(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械本体を有し、
前記機械本体にワーク搭載移送手段を、ワークを搭載自在で、かつ搭載したワークを水平な第１の方向に、前記機械本体に対して移動駆動自在な形で設け、
前記機械本体に、前記第１の方向とは直角となった水平な第２の方向に伸延した一対のコラム用ガイドレールを敷設し、
前記一対のコラム用ガイドレールのうち、前記ワーク搭載移送手段に遠い方のコラム用ガイドレールを、前記ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールよりも上方に配置し、
前記一対のコラム用ガイドレール上にコラム本体を、これらコラム用ガイドレール上を前記第２の方向に移動自在に設け、
前記コラム本体は正面から見たときに台形状を有するとともに、
コラム本体の底部は、前記ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレール上に支持されたすべり軸受上に支持接合されている水平板状の底部前部と、前記ワーク搭載移送手段に遠い方のコラム用ガイドレール上に支持されたすべり軸受上に支持接合されている水平板状の底部後部と、底部前部と底部後部とを一体的に接続する形の底部中央部により構成され、
前記機械本体に、前記第２の方向に伸延した第１のねじ軸を軸回転自在に軸支し、
前記第１のねじ軸に、該第１のねじ軸を軸回転駆動し得る第１のねじ軸駆動手段を設け、
前記第１のねじ軸は、水平方向において前記一対のコラム用ガイドレールの間にあり、上下方向においては、前記一対のコラム用ガイドレールの間にあって、前記ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールよりも極力上方の位置に配置し、
前記第１のねじ軸に、該第１のねじ軸の軸回転により該第１のねじ軸上を前記第２の方向に移動駆動され得る第１のナットを螺嵌して設け、
前記第１のナットと前記コラム本体の底部を、該第１のナットにより該コラム本体が前記第２の方向に移動駆動され得る形で接続し、
前記コラム本体のうち、前記ワーク搭載移送手段に面した側に、鉛直な第３の方向に伸延した一対のヘッドストック用ガイドレールを敷設し、
前記一対のヘッドストック用ガイドレールにヘッドストックを、これらヘッドストック用ガイドレール上を前記第３の方向に移動自在に設け、
前記コラム本体に、前記第３の方向に伸延した第２のねじ軸を軸回転自在に軸支するとともに、
コラム本体の上部に、該第２のねじ軸を軸回転駆動し得る第２のねじ軸駆動手段を設け、
前記第２のねじ軸は、前記第１の方向においては、前記一対のヘッドストック用ガイドレールと前記第１のねじ軸との間の位置に配置し、
前記第２のねじ軸に、該第２のねじ軸の軸回転により該第２のねじ軸上を前記第３の方向に移動駆動され得る第２のナットを螺嵌して設け、
前記第２のナットと前記ヘッドストックを、該第２のナットにより該ヘッドストックが前記第３の方向に移動駆動され得る形で接続し、
前記ヘッドストックに主軸ユニットを設置し、
前記主軸ユニットは、先端側に工具着脱手段を備え、
前記第１の方向に前記ワーク搭載移送手段側に向かって前記先端側が伸延突出した主軸と、
該主軸を軸回転駆動させ得る駆動モータと、
前記工具着脱手段を駆動させ得る着脱駆動手段を有し、
前記駆動モータは、前記一対のコラム用ガイドレールのうち、前記ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールの略真上で、かつ前記第２の方向において、前記第２のナットと隣接する形で配置すると共に、
前記着脱駆動手段と前記工具着脱手段との間に配置され、前記ヘッドストックが降下したときに、前記駆動モータは、
前記コラム本体の底部のうち、傾斜形状により上方に上がった形で形成された底部後部と干渉しないよう構成した工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コラムや主軸ヘッド等を水平方向や上下方向に移動駆動させてワークの加工を行うマシニングセンタ等の工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタなどの工作機械は、ベース等の機械本体に対して水平方向に移動駆動自在になったコラム及び、該コラムにおいて上下方向に移動駆動自在となったヘッドストック（主軸や該主軸を軸回転駆動させる駆動モータ等を搭載したもの）等を有している。このような工作機械ではワーク加工作業における作業効率を向上させるため、例えば前記コラムを極力高速で移動駆動させることが望まれている。つまり、前記コラムを極力高い加速度、即ち高加減速で移動駆動させることが望まれている。
【０００３】
ところで、コラムにおける高加減速での移動駆動を、該コラムの移動駆動手段となるボールねじ装置の能力を向上させるなどして達成しようとすると、その一方で問題が生じる。即ち、前記コラムを高加減速で移動駆動させるほど、該コラムに作用する慣性力が大きくなり、該コラムにおいて生じる倒れ量（即ち、慣性力によりコラムの位置がその移動方向等に倒れる形での変位量）が大きくなるという問題である。この倒れ量が大きくなるほど高加減速での運転は困難となるのであるから、コラムを高加減速で移動駆動させる際に、該コラムの倒れ量を極力小さくする工夫が望まれている。
【０００４】
上述した倒れ量に関する問題を解決するため、従来、いくつかの工夫がなされている。例えば、次に示す、ａ）、ｂ）のような工夫がなされている。
ａ）コラムの形状を極力倒れにくい安定した形状に形成する。即ち、コラム外形の移動方向における幅を広く形成する。特に、該幅が下向へ末広がりになるように形成する（例えば、コラムの形状が、これを正面から見ると下辺が長い台形状に見えるように形成する）。
ｂ）コラムを走行させるための２本のガイドレールを、これらガイドレール間で高さの差ができるように傾斜配置し、これら傾斜配置されたガイドレールに、これらガイドレールの配置態様に対応した形の、従って傾斜形状のコラムを設置する。通常、コラムを移動駆動させるボールねじ装置のねじ軸は、２本のガイドレールの間の位置に配置されているので、これらガイドレールを傾斜配置させることにより、その分、ねじ軸を極力上方に配置できる。つまり、ねじ軸をコラムの重心に極力近づけて配置できるので、該コラムに対する駆動力が、前記ボールねじ装置のボールナット等を介して、該コラムの重心に極力近い位置で作用するようになる。これにより、該コラムを倒れさせる形で作用するモーメントを極力小さくできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したａ）の工夫では、コラム外形の水平断面が広くなるように形成されるため、その分、コラム自体が大型化していた。よって、コラムが大重量化し、高加減速での移動駆動に支障を与えることになり都合が悪かった。
また、上述したｂ）の工夫では、コラムが傾斜形状となったことにより、該コラムにおいて上下方向に移動するヘッドストックに搭載された駆動モータ等が、該コラムの底部のうち前記傾斜形状により上方に上がった形で形成された部位と干渉し、該部位より下方には移動できなくなるので、主軸等の上下ストロークがその分制限されるという不都合が生じていた。
【０００６】
そこで本発明は上記事情に鑑み、コラムを高加減速で移動駆動させる際に、該コラムの倒れ量を極力小さくでき、またコラムを極力軽量化できて高加減速での移動駆動に好都合とし、更に主軸等の上下ストローク等を極力制限することなく好都合な工作機械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】
即ち本発明のうち第１の発明は、機械本体（２、３、９）を有し、前記機械本体（２、３、９）にワーク搭載移送手段（５、６、７）を、ワークを搭載自在で、かつ搭載したワークを水平な第１の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に、前記機械本体（２、３、９）に対して移動駆動自在な形で設け、前記機械本体（２、３、９）に、前記第１の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）とは直角となった水平な第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に伸延した一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）を敷設し、前記一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）のうち、前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）に遠い方のコラム用ガイドレール（１０）を、前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）に近い方のコラム用ガイドレール（１０）よりも上方に配置し、前記一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）上にコラム本体（１４）を、これらコラム用ガイドレール（１０、１０）上を前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動自在に設け、前記機械本体（２、３、９）に、前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に伸延した第１のねじ軸（５６Ｂ）を軸回転自在に軸支し、前記第１のねじ軸（５６Ｂ）に、該第１のねじ軸（５６Ｂ）を軸回転駆動し得る第１のねじ軸駆動手段（５７Ｂ）を設け、前記第１のねじ軸（５６Ｂ）は、水平方向において前記一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）間の位置に配置し、前記第１のねじ軸（５６Ｂ）に、該第１のねじ軸（５６Ｂ）の軸回転により該第１のねじ軸（５６Ｂ）上を前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動駆動され得る第１のナット（５９Ｂ）を螺嵌して設け、前記第１のナット（５９Ｂ）と前記コラム本体（１４）の底部（１５）を、該第１のナット（５９Ｂ）により該コラム本体（１４）が前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動駆動され得る形で接続し、前記コラム本体（１４）のうち、前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）に面した側に、鉛直な第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に伸延した一対のヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）を敷設し、前記一対のヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）にヘッドストック（２４）を、これらヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）上を前記第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動自在に設け、前記コラム本体（１４）に、前記第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に伸延した第２のねじ軸（５６Ｃ）を軸回転自在に軸支し、前記第２のねじ軸（５６Ｃ）に、該第２のねじ軸（５６Ｃ）を軸回転駆動し得る第２のねじ軸駆動手段（５７Ｃ）を設け、前記第２のねじ軸（５６Ｃ）は、前記第１の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）においては、前記一対のヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）と前記第１のねじ軸（５６Ｂ）との間の位置に配置し、前記第２のねじ軸（５６Ｃ）に、該第２のねじ軸（５６Ｃ）の軸回転により該第２のねじ軸（５６Ｃ）上を前記第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動駆動され得る第２のナット（５９Ｃ）を螺嵌して設け、前記第２のナット（５９Ｃ）と前記ヘッドストック（２４）を、該第２のナット（５９Ｃ）により該ヘッドストック（２４）が前記第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動駆動され得る形で接続し、前記ヘッドストック（２４）に主軸ユニット（２３）を設置し、前記主軸ユニット（２３）は、先端（２７ａ）側に工具着脱手段（３０）を備え、前記第１の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）側に向かって前記先端（２７ａ）側が伸延突出した主軸（２７）と、該主軸（２７）を軸回転駆動させ得る駆動モータ（２９）と、前記工具着脱手段（３０）を駆動させ得る着脱駆動手段（３１）を有し、前記駆動モータ（２９）は、前記一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）のうち、前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）に近い方のコラム用ガイドレール（１０）の上方で、かつ前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）において、前記第２のナット（５９Ｃ）と隣接する形で配置すると共に、前記着脱駆動手段（３１）と前記工具着脱手段（３０）との間に配置して構成される。
【０００８】
また本発明のうち第２の発明は、第１の発明による工作機械（１）において、前記コラム本体（１４）の外形における、前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）の幅（Ｌ１）は、下方へ末広がりになっている。
【０００９】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の「作用」の欄についても同様である。
【００１０】
【作用】
上記した構成により本発明のうち第１の発明では、ヘッドストック（２４）に設けられた駆動モータ（２９）は、コラム本体（１４）の底部（１５）のうち、傾斜形状により上方に上がった形で形成された底部後部（１５ｂ）と干渉せず、従ってヘッドストック（２４）は、コラム本体（１４）の底部（１５）のうち、下方に下がった形で形成された底部前部（１５ａ）に対応した位置まで下方に移動する。また、駆動モータ（２９）がヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）の近傍に配置されるため、一対のヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）間の間隙（ＫＧ）は、駆動モータ（２９）の大きさ分、極力大きく形成される。
【００１１】
また本発明のうち第２の発明では、コラム本体（１４）の形状が極力倒れにくい安定した形状になる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１は、本発明による工作機械の一例であるマシニングセンタを示した全体斜視図、
図２は、図１に示すマシニングセンタにおけるコラム付近を示した水平断面図、
図３は、図２のＸ１−Ｙ１線断面図である。
【００１３】
マシニングセンタ１が、図１に示すように水平な床面上に設置されている。マシニングセンタ１は、前記床面上に載置設置されたベース２を有しており、ベース２上には第１フレーム３が支持されている。第１フレーム３上には、互いに平行な一対のリニアガイドである第１レール５、５が水平なｚ軸方向である図の矢印Ａ、Ｂ方向に沿って敷設されており、この一対の第１レール５、５上には複数のすべり軸受６を介してテーブルユニット７が矢印Ａ、Ｂ方向、即ちｚ軸方向に摺動自在に支持されている。テーブルユニット７上には、加工すべきワーク（図示せず）を搭載自在になっている。また、第１フレーム（或いはベース２）には適宜なブラケット５０Ａ、５１Ａが、前記一対の第１レール５、５間に配置形成されており、これらブラケット５０Ａ、５１Ａには所定のボールねじ装置５５Ａが設置されている。ボールねじ装置５５Ａは、矢印Ａ、Ｂ方向に伸延したねじ軸５６Ａを、前記ブラケット５０Ａ、５１Ａに軸回転自在に軸支させた形で有しており、ねじ軸５６Ａの矢印Ａ側の端部側（即ち、ブラケット５０Ａ側）には、該ねじ軸５６Ａを軸回転駆動自在な形で駆動モータユニット５７Ａが設けられている。ねじ軸５６Ａには該ねじ軸５６Ａの軸回転により、該ねじ軸５６Ａ上を矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動され得る形でボールナット（図示せず）が螺嵌されており、該ボールナットは前記テーブルユニット７側に接続固定されている。従って、テーブルユニット７は、このボールねじ装置５５Ａを介して、前記ベース２に対して矢印Ａ、Ｂ方向、即ちｚ軸方向に移動駆動自在になっている。つまり、テーブルユニット７に搭載されるワーク（図示せず）は、矢印Ａ、Ｂ方向に、前記ベース２や第１フレーム３に対して移動駆動自在となっている。
【００１４】
また、前記一対の第１レール５、５より、図１における紙面右方には、前記ベース２上に第２フレーム９が支持されており、第２フレーム９上には、互いに平行な一対のリニアガイドである第２レール１０、１０が、図１乃至図３に示すように、前記ｚ軸に直角でかつ水平なｘ軸方向である図の矢印Ｅ、Ｆ方向に沿って敷設されている。なお、これら一対の第２レール１０、１０のうち、第１レール５、５等から遠い方（即ち、矢印Ｂ側）の第２レール１０は、第１レール５、５等から近い方（即ち、矢印Ａ側）の第２レール１０よりも上方に配置されている。即ち、図３に示すように、矢印Ａ側の第２レール１０の高さレベルを高さレベルＨ１、矢印Ｂ側の第２レール１０の高さレベルを高さレベルＨ２とすると、これら第２レール１０、１０の間には上下方向において高さレベルＨ１、Ｈ２の差である差ＨＡが形成されている。以上のように一対の第２レール１０、１０は傾斜配置されている。
【００１５】
これら一対の第２レール１０、１０上には、図１乃至図３に示すようにコラム１２が設置されている。即ち、コラム１２はコラム本体１４を有しており、コラム本体１４は、前記一対の第２レール１０、１０上に支持された複数のすべり軸受１１を有している。また、これら複数のすべり軸受１１上には本体フレーム１３が支持されており、従ってコラム１２の本体フレーム１３等は、複数のすべり軸受１１を介して一対の第２レール１０、１０上を矢印Ｅ、Ｆ方向、即ちｘ軸方向に摺動移動自在になっている。また、第２フレーム９（或いはベース２）には適宜なブラケット５０Ｂ、５１Ｂが、前記一対の第２レール１０、１０間に配置形成されており、これらブラケット５０Ｂ、５１Ｂには所定のボールねじ装置５５Ｂが設置されている。ボールねじ装置５５Ｂは、矢印Ｅ、Ｆ方向に伸延したねじ軸５６Ｂを、前記ブラケット５０Ｂ、５１Ｂに軸回転自在に軸支させた形で有しており、ねじ軸５６Ｂの矢印Ｆ側の端部側（即ち、ブラケット５０Ｂ側）には、該ねじ軸５６Ｂを軸回転駆動自在な形で駆動モータユニット５７Ｂが設けられている。ねじ軸５６Ｂは、矢印Ａ、Ｂ方向においては、前記一対の第２レール１０、１０間の位置に配置されており、上下方向においては、これら第２レール１０、１０の間の高さレベルＨ１、Ｈ２の差ＨＡを利用する形で高さレベルＨ１の第２レール１０よりも極力上方の位置（図３では高さレベルＨ２の第２レール１０よりもやや下方の位置）に配置されている。また、ねじ軸５６Ｂには該ねじ軸５６Ｂの軸回転により、該ねじ軸５６Ｂ上を矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動され得る形でボールナット５９Ｂが螺嵌されており、該ボールナット５９Ｂはコラム本体１４の本体フレーム１３の底部１５に接続固定されている。従って、コラム本体１４は、このボールねじ装置５５Ｂにより矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動自在になっている。
【００１６】
なお、コラム１２の本体フレーム１３の底部１５は、図２及び図３に示すように、前記一対の第２レール１０、１０のうち矢印Ａ側（即ち低い方）の第２レール１０上に支持されたすべり軸受１１上に支持接合されている水平板状の底部前部１５ａ及び、前記一対の第２レール１０、１０のうち矢印Ｂ側（即ち高い方）の第２レール１０上に支持されたすべり軸受１１上に支持接合されている水平板状の底部後部１５ｂ及び、これら底部前部１５ａと底部後部１５ｂとを一体的に接続する形の底部中央部１５ｃから構成されている。即ち、本体フレーム１３の底部１５は、傾斜配置された一対の第２レール１０、１０の配置態様に対応して傾斜形状を呈している。また、ボールねじ装置５５Ｂのボールナット５９Ｂは、上述した底部１５のうち、前記底部中央部１５ｃの第２フレーム９に面した側（図３では下面側）に、適宜な接続部１６を介して接合された形で接続固定されている。
一方、底部１５の矢印Ｅ側の端部側及び、底部１５の矢印Ｆ側の端部側には、前記本体フレーム１３の矢印Ｅ側及び矢印Ｆ側の両側部を形成する形で一対の側部フレーム１７、１７が立設されており、矢印Ｅ側の側部フレーム１７のうち矢印Ｅ方向に面した側面１７ａ及び、矢印Ｆ側の側部フレーム１７のうち矢印Ｆ方向に面した側面１７ａは、ともに傾斜した平面であり、かつ矢印Ｅ、Ｆ方向におけるこれら側面１７ａ、１７ａ間の距離、即ちコラム本体１４の外形における矢印Ｅ、Ｆ方向での幅Ｌ１は、下方に向かうほど大きくなっている（つまり、幅Ｌ１は、下方へ末広がりになっている）。従って、コラム本体１４の形状は、該コラム本体１４を正面から見ると（即ち、矢印Ｂ方向に向かって該コラム本体１４を見ると）略台形状になっている。また、側部フレーム１７、１７の上端側には、これら両者を懸け渡す形で上部フレーム１９が設けられている。
【００１７】
本体フレーム１３の各側部フレーム１７のうち、矢印Ａ方向に面した側、即ち前記テーブルユニット７等に面した側には、移動用レール２０が鉛直なｙ軸方向（従って前記ｚ軸及びｘ軸方向と直角な方向）である図の矢印Ｃ、Ｄ方向に沿ってそれぞれ敷設されている。即ち、側部フレーム１７、１７に敷設された一対の移動用レール２０、２０が図の矢印Ｅ、Ｆ方向に並列した形で配置されている。これら一対の移動用レール２０、２０にはヘッドストック２４が設置されている。即ち、ヘッドストック２４は、移動用レール２０、２０に設置された複数のすべり軸受２１を有しており、ヘッドストック２４は、これら複数のすべり軸受２１を介して前記移動用レール２０、２０上を矢印Ｃ、Ｄ方向に摺動移動自在となっている。また、本体フレーム１３には適宜なブラケット５０Ｃ、５１Ｃが、それぞれ前記上部フレーム１９及び前記底部１５の底部前部１５ａに設けられており、これらブラケット５０Ｃ、５１Ｃには、所定のボールねじ装置５５Ｃが設置されている。ボールねじ装置５５Ｃは、矢印Ｃ、Ｄ方向に伸延したねじ軸５６Ｃを、前記ブラケット５０Ｃ、５１Ｃに軸回転自在に軸支させた形で有しており、ねじ軸５６Ｃの矢印Ｃ側の端部側（即ち、ブラケット５０Ｃ側）には、該ねじ軸５６Ｃを軸回転駆動自在な形で駆動モータユニット５７Ｃが、上部フレーム１９の上方に突出した形で設けられている。なお、ねじ軸５６Ｃは、矢印Ａ、Ｂ方向においては、図３に示すように、前記一対の移動用レール２０、２０と前記ねじ軸５６Ｂとの間の位置に配置されており、矢印Ｅ、Ｆ方向においては、図２に示すように、矢印Ｆ側の側部フレーム１７の近傍の位置に配置されている（従って、矢印Ｆ側の移動用レール２０の近傍の位置に配置されている）。また、ねじ軸５６Ｃには該ねじ軸５６Ｃの軸回転により、該ねじ軸５６Ｃ上を矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動され得る形でボールナット５９Ｃが螺嵌されており、該ボールナット５９Ｃは前記ヘッドストック２４に接続固定されている。従って、ヘッドストック２４は、このボールナット５９Ｃにより矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動自在となっている。
【００１８】
また、ヘッドストック２４には、図２及び図３に示すように、主軸ユニット２３が設置されており、主軸ユニット２３は、主軸２７、駆動モータ２９、着脱駆動手段３１等を有している。即ち、主軸２７は基本的に矢印Ａ、Ｂ方向に伸延した軸部材であり、ヘッドストック２４により中心軸ＣＴ１を中心に図の矢印Ｊ、Ｋ方向に軸回転自在に軸支されている。主軸２７の矢印Ａ側である先端２７ａは前記テーブルユニット７に向かって突出した形で配置されており、主軸２７の該先端２７ａ側には、工具６６を着脱自在に装着し得る公知の工具装着穴及びコレット等からなる工具着脱手段３０が内蔵されている。また、駆動モータ２９はヘッドストック２４に取り付けられており、該駆動モータ２９の内部を前記主軸２７が貫通した形で配置されている。つまり、駆動モータ２９は電力により、該駆動モータ２９を貫通配置された主軸２７に対して回転力を与え得るようになった公知の電気モータである。更に、着脱駆動手段３１は公知のアクチェータ等からなっており、主軸２７の矢印Ｂ側に設けられている。前記工具着脱手段３０のコレットと着脱駆動手段３１のアクチェータは、主軸２７内を挿通する形で設置された公知のドローバー２７ｂ等により接続されており、着脱駆動手段３１のアクチェータの駆動により、工具着脱手段３０のコレットが駆動されるようになっている。なお、前記駆動モータ２９は、図２及び図３に示すように、前記一対の第２レール１０、１０のうち、矢印Ａ側の第２レール１０上方（真上）で、かつ矢印Ｅ、Ｆ方向においては、前記ボールナット５９Ｃと隣接する形で配置され、また矢印Ａ、Ｂ方向においては、着脱駆動手段３１と工具着脱手段３０との間に配置されている。
【００１９】
マシニングセンタ１は、以上のように構成されているので、該マシニングセンタ１によりワーク加工作業を行う際には、テーブルユニット７に加工対象となるワーク（図示せず）を搭載しておき、またヘッドストック２４の主軸２７の先端２７ａに、着脱駆動手段３１により駆動される工具着脱手段３０を介して適宜な工具６６を装着しておき（図１では工具６６を省略）、駆動モータ２９により前記主軸２７を図の矢印Ｊ、Ｋ方向に軸回転駆動させて前記装着された工具６６を回転駆動させ、それと共に、ボールねじ装置５５Ａを介してテーブルユニット７をベース２に対して矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動させ、ボールねじ装置５５Ｂを介してコラム１２をベース２に対して矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動させ、ボールねじ装置５５Ｃを介してヘッドストック２４をコラム１２の本体フレーム１３に対して矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動させることにより、前記テーブルユニット７に搭載されたワークと、前記主軸２７に装着された工具６６とのｘ、ｙ、ｚ三次元座標上の相対位置関係を適宜変化させるようにして加工作業を進める。
【００２０】
ところで、このマシニングセンタ１においてワーク加工作業における作業効率を向上させるため、コラム１２を高加減速で移動駆動させる際には、コラム本体１４に対して矢印Ｅ、Ｆ方向等に慣性力が作用するようになる。しかし、コラム本体１４を移動させるための一対の第２レール１０、１０は、上述したように、これらの高さレベルＨ１、Ｈ２の差ＨＡができるように傾斜配置されているので、ねじ軸５６Ｂは、この差ＨＡの分だけ極力上方に配置されている。つまり、ねじ軸５６Ｂはコラム本体１４の重心に極力近づけて配置されているので、該コラム本体１４に対する駆動力を、ねじ軸５６Ｂに螺嵌されたボールナット５９Ｂを介して、該コラム本体１４の重心に極力近い位置で作用させ得るようになっている。これにより、上述したようにコラム本体１４に対して矢印Ｅ、Ｆ方向等に慣性力が作用しても、該コラム本体１４を倒れさせる形で作用するモーメントを極力小さくでき、従って該コラム本体１４の倒れ量（即ち、慣性力によりコラム本体１４の位置がその移動方向等に倒れる形で変位する量）を極力小さくできる。この倒れ量が小さくなるほど高速での移動が可能となるので都合がよい。
【００２１】
また本実施例では、傾斜配置された第２レール１０、１０の配置態様に対応して、コラム本体１４の形状、特に該コラム本体１４の底部１５が傾斜形状となっている。しかし、該コラム本体１４において矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動するヘッドストック２４に設けられた駆動モータ２９は、上述したように、矢印Ａ側の第２レール１０の上方で、かつ矢印Ｅ、Ｆ方向においてボールナット５９Ｃと隣接する形で、しかも着脱駆動手段３１と工具着脱手段３０との間に配置されているので（即ち矢印Ａ側の第２レール１０の略真上に配置されているので）、前記コラム本体１４の底部１５のうち、傾斜形状により上方に上がった形で形成された底部後部１５ｂと極力干渉しないで済み、よってヘッドストック２４は、前記コラム本体１４の底部１５のうち、下方に下がった形で形成された底部前部１５ａに対応した位置まで極力下方に移動してくることができる。つまり、ヘッドストック２４に設けられた主軸２７等の上下ストロークが極力制限されずに済みワークの加工において好都合である。
【００２２】
また本実施例では、駆動モータ２９を矢印Ａ側の第２レール１０の略真上に配置している。つまり、駆動モータ２９は移動用レール２０、２０の近傍に配置されているため、これら移動用レール２０、２０間の矢印Ｅ、Ｆ方向の間隙ＫＧは、駆動モータ２９の大きさ分（即ち駆動モータ２９がスムーズに通過する分）、極力大きく形成されている。この間隙ＫＧが極力大きく形成されていることにより、コラム本体１４には中空部分が増え、その重量が極力軽量化されている。これによりコラム本体１４は高加減速での移動駆動に好都合となっている。特に、本実施例ではコラム本体１４の外形の移動方向における幅Ｌ１を極力広くして（具体的には幅Ｌ１を下方に向かうほど大きくし、コラム本体１４を正面から見た形状を台形状にしている。しかし、本実施例で示した形状以外の形状も可能である。）、該コラム本体１４の形状を極力倒れにくい安定した形状に形成しているが、これによるコラム本体１４の大重量化を極力避けることができるので好都合である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のうち第１の発明は、ベース２、第１フレーム３、第２フレーム９等の機械本体を有し、前記機械本体に第１レール５、すべり軸受６、テーブルユニット７等のワーク搭載移送手段を、ワークを搭載自在で、かつ搭載したワークを水平な第１の方向に、前記機械本体に対して移動駆動自在な形で設け、前記機械本体に、前記第１の方向とは直角となった水平な第２の方向に伸延した一対の第２レール１０、１０等のコラム用ガイドレールを敷設し、前記一対のコラム用ガイドレールのうち、前記ワーク搭載移送手段に遠い方のコラム用ガイドレールを、前記ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールよりも上方に配置し、前記一対のコラム用ガイドレール上にコラム本体１４等のコラム本体を、これらコラム用ガイドレール上を前記第２の方向に移動自在に設け、前記機械本体に、前記第２の方向に伸延したねじ軸５６Ｂ等の第１のねじ軸を軸回転自在に軸支し、前記第１のねじ軸に、該第１のねじ軸を軸回転駆動し得る駆動モータユニット５７Ｂ等の第１のねじ軸駆動手段を設け、前記第１のねじ軸は、水平方向において前記一対のコラム用ガイドレール間の位置に配置し、前記第１のねじ軸に、該第１のねじ軸の軸回転により該第１のねじ軸上を前記第２の方向に移動駆動され得るボールナット５９Ｂ等の第１のナットを螺嵌して設け、前記第１のナットと前記コラム本体の底部１５等の底部を、該第１のナットにより該コラム本体が前記第２の方向に移動駆動され得る形で接続し、前記コラム本体のうち、前記ワーク搭載移送手段に面した側に、鉛直な第３の方向に伸延した一対の移動用レール２０、２０等のヘッドストック用ガイドレールを敷設し、前記一対のヘッドストック用ガイドレールにヘッドストック２４等のヘッドストックを、これらヘッドストック用ガイドレール上を前記第３の方向に移動自在に設け、前記コラム本体に、前記第３の方向に伸延したねじ軸５６Ｃ等の第２のねじ軸を軸回転自在に軸支し、前記第２のねじ軸に、該第２のねじ軸を軸回転駆動し得る駆動モータユニット５７Ｃ等の第２のねじ軸駆動手段を設け、前記第２のねじ軸は、前記第１の方向においては、前記一対のヘッドストック用ガイドレールと前記第１のねじ軸との間の位置に配置し、前記第２のねじ軸に、該第２のねじ軸の軸回転により該第２のねじ軸上を前記第３の方向に移動駆動され得るボールナット５９Ｃ等の第２のナットを螺嵌して設け、前記第２のナットと前記ヘッドストックを、該第２のナットにより該ヘッドストックが前記第３の方向に移動駆動され得る形で接続し、前記ヘッドストックに主軸ユニット２３等の主軸ユニットを設置し、前記主軸ユニットは、先端２７ａ等の先端側に工具着脱手段３０等の工具着脱手段を備え、前記第１の方向に前記ワーク搭載移送手段側に向かって前記先端側が伸延突出した主軸２７等の主軸と、該主軸を軸回転駆動させ得る駆動モータ２９等の駆動モータと、前記工具着脱手段を駆動させ得る着脱駆動手段３１等の着脱駆動手段を有し、前記駆動モータは、前記一対のコラム用ガイドレールのうち、前記ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールの上方で、かつ前記第２の方向において、前記第２のナットと隣接する形で配置すると共に、前記着脱駆動手段と前記工具着脱手段との間に配置して構成されるので、本発明による工作機械において、コラム本体を第２の方向に高加減速で移動駆動させる際には、該コラム本体に対して第２の方向等に慣性力が作用するようになる。しかし、コラム本体を移動させるための一対のコラム用ガイドレールは、これらコラム用ガイドレール間で高さレベルの差（差ＨＡ）ができるように傾斜配置されているので、第１のねじ軸は、この高さレベルの差の分だけ、極力上方に配置され得るようになる。つまり、第１のねじ軸をコラム本体の重心に極力近づけて配置できるので、該コラム本体に対する駆動力を、該第１のねじ軸に螺嵌された第１のナットを介して、該コラム本体の重心に極力近い位置で作用させ得るようになる。これにより、上述したようにコラム本体に対して第２の方向等に慣性力が作用しても、該コラム本体を倒れさせる形で作用するモーメントを極力小さくでき、従って該コラム本体の倒れ量を極力小さくできる。
ところで本発明では、傾斜配置されたコラム用ガイドレールの配置態様に対応して、コラム本体の形状、特に該コラム本体の底部が傾斜形状となる。しかし、該コラム本体において第３の方向に移動駆動するヘッドストックに設けられた駆動モータは、上述したように、ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールの上方で、かつ第２の方向において第２のナットと隣接する形で、しかも着脱駆動手段と工具着脱手段との間に配置されているので、前記コラム本体の底部のうち、傾斜形状により上方に上がった形で形成された部位（底部後部１５ｂ）と極力干渉しないで済み、よってヘッドストックは、前記コラム本体の底部のうち、下方に下がった形で形成された部位（底部前部１５ａ）に対応した位置まで極力下方に移動してくることができる。つまり、ヘッドストックに設けられた主軸等の上下ストロークが極力制限されずに済み好都合である。
また本発明では、コラム本体が極力軽量化される。即ち、上述したように、駆動モータを、ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールの上方で、かつ第２の方向において第２のナットと隣接する形で、しかも着脱駆動手段と工具着脱手段との間に配置している。つまり、駆動モータはヘッドストック用ガイドレールの近傍に配置されているため、一対のヘッドストック用ガイドレール間の間隙ＫＧは、駆動モータの大きさ分、極力大きく形成される。この間隙ＫＧが極力大きく形成されることにより、コラム本体の重量は極力軽量化され、これにより高加減速での移動駆動に好都合となる。特に、コラム本体の外形の移動方向における幅を広くして、該コラム本体の形状を極力倒れにくい安定した形状に形成しようとする際には、本発明を採用することにより、コラム本体の大重量化を避けることができるので好都合である。
【００２４】
また本発明のうち第２の発明では、第１の発明による工作機械において、前記コラム本体の外形における、前記第２の方向の幅Ｌ１等の幅は、下方へ末広がりになっているので、第１の発明による効果に加えて、コラム本体の形状が極力倒れにくい安定した形状になっているため、コラム本体の高加減速での移動駆動においても該コラム本体の倒れ量を極力小さくでき都合がよい。また、上述したように、一対のヘッドストック用ガイドレール間の間隙ＫＧを極力大きく形成できるので、コラム本体の外形における幅を大きくしても、コラム本体の大重量化を避けることができるので好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による工作機械の一例であるマシニングセンタを示した全体斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すマシニングセンタにおけるコラム付近を示した水平断面図である。
【図３】図３は、図２のＸ１−Ｙ１線断面図である。
【符号の説明】
１……工作機械（マシニングセンタ）
２……機械本体（ベース）
３……機械本体（第１フレーム）
５……ワーク搭載移送手段（第１レール）
６……ワーク搭載移送手段（すべり軸受）
７……ワーク搭載移送手段（テーブルユニット）
９……機械本体（第２フレーム）
１０……コラム用ガイドレール（第２レール）
１４……コラム本体
１５……底部
２０……ヘッドストック用ガイドレール（移動用レール）
２３……主軸ユニット
２４……ヘッドストック
２７……主軸
２７ａ……先端
２９……駆動モータ
３０……工具着脱手段
３１……着脱駆動手段
５６Ｂ……第１のねじ軸（ねじ軸）
５６Ｃ……第２のねじ軸（ねじ軸）
５７Ｂ……第１のねじ軸駆動手段（駆動モータユニット）
５７Ｃ……第２のねじ軸駆動手段（駆動モータユニット）
５９Ｂ……第１のナット（ボールナット）
５９Ｃ……第２のナット（ボールナット）
Ｌ１……幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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