JPH07237084A

JPH07237084A - 工作機械の冷却集塵装置

Info

Publication number: JPH07237084A
Application number: JP2541594A
Authority: JP
Inventors: Matsukiku Kudou; 藤松菊工; Masanori Hosoi; 井正則細
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】マシンニングセンタに適用した場合において
も、回転主軸とマガジン間での工具の自動交換が可能で
ある工作機械の冷却集塵装置を提供する。【構成】回転主軸と切削工具とを取り囲むように、主
軸ヘッドにフードが取り付けられている。このフード
は、ほぼその直径線に沿って二分割して開閉可能に枢着
されている。また、切削工具を自動交換する際に上記フ
ードを開放するためのフード開閉手段が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械の冷却集塵装置
に係り、特に工具の自動交換機能を有するマシニングセ
ンタにおいて被加工物の切削面を冷却すると共に切屑を
外部に吸引排出する工作機械の冷却集塵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の冷却集塵装置は、これまで種
々のタイプのものが提案されている。例えば、特開昭５
８−５９７４６号公報にはドリルをフードで取り囲み、
このドリルの中心に向けて四方から切削油ミストを噴射
してドリルを冷却すると共に、フード内を吸引し切削油
ミストや切屑を集塵ダクトから排出する工作機械の冷却
集塵装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の工作機械の冷却集塵装置は、フードが固定的に
配設されていたため、工具の自動交換機能を有するマシ
ニングセンタに適用すると、自動工具交換装置（ＡＴ
Ｃ）のアーム等の動きがフードによって制限されるた
め、回転主軸とマガジン間での工具の自動交換が不可能
となるという問題があった。

【０００４】また、上述した従来の冷却集塵装置は加工
作業中に切屑の集塵を行うものであり、加工作業中に集
塵されず加工後の被加工物上に残存した切屑について
は、別途人手による清掃作業を必要とするという問題が
あった。これは無人加工というマシンニングセンタの基
本思想に反するものである。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上述した問題を
解決するために、工具の自動交換機能を有するマシニン
グセンタに適用した場合においても、ＡＴＣのアーム等
の動きがフードによって制限されることがなく、回転主
軸とマガジン間での工具の自動交換が可能となるように
した工作機械の冷却集塵装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転主軸と切削工具とを取り囲むように
主軸ヘッドに取り付けられたフードを有し、被加工物の
切削面を冷却すると共に切屑を外部に吸引排出する工作
機械の冷却集塵装置において、上記フードはほぼその直
径線に沿って二分割して開閉可能に枢着され、フード開
閉手段により開閉されることを特徴とする。

【０００７】また、フードの内周面に配設される冷却剤
の吐出部は、冷却剤が吐出方向に向かって徐々にその内
径が減少すると共に円周方向に連続したカーテン膜状を
なして切削面に供給されるようにすることが好ましい。

【０００８】さらに、主軸ヘッドに対して固定され圧縮
空気取入れ管と固定吸込み管とを同心的に配置した集塵
コネクタと、回転主軸に着脱可能に取付けられ集塵コネ
クタの固定吸込み管に対して接続可能な可動吸込み管を
備えた集塵ユニットとを備えてなることを特徴とする。

【０００９】

【作用】ＡＴＣを用いて工具を交換する際には、フード
開閉手段によってフードがほぼ直径線に沿って二分割し
て開放され、工具の交換が終了した後は再びフード開閉
手段によってフードが閉鎖されるため、工具の交換に際
してＡＴＣのアーム等の動きがフードによって制限され
ることがない。

【００１０】フード内に配設された吐出部から吐出され
た冷却剤は、吐出方向に向かって徐々にその内径が減少
すると共に円周方向に連続したカーテン膜状をなして切
削面に供給されるから、切削に伴って発生する切屑は冷
却剤により形成されたカーテン膜の内部に閉じ込めら
れ、切屑の飛散が抑制される。

【００１１】主軸ヘッドに取り付けられた集塵コネクタ
に対して、ＡＴＣのアームを用いて集塵ユニットを着脱
することができるようにしたから、加工作業中に集塵さ
れず加工後の被加工物上に残存した切屑を人手によらず
に除去することができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明による工作機械の冷却集塵装置を
マシニングセンタに適用した一実施例を図１乃至図５を
参照して説明する。図１および図２において符号１はベ
ッドを示し、このベッド１の上にマシニングセンタ本体
２が載置され、このマシニングセンタ本体２はＡＴＣ３
と、主軸ヘッド４とを有している。この主軸ヘッド４に
は本実施例の要部である開閉式フード装置５が設けられ
ている。上記ＡＴＣ３は、工具を収納しているマガジン
６と、工具を交換するためのアーム７とを有している。
上記主軸ヘッド４には回転主軸８が回転可能に取り付け
られている。この回転主軸８には工具ホルダ９が固着さ
れており、この工具ホルダ９には切削工具１０が嵌着さ
れている。

【００１３】上記主軸ヘッド４に設けられた開閉式フー
ド装置５はフード１１を有し、このフード１１は上記回
転主軸８、工具ホルダ９および切削工具１０を取り囲む
ように設けられている。上記フード１１には切屑排出ダ
クト１２が接続されており、この切屑排出ダクト１２を
介して集塵機１３と連通されている。さらに上記フード
１１には、冷却剤取り入れダクト（図示されず）が接続
されており、この冷却剤取入れダクトを介して冷却剤供
給装置（図示されず）と連通されている。

【００１４】図３に示されているように、主軸ヘッド４
には基板１４が固着されており、この基板１４には水平
方向に並列された一対のヒンジ軸１５、１５が立設され
ている。これらのヒンジ軸１５、１５のそれぞれには両
端にブッシュ１６、１６を有する中空円筒状のスリーブ
１７、１７が回動可能に嵌着されている。このスリーブ
１７、１７は、ヒンジ軸１５、１５に嵌め込まれ押えね
じ２７、２７によって固定されたスラスト受け１８、１
８によって軸方向の動きが制限されている。

【００１５】上記スリーブ１７、１７の一方には連結ア
ーム１９が取り付けられている。この連結アーム１９
は、スリーブ１７に嵌合され押えねじ２０およびキー２
１によってスリーブ１７に固着される環状の取付け部分
１９ａと、この取付け部分１９ａに接合されその端部が
シリンダー（図示されず）のピストンロッド（図示され
ず）の端部にピン２２および割りピン２３によって回動
可能に連結される腕部分１９ｂとを有している。

【００１６】また、上記一対のスリーブ１７、１７のそ
れぞれには歯車２４、２４が嵌着されており、これらの
歯車２４、２４は相互に噛み合っている。

【００１７】さらに、上記一対のスリーブ１７、１７の
それぞれにはフード基板２５、２５が嵌合され、押えナ
ット２６、２６によってスリーブ１７、１７に固着され
ている。これらのフード基板２５、２５は半円の円弧状
部分を有し、この円弧状部分には二分割構造を有するフ
ード１１のそれぞれの分割片が立設されている。このフ
ード１１は、先端部がその先端に向かって徐々に内径が
減少するように形成されている。

【００１８】上記フード１１の内側面には、リング形状
を有する吐出リング２８が嵌め込まれている。この吐出
リング２８は、上記フード１１と共通の分割線に沿って
二分割される構造を有している。上記吐出リング２８の
外周面には全周にわたって連続した環状溝が形成されて
おり、この環状溝とフード１１の内周面によって冷却剤
が流れる環状流路２９が形成されている。

【００１９】上記吐出リング２８には、円周方向へ所定
のピッチをおいて複数の吐出孔３０、３０…３０が穿設
されている。これらの吐出口３０、３０…３０は、吐出
された冷却剤が上記フード１１の内側面の先端に衝突す
るように方向が設定されている。

【００２０】また、上記フード１１の下部外周面には冷
却剤取入れ孔３１および切屑排出孔３２が穿設されてい
る。これらの冷却剤取入れ孔３１および切屑排出孔３２
の周縁には冷却剤取入れ管３３および切屑排出管３４が
それぞれ接合されている。上記冷却剤取入れ管３３は上
記冷却剤取入れ孔３１を介して上記環状流路２９と連通
している。また、上記切屑排出管３４は上記切屑排出孔
３２を介して上記フード１１の内部と連通している。さ
らに、上記冷却剤取入れ管３３および切屑排出管３４に
は冷却剤取入れダクト３５および切屑排出ダクト１２が
それぞれ接続されている。これらの冷却剤取入れダクト
３５および切屑排出ダクト１２は冷却剤供給装置（図示
されず）および集塵機（図示されず）に接続されてい
る。

【００２１】次に、上述した本発明による工作機械の冷
却集塵装置の作用について、図４を参照して説明する。
フード１１が閉鎖状態にある場合、シリンダー３８のピ
ストンロッド３９を引き込むと、ピストンロッド３９に
回動可能に軸支されている連結アーム１９を介して一方
のスリーブ（図示されず）が回転する。このスリーブが
回転するとその回転力は一対の歯車２４、２４を介して
他方のスリーブに伝達されるため、両方のスリーブが連
動して回転する。

【００２２】上記開放動作が終了すると、シリンダー３
８によってピストンロッド３９の停止状態が維持され、
これによってフード１１の開放状態が保たれる。この状
態において上記ＡＴＣ３を用いて切削工具１０を交換す
る。交換作業が終了した後は、シリンダー３８によって
ピストンロッド３９を突き出し、開放動作と逆の動作に
よりフード１１を閉鎖する。シリンダー３８によってピ
ストンロッド３９の停止状態が維持され、これによって
フード１１の閉鎖状態が保たれる。

【００２３】次に、上記実施例を用いて被加工物３７の
切削作業を行う際の作用について、図３を参照して説明
する。冷却剤供給装置（図示されず）から冷却剤取入れ
ダクト３５を介して環状流路２９に冷却剤が供給され
る。ここで、冷却剤は空気等の気体または切削油等の液
体が用いられる。この冷却剤は環状流路２９の全周に流
れ込むと共に、吐出リング２８に穿設された吐出孔３０
から吹き出す。吐出孔３０から吹き出した冷却剤は所定
の角度αでフード１１の内側面の先端部に衝突する。内
側面に衝突した冷却剤は、進行方向が変えられると共
に、内側面に沿って円周方向に拡散して膜状になる。

【００２４】また、フード１１の内側面の先端部はその
先端に向かって内径が徐々に減少している形状を有する
ため、内側面の先端部に衝突した冷却剤は、フード１１
の軸心方向に向かって確実に偏向される。

【００２５】このように、複数の吐出孔３０から吐出さ
れた冷却剤は、フード１１の内側面に衝突し、この衝突
によって偏向されると共に拡散されるため、冷却剤は吐
出方向に向かって徐々にその内径が減少すると共に円周
方向に連続したカーテン膜状をなして被加工物３７の切
削面に供給される。

【００２６】切削面に供給された冷却剤は、切削時の摩
擦熱によって加熱された被加工物３７を冷却すると共
に、冷却剤によって形成されたカーテン膜は、切削によ
って生じた切屑の飛散を抑制する。さらに、冷却剤は内
側方向に向けて切削面に衝突するため、衝突した冷却剤
はさらに内側方向に反射され、この反射流によっても切
屑の飛散が抑制される。このような切屑の飛散を防止す
る効果は、冷却剤として液体を用いた場合の方が、気体
を用いた場合に比して一般に大きい。

【００２７】さらに、集塵機（図示されず）によって切
屑排出ダクト１２を介してフード１１内の空気が排出さ
れると共に、フード１１の開口部から外部の空気が吸い
込まれる。これによって、冷却剤のカーテン膜の内部に
閉じ込められた切屑が、切屑排出ダクト１２を介して排
気流とともに集塵機に吸い込まれる。

【００２８】次に、本発明による工作機械の冷却集塵装
置の他の実施例について、図５を参照して説明する。吐
出リング２８には密集して吐出孔３０、３０…３０が穿
設され、これらの吐出孔３０、３０…３０から吐出され
た冷却剤がフード１１の先端部分の内側面に沿って流れ
るように形成されている。このような構成においては、
上述したような冷却剤とフード１１の内側面との衝突に
よる拡散効果は小さいが、吐出孔３０が密集して配設さ
れているため、吐出された冷却剤自身の拡散効果のみで
も円周方向に連続したカーテン膜が得られ、また、内側
に傾斜した内側面にそって冷却剤が流れるため、吐出方
向に向かって徐々にその内径が減少するカーテン膜が得
られる。

【００２９】次に、本発明による工作機械の集塵装置の
一実施例について、図６乃至図８を参照して説明する。
図６において符号４０は集塵装置を示し、この集塵装置
４０は着脱式の集塵ユニット４１と集塵コネクタ４２と
からなっている。この集塵コネクタ４２の固定吸込み管
６１の一端にはフランジ４３が設けられ、このフランジ
４３はボルト４４、４４…４４によって主軸ヘッド４に
取り付けられている。

【００３０】固定吸込み管６１の下部壁には切屑排出孔
４５および圧縮空気取入れ孔４６が穿設されている。切
屑排出孔４５の出口側には切屑排出管４７が接合されて
おり、この切屑排出管４７には切屑排出ダクト４８が接
続されている。また、圧縮空気取入れ孔４６には、エル
ボ形の圧縮空気取入れ管４９が嵌め込まれており、この
管の入口端には圧縮空気取入れダクト５０が接続される
一方、出口端は固定吸込み管６１の中心に配管され出口
端が開口している。

【００３１】固定吸込み管６１の開口端には、集塵ユニ
ット４１の可動吸込み管５１の一端が嵌め込まれてい
る。この可動吸込み管５１の内部には、空気噴出管５２
が同心的に配設されており、この空気噴出管５２の一端
は、前記圧縮空気取入れ管４９の一端の内側に嵌め込ま
れている。

【００３２】可動吸込み管５１の側壁には、管軸を直交
する方向の支持アーム５３が溶接によって接合されてい
る。支持アーム５３の上端には円盤形状を有するホルダ
５４が取付ネジ５５によって固着されており、ホルダ５
４の外周面には全周にわたって溝５６が刻設されてい
る。この溝５６は、ＡＴＣ３のアーム７によって挟持さ
れ得るように形成されている。ホルダ５４は、回転主軸
８のテーパ孔５７に嵌合し得る外テーパ５８を有してい
る。

【００３３】前記可動吸込み管５１の先端部には、可変
吸込みヘッド５９が取り付けられている。この可変吸込
みヘッド５９は、可動吸込み管５１に直交する水平軸心
を中心として上下に首振り運動ができるようになってい
る。

【００３４】また、図７に示されているように、可動吸
込み管５１をエルボ形とすることもできる。この可動吸
込み管５１の一方の端部は閉じており、側壁には可変吸
込みヘッド５９が可動吸込み管５１の垂直な管軸を中心
として左右に首振り運動ができるように取り付けられて
いる。

【００３５】さらに、図８に示されているように、可変
吸込みヘッド５９の内側面の先端部をその先端に向かっ
て内径が徐々に減少するように形成し、可変吸込みヘッ
ド５９の内部に設けられた流路６０を介して圧縮空気を
吐出することもできる。

【００３６】次に、上記実施例を用いて加工後の被加工
物３７上等に残存している切屑を除去する際の作用につ
いて説明する。ＡＴＣ３のアーム７を用いて集塵ユニッ
ト４１を回転主軸８および集塵コネクタ４２に取り付け
る。被加工物３７に対して主軸ヘッド４を移動させて切
屑が残存している部分に可変吸込みヘッド５９を近付け
る。可変吸込みヘッド５９から圧縮空気を吹き付けなが
ら切屑を吸込むことにより被加工物３７上等に残存して
いた切屑を除去する。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、フー
ドをほぼその直径線に沿って二分割して開閉可能に主軸
ヘッドに枢着し、フード開閉手段によってフードを開放
できるようにしたから、切削工具の自動交換機能を有す
るマシニングセンタに適用した場合においても、切削工
具を交換する際にはフードを開放することにより、ＡＴ
Ｃのアーム等の動きがフードによって制限されることが
なく、回転主軸とマガジン間での工具の自動交換を行う
ことができる。

【００３８】また、冷却剤は吐出方向に向かって徐々に
その内径が減少すると共に円周方向に連続したカーテン
膜状をなして切削面に供給されるから、上述した作用に
より切屑の飛散を抑止し、切屑の排出を確実に行うこと
ができる。このような切屑の飛散を防止する効果は、冷
却剤として液体を用いた場合の方が、気体を用いた場合
に比して一般に大きい。

【００３９】さらに、主軸ヘッドに取り付けられた集塵
コネクタに対して、ＡＴＣのアームを用いて集塵ユニッ
トを着脱することができるようにしたから、加工作業中
に集塵されず加工後の被加工物上に残存した切屑を人手
によらずに除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による工作機械の冷却集塵装置をマシニ
ングセンタに適用した場合の一実施例を示した正面図。

【図２】同装置を示した側面図。

【図３】開閉式フード装置を示した部分断面図。

【図４】開閉式フード装置の開閉動作を示した正面図。

【図５】本発明による工作機械の冷却集塵装置の他の実
施例の要部を示した部分断面図。

【図６】本発明による工作機械の集塵装置をマシニング
センタに適用した場合の一実施例を示した側面図。

【図７】本発明による工作機械の集塵装置の他の実施例
の要部を示した縦断面図。

【図８】本発明による工作機械の集塵装置をマシニング
センタに適用した場合の他の実施例を示した側面図。

【符号の説明】

１ベッド２マシニングセンタ本体３自動工具交換装置（ＡＴＣ）４主軸ヘッド５開閉式フード装置６マガジン７アーム８回転主軸１０切削工具１１フード１５ヒンジ軸２４歯車２８吐出リング２９環状流路３０吐出孔３７被加工物３８シリンダー４０集塵装置４１集塵ユニット４２集塵コネクタ４５切屑排出孔４６圧縮空気取入れ孔４７切屑排出管４９圧縮空気取入れ管５１可動吸込み管５２空気噴出管５３支持アーム５４ホルダ５６溝５７テーパ孔５８外テーパ５９可変吸込みヘッド６１固定吸込み管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転主軸に結合された切削工具を取り囲む
ように主軸ヘッドに取り付けられたフードを有し、被加
工物の切削面を冷却すると共に切屑を外部に吸引排出す
る工作機械の冷却集塵装置において、上記フードはほぼ
その直径線に沿って二分割して開閉可能に枢着され、フ
ード開閉手段により開閉されることを特徴とする工作機
械の冷却集塵装置。
【請求項２】上記フード開閉手段は二分割されたそれぞ
れのフード片を軸支する一対の軸と、これらの軸に設け
られ相互に噛み合う一対の歯車とを有し、上記一対の軸
は上記一対の歯車を介して相互に連動することを特徴と
する請求項１記載の工作機械の冷却集塵装置。
【請求項３】回転主軸と切削工具とを取り囲むように主
軸ヘッドに取り付けられたフードを有し、被加工物の切
削面を冷却すると共に切屑を外部に吸引排出する工作機
械の冷却集塵装置において、上記フードはその内側面に
密集して周設された複数の吐出部を有し、これらの吐出
部からは切削面を冷却するための冷却剤が吐出され、吐
出された冷却剤は円周方向に連続したカーテン膜状をな
して切削面に供給されることを特徴とする工作機械の冷
却集塵装置。
【請求項４】上記吐出部は上記フードの内側面に円周方
向に所定のピッチをおいて穿設され、これらの吐出部か
ら吐出された冷却剤は上記フードの内側面の先端部に所
定の角度をもって衝突し、この衝突によって冷却剤は偏
向されると共に円周方向に拡散され、円周方向に連続し
たカーテン膜状をなして冷却剤が切削面に供給されるこ
とを特徴とする請求項３に記載の工作機械の冷却集塵装
置。
【請求項５】上記フードの内側面は上記フードの先端に
向かって徐々にその内径が減少するように形成されてお
り、上記吐出部から吐出された冷却剤は吐出方向に向か
って徐々にその内径が減少すると共に円周方向に連続し
たカーテン膜状をなして切削面に供給されることを特徴
とする請求項３または４のいずれかに記載の工作機械の
冷却集塵装置。
【請求項６】上記主軸ヘッドに対して固定され圧縮空気
取入れ管と固定吸込み管とを同心的に配置した集塵コネ
クタと、上記回転主軸に着脱可能に取付けられ上記集塵
コネクタの固定吸込み管に対して接続可能な可動吸込み
管を備えた集塵ユニットとを備えてなる工作機械の集塵
装置。
【請求項７】上記集塵ユニットの可動吸込み管の先端に
はほぼ９０°の範囲にわたって回動可能に吸込みヘッド
が枢着されていることを特徴とする請求項６記載の工作
機械の集塵装置。