(57)【要約】      （修正有） 【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。【解決手段】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。【選択図】図１
2008018472.tif 000002
【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。
【図１】
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【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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