(57)【要約】【課題】工具交換装置等の自動装置を付加する場合の機械全体の大型化を抑制できる工作機械を提供する。【解決手段】機械正面ａから見てベッド１０の左右方向一側に立設された第１コラム１１と、該第１コラム１１上に前記正面ａから見て前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設されたサドル３と、該サドル３の前記正面ａから見て左右方向内側面に上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に配設され、主軸８を回転自在に支持する主軸頭４と、前記ベッド１０の左右方向他側の上方で、かつ前記サドル３と対向可能の位置に配設された工具マガジン３０と、該工具マガジン３０と前記主軸８との間で工具Ｔを交換する工具交換機構３１とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、
機械正面から見て前記ベッドの左右方向（Ｘ軸方向）一側に立設された第１コラムと、
該第１コラム上に前記正面から見て前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設されたサドルと、
該サドルの前記正面から見て前記Ｘ軸方向内側面に上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に配設され、主軸を回転自在に支持する主軸頭と、
前記ベッドの前記Ｘ軸方向他側の上方で、かつ前記サドルと対向可能の位置に配設された工具マガジンと、
該工具マガジンと前記主軸との間で工具を交換する工具交換機構と
を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械において、
機械正面から見て前記ベッドの奥側に立設された第２コラムと、
該第２コラムに前記正面から見て前記Ｘ軸方向に移動可能に、かつ前後方向に延びるＹ軸と平行な軸回りの回転（Ｂ軸回転）を可能に支持されたテーブルと
をさらに備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の工作機械において、
前記テーブルのＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワーク反転機構をさらに備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項４】
請求項２に記載の工作機械において、
前記テーブルのＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワークマガジンと、
該ワークマガジンと前記テーブルとの間でワークを交換するワーク交換機構と
をさらに備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項４に記載の工作機械において、
前記第１コラムは、前記テーブル側とワークマガジン側とを連通する開口を備えており、該開口内に前記ワーク交換機構の少なくとも一部が配置されている
ことを特徴とする工作機械。
【請求項６】
ベッドと、
機械正面から見て前記ベッドの奥側に立設された第２コラムと、
該第２コラムに前記正面から見て左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に、かつ前後方向に延びるＹ軸と平行な軸回りの回転（Ｂ軸回転）を可能に支持されたテーブルと、
該テーブルのＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワーク反転機構と
を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項７】
ベッドと、
機械正面から見て前記ベッドの奥側に立設された第２コラムと、
該第２コラムに前記正面から見て左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に、かつ前後方向に延びるＹ軸と平行な軸回りの回転（Ｂ軸回転）を可能に支持されたテーブルと、
該テーブルのＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワークマガジンと、該ワークマガジンと前記テーブルとの間でワークを交換するワーク交換機構と
を備えたことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸に装着された工具をワークに対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向にそれぞれ相対移動させることにより所定の切削加工を行うようにした工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の工作機械として、例えば、特許文献１には、機械正面から見て、ベッドの左，右側部及び奥部をコ字形状に囲むようにコラムを立設し、該コラムの左，右側壁上にサドルをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に架設し、該サドルに主軸頭をＺ軸方向に移動可能に配置し、前記コラム内に加工テーブルを配置した構造のものが提案されている。
【特許文献１】特開２００６−３２６７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述のような工作機械では、生産性を高めるために、工具交換装置，ワーク交換装置，あるいはワーク反転装置等の自動装置を付加するのが一般的である。ところが前記従来の工作機械では、コラムがベッドの左，右側部及び奥部を囲むように立設されている。このため、工具交換装置，ワーク交換装置等の自動装置を付加するには、コラムの機外側に配置し、該コラムに形成された開口等を介して工具，ワークの交換を行うこととなり、機械全体が大型化し易い。
【０００４】
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、工具交換装置等の自動装置を付加する場合の機械全体の大型化を抑制できる工作機械を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、ベッドと、機械正面から見て前記ベッドの左右方向（Ｘ軸方向）一側に立設された第１コラムと、該第１コラム上に前記正面から見て前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設されたサドルと、該サドルの前記正面から見て前記Ｘ軸方向内側面に上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に配設され、主軸を回転自在に支持する主軸頭と、前記ベッドの前記Ｘ軸方向他側の上方で、かつ前記サドルと対向可能の位置に配設された工具マガジンと、該工具マガジンと前記主軸との間で工具を交換する工具交換機構とを備えたことを特徴とする工作機械である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械において、機械正面から見て前記ベッドの奥側に立設された第２コラムと、該第２コラムに前記正面から見て前記Ｘ軸方向に移動可能に、かつ前後方向に延びるＹ軸と平行な軸回りの回転（Ｂ軸回転）を可能に支持されたテーブルとをさらに備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の工作機械において、前記テーブルのＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワーク反転機構をさらに備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２に記載の工作機械において、前記テーブルのＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワークマガジンと、該ワークマガジンと前記テーブルとの間でワークを交換するワーク交換機構とをさらに備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の工作機械において、前記第１コラムは、前記テーブル側とワークマガジン側とを連通する開口を備えており、該開口内に前記ワーク交換機構の少なくとも一部が配置されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項６の発明は、ベッドと、機械正面から見て前記ベッドの奥側に立設された第２コラムと、該第２コラムに前記正面から見て左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に、かつ前後方向に延びるＹ軸と平行な軸回りの回転（Ｂ軸回転）を可能に支持されたテーブルと、該テーブルのＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワーク反転機構とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項７の発明は、ベッドと、機械正面から見て前記ベッドの奥側に立設された第２コラムと、該第２コラムに前記正面から見て左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に、かつ前後方向に延びるＹ軸と平行な軸回りの回転（Ｂ軸回転）を可能に支持されたテーブルと、該テーブルのＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワークマガジンと、該ワークマガジンと前記テーブルとの間でワークを交換するワーク交換機構とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明に係る工作機械では、機械正面から見て、ベッドのＸ軸方向一側に立設された第１コラムにサドルをＹ軸方向に移動可能に配置し、該ベッドのＸ軸方向他側についてはコラムを設けずに機内空間としたので、該機内空間の前記サドルと対向可能な位置に工具マガジンを配置できるとともに、該工具マガジンと前記サドルの主軸頭との間に工具交換機構を配置でき、その結果、機外に工具マガジン等を配置せざるを得ない従来の工作機械に比較して機械全体をコンパクトにできる。
【００１３】
請求項２の発明では、ベッドの奥側に立設された第２コラムにテーブルをＸ軸方向に移動可能にかつＢ軸回転を可能に配設したので、テーブルの左右方向の移動量を大きく確保することができ、機械全体のコンパクト化を図りながら、Ｘ軸方向の加工領域を拡大できる。
【００１４】
請求項３の発明では、テーブルのＸ軸方向移動線上にワーク反転機構を配設したので、テーブルのＸ軸移動，Ｂ軸回転を利用して、該テーブルとワーク反転機構との間でワークの受け渡しを直接行うことが可能となり、新たにワーク受け渡し機構を設けることなく、ワークの底面の加工を実現できる。
【００１５】
請求項４の発明では、テーブルのＸ軸方向移動線上にワークマガシンを配置し、該ワークマガジンとテーブルとの間にワーク交換機構を配置したので、テーブルのＸ軸移動，Ｂ軸回転を利用して、該テーブルとワーク交換機構との間でワークの受け渡しを直接行うことが可能となり、新たなワーク受け渡し機構を不要にできる。
【００１６】
請求項５の発明では、第１コラムにテーブル側とワークマガジン側とを連通する開口を形成し、該開口内にワーク交換機構を配置したので、第１コラム側でワーク交換を行う場合のワーク交換機構の配置スペースの確保が容易となる。
【００１７】
請求項６の発明では、ベッドの奥側に立設された第２コラムにテーブルをＸ軸方向に移動可能にかつＢ軸回りに回転可能に配設し、該テーブルのＸ軸方向移動線上にワーク反転機構を配設したので、テーブルのＸ軸移動，Ｂ軸回転を利用して、該テーブルとワーク反転機構との間でワークの受け渡しを直接行うことが可能となり、新たなワーク受け渡し機構を不要にでき、ひいては機械全体をコンパクトにできる。
【００１８】
請求項７の発明では、ベッドの奥側に立設された第２コラムにテーブルをＸ軸方向に移動可能にかつＢ軸回りに回転可能に配設し、該テーブルのＸ軸方向移動線上にワークマガジン及びワーク交換機構を配設したので、テーブルのＸ軸移動，Ｂ軸回転を利用して、該テーブルとワーク交換機構との間でワークの受け渡しを直接行うことが可能となり、新たなワーク受け渡し機構を不要にでき、ひいては機械全体をコンパクトにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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、本発明の第１実施形態による工作機械を説明するための図であり、図１〜図３は立形マシングセンタの斜視図、図４は立形マシニングセンタの側面図、図５は立形マシニングセンタのフレームの斜視図、図６はワーク反転機構の動作を示す図である。
【００２１】
図において、１は立形マシニングセンタ（工作機械）を示している。該マシニングセンタ１のフレーム２は、平面視で矩形状をなすベッド１０と、機械正面ａから見て、前記ベッド１０の左右方向右側（一側）に立設された第１コラム１１と、該ベッド１０の奥側に立設され、前記第１コラム１１と結合された第２コラム１２とを備えている。
【００２２】
また前記マシニングセンタ１は、機械正面ａから見て、前記第１コラム１１上に前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設されたサドル３と、該サドル３の左右方向内側面３ａに上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に配設された主軸頭４と、前記ベッド１０の左右方向左側（他側）の上方に配設された工具交換装置６とを備えている。
【００２３】
さらに前記マシニングセンタ１は、機械正面ａから見て、前記第２コラム１２に左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に、かつ前記Ｙ軸と平行な軸回りの回転（Ｂ軸回転）を可能に支持されたテーブル５と、該テーブル５のＸ軸方向移動線上に位置するように配置されたワーク反転機構７とを備えている。
【００２４】
前記主軸頭４には、主軸８が軸線を垂直方向に向けて回転自在に装着されており、内蔵するモータ（不図示）により回転駆動される。該主軸８の下端部には工具Ｔが着脱可能に装着されている。また、前記ベッド１０には、切り屑や切削油を回収して機外に搬出するための排出孔１０ａが形成されている。
【００２５】
前記第１コラム１１は、ベッド１０の手前側の右端コーナ部から上方に延びる角柱部１１ａと、該角柱部１１ａの上端部から奥側に延びる梁部１１ｂとを有するＬ型をなしている。前記梁部１１ｂの奥側端部が前記第２コラム１２の上面に結合されている。該第１コラム１１がＬ型をなしていることにより、ベッド１０の右側方には機内と機外とを連通する第１開口１１ｃが形成されている。
【００２６】
前記第１コラム１１の梁部１１ｂの上面には、前記サドル３をＹ軸方向に移動自在に支持する一対のＹ軸ガイドレール１４，１４が配設されている。また前記梁部１１ｂの前記Ｙ軸ガイドレール１４，１４間部分には、サドル３を往復駆動するＹ軸送り機構１５が取り付けられている。
【００２７】
前記サドル３は、機械正面ａから見て大略三角形状をなしており、該サドル３の内側面３ａには、前記主軸頭４をＺ軸方向に移動自在に支持する一対のＺ軸ガイドレール１６，１６が取り付けられている。またサドル３の内側面３ａには凹み３ｂが形成され、該凹み３ｂ内には主軸頭４を往復駆動するＺ軸送り機構１７が取り付けられている。
【００２８】
前記第２コラム１２は、矩形ブロック状をなしており、前記テーブル５をＸ軸方向に移動可能に支持するための第２開口１２ｃを備えている。前記テーブル５は、前記第２コラム１２によりＸ軸方向に移動可能に、かつ片持ち状態に支持されており、詳細には以下ように構成されている。
【００２９】
前記テーブル５は、概ね円筒状をなしており、前記ベッド１０の上方に位置するよう配置されたテーブル本体５ａと、前記第２開口１２ｃ内に位置するよう配置された片持ち腕部５ｂと、該片持ち腕部５ｂとテーブル本体５ａとの境界部に形成されたフランジ部５ｃとを有する（図４参照）。
【００３０】
前記テーブル本体５ａには、平坦なワーク載置面５ｄが形成され、該ワーク載置面５ｄにはワークＷを着脱可能に把持するチャック２０が取り付けられている。
【００３１】
前記第２コラム１２の前面１２ａには、前記テーブル５をＸ軸方向に移動自在に支持する上，下一対のＸ軸ガイドレール１８，１８が取り付けられている。また第２コラム１２の第２開口１２ｃ内には、前記テーブル５を往復駆動する上，下一対のＸ軸送り機構１９，１９が取り付けられている。これによりテーブル５は、Ｘ軸ガイドレール１８，１８を介して第２コラム１２により片持ち支持されている。なお、２１は、第２コラム１２とテーブル５との間を遮蔽するシャッターである。
【００３２】
前記ワーク反転機構７は、前記ベッド１０の左側面に立設されたフレーム部材２３に取り付けられたベース部２４と、該ベース部２４によりＺ軸方向に移動可能に支持されたスライド部材２５と、該スライド部材２５に取り付けられた上下一対の上，下ワーク受け部２６，２７とを有する。
【００３３】
前記上，下ワーク受け部２６，２７は、図６に示すように、ワークＷを着脱可能に把持する把持部２６ａ，２７ａを有する。該上，下把持部２６ａ，２７ａは、ワーク受け取り位置（図６（ａ）の位置）と、互いに対向するワーク受け渡し位置（図６（ｂ）の位置）との間で回動可能に支持されている。また上ワーク受け部２６は、下ワーク受け部２７がワーク受け渡し位置に回動したときに、下降してワークＷを受け取る。
【００３４】
前記下ワーク受け部２７は、前記ワーク受け取り位置である前記テーブル５のＸ軸移動線上に位置するよう配置され、前記スライド部材２５は、上ワーク受け部２６をＸ軸移動線上に位置するよう移動可能に支持している。
【００３５】
テーブル５が、Ｂ軸回りに９０度反時計回りに回転するとともに、Ｘ軸方向左方に移動して下ワーク受け部２７にワークＷを渡す（図６（ａ）参照）。上，下ワーク受け部２６，２７の上，下把持部２６ａ，２７ａがそれぞれ下向き，上向きに９０度回動し、上ワーク受け部２６が下降してワークＷを把持する（図６（ｂ）参照）。上，下把持部２６ａ，２７ａが元の位置に９０度回転し、スライド部材２５が上ワーク受け部２６をＸ軸移動線上に位置するよう移動させる（図６（ｃ）参照）。続いてテーブル５がＸ軸方向に移動してワークＷの加工済み部分を把持する。
【００３６】
前記工具交換装置６は、前記ベッド１０の左右方向左側の上方で、かつ前記サドル３と対向可能の位置に配設された工具マガジン３０と、該工具マガジン３０と主軸頭４との間に配設された工具交換機構３１とを備えている。
【００３７】
前記工具マガジン３０は、Ｙ軸方向に延びるよう配置され、工具が装着された多数の工具保持部３２を着脱可能に保持する搬送チェーン３３と、該搬送チェーン３３を旋回駆動し、次加工工具Ｔ１を交換位置に割り出し位置決めする旋回駆動部３４を有する。
【００３８】
前記工具交換機構３１は、前記主軸頭４に取り付けられた機構本体３８と、該機構本体３８によりＺ軸方向に昇降可能に、かつ回転可能に支持された交換アーム３９と、該交換アーム３９を昇降回転駆動する駆動部４０とを有する。
【００３９】
主軸８に装着された工具Ｔによるワーク加工が終了すると、工具マガジン３０が次加工工具Ｔ１を交換位置に旋回割り出し位置決めし、交換アーム３９が次加工工具Ｔ１と、主軸８に装着された加工済み工具Ｔとを交換し、該加工済み工具Ｔを工具マガジン３０に戻す。
【００４０】
本実施形態によれば、機械正面ａから見て、ベッド１０の左右方向右側に立設された第１コラム１１上にサドル３をＹ軸方向に移動可能に配置し、該ベッド１０の左右方向左側上方のサドル３と対向可能な位置に工具マガジン３０を配置し、さらに該工具マガジン３０と主軸頭４との間に工具交換機構３１を配置したので、ベッド１０の左右方向左側に形成された機内空間に工具マガジン３０及び工具交換機構３１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、ベッド１０の奥側に立設された第２コラム１２にテーブル５をＸ軸方向に移動可能にかつＢ軸回りに回転可能に配設したので、テーブル５のＸ軸方向左側への移動量を大きくすることができ、機械全体のコンパクト化を図りながら、Ｘ軸方向の加工領域を拡大できる。
【００４２】
本実施形態では、前記テーブル５のＸ軸方向移動線上にワーク反転機構７を配設したので、テーブル５のＸ軸移動，Ｂ軸回転を利用して、該テーブル５とワーク反転機構７との間でワークＷの受け渡しを直接行うことができ、新たなワーク受け渡し機構を不要にできる。
【００４３】
図７，図８は、本発明の第２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図である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４４】
本実施形態の立形マシニングセンタ１は、機械正面ａから見て、ベッド１０の左右方向右側に立設された第１コラム１１と、奥側に立設された第２コラム１２とを備えている。また前記第１コラム１１にＹ軸方向に移動可能に配設されたサドル３と、該サドル３にＺ軸方向に移動可能に配設された主軸頭４と、前記ベッド１０の左側上方に配設された工具マガジン３０と、該工具マガジン３０と主軸頭４との間に配設された工具交換機構３１とを備えており、基本的構造は第１実施形態と同様である。
【００４５】
そして本第２実施形態では、第２コラム１２にＸ軸方向に移動可能に、かつＢ軸回りに回転可能に支持されたテーブル５と、該テーブル５のＸ軸方向移動線上に位置するよう配置されたワーク交換装置４５とを備えている。
【００４６】
前記ワーク交換装置４５は、第１コラム１１の機外側に配設されたワークマガジン４６と、該ワークマガジン４６とテーブル５との間の第１コラム１１の第１開口１１ｃ内に配設されたワーク交換機構４７とを有する。
【００４７】
前記ワークマガジン４６は、Ｙ軸方向に延びるよう配置され、未加工ワークＷ１が装着された多数のワーク保持部４８を着脱可能に保持する搬送チェーン４９と、未加工ワークＷ１を交換位置に割り出し位置決めする旋回駆動部５０を有する。
【００４８】
前記ワーク交換機構４７は、ベッド１０に昇降可能に、かつ回転可能に支持された交換アーム５１と、前記ベッド１０内に配設され、該交換アーム５１を昇降回転駆動する駆動部（不図示）とを有する。
【００４９】
前記テーブル５のワーク載置面５ｄには、ワーク保持部４８を着脱可能に把持する把持部５２が配置されている。
【００５０】
テーブル５に配置されたワークＷの加工が終了すると、該テーブル５が１８０度回転して加工済みワークＷを下方に向けるとともに、Ｘ軸方向右側に移動する。ワークマガジン４６が次の未加工ワークＷ１を交換位置に旋回割りだし位置決めし、交換アーム５１が加工済みワークＷと未加工ワークＷ１とを交換し、加工済みワークＷをワークマガジン４６に戻す。
【００５１】
本実施形態によれば、テーブル５のＸ軸方向移動線上にワークマガシン４６を配置し、該ワークマガジン４６とテーブル５との間にワーク交換機構４７を配置したので、テーブル５のＸ軸移動，Ｂ軸回転を利用して、該テーブル５の加工済みワークＷと、ワークマガジン４６の未加工ワークＷ１との受け渡しを直接行うことができ、新たなワーク受け渡し機構を不要にできる。
【００５２】
本実施形態では、第１コラム１１の第１開口１１ｃ内にワーク交換機構４７を配置したので、第１コラム１１側でワーク交換を行う場合の配置スペースを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態による立形マシニングセンタの斜視図である。
【図２】前記マシニングセンタの斜視図である。
【図３】前記マシニングセンタの背面から見た斜視図である。
【図４】前記マシニングセンタの左側面図である。
【図５】前記マシニングセンタのフレームの斜視図である。
【図６】前記マシニングセンタのワーク反転機構の動作を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態による立形マシニングセンタの斜視図である。
【図８】前記マシニングセンタのワーク交換装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  立形マシニングセンタ（工作機械）
３  サドル
４  主軸頭
５  テーブル
７  ワーク反転機構
８  主軸
１０  ベッド
１１  第１コラム
１１ｃ  第１開口
１２  第２コラム
１２ｃ  第２開口
３０  工具マガジン
３１  工具交換機構
４６  ワークマガジン
４７  ワーク交換機構
ａ  機械正面
Ｔ，Ｔ１  工具
Ｗ，Ｗ１  ワーク
【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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