(57)【要約】【課題】ワーク交換装置を配設する場合の主軸への近寄り性を改善して作業性を向上できる工作機械を提供する。【解決手段】工作機械を構成する場合に、コラム３をテーブル５の移動範囲を跨ぐように形成された門形状とするとともにベッド２に配置固定し、該ベッド２の背面側に設定されたワーク待機位置Ｂとワーク交換位置Ｃに位置するテーブル５との間で各パレットＰ１，Ｐ２旋回させることにより交換するワーク交換装置１２を、上記ワーク交換位置Ｃが上記コラム３の下方に位置するように配置する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上にサドルを機械正面から見て前後（Ｙ軸）方向に移動可能に配置し、該サドル上にテーブルを左右（Ｘ軸）方向に移動可能に配置し、コラムを上記テーブルの移動範囲を跨ぐように形成された門形状とするとともに上記ベッドに配置固定し、該コラムに主軸を支持する主軸頭を上下（Ｚ軸）方向に移動可能に配置し、上記ベッドの背面側に設定されたワーク待機位置とワーク交換位置に位置するテーブルとの間でワークをパレットごと又はワーク単独で旋回させることにより交換するワーク交換装置を、上記ワーク交換位置が上記コラムの下方に位置するように配置したことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１において、上記コラムは、左，右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形状をなしていることを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２において、上記コラムの梁部は、左，右脚部より機械背面側に偏位しており、かつ上記ベッドのＹ軸方向略中央部に位置していることを特徴とする工作機械。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかにおいて、上記ワーク待機位置はベッド背面の機外に設定され、上記ワーク交換位置はコラムの下方に設定されており、上記パレット又はワークを旋回させる旋回軸はベッドの背面側に配置されていることを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直に向けて配置された主軸とワークとをＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させつつ上記ワークを加工するようにした工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、立形マシニングセンタでは、図６に示すように、機械正面から見て、固定ベッド６０の後端部にコラム６１を配置固定するとともに、前部にワークＷが載置されるサドル６２をＹ軸（前後方向）方向に移動可能に配設し、該サドル６２上にテーブル６３をＸ軸（左右方向）方向に移動可能に配設し、上記コラム６１の前面に主軸６４が装着された主軸頭６５をＺ軸（上下方向）方向に移動可能に配設した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記立形マシニングセンタでは、加工済みワークと次加工ワークとを自動的に交換するワーク交換装置を備える場合がある。この種のワーク交換装置としては、側面シャトル式が一般的であるが、これはワーク交換時間が長く、しかも据え付け面積が大きくなるという欠点がある。
【０００４】
そこでワーク交換時間の短縮を図るには、旋回式ワーク交換装置を採用することが有効である。この場合、ワーク交換装置を機械正面（作業者側）に配置することとなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−６２６３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにワーク交換装置を機械正面に配設する構造を採用した場合には、作業者の主軸への近寄り性が悪化し、メンテナンス等を行なう際の作業性が低下するという懸念がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、ワーク交換装置を配設する場合の主軸への近寄り性を改善して作業性を向上できる工作機械を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ベッド上にサドルを機械正面から見て前後（Ｙ軸）方向に移動可能に配置し、該サドル上にテーブルを左右（Ｘ軸）方向に移動可能に配置し、コラムを上記テーブルの移動範囲を跨ぐように形成された門形状とするとともに上記ベッドに配置固定し、該コラムに主軸を支持する主軸頭を上下（Ｚ軸）方向に移動可能に配置し、上記ベッドの背面側に設定されたワーク待機位置とワーク交換位置に位置するテーブルとの間でワークをパレットごと又はワーク単独で旋回させることにより交換するワーク交換装置を、上記ワーク交換位置が上記コラムの下方に位置するように配置したことを特徴とする工作機械である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、上記コラムは、左，右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形状をなしていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２において、上記コラムの梁部は、左，右脚部より機械背面側に偏位しており、かつ上記ベッドのＹ軸方向略中央部に位置していることを特徴としている。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記ワーク待機位置はベッド背面の機外に設定され、上記ワーク交換位置はコラムの下方に設定されており、上記パレット又はワークを旋回させる旋回軸はベッドの背面側に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用効果】
請求項１の発明では、コラムをテーブルの移動範囲を跨ぐ門形とし、ワーク待機位置をベッドの背面側に設定し、ワーク交換位置を上記コラムの下方に設定したので、コラム下方の開口を利用して旋回式のワーク交換装置をベッドの背面側に配置することが可能となり、ベッドの正面側から主軸への近寄りを容易に行なうことができ、メンテナンスを行なう際の作業性を向上できる。
【００１３】
請求項２の発明では、コラムを左，右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形としたので、コラム下方の加工用開口を有効利用してワーク交換装置を配置することができ、機械全体をコンパクトにできる。
【００１４】
請求項３の発明では、梁部を左，右脚部より機械背面側に偏位させ、かつベッドのＹ軸方向略中央部に位置させたので、ベッド上でワークの交換を行なうための旋回スペースを確保できるとともに、ベッド正面からの主軸への近寄り性をさらに高めることができる。
請求項４の発明では、ワーク待機位置をベッド背面の機外に設定し、旋回軸をベッドの背面側に配置したので、ワークの着脱作業を容易に行なえるとともに、ワーク交換装置の据え付け面積の拡大を抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図５は、本発明の一実施形態による立形マシニングセンタ（工作機械）を説明するための図であり、図１，図２，図３はそれぞれ工具交換装置及びワーク交換装置が搭載された立形マシニングセンタの正面図，右側面図，平面図、図４，図５はワーク交換装置の概略図である。
【００１７】
図において、１は立形マシニングセンタを示しており、これは機械正面から見て、固定ベッド２上の前後方向略中央部に門形状のコラム３を配置固定するとともに、該コラム３の下方にサドル４をＹ軸（前後）方向に移動可能に配置し、該サドル４上にテーブル５をＸ軸（左右）方向に移動可能に配置し、さらに上記コラム３の前面に主軸頭６をＺ軸（上下）方向に移動可能に配置した構成となっている。この主軸頭６の下端部には主軸７が回転自在に支持されており、該主軸７には工具Ｔが着脱可能に装着されている。
【００１８】
上記立形マシニングセンタ１では、テーブル５に載置されたワーク（不図示）をＸ軸，Ｙ軸方向に、主軸７をＺ軸方向にそれぞれ相対移動させつつ上記工具Ｔによりワークの切削加工を行なうように構成されている。
【００１９】
上記コラム３の背面側には、主軸７に装着された加工済み工具Ｔと、工具マガジン１１に装着された次工程工具Ｔ１とを交換アーム２６により上記コラム３下方の開口Ａを介して自動的に交換する工具交換装置１０が搭載されている。
【００２０】
上記固定ベッド２は、左，右の縦壁２ａ，２ａと、該左，右の縦壁２ａの内側に段付き状に形成されたサドル支持部２ｂ，２ｂと、該左，右のサドル支持部２ｂから段落ち状に形成された略平坦な有底凹部２ｃとを備えている。この有底凹部２ｃはベッド２のＸ軸方向中央部に位置し、かつ背面側及び上側が開放されている。上記固定ベッド２背面の左，右の縦壁２ａ同士はクロス部材８で結合されている。
【００２１】
上記左，右のサドル支持部２ｂの内側縁部にはサドル４をＹ軸方向に案内支持する左，右のＹ軸ガイドレール１５が配置されている。この各Ｙ軸ガイドレール１５は、上記サドル支持部２ｂに固定されたレール１５ａと、上記サドル４の下面に固定されたガイド１５ｂとを摺動自在に係合させた構造となっている。
【００２２】
また上記左，右のサドル支持部２ｂの各Ｙ軸ガイドレール１５の外側にはサドル４をＹ軸方向に移動駆動する左，右のＹ軸ボールねじ１６，１６が回転自在に配置固定されており、各Ｙ軸ボールねじ１６の前端部には該ボールねじ１６を回転駆動するＹ軸駆動モータ１７，１７が接続されている。
【００２３】
上記サドル４の上面にはテーブル５をＸ軸方向に案内支持する前後一対のＸ軸ガイドレール１８，１８が配置されている。この各Ｘ軸ガイドレール１８は、上記サドル４に固定されたレール１８ａと、上記テーブル５の下面に固定されたガイド１８ｂとを摺動自在に係合させた構造となっている。
【００２４】
また上記サドル４の上面の前，後Ｘ軸ガイドレール１８の間にはテーブル５をＸ軸方向に移動駆動する１本のＸ軸ボールねじ１９が回転自在に配置固定されており、該Ｘ軸ボールねじ１９の左側端部には該ボールねじ１９を回転駆動するＸ軸駆動モータ２０が接続されている。
【００２５】
上記コラム３の前面には、主軸頭６をＺ軸方向に案内支持する左，右一対のＺ軸ガイドレール２１，２１が配置されている。この各Ｚ軸ガイドレール２１は、上記主軸頭６の背面に固定されたレール２１ａと、上記コラム３の前面に固定されたガイド２１ｂとを摺動自在に係合させた構造となっている。
【００２６】
上記コラム３の前面の各Ｚ軸ガイドレール２１の外側には主軸頭６をＺ軸方向に移動駆動する左，右のＺ軸ボールねじ２２，２２が回転自在に配置固定されており、各Ｚ軸ボールねじ２２の上端部には該ボールねじ２２を回転駆動するＺ軸駆動モータ２３，２３が接続されている。
【００２７】
上記主軸頭６には左，右に延びる腕部６ａ，６ａが形成されており、該左，右の腕部６ａには上記Ｚ軸ボールねじ２２に係合するナット２２ａが装着されている。
【００２８】
上記コラム３は、鋳造により一体形成されたものであり、機械正面から見て、テーブル５のＸ軸，Ｙ軸の移動範囲を跨ぐように配置された左，右の脚部３ａ，３ａと、該各脚部３ａの上部同士を一体に接続する梁部３ｂとを有する門形をなしており、この左，右の脚部３ａは固定ベッド２の左，右縦壁２ａの上面に載置固定されている。これによりコラム３の下方にはＹ軸方向に開放され、かつＸ軸方向に幅広の開口Ａが形成されている。
【００２９】
上記左，右の脚部３ａは、機械正面から見て、該脚部３ａの上部３ｄほど主軸頭６側に位置するように傾斜しており、該主軸頭６側ほど上下寸法が大きくなるように概ね三角形状をなしている。また梁部３ｂはこれの上縁と開口下縁が略平行となるように四角形状に形成されている。
【００３０】
上記コラム３は、機械平面から見て、梁部３ｂが左，右脚部３ａ，３ａより機械背面側に偏位するように大略弓形状をなすように形成されており、該梁部３ｂの正面３ｂ′は左，右脚部３ａの前後方向中心を通る脚部中心線Ｃ１と略一致している。また上記梁部３ｂは固定ベッド２のＹ軸方向中央に位置しており、左，右脚部３ａは前側に位置している。上記梁部３ｂの正面３ｂ′には上記主軸頭６及び左，右のＺ軸ボールねじ２２を収納する収納凹部３ｃが形成されている。これにより主軸頭６のコラム３に対するオーバハングはゼロになっている。
【００３１】
上記固定ベッド２には、加工済みワークが載置された前工程パレットＰ１と、次加工ワークが載置された次工程パレットＰ２とを自動的に交換するワーク交換装置１２が搭載されている。
【００３２】
このワーク交換装置１２は、昇降可能にかつ１８０度旋回可能に配置された旋回軸３７の上端にクランプ部３８を固定した概略構造のものである。このクランプ部３８には、上記各パレットＰ１，Ｐ２に形成されたフック部３９，４０に係合可能な溝部３８ａ，３８ａが形成されており、各溝部３８ａには油圧ピストン４１，４１が出没可能に配設されている。この各油圧ピストン４１が溝部３８ａ内に突出することにより各パレットＰ１，Ｐ２をクランプし、没入することによりアンクランプするようになっている。
【００３３】
そして上記次工程パレットＰ２は固定ベッド２背面の機外に設定されたワーク待機位置Ｂに位置しており、前工程パレットＰ１は上記コラム３の下方に設定されたワーク交換位置Ｃに位置している。さらに上記旋回軸３７は固定ベッド２の後端部に配置されている。
【００３４】
ワーク待機位置Ｂの次加工パレットＰ２に予め次加工ワークをセットする。ワークの加工が終了すると、テーブル５がＸ軸，Ｙ軸方向に移動してワーク交換位置Ｃに前工程パレットＰ１を搬送する。旋回軸３７が上昇し、各溝部３８ａにパレットＰ１，Ｐ２のフック３９，４０が係合するとともに、油圧ピストン４１が突出して各パレットＰ１，Ｐ２をクランプする。旋回軸３７がさらに上昇して各パレットＰ１，Ｐ２をテーブルから持ち上げ、この状態で１８０度旋回し、この後下降する。すると前工程パレットＰ１はワーク待機位置Ｂに、次工程パレットＰ２はワーク交換位置Ｃにあるテーブル５にそれぞれ載置される。
【００３５】
本実施形態によれば、コラム３をテーブル５の移動範囲を跨ぐ門形とし、ワーク待機位置Ｂを固定ベッド２背面の機外に設定し、ワーク交換位置Ｃを上記コラム３の下方に設定したので、コラム３下方の加工用開口Ａを利用して旋回式のワーク交換装置１２を固定ベッド２の背面側に配置することができ、ベッド２の正面側から主軸７への近寄りを容易に行なうことができ、メンテナンスを行なう際の作業性を向上できる。
【００３６】
本実施形態では、上記コラム３を左，右脚部３ａの上部同士を梁部３ｂで接続してなる門形としたので、コラム３下方の加工用開口Ａを有効利用してワーク交換装置１２を配置することができ、機械全体をコンパクトにできる。
【００３７】
また上記梁部３ｂを左，右脚部３ａより機械背面側に偏位させ、かつ固定ベッド２のＹ軸方向中央部に位置させたので、ベッド中央部にワーク交換を行なうための旋回スペースを確保することができるとともに、ベッド正面からの主軸７への近寄り性をさらに高めることができる。
【００３８】
本実施形態では、ワーク待機位置Ｂを固定ベッド２背面の機外に設定し、旋回軸３７を固定ベッド２の後端部に配置したので、ワークの着脱作業を容易に行なうことができるとともに、ワーク交換装置１２の据え付け面積の拡大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による立形マシニングセンタを説明するための正面図である。
【図２】上記立形マシニングセンタの右側面図である。
【図３】上記立形マシニングセンタの平面図である。
【図４】上記立形マシニングセンタのワーク交換装置の概略斜視図である。
【図５】上記ワーク交換装置の概略側面図である。
【図６】従来の一般的な立形マシニングセンタの概略図である。
【符号の説明】
１      立形マシニングセンタ（工作機械）
２      固定ベッド
３      コラム
３ａ    脚部
３ｂ    梁部
４      サドル
５      テーブル
６      主軸頭
７      主軸
１２    ワーク交換装置
３７    旋回軸
Ｂ      ワーク待機位置
Ｃ      ワーク交換位置
Ｐ１    前工程パレット
Ｐ２    次工程パレット
【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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