特許 7491708 シャッタユニットおよび工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-20

(45)【発行日】2024-05-28

(54)【発明の名称】シャッタユニットおよび工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/08 20060101AFI20240521BHJP

   B23Q 3/155 20060101ALN20240521BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/08 Z

B23Q3/155 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020040648

(22)【出願日】2020-03-10

(65)【公開番号】P2021142576

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2023-01-19

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100163050

【弁理士】

【氏名又は名称】小栗 眞由美

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】石山 尚弥

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０４７３０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０４－１１８９５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－１２４５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２２４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１２８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３０８９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１０７９８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １１／０８

Ｂ２３Ｑ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工室を取り囲む遮蔽カバーの内側に配置され、該遮蔽カバーの開口部を開閉するシャッタユニットであって、
前記遮蔽カバーの内側に着脱可能に固定されるベースと、
前記開口部を閉塞する閉位置と前記開口部を開放する開位置との間で移動可能に、前記ベースに支持されたシャッタと、
該シャッタおよび前記ベースに固定され、前記シャッタを前記ベースに対して駆動するアクチュエータとを備え、
前記シャッタが、前記遮蔽カバーの内面に沿って移動可能に配置され、
前記アクチュエータの可動部が、前記加工室に対して前記シャッタにより常時覆われる位置に配置されているシャッタユニット。

【請求項2】

前記ベースに対して前記シャッタを直線移動可能に案内するガイドを備え、
該ガイドが、前記加工室に対して前記シャッタにより常時覆われる位置に配置されている請求項１に記載のシャッタユニット。

【請求項3】

前記開口部が、前記遮蔽カバーに設けられ、工具を通過可能な第１開口部と、前記ベースに設けられた第２開口部とを備え、
前記第１開口部と前記第２開口部とが重なる位置に第３開口部を有し、前記シャッタを挟んで前記遮蔽カバーとは反対側に、前記閉位置から前記開位置までの前記シャッタを覆う位置に配置される内部カバーを備える請求項１または請求項２に記載のシャッタユニット。

【請求項4】

前記内部カバーが、底面に貫通孔を有する請求項３に記載のシャッタユニット。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれかに記載のシャッタユニットを備える工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、シャッタユニットおよび工作機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

主軸を含む機械本体を遮蔽する遮蔽カバーを備え、主軸による加工時に切削屑や切削液が外部に飛散することを防止する工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この工作機械には、遮蔽カバーの外部に、多数の工具を装着可能な工具マガジンおよび工具交換装置が配置されている。遮蔽カバーには内外を連通する開口部と、開口部を開閉可能なシャッタとが設けられている。そして、主軸の工具を交換する際には、シャッタを作動させて開口部を開き、工具交換装置の交換アームの作動により、工具マガジンに保持されている工具と主軸の工具とを開口部を経由して交換することが行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１０６９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

シャッタが加工室に対し、遮蔽カバーの開口部から内側に配置される場合にはシャッタに、シャッタが遮蔽カバーの開口部から外側に配置される場合には開口部にそれぞれ切り屑が堆積する可能性が高く、シャッタの開閉が阻害されて破損することが考えられる。このような場合に、シャッタおよびシャッタを駆動するアクチュエータあるいはガイドを遮蔽カバーから取り外して交換する作業は大掛かりとなり、多大な作業時間を要する。したがって、時間をかけずにシャッタの交換作業を行うことできるシャッタユニットおよび工作機械が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、加工室を取り囲む遮蔽カバーの開口部を開閉するシャッタユニットであって、前記遮蔽カバーに着脱可能に固定されるベースと、前記開口部を閉塞する閉位置と前記開口部を開放する開位置との間で移動可能に、前記ベースに支持されたシャッタと、該シャッタおよび前記ベースに固定され、前記シャッタを前記ベースに対して駆動するアクチュエータとを備えるシャッタユニットである。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本開示の一実施形態に係る工作機械を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す側面図である。

【図2】図１の工作機械を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す平面図である。

【図3】図１の工作機械の遮蔽カバーに本開示の一実施形態に係るシャッタユニットが装着された状態を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す正面図である。

【図4】本開示の一実施形態に係るシャッタユニットを示す斜視図である。

【図5】図１の工作機械の工具交換時の状態を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す側面図である。

【図6】図５の工作機械を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す平面図である。

【図7】図５の工作機械の遮蔽カバーに本開示の一実施形態に係るシャッタユニットが装着された状態を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す正面図である。

【図8】図１の工作機械の第１の変形例を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す側面図である。

【図9】図１の工作機械の第２の変形例を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す側面図である。

【図10】図９の工作機械の遮蔽カバーに本開示の一実施形態に係るシャッタユニットが装着された状態を、遮蔽カバーを破断して概略的に示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本開示の一実施形態に係るシャッタユニット１３および工作機械１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る工作機械１は、図１から図３に示されるように、床面に設置されるベッド２と、ベッド２上に設置されたコラム３と、加工室を取り囲む遮蔽カバー（遮蔽カバー）４とを備えている。遮蔽カバー４にはドアが設けられているが、簡略化のため、図示を省略している。

【0008】

加工室内には、ワークを搭載して水平方向に移動させるテーブル５と、テーブル５の上方において工具６を回転駆動する主軸７と、コラム３に沿って主軸７を上下動させる主軸取付台８と、工具６を交換するためのアーム９およびアーム駆動装置１０とが配置されている。
加工室外には、複数の工具６を移動可能に支持する工具マガジン１１が配置されている。

【0009】

遮蔽カバー４の工具マガジン１１側には、加工室を外部に開放する第１開口部（開口部）１２が設けられている。また、工作機械１は、本実施形態に係るシャッタユニット１３を備えている。

【0010】

シャッタユニット１３は、図１から図４に示されるように、遮蔽カバー４に対し加工室側に、第１開口部１２を閉塞する位置に固定される平板状のベース１４と、ベース１４の表面に沿ってベース１４に移動可能に支持されたシャッタ１５とを備えている。ベース１４は、遮蔽カバー４もしくはコラム３に図示しないボルトによって着脱可能に固定するための貫通孔または切欠きを備えている。

【0011】

ベース１４には、第２開口部（開口部）１６が設けられている。シャッタ１５は、第２開口部１６を閉塞する閉位置と第２開口部１６を開放する開位置との間で移動可能に設けられている。

【0012】

また、シャッタユニット１３は、図４に示されるように、ベース１４に対してシャッタ１５を直線移動可能に支持するガイド１７と、ベース１４に対してシャッタ１５を駆動するアクチュエータ１８とを備えている。ガイド１７は、例えば、シャッタ１５に固定されたガイドレール１９と、ベース１４に固定されガイドレール１９に移動可能に支持されたスライダ２０とを備えている。

【0013】

ガイドレール１９は、図４に示されるように、シャッタ１５のベース１４側の表面に、シャッタ１５の幅方向に延びた状態に固定されている。これによりガイドレール１９は、図１および図４に示されるように、加工室側から見ると、全長にわたってシャッタ１５の裏側に隠れた位置に配置されている。また、ガイドレール１９の一部に配置されているスライダ２０もシャッタ１５の裏側に隠れた位置に配置されている。

【0014】

アクチュエータ１８は、例えば、筒状のシリンダ本体２１と、シリンダ本体２１の長手方向の一端から長手方向に沿って出没させられるロッド（可動部）２２とを備えるエアシリンダである。アクチュエータ１８は、図に示されるように、ベース１４とシャッタ１５とに挟まれる位置に配置され、シリンダ本体２１がベース１４に固定され、ロッド２２の先端がシャッタ１５に固定されている。

【0015】

これにより、シャッタ１５が開位置から閉位置までのいずれの位置に配置されていても、シリンダ本体２１の一部およびシリンダ本体２１から露出する部分のロッド２２の全長も加工室側から見るとシャッタ１５の裏側に隠れた位置に配置されている。

【0016】

アーム９は、図１および図２に示されるように、アーム駆動装置１０によって鉛直軸線回りに回転可能に設けられ、両端に、工具マガジン１１に保持されている工具６および主軸７に装着されている工具６を着脱可能に装着する工具着脱部２３を備えている。

【0017】

工具６交換時には、図４および図５に示されるように、シャッタ１５が開位置に移動することにより第２開口部１６が開放された状態で、アーム９が９０°回転させられる。これにより、アーム９の一端の工具着脱部２３に主軸７の工具６が装着され、アーム９の他端の工具着脱部２３が第２開口部１６および第１開口部１２を通過して、工具マガジン１１の工具６を装着する。

【0018】

そして、主軸７に対し工具６が相対的に下方に退避させられた後に、アーム９が１８０°回転させられる。これにより、工具マガジン１１から取り出された工具６が主軸７への装着位置に配置され、主軸７から取り外された工具６が工具マガジン１１に収容され、工具６が交換される。

【0019】

このように構成された本実施形態に係るシャッタユニット１３および工作機械１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るシャッタユニット１３によれば、図３に示されるように、遮蔽カバー４の第１開口部１２にベース１４の第２開口部１６が一致する位置に配置される。これにより、図５から図７に示されるように、シャッタ１５を開位置に配置すると、第１開口部１２および第２開口部１６によって、加工室が外部空間に開放される。

【0020】

主軸７を駆動して工具６によりワークを加工する場合には、図１から図３に示されるように、アクチュエータ１８を作動させてシリンダ本体２１からロッド２２を突出させることにより、ベース１４に対してシャッタ１５を閉位置に配置する。これにより、第１開口部１２および第２開口部１６がシャッタ１５によって閉塞されるので、加工時の切り屑あるいは切削液が外部に漏れることが防止される。

【0021】

また、シャッタユニット１３は遮蔽カバー４の内面にベース１４を固定し、ベース１４の内側にシャッタ１５を配置しており、シャッタ１５とベース１４の間にガイド１７およびアクチュエータ１８を配置している。そして、ガイド１７およびアクチュエータ１８のロッド２２は、加工室側から見るとシャッタ１５の裏側に隠れた位置に常時配置されているので、ガイド１７およびロッド２２にも加工時の切り屑あるいは切削液が降りかかることが防止される。

【0022】

その結果、切り屑の堆積あるいは潤滑油の腐食等によってアクチュエータ１８によるシャッタ１５の動作が阻害されることを抑制することができる。
さらに、長期にわたる使用により、可動部であるロッド２２に切り屑の堆積あるいは潤滑油の腐食等が発生した場合にも、ベース１４を遮蔽カバー４もしくはコラム３に固定しているボルトを取り外すだけで、シャッタユニット１３全体を工作機械１から取り外すことができる。

【0023】

これにより、シャッタ１５を遮蔽カバー４に直接取り付ける場合と比較して、取付作業、開閉調整作業等の保守作業を容易にすることができるという利点がある。また、シャッタユニット１３を、空間に比較的余裕のある加工室内側に固定しているので、着脱作業が容易であるとともに、目視による日常点検を容易にすることができるという利点もある。

【0024】

なお、本実施形態においては、アクチュエータ１８として、エアシリンダを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、サーボモータおよびボールねじ（可動部）等の直動機構を備えるアクチュエータ１８を採用してもよい。この場合には、ボールねじを加工室側から見てシャッタ１５の裏側に配置することにより、ボールねじに切り屑が堆積したり切削液が降りかかったりすることを防止することができる。

【0025】

また、工具６交換のためのアーム９が鉛直軸線回りに回転させられる方式のものを例示したが、これに限定されるものではなく、水平軸線回りに回転させられるものであってもよい。また、工具６交換のためのアームに代えて、他の任意の交換機構を採用してもよい。

【0026】

また、ベース１４には、図８に示されるように、シャッタ１５との間の空間の情報を閉塞する庇状の突起が設けられていてもよい。
また、図９および図１０に示されるように、シャッタユニット１３が、シャッタ１５を挟んで遮蔽カバー４とは反対側に、閉位置から開位置までの全動作範囲のシャッタ１５を覆う位置に配置される内部カバー２５を備えていてもよい。

【0027】

内部カバー２５には第２開口部１６に対応する位置に、第２開口部１６と同等の大きさの第３開口部２６が、常時開口した状態に設けられている。内部カバー２５は、図９および図１０に示されるように、ベース１４、シャッタ１５、ガイド１７およびアクチュエータ１８の、上方、加工室側、側方および下方を覆う形状を有し、遮蔽カバー４の内面に着脱可能に取り付けられている。

【0028】

内部カバー２５により、切り屑および切削液がベース１４、ガイド１７およびアクチュエータ１８全体に降りかかることを防止することができる。
内部カバー２５には、図９に示されるように、シャッタ１５の下方に配置され、シャッタ１５によって遮られた切り屑および切削液を通過させる貫通孔２７が設けられていてもよい。また、内部カバー２５は、遮蔽カバー４に着脱可能に取り付けることに代えて、ベース１４に固定されていてもよい。

【0029】

また、第１開口部１２に一致する位置に配置される第２開口部１６を有する平板状の部材からなるベース１４を例示したが、これに限定されるものではない。アクチュエータ１８およびスライダ２０を固定可能であり、かつ、第１開口部１２と重ならない位置において遮蔽カバー４に固定される任意の形状のベース１４を採用してもよい。

【0030】

また、本実施形態においては、ガイドレール１９、スライダ２０およびアクチュエータ１８のロッド２２がシャッタ１５の裏側に隠れるものを例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、ユニット化することによって、シャッタ１５を遮蔽カバー４に直接取り付ける場合よりも、取付作業、開閉調整作業等の保守作業を容易にすることができるという利点がある。

【符号の説明】

【0031】

１ 工作機械
４ 遮蔽カバー
１２ 第１開口部（開口部）
１３ シャッタユニット
１４ ベース
１５ シャッタ
１６ 第２開口部（開口部）
１７ ガイド
１８ アクチュエータ
２２ ロッド（可動部）
２５ 内部カバー
２６ 第３開口部
２７ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】