の誘導面が上下方向に複数行形成された誘導部材と、
を有する工作機械。
ワークの加工が実行される加工室の開口部に設けられた開閉扉と、
前記開閉扉の内面下部に配置され、前記開閉扉の内面から立ち上がって前記開閉扉の幅方向に長さをもって傾斜した切削液の誘導面が、上下方向に複数行形成された誘導部材と、
を有し、
前記誘導部材は、前記内面に張り付けられる薄板に、前記誘導面を構成する複数の長孔が形成されたものである工作機械。
ワークの加工が実行される加工室の開口部に設けられた開閉扉と、
前記開閉扉の内面下部に配置され、前記開閉扉の内面から立ち上がって前記開閉扉の幅方向に長さをもって傾斜した切削液の誘導面が、上下方向に複数行形成された誘導部材と、
を有し、
前記誘導部材は、前記内面に張り付けられる薄板に、前記誘導面を構成する複数の長孔が形成されたものであり、上下方向に位置する複数の前記長孔同士が平行であって、同じ行の誘導面を形成する長孔が非連続部を介して複数形成された工作機械。
ワークの加工が実行される加工室の開口部に設けられた開閉扉と、
前記開閉扉の内面下部に配置され、前記開閉扉の内面から立ち上がって前記開閉扉の幅方向に長さをもって傾斜した切削液の誘導面が、上下方向に複数行形成された誘導部材と、
を有し、
前記誘導部材は、前記内面に張り付けられる薄板に、前記誘導面を構成する複数の長孔が形成されたものであり、上下方向に位置する複数の前記長孔同士が平行であって、同じ行の誘導面を形成する長孔が非連続部を介して複数形成され、前記長孔の非連続部の位置が上下方向に隣り合う前記長孔の非連続部の位置とずれている工作機械。