JP3654747B2 - 工作機械の支持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の支持装置に関し、特に、制御装置、油圧装置、パレット交換装置等の工作機械の付属装置を床面上に支持する補助機台を具備した工作機械の支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタやフライス盤等の工作機械を設置床面上に支持する支持装置は、一般に、主軸頭やテーブル等を含む工作機械の本体部分を担持する機台を、床面上で所望の水平姿勢に支持する脚としてのレベル調節可能な複数の支持部材を備えて構成される。支持部材は、工作機械の重量や重心位置に応じて機台底部の所望箇所に所望個数配置されるが、特に３個の支持部材を適所に配置した３点支持形式の支持装置が、機台を容易に安定支持できることから広く採用されている。
【０００３】
このような従来の支持装置では、工作機械の総重量を複数の支持部材が分散的に支持するので、床面上に設置した後に経時で床面が変形したり支持部材の調節高さが変動したりすると、隣接する支持部材の間の機台部分に応力が生じて機台が変形する危惧がある。３点支持形式では、こうした支点の高さ変動による機台変形の危惧は排除されるが、支持部材の個数が少ないので、工作機械の総重量や機台の平面的寸法が過大な場合はやはり隣接する支持部材の間で機台が変形する危惧がある。機台の変形は、工作機械の加工精度に悪影響を及ぼすので、極力回避すべきことである。
【０００４】
工作機械の支持重量による経時での機台の変形を防止する従来技術として、例えば特開平２−２１８５３０号公報は、固定式支持手段と浮動式支持手段とを併用して機台を床面上に支持する方法を開示する。この方法は、床面に対する高さ調節後に固定可能な固定式支持手段によって機台を３点支持すると同時に、これら３点以外で経時での変形量の大きい機台部位をばねや流体圧を用いた浮動式支持手段で補助的に床面上に支持するものである。
【０００５】
また特開平８−５７７２８号公報は、主軸頭を支持する部分とテーブルを支持する部分とに機台を機能的に分割して、各部分を個別に床面上に３点支持するとともに、両部分の間の連結部分の機械的剛性をやや弱くしてなる支持装置を開示する。この支持装置によれば、機台が機械的剛性の低い部分を介して２つに分割されるので、経時での機台の変形がその低剛性部分に集中的に生じる一方、主軸頭及びテーブルを支持する各機台部分はそれぞれ３点支持により安定的に床面上に支持される。
【０００６】
ところで、従来の工作機械において、ＮＣ装置や機械制御装置等の加工制御装置、油圧装置、パレット交換装置等の付属装置類を本体部分の側方に付設する場合、機械の運搬や設置を行う際の作業効率を向上させる目的で、通常はこれら付属装置を、機台から略水平方向へ一体的に延設された支持フレーム体によって、床面から持上げた状態で支持している。この場合、比較的小形の工作機械では、支持フレーム体は工作機械の本体部分の機台に固定的に連結され、片持ち梁式に付属装置を支持する構成が一般的である。しかし、付属装置の重量や寸法が増加するに従い、片持ち梁構造では支持が困難となるので、その場合は機台から離れた側の支持フレーム体の末端に補助脚を設置して、この補助脚により付属装置の重量を補助的に床面上に支持する構成が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
付属装置を付設した工作機械の上記した従来の支持装置では、付属装置を支持する支持フレーム体と補助脚とは、付属装置の重量の一部を本体部分の機台（以下、主機台と称する）に負荷する補助的な機台（以下、補助機台と称する）として作用する。したがって、主機台側の各支持部材、特に支持フレーム体と主機台との連結部位の近傍に配置される支持部材は、工作機械本体部分と付属装置との双方からの多大な荷重を受けることになる。この荷重は、補助機台側の補助脚が受ける荷重よりも相当に大きいので、床面上にこの工作機械を設置した場合には、支持部材を載置した床面部分が補助脚を載置した床面部分よりも経時で深く沈降する傾向がある。その結果、支持フレーム体の特に付属装置側末端部位に対し主機台が沈下し、主機台と支持フレーム体とにそれらの固定的連結部位を中心とした応力が集中的に発生して、主機台の変形、支持フレーム体の変形、固定的連結部位の破損等の不具合を引き起こす危惧があった。特に工作機械の主機台の変形は、前述したように工作機械の加工精度に悪影響を及ぼすので、可及的に回避すべき課題であった。
【０００８】
前述した第１の従来技術は、全ての固定式支持手段が機械重量を正常に床面上に支持し続けている場合には、浮動式支持手段が補助的な弾性支持作用を発揮するので有効かもしれない。しかし、上記した付属装置を付設した工作機械の場合は、補助機台に対する主機台の沈下により主機台が補助機台の支持フレーム体から反作用力を受けて、特に支持フレーム体と主機台との固定的連結部位近傍の支持部材が機械重量を正常に支持できなくなった状態で、主機台の変形が生じると考えられるので、既述の方法では効果的に対処することが困難であると予測される。
【０００９】
また、前述した第２の従来技術では、機台に設けた機械的剛性の低い部分が塑性変形した場合にはその復元が困難であるので、例えば工作機械の設置場所を移動したとき等は、工作機械を再び安定的に床面上に支持することが困難になる危惧がある。したがって既述の装置の構造を、付属装置を付設した工作機械の主機台と補助機台との固定的連結部分に適用した場合にも、連結部分が塑性変形してしまうと、工作機械の安定的な床面上への支持を継続的に維持することは困難になると予測される。
【００１０】
したがって本発明の目的は、工作機械の本体部分とそれに付設される付属装置とを共に支持する支持装置において、付属装置側の補助機台に対し工作機械本体部分側の主機台が経時で沈下を生じたときにも、主機台と補助機台との連結部分に塑性変形を生じることなく、主機台の変形を可及的に防止することができる工作機械の支持装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、工作機械の本体部分と付属装置とを床面上に支持する支持装置において、工作機械の本体部分を担持する主機台をレベル調節可能に床面上に支持する複数の支持部材と、少なくとも１つの支持部材の略上方位置で主機台に設けられた回転支軸と、回転支軸を介して主機台に、床面に略直交する平面内で揺動可能に連結されるとともに、付属装置を床面上に支持する補助機台と、を具備することを特徴とした工作機械の支持装置を提供する。
【００１２】
このような構成によれば、補助機台に対し主機台が経時で沈下を生じたときにも、回転支軸を介して主機台と補助機台とが相対的に揺動するので、経時での主機台の変形が防止される。
【００１３】
さらに、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の工作機械の支持装置において、主機台が３個の支持部材により床面上で３点支持されてなる支持装置を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明をその好適な実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による支持装置１０を備えた工作機械１２を概略で示す正面図、図２は、図１の支持装置１０の主要部を拡大して示す正面図、図３は、図１の支持装置１０の主要部を、図２の線 III−III に沿った断面で示す側面図、図４は、図１の工作機械１２を概略で示す平面図である。
【００１５】
工作機械１２は、主機台１４の上面に互いに離間して配置されたサドル１６及びテーブル１８と、サドル１６の上面に立設されたコラム２０に設置される主軸頭２２とを備える。テーブル１８にはパレット２４を介してワーク（図示せず）が固定される。主軸頭２２に回転可能に支持された主軸２３に装着された工具（図示せず）とテーブル１８上のワークとは、主機台１４上の多軸（例えば直交３軸）座標系において相対移動できる。図示実施形態では、主機台１４上をサドル１６がＸ軸方向（図１における紙面と垂直方向）へ移動し、サドル１６上をコラム２０がＺ軸方向（図１における左右方向）へ移動し、主軸２３を有する主軸頭２２がコラム２０上をＹ軸方向（図１における上下方向）へ移動する一方、ワークが載置されるテーブル１８は主機台１４上に固定される構成となっている。主機台１４上に配置された工作機械１２のこれら構成部材は、工作機械１２の本体部分を構成する。
【００１６】
工作機械１２はさらに、ＮＣ装置や機械制御装置等の加工制御装置、油圧装置、パレット交換装置等の種々の付属装置２６を備える。付属装置２６は、機械の運搬や設置時の作業効率を向上させるために、支持装置１０を介して工作機械１２に一体的に組合わされる。
本発明の一実施形態による支持装置１０は、上記した工作機械１２の本体部分を担持する主機台１４を設置床面２８上にレベル調節可能に支持する複数の支持部材３０と、主機台１４から延長されて付属装置２６を同床面２８上に支持する補助機台３２とを具備して構成される。
【００１７】
支持部材３０は、主機台１４を床面２８上で所望の水平姿勢に支持する高さ調節可能な脚であり、例としてレベリングボルトと通称される公知の部材である。支持部材３０は、工作機械１２の重量や重心位置に応じて主機台１４底部の所望箇所に所望個数配置されるが、特に３個の支持部材３０を適所に配置した３点支持形式であることが、主機台１４を容易に床面上に安定支持できるので有利である。図示実施形態は、主機台１４の主軸頭２２側に２個の支持部材３０を、かつテーブル１８側に１個の支持部材３０を配置した３点支持形式を有するものとする（図４参照）。
【００１８】
補助機台３２は、主機台１４から略水平方向へ延設された支持フレーム体３４と、主機台１４から離れた側の支持フレーム体３４の末端３６に設置される補助脚３８とを備える。補助脚３８は、付属装置２６及び支持フレーム体３４の重量の一部を、床面２８上に補助的に支持するように作用する。図４に示すように、支持フレーム体３４は主機台１４の両側壁４０に沿って１つずつ設置され、補助脚３８は各支持フレーム体３４の末端３６に近接して１つずつ配置される。
【００１９】
各支持フレーム体３４は、主機台１４側の基端４２近傍の下面に軸受部材４４を固定して備える。他方、主機台１４の両側壁４０には、主軸頭２２側の２個の支持部材３０の略上方位置に、円筒状の回転支軸４６がそれぞれ固定的に突設される。各回転支軸４６は、床面２８に略平行に延びる軸線４８を有する。各支持フレーム体３４の軸受部材４４は、対応の回転支軸４６を回動可能に支承し、その結果、各支持フレーム体３４が、床面２８に略直交する平面内で揺動可能に主機台１４に連結される。なお、軸受部材４４と回転支軸４６との間には、所望により潤滑剤が充填される。
【００２０】
上記構成を有する支持装置１０の作用を以下に説明する。
補助機台３２の両支持フレーム体３４は、それら自体及び付属装置２６の重量を、両補助脚３８と両回転支軸４６とに分担して負荷する。したがって、主機台１４の特に両回転支軸４６の下方に配置される２個の支持部材３０は、本体部分を担持する主機台１４と付属装置２６を担持する両支持フレーム体３４との双方からの多大な荷重を受けることになる。この荷重は、補助機台３２の２個の補助脚３８が受ける荷重よりも相当に大きいので、床面２８にこの工作機械１２を設置した場合には、上記支持部材３０を載置した床面部分が補助脚３８を載置した床面部分よりも経時で深く沈降する傾向がある。
【００２１】
その結果、支持フレーム体３４の特に末端３６に対し主機台１４が所定高さからの沈下を生じると、支持フレーム体３４は基端４２近傍の回転支軸４６を中心として図で反時計方向へ揺動する。このように、主機台１４と支持フレーム体３４とが互いに揺動可能に連結されているので、主機台１４は支持フレーム体３４に対し沈下したときにも支持フレーム体３４から実質的に反作用力を受けず、主機台１４及び支持フレーム体３４のいずれにも実質的に応力を生じることがない。しかもこのとき、全ての支持部材３０は主機台１４を正常に床面上に支持し続けることができる。したがって支持装置１０によれば、経時での主機台１４の変形が効果的に防止され、工作機械１２の加工精度が確実に維持される。
【００２２】
支持装置１０による上記した主機台１４の変形防止機能は、主機台１４が前述したように３点支持されている場合に特に顕著な効果を奏する。つまり３点支持構造の場合、対応の床面部分の沈降等に起因する各支持部材３０の調節レベルの変動量が互いに異なっていたとしても、主機台１４を床面上に安定的に支持し続けることができるので、支持装置１０による主機台１４の変形防止機能が相乗的に作用して、工作機械１２の加工精度を経時でも確実に維持できるのである。
【００２３】
支持装置１０による主機台１４の変形防止機能は、前述したように主機台１４の支持部材３０の略上方位置に、支持フレーム体３４の回転支軸４６を配置したときに、最良の効果を奏する。これは、補助機台３２側の重量の一部を支持する回転支軸４６による支点と、工作機械１２の総重量の一部を支持する支持部材３０による支点との間の、重力に直交する方向（水平方向）の距離が大きい程、モーメントの作用により回転支軸４６と支持部材３０との間の主機台１４の一部分に支持重量に起因した応力が発生し、主機台１４の変形が生じ易くなる傾向があるからである。したがって、回転支軸４６は支持部材３０の鉛直上方にあることが最も好ましいが、少なくとも、モーメントの作用による主機台１４の変形が許容範囲に納まることを条件として、支持部材３０の近傍に回転支軸４６を配置する必要がある。
【００２４】
本発明に係る支持装置は、上記実施形態の構成に限定されるものでなく、例えば図４に一点鎖線で示すように、工作機械１２のテーブル１８側に付設されるパレット交換装置等の付属装置２６′を支持する構成にも適用できる。この場合、付属装置２６′は、補助機台３２′の一対の支持フレーム体３４′及び両補助脚３８′で床面上に支持され、それら支持フレーム体３４′は回転支軸４６′を介して揺動可能に主機台１４に連結される。回転支軸４６′は、前述した回転支軸４６の近傍に配置されても同軸に配置されても良い。また工作機械が４点支持されている場合には、工作機械の前部（テーブル側）の支持部材近傍に回転支軸４６′が配置されていても良い。
なお、工作機械１２の運搬時には、支持フレーム体３４を主機台１４に対し一時的に固定することにより、付属装置２６と主機台１４とを一体化でき、運搬作業を容易にすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、工作機械の本体部分を付属装置と共に支持する支持装置において、付属装置側の補助機台を本体部分側の主機台に回転支軸を介して揺動可能に連結する構成としたので、主機台が補助機台に対し経時で沈下を生じたときにも、主機台と補助機台との連結部分に塑性変形を生じることなく、主機台の変形を可及的に防止することができる。したがって本発明によれば、付属装置を付設した工作機械の加工精度を低下させることなく、長期間に渡って工作機械を安定的に支持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による支持装置を備えた工作機械を概略で示す正面図である。
【図２】図１の支持装置の主要部を拡大して示す正面図である。
【図３】図１の支持装置の主要部を、図２の線 III−III に沿った断面で示す側面図である。
【図４】図１の工作機械を概略で示す平面図である。
【符号の説明】
１０…支持装置
１４…主機台
２６…付属装置
３０…支持部材
３２…補助機台
３４…支持フレーム体
３８…補助脚
４４…軸受部材
４６…回転支軸

Claims (2)

1. 工作機械の本体部分と付属装置とを床面上に支持する支持装置において、
   前記工作機械の前記本体部分を担持する主機台をレベル調節可能に床面上に支持する複数の支持部材と、
   少なくとも１つの前記支持部材の略上方位置で前記主機台に設けられた回転支軸と、
   前記回転支軸を介して前記主機台に、床面に略直交する平面内で揺動可能に連結されるとともに、前記付属装置を床面上に支持する補助機台と、
   を具備することを特徴とした工作機械の支持装置。
2. 前記主機台が３個の前記支持部材により床面上で３点支持されてなる請求項１に記載の工作機械の支持装置。

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