JP2004148426A

JP2004148426A - 門形工作機械

Info

Publication number: JP2004148426A
Application number: JP2002315135A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kugimoto; 孝浩釘元
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】高剛性で、高度な機械座標軸精度を容易に確保でき、重・高速切削においてもワークを高い加工精度で加工できる門形工作機械を提供すること。
【解決手段】ベッド４上にテーブル１２が該ベッドの長手方向に沿うＸ軸方向に移動可能に設けられ、ベッド４の両側に立てられた左右のコラム３ａ、３ｂの間にクロスレール７が水平に掛け渡され、クロスレール７にサドルが該クロスレールの長手方向に沿うＹ軸方向に移動可能に設けられている門形工作機械において、左右のコラム３ａ、３ｂは、上部と下部が上部水平梁５と、下部水平梁６とにより、それぞれ一体鋳造で互いに連結された□形のコラム構成体２により構成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、門形工作機械に係り、特に中小サイズのワークの加工を行う門形工作機械の主要構造体の一部であるコラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
門形工作機械は、ベッド上にテーブルが該ベッドの長手方向に沿うＸ軸方向に移動可能に設けられ、前記ベッドの両側に立てられた左右のコラムの間に該コラムの上下方向に沿うＺ軸方向に移動可能にクロスレールが水平に掛け渡され、前記クロスレールにサドルが該クロスレールの長手方向に沿うＹ軸方向に移動可能に設けられている。
【０００３】
従来の門形工作機械は、工作機械の主要構造体の一部をなす左右のコラムと、左右のコラムを上部で連結する上部水平梁とが、各々個別の鋳造品により構成され、ボルト締結により門形に組み立てられ、左右のコラムは、ベッドの左右上面に設けられた取付面に設置され、ボルト締めされている。また、左右のコラムとクロスレールとが一体鋳造により構成されて、このクロスレールにＹ軸方向に移動可能にサドルが設けられ、このサドルにラムがＺ軸方向に移動可能に設けられているものもある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８６７３４号公報
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】
左右のコラムと、左右のコラムの上部を連結する上部水平梁とが、ボルトにより締結されたものでは、コラムと上部水平梁間の剛性が低く、Ｙ軸方向に振動が発生し易い。また、コラムと上部水平梁との接合面の加工精度が機械座標軸精度に直接影響を与えるため、機械座標軸精度の高精度化が難しい。
【０００６】
また、左右のコラムとクロスレールとが一体鋳造により構成されたものでも、下部は一体鋳造で繋がっておらずボルトにより締結されているために、剛性が低く、Ｙ軸方向に振動が発生し易い。
【０００７】
特に、金型加工では、重切削が行われる上で、切削速度の高速化、加工精度の高精度化が要求されており、このような加工速度、加工精度を上述のような従来のコラム構造による門形工作機械において得ることは難しい。
【０００８】
この発明の目的は、高剛性で、高度な機械座標軸精度を容易に確保でき、重・高速切削においてもワークを高い加工精度で加工できる門形工作機械を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１による門形工作機械は、ベッド上にテーブルが該ベッドの長手方向に沿うＸ軸方向に移動可能に設けられ、前記ベッドの両側に立てられた左右のコラムの間にクロスレールが水平に掛け渡され、前記クロスレールにサドルが該クロスレールの長手方向に沿うＹ軸方向に移動可能に設けられている門形工作機械において、前記左右のコラムは、両コラム上部を一体構造で互いに連結する上部水平梁と、両コラム下部を一体構造で互いに連結する下部水平梁とを有する。
【００１０】
この発明による門形工作機械では、左右のコラムは、上部および下部に一体構造で互いに連結された上部水平梁および下部水平梁を有した一体箱形構造となるため、コラムの剛性が高くなる。
【００１１】
請求項２によれば、上部水平梁は、前記クロスレールを兼ねる。
【００１２】
請求項３によれば、前記コラムには、前記サドルを搭載したクロスレールが前記コラムの上下方向に沿うＺ軸方向に移動可能に設けられる。
【００１３】
この請求項３の発明による門形工作機械では、左右のコラムの上部および下部に一体構造で互いに連結された上部水平梁および下部水平梁を有した高い剛性のコラムに、クロスレールがＺ軸方向に移動可能に設けられているため、高度な機械座標軸精度を確保でき、重・高速切削においてもワークを高い加工精度で加工できる。
【００１４】
請求項４によれば、一体構造は、鋳物で構成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第１の実施の形態
図１は、本発明が適用される門形工作機械の一例の外形を示す図で、図２、図３は左右一体鋳造構造コラムとベッドの図である。図１において、参照符号２はコラム構成体を示し、４はベッドを示している。
【００１６】
図２に示すように、コラム構成体２は、左右のコラム３ａ、３ｂの上部および下部が一体鋳造で互いに連結された上部水平梁５および下部水平梁６で繋がっており全体で一体構造の□形をなしている。また、左右のコラム３ａ、３ｂの互いに向き合うコラムの内側側面には、上部水平梁５と下部水平梁６を一体構造で連結する垂直部材２４ａ、２４ｂが設けられ剛性を高めている。
【００１７】
ベッド４は、左右両側にコラム載置用の張り出し台部２５、２７を設けた一体鋳造であり、Ｔ字形状をなしている。張り出し台部２５、２７の上面およびＴ字形状の上部上面には上述の一体構造のコラム構成体２が載置され、ベッド４上に強固にボルト締結（図示省略）されている。
【００１８】
ベッド４（図１では入子式のカバーで覆われている）上には、テーブル１２が配置されている。このテーブル１２は、パレット１４を搭載してベッド４の長手方向に沿うＸ軸方向に移動することができる。
【００１９】
コラム３ａ、３ｂには、クロスレール７（図１では蛇腹カバーで覆われている）が水平に掛け渡され、このクロスレール７は、コラム３ａ、３ｂの上下方向に沿うＺ軸方向に昇降することができる。図１において、クロスレール７を上下方向に昇降させるＺ軸の送り機構を駆動するＺ軸サーボモータ１５ａ、１５ｂが、左右のコラム３ａ、３ｂの上部にそれぞれ配置されている。１６ａ、１６ｂはクロスレール７の移動を案内するガイドレールである。Ｚ軸の送り機構は、この種の門形工作機械で周知のボールねじ機構が用いられているもので、図示は省略されている。
【００２０】
クロスレール７には、サドル８がクロスレール７の長手方向に沿う水平なＹ軸方向左右に移動可能に設置されている。サドル８を左右方向に移動させるＹ軸の送り機構を駆動するＹ軸サーボモータ２３がクロスレール７の端部に配置されている。サドル８の移動は図示しないガイドレールにより案内され、Ｙ軸の送り機構は、この種の門形工作機械で周知のボールねじ機構が用いられているもので、図示は省略されている。
【００２１】
サドル８には、Ｘ軸回りに旋回可能に設けられたＡ軸を備えた主軸頭１０が設置されている。
【００２２】
上述のような構成による門形工作機械では、左右のコラム３ａ、３ｂと上部水平梁５と下部水平梁６とが左右のコラム３ａ、３ｂの上部と下部で一体鋳造で繋がっていることから、コラム構成体２の剛性が組立式（上部水平梁をボルト締結）のものに比して閉じた一体鋳造箱形構造となるため格段に高くなり、特にＹ軸方向の振動の減衰性が向上し、ワークの加工精度の向上が図られる。
【００２３】
また、コラム３ａ、３ｂとクロスレール７との相対的な位置精度は、コラム３ａ、３ｂと上部水平梁５と下部水平梁６との一体鋳造精度および加工精度によって決まり、機械座標軸精度の向上を容易に図ることができる。
【００２４】
また、コラム３ａ、３ｂ、上部水平梁５および下部水平梁６が一体鋳造により構成されていることによって、部品点数、加工面数が削減され、組立個所が減少することにより組立精度の向上を図ることができると共に加工工数および組立工数が削減されコストダウンを図ることができる。
【００２５】
図２に示すように、左右のコラム３ａ、３ｂ、上部水平梁５および下部水平梁６が各々箱形構造をなし、コラム３ａ、３ｂと上部水平梁５の内部に傾斜補強リブ２１、２２が一体鋳造されていることによっても、コラムの剛性が高くなり、ワークの加工精度の向上が図られる。
【００２６】
また、コラム構成体２がベッド４と一体鋳造された張り出し台部２５、２７上に設置されていることにより、コラム構成体２とベッド４との相対的位置関係が高精度に決まり、両者間で相対的変位を発生することがないから、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の機械座標軸精度（相対精度）が容易に得られるようになる。
【００２７】
これらのことにより、高剛性で高度な機械座標軸精度を容易に確保でき、特に金型加工のように重切削が行われる上で、切削速度の早い切削においても高い加工精度を得ることができるようになる。
【００２８】
第２の実施の形態
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る門形工作機械の一例の外形を示す図である。なお、第１の実施の形態とはコラム、クロスレール、サドルおよび主軸頭部が変わるので、第１の実施の形態と同一部材は同一番号を付し、その説明を省き、変わる部材に新番号を付してその説明をする。
【００２９】
図４に示すように、コラム構成体３２は、左右のコラム３３ａ、３３ｂの上部が一体鋳造で互いに連結された上部水平梁を兼ねるクロスレール３７で繋がっており、左右のコラム３３ａ、３３ｂの下部は一体鋳造で互いに連結された下部水平梁３６で繋がっており全体で一体構造の□形（Д形）をなしている。
【００３０】
クロスレール３７には、サドル３８がクロスレール３７の長手方向に水平なＹ軸方向左右に移動可能に設置されている。サドル３８には、上下方向のＺ軸方向に昇降可能に設けられたラム３１を備え、ラム３１には、主軸頭３０が取り付けられている。
【００３１】
以上に於ては、この発明を特定の実施の形態である鋳物構造について説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、左右のコラム、上部水平梁および下部水平梁は、鋳物によらず鋼板溶接構造でもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から本発明によれば、左右のコラムと上部水平梁および下部水平梁とが一体構造により構成されていることにより、コラムの剛性が高くなり、特にＹ軸方向の振動減衰性が向上し、ワークの加工精度の向上が図られると共に、部品点数、加工面数が削減され、組立精度の向上と共にコストダウンも図られる。また、左右のコラムとクロスレールとの相対的な位置精度は、左右のコラムと上部および下部水平梁の一体構造精度および加工精度によって決まるから、機械座標軸精度の向上が容易に図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による門形工作機械の一つの実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明による門形工作機械の左右のコラムと上部水平梁および下部水平梁一体鋳造構造体の一つの実施の形態を示す正面図である。
【図３】第２図のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明による門形工作機械の他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
２、３２コラム構成体
３ａ、３ｂ、３３ａ、３３ｂコラム
４ベッド
５上部水平梁
６、３６下部水平梁
７、３７クロスレール
８、３８サドル
１０、３０主軸頭
１２テーブル
１４パレット
１５ａ、１５ｂＺ軸サーボモータ
１６ａ、１６ｂガイドレール
２４ａ、２４ｂ垂直部材
２１、２２傾斜補強リブ
２３Ｙ軸サーボモータ
２５、２７張り出し台部
３１ラム

Claims

ベッド上にテーブルが該ベッドの長手方向に沿うＸ軸方向に移動可能に設けられ、前記ベッドの両側に立てられた左右のコラムの間にクロスレールが水平に掛け渡され、前記クロスレールにサドルが該クロスレールの長手方向に沿うＹ軸方向に移動可能に設けられている門形工作機械において、
前記左右のコラムは、両コラム上部を一体構造で互いに連結する上部水平梁と、
両コラム下部を一体構造で互いに連結する下部水平梁とを有することを特徴とする門形工作機械。
前記上部水平梁は、前記クロスレールを兼ねることを特徴とする請求項１に記載の門形工作機械。
前記コラムには、前記サドルを搭載したクロスレールが前記コラムの上下方向に沿うＺ軸方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の門形工作機械。
請求項１に記載の一体構造は、鋳物で構成されることを特徴とする門形工作機械。