JPH1199421A

JPH1199421A - 横形工作機械およびそのワークサポート送り機構

Info

Publication number: JPH1199421A
Application number: JP26732297A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Okada; 康廣岡田; Kengo Yoshioka; ▲けん▼伍吉岡; Hidekazu Hirano; 秀和平野; Takeshi Nishikayama; 武西嘉山; Sentaro Sugita; 仙太郎杉田
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】低い背丈で剛性が高く、ベースの熱変形によ
る加工精度への悪影響が小さく、さらに切屑の回収およ
び排出が容易な横型工作機械を提供する。【解決手段】水平な工具主軸２５を支持する主軸ヘッ
ド２０をベース１０の上面部１０ａにおいて水平面内で
直交する２方向Ｘ，Ｚに案内すると共に、ワークＷを上
端に支持するワークサポート本体３７をベース１０の垂
直前面部１０ｂにおいて上下方向Ｙに案内する。主軸ヘ
ッド２０が左右Ｘ方向の中央の加工位置に在る状態で
は、主軸ヘッド２０の前後Ｚ案内機構１８およびワーク
サポート本体３７の上下Ｙ案内機構３６のそれぞれの一
対のガイド部が、工具主軸２５の軸線を含む垂直面に関
して対象位置を取るようにする。ワークサポート本体３
７上には第１割出体４５およびワークＷを支持する第２
割出体５３を設け、ワークＷの取付面以外の全ての部位
を工具主軸２５上の工具Ｔに向けて加工可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転自在な工具主
軸を水平に支持する主軸ヘッドおよびワークサポートを
一つのベースの隣接する直交面上でそれぞれ案内する形
式の横形工作機械およびこの横形工作機械に好適なワー
クサポート送り機構に関する。

【０００２】

【従来技術】この形式の横形工作機械としては、特開昭
５８−１３２４３２号公報に開示されている。この従来
の工作機械においては、水平工具主軸を支持する主軸ヘ
ッドがベースとしてのコラムの一側面において前記工具
主軸の軸線方向に移動可能に案内され、一方、前記コラ
ムの一側面と直角で水平方向に隣接する他の一側面にお
いてワークサポートが上下方向および前記工具主軸と直
交する水平方向に移動可能に案内されている。

【０００３】また、実公平２−２６５８０号公報に記載
された別の従来の工作機械においては、水平の工具主軸
を支持する主軸ヘッドがベース上面で主軸軸線方向およ
びこれと直交する上下方向に移動可能に案内され、一
方、ワークを上端に支持するワークサポートが前記ベー
スの前面において前記主軸と直角な水平方向に移動可能
に案内されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】先に述べた従来の工作
機械は、主軸ヘッドがコラムの一側面上に片持ち状態で
案内されているので、この一側面とこれと反対側面との
間に大きな熱分布差が生じ、この結果コラムの傾きをも
たらす。また、ワークサポートがコラムの一側面と直角
な他の側面において上下方向に案内されているので、工
具主軸と直交する面内でのコラムの傾きに対してワーク
サポートの一対の上下方向ガイドウエイに傾き量の不均
一が生じる。

【０００５】後で述べた従来の工作機械は、ベース上に
さらにコラムを設け、このコラム上で主軸ヘッドを上下
方向に案内しているので、全体として機械の背丈が高く
なり、高剛性工作機械の製作には不利となる。また、ベ
ースの垂直前面において工具主軸と直角な水平方向にワ
ークサポートを案内しているので、このワークサポート
を案内するガイドウエイを切屑から保護するカバー装置
が切屑の落下方向と直交して横たわることになり、この
ため切屑の排出が阻害されることに加えて、ガイドウエ
イの保護装置として移動体の高速送りには必ずしも好適
とはいえないテレスコピックカバー装置等を必要とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の主たる
目的は、ワークサポートの案内機構が切屑の下方への自
然落下を阻害せず、かつ全体の背丈が低い高剛性の横形
工作機械を提供することにある。また、本発明の他の目
的は、工具主軸を支持する主軸ヘッドおよびワークサポ
ートを案内するそれぞれの案内機構の精度がベースの熱
変形による悪影響を受けないようにした高精度の横形工
作機械を提供することにある。

【０００７】本発明のその他の目的は、ワークの取付面
以外の全ての部位を工具により加工でき、また前記ワー
クの工具に対する向きを調節する機構への給電線や流体
圧配管が損傷されないようにした工作機械を提供するこ
とにある。本発明の別の目的は、切屑を自然落下により
比較的狭い領域へ収集でき、これにより機外への排出を
促進できるようにした工作機械を提供することである。

【０００８】本発明のさらなる他の目的は、ワークサポ
ートの案内機構および送り機構への切屑進入を簡単なシ
ール構造により確実に阻止できる横形工作機械を提供す
ることである。上記した従来装置の課題および本発明の
目的は、下記のように構成される手段により解決され
る。

【０００９】請求項１に係わる横形工作機械において
は、水平の軸線の周りで工具主軸を回転自在に支持する
主軸ヘッドをベースの上面部において前記主軸の軸線方
向と直角な第１水平方向および前記主軸の軸線と平行な
第２水平方向に移動可能に案内し、さらに、前記ベース
の上面部より上方位置にワーク取付部を有するワークサ
ポートを前記ベースの前側の前記上面部より下方に延出
する垂直前面部で上下方向に案内する構成とする。

【００１０】この構成によれば、ワークサポートを上下
案内する案内機構の水平方向の幅を狭くでき、ワークサ
ポートの両側には切屑の自然落下を阻害しない空間を確
保できる。また、主軸ヘッドを水平方向の２方向に案内
する共通のベースの垂直前面部でワークサポートを支持
したことによる機械剛性の向上に加えて、機械の全体の
背丈を低くできることによる機械剛性の向上をも図るこ
とができる。

【００１１】請求項２に係わる工作機械においては、前
記主軸ヘッドを第１および第２水平方向に案内する第１
および第２案内機構と前記ワークサポートを上下方向に
案内する第３案内機構を、前記主軸ヘッドが前記第１案
内機構の長手方向の略中央に位置するとき工具主軸の軸
線を含む垂直面に関して対称配置に存在するように構成
する。この構成により、ベースの熱変形がワークの加工
精度に及ぼす悪影響を小さくできる。

【００１２】請求項３に係わる工作機械においては、ワ
ークサポートを、前記第３送り機構により上下送りされ
るサポート本体と、この上部で垂直軸線の周りに回転割
出し可能な第１割出体と、この第１割出体上で前記垂直
軸線と直交する水平軸線の周りで回転割出し可能な第２
割出体とで構成する。この構成により、取付面を除くワ
ークの５面を工具主軸先端の工具に向けて５面加工が可
能となる。これ以上に、第１および第２割出体を上下方
向のみ移動するサポート本体上に設けたので、第１およ
び第２割出体を駆動するアクチエータへの配線等は重力
により上下方向に垂下されることによりサポート本体の
上下運動時に他の固定部と摺接することが殆どなく、従
来のように水平移動部材上に割出体を設けた構成におい
て水平移動部材を繰り返し運動するときに往々にして発
生する配線の損傷を回避できる。

【００１３】請求項４に記載の工作機械においては、ベ
ースの前面にフロント部材を設け、このベースとフロン
ト部材とで前記ワークサポートの少なくとも一側におい
て下方が狭くなるＶ形の切屑収集空間を形成する。この
構成によれば、加工中に発生される切屑は自然落下して
ワークサポートの少なくとも一側に形成されるＶ形空間
の狭い底部に集められるので、この底部に切屑の強制排
出装置を設ければ、切屑の機外への排出を効率良く行う
ことが可能となる。さらに、請求項５に記載されるワ
ークサポート送り機構においては、ベース前面垂直部に
おいて少なくとも一対のベアリングブロックを横方向に
離間して固定し、一対の直線レールをこのベアリングブ
ロックにより上下方向に案内し、前記直線レールの取付
面を含む垂直面が略中心を横切る円筒部を上端に有する
ワークサポート本体を前記直線レールに固定し、さら
に、前記ワークサポート本体に関し前記ベアリングブロ
ック側と反対側で垂直に延びる送りネジにより前記ワー
クサポート本体を上下送り機構を構成する。

【００１４】この構成によれば、前記円筒部に摺接する
リング状のシール部材によりワークサポート本体の上下
案内機構および駆動機構を切屑収集空間から確実に隔絶
することができる。また、上下送り機構を上下ガイド機
構と反対側にある機械の前面側に配置したので、組み付
けおよび保守作業が容易となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明による横形工
作機械の実施の形態の平面図，正面図および右側面図を
それぞれ示す図１，図２および図３において、１０は機
械本体ＭＴＢのベースを示し、このベース１０は、後述
する可動体を案内する前後方向に若干長い直方体状のブ
ロック部と、工作機械に附属される補助機器を載置する
ために前記ブロック部の図１における右側に一体形成さ
れ図３で最も良く理解できるように後部から前部にかけ
て階段状に順次高さが低くなる補器取付部１０ｃからな
る。補助機器を床面設置とする別置形態の場合では、補
器取付部１０ｃは不要である。従って、以下の説明にお
いては、特に補器取付部１０ｃと言及しない限り、前記
ブロック部を単にベース１０と称する。

【００１６】前記ベース１０の上面部１０ａには、機械
の前後方向であるＺ方向に離間した位置でこのＺ方向と
直交する水平のＸ方向に延びる一対のガイドレール１１
が固定されている。Ｘ軸スライド１２は前記ガイドレー
ル１１上を走行するベアリングブロック１３ａ〜１３ｄ
を下面に固定し、前記ガイドレール１１に沿ってＸ方向
に移動可能に案内されている。ベース１０上に固設した
サーボモータ１４は、送りネジ１５およびＸ軸スライド
１２の下面に固着したナット１５ａ（図４参照）を介し
て、Ｘ軸スライド１２を水平のＸ方向に移動する。

【００１７】Ｘ軸スライド１２上にはガイドレール１１
と直交する水平のＺ方向に延びる一対のガイドレール１
８がＸ方向に離間して固定され、主軸ヘッド２０はその
下面の４隅に固着したベアリングブロック１９ａ〜１９
ｄを介してガイドレール１８上を走行可能である。図３
に示されるように、サーボモータ２１は、ガイドレール
１８の間においてＸ軸スライド１２上に固定され、図略
の送りネジおよび主軸ヘッド２０の下面に固定されたナ
ット２３を介して、主軸ヘッド２０をＺ方向に移動す
る。

【００１８】主軸ヘッド２０は、一対のガイドレール１
８の中間位置において工具主軸２５をＺ方向に延びる水
平軸線の周りに回転自在に支持している。工具主軸２５
の先端には、図７に示される工具Ｔのテーパ状のシャン
クＴｓを着脱可能に受容し固定する図略の工具受入穴お
よびクランプ機構が設けられている。工具主軸２５の先
端部を包囲および軸受する主軸ハウジング２６は、概ね
円筒状の外周形状をなし、このハウジング２６の外周を
所定の環状空間を有して包囲する切屑回収用の固定カバ
ー２７が主軸ヘッド２０に固定されている。固定カバー
２７内にはこれに対してテレスコピックに伸縮する可動
カバー２８が設けられ、主軸ヘッド２０上に載置固定し
たサーボモータ２９により、図略の送りネジおよびナッ
ト機構を介して、可動カバー２８の伸縮位置を制御可能
である。公知のエアー給送器３０は、カバー２７，２８
内に負圧を発生して切屑を吸引し、フレキシブル管路３
１を介して工作機械の後部に設置した集塵機３２へ給送
するために、主軸ヘッド２０上に設置されている。

【００１９】図４に示すように、ベース１０は、その横
方向（Ｘ方向）の中央部において上面と直角な垂直前面
部１０ｂが形成されている。この垂直前面部１０ｂに
は、Ｘ方向に離間した左右位置で上下１対をなす計４個
のベアリングブロック３５ａ〜３５ｄが固設され、これ
により左右一対のガイドレール３６が上下方向であるＹ
方向に案内されている。左右一対のガイドレール３６
は、ワークサポート本体３７の前記垂直前面部１０ｂと
対向する面に固着されている。一対のガイドレール３６
は、ベース１０の熱変形による影響を最小とするため
に、主軸ヘッド２０がベース１０の上面部１０ａにおけ
る左右（Ｘ）方向の中央位置に位置決めされる状態にお
いて、工具主軸２５の水平軸線を含む垂直面に関して対
称位置となるように配置されている。

【００２０】ワークサポート本体３７の前記ガイドレー
ル３６取付面と反対の前面部には、ナット３８が固定さ
れ、これに螺合する送りネジ３９が減速機付サーボモー
タ４０により回転される。このモータ４０は、アーチ状
のブラケット４１のトップ部に固定され、このブラケッ
ト４１の両端脚部がベース１０の垂直前面部１０ｂに固
定されている。モータ４０が駆動される時、ワークサポ
ート本体３７がＹ方向に移動され、このワークサポート
本体３７と共に上下動するワークＷは、ベース１０の上
面部１０ｂで直交するＸおよびＺ方向に水平移動する工
具主軸２５上の工具Ｔに対して相対的に直交３次元方向
に位置決めされる。

【００２１】ワークサポート本体３７の上端部は外周円
筒状のカップ部３７ａが形成され、その円筒空間内に第
１割出機構４４が内蔵されている。この割出機構４４
は、円筒空間内にこれと同心にＬ字状の第１割出体４５
の下面から垂下する中空軸４５ａと、中空軸４５を垂直
軸線４７の周りに旋回割出し可能に支持する軸受４６
と、この軸受４６の下方においてカップ部３７ａ内面に
固定のステータコイルおよび中空軸４５ａ外周に固定の
ローターからなる割出用のビルトインサーボモータ４８
とを含む。軸受４６の上位で中空軸４５ａの外周に締ま
り嵌め常態にある締付リング４９は、液圧が導入される
時のみその内周を拡径してモータ４８による第１割出体
４５の旋回割出し動作を許容するように構成されてい
る。

【００２２】Ｌ字状第１割出体４５の偏心垂直部４５ｂ
は、第１割出体４５の垂直旋回軸線４７と同一の垂直面
内で直交する水平軸線５２の周りで旋回割出可能な円盤
状の第２割出体５３を内蔵している。また、垂直部４５
ｂは、第２割出体５３を旋回割出しおよび位置決めする
ために、第１割出機構４４と類似構成の第２割出機構５
４を内蔵している。Ｔ字状のクランパ５５は、その中心
の水平軸部が第２割出体５３の円筒軸部に内蔵した液圧
シリンダ５６と結合され、このシリンダ５６によりクラ
ンプ位置とアンクランプ位置に位置決めされる。

【００２３】ワークＷを取付るパレットＰは、クランパ
５５がその長手方向をＸ方向に水平にした状態でアンク
ランプ位置にある時そのＴスロット内にクランパ５５を
挿入してクランパ５５に支持され、クランパ５５のクラ
ンプ位置ではその底面が第２旋回体５３上の図略のシー
ト片に着座されてクランプされる。従って、第１割出機
構４４および第２割出機構５４の動作を適宜組み合わせ
ることにより、パレットＰへの取付面を除くワークＷの
全ての面および箇所を工具主軸２５に取り付けた工具Ｔ
に向けて加工することができる。

【００２４】第１割出機構４４の中空軸４５ａ内の軸方
向円筒空間には、第２割出機構５４のビルトインモータ
への給電線（図略）や第１および第２割出機構４４，５
４の締付リング４９の拡径液圧室（図略）への供給管路
（図略）、更には、クランパ５５作動用の液圧シリンダ
５６への供排管路（図略）が通過している。これら給電
線および管路は、ワークサポート本体３７の側面に開口
する図略の取出口から外部へ取り出され垂下されるが、
サポート本体３７が上下運動のみ遂行するので、水平移
動部材から給電線および管路を取り出す場合に往々にし
て起こりうる固定部との摺接による給電線および管路の
損傷を解消できる利点がある。

【００２５】ベース１０の前記垂直前面１０ｂの左右方
向両側は、左端面部１０ｇを除いて、ベース１０の上面
から下面に向かって傾斜面１０ｓが形成されている。ま
た、ベース１０の前側上部で垂直前面部１０ｂの中央を
前後方向に通るブジッジ部１０ｊの両側面は、上部から
下方に向かうにつれて左右方向に広がるように傾斜して
前記傾斜面１０ｓに相関接合している。

【００２６】前記ベース１０の前面は、図１から理解さ
れるように、前記ワークサポート本体３７のカップ部３
７ａの中心を通って左右方向に横切る接合面１０ｔが形
成されている。より詳しくは、この接合面１０ｔは、カ
ップ部３７の左側においては、左端面部１０ｇ、カップ
部３７ａの左側にある前記ブリッジ部１０ｊの斜面およ
びこれら間にあるベース１０の水平底部１０ｕの各最前
面を含み、またカッブ部３７ａの右側においては、カッ
プ部３７ａの右側にあるブリッジ部１０ｊの最前端面お
よび傾斜部１０ｓの下端にある水平底部１０ｕの各最前
端面を含む。

【００２７】ベース１０にはフロント部材６０が前記接
合面１０ｔと突き合わせ形態で接合されるように図略の
複数のボルトにより着脱自在に固定されている。詳述す
れば、フロント部材６０は、ベース１０の左端面部１０
ｇ，左側の傾斜部１０ｓ，この傾斜部の下端に延びる水
平底部１０ｕ，中央ブリッジ部１０ｊ，右側傾斜部，こ
の傾斜部の下端に延びる水平底部１０ｕにそれぞれ対応
し面接する部分を有する。これにより、中央ブリッジ部
１０ｊの左右両側の各々には、図４で見るときＶ字状を
なす切屑収集空間ＣＰが形成されている。

【００２８】各切屑収集空間ＣＰのベース１０側の狭い
底部には切屑吸入口６２が開口しており、この切屑吸入
口６２はベース１０内の下部において前後方向に延びる
切屑搬送通路６３に通じている。この搬送通路６３は、
ベース１０の後部に導かれ、これから図略の管路を介し
て集塵機３２に通じている。各搬送通路６３の前記吸入
口６２の近辺には、公知のエアー給送器６４が設けら
れ、この給送器６４は圧縮空気を後部側に噴出すること
により、切屑収集空間ＣＰの底部に落下する切屑を搬送
通路６３内へ吸引するようになっている。

【００２９】図４に示すように、ベース１０の中央ブリ
ッジ部１０ｊおよびこれに対応するフロント部材６０の
中央ブリッジ部６０ｊはワークサポート本体３７のカッ
プ部３７ａ外周を微小隙間を有して包囲しており、これ
らの上端円周部にはリング状のシール保持環６７が固着
され、この保持環６７の上端内周部にカップ部３７ａの
外周にそのリップ部が摺接するゴム等の弾性材料からな
るシール部材（符号省略）が保持されている。このよう
に、シール部を円形とすることにより、ワークサポート
本体３７の案内機構部および送り機構部への切屑の進入
を確実にしている。

【００３０】次に、図３および図５〜図７を参照して自
動工具交換ユニットＡＴＣについて説明する。工具交換
ユニットＡＴＣは、主として交換アーム装置８０、工具
マガジン９０および中間搬送装置１００とで構成され、
これらは上述した構成の機械本体ＭＴＢとは別にユニッ
ト基板７１に装架して組み立てられてユニットＡＴＣと
して完成される。ユニットＡＴＣは、ユニット基板７１
をベース１０およびフロント部材６０の右側面に複数の
ボルト７２により固定することにより機械本体ＭＴＢと
結合される。添付図はユニットＡＴＣを機械本体ＭＴＢ
に組み付けた状態を示し、以下この組み付け状態におい
て、交換ユニットＡＴＣを詳細に説明する。

【００３１】ユニット基板７１は、前述の中央ブリッジ
部１０ｊ，６０ｊの右側に形成される切屑収集用のＶ字
状空間ＣＰの右端面を定義する部材としても機能する。
図５に示すように、ユニット基板７１の左側面には交換
アーム装置８０がそのアーム軸８１を工具主軸２５と平
行にして固設されている。アーム軸８１は、交換アーム
装置８０のハウジング８２内で旋回および軸方向移動可
能に支持され、ハウジング８２の前端に固定されたサー
ボモータ８５により駆動されるハウジング８２内蔵の公
知のカム機構により旋回および軸方向移動される。アー
ム軸８１のハウジング８２後端面から突出する先端に
は、径方向の両端部に一対の工具把持部８３ａ（図２参
照）を有する交換アーム８３の中央部が固着されてい
る。

【００３２】カム機構により駆動される交換アーム８３
の交換動作は、図５に示す原位置の起立状態において工
具交換指令が数値制御装置ＮＣ（図３参照）から与えら
れる時、アーム８３が図２において約６０度反時計方向
に旋回し、工具主軸２５上の使用済工具Ｔと図５の交換
位置にある中間搬送ソケット１０１上の次期使用工具Ｔ
とを同時に把持し、アーム軸８１の前進により両工具を
工具主軸２５，ソケット１０１から抜き出し、その後１
８０度さらに旋回して両工具Ｔの位置を入れ換えてか
ら、両工具を工具主軸２５，ソケット１０１に挿入し、
その後約６０度時計方向（図２）に逆転して図示の原位
置に復帰させることからなる。

【００３３】ここで、アーム８３の交換動作自体は周知
であるが、この交換装置８０においては、原位置状態で
アーム軸８１がハウジング８２から工作機械の後方へ進
出させている。テレスコピックなカバー装置８４は、ハ
ウジング８２に固定した固定カバー８４ａとアーム軸８
１と共に進退する可動カバー８４ｂを含み、アーム軸８
１が切屑により汚染されることを防止するようにアーム
軸８１のハウジング８２の後端から突出する部分を包囲
している。

【００３４】アーム軸８１駆動用カム機構を内蔵するハ
ウジング８２を主軸ヘッド２０の前方に配置することに
より、左右方向（Ｘ方向）において主軸ヘッド２０を交
換アーム装置８０へより接近させることができる。つま
り、主軸ヘッド２０が図に示す交換位置に位置決めされ
た状態における工具主軸２５とアーム軸８１間の距離Ｌ
を短くでき、この結果、交換アーム装置８０を主軸ヘッ
ド２０と並行配置する場合に比べて、交換アーム８３の
長さを短縮できる。このことは、交換アーム８３の回転
速度を高めて工具交換時間を短縮することに寄与する。

【００３５】工具マガジン９０および中間搬送装置１０
０は、ユニット基板７１の右側面で上下に離間して固定
された一対の筐体９１ａ，９１ｂを共通の取付ベースと
している。工具マガジン９０は、ユニット基板７１の右
端面と直交状態でその上下端部が筐体９１ａ，９１ｂに
ボルト９２締めされた板部材９３で構成される。図２の
ように、板部材９３は複数の工具Ｔを前述したアーム軸
８１と並行にそれぞれ貯蔵する左右２列の複数の工具保
持穴９４を有する。各保持穴９４は、図６および図７に
拡大図示されるように、逆さのダルマ穴として形成さ
れ、上位の大穴部９４ａの径は上述した工作機械で使用
される全ての工具Ｔの最大径より若干大きく設定されて
おり、一方、下位の***部９４ｂの径は各工具Ｔのホル
ダ部の工具把持溝部Ｔｍの寸法に対応して設定されてい
る。

【００３６】***部９４ｂの最下方位置には、マガジン
９０の後面側からスロットが形成され、これにキー９５
が嵌合されている。このキー９５はマガジン９０の前面
から挿通されたビス９６により不動に固定されている。
キー９５は各工具Ｔの把持部に径方向に対照的に設けた
キーウエイＴｋと嵌合してマガジン９０に貯蔵される工
具Ｔを所定の角度位相に保持する。

【００３７】各工具保持穴９４の大穴部９４ａは、工具
Ｔを軸方向に挿通できるようにしている。これにより、
各工具Ｔは機械の前面（図３における左側）から挿入さ
れて保持穴９４に保持され、中間搬送装置１００により
把持されてマガジン９０の背面側に抜き取られ、逆に中
間搬送装置１００によりマガジン９０の背面側から保持
穴９４に戻された工具をマガジン９０の前面側から抜き
取ることが可能である。

【００３８】工作機械の前面側からマガジン９０に工具
Ｔを貯蔵し或いは取り外しできる利点は、上述した工作
機械を図１の左右方向に複数隣接して配置しこれにより
各工作機械の左右両側への作業者の接近性が損なわれる
場合や、複数の工作機械の前面側に沿って工具配給用の
自走車が走行する自動工具供給システムを採用する場合
において、特に有利となる。

【００３９】中間搬送装置１００は、中間ソケット１０
１をＸ，ＹおよびＺ方向にそれぞれ位置決めする左右位
置決機構１０２，上下位置決機構１０３および前後位置
決機構１０４により主として構成される。左右位置決機
構１０２は、上下の筐体９１ａ，９１ｂの背面において
マガジン９０と平行に水平に固定された上下のガイドレ
ール１０６ａ，１０６ｂを含み、これらレール１０６
ａ，１０６ｂ上を走行するガイドブロック１０７ａ，１
０７ｂは、垂直方向に延びる上下ガイド杆１０８の上下
端を固定支持する上下ブラケット１０９ａ，１０９ｂを
一体に固定している。

【００４０】図５に示すように、上部筐体９１ａは、ガ
イドレール１０６ａと平行にサーボモータ１１１を設置
するとともに、送りネジ１１２の両端部を回転のみ自在
に支持している。モータ１１１と送りネジ１１２は、プ
リーにタイミングベルトを巻装した回転伝達機構１１３
により連絡されており、送りネジ１１２は上ブラケット
１０９ａを固着したナット１１４を螺合している。従っ
て、サーボモータ１１１を制御することにより、上下ガ
イド杆１０８を左右方向に割出し、このガイド杆１０８
と左右方向は一体的に移動する中間搬送ソケット１０１
を、マガジン９０上の工具保持穴９４の何れかの列に整
合できる。

【００４１】上下ガイド杆１０８は、上下位置決機構１
０３を構成し、ブラケット１０９ａ，１０９ｂに両端が
固定支持されたＣ字状断面の枠部材と、この枠部材内で
滑走自在な滑走ピースと、枠部材の上端で回転のみ自在
に支持され滑走ピースの中心に螺合する送りネジとから
なる。枠部材の上端にはハウジング１１５の一端部が固
着され、このハウジング１１５のオーバハングする他端
部の下面にサーボモータ１１６が装架されている。ハウ
ジング１１５は、タイミングベルトと一対のプーリーか
らなる回転伝達機構１１７を内蔵している。

【００４２】上下ガイド杆１０８の滑走ピースは、前後
位置決機構１０４を構成する前後ガイド杆１２０をアー
ム軸８１と平行な水平状態で固定している。この前後ガ
イド杆１２０は、その一部を破断して明示するように、
前述の上下ガイド杆１０８と同様に、断面Ｃ字状枠部材
１２０ａ，滑走ピース１２０ｂおよび送りネジ１２０ｃ
からなる。枠部材１２０ａの後端に送りネジ１２０ｃを
回転するサーボモータ１２１が装架されている。

【００４３】滑走ピース１２０ｂはソケットホルダ１２
２を固着しており、このホルダ１２２には中間搬送ソケ
ット１０１が交換アーム軸８１と平行な軸線の周りで旋
回可能に支持されている。中間搬送ソケット１０１は、
工具Ｔのテーパ部Ｔｓ（図７参照）を受容する図略のテ
ーパ穴が形成されると共に図略のボールデタント機構を
内蔵し、テーパ部Ｔｓで内外面を貫通する長窓Ｔｗにボ
ールデタント機構を係合して工具Ｔを確実に保持でき
る。

【００４４】前後ガイド杆１２０は、サーボモータ１１
６の動作により上下動され、中間搬送ソケット１０１を
工具マガジン９０の所望の一つの工具保持穴９４の***
部９４ｂ或いは大穴部９４ａと同心高さ位置に位置決め
できる。また、前後ガイド杆１２０は、サーボモータ１
２１の動作により、中間搬送ソケット１０１を図５に示
す交換位置，工具マガジン９０に保持される工具Ｔのテ
ーパ部Ｔｓに嵌合する取出位置およびこの取出位置から
前記テーパ部Ｔｓの長さよりも若干更に後退した割出位
置の３位置へ位置決めできる。

【００４５】前後ガイド杆１２０の枠部材１２０ｃの上
面にはこれと平行に横長カムプレート１２５が留金１２
６にて取付されている。カムプレート１２５は図３に示
されるようにカム溝１２５ａが開口されており、このカ
ム溝１２５ａはその長手方向位置が進むにつれて高さ位
置が変化している。このカム溝１２５ａには、中間搬送
ソケット１０１から径方向外方に突出するレバー１２８
の球状ボスが案内されている。中間搬送ソケット１０１
は、前述の取出位置と交換位置との間で移動される間、
カム溝１２５ａに沿ってレバー１２８を揺動し、自身で
保持した工具ＴのキーウエイＴｋの回転角度位相を変更
する。

【００４６】次に、上記のように構成された実施の形態
の動作を説明する。図示の原位置状態においては、主軸
ヘッド２０はＸ方向の右端に定義される交換位置にあ
り、交換アーム装置８０により取り付けられた新工具Ｔ
を工具主軸２５の先端に保持固定している。ワークサポ
ート本体３７は上昇端位置にあり、第１割出体４５はク
ランパ５５を工具主軸２５側に向けており、さらに、第
２割出体５３はクランパ５５をアンクランプ状態でその
長手方向をＸ方向に向けている。

【００４７】今、加工すべきワークＷを取り付けたパレ
ットＰがＸ方向に移動する図略のローダ装置によりクラ
ンパ５５に係合されると、数値制御装置ＮＣの制御下で
加工動作が以下のようにして実行される。先ず、クラン
プシリンダ５６の動作によりパレットＰが第２割出体５
３上に着座クランプされ、続いて工具主軸２５が図略の
ビルトインモータにより回転されると同時に、主軸ヘッ
ド２０がサーボモータ１４により図１において左方向に
送られてワークＷの正面にもたらされ、サーボモータ２
１の動作によりワークＷに向かって前進される。

【００４８】一方、ワークサポート本体３７がサーボモ
ータ４０の動作により下降され、第１割出体４５が第１
割出機構４４により割出されると共に第２割出体５３が
第２割出機構５４により割出されてワークＷの所望の加
工部位を工具Ｔに向ける。これら第１および第２割出機
構４４，５４を適宜動作することによりパレットＰへの
取付面以外の全ての面（ワークＷが直角６面体の場合は
５面）を所望の角度で選択的に工具Ｔに向け、主軸ヘッ
ド２０の水平なＸ−Ｚ平面内での任意位置への位置決め
とワークサポート本体３７の上下方向の任意位置への組
み合わせにより、ワークＷには所望の加工部位に所望の
加工が施される。

【００４９】ここにおいて、ワークサポート本体３７は
大略直方体状ベース１０の左右方向の略中央位置に設け
られているので、Ｘ軸スライド１２および主軸ヘッド２
０は加工動作中においてベース１０の左右（Ｘ）方向の
略中央近辺に位置される。さらに、ワークサポート本体
３７の一対のガイドレール３６は、Ｘ方向の中央に位置
される工具主軸２５の軸線を含む垂直面に関して対称的
に配置されているので、Ｘ軸スライド１２，主軸ヘッド
２０およびワークサポート本体３７の左右方向（Ｘ方
向）における案内部位は、ワークＷの加工動作中におい
て工具主軸１０に対し対象位置をとり、加工抵抗に対し
て強固に持ちこたえる。このため、ベース１０の熱変形
による加工精度への悪影響は最小に止められる。

【００５０】上述した加工動作により生起される切屑
は、第１割出体４５の両側に配置されるＶ字状の切屑収
集空間ＣＰの底部１０ｕに自然落下し、この底部１０ｕ
に開口する回収口６２から吸引されて搬送通路６３を通
ってベース１０の後方まで空気搬送され、さらに図略の
管路を経て集塵機３２まで運ばれる。工具主軸２５上の
工具Ｔによる加工が完了すると、主軸ヘッド２０は図１
に示す交換位置へ復帰される。この時、中間搬送ソケッ
ト１０１は、アーム軸８１の軸線に関して工具主軸２５
の軸線と点対象でかつ図５のように最も後退した交換位
置に位置決めされた状態で次に使用する工具Ｔを保持し
ている。主軸ヘッド２０の交換位置への復帰完了と同時
に、交換アーム装置８０のサーボモータ８５が動作さ
れ、同装置のハウジング８２内に内蔵した公知のカム機
構が駆動される。

【００５１】アーム軸８１は、図２において反時計方向
に約６０度旋回して交換アーム８３の両端把持部８３ａ
で工具主軸２５および中間搬送ソケット１０１上の工具
Ｔを同時に把持し、次にハウジング８２に向かって所定
距離前進して両工具Ｔを抜取り、さらに同方向に１８０
度回転した後前記所定距離後退して相互位置を入れ換え
た両工具Ｔを工具主軸２５および中間搬送ソケット１０
１内へ挿入する。工具主軸２５に内蔵の工具クランプ機
構（図略）は、アーム軸８１の６０度旋回完了と同時に
工具Ｔを釈放し、アーム軸８１の後退動作の完了と同時
に工具を工具主軸２５に対しクランプする。

【００５２】アーム軸８１がその後約６０度時計方向旋
回して交換アーム８３が図２の起立位置へ復帰すると、
主軸ヘッド２０は新工具Ｔによる加工動作のために、前
述したようにワークＷと対向する加工位置に向い左方へ
送られる。これと並行して、中間搬送装置１００が動作
される。先ず、左右位置決機構１０２および上下位置決
機構１０３のサーボモータ１１１と１１６が同時に起動
され、中間搬送ソケット１０１はそれに保持した使用済
工具Ｔを戻すべき空状態の工具保持穴９４の大穴部９４
ａと同心に整列される。この後、前後位置決機構１０４
のサーボモータ１２１が起動され、中間ソケット１０１
を最前方の取出位置へ進める。この前進動作の間、レー
バー１２８がカムプレート１２５のカム溝１２５ａに沿
って案内される結果中間搬送ソケット１０１がソケット
ホルダ１２２上で所定角度旋回され、前記取出位置到達
時には工具ＴのキーウエイＴｋが直下に向けられる。

【００５３】この状態において、上下位置決め機構１０
３のサーボモータ１１６は、中間搬送ソケット１０１上
の工具Ｔの把持溝Ｔｍを工具保持穴９４の***部９４ｂ
の円弧状鍔部９４ｃに係合して工具Ｔを工具マガジン９
０上に着座させるように、前後ガイド杆１２０を下降さ
せる。この下降距離は、大穴部９４ａと***部９４ｂの
中心間距離と等しい。

【００５４】続いて、前後位置決機構１０４のサーボモ
ータ１２１が中間搬送ソケット１０１を取出位置から所
定距離後退して工具Ｔから離脱する割出位置に復帰す
る。この復帰動作後、左右位置決機構１０２と上下位置
決機構１０３の何れか又は両方が動作されて空状態の中
間ソケット１０１を工具マガジン９０上の次に使用すべ
き工具Ｔと同心に整列させ、この後中間搬送ソケット１
０１が割出位置から取出位置へ前進して次に使用すべき
工具Ｔを受容保持するように前後位置決機構１０４が動
作される。

【００５５】中間搬送ソケット１０１に受容保持された
次に使用すべき工具Ｔは、その後、上下位置決機構１０
３により工具保持穴９４の大***ピッチ間距離だけ上昇
されて工具マガジン９０から中間搬送ソケット１０１へ
移される。さらに、中間搬送ソケット１０１は、前後位
置決機構１０４により最後方位置まで後退され、上下位
置決機構１０３と左右位置決機構１０２の何れか一方又
は両方により図５に示す交換位置へ復帰されて交換アー
ム装置８０の次期動作まで待機し、これにより一連の工
具交換動作サイクルが終了する。

【００５６】図８は工具マガジン９０の他の実施の態様
を示し、この形態の工具マガジン９００は、梯子状と
し、複数の横桁９０１の各々の上部に前述の形態におけ
る***部に相当する工具把持部９４ｂを形成してなるも
ので、上下隣合う横桁９０１間のスペースが工具Ｔの取
り出しのための空間として設定される。上記した実施の
態様においては、工具交換ユニットＡＴＣは、機械本体
ＭＴＢの前部側面に直接取付ける構成としているが、機
械本体ＭＴＢのベース１０とは切り離した別置タイプと
してもよい。この場合、フロント部材６０は、右側の切
屑収集空間ＣＰの右端面を被う側面を有する略左右対称
となるように形成される。

【００５７】上述した実施の態様における工具交換ユニ
ットＡＴＣによれば、交換アーム装置８０が交換アーム
８３を交換位置における工具主軸２５の先端とこの主軸
の径方向に整列するようにしてこの交換アーム８３の駆
動部を内蔵するハウジング８０をアンダーラップ状態で
配列したので、交換位置における工具主軸２５軸線とア
ーム軸８１との間の距離、つまり交換アーム８３の長さ
を短縮でき、この結果、アーム軸８１の回転速度を増加
して工具交換時間を短縮できる利点がある。

【００５８】また、工具マガジン９０を工作機械本体の
前面に設け、また工具Ｔを工具主軸２５への取付状態と
平行かつ同方向に向けて機械の前側からマガジン９０へ
貯蔵およびそこからの取り出しできるようにすると共
に、中間搬送装置１００が貯蔵状態の工具Ｔをマガジン
９０の後面側から取り出しおよび戻すことができるよう
にしたので、工具マガジンへ９０の工具Ｔのセットが容
易となり、中間搬送装置１００の構成が単純となる。

【００５９】さらに、交換アーム装置８０，工具マガジ
ン９０および中間搬送装置１００を単一のベース７１に
組み付けてこれらの装置をユニット化し、機械本体ＭＴ
Ｂへの取付はベース７１を取付するのみとしたので、機
械本体ＭＴＢおよび工具交換ユニットＡＴＣの組付け作
業およびその後の保守点検が容易となる。

【００６０】

【発明の効果】上述したように、請求項１に係わる発明
によれば、ワークサポートを前記ベースの前側の上面部
より下方に延出する垂直前面部で上下方向に案内する構
成としたので、ワークサポートの上下案内機構の水平方
向の幅を狭くでき、ワークサポートの両側に切屑の自然
落下を阻害しない空間を確保できる。また、主軸ヘッド
を案内する共通のベースにワークサポートを案内したこ
とによる機械剛性の向上に加えて、機械の全体の背丈を
低くできることによる機械剛性の向上をも図ることがで
きる。

【００６１】請求項２に記載の発明によれば、加工位置
にある工具ヘッド上の工具主軸の水平軸線を含む垂直面
に対してＸ，ＺおよびＹ軸の各案内ガイド要素を対称配
置したので、ベースの熱変形がワークの加工精度に及ぼ
す悪影響を小さくすることができる。請求項３に記載の
発明によれば、取付面を除くワークの５面を工具主軸先
端の工具に向けて加工できる。加えて、第１および第２
割出体を上下方向のみ移動するワークサポート本体上に
設けたので、第１および第２割出体を駆動するアクチエ
ータへの配線等は重力によりに垂下されてもサポート本
体の上下運動時に他の固定部と摺接されず損傷を受けな
い。

【００６２】請求項４に記載の発明によれば、ワークサ
ポートの支持案内機構の少なくとも一側にＶ状の切屑収
集空間を形成したので、これらＶ字状空間の狭い底部に
切屑を集めることができ、適宜手段を用いて切屑を機外
へ排出することが容易になる。さらに、請求項５に記載
の発明によれば、ワークサポート本体の円筒部を確実に
シールできるので、ワークサポート本体の上下案内機構
および送り機構を切屑収集空間から確実に隔絶すること
ができる。また、上下送り機構を上下案内機構と反対側
にある機械の前面側に配置したので、組付けおよび保守
作業が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である工作機械の平面図。

【図２】前記工作機械の正面図。

【図３】前記工作機械の右側面図。

【図４】図１におけるＡ−Ａ線矢視方向の要部縦断面の
拡大図。

【図５】図１における工具交換ユニットの一部を破断し
て示す拡大平面図。

【図６】工具マガジンの一部正面を拡大して示す拡大正
面図。

【図７】図６におけるＢ−Ｂ断面図。

【図８】他の実施の態様における工具マガシンの一部拡
大正面図。

【符号の説明】

ＭＴＢ・・・機械本体１０・・・ベース１０ａ・・・上面部１０ｂ・・・垂直前面部１０ｓ・・・傾斜部１１・・・ガイドレール（第１案内機構）１２・・・Ｘ軸スライド１４・・・サーボモータ（第１送り機構）１８・・・ガイドレール（第２案内機構）２０・・・主軸ヘッド２１・・・サーボモータ（第２送り機構）２５・・・工具主軸Ｔ・・・・工具３５ａ〜ｄ・・・ベアリングブロック３６・・・ガイドレール（第３案内機構）３７・・・ワークサポート本体３９・・・送りネジ４０・・・サーボモータ（第３送り機構）３７ａ・・・カップ部４４・・・第１割出機構４５・・・第１割出体５３・・・第２割出体（ワーク支持機構）５４・・・第２割出機構５５・・・クランパＰ・・・・パレットＷ・・・・ワーク６０・・・フロント部材ＣＰ・・・切屑収集空間ＡＴＣ・・・工具交換ユニット７１・・・ユニット基板８０・・・交換アーム装置８３・・・交換アーム９０・・・工具マガジン９４・・・工具保持穴１００・・・中間搬送装置１０１・・・中間搬送ソケット１０２・・・左右位置決機構１０３・・・上下位置決機構１０４・・・前後位置決機構１２５・・・カムプレート

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１０月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【図７】

【図１】

【図２】

【図６】

【図８】

【図４】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西嘉山武愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者杉田仙太郎愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面部およびこの上面部の下方に延出す
る垂直前面部を有するベースと、このベースの前記垂直
前面部を含む垂直面と直交する水平軸線の周りで工具主
軸を回転自在に支持する主軸ヘッドと、この主軸ヘッド
を前記工具主軸の軸線と直角な第１方向に移動可能に案
内する第１案内機構と、前記主軸ヘッドを前記工具主軸
の軸線と平行な第２方向に移動可能に案内する第２案内
機構と、前記主軸ヘッドを前記第１および第２方向に送
る第１および第２送り機構と、前記ベースの垂直前面部
上に設けられ前記水平上面より上方位置にワーク取付部
を有するワークサポートと、このワークサポートを前記
ベースの垂直前面部上で前記第１および第２方向と直交
する第３方向に案内する第３案内機構と、さらにこの第
３方向に前記ワークサポートを送る第３送り機構とから
なる横形工作機械において、前記第１および第２案内機
構が前記主軸ヘッドを水平面内で互いに直角な前記第１
および第２方向に移動可能に案内すると共に、前記第３
案内機構が前記ワークサポートを垂直方向に延出する前
記第３方向に移動可能に案内することを特徴とする横形
工作機械。
【請求項２】請求項１に記載の横形工作機械におい
て、前記第３案内機構は前記第１案内機構を構成するガ
イド部の長手方向における略中央部において前記垂直前
面部上に配置され、また前記第２案内機構を構成する前
記第１方向に離間した一対のガイド部は前記工具主軸の
軸線を含む垂直面に関して対称配置されており、さら
に、前記第３案内機構を構成する前記第１方向に離間し
た一対のガイド部は前記主軸ヘッドが前記第１案内機構
の前記ガイド部の略中央部に位置するとき前記工具主軸
の軸線を含む垂直面に関して対称配置にあることを特徴
とする横型工作機械。
【請求項３】請求項１または２に記載の横形工作機械
において、前記ワークサポートは、前記垂直前面部にお
いて前記第３案内機構により垂直方向に移動可能に案内
され前記第３送り機構により上下送りされるサポート本
体と、このサポート本体の上部において垂直軸線の周り
に回転割出し可能に支持される第１割出体と、この第１
割出体上で前記垂直軸線と直交する水平軸線の周りで回
転割出し可能に支持され加工すべきワークを取付可能な
第２割出体と、これら第１および第２割出体を回転割出
しする第１および第２割出機構とにより構成されること
を特徴とする横形工作機械。
【請求項４】請求項１，２または３に記載の横形工作
機械において、前記ベースには前記垂直前面部が前記第
１案内機構のガイド部の長手方向における中央部に形成
されると共に、この垂直前面部の少なくとも一側におい
て前記垂直前面部より後退した前記上面部から前方へ向
けて傾斜した傾斜部が形成され、さらに、前記ベースの
前面に着脱可能に設けられたフロント部材を含み、この
フロント部材には前記ワークサポートの前記第１方向に
おける少なくとも一側において下方が狭くなるＶ形の切
屑回収空間を形成するために前記ベースの前記傾斜部と
それぞれ対応する傾斜部が形成されていることを特徴と
する横形工作機械。
【請求項５】水平軸線の周りで工具主軸を回転自在に
支持する主軸ヘッドをベースの上面で前記水平軸線と直
角な第１水平方向および前記水平軸線と平行な第２水平
方向に案内する形式の横形工作機械におけるワークサポ
ート送り機構であって、前記ベースの前面に形成された
前面垂直部において前記第１水平方向に離間して設けた
少なくとも一対のベアリングブロックと、このベアリン
グブロックにより上下方向に案内された一対の直線レー
ルと、この直線レールに固定され前記直線レールの取付
面を含む垂直面が略中心を横切る円筒部を上端に有する
ワークサポート本体と、このワークサポート本体に設け
られたワーク支持機構と、前記ワークサポート本体に関
し前記ベアリングブロック側と反対側で垂直に延びる送
りネジを含み前記ワークサポート本体を上下送りする上
下送り機構とからなることを特徴とするワークサポート
送り機構。