(57)【要約】  ベース部（１１）の上に設けられたコラム部（１２）の後面に、左右方向へ移動可能な第１サドル（２０）が支持され、この第１サドル（２０）に、上下方向へ移動可能な第２サドル（３０）が支持されている。第２サドル（３０）には、前後方向へ移動可能な主軸装置（４０）が支持されている。ベース部（１１）は、コラム部（１２）の前方にベース前部（１３）、コラム部（１２）の後方にベース後部（１４）をそれぞれ有しており、ベース後部（１４）の上面は、ベース前部（１３）の上面よりも低くなっている。第１サドル（２０）は、ベース後部（１４）の上面に配置されている。第１サドル（２０）の左右方向への移動を案内するＸ軸ガイド機構（５１）と、第２サドル（３０）の上下方向への移動を案内するＹ軸ガイド機構（６１）とは、第１サドル（２０）とコラム部（１２）との間に設けられていて、実質的に同一平面上に位置している。
2014061210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部の上にコラム部が設けられたベースコラムと、
前記コラム部の後方に支持され、左右方向へ移動可能な第１サドルと、
前記第１サドルに支持され、上下方向へ移動可能な第２サドルと、
前記第２サドルに支持され、前後方向へ移動可能な主軸装置と、
前記第１サドルの左右方向への移動を案内する一対のＸ軸ガイド機構と、
前記第２サドルの上下方向への移動を案内する一対のＹ軸ガイド機構と、
前記主軸装置の前後方向への移動を案内する一対のＺ軸ガイド機構と、を備え、
前記ベース部は、前記コラム部の前方にベース前部、前記コラム部の後方にベース後部をそれぞれ有していて、前記ベース後部の上面は、前記ベース前部の上面よりも低くなっており、
前記第１サドルは、前記ベース後部の上面に配置され、
前記一対のＸ軸ガイド機構の少なくとも一方と、前記一対のＹ軸ガイド機構のそれぞれとは、前記第１サドルと前記コラム部との間に設けられていて、実質的に同一平面上に位置している、ことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記一対のＸ軸ガイド機構の一方は、前記第１サドルの上部と前記コラム部の上部との間に設けられ、
前記一対のＸ軸ガイド機構の他方は、前記第１サドルの下部と前記ベース後部の上面との間に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記第１サドルは、中央に縦長の窓を有し、
前記第２サドルは、前記第１サドルの縦長の窓内において上下方向に移動する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記コラム部は、前記ベース部に立設された一対の柱部材を有し、
前記一対の柱部材の間に、方形窓が形成されており、
前記方形窓は、前記第１サドルの縦長の窓と同じかそれ以上の縦長さを有している、ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記コラム部に、前記方形窓を覆うカバーが設けられており、
前記カバーは、左右方向へ移動可能なＸ軸カバーと、上下方向へ移動可能なＹ軸カバーとからなり、
前記Ｘ軸カバーおよび前記Ｙ軸カバーは、前記一対の柱部材の前面よりも後方に設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
【請求項６】
前記コラム部の上部前面に、自動工具交換ユニットを取り付けることができる基準面が設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項７】
前記ベースコラムのベース前部に、切りくずを排出するためのシュートが設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の工作機械。
【請求項８】
前記ベースコラムのベース前部の前面は、冶具台を接続可能な基準面である、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の工作機械。
【請求項９】
前記コラム部は、前記ベース部に対して固定された枠状の第１コラムを構成し、
前記第１サドルは、前記ベース部に対して移動可能な枠状の第２コラムを構成し、
前記第１および第２コラムからなる２重コラム構造を備えている、ことを特徴とする請求項１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、マシニングセンタのような工作機械に関し、特に、主軸の方向が水平方向である横型工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、横型工作機械として、特許文献１〜４のようなマシニングセンタが知られている。【０００３】
特許文献１では、ベース上に、当該ベースとは別の構造体である門形コラムが、ボルトで固定されることにより立設されている。門形コラムの前側の上下には、Ｘ軸ガイドレールが設けられており、このＸ軸ガイドレールにより、サドルが左右方向に移動可能に案内される。また、サドルにはＹ軸ガイドレールが設けられており、このＹ軸ガイドレールにより、主軸ヘッドが上下方向に移動可能に案内される。このようにして、主軸は左右・上下に移動可能となっている。【０００４】
特許文献２には、特許文献１と同じ構成に加えて、主軸が前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能とされたマシニングセンタが開示されている。【０００５】
特許文献３のマシニングセンタは、基部とその両端部に立設された一対の側壁とを備えたベッドと、ベッドの各側壁の後面に支持され、上下方向に移動可能な枠状の第１送り台と、第１送り台の枠内に配設され、左右方向に移動可能な第２送り台と、第２送り台に設けられた貫通穴内に配設され、前後方向に移動可能な主軸頭と、主軸頭に支持された主軸とを備えている。【０００６】
特許文献４のマシニングセンタは、ワーク支持面が形成されたベースフレームと、ベースフレームの背面部に、Ｘ軸移動機構を介して左右方向に移動可能に取り付けられたＸ軸サドルと、Ｘ軸サドルの背面部に、Ｙ軸移動機構を介して上下方向に移動可能に取り付けられたＹ軸サドルと、Ｙ軸サドルの延出部の上面部に、Ｚ軸移動機構を介して前後方向に移動可能に取り付けられた主軸装置とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３１３２５０号公報
【特許文献２】特開平１１−２１６６３３号公報
【特許文献３】特許第４５４２００１号公報
【特許文献４】再表２０１０／１１３６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２のマシニングセンタでは、門形コラムの前側にベース上に設けたワークテーブルが配置されるが、ベースのねじれ等を防ぐには、ベースの厚み（上下方向の高さ）を厚くしなければならず、機械の高さが高くなってしまう。そうなると、主軸の最下降端位置も高くなり、重心が高くなることから、安定感と剛性を確保するために、機械全体が大型化してしまう。また、主軸の最下降端位置が高いと、ワークの取付高さも高くなるので、ワークの脱着作業を行う際に踏み台が必要になる。さらに、主軸先端や工具のちょっとした点検や保全などのメンテナンスを行うにも、踏み台を用いなければならないという不便さがあった。【０００９】
また、サドルやカバーなどの可動部がコラムの前側に配置されているため、コラム、サドル、カバーなどが重畳して、機械の前後方向の奥行きが長くなり、機械全体の大型化は避けられなかった。さらに、カバーを外さなければ、移動機構等のメンテナンスができないという不便さがあった。【００１０】
一方、特許文献３のように、ベッド（コラム）の後方に送り台などの可動部を配置すれば、ベッドの前後方向の奥行きを短くして、機械全体の小型化を図ることができる。また、機械の後方から容易にメンテナンスを行うことができる。【００１１】
特許文献４の場合は、門形のコラムが設けられていないが、ベースフレームの後方にサドルや移動機構を設けることで、ベースフレームの奥行きが短くなり、機械全体の小型化を図ることができる。また、機械の後方から容易にメンテナンスを行うことができる。【００１２】
しかしながら、特許文献３では、Ｘ軸移動機構を構成するＸ軸ガイドレールが、Y軸移動機構を構成するY軸ガイドレールの後方に、Y軸ガイドレールと距離を隔てて設置されている。このため、各移動機構による治具部までの力の伝達経路が長くなり、熱膨張による各部品の寸法変化量の累積によって、ワークの加工精度が低下するという問題がある。【００１３】
特許文献４においては、特許文献３とは反対に、Y軸移動機構を構成するY軸ガイドレールが、Ｘ軸移動機構を構成するＸ軸ガイドレールの後方に、Ｘ軸ガイドレールと距離を隔てて設置されているが、この場合も特許文献３と同様の問題が存在する。【００１４】
本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、機械全体の小型化と、メンテナンスの容易化を実現できるとともに、ワークを高精度に加工することが可能な工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る横型工作機械は、ベース部の上にコラム部が設けられたベースコラムと、コラム部の後方に支持され、左右方向へ移動可能な第１サドルと、第１サドルに支持され、上下方向へ移動可能な第２サドルと、第２サドルに支持され、前後方向へ移動可能な主軸装置と、第１サドルの左右方向への移動を案内する一対のＸ軸ガイド機構と、第２サドルの上下方向への移動を案内する一対のＹ軸ガイド機構と、主軸装置の前後方向への移動を案内する一対のＺ軸ガイド機構とを備えている。【００１６】
ベース部は、コラム部の前方にベース前部、コラム部の後方にベース後部をそれぞれ有していて、ベース後部の上面は、ベース前部の上面よりも低くなっている。第１サドルは、ベース後部の上面に配置される。そして、一対のＸ軸ガイド機構の少なくとも一方と、一対のＹ軸ガイド機構のそれぞれとは、第１サドルとコラム部との間に設けられていて、実質的に同一平面上に位置している。【００１７】
このような構成によると、第１サドルや第２サドルなどの可動部がコラム部の後方に配置されるため、工作機械の前後方向の奥行きが短くなり、機械全体の小型化を図ることができる。また、工作機械の後方から、容易にメンテナンスを行うことができる。【００１８】
また、Ｘ軸ガイド機構とＹ軸ガイド機構とが実質的に同一平面上に位置することにより、治具部までの力の伝達経路が短くなるので、熱膨張による各部品の寸法変化量の累積が抑制され、ワークの加工精度を高めることができる。さらに、Ｘ軸ガイド機構とＹ軸ガイド機構とが前後方向に隔離されないので、機械全体をより小型化することができる。【００１９】
また、可動部がコラム部の後方に配置されることで、コラム部の前方にあるベース前部の厚みを確保できるとともに、コラム部の後方にあるベース後部の厚みを薄くすることができる。そして、第１サドルは、厚みの薄いベース後部の上面に配置されるので、第１サドルと、第１サドルに支持された第２サドルと、第２サドルに支持された主軸装置の各位置を、従来よりも低くすることができる。このため、機械全体の重心が低くなって安定性が向上する。また、主軸の最下降端位置が低くなるので、踏み台がなくても、ワークの脱着、主軸の先端の点検、工具の点検等を行うことができる。【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、一対のＸ軸ガイド機構の一方は、第１サドルの上部とコラム部の上部との間に設けられ、一対のＸ軸ガイド機構の他方は、第１サドルの下部とベース後部の上面との間に設けられている。【００２１】
本発明の好ましい実施形態では、第１サドルは、中央に縦長の窓を有し、第２サドルは、第１サドルの縦長の窓内において上下方向に移動する。【００２２】
本発明の好ましい実施形態では、コラム部は、ベース部に立設された一対の柱部材を有し、この一対の柱部材の間に、方形窓が形成されている。そして、この方形窓は、第１サドルの縦長の窓と同じかそれ以上の縦長さを有している。【００２３】
本発明の好ましい実施形態では、コラム部に、方形窓を覆うカバーが設けられている。このカバーは、左右方向へ移動可能なＸ軸カバーと、上下方向へ移動可能なＹ軸カバーとからなる。そして、これらのＸ軸カバーおよびＹ軸カバーは、一対の柱部材の前面よりも後方に設けられている。【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、コラム部の上部前面に、自動工具交換ユニットを取り付けることができる基準面が設けられている。【００２５】
本発明の好ましい実施形態では、ベースコラムのベース前部に、切りくずを排出するためのシュートが設けられている。【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、ベースコラムのベース前部の前面は、冶具台を接続可能な基準面となっている。【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、コラム部は、ベース部に対して固定された枠状の第１コラムを構成し、第１サドルは、ベース部に対して移動可能な枠状の第２コラムを構成する。そして、工作機械は、これらの第１および第２コラムからなる２重コラム構造を備えている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、機械全体の小型化と、メンテナンスの容易化を実現できるとともに、ワークを高精度に加工することが可能な工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る横型マシニングセンタを前方から見た斜視図である。
【図２】図２は、図１の横型マシニングセンタを後方から見た斜視図である。
【図３】図３は、図１の横型マシニングセンタの右側面図である。
【図４】図４は、図１の横型マシニングセンタの背面図である。
【図５】図５は、図１の横型マシニングセンタの前方に治具台を配置した状態を示す斜視図である。
【図６】図６は、図１の横型マシニングセンタにカバーを設けた状態を示す斜視図である。
【図７】図７は、図１の横型マシニングセンタに自動工具交換ユニットを取り付けた状態を示す正面図である。
【図８】図８は、図１の横型マシニングセンタに自動工具交換ユニットを取り付けた状態を示す右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図１ないし図８に基づいて説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。ここでは、工作機械として横型のマシニングセンタを例に挙げる。
【００３１】
（１）横型マシニングセンタの全体構成
本実施形態の横型マシニングセンタ１は、ベースコラム１０と、このベースコラム１０に対して、左右方向に移動可能に取り付けられた第１サドル２０と、この第１サドル２０に対して、上下方向に移動可能に取り付けられた第２サドル３０と、この第２サドル３０に対して、前後方向に移動可能に取り付けられた主軸装置４０とを備えている。
【００３２】
主軸装置４０に備わる主軸４１の先端部には、各種工具が着脱可能に取り付けられる。横型マシニングセンタ１は、主軸装置４０を左右方向（Ｘ軸方向）、上下方向（Ｙ軸方向）および前後方向（Ｘ軸方向）の３軸方向に移動させ、主軸４１と一体に回転する工具によって、ワークを切削加工する。
【００３３】
（２）ベースコラム
ベースコラム１０は、ベース部１１と、その上に設けられた門形のコラム部１２とからなる。ここでは、ベース部１１とコラム部１２とは、一体的に形成されている。ベース部１１は、横型マシニングセンタ１の最下部にあって、床面に据え付けられて機械を固定する部位である。このベース部１１は、コラム部１２の前方にベース前部１３、コラム部１２の後方にベース後部１４をそれぞれ有していて、機械の安定性を高めている。
【００３４】
図３に示すように、ベース後部１４の上下方向の厚みｈは、ベース前部１３の上下方向の厚みＨよりも小さくなっている（ｈ＜Ｈ）。詳しくは、ベース前部１３は、その前面１３ａに接続される治具台８０（図５参照）に載置されるワークテーブル（図示省略）上のワークを切削する際に、機械本体の剛性を維持するのに必要な厚みＨを有している。一方、ベース後部１４は、その上面に配置される第１サドル２０やその他の可動部の位置を低くして、機械全体の重心位置を下げるために、ベース前部１４の厚みＨより小さい厚みｈを有している。
【００３５】
図１に示すように、ベース前部１３には、水平台部１３ｄ、１３ｄが設けられており、ベース後部１４には、水平台部１４ａが設けられている。そして、ベース後部１４の上面１４ｂ（水平台部１４ａの上面）は、ベース前部１３の上面（水平台部１３ｄ、１３ｄの上面）よりも低くなっている。
【００３６】
ベース前部１３には、切りくず排出部１５が設けられている。この切りくず排出部１５は、シュート１３ｂおよび透孔１３ｃを有している。ワーク加工時に発生する切りくずは、シュート１３ｂに落下して透孔１３ｃへ導かれ、透孔１３ｃから、ベースコラム１０の下に設置されるチップコンベア（図示省略）に排出される。これにより、ベース部１１への切りくずの堆積が最小限に抑えられ、機械の熱膨張による加工精度の低下が防止される。
【００３７】
さらに、ベース前部１３には、切りくず排出部１５を挟んで、機械本体の剛性を確保するための水平台部１３ｄ、１３ｄが設けられている。この水平台部１３ｄ、１３ｄは、メンテナンスの際に作業者の踏み台となり、また工具等を置くスペースともなる。
【００３８】
コラム部１２は、ベース部１１に立設された一対の柱部材１２ａ、１２ａと、これらの柱部材１２ａ、１２ａの上端部を連結する上桁部材１２ｂとからなる。柱部材１２ａ、１２ａは、左右方向に所定間隔を離して配置されている。壁部１２ｃは、切りくず排出部１５に落下する切りくずを透孔１３ｃへ案内して、機械本体に切りくずが堆積するのを防止するとともに、柱部材１２ａ、１２ａの下端部を連結する下桁部材としての機能も有する。一対の柱部材１２ａ、１２ａと、上桁部材１２ｂと、壁部１２ｃとによって、前後方向に開口する方形窓１６が形成されている。
【００３９】
図２に示すように、コラム部１２の上部後面（上桁部材１２ｂの後面）には、横長の基準面１２ｄが設けられている。この基準面１２ｄには、後述するＸ軸ガイド機構５１のＸ軸ガイドレール５１ａが固定される。また、図１に示すように、コラム部１２の柱部材１２ａ、１２ａの上部前面には、一対の方形の基準面１２e、１２eが設けられている。この基準面１２e、１２eには、後述する自動工具交換ユニット１００（図７参照）が取り付けられる。上桁部材１２ｂの前面１２ｆは、基準面１２e、１２eよりも後方の位置にあり、自動工具交換ユニット１００や、後述するＹ軸カバー９２（図６参照）と干渉しないようになっている。
【００４０】
（３）第１サドル
図２に示すように、第１サドル２０は、コラム部１２の後方に設けられ、左右方向へ移動可能な枠状の部材からなる。詳しくは、第１サドル２０は、左右一対の柱部材２１、２１と、柱部材２１、２１の上部を連結する上桁部材２２と、柱部材２１、２１の下部を連結する下桁部材２３とを有している。これらの各部材２１〜２３によって、図４に示すように、第１サドル２０の中央に、前後方向に開口する縦長の窓２４が形成されている。前述したコラム部１２の方形窓１６は、第１サドル２０の縦長の窓２４と同じかそれ以上の縦長さを有している。このため、方形窓１６と縦長の窓２４とは、図４の背面視でオーバーラップしている。第１サドル２０の上部は、Ｘ軸ガイド機構５１を介してコラム部１２の上部後面に支持され、第１サドル２０の下部は、Ｘ軸ガイド機構５２を介してベース後部１４の水平台部１４ａに支持される。
【００４１】
（４）Ｘ軸移動機構
Ｘ軸移動機構５０は、第１サドル２０を左右方向に移動させるための機構であり、Ｘ軸ガイド機構５１、５２と、Ｘ軸送り機構５３とを備えている。
【００４２】
Ｘ軸ガイド機構５１は、Ｘ軸ガイドレール５１ａと、このＸ軸ガイドレール５１ａに嵌合する一対のＸ軸スライダ５１ｂ、５１ｂとからなり、図３に示すように、第１サドル２０の上部とコラム部１２の上部との間に設けられている。Ｘ軸ガイドレール５１ａは、図２に示すように、コラム部１２の基準面１２ｄに取り付けられており、基準面１２ｄの左右方向の幅より若干短い幅にわたって延びている。Ｘ軸スライダ５１ｂ、５１ｂは、図２および図３に示すように、第１サドル２０の上桁部材２２の前面２２ａに取り付けられている。このＸ軸ガイド機構５１は、Ｘ軸ガイドレール５１ａに沿ってＸ軸スライダ５１ｂ、５１ｂが左右方向に移動する、公知の直線移動機構である。
【００４３】
Ｘ軸ガイド機構５２は、Ｘ軸ガイドレール５２ａと、このＸ軸ガイドレール５２ａに嵌合する一対のＸ軸スライダ５２ｂ、５２ｂとからなり、図３に示すように、第１サドル２０の下部とベース後部１４の上面との間に設けられている。Ｘ軸ガイドレール５２ａは、図２に示すように、ベース後部１４の水平台部１４ａの上面１４ｂに設けられた基準面１４ｃに取り付けられており、基準面１４ｃの左右方向の幅と同じ幅にわたって延びている。Ｘ軸スライダ５２ｂ、５２ｂは、図３に示すように、第１サドル２０の下桁部材２３の下面２３ａに取り付けられている。このＸ軸ガイド機構５２も、Ｘ軸ガイドレール５２ａに沿ってＸ軸スライダ５２ｂ、５２ｂが左右方向に移動する、公知の直線移動機構である。
【００４４】
Ｘ軸送り機構５３は、ベース後部１４の水平台部１４ａに設置されたＸ軸駆動モータ５３ａと、このＸ軸駆動モータ５３ａに連結されたＸ軸ボールねじ５３ｂと、このＸ軸ボールねじ５３ｂに螺合されたナット５３ｃとを備えている。ナット５３ｃは、第１サドル２０の下桁部材２３に固着されている。Ｘ軸駆動モータ５３ａによりＸ軸ボールねじ５３ｂを回転させることで、第１サドル２０が各Ｘ軸ガイドレール５１ａ、５２ａに沿って左右方向に移動する。このＸ軸送り機構５３は、公知のボールねじ式の送り機構である。
【００４５】
（５）第２サドル
第２サドル３０は、第１サドル２０に、上下方向へ移動可能に支持されている。詳しくは、第２サドル３０は、主軸装置４０を保持する筒状の部材からなり、後述するＹ軸スライダ６１ｂが背面に設けられたフランジ部３１と、後述するＺ軸移動機構７０および主軸装置４０を収納する保持部３２とを備えている。この第２サドル３０は、フランジ部３１と柱部材２１、２１との間に設けられたＹ軸ガイド機構６１を介して、第１サドル２０に支持されており、第１サドル２０の縦長窓２４内を上下方向に移動する。
【００４６】
（６）Ｙ軸移動機構
Ｙ軸移動機構６０は、第２サドル３０を上下方向に移動させるための機構であり、Ｙ軸ガイド機構６１と、Ｙ軸送り機構６２とを備えている。
【００４７】
Ｙ軸ガイド機構６１は、一対のＹ軸ガイドレール６１ａ、６１ａと、各Ｙ軸ガイドレール６１ａ、６１ａに嵌合する複数のＹ軸スライダ６１ｂ、６１ｂ、・・・とからなり、図３に示すように、第１サドル２０の上部とコラム部１２の上部との間に設けられている。そして、Ｘ軸ガイド機構５１とＹ軸ガイド機構６１とは、実質的に同一平面（ＸＹ平面）上に位置している。Ｙ軸ガイドレール６１ａ、６１ａは、第１サドル２０の支柱部材２１、２１の前面２１ａ、２１ａに、第１サドル２０の上部から下部にわたって上下方向に設けられている。Ｙ軸スライダ６１ｂ、６１ｂ、・・・は、第２サドル３０のフランジ部３１の後面３１ａ（図２参照）の左側部分と右側部分に、それぞれ２つずつ設けられている。このＹ軸ガイド機構６１は、各Ｙ軸ガイドレール６１ａ、６１ａに沿って各Ｙ軸スライダ６１ｂ、６１ｂ、・・・が上下方向に移動する、公知の直線移動機構である。
【００４８】
Ｙ軸送り機構６２は、第１サドル２０の上桁部材２２の上面に取り付けられた一対のＹ軸駆動モータ６２ａ、６２ａと、各Ｙ軸駆動モータ６２ａ、６２ａに連結されたＹ軸ボールねじ６２ｂ、６２ｂと、各Ｙ軸ボールねじ６２ｂ、６２ｂに螺合されたナット６２ｃ、６２ｃとを備えている。ナット６２ｃ、６２ｃは、第２サドル３０に固着されている。Ｙ軸駆動モータ６２ａ、６２ａによりＹ軸ボールねじ６２ｂ、６２ｂを回転させることで、第２サドル３０が各Ｙ軸ガイドレール６１ａ、６１ａに沿って上下方向に移動する。このＹ軸送り機構６２は、公知のボールねじ式の送り機構である。なお、本実施形態では、Ｙ軸送り機構６２が左右方向に一対設けられているが、単一のＹ軸送り機構６２を設けてもよい。
【００４９】
（７）主軸装置
主軸装置４０は、第２サドル３０に支持されており、主軸４１と、主軸ハウジング４０ａと、主軸駆動モータ４２とを備えている。主軸４１は、主軸ハウジング４０ａ内で、Ｚ軸を中心として回転可能に保持される。主軸４１の後端部は、主軸駆動モータ４２の回転軸に連結されており、主軸４１の前端部には、図示しない各種工具が着脱可能に装着される。主軸ハウジング４０ａの下面には、後述するＺ軸ガイド機構７１の一対のＺ軸ガイドレール７１ａ、７１ａが、前後方向にわたって取り付けられている。主軸装置４０は、Ｚ軸ガイド機構７１を介して、第２サドル３０のフランジ部３１内および保持部３２内に、前後方向へ移動可能に保持されている。これにより、主軸装置４０は、第１サドル２０の縦長の窓２４内で、上下方向と前後方向に移動可能であり、コラム部１２の方形窓１６内で、左右方向と上下方向と前後方向に移動可能となっている。なお、方形窓１６の縦長さは、主軸４１の上下方向のストロークよりも長くなっている。
【００５０】
本実施形態では、一対のＺ軸ガイドレール７１ａ、７１ａを主軸ハウジング４０ａの下面に取り付けたが、さらにもう１つのＺ軸ガイドレールを、主軸ハウジング４０ａの上面中央に取り付けてもよい。
【００５１】
（８）Ｚ軸移動機構
Ｚ軸移動機構７０は、主軸装置４０を前後方向に移動させるための機構であり、Ｚ軸ガイド機構７１と、Ｚ軸送り機構７２とを備えている。
【００５２】
Ｚ軸ガイド機構７１は、一対のＺ軸ガイドレール７１ａ、７１ａと、各Ｚ軸ガイドレール７１ａ、７１ａに嵌合する複数のＺ軸スライダ７１ｂ、７１ｂ・・・とからなる。Ｚ軸ガイドレール７１ａ、７１ａは、前述のように主軸ハウジング４０ａの下面に取り付けられており、主軸ハウジング４０ａの前端部から後端部にわたって前後方向に延びている。Ｚ軸スライダ７１ｂ、７１ｂ・・・は、第２サドル３０の保持部３２の左側部分と右側部分に、それぞれ２つずつ設けられている。このＺ軸ガイド機構７１は、各Ｚ軸ガイドレール７１ａ、７１ａに沿って各Ｚ軸スライダ７１ｂ、７１ｂ・・・が前後方向に移動する、公知の直線移動機構である。なお、Ｚ軸ガイドレール７１ａの設置数と設置場所にあわせて、第２サドル３０に設けられるＺ軸スライダ７１ｂの設置数と設置場所も、任意に選定することができる。
【００５３】
Ｚ軸送り機構７２は、第２サドル３０の保持部３２に後方へ突出するように取り付けられたＺ軸駆動モータ７２ａと、このＺ軸駆動モータ７２ａに連結されたＺ軸ボールねじ７２ｂと、このＺ軸ボールねじ７２ｂに螺合されたナット７２ｃとを備えている。ナット７２ｃは、主軸装置４０に固着されている。Ｚ軸駆動モータ７２ａによりＺ軸ボールねじ７２ｂを回転させることで、主軸装置４０が各Ｚ軸ガイドレール７１ａ、７１ａに沿って前後方向に移動する。このＺ軸送り機構７２は、公知のボールねじ式の送り機構である。
【００５４】
（９）治具台
図５は、横型マシニングセンタ１の前方に治具台８０を配置した状態を示している。この治具台８０は、ベースコラム１０のベース前部１３の前面１３ａ（図１参照）に取り付けられ、床面に固定される構造体である。治具台８０の左右方向の幅および上下方向の高さは、ベース前部１３の左右方向の幅および上下方向の高さと同じである。治具台８０には、例えばＡ軸チルトテーブル（図示省略）が載置される。
【００５５】
治具台８０には、ベース前部１３に設けられた切りくず排出部１５と同様の、切りくず排出部８１が設けられている。切りくず排出部１８は、シュート８１ａおよび透孔８１ｂを有している。ワーク加工時に発生する切りくずは、シュート８１ａに落下して透孔８１ｂへ導かれ、透孔８１ｂから治具台８０の下に設置されるチップコンベア（図示省略）に排出される。これにより、治具台８０への切りくずの堆積が最小限に抑えられ、治具台８０の熱膨張による加工精度の低下が防止される。
【００５６】
また、治具台８０には、切りくず排出部８１を挟んで、ベース前部１３の水平台部１３ｄ、１３ｄと同様の、水平台部８２、８２が設けられている。水平台部８２、８２の上面には、載置台８３、８３が設けられており、各載置台の載置面８３ａ、８３ａに、Ａ軸チルトテーブルの駆動部およびサポート部（図示省略）が載置される。
【００５７】
なお、本実施形態においては、Ａ軸チルトテーブルが載置される治具台８０を例に挙げたが、治具台８０はＢ軸チルトテーブルが載置される治具台であってもよい。また、治具チェンジャ仕様の治具台や、パレットチェンジャ仕様の治具台を設けてもよい。さらに、切りくず排出部８１を省略して、ベース前部１３の切りくず排出部１５へ切りくずが排出されるようにしてもよい。
【００５８】
（１０）カバー
図６を参照して、コラム部１２に設けられるカバーの構成を説明する。コラム部１２の方形窓１６（図１参照）を覆うカバーは、主軸装置４０の左右方向の動きにあわせて左右方向へ移動可能なＸ軸カバー９１と、主軸装置４０の上下方向の動きにあわせて上下方向へ移動可能なＹ軸カバー９２とからなる。
【００５９】
Ｘ軸カバー９１およびＹ軸カバー９２は、コラム部１２の柱部材１２ａ、１２ａの前面よりも後方に設けられている。詳しくは、Ｘ軸カバー９１は、柱部材１２ａ、１２ａの上端から壁部１２ｃにわたって上下方向に設けられたリブ１２ｈ、１２ｈと、柱部材１２ａ、１２ａの前面をなす前面板部材１２ｇ、１２ｇとの間に設けられている。リブ１２ｈ、１２ｈは、柱部材１２ａ、１２ａの強度を高めるための補強部である。
【００６０】
Ｘ軸カバー９１は、左右一対のカバーからなる。各カバーは、巻き取り式のカバーであって、前面板部材１２ｇ、１２ｇの後方に設置されたカバー巻き取り部９１ａ、９１ａに巻き取られて収納され、カバー巻き取り部９１ａ、９１ａから引き出されて方形窓１６を覆う。前面板部材１２ｇ、１２ｇは、上下方向に一定の間隔を隔てて、複数の透孔９３、９３・・・を有している。各透孔９３、９３・・・には、カバー巻き取り部９１ａ、９１ａを固定するための固定部材９４、９４・・・が前方から挿入され、前面板部材１２ｇ、１２ｇにボルト等で固定される。カバー巻き取り部９１ａ、９１ａは、固定部材９４、９４・・・に後方からボルトで固定された保持部（図示省略）に固定されており、コラム部１２の後方から交換可能となっている。カバー巻き取り部９１ａ、９１ａから引き出されたカバーの縁部９１ｂ、９１ｂは、主軸ヘッド４０ａが前後方向に移動できるように、主軸ヘッド４０ａの幅相当分の間隔を置いて対向し、かつ、左右方向へ移動可能な一対のガイド９５、９５に保持される。
【００６１】
Ｙ軸カバー９２は、上下一対のカバーからなる。上部のカバー９２は、一枚の鉄板９６からなるスライド式のカバーであって、一対のガイド９５、９５で案内されて、上下方向に移動する。鉄板９６は、上桁部材１２ｂの前面１２ｆより前方で、基準面１２e、１２eより後方に位置する。下部のカバー９２は、巻き取り式のカバーであって、壁部１２ｃの前に設置されたカバー巻き取り部９７に巻き取られて収納され、カバー巻き取り部９７から引き出されて方形窓１６の下部を覆う。
【００６２】
このように、Ｘ軸カバー９１とＹ軸カバー９２とを、ベースコラム１０のコラム部１２内に配置することで、カバーをコラム部１２の前方に配置した場合に比べて、前後方向の奥行きが短くなり、機械全体をコンパクトにすることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、Ｘ軸カバー９１を巻き取り式のカバーとしたが、Ｘ軸カバー９１をスライド式のカバーにすることもできる。同様に、本実施形態では、下部のＹ軸カバー９２を巻き取り式のカバーとしたが、これをスライド式のカバーにしてもよい。
【００６４】
（１１）自動工具交換ユニット
図７および図８は、コラム部１２の基準面１２ｅ、１２ｅ（図１参照）に、自動工具交換ユニット（以下「ＡＴＣユニット」と表記）１００を取り付けた状態を示している。ＡＴＣユニット１００は、モータ１０２により回転する円盤１０１と、この円盤１０１の外周に設けられた多数の工具保持部１０３とを備えた、公知の構造を有している。工具保持部１０３には、交換用の工具２００が保持されている。円盤１０１の後ろ側には、円盤１０１やモータ１０２を保持する保持部材１０４、およびＡＴＣユニット１００をコラム部１２の基準面１２ｅ、１２ｅに取り付けるための取付部材１０５が配設されている。取付部材１０５は、ボルトなどの固定手段により、コラム部１２の基準面１２ｅ、１２ｅに取り付けられる。
【００６５】
主軸４１に装着されている工具を交換する場合は、主軸装置４０を上昇させて、ＡＴＣユニット１００との間で工具の交換を行う。詳しくは、Ｘ軸送り機構５３により、主軸装置４０をＸ軸上の工具交換位置まで移動させるとともに、Ｚ軸送り機構７２により、主軸装置４０をＺ軸上の工具交換位置まで移動させる。次に、Ｙ軸送り機構６２により、主軸装置４０をＹ軸上の工具交換位置まで上昇させる。その後、Ｚ軸送り機構７２により、主軸装置４０をＺ軸上の機械原点位置まで後退させると、主軸４１に装着されていた工具が、ＡＴＣユニット１００の工具保持部１０３に渡される。次に、モータ１０２を駆動して、交換用の工具２００がＺ軸の真上位置に来るまで、円盤１０１を回転させる。その後、Ｚ軸送り機構７２により、主軸装置４０をＺ軸上の機械原点位置から工具交換位置まで前進させると、工具保持部１０３の新たな工具２００が主軸４１に装着される。以上で工具の交換が終了する。本実施形態では、この工具交換において、ＡＴＣユニット１００と主軸４１との間で工具を直接受け渡しする、いわゆるダイレクト交換方式を採用している。
【００６６】
このようにコラム部１２の前面にＡＴＣユニット１００を取り付けても、Ｘ軸カバー９１とＹ軸カバー９２は、コラム部１２の前面よりも後方に設けられているので、ＡＴＣユニット１００による工具交換と、各カバー９１、９２の移動とが干渉することはない。
【００６７】
（１２）実施形態の作用効果
本実施形態の横型マシニングセンタ１では、ベース部１１とコラム部１２とを一体化することによって、ベースコラム１０を構成している。このため、ベースコラム１０は、単一の構造体となって剛性がアップする。また、ベース部１１とコラム部１２とを固定部材によって結合する必要がないので、組立工数が低減するとともに、重量も抑えることができる。
【００６８】
また、ベースコラム１０はベース部１１とコラム部１２とを有し、ベース部１１は、厚みのあるベース前部１３と、ベース前部１３より厚みの薄いベース後部１４とで構成されている。そして、ベース前部１３とベース後部１４との間に、コラム部１２が立設されている。さらに、第１サドル２０を左右方向に案内するＸ軸ガイド機構５１、５２を、コラム部１２の基準面１２ｄと、ベース後部１４の水平台部１４ａに設けて、第１サドル２０をベース後部１４の上面１４ｂに配置している。
【００６９】
したがって、第１サドル２０や第２サドル３０などの可動部を、コラム部１２の後方に配置することができるので、機械の前後方向の奥行きが短くなって機械全体を小型化することができる。また、各移動機構５０、６０、７０などに対するメンテナンス作業を、機械の後方から容易に行うことができ、従来のようにカバーを取り外すなどの工程が不要となるため、作業効率を向上させることができる。
【００７０】
また、可動部がコラム部１２の後方に配置されることで、ベース前部１３の厚みＨを確保できるため、ワークを加工する際の切削抵抗に対し、ベースコラム１０の変形を抑えて剛性を保つことができる。さらに、ベース前部１３が十分な厚みを有するため、ベースコラム１０、第１サドル２０、第２サドル３０、主軸装置４０、および各軸ガイド機構５１、５２、６１、７１を含む、機械本体の剛性を高めることができる。その結果、機械本体は、ベースコラム１０の前面に配置される治具部８０との関係において、高い位置精度を保つことができ、最終的にワークの加工精度を向上させることができる。
【００７１】
また、第１サドル２０が厚みの薄いベース後部１４の上面１４ｂに配置されるので、第１サドル２０と、第１サドル２０に支持された第２サドル３０と、第２サドル３０に支持された主軸装置４０の各位置を低くすることができる。このため、機械全体の重心が低くなって安定性が向上する。また、コラム部１２の方形窓１６は、第１サドル２０の縦長の窓２４と同じかそれ以上の縦長さを有しており、方形窓１６と縦長の窓２４とがオーバーラップするので、主軸４１の最下降端位置が低くなる。したがって、踏み台がなくても、ワークの脱着、主軸４１の先端の点検、工具の点検等を行うことができる。さらに、第１サドル２０が厚みの薄いベース後部１４に配置されることで、機械全体の高さが抑えられ、前述した奥行きの短縮化と相俟って、機械をより小型化することができる。しかも、機械がコンパクトになっても、主軸４１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各ストロークは、従来と比べて小さくなることはない。
【００７２】
また、本実施形態の横型マシニングセンタ１では、コラム部１２の上部後面（基準面１２ｄ）にＸ軸ガイドレール５１ａを設置し、第１サドル２０の柱部材２１、２１の前面２１ａ、２１ａにＹ軸ガイドレール６１ａ、６１ａを設置している。したがって、Ｘ軸ガイド機構５１とＹ軸ガイド機構６１とは、コラム部１２の後面と第１サドル２０の前面との間にあって、ほぼ同一の平面（ＸＹ平面）上に位置する。これにより、治具部８０までの力の伝達経路が短くなるので、熱膨張による各部品の寸法変化量の累積が抑制され、ワークの加工精度を高めることができる。また、Ｘ軸ガイド機構５１とＹ軸ガイド機構６１とが前後方向に隔離されないので、機械全体をより小型化することができる。
【００７３】
また、本実施形態の横型マシニングセンタ１では、方形窓１６を覆うカバー９１、９２が、コラム部１２の柱部材１２ａ、１２ａの前面より後方に位置しており、各軸移動機構５０、６０、７０が、全てコラム部１２より後方に位置している。従来では、コラム部の前面にサドルが設置され、各軸移動機構のいずれがサドルの前に設置されるため、カバーをさらにその前方に設置しなければならず、機械の奥行きが重畳的に長くならざるを得なかった。しかるに、本実施態様では、カバー９１、９２がコラム部１２の内側にあるので、奥行きを短くして機械全体の大型化を抑制することができる。
【００７４】
また、本実施形態の横型マシニングセンタ１では、コラム部１２の上部前面に、ＡＴＣユニット１００を取り付けることができる基準面１２ｅ、１２ｅが設けられている。このため、ＡＴＣユニット１００を取り付けるためのブラケットを別途製作したり、そのブラケットをコラム部１２に組み付けたりする作業を必要とせず、予め組み立てたＡＴＣユニット１００を基準面１２ｅ、１２ｅに取り付けるだけで済む。また、ＡＴＣユニット１００は、スペースの制約がないコラム部１２の上部前面に設けられるので、全周に工具保持部１０３を有する円盤１０１を用いることができ、コンパクトでありながら多数の工具２００を収容することができる。さらに、主軸装置４０を上昇させて工具交換を行うことで、ＡＴＣユニット１００を昇降させる機構が不要となり、ダイレクト交換方式を採用することで、工具交換のためのアーム機構が不要となるので、構成を簡略化することができる。また、メンテナンスが容易となり、機械全体の重量も抑えることができる。
【００７５】
また、本実施形態の横型マシニングセンタ１では、ベースコラム１０のベース前部１３に、切りくずを排出するためのシュート１３ｂが設けられている。このため、ベース部１１に切りくずが堆積しにくくなり、機械の熱膨張による加工精度の低下を防止することができる。
【００７６】
また、本実施形態の横型マシニングセンタ１では、ベースコラム１０のベース前部１３の前面１３ａは、冶具台８０を接続可能な基準面となっている。このため、前面１３ａにユーザの要望に合わせて種々の治具台を取り付けることができるとともに、機械本体には変更を加える必要がないので、機械の標準化を進めることができる。
【００７７】
さらに、本実施形態の横型マシニングセンタ１では、ベース部１１に対して固定された枠状のコラム部１２により第１コラムが構成され、ベース部１１に対して移動可能な枠状の第１サドル２０により第２コラムが構成される。このため、第１および第２コラムからなる２重コラム構造によって、高い剛性と高い安定性を得ることができる。
【００７８】
（１３）他の実施形態
本発明では、以上述べた以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。
【００７９】
前記の実施形態では、ベース部１１とコラム部１２とが一体的に形成されているが、ベース部１１とコラム部１２とを別体で形成し、これらをボルトなどの固定部材を用いて結合してもよい。
【００８０】
前記の実施形態では、Ｘ軸ガイド機構５１、５２のうち、下側のＸ軸ガイド機構５２を、第１サドル２０の下部の下面とベース後部１４の上面１４ｂとの間に設けたが、Ｘ軸ガイド機構５２を、コラム部１２の下部の後面と第１サドル２０の下部の前面との間に設けてもよい。
【００８１】
前記の実施形態では、Ｘ軸ガイドレール５１ａをベースコラム１０側に設け、Ｘ軸スライダ５１ｂを第１サドル２０側に設けたが、これとは逆に、Ｘ軸ガイドレール５１ａを第１サドル２０側に設け、Ｘ軸スライダ５１ｂをベースコラム１０側に設けてもよい。Ｘ軸ガイドレール５２ａとＸ軸スライダ５２ｂについても同様である。
【００８２】
前記の実施形態では、Ｙ軸ガイドレール６１ａを第１サドル２０側に設け、Ｙ軸スライダ６１ｂを第２サドル３０側に設けたが、これとは逆に、Ｙ軸ガイドレール６１ａを第２サドル３０側に設け、Ｙ軸スライダ６１ｂを第１サドル２０側に設けてもよい。
【００８３】
前記の実施形態では、Ｚ軸ガイドレール７１ａを主軸ハウジング４０ａ側に設け、Ｚ軸スライダ７１ｂを第２サドル３０側に設けたが、これとは逆に、Ｚ軸ガイドレール７１ａを第２サドル３０側に設け、Ｚ軸スライダ７１ｂを主軸ハウジング４０ａ側に設けてもよい。
【００８４】
前記の実施形態では、ＡＴＣユニット１００を取り付けるための基準面として、コラム部１２の上部に一対の方形の基準面１２ｅ、１２ｅを設けたが、これに代えて、コラム部１２の上部に横長の単一の基準面を設けてもよい。
【００８５】
前記の実施形態では、主軸装置４０を工具交換位置まで上昇させて、工具交換を行うようにしたが、ＡＴＣユニット１００を昇降させる昇降機構（図示省略）を設け、この昇降機構によりＡＴＣユニット１００を下降させて、工具交換を行うようにしてもよい。
【００８６】
前記の実施形態では、本発明をマシニングセンタに適用した例を挙げたが、本発明は、マシニングセンタ以外の工作機械にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１      横型マシニングセンタ（工作機械）
１０    ベースコラム
１１    ベース部
１２    コラム部（第１コラム）
１３    ベース前部
１３ａ  前面
１３ｂ  シュート
１４    ベース後部
１４ｂ  上面
１２    コラム部
１２ａ  柱部材
１２ｄ  基準面
１２ｅ  基準面
１６    方形窓
２０    第１サドル（第２コラム）
２４    縦長窓              
３０    第２サドル
４０    主軸装置
５１    Ｘ軸ガイド機構
５２    Ｘ軸ガイド機構
６１    Ｙ軸ガイド機構
７１    Ｚ軸ガイド機構
８０    治具台
９１    Ｘ軸カバー
９２    Ｙ軸カバー
１００  ＡＴＣユニット
【図１】
2014061210.tif 000003
【図２】
2014061210.tif 000004
【図３】
2014061210.tif 000005
【図４】
2014061210.tif 000006
【図５】
2014061210.tif 000007
【図６】
2014061210.tif 000008
【図７】
2014061210.tif 000009
【図８】
2014061210.tif 000010
【国際調査報告】
2014061210.tif 000011
2014061210.tif 000012
2014061210.tif 000013
2014061210.tif 000014