(57)【要約】【課題】所定軸を中心とした旋回動作及び傾斜動作が可能な加工ヘッドを有した場合であっても、集塵手段が当該加工ヘッドの旋回動作及び傾斜動作に追従することができるとともに、当該加工ヘッドに取り付けられる刃具に応じた集塵手段に容易に交換することができる工作機械を提供する。【解決手段】ワークを載置可能な加工テーブル２と、刃具が取り付けられる加工ヘッド６と、加工ヘッド６の旋回動作及び傾斜動作に追従可能とされるとともに、加工の際に生じた切り屑を当該吸い込み口から吸引して除去する集塵手段１４とを具備し、加工テーブル２及び加工ヘッド６を選択的に動作させ、当該加工ヘッド６の刃具Ｃにてワークに対する任意加工を施すための工作機械において、集塵手段１４は、加工ヘッド６に対して脱着自在とされたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを載置可能な加工テーブルと、
刃具が取り付けられるとともに、前記加工テーブルに対する上下方向及び左右方向への移動と、所定軸を中心とした旋回動作及び傾斜動作とが可能とされた加工ヘッドと、
該加工ヘッドに取り付けられた刃具の周囲に吸い込み口を有しつつ当該加工ヘッドの旋回動作及び傾斜動作に追従可能とされるとともに、加工の際に生じた切り屑を当該吸い込み口から吸引して除去する集塵手段と、
を具備し、前記加工テーブルの前後動作及び前記加工ヘッドの上下方向及び左右方向の動作、旋回動作及び傾斜動作の５軸の動作を選択的に行わせ、当該加工ヘッドの刃具にてワークに対する任意加工を施すための工作機械において、
前記集塵手段は、前記加工ヘッドに対して脱着自在とされたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記集塵手段は、前記刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有したものが前記加工ヘッドに対して任意取り付け可能とされたことを特徴とする請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記集塵手段が前記加工ヘッドに取り付けられた状態で、当該集塵手段に連結されて当該集塵手段で吸引した切り屑を流通させ得る連結部材を具備し、前記加工ヘッドが傾斜動作する際に当該集塵手段が前記連結部材に対して相対的に回転して当該加工ヘッドに追従するよう構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の工作機械。
【請求項４】
前記刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有した互いに異なる複数の集塵手段を収容する収容手段を具備し、前記加工ヘッドに取り付けられた集塵手段を当該収容手段に収容された集塵手段と自動的に交換可能とされたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工ヘッドに取り付けられた刃具にてワークに対する任意加工を施すための工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、木工機などの工作機械は、ルータヘッドやボーリングヘッド等ワークに対して所定の加工を施すための種々加工ヘッドを有した工作機械本体と、ワークを載置するための加工テーブルとを主に有しており、クランプ手段等により加工テーブル上にワークを位置決め固定した後、工作機械本体を駆動させて、加工ヘッドを任意に移動させることにより当該加工ヘッドに取り付けられた刃具にてワークに対する切削加工が行われていた。
【０００３】
ここで、工作機械においては、切削加工により生じた切り屑が加工に対して悪影響を及ぼさないよう、当該切り屑をワークの加工面から素早く取り除く必要がある。こうした事情に対応すべく、通常の工作機械においては、加工の際に生じた切り屑を吸引して除去する集塵手段を備えたものが提案されている。かかる集塵手段は、例えば刃具の周囲に固定されつつ加工部位に向けて開口した吸い込み口を備え、負圧により切り屑を吸引するよう構成されていた。
【０００４】
然るに、加工ヘッドが、加工テーブルに対する上下方向及び左右方向への移動と、所定軸を中心とした旋回動作及び傾斜動作とが可能とされ、加工テーブルの動作と併せて３方向への移動、及び２軸を中心とした動作が可能とされた工作機械の場合、加工中において、集塵手段が旋回動作や傾斜動作する加工テーブル等と干渉してしまう虞がある。かかる不具合を解消すべく、従来より、加工ヘッドに取り付けられた刃具の周囲に吸い込み口を有しつつ当該加工ヘッドの旋回動作及び傾斜動作に追従可能とされるとともに、加工の際に生じた切り屑を当該吸い込み口から吸引して除去する集塵手段を具備した工作機械が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−１１４５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の工作機械においては、集塵手段が僅かに上下動するのみであるため、その交換を行うことが困難であるという問題があった。即ち、刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有した集塵手段を複数用意しておき、加工の都度、最適のものを選択して取り付けるのが望ましいのであるが、従来の工作機械においては、加工形態に応じた集塵手段に交換するのが困難となっていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、所定軸を中心とした旋回動作及び傾斜動作が可能な加工ヘッドを有した場合であっても、集塵手段が当該加工ヘッドの旋回動作及び傾斜動作に追従することができるとともに、当該加工ヘッドに取り付けられる刃具に応じた集塵手段に容易に交換することができる工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、ワークを載置可能な加工テーブルと、刃具が取り付けられるとともに、前記加工テーブルに対する上下方向及び左右方向への移動と、所定軸を中心とした旋回動作及び傾斜動作とが可能とされた加工ヘッドと、該加工ヘッドに取り付けられた刃具の周囲に吸い込み口を有しつつ当該加工ヘッドの旋回動作及び傾斜動作に追従可能とされるとともに、加工の際に生じた切り屑を当該吸い込み口から吸引して除去する集塵手段とを具備し、前記加工テーブルの前後動作及び前記加工ヘッドの上下方向及び左右方向の動作、旋回動作及び傾斜動作の５軸の動作を選択的に行わせ、当該加工ヘッドの刃具にてワークに対する任意加工を施すための工作機械において、前記集塵手段は、前記加工ヘッドに対して脱着自在とされたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の工作機械において、前記集塵手段は、前記刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有したものが前記加工ヘッドに対して任意取り付け可能とされたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の工作機械において、前記集塵手段が前記加工ヘッドに取り付けられた状態で、当該集塵手段に連結されて当該集塵手段で吸引した切り屑を流通させ得る連結部材を具備し、前記加工ヘッドが傾斜動作する際に当該集塵手段が前記連結部材に対して相対的に回転して当該加工ヘッドに追従するよう構成されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の工作機械において、前記刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有した互いに異なる複数の集塵手段を収容する収容手段を具備し、前記加工ヘッドに取り付けられた集塵手段を当該収容手段に収容された集塵手段と自動的に交換可能とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、集塵手段が加工ヘッドに対して脱着自在とされたので、所定軸を中心とした旋回動作及び傾斜動作が可能な加工ヘッドを有した場合であっても、集塵手段が当該加工ヘッドの旋回動作及び傾斜動作に追従することができるとともに、当該加工ヘッドに取り付けられる刃具に応じた集塵手段に容易に交換することができる。また、種々の刃具が順次取り付けられる場合であっても、その刃具に応じた集塵手段に順次交換させることができる。更に、加工条件や加工形態に応じ、集塵手段を取り外した状態で加工を行わせることも可能とされる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、集塵手段は、刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有したものが加工ヘッドに対して任意取り付け可能とされたので、当該加工ヘッドに取り付けられる刃具に応じた集塵手段に容易に交換することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、集塵手段が加工ヘッドに取り付けられた状態で、当該集塵手段と連結されて当該集塵手段で吸引した切り屑を流通させ得る連結部材を具備し、加工ヘッドが傾斜動作する際に当該集塵手段が連結部材に対して相対的に回転して当該加工ヘッドに追従するよう構成されたので、集塵手段を小型化することができ、その交換作業を容易とすることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有した互いに異なる複数の集塵手段を収容する収容手段を具備し、加工ヘッドに取り付けられた集塵手段を当該収容手段に収容された集塵手段と自動的に交換可能とされたので、人手による集塵手段の交換作業を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る工作機械は、数値制御により加工ヘッドを任意に移動させつつワークに対して所望の切削加工を施すものであり、図１〜図３に示すように、ワークを載置可能な加工テーブル２と、工作機械本体３と、加工テーブル２上のワークに対し切削加工を施すための加工ヘッド６と、集塵手段１４と、加工ヘッド６に取り付けられるべき複数の刃具Ｃを収容したＡＴＣ用マガジン９と、互いに異なる集塵手段を収容した収容手段１７とから主に構成されている。
【００１６】
加工テーブル２は、床面に固設された基台１上を図１中Ｘ方向（前後方向）に摺動可能とされたもので、当該基台１を跨いで門形の工作機械本体３が配設されている。かかる工作機械本体３は、Ｙ方向（図２における左右方向）に延びる左右レール８に沿って摺動可能な移動部材５と、Ｚ方向（図１、２における上下方向）に延びる上下レール７に沿って摺動可能な保持部材４と、該保持部材４に保持された加工ヘッド６とを有する。即ち、加工ヘッド６は、保持部材４に上下動自在に配設されるとともに、該保持部材４は左右方向（Ｙ方向）に摺動自在な移動部材５にて保持されているのである。
【００１７】
加工ヘッド６には、所定の刃具Ｃ（例えばルータ等）が取り付けられるとともに、加工テーブル２、保持部材４及び移動部材５を選択的に摺動させることにより当該刃具Ｃにてワークに対する任意加工を施すよう構成されている。即ち、加工ヘッド６のワークに対するＸ方向の移動は加工テーブル２の摺動にて行われるとともに、Ｙ方向の移動は移動部材５の摺動にて行われ、ワークに対する加工が施されるのである。尚、加工ヘッド６のＺ方向の移動は図示しないモータの駆動による保持部材４の摺動にて行われる。
【００１８】
また、本実施形態に係る工作機械は、上述の如く加工ヘッド６がワークに対して前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）に移動可能とされるとともに、所定の軸を中心に旋回動作及び傾斜動作が可能とされている。即ち、加工テーブル２の前後動作に加え、加工ヘッド６の上下方向及び左右方向の動作、旋回動作及び傾斜動作の５軸の動作を選択的に行わせ、当該加工ヘッドの刃具にてワークに対する任意加工を施すようになっているのである。
【００１９】
更に、具体的には、加工ヘッド６は、図３に示すように、軸Ａを中心に回動して旋回動作がなされるとともに、軸Ｂを中心に回動して傾斜動作がなされるのである。然るに、加工ヘッド６の旋回動作或いは傾斜動作は、予め定められた刃具のワークに対する加工形態（加工の際の刃具のワークに対する角度や位置など）によりなされるよう構成されている。
【００２０】
尚、本実施形態においては、複数種の切削加工を自動的に連続して行わせるべく、加工ヘッド６に取り付け可能な複数の刃具（ツール）を収容したＡＴＣ用マガジン９を工作機械近傍（例えば加工テーブルや作業領域の床面等）に固設し（図２参照）、所定タイミングにて刃具を自動的に交換するオート・ツール・チェンジャー（ＡＴＣ）を具備している。即ち、ＡＴＣ用マガジン９は、加工ヘッド６に取り付けられるべき複数の刃具を収容しており、加工テーブル２、保持部材４及び移動部材５を選択的に摺動させることにより、ＡＴＣ用マガジン９の任意の刃具を加工ヘッド６に取り付けるとともに、取り付けられた加工ヘッド６の刃具にてワークに対する任意加工を施すよう構成されているのである。
【００２１】
集塵手段１４は、加工ヘッド６に取り付けられた刃具Ｃの周囲に吸い込み口１４ｃを有しつつ当該加工ヘッド６の旋回動作及び傾斜動作に追従可能とされるとともに、加工の際に生じた切り屑を当該吸い込み口１４ｃから吸引して除去するものであり、側方に延びる延設部１４ａと、上端に形成されたフランジ１４ｂとを有して成る。尚、図中符号１２は、集塵手段１４の吸い込み口１４ｃに形成されたブラシ（集塵手段１４の一部を構成する）を示している。
【００２２】
ここで、本実施形態に係る集塵手段１４は、加工ヘッド６に対して脱着自在とされている。即ち、加工ヘッド６を保持する保持部材４には、図３、４に示すように、集塵手段１４のフランジ１４ｂをクランプするクランプ手段１６及び当該フランジ１４ｂに形成された孔に挿通可能なピンＰが配設されており、これらクランプ手段１６の動作やピンＰの挿抜により集塵手段１４の取り付け及び取り外し（脱着）がなされるようになっている。
【００２３】
具体的には、クランプ手段１６は、クランプ部位Ｋがフランジ１４ｂ下面に当接して支持するクランプ位置と、軸Ｌを中心とした揺動によりクランプ部位Ｋが回動してフランジ１４ｂから離間する非クランプ位置との間で動作（図４において同一水平面内での回動動作）可能とされており、当該クランプ部位Ｋをクランプ位置と非クランプ位置との間で任意のタイミングで回動させることにより集塵手段１４を脱着自在としているのである。尚、ピンＰがフランジ１４ｂの孔に挿入されることにより、集塵手段１４の回転止めが図られることとなるが、当該集塵手段１４の実際の脱着作用には寄与しない。
【００２４】
また、保持部材４の側方には、シリンダ１５を介して連結部材１０が配設されている。かかる連結部材１０は、その下端１０ａ及び上端１０ｂで開口して切り屑を流通させ得るもので、上端１０ｂが蛇腹部材１１を介して円環状部材１３の吸引口１３ａに接続されるとともに、下端１０ａが加工ヘッド６に取り付けられた集塵手段１４の延設部１４ａ先端１４ａａに接続可能とされている。尚、円環状部材１３よりも更に上流側には、負圧発生手段（不図示）が配設されており、当該負圧発生手段を作動させることにより、加工の際に生じた切り屑（切削粉）を集塵手段１４の吸い込み口１４ｃから吸引し得るようになっている。
【００２５】
而して、集塵手段１４が加工ヘッド６に取り付けられた状態で、当該集塵手段に連結部材１０が連結されて当該集塵手段１４で吸引した切り屑を流通させ、蛇腹部材１１及び円環状部材１３等を介して外部に排出させ得るようになっている。この集塵手段１４の延設部１４ａと連結部材１０の接続部は、回転可能に嵌合されており、その中心が軸Ｂと略一致している。これにより、加工ヘッド６が軸Ｂを中心に傾斜動作する際に当該集塵手段１４が連結部材１０に対して相対的に回転して当該加工ヘッド６に追従することとなる。
【００２６】
ところで、加工ヘッド６の軸Ａを中心とした旋回動作において、保持部材４（円環状部材１３含む）全体が旋回するため、集塵手段１４は加工ヘッド６の旋回動作に対しても追従することとなる。従って、集塵手段１４は、加工ヘッド６のワークに対する前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）への移動に追従するのは勿論、旋回動作及び傾斜動作に対しても追従可能とされているのである。
【００２７】
尚、集塵手段１４の取り外しの際には、シリンダ１５を作動させて連結部材１０を図３中右側（加工ヘッド６から遠ざかる方向）に移動させ、同図中２点鎖線で示す位置とする。このとき、蛇腹部材１１により同方向への移動が許容されることとなる。これにより、集塵手段１４の先端１４ａａに対して連結部材１０の下端１０ａが離間し、接続が解除されることとなるので、クランプ手段１４を動作させてフランジ１４ｂに対するクランプを解除すれば、集塵手段１４が取り外し可能とされる。
【００２８】
収容手段１７は、図５〜７に示すように、刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口１４ｃを有した互いに異なる複数の集塵手段１４、１４’、１４”を収容するためのもので、加工テーブル２の基端（図１における右端）に固定されたフレーム及び載置台Ｄ等から構成される。本実施形態においては、載置台Ｄが３つ併設されており、これらが集塵手段の収容部位１７ａ、１７ｂ、１７ｃを構成している。
【００２９】
そして、加工テーブル２、保持部材４及び移動部材５を選択的に摺動させることにより、図７に示すように、加工ヘッド６を収容手段１７の何れかの収容部位（本実施形態においては収容部位１７ａ）に至らせた後、クランプ手段１６によるクランプを解除することにより、集塵手段１４を取り外し、その収容部位１７ａの載置台Ｄ上に載置させることができる。
【００３０】
その後、再び加工テーブル２、保持部材４及び移動部材５を選択的に摺動させることにより集塵手段１４が取り外された状態の加工ヘッド６を移動させ、収容手段１７の他の何れかの収容部位（本実施形態においては収容部位１７ｂ或いは１７ｃ）に至らせる。その状態でクランプ手段１６を作動させ、集塵手段１４’或いは１４”を加工ヘッド６に固定させて取り付ける。
【００３１】
ここで、取り付けられる集塵手段（１４’、１４”）は、加工ヘッド６に取り付けられている刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有したものとされる。即ち、集塵手段は、刃具の種類や寸法等に応じた形状（例えば断面が円形状又は矩形状、或いは全体として末広がり又は絞り形状等）及び寸法（縦寸法及び幅寸法）の吸い込み口を有したものが加工ヘッド６に対して任意取り付け可能とされているのである。これにより、加工ヘッド６に取り付けられた集塵手段１４を収容手段１７に収容された集塵手段１４’或いは１４”と自動的に交換することができる。
【００３２】
上記実施形態によれば、集塵手段（１４、１４’、１４”）が加工ヘッド６に対して脱着自在とされたので、所定軸（Ａ、Ｂ）を中心とした旋回動作及び傾斜動作が可能な加工ヘッド６を有した場合であっても、集塵手段（１４、１４’、１４”）が当該加工ヘッド６の旋回動作及び傾斜動作に追従することができるとともに、当該加工ヘッド６に取り付けられる刃具に応じた集塵手段に容易に交換することができる。
【００３３】
また、本実施形態の如くＡＴＣ機能により種々の刃具が順次取り付けられる場合であっても、その刃具に応じた集塵手段（１４、１４’、１４”）に順次交換させることができる。更に、加工条件や加工形態に応じ、集塵手段（１４、１４’、１４”）を取り外した状態（何れの集塵手段も取り付けない状態）で加工を行わせることも可能とされる。また更に、集塵手段（１４、１４’、１４”）は、刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有したものが加工ヘッド６に対して任意取り付け可能とされたので、当該加工ヘッド６に取り付けられる刃具に応じた集塵手段（１４、１４’、１４”）に容易に交換することができる。
【００３４】
集塵手段（１４、１４’、１４”）が加工ヘッド６に取り付けられた状態で、当該集塵手段（１４、１４’、１４”）と連結されて当該集塵手段（１４、１４’、１４”）で吸引した切り屑を流通させ得る連結部材１０を具備し、加工ヘッド６が傾斜動作する際に当該集塵手段（１４、１４’、１４”）が連結部材１０に対して相対的に回転して当該加工ヘッド６に追従するよう構成されたので、当該連結部材１０等を含めた全体を交換させるものに比べ、集塵手段（１４、１４’、１４”）を小型化することができ、その交換作業を容易とすることができる。
【００３５】
更に、刃具に応じた形状及び寸法の吸い込み口を有した互いに異なる複数の集塵手段（本実施形態においては、集塵手段１４、１４’、１４”の３つ）を収容する収容手段１７を具備し、加工ヘッド６に取り付けられた集塵手段を当該収容手段１７に収容された集塵手段と自動的に交換可能とされたので、人手による集塵手段の交換作業を不要とすることができる。尚、本実施形態においては、収容手段１７に収容可能な集塵手段は、全部で３つとされているが、１つ、２つ或いは４つ以上収容させるものとしてもよい。
【００３６】
以上、本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ものではなく、例えば集塵手段１４の加工ヘッド６に対する取り付けを他の手段（但し、脱着自在とされる手段）によるものとしてもよい。また、本実施形態においては、収容手段１７が加工テーブル２に固定されているが、他の部位（床面に固設されるものであって例えばＡＴＣ用マガジン９近傍等）に配設されるものであってもよい。更に、本発明は、木工用或いは金属加工用など種々工作機械に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
加工ヘッドに対して脱着自在とされた集塵手段を有した工作機械であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る工作機械を示す側面図
【図２】同工作機械を示す正面図
【図３】同工作機械における加工ヘッド近傍を示す正面拡大図
【図４】同工作機械における加工ヘッド近傍を示す側面拡大図
【図５】同工作機械における収容手段を示す平面図
【図６】同工作機械における収容手段を示す側面図
【図７】同工作機械における収容手段を示す背面図
【符号の説明】
【００３９】
１    基台
２    加工テーブル
３    工作機械本体
４    保持部材
５    移動部材
６    加工ヘッド
７    上下レール
８    左右レール
９    ＡＴＣ用マガジン
１０  連結部材
１１  蛇腹部材
１２  ブラシ
１３  円環状部材
１４、１４’、１４”  集塵手段
１５  シリンダ
１６  クランプ手段
１７  収容手段
Ｃ    刃具
【図１】
2010046781.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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