JP4284593B2 - 工作機械のモジュラーシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣ旋盤やターニングセンタ、およびマシニングセンタやグライディングセンタ等の工作機械を容易に構築することができる工作機械のモジュラーシステムと、そのモジュラー構成による工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工作機械のフライス系では、フライス盤、ボール盤、中ぐり盤等の加工を取り込み、さらに工具を貯蔵し工具を自動交換するＡＴＣ付ツールマガジンを有するマシニングセンタに集約され、また、工作機械の旋盤系では、ＮＣ旋盤、フライス盤、ボール盤等の加工を取り込み、工具を貯蔵し工具を自動交換するＡＴＣ付ツールマガジンを有するターニングセンタに集約されてきている。そして、ＮＣ旋盤の主軸台は、ベッド固定型から移動型へと進化しはじめており、さらにＮＣ旋盤の主軸台は、地面に直角な軸線方向を有する立形旋盤のほか、立形旋盤の主軸台を逆さにした逆立ち立形ＮＣ旋盤など多種多様な軸構成で展開されている。図８は、従来のＮＣ旋盤のモジュラー構成を示す構成図である。図８に示すように、このモジュラー構成では、ＮＣ旋盤の多くの仕様がモジュラー化されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２６９５７号公報（図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＮＣ旋盤やターニングセンタのほかに、異機種であるマシニングセンタやグライディングセンタをも網羅した、それらを包括するモジュラー構成ができないという問題があった。また、このような異質な軸構成を有する工作機械を包囲するモジュラーシステムが望まれていた。
そこで、本発明は、これらの問題を解決するために創案されたものであり、工作機械の中のジャンルを越えて網羅するモジュラーシステムであって、ＮＣ旋盤やターニングセンタ、およびマシニングセンタやグライディングセンタをも容易に構成できる工作機械のモジュラーシステムとその工作機械を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を達成するため、請求項１に記載の本発明である工作機械のモジュラーシステムは、中央に切粉落し溝を有し、矩形の長手方向を前後に配置し、前後方向へガイド（６，６）を配置したベッド（２）と、前記ベッド（２）の後方に立設し、正面（３ａ）には左右方向にガイド（４，４）を配置した門形コラム（３）と、前記ベッド（２）と、前記門形コラム（３）とをベースとする基台（１）と、前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）を介して配置されたタレット型刃物台（１０）のユニットＡと、前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）を介して配置されたＮＣ旋盤用主軸台（１１）のユニットＢと、前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）に配置されたマシニングセンタ用主軸台（１２）のユニットＣと、前記ベッド（２）の上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置されたＮＣ旋盤用主軸台（１６）のユニットＤと、前記ベッド（２）の前記切粉落し溝（２ａ）を臨む位置のベッド上面（２ｂ）に固定されたタレット型刃物台（１７）のユニットＥと、
前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、主軸の軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられたＢ軸付マシニングセンタ用主軸台（１８）のユニットＦと、前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、主軸の軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられたＢ軸付ＮＣ旋盤用主軸台（１９）のユニットＧと、前記ベッド（２）の右側面（２ｄ）、または、左側面（２ｃ）に設けられ、工具を貯蔵し工具を自動交換するツールマガジン（１５）のユニットＨ、または、ユニットＩと、前記ベッド（２）の右側面（２ｄ）、または、左側面（２ｃ）に設けられ、ワークを貯蔵しワークの供給と排出をおこなうワークフィーダ（２０）のユニットＪと、前記門形コラム（３）の背面（３ｄ）、または、ベッド（２）上面（２ｂ）に設けられ、砥石工具を貯蔵し砥石工具を自動交換するツールマガジン（１３）のユニットＫと、前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、ブロックツール（２４）には複数のツールが櫛刃状に配置されている櫛刃型刃物台（２２）のユニットＬと、から構成された工作機械のモジュラーシステムであって、
前記ユニットＡと、前記ユニットＤとの組み合わせで旋削機能を有する立形ＮＣ旋盤（３０）となり、前記ユニットＢと、前記ユニットＥとの組み合わせでドライ加工に適し、旋削機能を有する逆立ち立形ＮＣ旋盤（４０）となり、前記ユニットＢと、前記ユニットＦと、前記ユニットＫとの組み合わせで旋削機能と、ミーリング機能を有するターニングセンタ（５０）となり、前記ユニットＣと、前記ユニットＧと、前記ユニットＨとの組み合わせでミーリング機能を有する立形マシニングセンタ（６０）となり、前記ユニットＢと、前記ユニットＪと、前記ユニットＬとの組み合わせでドライ加工に適し、旋削機能を有する逆立ち立形ＮＣ旋盤（７０）となり、前記ユニットＢと、前記ユニットＦと、前記ユニットＫと砥石工具との組み合わせで、研削機能を有するグライディングセンタ（８０）になることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、ベッドと門形コラムとを共通の基台し、旋盤系のユニットＡ、ユニットＢ、ユニットＤ、ユニットＥ、ユニットＧ、ユニットＬと、フライス系のユニットＣ、ユニットＦ、ユニットＨ、ユニットＩ、ユニットＪ、ユニットＫとを取り揃えたことにより、ジャンルを越えたモジュラー構成ができる。また、そのベースとなるベッドと門形コラムとを共通の基台とすることにより、基台を変えることなく旋削機能を有するＮＣ旋盤、旋削機能とミーリング機能を有するターニングセンタ、フライス機能とミーリング機能を有するマシニングセンタおよび研削機能を有するグライディングセンタがユニットの組み換えで、容易に工作機械が構築できる工作機械のモジュラーシステムを提供することができる。
さらに、従来の製造方法によれば、ベッドとコラムからなる基台が４種類必要なところを１種類にしたことにより、基台は１／４の種類数にすることができる。そのため、加工が容易で、しかも、組立が容易に図れる。また、全体でも２０種類が１４種類に削減できるため、３０％という大幅な種類数の削減ができるため、在庫管理、物流管理等が容易にできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の工作機械のモジュラーシステムを説明する。
図１は、工作機械のモジュラーシステムを示す構成図である。このモジュラーシステムを構成する基台１は、中央に切粉落し溝２ａを有し、矩形の長手方向を前後に配置したベッド２と、ベッド２の後方に立設した門形コラム３とから構成されている。また、従来の工作機械において、門形コラムを配置する場合は、ベッド上にテーブルを載置し、テーブルを前後方向に移動させるため、ベッドの左右側面に固定せざるを得ず、加工領域は広域のため切粉処理に難点があったが、本発明の工作機械は、ベッド上にテーブルは無く、ベッドの上面に門形コラムを載置してベッド２の中央部に設けた切粉落し溝２ａの真上で切削を行わせるため、切粉の収集と機外排出が容易である。
門形コラム３の正面３ａには、タレット型刃物台１０、ＮＣ旋盤用主軸台１１、マシニングセンタ用主軸台１２等のいずれかが配設される。
【００２０】
タレット型刃物台１０は、ガイド４、４が不要であり、門形コラム３の正面３ａにサドル７が固定される。サドル７の正面には上下（Ｚ軸）方向にガイド５、５が設けられ、そのガイド５、５によってＺ軸方向へ摺動可能に配置されている。
ＮＣ旋盤用主軸台１１は、門形コラム３の正面３ａに左右方向にガイド４、４が設けられ、そのガイド４、４によってサドル７が左右（Ｘ軸）方向へ摺動可能に配置されている。またサドル７の正面には上下（Ｚ軸）方向にガイド５、５が設けられ、そのガイド５、５によってＺ軸方向に摺動可能に下向きに配設されている。そして、ＮＣ旋盤用主軸台１１は、ワークを把持して回転させるチャックが下方の主軸先端部に設けられている。
マシニングセンタ用主軸台１２は、ツール（工具）を把持して回転させるツールクランプ機構が主軸先端部と主軸内部に設けられており、前記したＮＣ旋盤用主軸台１１と同様のＸ軸とＺ軸による軸構成によって左右方向、上下方向へ摺動可能に配置されている。
【００２１】
ベッド上面２ｂにはＮＣ旋盤用主軸台１６、タレット型刃物台１７、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９、櫛刃型刃物台２２等のいずれかが配設される。
ＮＣ旋盤用主軸台１６は、立形ＮＣ旋盤とするために上を向けて直角に配設される。切粉落し溝２ａを挟んでベッド上面２ｂの前後方向にガイド６、６が設けられ、そのガイド６、６の上に設けられ、そのガイド６、６によって前後（Ｘ軸）方向へ摺動可能に配設されている。
タレット型刃物台１７は、サドル７はなく、タレット型刃物台１７の単体であり、ベッド上面２ｂに直に固定される。
Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、ターニングセンタまたはグライディングセンタ（立形研削盤ともいう）とするために上を向けて直角に設けられ、前記同様、ガイド６、６の上に設けられ、そのガイド６、６によって前後方向（Ｙ軸）へ摺動可能に配設される。
なお、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、名称をＢ軸付ターニングセンタ用主軸台、Ｂ軸付グライディングセンタ用主軸台、としても構わない。
Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９は、立形マシニングセンタとするためにチャックを上向きに設け、前記同様、そのガイド６、６によって前後方向（Ｙ軸）に摺動可能に配置される。
【００２２】
また、門形コラム３の背面３ｄまたは前記ベッド２の周辺には、工具を貯蔵する装置としてツールマガジン１３、１４、１５等が配設される。なお、ＡＴＣ（自動工具交換装置）としては交換アームが必要であるが、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸、Ｂ軸の動きを利用して工具をダイレクトに自動交換することができるため、ツインアームは不要とするが、交換時間の短縮を優先させてＡＴＣ（自動工具交換装置）は、ツインアーム付ツールマガジンとしてもよい。
ツールマガジン１４は、ベッド２の左側面２ｃに設けられた取付座に設けられ、Ｚ軸の動きを利用して工具をダイレクトに自動交換する。
ツールマガジン１５は、ベッド２の右側面２ｄに設けられた取付座２ｄ′に設けられ、Ｚ軸の動きを利用して工具をダイレクトに自動交換する。
ワークフィーダ２０は、ベッド２左側面２ｃの手前の取付座２ｃ′に配置され、ワークの供給と排出をおこなう。
【００２３】
ここで、このモジュラーシステムの特徴を整理すると、
１．従来のＮＣ旋盤やターニングセンタ、マシニングセンタやグライディングセンタ等の工作機械では、搬送系の自由度がないため、コスト的に不利であったが、ベッド２と門形コラム３による基台１の共通化、各ユニットの標準化を行い、その基台１の各面を有効利用することによって、多様な搬送系ユニットを組合せ、搬送系の自由度を拡大し、コスト的に有利で安価な工作機械が提供できる。
２．従来の工作機械では、ＮＣ旋盤用主軸台（ワークヘッド）とマシニングセンタ用主軸台（ツールヘッド）に３軸または４軸制御を集中して行うため、その結果として剛性が著しく低下する傾向にあるが、この発明のワークヘッドとツールヘッドでは、２軸制御までとしているので、剛性の低下が防止できる。
３．機械の中央を加工点にして左右対称のシンメトリ構造とし、クーラント処理を中央に集中させることにより、構造の経時的熱変位を抑え、工作物への影響を最小にでき、且つベッド中央部以外のベッド２と門形コラム３の壁面は、クーラントにさらされることなく切粉や熱の影響を受けない構造にできる。
４．立形ＮＣ旋盤の表裏加工システムが容易に構築することができる。例えば、図１において、門形コラム３の正面３ａと背面３ｄに、または正面３ａに、タレット型刃物台１０（ツールヘッド）を２基実装（送り軸１軸または２軸）し、ベッド２の上面２ｂに設けられたガイド６、６には、９０°割出し機能を付加した割出し形のＮＣ旋盤用主軸台（ワークヘッド）を２基設けることにより、対向させてワークの受け渡しができるため、工作物の表裏加工が可能である。
５．ＮＣ旋盤用主軸台（ワークヘッド）とマシニングセンタ用主軸台（ツールヘッド）を上下に置き換えが可能であるため、異機種への展開が容易にできる。
６．前後左右のスペースには、ツールマガジンやワークフィーダ等の周辺機器が効率よく設置可能であり、門型コラムの背面も有効活用が図れる。
７．機械幅が小さく図れる。
８．ＮＣ旋盤用主軸台により、ワークのローディング、アンローディングができる。
等を上げることができる。
【００２４】
したがって、本発明の工作機械のモジュラーシステムでは、組合せにより数多くの工作機械、例えば、ＮＣ旋盤、ターニングセンタ、マシニングセンタおよびグライディングセンタ等を容易に構築することができる。
タレット型刃物台１０とＮＣ旋盤用主軸台１６との組合せにより立形ＮＣ旋盤とする（図２参照）。
ＮＣ旋盤用主軸台１１とタレット型刃物台１７との組合せにより逆立ち立形ＮＣ旋盤とする（図３参照）。
ＮＣ旋盤用主軸台１１、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８、ツールマガジン１３との組合せによりターニングセンタとする（図４参照）。
マシニングセンタ用主軸台１２、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９、ツールマガジン１５との組合せにより立形マシニングセンタとする（図５参照）。
ＮＣ旋盤用主軸台１１と櫛刃型刃物台２４との組合せにより櫛刃型刃物台を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤とすることができる（図６参照）。
ＮＣ旋盤用主軸台１１、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８、ツールマガジン１３との組合せによりグライディングセンタとすることができる（図７参照）。
【００２５】
ここではその代表例として、本発明の工作機械のモジュラーシステムによるＮＣ旋盤、ターニングセンタ、マシニングセンタおよびグライディングセンタ等を、６つの実施の形態として図面を参照して説明する。なお、図１の説明と重複する説明は、同符号を付して省略する。
【００２６】
＜第１実施の形態＞
図２は、第１実施の形態である立形ＮＣ旋盤３０を示し、パネルとカバーを外した状態の斜視図である。図２に示すように、立形ＮＣ旋盤３０は、中央に切粉落し溝２ａを有し、矩形の長手方向を前後に配置したベッド２と、ベッド２の後方に立設した門形コラム３とを基台１としている。
タレット型刃物台１０は、門形コラム３の正面３ａにサドル７を固定し、そのサドル７の正面には上下方向にガイド５、５を設け、そのガイド５、５によって上下（Ｚ軸）方向へ摺動可能に配設されており、またＮＣ旋盤用主軸台１６は、ベッド２上面にチャックを上に向けて直角に設け、前後（Ｘ軸）方向へ摺動可能に配置したことにより、立形ＮＣ旋盤３０とする工作機械を構成する。
【００２７】
図２を参照して、動作について説明する。ＮＣ旋盤用主軸台１６のチャック１６ａにワークＷが把持され、タレット型刃物台１０のタレット１０ａの各面にバイト、ボーリングバー等の工具（図示せず）がセットされ、油圧ポンプが起動し、タレット型刃物台１０の原点復帰が行われ、その他の準備が整うと、ＮＣプログラムによる切削が開始される。タレット型刃物台１０はＺ軸方向への軸移動、ＮＣ旋盤用主軸台１６はＸ軸方向への軸移動により、旋削加工が行われ、所定の形状に加工する。旋削加工により生成した切粉は、ベッド２の中央に設けられた切粉落し溝２ａに収集され、チップコンベア（図示せず）によって機外（後方）に排出される。
【００２８】
＜第２実施の形態＞
図３は、第２実施の形態である逆立ち立形ＮＣ旋盤４０を示し、パネルとカバーを外した状態の斜視図である。図３に示すように、逆立ち立形ＮＣ旋盤４０は、門形コラム３の正面３ａに左右方向にガイド４、４が設けられ、そのガイド４、４によってサドル７が左右（Ｘ軸）方向へ摺動可能に配置されており、そのサドル７の正面にも上下方向にガイド５、５が設けられている。ＮＣ旋盤用主軸台１１は、そのガイド５、５によって上下（Ｚ軸）方向へ摺動可能に配置されている。
タレット型刃物台１７は、ベッド上面２ｂの切粉落し溝２ａを前に臨む位置に固定したことにより、逆立ち立形ＮＣ旋盤４０とする工作機械を構成する。
【００２９】
図３を参照して、動作について説明する。ＮＣ旋盤用主軸台１１のチャック１１ａにワークＷが把持され、タレット型刃物台１７のタレット１７ａの各面にバイト、ボーリングバー等の工具（図示せず）がセットされ、油圧ポンプが起動し、ＮＣ旋盤用主軸台１１の原点復帰が行われ、その他の準備が整うと、プログラムによる切削が開始される。タレット型刃物台１７はベッド上面２ｂに固定されており、ＮＣプログラムによる指令によりＮＣ旋盤用主軸台１１は、Ｚ軸方向とＸ軸方向への軸移動を繰り返し、随時タレット１７ａの面割出しが行われて工具が置き換えられ、旋削加工が行われることにより、所定の形状に加工する。
【００３０】
＜第３実施の形態＞
図４は、第３実施の形態であるターニングセンタ５０を示し、パネルとカバーを外した状態の斜視図である。図４に示すように、ターニングセンタ５０は、門形コラム３の正面３ａに左右（Ｘ軸）方向にガイド４、４が設けられ、そのガイド４、４によってサドル７が左右方向へ摺動可能に配置されており、そのサドル７の正面の上下（Ｚ軸）方向にもガイド５、５が設けられている。ＮＣ旋盤用主軸台１１は、チャックが下向きに配置され、そのガイド５、５によってＺ軸方向へ摺動可能に配置されている。
Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、ツールが上向きに、切粉落し溝２ａを挟んでベッド上面２ｂの前後方向にもガイド６、６が設けられ、そのガイド６、６によって２点支持として配置され、前後（Ｙ軸）方向へ摺動可能に配置されている。また、主軸１８ａの軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられている。
さらに、工具を貯蔵し工具をダイレクトに自動交換するツールマガジン１３が、門形コラム３の背面３ｄに設けられたことにより、ターニングセンタ５０とする工作機械を構成する。
【００３１】
図４を参照して、動作について説明する。ターニングセンタ５０のＢ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、工具（ツール）１８ｂによる加工が終了すると、図示しないサーボモータの駆動によってボールネジが回転し、ボールネジに螺入されたナットが固定されたマシニングセンタ用主軸台１８が、門形コラム３の開口部３ｃを通り、門形コラム３の背面３ｄまで移動し、Ｂ軸により主軸を９０°回動する。門形コラム３の背面３ｄには、ツールマガジン１３が設けられており、工具１８ｂが取り外され、新たな工具１８ｃがツールマガジン１３から抜き取られて自動交換され、また元の位置に戻り、次の加工が行われる。
【００３２】
＜第４実施の形態＞
図５は、第４実施の形態である立形マシニングセンタ６０を示し、パネルとカバーを外した状態の斜視図である。図５に示すように、立形マシニングセンタ６０は、門形コラム３の正面３ａに左右方向にガイド４、４が設けられ、そのガイド４、４によってサドル７が左右（Ｘ軸）方向に摺動可能に配置されており、そのサドル７の正面の上下（Ｚ軸）方向にもガイド５、５が設けられている。マシニングセンタ用主軸台１２は、そのガイド５、５によってＺ軸方向に摺動可能に配置されている。
Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９は、切粉落し溝２ａを挟んでベッド上面２ｂには前後方向にガイド６、６が設けられ、そのガイド６、６によって２点支持で配置され、前後（Ｙ軸）方向に摺動可能に主軸の軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられている。また、このＢ軸による位置決めにより、５面加工機としてもよいし、コンタリング加工を行ってもよい。
さらにツールマガジン１５は、ベッド２の右側面２ｄ、またはベッド左側面２ｃに設けられ、マシニングセンタ用主軸台１２のＺ軸の動きを利用して工具をダイレクトに自動交換することができるようにしたことにより、立形マシニングセンタ６０とする工作機械を構成する。
なお、ツールマガジン１５の代わりに、ツインアーム付ツールマガジンとしても構わない。
【００３３】
図５を参照して、動作について説明する。Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９の主軸上端部にはチャック１９ａが接続され、このチャック１９ａにはワーク（図示せず）が把持されている。また、マシニングセンタ用主軸台１２の主軸にはバイト（図示せず）が装着され、主軸が回転しないようにクランプ（固定）される。ＮＣプログラムの指令により加工に入ると、チャック１９ａが回転しながらＹ軸方向へ移動し、バイトは主軸が回転しない固定状態でＺ軸方向へ移動することによって、旋削加工が行われる。続いてミーリング加工をするために、ツールを交換する。マシニングセンタ用主軸台１２は、Ｘ軸方向へ移動してツールマガジン１５の交換位置に停止し、空きポット１５ａにバイトを取り外した後、ツールマガジン１５が旋回し、指定されたミーリングツール１２ａに交換すると、マシニングセンタ用主軸台１２は元の位置に移動する。そして、次にマシニングセンタ用主軸台１２の主軸は、クランプが解除されて回転し、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９の主軸は、回転しないようにクランプ（固定）される。さらに、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９は、Ｂ軸で例えば、９０°回動してワークの側面に、エンドミルやカッターによるフライス加工やミーリング加工が施される。
【００３４】
＜第５実施の形態＞
図６は、第５実施の形態である櫛刃型刃物台を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤７０を示し、図６（ａ）は正面、図６（ｂ）は背面を示す斜視図である。図６（ａ）に示すように、櫛刃型刃物台２２を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤７０において、ＮＣ旋盤用主軸台１１は、Ｘ軸とＺ軸方向へ摺動可能に配置されている。また切粉落し溝２ａを挟んでベッド２の上面２ｂには前後方向にガイド６、６が設けられ、そのガイド６、６によってブロックツールキャリー２３がサーボモータ２５（図６（ｂ）参照）の駆動によって前後（Ｙ軸）方向へ摺動可能に配置され、そのブロックツールキャリー２３の上部に設けられた係合部には交換可能に係合されたブロックツール２４が挿着、クランプされ、そのブロックツール２４には複数のツール２４ａ、２４ｂ…が櫛刃状に配置され、櫛刃型刃物台２２が形成されている。また、ワークフィーダ２０は、ベッド２の手前の左側２ｃに固定され、ワークＷの供給と排出をおこなう。
図６（ｂ）に示すように、門形コラム３の背面３ｄに位置するベッド２上には、この櫛刃型刃物台２２の交換をおこなうためのストッカが設けられている。このストッカには、予備の櫛刃型刃物台２２のほかに、交換装置２１ａ、２１ｂが設けられている。なお、ここでは一列としたが、複数列にしてもよい。
【００３５】
図６を参照して、動作について説明する。ＮＣ旋盤用主軸台１１の下部には、ワークを把持するチャックが装着されている。加工が終了するとワークを交換するため、ＮＣ旋盤用主軸台１１は、ワークフィーダ２０の方向へＸ軸移動し、ワーク交換位置に停止すると、今度はＺ軸が移動して加工終了したワークを空きポットＷ１にワークを開放して置き、ワークフィーダ２０が旋回して停止する。そして、新たなワークＷ２を把持して元の位置に戻る。一方、櫛刃型刃物台２２は、Ｙ軸方向に門形コラム３の背面３ｄまで移動する。さらに、図６（ｂ）に示すように、そのブロックツールキャリー２３の上部に設けられたブロックツール２４は交換装置２１ａによって引き出され、新たなブロックツール２４′がもう一方の交換装置２１ｂによって押し出され、ブロックツールキャリー２３に挿着、クランプされ、また、元の位置まで戻り、加工を開始する。
【００３６】
＜第６実施の形態＞
図７は、第６実施の形態であるグライディングセンタ８０を示し、パネル８とカバー９を付した状態の斜視図である。図７に示すように、グライディングセンタ８０は、図４に示すターニングセンタ５０と同じ軸構成であるため、重複する説明は省略する。
Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８の主軸１８ａの軸線は、前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられ、主軸１８ａには砥石工具１８ｄが上向きに、装着されている。Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、以下、名称をＢ軸付グライディングセンタ用主軸台１８という。
さらに、砥石工具１８ｅを貯蔵し、砥石工具を自動交換するツールマガジン１３が、門形コラム３の背面３ｄに設けたことにより、異機種であるグライディングセンタ８０とする工作機械を構築することができる。また、Ｂ軸制御により砥石軸の内外径用砥石工具の自動交換と、テーパ加工を含めた特殊な研削加工もできる。さらに、ワークフィーダ２０（図示せず）とＮＣ旋盤用主軸台１１によるワークのローディング、アンローディングもできる。なお、これは別名、逆立ち立形研削盤である。
【００３７】
図７を参照して、動作について説明する。グライディングセンタ８０のＢ軸付グライディングセンタ用主軸台１８は、砥石工具１８ｄによる加工が終了すると、図示しないサーボモータ２５（図６（ｂ）参照）の駆動によってボールネジが回転し、ボールネジに螺入されたナットが固定されたＢ軸付グライディングセンタ用主軸台１８が、門形コラム３の開口部３ｃを通り、門形コラム３の背面３ｄまで移動する。門形コラム３の背面３ｄには、ツールマガジン１３が設けられており、砥石工具１８ｄが取り外され、新たな工具１８ｅがツールマガジン１３から抜き取られて自動交換され、また元の位置に戻り、次の加工が行われる。
【００３８】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能であり、本発明はこの改造、変更された発明であっても、権利が及ぶことは当然である。例えば、中央に切粉落し溝２ａを有し、矩形の長手方向を前後に配置したベッド２と、ベッド２の後方に立設した門形コラム３とを基台１としている。そして、その基台１の他の部位にその他のガイドを設け、軸を設けてもよいし、その他のユニットを装着しても構わない。
さらに、サドル７の正面に設けられたＺ軸用ガイド５、５と、タレット型刃物台１０、ＮＣ旋盤用主軸台１１、マシニングセンタ用主軸台１２との間には、スライドを介しても構わないし、ベッド上のＹ軸用ガイド６、６と、ＮＣ旋盤用主軸台１６、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９との間には、スライドベースを介しても構わない。
また、駆動装置は、ボールネジを使用したサーボモータ方式としたが、リニアモータ方式としても構わない。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ベッドと門形コラムとを基台をベースとすることにより、工作機械の旋盤系とフライス系のジャンルを越えてこれらを網羅したモジュラー構成ができる。また、その基台を変えることなくＮＣ旋盤、ターニングセンタ、マシニングセンタおよびグライディングセンタであっても、容易に工作機械が構築できる工作機械のモジュラーシステムを提供することができる。
さらに、従来の製造方法によれば、ベッドとコラムからなる基台が４種類必要なところを１種類にしたことにより、基台は１／４の種類数にすることができる。そのため、加工が容易で、しかも、組立が容易に図れる。また、全体でも２０種類が１４種類に削減できるため、３０％という大幅な種類数の削減ができるため、在庫管理、物流管理等が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工作機械のモジュラーシステムを示す構成図である。
【図２】第１実施の形態である立形ＮＣ旋盤を示す斜視図である。
【図３】第２実施の形態である逆立ち立形ＮＣ旋盤を示す斜視図である。
【図４】第３実施の形態であるターニングセンタを示す斜視図である。
【図５】第４実施の形態である立形マシニングセンタを示す斜視図である。
【図６】第５実施の形態である櫛刃型刃物台を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤を示し、（ａ）は正面、（ｂ）は背面を示す斜視図である。
【図７】第６実施の形態であるグライディングセンタを示す斜視図である。
【図８】従来のＮＣ旋盤のモジュラー構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 基台
２ ベッド
２ａ 切粉落し溝
２ｂ ベッド上面
３ 門形コラム
３ａ 正面
３ｃ 開口部
３ｄ 背面
４、５、６ ガイド
７ サドル
８ パネル
９ カバー
１０ タレット型刃物台
１１ ＮＣ旋盤用主軸台
１２ マシニングセンタ用主軸台
１３、１４、１５ ツールマガジン
１５ａ 空きポット
１６ ＮＣ旋盤用主軸台
１６ａ チャック
１７ タレット型刃物台
１８ Ｂ軸付マシニングセンタ（Ｂ軸付ターニングセンタ、Ｂ軸付グライディングセンタ）用主軸台
１８ａ 主軸
１８ｂ、１８ｃ 工具
１８ｄ、１８ｅ 砥石工具
１９ Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台
２０ ワークフィーダ
２１ａ、２１ｂ 交換装置
２２ 櫛刃型刃物台
２３ ブロックツールキャリー
２４ ブロックツール
２４ａ、２４ｂ ツール
２５ サーボモータ
３０ 立形ＮＣ旋盤
４０ 逆立ち立形ＮＣ旋盤
５０ ターニングセンタ
６０ 立形マシニングセンタ
７０ 櫛刃型刃物台を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤
８０ グライディングセンタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣ旋盤やターニングセンタ、およびマシニングセンタやグライディングセンタ等の工作機械を容易に構築することができる工作機械のモジュラーシステムと、そのモジュラー構成による工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工作機械のフライス系では、フライス盤、ボール盤、中ぐり盤等の加工を取り込み、さらに工具を貯蔵し工具を自動交換するＡＴＣ付ツールマガジンを有するマシニングセンタに集約され、また、工作機械の旋盤系では、ＮＣ旋盤、フライス盤、ボール盤等の加工を取り込み、工具を貯蔵し工具を自動交換するＡＴＣ付ツールマガジンを有するターニングセンタに集約されてきている。そして、ＮＣ旋盤の主軸台は、ベッド固定型から移動型へと進化しはじめており、さらにＮＣ旋盤の主軸台は、地面に直角な軸線方向を有する立形旋盤のほか、立形旋盤の主軸台を逆さにした逆立ち立形ＮＣ旋盤など多種多様な軸構成で展開されている。図８は、従来のＮＣ旋盤のモジュラー構成を示す構成図である。図８に示すように、このモジュラー構成では、ＮＣ旋盤の多くの仕様がモジュラー化されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２６９５７号公報（図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＮＣ旋盤やターニングセンタのほかに、異機種であるマシニングセンタやグライディングセンタをも網羅した、それらを包括するモジュラー構成ができないという問題があった。また、このような異質な軸構成を有する工作機械を包囲するモジュラーシステムが望まれていた。
そこで、本発明は、これらの問題を解決するために創案されたものであり、工作機械の中のジャンルを越えて網羅するモジュラーシステムであって、ＮＣ旋盤やターニングセンタ、およびマシニングセンタやグライディングセンタをも容易に構成できる工作機械のモジュラーシステムとその工作機械を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を達成するため、請求項１に記載の本発明である工作機械のモジュラーシステムは、中央に切粉落し溝を有し、矩形の長手方向を前後に配置し、前後方向へガイド（６，６）を配置したベッド（２）と、前記ベッド（２）の後方に立設し、正面（３ａ）には左右方向にガイド（４，４）を配置した門形コラム（３）と、前記ベッド（２）と、前記門形コラム（３）とをベースとする基台（１）と、前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）を介して配置されたタレット型刃物台（１０）のユニットＡと、前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）を介して配置されたＮＣ旋盤用主軸台（１１）のユニットＢと、前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）に配置されたマシニングセンタ用主軸台（１２）のユニットＣと、前記ベッド（２）の上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置されたＮＣ旋盤用主軸台（１６）のユニットＤと、前記ベッド（２）の前記切粉落し溝（２ａ）を臨む位置のベッド上面（２ｂ）に固定されたタレット型刃物台（１７）のユニットＥと、
前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、主軸の軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられたＢ軸付マシニングセンタ用主軸台（１８）のユニットＦと、前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、主軸の軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられたＢ軸付ＮＣ旋盤用主軸台（１９）のユニットＧと、前記ベッド（２）の右側面（２ｄ）、または、左側面（２ｃ）に設けられ、工具を貯蔵し工具を自動交換するツールマガジン（１５）のユニットＨ、または、ユニットＩと、前記ベッド（２）の右側面（２ｄ）、または、左側面（２ｃ）に設けられ、ワークを貯蔵しワークの供給と排出をおこなうワークフィーダ（２０）のユニットＪと、前記門形コラム（３）の背面（３ｄ）、または、ベッド（２）上面（２ｂ）に設けられ、砥石工具を貯蔵し砥石工具を自動交換するツールマガジン（１３）のユニットＫと、前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、ブロックツール（２４）には複数のツールが櫛刃状に配置されている櫛刃型刃物台（２２）のユニットＬと、から構成された工作機械のモジュラーシステムであって、
前記ユニットＡと、前記ユニットＤとの組み合わせで旋削機能を有する立形ＮＣ旋盤（３０）となり、前記ユニットＢと、前記ユニットＥとの組み合わせでドライ加工に適し、旋削機能を有する逆立ち立形ＮＣ旋盤（４０）となり、前記ユニットＢと、前記ユニットＦと、前記ユニットＫとの組み合わせで旋削機能と、ミーリング機能を有するターニングセンタ（５０）となり、前記ユニットＣと、前記ユニットＧと、前記ユニットＨとの組み合わせでミーリング機能を有する立形マシニングセンタ（６０）となり、前記ユニットＢと、前記ユニットＪと、前記ユニットＬとの組み合わせでドライ加工に適し、旋削機能を有する逆立ち立形ＮＣ旋盤（７０）となり、前記ユニットＢと、前記ユニットＦと、前記ユニットＫと砥石工具との組み合わせで、研削機能を有するグライディングセンタ（８０）になることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、ベッドと門形コラムとを共通の基台し、旋盤系のユニットＡ、ユニットＢ、ユニットＤ、ユニットＥ、ユニットＧ、ユニットＬと、フライス系のユニットＣ、ユニットＦ、ユニットＨ、ユニットＩ、ユニットＪ、ユニットＫとを取り揃えたことにより、ジャンルを越えたモジュラー構成ができる。また、そのベースとなるベッドと門形コラムとを共通の基台とすることにより、基台を変えることなく旋削機能を有するＮＣ旋盤、旋削機能とミーリング機能を有するターニングセンタ、フライス機能とミーリング機能を有するマシニングセンタおよび研削機能を有するグライディングセンタがユニットの組み換えで、容易に工作機械が構築できる工作機械のモジュラーシステムを提供することができる。
さらに、従来の製造方法によれば、ベッドとコラムからなる基台が４種類必要なところを１種類にしたことにより、基台は１／４の種類数にすることができる。そのため、加工が容易で、しかも、組立が容易に図れる。また、全体でも２０種類が１４種類に削減できるため、３０％という大幅な種類数の削減ができるため、在庫管理、物流管理等が容易にできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の工作機械のモジュラーシステムを説明する。
図１は、工作機械のモジュラーシステムを示す構成図である。このモジュラーシステムを構成する基台１は、中央に切粉落し溝２ａを有し、矩形の長手方向を前後に配置したベッド２と、ベッド２の後方に立設した門形コラム３とから構成されている。また、従来の工作機械において、門形コラムを配置する場合は、ベッド上にテーブルを載置し、テーブルを前後方向に移動させるため、ベッドの左右側面に固定せざるを得ず、加工領域は広域のため切粉処理に難点があったが、本発明の工作機械は、ベッド上にテーブルは無く、ベッドの上面に門形コラムを載置してベッド２の中央部に設けた切粉落し溝２ａの真上で切削を行わせるため、切粉の収集と機外排出が容易である。
門形コラム３の正面３ａには、タレット型刃物台１０、ＮＣ旋盤用主軸台１１、マシニングセンタ用主軸台１２等のいずれかが配設される。
【００２０】
タレット型刃物台１０は、ガイド４、４が不要であり、門形コラム３の正面３ａにサドル７が固定される。サドル７の正面には上下（Ｚ軸）方向にガイド５、５が設けられ、そのガイド５、５によってＺ軸方向へ摺動可能に配置されている。
ＮＣ旋盤用主軸台１１は、門形コラム３の正面３ａに左右方向にガイド４、４が設けられ、そのガイド４、４によってサドル７が左右（Ｘ軸）方向へ摺動可能に配置されている。またサドル７の正面には上下（Ｚ軸）方向にガイド５、５が設けられ、そのガイド５、５によってＺ軸方向に摺動可能に下向きに配設されている。そして、ＮＣ旋盤用主軸台１１は、ワークを把持して回転させるチャックが下方の主軸先端部に設けられている。
マシニングセンタ用主軸台１２は、ツール（工具）を把持して回転させるツールクランプ機構が主軸先端部と主軸内部に設けられており、前記したＮＣ旋盤用主軸台１１と同様のＸ軸とＺ軸による軸構成によって左右方向、上下方向へ摺動可能に配置されている。
【００２１】
ベッド上面２ｂにはＮＣ旋盤用主軸台１６、タレット型刃物台１７、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９、櫛刃型刃物台２２等のいずれかが配設される。
ＮＣ旋盤用主軸台１６は、立形ＮＣ旋盤とするために上を向けて直角に配設される。切粉落し溝２ａを挟んでベッド上面２ｂの前後方向にガイド６、６が設けられ、そのガイド６、６の上に設けられ、そのガイド６、６によって前後（Ｘ軸）方向へ摺動可能に配設されている。
タレット型刃物台１７は、サドル７はなく、タレット型刃物台１７の単体であり、ベッド上面２ｂに直に固定される。
Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、ターニングセンタまたはグライディングセンタ（立形研削盤ともいう）とするために上を向けて直角に設けられ、前記同様、ガイド６、６の上に設けられ、そのガイド６、６によって前後方向（Ｙ軸）へ摺動可能に配設される。
なお、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、名称をＢ軸付ターニングセンタ用主軸台、Ｂ軸付グライディングセンタ用主軸台、としても構わない。
Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９は、立形マシニングセンタとするためにチャックを上向きに設け、前記同様、そのガイド６、６によって前後方向（Ｙ軸）に摺動可能に配置される。
【００２２】
また、門形コラム３の背面３ｄまたは前記ベッド２の周辺には、工具を貯蔵する装置としてツールマガジン１３、１４、１５等が配設される。なお、ＡＴＣ（自動工具交換装置）としては交換アームが必要であるが、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸、Ｂ軸の動きを利用して工具をダイレクトに自動交換することができるため、ツインアームは不要とするが、交換時間の短縮を優先させてＡＴＣ（自動工具交換装置）は、ツインアーム付ツールマガジンとしてもよい。
ツールマガジン１４は、ベッド２の左側面２ｃに設けられた取付座に設けられ、Ｚ軸の動きを利用して工具をダイレクトに自動交換する。
ツールマガジン１５は、ベッド２の右側面２ｄに設けられた取付座２ｄ′に設けられ、Ｚ軸の動きを利用して工具をダイレクトに自動交換する。
ワークフィーダ２０は、ベッド２左側面２ｃの手前の取付座２ｃ′に配置され、ワークの供給と排出をおこなう。
【００２３】
ここで、このモジュラーシステムの特徴を整理すると、
１．従来のＮＣ旋盤やターニングセンタ、マシニングセンタやグライディングセンタ等の工作機械では、搬送系の自由度がないため、コスト的に不利であったが、ベッド２と門形コラム３による基台１の共通化、各ユニットの標準化を行い、その基台１の各面を有効利用することによって、多様な搬送系ユニットを組合せ、搬送系の自由度を拡大し、コスト的に有利で安価な工作機械が提供できる。
２．従来の工作機械では、ＮＣ旋盤用主軸台（ワークヘッド）とマシニングセンタ用主軸台（ツールヘッド）に３軸または４軸制御を集中して行うため、その結果として剛性が著しく低下する傾向にあるが、この発明のワークヘッドとツールヘッドでは、２軸制御までとしているので、剛性の低下が防止できる。
３．機械の中央を加工点にして左右対称のシンメトリ構造とし、クーラント処理を中央に集中させることにより、構造の経時的熱変位を抑え、工作物への影響を最小にでき、且つベッド中央部以外のベッド２と門形コラム３の壁面は、クーラントにさらされることなく切粉や熱の影響を受けない構造にできる。
４．立形ＮＣ旋盤の表裏加工システムが容易に構築することができる。例えば、図１において、門形コラム３の正面３ａと背面３ｄに、または正面３ａに、タレット型刃物台１０（ツールヘッド）を２基実装（送り軸１軸または２軸）し、ベッド２の上面２ｂに設けられたガイド６、６には、９０°割出し機能を付加した割出し形のＮＣ旋盤用主軸台（ワークヘッド）を２基設けることにより、対向させてワークの受け渡しができるため、工作物の表裏加工が可能である。
５．ＮＣ旋盤用主軸台（ワークヘッド）とマシニングセンタ用主軸台（ツールヘッド）を上下に置き換えが可能であるため、異機種への展開が容易にできる。
６．前後左右のスペースには、ツールマガジンやワークフィーダ等の周辺機器が効率よく設置可能であり、門型コラムの背面も有効活用が図れる。
７．機械幅が小さく図れる。
８．ＮＣ旋盤用主軸台により、ワークのローディング、アンローディングができる。
等を上げることができる。
【００２４】
したがって、本発明の工作機械のモジュラーシステムでは、組合せにより数多くの工作機械、例えば、ＮＣ旋盤、ターニングセンタ、マシニングセンタおよびグライディングセンタ等を容易に構築することができる。
タレット型刃物台１０とＮＣ旋盤用主軸台１６との組合せにより立形ＮＣ旋盤とする（図２参照）。
ＮＣ旋盤用主軸台１１とタレット型刃物台１７との組合せにより逆立ち立形ＮＣ旋盤とする（図３参照）。
ＮＣ旋盤用主軸台１１、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８、ツールマガジン１３との組合せによりターニングセンタとする（図４参照）。
マシニングセンタ用主軸台１２、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９、ツールマガジン１５との組合せにより立形マシニングセンタとする（図５参照）。
ＮＣ旋盤用主軸台１１と櫛刃型刃物台２４との組合せにより櫛刃型刃物台を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤とすることができる（図６参照）。
ＮＣ旋盤用主軸台１１、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８、ツールマガジン１３との組合せによりグライディングセンタとすることができる（図７参照）。
【００２５】
ここではその代表例として、本発明の工作機械のモジュラーシステムによるＮＣ旋盤、ターニングセンタ、マシニングセンタおよびグライディングセンタ等を、６つの実施の形態として図面を参照して説明する。なお、図１の説明と重複する説明は、同符号を付して省略する。
【００２６】
＜第１実施の形態＞
図２は、第１実施の形態である立形ＮＣ旋盤３０を示し、パネルとカバーを外した状態の斜視図である。図２に示すように、立形ＮＣ旋盤３０は、中央に切粉落し溝２ａを有し、矩形の長手方向を前後に配置したベッド２と、ベッド２の後方に立設した門形コラム３とを基台１としている。
タレット型刃物台１０は、門形コラム３の正面３ａにサドル７を固定し、そのサドル７の正面には上下方向にガイド５、５を設け、そのガイド５、５によって上下（Ｚ軸）方向へ摺動可能に配設されており、またＮＣ旋盤用主軸台１６は、ベッド２上面にチャックを上に向けて直角に設け、前後（Ｘ軸）方向へ摺動可能に配置したことにより、立形ＮＣ旋盤３０とする工作機械を構成する。
【００２７】
図２を参照して、動作について説明する。ＮＣ旋盤用主軸台１６のチャック１６ａにワークＷが把持され、タレット型刃物台１０のタレット１０ａの各面にバイト、ボーリングバー等の工具（図示せず）がセットされ、油圧ポンプが起動し、タレット型刃物台１０の原点復帰が行われ、その他の準備が整うと、ＮＣプログラムによる切削が開始される。タレット型刃物台１０はＺ軸方向への軸移動、ＮＣ旋盤用主軸台１６はＸ軸方向への軸移動により、旋削加工が行われ、所定の形状に加工する。旋削加工により生成した切粉は、ベッド２の中央に設けられた切粉落し溝２ａに収集され、チップコンベア（図示せず）によって機外（後方）に排出される。
【００２８】
＜第２実施の形態＞
図３は、第２実施の形態である逆立ち立形ＮＣ旋盤４０を示し、パネルとカバーを外した状態の斜視図である。図３に示すように、逆立ち立形ＮＣ旋盤４０は、門形コラム３の正面３ａに左右方向にガイド４、４が設けられ、そのガイド４、４によってサドル７が左右（Ｘ軸）方向へ摺動可能に配置されており、そのサドル７の正面にも上下方向にガイド５、５が設けられている。ＮＣ旋盤用主軸台１１は、そのガイド５、５によって上下（Ｚ軸）方向へ摺動可能に配置されている。
タレット型刃物台１７は、ベッド上面２ｂの切粉落し溝２ａを前に臨む位置に固定したことにより、逆立ち立形ＮＣ旋盤４０とする工作機械を構成する。
【００２９】
図３を参照して、動作について説明する。ＮＣ旋盤用主軸台１１のチャック１１ａにワークＷが把持され、タレット型刃物台１７のタレット１７ａの各面にバイト、ボーリングバー等の工具（図示せず）がセットされ、油圧ポンプが起動し、ＮＣ旋盤用主軸台１１の原点復帰が行われ、その他の準備が整うと、プログラムによる切削が開始される。タレット型刃物台１７はベッド上面２ｂに固定されており、ＮＣプログラムによる指令によりＮＣ旋盤用主軸台１１は、Ｚ軸方向とＸ軸方向への軸移動を繰り返し、随時タレット１７ａの面割出しが行われて工具が置き換えられ、旋削加工が行われることにより、所定の形状に加工する。
【００３０】
＜第３実施の形態＞
図４は、第３実施の形態であるターニングセンタ５０を示し、パネルとカバーを外した状態の斜視図である。図４に示すように、ターニングセンタ５０は、門形コラム３の正面３ａに左右（Ｘ軸）方向にガイド４、４が設けられ、そのガイド４、４によってサドル７が左右方向へ摺動可能に配置されており、そのサドル７の正面の上下（Ｚ軸）方向にもガイド５、５が設けられている。ＮＣ旋盤用主軸台１１は、チャックが下向きに配置され、そのガイド５、５によってＺ軸方向へ摺動可能に配置されている。
Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、ツールが上向きに、切粉落し溝２ａを挟んでベッド上面２ｂの前後方向にもガイド６、６が設けられ、そのガイド６、６によって２点支持として配置され、前後（Ｙ軸）方向へ摺動可能に配置されている。また、主軸１８ａの軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられている。
さらに、工具を貯蔵し工具をダイレクトに自動交換するツールマガジン１３が、門形コラム３の背面３ｄに設けられたことにより、ターニングセンタ５０とする工作機械を構成する。
【００３１】
図４を参照して、動作について説明する。ターニングセンタ５０のＢ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、工具（ツール）１８ｂによる加工が終了すると、図示しないサーボモータの駆動によってボールネジが回転し、ボールネジに螺入されたナットが固定されたマシニングセンタ用主軸台１８が、門形コラム３の開口部３ｃを通り、門形コラム３の背面３ｄまで移動し、Ｂ軸により主軸を９０°回動する。門形コラム３の背面３ｄには、ツールマガジン１３が設けられており、工具１８ｂが取り外され、新たな工具１８ｃがツールマガジン１３から抜き取られて自動交換され、また元の位置に戻り、次の加工が行われる。
【００３２】
＜第４実施の形態＞
図５は、第４実施の形態である立形マシニングセンタ６０を示し、パネルとカバーを外した状態の斜視図である。図５に示すように、立形マシニングセンタ６０は、門形コラム３の正面３ａに左右方向にガイド４、４が設けられ、そのガイド４、４によってサドル７が左右（Ｘ軸）方向に摺動可能に配置されており、そのサドル７の正面の上下（Ｚ軸）方向にもガイド５、５が設けられている。マシニングセンタ用主軸台１２は、そのガイド５、５によってＺ軸方向に摺動可能に配置されている。
Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９は、切粉落し溝２ａを挟んでベッド上面２ｂには前後方向にガイド６、６が設けられ、そのガイド６、６によって２点支持で配置され、前後（Ｙ軸）方向に摺動可能に主軸の軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられている。また、このＢ軸による位置決めにより、５面加工機としてもよいし、コンタリング加工を行ってもよい。
さらにツールマガジン１５は、ベッド２の右側面２ｄ、またはベッド左側面２ｃに設けられ、マシニングセンタ用主軸台１２のＺ軸の動きを利用して工具をダイレクトに自動交換することができるようにしたことにより、立形マシニングセンタ６０とする工作機械を構成する。
なお、ツールマガジン１５の代わりに、ツインアーム付ツールマガジンとしても構わない。
【００３３】
図５を参照して、動作について説明する。Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９の主軸上端部にはチャック１９ａが接続され、このチャック１９ａにはワーク（図示せず）が把持されている。また、マシニングセンタ用主軸台１２の主軸にはバイト（図示せず）が装着され、主軸が回転しないようにクランプ（固定）される。ＮＣプログラムの指令により加工に入ると、チャック１９ａが回転しながらＹ軸方向へ移動し、バイトは主軸が回転しない固定状態でＺ軸方向へ移動することによって、旋削加工が行われる。続いてミーリング加工をするために、ツールを交換する。マシニングセンタ用主軸台１２は、Ｘ軸方向へ移動してツールマガジン１５の交換位置に停止し、空きポット１５ａにバイトを取り外した後、ツールマガジン１５が旋回し、指定されたミーリングツール１２ａに交換すると、マシニングセンタ用主軸台１２は元の位置に移動する。そして、次にマシニングセンタ用主軸台１２の主軸は、クランプが解除されて回転し、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９の主軸は、回転しないようにクランプ（固定）される。さらに、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９は、Ｂ軸で例えば、９０°回動してワークの側面に、エンドミルやカッターによるフライス加工やミーリング加工が施される。
【００３４】
＜第５実施の形態＞
図６は、第５実施の形態である櫛刃型刃物台を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤７０を示し、図６（ａ）は正面、図６（ｂ）は背面を示す斜視図である。図６（ａ）に示すように、櫛刃型刃物台２２を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤７０において、ＮＣ旋盤用主軸台１１は、Ｘ軸とＺ軸方向へ摺動可能に配置されている。また切粉落し溝２ａを挟んでベッド２の上面２ｂには前後方向にガイド６、６が設けられ、そのガイド６、６によってブロックツールキャリー２３がサーボモータ２５（図６（ｂ）参照）の駆動によって前後（Ｙ軸）方向へ摺動可能に配置され、そのブロックツールキャリー２３の上部に設けられた係合部には交換可能に係合されたブロックツール２４が挿着、クランプされ、そのブロックツール２４には複数のツール２４ａ、２４ｂ…が櫛刃状に配置され、櫛刃型刃物台２２が形成されている。また、ワークフィーダ２０は、ベッド２の手前の左側２ｃに固定され、ワークＷの供給と排出をおこなう。
図６（ｂ）に示すように、門形コラム３の背面３ｄに位置するベッド２上には、この櫛刃型刃物台２２の交換をおこなうためのストッカが設けられている。このストッカには、予備の櫛刃型刃物台２２のほかに、交換装置２１ａ、２１ｂが設けられている。なお、ここでは一列としたが、複数列にしてもよい。
【００３５】
図６を参照して、動作について説明する。ＮＣ旋盤用主軸台１１の下部には、ワークを把持するチャックが装着されている。加工が終了するとワークを交換するため、ＮＣ旋盤用主軸台１１は、ワークフィーダ２０の方向へＸ軸移動し、ワーク交換位置に停止すると、今度はＺ軸が移動して加工終了したワークを空きポットＷ１にワークを開放して置き、ワークフィーダ２０が旋回して停止する。そして、新たなワークＷ２を把持して元の位置に戻る。一方、櫛刃型刃物台２２は、Ｙ軸方向に門形コラム３の背面３ｄまで移動する。さらに、図６（ｂ）に示すように、そのブロックツールキャリー２３の上部に設けられたブロックツール２４は交換装置２１ａによって引き出され、新たなブロックツール２４′がもう一方の交換装置２１ｂによって押し出され、ブロックツールキャリー２３に挿着、クランプされ、また、元の位置まで戻り、加工を開始する。
【００３６】
＜第６実施の形態＞
図７は、第６実施の形態であるグライディングセンタ８０を示し、パネル８とカバー９を付した状態の斜視図である。図７に示すように、グライディングセンタ８０は、図４に示すターニングセンタ５０と同じ軸構成であるため、重複する説明は省略する。
Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８の主軸１８ａの軸線は、前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられ、主軸１８ａには砥石工具１８ｄが上向きに、装着されている。Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８は、以下、名称をＢ軸付グライディングセンタ用主軸台１８という。
さらに、砥石工具１８ｅを貯蔵し、砥石工具を自動交換するツールマガジン１３が、門形コラム３の背面３ｄに設けたことにより、異機種であるグライディングセンタ８０とする工作機械を構築することができる。また、Ｂ軸制御により砥石軸の内外径用砥石工具の自動交換と、テーパ加工を含めた特殊な研削加工もできる。さらに、ワークフィーダ２０（図示せず）とＮＣ旋盤用主軸台１１によるワークのローディング、アンローディングもできる。なお、これは別名、逆立ち立形研削盤である。
【００３７】
図７を参照して、動作について説明する。グライディングセンタ８０のＢ軸付グライディングセンタ用主軸台１８は、砥石工具１８ｄによる加工が終了すると、図示しないサーボモータ２５（図６（ｂ）参照）の駆動によってボールネジが回転し、ボールネジに螺入されたナットが固定されたＢ軸付グライディングセンタ用主軸台１８が、門形コラム３の開口部３ｃを通り、門形コラム３の背面３ｄまで移動する。門形コラム３の背面３ｄには、ツールマガジン１３が設けられており、砥石工具１８ｄが取り外され、新たな工具１８ｅがツールマガジン１３から抜き取られて自動交換され、また元の位置に戻り、次の加工が行われる。
【００３８】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能であり、本発明はこの改造、変更された発明であっても、権利が及ぶことは当然である。例えば、中央に切粉落し溝２ａを有し、矩形の長手方向を前後に配置したベッド２と、ベッド２の後方に立設した門形コラム３とを基台１としている。そして、その基台１の他の部位にその他のガイドを設け、軸を設けてもよいし、その他のユニットを装着しても構わない。
さらに、サドル７の正面に設けられたＺ軸用ガイド５、５と、タレット型刃物台１０、ＮＣ旋盤用主軸台１１、マシニングセンタ用主軸台１２との間には、スライドを介しても構わないし、ベッド上のＹ軸用ガイド６、６と、ＮＣ旋盤用主軸台１６、Ｂ軸付マシニングセンタ用主軸台１８、Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台１９との間には、スライドベースを介しても構わない。
また、駆動装置は、ボールネジを使用したサーボモータ方式としたが、リニアモータ方式としても構わない。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ベッドと門形コラムとを基台をベースとすることにより、工作機械の旋盤系とフライス系のジャンルを越えてこれらを網羅したモジュラー構成ができる。また、その基台を変えることなくＮＣ旋盤、ターニングセンタ、マシニングセンタおよびグライディングセンタであっても、容易に工作機械が構築できる工作機械のモジュラーシステムを提供することができる。
さらに、従来の製造方法によれば、ベッドとコラムからなる基台が４種類必要なところを１種類にしたことにより、基台は１／４の種類数にすることができる。そのため、加工が容易で、しかも、組立が容易に図れる。また、全体でも２０種類が１４種類に削減できるため、３０％という大幅な種類数の削減ができるため、在庫管理、物流管理等が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工作機械のモジュラーシステムを示す構成図である。
【図２】第１実施の形態である立形ＮＣ旋盤を示す斜視図である。
【図３】第２実施の形態である逆立ち立形ＮＣ旋盤を示す斜視図である。
【図４】第３実施の形態であるターニングセンタを示す斜視図である。
【図５】第４実施の形態である立形マシニングセンタを示す斜視図である。
【図６】第５実施の形態である櫛刃型刃物台を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤を示し、（ａ）は正面、（ｂ）は背面を示す斜視図である。
【図７】第６実施の形態であるグライディングセンタを示す斜視図である。
【図８】従来のＮＣ旋盤のモジュラー構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 基台
２ ベッド
２ａ 切粉落し溝
２ｂ ベッド上面
３ 門形コラム
３ａ 正面
３ｃ 開口部
３ｄ 背面
４、５、６ ガイド
７ サドル
８ パネル
９ カバー
１０ タレット型刃物台
１１ ＮＣ旋盤用主軸台
１２ マシニングセンタ用主軸台
１３、１４、１５ ツールマガジン
１５ａ 空きポット
１６ ＮＣ旋盤用主軸台
１６ａ チャック
１７ タレット型刃物台
１８ Ｂ軸付マシニングセンタ（Ｂ軸付ターニングセンタ、Ｂ軸付グライディングセンタ）用主軸台
１８ａ 主軸
１８ｂ、１８ｃ 工具
１８ｄ、１８ｅ 砥石工具
１９ Ｂ軸付ＮＣ旋盤用主軸台
２０ ワークフィーダ
２１ａ、２１ｂ 交換装置
２２ 櫛刃型刃物台
２３ ブロックツールキャリー
２４ ブロックツール
２４ａ、２４ｂ ツール
２５ サーボモータ
３０ 立形ＮＣ旋盤
４０ 逆立ち立形ＮＣ旋盤
５０ ターニングセンタ
６０ 立形マシニングセンタ
７０ 櫛刃型刃物台を設けた逆立ち立形ＮＣ旋盤
８０ グライディングセンタ
Claims (1)
- 中央に切粉落し溝を有し、矩形の長手方向を前後に配置し、前後方向へガイド（６，６）を配置したベッド（２）と、
前記ベッド（２）の後方に立設し、正面（３ａ）には左右方向にガイド（４，４）を配置した門形コラム（３）と、
前記ベッド（２）と、前記門形コラム（３）とをベースとする基台（１）と、
前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）を介して配置されたタレット型刃物台（１０）のユニットＡと、
前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）を介して配置されたＮＣ旋盤用主軸台（１１）のユニットＢと、
前記門形コラム（３）の正面（３ａ）には上下方向にガイド（５，５）を有するサドル（７）に配置されたマシニングセンタ用主軸台（１２）のユニットＣと、
前記ベッド（２）の上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置されたＮＣ旋盤用主軸台（１６）のユニットＤと、
前記ベッド（２）の前記切粉落し溝（２ａ）を臨む位置のベッド上面（２ｂ）に固定されたタレット型刃物台（１７）のユニットＥと、
前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、主軸の軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられたＢ軸付マシニングセンタ用主軸台（１８）のユニットＦと、
前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、主軸の軸線を前後方向に傾斜させる回動可能なＢ軸が設けられたＢ軸付ＮＣ旋盤用主軸台（１９）のユニットＧと、
前記ベッド（２）の右側面（２ｄ）、または、左側面（２ｃ）に設けられ、工具を貯蔵し工具を自動交換するツールマガジン（１５）のユニットＨ、または、ユニットＩと、
前記ベッド（２）の右側面（２ｄ）、または、左側面（２ｃ）に設けられ、ワークを貯蔵しワークの供給と排出をおこなうワークフィーダ（２０）のユニットＪと、
前記門形コラム（３）の背面（３ｄ）、または、ベッド（２）上面（２ｂ）に設けられ、砥石工具を貯蔵し砥石工具を自動交換するツールマガジン（１３）のユニットＫと、
前記ベッド（２）上面（２ｂ）の前後方向のガイド（６，６）に摺動可能に配置され、ブロックツール（２４）には複数のツールが櫛刃状に配置されている櫛刃型刃物台（２２）のユニットＬと、から構成された工作機械のモジュラーシステムであって、
前記ユニットＡと、前記ユニットＤとの組み合わせで旋削機能を有する立形ＮＣ旋盤（３０）となり、
前記ユニットＢと、前記ユニットＥとの組み合わせでドライ加工に適し、旋削機能を有する逆立ち立形ＮＣ旋盤（４０）となり、
前記ユニットＢと、前記ユニットＦと、前記ユニットＫとの組み合わせで旋削機能と、ミーリング機能を有するターニングセンタ（５０）となり、
前記ユニットＣと、前記ユニットＧと、前記ユニットＨとの組み合わせでミーリング機能を有する立形マシニングセンタ（６０）となり、
前記ユニットＢと、前記ユニットＪと、前記ユニットＬとの組み合わせでドライ加工に適し、旋削機能を有する逆立ち立形ＮＣ旋盤（７０）となり、
前記ユニットＢと、前記ユニットＦと、前記ユニットＫと砥石工具との組み合わせで、研削機能を有するグライディングセンタ（８０）になることを特徴とする工作機械のモジュラーシステム。
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