JPH0357394Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は主軸頭を備えた工作機械に係り、とり
わけ主軸頭が２つのコラムに対して跨設されたク
ロスレールに摺動自在に取付けられてい門型ある
いはガントリー型の工作機械に関する。

（従来の技術） 一般に門型マニシングセンタあるいはガントリ
ー型のマニシングセンタにおいては、ベツド上に
摺動可能に載置されたテーブルの両側にそれぞれ
立設された２つのコラムと、この２つのコラムに
対し端部をそれぞれ固着し、テーブルを跨ぐよう
に配設されたクロスレールと、このクロスレール
に対しテーブルの摺動方向と直交する方向に移動
可能に取付けられたサドルとを備え、主軸頭はこ
のサドルに対し、例えば垂直方向に移動可能に取
付けられいる。

（考案が解決しようとする課題） 従来においては、サドルはクロスレールの前面
に設けられたガイド溝に対し懸吊された状態で摺
動自在に取付けられ、主軸頭はさらにサドルの前
面側に装着されている。このため、主軸頭の主軸
位置は、クロスレールから相当距離離れた位置に
片持ちの状態で配置されたことになり、このクロ
スレールからのオーバハングな距離が大きくなれ
ばなる程、加工中における主軸への反力（切削推
力）によるモーメントがクロスレールに対し大き
く作用する。また、一般に主軸頭は、主軸駆動系
を備えているため重量が重く、クロスレールに作
用するこの重量によるモーメントも無視できな
い。

したがつて、従来の門型あるいはガントリー型
のマニシングセンタにおいては、クロスレールの
剛性を大きなものとするとか、サドルの装着構造
を強固なものにする必要があつた。このため、ク
ロスレール、コラム等が大型なものとなり、工作
機械を全体として大型化、大重量化する原因とな
つていた。

また、マニシングセンタにおいては一般的に工
具マガジンがコラムの外方側等に独立して配置さ
れているため、工具マガジンの配置スペースを必
要とするとともに、工具マガジンに安全用カバー
取付ける必要などがあつた。また、主軸頭と工具
マガジンとの間で工具を搬送、交換するために、
自動工具交換用アームを設置する必要があつた。

本考案はこのような点を考慮してなされたもの
であり、クロスレールおよびコラムの小型・軽量
化を図るとともに工具マガジンの設置スペースの
削減を図ることのできる門型あるいはガントリー
型の工作機械を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本考案による工作機械は、ベツド上に摺動可能
に載置されたテーブルの両側にそれぞれ立設され
少なくとも１つは内部が空洞となつており、この
空洞内に工具マガジンが配設されている２つのコ
ラムと、両端がそれぞれ前記２つのコラムの上部
に前記テーブルを跨ぐように固着され、中央部に
長手方向に細長い貫通穴の設けられているクロス
レールと、前記クロスレールの上面に前記貫通穴
を間にして長手方向に向けて互いに平行に配設さ
れた一対のガイドレールと、底面を前記一対のガ
イドレールに対し垂直方向移動を拘束した状態で
係合させることにより、前記一対のガイドレール
上に貫通穴を跨ぐように摺動可能に搭載されてい
るサドルと、前記貫通穴を挿通して前記サドルに
装着された主軸頭とを備えてなり、工具マガジン
の配設されたコラムの内方側には、工具交換用の
内窓が形成され、この内窓は上部の切欠窓を介し
てクロスレールの貫通穴と連通していることを特
徴としている。

本考案によれば、サドルがクロスレールの上面
に所定の間隔をおいて平行配置された２本のガイ
ドレール上に摺動可能に搭載支持されているの
で、クロスレールに対しオーバハングによるモー
メントが作用せず、クロスレールおよびコラムの
小型・軽量化を図ることができる。

また、コラムの空洞内に工具マガジンが配設さ
れているとともに、コラムの内方側に設けられた
内窓が上部の切欠窓を介してクロスレールの貫通
穴と連通しているので、工具マガジンの設置スペ
ースを削減することができるとともに、安全性の
向上を図ることができる。また、特別の工具交換
用アームを必要とせず、直接工具の交換動作を行
うことができ、運転の効率化を図ることができ
る。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案の一実施例につい
て説明する。

第１図は本考案による工作機械の一実施例を示
す外観斜視図である。図において符号１１はベツ
トであり、このベツト１１上にテーブル１２がＸ
軸方向に摺動可能に載置されている。テーブル１
２の両側には、それぞれ主コラム１３および副コ
ラム１４が立設され、これらのコラム１３，１４
の上端に、テーブル１２を跨ぐようにクロスレー
ル１５が固着されている。

クロスレール１５は、第２図および第４図に示
すように、中央部に長手方向に細長い貫通穴１６
が設けられている。第４図に示すように、クロス
レール１５は貫通穴１６を間にして、左右に分離
された断面構造をしており、そのそれぞれの上面
１５ａに、貫通穴１６を間にして長手方向（Ｙ軸
方向）に一対のガイドレール１８が、互いに平行
かつ水平に配置されている。このガイドレール１
８は頭部が拡大した断面形状、例えば円形断面形
状をしておりこの頭部をクロスレール１５の上面
１５ａから突出させた状態でクロスレール１５に
固着されている。

符号２１はＹ軸送りねじであり、ガイドレール
１８の上方にガイドレール１８と平行にかつ回転
可能に配設されている。符号２２は、このＹ軸送
りねじ２１を回転駆動するＹ軸サーボモータであ
る。

ガイドレール１８上にはサドル２３が貫通穴１
６を跨ぐようにＹ軸方向に摺動自在に搭載されて
いる。サドル２３の底面には、一対のガイドレー
ル１８に対応する位置にそれぞれＹ軸方向に向け
て奥部が拡大した断面形状を有する凹溝２４が形
成され、この凹溝２４をガイドレール１８の頭部
に係合させることにより、サドル２３の保持がな
されている。サドル２３の一端部内には送りナツ
ト（図示ぜず）がＹ軸方向に向けて設けられ、こ
の送りナツトにＹ軸送りねじ２１を挿通螺合し、
Ｙ軸送りねじ２１を回転駆動することによりサド
ル２３のＹ軸移動を行うようにしてある。

また、貫通穴１６の上方に位置するサドル２３
の側面には、Ｙ軸と直交して垂直面２３ａが形成
され、この垂直面２３ａに対し主軸頭２６がＺ軸
方向に摺動自在に装着されている。この主軸頭２
６はサドル２３の上部に取付けられたＺ軸サーボ
モータ２７によりＺ軸方向に上下移動させれら
る。また、主軸頭２６にはスピンドル２８が回転
自在に保持されており、このスピンドル２８は主
軸頭２６に取付けられたスピンドルモータ２９に
より回転駆動される。

主コラム１３は内部が空洞になつており、この
空洞を利用して工具マガジン４０の収納空間３１
が形成されている。主コラム１３には、少なくと
も、スピンドル２８との間で工具交換を行うため
の内窓３２と、工具マガジン４０に対し手動等で
工具を補給交換するための外窓３３とが、工具マ
ガジン収納空間３１と連通して設けられている。
特に内窓３２は、工具交換時に主軸頭２６を工具
マガジン４０の上方位置まで接近可能とするた
め、主コラム１３の上端に設けられた切欠窓３２
ａまで延長されている。なおこの切欠窓３２ａ
は、クロスレール１５の貫通穴１６と整合する位
置に設けられている。

工具マガジン４０は、スピンドル２８と平行に
配置された回転軸４０ａを中心に回転自在に配設
された円板状保持プレート４１を備えている。こ
の保持プレート４１には、外円周上に複数個の工
具保持用切欠き４２が形成され、この切欠き４２
に対し、、工具Ｔを把持した工具ホルダＨが、水
平方向から挿入取付け保持されている。保持プレ
ート４１の回転軸４０ａには歯車列４４を介して
工具マガジン割出し駆動用のモータ４５が連結さ
れている。

次にこのような構成からなる本実施例の作用に
ついて説明する。

スピンドル２８の所定位置への移動は、Ｙ軸サ
ーボモータ２２を作動することによりＹ軸送りネ
ジ２１を回転駆動し、サドル２３をクロスレール
１５に沿つてＹ軸方向に移動るすとともに、Ｚ軸
サーボモータ２７を作動することにより、主軸頭
２６をＺ軸方向に上下移動して行われる。この場
合、サドル２３のＹ軸方向移動は、サドル２３の
重心位置を間にして所定の間隔をおいて配置され
た一対のガイドレール１８上を摺動することによ
り行われるので、サドル２３およびサドル２３に
装着された主軸頭２６の重量がガイドレール１８
上に分配され、オーバーハングによるモーメント
がクロスレール１５に作用しない。また、加工中
においてスピンドル２８に作用する切削推力は、
サドル２３の底面に形成された凹溝２４を介して
一対のガイドレール１８の拡大断面形状をした頭
部により受けられ、クロスレール１５に対し、従
来のようにオーバーハングによるモーメントとし
て作用しない。

したがつてサドルが、クロスレールの前面側に
オーバーハングの状態で取付けられている従来の
門型工作機械と比べ、クロスレールに作用するモ
ーメントがきわめて小さくなり、クロスレールを
小型・軽量化することができるとともに、サドル
のクロスレールへの装着構造も簡単化することが
できる。また、サドルとクロスレールとの摺動部
分への荷重も分散均一化（２等分化）されるの
で、摩擦抵抗が小さくＹ軸方向の移動がきわめて
スムーズに行われる。

次に、工具マガジン４０との間で工具Ｔを交換
する場合には、工具マガジン４０をモータ４５に
より所定の位置に割出し回転駆動し、続いて主軸
頭２６をＹ軸方向に移動させて、スピンドル２８
の中心を割出し位置にある工具ホルダＨの軸線上
方位置に一致させる。この際、主軸頭２６は貫通
穴１６および切欠窓３２ａ内を通過する。続いて
Ｚ軸サーボモータ２７を作動して主軸頭２６を降
下させ、スピンドル２８により工具ホルダＨのテ
ーパシヤンク部を把持する。次にサドル２３を工
具マガジン４０の中心から離れる方向にＹ軸方向
移動させると、工具ホルダＨは保持プレート４１
の切欠き４２から離脱し、工具Ｔが工具ホルダＨ
に把持された状態で、工具マガジン４０側からス
ピンドル２８側へ交換移動される。スピンドル２
８側から工具マガジン４０側への交換移動は、上
記の動作と反対動作を行うことにより行うことが
できる。

工具Ｔを用いての加工は、スピンドルモータ２
９を作動することにより行うことができる。

このように本実施例によれば、主軸頭２６の装
着されたサドル２３が、クロスレール１５の上面
にサドル２３および主軸頭２６の重心位置を間に
して所定の間隔をおいて配置された一対のガイド
レール１８上に摺動自在に搭載されているので、
クロスレール１５に対し、サドル２３および主軸
頭２６の重量が上方から均一に作用し、オーバー
ハングによるモーメントが作用しない。また加工
中における切削推力も、ガイドレール１８の拡大
断面頭部により受けられ、クロスレール１５に対
し上方に向けて均一に作用する。したがつて、従
来のように、片持ち保持形式でクロスレールにサ
ドルが装着されているものと比べ、クロスレール
は大きな剛性を必要とせず、クロスレールの小
型・軽量化を図ることができる。

また、工具マガジン４０がコラム１３の内部に
内蔵されているので、省スペース化を図ることが
できるとともに安全性にも優れている。また、工
具交換の際、特別の工具交換用アームを必要とし
ないめ構造が簡単である。

なお、本実施例では、工具マガジンを主コラム
１３の内部のみ内蔵した例を示したが、副コラム
１４の内部にも内蔵し、左右、いずれの工具マガ
ジンからも工具交換可能とすることもできる。こ
れは、工具の貯蔵本数を増大化させる効果がある
とともに、クロスレールに対し２組のサドルおよ
び主軸頭を装着することを可能とする。また、工
具マガジン４０として搬送チエーンを用い、主コ
ラム１３の外窓３３から主コラム１３外へ延在さ
せるようにすれば、工具の貯蔵本数を増大化する
ことができる。

また、ガイドレール１８と凹溝２４との断面形
状として円弧断面形状のものを示したが、この他
にダブテール形状とすることもできる。あるいは
また、サドル２３の両側端に水平フランジを設
け、この両フランジを両ガイドレール１８の相対
向する面に設けられた凹溝内に摺動可能に係合さ
せてもよい。また、ガイドレール１８と凹溝２４
との間にボールを挿入し、リニアボールガイド方
式とすることもできる。この場合にはボールによ
りサドル２３の垂直方向移動が拘束されるので、
ガイドレール１８の頭部を拡大断面形状とする必
要はないとともに、サドル２３の凹溝２４を奥部
が拡大した断面形状とする必要がない。

さらに本実施例においては、両コラムが固定さ
れた門型マシニングセンタについて説明したが、
両コラムの下にＸ軸方向に移動するスライドを設
けたガントリー型のマシニングセンタにも応用す
ることができる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、クロス
レールに対し、サドルおよび主軸頭の重量あるい
は加工中の切削推力による大きなモーメントが作
用するのを防止し、クロスレールの小型・軽量化
を図ることができる。

また、コラムの空洞内に工具マガジンを配設し
たことにより、工具マガジンの配置スペスを削減
し、安全性の向上を図ることができる。

さらに、コラムの内方側に設けられた内窓が上
部の切欠窓を介してクロスレールの貫通穴と連通
しているので、主軸頭と工具マガジンとの間で直
接工具交換動作を行うことができ、工作機械の運
転効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による工作機械の実施例を示す
外観斜視図、第２図は第１図−線断面図、第
３図は第２図−線断面図、第４図は第２図
−線断面図である。 １２……テーブル、１３……主コラム、１５…
…クロスレール、１６……貫通穴、１８……ガイ
ドレール、２３……サドル、２４……凹溝、２６
……主軸頭、２８……スピンドル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ベツド上に摺動可能に載置されたテーブルの両
   側にそれぞれ立設され、少なくとも１つは内部が
   空洞となつており、この空洞内に工具マガジンが
   配設されている２つのコラムと； 両端がそれぞれ前記２つのコラムの上部に前記
   テーブルを跨ぐように固着され、中央部に長手方
   向に細長い貫通穴の設けられているクロスレール
   と； 前記クロスレールの上面に前記貫通穴を間にし
   て長手方向に向けて互いに平行に配設された一対
   のガイドレールと； 底面を前記一対のガイドレールに対し垂直方向
   移動を拘束した状態で係合させることにより、前
   記一対のガイドレール上に貫通穴を跨ぐように摺
   動可能に搭載されているサドルと； 前記貫通穴を挿通して前記サドルに装着された
   主軸頭と；を備えてなり、前記工具マガジンの配
   設されたコラムの内方側には、工具交換用の内窓
   が形成され、この内窓は上部の切欠窓を介して前
   記クロスレールの貫通穴と連通していることを特
   徴とする工作機械。