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発明の名称 工作機械
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−277857
公開日 平成10年(1998)10月20日
出願番号 特願平9−100959
出願日 平成9年(1997)4月3日
代理人
発明者 橋立 昭武 / 三澤 啓太
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 コラムフィード構造の工作機械において、ベッドの一部にコラム移動案内機構を取り付けるために前記ベッドの水平上面に対し傾斜した取り付け部を有するベッドと、前記移動案内機構取り付け面に平行に取り付けられた少なくとも2つのコラム移動案内部材と、前記コラム移動案内部材上に載置され前記傾斜した取り付け部分と略同じ傾斜を底面に有するコラムとを有する構成とした工作機械のベッド及びコラム構造を設けたことを特徴とする工作機械。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械、例えばマシニングセンタ等に於ける高剛性で軽量化を実現するベッド及びコラム構造を有する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、例えば、マシニングセンタの構造は、主にベッド、ベッド上に設けられたコラム、ベッド上に載置されたテーブル及びコラムに取り付けられたスピンドルヘッド等で構成されている。工作機械では切削工具をスピンドルヘッドにATC装置を用いて取り付け加工物を切削加工する。この切削加工の際、XY軸テーブルとスピンドルヘッド(Z軸)は、数値制御装置の指令に基づき移動制御されることにより、切削工具と加工物は正しい位置に制御され、プログラムされた所望の形状が加工物に形成される。ところで、切削加工では切削工具を加工物に押し当てて加工するものであるから、機械の加工部材に反力が働くので、この反力に対し十分な剛性を持たせる必要がある。特に高精度の加工が求められる場合には、剛性を十分持った構造にするため加工部材が大きくなり、機械装置が大型化してしまう。
【0003】そこで、ベッドの剛性を高めたい場合にはベッド厚を厚くし、またコラムの剛性を高めるためには、コラムフィールド構造の場合ガイドレールスパンを広げるようにしている。すなわち、コラムを前後に移動させる構造の装置ではコラム幅を広げ、コラムを左右に移動させる構造の装置では奥行き方向を長くする等して、剛性を高める構造を採用するのが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベッドの剛性を高めるためにベッドの厚みを大きくした場合は、機械が重くなるとともに、加工物のローディングハイトが高くなってしまう。又、コラム剛性を高める場合でも、コラムの重量が重くなるばかりではなく、ガイドレールスパンを広げるためにベッドも大きくなる。さらに、コラムを移動させるための駆動装置も高応答性の高出力駆動装置が必要になり、製造原価が高くなってしまう等の問題点があった。そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて創案されたもので、ベッド及びコラムの重量を大きくすることなく、高剛性で高応答性を有するベット及びコラム構造を持つマシニングセンタ等の工作機械を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明は、コラムフィード構造の工作機械において、ベッドの一部にコラム移動案内機構を取り付けるために前記ベッドの水平上面に対し傾斜した取り付け部を有するベッドと、前記移動案内機構取り付け面に平行に取り付けられた少なくとも2つのコラム移動案内部材と、前記コラム移動案内部材上に載置され前記傾斜した取り付け部分と略同じ傾斜を底面に有するコラムとを有する構成とした工作機械のベッド及びコラム構造を設けるものである。
〔発明の詳細な説明〕
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を、図1の全体構成を示す側面図、図2の傾斜移動案内機構を示す構造図、及び図3の傾斜移動案内機構を上方から見た図を用いて説明する。
【0007】1はベッドであり、すべての軸案内機構及び駆動機構がそのベッド1上に取り付けられることができるように、十分な剛性を持たせた鋳物で製作されている。ベッド1の上面は、後述する本発明の特徴部分となる傾斜移動案内機構取り付け部5を除きほぼ水平な上面を有している。ベッド1の上面には、本実施例ではY軸移動機構4(図示しない移動案内装置及びボールネジ、サーボモータ、位置検出装置等を含む軸駆動機構からなる軸移動機構)が取り付けられている。
【0008】3は、加工物を取り付けるワーク台で、被加工物を固定するための固定時具が取り付けられるようにT字スロットがその上面に設けられている従来と同じ構造である。
【0009】2は、その底面部が傾斜移動案内機構取り付け部5と同じ傾斜をを有したコラムで、後述する軸移動機構に案内支持されて、本実施例では、X軸移動機構となっている。コラム2前面側の加工ヘッド6には、Z軸移動案内機構が設けられており、加工ヘッド6は、この移動案内機構6a,6bにより上下方向(Z軸方向)に移動可能に支持されている。加工ヘッド6は、コラム2に取り付けられたサーボモータ13と位置検出器14により上下方向に図示しない制御装置からの駆動信号で位置決め制御されている。また、加工ヘッド6には、スピンドル8が取り付けられていて、加工ヘッド6に固定されたスピンドルモータ7により高速回転するように構成されているが、従来の構成と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【0010】9は、ベッド1に立設されたスプラッシュガードであり、10は、本発明の移動案内機構、11は、加工部位に切削液をを供給するためのクーラント供給装置、12は、加工機の本体を固定するアンカーボルト、15はベッドの水平出しを行うレベリング調整ボルトである。
【0011】本発明の移動案内機構10は、ベッド1の傾斜した取り付け部5に取り付けられコラム2をX軸方向に支持案内する新規の移動案内機構でる。以下、コラム2、ベッド1の傾斜取り付け部5、及び移動案内機構10について、図2を用いて詳細に説明する。
【0012】図2から明らかなように、コラム2の側面形状は略三角形状となっており、Y軸方向及びZ軸方向のモーメントを受ける底部を傾斜構造とすることで、リニアガイドレール10bのスパンを広くとることができ、力学的に安定した構造となっている。また、コラム2の底部に対応するベッド2の傾斜取り付け部5も同じ角度になるように設けられており、従来のガイドレール間よりも広く取ることができ、Y軸方向及びZ軸方向のモーメント力に抗してコラム2を支持案内することができる。
【0013】ベッド1に設けられた傾斜取り付け部5は、機械本体前面部が低く後方部が高くなっており、ベッド1の上面に対して45度の傾斜有している。そして、傾斜取り付け部5の最前部には、リニアガイドレール10bを取り付ける平坦なガイド取り付け面10cが設けられており、また、傾斜取り付け部5の後方部にもう一つのリニアガイドレール10bを取り付ける取り付け面10cが設けられている。これら2つのリニアガイドレール10bは、ちょうど高低差を持った状態に取り付けられ、両リニアガイドレール10bを45度の直角三角形の斜辺位置に取り付けられた構造となっているため、より長いガイドレール間距離を取ることができる。この角度は、必ずしも45°である必要はなく、機械の大きさと切削時の反力に応じて、30度から60度程度に設定してもよい。
【0014】二つのリニアガイドレール10bには、可動部材10aが一つのリニアガイドレール10b当たり2個設けられ(図3参照)、計4個の可動部材10aがコラム2の底部に設けられた取り付け面2aに固定されて、コラム2をリニアガイドレール10bに沿ってX軸方向に移動可能に支持している。可動部材10aを取り付けるためのコラム2の底部の取り付け面2aは、傾斜取り付け部5と同じ傾斜角度を有するとともに、その傾斜部分の略中央部に、ボールネジナット2aと該ナット2aに螺合するようにボールネジ2bが設けられており、図示しないカップリングで駆動モータに連結されている。コラム2は、数値制御装置からの駆動信号により、傾斜移動案内機構10に案内支持されて、X軸方向に位置決め制御される。なお、コラム2の加工ヘッド6側(図1図面の左側)には、加工ヘッド6を移動可能に支持するために、可動部材6aとリニアガイドレール6bが平面上に設けられているが、このガイド機構は傾斜移動案内機構10のように傾斜する形で取り付けられていない。
【0015】図3は、ベッド1を上方から見た図で、平行に取り付けられたリニアガイドレール10bと可動部材10a、可動部材10a上に取り付けられたコラム2、コラム2の前面部に取り付けられリニアガイドレール6b、可動部材6a、可動部材6aに取り付けられた加工ヘッド6の位置関係を示している。平行に取り付けられた二つのリニアガイドレール10b間の距離は、傾斜取り付け部5なしに取り付けた場合のベッド2の奥行き寸法と同じでありながら、傾斜した場合では√2倍になっていることがわかる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、、ベッドの一部にコラム移動案内機構を取り付けるために前記ベッドの水平上面に対し傾斜した取り付け部をベッドに設け、前記移動案内機構の傾斜取り付け面に高低を付けて取り付けられた2つのコラム移動案内部材と、前記コラム移動案内部材上に載置され前記傾斜した取り付け部分と略同じ傾斜を底面に有するコラムとを有する構成としたので、Z軸あるいはY軸のモーメント力を安定して支持することができ、より小さいベットとコラム構造で剛性の高い機械構造にすることができる。また、工作機械の設置スペースも小さくできるという利点も有するものである。




 

 


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