(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動工具交換装置により工具が交換可能に装着される主軸部を清掃するための加工装置の清掃機構であって、
前記自動工具交換装置は、アクチュエータに連結されたアーム部材の端部に、前記工具を着脱自在なチャックホルダと前記清掃機構とを設けるとともに、
前記清掃機構は、前記工具が取り外された前記主軸部に一端が係合し、中空部と該中空部に連通して前記主軸部内に開放される孔部とを有する筒状部材と、
前記筒状部材の他端側に向かって気体を供給することにより、前記中空部に連通する前記孔部を介して前記主軸部内の異物を吸引除去するエゼクタ手段と、
を備えることを特徴とする加工装置の清掃機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具が交換可能に装着される主軸部を清掃するための加工装置の清掃機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ボーリングバーやドリル等の工具を主軸部に交換可能に構成し、ワークの形状や加工部位に対応して所望の工具を前記主軸部に装着することにより、種々の異なるワークに対して各種の加工作業を行う加工装置が広く用いられている。
【０００３】
この種の加工装置では、工具により切削加工等を行う際に発生する切粉や切り屑（以下、異物という）が、主軸部の工具支持部に付着して前記工具の装着精度が低下するおそれがある。そこで、異物を除去して工具の装着精度を高めるために、種々の提案がなされており、例えば、特許第３０３５１９５号公報に開示されている主軸装置が知られている。
【０００４】
この従来技術では、ツールホルダのクランプ時に、弁体が開いてプルスタッドの貫通孔とクーラント通路が開放され、このクーラント通路からクーラントが供給される一方、前記ツールホルダのアンクランプ時に、前記弁体が一時的に閉じて前記プルスタッドの貫通孔と前記クーラント通路が閉塞され、エアを迂回させてスピンドルの設定面（工具支持部）と該ツールホルダの間にエアブローを集中的に行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、エアブローによりスピンドルの設定面とツールホルダの間に存在する異物を吹き飛ばして除去しているため、加工用設備の他の部分に前記異物が付着し易いという問題が指摘されている。
【０００６】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、工具が交換可能に装着される主軸部に付着した異物を容易かつ確実に除去することが可能な加工装置の清掃機構を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る加工装置の清掃機構では、工具が取り外された主軸部に筒状部材の一端が係合するとともに、前記筒状部材には、中空部と該中空部に連通して前記主軸部内に開放される孔部とが設けられている。そこで、筒状部材の一端が主軸部に係合した状態で、この筒状部材の他端側に向かって気体が供給されることにより、エゼクタ手段の作用下に中空部に連通する孔部を介して前記主軸部内の異物が吸引除去される。
【０００８】
このように、エゼクタ手段を介して主軸部内の異物が吸引除去されるため、エアブローで前記異物を除去する従来技術とは異なり、該異物が飛散して加工用設備の他の部分に付着することがない。これにより、異物を確実に除去することができ、加工作業全体を良好に遂行するとともに、構成の簡素化を容易に図ることが可能になる。
【０００９】
また、筒状部材は、主軸部に工具を自動的に交換する自動工具交換装置に設けられている。従って、工具を自動交換する際に、主軸部の清掃作業が自動的に行われ、作業全体の効率化が遂行可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る清掃機構が組み込まれる加工装置１０の概略斜視説明図であり、図２は、前記加工装置１０の一部断面側面図であり、図３は、前記加工装置１０の一部断面平面図である。
【００１１】
加工装置１０は、予めガイドブッシュ１２が挿通されている工具１４を装着する主軸ユニット１６と、前記主軸ユニット１６を基台１８上でワークＷに対して矢印Ｚ方向に進退させる第１駆動機構２０と、前記工具１４に挿通されている前記ガイドブッシュ１２を保持するガイドブッシュ保持ユニット２２と、前記ガイドブッシュ保持ユニット２２を前記基台１８上で前記主軸ユニット１６とは個別に矢印Ｚ方向に進退させる第２駆動機構２４と、前記基台１８を前記第１および第２駆動機構２０、２４による進退方向に直交する矢印Ｘ方向に進退させる第３駆動機構２６とを備える。
【００１２】
加工装置１０を構成するベース部材２８上には、互いに平行して矢印Ｘ方向に延在するＸ軸レール３０ａ、３０ｂが設けられるとともに、前記Ｘ軸レール３０ａ側に近接して第３駆動機構２６を構成するＸ軸モータ３２が固定される。図４に示すように、Ｘ軸モータ３２の回転駆動軸３２ａには、ボールねじ３４の一端が連結されるとともに、前記ボールねじ３４が矢印Ｘ方向に延在しており、その両端がベース部材２８にベアリング３６を介して回転自在に支持される。ボールねじ３４には、ナット部材３８が螺合しており、このナット部材３８は基台１８の下部に設けられている。
【００１３】
図２に示すように、基台１８の下部には、Ｘ軸レール３０ａ、３０ｂに係合するレールガイド４０ａ、４０ｂが固定される。この基台１８には、第１駆動機構２０を構成する第１Ｚ軸モータ４２が装着され、この第１Ｚ軸モータ４２の回転駆動軸４２ａにボールねじ４４が連結される。ボールねじ４４の両端部は、基台１８にベアリング４６を介して回転自在に支持されるとともに、前記ボールねじ４４にナット部材４８が噛合する。
【００１４】
ナット部材４８は、第１テーブル５０の下部に設けられるとともに、この第１テーブル５０は、基台１８上に互いに平行して矢印Ｚ方向に延在するＺ軸レール５２ａ、５２ｂに摺動自在に支持される。第１テーブル５０には、主軸ユニット１６が装着されており、この主軸ユニット１６は、モータ５１を介して回転駆動される主軸部５３を備える。この主軸部５３の工具支持部（凹部）５３ａには、工具１４が工具ホルダ５４を介して取り外し自在に装着される（図５参照）。
【００１５】
工具１４には、ガイドブッシュ１２が予め嵌挿されるとともに、前記ガイドブッシュ１２にブッシュホルダ（ホルダ部材）５６が固定されている。このブッシュホルダ５６の外周部には、工具ホルダ５４の外周部に至る溝部５８ａ、５８ｂが一体的に設けられている。
【００１６】
図１および図３に示すように、第２駆動機構２４は第２Ｚ軸モータ６０を備え、この第２Ｚ軸モータ６０が第１テーブル５０に装着される。第２Ｚ軸モータ６０の回転駆動軸６０ａには、矢印Ｚ方向に延在するボールねじ６２の一端が連結されるとともに、前記ボールねじ６２が有底円筒状のケーシング６４内に収容されている。
【００１７】
ボールねじ６２にナット部材６６が螺合しており、このナット部材６６がガイドブッシュ保持ユニット２２を構成する第２テーブル６８に設けられている。第２テーブル６８は、Ｚ軸レール５２ａ、５２ｂの案内作用下に、第１テーブル５０とは個別に矢印Ｚ方向に進退可能である。
【００１８】
ガイドブッシュ保持ユニット２２の先端部には、ブッシュホルダ５６を着脱可能なクランプ機構７０が設けられる。図５に示すように、クランプ機構７０は、ブッシュホルダ５６を仮クランプするためのボールプランジャ７２と、スプリング７４を介して主軸部５３側に付勢される円筒状の引き込み部材７６とを備える。この引き込み部材７６の端部には孔部７８が形成され、この孔部７８に挿入されるボール８０が、ブッシュホルダ５６の外周面に形成されるテーパ面８２に係合自在である。
【００１９】
加工装置１０には、自動工具交換装置（ＡＴＣ）１００が並設されている。図１に示すように、この自動工具交換装置１００は、ベース部材２８の側部に固定されるフレーム１０２を備え、このフレーム１０２の上部には、ロータリアクチュエータ１０４が装着されるとともに、このロータリアクチュエータ１０４の駆動軸にアーム部材１０６の端部が固着される。
【００２０】
アーム部材１０６の他端部には、左右両方向に延在して第１チャックホルダ１１０ａと第２チャックホルダ１１０ｂとが設けられ、前記第１および第２チャックホルダ１１０ａ、１１０ｂ間には、清掃機構１１２が装着される（図６および図７参照）。
【００２１】
第１および第２チャックホルダ１１０ａ、１１０ｂは、ブッシュホルダ５６および工具ホルダ５４の外周部に設けられている溝部５８ａ、５８ｂに進入し、前記工具ホルダ５４および工具１４を一体的に把持するための一対の爪部１１４ａ、１１４ｂを備える。
【００２２】
図８に示すように、清掃機構１１２は筒状部材１２０を備え、この筒状部材１２０の有底側一端１２０ａが主軸部５３の工具支持部５３ａに係合自在である。一端１２０ａは、筒状部材１２０の外周から段部１２４を介して小径に構成されており、工具支持部５３ａの内周直径よりも僅かに小径に設定されている。筒状部材１２０は、一端１２０ａ側で終端する中空部１２６を有し、この中空部１２６がそれぞれ複数の第１および第２孔部１２８、１３０に連通する。
【００２３】
第１孔部１２８は、所定の角度間隔ずつ離間し、筒状部材１２０の一端１２０ａの外周から工具支持部５３ａに開放されるとともに、前記筒状部材１２０の中心線に対し所定の角度だけ傾斜して中空部１２６に連通している。第２孔部１３０は、筒状部材１２０の他端１２０ｂ側からクランプ機構７０の内面側に連通しており、直径方向に対して一端１２０ａ側に傾斜するとともに、所定の角度間隔ずつ離間して中空部１２６に連通している。筒状部材１２０の外周直径は、クランプ機構７０の内周面との間に所定の間隙を画成するように設定されている。
【００２４】
筒状部材１２０の他端１２０ｂ側には、エゼクタ手段１３２が構成される。エゼクタ手段１３２は、筒状部材１２０の他端１２０ｂに取り付けられるリング状流路部材１３４を備え、この流路部材１３４には図示しない気体、例えば、空気供給源に連通する供給ポート１３６が設けられる。この供給ポート１３６は、環状溝１３８を介して複数の細孔状の通路１４０に連通するとともに、前記通路１４０は、他端１２０ｂの内方に傾斜して設けられている。
【００２５】
流路部材１３４には筒体１４２が取り付けられている。この筒体１４２に形成される貫通孔１４４の一端が通路１４０に連通するとともに、他端が外部に開放、あるいは図示しない回収容器等に連通可能である。
【００２６】
このように構成される加工装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２７】
図１乃至図３に示すように、主軸ユニット１６を構成する主軸部５３には、予めガイドブッシュ１２およびブッシュホルダ５６が嵌挿された工具１４を取り付けており、このブッシュホルダ５６がクランプ機構７０を介してガイドブッシュ保持ユニット２２に連結されている。
【００２８】
そこで、ワークＷが図示しない搬送手段を介して加工位置に搬送され、図示しないクランプ構造により位置決め保持された後、まず、第２駆動機構２４が駆動される。このため、第２駆動機構２４を構成する第２Ｚ軸モータ６０を介してボールねじ６２が回転され、このボールねじ６２に噛合するナット部材６６が設けられている第２テーブル６８は、工具１４の軸線方向に平行して矢印Ｚ１方向（ワークＷに近接する方向）に移動する。
【００２９】
ガイドブッシュ保持ユニット２２には、クランプ機構７０を介してブッシュホルダ５６が連結されており、前記ブッシュホルダ５６およびガイドブッシュ１２は、工具１４に嵌挿された状態で、このガイドブッシュ保持ユニット２２を構成する第２テーブル６８と一体的に、矢印Ｚ１方向に移動する。
【００３０】
図９に示すように、ガイドブッシュ１２がワークＷの加工位置近傍まで移動すると、第２駆動機構２４を構成する第２Ｚ軸モータ６０の駆動が停止される。次いで、第１駆動機構２０の駆動作用下に、主軸ユニット１６に装着されている工具１４を介してワークＷの加工が開始されるとともに、第２駆動機構２４の駆動作用下に、ガイドブッシュ１２が前記ワークＷの近傍の一定位置に停止して前記工具１４を案内する。
【００３１】
すなわち、第１駆動機構２０を構成する第１Ｚ軸モータ４２の駆動作用下に、ボールねじ４４が回転すると、このボールねじ４４に螺合するナット部材４８を介して第１テーブル５０が矢印Ｚ１方向に移動する。この第１テーブル５０には、主軸ユニット１６が装着されており、前記主軸ユニット１６を構成するモータ５１が駆動される。このため、主軸部５３に取り付けられている工具１４が、前記主軸部５３と一体的に回転し、ワークＷに、例えば、穴開け加工が開始される。
【００３２】
一方、第１テーブル５０上には、第２駆動機構２４を構成する第２Ｚ軸モータ６０が配設されており、前記第１テーブル５０が矢印Ｚ１方向に移動する際に、第２テーブル６８に支持されているガイドブッシュ１２をワークＷの近傍で一定位置に停止させるため、前記第２Ｚ軸モータ６０が上記とは逆方向に駆動される。これにより、第２テーブル６８は、ボールねじ６２およびナット部材６６を介して第１テーブル５０に対して矢印Ｚ２方向に移動し、前記ガイドブッシュ１２を一定位置に保持している。
【００３３】
そして、図１０に示すように、工具１４を介してワークＷの加工が終了すると、第１および第２駆動機構２０、２４が駆動され、第１および第２テーブル５０、６８がワークＷから離間する方向（矢印Ｚ２方向）に移動する。これにより、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２は、所定の待機位置に配置される。
【００３４】
次に、第１および第２駆動機構２０、２４の作用下に、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２が矢印Ｚ２方向に移動すると、クランプ機構７０からブッシュホルダ５６が取り外されるとともに、工具１４が主軸部５３から取り出される。そこで、新たなガイドブッシュ１２が嵌挿されている新たな工具１４を主軸ユニット１６に装着されるとともに、クランプ機構７０を介して前記新たなガイドブッシュ１２に固定されている新たなブッシュホルダ５６がガイドブッシュ保持ユニット２２に連結される。
【００３５】
次いで、加工作業に使用された工具１４を、自動工具交換装置１００に把持されている新たな工具１４と交換する作業について説明する。
【００３６】
まず、自動工具交換装置１００では、ロータリアクチュエータ１０４の駆動作用下に、アーム部材１０６を揺動させて第１および第２チャックホルダ１１０ａ、１１０ｂを主軸部５３側に配置させる（図１参照）。第１チャックホルダ１１０ａは、空の状態であり、第２チャックホルダ１１０ｂは、新たな工具１４が新たなガイドブッシュ１２を嵌挿した状態で把持している。
【００３７】
そこで、第３駆動機構２６を構成するＸ軸モータ３２が駆動され、ボールねじ３４の回転作用下に、基台１８が矢印Ｘ１方向に移動する。基台１８が矢印Ｘ１方向に移動すると、主軸ユニット１６に装着されている工具１４が矢印Ｘ１方向に移動し、第１チャックホルダ１１０ａを構成する一対の爪部１１４ａがブッシュホルダ５６に設けられている溝部５８ａ、５８ｂに進入する。
【００３８】
この状態で、第３駆動機構２６の駆動が停止される一方、第１チャックホルダ１１０ａを介して工具ホルダ５４が把持される。そして、クランプ機構７０が、ガイドブッシュ保持ユニット２２を介して矢印Ｚ２方向に移動される。このため、引き込み部材７６の端面が主軸ユニット１６の先端面に当接し、前記引き込み部材７６の孔部７８に挿入されているボール８０がブッシュホルダ５６のテーパ面８２から離脱し、該ブッシュホルダ５６のクランプ作用が解除される。
【００３９】
さらに、第１および第２駆動機構２０、２４を構成する第１および第２Ｚ軸モータ４２、６０が駆動され、第１および第２テーブル５０、６８が矢印Ｚ２方向に移動することにより、工具１４がガイドブッシュ１２およびブッシュホルダ５６を支持した状態で、主軸ユニット１６およびクランプ機構７０から取り外される（図１１中、二点鎖線参照）。
【００４０】
工具１４が第１チャックホルダ１１０ａに保持されて主軸ユニット１６から取り外された後、第３駆動機構２６が駆動されて基台１８が矢印Ｘ１方向に所定距離だけ移動する。次に、第１および第２駆動機構２０、２４の駆動作用下に、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２が矢印Ｚ１方向に移動し、自動工具交換装置１００に装着されている清掃機構１１２に対し、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２が係合する。
【００４１】
具体的には、図８に示すように、清掃機構１１２を構成する筒状部材１２０がクランプ機構７０内に遊嵌するとともに、前記筒状部材１２０の一端１２０ａが主軸部５３の工具支持部５３ａに僅かな隙間を有して挿入される。この状態で、流路部材１３４に設けられている供給ポート１３６に接続されているエア供給管（図示せず）から環状溝１３８にエアが供給される。
【００４２】
環状溝１３８に供給されたエアは、複数の細孔状の通路１４０から筒体１４２内の貫通孔１４４に吐出され、この貫通孔１４４の開放端部側から外部に導出される。その際、筒状部材１２０の中空部１２６に負圧が発生し、この中空部１２６に連通する第１および第２孔部１２８、１３０が負圧となる。
【００４３】
このため、第１孔部１２８が開放されている主軸部５３の工具支持部５３ａ内に付着している異物が吸引され、この異物は前記第１孔部１２８から中空部１２６を通って貫通孔１４４に送られ、図示しない回収容器等に回収される。一方、第２孔部１３０が連通するクランプ機構７０の内面側に付着している異物は、同様に、この第２孔部１３０から中空部１２６を介して貫通孔１４４に送られた後、回収される。
【００４４】
このように、本実施形態では、清掃機構１１２を構成する筒状部材１２０の一端１２０ａが、工具１４を取り外された主軸部５３の工具支持部５３ａに係合した状態で、エゼクタ手段１３２の作用下に、中空部１２６から第１孔部１２８に負圧を発生させ、前記工具支持部５３ａに付着している異物を吸引除去している。
【００４５】
これにより、工具支持部５３ａにエアブローを行う従来の構成に比べ、この工具支持部５３ａに付着している異物が飛散して、加工装置１０を構成する他の部材や他の設備等に前記異物が付着することがなく、該異物を容易かつ確実に回収することができる。従って、異物が他の部材に付着して、ワークＷの加工不良が惹起したり、駆動部の故障や停止等が惹起したりすることがなく、前記ワークＷの加工作業が効率的かつ高精度に遂行されるという効果が得られる。
【００４６】
しかも、清掃機構１１２は、実際上、筒状部材１２０とエゼクタ手段１３２とを備えている。このため、清掃機構１１２全体の構成が有効に簡素化され、経済的なものとなる。なお、第２孔部１３０においても、第１孔部１２８と同様の作用効果が得られる。
【００４７】
ところで、上記のように、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２の清掃作業が終了した後、前記主軸ユニット１６および前記ガイドブッシュ保持ユニット２２が矢印Ｚ２方向に移動して清掃機構１１２から離脱する。さらに、基台１８が矢印Ｘ１方向に所定の距離だけ移動するとともに、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２が矢印Ｚ１方向に移動する。これにより、第２チャックホルダ１１０ｂに保持されている新たな工具１４は、新たなガイドブッシュ１２を嵌挿した状態で、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２に取り付けられる。
【００４８】
次に、基台１８が矢印Ｘ１方向に移動して、新たな工具１４を第２チャックホルダ１１０ｂから取り外した後、アーム部材１０６がロータリアクチュエータ１０４の駆動作用下に鉛直上方向に揺動して、第１および第２チャックホルダ１１０ａ、１１０ｂを工具取り替え位置に配置する。一方、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２は、次なる加工位置に対応して配置される。
【００４９】
この主軸ユニット１６では、新たな工具１４と主軸部５３との間に異物が存在することがなく、前記工具１４の装着精度が有効に向上する。このため、加工時に工具１４の振れ等による加工不良や、前記工具１４の折損等を確実に阻止することができるという利点が得られる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係る加工装置の清掃機構では、工具が取り外された主軸部に筒状部材の一端が係合した状態で、エゼクタ手段の作用下に、前記筒状部材内の中空部に負圧を発生させ、前記中空部に連通する孔部を介して前記主軸部内が吸引される。このため、主軸部内に付着している異物は、吸引されて筒状部材内を通って回収され、前記異物が飛散して他の部材等に付着することを確実に阻止することができる。これにより、主軸部内から異物を確実に除去するとともに、前記異物の再付着を阻止することができ、簡単な構成で効率的な加工作業が遂行可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る清掃機構が組み込まれる加工装置の概略斜視説明図である。
【図２】前記加工装置の一部断面側面図である。
【図３】前記加工装置の一部断面平面図である。
【図４】前記加工装置の一部断面背面図である。
【図５】前記加工装置を構成するガイドブッシュ、ブッシュホルダおよびクランプ機構の説明図である。
【図６】前記清掃機構および該清掃機構が装着される自動工具交換装置を構成する第１および第２チャックホルダの斜視図である。
【図７】前記清掃機構と前記第１および第２チャックホルダの正面説明図である。
【図８】前記清掃機構の断面側面図である。
【図９】前記ガイドブッシュをワークに近接する位置に移動する際の動作説明図である。
【図１０】前記ワークの加工が終了した際の説明図である。
【図１１】前記自動工具交換装置の動作説明図である。
【符号の説明】
１０…加工装置                    １２…ガイドブッシュ
１４…工具                        １６…主軸ユニット
１８…基台                        ２０、２４、２６…駆動機構
２２…ガイドブッシュ保持ユニット  ３０ａ、３０ｂ…Ｘ軸レール
３２…Ｘ軸モータ                  ３４、４４、６２…ボールねじ
４２、６０…Ｚ軸モータ            ５０、６８…テーブル
５１…モータ                      ５２ａ、５２ｂ…Ｚ軸レール
５３…主軸部                      ５３ａ…工具支持部
５４…工具ホルダ                  ５６…ブッシュホルダ
７０…クランプ機構                １００…自動工具交換装置
１０２…フレーム                  １０６…アーム部材
１１０ａ、１１０ｂ…チャックホルダ
１１２…清掃機構                  １１４ａ、１１４ｂ…爪部
１２０…筒状部材                  １２０ａ…一端
１２０ｂ…他端                    １２６…中空部
１３２…エゼクタ手段              １３４…流路部材
１３８…環状溝                    １４０…通路
【図１】
0004733849.tif 000002
【図２】
0004733849.tif 000003
【図３】
0004733849.tif 000004
【図４】
0004733849.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004733849.tif 000007
【図７】
0004733849.tif 000008
【図８】
0004733849.tif 000009
【図９】
0004733849.tif 000010
【図１０】
0004733849.tif 000011
【図１１】
0004733849.tif 000012