JP4234515B2 - 工作機械 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直に向けて配置された主軸とワークとをX軸,Y軸,Z軸方向に相対移動させつつ上記ワークを加工するようにした工作機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、立形マシニングセンタでは、図6に示すように、機械正面から見て、固定ベッド60の後端部にコラム61を配置固定するとともに、前部にワークWが載置されるサドル62をY軸(前後方向)方向に移動可能に配設し、該サドル62上にテーブル63をX軸(左右方向)方向に移動可能に配設し、上記コラム61の前面に主軸64が装着された主軸頭65をZ軸(上下方向)方向に移動可能に配設した構造が一般的である(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
上記立形マシニングセンタでは、加工済みワークと次加工ワークとを自動的に交換するワーク交換装置を備える場合がある。この種のワーク交換装置としては、側面シャトル式が一般的であるが、これはワーク交換時間が長く、しかも据え付け面積が大きくなるという欠点がある。
【0004】
そこでワーク交換時間の短縮を図るには、旋回式ワーク交換装置を採用することが有効である。この場合、ワーク交換装置を機械正面(作業者側)に配置することとなる。
【0005】
【特許文献1】
特開昭63−62636号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにワーク交換装置を機械正面に配設する構造を採用した場合には、作業者の主軸への近寄り性が悪化し、メンテナンス等を行なう際の作業性が低下するという懸念がある。
【0007】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、ワーク交換装置を配設する場合の主軸への近寄り性を改善して作業性を向上できる工作機械を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、ベッド上にサドルを機械正面から見て前後(Y軸)方向に移動可能に配置し、該サドル上にテーブルを左右(X軸)方向に移動可能に配置し、コラムを上記テーブルの移動範囲を跨ぐように形成された門形状とするとともに上記ベッドに配置固定し、該コラムに主軸を支持する主軸頭を上下(Z軸)方向に移動可能に配置し、上記ベッドの背面側に設定されたワーク待機位置とワーク交換位置に位置するテーブルとの間でワークをパレットごと又はワーク単独で旋回させることにより交換するワーク交換装置を、上記ワーク交換位置が上記コラムの下方に位置するように配置したことを特徴とする工作機械である。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1において、上記コラムは、左,右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形状をなしていることを特徴としている。
【0010】
請求項3の発明は、請求項2において、上記コラムの梁部は、左,右脚部より機械背面側に偏位しており、かつ上記ベッドのY軸方向略中央部に位置していることを特徴としている。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1ないし3の何れかにおいて、上記ワーク待機位置はベッド背面の機外に設定され、上記ワーク交換位置はコラムの下方に設定されており、上記パレット又はワークを旋回させる旋回軸はベッドの背面側に配置されていることを特徴としている。
【0012】
【発明の作用効果】
請求項1の発明では、コラムをテーブルの移動範囲を跨ぐ門形とし、ワーク待機位置をベッドの背面側に設定し、ワーク交換位置を上記コラムの下方に設定したので、コラム下方の開口を利用して旋回式のワーク交換装置をベッドの背面側に配置することが可能となり、ベッドの正面側から主軸への近寄りを容易に行なうことができ、メンテナンスを行なう際の作業性を向上できる。
【0013】
請求項2の発明では、コラムを左,右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形としたので、コラム下方の加工用開口を有効利用してワーク交換装置を配置することができ、機械全体をコンパクトにできる。
【0014】
請求項3の発明では、梁部を左,右脚部より機械背面側に偏位させ、かつベッドのY軸方向略中央部に位置させたので、ベッド上でワークの交換を行なうための旋回スペースを確保できるとともに、ベッド正面からの主軸への近寄り性をさらに高めることができる。
請求項4の発明では、ワーク待機位置をベッド背面の機外に設定し、旋回軸をベッドの背面側に配置したので、ワークの着脱作業を容易に行なえるとともに、ワーク交換装置の据え付け面積の拡大を抑えることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0016】
図1ないし図5は、本発明の一実施形態による立形マシニングセンタ(工作機械)を説明するための図であり、図1,図2,図3はそれぞれ工具交換装置及びワーク交換装置が搭載された立形マシニングセンタの正面図,右側面図,平面図、図4,図5はワーク交換装置の概略図である。
【0017】
図において、1は立形マシニングセンタを示しており、これは機械正面から見て、固定ベッド2上の前後方向略中央部に門形状のコラム3を配置固定するとともに、該コラム3の下方にサドル4をY軸(前後)方向に移動可能に配置し、該サドル4上にテーブル5をX軸(左右)方向に移動可能に配置し、さらに上記コラム3の前面に主軸頭6をZ軸(上下)方向に移動可能に配置した構成となっている。この主軸頭6の下端部には主軸7が回転自在に支持されており、該主軸7には工具Tが着脱可能に装着されている。
【0018】
上記立形マシニングセンタ1では、テーブル5に載置されたワーク(不図示)をX軸,Y軸方向に、主軸7をZ軸方向にそれぞれ相対移動させつつ上記工具Tによりワークの切削加工を行なうように構成されている。
【0019】
上記コラム3の背面側には、主軸7に装着された加工済み工具Tと、工具マガジン11に装着された次工程工具T1とを交換アーム26により上記コラム3下方の開口Aを介して自動的に交換する工具交換装置10が搭載されている。
【0020】
上記固定ベッド2は、左,右の縦壁2a,2aと、該左,右の縦壁2aの内側に段付き状に形成されたサドル支持部2b,2bと、該左,右のサドル支持部2bから段落ち状に形成された略平坦な有底凹部2cとを備えている。この有底凹部2cはベッド2のX軸方向中央部に位置し、かつ背面側及び上側が開放されている。上記固定ベッド2背面の左,右の縦壁2a同士はクロス部材8で結合されている。
【0021】
上記左,右のサドル支持部2bの内側縁部にはサドル4をY軸方向に案内支持する左,右のY軸ガイドレール15が配置されている。この各Y軸ガイドレール15は、上記サドル支持部2bに固定されたレール15aと、上記サドル4の下面に固定されたガイド15bとを摺動自在に係合させた構造となっている。
【0022】
また上記左,右のサドル支持部2bの各Y軸ガイドレール15の外側にはサドル4をY軸方向に移動駆動する左,右のY軸ボールねじ16,16が回転自在に配置固定されており、各Y軸ボールねじ16の前端部には該ボールねじ16を回転駆動するY軸駆動モータ17,17が接続されている。
【0023】
上記サドル4の上面にはテーブル5をX軸方向に案内支持する前後一対のX軸ガイドレール18,18が配置されている。この各X軸ガイドレール18は、上記サドル4に固定されたレール18aと、上記テーブル5の下面に固定されたガイド18bとを摺動自在に係合させた構造となっている。
【0024】
また上記サドル4の上面の前,後X軸ガイドレール18の間にはテーブル5をX軸方向に移動駆動する1本のX軸ボールねじ19が回転自在に配置固定されており、該X軸ボールねじ19の左側端部には該ボールねじ19を回転駆動するX軸駆動モータ20が接続されている。
【0025】
上記コラム3の前面には、主軸頭6をZ軸方向に案内支持する左,右一対のZ軸ガイドレール21,21が配置されている。この各Z軸ガイドレール21は、上記主軸頭6の背面に固定されたレール21aと、上記コラム3の前面に固定されたガイド21bとを摺動自在に係合させた構造となっている。
【0026】
上記コラム3の前面の各Z軸ガイドレール21の外側には主軸頭6をZ軸方向に移動駆動する左,右のZ軸ボールねじ22,22が回転自在に配置固定されており、各Z軸ボールねじ22の上端部には該ボールねじ22を回転駆動するZ軸駆動モータ23,23が接続されている。
【0027】
上記主軸頭6には左,右に延びる腕部6a,6aが形成されており、該左,右の腕部6aには上記Z軸ボールねじ22に係合するナット22aが装着されている。
【0028】
上記コラム3は、鋳造により一体形成されたものであり、機械正面から見て、テーブル5のX軸,Y軸の移動範囲を跨ぐように配置された左,右の脚部3a,3aと、該各脚部3aの上部同士を一体に接続する梁部3bとを有する門形をなしており、この左,右の脚部3aは固定ベッド2の左,右縦壁2aの上面に載置固定されている。これによりコラム3の下方にはY軸方向に開放され、かつX軸方向に幅広の開口Aが形成されている。
【0029】
上記左,右の脚部3aは、機械正面から見て、該脚部3aの上部3dほど主軸頭6側に位置するように傾斜しており、該主軸頭6側ほど上下寸法が大きくなるように概ね三角形状をなしている。また梁部3bはこれの上縁と開口下縁が略平行となるように四角形状に形成されている。
【0030】
上記コラム3は、機械平面から見て、梁部3bが左,右脚部3a,3aより機械背面側に偏位するように大略弓形状をなすように形成されており、該梁部3bの正面3b′は左,右脚部3aの前後方向中心を通る脚部中心線C1と略一致している。また上記梁部3bは固定ベッド2のY軸方向中央に位置しており、左,右脚部3aは前側に位置している。上記梁部3bの正面3b′には上記主軸頭6及び左,右のZ軸ボールねじ22を収納する収納凹部3cが形成されている。これにより主軸頭6のコラム3に対するオーバハングはゼロになっている。
【0031】
上記固定ベッド2には、加工済みワークが載置された前工程パレットP1と、次加工ワークが載置された次工程パレットP2とを自動的に交換するワーク交換装置12が搭載されている。
【0032】
このワーク交換装置12は、昇降可能にかつ180度旋回可能に配置された旋回軸37の上端にクランプ部38を固定した概略構造のものである。このクランプ部38には、上記各パレットP1,P2に形成されたフック部39,40に係合可能な溝部38a,38aが形成されており、各溝部38aには油圧ピストン41,41が出没可能に配設されている。この各油圧ピストン41が溝部38a内に突出することにより各パレットP1,P2をクランプし、没入することによりアンクランプするようになっている。
【0033】
そして上記次工程パレットP2は固定ベッド2背面の機外に設定されたワーク待機位置Bに位置しており、前工程パレットP1は上記コラム3の下方に設定されたワーク交換位置Cに位置している。さらに上記旋回軸37は固定ベッド2の後端部に配置されている。
【0034】
ワーク待機位置Bの次加工パレットP2に予め次加工ワークをセットする。ワークの加工が終了すると、テーブル5がX軸,Y軸方向に移動してワーク交換位置Cに前工程パレットP1を搬送する。旋回軸37が上昇し、各溝部38aにパレットP1,P2のフック39,40が係合するとともに、油圧ピストン41が突出して各パレットP1,P2をクランプする。旋回軸37がさらに上昇して各パレットP1,P2をテーブルから持ち上げ、この状態で180度旋回し、この後下降する。すると前工程パレットP1はワーク待機位置Bに、次工程パレットP2はワーク交換位置Cにあるテーブル5にそれぞれ載置される。
【0035】
本実施形態によれば、コラム3をテーブル5の移動範囲を跨ぐ門形とし、ワーク待機位置Bを固定ベッド2背面の機外に設定し、ワーク交換位置Cを上記コラム3の下方に設定したので、コラム3下方の加工用開口Aを利用して旋回式のワーク交換装置12を固定ベッド2の背面側に配置することができ、ベッド2の正面側から主軸7への近寄りを容易に行なうことができ、メンテナンスを行なう際の作業性を向上できる。
【0036】
本実施形態では、上記コラム3を左,右脚部3aの上部同士を梁部3bで接続してなる門形としたので、コラム3下方の加工用開口Aを有効利用してワーク交換装置12を配置することができ、機械全体をコンパクトにできる。
【0037】
また上記梁部3bを左,右脚部3aより機械背面側に偏位させ、かつ固定ベッド2のY軸方向中央部に位置させたので、ベッド中央部にワーク交換を行なうための旋回スペースを確保することができるとともに、ベッド正面からの主軸7への近寄り性をさらに高めることができる。
【0038】
本実施形態では、ワーク待機位置Bを固定ベッド2背面の機外に設定し、旋回軸37を固定ベッド2の後端部に配置したので、ワークの着脱作業を容易に行なうことができるとともに、ワーク交換装置12の据え付け面積の拡大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による立形マシニングセンタを説明するための正面図である。
【図2】上記立形マシニングセンタの右側面図である。
【図3】上記立形マシニングセンタの平面図である。
【図4】上記立形マシニングセンタのワーク交換装置の概略斜視図である。
【図5】上記ワーク交換装置の概略側面図である。
【図6】従来の一般的な立形マシニングセンタの概略図である。
【符号の説明】
1 立形マシニングセンタ(工作機械)
2 固定ベッド
3 コラム
3a 脚部
3b 梁部
4 サドル
5 テーブル
6 主軸頭
7 主軸
12 ワーク交換装置
37 旋回軸
B ワーク待機位置
C ワーク交換位置
P1 前工程パレット
P2 次工程パレット
Claims (4)
- ベッド上にサドルを機械正面から見て前後(Y軸)方向に移動可能に配置し、該サドル上にテーブルを左右(X軸)方向に移動可能に配置し、コラムを上記テーブルの移動範囲を跨ぐように形成された門形状とするとともに上記ベッドに配置固定し、該コラムに主軸を支持する主軸頭を上下(Z軸)方向に移動可能に配置し、上記ベッドの背面側に設定されたワーク待機位置とワーク交換位置に位置するテーブルとの間でワークをパレットごと又はワーク単独で旋回させることにより交換するワーク交換装置を、上記ワーク交換位置が上記コラムの下方に位置するように配置したことを特徴とする工作機械。
- 請求項1において、上記コラムは、左,右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形状をなしていることを特徴とする工作機械。
- 請求項2において、上記コラムの梁部は、左,右脚部より機械背面側に偏位しており、かつ上記ベッドのY軸方向略中央部に位置していることを特徴とする工作機械。
- 請求項1ないし3の何れかにおいて、上記ワーク待機位置はベッド背面の機外に設定され、上記ワーク交換位置はコラムの下方に設定されており、上記パレット又はワークを旋回させる旋回軸はベッドの背面側に配置されていることを特徴とする工作機械。
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