(57)【要約】【課題】主軸の送り速度を高めることができるとともに、コラムの必要剛性を確保しつつ重量を低減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、機械正面から見てベッド２上にサドル４をＹ軸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軸方向に移動可能に配置し、コラム３を上記テーブル５の移動範囲を跨ぐように配置された左，右脚部３ａの上部同士を梁部３ｂで接続してなる門形状とし、該左，右脚部３ａを上記ベッド２上に配置固定し、上記梁部３ｂの前面に主軸頭６をＺ軸方向に移動可能に配設する。【選択図】      図１
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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配置された左，右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形状とし、該左，右脚部を上記ベッド上に配置固定し、上記梁部の前面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設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、上記コラムの梁部は、左，右脚部より機械背面側に偏位しており、機械側面から見て上記主軸頭の軸線は上記脚部の中心と略重なっていることを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記コラムの梁部は、上記ベッド上方の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、上記コラムの左，右脚部は、上部ほど上記主軸側に位置するように傾斜していることを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れかにおいて、上記ベッドは、上記左，右脚部が載置固定される縦壁を有し、該縦壁には左右方向外側にへこむ凹部が形成され、該凹部内に上記テーブルをＸ軸方向に案内するＸ軸ガイドレールの端部が位置し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】
Ｘ軸，Ｙ軸方向に移動するテーブルとＺ軸方向に移動する主軸とでワークの加工を行なうようにした立形マシニングセンタでは、例えば、図７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。
【０００３】
この種の立形マシニングセンタでは、サドル６２のＹ軸方向のストロークを確保するために、従来、主軸頭６５をコラム６１からＹ軸ストローク分だけ前方にオーバハングさせる構造を採用する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−６２６３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、主軸頭をコラムからＹ軸ストローク分だけオーバハングさせる構造を採用した場合には、特に主軸頭の加減速時にコラムに発生する曲げモーメントが大きくなることから主軸頭の許容加減速値、ひいては送り速度に限界があり、生産性の向上を図る上での改善が要請されている。
【０００６】
また上記オーバハングさせる分だけ加工精度に影響を及ぼすおそれがあり、このため主軸頭を支持するコラムの剛性を高める必要があり、構造物の重量が増大するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、主軸頭の送り速度を高めることができるとともに、コラムの必要な剛性を確保しつつ重量を低減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前後（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配置された左，右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形状とし、該左，右脚部を上記ベッド上に配置固定し、上記梁部の前面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設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、上記コラムの梁部は、左，右脚部より機械背面側に偏位しており、機械側面から見て上記主軸頭の軸線は上記脚部の中心と略重なっ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１又は２において、上記コラムの梁部は、上記ベッド上方の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、上記コラムの左，右脚部は、上部ほど上記主軸側に位置するように傾斜していることを特徴としている。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、上記ベッドは、上記左，右脚部が載置固定される縦壁を有し、該縦壁には左右方向外側にへこむ凹部が形成され、該凹部内に上記テーブルをＸ軸方向に案内するＸ軸ガイドレールの端部が位置していることを特徴としている。
【００１３】
【発明の作用効果】
請求項１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状とし、該コラムをテーブルの移動範囲を跨ぐようにベッドに配置したので、コラムの下方にてテーブルのＸ軸，Ｙ軸方向移動が可能となり、主軸頭をオーバハングさせることなく、もしくはオーバーハングを最小限に抑えてコラムに配置することが可能となる。その結果、主軸頭の許容加減速値、ひいては送り速度を高めることができ、加工時間を短縮できる分だけ生産性を向上できる。
【００１４】
また主軸頭のオーバハング量を最小限に抑えることができるので、加工精度への影響を回避でき、また必要以上にコラムの剛性を高める必要がなく、構造物の重量を低減できる。
【００１５】
請求項２の発明では、コラムの梁部を左，右脚部より機械背面側に偏位させ、主軸頭の軸線を脚部の中心と略重なるようにしたので、主軸頭の左，右脚部に対するオーバハングを最小限にでき、もしくはなくすことができ、主軸頭の許容加減速値、ひいては送り速度をさらに高めることができる。
【００１６】
請求項３の発明では、梁部をベッド上方のＹ軸方向略中央部に位置させたので、ベッドのＹ軸方向寸法をテーブルのＹ軸ストローク量と概ね同一に設定することができ、従来のベッドの後端部にコラムを配置する場合に比べて機械全体をコンパクトにできる。
【００１７】
請求項４の発明では、左，右脚部を上部ほど主軸側に位置するように傾斜させたので、梁部のＸ軸方向長さを短くすることができ、コラム全体の剛性を高めることができるとともに、コンパクトにできる。
【００１８】
請求項５の発明では、Ｘ軸ガイドレールの端部をベッドの縦壁の凹部内に位置するように配置したので、テーブルのＸ軸方向の移動量を確保しつつ機械本体の機械幅寸法の拡大を抑えることができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１ないし図６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６はそれぞれ工具交換装置，パレット交換装置及び切り屑処理装置を搭載した立形マシニングセンタの正面図，右側面図，平面図，背面斜視図，背面図、左側面図である。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
また上記固定ベッド２のコラム３の下方には、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とを旋回軸３７を介して自動的に交換するワーク交換装置１２が搭載されており、さらに固定ベッド２の底部には、ワーク加工部に供給された切削液を回収するとともに、ワーク加工により発生した切り屑を機外に排出するコンベア４７及びクーラントタンク４８を備えた切り屑処理装置１３が搭載されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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の前面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の前面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。
【００３６】
上記ベッド２の左，右縦壁２ａには機械左右方向外側にへこむ側壁凹部２ｄが形成されている。この左，右の側壁凹部２ｄ内に上記各Ｘ軸ガイドレール１８の端部１８ｃが位置するように挿入配置されている。
【００３７】
本実施形態によれば、コラム３を左，右脚部３ａ，３ａの上部同士を梁部３ｂで接続してなる門形状とし、該コラム３をテーブル５の移動範囲を跨ぐように固定ベッド２の左，右縦壁２ａ，２ａの上面に配置固定したので、コラム３下方の開口Ａにてテーブル５のＸ軸，Ｙ軸方向移動が可能となり、主軸頭６をオーバハングさせることなくコラム３に配置することが可能となる。その結果、主軸頭６のＺ軸方向送り時の許容加減速値を高めることができ、従ってそれだけ送り速度を高めて加工時間を短縮でき、その結果生産性を向上できる。
【００３８】
また上記主軸頭６のオーバハングをなくすことができるので、加工精度への影響を回避でき、また必要以上にコラム３の剛性を高める必要がなく、コスト，重量を低減できる。
【００３９】
本実施形態では、上記コラム３の梁部３ｂを固定ベッド２のＹ軸方向中央部に位置させたので、固定ベッド２のＹ軸方向寸法をテーブル５のＹ軸ストローク量と概ね同じに設定することができ、従来のベッドの後端部にコラムを配置する場合に比べて機械全体をコンパクトにできる。
【００４０】
本実施形態では、上記コラム３の梁部３ｂの前面３ｂ′が左，右脚部３ａ，３ａの脚部中心線Ｃ１と略一致するように機械背面側に偏位させ、主軸頭６の軸線が脚部３ａの中心線Ｃ１と略重なるようにしたので、主軸頭６の左，右脚部３ａに対するオーバハングをゼロにすることができ、主軸頭６の許容加減速値ひいては送り速度をより一層高めることができる。
【００４１】
また、上記左，右脚部３ａの上部３ｄを上側ほど主軸頭６側に位置するように傾斜させたので、梁部３ｂのＸ軸方向長さを短くすることができ、コラム全体の剛性を高めることができるとともに、コンパクトにできる。
【００４２】
本実施形態では、Ｘ軸ガイドレール１８のレール１８ａの両端部１８ｃを固定ベッド２の縦壁２ａの凹部２ｄ内に位置するように挿入配置したので、テーブル５のＸ軸方向の移動量を確保しつつ機械本体の機械幅寸法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背面斜視図である。
【図５】上記立形マシニングセンタの背面図である。
【図６】上記立形マシニングセンタの左側面図である。
【図７】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
２ａ    縦壁
２ｄ    凹部
３      コラム
３ａ    脚部
３ｂ    梁部
３ｄ    上部
４      サドル
５      テーブル
６      主軸頭
７      主軸
１８    Ｘ軸ガイドレール
１８ｃ  端部
【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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