(57)【要約】【課題】工具マガジンを配置する場合の機械幅寸法の拡大を防止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、自動工具交換装置１０をコラム３の背面３ｂ″側に配設し、該自動工具交換装置１０を、上記コラム３に背面３ｂ″側と正面３ｂ′側とを連通可能に形成された開口Ａを介して工具マガジン１１側の工具Ｔ１と上記主軸７側の工具Ｔとを交換するように構成する。【選択図】      図４
2005034917.tif 000002
【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、上記ベッド上に配置固定された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、上記コラムの背面側に自動工具交換装置を配設し、該自動工具交換装置を、上記コラムに、該コラムの上記背面側と正面側とを連通可能に形成された開口を介して工具マガジン側の工具と上記主軸側の工具とを交換するように構成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、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をなしており、上記自動工具交換装置は、上記コラムの梁部の背面側に配設され、該梁部の下縁下方を通って上記工具マガジン側の工具と上記主軸側の工具とを交換するように構成され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２又は３において、上記自動工具交換装置は、上記コラムの梁部の背面に工具マガジンを配設し、上記梁部を上下に貫通するように交換アーム軸を配置し、該交換アーム軸の下端に交換アームを旋回可能に接続し、上端に交換アーム旋回駆動ユニットを接続し、上記工具マガジンと上記交換アームとの間で工具を搬送する工具搬送機構が上記交換アーム軸と並列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８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、自動工具交換装置の工具マガジン６６をコラム６１の左側面に配置し、該工具マガジン６６の次加工工具と上記主軸６４に装着された加工済み工具Ｔとを自動的に交換する場合がある（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】
ところが、上記従来のように工具マガジンをコラムの側面に配置する構造を採用した場合には、必然的に機械幅寸法が大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、工具マガジンを配置する場合の機械幅寸法の拡大を防止できる工作機械を提供することを目的としている。
【０００７】
【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、上記ベッド上に配置固定された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、上記コラムの背面側に自動工具交換装置を配設し、該自動工具交換装置を、上記コラムに、該コラムの上記背面側と正面側とを連通可能に形成された開口を介して工具マガジン側の工具と上記主軸側の工具とを交換するように構成したことを特徴とする工作機械である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、上記コラムは、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をなしており、上記自動工具交換装置は、上記コラムの梁部の背面側に配設され、該梁部の下縁下方を通って上記工具マガジン側の工具と上記主軸側の工具とを交換するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
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。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２又は３において、上記自動工具交換装置は、上記コラムの梁部の背面に工具マガジンを配設し、上記梁部を上下に貫通するように交換アーム軸を配置し、該交換アーム軸の下端に交換アームを旋回可能に接続し、上端に交換アーム旋回駆動ユニットを接続し、上記工具マガジンと上記交換アームとの間で工具を搬送する工具搬送機構が上記交換アーム軸と並列配置されていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、自動工具交換装置をコラムの背面側に配設し、該コラムの背面側と正面側とを連通する開口を介して工具マガジン側の工具と主軸側の工具とを交換するようにしたので、工具マガジンをコラム背面の空きスペースを利用して配置することができ、機械幅寸法の拡大を防止できる。
【００１２】
請求項２の発明では、コラムを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としたので、該コラム下方の加工用開口を有効利用して工具交換を行なうことができ、工具交換を行なうためのスペースを別途確保する必要はなく、機械全体をコンパクトにできる。
【００１３】
請求項３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、かつベッドのＹ軸方向略中央部に位置させたので、梁部の背面側の空きスペースを有効利用して工具マガジンを配置でき、機械全体をコンパクトにできる。
【００１４】
請求項４の発明では、交換アーム軸を梁部を上下に貫通するように配置し、該交換アーム軸に工具搬送機構を並列配置したので、工具交換ユニットを梁部背面側に必要な配置スペースを削減しつつ配置することができる。
【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７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，背面斜視図，背面図，左側面図、図７は自動工具交換装置の側面構成図である。
【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】
上記固定ベッド２の背面側には、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１８０度旋回させることにより自動的に交換するワーク交換装置１２が搭載されている。また固定ベッド２の底部には切り屑処理装置１３が配設されており、これはコンベア４７により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ように構成されている。
【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軸方向に幅広の加工用開口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】
上記コラム３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とを上記コラム３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。
【００３２】
上記工具交換装置１０は、多数の工具Ｔｎを垂直下方に向けてポットにより保持し、次加工工具Ｔ１を工具割り出し位置ａに旋回割り出し駆動する円形状の工具マガジン１１と、該割り出し位置ａに割り出された次加工工具Ｔ１を工具交換位置ｂに搬送するとともに、該工具交換位置ｂに戻された加工済み工具Ｔを上記工具マガジン１１に戻す工具搬送機構２５と、上記工具交換位置ｂに搬送された次加工工具Ｔ１と上記主軸７により工具交換位置ｃに移送された加工済み工具Ｔとを交換する交換アーム２６とを備えている。
【００３３】
上記工具マガジン１１は上記コラム３の梁部３ｂの背面３ｂ″に配設されており、該背面３ｂ″に固定されたブラケット２７により懸吊支持されている。なお、１１ａは旋回割り出しモータである。
【００３４】
上記梁部３ｂの主軸頭６の後側には交換アーム軸２８が該梁部３ｂを上下方向に貫通するように挿入配置されている。この交換アーム軸２８の下端に上記交換アーム２６が接続されており、上端には交換アーム２６を１８０度旋回駆動する旋回駆動ユニット２９が接続されている。この旋回駆動ユニット２９には駆動用モータ３０が接続されている。なお、３４は交換アーム軸２８を常に上方に付勢して工具の重量を打ち消すためのバランスばねである。
【００３５】
上記工具搬送機構２５は、上記梁部３ｂの交換アーム軸２８の後側に形成された矩形孔３ｅ（図３参照）内に該交換アーム軸２８と平行に配置された直動ガイド３１と、該直動ガイド３１により上下移動可能に支持され、次加工工具Ｔ１のポットを把持するフック３２と、該フック３２を工具割り出し位置ａと工具交換位置ｂとの間で昇降駆動するエアシリンダ３３とを備えている。
【００３６】
上記交換アーム２６は梁部３ｂの下縁下方にて長手方向をＸ軸方向に向けて待機している。そして交換アーム２６は、上記コラム３の開口Ａを介して上記梁部３ｂの背面３ｂ″側の次加工工具Ｔ１と、正面３ｂ′側の加工済み工具Ｔとを交換するようになっている。
【００３７】
ワーク加工が終了すると、主軸頭６がＺ軸方向に移動して加工済み工具Ｔを工具交換位置ｃに位置決めを行なうとともに、工具マガジン１１が次加工工具Ｔ１を工具割り出し位置ａに旋回割り出して位置決めする。工具割り出し位置ａに割り出された次加工工具Ｔ１のポットをフック３２が把持し、エアシリンダ３３がフック３２と共に次加工工具Ｔ１を工具交換位置ｂに搬送し、該交換位置ｂに位置決めする。交換アーム２６が待機位置から旋回して加工済み工具Ｔを把持するとともに次加工工具Ｔ１を把持し、この状態で下降して両工具Ｔ，Ｔ１を抜き取り、１８０度旋回した後上昇する。すると加工済み工具Ｔが工具交換位置ｂに待機するポットに装着され、次加工工具Ｔ１が主軸７に装着される。加工済み工具Ｔはフック３２と共に上昇して工具マガジン１１に戻される。
【００３８】
本実施形態によれば、門形状に形成されたコラム３の背面３ｂ″側に自動工具交換装置１０を配設し、該コラム３の背面３ｂ″側と正面３ｂ′側とを連通する開口Ａを介して工具マガジン１１側の次加工工具Ｔ１と主軸７側の加工済み工具Ｔとを交換するようにしたので、工具マガジン１１をコラム３の背面３ｂ″の空きスペースを利用して配置することができ、機械幅寸法の拡大を防止できる。
【００３９】
本実施形態では、上記コラム３をテーブル５の移動範囲を跨ぐように配置された左，右脚部ａの上部同士を梁部３ｂで接続してなる門形としたので、該コラム３の下方に形成された加工用開口Ａを有効利用して工具交換を行なうことができ、工具交換を行なうためのスペースを不要にでき、機械全体をコンパクトにできる。
【００４０】
また上記コラム３の梁部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、梁部３ｂの背面３ｂ″側の空きスペースを有効利用して工具マガジン１１を配置でき、機械全体をコンパクトにできる。
【００４１】
本実施形態では、交換アーム軸２８を梁部３ｂを上下に貫通するように配置し、該交換アーム軸２８に工具搬送機構２５を並列配置したので、交換アーム軸２８及び工具搬送機構２５等の工具交換ユニットを必要な配置スペースを削減しつつ配置することができる。
【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】上記立形マシニングセンタに配設された工具交換装置の側面構成図である。
【図８】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
３ｂ′  正面
３ｂ″  背面
４      サドル
５      テーブル
６      主軸頭
７      主軸
１０    自動工具交換装置
１１    工具マガジン
２５    工具搬送機構
２６    交換アーム
２８    交換アーム軸
Ａ      コラム開口
Ｔ      加工済み工具
Ｔ１    次加工工具
【図１】
2005034917.tif 000003
【図２】
2005034917.tif 000004
【図３】
2005034917.tif 000005
【図４】
2005034917.tif 000006
【図５】
2005034917.tif 000007
【図６】
2005034917.tif 000008
【図７】
2005034917.tif 000009
【図８】
2005034917.tif 000010