JPS62218007A - 多軸工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ５発明の目的 （１１産業上の利用分野 本発明は、多軸工作機械に関し、特に加工具を装着した
複数のスピンドルをＸ軸、Ｙ軸およびＹ軸方向のいずれ
の方向の移動をも独立して制御し得るようにした多軸工
作機械に関する。

（２）従来の技術 従来、軸工作機械としては、たとえば特公昭５０−１２
１５６号公報で開示されたものが知られている。

（３）　　発明が解決しようとする問題点ところが、上
記従来の技術は、上下方向に複数のスピンドルを備えた
スピンドルブロックをＸ軸。

Ｙ軸およびＹ軸方向に移動させるものであり、各スピン
ドルは一体的に移動する。このため、ワークに深さの異
なるたとえば一対の穴を穿設加工する際には、加工具を
取換える必要がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、上
下のスピンドルの加工深さを相対的に変化させ得るよう
にした多軸工作機械を提供することを目的とする。

Ｂ５発明の構成 ＋１１　　問題点を解決するための手段本発明に従う多
軸工作機械は、固定の基台上で水平なＹ軸方向に移動可
能な下部コラムと；前記Ｙ軸方向に相対移動可能にして
下部コラム上に積層配置される少なくとも１つの上部コ
ラムと；、鉛直なＹ軸方向に沿って移動可能にして、Ｙ
軸方向に沿う前面で前記各コラムにそれぞれ支承される
昇降テーブルと；Ｚ軸およびＹ軸に直交する水平なＸ軸
方向に移動可能にして各昇降テーブルにそれぞれ支承さ
れる左右動テーブルと；各左右動テーブルにそれぞれ固
定されるスピンドルモータに連結され、加工具を装着可
能にしてＹ軸方向に延びるスピンドルと；前記各コラム
に個別に対応して設けられるＺ軸駆動手段と；前記各昇
降テーブルに個別に対応して設けられるＸ軸駆動手段と
；前記各左右動テーブルに個別に対応して設けられるＸ
軸駆動手段と：を備える。

（２１作　用 下部コラムに対して上部コラムをＹ軸方向に相対移動さ
せると上下のスピンドルの先端位置を相互にずらせるこ
とができ、この状態で下部コラムをＹ軸方向に移動させ
ることにより、ワークへの加工深さを上下のスピンドル
で異ならせることが可能となる。しかも各スピンドルは
、Ｘ軸およびＹ軸方向に移動可能であるので、ワークの
種類に応じて自由度のある加工を行なうことができる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、先ず第１図および第２図において、この多軸工作機械
は、複数たとえば４本の水平なスピンドルＳｔ　、ＳＫ
Ｉ　　Ｓ３．Ｓ４を有し、各スピンドル５Ｉ−５ａは、
それらの軸方向に直交して水平なＸ軸方向、鉛直なＹ軸
方向および各スピンドルＳ、〜Ｓ４の軸方向であるＹ軸
方向の移動を個別に制御される。

第３図を併せて参照して、固定の基台ｌの上面には、Ｚ
軸方向前端（第２図で左端）寄りの部分に、前端側に向
かうにつれて下方に傾斜した底面を有する排出溝５が、
Ｘ軸方向に延びて穿設される。またＸ軸方向に沿う排出
溝５の中央部に開口する排出口６が基台ｌの前端壁７に
穿設される。

さらに基台１の後端壁８からＹ軸方向に延びて排出溝５
に連なる３本の排出溝９．１０．１１が基台ｌの上面に
穿設されており、これらの排出／／Ｉ９〜１１の底面は
、Ｙ軸方向に沿う前方側に向うにつれて下方に傾斜して
排出溝５の底面に連なるように形成される。

各排出溝５，９〜１１は、切粉を排出するために設けら
れたものであり、切削油が排出溝５，９〜１１内を排出
口６に向けて流れるのに伴い、切粉も排出口６から排出
される。

基台ｌの上面にＺ軸方向に延びる３つの排出溝９．１０
．１１を設けることにより、中央の排出？ｌ＃１０の両
側には、Ｚ軸方向に延びる２つの***部１２ａ、１２ｂ
が形成されることになる。

ところで、この多軸工作機械は、Ｘ軸方向に沿う中央す
なわち排出溝１０の中央に関して左右対称に構成されて
いるものであり、***部１２３１の部分と、***部１２
ｂ側の部分とはその基本的構造を同一とするものである
。そこで、以下には一方の***部１２ａ側の部分につい
てのみ添字ａを付して説明することにし、他方の***部
１２ｂ側の部分については、対応する主要部の参照符号
に添字すを付して図示するのみとする。

***部１２ａの上面には、一対の第１２軸ガイドレール
３ａ、４ａがＺ軸方向に延びるようにして固設され、そ
れらのガイドレール３ａ、４ａの前端は、排出溝５の上
方を跨いで基台１の前端壁７に連結、固着される。これ
らの第１Ｚ軸ガイドレール３ａ、４ａ上には、下部コラ
ム２ａがＺ軸方向に移動し得るように載置される。

下部コラム２ａをＺ軸方向に駆動するために、基台ｌお
よび下部コラム２ａ間には、Ｚ軸方向に延びて下部コラ
ム２ａに螺合される第１Ｚ軸ねじ捧１３ａと、基台ｌに
支持、固定されるとともに第１２軸ねじ棒１３ａに連結
される第１Ｚ軸サーボモータ１４ａとから成る第１ｚ軸
駆動手段１５ａが設けられている。

***部１２ａの上面には、対をなす第１２軸ガイドレー
ル３ａ、４ａ間で２軸方向に延びる溝１６ａが穿設され
、下部コラム２ａの下面にもその溝１６ａに対応した溝
１７ａが穿設される。第１Ｚ軸ねじ棒１３ａはその前端
を***部１２ａの前端で回転自在に支承して両溝１５ａ
、１７ａ内に配置される。また第１２軸サーボモータ１
４ａは、基台ｌの後端壁８に支持、固定されており、第
１２軸サーボモータ１４ａの出力軸が第１２軸ねじ棒１
３ａの後端に同軸に連結される。

下部コラム２ａには、前記溝ｌＧａ内に突入する突起１
８ａが突設されており、この突起１８ａに第１Ｚ軸ねじ
棒１３ａが螺合される。

かかる第１２軸駆動手段１５ａによれば、第１Ｚ軸サー
ボモータ１４ａにより第１Ｚ軸ねし棒１３ａを回転駆動
することにより１．下部コラム２ａが２軸方向に移動す
る。

下部コラム２ａの上面には、Ｚ軸方向に延びる一対の第
２Ｚ軸ガイドレール１９ａ、２０ａが敷設され、それら
のガイドレール１９ａ、２０ａ上にはＺ軸方向に移動可
能にして上部コラム２１ａが載せられる。

この上部コラム２１ａをＺ軸方向に駆動するために、上
部コラム２１ａおよび下部コラム２３間には、Ｚ軸方向
に延びて上部コラム２１ａに螺合される第２２軸ねじ棒
２２ａと、第２２軸ねじ棒２２ａに連結されるとともに
下部コラム２ａに支持、固定される第２２軸サーボモー
タ２３ａとから成る第２２軸駆動手段２４ａが設けられ
る。

下部コラム２ａの上面には第２Ｚ軸ガイドレール１９ａ
、２０ａ間で２軸方向に延びる溝２５ａが°設けられて
おり、上部コラム２１ａの下面にもその溝２５ａに対応
してＺ軸方向に延びる溝２６ａが設けられる。しかも上
部コラム２１ａの下端には溝２５ａ内に突入する突起２
７ａが突設されており、両溝２５ａ、２６間に配置され
る第２Ｚ軸ねし棒２２ａが突起２７ａに螺合される。ま
た第２２軸サーボモータ２３ａは下部コラム２ａの背面
上部に支持、固定されており、第２Ｚ軸ねじ棒２２ａに
同軸に連結される。

かかる第２ＺＩｌｌＩ％ｌＫ動手段２４ａによれば、第
２Ｚ軸サーボモータ２３ａを作動せしめて第２Ｚ軸ねじ
棒２２ａを回転することにより、上部コラム２１ａがＸ
軸方向に移動する。したがって上部コラム２１ａは下部
コラム２ａに対してＸ軸方向に相対移動可能である。

下部コラム２ａの前面には、上下方向ずな、ｂちＹ軸方
向に延びる一対の第１Ｙ軸ガイドレール２８ａ、２９ａ
が固設され、上部コラム２１ａの前面にもＹ軸方向に延
びる一対の第２Ｙ軸ガイドレール３０ａ、３１ａが固設
される。第１Ｙ軸ガイドレール２ｓａ、２９ａには、第
１界隆テーブル３２ａがＹ軸方向に移動可能に嵌合され
、第２Ｙ軸ガイドレール３０ａ、３１ａには、第２昇降
テーブル３３ａがＹ軸方向に移動可能に嵌合される。

第１昇降テーブル３２ａをＹ軸方向に駆動するために第
１Ｙ軸駆動手段３４ａが第１昇降テーブル３２ａおよび
下部コラム２ａ間に設けられ、第２昇降テーブル３３ａ
をＹ軸方向に駆動するために第２Ｙ軸駆動手段３５ａが
第２昇降テーブル３３ａおよび上部コラム２１８間に設
けられる。

第１Ｙ軸駆動手段３４ａは、軸方向に延びて第１昇降テ
ーブル３２ａに螺合される第１Ｙ軸ねじ棒３６ａと、第
１Ｙ軸ねじ捧３６ａに螺合される第１Ｙ軸サーボモータ
３７ａとから成り、第１Ｙ軸ねじ棒３６ａの下端は下部
コラム２ａによって回転自在に支承され、下部コラム２
ａに支持、固定された第１Ｙ軸サーボモータ３７ａが第
１Ｙ軸ねじ棒３６ａの上端に連結される。また第１昇降
テーブル３２ａには突起３８ａが突設されており、この
突起３８ａに第１Ｙ軸ねじ棒３６ａが螺合される。

かかる第１Ｙ軸駆動手段３４ａによれば、第１Ｙ軸サー
ボモータ３７ａにより第１Ｙ軸ねじ棒３６ａを回転する
と、第１昇降テーブル３２ａがＹ軸方向に移動すなわち
昇降する。

第２Ｙ４ｉｔｂ駆動手段３５ａは、Ｙ軸方向に延びて第
２昇降テーブル３３ａに螺合される第２Ｙ軸ねじ棒３９
ａと、第２Ｙ軸ねじ棒３９ａに連結される第２Ｙ軸サー
ボモータ４０ａとから成り、第２Ｙ軸ねじ棒３９ａの下
端は上部コラム２１ａで回転自在に支承され、上部コラ
ム２１ａの上面に固定、支持された第２Ｙ軸サーボモー
タ４０ａが第２Ｙ軸ねじ捧３９ａの上端に連結される。

また第２昇降テーブル３３ａには突起４１ａが突設され
ており、第２Ｙ軸ねじ棒３９ａは突起４１ａに螺合され
る。

かかる第２Ｙ軸駆動手段３５ａによれば、第２Ｙ軸サー
ボモータ４０ａにより第２Ｙ軸ねじ棒３９ａを回転駆動
すると第２昇降テーブル３３ａが軸方向に移動すなわち
昇降する。

第２昇降テーブル３２ａの前面には、Ｘ軸方向に延びる
一対の第１Ｘ軸ガイドレール４２ａ、４３ａが固設され
、第２５Ｗ、降テーブル３３ａの前面には、Ｘ軸方向に
延びる一対の第２ｘ軸ガイドレール４４ａ、４５ａが固
設される。第１ｘ軸ガイドレール４２ａ、４３ａには、
第１左右動テーブル４６ａがＸ軸方向に移動可能にして
嵌合され、第２Ｘ軸ガイドレール４４ａ、４５ａには第
２左右動テーブル４７ａがＸ軸方向に移動可能に嵌合さ
れる。

第１左右動テーブル４６ａをＸ軸方向に駆動するために
、第１昇降テーブル３２ａおよび第１左右動テーブル４
６３間には、第１ｘ軸駆動手段４８ａが設けられ、第２
左右動テーブル４７ａをＸ軸方向に駆動するために、第
２昇降テーブル３３ａおよび第２左右動テーブル４７ａ
間には第２Ｘ軸駆動手段４９ａが設けられる。

第１Ｘ軸駆動手段４８ａは、Ｘ軸方向に延びて第１左右
動テーブル４６ａに螺合される第１Ｘ軸ねじ棒５１ａと
、第１昇降テーブル３２ａに固定、支持されるとともに
第１Ｘ軸ねじ棒５１ａに連結される第１Ｘ軸サーボモー
タ５２ａとから成る。

第１昇降テーブル３２ａおよび第１左右動テーブル４６
ａの対向面にはＸ軸方向に延びる溝５３ａ、５４ａが設
けられており、第１ｘ軸ねじ棒５１ａは第１昇降テーブ
ル３２ａの一端で回転自在に支承されるようにして両溝
５３ａ、５４ａ内に配置され、第１昇降テーブル３２ａ
の他端に固定、支持された第１Ｘ軸サーボモータ５２ａ
が第１Ｘ軸ねし棒５１ａに同軸に連結される。また第１
左右動テーブル４６ａには、？ｆｉ＞５３ａ内に突入す
る突起５５ａが突設されており、第１Ｘ軸ねし捧５１ａ
が突起５５ａに螺合される。

かかる第１Ｘ軸駆動手段４８ａによれば、第１Ｘ軸サー
ボモータ５２ａによって第１Ｘ軸ねじ棒５１ａを回転す
ると、第１左右動テーブル４（ｉａがＸ軸方向に移動す
る。

第２Ｘ軸駆動手段４９ａは、Ｘ軸方向に延びて第２左右
動テーブル４７ａに螺合される第２Ｘ軸ねし棒５６ａと
、第２昇降テーブル３３ａに支持、固定されるとともに
第２Ｘ軸ねじ棒５６ａに連結される第２Ｘ軸サーボモー
タ５７ａとから成る。

第２昇降テーブル３３ａおよび第２左右動テーブル４７
ａの対向面にはＸ軸方向に延びる溝５８ａ、５９ａが設
けられており、第２Ｘ軸ねじ棒５６ａは第２昇降テーブ
ル３３ａの一端で回転自在に支承されるようにして両溝
５８ａ、５９ａ内に配置され、第２昇降テーブル３３ａ
の他端に固定、支持された第２Ｘ軸サーボモータ５７ａ
が第２Ｘ軸ねじ棒５６ａに同軸に連結される。また第２
左右動テーブル４７ａには溝５８ａに突入する突起６０
ａが突設されており、第２Ｘ軸ねじ棒５６ａは突起６０
ａに螺合される。

かかる第２Ｘ軸駆動手段４９ａによれば、第２Ｘ軸サー
ボモータ５７ａによって第２Ｘ軸ねじ棒５６ａを回転す
ると、第２左右動テーブル４７ａがＸ軸方向に移動する
。

第１左右動テーブル４６ａ、４６ｂには、スピンドルモ
ータＳＭ、、ＳＭ、が２軸方向の軸線を有して固定され
、これらのスピンドルモータＳＭ＋　、ＳＭｚには、ス
ピンドルＳ＋、Ｓｔが一体化される。また第２左右動テ
ーブル４７ａ、４７ｂには、スピンドルモータＳ　Ｍ　
ｘ　、　　Ｓ　Ｍ　ａがＸ軸方向の軸線を有して固定さ
れ、これらのスピンドルモータＳＭ３　、ＳＭ、にはス
ピンドルＳ３．Ｓ４が一体化される。

各スピンドルＳｌ〜Ｓ４の先端には加工具としてたとえ
ばドリル６１が着脱可能に装着される。

Ｚ軸方向に沿って基台ｌの前方には、載置台６２が固定
的に配設されており、この載置台６２上には加工すべき
ワークＷが載置される。

また、下部コラム２ａ、２ｂと、***部１２ａ。

１２ｂの前端との間には下部コラム２ａ、　　２ｂのＺ
軸方向の移動に応じて伸縮するカバー６３がそれぞれ設
けられており、切粉が溝１６ａ、１６ｂに落下して第ｉ
ｚ軸駆動手段１５ａ、１５ｂの作動に支障を来すことが
カバー６３で防止されている。

次にこの実施例の作用について第４図を併せて参照しな
がら説明すると、ａ、置台６２上のワークＷの一面に穴
開は加工を施すにあたっては、各スビンドルＳ、〜Ｓ４
をＸ軸およびＹ軸に移動させてワークＷの一面のＡずつ
の領域をカバーするようにし、Ｘ軸方向に移動しながら
各スピンドル８１〜Ｓ４を回転させることにより穴開は
加工が行なわれる。なおＡずつの境界線上の加工は隣接
するスピンドルＳ、〜Ｓ４の一方が逃げるように制御さ
れる。

かかる穴開は加工時に、下方のスピンドルＳ１、Ｓ２と
、上方のスピンドルＳ３．Ｓ４　とで、深さの異なる穴
６３．６４を穿設する場合を想定する。この場合には、
第２２軸駆動手段２４ａ、２４ｂを作動せしめて、上部
コラム２１ａ、２１ｂを下部コラム２ａ、２ｂに対して
Ｘ軸方向に相対移動させる。そうすると、ドリル６１の
先端が第４図で示すようにＸ軸方向にずれる。そこで、
第２Ｚ４！ｔｌｌ駆動手段２４ａ、２４ｂの作動を停止
して、第１ＺＩｆｈ駆動手段１５ａ、１５ｂにより下部
コラム２ａ、２ｂをＸ軸方向に前進させながら各スピン
ドルＳ、〜Ｓ４を回転することより、深さの異なる穴６
３．６４をワークＷに穿孔することができる。

したがって、ドリル６１を取換えずに、深さの異なる穴
６３．６４を容易に穿孔することができ、作業能率が向
上する。

かかる多軸工作機械では、各スピンドル８１〜Ｓ４が、
相互に独立した左右動テーブル４６ａ。

４６ｂ、４７ａ、４７ｂの前面で支持されるので、撓み
や歪が発生することを防止して、安定した加工精度が得
られる。

以上の実施例では、下部コラム２ａ、２ｂ上に、１つの
上部コラム２１ａ、２１ｂを載せたが、Ｘ軸方向に相対
移動可能な複数のコラムを、下部コラム２ａ、２ｂに対
してＸ軸方向に相対移動可能となるようにして積層配置
するようにしてもよい。

Ｃ１発明の効果 以上のように本発明に従う多軸工作機械は、固定の基台
上で水平なＸ軸方向に移動可能な下部コラムと；前記Ｘ
軸方向に相対移動可能にして下部コラム上に積層配置さ
れる少なくとも１つの上部コラムと；、鉛直なＹ軸方向
に沿って移動可能にして、Ｘ軸方向に沿う前面で前記各
コラムにそれぞれ支承される昇降テーブルと；Ｚ軸およ
びＹ軸に直交する水平なＸ軸方向に移動可能にして各昇
降テーブルにそれぞれ支承される左右動テーブルと；各
左右動テーブルにそれぞれ固定されるスピンドルモータ
に連結され、加工具を装着可能にしてＸ軸方向に延びる
スピンドルと；前記各コラムに個別に対応して設けられ
るＺ軸駆動手段と；前記各昇降テーブルに個別に対応し
て設けられるＹ軸駆動手段と；前記各左右動テーブルに
個別に対応して設けられるＸ軸駆動手段と；を備えるの
で、下方のスピンドルと上方のスピンドルとをＸ軸方向
にずらせて加工することができ、加工深さを異ならせて
同時に加工することができ、加工具の取換えを不要とし
て作業時間を短縮することができる。しかも各スピンド
ルはＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の移動を個別に制御されるの
で、自由度の高い加工を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は縦断正
面図であって第２図の１−１線断面図、第２図は第１図
のｎ−ｎ線断面図、第３図は第１図のｔｕ−ｍ線断面図
、第４図は作動状態を示ずｎＮ略化した側面図である。 ■・・・基台、’ｌａ、２ｂ・・・下部コラム、１５ａ
。 １５　ｂ、　　２４　ａ、　　２４　ｂ−Ｚ！＋ｂＷＩ
Ｋ動手段、２１ａ。 ２　ｌ　ｂ　・・・上部コラム、３２　ａ、　　３２　
ｂ、　　３３　ａ。 ３３　ｂ−・・昇降テーブル、３４ａ、３４ｂ、３５ａ
。 ３５ｂ・Ｙ軸駆動手段、４６ａ、４６ｂ、４７ａ。 ４７　ｂ−・・左右動テーブル、４８ａ、４８ｂ、４９
ａ、４９ｂ・・・Ｘ軸駆動手段、６１・・・加工具とし
てのドリル Ｓｌ〜Ｓ４・・・スピンドル、ＳＭ、−３Ｍ、・・・ス
ピンドルモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定の基台上で水平なＺ軸方向に移動可能な下部コラム
   と；前記Ｚ軸方向に相対移動可能にして下部コラム上に
   積層配置される少なくとも１つの上部コラムと；、鉛直
   なＹ軸方向に沿って移動可能にして、Ｚ軸方向に沿う前
   面で前記各コラムにそれぞれ支承される昇降テーブルと
   ；Ｚ軸およびＹ軸に直交する水平なＸ軸方向に移動可能
   にして各昇降テーブルにそれぞれ支承される左右動テー
   ブルと；各左右動テーブルにそれぞれ固定されるスピン
   ドルモータに連結され、加工具を装着可能にしてＺ軸方
   向に延びるスピンドルと；前記各コラムに個別に対応し
   て設けられるＺ軸駆動手段と；前記各昇降テーブルに個
   別に対応して設けられるＹ軸駆動手段と；前記各左右動
   テーブルに個別に対応して設けられるＸ軸駆動手段と；
   を備えることを特徴とする多軸工作機械。