WO2009107508A1 - 工作機械 - Google Patents

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WO2009107508A1
WO2009107508A1 PCT/JP2009/052605 JP2009052605W WO2009107508A1 WO 2009107508 A1 WO2009107508 A1 WO 2009107508A1 JP 2009052605 W JP2009052605 W JP 2009052605W WO 2009107508 A1 WO2009107508 A1 WO 2009107508A1
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WO
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machine tool
base
tool according
reference surface
slide
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Application number
PCT/JP2009/052605
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English (en)
French (fr)
Inventor
秦介 菅田
邦弘 池田
Original Assignee
ホーコス株式会社
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Publication date
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Priority to EP09715033A priority patent/EP2255921B1/en
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Priority to KR1020107016861A priority patent/KR101201386B1/ko
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/015—Frames, beds, pillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/60—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/62—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides
    • B23Q1/621—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides a single sliding pair followed perpendicularly by a single sliding pair
    • B23Q1/626—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides a single sliding pair followed perpendicularly by a single sliding pair followed perpendicularly by a single sliding pair

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool (machining center) including a base placed on a floor, a machining head, and a slide mechanism that is formed on the base and displaces the machining head in the front, rear, left, and right directions.
  • machining center machine tool
  • the machine tool performs cutting by displacing the machining head in the front / rear, left / right, up / down directions with respect to the workpiece, using the base placed on the floor as a reference plane for regulating machining accuracy.
  • the machine tool disclosed in Patent Document 1 discloses a machine tool that performs machining by moving a machining head in a vertical direction toward a vertical direction.
  • the base is a one-piece cast or heavy steel plate welded structure, and no deviation is allowed to provide a standard surface for cutting. According to the machine tool as disclosed in Patent Document 1, since the machining by the machining head is performed on the front surface of the base, the cutting waste generated by the machining does not fall on the base, and the base of the base due to the heat of the cutting waste is not generated. Thermal deformation can be avoided. JP 2006-255859 A
  • a beam is attached and held on the vertical surface of the base so that the workpiece faces the machining head that moves up and down.
  • the cutting waste scattered from the machining head falls in a range centered on the head, but a part of the scrap comes into contact with the connection portion between the beam and the vertical reference plane of the base to propagate heat.
  • the machine tool of the present invention has a structure in which a machining head that cuts a workpiece, a slide mechanism that moves the machining head up and down and left and right in the horizontal front-and-rear direction, and a structure erected on the left and right are connected by a cross beam.
  • a first reference surface on which a guide rail for guiding the slide mechanism is mounted; and a base having a first reference surface on the front of each of the left and right structures; and the second reference on the left and right A table installed in front of the surface and supporting a workpiece to be cut by a machining head, and a beam extending forward from the first reference surface on the left and right and holding the table from the left and right directions.
  • the table is supported from the left and right sides so as not to dispose the structure that defines the machining accuracy immediately below the machining head that moves in the front-rear direction, chips are dropped and deposited directly below. It is possible to provide a machine tool that has nothing.
  • FIG. 1 is a perspective view of a machine tool 1 according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is an assembly diagram of a machine tool 10.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a base of a machine tool 10.
  • FIG. 3 is a three-side view of the machine tool 10.
  • 1 is a perspective view showing a state where a processing chamber is installed in a machine tool 10. It is a perspective view which shows the machine tool 10 by another Example. 2 is a perspective view of a base 260 of the machine tool 10.
  • FIG. It is a perspective view which shows the machine tool 30 by another Example. 2 is a perspective view showing a base 272 and a slide mechanism 300 of the machine tool 30.
  • FIG. It is a perspective view which shows the machine tool 40 of another Example. It is a figure which shows the processing chamber of the machine tool 40.
  • FIG. It is the figure which compared two types of beams 400 and 470.
  • FIG. is a figure which shows the machine tool by another Example.
  • Machine tool 200 Base 221: Guide rail 300: Slide mechanism 310: Y slide 312: Guide block 313: Guide rail 320: X slide 324: Front plate portion 325: Box frame portion 330: Z slide 332: Box frame portion 400: Beam 410, 420, 471, 472: Beam unit 450: Table 500: Control panel 600: Processing head
  • the machine tool 1 includes a base 200, a slide mechanism 300 beam 400, and a control panel 500.
  • the slide mechanism 300 moves the machining head 600 in the Y and X directions and finally moves in the Z direction.
  • FIG. 2 is a view showing a laminated structure of the slide mechanism 300.
  • a motor base 223 is provided on the upper surface of the base 200, and a servo motor 222 having a screw shaft 224 having a length downward in the Y direction is installed.
  • Guide rails 221 extending in the Y direction are provided on the left and right vertical surfaces 220 of the base 200, and the slide mechanism 300 is mounted thereon.
  • the Y slide 310 has a horizontally long rectangular frame shape having a through hole 318 in the center in the front view, and the upper and lower ends of the left and right cross-section square girders 311a and 311b are horizontal girders 311c and 311d, respectively.
  • the structures are connected to each other.
  • a plurality of guide blocks 312 that are respectively engaged with the left and right guide rails 221 extending in the Y-axis direction, which are laid on the base 200, are mounted on the back surfaces of the two stringers 311 a and 311 b.
  • the left and right guide blocks 312 are respectively engaged with the left and right guide rails 221 to support the Y slide 310 so as to be slidable with respect to the base 200 in the Y-axis direction. Further, a nut body 317 that is screwed to the screw shaft 224 of the servo motor 222 mounted on the base 200 is provided on the back surface of the cross beam portion 311 c of the Y slide 310.
  • a servo motor 314 is fixed to the upper surface of the cross beam portion 311c by a holding portion 316, and the screw shaft 315 is rotated around the X axis by the servo motor 314.
  • the X slide 320 is attached to the front surface of the Y slide 310.
  • the X slide 320 has a horizontally long rectangular front plate portion 324 provided with a circular through hole 328 in the center when viewed from the front, and is formed integrally with the front plate portion 324 and opens upward projecting rearward from the center of the rear surface. It is formed by a box frame portion 325 having a U-shaped cross section.
  • a plurality of guide blocks 322 in the X-axis direction are mounted on the four corners of the back surface of the front plate portion 324 of the X slide 320, respectively.
  • the guide blocks 322 are respectively engaged with guide rails 313 laid on the front surface of the cross beam portion of the Y slide 310, and the X slide 320 is supported so as to be slidable in the X axis direction with respect to the Y slide 310.
  • a U-shaped box frame portion 325 projecting to the back side of the front plate portion 324 passes through the through holes 260 and 318 of the base 200 and the Y slide 310.
  • a nut body 321 that is screwed to the screw shaft 315 of the servo motor 314 mounted on the Y slide 310 is provided on the left side of the upper surface of the front plate portion 324 by an attachment member 326.
  • a servo motor 327 having a Z-direction screw shaft 329 is provided behind the box frame portion 325.
  • Guide rails 323 extending in the Z-axis direction are laid on the upper surfaces of the opposite side walls of the box frame portion 325 of the X slide 320.
  • the Z slide 330 has a box frame portion 332 having a U-shaped cross section that opens upward, and a ram 333 that rotatably supports the rotation main shaft 335 of the machining head 600.
  • Guide blocks 331 that engage with the guide rails 323 of the X slide 320 are provided at the four corners of the bottom surface of the box frame portion 332.
  • a nut body (not shown) that engages with the screw shaft 329 is provided on the bottom surface of the box frame portion 332, and moves back and forth in the Z direction within the X slide 320.
  • annular seal that externally fits the cylindrical outer peripheral portion at the tip of the Z slide 330 is disposed on the inner peripheral edge of the front surface of the through hole 328 of the X slide to prevent chips from entering the X slide 320. .
  • FIG. 3 shows a perspective view of the base 200.
  • the base 200 is fixed on the floor surface, and has a structure having large and rigid structures 230 and 240 that are erected on the left and right sides, and are connected by upper and lower horizontal beam portions 250 and 260 that cross these. is doing.
  • Each of the structures 230 and 240 has a vertical surface serving as a reference surface in front of the front.
  • the vertical surfaces of the left and right structures have a region divided into an upper portion and a lower portion, and the lower vertical surface 210 and the upper vertical surface 220 are discontinuous, and the upper vertical surface (first reference surface) 220. Is retracted from the lower vertical surface (second reference surface) 210 by a width n.
  • the reason for retracting the width n is to shorten the length of the beam 400 when the slide mechanism 300 is mounted on the vertical surface 220.
  • the lower vertical surface 210 is a reference surface for fixing the beam 400, while the upper vertical surface 220 is provided with a guide rail 221 for guiding the slide mechanism 300 in the Y direction.
  • Bolt holes for attaching the beam 400 are provided in the lower vertical surface 210.
  • the widths M and N in the depth direction of the respective structures 230 and 240 are larger than the width T in the left and right direction of the vertical surface. It has become a support. When the structures 230 and 240 are cast, they are only a part of an integrated casting.
  • each of the structures 230 and 240 has a hollow structure, a structure having a front surface and a rear surface, and a plate shape between the surfaces, or a plate shape or a columnar structure surrounded by four side surfaces.
  • the vertical surfaces 210 and 220 are literally vertical, it is sufficient that the force component applied in the horizontal direction when receiving a force on the surface is larger than the vertical component.
  • the height-adjustable legs are provided at the four corners of the lower horizontal surface of the base 200 (not shown), and the center of gravity of the base 200 exists within a range surrounded by these legs. Further, most of the space between the left and right structures 230 and 240 is an open space, in which the slide mechanism 300 is installed. As described above, since the beam portions 410 and 420 project from both sides of the machine tool 1, a space immediately below the machining head 600 can be made large.
  • the beam 400 includes beam portions 410 and 420 provided on the left and right sides so as to project upward from the vertical surface 210 of the left and right plate-like portions, and a cross beam portion 430 passed between the left and right beams.
  • a table 450 for setting a workpiece is provided near the center of the cross beam portion 430.
  • the table 450 can be rotated around a vertical axis by the rotation driving unit 440.
  • the upper surface of the cross beam part 430 is formed in a slope shape toward the base 200 side downward.
  • the beam portions 410 and 420 and the cross beam portion 430 provided on the left and right are highly rigid structures, but are options that can be changed depending on the application of the machine tool.
  • a space 600 (see FIGS. 4 and 5) that reaches the floor surface below the machining head 600 is provided by the left and right beam portions 410 and 420 and the cross beam portion 430 that passes the beam portions.
  • FIG. 4 shows a three-sided view of the machine tool 1.
  • the force loop is divided into two parts (P, Q) by the left and right beam portions 410, 420 that support the table 450, and the base 200 receives the force loops on the vertical surfaces 210 of the left and right structures 230, 240, respectively.
  • the left and right structures 230 and 240 are supported by large masses. Then, they merge at the slide mechanism 300 and reach the machining head 600.
  • the structures 230 and 240 separated to the left and right transmit the forces P and Q divided from the beam 400 directly to the slide mechanism 300.
  • the structures 230 and 240 that are separated from each other in the left and right direction have a large mass. Since it is made to exist on the center line of the objects 230 and 240, there is an effect that the transmission efficiency of the material is good with little loss of force transmission.
  • the slide mechanism 300 supports the reaction from the operation of the machining head due to the width between the left and right guide rails 221, and the greater this width, the greater the stability. Supports this efficiently.
  • the beam portions 410 and 420 of the beam 400 have a shape raised from the bottom to the processing position of the processing head 600 in front of the base.
  • the beam portions 410 and 420 extend inward from each other at an angle C from the Z direction in a top view (FIG. 4A), and upward from the base 200 by an angle t with respect to the horizontal direction in a side view (FIG. 4C). It extends toward the table 450, and the distance to the table 450 is shortened to increase the rigidity.
  • the machining head 600 that moves back and forth is mounted on the Z slide 330 in the final stage, the change in the center of gravity of the machine tool 1 due to the back and forth movement is small, and it is surrounded by legs provided at the four corners of the base. Position variation within the specified range. Furthermore, since the Y slide 310 that moves up and down is in the first stage, the center of gravity only moves up and down, and although it is the machine tool 1 in a state in which the base 200 of the heavy object is raised, And stable.
  • the beam 400 is provided with a column 435 below the cross beam 430 toward the floor on which the machine tool 1 is installed to support the weight of the machine tool 1 (see FIGS. 1 and 4C).
  • the weight of the machine tool 1 is basically supported by the base 200 side, and the column 435 provided in front of the lower vertical surface 210 is a preliminary one.
  • Such struts may be provided in the left and right beam portions 410 or 420.
  • FIG. 5 shows a perspective view when the machining chamber 700 is attached to the machine tool 1 of the present embodiment.
  • the processing chamber 700 is drawn with a broken line.
  • a main surface 710 on the base side of the processing chamber is provided above the lower vertical surface in front of the base 200.
  • the main surface 710 on the base side has a width exceeding the width of the base 200 and a height exceeding the top of the upper portion, and is provided with a large opening 711 so that the machining head 600 can be moved up and down and left and right.
  • a slide plate 712 is provided so as to cover the gap between the opening 711 and the processing head 600. The slide plate 712 slides following the up / down / left / right movement of the machining head 600 to prevent chips scattered from the machining head 600 from entering the slide mechanism 300.
  • the main surface 710 of the processing chamber 700 is supported at a plurality of points on the vertical surface of the base.
  • the left and right side surfaces 713 of the processing chamber 700 are composed of a side surface 713a on the main surface 710 side and a side surface 713b on the front side, which are inside the beam portions 410 and 420 of the beam 400 and extend forward from the main surface 710. Yes.
  • the left and right side surfaces 713a of the processing chamber are the side surfaces up to the base side of the cross beam portion 430 and extend over the top and bottom of the cross beam portion 430.
  • the left and right side surfaces 713b of the processing chamber are extended from the main surface 710 to a length above the left and right beam portions 410 and 420 and the cross beam portion 430 passing the beam portions and beyond the front of the cross beam portion 430. Yes.
  • the front surface 714 of the processing chamber 700 includes a surface 714a that connects the left and right side surfaces 713b in front of the cross beam portion 430 above the cross beam portion 430 and a base 200 side of the cross beam portion 430 below the cross beam portion 430. It consists of a surface 714b connected to the left and right side surfaces 713a in front.
  • the processing chamber 700 is provided with a wall portion 715 that passes over the cross beam portion 430 so as to cover the cross beam portion 430 and exposes the table 450 into the processing chamber 700.
  • the wall portion 715 is further continuous with the inner surface 714 b of the cross beam portion 430.
  • the wall portion 715 is inclined at an interval along the inclination that descends toward the base side of the cross beam portion 430, and the slope that falls toward the base side with respect to the horizontal plane so that chips from the descending head 600 are likely to slide down. have. Although not shown, the space between the wall 715 and the table 450 is sealed.
  • the upper surface of the processing chamber is covered with a top plate 716.
  • a hopper part for collecting chips is provided below the processing chamber 700.
  • the beam portions 410 and 420 and the cross beam portion 430 are placed outside the processing chamber 700, while the surface of the table 450 on which the workpiece is set is exposed in the processing chamber 700.
  • the chips are scattered around the rotation of the machining head 600 and fall down along the space 600a below the machining head 600 in the machining chamber 700. Some of them fall down along the slope of the wall portion 715 that covers the cross beam portion 430. Moreover, the wall part 715 provided on the cross beam part 430 is not in direct contact with the cross beam part 430, and the heat of the chips falling on this part directly propagates to the cross beam part 430. There is no. The same applies to the left and right beam portions 410 and 420, and the left and right side surfaces 713 of the processing chamber 700 are not in direct contact with the beam portions 410 and 420. , It does not propagate directly to the beam portions 410 and 420.
  • the beam portions 410 and 420 which are the beam 400, and the cross beam portion 430 have a mass smaller than that of the base 200, but are not affected by the heat of the chips, so Few.
  • a chip conveyor (not shown) is provided below the base 200 for transporting chips generated when the workpiece is cut by the machining head 600 to the rear of the base.
  • the chip conveyor is located at the bottom of the processing chamber.
  • the chip conveyor is directed in the rear Z-axis direction of the machine tool 1 (may be directed in the X-axis direction).
  • coolant is supplied to smooth the cutting of the workpiece by the tool and cool the cutting portion, and this coolant is transmitted along the wall surface of the machining chamber by the action of gravity in the same manner as the chips. Drop and fall inside the hopper.
  • the base 200 of the present embodiment concentrates the weight on the structures 230 and 240 and is connected by the cross beam portions 250 and 260 therebetween.
  • the left and right beam portions 410 and 420 are spaced apart from each other, but are supported by highly rigid structures 230 and 240.
  • the structures 230 and 240 also support the guide rail 221 in the Y direction, the structures 230 and 240 of the base 200 support the beam 400 and the slide mechanism 300 in an extremely concentrated and linear manner. This means that it is only necessary to concentrate the mass and rigidity of the material used for the base 200 on the structures 230 and 240, so that the material can be reduced.
  • the structures 230 and 240 do not have to be cast iron or a lump of steel, and the rigidity can be enhanced by the structure as a hollow thickness in a cast or steel plate welded structure.
  • the beam portions 410 and 420 can be spaced up to the interval between the upper and lower guide rails 221, the opening of the space 600a where the chips fall can be enlarged.
  • FIG. 6 illustrates another embodiment.
  • the stacking order of the slide mechanism from the base 260 to the machining head 600 is the order of the X slide 340, the Y slide 350, and the Z slide.
  • Other configurations are the same as in the previous embodiment.
  • the X slide 340 has a vertically long rectangular frame shape.
  • a plurality of guide blocks 344 that are respectively engaged with upper and lower guide rails 261 that extend in the X-axis direction and are laid on the base 260 are mounted on the rear surfaces of the left and right stringers, and the X slide 340 is attached to the base 260. It is slidably supported in the X-axis direction. Further, a nut body (not shown) that is screwed onto the screw shaft 263 of the servo motor 262 attached to the base 260 is provided on the upper side of the upper side of the X slide 340.
  • a servo motor 341 is installed on the X slide 340 and rotates a screw shaft 342 extending in the Y direction.
  • the Y slide 350 is attached to the front surface of the X slide 340.
  • the Y slide 350 is formed by a vertically long rectangular front plate portion 351 and a box frame portion 353 having a U-shaped cross section that is formed integrally with the front plate portion 351 and protrudes rearward from the center of the rear surface. Has been.
  • a plurality of guide blocks (not shown) in the Y-axis direction are attached to the four corners of the back surface of the front plate portion 351 of the Y slide 350, respectively, and guides laid on the front surface of the vertical beam of the X slide 340.
  • the rails 343 are respectively engaged and supported so as to be slidable in the Y-axis direction.
  • a nut body 352 is provided on the upper rear surface of the front plate portion 351 and is screwed to the screw shaft 342.
  • FIG. 7 shows a perspective view of the base 260.
  • the base 260 has structures 265 and 266 erected on the left and right and having large masses 265 and 266, which are connected by upper and lower horizontal beam portions 267 and 268. .
  • the cross beam portions 267 and 268 are plate-like ones having higher rigidity than the cross beam portions 250 and 260 (FIG. 3) of the base 200 of the embodiment.
  • Each of the transverse beam portions 267 and 268 has a vertical surface 264 serving as a first reference surface on the front side.
  • the entire base 260 is a cast unitary structure. Below the left and right structures 265 and 266 are the same vertical surfaces 210 as the previous base 200.
  • the difference from the previous embodiment is that the upper vertical surface 264 is provided on the side beam portions 267 and 268 side.
  • the vertical surface 264 of the horizontal beam portion 267 is in the same Z plane as the vertical surface 264 of the horizontal beam portion 268, but immediately below the vertical surface 264 has receded to the rear side in the Z direction by m and can accommodate the servo motor 262. It is like that.
  • the upper and lower vertical surfaces 264 are provided with rails 261 that guide the X slide 340 in the X direction.
  • the structures 265 and 266 are present at both ends of the guide rail 261 in the X direction, and the vertical surfaces 210 are provided here. Therefore, as in the previous embodiment, the left and right plate-like structures are provided.
  • the left and right beam portions 410 and 420 can be connected so as to project upward from the vertical surface 210 of the portion. Therefore, similarly to the base 200, the beam portions 410 and 420 can be spaced from the end to the end of the left and right guide rails 261, so that the opening of the space where chips fall can be increased.
  • the left and right beam portions 410 and 420 and the cross beam portion 430 that passes the beam portions can provide a space 600a that reaches the floor surface vertically below the machining head 600, so that chips can be easily discharged.
  • FIG. 8 shows a machine tool 30 according to another embodiment.
  • the base 270 has a structure divided into upper and lower parts.
  • the lower base 272 has a vertical surface 210 on which the beam portions 461 and 462 of the beam 460 are installed as in the previous embodiment.
  • the beam in FIG. 8 differs from the beam in the previous embodiment in the manner of projecting from the vertical plane. That is, the beam portions 410 and 420 of the machine tool 1 or 10 project toward the center of the machine tool, but the beam portions 461 and 462 project toward the front in the Z direction. This corresponds to a large and long workpiece.
  • the beams 461 and 462 are provided with support columns 464 at the lower portion thereof toward the floor surface on which the machine tool 30 is installed to support the weight of the machine tool 1.
  • the weight of the machine tool 1 is basically supported by the lower surface on the base 270 side, and the column 464 provided in front of the lower vertical surface 210 is a preliminary one.
  • the lower base 272 has a cast (or steel plate structure) integrated structure in which the structures on both sides are joined by the cross beam portion, and has an H-shape when viewed from the front.
  • the upper surfaces 273 of the structures on both sides are horizontal surfaces, on which the upper base 271 is installed.
  • the upper base 271 is retracted and installed behind the upper surface of the lower base 272.
  • FIG. 9 is a view showing the upper base 271 and the slide structure 300.
  • the base 271 has a horizontally long rectangular frame shape having a through hole in the center in the front view, and the upper and lower ends of the vertical girder portions 275 and 276 having a quadrilateral cross section are connected to each other by the horizontal girder portions 273 and 274, respectively.
  • This is the structure.
  • the front surfaces of both vertical beam portions 275 and 276 are vertical surfaces 277 and 278, and left and right guide rails 279 and 280 extending in the Y-axis direction are provided.
  • the cross beam portion 273 is provided with a servo motor 281 having a screw shaft 282 in the Y-axis direction.
  • the machining head 600 is moved back and forth, right and left and up and down via the Y slide 284 and the X slide 285.
  • a bottom surface 283 of the base 271 is a horizontal plane, and is fixed to the upper surface of the base 272 with a bolt to form an integrated base 270.
  • FIG. 10 shows a machine tool 40 according to still another embodiment.
  • the beam 470 of the machine tool 40 makes the table 455 rotatable about the axis O in the X direction.
  • the beam portions 471 and 472 project forward in the Z direction and are supported by one ends of the left and right arms 475 at the top, as in the embodiment of FIG.
  • the other end of the arm 475 is fixed to the upper part of the string of the base 271.
  • an imaginary line connecting the connection point between the arm 475 and the beam portions 471 and 472 and the connection point between the arm 475 and the base 271 is formed with an acute angle R formed by a vertical line.
  • the base 271 and the arm 475 indicate this line with a broken line.
  • an angle r formed between a virtual line connecting a connection point between the arm 475 and the beam portions 471 and 472 to a point where the beam portions 471 and 472 connect to the base 272 and a vertical line is an acute angle.
  • these lines are indicated by broken lines in the base 271 and the beam portions 471 and 472.
  • a servo motor 473 is attached to the upper end of the beam portion 471 and rotates the shaft 474 around the O axis. As a result, the table 455 can be rotated about the axis O in the left-right direction.
  • FIG. 11 is a perspective view in which a machining chamber is attached to the machine tool 40.
  • the beam configuration other than the table 450 is arranged outside the processing chamber.
  • the left and right beam portions 471 and 472 are provided on the side wall 42 of the processing chamber.
  • a hole through which the rotation shaft 474 passes is provided.
  • the front wall 41 of the processing chamber extends to the lower side of the table and continues to the front lower wall 43.
  • the front lower wall 43 is inclined to the base 272 side so that the chips easily fall, and reaches the chips collection hopper 44. Therefore, the cutting waste from the machining head 600 may fall on the table 455.
  • the chips scattered from the machining head 600 pour onto the circumference centering on the machining head 600, and the amount that pours onto the table 455 is small, and the table 455 itself is rotatable. It is possible to prevent chips from accumulating.
  • the projecting shape of the beam portion was shown as a triangular shape (or trapezoidal shape) and a quadrangular shape when viewed from above. Since the machining head 600 acts on the table 450 in the up / down / left / right and front / back directions, the reaction is applied to the beam portion and the cross beam portion.
  • the beam portion extends from the lower vertical surface of the base forward in the Z direction, and the vertical surface of the base faces the stress applied in the Z direction.
  • the beam portion extends obliquely forward from the lower vertical surface of the base toward the table.
  • FIG. 12 shows the shape of the beam in a top view.
  • the beam portions 471 and 472, the cross beam portion, and the base 270 form a quadrangle.
  • K is the deformation of the beam when the force acting on the table 450 acts in the X direction.
  • the lines extending from the left and right beam portions projecting from the vertical surface of the base 200 toward the front upper side intersect in a top view.
  • the deformation of the beam 400 when the same force is applied to the table 450 is indicated by L.
  • the shape of the beam 400 is less deformed when the force is applied to the table.
  • a large opening that extends to the bottom is opened immediately below the processing head 600.
  • the Z-slide that moves the machining head back and forth is the last stage, but this may be the first stage.
  • a guide rail in the Z direction is provided on the upper surface 273 of the base 272, and the base 271 is changed to a column that moves back and forth.
  • the mass that moves back and forth becomes large, it is necessary to set the weight so that the center of gravity of the machine tool does not go out of the area surrounded by the legs provided at the four corners.
  • FIG. 13 shows a machine tool to which the table 450 is fixed.
  • a fixed table 451 for setting a work is provided near the center of the cross beam portion 430.
  • the upper surface of the cross beam part 430 is formed in a slope shape toward the base 200 side downward.
  • the upper surface of the fixed table 451 is exposed in the processing chamber with the side surface 441 of the fixed table 451 as a boundary.
  • the beam portions 410 and 420 and the cross beam portion 430 are provided outside the processing chamber.

Abstract

　工作機械1は、ワークを水平方向から切削加工する加工ヘッド（６００）と、加工ヘッド（６００）を上下左右前後動させるスライド機構（３００）と、加工ヘッドにより切削されるワークを支持するテーブル（４５０）を有する。ベース（２００）は、左右に立設した構造物（２３０）、（２４０）を横桁により接続した構造であって、左右の構造物（２３０）、（２４０）の正面に基準面となる鉛直面を有し、スライド機構（３００）を案内するガイドレールを搭載する基準面を有している。前記ビーム（４００）は、ベース（２００）の下側左右の鉛直面から前方に張り出していて、テーブル（４５０）を左右方向から保持する。

Description

工作機械
　本発明は、床面に定置されるベースと、加工ヘッドと、ベース上に形成され加工ヘッドを前後左右上下方向へ変位させるスライド機構とを備えた工作機械（マシニングセンタ）に関する。
　工作機械は、床面に定置されるベースを加工精度を規定する基準面として、ワークに対して加工ヘッドを前後左右上下方向へ変位させて切削加工を行う。例えば、特許文献１に示す工作機械においては、加工ヘッドを鉛直方向に向けて上下方向に移動することにより加工を行う工作機械が開示されている。
　ベースは鋳物による一体成型あるいは鋼板溶接構造の重量物であり、切削加工の基準となる面を提供するために狂いは許されない。特許文献１のような工作機械によれば、加工ヘッドによる加工はベースの前面で行われることから、加工により生じた切削屑がベースに対して降り積もることがなく、切削屑が持つ熱によるベースの熱変形を避けることができる。
特開２００６－２５５８５９号公報
　上記した工作機械にあっては、上下する加工ヘッドに対してワークが正対するようにベースの鉛直面にビームを取付けて保持している。加工ヘッドから飛散する切削屑は、ヘッドを中心とした範囲に降ることになるが、その一部はビームとベースの鉛直基準面との接続部に接触し熱を伝播させる。
　本発明は、斯かる問題点を解消することのできる工作機械を提供することを目的とする。
　本発明の工作機械は、　ワークを切削加工する加工ヘッドと、前記加工ヘッドを水平前後方向に向けて上下左右前後動させるスライド機構と、左右に立設した構造物を横梁部により接続した構造であって、前記スライド機構を案内するガイドレールを搭載する第１の基準面を有し、かつ左右それぞれの構造物の正面には第１の基準面を有するベースと、前記左右の第２の基準面の前方に設置され、加工ヘッドにより切削されるワークを支持するテーブルと、前記左右の第１の基準面から前方に張り出し、前記テーブルを左右方向から保持するビームとを有することを特徴とする。
　本発明によれば、前後方向に移動する加工ヘッドの直下には、工作精度を規定する構造物を配置しないように、テーブルを左右側から支えているために、切り屑を直下に落とし堆積することが無い工作機械を提供することができる。
　また、コラムとベースを一体化したモデルにおいては、結合部を減らすことで、剛性がアップし、重量が抑えられる。
本発明の実施例の工作機械１の斜視図である。 工作機械１０の組み立て図である。 工作機械１０のベースを示す斜視図である。 工作機械１０の３面図である。 工作機械１０に加工室を設置した状態を示す斜視図である。 他の実施例による工作機械１０を示す斜視図である。 工作機械１０のベース２６０の斜視図である。 他の実施例による工作機械３０を示す斜視図である。 工作機械３０のベース２７２とスライド機構３００を示す斜視図である。 他の実施例の工作機械４０を示す斜視図である。 工作機械４０の加工室を示す図である。 ２種類のビーム４００、４７０を比較した図である。 他の実施例による工作機械を示す図である。
符号の説明
　１：工作機械
　２００：ベース
　２２１：ガイドレール
　３００：スライド機構
　３１０：Ｙスライド
　３１２：ガイドブロック
　３１３：ガイドレール
　３２０：Ｘスライド
　３２４：前面板部
　３２５：箱枠部
　３３０：Ｚスライド
　３３２：箱枠部
　４００：ビーム
　４１０、４２０、４７１、４７２：ビーム部
　４５０：テーブル
　５００：制御盤
　６００：加工ヘッド
　以降の説明において、ＸＹＺの３次元座標系としてＸ方向を左右方向、上下方向をＹ方向、前後方向をＺ方向として説明する。
図１に示すように、本実施例に係る工作機械１はベース２００、スライド機構３００ビーム４００及び制御盤５００を備えている。スライド機構３００は、加工ヘッド６００をＹ、Ｘ方向に移動させ、最終的にＺ方向に移動させる。
　図２は、スライド機構３００の積層構造を示す図である。図において、ベース２００の上面には、モータ台２２３が設けられ、Ｙ方向下向きの長さを持つネジ軸２２４を持ったサーボモータ２２２が設置されている。ベース２００の左右の鉛直面２２０には、Ｙ方向に伸びたガイドレール２２１が設けられており、スライド機構３００を搭載するものとなっている。
　Ｙスライド３１０は、正面視中央に貫通穴３１８を有する横長の矩形枠状をしており、左右の断面四角形の縦桁部３１１ａ，３１１ｂの上、下両端部をそれぞれ横桁部３１１ｃ，３１１ｄで互いに連結した構造である。両縦桁部３１１ａ，３１１ｂの背面には前記ベース２００に敷設されたＹ軸方向に延びる左右のガイドレール２２１にそれぞれ係合する複数のガイドブロック３１２が装着されており、ベース２００上に敷設されている左右のガイドレール２２１に左右のガイドブロック３１２がそれぞれ係合されることにより、Ｙスライド３１０をベース２００に対してＹ軸方向に摺動可能に支持する。また、Ｙスライド３１０の横桁部３１１cの背面には、ベース２００に装着されているサーボモータ２２２のネジ軸２２４に螺合されるナット体３１７が設けられている。
　Ｙスライド３１０の前面側には上下の横桁部３１１ｃ、３１１ｄの前面の鉛直な面にＸ方向に延びるガイドレール３１３ がそれぞれ敷設されている。また、横桁部３１１cの上面には、保持部３１６によりサーボモータ３１４が固定されており、サーボモータ３１４によりネジ軸３１５をＸ軸周りに回転させる。
　Ｙスライド３１０の前面にはＸスライド３２０が取り付けられる。Ｘスライド３２０は、正面視中央に円形の貫通穴３２８を設けた横長の矩形状の前面板部３２４と、その前面板部３２４と一体に形成されその背面中央より後方に突出した上方に開口する断面Ｕ字状の箱枠部３２５とによって形成されている。
　Ｘスライド３２０の前面板部３２４の背面の４隅にはそれぞれＸ軸方向への複数のガイドブロック３２２が装着されている。ガイドブロック３２２は、Ｙスライド３１０の横桁部の前面に敷設されているガイドレール３１３にそれぞれ係合され、Ｘスライド３２０がＹスライド３１０に対してＸ軸方向に摺動可能に支持されている。前面板部３２４の背面側に突出するコ字状の箱枠部３２５は、ベース２００及びＹスライド３１０の各貫通穴２６０、３１８を挿通する。
　前面板部３２４の上面左側には、Ｙスライド３１０に装着されているサーボモータ３１４のネジ軸３１５に螺合されるナット体３２１が取付部材３２６により設けられている。また、箱枠部３２５の後方には、Ｚ方向のネジ軸３２９を有するサーボモータ３２７が設けられている。Ｘスライド３２０の箱枠部３２５の互いに対向する側壁部上面には、それぞれＺ軸方向に延びるガイドレール３２３が敷設されている。
　加工ヘッド６００は、Ｚスライド３３０に設置されている。Ｚスライド３３０は、上方に開口する断面Ｕ字状の箱枠部３３２を有し、加工ヘッド６００の回転主軸３３５を回転自在に軸承したラム333を有する。箱枠部３３２の底面の４隅には、Ｘスライド３２０のガイドレール３２３に係合するガイドブロック３３１が設けられている。また、箱枠部３３２の底面には、ネジ軸３２９に螺合するナット体（図示せず）が設けられており、Ｘスライド３２０内をZ方向に前後動する。
　また、Ｘスライドの貫通穴３２８の前面内周縁部にはＺスライド３３０先端の円筒状外周部を外嵌する環状シールが配設され、Ｘスライド３２０内への切り屑の侵入が防止されている。
　図３にベース２００の斜視図を示す。ベース２００は床面に定置されるもので、左右に立設した剛性の高い質量の大きい構造物２３０、２４０を持ち、かつこれらを横に渡した上下の横梁部２５０、２６０で結んだ形状をしている。各構造物２３０、２４０は、正面前方に基準面となる鉛直な面を有している。左右の構造物の鉛直面は、上部と下部に分かれた領域を持ち、下部の鉛直面２１０と上部の鉛直面２２０とは非連続であって、上部の鉛直面（第１の基準面）２２０は幅ｎだけ下部の鉛直面（第２の基準面）２１０より後退している。幅ｎだけ後退しているのは、スライド機構３００を鉛直面２２０の搭載した際にビーム４００の長さを短くするためである。下部の鉛直面２１０は、ビーム４００を固定する基準面となっており、一方、上部の鉛直面２２０はスライド機構３００をＹ方向に案内するガイドレール２２１が設けられている。下部の鉛直面２１０には、ビーム４００を取り付けるためのボルト孔が設けられる。各構造物２３０、２４０は、その奥行き方向の幅Ｍ、Ｎは、鉛直面の左右方向の幅Ｔよりも大きいものとなっており、奥行きの大きな剛性でもって、上下の鉛直面２１０、２２０を支えるものとなっている。構造物２３０、２４０は鋳造された際には、一体となった鋳物の一部分にしか過ぎないが、各構造物を設計する際においては、上下の鉛直面の延長方向中心線Ｃ１、Ｃ２が正面視において同一直線上に存在するように設計するのが望ましい。また、各構造物２３０、２４０は、内部を中空としたり、前方と後方に面を持ちその間を板状とする構造、或いは４側面で囲まれた板状、柱状の構造が用いられる。
　尚、上記、鉛直面２１０、２２０は文字通り鉛直である場合が望ましいが、面で力を受けたときに水平方向に加わる力の成分が垂直の成分よりも大きなものであれば良い。
　ベース２００の下部水平面の四隅には高さ調整可能な脚部が設けられており（図示せず）、ベース２００の重心はこれらの脚部に囲まれた範囲内に存在している。また、左右の構造物２３０、２４０の間は、大部分は、開放された空間となっており、この中にスライド機構３００が設置される。このように、ビーム部４１０、４２０は、工作機械１の両サイドから張り出すために、加工ヘッド６００の直下の空間を大きく空けることが可能となる。
　図２に戻り、ビーム４００は、左右の板状部の鉛直面２１０から前方上方に張り出すように左右に設けられたビーム部４１０、４２０と、左右のビーム間に渡された横桁部４３０を有しており、横桁部４３０の中央付近にワークを設定するテーブル４５０が設けられている。テーブル４５０は、回転駆動部４４０により鉛直な軸回りに回転可能である。横桁部４３０の上面は、ベース２００側に下方に向かって斜面状に形成されている。左右に設けられたビーム部４１０、４２０と横桁部４３０は剛性の高い構造物であるが、工作機械の用途によって変更されるオプションとなっている。左右のビーム部４１０、４２０とこれを渡す横桁部４３０により、加工ヘッド６００鉛直下の床面にまで達する空間６００（図４、５を参照）が設けられる。
　図４に、工作機械１の三面図を示す。本実施例においては、力のループはテーブル４５０を支える左右のビーム部４１０、４２０により２つに別れ（Ｐ、Ｑ）、ベース２００においては左右の構造物２３０、２４０の鉛直面２１０で夫々受けて、左右の構造物２３０、２４０が夫々大きな質量で支えている。そして、スライド機構３００にて合流し、加工ヘッド６００に達する。
　左右に離れた構造物２３０、２４０は、ビーム４００から分割された力Ｐ、Ｑを直接的にスライド機構３００に伝達する。ベース２００はその質量を左右に離れた構造物２３０、２４０に大きく持たせており、かつベース２００においては、構造物２３０、２４０は上下の鉛直部２１０、２２０の延長方向中心線が、各構造物２３０、２４０の中心線上に存在するようにされているので、力の伝達ロスが少なく材料の使用効率が良いという効果がある。スライド機構３００は、左右のガイドレール２２１間の幅により、加工ヘッドの動作からの反作用を支えるものであり、この幅が大きいほど安定性が増加するのであり、左右に離れた構造物２３０、２４０が効率よくこれを支える。
　また、ビーム４００のビーム部４１０、４２０は、ベース前方において、下から加工ヘッド６００の加工位置までせりあがった形状をしている。ビーム部４１０、４２０は、上面視（図４Ａ）においてＺ方向から互いに内側に角度Ｃにより伸びており、また、側面視（図４Ｃ）においてベース２００から水平方向に対して角度ｔにより、上方に向かってテーブル４５０へ伸びており、テーブル４５０までの距離を短くして剛性を高めている。
　前後動する加工ヘッド６００は、最終段のＺスライド３３０に搭載されているため、前後動による工作機械１の重心位置の変化は小さいものであって、ベースの四隅に設けられた脚部に囲まれた範囲内での位置変動となる。さらに、上下動するＹスライド３１０が第１段となっているため、重心は上下に移動するのみであり、重量物のベース２００を起立させた状態の工作機械１ではあるが、床面に対して安定したものとなる。
　尚、工作機械１が設置される床面に向けて、ビーム４００には、横桁部４３０の下部に支柱４３５が設けられ、工作機械１の重量を支えている（図１、図４Ｃ参照）。しかしながら、工作機械１の重量は、基本的にはベース２００側により支えられており、下部の鉛直面２１０の前方に設けられる支柱４３５は、予備的なものである。このような支柱を、左右のビーム部４１０または、及び４２０に設けても良い。
　図５に、本実施例の工作機械１に加工室７００を取付けた際の斜視図を示す。図５Ｂにおいては、加工室７００は破線にて描かれている。ベース２００の前方の下部鉛直面の上方には、加工室のベース側の主面７１０が設けられている。ベース側の主面７１０は、ベース２００の幅長さ及び上部の頂上を越える高さを持ち、加工ヘッド６００の上下左右動が可能なように大きく開口７１１が設けられている。開口７１１と加工ヘッド６００の間の間隙を覆うように、スライド板７１２が設けられている。このスライド板７１２は加工ヘッド６００の上下左右動に追従してスライドし、加工ヘッド６００から飛散する切り屑がスライド機構３００に入り込むのを防止する。
　加工室７００の主面７１０は、ベースの鉛直面の複数点で支持されている。加工室７００の左右側面７１３は、主面７１０側の側面７１３ａ、前方側の側面７１３ｂからなっており、ビーム４００のビーム部４１０、４２０の内側であって、主面７１０から前方に延長されている。
　加工室の左右側面７１３ａは、横桁部４３０のベース側手前までの側面であり、横桁部４３０の上下に渡って延長されている。一方、加工室の左右側面７１３ｂは、左右のビーム部４１０、４２０とこれを渡す横桁部４３０よりも上方であって、横桁部４３０の前方を超える長さまで、主面７１０から延長している。
　加工室７００の前面７１４は、横桁部４３０よりも上方において横桁部４３０よりも前方で左右側面７１３ｂを接続する面７１４ａと、横桁部４３０よりも下方において横桁部４３０のベース２００側手前で左右側面７１３ａに接続する面７１４ｂとからなっている。また、加工室７００は、横桁部４３０の上に横桁部４３０を覆うように通過し、かつテーブル４５０を加工室７００内に露出させる壁部７１５が設けられている。壁部７１５は、さらに、横桁部４３０の内側の面７１４ｂに連続している。壁部７１５は、横桁部４３０のベース側に下降する傾斜に沿って間隔を開けて傾斜しており、下降ヘッド６００による切り屑がすべり落ちやすいように、水平面に対してベース側に落ち込む傾斜を有している。図示はしないが、壁部７１５とテーブル４５０との間は、シールされている。加工室の上面は、天板７１６にて覆われている。
　これにより、加工ヘッド６００が上下左右前後動する主面７１０よりも前方の空間を密閉している。加工室７００の下方には、切り屑を集積するホッパー部が設けられる（図示せず）。ビーム部４１０、４２０及び横桁部４３０は、加工室７００の外側に置かれ、一方、テーブル４５０のワークが設定される面は加工室７００内に露出している。
　加工ヘッド６００が切削加工を行うと、切り屑は加工ヘッド６００の回転回りに飛散することになり、加工室７００内の加工ヘッド６００鉛直下の空間６００ａを伝わって落ちて行く。一部において、横桁部４３０を覆う壁部７１５の斜面を伝わって落ちて行くものもある。また、横桁部４３０の上に設けられた壁部７１５は、直接には横桁部４３０に接触しておらず、この部分に落ちた切り屑の熱が横桁部４３０に直接伝播することは無い。これは、左右のビーム部４１０、４２０についても同じであり、加工室７００の左右の側面７１３は、ビーム部４１０、４２０に対して直接的には接していないため、飛散した切り屑の熱は、ビーム部４１０、４２０に直接伝播することはない。
　上記のように、ビーム４００であるビーム部４１０、４２０と横桁部４３０は、ベース２００よりも質量が少ないものであるが、切り屑の熱影響を受けるものとはなっておらず、狂いは少ない。一方、ベース２００の下側には、ワークが加工ヘッド６００により切削されたときに生じる切り屑をベース後方へ搬送するための切り屑コンベアが設けられる（図示せず）。切り屑コンベアは加工室の最下部に位置される。切り屑コンベアは、工作機械１の後方Ｚ軸方向へ向けられている（Ｘ軸方向へ向けられることもある）。加工ヘッド６００によるワークの加工中には工具によるワークの切削を円滑とし且つ切削箇所を冷却するためにクーラントが供給されるが、このクーラントも切り屑と同様は加工室壁面を伝わって重力作用により落下し、ホッパー部の内方に落下する。
　本実施例のベース２００は、構造物２３０、２４０に重量を集中し、その間は横梁部２５０、２６０にて連結したものである。一方、左右のビーム部４１０、４２０は、互いの間隔は離されているものであるが、剛性の高い構造物２３０、２４０に支えられている。また、構造物２３０、２４０はＹ方向の案内レール２２１も支えているものであるので、ベース２００の構造物２３０、２４０は極めて集中的かつ直線的にビーム４００とスライド機構３００を支えている。このことは、ベース２００に用いる材料の質量と剛性を構造物２３０、２４０に集中すれば良い事となるため、材料の削減が図れることになる。ここにおいて、構造物２３０、２４０を鋳鉄或いは鋼の塊とする必要はなく、鋳造や鋼板溶接構造で中空な肉厚としてその構造で剛性を高めることができる。
　また、ビーム部４１０、４２０は、上下のガイドレール２２１の間隔まで空けることができるため、切り屑が落下する空間６００ａの開口を大きくすることができる。
　図６に他の実施例について説明する。本実施例の工作機械１０は、ベース２６０から加工ヘッド６００までのスライド機構の積層順が、Ｘスライド３４０、Ｙスライド３５０、Ｚスライドの順番となっている。他の構成は、先の実施例と同様である。
　Ｘスライド３４０は、縦長の矩形枠状をしている。左右の縦桁の背面には前記ベース２６０に敷設されたＸ軸方向に延びる上下のガイドレール２６１にそれぞれ係合する複数のガイドブロック３４４が装着されており、Ｘスライド３４０をベース２６０に対してＸ軸方向に摺動可能に支持する。また、Ｘスライド３４０の上側の横桁背面には、ベース２６０に装着されているサーボモータ２６２のネジ軸２６３に螺合されるナット体（図示せず）が設けられている。
　また、Ｘスライド３４０の前面側には左右の縦桁の前面にＹ方向に延びるガイドレール３４３ がそれぞれ敷設されている。Ｘスライド３４０の上部には、サーボモータ３４１が設置されており、Ｙ方向に伸びたネジ軸３４２を回転させる。
　Ｘスライド３４０の前面にはＹスライド３５０が取り付けられる。Ｙスライド３５０は、縦長の矩形状の前面板部３５１と、その前面板部３５１と一体に形成されその背面中央より後方に突出した上方に開口する断面Ｕ字状の箱枠部３５３とによって形成されている。
　Ｙスライド３５０の前面板部３５１の背面の４隅にはそれぞれＹ軸方向への複数のガイドブロック（図示せず）が装着されており、Ｘスライド３４０の縦桁の前面に敷設されているガイドレール３４３にそれぞれ係合され、Ｙ軸方向に摺動可能に支持されている。また、前面板部３５１の背面上部には、ナット体３５２が設けられており、ネジ軸３４２に螺合している。
　図７にベース２６０の斜視図を示す。ベース２６０は先の実施例のベース２００と同様、左右に起立した質量の大きい構造物２６５、２６６を持ち、かつこれらを横に渡した上下の横梁部２６７、２６８で結んだ形状をしている。横梁部２６７、２６８は、実施例のベース２００の横梁部２５０、２６０（図３）と比べて剛性の高い板状のものである。各横梁部２６７、２６８は、前方に第１の基準面となる鉛直な面２６４を有している。ベース２６０全体は、鋳造された一体の構造物である。左右の構造物２６５、２６６の下部には先のベース２００と同じ鉛直面２１０を持つ。先の実施例との相違は、上側の鉛直面２６４が横梁部２６７、２６８側に設けられていることである。横梁部２６７の鉛直面２６４は、横梁部２６８の鉛直面２６４と同一のＺ面内にあるが、鉛直面２６４の直下はｍだけＺ方向後ろ側に後退しており、サーボモータ２６２を収容できるようになっている。上下の鉛直面２６４はＸスライド３４０をＸ方向に案内するレール２６１が設けられている。
　本実施例においては、Ｘ方向のガイドレール２６１の両端部に構造物２６５、２６６が存在し、ここに、鉛直面２１０が提供されるため、先の実施例と同じように、左右の板状部の鉛直面２１０から前方上方に張り出すように左右ビーム部４１０、４２０を接続可能である。従って、ベース２００と同様に、ビーム部４１０、４２０は、左右のガイドレール２６１の端から端までの間隔まで空けることができるため、切り屑が落下する空間の開口を大きくすることができる。すなわち、左右のビーム部４１０、４２０とこれを渡す横桁部４３０により、加工ヘッド６００鉛直下の床面にまで達する空間６００ａを設けることができので、切り屑の排出が容易になる。
　図８に他の実施例の工作機械３０を示す。本実施例においては、ベース２７０が上下に分かれた構造となっている。下側のベース２７２は、先の実施例と同様、ビーム４６０のビーム部４６１、４６２を設置する鉛直面２１０を有する。尚、図８におけるビームは、先の実施例のビームとは、鉛直面からの張り出し方において相違する。すなわち、工作機械1または１０のビーム部４１０、４２０は、工作機械の中央に向けて張り出していたが、ビーム部４６１、４６２においては、Ｚ方向前方に向かって張り出している。これは、大きな長いワークに対応するものである。また、工作機械30が設置される床面に向けて、ビーム４６１、４６２には、下部に支柱４６４が設けられ、工作機械１の重量を支えている。しかしながら、工作機械１の重量は、基本的にはベース２７０側の下面により支えられており、下部の鉛直面２１０の前方に設けられる支柱４６４は、予備的なものである。
　下側のベース２７２は、両側の構造物を横梁部で結合する鋳造（或いは鋼板構造）された一体構成であり、正面視においてＨ字状の形状をしている。両側の構造物の上面２７３は、水平な面であり、上側のベース２７１を設置するものとなっている。上側のベース２７１は、下側のベース２７２の上面後ろ側に後退して設置される。
　図９は、上側のベース２７１とスライド構造３００を示す図である。ベース２７１は、正面視中央に貫通穴を有する横長の矩形枠状をしており、左右の断面四角形の縦桁部２７５，２７６の上、下両端部をそれぞれ横桁部２７３、２７４で互いに連結した構造である。両縦桁部２７５、２７６の正面は鉛直面２７７、２７８となっており、Ｙ軸方向に延びる左右のガイドレール２７９、２８０が設けられている。横桁部２７3にはＹ軸方向のネジ軸２８２を持つサーボモータ２８１が設けられている。Ｙスライド２８４、Ｘスライド２８５を介して、加工ヘッド６００を前後左右上下に稼動する。ベース２７１の底面２８３は、水平面となっており、ベース２７２の上面にボルトにより固定されることにより、一体としてのベース２７０となる。
　図１０に、さらに他の実施例による工作機械４０を示す。工作機械４０のビーム４７０は、ワークをＸ方向の軸Ｏを中心にテーブル４５５を回転可能にしているものである。ビーム部４７１、４７２は、図８の実施例と同様に、Ｚ方向前方に向かって張り出しており、その頂部において、左右のアーム４７５の一端により支えられている。アーム４７５の他端は、ベース２７１の縦桁の上部に固定されている。ここにおいて、アーム４７５とビーム部４７１、４７２の接続点と、アーム４７５とベース２７１の接続点とを結ぶ仮想線は、鉛直な線とのなす角度Ｒが鋭角となるようになっている。図中では、ベース２７１とアーム４７５にこの線を破線で示している。また、アーム４７５とビーム部４７１、４７２との接続点からビーム部４７１、４７２がベース２７２に接続する点を結ぶ仮想線と、鉛直な線とのなす角度ｒも鋭角である。図中では、これらの線をベース２７１とビーム部４７１、４７２に破線にて示している。ビーム部４７１の上端には、サーボモータ４７３が取付けられており、軸４７４をＯ軸回りに回転させる。これにより、テーブル４５５を左右方向の軸Ｏを中心に回転可能とする。
　図１１に工作機械４０に加工室を取付けた斜視図を示す。先に述べた実施例においては、テーブル４５０以外のビームの構成を加工室の外側に出すようにしていたが、工作機械４０においては、加工室の側壁４２には左右のビーム部４７１、４７２からの回転軸４７４が貫通する孔が設けられる。加工室の前壁４１は、テーブルの下方にまで延長され、正面下側の壁４３に連続している。正面下側の壁４３は、切り屑が落下しやすいように、ベース２７２側に傾斜し、切り屑の収集ホッパー４４に至る。従って、テーブル４５５においては、加工ヘッド６００の切削屑が降り注ぐことになるかもしれない。しかしながら、加工ヘッド６００から飛散する切り屑は、加工ヘッド６００を中心とした円周上に降り注ぐのであって、テーブル４５５へ降り注ぐ量は少ないこと、また、テーブル４５５自体が回転可能なものであるので、切り屑を堆積させないようにすることが可能である。
　ビーム部の張り出し形状について説明する。ビーム部の張り出し形状は、上面視において、３角形状（或いは台形状）にしたものと、４角形状としたものを示した。加工ヘッド６００は、テーブル４５０に対して上下左右前後に作用するものであるため、その反作用がビーム部、横梁部に加わるものとなる。
　工作機械３０（図８）においては、ベースの下側の鉛直面からビーム部がＺ方向前方に伸びており、ベースの鉛直面は、Ｚ方向に加わる応力に対向するものである。一方、工作機械１、１０（図１、６）においては、ベースの下側の鉛直面からビーム部がテーブルに向かって斜め前方に伸びている。
　図１２に、上面視におけるビームの形状を示す。図１２Ａのビーム４７０において、ビーム部４７１、４７２と横梁部とベース２７０とで四角形を形成している。テーブル４５０に働く力がＸ方向に働いたとするときのビームの変形をＫで示す。一方、図１２Ｂのビーム４００では、ベース２００の鉛直面から前方上方に向かって張り出した左右のビーム部を延長した線は、上面視において交わっている。この交わった点を頂点とした三角形が、２角の角度をＳとする二等辺三角形であるとき、テーブル４５０に同じ力が加わった場合の、ビーム４００の変形をＬで示す。図にても明らかなように、ビーム４００の形状の方が、テーブルに力が加わった時のビーム部の変形は少ない。いずれの、ビームもベースの両端から、張り出しているため、加工ヘッド６００の直下において、下まで続く大きな開口が開いている。
　上記実施例においては、加工ヘッドを前後動するＺスライドを最終段としたが、これを第１段としてもよい。具体的には、図８において、Ｚスライダ２８６の代わりに、ベース２７２の上面２７３にＺ方向のガイドレールを設けてベース２７１を前後動するコラムに変更するのである。この場合、前後動する質量が大きくなるため、工作機械の重心が四隅に設けた脚部に囲われた領域外に出ないように、重量設定する必要がある。
　図１３に、テーブル４５０が固定された工作機械を示す。横桁部４３０の中央付近にワークを設定する固定テーブル４５１が設けられている。横桁部４３０の上面は、ベース２００側に下方に向かって斜面状に形成されている。この工作機械においても、加工室を設置する場合は、固定テーブル４５１の側面４４１を境界として固定テーブル４５１の上面が加工室内に露出するものとする。図１の実施例と同様、ビーム部４１０、４２０と横桁部４３０は加工室の外側に設けられる。

Claims (11)

  1. 　ワークを切削加工する加工ヘッドと、
    前記加工ヘッドを水平前後方向に向けて上下左右前後動させるスライド機構と、
    　左右に立設した構造物を横梁部により接続した構造であって、前記スライド機構を案内するガイドレールを搭載する第１の基準面を有し、かつ左右それぞれの構造物の正面には第２の基準面を有するベースと、
    前記左右の第２の基準面の前方に設置され、加工ヘッドにより切削されるワークを支持するテーブルと、
    　前記左右の第２の基準面から前方に張り出し、前記テーブルを左右方向から保持するビームとを有することを特徴とする工作機械。
  2. 　前記左右に立設した構造物は、正面にさらに前記第１の基準面を有し、かつ前記構造物は前後方向に第１及び第２の基準面の幅よりも長い奥行きを持つことを特徴とする請求項１の工作機械。
  3. 　前記各構造物は、前記第１の基準面が第２の基準面よりも前後方向奥側に設けられていることを特徴とする請求項２の工作機械。
  4. 　前記スライド機構は、前記第1の基準面に対して上下左右前後動を行う駆動系を前記基準面から加工ヘッドまで積層したものであり、加工ヘッドを前後動させる駆動系が最上層に積層されることを特徴とする請求項１の工作機械。
  5. 　前記構造物は左右に渡した少なくとも２本の横桁により接続され、前記第１の基準面は上下の横梁部の正面に設定され、前記ガイドレールは前記第１の基準面の長さ方向に沿って延長されており、前記スライド機構は左右動を行う駆動系を最下層に積層されることを特徴とする請求項４の工作機械。
  6. 　前記左右の構造物は面に水平な面に前記第１の基準面を有し、前記スライド機構は上下動を行う駆動系を最下層に積層されることを特徴とする請求項１の工作機械。
  7. 　前記ビームは、前記第２の基準面から前方に向かって張り出した左右のビーム部と、左右のビーム部の先端を接続する横桁部とを有し、前記テーブルは横桁部上に設置されていることを特徴とする請求項１の工作機械。
  8. 　前記工作機械はさらに加工室を有し、加工室は、ベース側の主面と、前記左右のビーム部の内側の左右側面と、前記テーブル前方から、前記テーブルを加工室内に露出させて横桁部上を通過し横桁部の内側下方へと至る壁面を有することを特徴とする請求項7の工作機械。
  9. 　前記第２の基準面から前方上方に向かって張り出した左右のビーム部が、上面視においてその延長線が交わるように、ベースから張り出していることを特徴とする請求項7の工作機械。
  10. 　前記ベースと前記ビーム部の上端部とを接続するアームを左右に有し、接続点を結ぶ先は、鉛直な線に対して鋭角なるものであることを特徴とする請求項7の工作機械。
  11. 　前記ベースの第2の基準面前方であって、工作機械が設置される床面へ向けて支柱が設けられていることを特徴とする請求項７の工作機械。
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