JPH0753331B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水平方向に延びる軸線に沿って工作物テーブ
ルに対し相対的に移動可能な可動ユニットと、この軸線
方向で延びているが斯方向では運動可能でありその上に
可動ユニットにおける互いに軸方向でずらされた案内要
素を走行させるガイドレールとの間の相対運動を生ぜし
めるための駆動モータとを備えている形式の工作機械に
関する。

［従来の技術］ このような形式による工作機械は、パンフレット「CNC
制作センターFZ16」から公知となっている。

この公知の工作機械は、水平な平面に位置固定的に配置
された工作物テーブルを有しており、工作物テーブルは
水平方向で数メートルの長さに設計することが出来る。

この工作機械を使用する作業員は、工作物テーブルにお
ける一方の縦側面側に立つ。テーブルの反対側縦側面に
は、ほゞ成人の背丈ほどの高さを有するスイッチボック
ス（配電盤）が設けられており、工作機械への給電、機
械の制御等に必要な全ての電気的および電子的な要素が
このスイッチボックスに収納されている。工作機械の作
業台は、工作物テーブルとスイッチボックスとの間の範
囲に亘って延在している。この中間スペースでは、工作
物テーブルの長手延在方向と平行に延びるガイドがいわ
ゆるｘ−軸線に沿って機械テーブル上に配置されてい
る。このｘ−軸線に沿って延びるｘ−往復台は、その上
面にｘ−軸線に対して垂直な、つまりいわゆるｙ−軸線
に沿って延びる２本のガイドレールを有しており、これ
らのｙ−ガイドレール内ではｙ−往復台が案内されてい
る。ｙ−往復台にｘ−往復台に対して相対的な運動を行
わせるため、ｙ−往復台とｘ−往復台に沿ったスイッチ
ボックスとの間には、ｙ−軸線に沿って延びるねじ山ス
ピンドルを廻転させる駆動モータが配置されている。ね
じ山スピンドルはｙ−往復台内に不動配置されたねじ山
スリーブと協働し、従って駆動モータが回転せしめられ
ると、ｙ−往復台がｙ−軸線に沿って摺動する。

工作物テーブルに面した側のｙ−往復台の前面には、主
軸台をいわゆるｚ−軸線としての鉛直軸線に沿って移動
可能ならしめるため、矢張り２本の互いに平行に延びる
鉛直なガイドレールが配置されている。そのためこの鉛
直な各ガイドレール間には位置固定されたねじ山スピン
ドルが配置されており、主軸台に回動可能に支承された
ねじ山スリーブがこの不動のねじ山スピンドルと協働す
る。

このような構成様式がとられることによって、主軸台を
３つの直交座標の方向で移動させることが出来る。

然しこの公知の工作機械においては、ｙ−軸線方向での
機械の奥行寸法が比較的大きく、そのために工場のスペ
ースが狭い場合には、特に機械の据付けに関する問題が
生ずる。更にこの公知例においては、ｙ−駆動モータが
ｙ−往復台とスイッチボックスとの間に配置され、この
箇所へのアプローチが困難であるため、ｙ−駆動装置の
修理作業を実施しにくいという問題もある。特にｙ−軸
線方向での各駆動要素の解体は極めて困難である。何故
ならば、両サイドへのｙ−軸線方向での運動がスイッチ
ボックス乃至ｙ−往復台によって著しく制限されるから
である。

［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式
による従来の工作機械に改良を加えて、工作機械の奥行
寸法を縮小すると同時に、ｙ−駆動装置の各駆動要素に
対するアプローチ特性を改善する点にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、水平方向に延びる軸線（ｙ）に沿って工作物
テーブル（12）に対し相対的に移動可能な可動ユニット
（19）と、軸線（ｙ）の方向で延びているこの方向では
運動不能でその上に可動ユニット（19）における互いに
軸方向でずらされた案内要素（23a），（23b）を走行さ
せるガイドレール（22a），（22b）と可動ユニット（1
9）とガイドレール（22a），（22b）との間の相対運動
を生ぜしめるための駆動モータ（20），（20′）とを備
えている形式の工作機械において、駆動モータ（20′）
がそのステータにより可動ユニット（19）に剛性結合さ
れ、２つの案内要素（23a），（23b）間にほゞ軸方向で
配置され、 ガイドレール（22a），（22b）がねじ山スリーブ（2
4′）に剛性結合されており、このねじ山スリーブ（2
4′）内で回動するねじ山スピンドル（21）が駆動モー
タ（20）により駆動され、 ねじ山スピンドル（21）が歯車（43）を担持しており、
ねじ山スピンドル（21）と歯車（43）と駆動モータ（2
0）との各軸線が互いに平行に延びており、歯車（43）
が駆動モータ（20）に設けられた別の歯車（41）によっ
て駆動され、 各歯車（41），（43）が歯付ベルト（42）を介して互い
に連結され、 可動ユニット（19）の前面に主軸台（31）を鉛直方向で
移動させるための２本の鉛直なガイドレール（30a），
（30b）が設けられており、これらのガイドレール（30
a），（30b）間に位置する分解可能な駆動モータ（20）
が可動ユニット（19）から手前に取出されうるように構
成されていることを特徴とする工作機械を要旨としてい
る。

［発明の作用と効果］ 本発明の設定課題をこの措置によって完全に解決しうる
のは、ｙ−駆動モータをｙ−往復台内に組込むいわば集
積化効果が可動ユニットのひいては工作機械全体の奥行
構成寸法を著しく縮小すべく発揮されている一方、ｙ−
駆動装置の各駆動要素がｙ−往復動の前面からアプロー
チされうるようになっており、従ってスイッチボックス
とｙ−往復台の間の中間スペース内における煩瑣な作業
がもはや不要ならしめられているという理由による。

その結果として、実際には工作機械の奥行寸法を約50セ
ンチメートルも短縮することが出来、ｙ−駆動装置の交
換時間も従来の公知技術において必要とされていた何分
の１かに縮めることが出来る。

本発明では、ガイドレールがねじ山スリーブに剛性結合
されており、このねじ山スリーブ内で回動するねじ山ス
ピンドルが駆動モータによって駆動される。

この措置によって得られる利点は、工作機械のための精
密でしかも申分なく保管されうる送り装置が利用出来る
ことにある。さらに、本発明では、ねじ山スピンドルが
１つの歯車を担持しており、ねじ山スピンドルとこの歯
車と駆動モータとの各軸線が互いに平行に延びており、
この歯車が駆動モータに設けられた別の歯車により、歯
付ベルトを介した連結状態で駆動される。

この措置によれば、駆動モータがその縦軸と共にこれと
平行に延びるねじ山スピンドルのすぐ横に配置されうる
ので、特にその所要スペースの面で有利な構成が可能な
らしめられるのみならず、両歯車間の変速比を調整する
ことにより、例えばｙ−方向での特に低速で精確な送り
運動を行わせるため、駆動モータの回転数を低下させる
ことが出来る。また、本発明では、主軸台を鉛直方向で
移動させるための２本の鉛直なガイドレールが、自体公
知の形式により可動ユニットの前面に設けられており、
これらのガイドレール間に位置する分解可能な駆動モー
タが、可動ユニットから手前に取出されうるようになっ
ている。

この措置によって得られる主要な利点は、ｙ−駆動装置
を交換する際に必要とされる解体時間が、従来の公知技
術で必要とされていた作業時間よりはるかに短くて済む
ことにある。何となれば、駆動モータを、また場合によ
っては駆動装置全体を可動ユニットの前面から鉛直な両
ガイドレール間を通して手前に取出すためには、単に若
干のねじを外しさえすればよいからである。

更にこの実施態様において、各歯車と歯付ベルトとを鉛
直に延びる２本のガイドレール間に配置し、歯車の端面
を鉛直なガイドレールの前面と整合させておくならば、
特に有利な結果が得られる。

この措置によって得られる利点は、工作機械の奥行スペ
ースを完全に利用しつくすことが出来るところがある。
つまり何となれば、いづれにせよ鉛直な両ガイドレール
間に存在している中間スペースを各歯車と歯付ベルトと
によって構成される伝動装置を収容するために利用出来
るからであり、特にそのための付加的な奥行寸法は必要
とされない。

本発明による前述した各構成および以下に述べる各構成
が単にその都度示されている組合わせでのみならず他の
組合わせにより又はそれぞれ単独で本発明の枠を逸脱す
ることなく実施可能であることは言うまでもない。

［実施例］ 工作機械は水平方向に延びる軸線ｙに沿って工作物テー
ブル12に対し相対的に移動可能な可動ユニット19を有し
ている。ガイドレール22はこの軸線ｙの方向に延びてい
るが、この方向での運動を行うことは出来ない。ガイド
レール22上には可動ユニット19における互いに軸方向で
ずらされた案内要素23が延びている。駆動モータ20は可
動ユニット19とガイドレール22との間の相対運動を生り
ぜしめるために用いられる。

軸線ｙの方向で見た工作機械の構成深さ（奥行寸法）を
軽減すると同時に各駆動要素へのアプローチ特性を改善
するため、駆動モータ20′はそのステータによって可動
ユニット19に剛性結合され、各案内要素23間にほゞ軸方
向で配置されている。

第１図に符号10でその全体を示されている工作機械は、
主として工作物の中ぐり加工およびフライス加工を行う
ためのセンターとして使用される。この工作機械10は作
業台11を有しており、作業台11は水平方向の平面に配置
される工作物テーブル12を担持している。工作物テーブ
ル12は、第１図の図平面に対して垂直な方向で数メート
ルの長さに設計することが出来る。

工作機械10の背面にはスイッチボックス13が配置されて
おり、このスイッチボックス13はほゞ成人の身の丈に等
しい高さを有し、工作物テーブル12と平行に３メートル
までの長さ寸法で延びている。

工作物テーブル12とスイッチボックス13との間に形成さ
れる中間スペース内では、符号14でその全体を示された
可動ユニットが作業台11上に配置されており、この可動
ユニット14は、３つの直交座標方向での運動を生ぜしめ
るために用いられる。

この可動ユニット14には、例えば電気エネルギー、圧力
空気、電気的な制御信号などが接続部15とフレキシブル
な導線乃至導管としてのライン16を介して供給される。

ｘ−運動ユニット17は、ローラ18により作業台11上を第
１図の図平行に対して垂直な方向で移動することが出来
る。なおそのための各駆動要素は、図を簡明にするため
図示されてない。

ｙ−運動ユニット19はｘ−運動ユニット17上に配置され
ており、ｘ−運動ユニット17に剛性的に固定されたｙ−
駆動モータ20により、回転するｙ−スピンドル21、例え
ばねじ山スピンドルを介して駆動される。これによって
ｙ−運動ユニット19は、ｘ−運動ユニット17の上面にｘ
−軸線に対して直角方向で剛性的に固定されたｙ−ガイ
ドレール22a,22b上を走行する。そのためｙ−運動ユニ
ット19には案内要素23a,23bとして、例えば形状接続式
にｙ−ガイドレール22a,22b上を走行するローラ又はス
ライダが設けられている。更にこのｙ−運動ユニット19
は、このユニットと剛性結合されｙ−スピンドル21上を
回動するねじ山スリーブ24を有している。ｙ−駆動モー
タ20が回転してｙ−スピンドル21に回転運動が与えられ
ると、ｙ−運動ユニット19のｙ−軸線方向の運動が行わ
れる結果になる。

ｙ−運動ユニット19の前方端面、つまり工作物テーブル
12に面した側では、ｙ−運動ユニット19に２本の鉛直方
向に延びるｚ−ガイドレール30a,30bが設けられてお
り、主軸台31はこれらのｚ−ガイドレール上をｚ−スピ
ンドル32により鉛直方向で走行可能である。

主軸台31はスピンドルを駆動するための各要素を有して
おり、工具35はこれらの駆動要素内に緊締可能である。

上述した各運動ユニット17,19,31を用いることによっ
て、工具35を３つの直交座標方向x,y,zで三次元的に運
動させることが可能になり、斯くして工作物テーブル12
上にセットされた工作物の加工が実施される。

第１図から明らかなように、ｙ−駆動モータ20はスイッ
チボックス13とｙ−運動ユニット19との間の中間スペー
スでかなりの場所を占めている。従ってこの工作機械10
におけるｙ−軸線方向での構成寸法（奥行）はかなり大
きくならざるを得ない。更に、ｙ−駆動モータ20の取扱
い、特にこのモータ又はｙ−スピンドル21の取外し作業
に手間がかかり煩瑣であることは、スイッチボックス13
とｙ−運動ユニット19との間のｙ−軸線方向では極く僅
かな遊隙しかないことが明らかである。

ところで、第２図に示された本発明による工作機械10′
が第１図に示された公知技術による工作機械10と相違し
ている点は、ｙ−駆動モータ20′がｙ−運動ユニット1
9′内に組込まれて一体化されているところにある。こ
の場合、ｙ−駆動モータ20′はそのステータによりｙ−
運動ユニット19′と剛性結合された状態で両案内要素23
a,23b間の範囲で延在しており、その配置形成は対称的
である必要はなく、また駆動モータ20′が案内要素23a,
23bの片側乃至両側に僅かに突出していてもよい。

本発明による工作機械の場合、フレキシブルなライン1
6′はｙ−運動ユニット19′に接続されているので、ｘ
−運動ユニット17′には接続部がない。

更に本発明による工作機械10′では、ねじ山スリーブ2
4′がｘ−運動ユニット17′に剛性結合されている。ｙ
−駆動モータ20′は矢張りｙ−スピンドル21′を駆動す
るが、この場合、ｙ−スピンドル21′は軸方向不動にｙ
−運動ユニット19′に結合されている。従ってｙ−スピ
ンドル21が回動すると、ｙ−運動ユニット19′がｙ−方
向での運動を行う。

第２図からまた特に第３図からも明らかなように、ｙ−
駆動装置のパーツを鉛直なｚ−ガイドレール30a,30b間
の通常はフリーな中間スペースとして利用されないスペ
ースに配設しておくことにより、構成スペースを更に一
層節約することが出来る。

ｙ−運動ユニット19′内には、組込まれたｙ−駆動モー
タ20′をダイレクトに冷却するためのファン40が配置さ
れている。

第３図に示されたように、ｙ−駆動モータ20′のシャフ
ト40は第１の歯車41を駆動し、この第１の歯車41に巻掛
けられた歯付ベルト42がｙ−スピンドル21′上に坐着し
ている第２の歯車43を駆動する。本発明によるこのよう
な構成様式がとられるならば、ｙ−駆動モータ20′とｙ
−スピンドル21′とが互いに上下に平行配置された所要
スペースの少い構造が得られるのみならず、各歯車41,4
3を適宜な寸法に設計することにより変速比を調整し
て、ｙ−駆動モータ20′の比較的高い駆動回転数をｙ−
スピンドル21′における適宜な低い回転数に変換するこ
とも可能になる。

この場合、各歯車41,43の端面45を鉛直なｚ−ガイドレ
ール30a,30bの前面46a,46bとほゞ整合させるような配置
形式をとると有利であり、そうすれば主軸台31の運動軌
道に障害が生ずることは回避される。

第３図から明らかなように、ｙ−運動ユニット19′の前
面は自由にアプローチ可能であり、従ってｙ−駆動装置
要素、つまりｙ−駆動モータ20′ならびにｙ−スピンド
ル21′はｙ−運動ユニット19′から容易に手前へ取出す
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知技術による工作機械を示す概略的な側面
図、第２図は第１図の機械に類似した本発明による工作
機械の実施例を示した側面図、第３図は第２図に示した
本発明の工作機械の１部を斜めに前方から見た概略斜視
図である。 10,10′……工作機械 11……作業台 12……工作物テーブル 13……スイッチボックス 14……可動ユニット 15……接続部 16,16′……エネルギー乃至信号を供給するためのフレ
キシブルなライン 17,17′……ｘ−運動ユニット 18……ローラ 19,19′……ｙ−運動ユニット 20,20′……ｙ−駆動モータ 21,21′……ｙ−スピンドル 22a,22b……ｙ−ガイドレール 23a,23b……案内要素 24,24′……ねじ山スリーブ 30a,30b……ｚ−ガイドレール 31……主軸台 32……ｚ−スピンドル 35……工具 40……冷却用のファン 41……第１の歯車 42……歯付ベルト 43……第２の歯車 45……歯車の端面 46a,46b……ｚ−ガイドレールの前面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−76938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−118361（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−38282（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−54443（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−178041（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平方向に延びる軸線（ｙ）に沿って工作
   物テーブル（12）に対し相対的に移動可能な可動ユニッ
   ト（19）と、軸線（ｙ）の方向で延びているがこの方向
   では運動不能でその上に可動ユニット（19）における互
   いに軸方向でずらされた案内要素（23a），（23b）を走
   行させるガイドレール（22a），（22b）と可動ユニット
   （19）とガイドレール（22a），（22b）との間の相対運
   動を生ぜしめるための駆動モータ（20），（20′）とを
   備えている形式の工作機械において、駆動モータ（2
   0′）がそのステータにより可動ユニット（19）に剛性
   結合され、２つの案内要素（23a），（23b）間にほゞ軸
   方向で配置され、 ガイドレール（22a），（22b）がねじ山スリーブ（2
   4′）に剛性結合されており、このねじ山スリーブ（2
   4′）内で回動するねじ山スピンドル（21）が駆動モー
   タ（20）により駆動され、 ねじ山スピンドル（21）が歯車（43）を担持しており、
   ねじ山スピンドル（21）と歯車（43）と駆動モータ（2
   0）との各軸線が互いに平行に延びており、歯車（43）
   が駆動モータ（20）に設けられた別の歯車（41）によっ
   て駆動され、 各歯車（41），（43）が歯付ベルト（42）を介して互い
   に連結され、 可動ユニット（19）の前面に主軸台（31）を鉛直方向で
   移動させるための２本の鉛直なガイドレール（30a），
   （30b）が設けられており、これらのガイドレール（30
   a），（30b）間に位置する分解可能な駆動モータ（20）
   が可動ユニット（19）から手前に取出されうるように構
   成されていることを特徴とする工作機械。
2. 【請求項２】各歯車（41），（43）と歯付ベルト（42）
   とが鉛直に延びる２本のガイドレール（30a），（30b）
   間に配置されており、歯車（41），（43）の端面（45）
   が鉛直なガイドレール（30a），（30b）の前面（46
   a），（46b）とほゞ整合されていることを特徴とする請
   求項１に記載の工作機械。