(57)【要約】【課題】  大型のワークを加工可能な工作機械の設置面積と重量を低減すること。【解決手段】  ワークと工具とを直交３軸方向に相対移動して工具によりワークを加工する工作機械において、工具２７を装着する主軸２５を水平軸線Ｏ回りに回転自在に支持する主軸頭２３と、鉛直平面を形成するワーク又はパレットの取付面３３ａを有し、主軸頭２３の前方部において主軸の回転軸線Ｏに対して垂直な水平方向に移動可能に配設されたテーブル３３とを具備する。テーブル３３の一対の案内レールのうち、主軸２５から遠い方の案内レール２９ｂを主軸２５から近い方の案内レール２９ａより高位置に配置する。【選択図】      図１
2005138224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具とワークとをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸方向に相対移動させて前記工具により前記ワークを加工する工作機械において、
前記工具を装着する主軸を水平軸線回りに回転可能に支持する主軸頭と、
前記主軸頭を前記主軸の軸線方向に案内、移動させるＺ軸送り手段と、
前記主軸頭を前記主軸の軸線と垂直な鉛直方向へ案内、移動させるＹ軸送り手段と、
前記主軸の軸線と垂直な水平方向へ移動可能に設けられ、前記主軸の前端面に対面し前記主軸の軸線と垂直な鉛直面にワーク又はパレットを取付けるテーブルと、
前記テーブルの移動を案内する互いに間隔をあけた一対の案内レールが前記主軸の軸線と垂直な水平方向に設けられ、前記主軸に対して遠くに位置する前記案内レールが前記主軸に対して近くに位置する前記案内レールより高い位置に配置され前記テーブルを案内、移動させるＸ軸送り手段と、
を具備することを特徴とした工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横形主軸と、横形主軸の前端面に対面して鉛直にワーク又はパレットを取付け可能なテーブルを有する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平軸線回りに回転する横形主軸を有する工作機械は、一般に、水平平面で成る取付面を有するテーブル上に、鉛直平面で成るワーク取付面を有するイケールを取付け、イケールにワークを固定して加工する場合が多い。この場合、ベッド上に設けられるテーブルの一対の案内レールは同じ高さ位置に平行に配置され、テーブルの移動を案内する。
【０００３】
一方、ベッドの一部を傾斜させ、この傾斜部にコラムやテーブルを配置する所謂スラントベッドが公知となっている。例えば、特許文献１には、ベッドの一部にコラム移動案内機構を取り付けるために前記ベッドの水平上面に対し傾斜した取り付け部を有するベッドと、前記移動案内機構取り付け面に平行に取り付けられた少なくとも２つのコラム移動案内部材と、前記コラム移動案内部材上に載置され前記傾斜した取り付け部分と略同じ傾斜を底面に有するコラムとを有する構成とした工作機械のベッド及びコラム構造が開示されている。この特許文献１の発明は、送り軸機構をコラムの上方部位に配置して、その動作を安定させ送り速度を高速にすることを目的としている。
【０００４】
また、特許文献２には、テーブルの案内機構およびテーブル送り機構を床面に対して一方向に傾斜した傾斜面内に配設した構造が開示されている。この特許文献２の発明は、切粉及びクーラントをベッドの一側方に落として、簡単な装置でスムーズに回収できるようにすることを目的としている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７７８５７号公報
【特許文献２】特開平６−９１４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
横形主軸を有する大型工作機械の場合、ワークが大型化し、そのワークを固定するイケールも大型化する。するとテーブル積載重量が大きくなるとともに、テーブルの案内レールから上方に離れた部位を加工する場合のＺ軸方向荷重にも耐えるために、テーブルの一対の案内レールの間隔を広げたり、テーブルやイケールの剛性を高めたりしなければならない。すると工作機械全体が大きくなり、重量も増え、また、テーブルを高速、高加速度で移動させるのが難しくなる。
【０００７】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、大型のワークを加工可能な工作機械の設置面積と重量を低減すること、ワークの支持側の剛性を高めること、及びワークを高速、高加速度で移動できることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の目的を達成するため、工具とワークとをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸方向に相対移動させて前記工具により前記ワークを加工する工作機械において、前記工具を装着する主軸を水平軸線回りに回転可能に支持する主軸頭と、前記主軸頭を前記主軸の軸線方向に案内、移動させるＺ軸送り手段と、前記主軸頭を前記主軸の軸線と垂直な鉛直方向へ案内、移動させるＹ軸送り手段と、前記主軸の軸線と垂直な水平方向へ移動可能に設けられ、前記主軸の前端面に対面し前記主軸の軸線と垂直な鉛直面にワーク又はパレットを取付けるテーブルと、前記テーブルの移動を案内する互いに間隔をあけた一対の案内レールが前記主軸の軸線と垂直な水平方向に設けられ、前記主軸に対して遠くに位置する前記案内レールが前記主軸に対して近くに位置する前記案内レールより高い位置に配置され前記テーブルを案内、移動させるＸ軸送り手段とを具備する工作機械が提供される。
【０００９】
主軸の前端面に対面させてワーク又はパレットの取付面を鉛直に設けることでイケールが不要となり、ワーク支持率の重量が低減する。また、テーブルの一対の案内レールのうち、主軸から遠い方の案内レールを近い方の案内レールより高位置に配置したことによりテーブル重量が低減できる。更に、案内レールから上方に離れた部位に作用するＺ軸方向の加工抵抗によるモーメント荷重が、一対の同一高さの案内レールを採用している従来技術の工作機械に比して小さくなる。すると一対の案内レールの間隔を短かくでき、工作機械の設置面積及び重量が低減する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、テーブルにワーク又はパレットを鉛直に取付けられるので、工作機械の設置面積を小さくしながら大型のワークを加工可能となる。
更に、テーブルのための一対の案内レールにおいて、主軸に対して遠くに配置された案内レールを、主軸に対して近くに配置された案内レールよりも高位置に配置することにより、加工中に工具から受けるＺ軸方向の力に対するテーブルの抵抗力が大きくなり、加工中にテーブルを安定させることができ、加工精度が向上する。しかも一対の案内レールの間隔を小さくしても所望の剛性が得られ、工作機械の設置面積及び重量を低減でき、結局、テーブルを高速、高加速度で移動しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は工作機械の略示側面図、図２は図１におけるＩＩ矢視図である。
図１において、本発明の好ましい実施形態による工作機械１１は、基台をなす第１と第２のベッド１３ａ、１３ｂ、第１のベッド１３ａ上に設けられたコラム１９、コラム１９に設けられた主軸頭２３、第２のベッド１３ｂ上に設けられたテーブル３３を主要な構成要素として具備している。第１のベッド１３ａの上面には、Ｚ軸案内レール１５が主軸２５の回転軸線Ｏに平行に延設されており、コラム１９は、ガイド１７によりＺ軸案内レール１５上を往復可能に設けられている。また、第１のベッド１３ａ内には、ねじ軸（図示せず）が回転軸線Ｏに平行に延設されており、コラム１９は、その下端に設けられ前記ねじ軸に係合するナット（図示せず）を有している。前記ねじ軸の一端（図１において右端）は、サーボモータ４２の出力軸（図示せず）に連結されており、Ｚ軸案内レール１５、ガイド１７、前記ねじ軸、ナットおよびサーボモータ４２は工作機械１１のＺ軸送り手段を構成している。
【００１２】
主軸２５は、主軸頭２３により水平な回転軸線Ｏを中心として回転可能かつコラム１９の前面からＺ軸方向に突出するように支持されており、主軸２５の先端部には、工具２７が周知の工具装着機構を介して装着される。主軸頭２３はヘッドストック２１により、鉛直なＹ軸方向に往復移動可能にコラム１９の前面の案内レール（図示せず）に係合するガイド（図示せず）を介して取付けられている。また、コラム１９内には、ねじ軸（図示せず）が鉛直方向に延設されており、ヘッドストック２１は前記ねじ軸に係合するナット（図示せず）を有している。前記ねじ軸の一端（図１において右端）は、サーボモータ４１の出力軸（図示せず）に連結されており、コラム１９前面の案内レール、該案内レールに係合するガイド、前記ねじ軸、ナットおよびサーボモータ４１は工作機械１１のＹ軸送り手段を構成している。
【００１３】
本実施形態において第２のベッド１３ｂは、第１のベッド１３ａとは別部材をなし、第１のベッド１３ａに対して前方、すなわち主軸２５の先端側に離間配置されている。第２のベッド１３ｂの上面には、一対のＸ軸案内レール２９ａ、２９ｂがＹ軸およびＺ軸に垂直なＸ軸方向に延設されており、テーブル３３は、ガイド３１ａ、３１ｂによりＸ軸案内レール２９ａ、２９ｂ上を往復可能に設けられている。また、第２のベッド１３ｂとテーブル３３との間には、ねじ軸４５がＸ軸方向に延設されており、テーブル３３は、その下端に設けられねじ軸４５に係合するナット（図示せず）を有している。ねじ軸４５の一端は、サーボモータ４７の出力軸（図示せず）に連結されており、Ｘ軸案内レール２９ａ、２９ｂ、ガイド３１ａ、３１ｂねじ軸４５、ナットおよびサーボモータ４７は工作機械１１のＸ軸送り手段を構成している。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の案内レールとガイドは、摺動面案内方式を含むものとする。
【００１４】
第２のベッド１３ｂの上面は、水平な第１と第２の支持面４３ａ、４３ｂを有しており、第１の支持面４３ａは主軸２５に対して第２の支持面４３ｂよりも近くに配置され、かつ、第２の支持面４３ｂよりも低位置に配置されている。従って、一対のＸ軸案内レール２９ａ、２９ｂのうち、主軸２５に対して遠くのＸ軸案内レール２９ｂは、主軸２５に対して近くのＸ軸案内レール２９ａよりも高位置に配置される。
【００１５】
テーブル３３は、主軸２５の先端に面した鉛直な平面により形成されるワーク又はパレットの取付面３３ａを有して概ね三角形状の断面を有した部材より成り、その下端にはＸ軸案内レール２９ａ、２９ｂに沿って滑動又は摺動するガイド３１ａ、３１ｂが取付けられている。本実施形態では、取付面３３ａには、ワークＷを取付けたパレット３７を位置決めするためのパレット係止部３５ａと、パレット３７を取付面３３ａに固定するためのパレットチャック３９ａが取付けられている。テーブル３３は概ね三角形状断面を有する形状にすることで、可動重量がかなり低減できる。
【００１６】
パレット３７は、周知のワーク固定手段によりその一側面の所定位置にワークＷを固定する平板部材より成り、反対側の側面にパレットコーン等でなるパレット係止部３５ａに係合する係合部３５ｂと、パレットチャック３９ａにより把持される突起部３９ｂとが取付けられている。すなわちパレット係止部３５ａと係合部３５ｂがパレット位置決め手段を形成し、パレットチャック３９ａと突起部３９ｂがパレット固定手段を形成する。パレット３７を用いず、取付面３３ａに直接ワークＷを固定してもよい。
【００１７】
また、第２のベッド１３ｂの前方部には、ワークＷの加工中に発生する切屑からＸ軸案内レール２９ａを保護するためのチップガード３６が配設されている。チップガード３６は板部材から形成することができ、テーブル３３とコラム１９との間で、テーブル３３に近接させて配置される。好ましくは、チップガード３６の上方部分をＸ軸案内レール２９ａ側に傾斜させた屈曲部３６ａを有するようにし、該屈曲部３６ａがＸ軸案内レール２９ａとパレット３７との間に配置されて、Ｘ軸案内レール２９ａ上に切屑が堆積することを効果的に防止するようにする。
チップガード３６の下方のベッド１３ａと１３ｂとの間には切屑受４０が設けられ、収集した切屑をコンベア（図示せず）で機外へ搬出するよう構成される。
【００１８】
一方、チップガード３６の上方のテーブル３３のＸ軸方向両側には、それぞれ巻取りカバー４１（一点鎖線で表示）が設けられ、テーブル３３の移動に従って伸長収縮して切屑がＸ軸送り手段に侵入するのを防止している。この巻取りカバーは鉛直に設けられ、飛散する切屑が付着しにくく、その下に配置したチップガード３６と共働して、切屑を確実に切屑受４０に落下させる。Ｙ軸送り手段、Ｚ軸送り手段にも切屑が侵入しないよう周知の切屑よけが設けられているが、ここでは図示及び説明を省略する。
【００１９】
以下、本実施形態の作用を説明する。
先ず、図示しないパレット交換装置により、図１に示すように、パレット３７に固定されたワークＷがテーブル３３の取付面３３ａに固定される。次いで、主軸２５を回転させることにより、該主軸２５の先端に装着された工具２７を回転させ、上述したＸ、Ｙ、Ｚ軸送り手段により、工具２７をワークＷに対して相対移動させて、ワークＷを所望形状に加工する。その間、工具２７は、加工プロセスが要求する工具に、図示しない自動工具交換装置により、適宜交換することができる。ワークＷの加工中、チップガード３６及び巻取りカバー４１は加工により発生する切屑がＸ軸案内レール２９ａ、２９ｂに堆積することを防止する。主軸２５に対して遠くに配置されているＸ軸案内レール２９ｂが、主軸２５に対して近くに配置されているＸ軸案内レール２９ａよりも高位置に配置されているので、加工中に工具２７から受けるＺ軸方向の力に対するテーブル３３の抵抗力が大きくなり、案内レール２９ａと２９ｂとの間隔を広げなくても加工中にテーブル３３を安定させることが可能となる。つまりテーブル３３とベッド１３ｂを大きくしなくても所定の剛性が確保でき、省スペース、軽量化に寄与し、結局Ｘ軸の送り速度の高速化、高加速度化が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態による工作機械の略示側面図である。
【図２】図１のＩＩ矢視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１１  工作機械
１３ａ  第１のベッド
１３ｂ  第２のベッド
１９  コラム
２３  主軸頭
２５  主軸
２７  工具
３３  テーブル
３３ａ  取付面
３５ａ  パレット係止部
３５ｂ  係合部
３６  チップガード
３７  パレット
３９ａ  パレットチャック
３９ｂ  突起部
Ｗ  ワーク
【図１】
2005138224.tif 000003
【図２】
2005138224.tif 000004