JP2005313250A - Machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、門型コラムに左右に移動自在に支持したサドルに、主軸ヘッドを上下に移動自在に設けてなる工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool in which a spindle head is provided so as to be movable up and down on a saddle supported on a portal column so as to be movable left and right.
従来、この種の門型コラムを備えた工作機械として、前側に上下一対のX軸ガイドレールを設けた門型コラムと、前面に左右一対のY軸ガイドレールを有し、前記門型コラムの各X軸ガイドレールに支持されて、X軸移動装置により左右に移動するように設けられたサドルと、主軸を有し前記サドルの各Y軸ガイドレールに案内されて、Y軸移動装置により上下に移動するように設けられた主軸ヘッドとを備えたマシニングセンタが知られている(例えば、特許文献1参照)。
前記マシニングセンタにおいては、前記サドルを門型コラムに支持する上下のX軸ガイドレールが、いずれも前記門型コラムの前面に、先端部を前側(Z軸方向の前方)に突き出してボルトで固定され、前記各X軸ガイドレールにサドルの背面に固定したガイドブロックが支持案内される構造となっているために、前記各X軸ガイドレールの先端部側には、前記サドル、主軸ヘッド、Y軸モータを含むY軸移動装置等の重量が、Y軸方向の下方に向けて横荷重として作用し、したがって、前記各X軸ガイドレールは、その門型コラムに対する取付部である基端を支持点とする片持ち梁の状態で前記横荷重を支持することになる。
しかし、前記X軸ガイドレールは、前記横荷重に対する剛性が、前記横荷重の作用する方向に直角な方向の縦荷重に対する剛性に比べて弱い特性があるため、前記マシニングセンタは、前記門型コラムによる主軸ヘッドの支持剛性(機械剛性)、前記主軸ヘッドのX軸方向への移動時の真直性を向上させることができない難点があった。
In the machining center, the upper and lower X-axis guide rails that support the saddle on the portal column are both fixed to the front surface of the portal column with the front end protruding forward (in the Z-axis direction) with bolts. Since the guide block fixed to the back surface of the saddle is supported and guided by the X-axis guide rails, the saddle, the spindle head, and the Y-axis are disposed on the distal end side of the X-axis guide rails. The weight of the Y-axis moving device including the motor acts as a lateral load downward in the Y-axis direction. Therefore, each X-axis guide rail supports a base end that is a mounting portion for the portal column. The lateral load is supported in a cantilever state.
However, since the X-axis guide rail has a characteristic that the rigidity with respect to the lateral load is weaker than the rigidity with respect to the vertical load in the direction perpendicular to the direction in which the lateral load acts, the machining center is based on the portal column. There is a difficulty in improving the support rigidity (mechanical rigidity) of the spindle head and the straightness when the spindle head moves in the X-axis direction.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、門型コラムによる主軸ヘッドの支持剛性を高めて、主軸ヘッドのX軸方向への移動時の真直性を向上させることができる工作機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can improve the straightness when the spindle head is moved in the X-axis direction by increasing the support rigidity of the spindle head by the portal column. The purpose is to provide.
本発明は、前記課題を解決するために、前側の上部と下部にX軸ガイドレールを設けた門型コラムと、左右の両側にY軸ガイドレールを有し、前記門型コラムの各X軸ガイドレールに支持されて左右に移動自在に設けられたサドルと、主軸を有し前記サドルの各Y軸ガイドレールに案内されて上下に移動自在に設けられた主軸ヘッドとを備えた工作機械において、前記門型コラムの下端部に、前側に突き出しX軸方向に延長された支持部を一体に設け、該支持部の上面に、前記下部のX軸ガイドレールを、その先端部がY軸方向の上方に向くように固定して設け、前記サドルの下端に前記下部のX軸ガイドレールに支持案内されるガイドブロックを固定して設けたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention has a portal column provided with X-axis guide rails on the upper and lower sides of the front side, and Y-axis guide rails on both the left and right sides. In a machine tool comprising a saddle supported by a guide rail and provided to be movable left and right, and a spindle head having a main shaft and guided by each Y-axis guide rail of the saddle and provided to be movable up and down The lower end of the portal column is integrally provided with a support portion that protrudes forward and extends in the X-axis direction. The lower X-axis guide rail is provided on the upper surface of the support portion, and the tip portion thereof is in the Y-axis direction. And a guide block supported and guided by the lower X-axis guide rail is fixed to the lower end of the saddle.
本発明に係る工作機械によれば、下部のX軸ガイドレールが、門型コラムの下部に前側に突き出して設けた支持部の上面に先端部をY軸方向の上方に向けて固定された支持剛性の高い縦方向の設置状態において、前記サドルに加わるY軸方向の荷重を支持することができるので、門型コラムによる主軸ヘッドの支持剛性を高めて、主軸ヘッドのX軸方向への移動時の真直性を向上させることができる。 According to the machine tool of the present invention, the lower X-axis guide rail is fixed to the upper surface of the support portion that protrudes forward from the lower portion of the portal column and the tip is fixed upward in the Y-axis direction. When installed in the vertical direction with high rigidity, the load in the Y-axis direction applied to the saddle can be supported. Therefore, the support rigidity of the spindle head by the portal column is increased, and the spindle head moves in the X-axis direction. The straightness of the can be improved.
以下、本発明の一実施の形態に係る工作機械について図1〜図3を参照して説明する。 図1において、1は本発明の一実施の形態に係るマシニングセンタ等の工作機械である。この工作機械1は、ベース2と、Z軸方向(図1で左右方向)の前側(図1で左側)の上部と下部にX軸ガイドレール3a,3bをX軸方向(図1で左右方向)に延長して設け、前記ベース2の後端部にボルト4で固定されて立設された門型コラム5と、前面における左右の両側にY軸方向(図1で上下方向)に延長されたY軸ガイドレール6,6を有し、前記門型コラム5の前側にX軸方向に移動自在に設けられたサドル7と、該サドル7の前面において前記Y軸ガイドレール6,6に案内されて上下に移動自在に設けられた主軸ヘッド8と、前記サドル7をX軸方向に移動させるX軸移動装置9と、前記主軸ヘッド8をY軸方向に移動させるY軸移動装置10とを備えている。
Hereinafter, a machine tool according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a machine tool such as a machining center according to an embodiment of the present invention. This machine tool 1 has a
前記上部のX軸ガイドレール3aは、図2に示すように、前記門型コラム5の上部の前面に基端部3a1を当接させ、先端部3a2をZ軸方向の前方(図1、図2で左方)へ突き出し、かつX軸方向に沿って水平に設けられている。また、前記上部のX軸ガイドレール3aは、先端部3a2側から基端部3a1側へ向けて縦方向に貫通してあけたボルト孔に挿通させたボルト11によって門型コラム5に固定されている。そして、前記サドル7の上部の背面(図2で右側面)にボルト12により固定された左右一対のガイドブロック13,13が、前記上部のX軸ガイドレール3aの先端部3a2に支持案内されて、前記サドル7の上部をX軸方向に誘導するようになっている。前記上部のX軸ガイドレール3aとガイドブロック13の門型コラム5とサドル7に対する取付構造は、従来の工作機械と同様であり、また、X軸ガイドレール3aに対するガイドブロック13の支持案内部の構造は、詳細は図示しないが、従来周知のものである。
As shown in FIG. 2, the upper
また、前記門型コラム5の下端部には、Z軸方向の前側(図1で左側)に突き出しX軸方向に延長された支持部5aが一体に設けられており、前記下部のX軸ガイドレール3bは、図3に示すように、前記支持部5aの上面に形成された設置面5bとその段部5cに基部3b1を当接させて、先端部3b2をY軸方向の上方に向けられた状態(縦方向に配置した状態)として、X軸方向に沿って水平に設けられている。また、前記上部のX軸ガイドレール3aと同様に、先端部3b2側から基端部3b1側へ向けて縦方向に貫通してあけたボルト孔に挿通させたボルト14によって前記支持部5aに固定されている。そして、前記サドル7の下端にボルト15により固定された左右一対のガイドブロック16,16が、前記下部のX軸ガイドレール3bの上方を向いた先端部3b2に支持案内されて、前記サドル7の下部をX軸方向に誘導するようになっている。なお、下部のX軸ガイドレール3bに対するガイドブロック16の支持案内部の構造は、詳細は図示しないが、前記上部のX軸ガイドレール3aに対するガイドブロック16の支持案内部の構造と同様である。
Further, the lower end portion of the
また、前記X軸移動装置9は、前記サドル7の背面に固定されたボールナット17と、該ボールナット17に螺合されてX軸方向に延長され、両端を前記門型コラム5の両端側下部に回転自在に支持されたボールねじ軸18と、門型コラム5の一側下部に設置され前記ボールねじ軸18を回転させるX軸サーボモータ19とを備え、該X軸サーボモータ19により前記ボールねじ軸18を回転させることにより前記ボールナット17を介して前記サドル7をX軸方向(図1で左右方向)に往復移動させるようになっている。
さらに、前記Y軸移動装置10は、前記主軸ヘッド8の背面側(主軸20のある側と反対側)に設けたボールナット21と、該ボールナット21に螺合されてY軸方向に延長され、上下端を前記サドル7の上下部に回転自在に支持されたボールねじ軸22と、前記サドル7の上端部に設置され前記ボールねじ軸22を回転させるY軸サーボモータ23とを備え、該Y軸サーボモータ23により前記ボールねじ軸22を回転させることにより前記ボールナット21を介して前記主軸ヘッド8をY軸方向(図1で上下方向)に往復移動させるようになっている。
The X-axis moving device 9 has a
Furthermore, the Y-
上記のように構成された工作機械1においては、図示しないが、前記ベース2のZ軸方向の前方にZ軸駆動装置によってZ軸方向に移動するテーブルが設置されており、該テーブル上に固定されたワークが、前記X軸,Y軸移動装置9,10とZ軸移動装置を作動させて、主軸ヘッド8の主軸20をワークの加工位置まで移動させた後に、ワークと前記主軸20との間に相対的な切削運動を行わせることにより、主軸20に装着した工具によって前記ワークを加工する。この場合、前記サドル7を支持している前記上下部のX軸ガイドレール3a,3bには、常時、前記サドル7、主軸ヘッド8、Y軸移動装置10等の重量がY軸方向の下方への荷重として作用すると共に、加工時、主軸20の移動方向によって切削抵抗が前記荷重に付加されて更に大きな荷重としてY軸方向へ作用するが、Y軸方向の上方に向けて門型コラム5の下端部の支持部に固定した下部のX軸ガイドレール3bは、その支持剛性の高い縦方向において、前記サドル7(サドル7自体の重量を含む)に加わるY軸方向の荷重を、従来の工作機械のように片持ち梁状態でX軸ガイドレールが受ける曲げ荷重ではなく、圧縮荷重W1として受けて該Y軸方向への変形を抑えながら強固に支持する。
In the machine tool 1 configured as described above, although not shown, a table that moves in the Z-axis direction by a Z-axis drive device is installed in front of the
このため、上部のX軸ガイドレール3aは、従来と同様に片持ち梁の状態となって先端部3a2で前記Y軸方向の荷重を分担して曲げ荷重W2として受けることになるが、下部のX軸ガイドレール3bが変形を抑えて強固にY軸方向の荷重を支持する分だけ、分担荷重が軽減されてY軸方向へ撓みを可及的に小さく抑えられる。
したがって、前記門型コラム5の上下部のX軸ガイドレール3a,3bによる前記サドル7(主軸ヘッド8)の支持剛性(機械剛性)を高めて、前記主軸ヘッド8のX軸方向への移動時の真直性を向上させることができる。
For this reason, the upper
Therefore, the support rigidity (mechanical rigidity) of the saddle 7 (spindle head 8) by the upper and lower
なお、前記上部のX軸ガイドレール3aによる前記サドル7の上部の支持構造を、従来のように、片持ち梁の状態でY軸方向の荷重を支持する形式のものとせずに、前記下部のX軸ガイドレール3bによる前記サドル7の下部の支持構造と同様にすることもできる。
この場合には、前記上部のX軸ガイドレール3aを、前記門型コラム5の上端の前側部分に、先端部3a2をY軸方向の上方へ向けた状態でX軸方向に沿わせて固定すると共に、前記サドル7の上部の背面側を門型コラム5の上端の前側部分の上方側に突き出させて、その突出部分の下面に前記ガイドブロック13を固定するようにする。
このようにすると、上部のX軸ガイドレール3aも支持剛性の高い縦方向の設置状態において、Y軸方向の荷重を強固に支持することができるので、上部のX軸ガイドレール3aの変形も抑えられ、前記主軸ヘッド8のX軸方向への移動時の真直性を一層向上させることができる。
The support structure for the upper part of the
In this case, the upper
In this way, the upper
前記のように、実施の形態に係る工作機械1は、前側の上部と下部にX軸ガイドレール3a,3bを設けた門型コラム5と、左右の両側にY軸レール6,6を有し、前記門型コラム5の各X軸ガイドレール3a,3bに支持されて左右に移動自在に設けられたサドル7と、主軸20を有し前記サドル7の各Y軸ガイドレール6,6に案内されて上下に移動自在に設けられた主軸ヘッド8とを備え、前記門型コラム5の下端部に前側に突き出しX軸方向に延長された支持部5aを一体に設け、該支持部5aの上面(設置面5b)に、前記下部のX軸ガイドレール3bを、その先端部3b2がY軸方向の上方に向くように固定して設け、前記サドル7の下端に前記下部のX軸ガイドレール3bに支持案内されるガイドブロック16,16を固定して設けた構成とされている。
As described above, the machine tool 1 according to the embodiment includes the
したがって、実施の形態に係る工作機械1によれば、下部のX軸ガイドレール3bが、門型コラム5の下端部に前側に突き出して設けた支持部5aの上面に先端部3b2をY軸方向の上方(荷重に対向する方向)に向けて固定された支持剛性の高い縦方向の設置状態において、前記サドル7に加わるY軸方向の荷重W1を支持することができるので、門型コラム5による主軸ヘッド8の支持剛性を高めて、主軸ヘッド8のX軸方向への移動時の真直性を向上させることができる。
なお、前記実施の形態に係る工作機械1においては、前記門型コラム5をベース2に固定し、該門型コラム5に対してベース2に設けたテーブルをZ軸方向に移動させるようにした形式のものを例示したが、本発明はこれに限らず、前記ベース上にテーブルを固定し、前記門型コラム5を固定のテーブル側に移動させるようにした形式のものに適用することもできる。
Therefore, according to the machine tool 1 according to the embodiment, the lower
In the machine tool 1 according to the embodiment, the
1 工作機械
2 ベース
3a,3b 上部、下部のX軸ガイドレール
5 門型コラム
5a 支持部
6 Y軸ガイドレール
7 サドル
8 主軸ヘッド
9 X軸移動装置
10 Y軸移動装置
13,16 ガイドブロック
20 主軸
W1,W2 荷重
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記門型コラムの下端部に、前側に突き出しX軸方向に延長された支持部を一体に設け、該支持部の上面に、前記下部のX軸ガイドレールを、その先端部がY軸方向の上方に向くように固定して設け、前記サドルの下端に前記下部のX軸ガイドレールに支持案内されるガイドブロックを固定して設けたことを特徴とする工作機械。
A portal column with X-axis guide rails on the top and bottom of the front side, and Y-axis guide rails on both the left and right sides, supported by the X-axis guide rails of the portal column and provided to be movable left and right A machine tool comprising a saddle, and a spindle head that has a spindle and is guided by the Y-axis guide rails of the saddle so as to be movable up and down.
A support portion that protrudes forward and extends in the X-axis direction is integrally provided at a lower end portion of the portal column, and the lower X-axis guide rail is provided on the upper surface of the support portion, and a tip portion thereof extends in the Y-axis direction. A machine tool, wherein the machine tool is fixed so as to face upward, and a guide block supported and guided by the lower X-axis guide rail is fixed to a lower end of the saddle.
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