JPH0645095B2 - 工作装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は工作装置に関する。この工作装置は例えば複数
軸式の切削装置であるマシニングセンタ等に利用でき
る。

［従来の技術］ 従来より工作装置例えば３軸式の工作装置が知られてい
る。３軸式の工作装置として、第４図に示すようにＸ軸
方向、Ｚ軸方向を水平域方向とし、Ｙ軸方向を高さ方向
とし、Ｘ軸方向にのびるＸガイド部１００をもつベース
１０２と、Ｚ軸方向にのびるＺガイド部１０４をもつＸ
スライダ１０６と、Ｙ軸方向にのびるＹガイド部１０８
をもつＺスライダ１１０と、Ｙ軸方向にスライド可能に
配設されたＹスライダ１１２とを具備し、ベース１０
２、Ｘスライダ１０６、Ｚスライダ１１０、Ｙスライダ
１１２を重ねた構造のものが知られている。この装置で
は、ボールネジ１１６が回転すると、Ｘスライダ１０６
はＸガイド部１００にそってＸ軸方向にスライドし、ボ
ールネジ１１８が回転すると、Ｚスライダ１１０はＺガ
イド部１０４にそってＺ軸方向にスライドし、ボールネ
ジ１２０が回転すると、Ｙスライダ１１２はＹガイド部
１０８にそってＹ軸方向にスライドし、これによりＹス
ライダ１１２に保持された主軸台の工具の３次元的動き
を確保し、工具で被加工物を加工する。

また３軸式の工作装置として、特開昭６２−１８９２２
号公報に開示されているように、Ｘ軸方向にのびるボー
ルネジをもつベースと、ボールネジによりＸ軸方向に案
内される台車と、ボールネジを回転させるモータと、台
車に装備した拡管台板と、拡管台板に装備した拡管機と
を具備したものが知られている。この装置では、モータ
が回転すると、ボールネジが回転し、台車がＸ軸方向に
走行し、拡管機が被加工物に対面するように位置決めさ
れる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで上記した第４図に示す従来の工作装置では、水
平域方向であるＸ軸方向へのびるＸガイド部１００の高
さ位置をＹ軸方向（高さ方向）の原点とし、Ｘガイド部
１００よりも上方を正側、下方を負側と仮定すると、第
４図に示すようにＺガイド部１０４、Ｙガイド部１０８
は共に原点よりも上方側つまり正側に配置されている。
そのため、上記装置では小形化の改良が種々図られてい
るものの、Ｙ軸方向つまり高さ方向における装置の小形
化には限界があった。また特開昭６２−１１８９２２号
公報に示す工作装置においても、高さ方向の小形化には
限界があった。

ここで工作装置の高さを低くできると、装置の重心がそ
れだけ低くなり、設置面積を小さくしても装置の安定化
を図ることができ、省スペース化に有利である。そのた
め産業界では更に高さ方向の寸法を小形化した工作装置
の開発が望まれている。

本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
技術的課題は、高さ方向であるＹ軸方向の小形化を図
り、低重心化を図るのに有利な工作装置を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 水平域の一方向をＸ軸方向とし高さ方向をＹ軸方向と
し、Ｘ軸方向にのびるＸガイド部とＹ軸方向の少なくと
も上方側が開口する凹部とをもち、設置面に固定される
固定ベースと、 固定ベースのＸガイド部に案内されて凹部にそってＸ軸
方向にスライド可能に配設され、Ｙ軸方向に貫通すると
ともに固定ベースの凹部に対面するＹ貫通路と、Ｙ軸方
向にのびるＹガイド部とをもつＸスライダと、 側面が垂直部分と垂直部分の上端に延設された水平部分
とからなるＴ字形状をなし、ＸスライダのＹ貫通路内に
嵌合するとともにＹガイド部に案内されてＹ貫通路内を
Ｙ軸方向にスライド可能に配設されＴ字形状の垂直部分
を構成する嵌合部と、Ｙ貫通路よりも上方に露出して嵌
合部と一体的に形成されＴ字形状の水平部分を構成する
と共にＺスライダまたは工具台を保持する保持部とから
なるＹスライダと、 ＸスライダをＸ軸方向へ、ＹスライダをＹ軸方向へ個別
にまたは同時にスライダさせる駆動部とで構成される工
作装置において、 Ｙ軸方向における前記固定ベースのＸガイド部の高さ位
置を原点とし、Ｘガイド部よりも上方側を正側としＸガ
イド部よりも下方側を負側としたとき、Ｙガイド部は少
なくとも負側に延設され、 かつ、Ｙスライダの嵌合部の下端は固定ベースのＸガイ
ド部の高さ位置よりも下方に位置し、固定ベースの凹部
内に設定されていることを特徴とするものである。

固定ベースは床面等の設置面に固定される。固定ベース
に設けられた凹部は、少なくとも上方側が開口してお
り、ＹスライダがＸ軸方向へスライドする際のスペース
を確保する。Ｘスライダに設けられたＹ貫通路は少なく
ともＹ軸方向の両側が貫通する空間であり、凹部と対面
しており、Ｙスライダの大部分又は一部を嵌合するスペ
ースを確保する。Ｙスライダの側面は、垂直部分と水平
部分とからなるＴ字形状をなす。Ｙスライダは、Ｘスラ
イダのＹ貫通路内に嵌合して進入するとともにＴ字形状
の垂直部分を構成する嵌合部と、Ｙ貫通路よりも上方に
露出すると共にＴ字形状の水平部分を構成する保持部と
からなる。

本発明の工作装置がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ３次元的な動き
する３軸式の場合には、後述の実施例で例示したよう
に、ＹスライダはＺ方向にスライド可能なＺスライダを
保持し、そのＺスライダに工具台を保持する構成とする
ことができる。あるいは、本発明の工作装置がＸ、Ｙ軸
方向へ２次元な動きする２軸式の場合には、Ｙスライダ
に工具台を直接保持する構成でもよい。なお工具台は、
工具を回転させ得る主軸台とすることができる。

駆動部の機構は適宜選択でき、例えば、駆動部の主動源
が回転運動する場合には主動源の回転運動を直進運動に
変換して各スライダに伝達する機構、あるいは主動源が
例えばリニアモータのように直進運動する場合には主動
源の直進運動を各スライダに伝達する機構等を適宜採用
できる。例えば前者の場合にはボールネジ機構、ピニオ
ンラック機構等を採用できる。

Ｙガイド部はＹ軸方向にのび、ＹスライダをＹ軸方向へ
案内し得る案内機能をもつものである。

［作用］ 駆動部が駆動すると、ＸスライダはＸガイド部にそって
Ｘ軸方向にスライドし、ＹスライダはＹガイド部にそっ
てＹ軸方向にスライドする。これによりＹスライダに直
接的に又はＺスライダを介して保持された工具台が複次
元的な動きをし、被加工物の加工を良好ならしめ得る。

ここで本発明の工作装置では、Ｙガイド部がＹ軸方向の
少なくとも負側に設けられているので、ＹスライダのＴ
字形状を構成する垂直部分である嵌合部は、Ｘスライダ
のＹ貫通路に納まった状態でＸスライダと重複しつつＹ
貫通路内をスライドする。このときＹスライダの嵌合部
の下端部は、固定ベースのＸガイド部の高さ位置よりも
下方に配置されている。従ってＹスライダの嵌合部の下
端部は固定ベースの凹部内に収納されている。

［実施例］ 本発明の工作装置を第１図〜第３図に示した一実施例に
従って説明する。本実施例は主軸台が３次元的な動きを
する３次元工作装置に適用した場合であり、その主要部
を異なる方向からみた側面図を第１図、第２図に示し、
斜視図を第３図に示す。

（実施例の構成） 本実施例では、装置の左右方向をＸ軸方向、高さ方向を
Ｙ軸方向、前後方向をＺ軸方向としている。

第３図に示すように固定ベースとしてのベース１は角枠
状をなしており、Ｙ軸方向の両側が開口する凹部１０を
もつ。ベース１にはＸ軸方向つまり水平方向にのびるＸ
ガイド部１２が所定高さ位置で平行に設けられている。

Ｘスライダ２は、Ｘスライダ本体２０と、Ｘスライダ本
体２０に設けられＸガイド部１２に嵌合した被ガイド部
２２とで形成されている。Ｘスライダ２はベース１のＸ
ガイド部１２に案内されてＸ軸方向にスライド可能に配
設されている。また第３図から理解されるように、Ｘス
ライダ２のスライダ本体２０は平面形状が「Ｈ」形状の
ため、スライダ本体２０には、Ｙ軸方向つまり高さ方向
に貫通する四角空間状のＹ貫通路２４が設けられてい
る。Ｙ貫通路２４はＸスライダ本体２０の壁面２ａ、２
ｂ、２ｃで区画されている。

更に、Ｘスライダ２にはＹ軸方向にのびるＹガイド部２
６が設けられている。ここで第２図に示すようにＹガイ
ド部２６は、Ｘガイド部１２の上方に位置する上ガイド
部２６ａと、Ｘガイド部１２の下方に位置する下ガイド
部２６ｂとで形成されている。従って上ガイド部２６ａ
と下ガイド部２６ｂとはＸガイド部１２を高さ方向で上
下から挟む位置に設定されている。即ち第２図に示すよ
うに、高さ方向であるＹ軸方向におけるＸガイド部１２
の高さ位置を原点Ｐ−Ｐとし、Ｐ−Ｐの上方を正側、Ｐ
−Ｐの下方を負側と仮定すると、上ガイド部２６ａはＹ
軸方向の正側に寸法Ｌ１ぶん寄せて位置しており、一
方、下ガイド部２６ｂはＹ軸方向の負側に寸法Ｌ２ぶん
寄せて位置している。ここで（Ｌ２》Ｌ）の関係に設定
されている。

第１図に示すようにＹスライダ３は、第１嵌合部３０お
よび第２嵌合部３２とからなる嵌合部３４と、嵌合部３
４の上部に位置する保持部３６とで形成されている。こ
こでＹスライダ３を一方向からみると、第２図に示すよ
うにＹスライダ３は嵌合部３４と保持部３６とをもつた
め、ほぼ「Ｔ」の字形をなしている。また、Ｙスライダ
３を他方向からみると、第１図に示すようにＹスライダ
３は第１嵌合部３０と第２嵌合部３２とをもつため、ほ
ぼ「門」の字形をなしている。

更に第２図に示すようにＹスライダ３の嵌合部３４の側
面部には被ガイド部３８が設けられてる。被ガイド部３
８はＹガイド部２６の上ガイド部２６ａ及び下ガイド部
２６ｂにスライド可能に嵌合している。

従って本実施例ではＹスライダ３の嵌合部３４は、Ｘス
ライダ２のＹ貫通路２４内に嵌合しているとともに、Ｙ
ガイド部２６に案内されてＹ貫通路２４内をＹ軸方向に
つまり高さ方向にスライド可能とされている。ここで、
Ｙスライダ３が高さ方向であるＹ軸方向へスライドして
も、Ｙスライダ３の嵌合部３４は、Ｙ貫通路２４内に嵌
合しており、Ｘスライダ２と重複したままである。従っ
て、Ｙスライダ３の嵌合部３４の下端部は、固定ベース
１のＸガイド部１２の高さ位置よりも下方に配置されて
いる。従ってＹスライダ３の嵌合部３４の下端部は固定
ベース１の凹部１０内に収納されている。また嵌合部３
４の下端部の上限高さ位置は固定ベース１の凹部１０内
に設定されている。

第２図に示すようにＹスライダ３の保持部３６は、Ｙ貫
通路２４よりも上方に露出しており、嵌合部３４と一体
的に形成されている。Ｙスライダ３の保持部３６の上面
には、水平域方向であるＺ軸方向にのびるＺガイド部４
０が設けられている。

Ｚスライダ５はＺガイド部４０と嵌合する被ガイド部５
０をもつ。従ってＺスライダ５はＺガイド部４０にそっ
てＺ軸方向にスライド可能に配設されている。第２図に
示すように、Ｚスライダ５の取付面５２には工具台とし
ての主軸台５４が装備されている。主軸台５４は切削加
工用の工具を保持する主軸５４ａを保持する。

駆動部６はＸ軸用駆動部とＹ軸用駆動部とＺ軸用駆動部
とで形成されている。ここでＸ軸用駆動部は、Ｘ軸方向
のびるＸ軸用のボールネジ６０と、ボールネジ６０を回
転させるＸ軸用のモータ６１とで形成されている。Ｘ軸
用のモータ６１はベース１に保持されている。第３図に
示すようにＸ軸用のボールネジ６０はベース１の架設部
１４に凹部１０に対面した状態で回転可能に架設されて
いる。また、第２図に示すようにＹ軸用駆動部は、Ｙ軸
方向にのびるＹ軸用のボールネジ６２と、Ｙ軸用のモー
タ６３と、モータ６３のモータ軸６３ａとボールネジ６
２の下端部６２ａとをつなぎモータ６３の駆動力をボー
ルネジ６２に伝達するギア６４とで形成されている。こ
こで、Ｙ軸用のボールネジ６２はＹスライダ３の嵌合部
３４の下端部のプレート部３４ａと保持部３６との間に
回転可能に架設されている。Ｙ軸用のモータ６３は、装
置の高さ寸法の小型化を考慮して、Ｙスライダ３の嵌合
部３４の下部に位置してＹ軸用のボールネジ６２と並設
して配置されている。またＺ軸用駆動部は、Ｚ軸方向に
のびるＺ軸用のボールネジ６５と、ボールネジ６５を回
転させるＺ軸用のモータ６６とで形成されている。Ｚ軸
用のボールネジ６５はＹスライダ３の保持部３６に回転
可能に架設されている。Ｚ軸用のモータ６６はＹスライ
ダ３の保持部３６の端部に装備されている。（実施例の
作用） 次に本実施例の作用について説明する。即ち、Ｘ軸用の
ボールネジ６０が回転すると、ボールネジ６０の回転運
動はＸスライダ２０の直進運動に変換され、Ｘスライダ
２はＸガイド部１２にそってＸ軸方向にスライドする。
また、Ｙ軸用のボールネジ６２が回転すると、ボールネ
ジ６２の回転運動はＹスライダ３の直進運動に変換さ
れ、Ｙスライダ３の嵌合部３４はＹガイド部２６の上ガ
イド部２６ａ、下ガイド部２６ｂにそって高さ方向であ
るＹ軸方向にＹ貫通路２４内をスライドする。また、Ｚ
軸用のボールネジ６５が回転すると、ボールネジ６５の
回転運動はＺスライダ５の直進運動に変換され、Ｚスラ
イダ５はＺガイド部４０にそってＺ軸方向にスライドす
る。これによりＺスライダ５ひいてはＺスライダ５に保
持された主軸台５４が３次元的な動きをし、以て主軸台
５４を被加工物に相対移動させ、主軸台５４の主軸５４
ａに保持された切削用の工具で被加工物を加工する。

ここで本実施例では、Ｘスライダ２がＸガイド部１２に
そってＸ軸方向へスライドする際には、Ｙスライダ３の
嵌合部３４はＹ貫通路２４内に位置したままの状態で、
凹部１０内をＸ軸方向へスライドする。

さて本実施例では、Ｙ軸方向におけるＸガイド部１２の
高さ位置を原点Ｐ−Ｐとし、原点Ｐ−Ｐよりも上方側を
正側、下方側を負側と仮定したとき、Ｙガイド部２６の
下ガイド部２６ｂはＹ軸方向の負側に、上ガイド部２６
ａがＹ軸方向の正側に設けられている。そのため、Ｙス
ライダ３がＹガイド部２６の上ガイド部２６ａ、下ガイ
ド部２６ｂに案内されてＹ軸方向へＹ貫通路２４内をス
ライドする際、Ｙスライダ３の嵌合部３４はＸスライダ
２と重複したままである。

（実施例の効果） 以上説明したように本実施例では、Ｙガイド部２６の下
ガイド部２６ｂがＹ軸方向の負側に設けられているの
で、Ｙスライダ３の嵌合部３４をスライド可能状態でＸ
スライダ２のＹ貫通路２４内に納めることができる。そ
のためＸガイド部１２よりも上方を占める装置の高さ寸
法を極力小さくするのに有利である。従って工作装置の
Ｙ軸方向の寸法、つまり高さ方向の寸法を短くするのに
有利であり、高さ方向の小型化を図ることができる。

本実施例では上記のように工作装置の高さ方向の寸法を
短くするのに有利であるため、工作装置の重心もそれだ
け低くなって安定性が高まり、工作装置の設置面積もそ
れだけ小さくすることができ、工作装置全体の小型化に
大いに貢献できる。

しかも本実施例では第２図に示すようにＹガイド部２６
の一方の下ガイド部２６ｂは原点Ｐ−Ｐよりも寸法Ｌ２
ぶんとかなり下方の負側に設けられているものの、Ｙガ
イド部２６の他の一方を形成する上ガイド部２６ａは僅
かに寸法Ｌ１ぶん正側に寄せて設けられている構成であ
る。そのため装置の高さ寸法の小型化を図りつつ、上ガ
イド部２６ａと下ガイド部２６ｂとのＹ軸方向における
距離を極力長く確保できモーメントも大きく受けれるの
で、それだけＹスライダ３の垂直昇降性を確実なものと
するのに有利である。

また本実施例では第２図に示すようにＹ軸用ボールネジ
６２とＹ軸用モータ６３とを横に並列に設けているの
で、ボールネジ６２とモータ６３とが高さ方向に直列に
並ばず、高さ方向の寸法を短くするのに一層有利であ
る。

以上のように本実施例では小型化を図り得ることから各
モータ６１、６３、６６への負荷イナーシャーの低減に
有利で、モータ加減速時間を短縮し高速化を図るのに有
利である。

［他の実施例］ 本発明の工作装置は上記した実施例のみに限定されるも
のではなく、例えば、高さ方向であるＹ軸方向の動きは
重力方向であるため、カウンタバランスをＹスライダ３
に装備し、カウンタバランスの作用でＹスライダ３の高
さ方向の動きを一層円滑にしてもよい。

又、上記した実施例では主軸台５４の主軸５４ａの軸線
が横向きの横型タイプに適用した場合であるが、これに
限らず主軸の軸線が縦向きの縦型タイプに適用してもよ
いものである。

［発明の効果］ 本発明の工作装置では、Ｙ軸方向におけるＸガイド部の
高さ位置を原点とし、Ｘガイド部よりも上方を正側とし
Ｘガイド部よりも下方を負側としたとき、Ｙ軸方向の少
なくとも負側にＹガイド部が設けられているので、Ｙス
ライダの嵌合部をＸスライダのＹ貫通路に納めることが
でき、そのため工作装置の高さ方向であるＹ軸方向の寸
法を短くするのに有利であり、工作装置のＹ軸方向の小
型化を図るのに有利である。また全体の重心もそれだけ
低くなって安定性が高まり、工作装置の設置面積もそれ
だけ小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は主
要部の側面図、第２図は異なる方向からみた主要部の側
面図、第３図は斜視図である。第４図は従来装置の斜視
図である。 図中、１はベース、１０は凹部、１２はＸガイド部、２
はＸスライダ、２４はＹ貫通路、２６はＹガイド部、２
６ａは上ガイド部、２６ｂは下ガイド部、３はＹスライ
ダ、５はＺスライダ、６は駆動部を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平域の一方向をＸ軸方向とし高さ方向を Ｙ軸方向とし、Ｘ軸方向にのびるＸガイド部とＹ軸方向
   の少なくとも上方側が開口する凹部とをもち、設置面に
   固定される固定ベースと、 前記固定ベースのＸガイド部に案内されて前記凹部にそ
   ってＸ軸方向にスライド可能に配設され、Ｙ軸方向に貫
   通するとともに前記固定ベースの凹部に対面するＹ貫通
   路と、Ｙ軸方向にのびるＹガイド部とをもつＸスライダ
   と、 側面が垂直部分と垂直部分の上端に延設された水平部分
   とからなるＴ字形状をなし、前記ＸスライダのＹ貫通路
   内に嵌合するとともに前記Ｙガイド部に案内されて前記
   Ｙ貫通路内をＹ軸方向にスライド可能に配設され該Ｔ字
   形状の垂直部分を構成する嵌合部と、前記Ｙ貫通路より
   も上方に露出して嵌合部と一体的に形成され該Ｔ字形状
   の水平部分を構成すると共にＺスライダまたは工具台を
   保持する保持部とからなるＹスライダと、 前記ＸスライダをＸ軸方向へ、前記ＹスライダをＹ軸方
   向へ個別にまたは同時にスライダさせる駆動部とで構成
   される工作装置において、 Ｙ軸方向における前記固定ベースのＸガイド部の高さ位
   置を原点とし、前記Ｘガイド部よりも上方側を正側とし
   前記Ｘガイド部よりも下方側を負側としたとき、前記Ｙ
   ガイド部は少なくとも負側に延設され、 かつ、前記Ｙスライダの前記嵌合部の下端は前記固定ベ
   ースのＸガイド部の高さ位置よりも下方に位置し、前記
   固定ベースの凹部内に設定されていることを特徴とする
   工作装置。