JPH1199422A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作物と工具の相対移動時の速度向上、姿勢
安定。 【解決手段】 ベッド１０上で２本のテーブル案内レー
ル１９ａ，１９ｂに案内され、２本のテーブル送り用ボ
ールネジ１８ａ，１８ｂによりＺ軸方向に移動可能なテ
ーブル１１と、ベッド１０上のテーブル１１の前方に固
設されたコラム１２と、コラム１２の前面で２本のサド
ル案内レール２３ａ，２３ｂに案内され、２本のボール
ネジ２２ａ，２２ｂによりＸ軸方向に移動可能なサドル
１３と、サドル１３の前面で２本の主軸頭案内レール２
７ａ，２７ｂに案内され、２本のボールネジ２６ａ，２
６ｂによりＹ軸方向に移動可能な主軸頭１４とを設ける
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作物と工具が三
次元方向で相対移動可能な工作機械に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の工作機械は図４，５に示すよう
に、ベッド１００上にテーブル１０１が設けられてお
り、このテーブル１０１は送りモータ１０６により回転
駆動されるボールネジ１０７に螺合され、２本のレール
１０８に案内されてＺ軸方向（図５の左右方向）に移動
可能になっている。テーブル１０１上にはパレット１０
５が設けられ、このパレット１０５上に図略の工作物が
クランプされるようになっている。また、テーブル１０
１のＺ軸方向の位置はボールネジ１０７の側方に設けら
れたリニアスケール１１６により検出され、所望の位置
に位置決め可能となっている。

【０００３】ベッド１００上でテーブル１０１の前方に
は、コラム１０２が設けられており、このコラム１０２
は送りモータ１０９により回転駆動されるボールネジ１
１０に螺合され、２本のレール１１１に案内されてＸ軸
方向（図５の上下方向）に移動可能になっている。コラ
ム１０２の前面には、主軸頭１０３が設けられ、この主
軸頭１０３は送りモータ１１２により回転駆動されるボ
ールネジ１１３に螺合され、２本のレール１１４に案内
されてＹ軸方向（図４の上下方向）に移動可能になって
いる。

【０００４】主軸頭１０３には主軸１０４が支承され、
図略の主軸駆動モータによりＺ軸方向と平行な軸線回り
に回転駆動されるようになっている。また、この主軸１
０４を駆動する図略のモータの油気圧配管や給電線は主
軸１０４の後部へ引き出され、配管・配線ブラケット１
１５を介してコラム１０２を貫通して接続箇所Ｊから垂
れ下がった自由な状態で図略の制御箱やポンプユニット
等に接続される。

【０００５】そして、各送りモータ１０６，１０９，１
１２を駆動してテーブル１０１，コラム１０２，主軸頭
１０３（主軸１０４）をパレット１０５にクランプされ
た工作物に対して三次元方向で相対移動させて、工作物
の加工を行うようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、工作物の加工時
間の短縮のために工作物と工具の三次元方向での相対移
動の移動速度の高速化が行われている。図４，５に示す
従来技術の場合は、テーブル１０１，コラム１０２，主
軸頭１０３（主軸１０４）の移動速度を高速にするのだ
が、テーブル１０１，コラム１０２，主軸頭１０３（主
軸１０４）の重量とテーブル１０１，コラム１０２，主
軸頭１０３（主軸１０４）を移動させる送りモータ１０
６，１０９，１１２の能力との関係から高速化にも限界
があった。

【０００７】また、コラム１０２はその下部のみがレー
ル１１１により案内支持されその上部は支持されていな
いので、高速になればなるほど大きな慣性力が働き、移
動支持されている下部に比べて支持されていない上部が
追従遅れを起こし（ピッチング）、姿勢が安定せず、高
速で移動できないという問題があった。また、テーブル
１０１のＺ軸方向での位置を検出するリニアスケール１
１６は図面に示すようにボールネジ１０７の側方に取付
けられており、この位置はテーブル１０１の重心位置お
よびボールネジ１０７によるテーブル１０１の支持箇所
からＸ軸方向へ距離を隔てた位置であり、テーブル１０
１の移動時にテーブル１０１が移動方向に対して左右に
傾く（ヨーイング）ことにより、位置決め精度が悪化す
るという問題があった。

【０００８】また、主軸１０４を駆動する図略のモータ
の油気圧配管や給電線は主軸１０４の後部へ引き出さ
れ、配管・配線ブラケット１１５を介してコラム１０２
を貫通し、接続箇所Ｊから垂れ下がった自由な状態で制
御箱や図略のポンプユニット等に接続されるので、主軸
頭１０３の案内位置と油気圧配管や給電線の接続位置Ｊ
の距離Ｌが長くなりコラム１０２や主軸頭１０３の移動
時に油気圧配管や給電線が振れることによる慣性モーメ
ントが大きくなり主軸頭１０３に支承される主軸１０４
に振動を発生させ、加工精度を悪化させるという問題が
あった。

【０００９】また、主軸１０４を駆動する図略のモータ
の油気圧配管や給電線がコラム１０２を貫通して、図略
のポンプユニット等に接続されるので、付属装置等をベ
ッド１００の後部の近傍に設置することができず、ベッ
ド１００からある程度遠ざけた位置に設置する必要があ
り、スペースが無駄になっていた。また、作業者が機械
の保守・点検の際に機械の後部に接近する場合に、これ
らの油気圧配管や給電線１１５が邪魔になり保守・点検
がやりにくいという問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、請求項１の発明において
は、ベッド上に設けられた２つのテーブル案内部材によ
り前後方向であるＺ軸方向に移動可能なテーブルと、ベ
ッド上で前記テーブルの後方に固設されたコラムと、前
記コラムおよび前記ベッドまたはこれと一体なコラムベ
ース部にそれぞれ設けられた２つのサドル案内部材によ
り左右方向であるＸ軸方向に移動可能なサドルと、前記
サドルに設けられた２つの主軸頭案内部材により上下方
向であるＹ軸方向に移動可能な主軸頭と、前記ベッドに
設けられ前記テーブルを前記Ｚ軸方向に移動させる２本
のテーブル送り用ボールネジと、前記コラムの上端およ
び下端に設けられ前記サドルを前記Ｘ軸方向に移動させ
る２本のサドル送り用ボールネジと、前記サドルに設け
られ前記主軸頭を前記Ｙ軸方向に移動させる２本の主軸
頭送り用ボールネジとを備えたことを特徴とするもので
ある。

【００１１】請求項２の発明においては、請求項１に記
載の発明において、主軸頭に取付けられる主軸駆動モー
タの給電線および／または油気圧配管が、コラム上端を
越えて主軸の上方へ引き出され、電力制御装置および／
または油気圧源に接続されることを特徴とするものであ
る。請求項３の発明においては、２つの案内部材により
案内支持され、これと平行に設けられた２つの駆動手段
により移動される移動体を有する工作機械において、前
記２つの案内部材の案内方向と直交する方向において前
記２つの駆動手段の間でかつ前記移動体の重心位置が通
過する軌跡の真下に前記移動体の位置を検出するスケー
ル手段を含む位置検出手段を設けたことを特徴とするも
のである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図１か
ら図３に基づいて説明する。図面に示すように、工作機
械のベッド１０上にはテーブル１１が設けられており、
このテーブル１１はベッド１０上でテーブル１１の重心
位置から左右の均等位置に取付けられた２本のテーブル
案内レール１９ａ，１９ｂに案内されてＺ軸方向（図
２，３の左右方向）に移動可能になっている。

【００１３】ベッド１０にはテーブル案内レール１９
ａ，１９ｂの間で、テーブル１１の重心位置から左右
（Ｚ軸方向）の均等位置に２つのテーブル送りモータ１
７ａ，１７ｂが取付けられ、このテーブル送りモータ１
７ａ，１７ｂにはそれぞれテーブル送り用ボールネジ１
８ａ，１８ｂが結合され、テーブル送りモータ１７ａ，
１７ｂにより回転駆動されるようになっている。テーブ
ル１１はテーブル送り用ボールネジ１８ａ，１８ｂの図
略のナットと螺合しており、テーブル送り用ボールネジ
１８ａ，１８ｂがテーブル送りモータ１７ａ，１７ｂに
より回転駆動されることで、Ｚ軸方向に進退移動される
ようになっている。

【００１４】また、２本のテーブル案内レール１９ａ，
１９ｂの案内方向と直交する方向において、テーブル送
り用ボールネジ１８ａ，１８ｂの間でかつテーブル１１
がＺ軸方向へ進退移動する際にテーブル１１の重心位置
が通過する軌跡の真下のベッド１０上には、リニアスケ
ール２０が、テーブル送り用ボールネジ１８ａ，１８ｂ
と平行に取付けられ、このリニアスケール２０によりテ
ーブル１１のＺ軸方向の位置が検出され、テーブル１１
がＺ軸方向で正確に位置決め可能となっている。

【００１５】テーブル１１上にはパレット１６が設けら
れ、このパレット１６上に図略の工作物がクランプさ
れ、後述する主軸１５に取付けられる図略の工具により
加工が行われる。ベッド１０上でテーブル１１の前方に
は門型のコラム１２が固設されており、このコラム１２
はベッド１０上に固設されるベース部１２ａとベース部
１２ａに立設される本体１２ｂにより構成される。

【００１６】コラム１２の前面にはサドル１３が設けら
れており、このサドル１３はコラム１２のベース部１２
ａの上面と本体１２ｂの前面に取付けられた２本のサド
ル案内レール２３ａ，２３ｂに案内されてＸ軸方向（図
１の左右方向）に移動可能になっている。図３に示すよ
うに、２本のサドル案内レール２３ａ，２３ｂはその案
内方向は平行であるが案内面の方向は直交関係にあり、
つまり、サドル１３はその上端の案内面の方向（Ｙ軸方
向）と下端の案内面の方向（Ｘ軸方向）が互いに直交す
る形で案内支持されるようになっている。

【００１７】コラム本体１２ｂの前部の上端と下端には
２つのサドル送りモータ２１ａ，２１ｂが取付けられ、
このサドル送りモータ２１ａ，２１ｂにはそれぞれサド
ル送り用ボールネジ２２ａ，２２ｂが結合され、サドル
送りモータ２１ａ，２１ｂにより回転駆動されるように
なっている。サドル１３はサドル送り用ボールネジ２２
ａ，２２ｂの図略のナットと螺合しており、サドル送り
用ボールネジ２２ａ，２２ｂがサドル送りモータ２１
ａ，２１ｂにより回転駆動されることで、Ｘ軸方向に移
動されるようになっている。

【００１８】また、コラム１２のベース部１２ａの前方
にはサドル案内レール２３ａと隣接してリニアスケール
２４が取付けられ、このリニアスケール２４によりサド
ル１３のＸ軸方向の位置が検出され、サドル１３がＸ軸
方向で正確に位置決め可能になっている。サドル１３の
前面には、主軸頭１４が設けられており、この主軸頭１
４はサドル１３の前面で主軸頭１４の重心位置から左右
の均等位置に取付けられた２本の主軸頭案内レール２７
ａ，２７ｂに案内されてＹ軸方向（図１，３の上下方
向）に移動可能になっている。

【００１９】サドル１３の上面には、主軸頭案内レール
２７ａ，２７ｂの間で、主軸頭１４の重心位置から左右
（Ｘ軸方向）の均等位置に２つの主軸頭送りモータ２５
ａ，２５ｂが取付けられ、この主軸頭送りモータ２５
ａ，２５ｂにはそれぞれ主軸頭送り用ボールネジ２６
ａ，２６ｂが結合され、主軸頭送りモータ２５ａ，２５
ｂにより回転駆動されるようになっている。主軸頭１４
は主軸頭送り用ボールネジ２６ａ，２６ｂの図略のナッ
トと螺合しており、主軸頭送り用ボールネジ２６ａ，２
６ｂが主軸頭送りモータ２５ａ，２５ｂにより回転駆動
されることで、Ｙ軸方向に移動されるようになってい
る。

【００２０】また、主軸頭案内レール２７ａの側方には
主軸頭案内レール２７ａと隣接してリニアスケール２８
が取付けられ、このリニアスケール２８により主軸頭１
４のＹ軸方向の位置が検出され、主軸頭１４がＹ軸方向
で正確に位置決め可能となっている。主軸頭１４にはそ
の先端に図略の工具を保持する主軸１５が支承されてお
り、図略の主軸駆動モータによりＺ軸方向と平行な軸線
回りに回転駆動されるようになっている。

【００２１】また、この主軸１５を回転駆動する図略の
駆動モータの油気圧配管２９はガイド板３５に沿って主
軸１５の上方へ引き出され、コラム１２の上面に取付け
られＹ軸方向へ屈曲自在な配管ガイド３１を通り、続い
てＸ軸方向へ屈曲自在な配管ガイド３２を通って、図略
のポンプユニット等に接続される。主軸１５を回転駆動
する図略の駆動モータの給電線３０はガイド３６板に沿
って主軸１５の上方へ引き出され、コラム１２の上面に
取付けられＹ軸方向へ屈曲自在な配線ガイド３３を通
り、配管ガイド３２と対向して設けられＸ軸方向へ屈曲
自在な配線ガイド３４を通って、図略の制御箱等に接続
される。

【００２２】つまり、主軸１５がサドル１３および主軸
頭１４の移動によりＸ軸，Ｙ軸方向に移動しても主軸１
５の油気圧配管２９および給電線３０はそれぞれ配管ガ
イド３１，３２および配線ガイド３３，３４にガイドさ
れてスムーズに移動できるようになっている。次に、上
記構成の工作機械の動作について説明する。

【００２３】テーブル送りモータ１７ａ，１７ｂが図略
の制御装置からの指令により回転駆動され、このテーブ
ル送りモータ１７ａ，１７ｂに結合されるテーブル送り
用ボールネジ１８ａ，１８ｂが回転し、このテーブル送
り用ボールネジ１８ａ，１８ｂの図略のナットと螺合し
ているテーブル１１がテーブル案内レール１９ａ，１９
ｂに案内されてＺ軸方向に進退移動する。これにより、
テーブル１１上に設けられるパレット１６にクランプさ
れる図略の工作物が主軸１５に取付けられる図略の工具
に対して進退移動する。

【００２４】また、サドル送りモータ２１ａ，２１ｂが
図略の制御装置からの指令により回転駆動され、このサ
ドル送りモータ２１ａ，２１ｂに結合されるサドル送り
用ボールネジ２２ａ，２２ｂが回転し、このサドル送り
用ボールネジ２２ａ，２２ｂの図略のナットと螺合して
いるサドル１３がサドル案内レール２３ａ，２３ｂに案
内されてＸ軸方向に移動する。この際、サドル１３は水
平面（Ｘ軸方向）であるコラムベース部１２ａの上面に
設けられるサドル案内レール２３ａと垂直面（Ｙ軸方
向）であるコラム本体１２ｂの前面に設けられるサドル
案内レール２３ｂとによりその上端と下端が互いに直交
方向の案内面で案内支持されるので、姿勢が安定した移
動が可能になる。

【００２５】また、主軸頭送りモータ２５ａ，２５ｂが
図略の制御装置からの指令により回転駆動され、この主
軸頭送りモータ２５ａ，２５ｂに結合される主軸頭送り
用ボールネジ２６ａ，２６ｂが回転し、この主軸頭送り
用ボールネジ２６ａ，２６ｂの図略のナットと螺合して
いる主軸頭１４が主軸頭案内レール２７ａ，２７ｂに案
内されてＹ軸方向に移動する。

【００２６】このように、主軸１５に取付けられた図略
の工具とパレット１６にクランプされた図略の工作物は
テーブル１１，サドル１３，主軸頭１４により三次元方
向で相対移動され、所定の加工が行われる。なお、本実
施の形態では、コラム１２をベース部１２ａと本体１２
ｂの２つの部分から構成し、サドル１３をＸ軸方向で案
内するサドル案内レール２３ａをコラムベース部１２ａ
の上面に設けるようにしたが、コラム１２をベース部１
２ａを介しないでベッド１０上に直接固設し、ベッド１
０上にサドル案内レール２３ａを設けるようにしてもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ベッド上に設
けられた２つのテーブル案内部材により前後方向である
Ｚ軸方向に移動可能なテーブルと、ベッド上で前記テー
ブルの後方に固設されたコラムと、前記コラムおよび前
記ベッドまたはこれと一体なコラムベース部にそれぞれ
設けられた２つのサドル案内部材により左右方向である
Ｘ軸方向に移動可能なサドルと、前記サドルに設けられ
た２つの主軸頭案内部材により上下方向であるＹ軸方向
に移動可能な主軸頭と、前記ベッドに設けられ前記テー
ブルを前記Ｚ軸方向に移動させる２本のテーブル送り用
ボールネジと、前記コラムの上端および下端に設けられ
前記サドルを前記Ｘ軸方向に移動させる２本のサドル送
り用ボールネジと、前記サドルに設けられ前記主軸頭を
前記Ｙ軸方向に移動させる２本の主軸頭送り用ボールネ
ジとを備えるようにしたので、テーブル、サドル、主軸
頭の移動（工作物と工具の三次元方向での相対移動）の
際に、姿勢を安定させたまま高速に移動させることがで
きる。

【００２８】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明において、主軸頭に取付けられる主軸駆動モータ
の給電線および／または油気圧配管を、コラム上端を越
えて主軸の上方へ引き出し、電力制御装置および／また
は油気圧源に接続するようにしたので、主軸頭の案内位
置と給電線および／または油気圧配管の接続位置Ｊの距
離Ｌが短くなりサドルや主軸頭の移動時に給電線および
／または油気圧配管の慣性モーメントにより主軸に発生
する振動を抑制でき、加工精度を向上できる。また、ベ
ッド後方の近傍に付属装置等を設置することができ、ベ
ッド後方のスペースを有効に使用することができる。ま
た、工作機械の保守・点検の際に作業者が容易に工作機
械の後部に接近することができ、作業をスムーズに行う
ことができる。

【００２９】また、請求項３の発明によれば、２つの案
内部材により案内支持され、これと平行に設けられた２
つの駆動手段により移動される移動体を有する工作機械
において、前記２つの案内部材の案内方向と直交する方
向において前記２つの駆動手段の間でかつ前記移動体の
重心位置が通過する軌跡の真下に前記移動体の位置を検
出するスケール手段を含む位置検出手段を設けたるよう
にしたので、移動体の位置決め精度を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における工作機械の正面図
である。

【図２】本発明の実施の形態における工作機械の平面図
である。

【図３】本発明の実施の形態における工作機械の側面図
である。

【図４】従来の工作機械の正面図である。

【図５】従来の工作機械の平面図である。

【符号の説明】

１０ ベッド １１ テーブル １２ コラム １２ａ コラムベース部 １２ｂ コラム本体 １３ サドル １４ 主軸頭 １５ 主軸 １７ａ，１７ｂ テーブル送りモータ １８ａ，１８ｂ テーブル送り用ボールネジ １９ａ，１９ｂ テーブル案内レール ２０，２４，２８ リニアスケール ２１ａ，２１ｂ サドル送りモータ ２２ａ，２２ｂ サドル送り用ボールネジ ２３ａ，２３ｂ サドル案内レール ２５ａ，２５ｂ 主軸頭送りモータ ２６ａ，２６ｂ 主軸頭送り用ボールネジ ２７ａ，２７ｂ 主軸頭案内レール ２９ 油気圧配管 ３０ 給電線 ３１，３２ 配管ガイド ３３，３４ 配線ガイド ３５，３６ ガイド板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベッド上に設けられた２つのテーブル案内
   部材により前後方向であるＺ軸方向に移動可能なテーブ
   ルと、ベッド上で前記テーブルの後方に固設されたコラ
   ムと、前記コラムおよび前記ベッドまたはこれと一体な
   コラムベース部にそれぞれ設けられた２つのサドル案内
   部材により左右方向であるＸ軸方向に移動可能なサドル
   と、前記サドルに設けられた２つの主軸頭案内部材によ
   り上下方向であるＹ軸方向に移動可能な主軸頭と、前記
   ベッドに設けられ前記テーブルを前記Ｚ軸方向に移動さ
   せる２本のテーブル送り用ボールネジと、前記コラムの
   上端および下端に設けられ前記サドルを前記Ｘ軸方向に
   移動させる２本のサドル送り用ボールネジと、前記サド
   ルに設けられ前記主軸頭を前記Ｙ軸方向に移動させる２
   本の主軸頭送り用ボールネジとを備えたことを特徴とす
   る工作機械。
2. 【請求項２】前記主軸頭に取付けられる主軸駆動モータ
   の給電線および／または油気圧配管が、コラム上端を越
   えて主軸の上方へ引き出され、電力制御装置および／ま
   たは油気圧源に接続されることを特徴をする請求項１に
   記載の工作機械。
3. 【請求項３】２つの案内部材により案内支持され、これ
   と平行に設けられた２つの駆動手段により移動される移
   動体を有する工作機械において、前記２つの案内部材の
   案内方向と直交する方向において前記２つの駆動手段の
   間でかつ前記移動体の重心位置が通過する軌跡の真下に
   前記移動体の位置を検出するスケール手段を含む位置検
   出手段を設けたことを特徴とする工作機械。