JP4904961B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

この発明は、旋盤等の工作機械に関する。

従来、工作機械において、主軸を水平とした横型と、主軸を垂直とした立型のものとがある。旋盤では、各種の観点から、横型が主流となっている。
横型の旋盤として、主軸と平行なタレット中心を持つタレット刃物台を、送り台を介して主軸の側方に設置し、タレット刃物台を送り台により、主軸に対する切込み方向に移動を可能としたものがある（例えば特許文献１）。送り方向の移動は、送り台を２段積みとして上側送り台の軸方向の進退により行うようにしている。
この他に、タレット中心を水平でかつ主軸と垂直な方向に設置したものや、刃物台をベッドの傾斜面上にその傾斜方向に沿って移動可能に設置したもの（例えば特許文献２）等がある。特許文献２の工作機械は、対向２軸旋盤であって、片方の主軸は位置固定としてタレット刃物台を直交２軸方向に移動させるようにしており、もう片方の主軸は軸方向に進退可能とし、タレット刃物台は１方向の進退のみを行うようにしている。
特許第２６０６５１１号公報 特許第３２０６１５４号公報

上記従来の横形の工作機械は、いずれも、主軸に支持されたワークに対して送り方向および切り込み方向の２軸方向の工具移動をさせる構成として、刃物台を直交２軸方向に移動自在とするか、主軸を軸方向に移動可能として刃物台を１軸方向のみ移動自在としている。しかし、刃物台の移動が、水平方向、あるいは傾斜方向であるため、平面視において刃物台の移動のための空間が必要となる。
そのため、従来の横型の工作機械では、いずれも、主軸と刃物台系との構成部分が占める平面視での大きさは、これら主軸および刃物台系の大きさに加えて、刃物台等の移動を許容するための空間が必要となる。これにより占有床面積が大きくなり、工作機械を工場に多数台設置するときに、大きな設置面積が必要となる。

この発明の目的は、横型の工作機械において、設置面積を極小とでき、また振動の影響が少なくなり、加工精度，加工品質面においても優れたものを提供することである。
この発明の他の目的は、構成の簡易化を図ることである。
この発明のさらに他の目的は、保守作業の簡易化を図ることである。

この発明の工作機械は、前後方向に沿う軸心を有し前後方向に移動自在な主軸と、正面側である主軸の前方に位置し、上下方向に移動自在な刃物台とを備える。
この構成によると、刃物台を上下方向に移動自在としたため、刃物台の移動空間を得るための占有床面積が不要で、設置面積を小さくできる。この場合に、主軸の前方に刃物台を配置したため、工作機械の横幅が小さくでき、刃物台の移動のための床面積が不要なことと相まって、工作機械の横幅を極小とできる。そのため、工場内に多数の工作機械を横並びに設置する場合に、並び幅が小さくできる。
また、加工のためには工具の直交２軸方向の移動が必要であるが、主軸を前後方向に移動自在として一軸方向の移動を分担させ、刃物台は上下方向のみに移動自在としたため、刃物台を直交２軸方向に移動自在とするために、送り台を２段積み構成としたものに比べて、刃物台と主軸間の精度や剛性が高くなる。そのため、振動の影響が少なくなり、加工精度，加工品質面においても優れたものとなる。

ベッドを、一対の対向する側面板部と、両側の側面板部の上端間に渡りこの側面板部の後部に設けられた上面板部と、前記両側の側面板部の前端間に設けられた正面板部とを有する箱型状とし、前記主軸はベッドの前記上面板部上に設置し、前記刃物台はベッドの前記正面板部に設置する。
このようにベッドを箱型状とすることで、主軸を前後方向に移動自在とし、かつ刃物台を上下方向に移動可能な構成とするにつき、簡素な構成とできる。

このような箱型状のベッドを用いた場合に、刃物台は正面板部の内側に配置され、刃物台を駆動する昇降駆動機構は正面板部の外側に配置されたものとする。
この構成の場合、刃物台を駆動する昇降駆動機構が正面板部の外側にあることで、保守作業が簡単に行える。刃物台は正面板部の内側にあり、切粉の発生空間に位置するが、昇降駆動機構が正面板部の外側であるため、切粉の発生空間から正面板部によって遮断され、昇降駆動機構が切粉やクーラントの影響を受け難いという利点も得られる。

この発明の工作機械は、前後方向に沿う軸心を有しこの前後方向に移動自在な主軸と、正面側である主軸の前方に位置し、上下方向に移動自在な刃物台とを備えるため、横型の工作機械でありながら、設置面積を極小とでき、また振動の影響が少なくなり、加工精度，加工品質面においても優れたものとなる。
ベッドを、一対の対向する側面板部と、両側の側面板部の上端間に渡りこの側面板部の後部に設けられた上面板部と、前記両側の側面板部の前端間に設けられた正面板部とを有する箱型状とし、前記主軸はベッドの前記上面板部上に設置し、前記刃物台はベッドの前記正面板部に設置した場合は、構成が簡易化される。
この箱型状のベッドとする場合に、刃物台を前記正面板部の内側に配置し、前記刃物台を駆動する昇降駆動機構を前記正面板部の外側に配置した場合は、保守作業の簡易化の利点も得ることができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この工作機械Ａは、タレット式の旋盤からなり、ベッド１上に、主軸２を支持した可動の主軸台３が前後方向（Ｚ軸方向）に進退自在に設置され、正面側となる主軸２の前方に位置して、タレットからなる刃物台４が、上下方向（Ｘ軸方向）に移動自在に設置されている。刃物台４は、主軸３の軸心Ｏよりも下方に設置される。主軸２は前後方向（Ｚ軸方向）を向いており、前端に主軸チャック２ａが設けられている。これら主軸２および刃物台４により、加工手段５が構成れる。

ベッド１は、一対の対向する側面板部１ａと、これら側面板部１ａの上端間に渡りこの側面板部１ａの後部に設けられた上面板部１ｂと、前記両側の側面板部１ａの前端間に垂直に立ち上がって設けられた正面板部１ｃとを有する箱型状とされている。ベッド１の上面板部１ｂの前端からは、中間立板部１ｄが立ち下がって延び、中間立板部１ｄの下端は底板部１ｅに続いている。中間立板部１ｄは、下部が後退するように傾斜しており、中間立板部１ｄと底板部１ｅとが続く箇所は、断面円弧状の曲面板状となっている。ベッド１の中間立板部１ｄと正面板部１ｃとの間の空間２６は、刃物台４が位置する加工空間であって切粉排出空間となる。

ベッド１の底板部１ｅよりも下方の部分となるベッド下部は、左右両端付近の部分が脚部１ｆ（図３）となり、これら脚部１ｆの間がクーラントタンク配置空間６となる。脚部１ｆは、ベッド１の前後方向に全長に渡って延びており、一対の対向する脚部側板１ｆａと、これら脚部側板１ｆａの下端間に渡る脚部底板１ｆｂとでなる。

図１，図２において、主軸台３は、ベッド１の上面板部１ｂ上に主軸案内手段７を介して前後方向に進退自在に設置されている。主軸案内手段７は、主軸台３の左右両側で前後方向に延びて設けられた一対の前後案内レール７ａと、各前後案内レール７ａ上を前後に移動自在な被案内体７ｂとでなり、被案内体７ｂは直動転がり軸受等からなる。前後案内レール７ａは、ベッド１の上面板部１ｂ上に設けられた左右の案内手段支持台８の上に設置されている。被案内体７ｂは、主軸台３の左右両側面に突出して設けられた張出片３ａの下面に取付けられており、左右の前後２箇所ずつに設けられている。張出部３ａの高さ位置は、主軸２の軸心と略同じ高さ位置とされている。
主軸台３は、主軸２を回転自在に支持する軸受と、主軸２を回転させる主軸モータ（図示せず）を内蔵し、後部にチャック２ａを開閉する駆動装置９が設置されている。

主軸台３を前後移動させる前後移動機構１０は、主軸台３の下方に位置して、ベッド１の上面板部１ｂ上に設置されている。前後移動機構１０は、主軸台３の下方でベッド１に設置された主軸進退駆動モータ１１と、ボールねじ１２とからなる。ボールねじ１２はそのねじ軸がベッド１に回転自在に設置されて主軸進退駆動モータ１１のモータ軸に連結され、ナットが主軸台３の下面に取付けられている。なお、前後移動機構１０はリニアモータであっても良い。

刃物台４はタレットからなり、外周面の複数箇所にバイトや回転工具等の工具３２が取付けられる。刃物台４は、昇降台１３に回転自在に設置され、昇降台１３に内蔵された割出用のモータ（図示せず）により、任意の工具３２が主軸２との対応位置である上端位置に割出可能である。刃物台４の回転軸心Ｏ２は、主軸２側が上向きとなるように、若干傾斜させてある。

昇降台１３は、ベッド１の正面板部１ｃに昇降案内手段１５を介して昇降自在に設置され、正面板部１ｃの外部に設置された昇降駆動機構１６により昇降させられる。ベッド１の正面板部１ｃは、中央に上下に延びる開口１７を有していて、昇降台１３は、この開口から正面板部１ｃの外面に突出した箇所で、前記昇降案内手段１５による案内、および昇降駆動機構１６による駆動伝達が行われる。

昇降案内手段１５は、一対の昇降案内レール１５ａと、各昇降案内レール１５ａ上を前後に移動自在な被案内体１５ｂとでなり、被案内体１５ｂは直動転がり軸受等からなる。昇降案内レール１５ａは、ベッド１の正面板部１ｃの外面に、前記開口１７の両側で上下に延びて設けられている。被案内体１５ｂは、昇降台１３の左右両側に突出した張出部１３ａに取付けられており、左右の上下２箇所ずつに設けられている。

昇降移動機構１６は、正面板部１ｃの外面に設置された昇降用モータ１８と、ボールねじ１９とからなる。ボールねじ１９は、そのねじ軸が正面板部１ｃに回転自在に設置されて昇降用モータ１８のモータ軸に連結され、ナットが昇降台１３の正面に取付けられている。昇降駆動機構１６は、リニアモータであっても良い。

昇降移動機構１６および昇降案内手段１５は、ベッド１の正面板部１ｃの外周の全周から前方に突出した囲壁部１ｇの突出幅内に収められている。

ベッド１上の主軸台３を設置した上方空間は、機体カバー１９で覆われている。機体カバー１９は、ベッド１の上面板部１ｂよりも前側の部分が前面扉２０とされ、前面扉２０には内部の覗き用の窓２１が設けられている。
ベッド１の背面に沿って、この工作機械を制御する制御盤２２が設置されている。制御盤２２は、ベッド１に取付部材（図示せず）を介して取付けられたものであっても、また支持台（図示せず）を介して床面上に設置されたものであっても良い。

ベッド１の下部には、このベッド１を載置する床面Ｆから浮き上がり状態でクーラントタンク２５が取付けられている。ベッド１の下部は、上記のように、左右両側の部分を脚部１ｆとしてあり、これら脚部１ｆの間の空間６が、クーラントタンク２５の配置空間となる。クーラントタンク２５は、ベッド１の前後方向に延びる概ね直方体状の箱型状であり、脚部１ｆ間の空間６内が略埋まる断面寸法とされている。

クーラントタンク２５は、ベッド１の前端から後端まで延び、さらにベッド後方と突出している。クーラントタンク２５の後端には、内部のクーラントを循環させる循環用モータ２７が設けられている。ベッド１の正面板部１ｃと中間立板部１ｄの間の空間となる切粉排出空間２６は、下面が開放されていて、クーラントタンク２５の上記切粉排出空間２６に対応する部分は、上面が開放されている。

クーラントタンク２５のベッド１への取付けは、例えば、クーラントタンク２５の複数箇所に設けた被取付片（図示せず）を、ベッド１の底板部１ｅの下面、あるいはベッド１の両側の脚部１ｆにボルト・ナット等の締結部材（図示せず）を介して行われる。クーラントタンク２５のベッド１への取付けは、吊り下げ状態に行うようにしても良く、またベッド１の両側の脚部１ｆ間に渡り、あるいは脚部１ｆから内側へ突出して設けた支持部材（図示せず）状に載せるようにしても良い。

クーラントタンク２５の内部には、チップコンベア２８が設けられている。チップコンベア２８は、油を通過して切粉の通過を阻止する網または孔付きベルト等からなる無端のコンベア回動体２９を、コンベアケース３０内にローラ等のガイド３１を介して回動移動自在に設けものである。コンベア回動体２９は、チップコンベア２８の後端に設けられたコンベア駆動モータ３１により回動駆動される。チップコンベヤ２８のコンベアケース３０は、ベッド１の上記切粉排出空間２６と対応する部分は、上面が開放されている。チップコンベア２８は、ベッド１から後方に突出した部分が上方へ傾斜する傾斜部２８ａとされ、傾斜部２８ａの上端からコンベア回動体２９の切粉を外部に排出する。

このチップコンベア２８は、クーラントタンク２５を介して、または直接に、ベッド１に取付けられる。この実施形態では、チップコンベア２８は、クーラントタンク２５の内部の底面上に載せて設置し、このチップコンベア２８を載せた状態でクーラントタンク２５をヘッド１に取付けている。

図４は、この実施形態の工作機械Ａを、複数台横並びに配列して設置した状態を示している。

この構成の工作機械Ａは、主軸台３の前後移動と、刃物台４の上下移動とにより、主軸２に支持されたワーク（図示せず）に対して工具３２の送り方向および切り込み方向の移動が与えられ、加工が行われる。

この工作機械Ａによると、刃物台４を上下方向に移動自在としたため、刃物台４の移動空間を得るための占有床面積が不要で、設置面積を小さくできる。この場合に、主軸２の前方に刃物台４を配置したため、この点からも工作機械Ａの横幅が小さくできる。そのため、刃物台４の移動のための床面積が不要なことと相まって、工作機械Ａの横幅を極小とできる。したがって、例えば図４に示すように、工場内に多数の工作機械Ａを横並びに設置する場合に、並び幅が小さくできる。この実施形態では、タレット式の刃物台４の中心Ｏ２を前後方向に傾斜させているため、主軸２の前方に刃物台４を設置しながら、工作機械Ａの前後方向の寸法についても、コンパクト化される。

また、主軸２を前後方向に移動自在として一軸方向（Ｚ軸方向）の移動を分担させ、刃物台４は上下方向のみに移動自在としたため、つまり各軸毎に単独でベッド１上に設置したため、従来の刃物台４を直交２軸方向に移動自在とするために、送り台を２段積み構成としたものに比べて、刃物台４と主軸２間の剛性が高くなる。そのため、振動の影響が少なくなり、加工精度，加工品質面において優れたものとなる。従来の送り台を２段積み構成としたものに比べて、精度自体も優れたものとなる。刃物台４の昇降時の慣性力は、ベッド１における剛性の大きい垂直断面で受けるため、つまり正面板部１ｃで受けるため、これによっても振動の影響が少なくなる。

ベッド１は、箱型状とし、切粉排出空間２６の前方に正面板部１ｃを有するものとしたため、主軸２を前後方向に移動自在とし、かつ刃物台４を上下方向に移動可能な構成とするにつき、簡素な構成とできる。
また、このような箱型状のベッド１を用いているが、刃物台４は正面板部１ｃの内側に配置し、刃物台４を駆動する昇降駆動機構１６は正面板部１ｃの外側に配置したため、機械の外部から昇降駆動機構１６の保守が行える。そのため、保守作業が簡単に行える。刃物台４は正面板部１ｃの内側にあり、切粉発生空間２６内に位置するが、昇降駆動機構１６が正面板部１ｃの外側であるため、切粉の発生する切粉排出空間２６から正面板部１ｃによって遮断され、昇降駆動機構１６が切粉やクーラントの影響を受け難いという利点も得られる。

さらにこの工作機械Ａは、正面扉２０が刃物台４の上方に位置するため、刃物台４に対する工具取り替え等の保守作業も容易に行える。ベッド１は箱型形状とされ、その内部に切粉排出空間２６を有し、この切粉排出空間２６から後方に延びるチップコンベア２８を設けたため、切粉の排出も効果的に行え、また工作機械Ａを複数台横並びに配列するにつき、チップコンベア２８が配列の邪魔とならず、並び幅を狭くすることができる。

また、この工作機械Ａによると、クーラントタンク２５が床面Ｆから浮き上がり状態でベッド１に取付けられているため、ベッド１の質量に、クーラントタンク２５およびその中のクーラントの質量が加わる。そのため、刃物台４の移動時の振動や、加工時の切削振動などがベッド１で吸収され易く、耐振動性が向上する。これにより、振動に伴う騒音が低下され、また振動による加工品質の低下が緩和されて、加工品質が向上する。この実施形態では、チップコンベア２８をクーラントタンク２５内に配置してベッド１に取付けているため、チップコンベヤ２８の質量も、ベッド１の質量として加わる。そのため、ベッド１の質量がより一層大きくできて、耐振動性をより強化することができる。
クーラントタンク２５の配置については、ベッド１の下の脚部１ｆの間をクーラントタンク配置空間２６としたため、クーラントタンク２５の設置に余分な空間が不要で、工作機械Ａの全体のより一層のコンパクト化が図れる。また、クーラントタンク２５は、ベッド１の脚部１ｆ間に配置するため、クーラントタンク２５の挿脱や設置が簡単に行えるという利点がある。

なお、上記実施形態は、旋盤に適用した場合につき説明したが、この発明は、研削盤等にも適用することができる。

この発明の一実施形態にかかる工作機械の破断側面図である。 同工作機械の平面図である。 同工作機械の正面図である。 同工作機械を複数台並設した状態を示す正面図である。

符号の説明

１…ベッド
１ａ…側面板部
１ｂ…上面板部
１ｃ…正面板部
１ｄ…中間立板部
１ｅ…底板部
１ｆ…脚部
２…主軸
３…主軸台
４…刃物台
５…加工手段
６…クーラントタンク配置空間
７…主軸案内手段
９…チャック開閉駆動装置
１０…前後移動機構
１３…昇降台
１５…昇降案内手段
１６…昇降駆動機構
１７…開口
２５…クーラントタンク
２８…チップコンベア
Ａ…工作機械
Ｆ…床面
Ｏ…主軸の軸心
Ｏ２…刃物台の回転軸心

Claims (1)

1. 前後方向に沿う軸心を有しこの前後方向に移動自在な主軸と、正面側である主軸の前方に位置し、上下方向に移動自在な刃物台とを備え、ベッドを、一対の対向する側面板部と、両側の側面板部の上端間に渡りこの側面板部の後部に設けられた上面板部と、前記両側の側面板部の前端間に設けられた正面板部とを有する箱型状とし、前記主軸はベッドの前記上面板部上に設置し、前記刃物台はベッドの前記正面板部に設置し、前記刃物台は前記正面板部の内側に配置され、前記刃物台を駆動する昇降駆動機構は前記正面板部の外側に配置された工作機械。

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