JPH10180585A - 自動切屑除去装置を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークやテーブルの上面に付着した切屑を加
工中に除去できる自動切屑除去装置を備えた工作機械を
提供する。 【解決手段】 ２自由度の揺動運動をしながら加圧流体
を噴出するノズル３１ａを有する切屑除去ユニット３１
をスプラッシュガード２９の内部に設けて、加工中にワ
ークＷまたはテーブル１３の上面に向けて加圧流体を噴
出して切屑をトラフ５ａ内に落下させるようにしたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの加工中に
発生する切屑をワークまたはテーブルの上面に付着させ
ずに除去する自動切屑除去装置を備えた工作機械に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】フライス盤やマシニングセンタ等の工作
機械では、主軸に装着した工具とテーブル上に載置、固
定したワークとの間で直交３軸方向の相対移動を行わせ
てワークを加工する際に、加工により発生した切屑がワ
ークやテーブルの上面に付着、堆積してしまうことがあ
る。また、ワークを載置、固定したパレットをテーブル
上へ搬入したり、テーブル上から搬出するパレット自動
交換装置を備え、複数個のワークを順次加工する工作機
械では、ワークやテーブルの上面だけでなくパレットの
上面にも加工により発生した切屑が付着、堆積してしま
うことがある。

【０００３】切屑が付着した状態のワークの上面や凹部
を工具で加工すると、切屑が加工点に噛み込み加工面の
仕上面粗度を悪化させたり工具の寿命を短縮させてしま
うために、常にオペレータが加工部を監視して必要に応
じて切屑除去作業を行わなければならなかった。また、
加工終了後にテーブル上から加工済ワークを取り外し、
次加工ワークを取り付けるワーク段取作業をするときに
も、テーブル上に切屑が付着したままであると、テーブ
ル上へのワーク取付精度を悪化させてしまうために、オ
ペレータが切屑除去作業を行う必要があった。一方、パ
レット自動交換装置を付属した工作機械では、ワークや
パレットの上面に切屑が付着、堆積したままにすると、
ワークの加工終了後にテーブル上から工作機械に隣接し
たパレットストッカへ加工済ワークが載置、固定された
パレットを搬送するときに、テーブルおよびパレットス
トッカに設けられたテーパコーンやチャック等でなるパ
レット位置決めクランプ装置に切屑が落下、付着して、
次加工ワークが載置、固定されたパレットを搬入すると
きに、パレットの位置決め、装着精度に悪影響を与えて
しまうことがあった。

【０００４】テーブルやベッドに設けられた切屑回収溝
内に配設したスパイラルチップコンベア等の切屑移送手
段により、ワークの加工により発生した切屑を回収し自
動的に所定場所へ収集する切屑回収装置を付属した工作
機械では、ワークやテーブルの上面に切屑を付着、堆積
させたままでは、いくら切屑回収装置を作動させても切
屑回収効率を向上させることは難しい。

【０００５】以上のような問題点を解決する第１の従来
技術として、実開昭６１−２０２４７号公報に開示する
ロボットを用いた切粉清掃装置がある。この装置は、ロ
ボットの手首部にエアノズル、クーラントノズル、吸引
ノズルを設け、エアまたはクーラントをパレットの上面
に向けて噴出しパレットの上面に付着した切屑を浮か
せ、吸引するようにしたものである。また、第２の従来
技術として、特開平２−２５１２６０号公報に開示する
揺動吹き出し装置がある。この装置は、ワークの加工直
後に回転体から高圧空気を吹き出すことにより、加工終
了後のワーク、切削工具、チャック等に付着した切屑を
吹き飛ばすようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の従来技術では、ワークの加工中にロボットによるパ
レットの清掃作業を行おうとすると、工作機械の主軸と
ロボットとが干渉してしまうために、パレットの清掃作
業はワークの加工終了後に、しかも主軸との干渉を避け
るようにパレットの周辺部を広く空けてその空間内をロ
ボットが移動できるようにしなければならず、大きな設
置スペースが必要になってしまう。また、ワークの加工
終了後にパレット清掃時間が必要となり、ワークの加工
終了後すぐに加工済ワークが載置、固定されたパレット
を搬出することができないために、パレット交換時間ひ
いては加工時間がいたずらに長くなってしまう。さら
に、ワークの加工により発生した切屑を加工中にワーク
やパレットの上面から除去しようとするものではないた
めに、切屑が付着した状態のワークの上面や凹部を工具
で加工して切屑が加工点に噛み込み、加工面の仕上面粗
度を悪化させたり工具の寿命を短縮させてしまうことも
あり得る。

【０００７】上記第２の従来技術では、ワークの加工終
了後に高圧空気を利用してワーク、切削工具、チャック
等に付着した切屑を単に吹き飛ばすだけであるために、
吹き飛ばされた切屑がテーブルやパレットの上面の隅部
に堆積してしまう。これでは、加工終了後のワーク段取
作業時にオペレータが切屑除去作業を行わなければなら
ない。また、パレット自動交換装置を付属した工作機械
では、加工済ワークが載置、固定されたパレットをテー
ブル上から搬出するときに、パレット上に付着、堆積し
た切屑がテーパコーンやチャック等でなるパレット位置
決めクランプ装置に落下、付着して、次加工ワークが載
置、固定されたパレットを搬入するときに、パレットの
位置決め、装着精度に悪影響を与えてしまう。さらに、
第１の従来技術と同様にワークの加工終了後に高圧空気
を吹き出すものであり、切屑が付着した状態のワークの
上面や凹部の加工面の仕上面粗度の悪化、工具寿命の短
縮化、ワーク段取時間およびパレット交換時間の長時間
化が避けられない。

【０００８】そこで本発明は、ワークやテーブルの上面
に付着、堆積した切屑を加工中に除去できる自動切屑除
去装置を備えた工作機械を提供することを目的とする。

【０００９】

【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、２自由度の揺動運動が与えられながら加圧
流体を噴出するノズルを有する切屑除去ユニットをスプ
ラッシュガードの内部に少なくとも１つ設けて、加工中
にワークまたはテーブルの上面に向けて加圧流体を噴出
して切屑を除去するようにしたものである。すなわち、
スプラッシュガードで囲まれた加工領域内で、主軸に装
着された工具とテーブルに載置、固定されたワークとの
間で相対移動を行わせ前記ワークを加工する工作機械に
おいて、前記ワークまたはテーブルの上面に向けて加圧
流体を噴出するノズルと、前記ノズルに２自由度の揺動
運動を与えるノズル駆動手段とから成る切屑除去ユニッ
トを前記スプラッシュガードの内部に少なくとも１つ設
け、前記切屑除去ユニットのノズルに加圧流体を供給す
る流体供給手段を接続し、前記ワークまたはテーブルの
上面に付着した切屑に向けて加圧流体を噴出し、前記切
屑を切屑回収溝へ落下させる自動切屑除去装置を備えた
工作機械が提供される。好ましくは、前記切屑除去ユニ
ットは、前記ノズルを前記加工領域内で往復移動させる
ノズル移動手段をさらに有した自動切屑除去装置を備え
た工作機械が提供される。

【００１０】

【作用】上述の構成により、切屑除去ユニットに内蔵さ
れたノズルは加工中に２自由度の揺動運動をしながら加
圧流体を噴出するので、ノズルから噴出された加圧流体
の噴出点が、ある面積を有した範囲で繰り返し走査軌跡
を描くように移動する。この加圧流体の圧力と噴出点の
移動とにより、加工により発生してワークまたはテーブ
ルの上面に付着、堆積した切屑は吹き飛ばされながら所
定の方向へ徐々に移動され、切屑回収溝へ落下するの
で、ワークまたはテーブルの上面から加工中に切屑を随
時除去することができ、切屑溜まりが発生することはほ
とんどない。また、加工領域はスプラッシュガードで囲
まれており、工作機械の外部へ切屑が飛散することもな
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面に沿って説明する。図１は本発明実施形態の自動
切屑除去装置を備えた工作機械であり、パレット自動交
換装置が付属された横形マシニングセンタを示した平面
図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は本発明実施形態
の自動切屑除去装置である切屑除去ユニットの要部を示
した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図４
は切屑除去ユニットのノズルから噴出される加圧流体の
噴出点の走査軌跡を示した図であり、図５は本発明の別
の実施形態の自動切屑除去装置を備えた横形マシニング
センタを示した図１のＡ−Ａ断面図である。

【００１２】まず、図１および図２を参照して、本発明
実施形態の自動切屑除去装置を備えた工作機械の要部を
横形マシニングセンタを例に挙げて説明する。横形マシ
ニングセンタ１は、コラム３がベッド５上に設けられた
Ｘ軸案内レール７に沿ってＸ軸方向へ移動し、主軸頭９
がコラム３前面に設けられたＹ軸案内レール１１に沿っ
てＹ軸方向（紙面と垂直な方向）へ移動し、テーブル１
３がコラム３前方のベッド５上にＸ軸案内レール７と垂
直に設けられたＺ軸案内レール１５に沿ってＺ軸方向へ
移動する軸構成となっている。主軸頭９に対して回転可
能に支持された主軸１７の先端部には工具Ｔが装着され
ている。

【００１３】また、前後両面にワークＷがそれぞれ取り
付けられたイケール１９がパレットＰ上に固定され、図
２に示すように、パレットＰはテーパコーンやチャック
等でなるパレットクランプ装置２１によりテーブル１３
上に位置決め、固定されている。テーブル１３が移動す
るＺ軸方向の延長線上であり、横形マシニングセンタ１
の機外にはパレットストッカ２３が設置され、Ｚ軸スト
ロークエンドのパレット交換位置において、パレット自
動交換装置（図示せず）により加工済ワークＷが取り付
けられたパレットＰをテーブル１３上からパレットスト
ッカ２３へ搬出し、次加工ワークＷが取り付けられたパ
レットＰをパレットストッカ２３からテーブル１３上へ
搬入する。さらに、テーブル１３をＹ軸と平行な軸線回
りに旋回、割出可能にすることにより、図１に示すよう
なイケール１９の前後両面に取り付けられたワークＷの
加工を順次行うことができる。

【００１４】図２に示すように、テーブル１３は前方か
ら見て略断面ハの字形状に形成され、ワークＷの加工に
より発生した切屑がテーブル１３上に堆積しにくいよう
に傾斜部１３ａが設けられているために、切屑の大部分
はテーブル１３上から落下して、ベッド５にＺ軸方向と
平行に刻設された２つのトラフ（切屑回収溝）５ａ内に
回収される。図１に示すように、トラフ５ａはテーブル
１３の左右位置に、かつテーブル１３のＺ軸方向への全
移動領域に対応できるように設けられているために、テ
ーブル１３が任意の位置へ移動してもワークＷの加工に
より発生した切屑を確実にトラフ５ａ内に回収すること
ができる。さらに、トラフ５ａ内にはスパイラルコンベ
ア等の切屑移送手段（図示せず）が配設され、トラフ５
ａ内に落下した切屑は横形マシニングセンタ１の機外に
設けられた切屑収集装置（図示せず）に収集される。

【００１５】ベッド５後方には、コラム３のＸ軸方向へ
の移動領域を覆う保護カバー２５と、主軸頭９とワーク
Ｗの加工領域との対面部を覆うＸＹカバー２７が設けら
れている。これに対してベッド５前方には、ＸＹカバー
２７前方に拡がるワークＷの加工領域を覆うスプラッシ
ュガード２９が設けられ、工具ＴとワークＷとのＸ、
Ｙ、Ｚ軸の直交３軸方向への相対移動によるワークＷの
加工により発生する切屑が、横形マシニングセンタ１の
機外に飛散することを防止している。ここで、スプラッ
シュガード２９のパレットストッカ２３との対面部はパ
レットＰの搬入、搬出時に開閉するような構造になって
おり、保護カバー２５およびスプラッシュガード２９は
横形マシニングセンタ１を上方からも覆っていることは
言うまでもない。

【００１６】スプラッシュガード２９の右側面内部の略
中央には、ワークＷの加工中に２自由度の揺動運動をし
ながらエアや切削液等の加圧流体を噴出するノズル３１
ａを備えた切屑除去ユニット３１が設けられている。切
屑除去ユニット３１はモータや流体圧シリンダ等の公知
のアクチュエータ（図示せず）が具備されるか、もしく
は加圧流体の噴出反力で回転するような構造となってお
り、ノズル３１ａを水平面内および垂直平面内において
揺動させることができる。

【００１７】また、横形マシニングセンタ１は流体供給
手段３３とノズル制御手段３５とを内蔵している。流体
供給手段３３は、流体供給源からエアや切削液等の加圧
流体を供給するポンプ（図示せず）および配管３３ａ等
でなる。ノズル制御手段３５は、加工すべきワークＷ、
パレットＰ、テーブル１３の大きさ、ワークＷの加工範
囲等に応じて、切屑除去ユニット３１のノズル３１ａか
ら噴出される加圧流体の噴出範囲が可変となるように、
ノズル３１ａの水平面内および垂直平面内における揺動
角や揺動中心位置を設定し、設定されたノズル揺動条件
に基づいて切屑除去ユニット３１に具備されたアクチュ
エータ等を作動させ、ノズル３１ａを揺動させるもので
ある。さらに、ノズル制御手段３５では、発生する切屑
が大きく重い荒加工の場合にはノズル３１ａの揺動速度
を遅く、これに対して、発生する切屑が小さく軽い仕上
加工の場合にはノズル３１ａの揺動速度を速くするよう
な制御も行っている。流体供給手段３３およびノズル制
御手段３５は、横形マシニングセンタ１に付属した機械
制御装置３７により制御されている。

【００１８】次に、図３を参照して、本発明実施形態の
自動切屑除去装置である切屑除去ユニットの要部を説明
する。切屑除去ユニット３１の構成は、スプラッシュガ
ード２９の右側面内部の略中央にコの字形状のユニット
ベース３１ｂが固定され、ユニットベース３１ｂの切欠
部に水平に取り付けられた軸３１ｃに対して垂直旋回台
３１ｄが垂直平面内で旋回可能に設けられている。円板
形状の水平旋回台３１ｅはその円周上にノズル３１ａを
有し、垂直旋回台３１ｄ後部に垂直に取り付けられた軸
３１ｆに対して水平面内で旋回可能に設けられている。
また、切屑除去ユニット３１には、流体供給手段３３の
配管３３ａと接続され、流体供給源から供給されるエア
や切削液等の加圧流体をノズル３１ａに送給する配管３
１ｇが設けられ、既述したように、切屑除去ユニット３
１は、モータや流体圧シリンダ等の公知のアクチュエー
タが具備されるか、もしくは加圧流体の噴出反力で回転
する構造となっていることから、ノズル３１ａを水平面
内および垂直平面内において揺動させながら、ワーク
Ｗ、パレットＰ、テーブル１３の上面に向けて斜め上方
向から加圧流体を噴出することができる。ここで、配管
３１ｇは、ユニットベース３１ｂ、垂直旋回台３１ｄ、
軸３１ｆ、水平旋回台３１ｅの内部をそれぞれ通して、
ノズル３１ａへ接続することもできる。

【００１９】ここから、上記のような構造をした横形マ
シニングセンタ１において、ワークＷの加工開始から加
工中、そして加工終了までの各工程を説明する。 （１）まず、パレット自動交換装置（図示せず）によ
り、イケール１９に加工すべきワークＷが取り付けられ
たパレットＰを横形マシニングセンタ１の機外に設置さ
れたパレットストッカ２３からテーブル１３上に搬入す
る。

【００２０】（２）主軸１７の先端部に装着された工具
Ｔを回転させながら、テーブル１３上にパレットＰを介
して載置されたワークＷと工具ＴとをＸ、Ｙ、Ｚ軸の直
交３軸方向に相対移動させることにより、ワークＷの加
工が開始される。 （３）ワークＷの加工開始に伴い、機械制御装置３７か
ら流体供給手段３３へ加圧流体噴出指令が送出され、そ
の指令を受けて流体供給源から切屑除去ユニット３１の
ノズル３１ａにエアや切削液等の加圧流体が送給され
て、ワークＷ、パレットＰ、テーブル１３の上面に向け
て噴出される。ここで、切屑除去ユニット３１のノズル
３１ａから噴出される加圧流体は、切削液を用いないド
ライ加工の場合にはエア、切削液を用いるウエット加工
の場合には切削液とするのが好ましい。 （４）加圧流体噴出指令と同時に、機械制御装置３７か
らノズル制御手段３５へノズル揺動指令が送出され、ワ
ークＷ、パレットＰ、テーブル１３の大きさ、ワークＷ
の加工範囲等に応じて設定されたノズル３１ａの水平面
内および垂直平面内における揺動角や揺動中心位置等の
ノズル揺動条件に基づいて、かつ荒加工や仕上加工等の
加工条件によりノズル３１ａの揺動速度を制御しなが
ら、切屑除去ユニット３１のノズル３１ａを揺動させ
る。ここで、ノズル揺動条件は例えばテーブル１３の上
面全体に加圧流体が噴出されるような条件にあらかじめ
設定しておくこともできる。

【００２１】（５）（３）および（４）のような制御が
行われながらワークＷの加工中において、切屑除去ユニ
ット３１のノズル３１ａからエアや切削液等の加圧流体
が、常時、ワークＷ、パレットＰ、テーブル１３の上面
に向けて噴出される。このときに加圧流体の噴出点は、
図４における略上下方向への往復運動をしながら右から
左方向へ移動する略円弧状の走査軌跡３９を描くように
なっている。よって、ワークＷの加工中にノズル３１ａ
から噴出される加圧流体の圧力と噴出点の移動とによ
り、加工により発生した切屑は吹き飛ばされながらワー
クＷ、パレットＰ、テーブル１３の上面を右から左方向
へ徐々に移動されるために、ワークＷ、パレットＰ、テ
ーブル１３の上面に付着、堆積することがない。 （６）このようにして、ワークＷの加工により発生した
切屑の大部分は直接的に、もしくは一旦テーブル１３上
に落ちて略断面ハの字形状をしたテーブル１３の傾斜部
１３ａから落下するかして、ベッド５に刻設されたトラ
フ５ａ内に随時回収され、トラフ５ａ内に配設されたス
パイラルコンベア等の切屑移送手段（図示せず）によ
り、最終的に横形マシニングセンタ１の機外の切屑収集
装置（図示せず）に自動的に収集される。

【００２２】（７）ワークＷの加工終了後は、パレット
自動交換装置により、イケール１９に加工済ワークＷが
取り付けられたパレットＰをテーブル１３上から横形マ
シニングセンタ１の機外に設置されたパレットストッカ
２３へ搬出する。

【００２３】ここで、スプラッシュガード２９の側面内
部、例えば図１のように右側面内部の１箇所に切屑除去
ユニット３１を設け、切屑除去ユニット３１のノズル３
１ａからエアや切削液等の加圧流体を噴出することによ
り加工により発生した切屑を右から左方向へ吹き飛ばそ
うとすると、イケール１９に固定されたワークＷの左
側、パレットＰの上面のイケール１９取付部左側、テー
ブル１３の上面のパレットＰ取付部左側に直接的に加圧
流体を噴出できない死角が発生することがある。この場
合には、図５のようにスプラッシュガード２９の上側面
内部に案内レール４１を取り付け、切屑除去ユニット３
１を案内レール４１に沿って水平方向へ直線移動可能と
すれば、切屑除去ユニット３１のノズル３１ａから加圧
流体を上記死角の発生部に噴出でき、ワークＷ、パレッ
トＰ、テーブル１３の全体にわたって切屑を確実に除去
することができる。

【００２４】テーブル１３をＹ軸と平行な軸線回りに旋
回、割出することができる横形のフライス盤やマシニン
グセンタでは、テーブル１３を旋回移動させることによ
り、切屑除去ユニット３１のノズル３１ａからの加圧流
体の噴出時にワークＷ、パレットＰ、テーブル１３に対
する死角がなくなり、ワークＷ、パレットＰ、テーブル
１３の全体にわたって切屑を除去することができる。こ
こでは、自動切屑除去装置を備えた工作機械の実施形態
として横形マシニングセンタ１を例に挙げたが、立形の
フライス盤やマシニングセンタのように、ワークＷを水
平に載置するテーブル１３、いわゆるプレーンテーブル
を有する工作機械の場合には、例えば切屑除去ユニット
３１を加工すべきワークＷの左右上方２ヶ所に設けるこ
とにより、切屑除去ユニット３１のノズル３１ａからの
加圧流体の噴出時に死角がほぼなくなり切屑の除去を確
実に行うことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば，加工中に切屑除去ユニットのノズルはワーク
またはテーブルの上面に向けて加圧流体を噴出するとと
もに、２自由度の揺動運動を行いながらワークまたはテ
ーブルの上面から切屑を除去するために、ワークの加工
中における切屑溜まりが発生しにくい。よって、切屑が
付着した状態のワークの上面や凹部を加工することがな
くなり、切屑の加工点への噛み込みによる加工面の仕上
面粗度の悪化および工具寿命の短縮化を引き起こすこと
がない。また、ワーク段取作業時にオペレータが切屑除
去作業をほとんど行う必要がなくオペレータの作業の省
力化が図れ、パレット自動交換装置を付属した工作機械
ではパレットの搬出時にパレット位置決めクランプ装置
に切屑が落下、付着することがなく、パレットの位置決
め、装着精度の向上化を図ることができる。また、加工
終了後に切屑除去時間を設ける必要がなく、加工終了後
すぐにワーク段取作業またはパレット自動交換が行え、
加工時間の短縮化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の自動切屑除去装置を備えた工
作機械であり、パレット自動交換装置が付属された横形
マシニングセンタを示した平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明実施形態の自動切屑除去装置である切屑
除去ユニットの要部を示した図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図である。

【図４】切屑除去ユニットのノズルから噴出される加圧
流体の噴出点の走査軌跡を示した図である。

【図５】本発明の別の実施形態の自動切屑除去装置を備
えた横形マシニングセンタを示した図１のＡ−Ａ断面図
である。

【符号の説明】

１ 横形マシニングセンタ １３ テーブル １７ 主軸 ２９ スプラッシュガード ３１ 切屑除去ユニット ３１ａ ノズル ３１ｄ 垂直旋回台 ３１ｅ 水平旋回台 ３３ 流体供給手段 ３５ ノズル制御手段 ３７ 機械制御装置 ３９ 走査軌跡 ４１ 案内レール Ｔ 工具 Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプラッシュガードで囲まれた加工領域
   内で、主軸に装着された工具とテーブルに載置、固定さ
   れたワークとの間で相対移動を行わせ前記ワークを加工
   する工作機械において、 前記ワークまたはテーブルの上面に向けて加圧流体を噴
   出するノズルと、前記ノズルに２自由度の揺動運動を与
   えるノズル駆動手段とから成る切屑除去ユニットを前記
   スプラッシュガードの内部に少なくとも１つ設け、 前記切屑除去ユニットのノズルに加圧流体を供給する流
   体供給手段を接続し、 前記ワークまたはテーブルの上面に付着した切屑に向け
   て加圧流体を噴出し、前記切屑を切屑回収溝へ落下させ
   ることを特徴とする自動切屑除去装置を備えた工作機
   械。
2. 【請求項２】 前記切屑除去ユニットは、前記ノズルを
   前記加工領域内で往復移動させるノズル移動手段をさら
   に有した請求項１に記載の自動切屑除去装置を備えた工
   作機械。