特許 6774343 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774343

(24)【登録日】2020年10月6日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23B 39/16 20060101AFI20201012BHJP

   B23Q 1/48 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   B23B39/16 Z

   B23Q1/48 C

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-9567(P2017-9567)

(22)【出願日】2017年1月23日

(65)【公開番号】特開2018-118328(P2018-118328A)

(43)【公開日】2018年8月2日

【審査請求日】2019年3月20日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 展示会名 インターナショナル マニュファクチャリング テクノロジーショー （アイエムティーエス２０１６）、展示日 平成２８年９月１３日 （日本時間）

(73)【特許権者】

【識別番号】000132161

【氏名又は名称】株式会社スギノマシン

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】小杉 将人

(72)【発明者】

【氏名】池田 吉隆

(72)【発明者】

【氏名】押田 淳

【審査官】 久保田 信也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０２３９３６９６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０６２９０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−０９３７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３３１４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０２６５１９７５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３０７７１２８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４０１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１５３３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２０７０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−００９２０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ３９／００ − ３９／２８

Ｂ２３Ｂ ４９／００ − ４９／０６

Ｂ２３Ｑ １／００ − １／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械であって、
架台と、
前記架台に設けられた加工テーブルと、
前記架台に設けられた主軸頭と、
前記加工テーブルと前記主軸頭とを相対的に移動させる移動装置と、
前記主軸頭に鉛直方向に設けられた少なくとも１つの鉛直方向主軸と、
前記主軸頭に水平方向に設けられた少なくとも１つの水平方向主軸と、を備え、
前記主軸頭は、
垂直方向に延びて設けられた鉛直プレートと、
前記鉛直プレートの上部から前記加工テーブル側に水平方向に延びて設けられた水平プレートと、を有し、
前記鉛直方向主軸は、前記水平プレートに設けられ、
前記水平方向主軸は、前記鉛直プレートに設けられており、
前記鉛直プレートと前記水平プレートとで、前記鉛直方向主軸および前記水平方向主軸に直交する方向から見て逆Ｌ字状を成しており、
前記移動装置は、前記鉛直プレート、前記水平プレート、前記鉛直方向主軸および前記水平方向主軸を一体として移動させる、
工作機械。

【請求項2】

請求項１の工作機械であって、
前記移動装置は、前記加工テーブルに対して前記主軸頭を上下方向、左右方向および前後方向に移動させる、
工作機械。

【請求項3】

請求項１または請求項２の工作機械であって、
前記少なくとも１つの鉛直方向主軸は、前記鉛直方向主軸および前記水平方向主軸に直交する配列方向に所定の間隔をあけて設けられた複数の前記鉛直方向主軸であって、
前記少なくとも１つの水平方向主軸は、前記配列方向に沿って前記間隔と同一の間隔をあけて設けられた、前記鉛直方向主軸と同数の前記水平方向主軸であって、
前記加工テーブルは、前記配列方向に沿って前記間隔と同一の間隔をあけて、加工対象物を固定する載置台を備えている、
工作機械。

【請求項4】

請求項３の工作機械であって、
前記複数の鉛直方向主軸および前記複数の水平方向主軸は、それぞれ前記配列方向に沿って交互に並んで設けられている、
工作機械。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれか１項の工作機械であって、
前記加工テーブルは、
前記架台に対して鉛直方向又は水平方向の回転軸回りに回転自在に設けられる載置台と、
前記載置台を回転させる駆動モータと、を有する、
工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の穴加工を効率よく行うために、複数の主軸に工具を装着した多軸ボール盤が知られている（例えば、特許文献１）。一般に、多軸ボール盤は、複数の主軸で同時に複数の穴加工を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１６６２９２号公報（図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一つの加工対象物に対して、多方向からの穴加工を行う場合、複数の多軸ボール盤を用いるか、又は加工テーブルに対して、加工対象物を、その向きを変えて設置し直す必要があった。本発明は、一つの加工対象物を一度設置すれば、複数の方向からの穴加工を行う工作機械を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題に鑑みて、代表的な本発明は、工作機械であって、架台と、前記架台に設けられた加工テーブルと、前記架台に設けられた主軸頭と、前記加工テーブルと前記主軸頭とを相対的に移動させる移動装置と、前記主軸頭に鉛直方向に設けられた少なくとも１つの鉛直方向主軸と、前記主軸頭に水平方向に設けられた少なくとも１つの水平方向主軸と、を備え、前記主軸頭は、垂直方向に延びて設けられた鉛直プレートと、前記鉛直プレートの上部から前記加工テーブル側に水平方向に延びて設けられた水平プレートと、を有し、前記鉛直方向主軸は、前記水平プレートに設けられ、前記水平方向主軸は、前記鉛直プレートに設けられており、前記鉛直プレートと前記水平プレートとで、前記鉛直方向主軸および前記水平方向主軸に直交する方向から見て逆Ｌ字状を成しており、前記移動装置は、前記鉛直プレート、前記水平プレート、前記鉛直方向主軸および前記水平方向主軸を一体として移動させる。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、鉛直方向主軸と水平方向主軸が設けられているため、加工対象物に対してワンチャックで２方向からの加工ができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の工作機械の前方からの斜視図を示す。

【図2】図１のＩＩ方向からみた主軸頭の主要な構成を示す。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す。

【図4】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図を示す。

【図5】第１実施形態の主軸頭の一部分解図を示す。

【図6】第１実施形態の工作機械における最大の加工対象物４を工具５が加工する様子を示す前方から見た図である。

【図7】第２実施形態の工作機械の前方からの斜視図を示す。

【図8】図７のＶＩＩＩ方向から見た主軸頭の主要な構成を示す。

【図9】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、２つの非限定的な実施形態について説明する。
（第１実施形態）

【0009】

図１を参照して、本実施形態の工作機械１について説明する。図１は工作機械１の主要な構成を示し、鉛直方向主軸２５の駆動装置等の細部の構成（図３参照）を省略している。
工作機械１は、架台１１と、加工テーブル１２と、主軸頭２３と、加工テーブル１２に対して主軸頭２３を相対的に移動する移動装置１０と、を備えている。主軸頭２３には、少なくとも１（本実施形態では４）の鉛直方向主軸２５と、少なくとも１（本実施形態では４）の水平方向主軸３３３を有する。

【0010】

架台１１の前方に、加工テーブル１２が設けられている。加工テーブル１２には、少なくとも１の加工対象物４が固定できる。好ましくは複数（本実施形態では４つ）の加工対象物４が固定される。複数の加工対象物４が設けられるときは、所定の配列方向である左右方向に１列に加工対象物４が等しい間隔３５を開けて並べられる。
ここで、所定の配列方向は、鉛直方向主軸２５および水平方向主軸３３３に直交する方向であり、本実施形態では左右方向として例示する。

【0011】

好ましくは、加工テーブル１２には、鉛直方向の回転軸３を中心に回転可能に設けられた載置台１２１が設置される。加工テーブル１２は、サーボモータである駆動モータ１２２を有している。駆動モータ１２２には、駆動側の歯付プーリ１２３Ａが固定される。載置台１２１は、加工テーブル１２に回転可能に軸支される。載置台１２１には、従動側の歯付プーリ１２３Ｂが固定されている。２種類の歯付プーリ１２３Ａ，１２３Ｂの間には、無端歯付ベルト１２３Ｃが張られている。駆動モータ１２２の動力は、歯付プーリ１２３Ａ，１２３Ｂおよび無端歯付ベルト１２３Ｃにより載置台１２１に伝達される。なお、伝達機構は、本実施形態のようなベルト伝達機構に替えて歯車伝達機構（不図示）を利用できる。

【0012】

載置台１２１は、加工対象物４を把持するためのコレットチャック、３つ爪クランプその他のクランプ装置１２８を備えている。加工対象物４は、それぞれのクランプ装置１２８によって、載置台１２１に固定される。

【0013】

加工テーブル１２には、回転軸３と平行な方向に駆動できる流体圧シリンダ１２４を設けても良い。この場合、流体圧シリンダ１２４に回転軸３と垂直方向に延びるクランプアーム１２６を設ける。そして、クランプアーム１２６の先端に、クランプ体１２７が回転軸３を中心として回転可能に設けられる。流体圧シリンダ１２４が伸びたときに、クランプ体１２７は、加工対象物４をアンクランプする。流体圧シリンダ１２４が縮んだときに、クランプ体１２７は、加工対象物４をクランプする。そして、クランプ体１２７は、加工対象物４、載置台１２１と一体として回転軸３のまわりに回転する。このようなクランプ装置１２８としては、適宜種々のクランプ装置、例えば特開２０１５−１８２１４９号の装置を利用できる。

【0014】

なお図１では、回転軸３は鉛直方向に設けられているが、回転軸３を水平方向に設けても良い。加工テーブル１２は、架台１１上に垂直方向のまわりに回転するように設けられたターンテーブル上に設けても良い。また、加工テーブル１２は、テーブル交換装置によって交換可能に設けられても良い。

【0015】

載置台１２１のみで十分に加工対象物４を固定できるときは、クランプアーム１２６、流体圧シリンダ１２４を設けることを要しない。

【0016】

以下の説明では、前後方向奥行き方向をＺ軸、左右方向右向きをＸ軸、上下方向下向きをＹ軸と表記する場合がある。勿論、軸名称はこの例に限定される趣旨ではない。

【0017】

移動装置１０は、主軸頭２３をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動装置１０Ａと、主軸頭２３をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動装置１０Ｂと、主軸頭２３をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動装置１０Ｃと、を含む。

【0018】

Ｘ軸移動装置１０Ａは、Ｚ軸移動装置１０Ｂを左右方向に移動させる左右方向直線ガイド１５と、左右方向直線ガイド１５上を摺動するガイドブロック１５ａと、左右方向移動サドル１８と、左右方向駆動装置１３と、を含む。
具体的には、架台１１の後方寄り、架台１１の上面には、２本の左右方向直線ガイド１５が左右方向に平行に設けられている。左右方向直線ガイド１５上には、ガイドブロック１５ａを介して左右方向移動サドル１８が左右方向に移動可能に設けられている。架台１１には、左右方向移動サドル１８を駆動する左右方向駆動装置１３が設けられている。
かかる構成により、Ｘ軸移動装置１０Ａは、Ｚ軸移動装置１０Ｂを左右方向に移動させることで、Ｚ軸移動装置１０Ｂに載置された移動コラム２０を左右方向に移動させる。

【0019】

Ｚ軸移動装置１０Ｂは、前後方向直線ガイド１９と、前後方向直線ガイド１９上を摺動するガイドブロック１９ａと、前後方向駆動装置１７と、を含む。
具体的には、左右方向移動サドル１８の上面には、２本の前後方向直線ガイド１９が前後方向に平行に設けられている。前後方向直線ガイド１９には、ガイドブロック１９ａを介して移動コラム２０が前後方向に移動可能に設けられている。左右方向移動サドル１８の上面には、移動コラム２０を駆動する前後方向駆動装置１７が設けられている。

【0020】

Ｙ軸移動装置１０Ｃは、移動コラム２０上に設けられる。Ｙ軸移動装置１０Ｃは、上下方向直線ガイド２１と、上下方向直線ガイド２１に沿って摺動するガイドブロック２１ａ（図４参照）と、上下方向駆動装置２２と、を含む。
具体的には、移動コラム２０の正面には、上下方向に平行に２本の上下方向直線ガイド２１が設けられている。上下方向直線ガイド２１には、ガイドブロック２１ａ（図４参照）を介して主軸頭２３が上下方向に移動可能に設けられている。移動コラム２０の前面側には、主軸頭２３を上下方向に駆動する上下方向駆動装置２２が設けられている。

【0021】

左右方向駆動装置１３、前後方向駆動装置１７および上下方向駆動装置２２は、それぞれいわゆるサーボモータ・ボールねじ機構又はリニアモータ機構が用いられる。図３に示すように、上下方向駆動装置２２は、駆動源となるサーボモータ２２ａと、サーボモータ２２ａに連結されたボールねじ２２ｂと、ボールねじ２２ｂに螺合されたボールナット２２ｃと、を備えている。ボールナット２２ｃは、主軸頭２３の背面に固定されている。左右方向駆動装置１３、および前後方向駆動装置１７は、上下方向駆動装置２２と同様の構成であるため、重複する詳細な説明は省略する。

【0022】

主軸頭２３は、加工テーブル１２に対して相対的に、前後、左右、上下方向に自在に移動できる。本実施形態では、工作機械１は、固定された加工テーブル１２と、前後、左右、上下方向に移動できる主軸頭２３を持つ。このような軸構成は、特に、加工テーブル１２をターンテーブル上に配置した場合に好適である。

【0023】

なお、本実施形態においては、Ｘ軸移動装置１０Ａ上にＸ軸方向に移動可能にＺ軸移動装置１０Ｂを設けて、Ｚ軸移動装置１０Ｂ上にＺ軸方向に移動可能に移動コラム２０を設け、移動コラム２０上にＹ軸方向に移動可能に主軸頭２３を設けたが、これに限定されない。例えば次のように構成できる。架台１１前方に、前後方向（Ｚ軸方向）、左右方向（Ｘ軸方向）に移動できるように加工テーブル１２を設ける。更に架台１１後方に固定された移動コラム２０を設け、移動コラム２０上に上下方向（Ｙ軸方向）に移動できる主軸頭２３を設けても良い。主軸頭２３のサイズ、加工テーブル１２の設置方法に応じて、自由に軸構成を選択できる。

【0024】

工作機械１は、移動コラム２０を設け、移動コラム２０に上下方向に移動できる主軸頭を備えている。このため、本実施形態によれば、幅が狭い小型の工作機械１を提供できる。

【0025】

図２及び図３に従って、主軸頭２３について説明する。図２は図１のＩＩ方向からみた図であり、主軸モータ等の主軸駆動装置の細部の構成を一部省略している。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す。
主軸頭２３は、垂直方向に延びて設けられた鉛直プレート２３１と、水平プレート２３２を有している。水平プレート２３２は、鉛直プレート２３１の上方に、鉛直プレート２３１の前記加工テーブルの方向に水平に延びて設けられている。そのため、主軸頭２３は、横方向から見て、逆Ｌ字状を成している。水平プレート２３２および鉛直プレート２３１は、直方体状をなしている。鉛直プレート２３１の下方端部に、主軸体３３が前後方向（Ｚ軸）に延びて設けられている。水平プレート２３２の前方端部には、円筒状のハウジング２３３が鉛直方向に延びて設けられている。ハウジング２３３の内部に鉛直方向主軸２５が上下方向（Ｙ軸）のまわりに回転可能に設けられている。

【0026】

鉛直方向主軸２５は、配列方向である左右方向に一列に並べて配置できる。好ましくは、加工対象物４（図１参照）の間隔３５と同一間隔で、加工対象物４と同数設けられる。

【0027】

以下、鉛直方向主軸２５が４つ設けられている場合について説明する。鉛直方向主軸２５は、ハウジング２３３内に設けられた主軸受２５１に支持されている。鉛直方向主軸２５の先端部（鉛直方向下側）には、回転工具である工具５が設けられている。鉛直方向主軸２５の基端部には、従動プーリ３１Ａ，３１Ｂが設けられている。水平プレート２３２の後方側には、テーブル状の主軸モータ台２３５が設けられている。主軸モータ台２３５の上部には、主軸モータ２７が上下方向に延びて設けられている。主軸モータ２７の出力軸には、上段の駆動プーリ２９Ａと、下段の駆動プーリ２９Ｂが上下に２つ並べて設けられている。上段の駆動プーリ２９Ａと従動プーリ３１Ａの間には、ベルト３０Ａが張られている。下段の駆動プーリ２９Ｂと従動プーリ３１Ｂの間には、ベルト３０Ｂが張られている。

【0028】

図４は、図２のＩＶ方向から見た図である。図４に示すように、ベルト３０Ａ，３０Ｂの張力は、それぞれアイドラプーリ３２Ａ，３２Ｂによって調整されている。ここで、図２の左から１番目と３番目の鉛直方向主軸２５については、下段のベルト３０Ｂによって、下段の駆動プーリ２９Ｂと連結している。そして、図２の左から２番目と４番目の鉛直方向主軸２５については、上段のベルト３０Ａによって、上段の駆動プーリ２９Ａと連結している。

【0029】

なお、鉛直方向主軸２５の構造は、ビルトインモータを備える主軸を用いても良い。また、ベルト伝達機構に替えて、歯車機構によって主軸モータ２７の駆動力を伝達しても良い。

【0030】

図５を参照しながら、主軸体３３について説明する。主軸体３３は、ケース３３１と、モータ３３２と、水平方向主軸３３３とを有している。ケース３３１は、円筒状をなしている。ケース３３１の内部の後方端部には、モータ３３２が組み込まれている。そして、モータ３３２のロータと一体となった水平方向主軸３３３がケース３３１の内部に回転可能に設けられている。

【0031】

鉛直プレート２３１は、その下端部に前後方向に設けられた水平主軸取付け穴２３４を有している。水平主軸取付け穴２３４は、主軸体３３と嵌合するように設けられている。主軸体３３は、水平主軸取付け穴２３４内に挿入されて固定される。

【0032】

図２を参照して、好ましくは、水平方向主軸３３３は、配列方向（図では左右方向（Ｘ軸方向））に一列に並んで設けられる。このとき、水平方向主軸３３３は、加工対象物４の配置される間隔３５と同一の間隔をあけて配置される。

【0033】

さらに望ましくは、鉛直方向主軸２５と、水平方向主軸３３３は、前面から見て交互に配置される。即ち、最も左の鉛直方向主軸２５から最も左の水平方向主軸３３３との水平方向の間隔３７は、間隔３５の半分となっている。

【0034】

更に望ましくは、加工対象物４の大きさは、工具５が加工対象物４の縁部を加工するときに、工具６が加工対象物４と干渉しない程度の大きさに抑える。図６は、前方から見た最大の加工対象物４を工具５が加工する様子を示している。図６を参照して、加工対象物４の最大の回転半径をＲ、間隔３５をＰ、工具５の直径をＤ１、工具６の直径をＤ２とすれば、
Ｒ＜（Ｐ−Ｄ１−Ｄ２）／４ （式１）
となるように、間隔３５を設計できる。

【0035】

式１を満たせば、工具５が加工対象物４を加工するときに、工具６が加工対象物４又は回転載置台１２１と干渉しない。同様に、工具６が加工対象物４を加工するときに、工具５が加工対象物４又は回転載置台１２１と干渉しない。

【0036】

工具５、工具６は、ドリル、リーマ、タップ、ミルその他の回転工具が用いられる。

【0037】

なお、主軸頭２３に対する鉛直方向主軸２５および水平方向主軸３３３の固定方法は変更できる。例えば、鉛直方向主軸２５は、水平方向主軸３３３と同様にビルトインモータの主軸体３３を使用できる。

【0038】

なお、鉛直方向主軸２５および水平方向主軸３３３は、単一の回転工具を装着しているが、鉛直方向主軸２５又は水平方向主軸３３３に多軸ドリルヘッドを装着できる。

【0039】

主として図１を参照しながら、上述のように構成された工作機械１の作用および効果について説明する。工作機械１は、鉛直方向主軸２５と水平方向主軸３３３を備えているため、水平方向の揺動軸回りに揺動する揺動テーブルを設けなくても加工対象物４を加工テーブル１２に一度固定するだけで縦横２方向から加工できる。

【0040】

主軸頭２３は、加工テーブル１２に対して上下方向、左右方向および前後方向に移動できるため、工作機械１は、加工対象物４に対して自在な位置に加工できる。

【0041】

従来技術における、一方向の主軸と、揺動テーブルを備える工作機械（不図示）によれば、２方向の加工を行う場合、次の工程を取る。加工対象物を一方向に位置決めする。次に主軸頭を加工対象物に近接させて加工を行った後、主軸頭をＺ方向に一旦逃がす。その後、加工テーブル１２を揺動装置によって９０度傾けた後に、再び主軸頭を加工対象物に近接させて加工を行う。そして、主軸頭をＺ方向に逃がした後に、加工が完了する。

【0042】

これに対して、工作機械１によれば、水平方向の揺動軸回りに揺動する揺動テーブル（不図示）によって加工対象物４の姿勢を変えることなく、加工対象物４に主軸頭２３を近接させたまま、鉛直方向および水平方向に次々に加工できる。すなわち、非加工時間を大幅に削減できる。

【0043】

主軸頭２３は、垂直方向に延びて設けられた鉛直プレート２３１と、水平プレート２３２を有している。この水平プレート２３２は、鉛直プレート２３１の上方に設けられ、鉛直プレート２３１の加工テーブル１２寄りに延びて設けられている。更に、鉛直方向主軸２５は、水平プレート２３２の一方の端部に設けられ、水平方向主軸３３３は、鉛直プレート２３１の下端部に設けられている。その結果、左右方向から見て、工具５および工具６が加工対象物４を囲むように配置される。そのため、主軸頭２３を左右、上下、前後方向に動かして垂直および水平方向に加工対象物４を加工するときに、前後方向および上下方向の移動ストロークを小さくできる。ここで前後方向直線ガイド１９、前後方向駆動装置１７、上下方向直線ガイド２１および左右方向直線ガイド１５は、ストロークに応じて長さが決まるため、工作機械１は、非常にコンパクトに構成できる。

【0044】

工作機械１は、垂直方向に設けられた垂直方向主軸２５と、水平方向に設けられた水平方向主軸３３３とを備えている。２方向に備えられている主軸が、それぞれ水平方向と垂直方向であり、それらが直交しているため、工作機械１は操作しやすい。

【0045】

工作機械１は、主軸頭２３に、配列方向（水平方向）に特定の間隔３５（図２参照）をあけて設けられた複数の鉛直方向主軸２５と、配列方向に間隔３５と同一の間隔をあけて設けられた、鉛直方向主軸２５と同数の水平方向主軸３３３を備えている。更に、加工テーブル１２は、配列方向に間隔３５と同一の間隔をあけて、鉛直方向主軸２５と同数の加工対象物４が取付けられるように構成されている。そのため、複数の加工対象物４に対して、加工精度のばらつきを抑制して同一加工を同時に実行できる。

【0046】

工作機械１が複数の鉛直方向主軸２５、複数の水平方向主軸３３３及び複数の加工対象物４を同数備えているときにおいて、鉛直方向主軸２５と水平方向主軸３３３は、水平方向に見て交互に並んで設けられている。鉛直方向の加工を行うときは、工具５が加工対象物４の水平面への投影面上に位置する。そのときに工具６が加工対象物４と加工対象物４の間に抜ける。そのため、鉛直方向の工具５によって加工対象物４を加工するときには、水平方向の工具６は加工対象物４に干渉しない。そして、水平方向の工具６および加工対象物４が損傷しない。逆に水平方向の工具６が加工対象物４を加工するときに、鉛直方向の工具５が加工対象物４の間を抜けるため、工具５と加工対象物４とが干渉しない。

【0047】

加工テーブル１２は、架台１１に対して鉛直方向の回転軸３又は水平方向の回転軸（不図示）まわりに回転自在に設けられる載置台１２１と、載置台１２１を回転させる駆動モータ１２２と、を有している。そのため、加工対象物４を載置台１２１に一度固定するだけで、工作機械１は、鉛直方向の回転軸３又は水平方向の回転軸回りの内の任意の方向へ加工できる。

【0048】

水平方向主軸３３３は、主軸体３３にモータ３３２と共に内蔵されている。この主軸体３３が、一体となって主軸頭２３に装着されているため、水平方向主軸３３３およびモータ３３２の交換が容易である。

【0049】

（第２実施形態）
次に、図７を参照して、第２実施形態の工作機械５００について説明する。
工作機械５００は、主軸頭５３に上下２列の水平方向主軸３３３，３３３Ａを設けている点で工作機械５００と相違する。工作機械５００のその他の構成は工作機械５００と同一である。以下、工作機械５００と同一の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0050】

主軸頭５３は、鉛直プレート５３１と水平プレート２３２とを含む。鉛直プレート５３１には、上下２列にそれぞれ４つの水平主軸取付け穴２３４，２３４Ａ（図８参照）が設けられている。

【0051】

図８は、図７のＶＩＩＩ方向から見た主軸頭の主要な構成を示す。図８を参照して、下段の水平主軸取付け穴２３４Ａ（図９参照）には、主軸体３３Ａが嵌合して挿入される。そして、鉛直方向主軸２５と水平方向主軸３３３とは、左右方向において、交互に取り付けられている。さらに、上下２列の水平方向主軸３３３、３３３Ａは、左右方向に揃えて格子状に設けられている。鉛直方向主軸２５、水平方向主軸３３３、３３３Ａはそれぞれ間隔３５だけ開けて配列方向（左右方向）に一直線に並んで設けられている。そして、鉛直方向主軸２５と水平方向主軸３３３Ａ，３３３Ｂとの間は、配列方向において、間隔３５の半分である間隔３７となっている。２列の水平方向主軸３３３Ａ，３３３Ｂとの鉛直方向の間隔は間隔３４である。

【0052】

このとき、間隔３４をＬ、加工対象物４の高さをＨ、加工対象物４からクランプアーム１２６上面までの高さをＨ２とすれば、
Ｈ＋Ｈ２＜Ｌ （式２）
となるように、間隔３４が設計できる。

【0053】

図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図を示す。図９を参照して、上段の水平主軸取付け穴２３４には、主軸体３３が嵌合して挿入される。上段の水平方向主軸３３３は、下段に取り付けられた水平方向主軸３３３Ａよりも前方に突出して設けられる。下段の水平方向主軸３３３Ａには、回転工具である工具７が装着される。

【0054】

そして、好ましくは、上段の水平方向主軸３３３に装着される回転工具６は、下段に取り付けられた水平方向主軸３３３Ａに装着される回転工具７よりも前方に間隔３９だけ突出する。間隔３９をＬ２、載置台１２１の最大回転半径をＲ２とすれば、
（Ｒ２−Ｒ）＜Ｌ２ （式３）
ただし、Ｒ＜Ｒ２
となるように、間隔３９が設計できる。

【0055】

式３を満たすように水平方向主軸３３３、３３３Ａが設けられれば、上段の水平方向主軸３３３に装着された回転工具６が加工対象物４を加工するときに、下段の水平方向主軸３３３Ａに装着された回転工具７が載置台１２１と干渉しない。

【0056】

以上のように構成された工作機械５００は、次のような作用効果を奏する。水平方向主軸３３３、３３３Ａは左右方向に揃えて、水平方向において加工対象物４の配置間隔で設けられている。加えて、水平方向主軸３３３、３３３Ａと鉛直方向主軸２５とは交互に並んで配置されている。そのため、鉛直方向の加工を行うときは、工具５が加工対象物４の水平面への投影面上に位置する。そのときに工具６、７が加工対象物４と加工対象物４の間に抜ける。そのため、鉛直方向の工具５によって加工対象物４を加工するときには、水平方向の工具６、７は加工対象物４に干渉しない。そして、水平方向の工具６、７および加工対象物４が損傷しない。逆に水平方向の工具６または工具７が加工対象物４を加工するときに、鉛直方向の工具５がワークの間を抜けるため、工具５と加工対象物４とが干渉しない。

【0057】

好ましくは、上段の水平方向主軸３３３と、下段の水平方向主軸３３３Ａとは、加工対象物４及びクランプアーム１２６の高さの和よりも大きく上下方向に間隔をあけて設けられる。上記構成によれば、上段の水平方向主軸３３３が加工対象物４に加工しているときに、下段の水平方向主軸３３３Ａは、加工対象物４に干渉しない。また、同様に下段の水平方向主軸３３３Ａが加工対象物４に加工しているときに、上段の水平方向主軸３３３は、加工対象物４およびクランプアーム１２６に干渉しない。

【0058】

上段に設けられた水平方向主軸３３３は、下段に設けられた水平方向主軸３３３Ａよりも前方へ突出しているため、上段の水平方向の工具６によって加工対象物４を加工するときに、下段の水平方向の工具７は加工対象物４および載置台１２１に到達しない。従って、下段の水平方向の工具７は加工対象物４および載置台１２１に干渉しない。

【0059】

工作機械５００は、上下２列の水平方向主軸３３３，３３３Ａを備えているため、２種類の水平方向の工具６、７を装着できる。そのため、鉛直方向の加工に加えて、２種類の水平方向の加工工程を１台の工作機械に集約できる。

【0060】

なお、工具６又は工具７としては、回転工具の他に、回転可能な載置台１２１と共に、旋削用工具を用いても良い。

【0061】

また、２列の水平方向主軸３３３，３３３Ａを設ける代わりに、鉛直方向主軸２５が２列設けられても良い。

【0062】

本発明を、２つの実施形態に基づいて説明したが、当業者であれば、上述の実施形態の工作機械１、５００を変形し、改良できる。本発明は、上述の実施形態の記述に限定されない。例えば、主軸頭２３，５３に設ける鉛直方向主軸２５、水平方向主軸３３３および加工対象物４の数は自由に設定できる。加工対象物４に対する必要な加工位置、加工工程に応じて、主軸位置を変更しても良い。

【0063】

また、水平方向主軸３３３は、主軸頭２３に対して、水平方向主軸３３３の軸線に沿って移動可能に構成しても良い。この場合、水平方向主軸３３３を送り出せるため、主軸頭２３、加工テーブル１２及び水平方向主軸３３３の設計自由度が広がる。このとき、上段の水平方向の工具６は、下段の水平方向の工具７よりも加工テーブル１２の方向に突出させる必要はない。

【0064】

鉛直方向主軸２５についても同様に、主軸頭２３に対して、鉛直方向主軸２５の軸線に沿って移動可能に構成しても良い。

【0065】

また、工作機械１、５００において、鉛直方向主軸２５と水平方向主軸３３３，３３３Ａを縦方向に各一つのみ備えてもよい。この場合においても、鉛直方向主軸２５と水平方向主軸３３３，３３３Ａは左右方向に段違いに設けられ得る。

【符号の説明】

【0066】

１，５００ 工作機械
３ 回転軸
４ 加工対象物
５，６，７ 工具
１０ 移動装置
１０Ａ Ｘ軸移動装置（移動装置）
１０Ｂ Ｚ軸移動装置（移動装置）
１０Ｃ Ｙ軸移動装置（移動装置）
１１ 架台
１２ 加工テーブル
１３ 左右方向駆動装置
１５ 左右方向直線ガイド
１７ 前後方向駆動装置
１８ 左右方向移動サドル
１９ 前後方向直線ガイド
２０ 移動コラム
２１ 上下方向直線ガイド
２２ 上下方向駆動装置
２３，５３ 主軸頭
２５ 鉛直方向主軸
２７ 主軸モータ
３２ アイドラプーリ
３３，３３Ａ 主軸体
３４，３５，３７，３９ 所定の間隔
１２１ 載置台
１２２ 駆動モータ
２３１，５３１ 鉛直プレート
２３２ 水平プレート
２３５ 主軸モータ台
３３３，３３３Ａ 水平方向主軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】