JP2001030130A - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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JP2001030130A
JP2001030130A JP11204558A JP20455899A JP2001030130A JP 2001030130 A JP2001030130 A JP 2001030130A JP 11204558 A JP11204558 A JP 11204558A JP 20455899 A JP20455899 A JP 20455899A JP 2001030130 A JP2001030130 A JP 2001030130A
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春彦 二井谷
Tatsuhiro Mizobe
達宏 溝部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸ヘッドの位置ずれとビビリを防止すると
ともに、主軸の回転による主軸ヘッドの熱膨張によりガ
イドにかかる荷重が過大となることを防止し、ガイドの
寿命を長くする工作機械を提供する。 【解決手段】 主軸ヘッド4を、主軸8と平行な直線上
における2つ以上の点で係合するガイド10を介して、
主軸方向に移動自在に支持するサドル3に、弾性力によ
り主軸ヘッド4をガイド10に押し付ける押付け部材5
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、図5に示すような工作機械が実用
化されている。この工作機械は、ベッド101に図中左
右方向に移動するコラム102を装着し、このコラム1
02にサドル103を上下方向に移動可能に装着し、こ
のサドル103に主軸ヘッド104を図中表裏方向に往
復移動自在に装着したものである。加工工具(図示省
略)が取り付けられる主軸105を有する前記主軸ヘッ
ド104は、図6に示すように、主軸ヘッド104の下
面に設けられたレール106を介して、サドル103の
上面に設けられたガイド107により主軸方向に往復移
動自在に支持されている。
【0003】図7は、前記工作機械のガイド107の剛
性すなわちガイド107に作用する荷重Fと変位δの関
係を示す。荷重Fが0の近傍では、荷重Fの変化に対す
る変位δの変化が大きく、剛性が低い不安定領域とな
る。また、荷重Fが大きくなると、荷重Fに対する変位
δの変化が小さくなり、剛性が高い安定領域となる。ガ
イド107に作用する荷重Fは、主軸ヘッド104の移
動による重心位置の変化や加工時の切削抵抗によって変
動する。特に主軸ヘッド104の後方のガイド107a
は、主軸ヘッド104が主軸方向の可動範囲において最
後端位置にあるときには正(下向き)の荷重が作用し、
前方に移動するにつれて不安定領域を通過し、最前端位
置にあるときには負(上向き)の荷重が作用する。
【0004】図6において2点鎖線で示すように、主軸
ヘッド104は、主軸ヘッド104の重量によりガイド
107bを支点にして下方向に傾き、主軸ヘッド104
の上下方向の所望の位置からの位置ずれを起こす。位置
ずれの変位量sは、ガイド107bからの主軸ヘッド1
04のオーバーハング量に伴って変化する。図7におけ
る荷重の値が0付近の不安定領域においては、荷重の変
化に対する変位の変位量が、安定領域1と2に比べて多
く、剛性が低い。そのため、不安定領域内にあるとき、
主軸ヘッド104の位置ずれとビビリが生じやすく高度
な加工を行なうことが不可能となる。
【0005】また、加工作業中、主軸ヘッド104は主
軸105を介して被加工物から力を受け、ガイド107
にかかる荷重Fが変化する。そのため、主軸ヘッドの主
軸方向における位置にかかわらず、不安定領域内の状態
になる可能性がある。
【0006】この位置ずれとビビリを生じさせないよう
にする解決策として、特開平第11−33856号公報
では、図8に示すように、サドル103上端に蓋体10
8を設け、主軸ヘッド104の上部にレール106を設
けて、該レール106を蓋体108の下面に設けられた
ガイド107に係合させている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の装置は、加工作業の際、主軸105の回転により発
生する熱の影響で、鉄やアルミニウムなどの金属からな
る主軸ヘッド104が熱膨張し、ガイド107にかかる
荷重が増大し、ガイド107の寿命が短くなるという問
題があった。そのため、前記の特開平第11−3385
6号公報の構造は、実際の使用においては有効ではな
い。
【0008】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、主軸ヘッドの位置ずれとビビリを防止する
とともに、主軸の回転による主軸ヘッドの熱膨張により
ガイドにかかる荷重が過大となることを防止し、ガイド
の寿命を長くする工作機械を提供することを課題とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、請求項1の発明は、主軸ヘッドを主軸と
平行な直線の2点以上で主軸方向に移動自在に支持する
ガイドが設けられたサドルを備えた工作機械において、
前記サドルに、弾性力により前記主軸ヘッドを前記ガイ
ドに押し付ける押付け部材を設けたものである。また、
請求項2の発明は、前記押付け部材を板材からなる板ば
ねとしたものである。
【0010】(作用)前記請求項1の発明では、サドル
には、弾性力により主軸ヘッドをガイドに押し付ける押
付け部材を設けたので、主軸ヘッドが主軸方向に移動し
てもガイドに作用する荷重が0近傍の不安定領域に入る
ことはないので、主軸ヘッドの位置ずれとビビリが防止
される。また主軸の回転による主軸ヘッドの熱膨張によ
りガイドにかかる荷重を押付け部材が吸収するので、荷
重が過大となることが防止される。また前記請求項2の
発明では、押付け部材を板ばねとしたので構成が簡単に
なる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面にしたがって説明する。
【0012】図1は、本発明にかかる工作機械を示す。
この装置は、ベッド1上に左右方向に移動するコラム2
を装着したものである。このコラム2は、サドル3と主
軸ヘッド4と押付け部材5とを有する。
【0013】サドル3は、主軸方向から見てU字形をな
し、その両腕部外側にサドルガイド6を有し、レール7
を介してコラム2に昇降自在に係合されている。サドル
3は、送り機構部(図示省略)により上下方向に往復移
動するようになっている。
【0014】主軸ヘッド4は、加工工具(図示省略)が
取り付けられる主軸8を有する。主軸ヘッド4は、主軸
ヘッド4下面の両端部に主軸8と平行な直線状の2本の
レール9を有し、ガイド10を介して前記サドル3のU
字形の底部に支持されている。また、主軸ヘッド4の上
面には主軸8と平行な直線状のレール9を有している。
主軸ヘッド4は、ボールネジからなる主軸ヘッド送り機
構部11により主軸方向に往復移動するようになってい
る。
【0015】押付け部材5は、主軸方向に直交する方向
に延びる細長い弾性ばねの板材からなる板ばねであり、
両端部と中央部は厚肉で、両端部から中央部までは薄肉
になっている。押付け部材5の両端部は、前記サドル3
の上端に取り付けられ、押付け部材5の中央部は、ガイ
ド10を介して前記主軸ヘッド4の上面に設けられたレ
ール9に係合されている。押付け部材5を取り付ける
際、前記サドル3の両腕部の高さは、押付け部材5の中
央部の下面が両端部の下面に比べ約0.3mm高くなる
ように決定され、予荷重(プリロード)F0が付与され
ている。また、押付け部材5は、図2に示すように、下
側の2つのガイド10a,10bの主軸方向の中点を通
り上下方向の垂直な線l上に位置する。
【0016】次に、前記構成からなる工作機械の作用に
ついて説明する。主軸ヘッド4は、主軸ヘッド送り機構
部11により主軸方向に往復移動される。押付け部材5
は、図2(A),(B)に示すように、その予荷重F0
によって主軸ヘッド4をガイド10cを介して下方向に
押し付ける。それにより、主軸ヘッド4は、サドル3に
設けられたガイド10a,10bに押し付けられる。
【0017】押付け部材5は、常にガイド10aにかか
る荷重が図7における安定領域1にあるように主軸ヘッ
ド4に予荷重F0をかけている。これにより、主軸ヘッ
ド4が前方に移動して、主軸ヘッド4の自重や切削抵抗
によるガイド10aに作用する荷重が0近傍になったと
きでも、予荷重F0の1/2が作用する。この結果、主
軸ヘッド4の上下方向の変位が少なく、主軸ヘッド4の
位置ずれとビビリが生じにくくなる。
【0018】図3は、本発明の他の実施形態にかかる工
作機械を示す。この工作機械は、サドル3と、主軸ヘッ
ド4、このサドル3を昇降するボールネジ駆動装置12
及び前記サドル3と前記ボールネジ駆動装置12を支持
するコラム2とからなる。
【0019】サドル3は、主軸方向から見て逆U字形を
なし、その上部に主軸ヘッド支持部13を有する。ま
た、その両腕部においてサドルガイド14を有し、それ
を介してコラム2に昇降自在に係合されている。サドル
3は、サドル3の下端に押付け部材5が取り付けられて
いる。
【0020】加工工具(図示省略)が取り付けられる主
軸8を有する主軸ヘッド4は、主軸ヘッド送りガイド1
5を介して前記サドル3の主軸ヘッド支持部13下側に
吊り下げられ、主軸ヘッド送りガイド15と押付け部材
5に支持され、送りボールネジ駆動装置(不図示)によ
り回転駆動される送りボールネジ16によって、主軸方
向に往復移動するようになっている。
【0021】この実施形態においても、主軸ヘッド4
は、主軸ヘッド送り機構部11により主軸方向に往復移
動される。押付け部材5は、その予荷重F0によって主
軸ヘッド4をガイド10を介して上方向に押し付ける。
それにより、主軸ヘッド4は、サドル3に設けられたに
主軸ヘッド送りガイド15に押し付けられる。
【0022】押付け部材5は、常にガイド10aにかか
る荷重が図7における安定領域1にあるように主軸ヘッ
ド4に予荷重F0をかけている。これにより、主軸ヘッ
ド4が前方に移動して、主軸ヘッド4によるガイド10
aに作用する荷重が0近傍になったときでも、予荷重F
0の1/2が作用する。この結果、主軸ヘッド4の上下
方向の変位が少なく、主軸ヘッド4の位置ずれとビビリ
が生じにくくなる。
【0023】図4は、本発明のさらに他の実施形態にか
かる工作機械を示す。この工作機械は、図3に示す前記
実施形態の工作機械において、前記サドル3を横向きに
したものであり、その押付け部材5の作用効果は、前記
実施形態と同様である。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1の発明によれば、サドルに、弾性力により主軸ヘッド
をガイドに押し付ける押付け部材を設けたので、主軸ヘ
ッドの位置ずれやビビリが防止されるとともに、主軸の
回転による主軸ヘッドの熱膨張によりガイドにかかる荷
重を押付け部材が吸収し、荷重が過大となることが防止
され、ガイドの寿命が長くなる。また、請求項2の発明
によれば、押付け部材を板ばねとしたので、構成が簡単
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態にかかる工作機械の正面
図。
【図2】 図1のI−I線に沿った断面図。
【図3】 本発明の他の実施形態にかかる工作機械の正
面図。
【図4】 本発明のさらに他の実施形態にかかる工作機
械の正面図。
【図5】 従来例の工作機械の正面図。
【図6】 図5のII−II線に沿った断面図。
【図7】 従来例の工作機械におけるガイド107に作
用する荷重Fと変位δの関係を表したグラフ。
【図8】 別の従来例の工作機械の正面図。
【符号の説明】 3 サドル 4 主軸ヘッド 5 押付け部材 8 主軸 10 ガイド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸ヘッドを、主軸と平行な直線上にお
    ける2つ以上の点で係合するガイドを介して、主軸方向
    に移動自在に支持するサドルを備えた工作機械におい
    て、 前記サドルに、弾性力により前記主軸ヘッドを前記ガイ
    ドに押し付ける押付け部材を設けたことを特徴とする工
    作機械。
  2. 【請求項2】 前記押付け部材を板材からなる板ばねと
    したことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
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