(57)【要約】【課題】工作機械が保有する回転や移動に伴う運動エネルギーを有効利用して省力化を図り、エア資源を効率的に活用する。【解決手段】主軸２と、主軸２を回転自在に支持する主軸装置３と、ワークＷを載置するテーブル４と、主軸装置３またはテーブル４の移動機構と、を有する工作機械１であって、空気流により空圧を発生させる空圧発生装置（５，６）と、空圧を蓄えるバッファタンク９と、を備え、空圧発生装置（５，６）は、主軸２の回転、または主軸装置３、テーブル４、その他往復移動体の移動（コラム１１）に伴う運動エネルギーを利用して空圧を発生させ、バッファタンク９から工作機械１で使用される空圧機器９ａへ所定圧のエアを供給する。【選択図】図１
2010137319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と、この主軸を回転自在に支持する主軸装置と、ワークを載置するテーブルと、前記主軸装置または前記テーブルの移動機構と、を有する工作機械であって、
空気流により空圧を発生させる空圧発生装置と、
前記空圧を蓄えるバッファタンクと、を備え、
前記空圧発生装置は、前記主軸の回転、または前記主軸装置、前記テーブル、その他往復移動体の移動に伴う運動エネルギーを利用して空圧を発生させ、
前記バッファタンクから当該工作機械で使用される空圧機器へ所定圧のエアを供給するように構成したことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記空圧発生装置は、前記主軸の外周部に形成した溝部で空圧を発生、または、前記往復移動体の移動によりシリンダ内でピストンを往復移動させて空圧を発生させるように構成したこと、
を特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記バッファタンクは、コンプレッサでエアの充填が可能なメインエアタンクと連結されていること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械を複数配設した加工ラインであって、
複数の前記バッファタンクを相互に連結したことを特徴とする加工ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械および加工ラインに関し、特に、工作機械が保有する回転や移動に伴う運動エネルギーを有効利用して省力化を図り、エア資源を効率的に活用できる工作機械および加工ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧縮空気を利用した空圧機器は、環境保護等の観点から利便性に富むため、マシニングセンタ等の工作機械において幅広く使用されている。そして、各種多数の空圧機器に圧縮空気を供給するため工場内には大型のコンプレッサを備えたエアタンクが装備されているが、近時、エア資源の省力化が求められている。
このため、例えば、空圧機器を使用する工作機械において、使用量に見合うコンプレッサを装備することで、配管設備等による損失を削減する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２５１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、機械ごとにコンプレッサを装備しなければならないため、構成が複雑になり省力化に限界があるという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、工作機械が保有する回転や移動に伴う運動エネルギーを有効利用して省力化を図り、エア資源を効率的に活用できる工作機械および加工ラインを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明は、主軸と、この主軸を回転自在に支持する主軸装置と、ワークを載置するテーブルと、前記主軸装置または前記テーブルの移動機構と、を有する工作機械であって、空気流により空圧を発生させる空圧発生装置と、前記空圧を蓄えるバッファタンクと、を備え、前記空圧発生装置は、前記主軸の回転、または前記主軸装置、前記テーブル、その他往復移動体の移動に伴う運動エネルギーを利用して空圧を発生させ、前記バッファタンクから当該工作機械で使用される空圧機器へ所定圧のエアを供給するように構成したことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、空圧発生装置により、前記主軸の回転、または往復移動体の移動に伴う運動エネルギーを利用して空圧を発生させることで、別途エア源としてのコンプレッサの装備を不要にすることができるため、エア資源の省力化を図ることができる。
また、このようにして発生させた空圧を圧縮空気として一旦バッファタンクに蓄えることで、種々の空圧機器に適切な圧縮空気を供給することが可能となるため、エア資源を効率的に活用することができる。
【０００７】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の工作機械であって、前記空圧発生装置は、前記主軸の外周部に形成した溝部で空圧を発生、または、前記往復移動体の移動によりシリンダ内でピストンを往復移動させて空圧を発生させるように構成したこと、を特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、前記主軸の外周部に形成した溝部で空圧を発生させることで、簡易な構成により主軸装置を大型化することなく、空圧を発生させることができるため、エア源の省力化を図ることができる。
また、前記往復移動体の移動によりシリンダ内でピストンを往復移動させて空圧を発生させることで、往復移動体が移動する際の運動エネルギーを有効利用してエア源の省力化を図ることができる。
【０００９】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の工作機械であって、前記バッファタンクは、コンプレッサでエアの充填が可能なメインエアタンクと連結されていること、を特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、バッファタンクがメインエアタンクと連結されていることで、バッファタンクの圧縮空気量が不足した場合には、メインエアタンクから供給することができるので、圧縮空気の安定供給を確保しながらバッファタンクの圧縮空気を有効に活用することができる。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械を複数配設した加工ラインであって、複数の前記バッファタンクを相互に連結したことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、複数の前記工作機械のバッファタンクを相互に連結したことで、各バッファタンクに蓄えられた圧縮空気量が変動するような場合には、相互に補充しあって、変動を防止することができるため、必要な空圧機器に安定した圧縮空気を供給することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る工作機械および加工ラインは、工作機械が保有する回転や移動に伴う運動エネルギーを有効利用して省力化を図り、エア資源を効率的に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図１は本発明の実施形態に係る工作機械の構成を概念的に示す構成図であり、図２は本発明の実施形態に係る工作機械における主軸の回転を利用した空圧発生装置の構成を概念的に示す断面図であり、（ａ）は部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。図３は本発明の実施形態に係る工作機械における往復移動体の移動を利用した空圧発生装置の構成を概念的に示す構成図である。
なお、図１は主要な構成を概念的に示すものであり、空圧発生装置の詳細な構成は図２と図３で示す。
【００１５】
本発明の実施形態に係る工作機械１は、図１に示すように、工具Ｔが装着される主軸２と、この主軸２を回転自在に支持する主軸装置３と、ワークＷを載置するテーブル４と、主軸装置３をＺ軸方向（前後方向）に移動自在に支持するコラム１１と、空気流により空圧を発生させる空圧発生装置５，６と、空圧発生装置５，６で発生させた空圧を圧縮空気として蓄えるバッファタンク９と、バッファタンク９に配管９３で連結されたメインエアタンク９１と、メインエアタンク９１にエアを充填するコンプレッサ９２と、を備えている。
【００１６】
コラム１１（往復移動体）は、ベッド１２上にＸ軸方向（左右方向）に移動自在に立設されている。
具体的には、コラム１１は、Ｘ軸方向に沿って配設されたガイド部材１１ａを介してベッド１２に立設され、ボールねじ６３と図示しないナットを介してＸ軸方向に往復移動自在に構成されている。
【００１７】
工作機械１におけるワークの加工領域は、クーラントが供給されるため飛散しないように箱状のカバー１３で覆われた加工室が形成されており、このカバー１３内に主軸装置３の先端部が収容されている。そして、カバー１３内で主軸装置３がＺ軸方向に進行、後退してワークＷの加工が行なわれる。
【００１８】
また、工作機械１には、エアシリンダやエアブロー装置等、種々の空圧機器９ａ，９ｂが使用されており、空圧発生装置（５，６）から送られた圧縮空気をバッファタンク９に貯留して、バッファタンク９から空圧機器９ａ，９ｂに所定圧のエアが供給される。
【００１９】
空圧発生装置（５，６）は、例えば、主軸２の回転を利用して空気流Ｆ１（図２）を発生させる空圧発生装置５と、往復移動体であるコラム１１の移動を利用した空圧発生装置６等で構成される。
【００２０】
空圧発生装置５は、図２（ａ）に示すように、ハウジング２１内で回転する主軸２の外周部に螺旋状のねじ溝２２を形成して、このねじ溝２２が回転することで空気流Ｆ１を発生させるものである。
【００２１】
具体的には、空圧発生装置５は、例えば、主軸２が矢印Ａ方向に正回転すると、螺旋状のねじ溝２２が回転して、ねじ溝２２に沿って空気流Ｆ１が発生する。この空気流Ｆ１は、ハウジング２１内でハウジング２１と主軸２との間に形成された環状の隙間δを通って、主軸２に沿って先端側へ向かう。
そして、空気流Ｆ１は、ハウジング２１の先端部に形成されたリング溝状の凹部２３からエア配管２４へ誘導され、逆止弁２４ａを通ってバッファタンク９に貯留される。
【００２２】
このような空圧発生装置５によれば、主軸２の外周部に形成したねじ溝２２で空圧を発生させることで、簡易な構成により主軸装置３を大型化することなく、空圧を発生させることができるため、エア源の省力化を図ることができる。
【００２３】
空圧発生装置６は、図３に示すように、ワークＷの加工中や送り動作等におけるコラム１１（図１）の往復移動を利用して、シリンダ６１内でピストン６２を往復移動させて空圧を発生させるように構成されている。
【００２４】
具体的には、空圧発生装置６は、往復移動するコラム１１に作動アーム６４を連結して、この作動アーム６４とピストンロッド６２ａとを連結してピストン６２を往復移動させる。そして、ピストン６２の図示右方向Ｓへの移動により、吸入口から配管６５を通ってシリンダ６１内にエアを吸入（矢印Ｓ′）する。
このようにして吸入したエアをピストン６２の図示左方向Ｂへの移動により吐出し、吐出したエアを配管６６から逆止弁６７を通ってバッファタンク９に圧縮空気として貯留する（矢印Ｂ′）。
【００２５】
このようにして、バッファタンク９に貯留された圧縮空気は、電磁弁６８で制御されて種々の空圧機器９ａで消費される。また、バッファタンク９内の圧力を調整するために、リリーフ弁からエアを排出することもできる。
【００２６】
このような空圧発生装置（５，６）によれば、主軸２の回転、往復移動体であるコラム１１の移動に伴う運動エネルギーを利用して空圧を発生させることで、別途エア源としてのコンプレッサの装備を不要にすることができるため、エア資源の省力化を図ることができる。
また、このようにして発生させた空圧を圧縮空気として一旦バッファタンク９に蓄えることで、種々の空圧機器９ａ，９ｂに適切な圧縮空気を供給することが可能となるため、エア資源を効率的に活用することができる。
【００２７】
さらに、バッファタンク９がメインエアタンク９１と連結されていることで、バッファタンク９の圧縮空気量が不足した場合には、メインエアタンク９１から供給することができるので、圧縮空気の安定供給を確保しながらバッファタンク９の圧縮空気を有効に活用することができる。
【００２８】
続いて、複数の工作機械１を配設した加工ライン１００について、図４を参照しながら説明する。図４は本発明の実施形態に係る工作機械を複数配設した加工ラインを説明するための模式的な構成図である。
加工ライン１００は、前記した工作機械１を複数含んでライン化したものであり、図４は、一例として、３台の工作機械１Ａ，１Ｂ，１Ｃで構成されている。そして、各工作機械１Ａ，１Ｂ，１Ｃに備えられたバッファタンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃを相互に連結している。そして、バッファタンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、コンプレッサ９２でエアの充填が可能なメインエアタンク９１と連結されている。
【００２９】
なお、加工ライン１００は、３台の工作機械１で構成したが、これに限定されるものではなく、バッファタンク９を装備していない工作機械が含まれていてもよいし、ラインの用語も工程が連続する狭義の「ライン」ではなく、複数の工作機械１の集合体であってもよい。
【００３０】
加工ライン１００は、複数の工作機械１Ａ，１Ｂ，１Ｃのバッファタンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃを相互に連結したことで、各バッファタンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃに蓄えられた圧縮空気量が変動するような場合には、相互に補充しあって、変動を防止することができるため、必要な空圧機器９ａ，９ｂに安定した圧縮空気を供給することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、往復移動体の移動の利用として、コラム１１のＸ軸方向（左右方向）の移動を利用したが、これに限定されるものではなく、主軸装置のＺ軸方向（前後方向）またはＹ軸方向（上下方向）の移動やテーブル４の移動であっても同様に利用することもできる。
【００３２】
本実施形態においては、バッファタンク９にメインエアタンク９１を連結して構成したが、これに限定されるものではなく、エアの使用量が確保できれば必ずしもメインエアタンク９１を連結する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る工作機械の構成を概念的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る工作機械における主軸の回転を利用した空圧発生装置の構成を概念的に示す断面図であり、（ａ）は部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る工作機械における往復移動体の移動を利用した空圧発生装置の構成を概念的に示す構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る工作機械を複数配設した加工ラインを説明するための模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ    工作機械
２      主軸
３      主軸装置
４      テーブル
５      空圧発生装置
６      空圧発生装置
８      空圧発生装置
９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ    バッファタンク
９ａ，９ｂ    空圧機器
１１    コラム（往復移動体）
９１    メインエアタンク
９２    コンプレッサ
１００  加工ライン
Ｆ１    空気流
Ｔ      工具
Ｗ      ワーク
【図１】
2010137319.tif 000003
【図２】
2010137319.tif 000004
【図３】
2010137319.tif 000005
【図４】
2010137319.tif 000006