JP3626376B2 - 立形マシニングセンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立形の主軸を有した立形マシニングセンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
立形マシニングセンタは、主軸頭に垂直方向の軸線を有して回転支持され、先端部に工
具を着脱可能に装着する立形主軸と、ワークを固定するテーブルとの間でＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸方向の相対移動を行ってワークを加工するものである。この場合、Ｘ，Ｙ，Ｚの送り軸の構成には種々のものがある。代表的構成は、次の３例である。第１の構成例は、ベッド上にＸ軸方向に移動するサドル、サドル上にＹ軸方向に移動するテーブルを設け、コラムにＺ軸方向に移動する主軸頭を設けるものである。第２の構成例は、ベッド上の前方部にＸ軸方向に移動するテーブル、ベッド上の後方部にＹ軸方向に移動するコラムを設け、コラムにＺ軸方向に移動する主軸頭を設けるものである。第３の構成例は、テーブルはベッド上の前方部に固定され、ベッド上の後方部でＸ軸方向に移動するサドル、サドル上にＹ軸方向に移動するコラムを設け、コラムにＺ軸方向に移動する主軸頭を設けるものである。
【０００３】
これらの構成例も含め、機械全体をコンパクトに作ろうとすると、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の移動体の少なくとも１つの移動体、例えば、テーブルがＸ軸又はＹ軸の案内面をフルストロークにわたって移動しようとすると、ストロークエンド付近で案内面からオーバハングする構成になることがある。オーバハングしない構成にすると案内面を長くしなければならず機械全体が大きくなってしまう。
また、立形マシニングセンタは、加工領域のまわりをスプラッシュガードやカバー類で覆い、切屑や加工液の周囲への飛散や案内面、送り駆動機構、電装品への侵入を防止する構成がとられている。特にＸ，Ｙ，Ｚ軸の動きに従ってカバーを伸縮させたり、加工結果の確認やワークの段取りのためにスプラッシュガードに開閉扉を設けるといった複雑な構造が要求される。
【０００４】
更にワークを加工すると大量の切屑が発生し、この切屑を収集、回収する必要が生じる。切屑の収集、回収を自動的に行うためにスクリューコンベア、スクレーパコンベア、リフトアップコンベア等が切屑の溜まる箇所や加工液タンク内に設けられる。また加工液を用いる加工の場合、加工液を加工液タンクに回収し、濾過後再度加工部に供給する構成にしている。この場合、加工液タンクの設置場所は、作業者の加工作業の妨げにならないよう機械後側になることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の第１の構成例の場合、Ｘ軸及びＹ軸の両案内面と両送り機構にワークの重量が作用する。ワークの重量が軽いときと重いときとでは、案内面の変形や送り精度に差を生じさせるが、Ｘ，Ｙの２軸に悪影響を与えることになる。
第２の構成例の場合、コラムは通常大きな構成体であり重量も重い。するとＹ軸案内面が加工部から遠くに離れることになる。案内面には切削抵抗と切削抵抗が作用している加工部から案内面までの距離に応じたモーメント荷重が作用する。つまりこのモーメント荷重が大きくなり、案内面の変形や送り抵抗を大きくしてしまう問題点がある。またコラムの重量が重いこと自体でＹ軸送り機構にはすでに負担がかかっている。
【０００６】
第３の構成例の場合、コラムの下にコラムの重量を支える大きなサドルが更に介在することになり、大きなモーメント荷重がＸ，Ｙの２軸に作用するし、コラムとサドルの大きな自重もＸ，Ｙの２軸に作用する問題点がある。
この構成例からわかる様に、Ｘ，Ｙ，Ｚの案内面はできるだけ加工部に近い方が有利であり、かつ重量の小さい構成物を移動体にするのが良いことがわかる。
【０００７】
次に移動体の案内面からのオーバハングは、移動体の移動姿勢が極端に悪化することが知られている。立形マシニングセンタのテーブルは通常、Ｘ軸方向に長く、Ｙ軸方向に短い長方形をしている。このテーブルを構成例２のようにＸ軸方向に移動させるとベッドに形成するＸ軸案内面が長くなり過ぎ、機械をコンパクトにしなければならないという制約上、やむなくオーバハングする構成にすることがある。また構成例２、３のようにコラム等の大きな移動体を案内するための案内面はその分長くならざるを得ない。このことからテーブルはＹ軸方向に移動させるのが有利であり、小さい構成物を移動体にするのが良いことがわかる。
【０００８】
加工領域のまわりは３次元的にほぼ全周にわたってスプラッシュガードやカバー類で覆わなければならない。通常Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の案内面及び送り機構を伸縮可能に覆う３つのカバー、機械の前面、両側面を覆うスプラッシュガード、機械の主軸頭上部がスプラッシュガード上面から突出した状態でＸ軸及びＺ軸方向に移動可能に覆うスライド式カバー、加工領域の底面を覆う底面カバーから成る。このスライド式カバーは複雑な機構になるので、設けられないことが多い。いずれにしてもスプラッシュガードやカバー類は構造複雑で部品点数が多く、コストがかさむ。前記スライド式カバーを省略する構成では、切屑や加工液の飛散防止が図れない。
【０００９】
またスプラッシュガードのスライド式の手動開閉扉は、加工中に不用意に開いたり、開けて作業している最中に閉まって来て挟まれたりすることがある。これを防止するために閉位置、開位置で扉をとめる手段を設ける構成がとられる。
更に加工により発生した切屑を手動で回収するのは、機械を停止し、加工液が落下しない状態にして、加工液タンク上部にある切屑受けから切屑をかき出す方法がとられていた。この作業の間加工が中断することになり、加工能率の点から問題点があった。また加工液タンクは前述のように機械の後部にあり、加工液の交換や加工液タンク内の清掃のための広いメンテナンススペースを必要とした。
【００１０】
本発明はこれらの問題点を解消することを目的とする。つまり案内面及び送り機構に作用する負荷を可能な限り低減し、かつ送り精度の良い機械構成を得、加工領域を覆うスプラッシュガード及びカバー類の構成をできるだけ簡単にし、かつ切屑、加工液の飛散を防止し、スプラッシュガードの開閉扉、切屑回収、加工液タンク等の取扱いを容易にする。以って加工精度が良く、操作性が高く、構造簡単で、省スペースの立形マシニングセンタを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、基台となるベッドと、前記ベッドの後方部に立設されるコラムと、前記コラムの前面に水平左右方向に延び上下に離間して設けられた一対のＸ軸案内面に沿って移動するサドルと、前記サドルの前面に上下垂直方向に設けられたＺ軸案内面に沿って移動し、立形主軸を回転支持する主軸頭と、前記ベッドの前方部に前記Ｘ軸案内面及びＺ軸案内面と互いに直交する、水平前後方向に設けられたＹ軸案内面に沿って移動するテーブルと、加工領域の前面、左右両側面及び上面を覆うスプラッシュガードと、前記サドルの左右両側と前記スプラッシュガードの左右両側面との間に伸縮可能に設けられ、前記Ｘ軸案内面を覆うＸ軸カバーと、前記テーブルの前面と前記スプラッシュガードの前面との間及び前記テーブルの後面と前記コラムの前面との間に伸縮可能に設けられ、左右方向に下り傾斜になるような山形形状に形成され、前記Ｙ軸案内面を覆うＹ軸カバーと、前記主軸頭の上方及び下方のＺ軸案内面を覆うＺ軸カバーと、前記テーブルの左右両側と前記スプラッシュガードの両側面との間に設けられ、前記加工領域から落下する切屑と加工液を下方のチップバケットへ導く穴を有したホッパ状の底面カバーと、を具備する立形マシニングセンタが提供される。
【００１２】
また、上記構成の立形マシニングセンタにおいて、加工領域の上面は、スプラッシュガードの上面前方部分と、Ｘ軸カバーと一体的に形成された上面後方部分とで覆うように構成した立形マシニングセンタが提供される。
【００１５】
【作用】
請求項１及び２の発明は、Ｘ軸の案内面をコラム前面に設けた点、このＸ軸案内面上を左右動するサドルを設けた点、このサドルの前面にＺ軸案内面を設けた点、テーブルの短辺方向つまりＹ軸方向にのみテーブルを移動するＹ軸案内面を設けた点によって各軸案内面から加工点までの距離を可及的に短くでき、各軸案内面で受ける切削抵抗によるモーメント荷重を小さくできる。またスプラッシュガードと各カバーとの共働作用によって、切屑や加工液の周囲への飛散及び案内部、送り機構への侵入を防ぐとともに、底面カバーの穴から下方のチップバケットへ重力を利用して切屑や加工液を導くことができる。また、Ｘ軸カバー１つによってＸ軸案内面及び主軸頭が動きまわる加工領域上面部をまとめて覆う構成にしており、部品点数の削減つまり構造を簡単化している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明の立形マシニングセンタの一実施形態であり、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の基本構成を示している。基台となるベッド１の後方部にはコラム３が立設固定されている。コラム３の前面の垂直面には上下に離間して一対のＸ軸案内面３ａ、３ｂが設けられている。このＸ軸案内面３ａ、３ｂにまたがってガイドされ、水平左右方向（Ｘ軸方向）に移動するサドル５が設けられる。サドル５はボールねじナット機構７及びコラム３の左端部に設けられたＸ軸送りモータ９によってＸ軸方向に駆動される。
サドル５の前面には上下の垂直方向に形成された一対のＺ軸案内面５ａ、５ｂが設けられている。このＺ軸案内面５ａ、５ｂにガイドされ、垂直上下方向（Ｚ軸方向）に移動する主軸頭１１が設けられる。主軸頭１１はボールねじ機構１３及びサドル５の上端部に設けられたＺ軸送りモータ１５によってＺ軸方向に駆動される。主軸頭１１にはＺ軸と平行な軸線を有し、主軸頭１１に回転支持された立形主軸（図示せず）が設けられ、その主軸の下方の先端部には工具が着脱可能に装着される。
【００１９】
一方ベッド１の前方部の上面にはＸ軸案内面３ａ、３ｂ及びＺ軸案内面５ａ、５ｂと互いに直交する水平方向に一対のＹ軸案内面１ａ、１ｂが設けられている。このＹ軸案内面１ａ、１ｂにまたがってガイドされ、水平前後方向（Ｙ軸方向）に移動するテーブル１７が設けられる。テーブル１７はボールねじナット機構１９及びベッド後端部に設けられたＹ軸送りモータ（図示せず）によってＹ軸方向に駆動される。立形マシニングセンタの場合、通常テーブル１７は左右方向が長い長方形状に形成され、本実施形態はテーブル１７が短辺方向のＹ軸方向にガイドされて移動する構成になっている。
本発明は更にＸ軸案内面３ａ、３ｂの長さはＸ軸ストロークとサドル５の左右幅との和以上に、Ｙ軸案内面１ａ、１ｂの長さはＹ軸ストロークとテーブル１７の前後幅との和以上に、Ｚ軸案内面５ａ、５ｂの長さはＺ軸ストロークと主軸頭１１の被案内部の上下長さとの和以上に設定されている。つまり、サドル５、テーブル１７、主軸頭１１をフルストロークにわたって移動させても案内面からオーバハングすることがない構成になっている。
【００２０】
図２は、本発明の立形マシニングセンタの加工領域を囲うカバー類の一実施形態を示している。工場環境を良好に保つ、作業の安全を確保する、機械の可動部や電装品に切屑や加工液を侵入させずに機械を正常な状態に維持させるために加工領域をカバー類で囲う必要がある。加工領域の前面、左右、両側面、及び上面の前方部をスプラッシュガード２１で覆ってある。スプラッシュガード２１はベッド１の張出部に載せて固定している。スプラッシュガード２１の前側には両開きのスライド扉２３ａ、２３ｂが設けられている。スライド扉２３ａ、２３ｂは前面と上面とが一体で開閉でき、テーブル１７上のワーク段取りを行う場合にクレーンが利用しやすい構成にしている。また作業者が上半身を加工領域内に入れて作業しても上面が開いているので、スプラッシュガード２１の内側に付着した加工液が垂れてこないという利点もある。
【００２１】
テーブル１７の前後両側には山形のＹ軸カバー２５ａ、２５ｂが設けられており、テーブル１７の前後動と共に伸縮する構造になっている。山形のＹ軸カバー２５ａ、２５ｂによって切屑や加工液がＹ軸案内面１ａ、１ｂ及びボールねじナット機構１９に侵入せず、またＹ軸カバー２５ａ、２５ｂに載った切屑や加工液は左右両側へ流れ落ちる。この左右両側へ流れ落ちる切屑や加工液、テーブル１７から左右に流れ落ちる切屑や加工液、スプラッシュガード２１の内壁面から流れ落ちる切屑や加工液を受けとめる底面カバー２７ａ、２７ｂがベッド１の前方部の左右張出部に設けられている。底面カバー２７ａ、２７ｂはホッパ状に形成され、底には下方のチップバケット３７ａ、３７ｂへ切屑を加工液と共に導く穴があいている。
【００２２】
サドル５の上部には主軸頭１１の上方部を含めてサドル上部全体を覆う箱形のサドルカバー２９が設けられている。そして主軸頭１１の周囲を覆う箱形の主軸頭カバー３１と入れ子式に形成されている。主軸頭１１がＺ軸方向に移動すると主軸頭カバー３１が微小間隙を介してサドルカバー２９内部を上下動できる。この微小間隙部がラビリンス構造になっており、シール効果を発揮している。主軸頭１１下部のＺ軸案内面５ａ、５ｂを覆うＺ軸カバーは巻取りカバーの形式で設けられている（図示せず）。
【００２３】
以上の説明でまだ囲っていないのが加工領域の背面と上面後方部である。通常、立形マシニングセンタの場合、主軸頭上部をスプラッシュガードの上面に突出させながら主軸頭を移動できるようにするので、この部分のカバーを完全に行うのが難しく、構造が複雑になりがちである。本発明ではＸ軸カバー３３ａ、３３ｂを設けるだけでみごとに解決している。Ｘ軸カバー３３ａ、３３ｂは伸縮可能なテレスコピック状に形成され、その左右一端側をサドルカバー２９に、他端側をスプラッシュガード２１の両側面内側に固定しており、かつ下端側をＸ軸案内面３ｂの下方で可動支持され、わん曲して立って加工領域上面後方部のカバーも兼ねてスプラッシュガード２１の上面で上端側を可動支持されている。つまりＸ軸カバー３３ａ、３３ｂだけで加工領域の背面と上面後部を同時に囲っていることになる。これは構成部品点数を少なくすることに寄与している。もちろん加工領域の上面後方部を覆う、Ｘ軸カバーとは別体のカバーを設けても良い。またスプラッシュガードでサドルも含めて加工領域の上面全体を覆う構成にしても良い。
【００２４】
次に図２、図３、図４を参照して、加工液タンク３５とチップバケット３７ａ、３７ｂについて説明する。ベッド１の前方部下方とテーブル１７が載置される左右下部には床との間に空間があり、この空間に上部から見てコの字形に加工液タンク３５を配置している。底面カバー２７ａ、２７ｂと加工液タンク３５との間にはチップバケット３７ａ、３７ｂが更に設けられている。チップバケット３７ａ、３７ｂは底面カバー２７ａ、２７ｂの穴から落下した切屑と加工液を受け、加工液をその下の加工液タンク３５に落とし、切屑を残すための網目板を底部に有している。チップバケット３７ａ、３７ｂはそれぞれ手前に引き出せるように取手を設けるとともに、両側部が加工液タンク３５に案内支持される構造になっている。そして一番手前に引き出した位置でも底面カバー２７ａ、２７ｂの穴位置からはずれることなく、かつチップバケット３７ａ、３７ｂの網目板が加工液タンク３５の加工液落とし口上部に位置するように形成されている。
【００２５】
図３のチップバケット３７ａは奥に収納されている場合を、チップバケット３７ｂは手前に引き出している場合を示している。図４はチップバケット３７ａを手前に引き出して中の切屑の掃除をしているところを示している。
このようにチップバケットは手前に引き出している場合でも切屑及び加工液を受けることができるので、加工中であっても大量に発生する切屑を掃除できる。切屑除去のために機械を停止させる必要がなく、加工時間短縮の効果がある。加工液タンク３５には加工液ポンプ３９が設けられ、回収した加工液は循環利用される。また加工液タンク３５には車輪３５ａと取手が付いており、手前に引き出せる構成になっている。
【００２６】
工場に立形マシニングセンタを設置する場合、通常、機械の前面に作業者が立って運転操作するので、もともとスペースのある通路に作業者が立つことになり、省スペースが図られている。その上、チップバケット３７ａ、３７ｂの掃除や加工液タンク３５の加工液の交換などのメンテナンス作業も通常は機械の後側で行うことが多いが、本発明の立形マシニングセンタでは手前に引き出して行えるので、この点でも省スペースが図られている。加工液タンク３５とチップバケット３７ａ、３７ｂは丁度ベッド１の床との間の空間部に収納されており機械全体をコンパクトにする役目も果たしている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各案内面を加工部に可及的に近付けたことにより、各軸案内面が受ける切削抵抗に起因するモーメント荷重が低減でき、構造物が変形しにくくなった。以って加工精度の向上が図れた。また、加工領域をスプラッシュガードやカバー類で囲み、切屑や加工液を底面カバーに確実に落下させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態によるＸ、Ｙ、Ｚ軸の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明実施形態による加工領域を囲うカバー類を示す斜視図である。
【図３】本発明実施形態に付随する加工液タンクとチップバケットの斜視図である。
【図４】本発明実施形態に付随するチップバケットの切屑掃除方法を示した説明図である。
【符号の説明】
１ ベッド
１ａ、１ｂ Ｙ軸案内面
３ コラム
３ａ、３ｂ Ｘ軸案内面
５ サドル
５ａ、５ｂ Ｚ軸案内面
１１ 主軸頭
１７ テーブル
２１ スプラッシュガード
２３ａ、２３ｂ スライド扉
２５ａ、２５ｂ Ｙ軸カバー
２７ａ、２７ｂ 底面カバー
２９ サドルカバー
３１ 主軸頭カバー
３３ａ、３３ｂ Ｘ軸カバー
３５ 加工液タンク
３５ａ 車輪
３７ａ、３７ｂ チップバケット

Claims (2)

1. 基台となるベッドと、
   前記ベッドの後方部に立設されるコラムと、
   前記コラムの前面に水平左右方向に延び上下に離間して設けられた一対のＸ軸案内面に沿って移動するサドルと、
   前記サドルの前面に上下垂直方向に設けられたＺ軸案内面に沿って移動し、立形主軸を回転支持する主軸頭と、
   前記ベッドの前方部に前記Ｘ軸案内面及びＺ軸案内面と互いに直交する、水平前後方向に設けられたＹ軸案内面に沿って移動するテーブルと、
   加工領域の前面、左右両側面及び上面を覆うスプラッシュガードと、
   前記サドルの左右両側と前記スプラッシュガードの左右両側面との間に伸縮可能に設けられ、前記Ｘ軸案内面を覆うＸ軸カバーと、
   前記テーブルの前面と前記スプラッシュガードの前面との間及び前記テーブルの後面と前記コラムの前面との間に伸縮可能に設けられ、左右方向に下り傾斜になるような山形形状に形成され、前記Ｙ軸案内面を覆うＹ軸カバーと、
   前記主軸頭の上方及び下方のＺ軸案内面を覆うＺ軸カバーと、
   前記テーブルの左右両側と前記スプラッシュガードの両側面との間に設けられ、前記加工領域から落下する切屑と加工液を下方のチップバケットへ導く穴を有したホッパ状の底面カバーと、
   を具備することを特徴とした立形マシニングセンタ。
2. 前記加工領域の上面は、前記スプラッシュガードの上面前方部分と、前記Ｘ軸カバーと一体的に形成された上面後方部分とで覆うように構成した請求項１に記載の立形マシニングセンタ。

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