JP2011025386A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】テーブルを駆動する際に、その移動方向と平行な鉛直面内においてテーブルが回転方向に変位するのを抑制することができる工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械１は、ベッド１１と、ベッド１１上にＺ軸方向へ移動自在に配設され、ワークＷを固定可能に構成されたテーブル１４と、テーブル１４をＺ軸方向へ送る為の送り機構３５とを備える。送り機構３５は、ベッド１１のＸ軸方向における両端部に、互いに平行に配設された２つのボールねじ３６と、ベッド１１に配設され、各ボールねじ３６をその軸線中心に回転させる駆動モータ３７と、各ボールねじ３６にそれぞれ螺合し、テーブル１４に固設された２つのナット３８とから構成され、各ボールねじ３６は、それぞれ異なる高さ位置に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベッドと、このベッド上に水平方向に移動自在に配設されたテーブルと、このテーブルを送る送り機構とを備え、前記送り機構が、前記テーブルの移動方向と垂直な方向におけるベッドの両端部に配設された２つのボールねじによって前記テーブルを駆動するように構成された工作機械に関する。

従来、前記工作機械として、例えば、特開２００５−３４９１９号公報に開示されたものが知られている。この工作機械は、ベッドと、水平な第１軸方向及びこの第１軸方向と直交する水平な第２軸方向へ移動自在にベッド上に設けられるテーブルであって、前記第１軸方向へ移動自在にベッド上に配設されたサドルと、前記第２軸方向へ移動自在にサドル上に配設され、ワークが載置されるテーブル本体とからなるテーブルと、ベッド上に固設されたコラムと、上下方向たる第３軸方向へ移動自在にコラムによって支持された主軸頭と、主軸頭の下端に回転自在に支持され、工具が装着される主軸と、前記第１軸方向へサドルを送る第１送り機構と、前記第２軸方向へテーブル本体を送る第２送り機構と、前記第３軸方向へ主軸頭を送る第３送り機構とを備える。

ここで、前記第１送り機構は、前記第２軸方向におけるベッドの両端部に互いに平行に配設された２つのボールねじと、各ボールねじをその軸線中心にそれぞれ回転させる２つの駆動モータと、各ボールねじにそれぞれ螺合し、サドルの前記第２軸方向における両端部に固設された２つのナットとから構成され、前記各ボールねじが同一高さ位置に配置されている。

そして、この工作機械では、各駆動モータにより各ボールねじが駆動されて回転すると、サドルの両端部が駆動されてこのサドルが第１軸方向へ移動するので、各ボールねじの軸線を含む水平面と平行な面内におけるサドル（テーブル）の回転方向の変位が抑制される。

特開２００５−３４９１９号公報

しかしながら、上記従来の工作機械では、上述のように、各ボールねじの軸線を含む水平面と平行な面内におけるテーブルの回転方向の変位が抑制されるものの、以下に説明するような問題があった。即ち、サドル，テーブル本体及びワークを含む構造体の重心位置と、各ボールねじの軸線を含む水平面とが離れているため、テーブルの駆動時に、前記第１軸と平行な鉛直面内における前記構造体の回転方向の変位（倒れ方向の変位）についてはこれを抑制することができなかった。特に、大きなワークがテーブルに載置された場合には、前記構造体の重心位置が高くなって、この重心位置と各ボールねじの軸線を含む水平面とが更に離れるため、このような問題がより顕著に現れる。

本発明は、以上の実情に鑑み、なされたものであって、テーブルを駆動する際に、その移動方向と平行な鉛直面内においてテーブルが回転方向に変位するのを抑制することができる工作機械の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
ベッドと、該ベッド上に水平方向へ移動自在に配設され、ワークを固定可能に構成されたテーブルとを備えると共に、該テーブルを、その移動方向へ送る為の手段であって、前記テーブルの移動方向と直交する方向における、前記ベッド上の両端部にて、互いに平行に配設された２つのボールねじと、前記ベッドに配設され、前記各ボールねじをその軸線中心に回転させる駆動機構と、前記各ボールねじにそれぞれ螺合し、前記テーブルに固設された２つのナットとから構成される送り手段を備えた工作機械において、
前記各ボールねじは、それぞれ異なる高さ位置に配置されてなることを特徴とする工作機械に係る。

この工作機械では、送り手段の２つのボールねじがそれぞれ異なる高さ位置に配置されているので、各ボールねじの軸線を含む平面が傾斜し、傾斜した分だけ、テーブルとこのテーブルに固定されたワークとを少なくとも含む構造体の重心位置と、各ボールねじの軸線を含む平面とを接近させることができる。これにより、前記構造体の重心位置により近い位置を駆動することが可能となり、テーブルの駆動時に、テーブルの移動方向と平行な鉛直面内において前記構造体の回転方向の変位（倒れ方向の変位）が生じるのを抑制することができる。したがって、この工作機械ではワークを高精度に加工することができる。

尚、前記ベッドは、前記ボールねじの一方が配設される部分の高さ位置が、前記ボールねじの他方が配設される部分の高さ位置よりも高く形成されていても良い。このようにすれば、例えば、ベッドの上面から離れた上方位置でボールねじを支持しなくても、各ボールねじの配置高さをそれぞれ異ならせることができるので、各ボールねじをそれぞれ異なる高さ位置に配置するのに好都合である。

また、前記ボールねじの一方が、少なくとも前記テーブルと該テーブルに固定されたワークとを含む構造体の重心位置よりも高い位置に配置され、前記ボールねじの他方が、前記構造体の重心位置よりも低い位置に配置されていても良い。このようにすれば、各ボールねじの軸線を含む平面がより大きく傾斜して、この平面と前記構造体の重心位置とをより接近させることができるので、テーブルの移動方向と平行な鉛直面内における前記構造体の回転方向の変位を更に抑制することができる。

ここで、ボールねじの一方を前記構造体の重心位置よりも高い位置に配置し、ボールねじの他方を前記構造体の重心位置よりも低い位置に配置するには、例えば、ボールねじの一方をテーブルの上部（より好ましくは上面）と同じ高さ位置又はテーブルよりも上方に配置し、ボールねじの他方をテーブルの下部（より好ましくは下面）と同じ高さ位置又はテーブルよりも下方に配置すると良い。

また、前記工作機械は、前記ベッドの上面、前記テーブル、及び前記ワークが加工され得る加工領域を囲むカバー体を備え、該カバー体の開口部は、前記ボールねじの他方が配設された前記ベッドの端部側に形成されていても良い。このようにすれば、オペレータは、ボールねじの他方が配設されたベッドの端部側から、即ち、ボールねじの高さが低い方のベッドの端部側から、カバー体の開口部を通して各種作業を行うことができるので、オペレータが加工領域に近づき易く、オペレータの作業性を高めることができる。

以上のように、本発明に係る工作機械によれば、２つのボールねじの配置高さを異ならせることで、各ボールねじの軸線を含む平面と、テーブル及びワークを含む構造体の重心位置とを接近させ、その構造体の重心位置により近い位置を駆動することが可能になる。これにより、テーブルの移動方向と平行な鉛直面内における前記構造体の回転方向の変位を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示した斜視図である。 図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。 本実施形態に係るカバー体などを示した斜視図である。 本実施形態で得られる効果を説明するための説明図である。 本発明の他の実施形態におけるボールねじ配置例を示した断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示した斜視図であり、図２は、図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図であり、図３は、本実施形態に係るカバー体などを示した斜視図である。

図１及び図２に示すように、本例の工作機械１は、矩形状をしたベッド１１と、ベッド１１上にその長手方向（Ｚ軸方向）へ移動自在に配設され、ワークＷが固定されるテーブル１４と、ベッド１１の長手方向における一端側上面に固設された矩形状且つ枠状のコラム２０と、コラム２０にＺ軸方向と垂直且つ水平方向（Ｘ軸方向）へ移動自在に配設された同じく矩形状且つ枠状のサドル２１と、サドル２１に上下方向（Ｙ軸方向）へ移動自在に配設された主軸頭２２と、軸線がＺ軸と平行且つ軸線中心に回転自在に主軸頭２２によって支持され、前端部に工具Ｔが装着される主軸２３と、テーブル１４のＺ軸方向への移動を案内するＺ軸案内機構３０と、テーブル１４をＺ軸方向へ送る為のＺ軸送り機構３５と、サドル２１のＸ軸方向への移動を案内するＸ軸案内機構４０と、サドル２１をＸ軸方向へ送る為のＸ軸送り機構４５と、主軸頭２２のＹ軸方向への移動を案内するＹ軸案内機構５０と、主軸頭２２をＹ軸方向へ送る為のＹ軸送り機構５５とを備えて構成される。

前記ベッド１１は、コラム１３が設けられる部分を除き、Ｘ軸方向における一端部１２の上面がそれ以外の部分に比べて高く形成される。また、ベッド１１のＸ軸方向における他端部１３には、その上面に開口した凹部１３ａがＺ軸方向に沿って形成される。

前記テーブル１４は、ベッド１１上にＺ軸方向へ移動自在に設けられるテーブルベース１５と、Ｘ軸と平行な回転中心軸回り（Ａ軸方向）に回転自在にテーブルベース１５によって支持されるテーブル本体１６とから構成される。前記テーブルベース１５は、テーブル本体１６のＸ軸方向における両端部を回転自在に支持し、前記テーブル本体１６は、ワークＷが固定されるワーク取付部１６ａを備え、このワーク取付部１６ａがＹ軸と平行な回転中心軸回り（Ｂ軸方向）に回転自在に構成される。

前記テーブルベース１５は、ベッド１１の上面形状に対応して、ベッド１１の一端部１２側の端部下面が、ベッド１１の他端部１３側の端部下面よりも高くなるように形成されている。また、テーブルベース１５の、ベッド１１の一端部１２側には、テーブル本体１６をＡ軸方向へ回転させて所定の回転角度位置に割り出すＡ軸駆動機構（図示せず）が設けられており、このＡ軸駆動機構は、駆動モータや駆動ギア、クランプ機構などから構成される。尚、テーブルベース１５の、ベッド１１の他端部１３側は、テーブル本体１６を単に回転自在に支持するのみとなっており、このため、テーブルベース１５の、ベッド１１の他端部１３側は、前記一端部１２側に比べ簡易な形状となっている。

また、前記テーブル本体１６には、ワーク取付部１６ａをＢ軸方向へ回転させて所定の回転角度位置に割り出すＢ軸駆動機構（図示せず）が設けられており、このＢ軸駆動機構は、前記Ａ軸駆動機構と同様、駆動モータや駆動ギア、クランプ機構などから構成される。

前記Ｚ軸案内機構３０は、ベッド１１の一端部１２側及び他端部１３側の上面にＺ軸に沿ってそれぞれ配設されたガイドレール３１と、テーブルベース１５の下面に固設され、ガイドレール３１に移動自在に係合したスライダ３２とからなる。

前記Ｚ軸送り機構３５は、ベッド１１の一端部１２側の上面及び他端部１３の凹部１３ａ内にＺ軸に沿ってそれぞれ配設された２つのボールねじ３６と、ベッド１１に配設され、各ボールねじ３６をそれぞれその軸線中心に回転させる２つの駆動モータ３７と、テーブルベース１５のＸ軸方向における両端部にそれぞれ固設され、各ボールねじ３６と螺合した２つのナット３８とからなる。尚、ボールねじ３６の一方は、ベッド１１の一端部１２側で、この一端部１２側におけるテーブルベース１５の下部と同じ高さ位置に配置され、ボールねじ３６の他方は、ベッド１１の他端部１３側で、この他端部１３側におけるテーブルベース１５の下面より下方に配置されており、これによって、各ボールねじ３６の配置高さがそれぞれ異なるようになっている。

前記Ｘ軸案内機構４０は、コラム２０にＸ軸に沿って配設されたガイドレール４１と、サドル２１に固設され、ガイドレール４１に移動自在に係合したスライダ４２とからなる。前記Ｘ軸送り機構４５は、コラム２０の上部及び下部にＸ軸に沿ってそれぞれ配設された２つのボールねじ４６と、コラム２０に配設され、各ボールねじ４６をそれぞれ軸線中心に回転させる２つの駆動モータ４７と、サドル２１の上部及び下部にそれぞれ固設され、各ボールねじ４７と螺合した２つのナット４８とからなる。

前記Ｙ軸案内機構５０は、サドル２１にＹ軸に沿って配設されたガイドレール５１と、主軸頭２２に固設され、ガイドレール５１に移動自在に係合したスライダ５２とからなる。前記Ｙ軸送り機構５５は、サドル２１にＹ軸に沿って配設されたボールねじ５６と、サドル２１に配設され、ボールねじ５６を軸線中心に回転させる駆動モータ５７と、主軸頭２２に固設され、ボールねじ５７と螺合したナット５８とからなる。

また、工作機械１には、図３に示すように、この工作機械１の周囲を覆うと共に、この工作機械１の内部空間を仕切って、テーブル１４に固定されたワークＷが加工され得る加工領域Ｋを形成するカバー体６０が設けられている。このカバー体６０の、ベッド１１の他端部１３側には、加工領域Ｋと外部空間を連通させる為の開口部６０ａが形成されており、この開口部６０ａは、Ｚ軸方向へスライド移動するスライドドア６１によって開閉されるようになっている。

以上のように構成された本例の工作機械１によれば、Ｚ軸送り機構３５の各ボールねじ３６をそれぞれ異なる高さ位置に配置して、各ボールねじ３６の軸線を含む平面を傾斜させたので、傾斜させた分だけ、テーブルベース１５、テーブル本体１６及びテーブル本体１６に固定されたワークＷを含む構造体の重心位置と、各ボールねじ３６の軸線を含む平面とを接近させることができる。

この点に関し、図面を用いて詳しく説明すると、図４（ａ）に示すように、各ボールねじ３６の軸線を含む平面Ｐ１を傾斜させた場合には、図４（ｂ）に示すように、各ボールねじ３６の軸線を含む平面Ｐ２が水平であるときに比べ、前記構造体の重心位置Ｇと平面Ｐ１との間の距離Ｌを短くすることができる。

そして、前記構造体の重心位置Ｇと、各ボールねじ３６の軸線を含む平面Ｐ１との間の距離Ｌが短くなれば、前記構造体の重心位置Ｇにより近い位置を駆動することが可能となる。これにより、テーブル１４の駆動時に、Ｚ軸方向と平行な鉛直面内において前記構造体の回転方向の変位が生じるのを抑制することができる。このため、この工作機械１ではワークＷを高精度に加工することができる。

また、ベッド１１の一端部１２側の上面高さを他の部分よりも高くすると共に、ベッド１１の他端部１３側の上面に凹部１３ａを形成して、この一端部１２側の上面及び凹部１３ａ内にボールねじ３６をそれぞれ配置したので、各ボールねじ３６をそれぞれ異なる高さ位置に配置する際に、ベッド１１の上面から離れた上方位置でボールねじ３６を支持するといったことが不要であり、ボールねじ３６の支持剛性が低下するのを防止することができる。

更に、ベッド１１の上面形状に対応させてテーブルベース１５の下面を形成したので、例えば、ベッド１１の上面に段差がなく、テーブルベース１５の下面が水平である場合に比べ（例えば、図４（ｂ）参照）、テーブルベース１４の軽量化を図ることができる。

また、ベッド１１の他端部１３側にカバー体６０の開口部６０ａを形成したので、オペレータは、ベッド１１の上面高さが低い端部側から開口部６０ａを通して各種作業を行うことができる。したがって、オペレータは加工領域Ｋに近づき易く、作業性を高めることができる。尚、テーブルベース１５の、ベッド１１の一端部１２側に前記Ａ軸駆動機構を設け、テーブルベース１５の、ベッド１１の他端部１３側は、テーブル本体１６を単に支持するのみとしたことによっても加工領域Ｋへの接近性が向上し、オペレータの作業性をより高めることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

Ｚ軸送り機構３５の各ボールねじ３６の配置構造は、高さ位置がそれぞれ異なれば、何ら限定されるものではなく、例えば、各ボールねじ３６を図５に示すように配置しても良い。この場合、ベッド１１の一端部１２側の上面に側壁１２ａが立設され、この側壁１２ａの上部でテーブルベース１５の上部とほぼ同じ高さ位置にボールねじ３６の一方が配置される。このようにすれば、ボールねじ３６の一方を、テーブルベース１５、テーブル本体１６及びテーブル本体１６に固定されたワークＷを含む構造体の重心位置Ｇよりも高い位置に配置し、ボールねじ３６の他方を前記構造体の重心位置Ｇよりも低い位置に配置して、各ボールねじ３６の軸線を含む平面Ｐ３をより大きく傾斜させることができるので、この平面Ｐ３と前記構造体の重心位置Ｇとをより接近させることができ、Ｚ軸と平行な鉛直面内における前記構造体の回転方向の変位を更に抑制することができる。

また、前記テーブル１４の構造も何ら限定されるものではなく、Ａ軸方向やＢ軸方向へ回転割出可能に構成されていなくても良い。更に、本例のように、Ｚ軸方向のみに移動するのではなく、背景技術の欄で記載したテーブルのように、水平面内で直交２軸方向に移動自在に構成されていても良い。

１ 工作機械
１１ ベッド
１４ テーブル
１５ テーブルベース
１６ テーブル本体
３０ Ｚ軸案内機構
３５ Ｚ軸送り機構
３６ ボールねじ
３７ 駆動モータ
３８ ナット
６０ カバー体
６０ａ 開口部
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ベッドと、該ベッド上に水平方向へ移動自在に配設され、ワークを固定可能に構成されたテーブルとを備えると共に、該テーブルを、その移動方向へ送る為の手段であって、前記テーブルの移動方向と直交する方向における、前記ベッド上の両端部にて、互いに平行に配設された２つのボールねじと、前記ベッドに配設され、前記各ボールねじをその軸線中心に回転させる駆動機構と、前記各ボールねじにそれぞれ螺合し、前記テーブルに固設された２つのナットとから構成される送り手段を備えた工作機械において、
   前記各ボールねじは、それぞれ異なる高さ位置に配置されてなることを特徴とする工作機械。
2. 前記ベッドは、前記ボールねじの一方が配設される部分の高さ位置が、前記ボールねじの他方が配設される部分の高さ位置よりも高く形成されてなることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
3. 前記ボールねじの一方が、少なくとも前記テーブルと該テーブルに固定されたワークとを含む構造体の重心位置よりも高い位置に配置され、前記ボールねじの他方が、前記構造体の重心位置よりも低い位置に配置されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の工作機械。
4. 前記ベッドの上面、前記テーブル、及び前記ワークが加工され得る加工領域を囲むカバー体を備え、
   該カバー体の開口部は、前記ボールねじの他方が配設された前記ベッドの端部側に形成されてなることを特徴とする請求項２又は３記載の工作機械。

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