(57)【要約】【課題】被加工物に対して加工工具を加工工具の軸線方向に沿って変位させる工具変位機構における信頼性およびメンテナンス性を向上させることができる切削加工装置を提供する。【解決手段】切削加工装置１００は、筐体１０１内の一部を領域遮断壁体１０５で仕切って閉じた空間とした加工領域ＷＦが形成されている。加工領域ＷＦ内には、被加工物ＷＫを保持するワーク保持部１０６が設けられている。ワーク保持部１０６の上方には、領域遮断壁体１０５の一部を構成する工具案内壁体１１８を貫通した状態で加工工具１１０を着脱自在に保持する工具保持体１１１が設けられている。工具保持体１１１は、工具案内壁体１１８に形成された貫通孔１１８ａに摺動可能に嵌合するスリーブ体１１９に摺動可能に嵌合するとともに同スリーブ体１１９をスプリング１２０で引っ張った状態で、加工ヘッド内部領域ＨＦに配置された加工ヘッド１１２の可動ベース１１３に支持されている。【選択図】  図３
2013039633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を着脱自在に保持するワーク保持部と、
前記被加工物を回転駆動により切削加工する加工工具を保持する工具保持体を有する加工ヘッドとを備えた切削加工装置において、
前記工具保持体を前記加工工具の軸線方向に沿って変位させることにより同加工工具を前記被加工物に対して接近および離隔させる工具変位機構と、
前記ワーク保持部によって保持された前記被加工物の周囲の加工領域と前記加工ヘッドおよび前記工具変位機構が配置された加工ヘッド内部領域とを遮断する領域遮断壁部と、
前記領域遮断壁部の少なくとも一部を構成するとともに前記加工領域と前記加工ヘッド内部領域との間を貫通する貫通孔を有する工具案内壁体と、
前記工具案内壁体における前記貫通孔に対して前記加工ヘッド内部領域側に突出して設けられて前記工具保持体が常に摺動可能に嵌合するスリーブ部とを備えることを特徴とする切削加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載した切削加工装置において、
前記工具保持体は、前記スリーブ部を押圧する押圧部を有し、
前記スリーブ部は、前記押圧部による押圧力を受ける受圧部を有するとともに、前記加工ヘッド内部領域側に変位させるための力を受けた状態で前記工具案内壁体における前記貫通孔に常に摺動可能に嵌合した状態で設けられることを特徴とする切削加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載した切削加工装置において、さらに、
前記スリーブ部に対して前記加工ヘッド内部領域側に変位させるための力を付与するスリーブ部復位手段を備えることを特徴とする切削加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載した除去加工装置において、
前記スリーブ部復位手段は、前記工具保持体と前記スリーブ部との間に架設されたスプリングであることを特徴とする切削加工装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した切削加工装置において、
前記加工領域は、前記ワーク保持部によって保持された前記被加工物の周囲が前記領域遮断壁部を含む壁部によって囲まれた閉じられた空間であることを特徴とする除去加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に対して加工工具を接触させることにより被加工物を所望する３次元形状に切削加工する切削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワーク保持部に保持させた被加工物に対して加工工具を接触させて相対変位させることにより被加工物に切削加工を行う切削加工装置がある。例えば、下記特許文献１には、金，プラチナ，真鍮，アルミニウム，ステンレス鋼および酸化ジルコニウムなどの比較的塑性変形し易い被加工物にドリルやエンドミルなどの加工工具を接触させながら変位させることにより所望する３次元形状を成形する切削加工装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４８２１２号公報
【０００４】
一般的に、このような切削加工装置は、加工工具を保持する加工ヘッドが工具変位機構によって加工工具の軸線方向に沿って変位可能に支持された状態で被加工物を切削加工する加工領域内に設けられている。これにより、切削加工装置は、加工領域内において加工工具を同切削工具の軸線方向に沿った方向に変位させることにより被加工物に対して接触および離隔させることができる。
【０００５】
しかしながら、このような切削加工装置においては、加工ヘッドを変位させる工具変位機構が加工領域内で露出または簡易なカバー体で覆われた状態で設けられているため、切削加工によって生じた切削屑が工具変位機構に付着することがある。このため、従来の切削加工装置においては、切削屑や切削油などの飛散物の付着による工具変位機構の不具合が生じ易いとともに工具変位機構のメンテナンスが煩雑であるという問題あった。特に、切削屑の発生量が多いとともに切削屑の大きさが細かい被加工物、例えば、酸化ジルコニアからなる被加工物の切削加工時においては、工具変位機構のメンテナンスが極めて煩雑となる。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、被加工物に対して加工工具を加工工具の軸線方向に沿って変位させる工具変位機構における信頼性およびメンテナンス性を向上させることができる切削加工装置を提供することにある。
【発明の概要】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明の特徴は、被加工物を着脱自在に保持するワーク保持部と、被加工物を回転駆動により切削加工する加工工具を保持する工具保持体を有する加工ヘッドとを備えた切削加工装置において、工具保持体を加工工具の軸線方向に沿って変位させることにより同加工工具を被加工物に対して接近および離隔させる工具変位機構と、ワーク保持部によって保持された被加工物の周囲の加工領域と加工ヘッドおよび工具変位機構が配置された加工ヘッド内部領域とを遮断する領域遮断壁部と、領域遮断壁部の少なくとも一部を構成するとともに加工領域と加工ヘッド内部領域との間を貫通する貫通孔を有する工具案内壁体と、工具案内壁体における前記貫通孔に対して加工ヘッド内部領域側に突出して設けられて工具保持体が常に摺動可能に嵌合するスリーブ部とを備えることにある。
【０００８】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、切削加工装置は、被加工物の切削加工を行う加工領域と加工ヘッドおよび工具変位機構がそれぞれ配置された加工ヘッド内部領域とが遮断壁部によって遮断されている。これにより、切削加工装置は、被加工物の切削加工時に生じる切削屑や切削油などの飛散物が加工ヘッドや工具変位機構に付着することが防止される。また、切削加工装置は、領域遮断壁部の少なくとも一部を構成する工具案内壁体に形成された貫通孔に工具保持体が摺動するスリーブ部が設けられている。この場合、スリーブ部は、工具案内壁体の表面から加工ヘッド内部領域側に突出して形成されている。このため、工具保持体によって保持された加工工具を被加工物から離隔させる際、工具保持体とスリーブ部とが摺動接触する範囲で工具保持体を被加工物から離隔することができる。すなわち、切削加工装置は、工具案内壁体を貫通して変位する加工工具を工具案内壁体の厚さに関係なくスリーブ部の長さに応じた量で変位させることができる。これにより、切削加工装置は、加工領域内の飛散物の加工ヘッド内部領域側への侵入を防止しながら加工工具の加工領域内からの退避量を多くすることができるため、加工領域内における加工工具の張出量を少なくすることができ、加工領域内における加工工具の移動および被加工物のセッティング作業が行い易くなる。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記切削加工装置において、工具保持体は、スリーブ部を押圧する押圧部を有し、スリーブ部は、押圧部による押圧力を受ける受圧部を有するとともに、加工ヘッド内部領域側に変位させるための力を受けた状態で工具案内壁体における前記貫通孔に常に摺動可能に嵌合した状態で設けられることにある。
【００１０】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、切削加工装置は、スリーブ部が加工ヘッド内部領域側に変位させるための力を受けた状態で工具案内壁体における貫通孔に対して摺動可能な状態で嵌合している。また、スリーブ部は、工具保持体に押圧される受圧部を有している。このため、切削加工装置は、工具保持体が被加工物に接近する方向に変位した場合、工具保持体がスリーブ部を押圧することによりスリーブ部を工具案内壁体の貫通孔内を摺動変位させる。すなわち、スリーブ部は、工具保持体に押圧されることにより工具保持体の変位方向に工具保持体とともに変位する。これにより、切削加工装置は、スリーブ部の位置が固定されている場合に比べて工具保持体におけるスリーブ部の端面から突出する部分の長さを短くすることができるため、装置構成をコンパクトに構成することができる。
【００１１】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記切削加工装置において、さらに、スリーブ部に対して加工ヘッド内部領域側に変位させるための力を付与するスリーブ部復位手段を備えることにある。
【００１２】
このように構成した請求項３に係る本発明の他の特徴によれば、切削加工装置は、スリーブ部に対して加工ヘッド内部領域側に変位させるための力を付与するスリーブ部復位手段を備えて構成されている。このため、切削加工装置は、スリーブ部に対して強制的に力を付与することができ、スリーブ部を精度良く加工ヘッド内部領域側に変位させることができる。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記除去加工装置において、スリーブ部復位手段は、工具保持体とスリーブ部との間に架設されたスプリングであることにある。
【００１４】
このように構成した請求項４に係る本発明の他の特徴によれば、切削加工装置は、スリーブ部復位手段が工具保持体とスリーブ部との間に架設されたスプリングで構成されている。この場合、スプリングには、コイル状や板状に形成されたものを用いることができる。これによれば、切削加工装置は、簡易かつ単純な構成のスリーブ部復位手段によってスリーブ部に力を付与することができる。
【００１５】
また、請求項５に係る本発明の他の特徴は、切削加工装置において、加工領域は、ワーク保持部によって保持された被加工物の周囲が領域遮断壁部を含む壁部によって囲まれた閉じられた空間であることにある。
【００１６】
このように構成した請求項５に係る本発明の他の特徴によれば、切削加工装置は、加工領域がワーク保持部によって保持された被加工物の周囲が遮断壁部を含む壁部によって囲まれた閉じられた空間となっている。これにより、切削加工装置は、被加工物の切削加工によって生じる飛散物の加工領域外への拡散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削加工装置の全体構成の概略を斜め下方から見た状態で示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す切削加工装置の作動を制御するための制御システムのブロック図である。
【図３】図１に示す切削加工装置における加工ヘッドが最上部に位置した状態を模式的に示す一部破断拡大断面図である。
【図４】図１に示す切削加工装置における加工ヘッドの下降過程の一状態を模式的に示す一部破断拡大断面図である。
【図５】図１に示す切削加工装置における加工ヘッドが最下部に位置した状態を模式的に示す一部破断拡大断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る切削加工装置における加工ヘッドが最上部に位置した状態を模式的に示す一部破断拡大断面図である。
【図７】本発明の他の変形例に係る切削加工装置における加工ヘッドが最上部に位置した状態を模式的に示す一部破断拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る切削加工装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る切削加工装置１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、同切削加工装置１００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。また、本実施形態においては、切削加工装置１００の前後方向をＹ軸方向とし、切削加工装置１００の左右方向をＸ軸方向とし、切削加工装置１００の上下方向をＺ軸方向とする。この切削加工装置１００は、軽金属材、石膏材、樹脂材およびセラミック材などからなる被加工物ＷＫに対してドリルやエンドミルなどの切削工具を用いて３次元切削加工を行う所謂工作機械である。例えば、本実施形態に係る加工装置１００は、セラミック材（例えば、酸化ジルコニウム）を切削加工にして人の骨や歯などの３次元形状を成形する。
【００１９】
（切削加工装置１００の構成）
この加工装置１００は、筐体１０１を備えている。筐体１０１は、切削加工装置１００の機械的および電気的な構成要素をそれぞれ収める収容体であり、前面の一部が開放された中空の箱型に形成されている。筐体１０１の前面における開放された部分である開口部１０２には、同開口部１０２を開放および閉塞するための前面カバー１０３が開閉自在に設けられている。この前面カバー１０３は、筐体１０１の前面と面一となる平板部分が透明な樹脂製の板状体で形成されており、筺体１０１内での被加工物ＷＫの加工状態が外部から視認できるようになっている。また、筐体１０１の前面における前面カバー１０３の図示左側には、切削加工装置１００の作動を制御する制御装置である後述するコントローラ１３０に指示を与えるための操作パネル１０４が設けられている。
【００２０】
この筐体１０１の内部には、開口部１０２を介して筐体１０１の外部と連通した状態で加工領域ＷＦが形成されている。加工領域ＷＦは、筐体１０１の内部において被加工物ＷＫの切削加工を行うための領域であり、筐体１０１の内部の一部を前記前面カバー１０３および領域遮断壁部１０５によって仕切ることにより閉じた空間として形成される。この場合、加工領域ＷＦにおける閉じた空間とは、被加工物ＷＫの切削加工時に生じる切削屑が加工領域ＷＦの外に拡散しない程度に閉塞した空間であることを意味する。
【００２１】
領域遮断壁部１０５は、筐体１０１内の一部を仕切って加工領域ＷＦを形成する壁部材であり、主として鋼板材によって構成されている。より具体的には、領域遮断壁部１０５は、開口部１０２に面した筐体１０１の内部空間における図示上下側および図示左右側にそれぞれ水平方向および垂直方向に沿って配置されて加工領域ＷＦを形成する。この加工領域ＷＦを形成する領域遮断壁部１０５のうち、図示左側面および図示上面をそれぞれ構成する領域遮断壁部１０５の一部には、図示Ｙ軸方向および図示Ｘ軸方向に沿って方形状の開口部１０５ａ，１０５ｂが形成されており、各開口部１０５ａ，１０５ｂからワーク保持部１０６および工具保持体１１１に保持された加工工具１１０がそれぞれ加工領域ＷＦ内に張り出した状態で設けられている。
【００２２】
ワーク保持部１０６は、切削加工装置１００の加工対象である被加工物ＷＫを着脱自在に保持するクランプ装置であり、主として、被加工物ＷＫを図示上下方向から挟む一対の爪部１０６ａとこれら一対の爪部１０６ａをそれぞれ支持する爪部支持部１０６ｂとで構成されている。これらのうち一対の爪部１０６ａは、ユーザが図示しないナットを回転操作することにより開閉して被加工物ＷＫを着脱することができる。また、爪部支持部１０６ｂは、領域遮断壁部１０５に形成された開口部１０５ａを貫通して同加工領域ＷＦの外側に配置された図示しない送りネジ機構によって支持されている。この場合、領域遮断壁部１０５に形成された開口部１０５ａは、爪部支持部１０６ｂの両側が蛇腹によって構成された可動壁部１０８によって閉塞されている。
【００２３】
爪部支持部１０６ｂを支持する送りネジ機構は、軸体（図示せず）の外周面に雄ネジ（図示せず）が形成されたネジ軸（図示せず）が筐体１０１における図示しない内壁面に固定されるとともに、このネジ軸に噛み合う雌ネジ（図示せず）が形成された可動体（図示せず）が爪部支持部１０６ｂに固定されて構成された機械装置である。そして、この送りネジ機構は、前記ネジ軸に連結されたＹ軸方向駆動モータ１０７の回転駆動によって爪部支持部１０６ｂを図示Ｙ軸方向に変位させる。
【００２４】
Ｙ軸方向駆動モータ１０７は、後述するコントローラ１３０によって作動が制御されて爪部支持部１０６ｂを図示Ｙ軸方向に沿って変位させるアクチュエータであり、筐体１０１内における加工領域ＷＫの外側に固定的に設けられている。すなわち、ワーク保持部１０６は、Ｙ軸方向駆動モータ１０７の回転駆動によって図示Ｙ軸方向に往復変位可能な状態で設けられている。この場合、領域遮断壁部１０５の開口部１０５ａに設けられた可動壁部１０８は、爪部支持ベース１０６ｂの変位に応じて伸縮しながら同開口部１０５ａを塞ぐ。なお、ワーク保持部１０６は、被加工物ＷＫを着脱可能に保持できれば、他の形態、例えば、被加工物ＷＫを載置するテーブル状に形成されていてもよい。
【００２５】
加工工具１１０は、被加工物ＷＫを切削加工するための刃物であり、ドリルやエンドミルなどの切削工具によって構成されている。この加工工具１１０は、工具保持体１１１に着脱自在に保持される。工具保持体１１１は、詳しくは図３〜図５に示すように、加工工具１１０を着脱自在かつ回転可能に保持する筒状の部材であり、加工ヘッド１１２の一部を構成する。この工具保持体１１１は、円筒状の胴部１１１ａ内に加工工具１１０を保持するチャック１１１ｂを回転自在に備えるとともに同胴部１１１ａにおける図示上部側に同胴部１１１ａの外表面から張り出した直方体状の支持部１１１ｃが形成されて構成されている。そして、この工具保持体１１１は、図示Ｚ軸方向に沿った姿勢で加工ヘッド１１２の一部を構成する可動ベース１１３上に支持部１１１ｃを介して固定されている。また、この場合、工具保持体１１１は、支持部１１１ｃが工具案内壁体１１８に設けられたスリーブ体１１９に対してスプリング１２０を介して連結される。
【００２６】
加工ヘッド１１２は、加工領域ＷＦの外側に配置されて加工工具１１０を工具保持体１１１を介して支持するとともに支持した加工工具１１０を回転駆動する機械装置であり、主として、可動ベース１１３上に前記工具保持体１１１の他にスピンドル駆動モータ１１５を備えて構成されている。可動ベース１１３は、工具保持体１１１およびスピンドル駆動モータ１１５をそれぞれ支持するとともに加工ヘッド１１２を構成する図示しない他の構成部品を支持する鋼板製の板状部材である。この可動ベース１１３は、可動ベース１１３の背面に設けられる壁体支持ベース１１６に図示しない送りネジ機構を介して支持されている。
【００２７】
この場合、可動ベース１１３を支持する送りネジ機構は、前記爪部支持部１０６ｂを支持する送りネジ機構と同様に構成されている。すなわち、軸体の外周面に雄ネジが形成されたネジ軸が壁体支持ベースに固定されるとともに、このネジ軸に噛み合う雌ネジが形成された可動体が可動ベース１１３の背面に固定されてされた機械装置である。そして、この送りネジ機構は、ネジ軸に連結されたＺ軸方向駆動モータ１１４の回転駆動によって可動ベース１１３を図示Ｚ軸方向に変位させる。
【００２８】
Ｚ軸方向駆動モータ１１４は、コントローラ１３０によって作動が制御されて可動ベース１１３を図示Ｚ軸方向に沿って変位させるアクチュエータであり、筐体１０１内における加工領域ＷＫの外側に固定的に設けられている。これにより、工具保持体１１１に保持された加工工具１１０は、Ｚ軸方向駆動モータ１１４の回転駆動によって加工ヘッド１１２の変位を介して図示Ｚ軸方向に沿って被加工物ＷＫに対して接近および離隔する方向に往復変位する。すなわち、これらの送りネジ機構およびＺ軸方向駆動モータ１１４が、本発明に係る工具変位手段に相当する。
【００２９】
スピンドル駆動モータ１１５は、コントローラ１３０によって作動が制御されて加工工具１１０を回転駆動するアクチュエータであり、可動ベース１１３上に固定的に設けられている。この場合、スピンドル駆動モータ１１５は、工具保持体１１１のチャック１１１ｂにおける図示上端部に駆動ベルト１１５ａを介して連結される。
【００３０】
壁体支持ベース１１６は、加工ヘッド１１２および工具案内壁体１１８を支持する鋼板製の板状体であり、筐体１０１における図示しない内壁面に図示しない送りネジ機構を介して支持されている。この場合、壁体支持ベース１１６を支持する送りネジ機構は、前記可動ベース１１３および可動ベース１１３を支持する送りネジ機構と同様に構成されている。すなわち、送りネジ機構は、軸体の外周面に雄ネジが形成されたネジ軸が筐体１０１における図示しない内壁面に固定されるとともに、このネジ軸に噛み合う雌ネジが形成された可動体が壁体支持ベース１１６の背面に固定されて構成された機械装置である。そして、この送りネジ機構は、ネジ軸に連結されたＸ軸方向駆動モータ１１７の回転駆動によって壁体支持ベース１１６を図示Ｘ軸方向に変位させる。
【００３１】
Ｘ軸方向駆動モータ１１７は、コントローラ１３０によって作動が制御されて壁体支持ベース１１６を図示Ｘ軸方向に沿って変位させるアクチュエータであり、筐体１０１内における加工領域ＷＫの外側に固定的に設けられている。すなわち、壁体支持ベース１１６は、Ｘ軸方向駆動モータ１１７の回転駆動によって図示Ｘ軸方向に往復変位可能な状態で設けられている。
【００３２】
この壁体支持ベース１１６の図示下端部には、工具案内壁体１１８が固定的に設けられている。工具案内壁体１１８は、領域遮断壁部１０５に形成された開口部１０５ｂを可動壁部１２２とともに塞ぎつつスリーブ体１１９を介して工具保持体１１１を案内するアルミニウム製の板状体であり、開口部１０５ｂ内に位置した状態で壁体支持ベース１１６に支持されている。この工具案内壁体１１８には、略中央部に上面視で略方形の貫通孔１１８ａが形成されており、この貫通孔１１８ａにスリーブ体１１９が摺動可能な状態で貫通して設けられている。
【００３３】
スリーブ体１１９は、加工領域ＷＦの閉塞性を維持した状態で工具案内壁体１１８に形成された貫通孔１１８ａ内に工具保持体１１１を往復可能に貫通させるための部材であり、鋼材を筒状に形成して構成されている。より具体的には、スリーブ体１１９は、工具案内壁体１１８の貫通孔１１８ａに常に密着しつつ摺動可能な外形に形成されるとともに工具保持体１１１の胴部１１１ａに常に密着しつつ摺動可能な内形に形成されている。また、スリーブ体１１９は、工具案内壁体１１８における加工ヘッド１１２側の面（図示上面）から突出する長さに形成されている。本実施形態においては、スリーブ体１１９は、工具案内壁体１１８の厚さより長く形成されている。
【００３４】
また、スリーブ体１１９の外周面には、上端部に工具保持体１１１の支持部１１１ｃから延びるスプリング１２０の端部が引っ掛けられているとともに、同外周面の下端部に同外表面からフランジ状に張り出した状態で鍔部１１９ａが形成されている。スプリング１２０は、縮む方向に力を発生させるコイル状のバネ体である。したがって、スリーブ体１１９は、工具案内壁体１１８の貫通孔１１８ａに嵌合した状態において、スプリング１２０によって加工ヘッド１１２側に引張力を受けることにより鍔部１１９ａが工具案内壁体１１８の図示下面に引っ掛かる状態まで図示上側に変位した状態で静止している。
【００３５】
可動壁部１２１は、領域遮断壁部１０５に設けられた開口部１０５ｂを工具案内壁体１１８とともに塞ぐ部材であり、蛇腹によって構成されている。この可動壁部１２１は、工具案内壁体１１８の両側にそれぞれ設けられている。これにより、可動壁部１２１は、開口部１０５ｂ内を図示Ｘ軸方向に変位する工具案内壁体１１８に応じて伸縮しながら同開口部１０５ｂを塞ぐ。そして、加工ヘッド１１２、Ｚ軸方向駆動モータ１１４および壁体支持ベース１１６が配置されて領域遮断壁部１０５、工具案内壁体１１８および可動壁部１２１によって仕切られた加工領域ＷＦの外側の領域が加工ヘッド内部領域ＨＦである。
【００３６】
コントローラ１３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、インターフェース１３１を介して接続される外部コンピュータ装置２００からの指示および筐体１０１の前面に設けられる操作パネル１０４からの入力操作に従って切削加工装置１００の全体の作動を総合的に制御する。本実施形態においては、コントローラ１３０は、少なくともＹ軸方向駆動モータ１０７、Ｚ軸方向駆動モータ１１４、スピンドル駆動モータ１１５およびＸ軸方向駆動モータ１１７の作動をそれぞれ制御する。
【００３７】
外部コンピュータ装置２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、キーボードおよびマウスからなる入力装置２０１および液晶ディスプレイからなる表示装置２０２を備えるパーソナルコンピュータ（所謂パソコン）であり、図示しない加工プログラムを実行することにより切削加工装置１００の作動を制御する。この場合、加工プログラムは、ユーザにより予め前記ハードディスクに記憶されている。なお、外部コンピュータ装置２００は、切削加工装置１００の作動を制御することができれば、どのような形式のコンピュータ装置であってもよい。
【００３８】
（切削加工装置１００の作動）
次に、このように構成した切削加工装置１００の作動について説明する。まず、ユーザは、外部コンピュータ装置２００と切削加工装置１００とをインターフェース１３１を介して接続し、外部コンピュータ装置２００および切削加工装置１００の電源をそれぞれＯＮにする。これにより、外部コンピュータ装置２００は、図示しない所定の制御プログラムを実行することによりユーザからの指令の入力を待つ待機状態となる。
【００３９】
また、切削加工装置１００は、コントローラ１３０内のＲＯＭに予め記憶されている図示しない所定の制御プログラムを実行することにより、ワーク保持部１０６および加工ヘッド１１２をそれぞれ原点復帰させた後、外部コンピュータ装置２００からの指示を待つ待機状態となる。なお、この場合、ワーク保持部１０６における原点とは、図示Ｙ軸方向における移動可能範囲内の一方の移動可能限界位置（切削加工装置１００において最前面位置）である。また、加工ヘッド１１２における原点とは、加工ヘッド１１２の図示Ｘ軸方向および図示Ｚ軸方向における各移動可能範囲内の一方の移動可能限界位置（図示最左端、図示最上端）である。
【００４０】
この加工ヘッド１１２が原点位置に位置している場合においては、加工ヘッド１１２が図示Ｚ軸方向における図示最上端位置に位置しているため、工具案内壁体１１８の貫通孔１１８ａに嵌合するスリーブ体１１９は工具保持体１１１に繋がるスプリング１２０に引っ張られて鍔部１１９ａが工具案内壁体１１８の下面に接触する位置まで上昇する。この場合、加工ヘッド１１２に固定された工具保持体１１１における図示下端部は工具案内壁体１１８における図示上面より上方に位置する。しかし、この場合、工具保持体１１１が嵌合するスリーブ体１１９は、工具案内壁体１１８における図示上面より突出する長さに形成されているため、工具保持体１１１の胴部１１１ａがスリーブ体１１９から外れることはない。
【００４１】
また、この場合、スリーブ体１１９の下端部に形成された鍔部１１９ａが工具案内壁体１１８の図示下面に引っ掛かるため、スリーブ体１１９が工具案内壁体１１８の貫通孔１１８ａから外れることもない。これらにより、加工領域ＷＦと加工ヘッド内部領域ＨＦとが、工具保持体１１１とスリーブ体１１９との間、および工具案内壁体１１８とスリーブ体１１９との間を介して連通、すなわち、加工領域ＷＦの閉塞性が損なわれることはない。また、工具保持部１１１の胴部１１１ａを工具案内壁体１１８のよりも図示上方に位置させることができるため、加工領域ＷＦ内における加工工具１１０の張出量を少なくすることができ、加工領域ＷＦ内における加工工具１１０の移動および被加工物ＷＫのセッティング作業が行い易くなる。
【００４２】
次に、ユーザは、切削加工装置１００のワーク保持部１０６に被加工物ＷＫを保持させるとともに、加工ヘッド１１２の工具保持体１１１に加工工具１１０を保持させる。そして、ユーザは、前面カバー１０３を閉じる。これにより、筐体１０１内における加工領域ＷＦは、完全に閉じられた空間となる。次に、ユーザは、外部コンピュータ装置２００の入力装置２０１を操作して、外部コンピュータ装置２００に図示しない加工プログラムの実行を指示する。この加工プログラムは、ユーザが所望する３次元形状を被加工物ＷＫに形成するために、同３次元形状を表す３次元形状データに基づいて加工工具１１０の移動経路を表す加工データ（ＮＣデータ）を生成して切削加工装置１００に出力するプログラムである。
【００４３】
この指示に応答して、外部コンピュータ装置２００は、加工プログラムの実行を開始して加工データを生成する。この場合、外部コンピュータ装置２００は、ユーザによって入力された３次元形状を表わす３次元形状データに基づいて加工データを生成する。そして、外部コンピュータ装置２００は、生成した加工データを切削加工装置１００のコントローラ１３０に出力する。加工データを入力した切削加工装置１００のコントローラ１３０は、スピンドル駆動モータ１１５の作動を制御して加工工具１１０を所定の回転数で回転させた状態で、Ｙ軸方向駆動モータ１０７、Ｚ軸方向駆動モータ１１４およびＸ軸方向駆動モータ１１７の各作動を制御することにより被加工物ＷＫに対する加工ヘッド１１２が保持する加工工具１１０の先端部（刃先）の位置を変化させる。これにより、ワーク保持部１０６上に保持された被加工物ＷＫは、加工工具１１０によって３次元的に切削加工される。
【００４４】
この被加工物ＷＫの切削加工時においては、加工ヘッド１１２がＺ軸方向駆動モータ１１４の駆動によって図示Ｚ軸方向における図示下方に変位する。このため、加工ヘッド１１２に固定された工具保持体１１１は、図４に示すように、スリーブ体１１９内を図示下方に摺動しながら変位する。これにより、工具保持体１１１に保持された加工工具１１０は、図示下方に変位する。この場合、スリーブ体１１９は、工具保持体１１１に連結されたスプリング１２０の引張力によって工具案内壁体１１８の図示下面に押し付けられた状態を維持する。
【００４５】
そして、加工ヘッド１１２が更に図示下方に変位することにより、図５に示すように、工具保持部１１１の支持部１１１ｃがスリーブ体１１９の図示上面に接触して押圧する。これにより、スリーブ体１１９は、図５に示すように、下降する工具保持体１１１の支持部１１１ｃに押されて工具案内壁体１１８の貫通孔１１８ａ内を摺動しながら図示下方に変位する。これにより、工具保持体１１１に保持された加工工具１１０が更に図示下方に変位して被加工物ＷＫに対する切削加工が行われる。すなわち、工具保持体１１１における支持部１１１ｃが、本発明に係る押圧部に相当するとともに、スリーブ体１１９の図示上端面が、本発明に係る受圧部に相当する。
【００４６】
この場合においても、工具保持体１１１の胴部１１１ａがスリーブ体１１９の内周面と密着するとともに、工具案内壁体１１８の貫通孔１１８ａの内周面にスリーブ体１１９が密着している。これにより、加工領域ＷＦと加工ヘッド内部領域ＨＦとが、工具保持体１１１とスリーブ体１１９との間、および工具案内壁体１１８とスリーブ体１１９との間を介して連通、すなわち、加工領域ＷＦの閉塞性が損なわれることはない。すなわち、工具保持体１１１が最も被加工物ＷＫに接近した場合においても、加工領域ＷＦの閉塞性が損なわれることはない。
【００４７】
そして、加工工具１１０が被加工物ＷＫを切削加工する間、スリーブ体１１０は工具保持部１１１に押されて図示下方に変位、またはスプリング１２０の引張力によって図示上方に変位する。しかし、この加工工具１１０による被加工物ＷＫの切削加工の間において、切削加工装置１００は、工具保持体１１１の図示Ｚ軸方向上の位置に関わらず被加工物ＷＫの切削加工によって生じた切削屑などの飛散物が加工領域ＷＦから加工ヘッド内部領域ＨＦに侵入することを防止することができる。
【００４８】
そして、切削加工装置１００のコントローラ１３０は、加工データに基づく加工がすべて終了した場合には、ワーク保持部１０６および加工ヘッド１１２をそれぞれ原点復帰させる。一方、外部コンピュータ装置２００は、この加工プログラムの実行を終了して再び待機状態となる。これにより、切削加工装置１００も再び待機状態となる。次いで、ユーザは、ワーク保持部１０６から被加工物ＷＫを取り外して切削加工装置１００による被加工物ＷＫの切削加工を終了する。そして、ユーザは、他の被加工物ＷＫに対して切削加工を行う場合には、前記と同様にして他の被加工物ＷＫをワーク保持部１０６にセットした後、加工プログラムを実行する。一方、ユーザは、他の被加工物ＷＫの切削加工を行わない場合には、外部コンピュータ装置２００および切削加工装置１００の電源をそれぞれＯＦＦにする。これにより、ユーザは、被加工物ＷＫの切削加工作業を終了する。
【００４９】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、切削加工装置１００は、被加工物ＷＫの切削加工を行う加工領域ＷＦと加工ヘッド１１２および加工ヘッド１１２を図示Ｚ軸方向に変位させる工具変位機構がそれぞれ配置された加工ヘッド内部領域ＨＦとが領域遮断壁部１０５によって遮断されている。これにより、切削加工装置１００は、被加工物ＷＫの切削加工時に生じる切削屑などの飛散物が加工ヘッド１１２や工具変位機構に付着することが防止される。また、切削加工装置１００は、領域遮断壁部１０５の少なくとも一部を構成する工具案内壁体１１８に形成された貫通孔１１８ａに工具保持体１１１が摺動するスリーブ体１１９が設けられている。この場合、スリーブ体１１９は、工具案内壁体１１８の表面から加工ヘッド内部領域ＨＦ側に突出して形成されている。このため、工具保持体１１１によって保持された加工工具１１０を被加工物ＷＫから離隔させる際、工具保持体１１１とスリーブ体１１９とが摺動接触する範囲で工具保持体１１１を被加工物ＷＫから離隔することができる。すなわち、切削加工装置１００は、工具案内壁体１１８を貫通して変位する加工工具１１０を工具案内壁体１１８の厚さに関係なくスリーブ体１１９の長さに応じた量で変位させることができる。これにより、切削加工装置１００は、加工領域ＷＦ内の飛散物の加工ヘッド内部領域ＨＦ側への侵入を防止しながら加工工具１１０の加工領域ＷＦ内からの退避量を多くすることができるため、加工領域ＷＦ内における加工工具１１０の張出量を少なくすることができ、加工領域ＷＦ内における加工工具１１０の移動および被加工物のセッティング作業が行い易くなる。
【００５０】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記変形例の説明においては、参照する各図における上記実施形態と同様の構成部分に同じ符号または対応する符号を付して、その説明も省略する。
【００５１】
例えば、上記実施形態においては、スリーブ体１１９は、工具案内壁部１１８の貫通孔１１８ａに対して常に摺動可能な状態で嵌合するように構成されている。しかし、スリーブ体１１９は、工具案内壁部１１８の貫通孔１１８ａに対して加工ヘッド内部領域ＨＦ側に突出して形成されるとともに工具保持体１１１を常に摺動可能に嵌合する筒状体であれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。例えば、スリーブ体１１９は、図６に示すように、工具案内壁体１１８の貫通孔１１８ａに対して一体的に形成されていてもよい。この場合、スリーブ体１１０は、工具案内壁体１１８に対して摺動変位せず一体的に形成されているため、スプリング１２０は不要である。すなわち、スリーブ体１１９が、本発明に係るスリーブ部に相当する。
【００５２】
また、上記実施形態においては、スプリング１２０は、スリーブ体１１９と工具保持体１１１の支持部１１１ｃとの間に架設されてスリーブ体１１９を加工ヘッド内部領域ＨＦ側に常に引っ張るようにした。すなわち、スプリング１２０が、本発明に係るスリーブ部復位手段に相当する。しかし、スプリング１２０は、スリーブ体１１９に対して加工ヘッド内部領域ＨＦ側に変位させるための力を常に付与するものであれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。例えば、スプリング１２０は、図７に示すように、工具案内壁体１１８とスリーブ体１１９との間に設けることにより、スリーブ体１１９を押圧力によって加工ヘッド内部領域ＨＦ側に押すように構成することができる。また、スプリング１２０は、コイルバネの他に板バネによって構成することもできる。また、スリーブ部復位手段は、スプリング１２０に代えてまたは加えて磁石による磁力によってスリーブ体１１９を変位させるように構成することもできる。
【００５３】
また、加工ヘッド１１２をワーク保持部１０６の図示下方に配置することにより加工工具１１０を図示下方から被加工物ＷＫに接近して切削加工するように構成することもできる。これによれば、スリーブ体１１９は、工具保持体１１１によって押圧されていない場合においては、自重により自然落下して加工ヘッド１１２側に変位するためスプリング１２０を省略することができる。
【００５４】
また、上記実施形態においては、領域遮断壁部１０５は、開口部１０２に面した筐体１０１の内部空間における図示上下側および図示左右側にそれぞれ水平方向および垂直方向に沿って配置されて加工領域ＷＦを形成した。しかし、領域遮断壁部１０５は、加工領域ＷＦと加工ヘッド内部領域ＨＦとを遮断するように構成されていればよい。例えば、領域遮断壁部１０５は、加工ヘッド１１２と加工ヘッド１１２を図示Ｚ軸方向に変位させる工具変位機構とを囲んだ所謂加工ヘッドカバーを構成してもよい。すなわち、領域遮断壁部１０５は、必ずしも加工領域ＷＦを閉じた空間に形成する必要はなく、被加工物ＷＫの切削加工により生じた飛散物が加工ヘッド内部領域ＨＦに侵入しないように加工領域ＷＦと加工ヘッド内部領域ＨＦとを遮断するように設けられていればよい。また、領域遮断壁部１０５は、少なくとも加工領域ＷＦと加工ヘッド内部領域ＨＦとを遮断すればよいため、加工領域ＷＦを形成する際、領域遮断壁部１０５に加えて他の壁部、すなわち、加工領域ＷＦに対して加工ヘッド内部領域ＨＦ以外の領域を仕切る他の壁体を用いて加工領域ＷＦを形成することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
ＷＫ…被加工物、ＷＦ…加工領域、ＨＦ…加工ヘッド内部領域、
１００…切削加工装置、１０１…筺体、１０２…開口部、１０３…前面カバー、１０４…操作パネル、１０５…領域遮断壁部、１０５ａ，１０５ｂ…開口部、１０６…ワーク保持部、１０６ａ…爪部、１０６ｂ…爪部支持部、１０７…Ｙ軸方向駆動モータ、１０８…可動壁部、
１１０…加工工具、１１１…工具保持体、１１１ａ…胴部、１１１ｂ…チャック、１１１ｃ…支持部、１１２…加工ヘッド、１１３…可動ベース、１１４…Ｚ軸方向駆動モータ、１１５…スピンドル駆動モータ、１１６…壁体支持ベース、１１７…Ｘ軸方向駆動モータ、１１８…工具案内壁体、１１８ａ…貫通孔、１１９…スリーブ体、１１９ａ…鍔部、１２０…スプリング、１２１…可動壁部、
１３０…コントローラ、１３１…インターフェース、
２００…外部コンピュータ装置、２０１…入力装置、２０２…表示装置。
【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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