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【発明の名称】 工作機械
【発明者】 【氏名】加藤 泰啓

【氏名】原 豊巳

【氏名】松沢 久行

【氏名】松井 進

【要約】 【課題】加工槽内にて被切削物に付着した切削液を除去して、被切削物を加工槽から取り出す際に切削液が床に飛散することの無い工作機械を提供する。

【構成】一端に切削工具7を装着し、前記切削工具と共に回転して軸方向に配置された被切削物を切削加工する主軸スピンドル2と、前記主軸スピンドルの一端に装着され、前記主軸スピンドルの回転に伴って前記軸方向配置された前記被切削物に向かう気流を発生させるプロペラファン10とを備えた。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一端に切削工具を装着し、前記切削工具と共に回転して軸方向に配置された被切削物を切削加工する主軸スピンドルと、
前記主軸スピンドルの一端に装着され、前記主軸スピンドルの回転に伴って前記軸方向配置された前記被切削物に向かう気流を発生させるプロペラファンと、
を備えた工作機械。
【請求項2】
前記プロペラファンは、回転中心となるハブと、前記ハブに設けられ前記気流を発生させる羽根と、前記羽根を保護するカバーと、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の工作機械。
【請求項3】
前記プロペラファンは、前記主軸スピンドルの軸方向に向かって、先細り形状となるように形成したことを特徴とする請求項2記載の工作機械。
【請求項4】
前記プロペラファンは、前記カバーを前記主軸スピンドルの軸方向に向かって、先細り形状となるように設けたことを特徴とする請求項3記載の切削液除去装置。
【請求項5】
前記プロペラファンは、回転中心となるハブと、前記ハブに設けられた第1の羽根と、
前記第1の羽根の周囲を取り囲むように設けられたカバーと、前記カバーの外側に設けられた第2の羽根と、前記第2の羽根を保護するカバーとを備え、
前記第1の羽根から発生する気流の風速を、前記第2の羽根から発生する気流の風速より速くなるように構成したことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項記載の工作機械。
【請求項6】
前記プロペラファンは、前記スピンドル主軸にツールホルダーを介して装着されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、切削加工において被切削物に付着した切削液を除去できる工作機械に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のエアブロー発生装置として、着脱交換自在なアーバと、内部に気流を発生させる気流発生室と、前記気流発生室の気流入り口側に当該気流発生室へエアを吸入するエア吸入口と、前記気流発生室内に設けられた複数の羽根車と、前記気流発生室の気流出口側に気流発生室で発生した気流を外部へ噴射するノズルとを備えたものがある。切削加工後に、前記装置を前記アーバを介して工作機械の主軸に装着し、工作機械の主軸を回転させると、工作機械の主軸と共に装置本体が回転して気流発生室内に気流が発生する。この気流をノズルから噴射して切屑加工後の被切削物に付着した切屑及び切粉の除去を行う(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2001−205540号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のエアブロー装置は、以上のように構成されており、被切削物に付着した切屑及び切粉の除去を行うことはできるが、切削液の除去を行うには、発生する気流が少ないという課題があった。また、切削液が被切削物に付着したままであるため、被切削物を加工槽から取り出す際に切削液が床に飛散するという課題があった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、加工槽内にて被切削物に付着した切削液を除去して、被切削物を加工槽から取り出す際に切削液が床に飛散することの無い工作機械を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る工作機械は、一端に切削工具を装着し、前記切削工具と共に回転して軸方向に配置された被切削物を切削加工する主軸スピンドルと、前記主軸スピンドルの一端に装着され、前記主軸スピンドルの回転に伴って前記軸方向配置された前記被切削物に向かう気流を発生させるプロペラファンとを備える。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、工作機械の主軸スピンドルの一端に装着され、前記主軸スピンドルの一端に装着され、前記主軸スピンドルの回転に伴って前記軸方向配置された前記被切削物に向かう気流を発生させるプロペラファンを備えるようにしたので、被切削物に付着した切削液を工作機械の加工槽内で前記下降気流により容易に除去でき、被切削物を加工槽から取り出す際に切削液が床に飛散しない効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるマシニングセンタ(工作機械)の構成を示した図である。マシニングセンタ(工作機械)1は、主軸スピンドル2、NC制御装置3、ATC(自動工具交換装置)4、ツールマガジン5、テーブル6を備えている。また、図中の符号7は、ツールマガジン5に収容された切削工具、符号8はテーブル6に設置された切削加工の対象である被切削物、符号10はツールマガジン5へ収容されたプロペラファンである。
【0009】
主軸スピンドル2は、図示しないモータ等により回転駆動され、その回転数は使用されているモータやマシニングセンタ1の用途にもよるが、通常0〜12000r.p.m(Revolutions Per Minute)の範囲である。また、主軸スピンドル2の先端はプロペラファン10及び切削工具7が着脱自在に装着できるように構成されており、必要に応じてツールホルダ(図示せず)を使用することも可能である。NC制御装置3は、マシニングセンタ1全体の制御、例えば主軸スピンドル2及びテーブル6の制御や、ATC4へ切削工具7の交換指示等を行う。
【0010】
ATC4は、NC制御装置3の指示に基づき、ツールマガジン5へ収容されている切削工具7及びプロペラファン10を主軸スピンドル2へ装着する。また、主軸スピンドル2に装着された切削工具7及びプロペラファン10をツールマガジン5へ収容する。主軸スピンドル2に装着された切削工具7、プロペラファン10の交換を行い、主軸スピンドル2から取り外した切削工具7、プロペラファン10をツールマガジン5へ収容する。ツールマガジン5は、被切削物8を切削加工するための切削工具7を収容しており、プロペラファン10もこのツールマガジン5へ収容される。テーブル6は被切削物8を加工するための台であり、マシニングセンタのオペレータが被切削物8をテーブル6へ設置して、NC制御装置3を操作することにより被切削物8の切削加工を行う。
【0011】
図2(a)は、プロペラファン10の正面図である。図2(a)には、プロペラファン10の装着方法を示すために、プロペラファン10の正面図と共に主軸スピンドル2及びツールホルダ9が図示されている。主軸スピンドル2の先端には嵌合穴2aが形成されている。また、ツールホルダ9は、その一端9aがテーパ状に形成されており、主軸スピンドル2の嵌合穴2aに勘合して、ツールホルダ9は主軸スピンドル2へ着脱自在に装着される。
【0012】
また、ツールホルダ9の他の一端9cには嵌合穴9dが形成されており、プロペラファン10には、ツールホルダ9に形成された嵌合穴9dと嵌合するための嵌合突起10aが形成されている。嵌合穴9dと嵌合突起10aが勘合することにより、プロペラファン10はツールホルダ9へ着脱自在に装着される。ここで、図2(a)中のA―A線は、主軸スピンドル2の回転中心軸である。スピンドル主軸2へツールホルダ9及びプロペラファン10が装着されると、ツールホルダ9及びプロペラファン10のそれぞれの回転中心軸はスピンドル主軸2の回転中心軸と一致する。回転中心軸が一致することにより主軸スピンドル2はスムーズな回転が可能となる。なお、ツールホルダは図2(a)に示した形状に限られるものではなく、市販されている種々のツールホルダを使用することが可能である。
【0013】
図2(b)はプロペラファン10の上面図、図2(c)はプロペラファン10の正面図である。図2(b)及び図2(c)に示すように、プロペラファン10は嵌合突起10a、羽根10b、ハブ10c及びカバーリング10dから構成される。ここで、図2(c)の正面図は、プロペラファン10の形状を示すためにカバーリング10dを取り除いた状態を図示している。図2(b)中の符号Bは、プロペラファン10の外径である。嵌合突起10aは円筒形状をしており、先に述べたようにツールホルダ9の嵌合穴9dと勘合する。
【0014】
羽根10bは、ハブ10cの底面10eに対して角度θだけ傾いた状態でハブ10cに設けられており、プロペラファン10の上面からみて反時計方向に回転することにより、被切削物8の上面に向かって略垂直方向に旋回状の下降気流が発生するように設計されている。ここで羽根10bの形状は、下降気流を発生させるものであればどのような形状でも良く、図2(b)に示した形状に限定されるものではない。また、プロペラファン以外にも、下降気流を発生させるものであれば使用可能であるが、一般にプロペラファンは小さいサイズで大風量を得やすく、羽根と羽根との間隔を広く取ることができ切削液除去時に切削屑が目詰まりしにくくかつ清掃しやすいといった利点を有する。
【0015】
ハブ10cは、円筒形状をしており、その上面中央には嵌合突起10aが設けられている。また、羽根10bはこのハブ10cに設けられている。カバーリング10dは、プロペラファン10の回転中に、オペレータが羽根10bに手が触れないようにする安全のため及びプロペラファン10の取り扱いの際に羽根10bをぶつけて破損したりしないように羽根10bを保護する目的で設けられている。また、プロペラファン10の直径Bは、ツールマガジン5への収容及びATC4での取り扱いを考慮して、100mm程度とするのがよい。なお、実施の形態1では、ツールホルダ9を使用した形態について説明を行うが、ツールホルダ9を用いずにプロペラファン10を主軸スピンドル2へ直接、装着するように構成してもよい。
【0016】
次に、動作について説明する。
図3は、実施の形態1によるマシニングセンタ1の工程を示した図である。ここでは、図1から図3を用いてマシニングセンタ1の動作を説明する。装着工程(a)は、被切削物8をマシニングセンタ1のテーブル6に設置する工程であり、設置作業はマシニングセンタ1のオペレータが行う。被切削物8がテーブル6に設置されて、装着工程(a)が終了すると、オペレータは、NC制御装置3を操作して、マシニングセンタ1を稼動させる。
【0017】
オペレータがNC制御装置3を操作してマシニングセンタ1を稼動させると、NC制御装置3は切削工程(b)を開始する。NC制御装置3はATC4へ所定の切削工具7をツールホルダ9へ装着するように指示する。ATC4は、NC制御装置3の指示に基づき切削工具7をツールマガジン5より取り出し、主軸スピンドル2に装着されたツールホルダ9に装着する。次に、NC制御装置3は主軸スピンドル2を所定の回転数で回転させる。主軸スピンドル2が回転するとツールホルダ9と共に切削工具7が回転する。同時に、NC制御装置3は被切削物8と切削工具7との間に切削液11を、切削液供給口(図示せず)から供給する。次に、NC制御装置3は主軸スピンドル2及びテーブル6を制御して被切削物8を所望の形状に切削加工する。ここでは、NC制御装置3は、被切削物8へ穴8aを形成して切削工程(b)を終了する。
【0018】
切削工程(b)が終了すると、NC制御装置3は交換工程(c)を開始する。NC制御装置3は、主軸スピンドル2に装着された切削工具7を、ツールマガジン5に収容されているプロペラファン10と交換するようにATC4へ指示する。ATC4は、前記指示に基づき切削工具7とプロペラファン10の交換を行う。まず、ATC4は、ツールホルダ9から切削工具7を取り外しツールマガジン5へ収容する。次にATC4は、ツールマガジン5からプロペラファン10を取り出し、ツールホルダ9に装着する。切削工具7とプロペラファン10の交換の交換が終了すると、NC制御装置3は交換工程(c)を終了する。
【0019】
交換工程(c)が終了すると、NC制御装置3は除去工程(d)を開始する。NC制御装置3は、主軸スピンドル2を高速で回転させ、主軸スピンドル2をプロペラファン10の底部が、被切削物8の最上面若しくは最上端に接触しない程度の高さ、例えば5〜10mm程度の高さまで下降させて暫くの間この状態を維持する。このときプロペラファン10は、主軸スピンドル2と共に高速回転するが、この回転運動により、プロペラファン10のプロペラ羽根10bが被切削物8の上面に対して略垂直方向に旋回状の下降気流を生ずる。そしてプロペラファン10により発生した下降気流により被切削物8に付着した切削液11は吹飛ばされて除去される。
【0020】
ここで、被切削物8が大きく、プロペラファン10で発生した下降気流が被切削物8全体に当たらない場合は、テーブル6を前後左右に移動させることにより、プロペラファン10で発生した下降気流を被切削物8全体に吹き付けることができ、切削液11を除去することが可能である。NC制御装置3は、被切削物8に付着した切削液11が除去されると、主軸スピンドル2の回転をストップして、主軸スピンドル2を上昇して退避させる。次にNC制御装置3は、プロペラファン10をツールマガジン5へ収容するようにATC4へ指示する。ATC4により、プロペラファン10がツールマガジン5へ収容されると、NC制御装置3は、パトライトやブザー音等により作業の終了を報知して除去工程(d)を終了する。除去工程(d)が終了すると、オペレータは、テーブル6へ設置した被切削物8を取り出して、取り出し工程(e)を終了する。
【0021】
図4は、プロペラファン10が発生した下降気流により切削液11が除去される様子を示した図である。図4(a)は、除去工程(d)開始前の被切削物8と切削液11とを示した図である。図4(a)に示すように除去工程(d)開始前は、切削液11が被切削物8に付着したままの状態である。ここでは、被切削物8の上面の略中央に比較的大きな切削液滴11mとその周囲に複数の小さい切削液滴11sが存在しているものとする。
【0022】
図4(b)は、除去工程(d)開始直後の被切削物8と切削液11の状態を示した上面図である。図4(b)に示すように、除去工程(d)が開始されると、NC制御装置3により主軸スピンドル2が高速回転して、プロペラファン10の底面が被切削物8の最上面若しくは最上端に接触しない程度の高さまで下降する。プロペラファン10の回転により、羽根10bが、被切削物8の上面に対して略垂直方向に旋回状の下降気流を生じ、周囲に存在していた複数の小さい切削液滴11sを被切削物8から吹飛ばすと共に、被切削物8の上面の略中央に存在していた切削液滴11mを放射状に吹飛ばして分散する。このため、被切削物8の上面には、切削液滴11mが分散してできた複数の切削液滴11dが付着した状態となる。図4(c)は、除去工程(d)終了後の被切削物8と切削液11の状態を示した上面図である。図4(b)の状態からさらに、下降気流を吹き付けると、被切削物8の上面から切削液11dも除去され図4(c)に示したように、完全に切削液11が除去された状態となる。
【0023】
以上のように実施の形態1によれば、マシニングセンタ1の主軸スピンドル2にプロペラファン10を着脱自在に装着して高速回転することにより、被切削物8の上面に対して略垂直方向に旋回状の下降気流を発生させ、前記下降気流により切削液11を除去するようにしたので、被切削物8に付着した切削液11をスピニングセンタ1の加工槽内で除去でき、被切削物8を加工槽から取り出す際に切削液11が床に飛散しない効果がある。また、ツールホルダ9を介して、主軸スピンドル2にプロペラファン10を装着するように構成したので、主軸スピンドル2にプロペラファン10を直接装着できない場合でも使用することができる効果がある。
【0024】
実施の形態2.
図5は、実施の形態2によるプロペラファン20を示した図である。図5(a)はプロペラファン20の上面図、図5(b)は、プロペラファン20の正面図である。ここでは、実施の形態1で説明したものと同様な構成について同一の符号を用いて重複説明を省略し、実施の形態2による切削加工液の特徴となる部分についてのみ説明する。図5に示すように実施の形態2によるプロペラファン20は、主軸スピンドルの軸方向に向かって、先細り形状となるように、実施の形態1のプロペラファンの底面及びカバーリングとの端部を、カバーリングの周囲に沿って切り欠いたものであり、嵌合突起10a、羽根20b、ハブ10c及び20dから構成される。
【0025】
実施の形態2によるプロペラファンは上記のように構成されているため、実施の形態1のプロペラファン10に比べて底面積が小さくなる。このため、被切削物8を切削加工してできた凹部がプロペラファン20の底面よりも大きければ、プロペラファン20を被切削物8に接触しない程度の深さまで前記凹部へ挿入して使用することができ、プロペラファン20で発生した下降気流をより近い距離から被切削物8の凹部へ吹き付けることができ、より容易に切削液を除去できる効果がある。
【0026】
実施の形態3.
図6は、実施の形態2によるプロペラファン30を示した図である。図6(a)は上面図、図6(b)は正面図、図6(c)は断面図である。ここでは、実施の形態2で説明したものと同様な構成について重複説明を省略し、実施の形態3による切削加工液30の特徴となる部分についてのみ説明する。図6(a)及び(b)に示すように実施の形態3によるプロペラファン30は、主軸スピンドルの軸方向に向かって、先細り形状となるカバーを設けたものである。具体的には実施の形態2のプロペラファン20の切り欠き部分にカバーリング30eを設けたものであり、それ以外は、実施の形態2によるプロペラファン20と同一の構成である。
【0027】
図6(c)は、図2(a)中のA―A線における断面図であり、説明のためプロペラファン30の羽根20bは図示していない。図6(c)に示すように、カバーリング30eを切り欠き部へ設けたことにより、プロペラファン30の羽根20bにより発生した下降気流Fが、ハブ10cとカバーリング30eとの隙間からのみ吹き出るようになるので、発生する下降気流Fは指向性及び整流性に優れ、また、ハブ10cとカバーリング30eとの隙間から吹出す際の風速が速いため、被切削物の上面にある小さなくぼみ等に切削液が溜まっていても容易に除去できる効果がある。
【0028】
実施の形態4.
図7は、実施の形態4によるプロペラファン40の構造を示した上面図(a)及び断面図(b)である。ここでは、実施の形態1で説明したものと同様な構成について重複説明を省略し、実施の形態4によるプロペラファン40の特徴となる部分を説明する。図7(a)に示したように、実施の形態4によるプロペラファン40は、嵌合突起10a、羽根40a、仕切りリング40b、羽根40c及びカバーリング10dから構成される。ここで、嵌合突起10a及びカバーリング10dについては、実施の形態1と同様の構成であるため、その説明を省略する。実施の形態4によるプロペラファン40の特徴は、嵌合突起10aの周囲に第1の羽根40aを備え、さらに外側に第2の羽根40cを備えていることである。
【0029】
図7(b)は、図7(a)中のA−A線での断面図であり、説明のため羽根40a及び羽根40cを省略している。また図7(b)中の符号F1は、羽根40aによって発生した下降気流、符号F2は羽根40cで発生した下降気流を示している。実施の形態4によるプロペラファン40では、第1の羽根40aで発生する下降気流F1の風速が、第2の羽根40cで発生する下降気流F2の風速よりも速くなるように設計されている。ここで、下降気流F1の風速が、下降気流F2の風速よりも速くなるようにするには、プロペラファンの底面40eに対する第1の羽根の取り付け角度を、第2の羽根の取り付け角度よりも大きくする、第1の羽根の翼面積を第2の羽根の翼面積よりも大きくする、第1の羽根の枚数を第2の羽根の枚数よりも多くする、等の方法により実現することができる。このようにプロペラファン40を構成することにより、嵌合突起10aを中心としてカバーリング10dの方向へ流れる下降気流を生ずることができ、切削液を容易に除去することができる効果がある。
【0030】
以上、実施の形態4によるプロペラファン40によれば、第1の羽根40aから発生する下降気流F1の風速を第2の羽根40cから発生する下降気流F2の風速よりも速くなるように構成したので、嵌合突起10aを中心とする外周方向へ流れる下降気流を生ずることができ、切削液を容易に除去することができる効果がある。なお、実施の形態2のように、底面の端部を切り欠いても良く、この場合には、前記効果に加えて、実施の形態2によるプロペラファンの効果も併せ持つこととなる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の実施の形態1によるマシニングセンタ(工作機械)の構成を示した図である。
【図2】実施の形態1によるプロペラファンを示した図である。
【図3】実施の形態1によるマシニングセンタの工程を示した図である。
【図4】プロペラファンによる切削液を除去する様子を示した図である。
【図5】実施の形態2によるプロペラファンを示した図である。
【図6】実施の形態3によるプロペラファンを示した図である。
【図7】実施の形態4によるプロペラファンを示した図である。
【符号の説明】
【0032】
1 マシニングセンタ(工作機械)、2 主軸スピンドル、3 NC制御装置、4 ATC(自動工具交換装置)、5 ツールマガジン、6 テーブル、7 切削工具、8 被切削物、9 ツールホルダ、10 プロペラファン、11 切削液、20 実施の形態2によるプロペラファン、30 実施の形態3によるプロペラファン、40 実施の形態4によるプロペラファン。
【出願人】 【識別番号】591036457
【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社
【出願日】 平成18年7月10日(2006.7.10)
【代理人】 【識別番号】100123434
【弁理士】
【氏名又は名称】田澤 英昭

【識別番号】100088605
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 公延

【識別番号】100101133
【弁理士】
【氏名又は名称】濱田 初音


【公開番号】 特開2008−18472(P2008−18472A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−189433(P2006−189433)