JP2009202236A - 昇降機能付き主軸ユニット、ｃｎｃ工作機械及び加工ライン - Google Patents

Abstract

【課題】主軸ユニット７などにかかる負荷をできる限り均等に受け持つ構成の工作機械であって、部品の共通化を図った多種類の工作機械を得る。またそのような多種類の工作機械を組み込んだ加工ラインを構築する。
【解決手段】垂直の主軸ユニット７を上下の静圧ガイド５３、５４で昇降可能にガイドし、Ｙ軸移動機構１及びＸ軸移動機構３はそれぞれ４個のＹリニア軸受１２、Ｘリニア軸受３２を有するものとして、４個のリニア軸受１２、３２の間に主軸ユニット７などを配置する。また工具用スピンドル９１、チャック用スピンドル９２及びクランプ装置９３を同一の主軸筒７１に取り付け可能な構成とする。それぞれコンベア９７を有するマシニングセンタ１５、３８、旋盤１６、研削盤１７、ロボット加工機１９などとして複数機並べ、各コンベア９７上を乗り継いで工作物９６ａを搬送するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は主軸軸線方向を垂直に設けた主軸ユニットを３軸方向に移動可能に構成にした工作機械であって、主軸及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各移動機構をバランス良く保持した工作機械、部品を共通化した主軸ユニットを使用した多種類の工作機械及びそのような工作機械を並べてなる加工ラインに関する。

従来から主軸頭３軸移動型ＣＮＣ旋盤の発明があった（例えば、特許文献１参照。）。しかしかかる発明では主軸の中心軸に対して下側にＺ軸方向のガイドレールを設け、主軸は第１移動台の２本のレールの間に設置されておらず、第２移動台の２本のレールの間にも設置されていなかった。
このように主軸を片側から保持する構成であるため装置自体の自重、走行の起動時や停止時に受ける慣性力、工具と工作物との間に生じる切削抵抗や研削抵抗などの反力等の負荷によって主軸を保持する各機構に歪みが生じやすい問題があった。
以上の問題を解決するための発明として、第１スライダ及び第２スライダにおけるそれぞれの一対のガイドレールの間に垂直主軸を設けた発明があった（例えば、特許文献２参照。）。しかしかかる発明では主軸の中心軸に対して片側にＺ軸用ガイドレールを設けているため、主軸の自重、走行の起動時や停止時に受ける慣性力、工具と工作物との間に生じる切削抵抗や研削抵抗などの反力等の負荷が、Ｚ軸用ガイドレールに対しモーメント荷重としてかかり、レールやレールを保持する部材に歪みが生じやすく、歪みが生じることにより加工精度が低下する問題があった。
一方歪みを防ぐために部材の強度を増すと材料の無駄を生じるだけでなく、可動部の慣性が大きくなるため移動速度の高速化を阻害し、起動時や停止時において加速度を大きく設定することを困難にする問題があった。

従来から工作機械として旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、研削盤などそれぞれの用途に合わせて多種類の工作機械が製造され使用されているが、それぞれの機械毎に専用の構成を有しており使用する部品や制御プログラムが異なっている。
機械毎にその構成が異なる従来技術では、多種類の機械を製造するための工数と費用の負担が過大となる問題があった。また機械毎に制御プログラムが異なる従来技術では、多種類の機械を操作する作業者の操作負担を高め、作業者を育成するための教育負担が過大となる問題があった。
さらに多種類の機械のメンテナンスを行うためには、予備品として管理する部品や工具の種類が累積的に多くなり、メンテナンスに必要な作業工数と予備品の管理負担が過大になる問題があった。
また多種類の工作機械による加工工程を経てワークの加工を行う場合に、機械毎に機械の大きさや構成が異なる従来の技術では、ワークを搬入したり搬出する作業や装置が機械毎に異なるため、工作機械による加工工程のライン化が困難となる問題があった。
特開平１０−４３９０４号公報 特開２００１−１９８７５１号公報

本発明は上記した従来技術の欠点を除くためになされたもので、その目的とするところは装置自体の自重、走行の起動時や停止時に受ける慣性力、工具とワークとの間に生じる切削抵抗や研削抵抗による反力等の負荷をできる限り均等に受け持つ構成にすることにより、機械を構成する部材における歪みの発生を防止して精度の高い加工を可能にすることにある。
また機械に使用する部材の軽量化を図り、可動部の慣性を小さくすることによりＸ、Ｙ及びＺ軸の各方向に主軸を移動させる場合における、移動速度の高速化と起動時の加速時間や停止時の減速時間の短縮化を可能にして、全体の加工時間を短縮することにある。
また多種類の工作機械の構成と部品の共通化を可能な限り図ることにより、工作機械の製造工程における作業工数の低減と機械の製造コストの低減を図り、メンテナンスに必要な予備品の種類と数を減らして、メンテナンスの作業工数の軽減と、予備品の管理負担の軽減を図ることにある。
またそれぞれの工作機械の操作に必要な制御プログラムを共通にすることにより、多数の工作機械を操作する作業者の操作負担の軽減と、作業者の教育に要する負担の軽減を図ることにある。
さらに複数の工作機械による加工工程を経て工作物の加工を行う場合において、多種類の工作機械を組み込んだ加工ラインを構築することを容易にすることにある。

垂直方向の中心軸を有する主軸ユニットと、平面視において３方向以上の方向から主軸ユニットをガイドする構成又は主軸ユニットの外周面の一部をカバーする静圧ガイドの軸受部と主軸ユニットの外周面との間に滑り面を設け、高圧の潤滑流体を軸受部に強制的に流して主軸ユニットをガイドする構成の、いずれかの構成を有するＺ軸移動機構とからなる昇降機能付き主軸ユニットとする。
また工具用スピンドル及びチャック用スピンドルのいずれであっても組み付け可能な主軸ユニットにすると共に、クランプ装置を同一の主軸筒に取り付け可能な構成とする。
またいずれも２本のレールを有するＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構を設け、各レール毎にそれぞれ２個のリニア軸受を取り付け、Ｘ軸移動機構の４個のリニア軸受の外側を結んでできる長方形の中に主軸ユニットを設け、Ｙ軸移動機構の４個のリニア軸受の外側を結んでできる長方形の中に主軸ユニット及びＸ軸移動機構の２本のレールを設ける。
以上の主軸ユニットに工具用スピンドルを取り付けたり、チャック用スピンドルを取り付けたり、クランプ装置を取り付けた工作機械とする。
さらに機械を貫通するコンベアを個別に設けた複数の工作機械を並べ、工作物を各コンベアを乗り継いで搬送するように構成したり、複数の工作機械を貫通する１台のコンベアを取り付ける。

自重や切削抵抗や研削抵抗などの反力等の負荷をできる限り均等に受け持つ構成にしたので、工作機械を構成する部材における歪みの発生を防止して精度の高い加工を可能にすることができた。
また使用する部材の軽量化を図り可動部の慣性を小さくすることが可能になり、各軸方向に主軸を移動させる場合の移動速度の高速化と起動時や減速時の加減速時間の短縮化による、加工時間の短縮可を実現することができた。
また多種類の工作機械の構成と部品の共通化を図ることにより、工作機械の製造工程における作業工数の低減化と製造コストの低減化ができた。さらにメンテナンスに必要な予備品の種類と数を減らすことが可能になり、メンテナンスに必要な作業工数を軽減し予備品の管理負担を軽減することができた。
また多種類の工作機械の操作に必要な制御プログラムを共通にすることが可能になり、多数の工作機械を操作する作業者の操作負担を軽減し、作業者の教育に要する負担を軽減することができた。
さらに複数の種類の工作機械による加工工程を経てワークの加工を行う場合に、多数の工作機械を組み込んだ加工工程のライン化を容易にすることができた。

主軸軸線方向であるＺ軸を垂直に構成した主軸ユニットと、主軸ユニットをガイドして昇降駆動するＺ軸移動機構とからなる昇降機能付き主軸ユニットであって、Ｚ軸移動機構のガイドは平面視において３方向以上の方向から主軸ユニットをガイドする構成、又は主軸ユニットの外周面と主軸ユニットの外周面の一部をカバーする静圧ガイドの軸受部との間を滑り面とし、高圧の潤滑流体を前記軸受部に強制的に流すことにより、平面視において前記主軸ユニットの全周若しくは全周の大部分をガイドする構成のいずれかの構成とした昇降機能付き主軸ユニットとする。
ガイドとしては、主軸ユニットの外側に３本以上のレールを垂直に配置し、各レール毎にそれぞれ２個のリニア軸受を取り付け、２個のリニア軸受を上下２段に離して主軸ユニットに取り付ける構成としたり、主軸ユニットの外周をガイドする３個以上のローラからなるガイドセットを上下２組取り付ける構成としたり、主軸ユニットの一部の外周を囲うリニアブッシュを上下２組取り付けたり、静圧ガイドを上下２組取り付け軸受部に高圧の潤滑油を強制的に流す構成など好ましい。
平面視においてそれぞれ３方向以上の方向から主軸ユニットをガイドする構成としたり、静圧ガイドによって全周の大部分において主軸ユニットをガイドする構成とすることにより、ガイドを保持するフレームにバランス良く均等に力を負担させるためである。

上記した主軸ユニットにおいてモータと、モータによって回転駆動される連結シャフトを有するものとし、工具用スピンドルとチャック用スピンドルのいずれも取り付け可能な構成とし、工具用スピンドルの軸とチャック用スピンドルの軸にそれぞれ連結リングを取り付け、連結リングに対する連結シャフトの取り付け関係を共通化し、工具用スピンドルを取り付けた場合又はチャック用スピンドルを取り付けた場合の、いずれの場合であっても同一の連結シャフトによりスピンドルの軸を回転駆動することを可能にした昇降機能付き主軸ユニットとする。
工具用スピンドルの軸に取り付け可能な連結リングとチャック用スピンドルの軸に取り付け可能な連結リングの２種類の連結リングを使用して、連結シャフトとの結合部の形状、取り付け穴の位置及びサイズなどの取り付け関係を共通にする構成も好ましいが、共通の連結リングを使用することができればさらに好ましい。
また上記した主軸ユニットにおいて回転シリンダと、回転シリンダによって押し引きされる連結ドローバを有するものとし、連結ドローバにはネジＡとネジＢを設け、工具用スピンドルの押しロッドに対してネジＡにより結合し、チャック用スピンドルのドローバに対してネジＢにより結合する構成とし、工具用スピンドルを取り付けた場合又はチャック用スピンドルを取り付けた場合の、いずれの場合であっても同一の連結ドローバにより押しロッド又はドローバの両方とも押し引きすることを可能にした昇降機能付き主軸ユニットとする。
工具用スピンドルの押しロッドとチャック用スピンドルのドローバとは外径が異なる場合が多いので、両方のスピンドル共に取り付け可能な連結ドローバを設けたものである。かかる発明により連結ドローバを取り替えることなく、工具用スピンドル及びチャック用スピンドルを同一の主軸ユニットに取り付け可能な構成にすることができた。
さらに工具用スピンドルのフランジ、チャック用スピンドルのフランジ及びクランプ装置の取り付けベースを同じ取り付け寸法に構成して工具用スピンドル、チャック用スピンドル及びクランプ装置を同一の主軸ユニットに取り付け可能にすることが好ましい

上記したいずれかの昇降機能付き主軸ユニットと、水平方向であるＸ軸方向に昇降機能付き主軸ユニットを移動させるＸ軸移動機構と、Ｘ軸方向に対して直角の水平方向であるＹ軸方向に昇降機能付き主軸ユニット及びＸ軸移動機構を移動させるＹ軸移動機構とを有する工作機械とし、Ｘ軸移動機構及びＹ軸移動機構はいずれも２本のレールを有し、各レール毎にそれぞれ２個のリニア軸受を設けることにより、Ｘ軸移動機構及びＹ軸移動機構はいずれも４個のリニア軸受を有するものとする。
またＸ軸移動機構の有する２本のＸ軸レールの間に第２開口を設け、平面視において４個のＸリニア軸受の外側を結んでできる長方形の中に主軸ユニットを設け、主軸ユニットは第２開口を貫通するよう構成し、さらにＹ軸移動機構の有する２本のＹ軸レールの間に第１開口を設け、平面視において４個のＹリニア軸受の外側を結んでできる長方形の中に主軸ユニット及び２本のＸ軸レールを設け、主軸ユニットは第１開口を貫通するよう構成する。
そしてＸ軸移動機構、Ｙ軸移動機構及びＺ軸移動機構の移動を数値制御したＣＮＣ工作機械とする。
本発明は昇降機能付き主軸ユニット及びＺ軸移動機構の主要な部分を、２本のＸ軸レールの間であって各レールにそれぞれ２個取り付けた合計４個のＸリニア軸受によって囲われた平面内に設けることにより、Ｘ軸移動機構に対して均等に負荷がかかるように構成したものである。また主軸ユニット、Ｚ軸移動機構及びＸ軸移動機構の主要な部分を、２本のＹ軸レール間であって各レールにそれぞれ２個取り付けた合計４個のＹリニア軸受によって囲われた平面内に設けることにより、Ｙ軸移動機構に対して均等に負荷がかかるように構成したものである。

上記した工作機械であってベッドと、ベッドからＺ軸上方に適宜離して設けた固定ベースと、固定ベースを支持する支柱、支持壁又は支柱と支持壁の組み合わせのいずれかである支持壁等を有するものとする。又は上記した工作機械であって固定ベースと、固定ベースを支持する支柱、支持壁又は支柱と支持壁の組み合わせのいずれかである支持壁等を有するものとする。
ベッドに支持壁等を取り付けさらに支持壁等に固定ベースを取り付ける構成と、ベッドのない支持壁等を床に設置してその上に固定ベースを取り付ける構成の両方とも好ましい。ベッドを有する工作機械ではベッドに工作物の保持装置やコンベアなどを取り付けることが可能になる。一方ベッドのない工作機械ではベッドに支持壁等を取り付ける作業が不要になり、工作物やコンベアなどを自由な位置に取り付けることが可能になる。
また固定ベースはＹ軸方向に伸延するＹ軸レールを保持する２枚のＹ保持部を有するものとし、２枚のＹ保持部をＸ軸方向に互いに離して配置することにより、２枚のＹ保持部に挟まれた第１開口を設ける。
そしてＹ軸移動機構はＸ軸ベースを有するものとし、Ｘ軸ベースはＸ軸方向に伸延するＸ軸レールを保持する２枚のＸ保持部を有するものとし、２枚のＸ保持部をＹ軸方向に互いに離して配置することにより、２枚のＸ保持部に挟まれた第２開口を設けたＣＮＣ工作機械とする。

上記のＹ軸移動機構は、２本の長尺なＹ軸レール、２本のＹ軸レールに取り付けたそれぞれ２個のＹリニア軸受、４個のＹリニア軸受の上に取り付けたＸ軸ベース及びＹ軸駆動機構を有するものとし、Ｙ軸レールとＹ軸駆動機構を固定ベースに取り付ける構成が好ましい。また固定ベースはＹ軸方向に伸延するＹ軸レールを保持する２枚のＹ保持部を有するものとし、２枚のＹ保持部をＸ軸方向に互いに離して配置することにより、２枚のＹ保持部に挟まれた第１開口を設けるものとする。
またＸ軸移動機構は、２本の長尺なＸ軸レール、２本のＸ軸レールに取り付けたそれぞれ２個のＸリニア軸受、４個のＸリニア軸受の上に取り付けたＺ軸ベース及びＸ軸駆動機構を有するものとし、Ｘ軸レールとＸ軸駆動機構をＸ軸ベースに取り付ける構成が好ましい。またＸ軸ベースはＸ軸方向に伸延するＸ軸レールを保持する２枚のＸ保持部を有するものとし、２枚のＸ保持部をＹ軸方向に互いに離して配置することにより、２枚のＸ保持部に挟まれた第２開口を設けるものとする。
そして主軸ユニットを第１開口と第２開口を貫通して取り付け、第１開口のＹ軸及びＸ軸方向並びに第２開口のＸ軸方向において、主軸ユニットが開口の片方の端部から他方の端部まで移動可能な構成とすることが好ましい。
本発明は昇降機能付き主軸ユニット及びＺ軸移動機構の主要な部分を、２箇所のＸ保持部によって挟まれた平面内に設けることにより、Ｘ軸ベースに対して均等に負荷がかかるように構成したものである。また主軸ユニット、Ｚ軸移動機構及びＸ軸移動機構の主要な部分を、２箇所のＹ保持部によって挟まれた平面内に設けることにより、固定ベースに対して均等に負荷がかかるように構成したものである。

上記したいずれかの工作機械において、主軸ユニットに工具用スピンドルを取り付けたＣＮＣ工作機械とする。さらに工具用マガジンを取り付けたマシニングセンタとする。
本発明においては工作物を保持した状態にして、主軸ユニットにフライスや砥石などの工具を把捉させ回転させながら、主軸ユニットをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、工作物に対して工具に送り運動と切込運動を与えて、フライス加工や研削加工などを行うことができる。
また工具用マガジンを取り付けてマシニングセンタとすれば、工具用マガジンに保有させた多種類の工具を使用して様々な加工が可能になる。
主軸を移動させることにより主軸で保持した工作物が移動する全範囲を加工空間とし、上記したいずれかの工作機械において、主軸ユニットにチャック用スピンドルを取り付け、加工空間に切削工具若しくは砥石又は切削工具と砥石の両方を取り付けたＣＮＣ工作機械とする。さらに工具又は砥石のいずれかが回転工具又は回転砥石であるＣＮＣ工作機械とする。
切削工具、砥石、回転工具、回転砥石を取り付ける方法にはそれぞれ個別に取り付ける構成も好ましいが、タレットに複数の工具や砥石を取り付けて割り出しを行わせたり、さらにタレット自身を移動させる構成も好ましい。また工具や砥石を多数保持する工具用マガジンを組み込み、工具や砥石を自動交換する構成とすることも好ましい。

上記した工作機械において、主軸ユニットにスピンドルを取り付けることなく、主軸ユニットにクランプ装置を取り付け、さらに加工空間に回転工具若しくは回転砥石又は回転工具と回転砥石の両方を取り付けたＣＮＣ工作機械とする。またクランプ装置が１軸方向又は２軸方向に傾斜可能な傾斜機構を有するＣＮＣ工作機械とする。
本発明によれば、工作物をクランプ装置により保持した状態で、主軸ユニットをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、フライスや砥石などの工具に対して工作物に送り運動と切込運動を与えて、フライス加工や研削加工などを行うことができる。
クランプ装置としては単に工作物をクランプする装置も好ましいが、１軸方向にワークを傾斜させる構成のクランプ装置や、互いに異なる２軸方向に工作物を傾斜させる構成のクランプ装置なども好ましい。
上記したいずれかの工作機械において、互いに向き合う２つの側面に開口をそれぞれ設け、開口を貫通してコンベアを取り付けたコンベア付のＣＮＣ工作機械とする。本発明は加工ラインを構成するために好適なコンベア付のＣＮＣ工作機械としたものである。
上記したいずれかの工作機械において、互いに向き合う２つの側面に開口をそれぞれ設け、開口に重ねて側面材をそれぞれ取り付け、両側面に設けた側面材の間に梁部材を渡し、梁部材に工作物を保持するための保持装置を取り付けたＣＮＣ工作機械とする。
本発明はベッドのない工作機において工作物の保持装置を取り付けるために特に有用である。側面材は開口の全面を覆うものでも開口の一部を覆うものでも構わない。側面材と側面材に取り付ける梁部材は、開口の許す範囲で自由な位置に取り付けることができるため、工作物と保持装置の構成上必要な最小高さを設けつつ、最も固定ベースに近い位置に梁部材を取り付けると機械の強度上有利である。

また上記した側面材を取り付けた工作機械において、側面材にそれぞれ側材穴を設け、側材穴を貫通してコンベアを取り付けたＣＮＣ工作機械とする。本発明も加工ラインを構成するために好適なコンベア付のＣＮＣ工作機械としたものである。
また上記した側面材を取り付けた工作機械において、両側面に取り付けた側面材の間に傾斜機構を設けたＣＮＣ工作機械とする。そして傾斜機構を構成する傾動駆動部を片方の側面材に取り付け、傾動従動部を他方の側板材に取り付け、傾動駆動部と傾動従動部の間を連結梁で連結し、連結梁の上に工作物を保持するための保持装置を取り付ける。本発明によれば傾斜機構によって工作物を傾斜させ、工作物の姿勢を変えて機械加工することが可能になる。
また上記したコンベア付き工作機械を複数台並べ、各コンベア上を乗り継いで工作物を搬送するよう構成した加工ラインとする。さらに上記した工作機械を複数台並べ、複数の工作機械を貫通するコンベアを取り付けた加工ラインとする。
加工ラインを構成する場合に、各工作機械毎にコンベアを設けて各コンベア上を工作物が乗り継いで搬送する構成と、複数の工作機械を貫通するコンベアを設けて工作物を搬送する構成の両方がありいずれも好ましい。
以上に記載したＣＮＣ工作機械はいずれも基本的な構成が同じであるため、同じ制御プログラムを使用して制御することが可能である。

まず始めに本発明に係る工作機械に共通する基本的な構成を実施例１として図１及び図２に示し説明する。切屑回収部８ａを有するベッド８と、ベッド８の上に設けた支柱１０ａと支持壁１０ｂとからなる支持壁等１０によって固定ベース９を支持し、向き合う２つの支持壁１０ｂに大きな開口１０ｃを設けてこれを工作物搬入出用の開口とした。
そして固定ベース９は互いに平行な２枚のＹ保持部９ａと、２枚のＹ保持部９ａを連結するＹ連結部９ｃと、Ｙ軸駆動機構２を保持するＹ駆保持部９ｄからなるものとし、２枚のＹ保持部９ａの間を第１開口９ｂとした。
固定ベース９上にＹ軸レール１１、Ｙリニア軸受１２、Ｘ軸ベース１４、Ｙ軸駆動機構２などで構成するＹ軸移動機構１を取り付ける。２枚のＹ保持部９ａの上にそれぞれＹ軸レール１１をＹ軸に平行にして取り付け、Ｙ駆保持部９ｄの上にＹ駆動機構２のＹ固定サポート２４とＹサーボモータ２１を取り付け、さらにＹ連結部９ｃの上にＹ支持サポート２３を取り付け、予めＹボールネジ２２にＹナット（図示しない）を取り付けた状態にして、Ｙ固定サポート２４とＹ支持サポート２３によりＹボールネジ２２を保持させた。
Ｘ軸ベース１４は互いに平行な２枚のＸ保持部１４ａと、２枚のＸ保持部１４ａを連結する２枚のＸ連結部１４ｃと、Ｘ軸駆動機構４を保持するＸ駆保持部１４ｄとＸ支保持部１４ｅさらにＹナット保持部１４ｆからなるものとし、２枚のＸ保持部１４ａの間を第２開口１４ｂとした。そしてＸ軸ベース１４の４角の下面にＹ軸レール１１に組み付けた４個のＹリニア軸受１２を取り付け、Ｙナット保持部１４ｆの下面にＹナットを固定して取り付けた。

Ｘ軸ベース１４上にＸ軸レール３１、Ｘリニア軸受３２、Ｚ軸ベース３３、Ｘ軸駆動機構４などで構成するＸ軸移動機構３を取り付ける。まずＸ軸ベース１４の２枚のＸ保持部１４ａの上にそれぞれＸ軸レール３１をＸ軸に平行にして取り付け、Ｘ駆保持部１４ｄにＸ軸駆動機構４のＸ固定サポート４４とＸサーボモータ４１を取り付け、Ｘ支保持部１４ｅにＸ支持サポート４３を取り付け、予めＸボールネジ４２にＸナット４２ａを取り付けた状態にして、Ｘ固定サポート４４とＸ支持サポート４３によりＸボールネジ４２を保持させた。
Ｚ軸ベース３３は上フレーム３３ａと下フレーム３３ｂと上下連結部３３ｃとＺレール受部３３ｄからなるものとし、下フレーム３３ｂの下面にＸ軸レール３１に組み付けた４個のＸリニア軸受３２を取り付け、上下連結部３３ｃにＸナット４２ａを取り付けた。
さらにＺ軸ベース３３にＺ軸レール５１、Ｚリニア軸受５２、上静圧ガイド５３、下静圧ガイド５４、Ｚ軸駆動機構６などで構成するＺ軸移動機構５を取り付ける。上フレーム３３ａに上静圧ガイド５３を下フレーム３３ｂに下静圧ガイド５４をそれぞれ取り付け、主軸ユニット７をＺ軸方向に昇降可能にガイドする。
上静圧ガイド５３も下静圧ガイド５４も共に、堰部５３ｃ、５４ｃを設けることにより平面視において均等に分割された３室からなる軸受部５３ａ、５４ａを有するものとし、軸受部５３ａ、５４ａの上下両側に堰部５３ｃ、５４ｃと回収溝５３ｂ、５４ｂとＯリング５３ｄ、５４ｄを有しており、油圧供給装置により圧力２メガパスカルの潤滑油を絞り回路を介してそれぞれ３室からなる軸受部５３ａ、５４ａに供給し、堰部５３ｃ、５４ｃを通過し圧力の低下した潤滑油を回収溝５３ｂ、５４ｂから排出させ、軸受部５３ａ、５４ａと主軸筒７１の外面との間を滑り面として、平面視において主軸ユニット７の全周の大部分をガイドする構成とした。
また上フレームの３３ａの上側にＺ固定サポート６３とＺサーボモータ６１を取り付け、下フレーム３３ｂに軸受を取り付けてこれをＺ支持サポート６４とし、予めＺボールネジ６２にＺナット６２ａを取り付けた状態にして、Ｚ固定サポート６３とＺ支持サポート６４によりＺボールネジ６２を保持させた。
そしてＺレール受部３３ｄにＺ軸レール５１をＺ軸に平行にして取り付け、Ｚ軸レール５１にＺリニア軸受５２を取り付けて、Ｚリニア軸受５２とＺナット６２ａを連結部６２ｂにより連結した。また主軸ユニット７の主軸筒７１とＺナット６２ａを主軸連結部６５により連結した。Ｚ軸レール５１を取り付けたのはＺサーボモータ６１により加えられる水平方向の力が主軸ユニット７に及ばないようにするためである。

本実施例ではＺサーボモータ６１によりＺボールネジ６２が回転駆動され、Ｚナット６２ａがＺ軸の往復方向に移動するため、主軸ユニット７はＺナット６２ａの移動に伴い上静圧ガイド５３と下静圧ガイド５４にガイドされて上下昇降する。
Ｘサーボモータ４１によりＸボールネジ４２が回転駆動され、Ｘナット４２ａがＸ軸の往復方向に移動するため、Ｚ軸移動機構５と主軸ユニット７はＸナット４２ａの移動に伴いＸ軸レール３１上を走行し、第１開口９ｂ及び第２開口１４ｂの隅から隅までＸ軸方向に移動する。
Ｙサーボモータ２１によりＹボールネジ２２が回転駆動され、ＹナットがＹ軸の往復方向に移動するため、Ｘ軸移動機構３、Ｚ軸移動機構５及び主軸ユニット７はＹナットの移動に伴いＹレール１１上を走行し、第１開口９ｂの隅から隅までＹ軸方向に移動する。
Ｙサーボモータ２１、Ｘサーボモータ４１及びＺサーボモータ６１を数値制御し、２台の任意のサーボモータを同時駆動したり３台のサーボモータを同時駆動することにより、主軸ユニット７を２次元又は３次元に自由に移動させることが可能である。
本実施例では主軸ユニット７を上静圧ガイド５３と下静圧ガイド５４により平面視においてほぼ全周方向からガイドし、主軸ユニット７及びＺ軸移動機構５の大部分を２本のＸ軸レール３１によって両側からガイドし、主軸ユニット７、Ｚ軸移動機構５及びＸ軸移動機構３の大部分を２本のＹ軸レール１１により両側からガイドした。
また平面視において４個のＸリニア軸受３２の外側を結んでできる長方形の中に主軸ユニット７及びＺ軸移動機構５の大部分を設け、平面視において４個のＹリニア軸受１２の外側を結んでできる長方形の中に主軸ユニット７、Ｚ軸移動機構５、２本のＸ軸レール３１を含むＸ軸移動機構３の大部分を設けた。
また主軸ユニット７及びＺ軸移動機構５の大部分を、２箇所のＸ保持部１４ａによって挟まれた平面内に設け、主軸ユニット７、Ｚ軸移動機構５及びＸ軸移動機構３の大部分を、２箇所のＹ保持部９ａによって挟まれた平面内に設けた。
以上のように各機構の自重や切削抵抗や研削抵抗による反力等の負荷をできる限り均等に受け持つ構成にしたので、各部材における歪みの発生を防止して精度の高い加工を可能にすることができた。また使用する部材の軽量化を図り可動部の慣性を小さくすることが可能になり、主軸を移動させる場合の移動速度の高速化、起動時の加速時間の短縮化、停止時の減速時間の短縮化、その結果として加工時間の短縮可を実現することができた。

続いて本発明に係る工作機械に共通する基本的な構成についての他の実施例２を図２２に示し説明する。実施例２はベッドが無く、支持壁等２６によって固定ベース９を支持した点で実施例１と異なるものである。重複した記載を避け実施例１と異なる部分についてのみ以下に記載する。
実施例２で使用する支持壁等２６は、支柱２６ａと支持壁２６ｂとからなるものとし、下部に切屑回収部２６ｄを有し、向き合う２つの支持壁２６ｂに大きな開口２６ｃを設けたものである。

実施例１の基本構成を有するマシニングセンタの実施例３を図２、図３及び図７〜９に示し説明する。主軸ユニット７ａは図２及び図３に示したように概円筒形状を有する主軸筒７１と、主軸筒７１の上方内部に取り付けたビルトインモータ７２と、連結シャフトＡ７３と、連結シャフトＢ７４と、主軸筒７１の下方に取り付けた工具用スピンドル９１と、主軸筒７１の上方外部に取り付けた回転シリンダ８３及び回転検知ユニット８０などで構成した。
ビルトインモータ７２はカートリッジケース７２ａに収納したステータ７２ｂとロータ７２ｃを有するものとし、ロータ７２ｃの内側に取り付けた中空部７３ｂを有する連結シャフトＡ７３を回転駆動する構成とした。そしてカートリッジケース７２ａの下側に取り付けた軸受ケース７２ｅ内の軸受７２ｄとカートリッジケース７２ａの上側に取り付けた軸受ケース７２ｆ内の軸受７２ｇにより連結シャフトＡ７３を回転自由に保持した。さらに軸受ケース７２ｆの上側において連結シャフトＡ７３に回転検知ユニット８０とシリンダ台８２を取り付けナット８２ａを締めて固定した。
工具用スピンドル９１の軸９１ｂに連結リング７６とキー７６ａを取り付けてナット７７を締めて固定し、押ロッド９１ｃの雄ネジ９１ｄに穴８４ｄを有する連結ドローバ８４の雌ネジＡ８４ａを締めて固定した後に、連結リング７６に連結シャフトＢ７４の下端部を取り付ける。連結シャフトＢ７４は中空部７４ｅと上側凹部７４ａと下側凹部７４ｂを有するものとし、上側凹部７４ａの外周及び下側凹部７４ｂの外周が太く中央部７４ｃの外周が細い形状とし、中央部７４ｃの外周と下側凹部７４ｂの外周との間の段差面７４ｆからボルト７４ｄを挿入して連結シャフトＢ７４を連結リング７６に結合する。このとき軸９１ｂの上部とナット７７は下側凹部７４ｂの中に収まる。
連結シャフトＢ７４の上側凹部７４ａの中にメカロック７５を入れた後に、連結ドローバ８４を連結シャフトＡの中空部７３ｂに貫通させつつ、工具用スピンドル９１を下側から主軸筒７１の中に挿入し、ボルト締めにより主軸筒７１の下端にフランジ９１ａを取り付ける。連結シャフトＢの上側凹部７４ａの中にあるメカロックの中空部７５ｂに連結シャフトＡの下端部７３ａを挿入した状態にして、主軸筒７１の作業穴７１ａから手を入れてメカロックのボルト７５ａを締め、連結シャフトＡの下端部７３ａと連結シャフトＢの上側凹部７４ａとを連結する。
さらに連結ドローバ８４の上端の雄ネジ８４ｃを回転シリンダ８３の雌ねじに挿入して締めて固定し、回転シリンダ８３をシリンダ台８２に取り付け、さらに回転シリンダ８３に回転継手８１を取り付けて圧縮空気の配管を行った。

実施例３の主軸ユニット７ａはビルトインモータ７２の回転力が、連結シャフトＡ７３
、メカロック７５、連結シャフトＢ７４及び連結リング７６を介して工具用スピンドルの軸９１ｂを回転させ、回転シリンダ８３の押引力が連結ドローバ８４を介して工具用スピンドルの押しロッド９１ｃを押し引きして、工具９５のプルスタットを開放・把捉する。回転継手８１に供給した圧縮空気は連結ドローバの穴８４ｄを通って押しロッド９１ｃに供給される。
実施例３のマシニングセンタ１５は図７〜９に示したようにＹ軸移動機構１、Ｘ軸移動機構３、Ｚ軸移動機構５、ベッド８、固定ベース９、支持壁等１０などからなる実施例１の構成において主軸ユニット７ａを使用したものである。
さらに機械の後側に工具用マガジン７９を設け、開口１０ｃを貫通させてベッド８の上を２列のチェンが往復とも通過するコンベア９７を設けた。またコンベア９７の途中には工作物９６ａのストッパ９８と保持装置９９を取り付けた。
工作物９６ａはコンベア９７上を走行し、ストッパ９８により位置決めされた状態でコンベア９７と共に停止する。その後保持装置９９により工作物９６ａを保持し、主軸ユニット７ａで把捉した工具９５を回転させながら、主軸ユニット７ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、工作物９６ａに対して工具９５に送り運動と切込運動を与えてフライス加工などを行うことができる。
複数の工具を使用して加工する場合は、主軸ユニット７ａを移動させ工具交換位置７９ａにおいて、工具用マガジン７９の空いた保管部に使用済みの工具９５を入れ、工具用マガジン７９に保管していた他の工具９５ａを工具用スピンドル９１で把捉して、さらに工具９５ａによる他の加工を行うことができる。
実施例３では工具用マガジン７９に多種類の工具を保管させているので、多種類の工具を使用した加工が可能である。加工後の工作物９６ａはコンベア９７によって搬出され次の工程に運ばれる。

旋盤１６の実施例４を図３、図４及び図１０〜１２に示し説明する。主軸ユニット７ｂは実施例３の主軸ユニット７ａに対して工具用スピンドル９１ではなくチャック用スピンドル９２を取り付けた点で異なる。重複した記載を避け実施例３と異なる部分についてのみ以下に記載する。
チャック用スピンドル９２の軸９２ｂに連結リング７６とキー７６ａを取り付けナット７７を締めて固定し、ドローバ９２ｃの雄ネジ９２ｄに連結ドローバ８４の雌ネジＢ８４ｂを締めて固定した後に、連結リング７６に連結シャフトＢ７４の下端部を取り付ける。このとき軸９２ｂの上部とナット７７は下側凹部７４ｂの中に収まる。
連結シャフトＢ７４の上側凹部７４ａの中にメカロック７５を入れた後に、連結ドローバ８４を連結シャフトＡの中空部７３ｂを貫通させつつ、チャック用スピンドル９２を下側から主軸筒７１の中に挿入し、ボルト締めにより主軸筒７１の下端にフランジ９２ａを取り付ける。チャック用スピンドル９２にはチャック７８を取り付け工作物９６ｂを保持する。
実施例４の主軸ユニット７ｂはビルトインモータ７２の回転力が、連結シャフトＡ７３
、メカロック７５、連結シャフトＢ７４及び連結リング７６を介してチャック用スピンドルの軸９２ｂを回転させ、回転シリンダ８３の押引力が連結ドローバ８４を介してチャック用スピンドルのドローバ９２ｃを押し引きする。
実施例４の旋盤１６は図１０〜１２に示したようにＹ軸移動機構１、Ｘ軸移動機構３、Ｚ軸移動機構５、ベッド８、固定ベース９、支持壁等１０などからなる実施例１の構成において主軸ユニット７ｂを使用したものである。
さらに機械の加工空間であって後側及び左右の位置に複数の切削工具９５ｂを取り付け、開口１０ｃを貫通させてベッド８の上を２列のチェンが往復とも通過するコンベア９７を設けた。またコンベア９７の途中には工作物９６ａのストッパ９８を取り付け停止位置をＡステーション９７ａとし、搬送方向前方にＡステーションとは重ならない位置にＢステーション９７ｂを設けた。
工作物９６ａはコンベア９７上を走行し、ストッパ９８により位置決めされた状態でコンベア９７と共にＡステーション９７ａに停止する。その後主軸ユニット７ｂのチャック用スピンドル９２に取り付けたチャック７８により工作物９６ａを保持し、チャック７８で保持した工作物９６ａを回転させながら、主軸ユニット７ｂをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、切削工具９５ｂに対して工作物９６ａに送り運動と切込運動を与えて切削加工を行うことができる。
実施例４では多種類の切削工具９５ｂを取り付けたので、多種類の工具による切削加工が可能である。加工後の工作物９６ａはＢステーション９７ｂに置かれ、主軸ユニット７ｂはＡステーション９７ａに移動して次に加工する工作物９６ａを保持する。その後加工後の工作物９６ａをコンベア９７によって搬出し、次に加工する工作物９６ａをＡステーション９７ａに搬入する。

研削盤１７の実施例５を図３、図４及び図１３〜１５に示し説明する。実施例５の研削盤１７は実施例４で切削工具９５ｂを取り付けた構成が、切削工具９５ｂではなく回転砥石９５ｄを取り付けた点で異なる。重複した記載を避け実施例３と異なる部分についてのみ記載する。
実施例５では機械の加工空間であって後側及び左右の位置に複数の回転砥石９５ｄを取り付けた。
工作物９６ａはコンベア９７上を走行し、ストッパ９８により位置決めされた状態でコンベア９７と共にＡステーション９７ａに停止する。その後主軸ユニット７ｂのチャック用スピンドル９２に取り付けたチャック７８により工作物９６ａを保持し、チャック７８で保持した工作物９６ａを回転させながら又は回転させないで、主軸ユニット７ｂをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、回転砥石９５ｄに対して工作物９６ａに送り運動と切込運動を与えて研削加工を行うことができる。
実施例５では多種類の回転砥石９５ｄを取り付けたので、多種類の砥石による研削加工が可能である。

複合加工機１８の実施例６を図３、図４及び図１６〜１８に示し説明する。実施例６の複合加工機１８は実施例４又は実施例５の発明に対して切削工具９５ｂと回転砥石９５ｄの両方を取り付けた点で構成が異なる。重複した記載を避け実施例４及び実施例５と異なる部分についてのみ記載する。
実施例６では機械の加工空間であって後側及び左右の位置に複数の切削工具９５ｂと複数の回転砥石９５ｄを取り付けた。
工作物９６ａはコンベア９７上を走行し、ストッパ９８により位置決めされた状態でコンベア９７と共にＡステーション９７ａに停止する。その後主軸ユニット７ｂのチャック用スピンドル９２に取り付けたチャック７８により工作物９６ａを保持し、チャック７８で保持した工作物９６ａを回転させながら又は回転させないで、主軸ユニット７ｂをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、切削工具９５ｂ及び回転砥石９５ｄに対して工作物９６ａに送り運動と切込運動を与えて、切削加工と研削加工の両方を行うことができる。
実施例６では多種類の切削工具９５ｂと多種類の回転砥石９５ｄを取り付けたので、多種類の切削工具９５ｂと回転砥石９５ｄによる複合的な加工が可能である。

ロボット加工機１９の実施例７を図５、図６及び図１９〜２１に示し説明する。実施例７の主軸ユニット７ｃは実施例６の主軸ユニット７ｂからチャック用スピンドル９２、連結シャフトＢ７４、連結ドローバ８４などを取り外し、主軸筒７１の下端にクランプベース９３ａをボルト締めにより取り付け、さらにクランプシリンダ９３ｂ、位置決めピン９３ｃ及び爪９３ｄなどからなるクランプ装置９３を取り付け、位置決めピン９３ｃにより工作物９６ｃの位置精度を確保しつつ、主軸ユニット７ｃにより工作物９６ｃを保持可能な構成にした。このときクランプシリンダ９３ｂへの配管は作業穴７１ａから主軸筒７１の中に配管して、配管が邪魔にならないように構成した。また実施例６では切削工具９５ｂを取り付けたが実施例７では、切削工具９５ｂではなく回転工具９５ｃを取り付けた点で異なる。重複した記載を避け実施例６と異なる部分についてのみ記載する。
工作物９６ａはコンベア９７上を走行し、ストッパ９８により位置決めされた状態でコンベア９７と共にＡステーション９７ａに停止する。その後主軸ユニット７ｃのクランプ装置９３により工作物９６ａを保持する。このとき位置決めピン９３ｃで工作物９６ａの位置精度を確保することができる。
主軸ユニット７ｃをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、回転工具９５ｃ又は回転砥石９５ｄに対して、クランプ装置９３により保持した工作物９６ａに送り運動と切込運動を与えて、切削加工と研削加工の両方を行うことができる。
実施例７では多種類の回転工具９５ｃと多種類の回転砥石９５ｄを取り付けたので、多種類の回転工具９５ｃと回転砥石９５ｄによる複合的な加工が可能である。
また図６に示したように第１傾斜方向９４ａの傾斜機構９４ｂと第２傾斜方向９４ｃの傾斜機構９４ｄを有するクランプ機構９４を取り付けると、工作物９６ｄの角度を自由に変えてさらに複合的な加工を行うことができる。

実施例２に記載した基本的構成を有するマシニングセンタ３７の実施例８を図２３〜図２５に示し説明する。
実施例８のマシニングセンタ３７は、実施例３に記載したマシニングセンタ１５がベッド８と支持壁等１０により固定ベース９を支持しているのに対して、ベッドのない支持壁等２６で固定ベース９を支持している点で異なる。重複した記載を避け実施例３と異なる部分についてのみ以下に記載する。
実施例８では、開口２６ｃの全面を覆う側面材２８を両方の開口２６ｃに取り付け、２つの側面材２８の間に梁部材２９を渡し、梁部材２９の上に保持装置２７を取り付けたコンベアの無いマシニングセンタ３７である。
マシニングセンタ３７では人力、ロボット又はシュートなどにより工作物９６ａを搬入し、保持装置２７により工作物９６ａを保持した状態にして、主軸ユニット７ａで把捉した工具９５を回転させながら、主軸ユニット７ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、工作物９６ａに対して工具９５に送り運動と切込運動を与えてフライス加工などを行うことができる。
加工後の工作物９６ａはロボット、人力又はシュートなどにより次の工程に搬出する。

実施例２に記載した基本的構成を有するマシニングセンタ３８の実施例９を図２６〜図２８に示し説明する。
実施例９のマシニングセンタ３８は、実施例８に記載したマシニングセンタ３７の構成に対して、コンベア９７を取り付けた点で異なる。重複した記載を避け実施例８と異なる部分についてのみ以下に記載する。
実施例９では、開口２６ｃの全面を覆う側面材３５を両方の開口２６ｃに取り付け、２つの側面材３５の間に梁部材２９を渡し、梁部材２９の上に保持装置２７を取り付けた。また２つの側面材３５には側材穴３５ａを明けておき、側材穴３５ａを貫通させて梁部材２９の上側を２列のチェンが往復とも通過するコンベア９７を設けたマシニングセンタ３８である。
マシニングセンタ３８では工作物９６ａはコンベア９７上を走行し、ストッパ９８により位置決めされた状態でコンベア９７と共に停止する。その後保持装置２７により工作物９６ａを保持し、主軸ユニット７ａで把捉した工具９５を回転させながら、主軸ユニット７ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、工作物９６ａに対して工具９５に送り運動と切込運動を与えてフライス加工などを行うことができる。
加工後の工作物９６ａはコンベア９７によって搬出され次の工程に運ばれる。

実施例２に記載した基本的構成を有するマシニングセンタ３９の実施例１０を図２９〜図３１に示し説明する。
実施例１０のマシニングセンタ３９は、実施例３に記載したマシニングセンタ１５がベッド８と支持壁等１０により固定ベース９を支持しているのに対して、ベッドのない支持壁等２６で固定ベース９を支持している点で異なる。重複した記載を避け実施例３と異なる部分についてのみ以下に記載する。
実施例１０では、開口２６ｃの全面を覆う側面材３６を両方の開口２６ｃに取り付け、２つの側面材３６の間に傾斜機構３０を設けた。傾斜機構３０は傾斜駆動部３０ａと傾斜従動部３０ｂと連結梁３０ｃとからなるものとし、片方の側面材３６に傾斜駆動部３０ａを他方の側面材３６に傾斜従動部３０ｂをそれぞれ取り付けた。そして連結梁３０ｃを傾斜駆動部３０ａと傾斜従動部３０ｂの間に渡し、連結梁３０ｃの上に保持装置２７を取り付けたマシニングセンタ３９である。
マシニングセンタ３９の傾斜機構３０は、傾斜方向３０ｄについて自由な角度に保持装置２７と工作物９６ａを位置決めすることができるので、任意の角度に傾斜させて保持装置２７により工作物９６ａを保持した状態にして、主軸ユニット７ａで把捉した工具９５を回転させながら、主軸ユニット７ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、工作物９６ａに対して工具９５に送り運動と切込運動を与えてフライス加工などを行うことができる。
工作物９６ａはロボット、人力又はシュートなどにより搬入し加工後に搬出する。

以上に記載した実施例３〜実施例７及び実施例９の機械を複数台並べた加工ラインとし、各機械のコンベア９７を乗り継いで工作物９６ａを搬送する構成とする。また個別にコンベア９７を設けることなく複数の機械を貫通する１本のコンベアを設けた加工ラインとする。
このように構成した加工ラインでは工作物９６ａを旋盤１６に搬送し、工作物の下面側から切削加工などを行い、続いてマシニングセンタ１５、３８に搬送し工作物の上面側からフライス加工などを行い、さらにロボット加工機１９に搬送しドリル穴明け加工などを行った後に研削盤１７に搬送して研削加工するなど、部品製作に必要な一連の加工を連続して行う加工ラインを得ることができる。

本発明は工作機械を製造販売する産業や機械加工品を製造する産業だけでなく、機械加工プラントをエンジニアリングする産業においても利用される。

本発明の基本構成を示した斜視図である。 主軸ユニットの断面図である。 主軸ユニットを構成する部品毎に分解して示した断面図である。 主軸ユニットの一部断面図である。 主軸ユニットの一部断面図である。 主軸ユニットの一部の正面図及び側面図を示した図である。 マシニングセンタの正面図である。 マシニングセンタの側面図である。 図８のＪ−Ｊ視断面図である。 旋盤の正面図である。 旋盤の側面図である。 図１１のＫ−Ｋ視断面図である。 研削盤の正面図である。 研削盤の側面図である。 図１４のＬ−Ｌ視断面図である。 複合加工機の正面図である。 複合加工機の側面図である。 図１７のＭ−Ｍ視断面図である。 ロボット加工機の正面図である。 ロボット加工機の側面図である。 図２０のＮ−Ｎ視断面図である。 他の基本構成の実施例を示した斜視図である。 マシニングセンタの正面図である。 マシニングセンタの側面図である。 図２４のＰ−Ｐ視断面図である。 マシニングセンタの正面図である。 マシニングセンタの側面図である。 図２７のＲ−Ｒ視断面図である。 マシニングセンタの正面図である。 マシニングセンタの側面図である。 図３０のＳ−Ｓ視断面図である。

符号の説明

１ ：Ｙ軸移動機構 ２ ：Ｙ軸駆動機構 ３ ：Ｘ軸移動機構
４ ：Ｘ軸駆動機構 ５ ：Ｚ軸移動機構 ６ ：Ｚ軸駆動機構
７ ：主軸ユニット ７ａ：主軸ユニット ７ｂ：主軸ユニット
７ｃ：主軸ユニット ８ ：ベッド ８ａ：切屑回収部
９ ：固定ベース ９ａ：Ｙ保持部 ９ｂ：第１開口
９ｃ：Ｙ連結部 ９ｄ：Ｙ駆保持部 １０ ：支持壁等
１０ａ：支柱 １０ｂ：支持壁 １０ｃ：開口
１１ ：Ｙ軸レール １２ ：Ｙリニア軸受 １４ ：Ｘ軸ベース
１４ａ：Ｘ保持部 １４ｂ：第２開口 １４ｃ：Ｘ連結部
１４ｄ：Ｘ駆保持部 １４ｅ：Ｘ支保持部 １４ｆ：Ｙナット保持部
１５ ：マシニングセンタ １６ ：旋盤 １７ ：研削盤
１８ ：複合加工機 １９ ：ロボット加工機 ２１ ：Ｙサーボモータ
２２ ：Ｙボールネジ ２３ ：Ｙ支持サポート ２４ ：Ｙ固定サポート
２６ ：支持壁等 ２６ａ：支柱 ２６ｂ：支持壁
２６ｃ：開口 ２６ｄ：切屑回収部 ２７ ：保持装置
２８ ：側面材 ２９ ：梁部材 ３０ ：傾斜機構
３０ａ：傾斜駆動部 ３０ｂ：傾斜従動部 ３０ｃ：連結梁
３０ｄ：傾斜方向 ３１ ：Ｘ軸レール ３２ ：Ｘリニア軸受
３３ ：Ｚ軸ベース ３３ａ：上フレーム ３３ｂ：下フレーム
３３ｃ：上下連結部 ３３ｄ：Ｚレール受部 ３５ ：側面材
３５ａ：側材穴 ３６ ：側面材 ３７ ：マシニングセンタ
３８ ：マシニングセンタ ３９ ：マシニングセンタ ４１ ：Ｘサーボモータ
４２ ：Ｘボールネジ ４２ａ：Ｘナット ４３ ：Ｘ支持サポート
４４ ：Ｘ固定サポート ５１ ：Ｚ軸レール ５２ ：Ｚリニア軸受
５３ ：上静圧ガイド ５３ａ：軸受部 ５３ｂ：回収溝
５３ｃ：堰部 ５３ｄ：Ｏリング ５４ ：下静圧ガイド
５４ａ：軸受部 ５４ｂ：回収溝 ５４ｃ：堰部
５４ｄ：Ｏリング ６１ ：Ｚサーボモータ ６２ ：Ｚボールネジ
６２ａ：Ｚナット ６２ｂ：連結部 ６３ ：Ｚ固定サポート
６４ ：Ｚ支持サポート ６５ ：主軸連結部 ７１ ：主軸筒
７１ａ：作業穴 ７２ ：ビルトインモータ
７２ａ：カートリッジケース ７２ｂ：ステータ
７２ｃ：ロータ ７２ｄ：軸受 ７２ｅ：軸受ケース
７２ｆ：軸受ケース ７２ｇ：軸受 ７３ ：連結シャフトＡ
７３ａ：下端部 ７３ｂ：中空部 ７４ ：連結シャフトＢ
７４ａ：上側凹部 ７４ｂ：下側凹部 ７４ｃ：中央部
７４ｄ：ボルト ７４ｅ：中空部 ７４ｆ：段差部
７５ ：メカロック ７５ａ：ボルト ７５ｂ：中空部
７６ ：連結リング ７６ａ：キー ７７ ：ナット
７８ ：チャック ７９ ：工具用マガジン ７９ａ：工具交換位置
８０ ：回転検知ユニット ８１ ：回転継手 ８２ ：シリンダ台
８２ａ：ナット ８３ ：回転シリンダ ８４ ：連結ドローバ
８４ａ：雌ネジＡ ８４ｂ：雌ネジＢ ８４ｃ：雄ネジ
８４ｄ：穴 ９１ ：工具用スピンドル ９１ａ：フランジ
９１ｂ：軸 ９１ｃ：押ロッド ９１ｄ：雄ネジ
９２ ：チャック用スピンドル ９２ａ：フランジ
９２ｂ：軸 ９２ｃ：ドローバ ９２ｄ：雄ネジ
９３ ：クランプ装置 ９３ａ：クランプベース ９３ｂ：クランプシリンダ
９３ｃ：位置決めピン ９３ｄ：爪 ９４ ：クランプ装置
９４ａ：第１傾斜方向 ９４ｂ：傾斜機構 ９４ｃ：第２傾斜方向
９４ｄ：傾斜機構 ９５ ：工具 ９５ａ：他の工具
９５ｂ：切削工具 ９５ｃ：回転工具 ９５ｄ：回転砥石
９６ａ：工作物 ９６ｂ：工作物 ９６ｃ：工作物
９６ｄ：工作物 ９７ ：コンベア ９７ａ：Ａステーション
９７ｂ：Ｂステーション ９８ ：ストッパ ９９ ：保持装置

Claims (18)

1. 主軸軸線方向であるＺ軸を垂直に構成した主軸ユニットと、前記主軸ユニットをガイドして昇降駆動するＺ軸移動機構とからなる昇降機能付き主軸ユニットであって、
   前記Ｚ軸移動機構のガイドは平面視において３方向以上の方向から前記主軸ユニットをガイドする構成、又は主軸ユニットの外周面と前記外周面の一部をカバーする静圧ガイドの軸受部との間を滑り面とし、高圧の潤滑流体を前記軸受部に強制的に流すことにより、平面視において前記主軸ユニットの全周若しくは全周の大部分をガイドする構成のいずれかの構成としたことを特徴とする昇降機能付き主軸ユニット。
2. 請求項１に記載した主軸ユニットにおいてモータと前記モータによって回転駆動される連結シャフトを有するものとし、工具用スピンドルとチャック用スピンドルのいずれも取り付け可能な構成とし、前記工具用スピンドルの軸と前記チャック用スピンドルの軸にそれぞれ連結リングを取り付け、前記連結リングに対する前記連結シャフトの取り付け関係を共通化し、前記工具用スピンドルを取り付けた場合又は前記チャック用スピンドルを取り付けた場合の、いずれの場合であっても前記連結シャフトによりスピンドルの軸を回転駆動することを可能にしたことを特徴とする昇降機能付き主軸ユニット。
3. 請求項２に記載した主軸ユニットにおいて回転シリンダと前記回転シリンダによって押し引きされる連結ドローバを有するものとし、前記連結ドローバにはネジＡとネジＢを設け、工具用スピンドルの押しロッドに対して前記ネジＡにより結合し、チャック用スピンドルのドローバに対して前記ネジＢにより結合する構成とし、工具用スピンドルを取り付けた場合又はチャック用スピンドルを取り付けた場合の、いずれの場合であっても前記連結ドローバにより前記押しロッド又は前記ドローバを押し引きすることを可能にしたことを特徴とする昇降機能付き主軸ユニット。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載した昇降機能付き主軸ユニットと、水平方向であるＸ軸方向に昇降機能付き前記主軸ユニットを移動させるＸ軸移動機構と、Ｘ軸方向に対して直角の水平方向であるＹ軸方向に昇降機能付き前記主軸ユニット及び前記Ｘ軸移動機構を移動させるＹ軸移動機構とを有する工作機械であって、
   前記Ｘ軸移動機構及び前記Ｙ軸移動機構はいずれも２本のレールを有し、前記レール毎にそれぞれ２個のリニア軸受を設けることにより、前記Ｘ軸移動機構及び前記Ｙ軸移動機構はいずれも４個のリニア軸受を有するものとし、
   前記Ｘ軸移動機構の有する２本のＸ軸レールの間に第２開口を設け、平面視において４個のＸリニア軸受の外側を結んでできる長方形の中に前記主軸ユニットを設け、前記主軸ユニットは前記第２開口を貫通するよう構成し、
   前記Ｙ軸移動機構の有する２本のＹ軸レールの間に第１開口を設け、平面視において４個のＹリニア軸受の外側を結んでできる長方形の中に前記主軸ユニット及び２本の前記Ｘ軸レールを設け、前記主軸ユニットは前記第１開口を貫通するよう構成し、
   前記Ｘ軸移動機構、前記Ｙ軸移動機構及び前記Ｚ軸移動機構の移動を数値制御したことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
5. 請求項４に記載した工作機械であってベッドと、前記ベッドからＺ軸上方に適宜離して設けた固定ベースと、前記固定ベースを支持する支柱、支持壁又は支柱と支持壁の組み合わせのいずれかである支持壁等を有するものとし、
   前記固定ベースはＹ軸方向に伸延するＹ軸レールを保持する２枚のＹ保持部を有するものとし、前記２枚のＹ保持部をＸ軸方向に互いに離して配置することにより、前記２枚のＹ保持部に挟まれた第１開口を設け、
   前記Ｙ軸移動機構はＸ軸ベースを有するものとし、前記Ｘ軸ベースはＸ軸方向に伸延するＸ軸レールを保持する２枚のＸ保持部を有するものとし、前記２枚のＸ保持部をＹ軸方向に互いに離して配置することにより、前記２枚のＸ保持部に挟まれた第２開口を設けたことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
6. 請求項４に記載した工作機械であって固定ベースと、前記固定ベースを支持する支柱、支持壁又は支柱と支持壁の組み合わせのいずれかである支持壁等を有するものとし、
   前記固定ベースはＹ軸方向に伸延するＹ軸レールを保持する２枚のＹ保持部を有するものとし、前記２枚のＹ保持部をＸ軸方向に互いに離して配置することにより、前記２枚のＹ保持部に挟まれた第１開口を設け、
   前記Ｙ軸移動機構はＸ軸ベースを有するものとし、前記Ｘ軸ベースはＸ軸方向に伸延するＸ軸レールを保持する２枚のＸ保持部を有するものとし、前記２枚のＸ保持部をＹ軸方向に互いに離して配置することにより、前記２枚のＸ保持部に挟まれた第２開口を設けたことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
7. 請求項４〜請求項６のいずれかに記載した工作機械において、主軸ユニットに工具用スピンドルを取り付けたことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
8. 請求項７に記載した工作機械において、工具用マガジンを取り付けたことを特徴とするマシニングセンタ。
9. 主軸を移動させることにより前記主軸で保持した工作物が移動する全範囲を加工空間とし、請求項４〜請求項６のいずれかに記載した工作機械において、主軸ユニットにチャック用スピンドルを取り付け、前記加工空間のいずれかの位置に切削工具若しくは砥石又は切削工具と砥石の両方を取り付けたことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
10. 請求項９に記載した工作機械において、切削工具又は砥石のいずれかが回転工具又は回転砥石であることを特徴とするＣＮＣ工作機械。
11. 請求項４〜請求項６のいずれかに記載した工作機械において、主軸ユニットにスピンドルを取り付けることなく、前記主軸ユニットにクランプ装置を取り付け、さらに加工空間のいずれかに回転工具若しくは回転砥石又は回転工具と回転砥石の両方を取り付けたことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
12. 請求項１１に記載した工作機械において、クランプ装置が１軸方向又は２軸方向に傾斜可能な傾斜機構を有することを特徴とするＣＮＣ工作機械。
13. 請求項４〜請求項１２のいずれかに記載した工作機械において、互いに向き合う２つの側面に開口をそれぞれ設け、前記開口を貫通してコンベアを取り付けたことを特徴とするコンベア付のＣＮＣ工作機械
14. 請求項４〜請求項１２のいずれかに記載した工作機械において、互いに向き合う２つの側面に開口をそれぞれ設け、前記開口に重ねて側面材をそれぞれ取り付け、両側面に取り付けた前記側面材の間に梁部材を渡し、前記梁部材に工作物を保持するための保持装置を取り付けたことを特長とするＣＮＣ工作機械。
15. 請求項１４に記載した工作機械において、側面材にそれぞれ側材穴を設け、前記側材穴を貫通してコンベアを取り付けたことを特徴とするコンベア付のＣＮＣ工作機械。
16. 請求項４〜請求項１２のいずれかに記載した工作機械において、互いに向き合う２つの側面に開口をそれぞれ設け、前記開口に重ねて側面材をそれぞれ取り付け、両側面に取り付けた前記側面材の間に傾斜機構を設け、前記傾斜機構は傾斜駆動部と傾斜従動部及び前記傾斜駆動部と前記傾斜従動部を連結する連結梁とからなるものとし、前記連結梁に工作物を保持するための保持装置を取り付けたことを特長とするＣＮＣ工作機械。
17. 請求項１３又は請求項１５に記載した工作機械を複数台並べ、各コンベア上を乗り継いで工作物を搬送するように構成したことを特徴とする加工ライン。
18. 請求項４〜請求項１２又は請求項１４のいずれかに記載した複数の工作機械を並べ、複数の前記工作機械を貫通するコンベアを取り付けたことを特徴とする加工ライン。

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