(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に支持されてワークが搭載可能なテーブルと、
軸線方向と直交する面に沿って送り方向が設定された工具が装着可能かつ該工具をその軸線回りに回転駆動可能な主軸ユニットと、
前記主軸ユニットを前記送り方向に案内かつ駆動する第１の案内駆動機構と、
前記テーブル又は前記主軸ユニットを前記工具の軸線方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構と、
を備え、
前記第１の案内駆動機構は、所定方向に動作可能な一対の直線案内駆動装置をそれらの動作方向が前記工具の軸線方向と直交する面内で互いに直交するように組み合わせた構成を有しており、各直線案内駆動装置は、前記動作方向に延びる軌道部材と、それら軌道部材に案内されて前記動作方向に移動可能な可動体と、前記可動体にねじ込まれて該可動体を前記動作方向に駆動可能なねじ軸と、そのねじ軸を回転駆動する駆動源とを有し、前記軌道部材は一対の縦壁部とそれらを結ぶ連結部とを有し、前記可動体が前記一対の縦壁部の間に配置され、
前記一対の直線案内駆動装置のそれぞれの軌道部材は、所定の案内装置により他の直線案内駆動装置の軌道部材の長手方向に移動可能に支持され、各直線案内駆動装置の可動体と前記主軸ユニットとが一体に移動可能に連結され、
前記可動体の両側面及び前記一対の縦壁部の内側面のそれぞれには、互いに対向する転動体転走面が前記ねじ軸の垂直中心線及び水平中心線に関してそれぞれ対称となるように複数組設けられ、前記可動体は各組の転動体転走面同士の間に介在された転動体により前記軌道部材に対して転がり案内されることを特徴とする切削加工機。
【請求項２】
前記主軸ユニットに設けられた回転部材が、当該主軸ユニットの外部から供給される流体圧によって回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の切削加工機。
【請求項３】
前記本体は四隅に配置された柱部材を水平方向の梁にて連結したフレーム構造を有し、前記柱部材の中間部には前記テーブルを支持するためのテーブル支持部材が取り付けられ、前記テーブルは前記テーブル支持部材の上方に配置され、前記柱部材の上端には前記第１の案内駆動機構が装着され、前記主軸ユニットは前記第１の案内駆動機構から前記テーブルに向かって吊り下げられていることを特徴とする請求項１または２に記載の切削加工機。
【請求項４】
前記本体は、複数の柱部材と、各柱部材の端部に配置される枠板と、各柱部材間に配置される壁板とを相互に溶接した構造を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切削加工機。
【請求項５】
前記枠板が前記柱部材の上端に溶接され、前記枠板に前記第１の案内駆動機構が取り付けられ、前記主軸ユニットは前記第１の案内駆動機構から前記テーブルに向かって吊り下げられていることを特徴とする請求項４に記載の切削加工機。
【請求項６】
前記枠板の下方にテーブル支持部材が配置され、該テーブル支持部材は前記柱部材と溶接され、前記テーブルは前記テーブル支持部材に支持されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の切削加工機。
【請求項７】
前記テーブル支持部材が前記柱部材の下端に溶接されていることを特徴とする請求項６に記載の切削加工機。
【請求項８】
前記柱部材が前記本体の四隅に配置されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の切削加工機。
【請求項９】
前記第２の案内駆動機構には、前記テーブルを前記工具の軸線方向に案内する直線案内装置と、その直線案内装置の可動部を介して前記テーブルを前記工具の軸線方向に駆動する駆動装置とが設けられ、
前記直線案内装置は、互いに同軸に組み合わされる一対のスプライン軸及びスプラインナットと、それらスプライン軸の外周とスプラインナットの内周とにそれぞれ設けられた多条の転走溝間に介在された多数の転動体とを備えるスプライン装置として構成され、
前記スプライン軸及び前記スプラインナットがそれぞれの軸線を前記テーブルの案内方向に向けて配置されるとともに、前記スプライン軸又は前記スプラインナットのいずれか一方が前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブルに連結され、他方が前記直線案内装置の固定部として前記本体に連結されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の切削加工機。
【請求項１０】
前記スプライン軸及び前記スプラインナットの軸線の延長上に前記テーブルの重心が位置していることを特徴とする請求項９に記載の切削加工機。
【請求項１１】
前記スプライン軸及び前記スプラインナットの軸線の延長上に前記テーブルのワーク取付面の中心が位置することを特徴とする請求項９に記載の切削加工機。
【請求項１２】
前記スプライン軸が中空円筒型に形成されて前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブルと連結され、前記駆動装置が送りねじ装置を具備し、前記送りねじ装置のねじ軸が前記スプライン軸の内部に挿入され、その送りねじ装置のナット又はねじ軸が前記スプライン軸と連結されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の切削加工機。
【請求項１３】
前記ねじ軸が前記スプライン軸の中心軸線上に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の切削加工機。
【請求項１４】
前記本体内には前記テーブルよりも下方に位置するようにして切り屑受けが設けられ、該切り屑受けには前記スプライン装置の可動部を囲う隔壁が設けられ、前記テーブルには前記隔壁の外側に重なるようにしてスカートが取り付けられていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の切削加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器を構成する小型部品の金型等の加工に適した切削加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金型の切削や研削加工には縦型のフライス盤が使用されている。典型的な縦型のフライス盤は、水平に載置されてＸ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）に移動可能なテーブルと、そのテーブルの上方に配置されてＺ軸方向（鉛直方向）の中心線の周りに回転駆動される主軸とを有しており、主軸又はテーブルがＺ軸方向に駆動される。主軸には種々の工具が取り付け可能であるが、金型の切削加工では主として直径２ｍｍ〜１０ｍｍ程度のエンドミルが使用されている。
【０００３】
上記の縦型のフライス盤では、ワークを加工する際に大きくて重いテーブルが前後左右に駆動されて比較的大きな慣性が生じる。テーブルの駆動方向はワークに対する工具の送り方向に一致しているため、慣性に対して適切な対策を講じておかないとテーブルの送り誤差が生じて加工精度が悪化する。そこで、従来のフライス盤では、慣性に対して十分な剛性を機械各部に与えたり、慣性を緩和するようブレーキ機構を設けたり、テーブルの送り過ぎが生じないようにその駆動シーケンス（プログラム）を調整する等の配慮をしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機械各部の剛性を高めると各部品がより一層に大きく重くなり、装置の設置スペースが増加し、コストも上昇する。ソフトウエアで対策する場合も手間がかかり、コストが上昇する。
【０００５】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等の情報・通信機器等の普及により、それらのケースの成型に使用する金型は著しく小さくなっており、その切削は軽切削の範疇に属するものが大半である。一例として、この種の用途に使用される金型素材の寸法は、長さ及び幅がそれぞれ３００ｍｍ、高さが２００ｍｍ程度である。このような小型のワークを切削するためには従来の縦型フライス盤は大き過ぎ、設備面で無駄がある。
【０００６】
そこで、本発明は、電子機器部品の金型の切削に好適な切削加工機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】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
請求項１の発明は、本体（２）と、前記本体に支持されてワーク（Ｗ）が搭載可能なテーブル（３）と、軸線方向と直交する面に沿って送り方向が設定された工具（１００）が装着可能かつ該工具をその軸線回りに回転駆動可能な主軸ユニット（５）と、前記主軸ユニットを前記送り方向に案内かつ駆動する第１の案内駆動機構（６）と、前記テーブル又は前記主軸ユニットを前記工具の軸線方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構（４）とを備え、前記第１の案内駆動機構（６）は、所定方向に動作可能な一対の直線案内駆動装置（４２Ａ，４２Ｂ）をそれらの動作方向が前記工具（１００）の軸線方向と直交する面内で互いに直交するように組み合わせた構成を有しており、各直線案内駆動装置は、前記動作方向に延びる軌道部材（４４）と、それら軌道部材に案内されて前記動作方向に移動可能な可動体（５１）と、前記可動体にねじ込まれて該可動体を前記動作方向に駆動可能なねじ軸（５０）と、そのねじ軸を回転駆動する駆動源（４７）とを有し、前記軌道部材は一対の縦壁部（４９，４９）とそれらを結ぶ連結部（４８）とを有し、前記可動体が前記一対の縦壁部の間に配置され、前記一対の直線案内駆動装置（４２Ａ，４２Ｂ）のそれぞれの軌道部材（４４）は、所定の案内装置（６０，６１）により他の直線案内駆動装置の軌道部材の長手方向に移動可能に支持され、各直線案内駆動装置の可動体（５１，５１）と前記主軸ユニット（５）とが一体に移動可能に連結され、前記可動体（５１）の両側面及び前記一対の縦壁部（４９，４９）の内側面のそれぞれには、互いに対向する転動体転走面（５１ａ，４９ａ）が前記ねじ軸（５０）の垂直中心線（Ｖ）及び水平中心線（Ｈ）に関してそれぞれ対称となるように複数組設けられ、前記可動体は各組の転動体転走面同士の間に介在された転動体（５３）により前記軌道部材（４４）に対して転がり案内されている切削加工機（１）により、上述した課題を解決する。
【０００９】
この発明によれば、大きくて重量が嵩むテーブルを工具の送り方向に駆動する必要がないので、ワークに対する工具の送りに伴って発生する慣性が小さくなる。このため、切削加工機の各部に要求される剛性が小さくて足り、各部品が小型軽量化される。従って、切削加工機の設置スペースが減少して小型部品の加工に適した無駄のない加工機を提供できる。また、この発明によれば、可動体が一対の縦壁部に挟まれた状態で案内されるので、一本の軌道部材を外側から囲むように可動体を設ける場合と比較して軌道部材の断面係数を大きくしてその剛性を高めることができる。従って、可動体を主軸ユニットと連結することにより、工具を円滑かつ正確に送り方向に駆動して高精度で加工が行える。さらに、この発明によれば、いずれか一方の直線案内駆動装置の可動体を駆動すると、主軸ユニットと他方の直線案内駆動装置が一体的に駆動される。このため、主軸ユニットの軸線方向からみたときに、各直線案内駆動装置のねじ軸の軸線が交わる点と工具の軸線とを常に一致させることができる。従って、ねじ軸から伝えられる送り力によって主軸ユニットに曲げモーメントが作用するおそれがなく、工具をさらに円滑かつ正確に送って加工精度を高めることができる。
【００１３】
この発明によれば、ねじ軸から可動体の中心に送り力が作用し、その送り力の作用点に対して対称な位置で可動体が案内されるので、ねじ軸からの送り力によって可動体に曲げモーメントが作用するおそれがない。このため、可動体と主軸ユニットとを連結して工具をさらに円滑かつ正確に駆動することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の切削加工機において、前記主軸ユニット（５）に設けられた回転部材（７５）が、当該主軸ユニットの外部から供給される流体圧によって回転駆動されることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、主軸ユニットにモータ等の駆動源を設置する必要がないので、主軸ユニットが顕著に小型軽量化され、工具の送り時に発生する慣性を最小限に抑えることができる。また、流体圧による駆動方式によれば工具を高速で回転駆動できるので切削抵抗が小さくなり、その結果、切削加工機の各部に要求される剛性がさらに小さくなり、さらなる小型軽量化を達成できる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の切削加工機において、前記本体（２）は四隅に配置された柱部材（１１…１１）を水平方向の梁（１２，１３）にて連結したフレーム構造を有し、前記柱部材の中間部には前記テーブル（３）を支持するためのテーブル支持部材（１５）が取り付けられ、前記テーブルは前記テーブル支持部材の上方に配置され、前記柱部材の上端には前記第１の案内駆動機構（６）が装着され、前記主軸ユニット（５）は前記第１の案内駆動機構から前記テーブルに向かって吊り下げられていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、フレーム構造の本体内にテーブルが納められ、その上方に第１の案内駆動機構が配置されてそこから主軸ユニットが吊り下げられているので、切削加工機の主要部品を本体内にコンパクトに集約して切削加工機の搬出入に要する手間や設置スペースの削減を図ることができる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の切削加工機において、前記本体（２）は、複数の柱部材（１１Ｂ）と、各柱部材の端部に配置される枠板（１６）と、各柱部材間に配置される壁板（２０１〜２０４）とを相互に溶接した構造を有していることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、本体の少なくとも一部が、柱部材と枠板とを組み合わせた骨組み構造と、その骨組み構造の各面を覆う壁板とがそれぞれ溶接により一体化されたモノコック構造体（２Ｂ）として構成されて高い剛性が確保される。従って、金型等の加工を高精度に行うことができる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４の切削加工機において、前記枠板（１６）が前記柱部材（１１Ｂ）の上端に溶接され、前記枠板に前記第１の案内駆動機構（６）が取り付けられ、前記主軸ユニット（５）は前記第１の案内駆動機構から前記テーブル（３）に向かって吊り下げられていることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、剛性の高いモノコック構造体を構成する枠板から主軸ユニットを吊り下げるので、加工時の切削反力による主軸ユニットの変位を抑えて高精度な加工を行える。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項４又は５に記載の切削加工機において、前記枠板（１６）の下方にテーブル支持部材（１５）が配置され、該テーブル支持部材は前記柱部材（１１Ｂ）と溶接され、前記テーブル（３）は前記テーブル支持部材に支持されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、テーブル支持部材をモノコック構造体に取り込んで、主軸ユニットとテーブルとの切削反力による相対変位を抑え、高精度な加工を行える。
【００２６】
請求項７の発明は、請求項６に記載の切削加工機において、前記テーブル支持部材（１５）が前記柱部材（１１Ｂ）の下端に溶接されていることを特徴とする。これにより、各柱部材の上下端が枠板及びテーブル支持部材によって相互に連結され、主軸ユニットとテーブルとを強固な箱形のモノコック構造体で支持することができる。
【００２７】
請求項８の発明は、請求項４〜７のいずれかに記載の切削加工機において、前記柱部材（１１Ｂ）が前記本体の四隅に配置されていることを特徴とする。このようにすれば、柱部材と枠板とによって直方体、又は立方体状の骨組み構造を形成でき、その各側面に壁板を溶接することで強固なモノコック構造体を構成することができる。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の切削加工機において、前記第２の案内駆動機構（４）には、前記テーブル（３）を前記工具（１００）の軸線方向に案内する直線案内装置（２１）と、その直線案内装置の可動部（２１ａ）を介して前記テーブルを前記工具の軸線方向に駆動する駆動装置（２２）とが設けられ、前記直線案内装置は、互いに同軸に組み合わされる一対のスプライン軸（２１０）及びスプラインナット（２２０）と、それらスプライン軸の外周とスプラインナットの内周とにそれぞれ設けられた多条の転走溝（２１１，２２１）間に介在された多数の転動体（２３０）とを備えるスプライン装置として構成され、前記スプライン軸及び前記スプラインナットがそれぞれの軸線を前記テーブルの案内方向に向けて配置されるとともに、前記スプライン軸又は前記スプラインナットのいずれか一方が前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブルに連結され、他方が前記直線案内装置の固定部（２１ｂ）として前記本体（２）に連結されていることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、テーブルに対するモーメント負荷や周方向のねじり力がスプライン軸とスプラインナットの間に介在される多数の転動体により分散して負荷される。従って、曲げモーメントやねじり力に対して高い剛性が確保される。しかも、転走溝が多条に形成されているので、負荷の作用位置や作用方向の変化に対する変位量の変動を最小に抑えることができ、あらゆる方向に安定した精度で加工を行える。
【００３０】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の切削加工機において、前記スプライン軸（２１０）及び前記スプラインナット（２２０）の軸線の延長上に前記テーブル（３）の重心が位置していることを特徴とする。このような構成によれば、テーブルの自重に起因する曲げモーメントが直線案内装置に作用せず、テーブルを円滑かつ精密に案内することができる。
【００３１】
請求項１１の発明は、請求項９に記載の切削加工機において、前記スプライン軸（２１０）及び前記スプラインナット（２２０）の軸線の延長上に前記テーブルのワーク取付面（３ｂ）の中心が位置することを特徴とする。
【００３２】
一般の切削加工において、ワークはワーク取付面の中心に取り付けられることが普通であり、ワークの自重を加味すればテーブルの実質的な重心はワーク取付面の中心線上又はその近傍に位置するとみなして差し支えない場合が多い。従って、スプライン軸の軸線の延長上にワーク取付面の中心が位置していれば、加工時のテーブル側の重心をスプライン軸の軸線の延長上に実質的に位置させて、テーブルを円滑かつ精密に案内することができる。
【００３３】
請求項１２の発明は、請求項９〜１１のいずれかに記載の切削加工機において、前記スプライン軸（２１０）が中空円筒型に形成されて前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブル（３）と連結され、前記駆動装置が送りねじ装置（２４）を具備し、前記送りねじ装置のねじ軸（２４ａ）が前記スプライン軸の内部に挿入され、その送りねじ装置のナット（２４ｂ）又はねじ軸が前記スプライン軸と連結されていることを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、スプライン軸を大径に形成してその剛性を高めつつ、その内部に送りねじ装置を収容して駆動装置及び直線案内装置をコンパクトにまとめることができる。また、送りねじ装置による送り力をスプライン軸に対してその内側から作用させることができるので、送り力の作用位置とスプライン軸の軸線とのずれを減少させるか又は解消し、当該ずれに起因する曲げモーメントの発生を最小限に抑えるか、又は解消することができる。
【００３５】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の切削加工機において、前記ねじ軸（２４ａ）が前記スプライン軸（２１０）の中心軸線上に配置されていることを特徴とする。このように配置すれば、送りねじ装置による送り力をスプライン軸の中心軸線上に作用させて前記曲げモーメントの発生を防止でき、テーブルを更に円滑かつ精密に案内できるようになる。
【００３６】
請求項１４の発明は、請求項９〜１３のいずれかに記載の切削加工機において、前記本体（２）内には前記テーブル（３）よりも下方に位置するようにして切り屑受け（３５）が設けられ、該切り屑受けには前記スプライン装置の可動部（２１０）を囲う隔壁（３５ｅ）が設けられ、前記テーブルには前記隔壁の外側に重なるようにしてスカート（３６）が取り付けられていることを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、テーブルの周囲に落下する切り屑のスプライン装置への侵入を防止することができる。
【００３８】
本発明の切削加工機の好ましい実施形態としては次の形態１〜３が考えられる。
【００３９】
（形態１）
本体（２）と、前記本体に支持され、上面（３ｂ）にワーク（Ｗ）が搭載可能なテーブル（３）と、工具（１００）をその軸線を中心として回転駆動可能な主軸ユニット（５）と、前記本体の上部に配置され、前記主軸ユニットをその回転軸線が上下方向と一致しかつ前記テーブルに向かって吊り下げられた状態で支持するとともに、該主軸ユニットを水平面内で案内かつ駆動する第１の案内駆動機構（６）と、前記テーブル（３）又は前記主軸ユニット（５）を上下方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構（４）と、を備え、前記第１の案内駆動機構には、水平面内で互いに直交する方向にそれぞれ動作可能な一対の直線案内駆動装置（４２Ａ，４２Ｂ）が設けられ、各直線案内駆動装置には、それぞれの動作方向に延びる軌道部材（４４）と、それら軌道部材に案内されて前記動作方向に移動可能な可動体（５１）と、前記可動体にねじ込まれて該可動体を前記動作方向に駆動可能なねじ軸（５０）と、そのねじ軸を回転駆動する駆動源（４７）とが設けられ、各直線案内駆動装置の各軌道部材は、所定の案内装置（６０，６１）により各軌道部材による前記可動体の案内方向と直交する方向に移動可能な状態で前記本体の上部に取り付けられ、各直線案内駆動装置の各可動部と前記主軸ユニットとが、各ねじ軸の軸線が交差する位置上で相互に連結されていることを特徴とする切削加工機。
【００４０】
（形態２）
本体（２）と、前記本体に支持され、上面（３ｂ）にワーク（Ｗ）が搭載可能なテーブル（３）と、工具（１００）をその軸線を中心として回転駆動可能な主軸ユニット（５）と、前記本体の上部に配置され、前記主軸ユニットをその回転軸線が上下方向と一致しかつ前記テーブルに向かって吊り下げられた状態で支持するとともに、該主軸ユニットを水平面内で案内かつ駆動する第１の案内駆動機構（６）と、前記テーブル（３）を上下方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構（４）と、を備え、前記第２の案内駆動機構には、前記テーブルを上下方向に案内する直線案内装置（２１）と、その直線案内装置の可動部（２１ａ）を介して前記テーブルを上下方向に駆動する駆動装置（２２）とが設けられ、前記直線案内装置は、互いに同軸に組み合わされる一対のスプライン軸（２１０）及びスプラインナット（２２０）と、それらスプライン軸の外周とスプラインナットの内周とにそれぞれ設けられた多条の転走溝（２１１，２２２）間に介在された多数の転動体（２３０）とを備えるスプライン装置として構成され、前記スプライン軸及び前記スプラインナットがそれぞれの軸線を上下方向に向けて配置されるとともに、前記スプライン軸又は前記スプラインナットのいずれか一方が前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブルに連結され、他方が前記直線案内装置の固定部（２１ｂ）として前記本体に連結されていることを特徴とする切削加工機。
【００４１】
（形態３）
本体（２）と、前記本体に支持され、上面（３ｂ）にワーク（Ｗ）が搭載可能なテーブル（３）と、工具（１００）をその軸線を中心として回転駆動可能な主軸ユニット（５）と、前記本体の上部に配置され、前記主軸ユニットをその回転軸線が上下方向と一致しかつ前記テーブルに向かって吊り下げられた状態で支持するとともに、該主軸ユニットを水平面内で案内かつ駆動する第１の案内駆動機構（６）と、前記テーブル（３）を上下方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構（４）と、を備え、前記第１の案内駆動機構には、水平面内で互いに直交する方向にそれぞれ動作可能な一対の直線案内駆動装置（４２Ａ，４２Ｂ）が設けられ、各直線案内駆動装置には、それぞれの動作方向に延びる軌道部材（４４）と、それら軌道部材に案内されて前記動作方向に移動可能な可動体（５１）と、前記可動体にねじ込まれて該可動体を前記動作方向に駆動可能なねじ軸（５０）と、そのねじ軸を回転駆動する駆動源（４７）とが設けられ、各直線案内駆動装置の各軌道部材は、所定の案内装置（６０，６１）により各軌道部材による前記可動体の案内方向と直交する方向に移動可能な状態で前記本体の上部に取り付けられ、各直線案内駆動装置の各可動部と前記主軸ユニットとが、各ねじ軸の軸線が交差する位置上で相互に連結され、前記第２の案内駆動機構には、前記テーブルを上下方向に案内する直線案内装置（２１）と、その直線案内装置の可動部（２１ａ）を介して前記テーブルを上下方向に駆動する駆動装置（２２）とが設けられ、前記直線案内装置は、互いに同軸に組み合わされる一対のスプライン軸（２１０）及びスプラインナット（２２０）と、それらスプライン軸の外周とスプラインナットの内周とにそれぞれ設けられた多条の転走溝（２１１，２２２）間に介在された多数の転動体（２３０）とを備えるスプライン装置として構成され、前記スプライン軸及び前記スプラインナットがそれぞれの軸線を上下方向に向けて配置されるとともに、前記スプライン軸又は前記スプラインナットのいずれか一方が前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブルに連結され、他方が前記直線案内装置の固定部（２１ｂ）として前記本体に連結されていることを特徴とする切削加工機。
【００４２】
以上の形態１又は３において、第１の案内駆動機構の軌道部材（４４）は、一対の縦壁部（４９，４９）とそれらを結ぶ連結部（４８）とを有し、前記可動体（５１）が前記一対の縦壁部の間に配置されてもよい。さらに、前記可動体（５１）の両側面及び前記一対の縦壁部（４９，４９）の内側面のそれぞれには、互いに対向する転動体転走面（５１ａ，４９ａ）が前記ねじ軸（５０）の垂直中心線（Ｖ）及び水平中心線（Ｈ）に関してそれぞれ対称となるように複数組設けられ、前記可動体は各組の転動体転走面同士の間に介在された転動体（５３）により前記軌道部材（４４）に対して転がり案内されてもよい。
【００４３】
上記形態１〜３は、さらに上述した請求項５〜１１の特徴を備えてもよい。また、形態２及び３においては、さらに請求項１３〜１７の特徴を備えてもよい。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明が適用された切削加工機の主要部の構造を示し、図１は右側面、図２は正面図、図３は平面図、図４はテーブル部分の平面図である。これらの図から明らかなように、切削加工機１は、フレーム構造の本体２と、その本体２の中段に配置されたテーブル３と、テーブル３を上下方向に案内しかつ駆動するテーブル案内駆動機構４と、テーブル３の上方に配置された主軸ユニット５と、その主軸ユニット５を加工機１の前後左右方向に案内しかつ駆動する主軸案内駆動機構６とを有している。なお、図１の左右方向が切削加工機１の前後方向（Ｙ軸方向）に、図２の左右方向が切削加工機１の左右方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ相当し、図１の左側が切削加工機１の前側である。図１及び図２の上下方向が主軸ユニット５の軸線方向（Ｚ軸方向）に相当する。
【００４５】
本体２は、底枠１０と、その底枠１０の四隅に固定された柱１１…１１と、柱１１の下端部及び中間部にそれぞれ連結された水平方向に延びる梁１２，１３と、梁１３の上面に配置された中間枠１４と、その中間枠１４の上面に取り付けられたテーブル支持板１５と、柱１１の上端に取り付けられた頂部枠１６とを有している。底枠１０は本体２の基礎となる部分であり、その下面の四隅にはキャスター付きのレベルジャッキ１７…１７が取り付けられている。
【００４６】
図４にも示したように、テーブル３は上方からみて正方形状に形成され、そのワーク取付面としての上面３ｂには互いに平行なＴ溝３ａ…３ａが形成されている。このテーブル３の大きさはワークＷ（図２参照）に応じて適宜定めてよいが、本発明の主たる目的である小型の電子機器部品の金型の切削に使用する場合には、テーブル３の一辺が３００ｍｍあれば十分である。
【００４７】
テーブル案内駆動機構４は、テーブル支持板１５のほぼ中央に取り付けられたハウジング２０と、そのハウジング２０に取り付けられた直線案内装置２１及び駆動装置２２とを有している。直線案内装置２１としては、周知のボールスプライン等を使用できる。直線案内装置２１の可動部（例えばスプライン軸やレール）２１ａの上端がテーブル３の下面と連結され、それによりテーブル３が上下方向に案内可能な状態で本体２に連結される。
【００４８】
駆動装置２２は、駆動源としての電動モータ２３と、ハウジング２０の内部に配置された送りねじ装置２４と、電動モータ２３の回転を送り用の送りねじ装置２４に伝達する伝達機構２５（図５及び図６参照）とを有している。送りねじ装置２４には例えばボールねじが使用される。送りねじ装置２４のねじ軸２４ａはその軸線の周りに回転自在かつ上下方向には移動不可能な状態でハウジング２０内に装着され、ナット２４ｂは直線案内装置２１の可動部２１ａと連結されてテーブル３と一体的に上下に移動可能である。
【００４９】
図５及び図６に示すように、伝達機構２５は、一対のウォーム軸２６及びウォームホイール２７を有している。ウォーム軸２６はその両端に装着されたアンギュラーコンタクトベアリング２８…２８を介してギアボックス２９に装着されて水平方向の軸線の周りに回転自在である。ウォーム軸２６の一端はカップリング３０を介して電動モータ２３の出力軸２３ａと連結されている。一方、ウォームホイール２７はねじ軸２４ａの軸端部の外周に装着され、不図示のキーによりねじ軸２４ａと一体的に回転可能である。これにより、電動モータ２３が起動されると、その出力軸２３ａの回転がウォーム軸２６及びウォームホイール２７によって減速されてねじ軸２４ａに伝達され、ねじ軸２４ａが回転する。このねじ軸２４ａの回転がナット２４ｂ（図２参照）の上下方向の運動に変換されてテーブル３が上下方向に駆動される。
【００５０】
図１、図２及び図４に示したように、テーブル支持板１５の上方には切り屑受け３５が取り付けられている。切り屑受け３５は鋼板を浅い皿状に板金加工して製造される。図１及び図４から明らかなように、切り屑受け３５の底面には、切削加工機１の後側から前側に向かって下り勾配が付けられた第１傾斜部３５ａと、切削加工機１の前側から後側に向かって下り勾配が付けられた第２傾斜部３５ｂと、両傾斜部３５ａ、３５ｂを結ぶ水平部３５ｃとが設けられている。従って、切り屑受け３５に落下した切り屑は両傾斜部３５ａ、３５ｂをすべり落ちて水平部３５ｃに集められる。これにより、切り屑を容易かつ効率よく回収できる。なお、切削加工機１の正面側から切り屑を回収できるように、水平部３５ｃはテーブル３よりも前側に寄せて設けられている。
【００５１】
切り屑受け３５の第１傾斜部３５ａには、テーブル案内駆動機構４のハウジング２０を納めるために抜き穴が設けられ、その抜き穴の全周にはテーブル３に向かって突出する隔壁３５ｅが設けられている。テーブル３の外周にはその全周に亘ってスカート３６が取り付けられ、そのスカート３６が隔壁３５ｅの外側に重なり合ってテーブル案内駆動機構４への切り屑の侵入が阻止される。
【００５２】
図１〜図３及び図７に示すように、主軸案内駆動機構６は、頂部枠１６上に固定される基台フレーム４０と、主軸ユニット５を支持するためのスライドヘッド４１と、そのスライドヘッド４１を前後方向に案内かつ駆動する第１の直線案内駆動装置４２Ａと、第１の直線案内駆動装置４２Ａの上方に重ね合わされ、スライドヘッド４１を左右方向に案内かつ駆動する第２の直線案内駆動装置４２Ｂとを有している。なお、図３は各案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂとスライドヘッド４１との間に蛇腹状のカバー４３を取り付けた状態を示し、図７はそのカバー４３を取り外した状態を示している。直線案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂは実質的に同一の構成を有しており、両者を区別する必要がないときは直線案内駆動装置４２と表記する。
【００５３】
図８及び図９は直線案内駆動装置４２の詳細を示しており、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は垂直断面図、図９は横断面図である。これらの図から明らかなように、直線案内駆動装置４２は直線状に延びるビーム４４と、そのビーム４４の内部に配置されたボールねじ装置４５と、そのボールねじ装置４５のねじ軸５０とカップリング４６を介して連結される駆動源としての電動モータ４７とを有している。ビーム４４は平板状の底部４８と、その底部４８の両側縁から上方に突出する一対の縦壁部４９，４９とを有しており、その断面形状はビーム４４を幅方向（図９の左右方向）に二等分する垂直中心線Ｖに関して対称である。ボールねじ装置４５のねじ軸５０は垂直中心線Ｖ上に配置されている。
【００５４】
ねじ軸５０はその両端部がベアリング５２ａ，５２ｂを介してビーム４４の端壁４４ａ及びベアリング受け４４ｂにそれぞれ取り付けられることにより、その軸線周りに回転可能かつ軸線方向には移動不可能な状態でビーム４４に支持されている。一方、ナット５１は垂直中心線Ｖ及びねじ軸５０の水平中心線Ｈの両者に関して対称な略矩形状の断面を有している。
【００５５】
ナット５１の両側面には転動体転走面５１ａ…５１ａが２本ずつ設けられ、ビーム４４の縦壁部４９には各転動体転走面５１ａと対向する転動体転走面４９ａ…４９ａが設けられている。転動体転走面４９ａ，５１ａはそれぞれねじ軸５０の軸線方向と平行に延びており、それら転動体転走面４９ａ，５１ａの組み合わせによってボール（転動体）５３の負荷転走路が形成される。転動体転走面４９ａ，５１ａは垂直中心線Ｖ及び水平中心線Ｈの両者に関して対称に設けられている。
【００５６】
また、ナット５１の内部には当該ナット５１を軸線方向に貫通する戻し孔５１ｂ…５１ｂが各転動体転走面５１ａに対応付けて設けられている。ナット５１の両端にはエンドキャップ５４，５４が装着され、各エンドキャップ５４とナット５１との対向面の間には、各転動体転走面４９ａ，５１ａの間に形成される負荷転走路の一端からボール５３をすくい上げて戻し孔５１ｂに導くとともに、戻し孔５１ｂから負荷転走路の他端へボール５３を導く方向転換路（不図示）が設けられる。各戻し孔５１ｂとその両端に連なる一対の方向転換路とによって無負荷転走路が形成され、それら無負荷転走路と負荷転走路とによって無限循環路が構成される。そして、各無限循環路に多数のボール５３が充填される。なお、ナット５１の両側縁にはボール５３の脱落を防止する保持器５５，５５が設けられる。
【００５７】
以上の構成によれば、電動モータ４７を起動してねじ軸５０を回転駆動すると、そのねじ軸５０と不図示のボールを介して噛み合っているナット５１がビーム４４の長手方向に駆動される。このとき、転動体転走面４９ａ，５１ａの間に挟まれたボール５３がナット５１の直進運動に伴って転動するため、ナット５１が円滑に案内される。このように、本実施形態で使用している直線案内駆動装置４２は、ビーム４４、ナット５１、エンドキャップ５２及びボール５３の組み合わせによって構成される直線案内装置と、ボールねじ装置４５と電動モータ４７とによって構成される駆動装置とを一体化したものであり、全体がコンパクトに構成される利点がある。しかも、ナット５１が直線案内装置の可動体として兼用され、その可動体の中心にねじ軸５０が配置されている、換言すればねじ軸５０を中心として転動体転走面４９ａ，５１ａが対称に配置されているため、ボールねじ装置４５を介して伝達される送り力によって直線案内装置の可動体（ナット５１）に曲げモーメントが発生せず、円滑かつ高精度の送りを実現できる。さらに、軌道部材としてのビーム４４が可動体としてのナット５１を外側から挟み込むいわゆるアウターレール構造であるため、軌道部材の剛性が高く、主軸ユニット５に加わる切削反力に対して十分な剛性を容易に確保できる。
【００５８】
図１〜図３及び図７に示したように、第１の直線案内駆動装置４２Ａのビーム４４は加工機１の前後方向と平行に配置され、その両端部は直線案内装置６０，６０を介して基台フレーム４０に取り付けられる。直線案内装置６０は加工機１の左右方向に延びる軌道部材としてのレール６０ａと、そのレール６０ａ上に多数の転動体（不図示）を介して取り付けられた可動体６０ｂとを有するものであり、可動体６０ｂ，６０ｂとビーム４４とが連結されることにより、直線案内駆動装置４２Ａは全体として加工機１の左右方向に移動可能に支持される。また、第２の直線案内駆動装置４２Ｂのビーム４４は加工機１の左右方向と平行に配置され、その両端部は直線案内装置６１，６１を介して基台フレーム４０に取り付けられる。直線案内装置６１は加工機１の前後方向に延びる軌道部材としてのレール６１ａと、そのレール６１ａ上に多数の転動体（不図示）を介して取り付けられた可動体６１ｂとを有するものであり、可動体６１ｂ，６１ｂとビーム４４とが連結されることにより、直線案内駆動装置４２Ｂは全体として加工機１の前後方向に移動可能に支持される。
【００５９】
さらに、各直線案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂのナット５１,５１はそれぞれスライドヘッド４１と連結される。従って、第１の直線案内駆動装置４２Ａの電動モータ４７にてボールねじ装置４５のねじ軸５０を回転駆動すると、スライドヘッド４１が主軸ユニット５を伴って前後方向に駆動されるとともに、第２の直線案内駆動装置４２Ｂが全体として前後方向に駆動される。また、第２の直線案内駆動装置４２Ｂの電動モータ４７にてボールねじ装置４５のねじ軸５０を回転駆動すると、スライドヘッド４１が主軸ユニット５を伴って左右方向に駆動されるとともに、第１の直線案内駆動装置４２Ａが全体として左右方向に駆動される。このように、各装置４２Ａ，４２Ｂのモータ４７にて直接的にスライドヘッド４１を前後左右に駆動すると同時に、その送り方向と直交する方向に延びる直線案内駆動装置４２Ｂ又は４２Ａも同一方向に駆動するため、スライドヘッド４１の中心点は常に各装置４２Ａ，４２Ｂのねじ軸５０，５０の軸線が交わる位置に保持され、ボールねじ装置４５を介して伝達される送り力によってスライドヘッド４１に曲げモーメントが加わらない。これにより、スライドヘッド４１を円滑かつ正確に送ることができる。以上のような主軸案内駆動機構６としては、例えば本件出願人が販売するＤＫＲ形ＤＤステージを用いることができる。なお、スライドヘッド４１の送り速度は例えば１０ｍ／分に設定される。
【００６０】
図１及び図２に示すように、主軸ユニット５はスライドヘッド４１の下面プレート４１ａの中心に取付アダプタ６２を介して吊り下げ状態で固定される。主軸ユニット５は金型の高速切削に適合するよう例えば５００００r.p.mの高速で回転駆動する必要がある。しかも、工具１００を前後左右に送る際の慣性を低減するため、主軸ユニット５は小型軽量であることが望ましい。そこで、本実施形態では主軸ユニット５として圧縮空気を利用して回転運動を発生させるエアースピンドルを用いている。
【００６１】
図１０〜図１２は主軸ユニット５の詳細を示す断面図である。なお、図１０〜図１２は同一の主軸ユニット５を切断位置を変えて示したものである。これらの図に示すように、主軸ユニット５はアダプタ６２（図１参照）の下面に固定されるベース７０と、ベース７０の下面に取り付けられる略円筒状のタービン部カバー７１と、そのカバー７１の下面に取り付けられる略円筒状のハウジング７２と、それらカバー７１及びハウジング７２の内側に装着されるスラスト板７３及びステータ７４と、ステータ７４の内側に装着されるロータ７５と、そのロータ７５の上端部に取り付けられるタービン７６と、そのタービン７６とロータ７５とを連結するためのロックナット７７とを有している。ロータ７５は主軸として機能する部分であり、その下端の中心位置には工具１００を把持するためのコレット７８及び調整ねじ７９が取り付けられている。調整ねじ７９を回転操作するとコレット７８が半径方向に収縮又は拡大して工具１００の着脱が可能となる。
【００６２】
図１０に示したように、ベース７０にはロータ７５を駆動するための圧縮空気の導入路７０ａ及び排出路７０ｂが形成され、それらの端部には不図示の圧縮空気の供給装置又は排気装置と接続するための接続具８０，８１が取り付けられている。導入路７０ａの下端はベース７０の下面中央に設けられた旋回中心軸７０ｃまで延びており、そこには圧縮空気をロータ７５へ導くための水平方向に延びる第１連絡路７０ｄ…７０ｄが放射状に形成されている。ロータ７５には第１連絡路７０ｄと上下方向の位置を合わせて複数の第２連絡路７５ａ…７５ａが放射状に形成されている。それら第２連絡路７５ａから噴出した圧縮空気がタービン７６に吹き付けられてタービン７６に回転力が作用し、それによりタービン７６と連結されたロータ７５が回転駆動される。
【００６３】
図１１から明らかなように、ベース７０、カバー７１及びハウジング７２には、軸受け用の圧縮空気をステータ７４まで導くための導入路８２，８３が設けられ、それらの上端には不図示の圧縮空気の供給装置と接続するための接続具８４，８５がそれぞれ取り付けられている。導入路８２に導かれた圧縮空気はステータ７４の第１連絡路７４ａを介してステータ７４とスラスト板７３との間に導かれる。また、導入路８３に導かれた圧縮空気はステータ７４の第２連絡路７４ｂを介してステータ７４とロータ７５との間に導かれる。各連絡路７４ａ，７４ｂから排出される空気により、スラスト板７３とロータ７５の上端面及びステータ７４とロータ７５の外周面との間に空気の薄膜が形成され、それによりロータ７５がその軸線方向及び半径方向に回転自在に支持される。
【００６４】
図１２に示したように、ベース７０、カバー７１及びハウジング７２には所定の冷却剤をワークに向けて供給するための冷却剤供給路８６が設けられ、その上端には不図示の冷却剤供給装置と接続するための接続具８７が取り付けられている。冷却剤供給路８６の下端には、ハウジング７２の下面に開口するねじ孔８６ａが設けられる。このねじ孔８６ａには不図示のノズルが取付可能である。なお、図中の８８はベース７０を取付アダプタ６２に固定する不図示のボルトを装着するためのボルト取付孔、８９，９０はそれぞれベース７０，カバー７１及びハウジング７２を相互に連結するためのボルト及びナットである。図１３に示したように、取付アダプタ６２の下面にはベース７０を取り付けるためのねじ穴９１…９１が設けられるとともに、上述した各接続具８０，８１，８４，８５，８７をそれぞれ受け入れるための取付孔９２ａ〜９２ｅが設けられている。取付孔９２ａ〜９２ｅはスライドヘッド４１まで貫通して設けられ、それら取付孔９２ａ〜９２ｅに挿入される配管やホースを介して圧縮空気や冷却剤の供給装置と接続具８０，８１，８４，８５，８７とが接続される。
【００６５】
図１４（ａ）又は（ｂ）に示すように、工具１００は円柱状の工具本体１０１の先端外周部に切刃１０２…１０２及び切り屑排出溝１０３…１０３が形成されたいわゆるエンドミルである。なお、工具本体１０１の先端は、（ａ）に示すように半球状に丸められてもよいし、（ｂ）に示すように工具軸線と直交する平面状に形成されてもよい。工具本体１０１の直径は１〜２ｍｍ程度でよい。
【００６６】
以上のように構成された切削加工機１は、図１５に示すように外装としてのカバー７にて覆われる。カバー７は、テーブル３よりも下方の部分を覆うアンダーカバー７Ａと、テーブル３上の作業領域を覆うミドルカバー７Ｂと、主軸案内駆動機構６の部分を覆うトップカバー７Ｃとを有している。ミドルカバー７Ｂの正面にはドア８，８が取り付けられている。ドア８はその外側の端部を支点として前方に回転するいわゆる観音開き型であり、開閉操作用の取っ手８ａ，８ａ及び内部観察用の透明な窓板８ｂ，８ｂを有している。
【００６７】
以上のように構成された切削加工機１によれば、ワークＷをテーブル３上に固定し、主軸ユニット５により工具１００をその軸線回りに回転させながらテーブル案内駆動機構４によりテーブル３を上下方向に駆動して工具１００をワークＷに対して所定量切り込み、その状態で主軸案内駆動機構６により主軸ユニット５を前後左右方向に駆動することにより、ワークＷを所望の形状に切削することができる。そして、このような加工を行う場合、次のような利点がある。
【００６８】
まず、テーブル３を工具１００の送り方向（前後左右方向）に駆動していないので、工具１００の送りに伴って発生する慣性が小さく、その結果、切削加工機１の各部に要求される剛性が小さくて足り、各部品が小型軽量化される。これにより、切削加工機１の設置スペースが減少して小型部品の加工に適した無駄のない加工機を提供できる。特に、主軸ユニット５に使用したエアースピンドルは圧縮空気を動力源として、その圧縮空気の供給装置は主軸ユニット５から離して設置できるので、主軸ユニット５が顕著に小型軽量化され、工具１００の送り時に発生する慣性を最小限に抑えることができる。また、主軸ユニット５が高速で回転駆動されるので切削抵抗が小さくなり、その結果、切削加工機１の各部に要求される剛性がさらに小さくなり、さらなる小型軽量化が達成される。
【００６９】
また、上述したように、主軸案内駆動機構６では各直線案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂにて直接的にスライドヘッド４１を駆動する構成が採用され、その結果、主軸ユニット５の軸線方向からみて、工具１００の中心が前後方向及び左右方向の送り力を発生するボールねじ４５の軸線同士が交わる点と常に一致しているため、工具１００の送り時に曲げモーメントが発生せず、円滑かつ正確に工具１００を送ることができる。さらに、各直線案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂでは、ボールねじ４５のナット５１をその両側に配置された軌道部材としてのビーム４４によって案内する構成が採用されているので、軌道部材の剛性が高く確保され、その結果、工具１００を送る際の剛性不足によって工具１００が倒れるような変位が生じるおそれがない。そのため、高い加工精度が得られる。加えて、ナット５１を案内するための転動体転走面４９ａ，５１ａがねじ軸５０に関して対称に配置されているので、ねじ軸５０の送り力によってナット５１に曲げモーメントが作用することもなく、工具１００をさらに円滑かつ正確に送ることができる。
【００７０】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、テーブル３を上下方向に駆動する構成に代え、主軸ユニット５を上下方向に駆動する機構を設けてもよい。主軸ユニット５はエアースピンドルに限定されず、回転数及び重量が要求性能を満たす限り、電気モータ等を駆動源とする各種のスピンドルユニットに置換してもよい。
【００７１】
上述した実施形態において、柱１１は中間枠１４及びテーブル支持板１５を貫いて上下に延びるものでもよい。一方、図１に示したように、柱１１を、中間枠１４より下側の下部柱１１Ａと、テーブル支持板１５よりも上側の上部柱１１Ｂとに分割し、本体２を中間枠１４よりも下側の下部本体２Ａと、テーブル支持板１５よりも上側の上部本体２Ｂとに分けて構成してもよい。下部本体２Ａと上部本体２Ｂとは中間枠１４とテーブル支持板１５とを相互に結合することができる。それらの結合には、溶接やボルト結合等を利用できる。テーブル３及びテーブル案内駆動機構４の荷重はテーブル支持板１５に作用し、主軸ユニット５及び主軸案内駆動機構６の荷重は頂部枠１６に作用するので、特に上部本体２Ｂには高い剛性が必要である。上部本体２Ｂの好適な実施形態を図１６〜図２１に示す。
【００７２】
図１６は上部本体２Ｂの全体構成を示す斜視図、図１７は正面図、図１８は平面図、図１９は底面図、図２０は図１７のXX−XX線に沿った断面図、図２１は図１７のXXI−XXI線に沿った断面図である。
【００７３】
これらの図に示すように、上部本体２Ｂは、四隅に配置された上部柱１１Ｂ…１１Ｂと、上部柱１１Ｂの下端に配置されるテーブル支持板１５と、上部柱１１Ｂの上端に配置される枠板としての頂部枠１６と、上部柱１１Ｂの間に配置される壁板２０１〜２０４とを相互に溶接したモノコック構造を有している。壁板２０１〜２０４はミドルカバー７Ｂを構成する。上部柱１１Ｂの下端とテーブル支持板１５とは、上部柱１１Ｂの下端の全周に亘るすみ肉溶接により相互に接合される。また、上部柱１１Ｂの上端と頂部枠１６とは上部柱１１Ｂの上端の全周に亘るすみ肉溶接により相互に接合される。さらに、壁板２０１〜２０４は、上部柱１１Ｂ、テーブル支持板１５及び頂部枠１６に対してそれぞれ溶接される。壁板２０１〜２０４の溶接箇所は各辺（外周）に沿って適宜定めてよいが、好ましくは壁板２０１〜２０４の全周を溶接する。
【００７４】
上部柱１１Ｂは好適には矩形状の断面を有する角形鋼管にて構成される。テーブル支持板１５及び頂部枠１６はそれぞれ鋼板を溶接して一体化された構造体でもよいし、鋼板又は鋳物を切削加工したものでもよい。図１６及び図１８に示すように頂部枠１６にはほぼ矩形の開口部１６ａが形成される。この開口部１６ａは主軸ユニット５を前後左右に移動させるためのものである。壁板２０１〜２０４は鋼板製である。
【００７５】
以上の上部本体２Ｂは、柱部材１１Ｂ、テーブル支持板１５及び頂部枠１６によって構成される骨組み構造と、その骨組み構造の各面を覆う壁板２０１〜２０４とが相互に溶接されたモノコック構造体として構成され、上部本体２Ｂに作用する荷重を各部が分担して受けるようになるので、極めて高い剛性を呈する。なお、テーブル支持板１５を例えば下部本体２Ａで支持する場合には、上部本体２Ｂは上部柱１１Ｂ及び頂部枠１６を相互に接合して骨組み構造体を形成し、そこに壁板２０１〜２０４を溶接してモノコック構造体を形成すればよい。
【００７６】
壁板２０１〜２０４には、例えばドア８（図１５参照）を取り付けるための開口部２０１ａや、のぞき窓を形成するための抜き穴２０２ａ等が適宜形成される。図１９及び図２０に示すように、テーブル支持板１５にはテーブル案内駆動機構４のハウジング２０（図１参照）を上部本体２Ｂ内に取り込むための貫通孔１５ａが形成されている。貫通孔１５ａの上端には座ぐり部１５ｂが形成され、その座ぐり部１５ｂにハウジング２０が設置されてボルトにて固定される。
【００７７】
図１６及び図２０に示すように、切り屑受け３５の外周には上方に向けて折り返し部３５ｄが形成され、その折り返し部３５ｄが壁板２０１〜２０４等に溶接される。さらに、図１６及び図２１に示すように、上部本体２Ｂの内部の四隅には上部柱１１Ｂを隠すためのカバー２０５，２０６が溶接される。カバー２０５，２０６はテーブル支持板１５から頂部枠１６まで延びている。なお、図２１の矢印は切り屑受け３５の各部の傾斜方向を示している（矢印の方向に向かって下り勾配）。
【００７８】
図２２〜図２４は直線案内装置２１の好適な実施形態を示している。図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、直線案内装置２１は、同軸上に配置されたスプライン軸２１０及びスプラインナット２２０と、それらの間に介在される多数の転動体としてのボール２３０…２３０と、ボール２３０の保持器２４０（図２４参照）とを備えたボールスプライン装置として構成されている。スプライン軸２１０及びスプラインナット２２０はいずれも中空円筒型に形成されている。スプラインナット２２０の一端にはフランジ２２０ａが形成され、そのフランジ２２０ａはハウジング２０（図１参照）の上端にボルト（不図示）にて固定される。
【００７９】
スプライン軸２１０の上端はテーブル３の下面にボルト等の締結手段を用いて連結される。スプライン軸２１０とテーブル３との連結位置は、スプライン軸２１０の軸線の延長上にテーブル３の重心が位置するように設定することが好ましい。
【００８０】
また、スプライン軸２１０の内側には図１に示す送りねじ装置２４のねじ軸２４ａがスプライン軸２１０と軸線を一致させるようにして配置され、スプライン軸２１０の下端はナット２４ｂと連結される。これにより、ハウジング２０に対して直線案内装置２１がその案内方向（軸線方向）を上下方向に一致させた状態でテーブル支持板１５に取り付けられ、スプライン軸２１０が直線案内装置２１の可動部２１ａとして、スプラインナット２２０が固定部２１ｂとしてそれぞれ機能する。なお、図２２（ａ）の中心軸線Ｘよりも上側は装置２１の断面を、下側は装置２１の外観をそれぞれ示している。また、同図（ｂ）は（ａ）に矢印Ｂで示した方向からの側面図である。
【００８１】
スプライン軸２１０の外周には軸線方向に延びる多数の転走溝２１１…２１１が形成されている。転走溝２１１はボール２３０を受け入れ可能な弧状の断面形状を有しており、スプライン軸２１０の全長に亘って伸びている。各転走溝２１１は周方向に関して等間隔で設けられている。
【００８２】
図２３（ａ）〜（ｃ）に示したように、スプラインナット２２０の内周には軸線方向に延びる多数の転走溝２２１…２２１が形成されている。なお、図２３の（ａ）はスプラインナット２２０の軸線方向断面図、同（ｂ）は（ａ）に矢印Ｂで示す方向からの側面図、同（ｃ）はスプラインナット２２０の内周の部分拡大図である。
【００８３】
転走溝２２１はボール２３０を受け入れ可能な弧状の断面形状を有しており、スプライン軸２１０の転走溝２１１と同数設けられている。また、各転走溝２２１は周方向に関して等間隔で設けられている。スプラインナット２２０の内側にスプライン軸２１０を挿通したとき各転走溝２１１，２２１は１：１で対向し、両溝２１１，２２１の間にボール２３０が負荷を受けながら転動する負荷転走路が形成される。
【００８４】
スプラインナット２２０の内周には、各転走溝２２１と１：１で対応付けて戻し溝２２２…２２２が形成されている。戻し溝２２２は転走溝２２１の一端に達したボール２３０を転走溝２２１の他端側へ戻すためのものである。戻し溝２２２の溝底は転走溝２２１の溝底よりも半径方向外側に位置し、その溝深さは転走溝２２１の溝深さに比べて大きい。
【００８５】
図２２に示したボール２３０…２３０は、図２４（ａ）〜（ｃ）に示す保持器２４０に装着されてスプライン軸２１０とスプラインナット２２０との間に介在される。なお、図２４（ａ）は保持器２４０の外観図、同（ｂ）は（ａ）に矢印Ｂで示す方向からの側面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部における拡大図である。
【００８６】
保持器２４０は薄肉の中空円筒型に形成され、その内径はスプライン軸２１０の外径より僅かに大きく、その外径はスプラインナット２２０の内径よりも僅かに小さく設定されている。保持器２４０には多数の循環軌道２４１…２４１が周方向に等しいピッチで形成され、ボール２３０は各循環軌道２４１に隙間なく充填される。各循環軌道２４１は、保持器２４０を厚さ方向（半径方向）に貫通しかつ保持器２４０の軸線方向に延びる長孔２４２と、保持器２４０の外周面側に開口し、かつ長孔２４２と平行な戻し溝２４３と、保持器２４０の外周面側に開口し、かつ周方向に隣接する一対の長孔２４２と戻し溝２４３とをそれぞれの端部において連絡する半円状の一対の方向転換溝２４４，２４４とを有している。
【００８７】
循環軌道２４１の個数は上述した転走溝２１１，２２１と同数である。また、保持器２４０の軸線を中心としたとき、一つの循環軌道２４１を形成する一対の長孔２４２と戻し溝２４３との周方向のずれ角は、スプラインナット２２０の軸線を中心としたときの転走溝２２１と戻し溝２２２との周方向のずれ角に等しい。保持器２４０の厚さはボール２３０の直径よりも小さく設定され、長孔２４２に収容されたボール２３０は保持器２４０の内周側及び外周側にそれぞれ所定量ずつ突出する。戻し溝２４３は保持器２４０の外周側のみに開口し、その戻し溝２４３に位置するボール２３０は保持器２４０の外側に半分程度が突出する。方向転換溝２４４は戻し溝２４３から長孔２４２に向かうほど漸次深くなるように形成されている。
【００８８】
ボールスプラインを組み付ける際には、保持器２４０の各循環軌道２４１にボール２３０を充填し、各循環軌道２４１の長孔２４２とスプラインナット２２０の転走溝２２１との位置を合わせて保持器２４０をスプラインナット２２０の内周に装着する。この後、スプラインナット２２０の内周の両端部に止め輪２５０を装着して保持器２４０を抜け止めする。その後、保持器２４０の長孔２４２から内側に突出するボール２３０を転走溝２１１に受け入れながらスプライン軸２１０を保持器２４０の内側に挿入する。これにより、スプライン軸２１０及びスプラインナット２２０の両転走溝２１１，２２１の間にボール２３０が挟まれ、それらのボール２３０が両転走溝２１１，２２１に沿って転動することにより、スプライン軸２１０とスプラインナット２２０とが軸線方向に相対的に移動する。転走溝２１１，２２１によって構成される負荷転走路の一端に達したボール２３０は保持器２４０の一方の方向転換溝２４４によって戻し溝２２２，２４３の間に案内され、それらの戻し溝２２２，２４３から他方の方向転換溝２４４を介して負荷転走路の他端側に戻される。
【００８９】
以上のボールスプライン装置を直線案内装置２１として利用した場合、スプライン軸２１０とスプラインナット２２０との間に作用する曲げモーメント（スプライン軸２１０を軸線方向から特定の方向に倒そうとする負荷）や周方向へのねじり力は、転走溝２１１，２２１の間に介在された多数のボール２３０によって分散して負荷される。従って、曲げモーメントやねじり力に対して高い剛性が確保される。しかも、多数列の負荷転走路（転走溝２１１，２２１）が周方向に並べて設けられているので、負荷の作用位置や作用方向の変化に対する変位量の変動を最小に抑えることができ、あらゆる方向に安定した精度で加工を行える。
【００９０】
さらに、テーブル３を上下に駆動するための送りねじ装置２４のねじ軸２４ａをスプライン軸２１０の内部に同軸に配置しているので、ねじ軸２４ａの軸線に沿って伝えられる送り力がスプライン軸２１０の中心軸線に作用する。従って、その送り力で直線案内装置２１に曲げモーメントが作用せず、円滑かつ精密な案内を実現できる。また、スプライン軸２１０をその軸線の延長上にテーブル３の重心が位置するようにしてテーブル３と連結したので、テーブル３の自重に起因する曲げモーメントが直線案内装置２１に作用せず、この点でも円滑かつ精密な案内を実現できる。
【００９１】
なお、テーブル３の円滑かつ精密な案内を実現するためにはスプライン軸２１０の軸線とねじ軸２４ａの軸線とが一致し、かつそれらの軸線の延長上にテーブル３の重心が位置するようにこれらの位置関係を設定することが望ましい。しかし、スプライン軸２１０の軸線とねじ軸２４ａの軸線とが一致し、かつ両軸線の延長上からテーブル３の重心がずれている構造であっても、各軸２１０，２４ａの軸線がずれている構造と比較すれば、送り力に起因する曲げモーメントの防止に関して効果があり、案内の円滑化及び案内精度の向上を期待できる。
【００９２】
また、テーブル３の単体の重心位置に関わりなく、テーブル３の上面３ｂの中心がスプライン軸２１０の軸線の延長上に位置するようにテーブル３とスプライン軸２１０とを連結してもよい。切削加工において、ワークＷはテーブル３のワーク取付面３ｂの中心に取り付けられることが普通であり、ワークＷの自重を加味すればテーブル３の実質的な重心はその上下方向中心線又はその近傍に位置するとみなして差し支えない場合が多いからである。
【００９３】
以上の実施形態では送りねじ装置２４のナット２４ｂをスプライン軸２１０と連結して上下に駆動しているが、ナット２４ｂをその軸線周りに回転可能かつ軸線方向には移動不可能な状態でハウジング２０等に装着し、ねじ軸２４ａとスプライン軸２１０とを連結してこれらを上下に駆動するようにしてもよい。スプライン軸２１０を直線案内装置２１の可動部２１ａとしてテーブル３と連結したが、スプライン軸２１０を本体２側に固定する固定部２１ｂとして使用し、スプラインナット２２０を可動部２１ａとしてテーブル３とともに上下に移動させるようにしてもよい。
【００９４】
テーブル３を固定し、主軸ユニット５と主軸案内駆動機構６との間に主軸ユニット５を上下方向に案内かつ駆動する機構を設けてもよい。そのような場合には、テーブル３を強固に固定できるので、切削反力やワークＷの自重によるテーブル３の変位を防止するには都合がよい。一方、上記の実施形態のようにテーブル３を上下に移動させるように構成した場合には、主軸ユニット５を工具１００の送り方向に移動させたときの慣性が小さくなり、工具１００の変位（例えば軸線方向から倒れる方向の変位）を防止する上で有利である。
【００９５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の切削加工機によれば、主軸ユニットをワークに対する工具の送り方向に駆動しているので、大きくて重量が嵩むテーブルを送り方向に駆動している従来の切削加工機と比較して、工具の送り時に発生する慣性が小さくなる。このため、切削加工機の各部に要求される剛性が小さくて足り、各部品が小型軽量化される。従って、切削加工機の設置スペースが減少して小型部品の加工に適した無駄のない加工機を提供できる。
【００９６】
第１の案内駆動機構に設けられる直線案内駆動装置の可動体を軌道部材の一対の縦壁部に挟まれた状態で案内する場合には、一本の軌道部材を外側から囲むように可動体を設ける場合と比較して軌道部材の剛性を高め、それにより工具を円滑かつ正確に送り方向に駆動して高精度で加工を行うことができる。さらに、可動体をねじ軸に対して対称に配置された転動体によって転がり案内する場合には、ねじ軸から可動体に伝達される送り力の作用点に対して対称な位置で可動体が案内されるので、ねじ軸からの送り力によって可動体に曲げモーメントが作用するおそれがなくなり、工具をさらに円滑かつ正確に駆動することができる。
【００９７】
一対の直線案内駆動装置のそれぞれの軌道部材をそれらと直交する方向に移動可能に支持するとともに、各直線案内駆動装置の可動体と主軸ユニットとを一体に移動可能に連結した場合には、主軸ユニットの軸線方向からみたときに、各直線案内駆動装置のねじ軸の軸線が交わる点と工具の軸線とを常に一致させることができる。そのため、ねじ軸から伝えられる送り力によって主軸ユニットに曲げモーメントが作用するおそれがなく、工具をさらに円滑かつ正確に送って加工精度を高めることができる。
【００９８】
主軸ユニットに設けられた回転部材を当該主軸ユニットの外部から供給される流体圧によって回転駆動されるようにした場合には、主軸ユニットに電動モータ等の駆動源を設置する必要がなくなって主軸ユニットをさらに小型軽量化でき、工具の送り時に発生する慣性を最小限に抑えることができる。また、工具を高速で回転駆して切削抵抗を減少させ、それにより、切削加工機の各部に要求される剛性をさらに小さくしてさらなる小型軽量化を達成できる。
【００９９】
本体をフレーム構造に構成し、その内部にテーブルやその案内駆動機構を納めるとともに、テーブルの上方に第１の案内駆動機構を配置してそこから主軸ユニットを吊り下げた場合には、切削加工機の主要部品を本体内にコンパクトに集約して切削加工機の搬出入に要する手間や設置スペースの削減を図ることができる。
【０１００】
本体の少なくとも一部をモノコック構造体とすることにより、主軸ユニットやテーブルを強固に支持できる高剛性の本体を構成できる。テーブルをスプライン装置にて案内することにより、テーブルを円滑かつ精密に案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された金型加工機の内部構造を示す側面図。
【図２】本発明が適用された金型加工機の内部構造を示す正面図。
【図３】図１の金型加工機の平面図。
【図４】図１の金型加工機のテーブル付近の水平断面図。
【図５】図１の金型加工機に設けられたテーブル案内駆動機構の下端に設けられたギアボックス内の水平断面図。
【図６】図５のギアボックス内の垂直断面図。
【図７】図３の主軸案内駆動機構からカバーを取り外した状態を示す図。
【図８】図７の主軸案内駆動機構に使用される直線案内駆動装置を示す図。
【図９】図８の直線案内駆動装置の横断面図。
【図１０】図１の金型加工機に使用される主軸ユニットの縦断面図。
【図１１】図１の金型加工機に使用される主軸ユニットの図１０とは異なる位置における縦断面図。
【図１２】図１の金型加工機に使用される主軸ユニットの図１０及び図１１の両者とは異なる位置における縦断面図。
【図１３】図１０〜図１２の主軸ユニットが連結される取付アダプタの底面図。
【図１４】図１の金型加工機に工具として使用されるエンドミルを示す図。
【図１５】図１の金型加工機の外観を示す図。
【図１６】上部本体をモノコック構造体とした実施形態の斜視図。
【図１７】図１６の上部本体の正面図。
【図１８】図１６の上部本体の平面図。
【図１９】図１６の上部本体の底面図。
【図２０】図１７のXX−XX線に沿った断面図。
【図２１】図１７のXXI−XXI線に沿った断面図。
【図２２】直線案内装置として使用されるボールスプライン装置を示す図。
【図２３】図２２のボールスプライン装置に使用されるスプラインナットの詳細を示す図。
【図２４】図２２のボールスプライン装置に使用される保持器の詳細を示す図。
【符号の説明】
１  切削加工機
２  本体
２Ａ  下部本体
２Ｂ  上部本体
３  テーブル
３ｂ  上面（ワーク取付面）
４  テーブル案内駆動機構（第２の駆動案内機構）
５  主軸ユニット
６  主軸案内駆動機構（第１の駆動案内機構）
１１  柱部材
１１Ａ  下部柱
１１Ｂ  上部柱
１２，１３  梁
１４  中間枠
１５  テーブル支持板（テーブル支持部材）
２１  直線案内装置
２１ａ  可動部
２１ｂ  固定部
２２  駆動装置
２３  電動モータ
２４  送りねじ装置
２４ａ  ねじ軸
２４ｂ  ナット
２５  伝達機構
２６  ウォーム軸
２７  ウォームホイール
３５  切り屑受け
４０  基台フレーム
４１  スライドヘッド
４２Ａ，４２Ｂ  直線案内駆動装置
４４  ビーム（軌道部材）
４５  ボールねじ
４７  電動モータ（駆動源）
４８  底部（連結部）
４９  縦壁部
４９ａ  転動体転走面
５０  ねじ軸
５１  ナット（可動体）
５１ａ  転動体転走面
５３  ボール（転動体）
６０，６１  直線案内装置（案内装置）
７５  ロータ（回転部材）
１００  工具
２０１，２０２，２０３，２０４  壁板
２１０  スプライン軸
２１１  スプライン軸の転走溝
２２０  スプラインナット
２２１  スプラインナットの転走溝
２３０  ボール（転動体）
２４０  保持器
Ｈ  ねじ軸の水平中心線
Ｖ  ねじ軸の垂直中心線
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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