(57)【要約】【課題】  門型コラムによる主軸ヘッドの支持剛性を高めて、主軸ヘッドのＸ軸方向への移動時の真直性を向上させる。【解決手段】  工作機械１は、前側の上部と下部にＸ軸ガイドレール３ａ，３ｂを設けた門型コラム５と、左右の両側にＹ軸ガイドレール６，６を有し、門型コラム５の各Ｘ軸ガイドレール３ａ，３ｂに支持されて左右に移動自在に設けられたサドル７と、主軸２０を有しサドル７の各Ｙ軸ガイドレール６，６に案内されて上下に移動自在に設けられた主軸ヘッド８とを備え、門型コラム５の下端部に前側に突き出しＸ軸方向に延長された支持部５ａを一体に設け、支持部５ａの上面に、下部のＸ軸ガイドレール３ｂを、その先端部がＹ軸方向の上方に向くように固定して設け、サドル７の下端に下部のＸ軸ガイドレール３ｂに支持案内されるガイドブロック１６を固定して設けた構成とされている。【選択図】      図１
2005313250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前側の上部と下部にＸ軸ガイドレールを設けた門型コラムと、左右の両側にＹ軸ガイドレールを有し、前記門型コラムの各Ｘ軸ガイドレールに支持されて左右に移動自在に設けられたサドルと、主軸を有し前記サドルの各Ｙ軸ガイドレールに案内されて上下に移動自在に設けられた主軸ヘッドとを備えた工作機械において、
前記門型コラムの下端部に、前側に突き出しＸ軸方向に延長された支持部を一体に設け、該支持部の上面に、前記下部のＸ軸ガイドレールを、その先端部がＹ軸方向の上方に向くように固定して設け、前記サドルの下端に前記下部のＸ軸ガイドレールに支持案内されるガイドブロックを固定して設けたことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、門型コラムに左右に移動自在に支持したサドルに、主軸ヘッドを上下に移動自在に設けてなる工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の門型コラムを備えた工作機械として、前側に上下一対のＸ軸ガイドレールを設けた門型コラムと、前面に左右一対のＹ軸ガイドレールを有し、前記門型コラムの各Ｘ軸ガイドレールに支持されて、Ｘ軸移動装置により左右に移動するように設けられたサドルと、主軸を有し前記サドルの各Ｙ軸ガイドレールに案内されて、Ｙ軸移動装置により上下に移動するように設けられた主軸ヘッドとを備えたマシニングセンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２５１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記マシニングセンタにおいては、前記サドルを門型コラムに支持する上下のＸ軸ガイドレールが、いずれも前記門型コラムの前面に、先端部を前側（Ｚ軸方向の前方）に突き出してボルトで固定され、前記各Ｘ軸ガイドレールにサドルの背面に固定したガイドブロックが支持案内される構造となっているために、前記各Ｘ軸ガイドレールの先端部側には、前記サドル、主軸ヘッド、Ｙ軸モータを含むＹ軸移動装置等の重量が、Ｙ軸方向の下方に向けて横荷重として作用し、したがって、前記各Ｘ軸ガイドレールは、その門型コラムに対する取付部である基端を支持点とする片持ち梁の状態で前記横荷重を支持することになる。
しかし、前記Ｘ軸ガイドレールは、前記横荷重に対する剛性が、前記横荷重の作用する方向に直角な方向の縦荷重に対する剛性に比べて弱い特性があるため、前記マシニングセンタは、前記門型コラムによる主軸ヘッドの支持剛性（機械剛性）、前記主軸ヘッドのＸ軸方向への移動時の真直性を向上させることができない難点があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、門型コラムによる主軸ヘッドの支持剛性を高めて、主軸ヘッドのＸ軸方向への移動時の真直性を向上させることができる工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、前側の上部と下部にＸ軸ガイドレールを設けた門型コラムと、左右の両側にＹ軸ガイドレールを有し、前記門型コラムの各Ｘ軸ガイドレールに支持されて左右に移動自在に設けられたサドルと、主軸を有し前記サドルの各Ｙ軸ガイドレールに案内されて上下に移動自在に設けられた主軸ヘッドとを備えた工作機械において、前記門型コラムの下端部に、前側に突き出しＸ軸方向に延長された支持部を一体に設け、該支持部の上面に、前記下部のＸ軸ガイドレールを、その先端部がＹ軸方向の上方に向くように固定して設け、前記サドルの下端に前記下部のＸ軸ガイドレールに支持案内されるガイドブロックを固定して設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る工作機械によれば、下部のＸ軸ガイドレールが、門型コラムの下部に前側に突き出して設けた支持部の上面に先端部をＹ軸方向の上方に向けて固定された支持剛性の高い縦方向の設置状態において、前記サドルに加わるＹ軸方向の荷重を支持することができるので、門型コラムによる主軸ヘッドの支持剛性を高めて、主軸ヘッドのＸ軸方向への移動時の真直性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施の形態に係る工作機械について図１〜図３を参照して説明する。  図１において、１は本発明の一実施の形態に係るマシニングセンタ等の工作機械である。この工作機械１は、ベース２と、Ｚ軸方向（図１で左右方向）の前側（図１で左側）の上部と下部にＸ軸ガイドレール３ａ，３ｂをＸ軸方向（図１で左右方向）に延長して設け、前記ベース２の後端部にボルト４で固定されて立設された門型コラム５と、前面における左右の両側にＹ軸方向（図１で上下方向）に延長されたＹ軸ガイドレール６，６を有し、前記門型コラム５の前側にＸ軸方向に移動自在に設けられたサドル７と、該サドル７の前面において前記Ｙ軸ガイドレール６，６に案内されて上下に移動自在に設けられた主軸ヘッド８と、前記サドル７をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動装置９と、前記主軸ヘッド８をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動装置１０とを備えている。
【０００８】
前記上部のＸ軸ガイドレール３ａは、図２に示すように、前記門型コラム５の上部の前面に基端部３ａ１を当接させ、先端部３ａ２をＺ軸方向の前方（図１、図２で左方）へ突き出し、かつＸ軸方向に沿って水平に設けられている。また、前記上部のＸ軸ガイドレール３ａは、先端部３ａ２側から基端部３ａ１側へ向けて縦方向に貫通してあけたボルト孔に挿通させたボルト１１によって門型コラム５に固定されている。そして、前記サドル７の上部の背面（図２で右側面）にボルト１２により固定された左右一対のガイドブロック１３，１３が、前記上部のＸ軸ガイドレール３ａの先端部３ａ２に支持案内されて、前記サドル７の上部をＸ軸方向に誘導するようになっている。前記上部のＸ軸ガイドレール３ａとガイドブロック１３の門型コラム５とサドル７に対する取付構造は、従来の工作機械と同様であり、また、Ｘ軸ガイドレール３ａに対するガイドブロック１３の支持案内部の構造は、詳細は図示しないが、従来周知のものである。
【０００９】
また、前記門型コラム５の下端部には、Ｚ軸方向の前側（図１で左側）に突き出しＸ軸方向に延長された支持部５ａが一体に設けられており、前記下部のＸ軸ガイドレール３ｂは、図３に示すように、前記支持部５ａの上面に形成された設置面５ｂとその段部５ｃに基部３ｂ１を当接させて、先端部３ｂ２をＹ軸方向の上方に向けられた状態（縦方向に配置した状態）として、Ｘ軸方向に沿って水平に設けられている。また、前記上部のＸ軸ガイドレール３ａと同様に、先端部３ｂ２側から基端部３ｂ１側へ向けて縦方向に貫通してあけたボルト孔に挿通させたボルト１４によって前記支持部５ａに固定されている。そして、前記サドル７の下端にボルト１５により固定された左右一対のガイドブロック１６，１６が、前記下部のＸ軸ガイドレール３ｂの上方を向いた先端部３ｂ２に支持案内されて、前記サドル７の下部をＸ軸方向に誘導するようになっている。なお、下部のＸ軸ガイドレール３ｂに対するガイドブロック１６の支持案内部の構造は、詳細は図示しないが、前記上部のＸ軸ガイドレール３ａに対するガイドブロック１６の支持案内部の構造と同様である。
【００１０】
また、前記Ｘ軸移動装置９は、前記サドル７の背面に固定されたボールナット１７と、該ボールナット１７に螺合されてＸ軸方向に延長され、両端を前記門型コラム５の両端側下部に回転自在に支持されたボールねじ軸１８と、門型コラム５の一側下部に設置され前記ボールねじ軸１８を回転させるＸ軸サーボモータ１９とを備え、該Ｘ軸サーボモータ１９により前記ボールねじ軸１８を回転させることにより前記ボールナット１７を介して前記サドル７をＸ軸方向（図１で左右方向）に往復移動させるようになっている。
さらに、前記Ｙ軸移動装置１０は、前記主軸ヘッド８の背面側（主軸２０のある側と反対側）に設けたボールナット２１と、該ボールナット２１に螺合されてＹ軸方向に延長され、上下端を前記サドル７の上下部に回転自在に支持されたボールねじ軸２２と、前記サドル７の上端部に設置され前記ボールねじ軸２２を回転させるＹ軸サーボモータ２３とを備え、該Ｙ軸サーボモータ２３により前記ボールねじ軸２２を回転させることにより前記ボールナット２１を介して前記主軸ヘッド８をＹ軸方向（図１で上下方向）に往復移動させるようになっている。
【００１１】
上記のように構成された工作機械１においては、図示しないが、前記ベース２のＺ軸方向の前方にＺ軸駆動装置によってＺ軸方向に移動するテーブルが設置されており、該テーブル上に固定されたワークが、前記Ｘ軸，Ｙ軸移動装置９，１０とＺ軸移動装置を作動させて、主軸ヘッド８の主軸２０をワークの加工位置まで移動させた後に、ワークと前記主軸２０との間に相対的な切削運動を行わせることにより、主軸２０に装着した工具によって前記ワークを加工する。この場合、前記サドル７を支持している前記上下部のＸ軸ガイドレール３ａ，３ｂには、常時、前記サドル７、主軸ヘッド８、Ｙ軸移動装置１０等の重量がＹ軸方向の下方への荷重として作用すると共に、加工時、主軸２０の移動方向によって切削抵抗が前記荷重に付加されて更に大きな荷重としてＹ軸方向へ作用するが、Ｙ軸方向の上方に向けて門型コラム５の下端部の支持部に固定した下部のＸ軸ガイドレール３ｂは、その支持剛性の高い縦方向において、前記サドル７（サドル７自体の重量を含む）に加わるＹ軸方向の荷重を、従来の工作機械のように片持ち梁状態でＸ軸ガイドレールが受ける曲げ荷重ではなく、圧縮荷重Ｗ１として受けて該Ｙ軸方向への変形を抑えながら強固に支持する。
【００１２】
このため、上部のＸ軸ガイドレール３ａは、従来と同様に片持ち梁の状態となって先端部３ａ２で前記Ｙ軸方向の荷重を分担して曲げ荷重Ｗ２として受けることになるが、下部のＸ軸ガイドレール３ｂが変形を抑えて強固にＹ軸方向の荷重を支持する分だけ、分担荷重が軽減されてＹ軸方向へ撓みを可及的に小さく抑えられる。
したがって、前記門型コラム５の上下部のＸ軸ガイドレール３ａ，３ｂによる前記サドル７（主軸ヘッド８）の支持剛性（機械剛性）を高めて、前記主軸ヘッド８のＸ軸方向への移動時の真直性を向上させることができる。
【００１３】
なお、前記上部のＸ軸ガイドレール３ａによる前記サドル７の上部の支持構造を、従来のように、片持ち梁の状態でＹ軸方向の荷重を支持する形式のものとせずに、前記下部のＸ軸ガイドレール３ｂによる前記サドル７の下部の支持構造と同様にすることもできる。
この場合には、前記上部のＸ軸ガイドレール３ａを、前記門型コラム５の上端の前側部分に、先端部３ａ２をＹ軸方向の上方へ向けた状態でＸ軸方向に沿わせて固定すると共に、前記サドル７の上部の背面側を門型コラム５の上端の前側部分の上方側に突き出させて、その突出部分の下面に前記ガイドブロック１３を固定するようにする。
このようにすると、上部のＸ軸ガイドレール３ａも支持剛性の高い縦方向の設置状態において、Ｙ軸方向の荷重を強固に支持することができるので、上部のＸ軸ガイドレール３ａの変形も抑えられ、前記主軸ヘッド８のＸ軸方向への移動時の真直性を一層向上させることができる。
【００１４】
前記のように、実施の形態に係る工作機械１は、前側の上部と下部にＸ軸ガイドレール３ａ，３ｂを設けた門型コラム５と、左右の両側にＹ軸レール６，６を有し、前記門型コラム５の各Ｘ軸ガイドレール３ａ，３ｂに支持されて左右に移動自在に設けられたサドル７と、主軸２０を有し前記サドル７の各Ｙ軸ガイドレール６，６に案内されて上下に移動自在に設けられた主軸ヘッド８とを備え、前記門型コラム５の下端部に前側に突き出しＸ軸方向に延長された支持部５ａを一体に設け、該支持部５ａの上面（設置面５ｂ）に、前記下部のＸ軸ガイドレール３ｂを、その先端部３ｂ２がＹ軸方向の上方に向くように固定して設け、前記サドル７の下端に前記下部のＸ軸ガイドレール３ｂに支持案内されるガイドブロック１６，１６を固定して設けた構成とされている。
【００１５】
したがって、実施の形態に係る工作機械１によれば、下部のＸ軸ガイドレール３ｂが、門型コラム５の下端部に前側に突き出して設けた支持部５ａの上面に先端部３ｂ２をＹ軸方向の上方（荷重に対向する方向）に向けて固定された支持剛性の高い縦方向の設置状態において、前記サドル７に加わるＹ軸方向の荷重Ｗ１を支持することができるので、門型コラム５による主軸ヘッド８の支持剛性を高めて、主軸ヘッド８のＸ軸方向への移動時の真直性を向上させることができる。
なお、前記実施の形態に係る工作機械１においては、前記門型コラム５をベース２に固定し、該門型コラム５に対してベース２に設けたテーブルをＺ軸方向に移動させるようにした形式のものを例示したが、本発明はこれに限らず、前記ベース上にテーブルを固定し、前記門型コラム５を固定のテーブル側に移動させるようにした形式のものに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態における工作機械を示す斜視図である。
【図２】同じくサドル上部におけるＸ軸方向への支持案内部を示す横断面図である。
【図３】同じくサドル下部におけるＸ軸方向への支持案内部を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  工作機械
２  ベース
３ａ，３ｂ  上部、下部のＸ軸ガイドレール
５  門型コラム
５ａ  支持部
６  Ｙ軸ガイドレール
７  サドル
８  主軸ヘッド
９  Ｘ軸移動装置
１０  Ｙ軸移動装置
１３，１６  ガイドブロック
２０  主軸
Ｗ１，Ｗ２  荷重
【図１】
2005313250.tif 000003
【図２】
2005313250.tif 000004
【図３】
2005313250.tif 000005