(57)【要約】【課題】工作機の冷却流体供給部を容易に清掃できるようにした工作機械が求められている。【解決手段】工作機械１は、工作機械１の動作中に発生する熱を放散する冷却流体を供給する冷却流体供給部（例えば、ファン３１、流路７３）を備えている。冷却流体供給部３１，７３は、工作機械１の加工点を冷却する冷却作用から独立して冷却流体を供給するように動作可能である。工作機械１は、冷却流体供給部３１，７３を清掃する清掃部５０をさらに備えている。冷却流体供給部３１，７３は、ファン３１であってもよいし、又は冷却流体の流路７３であってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却流体を供給する冷却流体供給部を備える工作機械であって、
前記冷却流体供給部が、前記工作機械の加工点を冷却する冷却作用から独立して冷却流体を供給するように動作可能であり、
前記工作機械が、前記冷却流体供給部を清掃する清掃部をさらに備える、工作機械。
【請求項２】
前記冷却流体供給部がファンを備える、請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記冷却流体供給部が、前記冷却流体の流路を備える、請求項１又は２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記清掃部が、前記冷却流体供給部に対して清掃用流体を供給するように構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記清掃用流体が、配管を通って前記冷却流体供給部に供給されるようになっており、
前記冷却流体供給部が、前記配管を受容する構造を有する、請求項４に記載の工作機械。
【請求項６】
前記工作機械が、互いに離間した位置に設けられる複数の冷却流体供給部を備えており、
前記清掃部から供給される前記清掃用流体が、互いに連通する複数の配管を介して前記複数の冷却流体供給部に対して供給される、請求項４又は５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記工作機械がロボットをさらに備えており、
前記清掃部が前記ロボットに取り付けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項８】
前記ロボットが、前記工作機械によって加工されるワークを交換する機能を有する、請求項７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記工作機械が、前記清掃部を制御する制御装置をさらに備えており、
前記制御装置は、前記清掃部によって実行される清掃工程の内容及び清掃時間のうちの少なくともいずれか一方を制御するように構成される、請求項１から８のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記清掃部が、前記冷却流体供給部に対して清掃用流体を供給するように構成されており、
前記制御装置が、前記清掃用流体の圧力、流量、供給開始時刻及び供給時間を制御するように構成される、請求項９に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記工作機械及び前記ロボットの少なくともいずれか一方が視覚センサをさらに備えており、
前記制御装置は、前記視覚センサによって検出される情報に基づいて、前記供給開始時刻を決定するように構成される、請求項１０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、清掃手段を備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械において、加工中に主軸又はワークに付着した切粉などを清掃する清掃手段を備えたものが公知である。また、制御装置に記憶された清掃プログラムを実行するように構成された工作機械が公知である。
【０００３】
特許文献１には、工具を冷却するためにスピンドルから供給される切削液と、工具ホルダを清掃するために使用される空気とを切替えて供給可能にした工作機械が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、清掃用工具を切削工具と自動的に交換可能にするとともに、主軸を移動させながら工作物を清掃するように構成された工作機械が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、加工の種類に応じて適切に清掃工程を実行できるように、適切な清掃経路を自動的に求めること、及び清掃を実行する条件を設定できるように構成される工作機械が開示されている。
【０００６】
また、本出願人によって出願されている未公開の特許文献４には、清掃通路内に流体を供給することにより、回転ジョイントから漏出したクーラントを除去するようにした工作機械の主軸装置が開示されている。
【０００７】
本出願人によって出願されている未公開の特許文献５には、固定子、ハウジング又はファンカバーに形成される清掃孔を備えた電動機が開示されている。この電動機は、清掃孔を介して圧縮流体を導入することによって、電動機の通気孔及びファンに付着した異物を除去するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−０３３８７４号公報
【特許文献２】実開昭６０−１８６１５４号公報
【特許文献３】特開２００８−１５５３２４号公報
【特許文献４】特願２０１４−２５４４３７号
【特許文献５】特願２０１４−２０９３５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、加工時に発生する切粉又は塵埃などが、工作機械を冷却するために使用される冷却手段に付着することがある。また、近年、水溶性切削液を使用する工作機械が増えており、霧状になった切削液が加工点から比較的離間した箇所に付着する可能性が高まっている。例えば、ファンの羽根に異物が付着したり、或いは、冷却流体の流路が異物によって閉塞されると、所期の冷却作用を実現できなくなることがある。従来、工作機械において使用される各種の冷却手段を清掃するには、ファンカバー又は電動機のハウジングを取外して内部を清掃する必要があり、清掃工程に多大な労力を要していた。したがって、工作機械において使用される冷却手段を容易に清掃できるようにした工作機械が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１番目の発明によれば、冷却流体を供給する冷却流体供給部を備える工作機械であって、前記冷却流体供給部が、前記工作機械の加工点を冷却する冷却作用から独立して冷却流体を供給するように動作可能であり、前記工作機械が、前記冷却流体供給部を清掃する清掃部をさらに備える、工作機械が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明に係る工作機械において、前記冷却流体供給部がファンを備える。
３番目の発明によれば、１番目又は２番目の発明に係る工作機械において、前記冷却流体供給部が、前記冷却流体の流路を備える。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明に係る工作機械において、前記清掃部が、前記冷却流体供給部に対して清掃用流体を供給するように構成される。
５番目の発明によれば、４番目の発明に係る工作機械において、前記清掃用流体が、配管を通って前記冷却流体供給部に供給されるようになっており、前記冷却流体供給部が、前記配管を受容する構造を有する。
６番目の発明によれば、４番目又は５番目の発明に係る工作機械において、前記工作機械が、互いに離間した位置に設けられる複数の冷却流体供給部を備えており、前記清掃部から供給される前記清掃用流体が、互いに連通する複数の配管を介して前記複数の冷却流体供給部に対して供給される。
７番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明に係る工作機械において、前記工作機械がロボットをさらに備えており、前記清掃部が前記ロボットに取り付けられる。
８番目の発明によれば、７番目の発明に係る工作機械において、前記ロボットが、前記工作機械によって加工されるワークを交換する機能を有する。
９番目の発明によれば、１番目から８番目のいずれかの発明に係る工作機械において、前記工作機械が、前記清掃部を制御する制御装置をさらに備えており、前記制御装置は、前記清掃部によって実行される清掃工程の内容及び清掃時間のうちの少なくともいずれか一方を制御するように構成される。
１０番目の発明によれば、９番目の発明に係る工作機械において、前記清掃部が、前記冷却流体供給部に対して清掃用流体を供給するように構成されており、前記制御装置が、前記清掃用流体の圧力、流量、供給開始時刻及び供給時間を制御するように構成される。
１１番目の発明によれば、１０番目の発明に係る工作機械において、前記工作機械及び前記ロボットの少なくともいずれか一方が視覚センサをさらに備えており、前記制御装置は、前記視覚センサによって検出される情報に基づいて、前記供給開始時刻を決定するように構成される。
【００１１】
これら及び他の本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面に示される本発明の例示的な実施形態に係る詳細な説明を参照することによって、より明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る工作機械によれば、冷却流体を供給する冷却流体供給部を清掃する清掃部が設けられる。したがって、異物の付着に起因して、冷却流体供給部による工作機械の冷却作用が低下するのを防止できる。ひいては、過度の発熱を原因とする工作機械の故障又は作業効率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る工作機械を示す斜視図である。
【図２】工作機械において使用される電動機を示す側面図である。
【図３Ａ】工作機械において使用されるアンプを示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａのアンプを反対側から見た図である。
【図４】工作機械とともに使用されるロボットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるために寸法が適宜変更されている。また、同一又は対応する構成要素には、同一の参照符号が使用される。
【００１５】
図１は、一実施形態に係る工作機械１を示す斜視図である。工作機械１は、主軸装置１０と、ワークＷが載置されるテーブル２０と、主軸装置１０及びテーブル２０の駆動部に電力を供給するアンプ４０と、清掃用流体を供給する清掃用流体供給装置５０と、アンプ４０及び清掃用流体供給装置５０を制御する制御装置６０と、を備えている。
【００１６】
主軸装置１０は、工具１２を先端に備えた主軸１４と、主軸１４をＺ軸の回りに回転させる主軸電動機１６と、を備えている。主軸装置１０は、さらに主軸１４をＺ軸方向に移動させる電動機１１Ｚ（以下、「Ｚ軸電動機１１Ｚ」と称することがある。）を備えている。主軸１４は、Ｚ軸方向に延びる一対のガイド１８Ｚに沿って移動する。主軸電動機１６には、主軸電動機１６から発生される熱を放散させるために使用されるファン３１が配設されている。
【００１７】
テーブル２０は、電動機１１Ｘ（以下、Ｘ軸電動機１１Ｘ」と称することがある。）によって、Ｘ軸方向に延びる一対のガイド１８Ｘに沿って駆動される。また、テーブル２０は、電動機１１Ｙ（以下、「Ｙ軸電動機１１Ｙ」と称することがある。）によって、Ｙ軸方向に延びる一対のガイド１８Ｙに沿って駆動される。このように、工具１２及びワークＷは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれについて互いに相対的に移動可能になっている。
【００１８】
各々の電動機１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚには、それぞれファン３８，３６，３４が配設されている。ファン３８，３６，３４は、気流を発生させ、電動機１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚから発生する熱を放散させるために使用される。
【００１９】
主軸１４は、クーラントの供給経路が内部に形成された中空軸である。工作機械１は、主軸１４を回転させながら、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において工具１２をワークＷに対して相対的に移動させることによって、切削などの所望の加工工程を実行する。そのとき、クーラントが主軸１４の内部を通って噴射されるようになっており、加工点、すなわち工具１２とワークＷとの接触点を冷却する。このような加工点の冷却は、センタースルークーラントと称されており、ワークＷの加工精度を向上させるとともに、工具の寿命を長くするために採用される。
【００２０】
クーラントは、図示されないクーラントタンクからポンプ（ともに図示せず）を介して主軸１４に供給するように構成されている。ポンプは、電動機３０（以下、「ポンプ電動機３０」と称することがある。）によって駆動され、クーラントタンクに貯蔵されているクーラントを加圧する。ポンプ電動機３０には、ポンプ電動機３０から発生される熱を放散させるために使用されるファン３２が取付けられている。
【００２１】
清掃用流体供給装置５０は、清掃用流体を主軸電動機１６、ポンプ電動機３０その他の電動機に供給する。清掃用流体は、例えば加圧された空気である。清掃用流体供給装置５０からは、清掃される対象部位まで清掃用流体を供給するための配管Ｌ１〜Ｌ８が延びている。
【００２２】
より具体的には、配管Ｌ１〜Ｌ８は、工作機械１の加工点を冷却する冷却作用から独立して冷却流体を供給する種々の冷却流体供給部まで延びている。前述したように、工作機械１の加工点には、センタースルークーラントによってクーラントが供給される。それにより、加工時に加工点が冷却されるようになっている。
【００２３】
本明細書において、或る工程ないし作用が「加工点を冷却する冷却作用から独立して」いるとは、その工程ないし作用を実現することなく、加工点の冷却が可能であることを意味している。例えば、主軸電動機１６を冷却するファン３１は、主軸電動機１６を冷却するために使用されるので、加工点を冷却する冷却作用から独立して動作可能である。同様に、Ｘ軸電動機１１Ｘを冷却するファン３８、Ｙ軸電動機１１Ｙを冷却するファン３６、及びＺ軸電動機１１Ｚを冷却するファン３４は、いずれも加工点を冷却する冷却作用から独立して動作可能である。
【００２４】
ポンプ電動機３０を冷却するために使用されるファン３２は、クーラントを供給する際に起動されることが想定されているものの、ポンプ電動機３０の発熱状態に応じて動作するものであるから、これも「加工点を冷却する冷却作用から独立して」動作可能である。
【００２５】
他方、主軸１４の貫通穴を通って加工点に供給されるクーラントの供給経路（主軸１４の内部流路及び回転継手の内部流路など）は、加工点を冷却するクーラントを供給するのに必然的に使用されるものであるので、「加工点を冷却する冷却作用から独立して」いるとはいえない。
【００２６】
再び図１を参照すれば、制御装置６０は、工作機械１を制御するデジタルコンピュータであり、アンプ４０に対して電流指令を出力する。一実施形態において、制御装置６０は、清掃用流体の圧力、流量、供給開始時刻及び供給時間（供給工程を継続する時間）などを制御するように、制御指令を清掃用流体供給装置５０に出力するようプログラムされていてもよい。一実施形態において、制御装置６０は、定期的に清掃工程を実行するようにプログラムされてもよい。
【００２７】
配管Ｌ１は、主軸電動機１６を冷却する冷却流体の流路に対して接続されている。配管Ｌ２は、主軸電動機１６のファン３１に対して接続されている。
【００２８】
配管Ｌ３は、Ｚ軸電動機１１Ｚのファン３４に対して接続されている。配管Ｌ４は、ポンプ電動機３０のファン３２に対して接続されている。配管Ｌ５は、Ｙ軸電動機１１Ｙのファン３６に対して接続されている。配管Ｌ６は、Ｘ軸電動機１１Ｘのファン３８に対して接続されている。
【００２９】
図２は、工作機械１において使用される電動機を示している。ここでは、主軸電動機１６を例として説明するものの、他の電動機、例えばＸ軸電動機１１Ｘ、ポンプ電動機３０なども、電動機としては主軸電動機１６と同様の構成を有しているので、図２に関連する以下の説明が同様に当てはまることに留意されたい。 
【００３０】
主軸電動機１６は、回転軸７０、固定子７２、ハウジング７４、ファン３１及びファンカバー７６を備えている。回転軸７０は、固定子７２に対して回転軸線Ｏの回りに回転可能であるように、図示されない軸受を介してハウジング７４に取付けられている。固定子７２は、例えば回転軸線Ｏの方向に積層された電磁鋼板から形成されており、回転軸７０を包囲するように設けられている。
【００３１】
固定子７２は、ハウジング７４によって支持されている。ハウジング７４は、出力軸側に配置された前方ハウジング７４ａと、反対側（ファン３１が設けられる側）に配置された後方ハウジング７４ｂと、を有している。
【００３２】
ファン３１は、複数の羽根を備えた回転体を回転させることによって、ファンカバー７６の内部空間Ｓ１内において気流を発生させる。ファン３１は、後方ハウジング７４ｂに固定されたファンカバー７６に収容されている。
【００３３】
固定子７２及びハウジング７４には、固定子７２を冷却する空気の流路７３が形成されている。流路７３は、ファンカバー７６に形成された第１の開口７１と、後方ハウジング７４ｂに形成された第２の開口７７と、前方ハウジング７４ａに形成された第３の開口７５と、を通って回転軸線０に沿って延びている。第１の開口７１は、後方ハウジング７４ｂの内部空間Ｓ２に連通している。内部空間Ｓ２は、ファンカバー７６の内部空間Ｓ１に連通している。
【００３４】
ファンカバー７６には、内部空間Ｓ１に連通するファン孔７８が形成されている。ファン孔７８には、清掃用流体供給装置５０から延びる配管Ｌ２の末端が固定されている。配管Ｌ２から供給される清掃用流体は、図２の矢印で示されるように、ファン孔７８を通ってファン３１に向けて導入される。
【００３５】
ファン孔７８を通ってファン３１に向かって進入する清掃用流体は、ファン３１に付着した異物を除去し、ファンカバー７６の内部空間Ｓ１、後方ハウジング７４ｂの内部空間Ｓ２を通り、さらに流路７３を経て主軸電動機１６の外部に排出される。したがって、ファン３１を清掃するために供給される清掃用流体は、流路７３に付着した異物を除去する効果も有している。
【００３６】
流路７３に連通する第１の開口７１には、清掃用流体供給装置５０から延びる配管Ｌ１の末端が固定されている。配管Ｌ１から供給される清掃用流体は、図２の矢印で示されるように、第１の開口７１を通って第２の開口７７に向けて導入される。したがって、第１の開口７１から導入される清掃用流体は、流路７３に付着した異物を除去することができる。
【００３７】
再び図１を参照すれば、配管Ｌ７及びＬ８は、アンプ４０を冷却するファン及びヒートシンク４４に対して清掃用流体を供給するように、アンプ４０に取り付けられている。
【００３８】
図３Ａは、工作機械１において使用されるアンプ４０を正面側から見た斜視図である。図３Ｂは、図３Ａとは反対側から見たアンプ４０を示す斜視図である。ファンカバー４２によって視認できないファンは、矢印Ａ１，Ａ２によって示されるように、ヒートシンク４４を通過する気流を発生させる。
【００３９】
図３Ａ及び図３Ｂを併せて参照すれば、配管Ｌ７は、アンプ４０を冷却するファンに対して清掃用流体を供給できるようにファンカバー４２に取付けられている。
【００４０】
配管Ｌ８は、同じくアンプ４０を冷却するためのヒートシンク４４に対して清掃用流体を供給するため、ヒートシンク４４のカバー４６に取付けられている。図３Ｂでは、ヒートシンク４４を視認できるように、カバー４６の一部が除去されている。
【００４１】
配管Ｌ７を介して供給される清掃用流体は、ファンカバー４２内のファンに向けて導入される。配管Ｌ８を介して供給される清掃用流体は、ヒートシンク４４に向けて導入される。
【００４２】
本実施形態に係る工作機械１によれば、加工点を冷却する冷却作用から独立して動作可能な冷却流体供給部に対して清掃用流体が供給されるように構成される。それにより、各々の冷却流体供給部などに付着したクーラント、切粉、塵埃などの異物を強制的に除去できる。したがって、冷却流体供給部に付着した異物に起因して、工作機械１を冷却する冷却作用が低下するのを防止できる。その結果、過度の発熱に起因して工作機械１が故障したり、効率が低下するのを防止できる。
【００４３】
さらに、本実施形態によれば、配管Ｌ１〜Ｌ８に通して清掃用流体を供給することによって、各々の冷却流体供給部が清掃されるので、ファンカバー４２，７６及びハウジング７４などの部品を取外さなくても、必要な清掃工程を実行できる。したがって、清掃工程の効率が向上する。
【００４４】
また、本実施形態によれば、制御装置６０によって、清掃時間及び清掃用流体の供給圧力などが制御される。したがって、清掃工程を定期的に自動で実行できるようになる。また、異物が付着しやすい箇所を優先的、又は重点的に清掃できるようになる。例えば、工具１２の近傍に位置する主軸電動機１６のファン３１に対する清掃時間が比較的長く設定されてもよい。
【００４５】
別の実施形態において、清掃用流体は、ロボットの手先に取付けられたノズルから供給されるように構成される。図４は、工作機械１において使用されるロボット８０を示している。一実施形態において、ロボット８０は、工作機械１の工具１２を必要に応じて交換するために使用されるロボットであってもよい。
【００４６】
ロボット８０は、設置面に固定される基部８２と、基部８２に対して回転可能な胴部８４と、第１の回転軸８６の回りに回転可能であるように胴部８４に取付けられた下腕８８と、第２の回転軸９０の回りに回転可能であるように下腕に取付けられた上腕９２と、を備えている。
【００４７】
上腕９２の手先には、清掃用流体を供給するノズル９４が取付けられている。ノズル９４は、図示されない流体タンク及びポンプに接続されており、清掃用流体をノズル９４に通して供給できるように構成される。
【００４８】
ロボット８０の上腕９２には、視覚センサ９６が取付けられている。視覚センサ９６は、工作機械１の冷却流体供給部を撮像し、冷却流体供給部の汚染状態を検出するために使用される。なお、視覚センサ９６は、工作機械１の冷却流体供給部に直接取付けられていてもよい。視覚センサ９６によって取得された画像情報は、制御装置６０に内蔵された画像処理装置によって処理される。或いは、工作機械１が、制御装置６０とは独立した画像処理装置を備えていてもよい。
【００４９】
制御装置６０は、視覚センサ９６によって取得される工作機械１の冷却流体供給部の汚染状態に応じて、清掃時間、清掃用流体の圧力を変更するようにプログラムされていてもよい。それにより、実際の汚染状態に応じて清掃工程を柔軟に実行できるようになる。
【００５０】
図１に示される実施形態に従って、主軸装置１０及びテーブル２０を相対的に移動させてワークＷの加工を行う加工装置を例にして本発明を説明したものの、本発明は特定のタイプの工作機械に限定されない。ファン、ヒートシンク又は他の冷却流体供給部を備えてさえいれば、任意のタイプの工作機械にも本発明を適用できる。
【００５１】
図示される実施形態に関連して説明したように、本明細書において使用される「冷却流体供給部」の用語は、ファンなどの強制冷却手段に加えて冷却流体の流路を形成する流路又はヒートシンクなどを含む意味に解釈されるべきである。
【００５２】
本発明は、気流を発生させて工作機械を冷却する場合に限定されず、液冷式の冷却手段を清掃するために使用されてもよい。
【００５３】
一実施形態において、配管Ｌ１〜Ｌ８のうちの少なくとも２つ以上は、清掃用流体供給装置５０から延びる共通の配管から分岐していてもよい。その場合、複数の箇所に対する清掃工程を同時に実行できるようになるので、清掃工程の効率が向上する。
【００５４】
清掃用流体を供給して異物を除去する実施形態を説明したものの、例えばロボットにブラシなどの清掃具を取付けて、清掃される部分に清掃具を直接接触させて異物を除去するようにしてもよい。
【００５５】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、当業者であれば、他の実施形態によっても本発明の意図する作用効果を実現できることを認識するであろう。特に、本発明の範囲を逸脱することなく、前述した実施形態の構成要素を削除又は置換することができるし、或いは公知の手段をさらに付加することができる。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。
【符号の説明】
【００５６】
１    工作機械
１０    主軸装置
１１Ｘ    Ｘ軸電動機
１１Ｙ    Ｙ軸電動機
１１Ｚ    Ｚ軸電動機
１２    工具
１４    主軸
１６    主軸電動機
１８Ｘ    ガイド
１８Ｙ    ガイド
１８Ｚ    ガイド
２０    テーブル
３０    ポンプ電動機
３１    ファン（冷却流体供給部）
３２    ファン（冷却流体供給部）
３４    ファン（冷却流体供給部）
３６    ファン（冷却流体供給部）
３８    ファン（冷却流体供給部）
４０    アンプ（冷却流体供給部）
４２    ファンカバー
４４    ヒートシンク（冷却流体供給部）
４６    （ヒートシンクの）カバー
５０    清掃用流体供給装置（清掃部）
６０    制御装置
７０    回転軸
７１    第１の開口
７２    固定子
７３    流路（冷却流体供給部）
７４    ハウジング
７５    第３の開口
７６    ファンカバー
７７    第２の開口
Ｌ１〜Ｌ８    配管
８０    ロボット
９４    ノズル
９６    視覚センサ
【図１】
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【図２】
2016215343.tif 000004
【図３Ａ】
2016215343.tif 000005
【図３Ｂ】
2016215343.tif 000006
【図４】
2016215343.tif 000007