JP3725625B2

JP3725625B2 - Machine Tools

Info

Publication number: JP3725625B2
Application number: JP21668096A
Authority: JP
Inventors: 勇夫兼松; 昇山本; 勝之牛田; 優相木
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH1043975A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コラムや主軸ヘッド等を水平方向や上下方向に移動駆動させてワークの加工を行うマシニングセンタ等の工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタなどの工作機械は、ベース等の機械本体に対して水平方向に移動駆動自在になったコラム及び、該コラムにおいて上下方向に移動駆動自在となったヘッドストック（主軸や該主軸を軸回転駆動させる駆動モータ等を搭載したもの）等を有している。このような工作機械ではワーク加工作業における作業効率を向上させるため、例えば前記コラムを極力高速で移動駆動させることが望まれている。つまり、前記コラムを極力高い加速度、即ち高加減速で移動駆動させることが望まれている。
【０００３】
ところで、コラムにおける高加減速での移動駆動を、該コラムの移動駆動手段となるボールねじ装置の能力を向上させるなどして達成しようとすると、その一方で問題が生じる。即ち、前記コラムを高加減速で移動駆動させるほど、該コラムに作用する慣性力が大きくなり、該コラムにおいて生じる倒れ量（即ち、慣性力によりコラムの位置がその移動方向等に倒れる形での変位量）が大きくなるという問題である。この倒れ量が大きくなるほど高加減速での運転は困難となるのであるから、コラムを高加減速で移動駆動させる際に、該コラムの倒れ量を極力小さくする工夫が望まれている。
【０００４】
上述した倒れ量に関する問題を解決するため、従来、いくつかの工夫がなされている。例えば、次に示す、ａ）、ｂ）のような工夫がなされている。
ａ）コラムの形状を極力倒れにくい安定した形状に形成する。即ち、コラム外形の移動方向における幅を広く形成する。特に、該幅が下向へ末広がりになるように形成する（例えば、コラムの形状が、これを正面から見ると下辺が長い台形状に見えるように形成する）。
ｂ）コラムを走行させるための２本のガイドレールを、これらガイドレール間で高さの差ができるように傾斜配置し、これら傾斜配置されたガイドレールに、これらガイドレールの配置態様に対応した形の、従って傾斜形状のコラムを設置する。通常、コラムを移動駆動させるボールねじ装置のねじ軸は、２本のガイドレールの間の位置に配置されているので、これらガイドレールを傾斜配置させることにより、その分、ねじ軸を極力上方に配置できる。つまり、ねじ軸をコラムの重心に極力近づけて配置できるので、該コラムに対する駆動力が、前記ボールねじ装置のボールナット等を介して、該コラムの重心に極力近い位置で作用するようになる。これにより、該コラムを倒れさせる形で作用するモーメントを極力小さくできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したａ）の工夫では、コラム外形の水平断面が広くなるように形成されるため、その分、コラム自体が大型化していた。よって、コラムが大重量化し、高加減速での移動駆動に支障を与えることになり都合が悪かった。
また、上述したｂ）の工夫では、コラムが傾斜形状となったことにより、該コラムにおいて上下方向に移動するヘッドストックに搭載された駆動モータ等が、該コラムの底部のうち前記傾斜形状により上方に上がった形で形成された部位と干渉し、該部位より下方には移動できなくなるので、主軸等の上下ストロークがその分制限されるという不都合が生じていた。
【０００６】
そこで本発明は上記事情に鑑み、コラムを高加減速で移動駆動させる際に、該コラムの倒れ量を極力小さくでき、またコラムを極力軽量化できて高加減速での移動駆動に好都合とし、更に主軸等の上下ストローク等を極力制限することなく好都合な工作機械を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明のうち第１の発明は、機械本体（２、３、９）を有し、前記機械本体（２、３、９）にワーク搭載移送手段（５、６、７）を、ワークを搭載自在で、かつ搭載したワークを水平な第１の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に、前記機械本体（２、３、９）に対して移動駆動自在な形で設け、前記機械本体（２、３、９）に、前記第１の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）とは直角となった水平な第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に伸延した一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）を敷設し、前記一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）のうち、前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）に遠い方のコラム用ガイドレール（１０）を、前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）に近い方のコラム用ガイドレール（１０）よりも上方に配置し、前記一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）上にコラム本体（１４）を、これらコラム用ガイドレール（１０、１０）上を前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動自在に設け、前記機械本体（２、３、９）に、前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に伸延した第１のねじ軸（５６Ｂ）を軸回転自在に軸支し、前記第１のねじ軸（５６Ｂ）に、該第１のねじ軸（５６Ｂ）を軸回転駆動し得る第１のねじ軸駆動手段（５７Ｂ）を設け、前記第１のねじ軸（５６Ｂ）は、水平方向において前記一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）間の位置に配置し、前記第１のねじ軸（５６Ｂ）に、該第１のねじ軸（５６Ｂ）の軸回転により該第１のねじ軸（５６Ｂ）上を前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動駆動され得る第１のナット（５９Ｂ）を螺嵌して設け、前記第１のナット（５９Ｂ）と前記コラム本体（１４）の底部（１５）を、該第１のナット（５９Ｂ）により該コラム本体（１４）が前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動駆動され得る形で接続し、前記コラム本体（１４）のうち、前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）に面した側に、鉛直な第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に伸延した一対のヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）を敷設し、前記一対のヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）にヘッドストック（２４）を、これらヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）上を前記第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動自在に設け、前記コラム本体（１４）に、前記第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に伸延した第２のねじ軸（５６Ｃ）を軸回転自在に軸支し、前記第２のねじ軸（５６Ｃ）に、該第２のねじ軸（５６Ｃ）を軸回転駆動し得る第２のねじ軸駆動手段（５７Ｃ）を設け、前記第２のねじ軸（５６Ｃ）は、前記第１の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）においては、前記一対のヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）と前記第１のねじ軸（５６Ｂ）との間の位置に配置し、前記第２のねじ軸（５６Ｃ）に、該第２のねじ軸（５６Ｃ）の軸回転により該第２のねじ軸（５６Ｃ）上を前記第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動駆動され得る第２のナット（５９Ｃ）を螺嵌して設け、前記第２のナット（５９Ｃ）と前記ヘッドストック（２４）を、該第２のナット（５９Ｃ）により該ヘッドストック（２４）が前記第３の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動駆動され得る形で接続し、前記ヘッドストック（２４）に主軸ユニット（２３）を設置し、前記主軸ユニット（２３）は、先端（２７ａ）側に工具着脱手段（３０）を備え、前記第１の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）側に向かって前記先端（２７ａ）側が伸延突出した主軸（２７）と、該主軸（２７）を軸回転駆動させ得る駆動モータ（２９）と、前記工具着脱手段（３０）を駆動させ得る着脱駆動手段（３１）を有し、前記駆動モータ（２９）は、前記一対のコラム用ガイドレール（１０、１０）のうち、前記ワーク搭載移送手段（５、６、７）に近い方のコラム用ガイドレール（１０）の上方で、かつ前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）において、前記第２のナット（５９Ｃ）と隣接する形で配置すると共に、前記着脱駆動手段（３１）と前記工具着脱手段（３０）との間に配置して構成される。
【０００８】
また本発明のうち第２の発明は、第１の発明による工作機械（１）において、前記コラム本体（１４）の外形における、前記第２の方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）の幅（Ｌ１）は、下方へ末広がりになっている。
【０００９】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の「作用」の欄についても同様である。
【００１０】
【作用】
上記した構成により本発明のうち第１の発明では、ヘッドストック（２４）に設けられた駆動モータ（２９）は、コラム本体（１４）の底部（１５）のうち、傾斜形状により上方に上がった形で形成された底部後部（１５ｂ）と干渉せず、従ってヘッドストック（２４）は、コラム本体（１４）の底部（１５）のうち、下方に下がった形で形成された底部前部（１５ａ）に対応した位置まで下方に移動する。また、駆動モータ（２９）がヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）の近傍に配置されるため、一対のヘッドストック用ガイドレール（２０、２０）間の間隙（ＫＧ）は、駆動モータ（２９）の大きさ分、極力大きく形成される。
【００１１】
また本発明のうち第２の発明では、コラム本体（１４）の形状が極力倒れにくい安定した形状になる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１は、本発明による工作機械の一例であるマシニングセンタを示した全体斜視図、
図２は、図１に示すマシニングセンタにおけるコラム付近を示した水平断面図、
図３は、図２のＸ１−Ｙ１線断面図である。
【００１３】
マシニングセンタ１が、図１に示すように水平な床面上に設置されている。マシニングセンタ１は、前記床面上に載置設置されたベース２を有しており、ベース２上には第１フレーム３が支持されている。第１フレーム３上には、互いに平行な一対のリニアガイドである第１レール５、５が水平なｚ軸方向である図の矢印Ａ、Ｂ方向に沿って敷設されており、この一対の第１レール５、５上には複数のすべり軸受６を介してテーブルユニット７が矢印Ａ、Ｂ方向、即ちｚ軸方向に摺動自在に支持されている。テーブルユニット７上には、加工すべきワーク（図示せず）を搭載自在になっている。また、第１フレーム（或いはベース２）には適宜なブラケット５０Ａ、５１Ａが、前記一対の第１レール５、５間に配置形成されており、これらブラケット５０Ａ、５１Ａには所定のボールねじ装置５５Ａが設置されている。ボールねじ装置５５Ａは、矢印Ａ、Ｂ方向に伸延したねじ軸５６Ａを、前記ブラケット５０Ａ、５１Ａに軸回転自在に軸支させた形で有しており、ねじ軸５６Ａの矢印Ａ側の端部側（即ち、ブラケット５０Ａ側）には、該ねじ軸５６Ａを軸回転駆動自在な形で駆動モータユニット５７Ａが設けられている。ねじ軸５６Ａには該ねじ軸５６Ａの軸回転により、該ねじ軸５６Ａ上を矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動され得る形でボールナット（図示せず）が螺嵌されており、該ボールナットは前記テーブルユニット７側に接続固定されている。従って、テーブルユニット７は、このボールねじ装置５５Ａを介して、前記ベース２に対して矢印Ａ、Ｂ方向、即ちｚ軸方向に移動駆動自在になっている。つまり、テーブルユニット７に搭載されるワーク（図示せず）は、矢印Ａ、Ｂ方向に、前記ベース２や第１フレーム３に対して移動駆動自在となっている。
【００１４】
また、前記一対の第１レール５、５より、図１における紙面右方には、前記ベース２上に第２フレーム９が支持されており、第２フレーム９上には、互いに平行な一対のリニアガイドである第２レール１０、１０が、図１乃至図３に示すように、前記ｚ軸に直角でかつ水平なｘ軸方向である図の矢印Ｅ、Ｆ方向に沿って敷設されている。なお、これら一対の第２レール１０、１０のうち、第１レール５、５等から遠い方（即ち、矢印Ｂ側）の第２レール１０は、第１レール５、５等から近い方（即ち、矢印Ａ側）の第２レール１０よりも上方に配置されている。即ち、図３に示すように、矢印Ａ側の第２レール１０の高さレベルを高さレベルＨ１、矢印Ｂ側の第２レール１０の高さレベルを高さレベルＨ２とすると、これら第２レール１０、１０の間には上下方向において高さレベルＨ１、Ｈ２の差である差ＨＡが形成されている。以上のように一対の第２レール１０、１０は傾斜配置されている。
【００１５】
これら一対の第２レール１０、１０上には、図１乃至図３に示すようにコラム１２が設置されている。即ち、コラム１２はコラム本体１４を有しており、コラム本体１４は、前記一対の第２レール１０、１０上に支持された複数のすべり軸受１１を有している。また、これら複数のすべり軸受１１上には本体フレーム１３が支持されており、従ってコラム１２の本体フレーム１３等は、複数のすべり軸受１１を介して一対の第２レール１０、１０上を矢印Ｅ、Ｆ方向、即ちｘ軸方向に摺動移動自在になっている。また、第２フレーム９（或いはベース２）には適宜なブラケット５０Ｂ、５１Ｂが、前記一対の第２レール１０、１０間に配置形成されており、これらブラケット５０Ｂ、５１Ｂには所定のボールねじ装置５５Ｂが設置されている。ボールねじ装置５５Ｂは、矢印Ｅ、Ｆ方向に伸延したねじ軸５６Ｂを、前記ブラケット５０Ｂ、５１Ｂに軸回転自在に軸支させた形で有しており、ねじ軸５６Ｂの矢印Ｆ側の端部側（即ち、ブラケット５０Ｂ側）には、該ねじ軸５６Ｂを軸回転駆動自在な形で駆動モータユニット５７Ｂが設けられている。ねじ軸５６Ｂは、矢印Ａ、Ｂ方向においては、前記一対の第２レール１０、１０間の位置に配置されており、上下方向においては、これら第２レール１０、１０の間の高さレベルＨ１、Ｈ２の差ＨＡを利用する形で高さレベルＨ１の第２レール１０よりも極力上方の位置（図３では高さレベルＨ２の第２レール１０よりもやや下方の位置）に配置されている。また、ねじ軸５６Ｂには該ねじ軸５６Ｂの軸回転により、該ねじ軸５６Ｂ上を矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動され得る形でボールナット５９Ｂが螺嵌されており、該ボールナット５９Ｂはコラム本体１４の本体フレーム１３の底部１５に接続固定されている。従って、コラム本体１４は、このボールねじ装置５５Ｂにより矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動自在になっている。
【００１６】
なお、コラム１２の本体フレーム１３の底部１５は、図２及び図３に示すように、前記一対の第２レール１０、１０のうち矢印Ａ側（即ち低い方）の第２レール１０上に支持されたすべり軸受１１上に支持接合されている水平板状の底部前部１５ａ及び、前記一対の第２レール１０、１０のうち矢印Ｂ側（即ち高い方）の第２レール１０上に支持されたすべり軸受１１上に支持接合されている水平板状の底部後部１５ｂ及び、これら底部前部１５ａと底部後部１５ｂとを一体的に接続する形の底部中央部１５ｃから構成されている。即ち、本体フレーム１３の底部１５は、傾斜配置された一対の第２レール１０、１０の配置態様に対応して傾斜形状を呈している。また、ボールねじ装置５５Ｂのボールナット５９Ｂは、上述した底部１５のうち、前記底部中央部１５ｃの第２フレーム９に面した側（図３では下面側）に、適宜な接続部１６を介して接合された形で接続固定されている。
一方、底部１５の矢印Ｅ側の端部側及び、底部１５の矢印Ｆ側の端部側には、前記本体フレーム１３の矢印Ｅ側及び矢印Ｆ側の両側部を形成する形で一対の側部フレーム１７、１７が立設されており、矢印Ｅ側の側部フレーム１７のうち矢印Ｅ方向に面した側面１７ａ及び、矢印Ｆ側の側部フレーム１７のうち矢印Ｆ方向に面した側面１７ａは、ともに傾斜した平面であり、かつ矢印Ｅ、Ｆ方向におけるこれら側面１７ａ、１７ａ間の距離、即ちコラム本体１４の外形における矢印Ｅ、Ｆ方向での幅Ｌ１は、下方に向かうほど大きくなっている（つまり、幅Ｌ１は、下方へ末広がりになっている）。従って、コラム本体１４の形状は、該コラム本体１４を正面から見ると（即ち、矢印Ｂ方向に向かって該コラム本体１４を見ると）略台形状になっている。また、側部フレーム１７、１７の上端側には、これら両者を懸け渡す形で上部フレーム１９が設けられている。
【００１７】
本体フレーム１３の各側部フレーム１７のうち、矢印Ａ方向に面した側、即ち前記テーブルユニット７等に面した側には、移動用レール２０が鉛直なｙ軸方向（従って前記ｚ軸及びｘ軸方向と直角な方向）である図の矢印Ｃ、Ｄ方向に沿ってそれぞれ敷設されている。即ち、側部フレーム１７、１７に敷設された一対の移動用レール２０、２０が図の矢印Ｅ、Ｆ方向に並列した形で配置されている。これら一対の移動用レール２０、２０にはヘッドストック２４が設置されている。即ち、ヘッドストック２４は、移動用レール２０、２０に設置された複数のすべり軸受２１を有しており、ヘッドストック２４は、これら複数のすべり軸受２１を介して前記移動用レール２０、２０上を矢印Ｃ、Ｄ方向に摺動移動自在となっている。また、本体フレーム１３には適宜なブラケット５０Ｃ、５１Ｃが、それぞれ前記上部フレーム１９及び前記底部１５の底部前部１５ａに設けられており、これらブラケット５０Ｃ、５１Ｃには、所定のボールねじ装置５５Ｃが設置されている。ボールねじ装置５５Ｃは、矢印Ｃ、Ｄ方向に伸延したねじ軸５６Ｃを、前記ブラケット５０Ｃ、５１Ｃに軸回転自在に軸支させた形で有しており、ねじ軸５６Ｃの矢印Ｃ側の端部側（即ち、ブラケット５０Ｃ側）には、該ねじ軸５６Ｃを軸回転駆動自在な形で駆動モータユニット５７Ｃが、上部フレーム１９の上方に突出した形で設けられている。なお、ねじ軸５６Ｃは、矢印Ａ、Ｂ方向においては、図３に示すように、前記一対の移動用レール２０、２０と前記ねじ軸５６Ｂとの間の位置に配置されており、矢印Ｅ、Ｆ方向においては、図２に示すように、矢印Ｆ側の側部フレーム１７の近傍の位置に配置されている（従って、矢印Ｆ側の移動用レール２０の近傍の位置に配置されている）。また、ねじ軸５６Ｃには該ねじ軸５６Ｃの軸回転により、該ねじ軸５６Ｃ上を矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動され得る形でボールナット５９Ｃが螺嵌されており、該ボールナット５９Ｃは前記ヘッドストック２４に接続固定されている。従って、ヘッドストック２４は、このボールナット５９Ｃにより矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動自在となっている。
【００１８】
また、ヘッドストック２４には、図２及び図３に示すように、主軸ユニット２３が設置されており、主軸ユニット２３は、主軸２７、駆動モータ２９、着脱駆動手段３１等を有している。即ち、主軸２７は基本的に矢印Ａ、Ｂ方向に伸延した軸部材であり、ヘッドストック２４により中心軸ＣＴ１を中心に図の矢印Ｊ、Ｋ方向に軸回転自在に軸支されている。主軸２７の矢印Ａ側である先端２７ａは前記テーブルユニット７に向かって突出した形で配置されており、主軸２７の該先端２７ａ側には、工具６６を着脱自在に装着し得る公知の工具装着穴及びコレット等からなる工具着脱手段３０が内蔵されている。また、駆動モータ２９はヘッドストック２４に取り付けられており、該駆動モータ２９の内部を前記主軸２７が貫通した形で配置されている。つまり、駆動モータ２９は電力により、該駆動モータ２９を貫通配置された主軸２７に対して回転力を与え得るようになった公知の電気モータである。更に、着脱駆動手段３１は公知のアクチェータ等からなっており、主軸２７の矢印Ｂ側に設けられている。前記工具着脱手段３０のコレットと着脱駆動手段３１のアクチェータは、主軸２７内を挿通する形で設置された公知のドローバー２７ｂ等により接続されており、着脱駆動手段３１のアクチェータの駆動により、工具着脱手段３０のコレットが駆動されるようになっている。なお、前記駆動モータ２９は、図２及び図３に示すように、前記一対の第２レール１０、１０のうち、矢印Ａ側の第２レール１０上方（真上）で、かつ矢印Ｅ、Ｆ方向においては、前記ボールナット５９Ｃと隣接する形で配置され、また矢印Ａ、Ｂ方向においては、着脱駆動手段３１と工具着脱手段３０との間に配置されている。
【００１９】
マシニングセンタ１は、以上のように構成されているので、該マシニングセンタ１によりワーク加工作業を行う際には、テーブルユニット７に加工対象となるワーク（図示せず）を搭載しておき、またヘッドストック２４の主軸２７の先端２７ａに、着脱駆動手段３１により駆動される工具着脱手段３０を介して適宜な工具６６を装着しておき（図１では工具６６を省略）、駆動モータ２９により前記主軸２７を図の矢印Ｊ、Ｋ方向に軸回転駆動させて前記装着された工具６６を回転駆動させ、それと共に、ボールねじ装置５５Ａを介してテーブルユニット７をベース２に対して矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動させ、ボールねじ装置５５Ｂを介してコラム１２をベース２に対して矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動させ、ボールねじ装置５５Ｃを介してヘッドストック２４をコラム１２の本体フレーム１３に対して矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動させることにより、前記テーブルユニット７に搭載されたワークと、前記主軸２７に装着された工具６６とのｘ、ｙ、ｚ三次元座標上の相対位置関係を適宜変化させるようにして加工作業を進める。
【００２０】
ところで、このマシニングセンタ１においてワーク加工作業における作業効率を向上させるため、コラム１２を高加減速で移動駆動させる際には、コラム本体１４に対して矢印Ｅ、Ｆ方向等に慣性力が作用するようになる。しかし、コラム本体１４を移動させるための一対の第２レール１０、１０は、上述したように、これらの高さレベルＨ１、Ｈ２の差ＨＡができるように傾斜配置されているので、ねじ軸５６Ｂは、この差ＨＡの分だけ極力上方に配置されている。つまり、ねじ軸５６Ｂはコラム本体１４の重心に極力近づけて配置されているので、該コラム本体１４に対する駆動力を、ねじ軸５６Ｂに螺嵌されたボールナット５９Ｂを介して、該コラム本体１４の重心に極力近い位置で作用させ得るようになっている。これにより、上述したようにコラム本体１４に対して矢印Ｅ、Ｆ方向等に慣性力が作用しても、該コラム本体１４を倒れさせる形で作用するモーメントを極力小さくでき、従って該コラム本体１４の倒れ量（即ち、慣性力によりコラム本体１４の位置がその移動方向等に倒れる形で変位する量）を極力小さくできる。この倒れ量が小さくなるほど高速での移動が可能となるので都合がよい。
【００２１】
また本実施例では、傾斜配置された第２レール１０、１０の配置態様に対応して、コラム本体１４の形状、特に該コラム本体１４の底部１５が傾斜形状となっている。しかし、該コラム本体１４において矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動するヘッドストック２４に設けられた駆動モータ２９は、上述したように、矢印Ａ側の第２レール１０の上方で、かつ矢印Ｅ、Ｆ方向においてボールナット５９Ｃと隣接する形で、しかも着脱駆動手段３１と工具着脱手段３０との間に配置されているので（即ち矢印Ａ側の第２レール１０の略真上に配置されているので）、前記コラム本体１４の底部１５のうち、傾斜形状により上方に上がった形で形成された底部後部１５ｂと極力干渉しないで済み、よってヘッドストック２４は、前記コラム本体１４の底部１５のうち、下方に下がった形で形成された底部前部１５ａに対応した位置まで極力下方に移動してくることができる。つまり、ヘッドストック２４に設けられた主軸２７等の上下ストロークが極力制限されずに済みワークの加工において好都合である。
【００２２】
また本実施例では、駆動モータ２９を矢印Ａ側の第２レール１０の略真上に配置している。つまり、駆動モータ２９は移動用レール２０、２０の近傍に配置されているため、これら移動用レール２０、２０間の矢印Ｅ、Ｆ方向の間隙ＫＧは、駆動モータ２９の大きさ分（即ち駆動モータ２９がスムーズに通過する分）、極力大きく形成されている。この間隙ＫＧが極力大きく形成されていることにより、コラム本体１４には中空部分が増え、その重量が極力軽量化されている。これによりコラム本体１４は高加減速での移動駆動に好都合となっている。特に、本実施例ではコラム本体１４の外形の移動方向における幅Ｌ１を極力広くして（具体的には幅Ｌ１を下方に向かうほど大きくし、コラム本体１４を正面から見た形状を台形状にしている。しかし、本実施例で示した形状以外の形状も可能である。）、該コラム本体１４の形状を極力倒れにくい安定した形状に形成しているが、これによるコラム本体１４の大重量化を極力避けることができるので好都合である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のうち第１の発明は、ベース２、第１フレーム３、第２フレーム９等の機械本体を有し、前記機械本体に第１レール５、すべり軸受６、テーブルユニット７等のワーク搭載移送手段を、ワークを搭載自在で、かつ搭載したワークを水平な第１の方向に、前記機械本体に対して移動駆動自在な形で設け、前記機械本体に、前記第１の方向とは直角となった水平な第２の方向に伸延した一対の第２レール１０、１０等のコラム用ガイドレールを敷設し、前記一対のコラム用ガイドレールのうち、前記ワーク搭載移送手段に遠い方のコラム用ガイドレールを、前記ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールよりも上方に配置し、前記一対のコラム用ガイドレール上にコラム本体１４等のコラム本体を、これらコラム用ガイドレール上を前記第２の方向に移動自在に設け、前記機械本体に、前記第２の方向に伸延したねじ軸５６Ｂ等の第１のねじ軸を軸回転自在に軸支し、前記第１のねじ軸に、該第１のねじ軸を軸回転駆動し得る駆動モータユニット５７Ｂ等の第１のねじ軸駆動手段を設け、前記第１のねじ軸は、水平方向において前記一対のコラム用ガイドレール間の位置に配置し、前記第１のねじ軸に、該第１のねじ軸の軸回転により該第１のねじ軸上を前記第２の方向に移動駆動され得るボールナット５９Ｂ等の第１のナットを螺嵌して設け、前記第１のナットと前記コラム本体の底部１５等の底部を、該第１のナットにより該コラム本体が前記第２の方向に移動駆動され得る形で接続し、前記コラム本体のうち、前記ワーク搭載移送手段に面した側に、鉛直な第３の方向に伸延した一対の移動用レール２０、２０等のヘッドストック用ガイドレールを敷設し、前記一対のヘッドストック用ガイドレールにヘッドストック２４等のヘッドストックを、これらヘッドストック用ガイドレール上を前記第３の方向に移動自在に設け、前記コラム本体に、前記第３の方向に伸延したねじ軸５６Ｃ等の第２のねじ軸を軸回転自在に軸支し、前記第２のねじ軸に、該第２のねじ軸を軸回転駆動し得る駆動モータユニット５７Ｃ等の第２のねじ軸駆動手段を設け、前記第２のねじ軸は、前記第１の方向においては、前記一対のヘッドストック用ガイドレールと前記第１のねじ軸との間の位置に配置し、前記第２のねじ軸に、該第２のねじ軸の軸回転により該第２のねじ軸上を前記第３の方向に移動駆動され得るボールナット５９Ｃ等の第２のナットを螺嵌して設け、前記第２のナットと前記ヘッドストックを、該第２のナットにより該ヘッドストックが前記第３の方向に移動駆動され得る形で接続し、前記ヘッドストックに主軸ユニット２３等の主軸ユニットを設置し、前記主軸ユニットは、先端２７ａ等の先端側に工具着脱手段３０等の工具着脱手段を備え、前記第１の方向に前記ワーク搭載移送手段側に向かって前記先端側が伸延突出した主軸２７等の主軸と、該主軸を軸回転駆動させ得る駆動モータ２９等の駆動モータと、前記工具着脱手段を駆動させ得る着脱駆動手段３１等の着脱駆動手段を有し、前記駆動モータは、前記一対のコラム用ガイドレールのうち、前記ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールの上方で、かつ前記第２の方向において、前記第２のナットと隣接する形で配置すると共に、前記着脱駆動手段と前記工具着脱手段との間に配置して構成されるので、本発明による工作機械において、コラム本体を第２の方向に高加減速で移動駆動させる際には、該コラム本体に対して第２の方向等に慣性力が作用するようになる。しかし、コラム本体を移動させるための一対のコラム用ガイドレールは、これらコラム用ガイドレール間で高さレベルの差（差ＨＡ）ができるように傾斜配置されているので、第１のねじ軸は、この高さレベルの差の分だけ、極力上方に配置され得るようになる。つまり、第１のねじ軸をコラム本体の重心に極力近づけて配置できるので、該コラム本体に対する駆動力を、該第１のねじ軸に螺嵌された第１のナットを介して、該コラム本体の重心に極力近い位置で作用させ得るようになる。これにより、上述したようにコラム本体に対して第２の方向等に慣性力が作用しても、該コラム本体を倒れさせる形で作用するモーメントを極力小さくでき、従って該コラム本体の倒れ量を極力小さくできる。
ところで本発明では、傾斜配置されたコラム用ガイドレールの配置態様に対応して、コラム本体の形状、特に該コラム本体の底部が傾斜形状となる。しかし、該コラム本体において第３の方向に移動駆動するヘッドストックに設けられた駆動モータは、上述したように、ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールの上方で、かつ第２の方向において第２のナットと隣接する形で、しかも着脱駆動手段と工具着脱手段との間に配置されているので、前記コラム本体の底部のうち、傾斜形状により上方に上がった形で形成された部位（底部後部１５ｂ）と極力干渉しないで済み、よってヘッドストックは、前記コラム本体の底部のうち、下方に下がった形で形成された部位（底部前部１５ａ）に対応した位置まで極力下方に移動してくることができる。つまり、ヘッドストックに設けられた主軸等の上下ストロークが極力制限されずに済み好都合である。
また本発明では、コラム本体が極力軽量化される。即ち、上述したように、駆動モータを、ワーク搭載移送手段に近い方のコラム用ガイドレールの上方で、かつ第２の方向において第２のナットと隣接する形で、しかも着脱駆動手段と工具着脱手段との間に配置している。つまり、駆動モータはヘッドストック用ガイドレールの近傍に配置されているため、一対のヘッドストック用ガイドレール間の間隙ＫＧは、駆動モータの大きさ分、極力大きく形成される。この間隙ＫＧが極力大きく形成されることにより、コラム本体の重量は極力軽量化され、これにより高加減速での移動駆動に好都合となる。特に、コラム本体の外形の移動方向における幅を広くして、該コラム本体の形状を極力倒れにくい安定した形状に形成しようとする際には、本発明を採用することにより、コラム本体の大重量化を避けることができるので好都合である。
【００２４】
また本発明のうち第２の発明では、第１の発明による工作機械において、前記コラム本体の外形における、前記第２の方向の幅Ｌ１等の幅は、下方へ末広がりになっているので、第１の発明による効果に加えて、コラム本体の形状が極力倒れにくい安定した形状になっているため、コラム本体の高加減速での移動駆動においても該コラム本体の倒れ量を極力小さくでき都合がよい。また、上述したように、一対のヘッドストック用ガイドレール間の間隙ＫＧを極力大きく形成できるので、コラム本体の外形における幅を大きくしても、コラム本体の大重量化を避けることができるので好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による工作機械の一例であるマシニングセンタを示した全体斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すマシニングセンタにおけるコラム付近を示した水平断面図である。
【図３】図３は、図２のＸ１−Ｙ１線断面図である。
【符号の説明】
１……工作機械（マシニングセンタ）
２……機械本体（ベース）
３……機械本体（第１フレーム）
５……ワーク搭載移送手段（第１レール）
６……ワーク搭載移送手段（すべり軸受）
７……ワーク搭載移送手段（テーブルユニット）
９……機械本体（第２フレーム）
１０……コラム用ガイドレール（第２レール）
１４……コラム本体
１５……底部
２０……ヘッドストック用ガイドレール（移動用レール）
２３……主軸ユニット
２４……ヘッドストック
２７……主軸
２７ａ……先端
２９……駆動モータ
３０……工具着脱手段
３１……着脱駆動手段
５６Ｂ……第１のねじ軸（ねじ軸）
５６Ｃ……第２のねじ軸（ねじ軸）
５７Ｂ……第１のねじ軸駆動手段（駆動モータユニット）
５７Ｃ……第２のねじ軸駆動手段（駆動モータユニット）
５９Ｂ……第１のナット（ボールナット）
５９Ｃ……第２のナット（ボールナット）
Ｌ１……幅[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a machine tool such as a machining center for machining a workpiece by moving and driving a column, a spindle head and the like in a horizontal direction and a vertical direction.
[0002]
[Prior art]
A machine tool such as a machining center has a column that can be moved in a horizontal direction with respect to a machine body such as a base, and a headstock that can be moved in a vertical direction in the column (the main shaft and the main shaft are driven to rotate around the shaft). Equipped with a drive motor to be mounted). In such a machine tool, in order to improve work efficiency in work machining work, for example, it is desired to drive the column as fast as possible. In other words, it is desired to drive the column with a high acceleration as much as possible, that is, with a high acceleration / deceleration.
[0003]
On the other hand, if it is attempted to achieve the movement drive at high acceleration / deceleration in the column by improving the ability of the ball screw device serving as the column movement drive means, a problem arises. That is, as the column is moved and driven at high acceleration / deceleration, the inertial force acting on the column increases, and the amount of tilting that occurs in the column (that is, the column position is tilted in the moving direction by the inertial force). This is a problem that the amount of displacement) becomes large. Since the operation at high acceleration / deceleration becomes more difficult as the tilting amount increases, it is desired to devise a method for minimizing the tilting amount of the column when the column is moved and driven at high acceleration / deceleration.
[0004]
In order to solve the above-described problem related to the amount of collapse, several devices have been conventionally made. For example, the following devices a) and b) have been devised.
a) The column is formed into a stable shape that is as difficult to collapse as possible. That is, the width of the column outer shape in the moving direction is widened. In particular, the width is formed so as to widen downward (for example, the column shape is formed so that the lower side looks like a trapezoid when viewed from the front).
b) The two guide rails for running the column are inclined so that there is a difference in height between the guide rails, and the guide rails arranged in an inclined manner correspond to the arrangement mode of these guide rails. Install a column of shape and therefore inclined shape. Normally, the screw shaft of the ball screw device that drives the column to move is arranged at a position between the two guide rails. By arranging these guide rails to be inclined, the screw shaft is moved upward as much as possible. Can be placed. That is, since the screw shaft can be disposed as close as possible to the center of gravity of the column, the driving force for the column acts at a position as close as possible to the center of gravity of the column via the ball nut or the like of the ball screw device. As a result, the moment acting in the form of tilting the column can be minimized.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described device a), the column is formed so that the horizontal cross section of the outer shape of the column is widened, so that the column itself is enlarged accordingly. As a result, the column becomes heavier and hinders movement drive at high acceleration / deceleration.
Further, in the above-described device b), since the column has an inclined shape, the drive motor and the like mounted on the head stock that moves in the vertical direction in the column are moved upward by the inclined shape in the bottom of the column. This causes an inconvenience that the vertical stroke of the main shaft or the like is limited by that amount because it interferes with the portion formed in a raised shape and cannot move below the portion.
[0006]
Therefore, in view of the above circumstances, the present invention can reduce the amount of collapse of the column as much as possible when driving the column with high acceleration / deceleration, and can make the column lighter as much as possible, which is convenient for driving with high acceleration / deceleration. It is another object of the present invention to provide an advantageous machine tool without limiting the vertical stroke of the main shaft or the like as much as possible.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, the first invention of the present invention has a machine main body (2, 3, 9), and a work loading / transfer means (5, 6, 7) is attached to the machine main body (2, 3, 9). The mounted work is provided in a horizontal first direction (in the directions of arrows A and B) so as to be movable and movable with respect to the machine body (2, 3, 9). 3, 9) and a pair of column guide rails (10, 10) extending in a horizontal second direction (arrow E, F direction) perpendicular to the first direction (arrow A, B direction). 10) is laid, and the column guide rail (10) farther from the workpiece mounting / transfer means (5, 6, 7) out of the pair of column guide rails (10, 10) is transferred to the workpiece. Arranged above the column guide rail (10) closer to the means (5, 6, 7), The column body (14) is provided on the ram guide rails (10, 10), and the column guide rails (10, 10) are movably provided in the second direction (arrow E, F direction). A first screw shaft (56B) extended in the second direction (arrow E, F direction) is pivotally supported on the main body (2, 3, 9) so as to be rotatable, and the first screw shaft (56B) is supported. ) Is provided with first screw shaft driving means (57B) capable of rotating the first screw shaft (56B), and the first screw shaft (56B) is for the pair of columns in the horizontal direction. The first screw shaft (56B) is arranged on the first screw shaft (56B) by rotating the first screw shaft (56B) on the first screw shaft (56B). Screw the first nut (59B) that can be moved and driven in the second direction (arrow E, F direction) The first nut (59B) and the bottom (15) of the column main body (14) are connected to the column main body (14) in the second direction (arrows E, F) by the first nut (59B). The column body (14) is connected in such a manner that it can be moved and driven, and on the side of the column body (14) facing the work loading / transfer means (5, 6, 7), a third vertical direction (arrows C, D) A pair of head stock guide rails (20, 20) extending in the direction), and the head stock (24) is placed on the pair of head stock guide rails (20, 20). 20) A second screw provided on the column body (14) so as to be movable in the third direction (arrow C, D direction) and extending in the third direction (arrow C, D direction). The shaft (56C) is pivotally supported so that the shaft can rotate freely. The second screw shaft (56C) is provided with second screw shaft driving means (57C) capable of axially driving the second screw shaft (56C), and the second screw shaft (56C) In the first direction (the direction of arrows A and B), it is disposed at a position between the pair of headstock guide rails (20, 20) and the first screw shaft (56B), and the second A second screw shaft (56C) that can be driven to move in the third direction (arrow C, D direction) on the second screw shaft (56C) by rotating the second screw shaft (56C). The nut (59C) is screwed into the second nut (59C) and the head stock (24), and the head stock (24) is moved in the third direction by the second nut (59C). The headstock (24) is connected in such a way that it can be moved and driven in the direction of arrows C and D. The spindle unit (23) is provided with a tool attaching / detaching means (30) on the tip (27a) side, and the workpiece loading / transferring in the first direction (arrow A, B direction). A main shaft (27) whose front end (27a) extends and projects toward the means (5, 6, 7), a drive motor (29) capable of rotating the main shaft (27), and the tool attaching / detaching means ( 30) and a detachable drive means (31) capable of driving the work, and the drive motor (29) includes the work load transfer means (5, 6, 7) of the pair of column guide rails (10, 10). ) Above the column guide rail (10) closer to the center and in the second direction (arrow E, F direction) adjacent to the second nut (59C), and the attachment / detachment Driving means (31) and the tool attaching / detaching hand Constructed by arranging between the (30).
[0008]
The second invention of the present invention is the machine tool (1) according to the first invention, wherein the outer shape of the column main body (14) has a width (L1) in the second direction (arrow E, F direction). Is spreading downward.
[0009]
Note that the numbers in parentheses are for the sake of convenience indicating the corresponding elements in the drawings, and therefore the present description is not limited to the descriptions on the drawings. The same applies to the “action” column below.
[0010]
[Action]
With the above-described configuration, in the first invention of the present invention, the drive motor (29) provided in the headstock (24) is raised upward due to the inclined shape in the bottom (15) of the column body (14). The head stock (24) does not interfere with the bottom rear part (15b) formed in the shape, and therefore, the head stock (24) of the bottom part (15) of the column body (14) is lowered to the bottom front part (15a ) Move down to the position corresponding to. In addition, since the drive motor (29) is disposed in the vicinity of the head stock guide rails (20, 20), the gap (KG) between the pair of head stock guide rails (20, 20) is set at the drive motor (29). ) As large as possible.
[0011]
Moreover, in 2nd invention among this invention, the shape of a column main body (14) becomes a stable shape which hardly falls down as much as possible.
[0012]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall perspective view showing a machining center as an example of a machine tool according to the present invention.
2 is a horizontal sectional view showing the vicinity of the column in the machining center shown in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line X1-Y1 of FIG.
[0013]
A machining center 1 is installed on a horizontal floor as shown in FIG. The machining center 1 has a base 2 placed and installed on the floor surface, and a first frame 3 is supported on the base 2. On the first frame 3, first rails 5 and 5, which are a pair of linear guides parallel to each other, are laid along the directions of arrows A and B in the figure, which are horizontal z-axis directions. A table unit 7 is supported on one rail 5 and 5 via a plurality of slide bearings 6 so as to be slidable in the directions of arrows A and B, that is, in the z-axis direction. A work (not shown) to be processed can be mounted on the table unit 7. Further, appropriate brackets 50A and 51A are disposed between the pair of first rails 5 and 5 on the first frame (or base 2), and a predetermined ball screw device 55A is provided on the brackets 50A and 51A. Is installed. The ball screw device 55A has a screw shaft 56A extending in the directions of arrows A and B, and is supported by the brackets 50A and 51A so that the shaft can rotate freely. The end of the screw shaft 56A on the arrow A side On the side (that is, the bracket 50A side), a drive motor unit 57A is provided so that the screw shaft 56A can be rotatably driven. A ball nut (not shown) is screwed onto the screw shaft 56A so that the screw shaft 56A can be driven to move in the directions of arrows A and B by the rotation of the screw shaft 56A. It is connected and fixed to the table unit 7 side. Accordingly, the table unit 7 is movable and driven in the directions of arrows A and B, that is, the z-axis direction with respect to the base 2 via the ball screw device 55A. That is, a work (not shown) mounted on the table unit 7 can be driven to move relative to the base 2 and the first frame 3 in the directions of arrows A and B.
[0014]
Further, a second frame 9 is supported on the base 2 on the right side of the drawing in FIG. 1 from the pair of first rails 5 and 5, and a pair of parallel frames is supported on the second frame 9. As shown in FIGS. 1 to 3, the second rails 10 and 10 that are linear guides are laid along the arrows E and F in the drawing, which are perpendicular to the z axis and are in the horizontal x axis direction. . Of the pair of second rails 10, 10, the second rail 10 farther from the first rails 5, 5, etc. (that is, the arrow B side) is closer to the first rails 5, 5, etc. , Arrow A side) is disposed above the second rail 10. That is, as shown in FIG. 3, when the height level of the second rail 10 on the arrow A side is the height level H1, and the height level of the second rail 10 on the arrow B side is the height level H2, these second levels are set. A difference HA that is a difference between the height levels H1 and H2 is formed between the rails 10 and 10 in the vertical direction. As described above, the pair of second rails 10 and 10 are inclined.
[0015]
A column 12 is installed on the pair of second rails 10 and 10 as shown in FIGS. That is, the column 12 has a column main body 14, and the column main body 14 has a plurality of slide bearings 11 supported on the pair of second rails 10 and 10. Further, the main body frame 13 is supported on the plurality of slide bearings 11, so that the main body frame 13 and the like of the column 12 are moved over the pair of second rails 10 and 10 via the plurality of slide bearings 11 by the arrow E. , F direction, that is, the x-axis direction is slidable. In addition, appropriate brackets 50B and 51B are disposed between the pair of second rails 10 and 10 on the second frame 9 (or base 2), and a predetermined ball screw device is provided on the brackets 50B and 51B. 55B is installed. The ball screw device 55B has a screw shaft 56B extended in the directions of arrows E and F in a form of being pivotally supported by the brackets 50B and 51B so as to be pivotable. A drive motor unit 57B is provided on the side (that is, the bracket 50B side) so that the screw shaft 56B can be driven to rotate. The screw shaft 56B is disposed at a position between the pair of second rails 10 and 10 in the directions of the arrows A and B, and a height level H1 between the second rails 10 and 10 in the vertical direction. , Using a difference HA between H2 and a position as far as possible above the second rail 10 at the height level H1 (a position slightly below the second rail 10 at the height level H2 in FIG. 3). . A ball nut 59B is screwed onto the screw shaft 56B in such a manner that the screw shaft 56B can be driven to move in the directions of arrows E and F by rotation of the screw shaft 56B. It is connected and fixed to the bottom 15 of the main body frame 13 of the main body 14. Therefore, the column main body 14 can be driven to move in the directions of arrows E and F by the ball screw device 55B.
[0016]
The bottom 15 of the body frame 13 of the column 12 is supported on the second rail 10 on the arrow A side (that is, the lower one) of the pair of second rails 10 and 10 as shown in FIGS. A horizontal plate-shaped bottom front portion 15a supported and joined on the sliding bearing 11 and the second rail 10 on the arrow B side (that is, the higher one) of the pair of second rails 10 and 10 are supported. It comprises a horizontal plate-like bottom rear portion 15b supported and joined on the plain bearing 11, and a bottom central portion 15c that integrally connects the bottom front portion 15a and the bottom rear portion 15b. That is, the bottom 15 of the main body frame 13 has an inclined shape corresponding to the arrangement of the pair of second rails 10 and 10 arranged in an inclined manner. In addition, the ball nut 59B of the ball screw device 55B is connected to the bottom portion 15 described above on the side facing the second frame 9 of the bottom center portion 15c (the lower surface side in FIG. 3) via an appropriate connection portion 16. The connection is fixed in a joined form.
On the other hand, on the end portion side of the bottom portion 15 on the arrow E side and on the end portion side of the bottom portion 15 on the arrow F side, a pair of sides is formed by forming both side portions of the main body frame 13 on the arrow E side and the arrow F side. The side frames 17 and 17 are erected, the side surface 17a facing the arrow E direction in the side frame 17 on the arrow E side, and the side surface 17a facing the arrow F direction in the side frame 17 on the arrow F side. Are both inclined planes, and the distance between the side surfaces 17a and 17a in the directions of arrows E and F, that is, the width L1 of the outer shape of the column body 14 in the directions of arrows E and F increases toward the bottom. (That is, the width L1 widens downward). Therefore, the shape of the column main body 14 is substantially trapezoidal when the column main body 14 is viewed from the front (that is, when the column main body 14 is viewed in the direction of arrow B). Further, an upper frame 19 is provided on the upper ends of the side frames 17 and 17 so as to suspend both of them.
[0017]
Of each side frame 17 of the main body frame 13, on the side facing the arrow A direction, that is, the side facing the table unit 7 or the like, the moving rail 20 has a vertical y-axis direction (accordingly, the z-axis and x-axis). A direction perpendicular to the axial direction) is laid along arrows C and D in the figure. That is, a pair of moving rails 20 and 20 laid on the side frames 17 and 17 are arranged in parallel in the directions of arrows E and F in the figure. A headstock 24 is installed on the pair of moving rails 20, 20. That is, the head stock 24 has a plurality of sliding bearings 21 installed on the moving rails 20, 20, and the head stock 24 is placed on the moving rails 20, 20 via the plurality of sliding bearings 21. Is slidable in the directions of arrows C and D. Further, appropriate brackets 50C and 51C are provided on the main body frame 13, respectively, on the top frame 19 and the bottom front portion 15a of the bottom portion 15. The brackets 50C and 51C are provided with a predetermined ball screw device 55C. is set up. The ball screw device 55C has a screw shaft 56C extending in the directions of arrows C and D, and is supported by the brackets 50C and 51C so as to be pivotable. The end of the screw shaft 56C on the arrow C side. On the side (that is, the bracket 50C side), a drive motor unit 57C is provided so as to protrude above the upper frame 19 in such a manner that the screw shaft 56C can be rotatably driven. As shown in FIG. 3, the screw shaft 56C is arranged at a position between the pair of moving rails 20 and 20 and the screw shaft 56B in the directions of arrows A and B. In the F direction, as shown in FIG. 2, it is arranged at a position in the vicinity of the side frame 17 on the arrow F side (thus, arranged at a position in the vicinity of the moving rail 20 on the arrow F side). . A ball nut 59C is screwed onto the screw shaft 56C in such a manner that the screw shaft 56C can be driven to move in the directions of arrows C and D by the rotation of the screw shaft 56C. It is connected and fixed to the headstock 24. Accordingly, the head stock 24 is movable and driven in the directions of arrows C and D by the ball nut 59C.
[0018]
2 and 3, the head stock 24 is provided with a spindle unit 23. The spindle unit 23 includes a spindle 27, a drive motor 29, an attaching / detaching drive means 31, and the like. That is, the main shaft 27 is basically a shaft member extending in the directions of arrows A and B, and is supported by the headstock 24 so as to be rotatable in the directions of arrows J and K around the center axis CT1. A distal end 27a on the arrow A side of the main shaft 27 is disposed so as to protrude toward the table unit 7, and a known tool mounting capable of detachably mounting a tool 66 on the distal end 27a side of the main shaft 27 is arranged. A tool attaching / detaching means 30 including a hole and a collet is incorporated. The drive motor 29 is attached to the head stock 24, and is arranged in such a manner that the main shaft 27 passes through the drive motor 29. That is, the drive motor 29 is a known electric motor that is capable of applying a rotational force to the main shaft 27 disposed through the drive motor 29 by electric power. Further, the attachment / detachment drive means 31 is made of a known actuator or the like, and is provided on the arrow B side of the main shaft 27. The collet of the tool attaching / detaching means 30 and the actuator of the attaching / detaching driving means 31 are connected by a known draw bar 27b installed so as to be inserted through the main shaft 27, and the attachment / detachment driving means 31 actuates the actuator to attach / detach the tool. The collet of the means 30 is driven. 2 and 3, the drive motor 29 is located above (directly above) the second rail 10 on the arrow A side of the pair of second rails 10, 10, and with the arrows E, F. It is arranged adjacent to the ball nut 59C in the direction, and is arranged between the attachment / detachment driving means 31 and the tool attachment / detachment means 30 in the directions of arrows A and B.
[0019]
Since the machining center 1 is configured as described above, when a workpiece machining operation is performed by the machining center 1, a workpiece (not shown) to be machined is mounted on the table unit 7, and the headstock is also mounted. An appropriate tool 66 is attached to the tip 27a of the main shaft 27 of 24 via the tool attaching / detaching means 30 driven by the attaching / detaching driving means 31 (the tool 66 is omitted in FIG. 1), and the main shaft 27 is driven by the drive motor 29. Is rotated in the directions of arrows J and K in the drawing to rotate the mounted tool 66, and at the same time, the table unit 7 is moved in the directions of arrows A and B with respect to the base 2 via the ball screw device 55A. The column 12 is moved and driven in the directions of arrows E and F with respect to the base 2 through the ball screw device 55B, and is moved through the ball screw device 55C. The x, y of the workpiece mounted on the table unit 7 and the tool 66 mounted on the spindle 27 is driven by moving the dostock 24 in the directions of arrows C and D with respect to the main body frame 13 of the column 12. Then, the machining operation is advanced so that the relative positional relationship on the z three-dimensional coordinate is appropriately changed.
[0020]
By the way, when the column 12 is moved and driven at a high acceleration / deceleration in order to improve the work efficiency in the workpiece machining work in the machining center 1, inertia force acts on the column main body 14 in the directions of arrows E and F. become. However, as described above, the pair of second rails 10 and 10 for moving the column main body 14 are inclined so that the difference HA between these height levels H1 and H2 can be made, so the screw shaft 56B. Are arranged as much as possible above the difference HA. That is, since the screw shaft 56B is arranged as close as possible to the center of gravity of the column main body 14, the driving force for the column main body 14 is applied to the column main body 14 via the ball nut 59B screwed to the screw shaft 56B. It can be operated at a position as close as possible to the center of gravity. As a result, even if an inertial force acts on the column main body 14 in the directions of the arrows E and F, as described above, the moment acting in the form of tilting the column main body 14 can be minimized. Can be reduced as much as possible (that is, the amount by which the position of the column main body 14 is displaced in such a manner that the position of the column main body 14 is tilted in the moving direction or the like due to inertial force). The smaller the amount of collapse, the more convenient it is to move at high speed.
[0021]
In this embodiment, the shape of the column main body 14, particularly the bottom portion 15 of the column main body 14, is inclined according to the arrangement of the inclined second rails 10 and 10. However, as described above, the drive motor 29 provided in the head stock 24 that is driven to move in the directions of the arrows C and D in the column main body 14 is above the second rail 10 on the arrow A side and the arrows E and F. Since it is disposed adjacent to the ball nut 59C in the direction and between the attachment / detachment drive means 31 and the tool attachment / detachment means 30 (that is, it is disposed substantially directly above the second rail 10 on the arrow A side). ), Of the bottom portion 15 of the column main body 14, it is not necessary to interfere as much as possible with the bottom rear portion 15b formed so as to rise upward due to the inclined shape. It is possible to move downward as much as possible to a position corresponding to the bottom front part 15a formed in a downwardly lowered form. That is, the vertical stroke of the main shaft 27 and the like provided on the head stock 24 is not limited as much as possible, which is convenient in machining a workpiece.
[0022]
In the present embodiment, the drive motor 29 is disposed substantially directly above the second rail 10 on the arrow A side. That is, since the drive motor 29 is disposed in the vicinity of the moving rails 20, 20, the gaps KG in the directions of arrows E and F between the moving rails 20, 20 are equal to the size of the drive motor 29 (that is, the drive Since the motor 29 passes smoothly), it is formed as large as possible. Since the gap KG is formed as large as possible, the column body 14 has more hollow portions and the weight thereof is reduced as much as possible. Thereby, the column main body 14 is convenient for the movement drive at high acceleration / deceleration. In particular, in this embodiment, the width L1 in the moving direction of the outer shape of the column main body 14 is made as wide as possible (specifically, the width L1 is increased toward the lower side, and the shape of the column main body 14 viewed from the front is trapezoidal. However, shapes other than those shown in the present embodiment are also possible.) The column body 14 is formed in a stable shape that is not easily collapsed as much as possible. This is advantageous because it can be avoided as much as possible.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the first invention of the present invention has a machine body such as the base 2, the first frame 3, and the second frame 9, and the machine body includes the first rail 5, the slide bearing 6, and the table unit. 7 and the like are mounted on the machine body so that the work can be freely loaded and moved in a horizontal first direction relative to the machine body. Column guide rails such as a pair of second rails 10 and 10 extending in a horizontal second direction perpendicular to the direction of the workpiece, and the workpiece mounting transfer means out of the pair of column guide rails. The column guide rails farther from the column are arranged above the column guide rails closer to the workpiece mounting transfer means, and the column main bodies such as the column main body 14 are placed on the pair of column guide rails. A first screw shaft such as a screw shaft 56B extended in the second direction is pivotally supported on the machine body so as to be axially rotatable. The first screw shaft is provided with first screw shaft driving means such as a drive motor unit 57B that can rotationally drive the first screw shaft, and the first screw shaft is the pair of columns in the horizontal direction. A ball nut 59B or the like that is disposed at a position between the guide rails for the first screw shaft and can be driven to move in the second direction on the first screw shaft by rotating the first screw shaft. The first nut and the bottom portion such as the bottom portion 15 of the column main body are provided so that the column main body can be driven to move in the second direction by the first nut. Of the column body, facing the work loading and transferring means. On the side, head stock guide rails such as a pair of moving rails 20 and 20 extending in a vertical third direction are laid, and the head stock such as the head stock 24 is attached to the pair of head stock guide rails. A head stock guide rail is provided so as to be movable in the third direction, and a second screw shaft such as a screw shaft 56C extending in the third direction is pivotally supported on the column body so as to be rotatable. The second screw shaft is provided with second screw shaft driving means such as a drive motor unit 57C that can rotationally drive the second screw shaft, and the second screw shaft is arranged in the first direction. Is arranged at a position between the pair of head stock guide rails and the first screw shaft, and the second screw shaft is rotated on the second screw shaft by rotating the second screw shaft. Move up in the third direction A second nut such as a ball nut 59C that can be screwed is provided, and the second nut and the head stock can be driven to move in the third direction by the second nut. And a spindle unit such as the spindle unit 23 is installed on the headstock. The spindle unit includes a tool attaching / detaching means such as a tool attaching / detaching means 30 on the tip side of the tip 27a and the like in the first direction. A main shaft such as a main shaft 27 whose front end extends and projects toward the workpiece mounting and transfer means side, a drive motor such as a drive motor 29 that can rotate the main shaft, and an attachment / detachment drive means 31 that can drive the tool attachment / detachment means. The drive motor is located above the column guide rail closer to the workpiece loading / transferring means of the pair of column guide rails. In the machine tool according to the present invention, the column is arranged adjacent to the second nut in the second direction and arranged between the attachment / detachment drive means and the tool attachment / detachment means. When the main body is moved and driven in the second direction with high acceleration / deceleration, an inertial force acts on the column main body in the second direction or the like. However, the pair of column guide rails for moving the column main body are inclined so that there is a difference in height level (difference HA) between the column guide rails. Therefore, it can be arranged as much as possible by the difference in height level. That is, since the first screw shaft can be arranged as close as possible to the center of gravity of the column main body, the driving force for the column main body is transmitted via the first nut screwed to the first screw shaft. It becomes possible to act at a position as close to the center of gravity as possible. As a result, even if an inertial force acts on the column body in the second direction or the like as described above, the moment acting on the column body can be reduced as much as possible. It can be made as small as possible.
By the way, in the present invention, the shape of the column main body, particularly the bottom of the column main body, has an inclined shape corresponding to the arrangement of the column guide rails arranged in an inclined manner. However, as described above, the drive motor provided in the head stock that is driven to move in the third direction in the column main body is above the column guide rail that is closer to the workpiece mounting transfer means and in the second direction. In the shape adjacent to the second nut and between the attachment / detachment drive means and the tool attachment / detachment means, the portion formed in the shape of the bottom of the column body that is raised upward by the inclined shape It is not necessary to interfere with the bottom rear part 15b as much as possible. Therefore, the headstock moves as much as possible down to the position corresponding to the part (bottom front part 15a) formed in the lower part of the bottom of the column body. Can come. That is, it is convenient that the vertical stroke of the main shaft or the like provided on the headstock is not limited as much as possible.
Further, in the present invention, the column body is reduced in weight as much as possible. That is, as described above, the drive motor is arranged above the column guide rail closer to the workpiece loading and transfer means and adjacent to the second nut in the second direction, and the attachment / detachment drive means and the tool attachment / detachment. Arranged between the means. That is, since the drive motor is disposed in the vicinity of the head stock guide rail, the gap KG between the pair of head stock guide rails is formed as large as possible by the size of the drive motor. By forming the gap KG as large as possible, the weight of the column main body is reduced as much as possible, which is convenient for moving driving at high acceleration / deceleration. In particular, when the width of the column main body in the moving direction is widened so that the column main body is formed into a stable shape that is not easily toppled as much as possible, by adopting the present invention, the weight of the column main body is increased. This is advantageous because it can be avoided.
[0024]
Further, in the second invention of the present invention, in the machine tool according to the first invention, the outer width of the column main body such as the width L1 in the second direction is widened downward. In addition to the effect of the first aspect of the invention, the column body has a stable shape that is not easily toppled as much as possible. Therefore, even when the column body is driven to move at high acceleration / deceleration, the amount of tilting of the column body can be reduced as much as possible. Good. Further, as described above, the gap KG between the pair of head stock guide rails can be formed as large as possible. Therefore, even if the width of the column main body is increased, it is possible to avoid an increase in the weight of the column main body. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing a machining center as an example of a machine tool according to the present invention.
FIG. 2 is a horizontal sectional view showing the vicinity of a column in the machining center shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line X1-Y1 of FIG.
[Explanation of symbols]
1 …… Machine tool (machining center)
2. Machine body (base)
3. Machine body (first frame)
5 ... Work loading and transfer means (1st rail)
6 …… Work loading / transporting means (slide bearing)
7. Workpiece transfer means (table unit)
9 ... Machine body (second frame)
10: Column guide rail (second rail)
14 …… Column body
15 …… Bottom
20 …… Guide rail for headstock (moving rail)
23 …… Spindle unit
24 …… Headstock
27 …… Spindle
27a …… Tip
29 …… Drive motor
30 …… Tool attachment / detachment means
31 …… Removal drive means
56B …… First screw shaft (screw shaft)
56C …… Second screw shaft (screw shaft)
57B ...... first screw shaft drive means (drive motor unit)
57C: Second screw shaft drive means (drive motor unit)
59B …… First nut (ball nut)
59C …… Second nut (ball nut)
L1 …… Width

Claims

Having a machine body,
A work loading / transfer means is provided in the machine body, the work can be freely loaded, and the loaded work is provided in a horizontal first direction so as to be movable with respect to the machine body,
A pair of column guide rails extending in a horizontal second direction perpendicular to the first direction is laid on the machine body;
Of the pair of column guide rails, the column guide rail farther from the work mounting transfer means is disposed above the column guide rail closer to the work mounting transfer means,
A column main body is provided on the pair of column guide rails, the column guide rails are provided on the column guide rails so as to be movable in the second direction,
Together with the column body to have a trapezoidal shape when viewed from the front,
The bottom of the column main body is a horizontal plate-shaped bottom front part which is supported and joined on a slide bearing supported on the column guide rail closer to the work mounting and transporting means, and the one farther from the work mounting and transporting means. A horizontal plate-shaped bottom rear portion supported and joined on a slide bearing supported on a column guide rail, and a bottom central portion in the form of integrally connecting the bottom front portion and the bottom rear portion,
A first screw shaft extending in the second direction is pivotally supported on the machine body so as to be rotatable.
The first screw shaft is provided with first screw shaft driving means capable of rotating the first screw shaft.
The first screw shaft is between the pair of column guide rails in the horizontal direction, and is between the pair of column guide rails in the vertical direction and is closer to the work loading and transferring means. Arrange as much as possible above the guide rail ,
The first screw shaft is provided with a first nut that can be driven to move in the second direction on the first screw shaft by rotating the first screw shaft.
Connecting the first nut and the bottom of the column body in such a manner that the column body can be driven to move in the second direction by the first nut;
A pair of head stock guide rails extending in the vertical third direction are laid on the side of the column body facing the work loading and transferring means,
A headstock is provided on the pair of headstock guide rails, and the headstock guide rails are provided so as to be movable in the third direction,
A second screw shaft extending in the third direction is pivotally supported on the column body so as to be rotatable.
A second screw shaft driving means capable of axially driving the second screw shaft is provided on the upper part of the column body ,
The second screw shaft is disposed at a position between the pair of head stock guide rails and the first screw shaft in the first direction,
A second nut that can be driven to move in the third direction on the second screw shaft by rotating the second screw shaft to the second screw shaft;
Connecting the second nut and the headstock in such a way that the headstock can be driven to move in the third direction by the second nut;
A spindle unit is installed on the headstock,
The spindle unit includes a tool attaching / detaching means on the tip side,
A main shaft in which the tip end side extends and projects toward the workpiece loading transfer means in the first direction;
A drive motor capable of rotationally driving the main shaft;
Attaching / detaching driving means capable of driving the tool attaching / detaching means,
The drive motor is adjacent to the second nut in the second direction, substantially right above the column guide rail closer to the workpiece mounting and transferring means of the pair of column guide rails. As well as arranging
When the head stock is disposed between the attachment / detachment drive means and the tool attachment / detachment means, the drive motor is
A machine tool configured so as not to interfere with a rear portion of the bottom portion formed in an upward shape due to an inclined shape in a bottom portion of the column main body.