JP2011005566A - 立形工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体を小型化及び軽量化するとともに、ワークの加工精度を高めることができる立形工作機械を提供することを課題とする。
【解決手段】立形工作機械１であって、ワークを支持するためのワーク支持面１１ｃが形成されたベースフレーム１０と、ベースフレーム１０の上面部１２ｂに対して、Ｘ軸移動機構５０を介して左右方向にスライド自在に取り付けられ、上下方向に貫通した開口部２２が形成されたたＸ軸サドル２０と、Ｘ軸サドル２０の上面部２０ｂに対して、Ｙ軸移動機構６０を介して前後方向にスライド自在に取り付けられたＹ軸サドル３０と、Ｙ軸サドル３０の正面部３２ａに対して、Ｚ軸移動機構７０を介して前後方向にスライド自在に取り付けられ、Ｘ軸サドル２０の開口部２２を通過して、Ｘ軸サドル２０よりも下方に突出可能な主軸装置４０と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、立形工作機械に関する。

立形工作機械としては、ワークを支持するためのワーク支持面が上面前部に形成されたテーブルと、テーブルを前後方向にスライド自在に支持するベッドと、ベッドの正面上部に対して左右方向及び上下方向にスライド自在に取り付けられた主軸装置と、を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような立形工作機械では、テーブルのワーク支持面にワークを載置し、テーブル及び主軸装置を移動させることで、ワークを切削加工することができる。

特開２００８−２７２８８９号公報（段落００２３、図１）

前記した従来の立形工作機械では、ベッドの正面上部にコラムの移動機構が設けられており、ベッドの正面部が上下方向に大きいため、装置全体が大型になる。また、ワーク支持面から主軸装置の移動機構までの距離が長いため、ベッドの熱膨張によってワーク支持面と主軸装置との間に生じる寸法変化量が大きくなり、ワークの加工精度が低くなる。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、装置全体を小型化するとともに、ワークの加工精度を高めることができる立形工作機械を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、立形工作機械であって、ワークを支持するためのワーク支持面が前部に形成されたベースフレームと、前記ベースフレームの上面部に対して、Ｘ軸移動機構を介して左右方向にスライド自在に取り付けられ、上下方向に貫通した開口部が形成されたＸ軸サドルと、前記Ｘ軸サドルの上面部に対して、Ｙ軸移動機構を介して前後方向にスライド自在に取り付けられたＹ軸サドルと、前記Ｙ軸サドルの正面部に対して、Ｚ軸移動機構を介して上下方向にスライド自在に取り付けられ、前記Ｘ軸サドルの前記開口部を通過して、前記Ｘ軸サドルよりも下方に突出可能な主軸装置と、を備えていることを特徴としている。

この構成では、ベースフレームの上面部に主軸装置の移動機構を設けることで、ベースフレームの正面部を上下方向に小さくすることができるため、ベースフレームを小型化することができ、装置全体を小型化及び軽量化することができる。
また、ベースフレームが小型化され、ワーク支持面から移動機構までの距離が短くなることで、ベースフレームの熱膨張によってワーク支持面と主軸装置との間に生じる寸法変化量が小さくなるため、ワークの加工精度を高めることができる。
また、ベースフレームのワーク支持面からベースフレームの上面部に取り付けられたＸ軸サドルまでの垂直部と、Ｘ軸サドルから主軸装置までの水平部とからなる側面視でＬ形状の立形工作機械が構成される。このように、装置の主要部品を側面視でＬ形状に組み合わせることで、ワーク支持面から装置内を通過して主軸装置に達するまでの距離が短くなるため、各部品の熱膨張によってワーク支持面と主軸装置との間に生じる寸法変化量を小さくすることができ、ワークの加工精度を高めることができる。
また、主軸装置は、Ｘ軸サドルの開口部を通過しており、開口部内で上下方向及び前後方向に移動するため、Ｘ軸サドル、Ｙ軸サドル及び主軸装置をコンパクトに配置することができ、装置全体を小型化することができる。

前記した立形工作機械において、前記ベースフレームは、左右一対のサイドフレームと、前記両サイドフレームを連結する連結フレームと、を有し、前記連結フレームの下方には、前後方向に開放された開放空間が形成され、前記両サイドフレームにおいて、前記開放空間に対応する位置の正面部に、前記ワーク支持面が形成されているように構成することができる。

この構成では、ベースフレームに開放空間を形成することで、ベースフレームを従来の立形工作機械に用いられているベッドと比較して、大幅に軽量化することができる。また、ベースフレームに形成された開放空間を利用して、ワークを加工するための領域の下方にドラム式のチップ処理装置を収納することができる。

本発明の立形工作機械によれば、ベースフレームを小型化することができ、装置全体を小型化及び軽量化することができる。また、ベースフレームの熱膨張によってワーク支持面と主軸装置との間に生じる寸法変化量が小さくなるため、ワークの加工精度を高めることができる。

本実施形態の立形工作機械を上から見た斜視図である。 本実施形態の立形工作機械を下から見た斜視図である。 本実施形態の立形工作機械を示した側面図である。 本実施形態の立形工作機械を示した平面図である。

次に、本発明の実施形態について、図１から図４を参照しながら詳細に説明する。

（立形工作機械の全体構成）
本実施形態の立形工作機械１は、保持治具を介してワーク（図示せず）を支持するためのワーク支持面１１ｃ，１１ｃが形成されたベースフレーム１０と、このベースフレーム１０に対して左右方向にスライド自在に取り付けられたＸ軸サドル２０と、このＸ軸サドル２０に対して前後方向にスライド自在に取り付けられたＹ軸サドル３０と、このＹ軸サドル３０に対して上下方向にスライド自在に取り付けられた主軸装置４０と、を備えている。

この立形工作機械１は、主軸装置４０の主軸４１の下端部に各種工具を着脱自在となっており、主軸装置４０を左右方向（Ｘ軸方向）、上下方向（Ｚ軸方向）及び前後方向（Ｙ軸方向）の三軸方向に移動させ、主軸４１とともに回転させた工具によって、ワークを切削加工するものである。

（ベースフレームの構成）
ベースフレーム１０は、左右方向に所定間隔を離して配置された一対のサイドフレーム１１，１１と、両サイドフレーム１１，１１を連結する板状の連結フレーム１２と、を備えている。
両サイドフレーム１１，１１は、立形工作機械１全体を支持する部位であり、床面に載置される下部１１ａ，１１ａは前後方向に延ばされており、立形工作機械１の安定性が高まっている。また、両サイドフレーム１１，１１の上下方向の略中間部には、前方に突出した突出部１１ｂ，１１ｂが形成されている。また、連結フレーム１２の下方には、前後方向に開口した開放空間１３が形成され、両サイドフレーム１１，１１の各突出部１１ｂ，１１ｂにおいて、開放空間１３に対応する正面部には、ワーク（図示せず）を支持するための一対のワーク支持面１１ｃ，１１ｃが形成されている。
このように、本実施形態の立形工作機械１は、左右のワーク支持面１１ｃ，１１ｃの間が前後方向に開口しているフレームを用いた所謂ベッドレスタイプの工作機械となっている。

（Ｘ軸サドルの構成）
Ｘ軸サドル２０は、ベースフレーム１０の連結フレーム１２の上方に配設された板状の部材であり、Ｘ軸移動機構５０を介して連結フレーム１２の上面部１２ｂに取り付けられている。
Ｘ軸サドル２０の前部は、上下方向に貫通した開口部２２が形成されており、左右方向に所定間隔を離して二つの突出部２１，２１が前方に向けて突出した凹形状となっている。開口部２２は、主軸装置４０が通過することができる大きさに設定されている。

（Ｘ軸移動機構の構成）
Ｘ軸移動機構５０は、Ｘ軸サドル２０を連結フレーム１２の上面部１２ｂに対して左右方向にスライド自在に取り付けるための機構であり、Ｘ軸移動ガイド機構５１と、Ｘ軸送り機構５２と、を備えている。

Ｘ軸移動ガイド機構５１は、連結フレーム１２の上面部１２ｂに取り付けられた二本のＸ軸ガイドレール５１ａ，５１ａと、各Ｘ軸ガイドレール５１ａ，５１ａにそれぞれ取り付けられた複数のＸ軸スライダ５１ｂ・・・と、を備えており、各Ｘ軸ガイドレール５１ａ，５１ａに沿って、各Ｘ軸スライダ５１ｂ・・・がベースフレーム１０の一方のサイドフレーム１１から他方のサイドフレーム１１に亘って左右方向に移動する公知の直線移動機構である。
各Ｘ軸スライダ５１ｂ・・・は、Ｘ軸サドル２０の下面部２０ａに固着されており、Ｘ軸サドル２０は各Ｘ軸ガイドレール５１ａ，５１ａに沿って左右方向にスライド自在となっている。

Ｘ軸送り機構５２は、公知のボールねじによる送り機構であり、連結フレーム１２の上面部１２ｂに取り付けられたＸ軸駆動モータ５２ａと、このＸ軸駆動モータ５２ａに連結されたＸ軸ボールねじ５２ｂと、を備えている。Ｘ軸ボールねじ５２ｂは、Ｘ軸サドル２０に螺合されており、Ｘ軸ボールねじ５２ｂを回転させることで、Ｘ軸サドル２０が各Ｘ軸ガイドレール５１ａ，５１ａに沿って左右方向に移動する。

（Ｙ軸サドルの構成）
Ｙ軸サドル３０は、Ｙ軸移動機構６０を介してＸ軸サドル２０の上面部２０ｂに取り付けられている。
Ｙ軸サドル３０は、後部に板状の支持部３１が形成され、前部には支持部３１よりも上下方向に延ばされた延出部３２が形成されている。Ｙ軸サドル３０の延出部３２の下端部は、Ｘ軸サドル２０の開口部２２に挿入されている。

（Ｙ軸移動機構の構成）
Ｙ軸移動機構６０は、Ｙ軸サドル３０をＸ軸サドル２０の上面部２０ｂに対して前後方向にスライド自在に取り付けるための機構であり、Ｙ軸移動ガイド機構６１と、Ｙ軸送り機構６２と、を備えている。

Ｙ軸移動ガイド機構６１は、Ｘ軸サドル２０の上面部２０ｂに取り付けられた二本のＹ軸ガイドレール６１ａ，６１ａと、各Ｙ軸ガイドレール６１ａ，６１ａにそれぞれ取り付けられた複数のＹ軸スライダ６１ｂ・・・と、を備えており、各Ｙ軸ガイドレール６１ａ，６１ａに沿って、各Ｙ軸スライダ６１ｂ・・・がＸ軸サドル２０の前端部から後端部に亘って前後方向に移動する公知の直線移動機構である。
各Ｙ軸スライダ６１ｂ・・・は、Ｙ軸サドル３０の支持部３１の下面部３１ａに固着されており、Ｙ軸サドル３０は各Ｙ軸ガイドレール６１ａ，６１ａに沿って前後方向にスライド自在となっている。

Ｙ軸送り機構６２は、公知のボールねじによる送り機構であり、Ｘ軸サドル２０に取り付けられたＹ軸駆動モータ６２ａと、このＹ軸駆動モータ６２ａに連結されたＹ軸ボールねじ６２ｂと、を備えている。Ｙ軸ボールねじ６２ｂは、Ｙ軸サドル３０に螺合されており、Ｙ軸ボールねじ６２ｂを回転させることで、Ｙ軸サドル３０が各Ｙ軸ガイドレール６１ａ，６１ａに沿って前後方向に移動する。

（主軸装置の構成）
主軸装置４０は、上下方向に軸方向が配置された主軸４１と、主軸駆動モータ４２と、を備えており、主軸駆動モータ４２の出力部に主軸４１の上端部が連結され、主軸４１の下端部に各種工具（図示せず）を着脱自在となっている。この主軸装置４０は、Ｚ軸移動機構７０を介してＹ軸サドル３０の延出部３２の正面部３２ａに取り付けられている。

（Ｚ軸移動機構の構成）
Ｚ軸移動機構７０は、主軸装置４０をＹ軸サドル３０の延出部３２の正面部３２ａに対して上下方向にスライド自在に取り付けるための機構であり、Ｚ軸移動ガイド機構７１と、Ｚ軸送り機構７２と、を備えている。

Ｚ軸移動ガイド機構７１は、Ｙ軸サドル３０の延出部３２の正面部３２ａに取り付けられた二本のＺ軸ガイドレール７１ａ，７１ａと、各Ｚ軸ガイドレール７１ａ，７１ａにそれぞれ取り付けられた複数のＺ軸スライダ７１ｂ・・・と、を備えており、各Ｚ軸ガイドレール７１ａ，７１ａに沿って、各Ｚ軸スライダ７１ｂ・・・が延出部３２の上端部から下端部に亘って上下方向に移動可能な公知の直線移動機構である。
各Ｚ軸スライダ７１ｂ・・・は、主軸装置４０の主軸駆動モータ４２の背面部に固着されており、主軸装置４０は各Ｚ軸ガイドレール７１ａ，７１ａに沿って上下方向にスライド自在となっている。

Ｚ軸送り機構７２は、公知のボールねじによる送り機構であり、Ｙ軸サドル３０の延出部３２の上端部に取り付けられたＺ軸駆動モータ７２ａと、このＺ軸駆動モータ７２ａに連結されたＺ軸ボールねじ７２ｂと、を備えている。Ｚ軸ボールねじ７２ｂは、主軸装置４０に螺合されており、Ｚ軸ボールねじ７２ｂを回転させることで、主軸装置４０が各Ｚ軸ガイドレール７１ａ，７１ａに沿って上下方向に移動する。

（立形工作機械の作用効果）
以上のように構成された立形工作機械１は、次のように動作して本発明の作用効果を奏する。
本実施形態の立形工作機械１は、ベースフレーム１０の連結フレーム１２の上面部１２ｂにＸ軸サドル２０が取り付けられ、このＸ軸サドル２０の上面部２０ｂにＹ軸サドル３０が取り付けられ、さらに、Ｙ軸サドル３０の延出部３２の正面部３２ａに主軸装置４０が取り付けられている。

したがって、本実施形態の立形工作機械１は、ベースフレーム１０に対してＸ軸サドル２０を左右方向に移動させることで、ベースフレーム１０のワーク支持面１１ｃ，１１ｃに支持されたワーク（図示せず）に対して、主軸装置４０を左右方向（Ｘ軸方向）に移動させることができる。また、Ｘ軸サドル２０に対してＹ軸サドル３０を前後方向に移動させることで、ワークに対して主軸装置４０を前後方向（Ｙ軸方向）に移動させることができる。さらに、Ｙ軸サドル３０に対して主軸装置４０を上下方向に移動させることで、ワークに対して主軸装置４０を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させることができる。

本実施形態の立形工作機械１では、ベースフレーム１０の連結フレーム１２の上面部１２ｂに主軸装置４０の各移動機構５０，６０，７０を設けることで、ベースフレーム１０を上下方向に小さくすることができるため、ベースフレーム１０を小型化することができ、立形工作機械１全体を小型化及び軽量化することができる。

また、本実施形態の立形工作機械１では、ベースフレーム１０が小型化され、ワーク支持面１１ｃ，１１ｃから各移動機構５０，６０，７０までの距離が短くなることで、ベースフレーム１０の熱膨張によってワーク支持面１１ｃ，１１ｃと主軸装置４０との間に生じる寸法変化量が小さくなるため、ワークの加工精度を高めることができる。

また、本実施形態の立形工作機械１では、ベースフレーム１０のワーク支持面１１ｃ，１１ｃからベースフレーム１０の上面部１２ｂに取り付けられたＸ軸サドル２０までの垂直部と、Ｘ軸サドル２０から主軸装置４０までの水平部とからなる側面視でＬ形状の立形工作機械１が構成されている。このように、装置の主要部品を側面視でＬ形状に組み合わせることで、ワーク支持面１１ｃ，１１ｃから装置内を通過して主軸装置４０に達するまでの距離が短くなるため、各部品の熱膨張によってワーク支持面１１ｃ，１１ｃと主軸装置４０との間に生じる寸法変化量を小さくすることができ、ワークの加工精度を高めることができる。

また、主軸装置４０は、Ｘ軸サドル２０の開口部２２を通過しており、開口部２２内で上下方向及び前後方向に移動するため、Ｘ軸サドル２０、Ｙ軸サドル３０及び主軸装置４０をコンパクトに配置することができ、立形工作機械１全体を小型化することができる。

また、本実施形態の立形工作機械１では、ベースフレーム１０に開放空間１３を形成することで、ベースフレーム１０を従来の立形工作機械に用いられているベッドと比較して、大幅に軽量化することができる。また、ベースフレーム１０に形成された開放空間１３を利用して、ワークを加工するための領域の下方にドラム式のチップ処理装置を収納することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態のＸ軸移動機構５０、Ｙ軸移動機構６０及びＺ軸移動機構７０では、公知のボールねじ機構を用いているが、これに限定されるものではなく、ガイドレールに沿ってスライダを移動させる直線移動機構（リニアモータ式の送り機構）を用いてもよい。

また、本実施形態では、Ｘ軸サドル２０、Ｙ軸サドル３０及び主軸装置４０をそれぞれ一体のＸ軸送り機構５２、Ｙ軸送り機構６２及びＺ軸送り機構７２によって移動させているが、複数のＸ軸送り機構５２、Ｙ軸送り機構６２及びＺ軸送り機構７２によって移動させてもよい。

１ 立形工作機械
１０ ベースフレーム
１１ｃ ワーク支持面
１３ 開放空間
２０ Ｘ軸サドル
２１ 突出部
２２ 開口部
３０ Ｙ軸サドル
３２ 延出部
４０ 主軸装置
４１ 主軸
４２ 主軸駆動モータ
５０ Ｘ軸移動機構
５１ Ｘ軸移動ガイド機構
５１ａ Ｘ軸ガイドレール
５１ｂ Ｘ軸スライダ
５２ Ｘ軸送り機構
５２ａ Ｘ軸駆動モータ
６０ Ｙ軸移動機構
６１ Ｙ軸移動ガイド機構
６１ａ Ｙ軸ガイドレール
６１ｂ Ｙ軸スライダ
６２ Ｙ軸送り機構
６２ａ Ｙ軸駆動モータ
７０ Ｚ軸移動機構
７１ Ｚ軸移動ガイド機構
７１ａ Ｚ軸ガイドレール
７１ｂ Ｚ軸スライダ
７２ Ｚ軸送り機構
７２ａ Ｚ軸駆動モータ

Claims (2)

1. ワークを支持するためのワーク支持面が前部に形成されたベースフレームと、
   前記ベースフレームの上面部に対して、Ｘ軸移動機構を介して左右方向にスライド自在に取り付けられ、上下方向に貫通した開口部が形成されたＸ軸サドルと、
   前記Ｘ軸サドルの上面部に対して、Ｙ軸移動機構を介して前後方向にスライド自在に取り付けられたＹ軸サドルと、
   前記Ｙ軸サドルの正面部に対して、Ｚ軸移動機構を介して上下方向にスライド自在に取り付けられ、前記Ｘ軸サドルの前記開口部を通過して、前記Ｘ軸サドルよりも下方に突出可能な主軸装置と、を備えていることを特徴とする立形工作機械。
2. 前記ベースフレームは、
   左右一対のサイドフレームと、
   前記両サイドフレームを連結する連結フレームと、を有し、
   前記連結フレームの下方には、前後方向に開放された開放空間が形成され、
   前記両サイドフレームにおいて、前記開放空間に対応する位置の正面部に、前記ワーク支持面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の立形工作機械。

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