JP2005297085A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺ワークを加工する場合にもカバーを小型化でき、コストの上昇を抑制できる工作機械を提供する。
【解決手段】コラム８を左，右のコラム本体１５，１６の前，後端部同士を前，後のクロスフレーム１７，１８で結合してなるものとし、該前，後のクロスフレーム１７，１８と上記左，右のコラム本体１５，１６と加工テーブル５とで形成された前，後の開口８ａ，８ｂに切り屑やクーラントが機外に飛散するのを防止する遮蔽機構５０を配設する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、工具が装着された主軸をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させることにより加工テーブルに搭載されたワークに所定の加工を施すようにした工作機械に関する。

比較的長尺のワークを加工するためのガントリ形マシニングセンタとして、例えば、特許文献１又は２に記載されたものがある。特許文献１のものは、長尺状のベッド２に門形のコラム７をＸ軸方向に移動可能に配設し、該コラム７のクロスレール７ｃの前面にサドル２５をＹ軸方向に移動可能に配設し、該サドル２５にラム３０をＺ軸方向に移動可能に配設し、該ラム３０に、工具３２が装着された主軸３１を配設した構造となっている。

この種のマシニングセンタでは、ベッド２上に比較的長尺のワークＷを搭載し、コラム７，サドル２５，ラム３０をそれぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させて主軸３１により上記ワークＷに所定の加工を行うようになっている。
特開２００１−２１９３２５号公報 特開平８−１５０５３４号公報

ところで上記マシニングセンタでは、加工中の切り屑やクーラントが機外に飛散するのを防止するために機械本体の外周部をカバーで囲んで遮蔽するのが一般的である。

ところが、上記従来装置のように比較的大きな長尺ワークを加工する工作機械の機械本体外周部をカバーで遮蔽する構造を採用した場合には、遮蔽面積が大きくなり、カバーが大型化し、コストが上昇するという問題がある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、長尺ワークを加工する場合にもカバーのコスト上昇を抑制できる工作機械を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、工具が装着された主軸を相対移動させることにより加工テーブルに搭載されたワークに所定の加工を施すようにした工作機械において、上記主軸を加工ユニットにより上記加工テーブルに対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動可能に支持し、該加工ユニットに切り屑やクーラントが加工エリア外に飛散するのを防止する遮蔽機構を設けたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、上記加工ユニットは、上記加工テーブルの左，右に立設された左，右のコラム本体の前，後端部同士を前，後のクロスフレームで結合してなるコラムを備え、上記主軸は、該前，後のクロスフレームと上記左，右のコラム本体とで囲まれた部分に軸線を略鉛直に向けて配置されており、上記遮蔽機構は、上記前，後のクロスフレームに上下動可能に吊設され、上記コラム本体，クロスフレーム及び加工テーブルで形成された前，後の開口を開閉する前，後の遮蔽部材を備えていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２において、上記加工テーブルは一方向に配置された複数の加工エリアを有し、上記加工ユニットは、上記加工エリアの配置方向に延びる長尺状のベッド上に該加工エリア配置方向に移動可能に搭載され、何れかの加工エリアに位置決めされた状態で上記主軸をＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向に移動させることにより上記ワークの加工を行うように構成されており、上記前，後の遮蔽部材は、上記加工ユニットを何れかの加工エリアに位置決めした状態で上記前，後の開口を開閉するように構成されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項２又は３において、上記遮蔽部材は、上記左，右のコラム本体間に渡るように配設された前，後の棒材に多数の帯板状カーテンプレートを懸吊支持し、該棒材を駆動機構により上記開口を略閉塞する閉位置と開放する開位置との間で昇降駆動するように構成されていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項４において、上記各カーテンプレートは、上記棒材に上下移動可能に吊り下げられており、上記棒材を閉位置に下降させるとワークに当接した位置に停まることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項４又は５において、上記各カーテンプレートは、上記棒材に支持された上側プレートと該上側プレートに上下方向に移動可能に支持された下側プレートとから構成されており、上記棒材を閉位置に下降させると下側プレートはワークに当接した位置に停まることを特徴としている。

請求項１の発明に係る工作機械によれば、主軸を移動可能に支持する加工ユニットに遮蔽機構を設けたので、従来の機械本体の外周全体を遮蔽する場合に比べて遮蔽機構を小型化でき、ひいてはコストの上昇を抑制できる。

請求項２の発明によれば、コラムを左，右のコラム本体の前，後端部同士を前，後のクロスフレームで結合してなるものとし、上記遮蔽機構を左，右のコラム本体，クロスフレーム及び加工テーブルで形成された前，後の開口を開閉する前，後の遮蔽部材で構成したので、主軸の加工領域の左，右側方はコラム本体により遮蔽でき、左，右のコラム本体と前，後のクロスフレームにより形成された前，後の開口だけを遮蔽すればよく、従来の機械本体の外周全体を遮蔽する場合に比べて遮蔽部材を小型化でき、コスト上昇を抑制できる。

請求項３の発明では、加工ユニットを何れかの加工エリアに移動させて位置決めした状態で、遮蔽部材により前，後の開口を開閉するようにしたので、加工テーブルに搭載された長尺ワークの加工を行う際のワーク上方の開口を遮蔽することができる。

請求項４の発明では、棒材に懸吊支持された多数の帯板状カーテンプレートを閉位置と開位置との間で昇降駆動したので、遮蔽部材を簡単な構造でかつ特別な設置スペースを設けることなく配置できるとともに、加工ユニットを次の加工エリアに移動させる際には、カーテンプレートを上昇させておくことによりカーテンプレートがワークに干渉するのを防止できる。

請求項５の発明では、カーテンプレートが下降してワークに当接するとその位置に停まるように構成したので、高さ位置の異なる形状を有する長尺ワークの加工を行う際のワーク上方の開口を自動的にかつ確実に遮蔽することができる。

請求項６の発明では、上記カーテンプレートを棒材に支持された上側プレートと該上側プレートに上下移動可能に支持された下側プレートとから構成したので、簡単な構造で高さ位置の異なる形状を有する長尺ワークの上方開口を下側プレートが上方に相対移動することによって、自動的にかつ確実に遮蔽することができる。

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。

図１ないし図６は、本発明の一実施形態（第１実施形態）によるガントリ形マシニングセンタ（工作機械）を説明するための図であり、図１，図２はガントリ形マシニングセンタの全体斜視図、図３はガントリ形マシニングセンタの加工ユニットの斜視図、図４，図５は遮蔽機構が配設された加工ユニットの断面側面図，正面図、図６は加工ユニットの主軸部分の斜視図である。

図において、１はガントリ形マシニングセンタを示しており、これは工具Ｔが装着された主軸２をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３軸方向に相対移動可能に支持する加工ユニット３と、該加工ユニット３を上記Ｘ軸方向と平行なＵ軸方向に移動可能に支持する左，右一対のベッド４，４とから構成されている。

上記左，右のベッド４，４の間には加工テーブル５が配置されている。この加工テーブル５は、長さが２０〜３０ｍで幅が３〜５ｍに渡る大きさのものであり、上記Ｕ軸方向に配置された複数の加工エリアａ１〜ａ４を有している。また上記左，右のベッド４，４のＵ軸方向両端部には加工テーブル５のＵ軸方向外側に位置するよう加工ユニット３の退避スペースが設けられており、該退避スペースに加工ユニット３を位置させた状態で幅広長尺ワークＷを上下方向に着脱できるようになっている。

上記加工ユニット３は、機械正面から上記Ｕ軸方向に見たとき、加工テーブル５を跨ぐように左，右のベッド４，４に搭載された門形コラム８と、該コラム８によりＸ軸方向に移動可能に支持されたクロスレール９と、該クロスレール９によりＹ軸方向に移動可能に支持されたサドル１０と、該サドル１０によりＺ軸方向に移動可能に支持されたラム１１とを備えており、該ラム１１の下端に上記主軸２が軸線を概ね垂直方向に向けて配設されている。

上記ラム１１は、図６に示すように、主軸２を軸直角回りのＡ軸方向に回転割り出し駆動するとともに、主軸２を軸線回りのＣ軸方向に回転割り出し駆動する回転割り出し装置１３を備えており、これにより５軸制御によるワーク加工が行えるようになっている。

上記門形コラム８は、左，右のベッド４上に配置された前後方向に延びる側面視略長方形状の左，右のコラム本体１５，１６の前壁，後壁同士を前，後のクロスフレーム１７，１８により一体的に結合した構造となっている。上記前，後のクロスフレーム１７，１８と左，右のコラム本体１５，１６とで囲まれた部分に上記主軸２が配置されている。上記左，右のコラム本体１５，１６は各ベッド４，４の上面に配設された一対のＵ軸ガイドレール１９，１９により上記Ｕ軸方向に移動可能に支持されている。

上記クロスレール９は、上下方向に開口した矩形箱状のものからなり、平面視で、上記左，右のコラム本体１５，１６及び前，後のクロスフレーム１７，１８とで囲まれた空間内に配置されている。またクロスレール９の左右上縁部にはフランジ部９ａ，９ａが形成されており、該左，右のフランジ部９ａが各コラム本体１５，１６の上面に配設されたＸ軸ガイドレール２１，２１によりＸ軸方向に移動可能に支持されている。

上記サドル１０は、上下方向に開口する角筒状のものからなり、上記クロスレール９内に配置されている。このサドル１０の前，後壁にはそれぞれ一対の三角ブラケット２５，２５が取付け固定されており、この前，後の各ブラケット２５，２５がクロスレール９の前，後上面に配設されたＹ軸ガイドレール２６，２６によりＹ軸方向に移動可能に支持されている。

また上記サドル１０の前，後壁の下縁にはフランジ部１０ａ，１０ａが形成されており、該前，後のフランジ部１０ａがクロスレール９の前，後下面に配設されたＹ軸ガイドレール２７，２７によりＹ軸方向に移動可能に支持されている。このようにしてサドル１０は上，下のＹ軸ガイドレール２６，２７により挟持されている。

上記ラム１１は、上下方向に延びる角筒状のものであり、上記サドル１０内に配置されている。このラム１１はこれの前後，左右壁の４面が上記サドル１０の各内壁面に配設されたすべり面（不図示）を介してＺ軸方向に移動可能に支持されている。なお、２９はラム１１のＺ軸方向位置を検出するスケールである。

上記Ｘ軸及びＹ軸ストロークは３〜４ｍ程度に設定され、Ｚ軸ストロークは１〜２ｍ程度に設定されている。また上記クロスレール９，サドル１０及びラム１１はそれぞれボールねじ３０，３１、３２及びサーボモータ３３，３４，３５により往復駆動される。また図示していないが、上記加工ユニット３はＵ軸駆動装置によりＵ軸方向に往復駆動される。

上記右側のコラム本体１６には作業者が出入り可能な大きさを有する作業用開口１６ａが形成されており、該開口１６ａには機内と機外とを仕切る不図示の開閉ドアが配設されている。また上記作業用開口１６ａ内のドア外側には操作パネル３７が配設されている。

上記左側のコラム本体１５の外側壁には多数の工具Ｔｎを保持する工具マガジン３８が配設されている。また上記コラム本体１５の工具交換位置に臨む部分には工具交換窓１５ａが形成されており、この工具交換窓１５ａを介して主軸２に装着された加工済み工具Ｔと、上記工具マガジン３８に保持された次工程工具とを不図示の工具交換アームにより自動的に交換するようになっている。

上記加工テーブル５の左，右側端部には、図５に示すように、クランプ装置４５が長手方向に所定間隔をあけて配置固定されており、各クランプ装置４５は油圧シリンダ４６にクランプロッド４７を進退自在に挿入配置した概略構造のものである。このクランプロッド４７を幅広長尺ワークＷの左，右外縁部に係合させて下降させることにより、幅広長尺ワークＷを加工テーブル５に位置決め固定している。また上記加工テーブル５には幅広長尺ワークＷの下面を支持する治具４９が配置されている。

上記左，右のコラム本体１５，１６と前，後のクロスフレーム１７，１８と加工テーブル５とで形成された前，後の開口８ａ，８ｂには加工中の切り屑やクーラントが機外に飛散するのを防止する遮蔽機構５０が配設されており、該遮蔽機構５０は以下の構成となっている。

上記遮蔽機構５０は、図４及び図５に示すように、左，右のコラム本体１５，１６間に渡って延びる棒材５５に多数の帯板状のカーテンプレート５６を懸吊支持し、上記棒材５５の両端部に左，右のシリンダ機構（駆動機構）５７のピストンロッド５８を連結した構成となっている。上記シリンダ機構５７は上記左，右のコラム本体１５，１６の前，後の各外壁面に取付け固定されている。

上記各シリンダ機構５７は、シリンダ５９内に不図示のピストンを摺動自在に挿入配置し、該ピストンに上記ピストンロッド５８を接続した構造ものであり、上記前，後のシリンダ機構５７により棒材５５を介してカーテンプレート５６を前，後の開口８ａ，８ｂをそれぞれ略閉塞する閉位置と、該各開口８ａ，８ｂを略開放する開位置との間で昇降駆動するようになっている。

上記各カーテンプレート５６は、図４に示すように、上記各開口８ａ，８ｂの上側半部を覆う上側プレート５１と、下側半部を覆う下側プレート５２とを備えており、上側プレート５１の上端部が上記棒材５５に取付け固定されている。

そして上記上側プレート５１の下端部にはストッパ部５１ａが屈曲形成されている。また下側プレート５２の上端部には環状の係合部５２ａが形成されている。該係合部５２ａに上記上側プレート５１が挿通され、また係合部５２ａは上記ストッパ部５１ａに当接して該下側プレート５２の下端位置を規制するようになっている。これにより下側プレート５２は上側プレート５１により上下方向に移動可能に支持されている。カーテンプレート５６が閉位置に下降し、下側プレート５２がワークＷに当接すると該下側プレート５２はその位置に停まり、もって幅広長尺ワークＷの幅方向各部の高さ位置が異なるのを吸収するようになっている。

本実施形態のガントリ形マシニングセンタ１でワーク加工を行うには、幅広長尺ワークＷを加工テーブル５に搭載し、治具４９により支持するとともに各クランプ装置４５により位置決め固定する。次に退避している加工ユニット３を第１加工エリアａ１に移動させて位置決め固定し、前，後のカーテンプレート５６を下降させる。すると下側プレート５２が幅広長尺ワークＷａの上面に幅方向に順次当接し、さらに閉位置まで下降すると下側プレート５２はワーク当接位置に停まって上方に相対移動し、これによりワークＷの各部の高さ位置の差異を吸収し、もってワーク上方の開口８ａ，８ｂが遮蔽される。なお、ワークＷの幅方向外側に位置する残りの下側プレート５２は加工テーブル５上に近接する下端位置まで下降する。

この状態で主軸２をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させつつ工具Ｔにより幅広長尺ワークＷに所定の加工を施す。この場合、コラム８の前，後の開口８ａ，８ｂはそれぞれ上側，下側プレート５１，５２で覆われており、加工中の切り屑やクーラントが機外に飛散することはない。

上記ワーク加工が終了すると加工ユニット３を次の加工エリアａ２に移動させ、該加工エリアａ２にて上記同様に開口８ａ，８ｂをカーテンプレート５６で覆い、主軸２によるワーク加工を行う。このようにして加工エリアａ１〜ａ４毎に加工ユニット３を順次移動させ、各加工エリアａ１〜ａ４にて主軸２によるワーク加工を行う。具体的には、例えば電車やバス等の大型車両ボディに所定間隔ごとに窓をくり抜いて形成したり、各窓孔の外周部にボルト孔等を形成したりする場合に好適である。

本実施形態によれば、コラム８を左，右コラム本体１５，１６の前，後壁面同士を前，後のクロスフレーム１７，１８で結合してなるものとし、該前，後のクロスフレーム１７，１８と左，右のコラム本体１５，１６と加工テーブル５とで形成された前，後の開口８ａ，８ｂに多数のカーテンプレート５６からなる遮蔽機構５０を配設したので、主軸２の加工領域の左，右側方はコラム本体１５，１６により遮蔽されており、従って左，右のコラム本体１５，１６と前，後のクロスフレーム１７，１８により形成された前，後の開口８ａ，８ｂだけを遮蔽すればよく、従来の機械本体の外周全体を遮蔽する場合に比べて遮蔽機構５０を小型化でき、コスト上昇を抑制できる。

本実施形態では、上記コラム８を加工テーブル５の加工エリアａ１〜ａ４毎に移動可能とし、カーテンプレート５６を幅広長尺ワークＷに当接して前，後の開口８ａ，８ｂを略閉塞する閉位置と、該開口８ａ，８ｂを開放する開位置との間で昇降駆動したので、加工テーブル５に搭載された幅広長尺ワークＷの加工を行う際のワーク上方の開口８ａ，８ｂを確実に遮蔽することができる。

本実施形態では、棒材５５に懸吊支持された多数の帯板状カーテンプレート５６をシリンダ機構５７により昇降駆動したので、遮蔽機構５０を簡単な構造で、かつ特別な設置スペースを設けることなく配置できるとともに、コラム８を移動させる際にカーテンプレート５６がワークＷに干渉するのを防止できる。

上記カーテンプレート５６を棒材５５に支持された上側プレート５１と該上側プレート５１に上下移動可能に支持された下側プレート５２とから構成したので、幅方向各部で高さ位置の異なる幅広長尺ワークＷの加工を行う際のワーク上方の開口８ａ，８ｂを自動的にかつ簡単な構造で確実に遮蔽することができる。

図７は、本発明の第２実施形態による遮蔽部材を説明するための図であり、図中、図５と同一符号は同一又は相当部分を示す。

本実施形態の遮蔽機構６０は、左，右のコラム本体１５，１６間に所定間隔をあけて３つのシリンダ機構５７を配置し、該各シリンダ機構５７のピストンロッド５８に棒材６１を固定し、各棒材６１に多数のカーテンプレート６２を上下移動可能に懸吊支持して構成されている。なお、各シリンダ機構５７は上記クロスフレーム１７，１８に取付け固定されている。

上記各シリンダ機構５７は、各棒材６１を介してカーテンプレート６２を閉位置と開位置との間でそれぞれ独立して昇降駆動する。上記棒材６１が下降してカーテンプレート６２がワークに当接するとそのカーテンプレート６２はその当接位置に停まることとなる。このようにして上記開口８ａ，８ｂを遮蔽することができる。

本実施形態では、３つのシリンダ機構５７により各カーテンプレート６２をそれぞれ独立して昇降駆動するようにしたので、開口８ａ，８ｂのうち必要な部分だけを開閉でき、開口面積の大きい大型の工作機械に採用する場合の作業性を向上できる。

本発明の第１実施形態によるガントリ形マシニングセンタの全体斜視図である。 上記ガントリ形マシニングセンタの全体斜視図である。 上記ガントリ形マシニングセンタの加工ユニットの斜視図である。 上記加工ユニットに配設された遮蔽部材の断面側面図である。 上記遮蔽部材の正面図である。 上記加工ユニットの主軸部分の斜視図である。 本発明の第２実施形態による遮蔽部材の正面図である。

符号の説明

１ ガントリ形マシニングセンタ（工作機械）
２ 主軸
８ コラム
８ａ，８ｂ 開口
１５，１６ コラム本体
１７，１８ クロスフレーム
５０，６０ 遮蔽機構
５１ 上側プレート
５２ 下側プレート
５５，６１ 棒材
５６，６２ カーテンプレート
５７ シリンダ機構（駆動機構）

Claims (6)

1. 工具が装着された主軸を相対移動させることにより加工テーブルに搭載されたワークに所定の加工を施すようにした工作機械において、上記主軸を加工ユニットにより上記加工テーブルに対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動可能に支持し、該加工ユニットに切り屑やクーラントが加工エリア外に飛散するのを防止する遮蔽機構を設けたことを特徴とする工作機械。
2. 請求項１において、上記加工ユニットは、上記加工テーブルの左，右に立設された左，右のコラム本体の前，後端部同士を前，後のクロスフレームで結合してなるコラムを備え、上記主軸は、該前，後のクロスフレームと上記左，右のコラム本体とで囲まれた部分に軸線を略鉛直に向けて配置されており、上記遮蔽機構は、上記前，後のクロスフレームに上下動可能に吊設され、上記コラム本体，クロスフレーム及び加工テーブルで形成された前，後の開口を開閉する前，後の遮蔽部材を備えていることを特徴とする工作機械。
3. 請求項２において、上記加工テーブルは一方向に配置された複数の加工エリアを有し、上記加工ユニットは、上記加工エリアの配置方向に延びる長尺状のベッド上に該加工エリア配置方向に移動可能に搭載され、何れかの加工エリアに位置決めされた状態で上記主軸をＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向に移動させることにより上記ワークの加工を行うように構成されており、上記前，後の遮蔽部材は、上記加工ユニットを何れかの加工エリアに位置決めした状態で上記前，後の開口を開閉するように構成されていることを特徴とする工作機械。
4. 請求項２又は３において、上記遮蔽部材は、上記左，右のコラム本体間に渡るように配設された前，後の棒材に多数の帯板状カーテンプレートを懸吊支持し、該棒材を駆動機構により上記開口を略閉塞する閉位置と開放する開位置との間で昇降駆動するように構成されていることを特徴とする工作機械。
5. 請求項４において、上記各カーテンプレートは、上記棒材に上下移動可能に吊り下げられており、上記棒材を閉位置に下降させるとワークに当接した位置に停まることを特徴とする工作機械。
6. 請求項４又は５において、上記各カーテンプレートは、上記棒材に支持された上側プレートと該上側プレートに上下方向に移動可能に支持された下側プレートとから構成されており、上記棒材を閉位置に下降させると下側プレートはワークに当接した位置に停まることを特徴とする工作機械。

Images