JPH11216633A - リニアモータ駆動式工作機械 - Google Patents

リニアモータ駆動式工作機械

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JPH11216633A
JPH11216633A JP10023523A JP2352398A JPH11216633A JP H11216633 A JPH11216633 A JP H11216633A JP 10023523 A JP10023523 A JP 10023523A JP 2352398 A JP2352398 A JP 2352398A JP H11216633 A JPH11216633 A JP H11216633A
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Yoshio Wakazono
賀生 若園
Kazuo Machida
一夫 町田
Wataru Iida
亘 飯田
Katsuhiko Takeuchi
勝彦 竹内
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Toyoda Mach Works Ltd
豊田工機株式会社
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】工具主軸を支持する箱形ガントリを水平移動さ
せるリニアモータ駆動式工作機械において、ガントリの
左右ストロークを大きくし、かつ小型とし剛性を高める
ようにする。 【解決手段】サドル50及びラム60を介して工具主軸
71を支持する箱形ガントリ20をベース10上に立設
された固定フレーム15の前側に配置し、ガントリ20
を固定フレーム15と重複関係で水平のX方向に移動で
きるように案内する。ガントリ20の下部を案内し駆動
するリニアガイド機構27とリニアモータ35をガント
リ20の下面とベース10との間に配置する。固定フレ
ーム15の上端のクロスビーム17の前面とこれに対面
するガントリ20の上部背面22bとの間に、ガントリ
20の上部を案内し駆動するリニアガイド機構28及び
リニアモータ37を配置し、クロスビーム17がガント
リ20の上面に覆い被さらないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具主軸をワーク
に対して互いに直交する3方向に移動してワークを加工
する工作機械、特に、少なくとも1方向における工具主
軸の送りがリニアモータにより駆動される形式の工作機
械に関する。
【0002】
【従来の技術】この主の工作機械としては、特開平8−
318445号公報に開示されている。この公開特許公
報に開示された工作機械は、図9及び図10に概略図示
されるように、ベース80上に箱形のフレーム81を立
設し、この箱形フレームの中央に開口する方形の窓82
内で箱形のガントリ83をその上下端部で案内し、この
ガントリ83の上下端部とフレーム81の対向面との間
に設けた一対のリニアーモータ84,85によりガント
リ83を左右X方向に送るように構成されている。
【0003】また、ガントリ83は縦長の方形窓86が
形成され、サドル87はこの方形窓86内で図略の左右
一対のリニアガイド機構により上下動可能に案内される
と共に左右一対のリニアモータ88により上下Y方向に
送られる。また、サドル87にはラム90が前後動可能
に図略のリニアガイド機構により案内されてリニアモー
タにより前後Z方向に移動される。このラム90は、図
略の駆動モータにより回転駆動される工具主軸91をZ
方向に延びる軸線の周りに回転自在に支持している。
【0004】前記ガントリ83を左右案内するリニアガ
イド機構は、各々がガイドレールとこのレール上を走行
するベアリングブロックとを含む下部ガイド機構91と
上部ガイド機構92とからなる。下部ガイド機構91は
ガントリ83の下面と箱形フレーム81の下横桁部材8
1aとの間に配置され、上部ガイド機構92はフレーム
81のクロスビーム81aの前面とこれに対面するガン
トリ83の上部の背面との間に配置されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のリニア
モータ駆動式工作機械においては、ガントリ83がフレ
ーム81の中央に開口する方形窓82内で移動されるよ
うに配置されているので、ガントリ83の左右移動スト
ロークがフレーム81の左右の柱部材81bにより制限
される。
【0006】また、フレーム81のクロスビーム81a
はガントリ83の上端面を被さるように配置されるの
で、フレーム81の背丈が高くなり、機械が大型とな
る。さらに、ガントリ83の下端部を左右方向に案内す
る下部リニアガイド機構91がガントリのベース板83
aの下面に取付けられているので、ガントリ83の方形
窓86の左右内端面に装架されたサドル87の上下動の
ためのリニアガイド機構及びリニアモータ88を点検及
び修理・交換する場合、ガントリ83のベース板81a
上で直立する全ての構成部材を個々に分離して機械から
取外さなければならず、点検或いは修理・交換作業後の
再組付けが手間のかかる作業となる。
【0007】従って、本発明の主たる目的は、ガントリ
と固定フレームの柱部材との干渉によるガントリの左右
ストロークの制限を受けずに、ガントリの左右ストロー
クを大きくすることができるようにすることである。本
発明のもう一つの別の目的は、固定フレームの柱部材の
上端を連結するクロスビームが工作機械の背丈を高くし
なく、これにより工作機械を小型とし剛性を高めること
である。
【0008】本発明の他の目的は、ガントリを構成する
左右一対の縦桁部材を互いに他のものから分離した場合
にでも、これら縦桁部材がガントリの下端部を案内する
リニアガイド機構のガイドレールに保持された状態を保
持でき、これにより分解後の再組付けを能率良く行える
ようにすることである。本発明の付加的な目的は、工具
主軸に作用する切削抵抗に対して強固に対向できるよう
にガントリ及びサドルを案内するガイド機構を構成する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した本発明の課題及
びこれに関連する目的は、以下に述べる各請求項に記載
の工作機械を提供することにより解決され達成される。
即ち、請求項1に記載の発明は、ベース上の固定フレー
ムの前側にガントリをベース上で第1水平方向に移動で
きるように配置し、ガントリが固定フレームと重複した
関係でこの第1水平方向に移動できるようにする。ガン
トリを第1水平方向に案内し駆動する手段として、下部
ガイド手段及び下部リニアモータはガントリの下面とベ
ースとの間に配置するが、上部ガイド手段及び上部リニ
アモータはガントリの上部背面と固定フレームの上部前
面との間に配置し、固定フレームのクロスビームがガン
トリの上端部に被さらないようにする。好ましくは、ガ
ントリの上端部が固定フレームの上端部と水平方向に対
面するようにし、固定フレームがガントリの高さを超え
ないようにする。
【0010】請求項2に記載の発明は、前記した上部及
び下部ガイド手段として上部及び下部レール手段を使用
し、これらレール手段の前記第1水平方向における両端
を前記固定フレームの中央に開口する方形窓を超えて延
長する。これにより、ガントリの前記第1水平方向の端
部を固定フレームの左右の柱部材の前側まで移動でき、
かつこの状態でガントリの支持剛性をこのガントリが左
右方向の中央位置にある時と同様に高く維持できる。
【0011】請求項3に記載の発明は、ガントリを第1
水平方向に駆動する下部リニアモータと上部リニアモー
タはそれぞれの吸引力作用中心点がガントリの重心点或
いは、好適には、ガントリ及びこれに搭載した機構を含
む組立体の重心点を通る同一の垂直面内に位置するよう
に配置する。請求項4に記載の発明は、下部リニアモー
タ及び上部リニアモータをそれらが異なる方向に吸引力
を生起するように異なる向きで配置する。具体的には、
下部リニアモータはガントリをベースに向かって吸引
し、上部リニアモータはガントリを固定フレームに向か
って吸引するように、これらリニアモータを配置する。
【0012】請求項5に記載の発明は、固定フレームの
クロスビームの前端をガントリの前後方向における幅の
中間位置近辺まで張り出し、上部レール手段及び上部リ
ニアモータをガントリの前後方向の中間位置に配置でき
るようにする。請求項6に記載の発明は、下部リニアモ
ータを上部レール手段及び上部リニアモータの直下に配
置し、また下部レール手段を第1水平方向に延びる2本
のレールとすると共に、これらレールを下部リニアモー
タを間に置いた状態で前記前後方向における下部リニア
モータの両側に配置する。
【0013】請求項7に記載の発明は、ベースには後方
に向って上方に傾斜するスラント面を形成する。固定フ
レームの第1水平方向の両端の柱部材は上端がガントリ
側に向かって前方に張り出すように前傾させる。また、
ガントリの下面及び上部後面をそれぞれスラント面部及
び前記柱部材と平行に形成する。請求項8に記載の発明
は、請求項7に記載の発明において、請求項6に記載の
解決手段を設ける。
【0014】請求項9に記載の発明は、左右一対の縦桁
部材とこれら縦桁部材の下端部同士及び上端部同士を分
離可能に連結する下横桁部材と上横桁部材とからなる4
部材でガントリを構成する。下部ガイド手段を構成する
少なくとも一対のベアリングブロックを縦桁部材の下面
にそれぞれ直接取付け、縦桁部材を分離した場合でも、
縦桁部材が下部ガイド手段のガイドレール上をこれらベ
アリングブロックを介して走行できるようにする。
【0015】請求項10に記載の発明は、固定フレーム
のクロスビームを左右の柱部材から分離可能とし、また
ガントリの下部ガイドレールとして一対のガイドレール
を設け、ガントリの縦桁部材を案内するガイドレールと
別のガイドレールにガントリの下横桁部材を案内するよ
うにし、ガントリを構成する左右の縦桁部材及び上下の
横桁部材を点検或いは修理・交換のために4部材に分離
した場合でもこれら4部材の各々が1つのガイドレール
に案内された状態に維持されるようにする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 〔第1の実施の形態〕図1〜3は、本発明によるリニア
モータ駆動式工作機械の第1の実施の形態の平面図、右
側面図及び正面図をそれぞれ示す。本実施の形態におけ
る工作機械は、ベース10の前部に配置されたワークテ
ーブル11、ベース10の後部に配置された固定フレー
ム15、固定フレーム15の前側でベース10及び固定
フレーム15によりガイドされてX方向に水平移動する
ガントリ20、このガントリ20により案内されてY方
向に上下移動するサドル50、サドル50によりZ方向
に水平移動するラム60、ガントリ20,サドル50,
ラム60をそれぞれ移動する電気リニアモータ35,3
7,51,52,67、及びラム60に回転自在に支持
された工具主軸71を主要な構成要素としている。
【0017】ベース10の前部上面にはワークテーブル
11がテーブル支持機構12により支持されている。ワ
ークテーブル11は上面にワークWを取り付ける水平取
付面11aを有する。テーブル支持機構12はワークテ
ーブ11を単に固定保持する形式のものでもよいが、望
ましくは公知の回転割出機構(図示省略)を内蔵する形
式のものとされる。
【0018】この回転割出機構は、ワークテーブル11
を垂直な軸線の周りに90度毎の4面割出しする形態で
もよいが、図略の数値制御装置によりNC制御されるサ
ーボモータにより任意な角度位置に割出可能な形態でも
よい。また、テーブル支持機構12は、後述する工具主
軸71の軸線と平行又は直角な軸線の周りにワークテー
ブル11を割出できる形態を含めてその他各種の形態を
採り得る。
【0019】ワークテーブル11を配置する前部の正面
幅よりも幾分広がった幅を持つベース10の後部上面に
は、固定フレーム15が立設されている。固定フレーム
15は、図3に示されるように、この工作機械の左右方
向である水平のX方向(第1水平方向)に離間した2本
の柱部材16,16と、これら柱部材の上端面にその両
端下面が図略のボルトにより分離可能に連結されるクロ
スビーム17とを含み、ベース10の後部上面と柱部材
16,16の内側対向面とクロスビーム17の下面とで
画定される方形窓18を工作機械の前後方向である水平
のZ方向(第2水平方向)に向けて開口している。
【0020】固定フレーム15の前側には、図3のよう
に、中央に縦長方形窓24を固定フレーム15の方形窓
18とラップして開口する箱形のガントリ20が下面及
び上部背面をベース10及び固定フレーム15にそれぞ
れ案内されてX方向(第1水平方向)に移動自在に設け
られている。ガントリ20は、左右の縦桁部材21と上
下の横桁部材22,23をボックス状に組立てて構成さ
れ、中央部に縦長の方形窓24を工作機械の正面側に向
けて開口している。
【0021】より詳細には、下横桁部材23は、Z方向
の幅が縦桁部材21のそれよりも狭くなっており、図4
に示すように、下面が後述するリニアモータのコイルユ
ニットを取付けるため前側が後側よりも高くなる段付面
23aとして形成され、両端部上面には縦桁部材21の
下端が着座する着座面23bと縦桁部材21の下端部内
側面を受ける垂直受面23cが形成されている。左右の
垂直受面23cは垂直リム23dにより一体結合されて
いる。
【0022】各縦桁部材21の下端部は、図5に代表し
て示すように、下横桁部材23の着座面23b上に固定
される。この固定は、縦桁部材21の下部外側端に開口
するポケット21b,21cからボルトを挿入し、着座
面23b上に開口するネジ穴(符号省略)にねじ込んで
なされる。縦桁部材21の下端部内側面は、下横桁部材
23の垂直受面23cと分離可能に結合される。この結
合は、垂直リム23d側からボルトを垂直受面23cを
挿通して縦桁部材21のネジ穴にねじ込むことによりな
される。
【0023】縦桁部材21の上端部同士は、上端面に上
横桁部材22の両端部を分離可能に固定して上横桁部材
22により連結される。より詳細には、上横桁部材22
の左右端の水平部22aからボルトを挿入し、この水平
部22aを挿通して縦桁部材21の上端のネジ穴にねじ
込む。このように左右の縦桁部材21と横桁部材22,
23が箱形に組立てされ、縦長方形窓24が縦桁部材2
1の対向内側面と上下の横桁部材22,23の対向下面
と上面とで画定される。
【0024】固定フレーム15の前方のベース10上の
部分とガントリ20の下面との間には下部ガイド手段と
してのリニアガイド機構27が設けられ、一方、固定フ
レーム15の上部前面とガントリ20の上部背面との間
に上部ガイド手段としてのリニアガイド機構28が設け
られている。下部ガイド機構27は、Z方向に離間した
位置でX方向に延びてベース10上に固定された互いに
平行な2本の直線レール29,29と、これらレール上
を走行する各レールについて2個づつの2対のベアリン
グブロック30,31を含む。
【0025】前側の一対のベアリングブロック30は、
縦桁部材21のそれぞれの下面の前側に直接取付けされ
る。この取付けは、図5に示す最前側のポケット21a
からボルトを挿入し、縦桁部材21の下端面を挿通して
ベアリングブロック30のネジ穴にねじ込んでなされ
る。後側の左右のベアリングブロック31は、縦桁部材
21の直下で下横桁部材23の各着座面23bの下面に
取付けされる。この取付けは、下横桁部材23に縦桁部
材21を結合するに先立って行われ、着座面23bの上
面側からボルトを下横桁部材23を挿通してベアリング
ブロック31の上面に開口するネジ穴にねじ込んでなさ
れる。この場合、ボルトとして例えば六角穴付きボルト
が使用され、それらの頭部は着座面23bから突き出な
いようにされる。
【0026】ここで、ベアリングブロック31が下横桁
部材21に取付けされる関係で、後側のガイドレール2
9を取付けるベース10の上面は前側のガイドレール2
9を取付けるそれに比べて着座面23b部の板厚分だけ
下げられていることが理解されよう。上部ガイド機構2
8は、ガイドレール29と平行にX方向に延びてクロス
ビーム17の前面に固定された単一のガイドレール32
とこの上を走行する左右一対のベアリングブロック33
を含む。ガイドレール32をZ方向におけるガントリ2
0の幅員の中間位置、つまり下部の一対のガイドレール
29間のZ方向における中間位置に配置するため、クロ
スビーム17は前側が縦桁部材21の上端の後側の略半
分まで覆い被さるように前方に張り出している。
【0027】これと同じ目的で、ガントリ20の上横桁
部材22は、Z方向の幅が縦桁部材21の同方向の幅の
半分程度に狭くされており、その前端縁が縦桁部材21
の前面と略整列するように縦桁部材21の上面の前半分
側に寄せた状態で長手方向の両端が前述したように縦桁
部材21の上面に分離可能に図略のボルトにより固着さ
れている。上横桁部材22は垂直背面22bを有し、縦
桁部材21の真上となるこの垂直背面22bの長手方向
両端部にそれぞれベアリングブロック33を取付けてい
る(図3参照)。
【0028】本発明による実施の形態における特徴の1
つは、固定フレーム15がガントリ20の上部背面をガ
イドするようにしており、この構成はガントリ20の上
端と固定フレーム15の上端とを略同一背丈にすること
を可能とし、サドル50の所要のY方向ストロークを確
保する条件下で工作機械全体の背丈を低くし、工作機械
の小形化と剛性の強化に寄与する。
【0029】また、本発明による実施の形態における他
の特徴の1つとして、ガントリ20は固定フレーム15
の方形窓18内に存在せずに固定フレーム15の前側に
配置され、また好適には下部ガイドレール29及び上部
ガイドレール32の両端は対応する側の柱部材16の前
側まで伸ばされている。これにより、ガントリ20は左
右の縦桁部材21の各々を固定フレーム15の対応する
側の柱部材16の前側にラップするように進出でき、ガ
ントリ20の所要のX方向ストロークを確保する条件下
で柱部材16のX方向間隔が狭くされ、工作機械の正面
間口を狭くできる。
【0030】ガイドレール32とベアリングブロック3
3とで構成されるリニアガイド機構28は、Z方向に作
用する最大荷重に抗する向きで取付けられている。リニ
アガイド機構28をZ方向の最大荷重に抗する向きに取
付けて、Y方向に作用する最大荷重に抗するように取付
けされた一対の下部リニアガイド機構27の取付向きと
は90度異なる向きにした構成が本発明による実施の形
態の他の特徴の1つとして注目されよう。
【0031】ガントリ20は、下端及び上端が同期制御
される下部の電気リニアモータ35及び上部の電気リニ
アモータ37によりそれぞれ駆動される。下部リニアモ
ータ35は、2本のガイドレール29間でこれに沿って
べース10上に敷設された固定の磁石板ユニット35a
とこれに対向して下横桁部材23の下面に取付けされた
電磁コイルユニット35bとで構成される。磁石板ユニ
ット35aは複数の磁石板をガントリ20の移動方向に
直列に配置して構成される。
【0032】これに対し、上部リニアモータ37は、ガ
イドレール32に沿って固定フレーム15のクロスビー
ム17の前面に敷設された固定の磁石板ユニット37a
とこれに対向してガントリ20の上横桁部材22の背面
に取付けされた電磁コイルユニット37bとで構成され
る。これらリニアモータ35,37は、コイルユニット
35b,37bを図略の数値制御装置(NC)により同
期制御してコイルユニット35b,37bとこれらに対
向する磁石板ユニット35a,37aとの励磁関係をN
Cプログラムに従って進行方向に移行することによりガ
ントリ20をベース10及び固定フレーム15上で移動
させるように動作する。この送り動作過程において、コ
イルユニット35bは磁石板ユニット35aに吸引され
るように磁力を生起し、これによりガントリ20をベー
ス10に向かい下方に押し付けるように作用する。一
方、コイルユニット37bはガントリ20を固定フレー
ム15のクロスビーム17に向かう後方に押し付けるよ
うに磁力を生起する。
【0033】本発明による実施の形態の他の特徴の1つ
として、上下のリニアモータ35,37はガントリ20
の重心,好ましくはガントリ20とこれと共に上下動す
る機構の組立体の重心を通る垂直面内の上下端部を駆動
するようにZ方向にはガントリ20の幅の中間部に配置
されている。本発明による実施の形態のさらなる特徴の
1つとして、リニアモータ35,37が生起す吸引力F
1,F2の合力は、図2に矢印Ftとして示すように、
ガントリ20を斜め後方の下向きへ押し付けるように作
用する。このため、工具主軸71に作用する切削抵抗が
ガントリ20を上方に持ち上げる方向に働く場合や前記
切削抵抗が断続的に変動する場合でも、ガントリ20は
ベース10及び固定フレーム15に対し上下(Y)方向
及び前後(Z)方向に不動に強固に保持され、ガイドレ
ール29,32とベアリングブロック30,31,33
との摺動勘合部に存在するスキマによりガントリ20が
ベース10及び固定フレーム15に対して前後方向及び
上下方向にふらつくことが防止され、高い加工精度を保
証できる。
【0034】前記ガントリ20の縦長方形窓24内に
は、同じく箱形のサドル50が上下方向に移動自在に案
内されている。この案内機構は、ガントリ20の縦桁部
材21の内側対向端面の前部に設けた前部ガイド手段と
してのリニアガイド機構51と同じく対向端面の後部に
設けた後部ガイド手段としてリニアガイド機構52から
なる。前部ガイド機構51を構成する一対のガイドレー
ル53は、縦長の方形窓24の高さ方向の幅に略匹敵す
る全長を有し、縦桁部材21の前部で内側の対向面にそ
れぞれ固定されている。各ガイドレール53上を走行自
在なベアリングブロック54,54は、そのガイドレー
ルと対向するサドル50の側面の上下端部にそれぞれ固
着されている。
【0035】後部ガイド機構52を構成する左右一対の
ガイドレール55は、ガイドレール53の全長よりも短
い長さを有し、縦桁部材21の後部で方形窓24の下方
に寄せて内側の対向面にそれぞれ固定されている。各ガ
イドレール55上を走行自在な単一のベアリングブロッ
ク56は、そのガイドレールと対向するサドル50の側
面の下端部に固着されている。これにより、サドル50
は、前部がその4隅に固着された4個のベアリングブロ
ック54にガイドされ、後部が下部の2隅に固着された
2個のベアリングブロック56によりガイドされる。
【0036】本発明による実施の形態における付加的な
特徴の1つとして、図6の機構図で示すように、図2の
右側面図方向から観ると、前部の上下2個のベアリング
ブロック54と後部の1個のベアリングブロック56を
結ぶ線は直角三角形となり、工具主軸71に作用する切
削抵抗に対して高い剛性を持つ。また、同じく図2の右
側面図方向から観ると、ガントリ20の下部をガイドす
る前後のベアリングブロック30,31と上部をガイド
する1個のベアリングブロック33を結ぶ線は二等辺三
角形となり、この配置も切削抵抗に対し高い剛性を持
つ。
【0037】図2に破線で示すように、サドル50を上
下(Y)方向に送る送り手段は、サドル50の両側面と
縦桁部材21の内側面との間にそれぞれ配置された電気
リニアモータ57からなる。各リニアモータ57は、サ
ドル50の各側面で前後のガイドレール53,55の間
で上下方向に沿って縦桁部材21の対応する内側面上に
敷設された磁石板ユニット57aとこれに対向してサド
ル50の側面に固着されたコイルユニット57bにより
構成される。
【0038】サドル50は、箱形で前後方向に長い筒状
となっており、後部を固定フレーム15の方形窓18内
に臨ませている。サドル50の中央窓50a内にはラム
60が前後(Z)方向に移動自在に案内されている。ラ
ム60は、図3の正面から観ると、幅の狭い上面に向け
て両側面から傾斜する6角形状をなし、サドル50を挿
通すると共に方形窓24,18をも挿通して後端が固定
フレーム15の後方から突き出るように前後(Z)方向
に細長い形状をなしている。
【0039】ラム60を前後方向に案内するガイド手段
は、広幅下面の両側とサドル50との間に配置された一
対の下部リニアガイド機構61と狭幅上面とサドル50
との間に配置された単一の上部リニアガイド機構62か
らなる。これらガイド機構61,62の各々は、前述し
たリニアガイド機構と同様に直線ガイドレール63,6
4とこのレール上を走行する1又は2のベアリングブロ
ック65,66とで構成される。
【0040】このラム60の前後(Z)方向ガイド手段
の特徴は、ガイドレール63,64をラム60に固着
し、ベアリングブロック65,66をサドル50に固着
している点にある。より詳しくは、図7に示すように、
下部リニアガイド機構61の各々では2つのベアリング
ブロック65をラム60の長手方向の前部と中間部に固
着し、上部リニアガイド機構62では1つのベアリング
ブロック66をラム60の前部に固着している。
【0041】本発明による実施の形態における付加的な
別の特徴の1つとして、図7の機構図で示すように、図
2の右側面図方向から観るとき、上部及び下部ベアリン
グブロック65,66の配置は、それらを結ぶ線が直角
三角形をなし、工具主軸71に作用する加工抵抗に対し
高い剛性を持つ構造となっている。ラム60を前後
(Z)方向に送る駆動手段として、ラム60の下面とサ
ドル50との間に配置した電気リニアモータ67が使用
される。このリニアモータ67は、ガイドレール63,
63間でサドル50に取付けられた電磁コイルユニット
67bと、複数の磁石板をZ方向に直列にしてラム60
の下面にコイルユニット67bと対面して取付けた磁石
板ユニット67aとで構成される。
【0042】ラム60は円筒形のベアリングケース(図
略)を収容し、このケースは工具主軸71を図略の軸受
装置を介してZ方向に延びる軸線の周りに回転自在に支
持している。ケース70は工具主軸71を回転駆動する
図略のビルトインモータをも内蔵している。前記軸受装
置は、ボールベアリング,ローラベアリング,空気や液
体を軸受媒体として使用する流体ベアリングの1又はこ
れらを組み合わせて使用する形式のものである。
【0043】工具主軸71は、前端に工具Tを装着する
機構を内蔵しており、これにより工具主軸71の前端に
ドリル、エンドミル、フライス、タップ、リーマ、研削
砥石、必要に応じてバイト等の各種の工具を手交換また
はATCにより自動交換してワークWに種々の加工を施
すことが可能である。上記のように構成した第1の実施
の形態の動作を説明する。
【0044】ワークWはワークテーブル11上に適宜の
治具を介して装着される。図略のNC装置は、入力され
るNCプログラムに従って、工具主軸71を回転駆動す
ると共に、ガントリ20,サドル50及びラム60をそ
れぞれX方向,Y方向及びZ方向に移動し、工具主軸7
1の前端に装着した切削工具TをワークWに当接してワ
ークWを切削加工する。
【0045】ここで工具Tがドリルの場合、NC装置は
リニアモータ35,37を同期駆動し、ガントリ20の
上下両端部でガントリ20を早送り速度でX方向に移動
し、ドリルTをワークWの加工すべき穴位置のX座標位
置(左右方向位置)に位置決めする。この場合、ワーク
Wの大きさに依存して、ガントリ20はその左右の縦桁
部材21を対応する側の固定フレーム15の柱部材16
にラップする位置まで進出する。
【0046】この位置決め動作と並行し或いはこの位置
決め動作の後に、NC装置はリニアモータ57,57を
同期駆動し、サドル50の左右両端部でサドル50を早
送り速度でY方向に移動し、ドリルTをワークWの加工
すべき穴位置のY座標位置(上下方向位置)に位置決め
する。これにより、ドリルTが加工すべき穴位置と同心
となる。
【0047】ドリルTを加工すべき穴位置と同心にした
後、NC装置はリニアモータ67を駆動し、ラム60を
ワークWに向かって早送りし、ドリルTの先端がワーク
Wの表面に対し所定の間隔位置に至ると前進送り速度を
切削送り速度に切り替え、ワークWに所定のドリル加工
を施す。ガントリ20,サドル50及びラム60の早送
りの開始過程及び終了過程は、例えば1G或はこれ以上
の加速度及び減速度で行われる。
【0048】1つの穴加工が終了すると、ラム60はド
リルTの先端とワークWの表面との間に所定のクリアラ
ンスが確保される位置まで後退し、次にガントリ20及
びサドル50が早送り速度で移動されてドリルTが次に
加工すべき穴位置に整列され、再びラム60が切削送り
されて次の穴が加工される。このようにして、ワークW
の表面に多数の穴が順次高速で加工される。
【0049】工具Tがフライス加工用のもの、例えばミ
ーリングカッタやエンドミルである場合、ガントリ20
とサドル50が上述したドリル加工の場合と同様に早送
り制御され、ワークWの加工開始位置のX及びY座標に
カッタ或いはエンドミルTが位置決めされる。この後、
ラム60が切込み送りされてカッタ或いはエンドミルT
を所定の深さまでワークWの表面に食い込ませ、その後
ガントリ20又はサドル50を選択的又は同時に切削送
り速度でそれぞれX方向及びY方向に移動させ、ワーク
Wの表面にフライス加工を施す。
【0050】この場合、工具主軸71には大きな切削抵
抗が作用する。本発明による工作機械においては、ガン
トリ20をガイドする下部リニアガイド機構27はガン
トリ20が下方向に沈む方向の力に対して大きな剛性を
持つように向けられて配置され、上部リニアガイド機構
28はガントリ20が後方に後退する方向の力に対して
大きな剛性を持つように下部リニアガイド機構27に対
し90度異なる向きで配置されている。また、ガントリ
20の重心を通る下端及び上端を駆動する下部リニアモ
ータ35及び上部リニアモータ37は、ガントリ20を
ベース10に向かう下方向及びガントリ20を固定フレ
ーム15に向かう後方向にそれぞれ吸引している。この
ため、ワークWの加工時にガントリ20を持ち上げる方
向に作用する力に対して強固に反発すると共に、Z方向
に作用する力の断続的変動に対しても強固に反発する。
この結果、下部リニアガイド機構27及び上部リニアガ
イド機構28の各レールとベアリングブロック間に存在
するスキマやガタの分だけガントリ20がベース10及
び固定フレーム15に対し上下或いは前後方向に変位す
ることが回避され、加工精度への悪影響が排除される。
【0051】次に、ガントリ20を構成する4つの部
材、つまり左右の縦桁部材21及び上下の横桁部材2
2,23の分離及び再組付け作業について説明する。こ
のような作業は、主としてガントリ20の下部リニアモ
ータ35の点検や交換、さらにはガントリ20にガイド
されたサドル50上の構成部品の点検や交換を行う場合
に必要となる。
【0052】ガントリ20の分離作業は、先ず、固定フ
レーム15のクロスビーム17の両端を左右の柱部材1
6の上端面に固着している図略のボルトを取外し、また
ガントリ20の上横桁部材22の両端を左右の縦桁部材
16の上端面に固着しているボルト(符号省略)を取外
すことにより行われる。これにより、上横桁部材22を
クロスビーム17にガイドした状態で、これらの上横桁
部材22,クロスビーム17を図略のホイストクレーン
により持ち上げ、工作機械から分離する。
【0053】次に、サドル50を図略のホイストクレー
ンで懸垂して上方に持ち上げ、サドル50のベアリング
ブロック54,56を左右の縦桁部材21上のガイドレ
ール53,55との係合を外す。これにより、サドル5
0及びこれに支持されたラム60及び工具主軸71はサ
ドル50と共に工作機械から分離され、図略の作業台上
に移され、これらへの点検及び必要に応じて分解及び再
組立てが作業し易い状態で行われる。
【0054】次に、図5のポケット21b,21cに挿
入され各縦桁部材21を下横桁部材23に固着している
ボルトを緩めて取外し、各縦桁部材21を下横桁部材2
3と分離する。これにより、左右の縦桁部材21の下端
部同士の連結が解除される。この状態では、各縦桁部材
21は、その下面に固着したベアリングブロック30に
より、依然として前側のガイドレール29上で移動自在
にガイドされた状態にある。
【0055】従って、左右の縦桁部材21の各々を互い
に他のものと独立して任意に移動することができ、作業
者は間隔を広げられた左右の縦桁部材21間に入り込ん
で、各縦桁部材21の内側面に取付けらた上下駆動用の
リニアモータ57の磁石板ユニット57aや前後のガイ
ドレール53,55の点検及び修理・交換を容易に行う
ことができる。この点検及び修理・交換作業は、各縦桁
部材21とその下面のベアリングブロック30を分離せ
ずに行えるので、これらベアリングブロック30のX方
向のガイド方向とサドル50の上下案内用ガイドレール
51,52のY方向のガイド方向の直角度が確保されて
おり、この作業後に再組付けを容易に行えると共に分離
前の案内精度を確実に再現できる利点がある。
【0056】さらに、ガントリ20の下部リニアモータ
35、特にその電磁コイルユニット35bの点検及び交
換作業は、縦桁部材21を下横桁部材23から上述の如
く分離した後、コイルユニット35bを下横桁部材23
に取付けているボルトを下横桁部材23の両端の受面2
3b側から緩めて取外し、コイルユニット35bを下横
桁部材23から分離する。これにより、コイルユニット
35bの点検及び交換作業を容易に行うことができる。
【0057】この状態では下横桁部材23は後部のガイ
ドレール29に案内されるベアリングブロック31に依
然として固着保持されたままであるので、下桁部材23
の両端部にある着座面23bと各縦桁部材21の下端面
との平行度及び下桁部材23の垂直受面23cと各縦桁
部材21の下部内側面との平行度も確保されており、こ
のためコイルユニット38の点検及び交換作業を終えた
後に各縦桁部材21を下横桁部材23に再組付けする作
業が容易に行えると共に、両縦桁部材21を下横桁部材
23に組付けた組立体としての案内精度を容易かつ高精
度に再現できる。
【0058】上述したように点検や必要に応じて修理・
交換を終えた後、サドル50とこれに支持したラム60
及び工具主軸71からなる組立体をホイストクレーンに
懸垂し、サドル50の両側面のベアリングブロック5
4,56を縦桁部材21の上端側から上下案内用のガイ
ドレール53,55に勘合させて左右の縦桁部材21上
に容易に再組付けできる。この再組付けにおいては、ベ
アリングブロック54,56をサドル50から分離しな
い限りこれらベアリングブロック54,56とガイドレ
ール53,55との平行度を含めた配置関係が不変に維
持されているので、単に再組付けが容易となるのみなら
ず、再組付後の案内精度を容易かつ高精度に再現でき
る。
【0059】サドル54を左右の縦桁部材21に再組付
けした後、固定フレーム15のクロスビーム17とガン
トリ20の上桁部材22を、両者が組立てされた状態で
ホイストクレーンにより懸垂して、それぞれ左右の柱部
材16及び左右の縦桁部材21上に再び組付ける。この
組付け作業は、左右の縦桁部材21の再組付けにおいて
両者間の間隔が上述したように分離前の状態に容易に再
現されるため、また縦桁部材21と下端のベアリングブ
ロック30と前部ガイドレール29の3者間の組付け関
係が不変に維持されているため、クロスビーム17と左
右の柱部材16との組付け状態を再現しながら同時に上
横桁部材22と左右の縦桁部材21との組付け状態を容
易に再現でき、かつ分離前の組付けを再現した状態にお
いてガントリ20のベース10及び固定フレーム15上
での案内精度も元通りに復元される。
【0060】なお、説明を省略したが、左右の縦桁部材
21と下横桁部材23との組付けはボルトによる固着に
加えて両者間にテーパピンを周知慣用の如く打込むよう
にしているので、分離時にはボルトを緩めて取外すと共
にテーパピンを抜出し、逆に再組付け時にはテーパピン
を先に両者間に打込んでからボルトをねじ込むことによ
り両者間の固着状態における相対位置が確実に再現され
る。このようなテーパピンは、クロスビーム17の両端
と柱部材16との組付け及び上横桁部材22の両端と左
右の縦桁部材21との組付けにも同様に使用される。
【0061】本発明による実施の形態における他の1つ
の付加的な特徴として、ガントリ20を構成する左右の
縦桁部材21及び上下の横桁部材22,23を4部材に
分離した状態においても少なくとも左右の縦桁部材2
1、好ましくは前記4部材の各々がが1つのガイドレー
ルに対してベアリングブロックを介してガイドされた状
態に保持され、これによりガントリ20の再組立てが上
述したように容易に行え、かつ再組立て後の案内精度が
分離前の高い精度に確実に再現される。
【0062】さらに、サドル50の後端が固定フレーム
15の方形窓18内に臨まないようにサドル50を短く
できる場合では、別の分離方法を採用できる。この方法
では、ラム60の前後ストローク端を機械的に規制する
図略のストップ機構を取り外すことにより、工具主軸7
1を支持したラム60の組立体がサドル50の正面或い
は背面から抜き出される。この後、ガントリ20の左右
ストローク端を機械的に規制する図略のストップ機構を
取り外し、ガントリ20をその構成4部材である左右の
縦桁部材21と上下の横桁部材22,23を一体的に組
立てかつサドル50をガイドした状態で、固定フレーム
15の右方又は左方に抜き出すことができる。
【0063】ガントリ20は、このようにベース10及
び固定フレーム15から取り外して必要個所の点検及び
修理・交換作業を行なった後、再度ベース10及び固定
フレーム15に案内されるように再組み付けされる。こ
の分離方法は、ガントリ20を固定フレーム15の前側
でガイドするようにした本発明の1つの特徴的構成とガ
ントリ20のX方向駆動機構及び好適にはラム60のZ
方向駆動機構がリニアモータにより構成した点の相乗的
組合わせに基づき、容易に達成できる。
【0064】次に、本発明による第2の実施の形態につ
いて図8を参照して説明する。この実施の形態における
構成要素の参照番号は100位桁で示してあり、各構成
要素はその10位桁以下の番号が前述した第1の実施の
形態のものと一致する部材と同一の機能を持つ。この実
施の形態においては、ベース110の後部上面は、後方
に向かって上方に傾斜するスラント面110bとして形
成され、このスラント面110bの後端部からこのスラ
ント面110bに垂直に固定フレーム115の左右の柱
部材116が立設されている。
【0065】柱部材116は、上端側に向かうに連れて
前傾する形状をなし、それらの上端面においてクロスビ
ーム117の両端下面を分離可能に固着している。クロ
スビーム117の前面117aは、両端の柱部材116
の前面と整列するように上方に向かうに連れて前方に傾
斜している。ガントリ120は、その底面となる下横桁
部材123の底面がスラント面110bと略平行とな
り、その上部後面となる上横桁部材122の背面122
b及び左右の縦桁部材121の上部背面が上横桁部材1
17の前面117a及び柱部材116の上部前面と平行
となっている。これにより、ガントリ120は、工作機
械の正面から観るときは第1の実施の形態と同様に箱形
をなすが、図8の右側面図方向から観るときは斜辺が上
下方向に垂直な直角三角形に近似の形状をなしている。
【0066】ガントリ120の下部をX方向に案内する
下部ガイド手段127は、前部リニアガイド機構と後部
リニアガイド機構とからなり、前部ガイド機構のベアリ
ングブロック130は左右の縦桁部材121の前部下面
に直接取付けされるが、後部ガイド機構のベアリングブ
ロック131は下横桁部材123の下面に取付けされて
いる。前部及び後部ガイドレール129に沿ってかつこ
れらの間に、下部リニアモータ135が配置され、その
電磁コイルユニット135bが下横桁部材123の下面
に分離可能に取付けされている。
【0067】ガントリ120の上部をX方向に案内する
単一の上部リニアガイド機構128は、そのガイドレー
ル132がクロスビーム117の前面117aの上端縁
に沿って水平に延びた状態でクロスビーム117の前面
117aに固着される。ガントリ120の上部をX方向
に駆動する上部リニアモータ137は、上部リニアガイ
ド機構128に接近した下方で磁石板ユニット137a
をクロスビーム117の前面117aに取付け、電磁コ
イルユニット137bを上横桁部材122の背面122
bに取付けている。
【0068】ここで、下部にある前後のリニアガイド機
構はスラント面110bに対して垂直に向かう方向の最
大荷重F1に抗するように配置され、一方上部のリニア
ガイド機構128はスラント面110bと平行な方向の
最大荷重F2に抗するように配置され、下部リニアガイ
ド機構と90度異なる方向に向けられている。同様に、
下部リアモータ135は下部リニアガイド機構127の
最大荷重F1作用方向にガントリ120を吸引し、上部
リニアモータ137は上部リニアガイド機構128の最
大荷重F2作用方向にガントリ120を吸引する。
【0069】下部及び上部リニアモータ135,137
の各々の吸引方向と対応するリニアガイド機構127,
128の最大荷重F1,F2の作用方向とを同一方向と
し、リニアガイド機構127,128の各ガイドレール
129,132の両側案内面に偏摩耗が生じないように
している。また、前記最大荷重F1,F2の合力Ftが
後方に向かうに連れてやや下降する方向に作用するよう
にしてある。これにより、工具主軸171に作用する切
削抵抗がガントリ120を持ち上げる傾向の連続的或い
は断続的な力が作用しても、このような持ち上げ傾向の
力に対してガントリ120を強固に保持でき、リニアガ
イド機構127,128の案内部に存在するガタがガン
トリ120を前後及び上下方向にふらつかせることを排
除している。
【0070】さらに、上部リニアモータ137は、下部
リニアモータ135の真上に位置させ、両リニアモータ
137,135をX方向と重力作用方向がなす垂直面内
でX方向に配設している。好ましくは、この垂直面は、
この面内にガントリ120の重心、好ましくはガントリ
120とこれと共に上下動する組立体の重心が存在する
ように選択される。上下のリニアモータ137,135
をガントリ120の重心を含む垂直面内に配置すること
により、X方向の移動におけるガントリ120の蛇行を
確実に排除できる。
【0071】ガントリ120の縦長方形窓内でサドル1
50を上下方向駆動する左右のリニアモータ157は、
それらの駆動方向と直交するZ方向の中心が上下のリニ
アモータ137,135及びガントリ120の重心を含
む前述した垂直面内に存在するように配置されている。
サドル150を上下方向に案内し駆動するその他の機構
と、サドル150の方形窓内にラム160を前後方向に
ガイドし駆動する機構と、さらにはラム160に工具主
軸171を回転できるように支持する機構は、前述した
第1の実施の形態と同様であるのでこれら機構の詳細な
説明は割愛する。
【0072】また、この実施の形態の動作も第1の実施
の形態で説明した通りであるので割愛するが、第1の実
施の形態と第2の実施の形態の動作上の違いは、第2の
実施の形態における下部リニアガイド機構127は第1
の実施の形態における下部リニアガイド機構27よりも
Z方向の加工反力に対しより積極的に対抗する点にあ
る。
【0073】上述した各実施の形態においては固定フレ
ーム15,115に方形窓18,118を形成し、この
方形窓内でサドル50,150及びラム60,160の
後端部が移動可能としたが、Z方向の移動ストロークが
短い形式の工作機械においては前記方形窓18,118
は不要であり、前記サドル50,150やラム60,1
60の後端部も前記固定フレーム15,115の前側で
移動可能としてもよい。
【0074】また、上述した各実施の形態においてはガ
ントリ20,120の下横桁部材23,123を縦桁部
材21,121の平坦な下面に固着しているが、下横桁
部材23,123の両端の受面23bの部分の厚み分だ
け縦桁部材21,121の下面の後部に段差を設けて縦
桁部材21,121の下部に配置する前後のリニアガイ
ド機構27,127のガイドレール29,129をベー
ス10,110上の単一平面上に敷設できるようにして
もよい。
【0075】また、ガントリ20,120の下面を案内
するガイド機構27,127をZ方向に一対のものとし
て設けたが、このガイド機構は必ずしも一対である必要
はなく、前側のリニアガイド機構29,30(129,
130)のみを設けるようにしてもよい。前述したリニ
アガイド機構の各々は、各ベアリングブロックが減摩媒
体としての多数のボール或いはコロなどの転動体を循環
可能に保持し、これら転動体を介してガイドレール上を
このレールの長手方向のみ走行できる形式のものである
が、減摩媒体として圧力流体を使用する形式のガイド機
構などの他の形式のものを使用できる。
【0076】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に記載の
発明によれば、ガントリを固定フレームの前側で第1水
平方向に移動できるように配置したので、ガントリを固
定フレームと重複した関係で移動でき、ガントリの移動
ストローク端が固定フレームを構成する部材に制限され
ず、ガントリの所要の移動ストロークを確保した上で工
作機械の間口を狭くできる。またガントリを前記第1水
平方向に移動させるための上部及び下部ガイド手段とガ
ントリをこのガイド手段に沿って駆動する上部及び下部
リニアモータをガントリの下面とベースの上面との間及
びガントリの上部背面と固定フレームの上部前面との間
に配置したので、ガントリを上下部で案内しかつ駆動す
る要求を満たしながら固定フレームの背丈を低くでき、
正面間口を狭くできることと相俟って工作機械を小形化
できる。
【0077】好ましくは、請求項2に記載の発明のよう
に、ガントリの上部及び下部ガイド手段を構成するレー
ル手段の両端を固定フレームの中央に開口する窓を超え
て延ばすことにより、ガントリが移動ストロークの各端
部に位置されるときの剛性を確保できる。請求項3に記
載の発明によれば、上部及び下部リニアモータをそれら
吸引力作用点がガントリの重心、好ましくはガントリと
共に上下動する組立体の重心と同一の垂直面内となるよ
うに配置したので、ガントリ20を蛇行させずに円滑に
移動させることができる。
【0078】請求項4に記載の発明によれば、上部及び
下部リニアモータを、各々が異なる方向に吸引力を生起
し、これら吸引力の合力がガントリを後向きでかつ下向
き傾向の斜め方向に固定フレームに押付けるように配置
したので、工具主軸に断続的負荷が作用する場合でもベ
ース及び固定フレームに対するガントリのその移動方向
と直交する上下方向および前後方向の相対位置を不動に
維持できる。
【0079】請求項5に記載の発明によれば、固定フレ
ームのクロスビームを第1水平方向と直交する第2水平
方向におけるガントリの中間位置までガントリ側に張出
し、この張出し部の前面に上部ガイド手段を配置したの
で、ガントリを上端部ではガントリの重心の上方で案内
でき、ガントリを蛇行させずに第1水平方向に円滑に移
動させることができる。
【0080】好ましくは、請求項6に記載の発明のよう
に、下部リニアモータを第2水平方向では上部ガイドレ
ール手段の直下に配置し、また下部ガイド手段を前記下
部リニアモータの前記第2水平方向における両側で第1
水平方向に延びる一対のガイドレール手段により構成し
たので、ガントリの下部をガントリの重心の直下で第1
水平方向に案内及び駆動することができ、上部ガイド手
段と協働してガントリの第1水平方向における移動を一
層円滑に行なうことができる。
【0081】請求項7に記載の発明によれば、ベースの
第2水平方向における後部上面に後方に向かって上方に
傾斜するスラント面を形成し、固定フレームの左右の柱
部材をこのスラント面上にこの面と直角に立設すると共
に、柱部材の上端同士を連結するクロスビームがガント
リに向かって前方に張り出すようにしたので、ガントリ
の上端を第1水平方向に案内及び駆動する上部ガイド手
段及び上部リニアモータをガントリの重心の第2水平方
向における真上に配置することができ、ガントリの上端
を第1水平方向において蛇行させずに円滑にガイドし駆
動できる。
【0082】請求項8に記載の発明によれば、請求項7
に記載の発明において、請求項6の発明が奏する効果を
発揮させることができる。請求項9に記載の発明によれ
ば、ガントリを左右の縦桁部材とこれら縦桁部材の上部
同士及び下部同士を分離可能に結合する上横桁部材及び
下横桁部材とで構成し、また下部ガイド手段のガイドレ
ール上を走行する2つのベアリングブロックを縦桁部材
の下面にそれぞれ取付けたので、ガントリを左右の縦桁
部材と上下の横桁部材の4部材に分離した場合でも、左
右の縦桁部材を下面に取付けたベアリングブロックを介
して下部ガイド手段のガイドレール上で個々に移動可能
に直立状態に保持でき、左右の縦桁部材の間隔を広げて
各縦桁部材の内側面に設けたサドルのガイド手段及び駆
動手段の点検及び修理・交換が容易となる。
【0083】請求項10に記載の発明によれば、固定フ
レームのクロスビームを左右の柱部材から分離可能と
し、またガントリの下部ガイド手段として一対のガイド
レールを設け、ガントリの縦桁部材を案内するガイドレ
ールとは別のガイドレールにガントリの下横桁部材を案
内したので、ガントリを構成する左右の縦桁部材及び上
下の横桁部材を点検或いは修理のために4部材に分離し
た場合でもこれら4部材の各々を全てガイドレールに案
内させた状態に保持できる。このため、分離状態におい
てこれら4部材の各々とこれを案内するガイドレールと
のガイド状態が分離前の状態に保持されので、点検或い
は修理後の再組付けが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す平面図。
【図2】第1の実施の形態の右側面図。
【図3】図1のA−A線矢視方向から観た第1の実施の
形態の正面図。
【図4】第1の実施の形態においてガントリを構成する
下横桁部材の右端部を示す斜視図。
【図5】第1の実施の形態においてガントリを構成する
縦桁部材と下横桁部材との結合関係を示す斜視図。
【図6】第1の実施の形態においてガントリを左右方向
に案内するベアリングブロックの配置関係にサドルを上
下方向に案内するベアリングブロックの配置関係を併せ
て示す説明図。
【図7】第1の実施の形態においてサドルを上下方向に
案内するベアリングブロックの配置関係にラムを前後方
向に案内するベアリングブロックの配置関係を併せて示
す説明図。
【図8】図2に対応する本発明の第2の実施の形態の右
側面図。
【図9】従来のリニアモータ駆動式工作機械の正面図。
【図10】図9のB−B線矢視方向の断面図。
【符号の説明】
10,110・・・ベース 15,115・・・固定フレーム 20,120・・・ガントリ 50,150・・・サドル 60,160・・・ラム 71,171・・・工具主軸 28,27,128,127・・・上部及び下部リニア
ガイド機構 37,35,137,135・・・上部及び下部リニア
モータ 29,32,129,132・・・ガイドレール 18・・・方形窓 16,116・・・柱部材 17,117・・・クロスビーム 110b・・・スラント面 21,121・・・縦桁部材 22,122・・・上横桁部材 23,123・・・下横桁部材 30,31,33,130,131,133・・・ベア
リングブロック
フロントページの続き (72)発明者 竹内 勝彦 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田工 機株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースと、このベース上に上下方向に延び
    て固定された固定フレームと、縦長の窓を中央に開口し
    前記ベース上で第1水平方向に移動可能なガントリと、
    このガントリの前記縦長の窓内で上下方向に案内された
    サドルと、このサドルにより前記第1水平方向と直交す
    る第2水平方向に移動可能に案内されたラムと、このラ
    ムにより前記第2水平方向に延びる軸線の周りに回転自
    在に支持され前端部に工具を装着可能な工具主軸と、こ
    の工具主軸を回転駆動する主軸駆動モータと、前記工具
    主軸の前方に配置され加工すべきワークを取付け可能な
    ワークテーブルとを含み、前記ガントリを前記固定フレ
    ームと重複した関係で移動できるように前記固定フレー
    ムの前面に配置し、前記ガントリの下面とベースとの間
    に配置した下部ガイド手段と前記固定フレームの上部前
    面と前記ガントリの上部背面との間に配置した上部ガイ
    ド手段とで前記ガントリを前記第1水平方向に案内する
    ガイド手段を構成し、さらに、前記ガントリの下面を駆
    動する下部リニアモータと前記ガントリの上部背面を駆
    動する上部リニアモータとで前記ガントリを前記第1水
    平方向に駆動する駆動手段を構成したことを特徴とする
    工作機械。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の工作機械において、前
    記上部及び下部ガイド手段は上部及び下部レール手段を
    含み、これらレール手段の前記第1水平方向における両
    端は前記固定フレームの中央に開口する窓を超えて前記
    固定フレームの両端部まで延びていることを特徴とする
    工作機械。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の工作機械におい
    て、前記上部リニアモータと前記下部リニアモータのそ
    れぞれの吸引力作用中心点はガントリの重心点或いはこ
    のガントリと共に上下動する組立体の重心点を含む同一
    の垂直面内に位置されていることを特徴とする工作機
    械。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載の工作機械
    において、前記上部及び下部リニアモータは前記下部リ
    ニアモータが前記ガントリの下面を前記ベースに対して
    上下方向に吸引力を作用すると共に前記上部リニアモー
    タが前記ガントリの上部背面を前記固定フレームの上部
    に対し略前後方向に吸引力を作用するように異なる向き
    に配置されていることを特徴とする工作機械。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の工作機械において、前
    記固定フレームは、ベースの前記第1水平方向の両端部
    に固着された一対の柱部材と、これら柱部材の上面に両
    端部が固着され前記第2水平方向には前記ガントリの中
    間位置近辺まで前方に張り出しているクロスビームとか
    らなり、前記上部レール手段は前記クロスビームの前端
    面に取付けられ前記第2水平方向における前記ガントリ
    の幅の略中間部に配置されていることを特徴とする工作
    機械。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の工作機械において、前
    記下部リニアモータは前記上部レール手段の直下で前記
    ガントリの下面と前記ベースの上面との間に配置され、
    前記下部レール手段は前記下部リニアモータを間に置い
    た状態で前記ベース上に固定され第2水平方向において
    前後に離間した一対のガイドレールを含むことを特徴と
    する工作機械。
  7. 【請求項7】 請求項4に記載の工作機械において、前
    記ベースは前記第2水平方向において後方に向かって上
    方に傾斜するスラント面を有し、前記固定フレームは前
    記スラント面の後端の前記第1水平方向の両端部に固定
    され上端が前方に張り出すように前傾する一対の柱部材
    及びこれら柱部材の上端を連結する水平のクロスビーム
    からなり、前記ガントリはその下面及び上部後面がそれ
    ぞれ前記スラント面及び前記柱部材と略平行に形成され
    ていることを特徴とする工作機械。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の工作機械において、前
    記下部リニアモータは前記上部レール手段の直下で前記
    ガントリの下面と前記ベースの上面との間に配置され、
    前記下部レール手段は前記下部リニアモータを間に置い
    た状態で前記ベース上に固定され前記第2水平方向にお
    いて前後に離間した一対のガイドレールを含むことを特
    徴とする工作機械。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載の工作機械において、前
    記ガントリは、前記第1水平方向に離間した左右一対の
    縦桁部材と、これら縦桁部材の内側対向面に分離可能に
    連結され前記第1水平方向に延びる下横桁部材と、前記
    縦桁部材の上端面に分離可能に結合され前記第1水平方
    向に延びる上横桁部材とで構成され、また、前記下部ガ
    イド手段が前記ベースに固定されたレールとこのレール
    上を走行自在で一対の前記縦桁部材の各々の下面に取付
    けられた少なくとも2つのベアリングブロックからなる
    ことを特徴とする工作機械。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の工作機械において、
    前記上部ガイド手段は、前記固定フレームの上部前面に
    固定されたレールと、このレール上を走行自在で前記上
    桁部材の背面に取り付けられたベアリングブロックから
    なることを特徴とする工作機械。
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