(57)【要約】【課題】  被加工物に加工を施すスピンドルが本体部から水平方向へ突出した場合であっても、加工反力に十分に耐え得る剛性を備えた横形マシニングセンタを提供すること。【解決手段】  互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸を制御軸とする横形マシニングセンタ１は、スピンドル２と、本体部４と、Ｚ軸送り用ガイドレール２７およびＺ軸送り用ガイドブロック３３とから構成されるリニアガイドとを備え、被加工物に対する加工時には、スピンドル２が本体部４からＺ軸方向へ突出するように構成されたクイルタイプの横形マシニングセンタである。この横形マシニングセンタ１は、リニアガイドとともに、被加工物の加工時にスピンドル２を支持する支持部材２６を備えている。【選択図】      図２
2006116651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向で互いに直交するＸ軸およびＺ軸と、上記Ｘ軸および上記Ｚ軸に直交するＹ軸との３軸を制御軸とし、
被加工物に対して加工を行うスピンドルと、該スピンドルを保持する本体部と、上記スピンドルを上記Ｚ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構とを備えるとともに、
該リニア駆動機構は、上記スピンドルを上記Ｚ軸方向へ案内するとともに上記被加工物の加工時に上記スピンドルを支持するリニアガイドを備え、
上記被加工物に対する加工待ちの状態では、上記スピンドルの少なくとも一部は上記本体部の内部に収納され、かつ、上記被加工物に対する加工時には、上記加工待ちの状態で上記本体部の内部に収納された上記スピンドルの収納部分の少なくとも一部が上記本体部から上記Ｚ軸方向へ突出する横形マシニングセンタにおいて、
上記リニアガイドに加え、少なくとも上記被加工物の加工時に、上記スピンドルを上記Ｚ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材を備えることを特徴とする横形マシニングセンタ。
【請求項２】
前記スピンドルを保持した状態で前記Ｙ軸方向へ伸びた２本の平行なＹ軸送り用ガイドレールに案内されて前記Ｙ軸方向に移動するヘッドを備え、前記本体部が、上記ヘッドと前記スピンドルとを保持した状態で前記Ｘ軸方向へ伸びた２本の平行なＸ軸送り用ガイドレールに案内されてＸ軸方向に移動することを特徴とする請求項１記載の横形マシニングセンタ。
【請求項３】
前記支持部材は、前記スピンドルに当接する当接面を備え、該当接面が樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の横形マシニングセンタ。
【請求項４】
前記当接面は、エチレン−クロロトリフルオロエチレンで形成されていることを特徴とする請求項３記載の横形マシニングセンタ。
【請求項５】
前記スピンドルは、前記当接面に当接する外周面を備える略円柱形状に形成されるとともに、前記支持部材は、前記当接面を内周面とする略円筒形状に形成され、
前記当接面には、螺旋状の油溝が形成されていることを特徴とする請求項３または４記載の横形マシニングセンタ。
【請求項６】
前記支持部材は、前記リニアガイドの配設位置に比べ、より前記被加工物側に位置するように配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の横形マシニングセンタ。
【請求項７】
前記リニア駆動機構は、前記スピンドルの上側に配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の横形マシニングセンタ。
【請求項８】
前記支持部材は、前記被加工物に対して加工を行いながら前記スピンドルがリニア駆動される負荷時と、前記被加工物に対して加工を行わない状態で前記スピンドルがリニア駆動される無負荷時とのいずれにおいても前記スピンドルを支持するように構成され、
上記負荷時における前記スピンドルの前記Ｚ軸方向への送り速度が、上記無負荷時における前記スピンドルの前記Ｚ軸方向の送り速度よりも遅くなるように構成されていることを特徴とする請求項１から７いずれかに記載の横形マシニングセンタ。
【請求項９】
水平方向で互いに直交するＸ軸およびＺ軸と、上記Ｘ軸および上記Ｚ軸に直交するＹ軸との３軸を制御軸とし、
被加工物に対して加工を行うスピンドルと、該スピンドルを保持する本体部と、上記スピンドルを上記Ｚ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構とを備えるとともに、
該リニア駆動機構は、上記スピンドルを上記Ｚ軸方向へ案内するとともに上記被加工物の加工時に上記スピンドルを支持するリニアガイドを備え、
上記被加工物に対する加工待ちの状態では、上記スピンドルの少なくとも一部は上記本体部の内部に収納され、かつ、上記被加工物に対する加工時には、上記加工待ちの状態で上記本体部の内部に収納された上記スピンドルの収納部分の少なくとも一部が上記本体部から上記Ｚ軸方向へ突出する横形マシニングセンタの制御方法において、
上記リニアガイドに加え、少なくとも上記被加工物の加工時に、上記スピンドルを上記Ｚ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材を備えるとともに、
該支持部材は、上記スピンドルに当接する樹脂で形成された当接面を備え、
上記支持部材は、さらに、上記被加工物に対して加工を行いながら上記スピンドルがリニア駆動される負荷時と、上記被加工物に対して加工を行わない状態で上記スピンドルがリニア駆動される無負荷時とのいずれにおいても上記スピンドルを支持するように構成され、
上記負荷時における上記スピンドルの上記Ｚ軸方向への送り速度が、上記無負荷時における上記スピンドルの上記Ｚ軸方向の送り速度よりも遅いことを特徴とする横形マシニングセンタの制御方法。
【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を行うスピンドルが水平方向に移動する横形マシニングセンタおよびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加工物に対して加工を行うスピンドルが水平方向に移動する横形マシニングセンタとしては、水平方向で互いに直交するＸ軸およびＺ軸と、これらのＸ軸およびＺ軸に直交する垂直方向のＹ軸との３軸を制御軸とし、Ｚ軸方向へ移動するスピンドルを保持する本体部を備える構造のものが知られている。
【０００３】
この種の横形マシニングセンタとしては、装置の小型化を図るとともに被加工物に対する冶具の設定を容易にする等の理由から、スピンドルが停止して被加工物に対して加工を行うために待機している加工待ちの状態では、スピンドルが本体部の内部に収納され、被加工物に対する加工時には、本体部の内部に収納されたスピンドルの一部が本体部からＺ軸方向へ突出するように構成されたいわゆるクイルタイプの横形マシニングセンタが用いられている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の横形マシニングセンタは、Ｚ軸方向へ移動して被加工物に加工を施すスピンドル（主軸頭）と、このスピンドルを保持するとともにＹ軸方向へ移動するヘッド（Ｙ軸サドル）と、これらのスピンドルおよびヘッドを保持するとともにＸ軸方向へ移動する本体部（Ｘ軸サドル）とを備えている。すなわち、Ｘ軸方向へは、ヘッドとスピンドルとを保持した状態で本体部が移動するように構成され、Ｙ軸方向へは、スピンドルを保持した状態で本体部に対してヘッドが移動するように構成され、Ｚ軸方向へは、本体部およびヘッドに対してスピンドルが移動するように構成されている。
【０００５】
また、スピンドルをＺ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構（Ｚ軸送り機構）は、スピンドルをＺ軸方向へ案内するリニアガイドと、ヘッドに固定されスピンドルをＺ軸方向へ送るボールネジと、ボールネジを回転駆動するサーボモータとを備えている。リニアガイドは、スピンドルに固定されたガイドレールと、ヘッドに固定されガイドレールが摺動自在に嵌合するガイドブロックとから構成されている。これらのリニアガイド、ボールネジおよびサーボモータを備えたリニア駆動機構は、スピンドルの下側に配設されている。
【０００６】
この横形マシニングセンタにおいては、加工待ちの状態では、スピンドルの一部がヘッドおよび本体部の内部に収納されている。そして、被加工物に対する加工時には、リニア駆動機構によってリニア駆動されたスピンドルが、リニアガイドによってＺ軸方向へ案内されて、ヘッドおよび本体部からＺ軸方向へ突出する。すなわち、本体部の内部に収納されたスピンドルの収納部分が本体部からＺ軸方向へ突出した状態で、被加工物に対する加工が行われる。
【０００７】
また、この横形マシニングセンタでは、被加工物に対する加工の際にスピンドルに生じる加工反力を、ガイドレールおよびガイドブロックからなるリニアガイドによって支持するように構成されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−５９６０号公報（発明の実施の形態および図面参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載された横形マシニングセンタでは、スピンドルが本体部からＺ軸方向へ突出した状態で、被加工物に対する加工が行われる。また、スピンドルに生じる加工反力をリニアガイドのみによって支持するように構成されている。すなわち、ヘッドの固定されたガイドブロックと、スピンドルに固定されたガイドレールとの摺動部であるリニアガイドのスピンドル保持部のみによって、スピンドルに生じる加工反力を支持するように構成されている。
【００１０】
この構成の場合、本体部に対してスピンドルが突出したときには、スピンドルの先端とスピンドル保持部との距離が大きくなるため、被加工物に加工を施すスピンドルに生じる加工反力に基づいて、スピンドル保持部にかかるモーメントが大きくなる。このモーメントの大きさは、本体部に対するスピンドルの突出量に比例し、スピンドルの突出量によっては、リニアガイドのスピンドル保持部で加工反力を十分に支持することができなくなる。すなわち、装置の剛性が低下し、被加工物に対して正確な加工を施すことができないといった問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、被加工物に加工を施すスピンドルが本体部から水平方向へ突出した場合であっても、加工反力に十分に耐え得る剛性を備えた横形マシニングセンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明は、水平方向で互いに直交するＸ軸およびＺ軸と、Ｘ軸およびＺ軸に直交するＹ軸との３軸を制御軸とし、被加工物に対して加工を行うスピンドルと、スピンドルを保持する本体部と、スピンドルをＺ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構とを備えるとともに、リニア駆動機構は、スピンドルをＺ軸方向へ案内するとともに被加工物の加工時にスピンドルを支持するリニアガイドを備え、被加工物に対する加工待ちの状態では、スピンドルの少なくとも一部は本体部の内部に収納され、かつ、被加工物に対する加工時には、加工待ちの状態で本体部の内部に収納されたスピンドルの収納部分の少なくとも一部が本体部からＺ軸方向へ突出する横形マシニングセンタにおいて、リニアガイドに加え、少なくとも被加工物の加工時に、スピンドルをＺ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、横形マシニングセンタは、リニアガイドに加え、被加工物の加工時に、スピンドルをＺ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材を備えている。そのため、加工待ちの状態で本体部の内部に収納されたスピンドルの収納部分が本体部からＺ軸方向へ突出して被加工物を加工する際に、スピンドルに生じる加工反力をリニアガイドと支持部材との両者によって受けることができる。したがって、スピンドルが本体部から水平方向へ突出した場合であっても、横形マシニングセンタは、スピンドルに生じる加工反力に十分に耐え得る剛性を備えることができる。
【００１４】
ここで、本明細書において、「被加工物に対する加工待ちの状態」とは、スピンドルがＺ軸方向で停止し、被加工物に対して加工を行うために待機している状態をいうものとする。
【００１５】
本発明において、横形マシニングセンタは、スピンドルを保持した状態でＹ軸方向へ伸びた２本の平行なＹ軸送り用ガイドレールに案内されてＹ軸方向に移動するヘッドを備え、本体部が、ヘッドとスピンドルとを保持した状態でＸ軸方向へ伸びた２本の平行なＸ軸送り用ガイドレールに案内されてＸ軸方向に移動するように構成することができる。このように構成すると、３軸の駆動機構のいずれをも本体部側に設けることができるため、配線の引き回しが容易になり、装置を簡素化することができる。
【００１６】
本発明において、支持部材は、スピンドルに当接する当接面を備え、当接面が樹脂で形成されていることが好ましい。このように構成すると、スピンドルを支持する支持部材を備えていても、スピンドルがＺ軸方向へリニア駆動される際のスピンドルと支持部材との間に生じる摩擦抵抗を低減することができ、スピンドルのリニア駆動が円滑になる。この場合には、当接面は、たとえば、エチレン−クロロトリフルオロエチレンで形成すれば良い。
【００１７】
本発明において、スピンドルは、当接面に当接する外周面を備える略円柱形状に形成されるとともに、支持部材は、当接面を内周面とする略円筒形状に形成され、当接面には、螺旋状の油溝が形成されていることが好ましい。このように構成すると、当接面に形成された油溝に潤滑油を供給することができ、スピンドルがＺ軸方向へリニア駆動される際のスピンドルと支持部材との間に生じる摩擦抵抗を一層低減することができる。
【００１８】
本発明において、支持部材は、リニアガイドの配設位置に比べ、より被加工物側に位置するように配設されていることが好ましい。このように構成すると、被加工物に加工を施すスピンドルの先端と支持部材との距離を、スピンドルの先端とリニアガイドとの距離に比べ小さくすることができるため、スピンドルに生じる加工反力に基づいて支持部材にかかるモーメントが小さくなる。そのため、スピンドルに生じる加工反力に十分に耐え得るものとすることができる。
【００１９】
本発明において、リニア駆動機構は、スピンドルの上側に配設されていることが好ましい。ここで、上記特許文献１に記載された横形マシニングセンタのように、リニア駆動機構がスピンドルの下側に配設されている場合、リニア駆動機構の分だけ、被加工物を加工するスピンドルの位置が高くなる。たとえば、スピンドルのセンタ位置が装置の設置面から１５０ｃｍと作業者の目線の高さに近い位置となり、被加工物のセッティング等の作業がやりにくくなる。また、メンテナンス時に、リニア駆動機構よりも上側に設けられた構成要素、たとえば、スピンドルに取り付けられた所定の工具を回転駆動する加工用モータ等を本体部から取り外す場合には、一旦、加工用モータ等を上側に持ち上げる必要があるため、メンテナンス時の作業が煩雑となる。しかしながら、リニア駆動機構が、スピンドルの上側に配設されるように構成すると、スピンドルの位置を下げることができ、被加工物のセッティング作業等が容易になる。また、メンテナンス時においては、リニア駆動機構が上側に配設されているため、リニア駆動機構の下側に配設される加工用モータ等の構成要素を持ち上げなくても、本体部から取り外して床面に降ろすことができる。そのため、メンテナンス時の作業が容易になる。
【００２０】
本発明において、支持部材は、被加工物に対して加工を行いながらスピンドルがリニア駆動される負荷時と、被加工物に対して加工を行わない状態でスピンドルがリニア駆動される無負荷時とのいずれにおいてもスピンドルを支持するように構成され、負荷時におけるスピンドルのＺ軸方向への送り速度が、無負荷時におけるスピンドルのＺ軸方向の送り速度よりも遅くなるように構成されていることが好ましい。このように構成すると、被加工物の加工時間を短縮させつつ、樹脂で形成された当接面を備える支持部材の寿命を延ばすことができる。すなわち、支持部材の寿命は、支持部材の当接面にかかる面圧Ｐと、スピンドルの送り速度Ｖとの積であるＰＶ値によって決定され、このＰＶ値が小さい程、支持部材の寿命が延びることになる。そのため、面圧Ｐが大きな負荷時には送り速度Ｖを遅くすることでＰＶ値を小さくし、支持部材の寿命を延ばし、一方、面圧Ｐの小さな無負荷時には送り速度Ｖを速くすることで、加工時間を短縮させ、しかもそのＰＶ値を負荷時のＰＶ値程度もしくはそれ以下にすることによって、負荷時および無負荷時のいずれにおいてもＰＶ値を小さくすることができ、その結果、当接面が樹脂で形成された支持部材であっても、その寿命を延ばすことができる。また、無負荷時における送り速度Ｖを上述のように速くすることで、被加工物のセッティングから加工完了までの加工時間を短縮させることができる。
【００２１】
また、本発明は、水平方向で互いに直交するＸ軸およびＺ軸と、Ｘ軸およびＺ軸に直交するＹ軸との３軸を制御軸とし、被加工物に対して加工を行うスピンドルと、スピンドルを保持する本体部と、スピンドルをＺ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構とを備えるとともに、リニア駆動機構は、スピンドルをＺ軸方向へ案内するとともに被加工物の加工時にスピンドルを支持するリニアガイドを備え、被加工物に対する加工待ちの状態では、スピンドルの少なくとも一部は本体部の内部に収納され、かつ、被加工物に対する加工時には、加工待ちの状態で本体部の内部に収納されたスピンドルの収納部分の少なくとも一部が本体部からＺ軸方向へ突出する横形マシニングセンタの制御方法において、リニアガイドに加え、少なくとも被加工物の加工時に、スピンドルをＺ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材を備えるとともに、支持部材は、スピンドルに当接する樹脂で形成された当接面を備え、支持部材は、さらに、被加工物に対して加工を行いながらスピンドルがリニア駆動される負荷時と、被加工物に対して加工を行わない状態でスピンドルがリニア駆動される無負荷時とのいずれにおいてもスピンドルを支持するように構成され、負荷時におけるスピンドルのＺ軸方向への送り速度が、無負荷時におけるスピンドルのＺ軸方向の送り速度よりも遅いことを特徴とする。
【００２２】
本発明における横形マシニングセンタは、負荷時におけるスピンドルのＺ軸方向への送り速度が、無負荷時におけるスピンドルのＺ軸方向の送り速度よりも遅くなるように制御されている。そのため、負荷時および無負荷時のいずれにおいてもＰＶ値を小さくすることができ、その結果、当接面が樹脂で形成されていても、支持部材の寿命を延ばすことができる。また、無負荷時における送り速度を速くすることで、被加工物のセッティングから加工完了までの加工時間を短縮させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明にかかる横形マシニングセンタでは、被加工物に加工を施すスピンドルが本体部から水平方向へ突出した場合であっても、加工反力に十分に耐え得る剛性を備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（横形マシニングセンタの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる横形マシニングセンタ１を示す側面図である。図２は、図１に示す横形マシニングセンタ１の構成を一部透視した状態で側面から見た側面説明図である。図３は、図１に示す横形マシニングセンタ１の構成を一部透視した状態で正面から見た正面説明図である。図４は、図１に示す横形マシニングセンタ１の構成を一部透視した状態で上面から見た上面説明図である。なお、図２から図４は、横形マシニングセンタ１の構成部材の位置関係を説明するための説明図であり、一定の断面を表した図面ではない。
【００２６】
本形態の横形マシニングセンタ１は、水平方向で互いに直交するＸ軸およびＺ軸と、これらのＸ軸およびＺ軸に直交する垂直方向のＹ軸との３軸を制御軸としており、Ｚ軸方向へ移動して被加工物（図示省略）に加工を施す略円柱状のスピンドル２と、スピンドル２を保持するとともにＹ軸方向へ移動する四角柱状のヘッド３と、スピンドル２およびヘッド３を保持するとともにＸ軸方向へ移動する本体部４とを備えている。すなわち、本形態の横形マシニングセンタ１では、Ｘ軸方向へは、ヘッド３とスピンドル２とを保持した状態で本体部４が移動するように構成され、Ｙ軸方向へは、スピンドル２を保持した状態で本体部４に対してヘッド３が移動するように構成され、Ｚ軸方向へは、本体部４およびヘッド３に対してスピンドル２が移動するように構成されている。
【００２７】
すなわち、本形態の横形マシニングセンタ１は、被加工物に対する加工待ちの状態では、スピンドル２の一部は本体部４の内部に収納され、かつ、被加工物に対する加工時には、加工待ちの状態で本体部４の内部に収納されたスピンドル２の収納部分の一部が本体部４からＺ軸方向へ突出するいわゆるクイルタイプの横形マシニングセンタである。
【００２８】
なお、被加工物は、図１において、本体部４の左方に離間して配置された被加工物保持機構（図示省略）によって保持されており、Ｚ軸方向へ移動するスピンドル２の先端に取り付けられた工具によって、所定の加工が施されるようになっている。この被加工物保持機構は、横形マシニングセンタ１の一部を構成している。なお、本形態の説明では、横形マシニングセンタ１の左右方向（図１における紙面垂直方向）をＸ軸方向、上下方向（図１における上下方向）をＹ軸方向、前後方向（図１における左右方向）をＺ軸方向とし、特に、スピンドル２が被加工物から遠ざかる方向をＺ１方向、スピンドル２が被加工物の近づく方向をＺ２方向とする。
【００２９】
本体部４は、スピンドル２の移動方向となるＺ軸方向に開口した略角筒形状に形成されており、ベース５に対してＸ軸方向へ移動可能に構成されている。
【００３０】
ベース５には、本体部４をＸ軸方向へ案内するため、Ｘ軸方向へ伸びた平行な２本の長尺状のＸ軸送り用ガイドレール６と、本体部４をＸ軸方向へ送る１本の長尺状のＸ軸送り用ボールネジ７の両端側を回転可能に支持する２つの円筒状の軸受８をそれぞれ保持する軸受保持部材９、１０が固定されている。一方の軸受保持部材１０には、Ｘ軸送り用ボールネジ７を回転駆動するＸ軸送り用モータ１１が固定されている。Ｘ軸送り用モータ１１の出力軸は、Ｘ軸送り用ボールネジ７の一端とカップリング１２を介して接続されている。
【００３１】
本体部４の底面には、Ｘ軸送り用ガイドレール６に摺動自在に嵌合するＸ軸送り用ガイドブロック１３が固定されている。より具体的には、本体部４の底面の４隅近傍に４つのＸ軸送り用ガイドブロック１３が固定されており（図４参照）、１本のＸ軸送り用ガイドレール６に対して２つのＸ軸送り用ガイドブロック１３が摺動自在になっている。これらのＸ軸送り用ガイドブロック１３とＸ軸送り用ガイドレール６とによって、本体部４をＸ軸方向へ案内するようになっている。
【００３２】
また、本体部４の底面におけるＺ軸方向に略中心位置には、Ｘ軸送り用ボールネジ７と螺合するＸ軸送り用ナット２２が保持されたナット保持部１４が固定されている。Ｘ軸送り用ボールネジ７、Ｘ軸送り用ナット２２、Ｘ軸送り用ガイドブロック１３、Ｘ軸送り用ガイドレール６およびＸ軸送り用モータ１１等によって、本体部４をＸ軸方向へリニア駆動するＸ軸送り機構が構成されている。
【００３３】
本体部４には、ヘッド３をＹ軸方向へ案内するため、Ｙ軸方向へ伸びた平行な２本の長尺状のＹ軸送り用ガイドレール１５が固定されている。より具体的には、２本のＹ軸送り用ガイドレール１５は、本体部４のＺ２方向の側面（図１における左側の側面）にヘッド３を挟むように固定されている。これらのＹ軸送り用ガイドレール１５には、ヘッド３に固定された後述のＹ軸送り用ガイドブロック２５が摺動自在に嵌合されている。
【００３４】
また、本体部４には、ヘッド３をＹ軸方向へ送る１本の長尺状のＹ軸送り用ボールネジ１６の両端側を回転可能に支持する２つの円筒状の軸受１７がそれぞれ固定されている。より具体的には、２つの軸受１７のうち一方は、本体部４の上端に固定され、他方は、本体部４の下端側に固定されている。Ｙ軸送り用ボールネジ１６には、ヘッド３に保持された後述のＹ軸送り用ナット３０が螺合されている。
【００３５】
さらに、本体部４の上端には、Ｙ軸送り用ボールネジ１６を回転駆動するＹ軸送り用モータ１８が保持されたモータ保持部材１９が固定されている。モータ保持部材１９は略円筒形状に形成されており、その内周側で、Ｙ軸送り用モータ１８の出力軸が、Ｙ軸送り用ボールネジ１６の一端とカップリング２０を介して接続されている。
【００３６】
また、本体部４には、ヘッド３を上方向へ駆動する際のＹ軸送り用モータ１８の駆動負荷を軽減するために、２本の長尺状のバランスシリンダ２１が平行に取り付けられている。より具体的には、図２に示すようにバランスシリンダ２１を構成する長尺状のシリンダロッド２１ａの先端（下端）が本体部４の下端側に固定され、シリンダ本体２１ｂの下端がヘッド３を構成する後述のヘッド本体部材２３に固定されている。バランスシリンダ２１では、ヘッド３の自重とほぼバランスするように、常時圧力がかかっており（すなわちヘッド３を上方向に付勢する力が働いており）、それによって、ヘッド３を上方向へ駆動する際のＹ軸送り用モータ１８の駆動負荷が軽減されている。
【００３７】
（ヘッドおよびスピンドルの構成）
図５は、図１に示すヘッド３およびスピンドル２の構成を一部透視した状態で側面から見た側面説明図である。図６は、図５に示すヘッド３およびスピンドル２の構成を一部透視した状態で正面から見た正面説明図である。図７は、図５に示すヘッド３およびスピンドル２の構成を一部透視した状態で上面から見た上面説明図である。図８は、図５に示すヘッド本体部材２３を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。図９は、図５に示すヘッド天板部材２４を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。図１０は、図５に示すスピンドル保持部材３２を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。なお、図５から図７は、ヘッド３およびスピンドル２の構成部材の位置関係を説明するための説明図であり、一定の断面を表した図面ではない。
【００３８】
図５から図７に示すように、四角柱状のヘッド３は、ヘッド本体部材２３とヘッド天板部材２４とをその骨格として備え、Ｚ軸方向に開口した本体部４に嵌まり込むように配設されている。ヘッド３は上述したように、スピンドル２のＺ軸方向の移動を許容するとともに、スピンドル２を保持した状態で本体部４に対してＹ軸方向へ移動可能とされている。ヘッド本体部材２３には、Ｙ軸送り用ガイドレール１５に摺動自在に嵌合する４つのＹ軸送り用ガイドブロック２５や、スピンドル２を支持するとともにＺ軸方向の移動を案内する円筒状の支持部材２６等が固定されている。ヘッド天板部材２４には、スピンドル２をＺ軸方向へ案内する２本の長尺状のＺ軸送り用ガイドレール２７、スピンドル２をＺ軸方向へ送る１本の長尺状のＺ軸送り用ボールネジ２８の両端側を回転可能に支持する２つの軸受２９、Ｚ軸送り用ボールネジ２８を回転駆動するＺ軸送り用モータ３１等が固定されている。
【００３９】
また、スピンドル２は、このスピンドル２を保持するスピンドル保持部材３２とともにヘッド３に対してＺ軸方向へ移動可能に構成されている。スピンドル保持部材３２には、Ｚ軸送り用ガイドレール２７に摺動自在に嵌合する４つのＺ軸送り用ガイドブロック３３や、スピンドル２を構成する加工軸３４を回転駆動する加工用モータ３５等が固定されている。
【００４０】
以下、これらの構成を具体的に説明する。
【００４１】
ヘッド本体部材２３は、図８に示すように、略長方形状でかつ薄板状の底面部２３ａと、底面部２３ａのＺ２方向端から垂直に立ち上がった薄板状の前面部２３ｂと、底面部２３ａから垂直に立ち上がるとともに、前面部２３ｂに直交する２つの平行な薄板状の側面部２３ｃとを備えている。
【００４２】
前面部２３ｂは、２つの側面部２３ｃよりもＸ軸方向外側（図８（Ｃ）における上下両方向）にそれぞれ突出するガイドブロック固定部２３ｂ１を、前面部２３ｂのＸ方向の中心線に対して対称に備えており、このガイドブロック固定部２３ｂ１の背面にＹ軸送り用ガイドブロック２５が固定されている。より具体的には、図６、図７に示すように、略矩形状をなす前面部２３ｂのＺ１方向側の面の４隅の近傍において、４つのＹ軸送り用ガイドブロック２５がガイドブロック固定部２３ｂ１に固定されており、１本のＹ軸送り用ガイドレール１５に対して２つのＹ軸送り用ガイドブロック２５が摺動自在になっている。Ｙ軸送り用ガイドブロック２５とＹ軸送り用ガイドレール１５とによって、ヘッド３をＹ軸方向へ案内するようになっている。
【００４３】
図８（Ａ）に示すように、前面部２３ｂの略中心位置には円形の貫通孔２３ｄが形成されており、この貫通孔２３ｄに、支持部材２６が固定されている。ここで、図５に示すように前面部２３ｂは、ヘッド３のＺ２方向端、すなわち、スピンドル２の突出方向端に位置することから、貫通孔２３ｄに固定された支持部材２６は、スピンドル２が突出する突出側において、ヘッド３に配設されている。また、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３とＺ軸送り用ガイドレール２７とから構成される後述のリニアガイドの配設位置に比べ、支持部材２６は、より被加工物側に位置するように配設されている。なお、支持部材２６の詳細な構成については後述する。
【００４４】
貫通孔２３ｄの上方には、前面部２３ｂの上端面から貫通孔２３ｄの方向に凹んだ領域となる凹部２３ｂ２が形成されている。この凹部２３ｂ２には、前面部２３ｂのＸ方向（図８（Ａ）における左右方向）の中心線に対して対称に２つの段差面２３ｂ３が形成されている。
【００４５】
２つの側面部２３ｃの上端面２３ｃ１は、前面部２３ｂの段差面２３ｂ３と同一面になるように形成されており、段差面２３ｂ３および上端面２３ｃ１は、ヘッド天板部材２４が載置される載置面となっている。また、２つの側面部２３ｃには、Ｘ軸方向外側（図８（Ｃ）における上下両方向）にそれぞれ突出するシリンダ固定部２３ｅが、ヘッド本体部材２３のＸ方向の中心線に対して対称に設けられている。この２つのシリンダ固定部２３ｅにはそれぞれバランスシリンダ２１が固定されている。さらに、一方（図８（Ｃ）における下側）の側面部２３ｃには、底面部２３ａに形成されＹ軸送り用ボールネジ１６が挿通される円形の貫通孔２３ｆと、その貫通孔２３ｆに対し同心状に湾曲し、Ｙ軸方向へ伸ばされた湾曲部２３ｃ２が形成されている。
【００４６】
底面部２３ａのＺ１方向端には、図５に示すように、ブラケット３７が固定されており、このブラケット３７に、スピンドル２のＺ軸方向位置を検出するための位置検出センサ３８が取り付けられている。
【００４７】
ヘッド天板部材２４は、図９に示すように、厚板状部材であり、その底面２４ａのＸ方向中心には、Ｚ軸方向に延びる凹溝２４ｂが形成されている。この凹溝２４ｂには、２つの軸受２９をそれぞれ保持するリング状の軸受保持部２４ｃ、２４ｄが、Ｚ軸方向に離間した状態で底面２４ａ側に突出するように形成されている。ここで、軸受保持部２４ｃ、２４ｄはＺ軸送り用ボールネジ２８を全周で囲むように円筒状とされ、かつ、Ｙ軸方向へのスペースを節約するため、その下端側が平坦部２４ｅ１、２４ｅ２とされている。
【００４８】
また、図６に示すように、底面２４ａにおける凹溝２４ｂのＸ方向外側にはそれぞれ、２つのＺ軸送り用ガイドレール２７が平行に固定されている。Ｚ軸送り用ガイドレール２７とヘッド天板部材２４とはＺ軸方向でほぼ同じ長さになっている。さらに、Ｚ軸送り用ガイドレール２７の外側で、底面２４ａが、段差面２３ｂ３および上面２３ｃ１からなるヘッド本体部材２３の載置面に載置されている。ヘッド天板部材２４がヘッド本体部材２３に載置された状態では、図５に示すように、ヘッド本体部材２３の前面部２３ｂの前面（Ｚ２方向側の面）と、ヘッド天板部材２４の図９（Ｂ）における左端面（Ｚ２方向側の面）がほぼ同一面となっており、ヘッド３の骨格は、Ｘ方向から見ると、水平方向に伸びた棒状となっている。
【００４９】
ヘッド天板部材２４のＸ方向一端側（図９（Ｂ）における上側端）には、上面側に向かって突出する円筒状のナット保持部２４ｅが形成されている。このナット保持部２４ｅの内周側には、Ｙ軸送り用ボールネジ１６に螺合するＹ軸送り用ナット３０が保持されている。このＹ軸送り用ナット３０、Ｙ軸送り用ボールネジ１６、Ｙ軸送り用ガイドブロック２５、Ｙ軸送り用ガイドレール１５およびＹ軸送り用モータ１８等によって、ヘッド３をＹ軸方向へリニア駆動するＹ軸送り機構が構成されている。ヘッド天板部材２４がヘッド本体部材２３に載置された状態では、ヘッド本体部材２３の貫通孔２３ｆとナット保持部２４ｅとの軸心がほぼ一致するようになっている。
【００５０】
また、ヘッド天板部材２４のＺ１方向端（図９（Ｂ）における右端）には、図５、図７に示すように、モータ取付板３９が固定されており、このモータ取付板３９にＺ軸送り用モータ３１が取り付けられている。Ｚ軸送り用モータ３１の出力軸は、Ｚ軸送り用ボールネジ２８の一端とカップリング４０を介して接続されている。
【００５１】
図５に示すように、ヘッド天板部材２４の上面のＺ１方向端側には、Ｚ軸送り用モータ３１および加工用モータ３５を駆動、制御するための制御ボックス４１が固定されている。この制御ボックス４１の側方では、ブラケット４２がヘッド天板部材２４の上面に固定されており、このブラケット４２に、加工用モータ３５を駆動、制御するための配線を備えたケーブルベア４３の一端が固定されている。また、ケーブルベア４３の他端は、スピンドル保持部材３２に固定されている。
【００５２】
スピンドル保持部材３２は、図１０に示すように、貫通孔３２ａが形成された前面部３２ｂと、前面部３２ｂと平行かつＺ１方向に離間した状態で配置され、加工用モータ３５を固定するモータ固定部３２ｃとを備えている。また、スピンドル保持部材３２の上面３２ｄには、Ｚ軸送り用ボールネジ２８に螺合するＺ軸送り用ナット４５を保持するナット保持部３２ｅが設けられている。
【００５３】
図５、図１０に示すように、前面部３２ｂの前面３２ｂ１（Ｚ２方向側の面）には、スピンドル２が固定されている。また、前面部３２ｂの貫通孔３２ａには、スピンドル２を構成する加工軸３４が挿通されている。
【００５４】
上面３２ｄには、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３が固定されている。より具体的には、略矩形状をなす上面３２ｄの４隅近傍に４つのＺ軸送り用ガイドブロック３３が固定されており、１本のＺ軸送り用ガイドレール２７に対して２つのＺ軸送り用ガイドブロック３３が摺動自在になっている。４つのＺ軸送り用ガイドブロック３３と２本のＺ軸送り用ガイドレール２７とによって、スピンドル２をＺ軸方向に案内するとともに被加工物の加工時にスピンドル２を支持するリニアガイドが構成されている。また、Ｚ軸送り用ボールネジ２８、Ｚ軸送り用ナット４５、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３、Ｚ軸送り用ガイドレール２７、Ｚ軸送り用モータ３１、軸受２９およびカップリング４０によって、スピンドル２をＺ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構としてのＺ軸送り機構が構成されている。このＺ軸送り機構は、図５に示すように、スピンドル２の上側に配設されている。
【００５５】
ナット保持部３２ｅは、上面３２ｄの中心よりややＺ２方向にずれた位置で上側に突出するように設けられている。Ｚ軸送り用ナット４５がＺ軸送り用ボールネジ２８に螺合した状態では、図５に示すように、ナット保持部３２ｅは、Ｚ軸方向で、ヘッド天板部材２４の軸受保持部２４ｃと軸受保持部２４ｄとの間に位置するようになっている。
【００５６】
モータ固定部３２ｃには、モータ取付板４６が固定されており、このモータ取付板４６に加工用モータ３５が取り付けられている。加工用モータ３５の出力軸は、加工軸３４の一端とカップリング４７を介して接続されている。
【００５７】
スピンドル保持部材３２の底面には、位置検出センサ３８と協働してスピンドル２のＺ方向位置を検出するリニアスケール４８が位置検出センサ３８と対向するように固定されている。
【００５８】
スピンドル２は、加工軸３４と、内周側において加工軸３４を軸受（図示省略）を介して回転可能に保持する略円筒状の固定側部材４９（図５参照）とを備えており、スピンドル２全体としては、略円柱形状に形成されている。
【００５９】
加工軸３４は、その先端（カップリング４７の接続側を一端とした場合の他端）に所定の工具が取り付けられるようになっている。そして、加工軸３４は、加工用モータ３５によって回転駆動されて、被加工物に対して所定の加工を施すようになっている。
【００６０】
固定側部材４９は、フランジ部４９ａを有しており、このフランジ部４９ａがスピンドル保持部材３２の前面３２ｂ１に固定されている。また、固定側部材４９の外周面４９ｂが支持部材２６によって支持されている。
【００６１】
図１および図５に示すように、スピンドル２がＺ１方向端（図示右端）に位置する場合、すなわち、スピンドル２がＺ軸方向で停止し、被加工物に対して加工を行うために待機している加工待ちの状態にあるときには、スピンドル２の図５での左端が支持部材２６に支持されている。このとき、スピンドル２の大部分がヘッド３および本体部４の内部に収納されている。また、被加工物の加工時には、スピンドル２は、支持部材２６に支持されながら、ヘッド３および本体部４に対してＺ２方向に移動して、ヘッド３および本体部４から突出するようになっている。このように、本形態では、スピンドル２は、支持部材２６によって常時支持されるようになっている。また、被加工物の加工時であっても、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３は、ヘッド３の内部に位置するようになっている。
【００６２】
（支持部材の構成）
図１１は、図５に示す支持部材２６を示す断面図である。図１２は、図１１に示す支持部材２６のＦ部を拡大して示す拡大図である。
【００６３】
支持部材２６は、図１１に示すように、略円筒形状の金属性の基体部５１と、基体部５１の内周面に沿って形成された樹脂層５２とを備え、全体として略円筒形状に形成されている。
【００６４】
支持部材２６は、より具体的には、段付の円筒形状に形成されている。すなわち、基体部５１の外周面は、第１円形外周面５１ａと、第１円形外周面５１ａより大径の第２円形外周面５１ｂと、第２円形外周面５１ｂよりも大径の第３円形外周面５１ｃと、第１円形外周面５１ａよりも大径でかつ第２円形外周面５１ｂよりも小径の第４円形外周面５１ｄとを備えており、第円形１外周面５１ａと第２円形外周面５１ｂと第３円形外周面５１ｃと第４円形外周面５１ｄとはこの順番でＺ軸方向（Ｚ２方向）に配設されている。また、第２円形外周面５１ｂと第３円形外周面５１ｃとの間に形成された円輪状の段差面５１ｇは、ヘッド本体部材２３の前面部２３ｂの前面（Ｚ２方向側の面）に当接するようになっており、支持部材２６は、段差面５１ｇが前面部２３ｂの前面に当接した状態で、かつ、第２円形外周面５１ｂがヘッド本体部材２３の貫通孔２３ｄに嵌め込まれた状態で、ヘッド本体部材２３に固定されている。
【００６５】
基体部５１には、第１円形外周面５１ａから内周面に貫通する給油孔５１ｅと、第３円形外周面５１ｃから内周面に貫通する給油孔５１ｆとの２つの給油孔が形成されている。
【００６６】
樹脂層５２は、基体部５１の内周面に沿って薄肉円筒状に形成されており、その厚みは、たとえば、１．５ｍｍである。また、樹脂層５２は、たとえば、潤滑性を有する樹脂で形成されており、本形態では、樹脂層５２はエチレン−クロロトリフルオロエチレンで形成されている。なお、樹脂層５２に用いられる樹脂としては、エチレン−クロロトリフルオロエチレンには限定されず、種々の樹脂を用いることが可能であるが、潤滑性を有する樹脂を用いることが、スピンドル２と支持部材２６との間に生じる摩擦を低減する上で好ましい。たとえば、２液性エポキシ樹脂ベースの合成樹脂を用いることもできる。
【００６７】
樹脂層５２の表面、すなわち、支持部材２６の内周面は、スピンドル２を構成する固定側部材４９の外周面４９ｂ、すなわち、スピンドル２の外周面に当接する当接面２６ａとなっている。この当接面２６ａと外周面４９ａとの間にはわずかなクリアランスが設けられており、本形態では、直径差で約０．０２ｍｍのクリアランスが設けられている。
【００６８】
図１２に示すように、当接面２６ａには、螺旋状の油溝２６ａ１が形成されている。上述した２つの給油孔５１ｅ、５１ｆはともに樹脂層５２を貫通しており、給油孔５１ｅ、５１ｆを介して油溝２６ａ１に潤滑油が供給されるようになっている。
【００６９】
なお、本形態では、樹脂層５２は、基体部５１の内周面に液体状のエチレン−クロロトリフルオロエチレンが注入された後、この液体状のエチレン−クロロトリフルオロエチレンが硬化して形成される。また、液体状のエチレン−クロロトリフルオロエチレンが硬化した後に油溝２６ａ１が加工される。なお、上述した２液性エポキシ樹脂ベースの合成樹脂を液体状として、基体部５１の内周面に注入した後に硬化させて、樹脂層５２を形成することもできる。
【００７０】
（横形マシニングセンタの動作）
以上のように構成された横形マシニングセンタ１では、以下のように被加工物に対する加工が行われる。
【００７１】
まず、図１において、本体部４の左方に離間して配置された被加工物保持機構（図示省略）に被加工物が保持される。このとき、スピンドル２は、図５に示すようにヘッド３に対してＺ１方向端に位置する加工待ちの状態になっており、被加工物とスピンドル２の先端とはＺ軸方向で離れた状態にある。また、このときには、スピンドル２の大部分がヘッド３および本体部４の内部に収納されている。
【００７２】
この状態で、被加工物に対して、スピンドル２のＸ軸方向およびＹ軸方向に位置決めがされる。より具体的には、Ｘ軸送り用ボールネジ７等によって構成されたＸ軸送り機構によって、ヘッド３とスピンドル２とを保持した状態で本体部４が移動して、被加工物に対するＸ軸方向に位置決めがされる。また、Ｙ軸送り用ボールネジ１６等によって構成されたＹ軸送り機構によって、スピンドル２を保持した状態で本体部４に対してヘッド３が移動して被加工物に対するＹ軸方向に位置決めがされる。
【００７３】
その後、図１３に示すように、Ｚ軸送り機構によって、スピンドル２が、スピンドル保持部材３２とともに被加工物に向かってＺ軸方向に移動して、ヘッド３および本体部４から突出する。すなわち、スピンドル２は支持部材２６に支持されつつ、支持部材２６から突出していく。より具体的には、Ｚ軸送り用モータ３１によって回転駆動されたＺ軸送り用ボールネジ２８によって、Ｚ軸送り用ナット４５を保持したスピンドル保持部材３２がＺ軸方向（Ｚ２方向）へリニア駆動される。その際には、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３とＺ軸送り用ガイドレール２７とから構成されるリニアガイドによって、スピンドル保持部材３２およびスピンドル２がＺ軸方向（Ｚ２方向）へ案内される。本形態では、スピンドル２が支持部材２６によって常時支持されていることから、支持部材２６によってもスピンドル２はＺ軸方向に案内される。
【００７４】
スピンドル２が所定の距離だけＺ軸方向（Ｚ２方向）へ移動すると、スピンドル２の先端に取り付けられた工具が被加工物に当接して、被加工物に対する加工が行われる。被加工物に対する加工は、加工用モータ３５によって加工軸３４を回転駆動させながら、スピンドル２がさらにＺ軸方向へ移動して行われる。また、被加工物に対する加工は、Ｘ軸送り機構またはＹ軸送り機構によって、スピンドル２のＸ軸方向またはＹ軸方向の位置を変更しながら行われる。被加工物に対する加工時には、スピンドル２に生じる加工反力は、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３とＸ軸送り用ガイドレール２７とによって構成されるリニアガイドおよび支持部材２６に支持されている。このスピンドル２に生じる加工反力の方向は、被加工物の加工状態によって変化する。この加工方向の変化に応じて、支持部材２６は、Ｚ軸方向と略直交する方向でスピンドル２を支持している。なお、スピンドル２の先端からリニアガイド部、すなわち、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３までの距離に比べて、スピンドル２の先端から支持部材２６までの距離は短いため、スピンドル２に生じる加工反力に基づいて支持部材２６にかかるモーメントは、リニアガイドにかかるモーメントに比べて小さくなる。
【００７５】
ここで、本形態では、上述のように支持部材２６は常時スピンドル２を支持するように構成されている。すなわち、支持部材２６は、被加工物に対して加工を行いながらスピンドル２がＺ軸方向へリニア駆動される負荷時と、被加工物に対して加工を行わない状態でスピンドル２がＺ軸方向へリニア駆動される無負荷時とのいずれにおいても、スピンドル２を支持している。
【００７６】
また、本形態では、負荷時におけるスピンドル２のＺ軸方向への送り速度Ｖが、無負荷時におけるスピンドル２のＺ軸方向への送り速度Ｖよりも遅くなるように制御されている。すなわち、スピンドル２の先端に取り付けられた工具が被加工物に当接するまでは、スピンドル２は高速でＺ軸方向へ送られる。その送り速度Ｖは、たとえば、５０ｍ／分である。また、スピンドル２の先端に取り付けられた工具が被加工物に当接して加工が行われる際には、スピンドル２は低速で、Ｚ軸方向へ送られる。あるいは、スピンドル２のＸ軸方向またはＹ軸方向の位置を変更しながら、スピンドル２は低速でＺ軸方向へ送られる。その送り速度Ｖは、たとえば、１ｍ／分である。なお、支持部材２６の当接面２６ａとスピンドル２の外周面４９ｂとの間には、上述のように、クリアランスが設けられていることから、無負荷時には、スピンドル２の自重は、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３とＺ軸送り用ガイドレール２７とから構成されるリニアガイドによって支持されており、支持部材２６の当接面２６ａにかかる面圧Ｐはほとんど無視できる。また、負荷時に支持部材２６の当接面２６ａにかかる面圧Ｐは、たとえば、３ｋｇ／ｃｍ２である。
【００７７】
上述したスピンドル２のＺ軸方向への送り速度Ｖは、以下のように制御される。すなわち、スピンドル２が被加工物に当接するＺ方向の座標位置は予め計算されて設定されている。この設定された座標位置になるまでは、スピンドル２は、高速でＺ軸方向に送られる。また、この設定された座標位置になると、すなわち、スピンドル２が被加工物に当接すると、スピンドル２は低速でＺ軸方向へ送られる。Ｚ軸方向の座標位置の検出は、位置検出センサ３８とリニアスケール４８とによって行われている。なお、計算された座標位置は、スピンドル２の動きを制御するプログラム上で設定されている。
【００７８】
被加工物に対する加工が終了すると、Ｚ軸送り機構によって、スピンドル２は、Ｚ１方向端まで移動して加工待ちの状態になる。また、Ｙ軸送り機構によって、スピンドル２を保持した状態でヘッド３が所定の待機位置まで移動し、Ｘ軸送り機構によって、ヘッド３とスピンドル２とを保持した状態で本体部４が所定の位置まで移動する。
【００７９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の横形マシニングセンタ１は、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３とＺ軸送り用ガイドレール２７とから構成されるリニアガイドに加え、被加工物の加工時に、スピンドル２をＺ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材２６を備えている。そのため、加工待ちの状態で本体部４の内部に収納されたスピンドル２の収納部分が本体部４からＺ軸方向へ突出して被加工物を加工する際に、スピンドル２に生じる加工反力をリニアガイドと支持部材２６の両者によって受けることができる。したがって、スピンドル２が本体部４からＺ軸方向へ突出した状態で、被加工物に加工を行うように構成されたクイルタイプの横形マシニングセンタ１であっても、スピンドル２に生じる加工反力に十分に耐え得る剛性を備えることができる。
【００８０】
本形態では、支持部材２６は、スピンドル２に当接する当接面２６ａが樹脂によって形成されている。そのため、スピンドル２を支持する支持部材２６を構成として追加した場合であっても、スピンドル２がＺ軸方向へリニア駆動される際のスピンドル２と支持部材２６との間に生じる摩擦抵抗を低減することができ、スピンドル２のリニア駆動が円滑になる。
【００８１】
特に、本形態では、当接面２６ａは、潤滑性の樹脂であるエチレン−クロロトリフルオロエチレンで形成されている。そのため、スピンドル２と支持部材２６との間に生じる摩擦抵抗をさらに低減することができる。また、エチレン−クロロトリフルオロエチレンは、熱膨張がほとんど発生しないため、雰囲気温度の上昇に伴うスピンドル２と支持部材２６との間に生じる摩擦抵抗の増加もほとんど無視することができる。なお、２液性エポキシ樹脂ベースの合成樹脂を用いて当接面２６ａを形成した場合であっても、エチレン−クロロトリフルオロエチレンを用いるのと同様の効果を得ることができる。
【００８２】
本形態では、支持部材２６の当接面２６ａには、螺旋状の油溝２６ａ１が形成されており、給油孔５１ｅ、５１ｆを介して油溝２６ａ１に潤滑油が供給されるようになっている。そのため、油溝２６ａ１に供給された潤滑油によって、スピンドル２がＺ軸方向へリニア駆動される際のスピンドル２と支持部材２６との間に生じる摩擦抵抗を一層低減することができる。
【００８３】
本形態では、支持部材２６は、ヘッド３および本体部４からスピンドル２が突出する突出側に配設されている。そのため、被加工物に加工を施すスピンドル２の先端と、支持部材２６との距離を小さくすることができ、スピンドル２に生じる加工反力に基づいて支持部材２６にかかるモーメントが小さくなる。したがって、スピンドル２に生じる加工反力に十分に耐えることができる。
【００８４】
本形態では、Ｚ軸送り用ボールネジ２８、Ｚ軸送り用ナット４５、Ｚ軸送り用ガイドブロック３３、Ｚ軸送り用ガイドレール２７、Ｚ軸送り用モータ３１、軸受２９およびカップリング４０によって構成されたリニア駆動機構（Ｚ軸送り機構）が、スピンドル２の上側に配設されている。そのため、リニア駆動機構がスピンドルの下側に配設されている場合と比較して、被加工物を加工するスピンドル２の位置をリニア駆動機構のスペース分だけ低くすることができる。すなわち、被加工物の取り扱い位置をリニア駆動機構のスペース分だけ低くすることができる。たとえば、スピンドル２のセンタ位置を装置の設置面から１００ｃｍ程度とすることができ、その結果、被加工物のセッティング等の作業が容易になる。また、メンテナンス時に加工用モータ３５をヘッド３から取り外す場合には、下側にリニア駆動機構がないため、加工用モータ３５を取り外してそのまま床面に降ろすことができる。そのため、メンテナンス時の加工用モータ３５の取外し作業が容易になる。
【００８５】
本形態では、支持部材２６は、被加工物に対して加工を行いながらスピンドル２がリニア駆動される負荷時と、被加工物に対して加工を行わない状態でスピンドル２がリニア駆動される無負荷時とのいずれにおいてもスピンドル２を支持するように構成されている。また、負荷時におけるスピンドル２のＺ軸方向への送り速度Ｖが、無負荷時におけるスピンドル２のＺ軸方向の送り速度Ｖよりも遅くなるよう制御されている。そのため、被加工物の加工時間を短縮させることができる。また、負荷時の送り速度はゆっくりとされているので、樹脂で形成された当接面２６ａを備える支持部材２６の寿命を延ばすことができる。
【００８６】
すなわち、支持部材２６の当接面にかかる面圧Ｐが大きな負荷時にはスピンドル２の送り速度Ｖを遅くし、面圧Ｐの小さな無負荷時には送り速度Ｖを速くすることで負荷時および無負荷時のいずれにおいても、支持部材２６の寿命を決定する面圧Ｐと送り速度Ｖとの積であるＰＶ値を小さくすることができる。そのため、スピンドル２の外周面に当接する当接面２６ａが樹脂で形成された支持部材２６であっても、その寿命を延ばすことができる。また、無負荷時における送り速度Ｖを速くすることで、被加工物のセッティングから加工完了までの加工時間を短縮させることができる。
【００８７】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。たとえば、上述した形態では、横形マシニングセンタ１は、クイルタイプの横形マシニングセンタ、すなわち、スピンドル２を保持するとともにＹ軸方向へ移動するヘッド３を備え、本体部４が、ヘッド３とスピンドル２とを保持した状態でＸ軸方向へ移動するように構成されていたが、この構成には限定されない。たとえば、ヘッド３を備えず、スピンドル２を本体部４が直接保持するように構成するとともに、被加工物を保持する被加工物保持機構がＹ軸方向へ移動するように構成しても良い。このように、クイルタイプ以外の横形マシニングセンタにも本発明は適用できる。
【００８８】
また、本体部４をベース５に固定して、被加工物保持機構がＸ軸方向へ移動するように構成しても良い。さらには、ヘッド３を備えず、スピンドル２を本体部４が直接保持するように構成するとともに本体部４をベース５に固定しても良い。この場合には、被加工物保持機構がＸ軸方向およびＹ軸方向へ移動するように構成すれば良い。さらに、上述した形態では、Ｚ軸方向への移動はスピンドル２のみで行っているが、本体部４をＺ軸方向へ一部、動くようにし、Ｚ軸方向の動きを本体部４とスピンドル２とが協働して受け持つようにしても良い。
【００８９】
また、上述した形態では、スピンドル２が常時、支持部材２６によって支持されるように構成されていたが、この構成には限定されない。たとえば、スピンドル２が、被加工物の加工時にのみ支持部材２６によって支持されるように構成しても、リニアガイドと支持部材２６とによって、被加工物の加工時にスピンドル２に生じる加工反力を支持することができるため、横形マシニングセンタ１は加工時の剛性を備えることができる。
【００９０】
さらに、支持部材２６は、当接面２６ａ１が樹脂で形成されたものには限定されず、たとえば、金属で形成された当接面を備えるすべり軸受、あるいは、玉軸受やころ軸受等の転がり軸受を支持部材として用いることもできる。さらにまた、支持部材２６を複数、設けるようにしても良い。また、支持部材２６は、必ずしもスピンドル２の突出側に配設されている必要はない。さらに、リニア駆動機構（Ｚ軸送り機構）は、従来のようにスピンドル２の下側に配置されていても良い。
【００９１】
さらにまた、スピンドル２の送り速度Ｖの制御方法は、上述した制御方法には限定されず、たとえば、負荷時の送り速度Ｖと無負荷時の送り速度Ｖとを同じ速度にしても良い。また、本発明は横形マシニングセンタに適用するのが好ましいが、スピンドルが水平方向にリニア駆動される全ての工作機械に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる横形マシニングセンタを示す側面図である。
【図２】図１に示す横形マシニングセンタの構成を一部透視した状態で側面から見た側面説明図である。
【図３】図１に示す横形マシニングセンタの構成を一部透視した状態で正面から見た正面説明図である。
【図４】図１に示す横形マシニングセンタの構成を一部透視した状態で上面から見た上面説明図である。
【図５】図１に示すヘッドおよびスピンドルの構成を一部透視した状態で側面から見た側面説明図である。
【図６】図５に示すヘッドおよびスピンドルの構成を一部透視した状態で正面から見た正面説明図である。
【図７】図５に示すヘッドおよびスピンドルの構成を一部透視した状態で上面から見た上面説明図である。
【図８】図５に示すヘッド本体部材を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。
【図９】図５に示すヘッド天板部材を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。
【図１０】図５に示すスピンドル保持部材を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１１】図５に示す支持部材を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す支持部材のＦ部を拡大して示す拡大図である。
【図１３】図５に示すスピンドルがヘッドから突出した状態を一部透視状態で見た側面説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  横形マシニングセンタ
２  スピンドル
３  ヘッド
４  本体部
６  Ｘ軸送り用ガイドレール
１５  Ｙ軸送り用ガイドレール
２６  支持部材
２６ａ  当接面
２７  Ｚ軸送り用ガイドレール
２８  Ｚ軸送り用ボールネジ
３１  Ｚ軸送り用モータ
３３  Ｚ軸送り用ガイドブロック
４５  Ｚ軸送り用ナット
４９  固定側部材
４９ａ  外周面
【図１】
2006116651.tif 000003
【図２】
2006116651.tif 000004
【図３】
2006116651.tif 000005
【図４】
2006116651.tif 000006
【図５】
2006116651.tif 000007
【図６】
2006116651.tif 000008
【図７】
2006116651.tif 000009
【図８】
2006116651.tif 000010
【図９】
2006116651.tif 000011
【図１０】
2006116651.tif 000012
【図１１】
2006116651.tif 000013
【図１２】
2006116651.tif 000014
【図１３】
2006116651.tif 000015