(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で工具の取替え等が可能であり、生産性を向上することができ、低コスト化を図ること。【解決手段】  加工対象物が取り付けられる加工台１１と、加工台１１に取り付けられた加工対象物を加工する工具Ｔを把持する把持部４２及び当該把持部４２を開閉する開閉レバー４３を有する主軸４０と、主軸４０と加工台１１とを相対的に三次元方向に移動させる三次元移動手段と、主軸４０の移動経路又はその近傍に設けられて、主軸４０の移動に伴って開閉レバー４３を衝突させる被衝突部材６０とを有し、開閉レバー４３は、衝突部材６０に衝突されたことにより、把持部４２を開状態又は閉状態とする。【選択図】図１
2012206208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物を加工する工具を把持する把持部及び当該把持部を開閉する開閉部を有する主軸と、
前記主軸を移動させる移動手段と、
前記主軸の移動経路又はその近傍に設けられて、前記主軸の移動に伴って前記開閉部を衝突させる被衝突部材とを有し、
前記開閉部は、前記被衝突部材に衝突されたことにより、前記把持部を開状態又は閉状態とすることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記被衝突部材には、前記開閉部が挿入されて前記主軸の移動に伴って摺動するカム溝が設けられ、
前記開閉部は、前記カム溝に沿って動作することにより前記把持部を開状態又は閉状態とすることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記開閉部は、前記カム溝に沿って動作することにより、前記主軸の中心軸周りに回動して、前記把持部を開状態又は閉状態とすることを特徴とする請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記開閉部を前記被衝突部材に衝突させることにより、前記把持部を閉状態から開状態とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項５】
前記被衝突部材の鉛直方向下方側に配置され、前記把持部に把持させるための前記工具を保持する工具保持手段と、
前記工具保持手段を移動させる工具移動手段とをさらに有し、
前記工具移動手段は、前記把持部が前記工具を把持するまで、前記移動手段が前記主軸を移動させる動作と連動して前記工具保持手段を前記主軸の移動方向に追従させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項６】
加工対象物が取り付けられる加工台と、
前記加工台に取り付けられた加工対象物を加工する工具を把持する把持部及び当該把持部を開閉する開閉部を有する主軸と、
前記主軸と前記加工台とを相対的に三次元方向に移動させる三次元移動手段と、
前記主軸の移動経路又はその近傍に設けられて、前記主軸の移動に伴って前記開閉部を衝突させる被衝突部材とを有し、
前記開閉部は、前記衝突部材に衝突されたことにより、前記把持部を開状態又は閉状態とすることを特徴とする三次元加工装置。
【請求項７】
前記三次元移動手段は、前記主軸を前記加工台の上面と略平行に移動させる主軸移動手段と、前記加工台を前記主軸が移動する方向と交差する方向で且つ略水平方向へ移動させる加工台移動手段とを有することを特徴とする請求項６に記載の三次元加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を交換して加工を行う加工装置及び三次元加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工装置は、無人運転で効率良く加工を進めて行くことが求められ、そのための一つとして工具の自動工具交換機能を備えるものがある。このような自動工具交換機能を有する加工装置は、工具をクランプ・アンクランプする際に油圧や空圧装置を用いて行うことが一般的である。
【０００３】
例えば、工具を自動でクランプ・アンクランプする技術としては、特許文献１のような工具クランプ装置がある。この特許文献１に開示の工具クランプ装置では、工具ホルダの後端に設けられたプルスタッドをコレットとドローバーと皿ばねを用いて引き込み、工具ホルダを主軸先端のテーパ面にクランプしている。
【０００４】
一方、工具をアンクランプする場合は、主軸ハウジングの後端に設けられたシリンダに油圧を作用させ、ピストンでドローバーを前方へ押圧し、皿ばね力に抗してコレットとプルスタッドをはずす構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１７５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような工具クランプ装置は、例えば、油圧を発生させる装置を設ける必要があり、比較的大掛かりな構成となって装置の高コスト化を招く他、発熱、油のもれ等の多くの問題がある。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑み、比較的簡単な構成で工具の取替え等が可能であり、生産性を向上することができ、低コスト化を図ることができる加工装置及び三次元加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加工装置は、加工対象物を加工する工具を把持する把持部及び当該把持部を開閉する開閉部を有する主軸と、前記主軸を移動させる移動手段と、前記主軸の移動経路又はその近傍に設けられて、前記主軸の移動に伴って前記開閉部を衝突させる被衝突部材とを有し、前記開閉部は、前記被衝突部材に衝突されたことにより、前記把持部を開状態又は閉状態とすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の三次元加工装置は、加工対象物が取り付けられる加工台と、前記加工台に取り付けられた加工対象物を加工する工具を把持する把持部及び当該把持部を開閉する開閉部を有する主軸と、前記主軸と前記加工台とを相対的に三次元方向に移動させる三次元移動手段と、前記主軸の移動経路又はその近傍に設けられて、前記主軸の移動に伴って前記開閉部を衝突させる被衝突部材とを有し、前記開閉部は、前記衝突部材に衝突されたことにより、前記把持部を開状態又は閉状態とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、比較的簡単な構成で工具の取替え等が可能であり、生産性を向上することができ、低コスト化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る加工装置の構成を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態１に係る加工装置の主軸が工具取り付け開始位置にあるときの斜視図。
【図３】本発明の実施形態１に係る加工装置の主軸が工具取り付け開始位置にあるときの拡大図。
【図４】本発明の実施形態１に係る加工装置の把持部が開いているときの斜視図。
【図５】本発明の実施形態１に係る加工装置の把持部が開いているときの主軸の拡大図。
【図６】本発明の実施形態１に係る加工装置に工具が取り付けられた斜視図。
【図７】本発明の実施形態２に係る加工装置の斜視図。
【図８】本発明の実施形態２に係る加工装置の側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る加工装置の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施形態１に係る加工装置が工具取り付け開始位置にあるときの斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態における加工装置１は、加工台１１を固定する固定台１２と、この固定台１２の両端部に垂直に立設された一対の支持体（側壁）１３ａ，１３ｂと、これら対向する各枠体１３ａ，１３ｂを上部側で連結する２本のＸ軸シャフト１４とを備えている。ここで、Ｘ軸方向は、Ｘ軸シャフト１４の軸方向である。
【００１４】
また、加工装置１は、Ｘ軸シャフト１４に沿って移動可能に設けられた可動スライダ２０を有する。具体的には、可動スライダ２０は、支持体１３ｂの一方に設けられたＸ軸駆動モータ３０からの動力を受けて、Ｘ軸シャフト１４に沿ってスライド移動可能に設けられている。例えば、本実施形態では、一対のＸ軸シャフト１４の間には、支持体１３ａ，１３ｂを繋ぐようにボールねじ等からなるＸ軸駆動案内軸３１が設けられている。このＸ軸駆動案内軸３１は、一対のＸ軸シャフト１４と平行に設けられている。そして、Ｘ軸駆動モータ３０は、このＸ軸駆動案内軸３１の一端部（支持体１３ｂ側の端部）に連結され、Ｘ軸駆動案内軸３１を回転させる。これにより、本実施形態では、回転するＸ軸駆動案内軸３１に螺合された可動スライダ２０が一対のＸ軸シャフト１４に沿ってスライド移動できる。
【００１５】
このような可動スライダ２０は、加工台１１に装着される加工対象物Ａを加工する工具Ｔが着脱可能な主軸４０を保持している。この主軸４０は、加工台１１に対向する側の先端部４１で工具Ｔを着脱自在に把持する。なお、図１では、主軸４０に工具Ｔを装着していない状態を図示している。
【００１６】
また、主軸４０は、加工台１１に接近又は退避する方向（鉛直方向であるＺ軸方向）に単独で移動可能に保持されている。詳細には、Ｚ軸駆動モータ５０が可動スライダ２０の鉛直方向上部側の端部に設けられている。そして、このＺ軸駆動モータ５０の駆動力は、不図示の駆動軸及び連結部によって主軸４０に伝達され、これによって、主軸４０は、Ｚ軸方向に単独で移動できる。なお、主軸４０は、可動スライダ２０を介して一対のＸ軸シャフト２２に支えられているため、安定した工作動作を実現し得る。
【００１７】
一方、上述した主軸４０に対向する加工台１１は、加工台１１の下部に設けられた不図示の加工台駆動手段（Ｙ軸駆動モータ）上に設けられている。すなわち、加工台１１は、上面側に加工対象物Ａが取り付けられた状態で、不図示の加工台駆動手段により、主軸４０の移動方向と交差するＹ軸方向に移動可能に設けられている。ここで、Ｙ軸方向とは、Ｘ軸シャフト１４と直交する水平方向である。
【００１８】
そして、上述した構成の加工装置１においては、可動スライダ２０自体がＸ軸シャフト１４に沿って主軸４０と一体的にＸ軸方向に移動可能である。また、主軸４０は、Ｚ軸駆動モータ５０によって単独でＺ軸方向に移動可能である。さらに、加工台１１は、可動スライダ２０及び主軸４０とは別に、独立してＹ軸方向に移動可能である。
【００１９】
したがって、本実施形態１の加工装置１は、主軸４０を備えた可動スライダ２０及びその移動機構（Ｘ軸駆動モータ３０及びＺ軸駆動モータ５０）を含む加工手段側でのＸＺ方向への移動と、加工台１１側でのＹ軸方向への移動とを相対的に制御できる三次元加工装置となる。つまり、Ｘ軸駆動モータ３０やＺ軸駆動モータ５０は、加工台１１に対して主軸４０を移動させる主軸移動手段として機能する。一方、Ｙ軸駆動モータ３０は、主軸４０に対して加工台１１を移動させる加工台移動手段として機能する。なお、加工手段側と加工台１１とでＸＹＺ軸の移動方向の組み合わせは、上述したものに特に限定されず、例えば、加工台１１をＺ軸方向、あるいはＸ軸方向に移動させ、これに対応させて加工手段側を所定の方向に移動させるようにしてもよい。以下の説明では、図１に示すＸ軸シャフト１４の軸方向（Ｘ軸シャフト１４に平行な方向）をＸ軸とし、加工装置１の載置面に対して水平方向でＸ軸に直角な（直交する）方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に対して垂直な方向（鉛直方向）をＺ軸と呼ぶ。
【００２０】
なお、上述した構成の加工装置１の各支持体１３ａ、１３ｂの下端部には、装置安定化のために、床面（装置設置面）に接地する複数の脚部１３ｃが装置の四隅に対応して設けられる。これにより、加工装置１は、加工対象物Ａを加工している状態であっても、各脚部１３ｃによって装置全体が安定した状態で加工動作を実現し得る。
【００２１】
ここで、上述した本実施形態の加工装置１は、主軸４０に対する工具Ｔの取り付けが自動化されている。以下、図１〜図３を参照して、本実施形態の加工装置１における工具取り付け構造について説明する。なお、図３は、実施形態１に係る加工装置の要部拡大図を示す（図３（ａ）は主軸の先端部を示し、図３（ｂ）は主軸のＡ−Ａ断面図を示す）。
【００２２】
具体的には、図１、図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、主軸４０の先端部４１には、工具Ｔを着脱自在に把持する把持部４２が設けられている。この把持部４２には、工具Ｔを把持するための開口部を開閉するための開閉レバー４３が連結されている。すなわち、把持部４２は、開閉レバー４３の動作に連動して、工具Ｔが装着される開口部を開状態又は閉状態に変形させる。一方、主軸４０の移動経路（又はその近傍）、すなわち、主軸４０の可動範囲又はその近傍には、開閉部となる開閉レバー４３を衝突させるための被衝突部材６０が配置されている（図１及び図２参照）。例えば、本実施形態では、この被衝突部材６０は、主軸４０に対向する側の支持体１３ｂの内側面に固定されている。
【００２３】
そして、図１に示すように、被衝突部材６０には、開閉レバー４３が挿入されて主軸４０の移動に伴って摺動するカム溝６１が設けられている。具体的には、被衝突部材６０には、主軸４０に対向する端面にカム溝６１が設けられている。このカム溝６１は、例えば、本実施形態では湾曲した長穴形状に設けたが、これに限定されず、開閉レバー４３の移動経路に合わせて螺旋形状等、適宜整合させればよい。一方、主軸４０は、図３（ｂ）に示すように、その軸中心周りに円筒部４０ａを有し、その円筒部４０ａの内方には開閉レバー４３の胴体部４３ａが回動可能に保持されている。また、開閉レバー４３の胴体部４３ａからは、主軸４０の円筒部４０ａに設けられたスリット４０ｂからレバー部４３ｂが突設されている。
【００２４】
そして、このような構成の開閉レバー４３は、主軸４０と一体的に設けられている。つまり、開閉レバー４３は、主軸４０と共に一体的に移動する際、主軸４０の移動経路内において、レバー部４３ｂが被衝突部材６０のカム溝６１に挿入され、その状態で当該カム溝６１に沿って摺動される。例えば、本実施形態では、図４に示すように、開閉レバー４３は、カム溝６１に沿った摺動により、主軸４０の円筒部４０ａ内で回動する。これにより、把持部４２の開口部は、開閉レバー４２の動作に連動して開状態又は閉状態に変形する。詳細には、本実施形態では、把持部４２の開口部は、回動する開閉レバー４２の一部で開口が小さく塞がれるようにした。このため、このような把持部４２の開閉動作にあわせて工具Ｔを把持部４２の開口部に挿入することで、把持部４２と開閉レバー４３との間で工具Ｔを挟んで、主軸４０への工具Ｔの取り付けを自動で行うことができる。
【００２５】
なお、本発明において開閉レバー４３を被衝突部材６０に衝突させるとは、開閉レバー４３を被衝突部材６０に接触させることで開閉レバー４３に衝撃等の動力を与え、その動力によって開閉レバー４３自体を動作させることを意味する。また、開閉レバー４３を動作させるとは、主軸４０の開口部（工具を保持する部分）の開閉動作をさせるために必要な間接動作をいう。この間接動作においては、本実施形態で示したように、開閉レバー４３をカム溝６１に摺動させ、主軸４０の軸中心周りに回転させる以外にも各種の構成を適用可能である。
【００２６】
すなわち、加工装置の主軸が加工台の移動機構（ＸＹＺ方向の少なくともいずれか一つの移動機構）を用いて、主軸にある開閉部と被衝突部材とを相互に作用させて、主軸による工具の着脱を行うようにすればよい。
【００２７】
開閉部と被衝突部材とを相互作用させるためには、開閉部の把持部の開閉構造に合わせて、被衝突部材の構成を適宜変形させればよい。
【００２８】
例えば、主軸４０の移動方向として本実施形態では、ＸＺ軸方向を示したが、移動手段の構成によっては、主軸４０の移動可能な方向として、ＸＹＺ軸方向の三次元方向とすることもできる。主軸の移動方向として、ＸＹＺ軸方向の複数もしくは少なくとも一方向の移動を行い、開閉部を被衝突部材に衝突させ、把持部を開状態または閉状態に変化させればよい。また、被衝突部材を移動可能な構成とすることもできる。例えば、被衝突部材をＸ軸方向に移動させることによって、カム溝から開閉部を出し入れするように構成することもできる。この場合、主軸に対して、被衝突部材を移動させて、カム溝に開閉部が挿入された後に、開閉部により把持部を開閉させるように主軸をＺ軸方向へ移動させればよい。
【００２９】
また、被衝突部材の開閉部を摺動する構成として、カム溝に限らず被衝突部材を棒状とすることもできる。開閉部を案内するスリットも各種変形可能であり主軸に主軸方向に形成されたスリットに被衝突部材の棒状部を嵌合させ主軸の移動に伴って、開閉部を押し上げ、押し下げする構造など各種の構成を適用可能である。例えば、開閉部を押し上げるには、開閉部の下側のスリットに被衝突部材を挿入して、主軸をＺ軸方向下方に移動させればよく、開閉部を押し下げるには、開閉部の上側のスリットに被衝突部材を挿入して、主軸をＺ軸方向上方に移動させればよい。
【００３０】
ここで、このような主軸４０の把持部４２に対して、工具Ｔを自動的に供給するための機構について詳細に説明する。
【００３１】
詳細には、上述した本実施形態の加工装置１は、図２に示すように、主軸４０に装着させるための複数の工具Ｔを収容する工具マガジン７０と、工具を保持するアーム７１と、このアーム７１を鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降させる昇降装置７２とが加工台１１の外側であって、且つ被衝突部材６０の鉛直方向下方側に配置されている。
【００３２】
アーム７１の駆動手段となる昇降装置７２は、アーム７１を水平方向にも旋回可能に保持している。すなわち、アーム７１は、主軸４０への工具Ｔの取り付け位置と、工具マガジン７０で工具Ｔを掴む位置との間を相互に移動できるようになっている。
【００３３】
また、このようなアーム７１は、図示しない工具固定板ばねが組付けられ、この工具固定板ばねの弾性変形を利用して工具Ｔを保持できる状態としている。すなわち、アーム７１は、工具マガジン７０に収納された工具Ｔを保持することができる工具保持手段として機能する。昇降装置７２は、アーム７１で保持した工具Ｔの工具移動手段として機能する。
【００３４】
なお、これら工具マガジン７０、アーム７１、昇降装置７２等の工具供給機構の周囲には、加工作業に伴って発生する切粉が舞い散る領域を仕切る隔壁（カバー）を設け、工具Ｔの加工による加工対象物Ａの切粉による悪影響を排除するのが好ましい。
【００３５】
次に、本実施形態における加工装置１への工具の取り付け方法及びその際の動作について説明する。
【００３６】
まず、図１の状態から工具取付プログラムの実行により、加工装置１に対して工具Ｔの取り付けが指示されると、加工装置１（実際には加工装置の制御部）は、Ｘ軸駆動モータ３０の駆動により可動スライダ２０をＸ軸方向、すなわち、支持体１３ｂ側に移動させる。これにより、主軸４０は、可動スライダ２０と共に被衝突部材６０に向かって移動する。そして、主軸４０は、所定の工具取付開始位置（具体的には被衝突部材６０が設置された位置）に移動する。ここでいう工具取付開始位置とは、主軸４０の開閉レバー４３（レバー部４３ｂ）が被衝突部材６０のカム溝６１に挿入された位置のことをいう。ここでは、カム溝６１の上端部に開閉レバー４３のレバー部４３ｂを挿入した位置を工具取付開始位置としている。
【００３７】
次に、加工装置１は、Ｚ軸駆動モータ５０を駆動して主軸４０の位置をＺ軸方向、すなわち、加工台１１側に向けて降下させる。このとき、主軸４０の開閉レバー４３は、上述したようにカム溝６１に挿入されているので、主軸４０の降下移動に伴って、カム溝６１の内部に沿って摺動、本実施形態では主軸４０の中心軸周りに約９０度回動する。このときの状態を図５に示す。これにより、開閉レバー４３の回動に連動して主軸４０の把持部４２（開口部）が全開し、主軸４０の先端部側から工具Ｔが挿入できる状態になる。
【００３８】
続いて、加工装置１は、主軸１０が降下すると、その位置でアーム７１に保持された工具Ｔが把持部４２内に挿入される。このときの状態を図４（ａ）に示す。
【００３９】
次に、加工装置１は、主軸４０をＺ軸方向に工具取付開始位置まで上昇させる。この際、工具Ｔを保持したアーム７１を昇降装置７２によって主軸４０の移動方向に追従させる。そして、主軸４０を工具取付開始位置まで上昇させ、主軸４０の開閉レバー４３を回動させることにより、主軸４０の把持部４２と開閉レバー４３とで工具Ｔを挟み、把持部４２を閉状態として工具Ｔを主軸４０に取り付ける。この状態を図４（ｂ）及び図６に示す。なお、その後は、アーム７１での工具Ｔの保持状態を解除（開放）し、昇降装置３３を上昇前の規定位置へ下降させる。これにより、工具Ｔの取り付けが完了する。なお、工具Ｔの把持部４２を移動させる機構としては、公知の様々な機構を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
一方、主軸４０から工具Ｔを取り外す場合には、工具Ｔを備えた主軸４０を工具取付開始位置に移動させ、開閉レバー４３を衝突部材６０のカム溝６１の下端部に挿入させる。次に、昇降装置７２を上昇させアーム７１で工具Ｔを把持する。その状態から、主軸４０を下降させるのと連動（または同期）、すなわち、追従させて昇降装置７２も下降させる。これにより、開閉レバー４３は、被衝突部材６０のカム溝６１に沿って摺動し、把持部４２での工具把持状態を開放する。これにより、アーム７１のみが工具Ｔを保持した状態になる。なお、この状態から、主軸４０を上昇させる、もしくは昇降装置７２を下降させて主軸４０から工具Ｔを取り外す。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の加工装置１は、加工対象物Ａを加工する工具Ｔを把持する把持部４２及び当該把持部４２を開閉する開閉レバー４３を有する主軸４０と、主軸４０を移動させる可動スライダ２０等の移動手段と、主軸４０の移動経路（又はその近傍）に設けられて主軸４０の移動に伴って開閉レバー４３を衝突させる被衝突部材６０とを備えるようにした。そして、本実施形態では、開閉レバー４３を被衝突部材６０に衝突（具体的にはカム溝６１に摺動）させることで、把持部４２を開状態又は閉状態に切り替えられるようにした。これにより、比較的簡単な構成で工具Ｔの取替え等が可能であり、生産性を向上することができ、低コスト化を図ることができる。特に、主軸４０の先端部への工具Ｔの供給についても自動化したことで、工具Ｔを保持する主軸４０の構造を簡略化することができる。
【００４２】
また、本実施形態において、工具移動手段として昇降装置７２と工具保持手段としてアーム７１を用いたが、主軸に対して工具の供給を行う構成であれば各種の構成を適用可能である。例えば、工具交換取り付け位置に工具マガジンを配置し、工具マガジンの工具保持部下方に貫通口を設けて、保持部に保持された工具先端下方から昇降動作を行う押し上げピンを工具先端に押し当て、工具を移動させる構成としてもよい。
【００４３】
＜実施形態２＞
上述した実施形態１では、Ｘ軸シャフト１４を鉛直方向に併設した加工装置１を説明したが、本実施形態では、更なる小型化（特に装置の高さ方向での小型化）を図るため、Ｘ軸シャフトを水平方向に移動可能とした構造例について説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態１における主軸への工具の自動着脱機構については上記実施形態１と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００４４】
以下、本実施形態の加工装置１Ａの全体構成について、図７及び図８により説明する。加工装置１Ａは、躯体Ｂと、ワークＷ（図７）を固定する作業台１１０と、ドリルなどの工具Ｔを取り付けて、加工用モータ１１１（図８）により工具Ｔを回転させる主軸１１２とを備える。そして、これら作業台１１０と主軸１１２とをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に相対移動可能に構成されている。
【００４５】
本実施形態では、作業台１１０をＹ軸方向に、主軸１１２をＸ軸方向とＺ軸方向（回転軸方向）とに、それぞれ移動させる。このために、作業台１１０をＹ軸方向に移動させるＹ軸駆動部１２０ｙと、主軸１１２をＸ軸方向とＺ軸方向とにそれぞれ移動させるＸ軸駆動部１２０ｘ及びＺ軸駆動部１２０ｚとを備え、これらを躯体Ｂに組み付けている。
【００４６】
固定部材である躯体Ｂは、板金製の複数の板部を組み合わせてなる。即ち、各板部は、鉄板などの金属板を所定の大きさに打ち抜き、打ち抜いた板の周囲を折り曲げるなどして強度を高くし、所定の形状としたものである。そして、各板部をボルトなどの締結手段によりそれぞれ締結して、躯体Ｂを構成している。具体的には、Ｘ軸方向に直交するように配置された一対の支持板部ｂ１、ｂ２を、装置の下部に配置された底板部ｂ３、及び、装置の後側に配置された背板部ｂ４を介して連結することにより構成している。なお、装置の前側は、ワークＷを着脱したり、装置内を清掃したりするため、開口させている。
【００４７】
次に、各駆動部１２０ｘ、１２０ｙ、１２０ｚの構造について説明する。まず、共通する構造について説明する。なお、共通する構造については、それぞれの駆動部の構成であることを示す添え字を省略して、総括的に説明する。駆動部１２０は、モータ１２１と、送りねじ１２２と、移動部材１２３と、を備える。
【００４８】
モータ１２１は、例えば、外部端末などの指令に基づいて駆動される。送りねじ１２２は、外周面に雄ねじ部を有し、各軸方向とそれぞれ平行に配置され、モータ１２１の駆動により回転する。移動部材１２３は、送りねじ１２２の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有し、送りねじ１２２の回転に伴い、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合に基づいて送りねじ１２２に沿って移動する。
【００４９】
［Ｘ軸駆動部］
次に、各駆動部のそれぞれの構成について説明する。Ｘ軸駆動部１２０ｘの移動部材（Ｘ軸ステージ）１２３ｘには、主軸１１２を支持する支持部材１３０をＺ軸方向の変位自在に保持すると共に、Ｚ軸駆動部１２０ｚが固定されている。そして、移動部材１２３ｘと共に主軸１１２及び支持部材１３０が、送りねじ１２２ｘの配設方向であるＸ軸方向に移動する。なお、本実施形態では、Ｘ軸方向が回転軸方向と異なる方向であり、移動部材１２３ｘが同じく回転軸方向と異なる方向に移動する移動部材である。
【００５０】
このような移動部材１２３ｘは、板材に板金加工を施して形成されている。即ち、鉄板などの金属板を所定の形状に打ち抜き、所定の曲げ加工を施すと共に、所定位置に貫通孔や切欠を打ち抜きにより形成した複数の板材を組み合わせて構成している。このように構成される移動部材１２３ｘは、Ｘ軸方向に平行に２本配置されたｘ案内軸１１３ａ、１１３ｂに軸受部１１４ａ、１１４ｂを介して支持されている。
【００５１】
これらＸ案内軸１１３ａ、１１３ｂは、それぞれ円筒状或いは円柱状の棒部材で、両端部を、躯体Ｂを構成する一対の支持板部ｂ１、ｂ２に固定している。２本のＸ案内軸１１３ａ、１１３ｂは、図示の例では、送りねじ１２２ｘを挟むように配置されている。また、主軸１１２は、送りねじ１２２ｘとＸ案内軸１１３ａとの間に配置されている。このような２本のＸ案内軸１１３ａ、１１３ｂのうち、主軸１１２に近い側に配置されるＸ案内軸１１３ａを基準軸、主軸１１２から遠い側に配置されるＸ案内軸１１３ｂを補助軸としている。基準軸は、主として、移動部材１２３ｘのＸ軸方向の移動を案内し、補助軸は、主として、移動部材１２３ｘが基準軸を中心として回転することを阻止する、言い換えれば、基準軸回りの回転モーメントを支持する。
【００５２】
［Ｙ軸駆動部］
Ｙ軸駆動部１２０ｙの移動部材１２３ｙ（Ｙ軸ステージ）には、図７、図８に示すように、作業台１１０が固定されており、移動部材１２３ｙと共に作業台１１０が、送りねじ１２２ｙの配設方向であるＹ軸方向に移動する。このようなＹ軸駆動部１２０ｙは、作業台１１０の下方に配置される。
【００５３】
また、移動部材１２３ｙは、板材に板金加工を施して形成されている。即ち、鉄板などの金属板を所定の形状に打ち抜き、所定の曲げ加工を施すと共に、所定位置に貫通孔や切欠を打ち抜きにより形成した複数の板材を組み合わせて構成している。このように構成される移動部材１２３ｙは、Ｙ軸方向に平行に２本配置されたＹ案内軸１１６ａ、１１６ｂに軸受部１１７ａ、１１７ｂにより支持されている。
【００５４】
これらＹ案内軸１１６ａ、１１６ｂは、それぞれ円筒状或いは円柱状の棒部材で、両端部を躯体Ｂを構成する底板部ｂ３のＹ軸方向両端部から上方に折れ曲がった部分に固定している。２本のＹ案内軸１１６ａ、１１６ｂは、図示の例では、送りねじ１２２ｙを挟むように配置されている。このような２本のＹ案内軸１１６ａ、１１６ｂのうち、一方のＹ案内軸１１６ａを基準軸、他方のＹ案内軸１１６ｂを補助軸としている。基準軸は、主として、移動部材１２３ｙのＹ軸方向の移動を案内し、補助軸は、移動部材１２３ｙが基準軸を中心として回転することを阻止する、言い換えれば、基準軸回りの回転モーメントを支持する。
【００５５】
［Ｚ軸駆動部］
Ｚ軸駆動部１２０ｚは、駆動装置であり、支持部材１３０に接続され、支持部材１３０及び主軸１１２を回転軸方向（Ｚ軸方向）に移動させる。即ち、Ｚ軸駆動部１２０ｚの移動部材１２３ｚ（Ｚ軸ステージ）には、主軸１１２が支持部材１３０を介して固定されており、移動部材１２３ｚと共に主軸１１２及び支持部材１３０が、送りねじ１２２ｚの配設方向であるＺ軸方向に移動する。なお、Ｚ軸駆動部１２０ｚは、駆動支持部である移動部材１２３ｘに支持されており、Ｘ軸駆動部１２０ｘの駆動により主軸１１２及び支持部材１３０と共にＸ軸方向に移動する。
【００５６】
支持部材１３０は、筒状からなり、筒状の内部に主軸１１２を支持し、筒状の外周面を案内面１３０ａとしている。本実施形態では、支持部材１３０を円筒状に形成している。また、支持部材１３０は、案内面１３０ａにより構成される外接円筒面（外周面）の中心軸が主軸１１２の回転軸と一致するように構成されている。
【００５７】
本実施形態の場合、支持部材１３０の内部に、主軸１１２及びこの主軸１１２に固定された加工用モータ１１１を配置している。また、主軸１１２は、外径が支持部材１３０の内径よりも僅かに大きい円筒状の外周面を有し、支持部材１３０の先端（図８の下端）部に締り嵌めされている。したがって、主軸１１２及び加工用モータ１１１は、支持部材１３０に相対回転及びＺ軸方向の相対変位をそれぞれ不能に固定支持される。加工用モータ１１１は、外部から電源供給されることにより主軸１１２に設けられた工具Ｔを回転させる。なお、加工用モータ１１１を支持部材１３０の外部に設け、ベルトとプーリや歯車列などの動力伝達機構を介して工具Ｔを回転させるようにしても良い。
【００５８】
また、支持部材１３０は基端部（図８の上端部）を、移動部材１２３ｚに結合されている。具体的には、移動部材１２３ｚは、送りねじ１２２ｚに螺合されるナット部１３１と、ナット部１３１に固定され支持部材１３０側に伸びるように設けられた腕部１３２を有し、腕部１３２の先端を支持部材１３０の基端部に固定している。これにより、移動部材１２３ｚが送りねじ１２２ｚに連れ回って回転すること、及び、支持部材１３０がＺ軸を中心として回転することを防止している。
【００５９】
なお、上述の各駆動部の構成は、上述したような送りねじ機構に限らず、例えばラックアンドピニオンのような他の機構であっても良い。
【００６０】
このように構成される本実施形態の場合、図８に示すように、作業台１１０上にワークＷを固定した状態で、主軸１１２の先端に設けたドリルなどの工具ＴによりワークＷに所定の加工を施す。この際、主軸１１２をＸ軸駆動部１２０ｘとＺ軸駆動部１２０ｚによりＸ軸とＺ軸とに移動させ、作業台１１０をＹ軸駆動部１２０ｙによりＹ軸に移動させる。
【００６１】
主軸１２をＸ軸方向に移動させる場合には、モータ１２１ｘを駆動して送りねじ１２２ｘを回転させる。すると、送りねじ１２２ｘと螺合する移動部材１２３ｘ、この移動部材１２３ｘに支持されたＺ軸駆動部１２０ｚ及び支持部材１３０、この支持部材１３０内に支持された主軸１１２が移動する。この際、移動部材１２３ｘは、側板１１５に固定された軸受部１１４ａ、１１４ｂの複数のコロ（図示しない）が、Ｘ軸方向に配置された案内軸１１３ａ、１１３ｂの外周面との当接により従動回転することにより、案内軸１１３ａ、１１３ｂに沿って円滑に移動する。
【００６２】
作業台１１０をＹ軸方向に移動させる場合には、モータ１２１ｙを駆動して送りねじ１２２ｙを回転させる。すると、送りねじ１２２ｙと螺合する移動部材１２３ｙ、この移動部材１２３ｙに支持固定された作業台１１０が移動する。この際、移動部材１２３ｙは、側板１１８に固定された軸受部１１７ａ、１１７ｂの複数のコロ（図示しない）が、Ｙ軸方向に配置された案内軸１１６ａ、１１６ｂの外周面との当接により従動回転することにより、案内軸１１６ａ、１１６ｂに沿って円滑に移動する。
【００６３】
主軸１１２をＺ軸方向に移動させる場合には、モータ１２１ｚを駆動して送りねじ１２２ｚを回転させる。すると、送りねじ１２２ｚと螺合する移動部材１２３ｚ、及び、この移動部材１２３ｚと結合した支持部材１３０が移動する。支持部材１３０内には、主軸１１２が固定されているため、主軸１１２も移動部材１２３ｚ及び支持部材１３０と共に移動する。この際、支持部材１３０は、その外周面の案内面１３０ａが移動部材１２３ｘに固定された軸受部１３３の複数のコロ（図示しない）と当接し、複数のコロが従動回転することにより、Ｚ軸方向に案内されつつ円滑に移動する。
【００６４】
本実施形態によると、主軸１１２を支持する支持部材１３０を、その外周に設けた案内面１３０ａに沿ってＺ軸方向に移動自在に、移動部材１２３ｘに保持している。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態の加工装置１Ａによれば、主軸のＸ軸方向への移動を案内するＸ案内軸１１３ａ、１１３ｂを水平方向に併設することにより、装置の小型化、特に、装置高さの低減を図ることができ、実施形態１と比べても、全体として更にコンパクトな加工装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  加工装置  
１１  加工台
１２  固定台
１３ａ  １３ｂ  支持体
１３ｃ  脚部
１４  Ｘ軸シャフト
２０  可動スライダ
３０  Ｘ軸駆動モータ
３１  Ｘ軸駆動案内軸
４０  主軸
４０ａ  円筒部
４０ｂ  スリット
４１  先端部
４２  把持部
４３  開閉レバー
４３ｂ  胴体部
５０  Ｚ軸駆動モータ
６０  被衝突部材
６１  カム溝
７０  工具マガジン
７１  アーム
７２  昇降装置
Ａ  加工対象物
Ｔ  工具
【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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【図８】
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