JP4723304B2

JP4723304B2 - クロスレ−ル式工作機械

Info

Publication number: JP4723304B2
Application number: JP2005219741A
Authority: JP
Inventors: 正行鈴木
Original assignee: 株式会社岡本工作機械製作所
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP2007030123A

Description

本発明は、ワ−クの加工位置と対向するように工具（砥石、カッタ−、ドリルなど）を滑走体に取り付けた工作機械において、前記滑走体が走行するクロスレ−ルの長手方向に沿って撓み調整機構を設けたクロスレ−ル式工作機械に関する。

立架した一対のコラム上に水平方向にクロスレ−ルを張り巡らし、ベッド上のワ−クの加工位置と対向するように工具（砥石、カッタ−、ドリルなど）を取り付けた滑走体（サドル）をクロスレ−ル上に往復走行させるクロスレ−ル固定式研削装置や旋盤は知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４参照。）。

例えば前記特許文献２にはベッドと、該ベッドの上方に設けられたクロスレールと、該クロスレールで案内されて前後移動するサドルと、該サドルで案内されて上下移動する摺動台と、加工物を載せ前記ベッド上で左右移動するテーブルと、前記摺動台に取付けられ、垂直な駆動軸と駆動モータを備えた工具頭と、該工具頭の下端に取付けられた旋回割出機構と、該旋回割出機構を介して、前記工具頭に連結され、前記駆動軸に噛み合い、工具が先端に取付けられる水平な主軸を備えているアングルヘッドと、前記主軸を軸方向に移動させる切込み機構とからなる平面研削装置が開示されている。

このようなクロスレ−ル型工作機械において、工具を支持するサドルを移動可能に案内するクロスレ−ルが工具の自重や工作機械の設置環境の変化により撓んだり歪んだりすることがある。この撓みや歪みは、例えば平面研削加工されたワ−クの表面にクロスレ−ルの撓みに類似した波打ち模様の砥石車跡が残ることとして知られている。

ワ−クの加工精度を高めるため、このクロスレ−ルや案内（ガイド）レ−ルの変形を補正する手段が提案されている。例えば、前記特許文献３は、ワ−クの加工位置と対向するように配置された梁状フレーム部材と、前記梁状フレーム部材とほぼ平行をなすとともに、移動体（サドル）を移動可能に支持するガイドレールと、梁状フレーム部材とガイドレールとの間にガイドレール及び前記梁状フレームの長手方向に沿って等間隔で配置された複数の伸縮部材を介在した伸縮部材を備える工作機械を提案する。この伸縮部材は、電歪素子の変形により伸縮し、ガイドレールの湾曲度又はガイドレールと梁状フレーム部材との間の距離を調節するように伸縮し、伸縮部材の伸縮によりガイドレールの真直度を維持する（例えば、特許文献３参照。）。

また、前記特許文献４は、ベッドに立設されたコラムに沿って上下動し、工具を備えたサドルを水平方向へ往復動自在に支持するアーム（ガイドレ−ル）を有する立旋盤において、前記アームの自重及びサドルの重量によりアームに発生する引張伸びにテンションバーで抵抗し、圧縮縮みにコンプレッションバーで抵抗してアームのたわみを抑制し、真直度を確保する。これらバ−は、アームの厚さ方向の中立面付近に設けられているのでアームが前後方向に変形することが防止される。
特開平１１−３２０３０１号公報特開２００１−１３８１８９０号公報特開平２００１−１３８１９０号公報特開平９−１１７８０１号公報

前記特許文献３に記載のガイドレ−ルの撓み補正手段は、梁状フレームの長手方向に沿って等間隔で配置された複数の伸縮部材で行うので工具軸方向の撓みに対しては充分な補正が可能であるが、工具頭に対するガイドレ−ルの傾き歪み対策がなされていないことと、伸縮部材の長さが大きく、波打ちの撓みを解消するには充分でない。

前記特許文献４に記載のア−ム（ガイドレ−ル）の撓み補正手段は、一対の長いテンションバーとコンプレッションバーの両端に取り付けたダブルナットの閉付・開放により行うものであるから大雑把な補正しかできず、ア−ムの波状の撓みの波山高さ（振幅）波長は前記特許文献３のそれより大きい。本発明は、ガイドレ−ルの変形（撓み）をより小さく補正することができるクロスレ−ル撓み調整機構を備えたクロスレ−ル式工作機械を提供するものである。

本発明の請求項１は、前記クロスレ−ル（４）の下方ガイドレ−ル（１０ａ）のサドル（５）が走行するクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）の近傍に空所（１３ｋ）を少なくとも１対設け、これらの空所（１３Ｋ）内に工具頭傾斜調整機構（１３）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載のクロスレ−ル式工作機械（１００）立架した一対のコラム（３，３）上に水平方向にクロスレ−ル（４）を張り巡らし、ベッド（１）上のワ−クの加工位置と対向するように工具（７ａ）を取り付けたサドル（５）を前記クロスレ−ル（４）上に往復走行可能に設けたクロスレ−ル式工作機械（１００）であって、前記クロスレ−ル（４）は、前記サドル（５）が走行する一対のガイドレ−ル（１０ａ，１０ｂ）をクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）側面に水平方向に離間して設け、この一対のガイドレ−ル（１０ａ，１０ｂ）のうち下方に設けたガイドレ−ル（１０ａ）の略中央部に長手方向に凹部（１０ｃ）を設け、このガイドレ−ル（１０ａ）の凹部（１０ｃ）に更に長手方向に等間隔に複数の空所（１２ａ，１２ａ，・・・）を設け、これら空所の各々に一対の傾斜ブロック（１２ａ，１２ｂ）を上下に嵌挿し、この一方の傾斜ブロック（１２ａ）はクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）に固定され、他方の傾斜ブロック（１２ｂ）は前記固定した傾斜ブロック（１２ａ）の傾斜面を滑ることが可能に調整ボルト（１２ｄ）で前記クロスレ−ルフレ−ム（４ａ）に取り付けられた撓み補正機構（１２）を構成することを特徴とする、クロスレ−ル式工作機械（１００）を提供するものである。

請求項２の発明は、前記クロスレ−ル（４）の下方ガイドレ−ル（１０ａ）のサドル（５）が走行するクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）の近傍に空所（１３ｋ）を少なくとも１対設け、これらの空所（１３ｋ）内に工具頭傾斜調整機構（１３）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載のクロスレ−ル式工作機械（１００）を提供するものである。

請求項３の発明は、前記工具頭傾斜調整機構（１３）がロ−ラ（１３ａ）を楔ブロック（１３ｂ）で押す方式のものであり、前記撓み補正機構（１２）の調整ボルト（１２ｄ）の進退方向とは直角の方向に楔ブロック（１３ｂ）が微調整ボルト（１３ｃ）の回転により進退するようクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載のクロスレ−ル式工作機械（１００）を提供するものである。

請求項１に記載の工作機械は、クロスレ−ルの長手方向に固定傾斜（楔状）ブロックと移動傾斜（楔）ブロックの一対よりなる撓み補正機構の複数組を備えており、撓み補正時の移動傾斜ブロックの移動幅も極めて微量であるので、撓みの波高さ（振幅）も極めて小さく補正できる。

請求項２および請求項３に記載の工作機械は、工具の取り替えの際に発生する工具頭の倒れを調整する工具頭傾斜調整機構によりサドルに取り付けられている工具頭のガイドレ−ルに対する傾きを微調整することにより更に真直度の優れた加工ワ−クが得られる。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１はクロスレ−ル固定式研削装置の斜視図、図２はクロスレ−ルを図１においてＤ方向から見た側面図、図３はクロスレ−ルを図１および図２においてＡ方向から見た一部を切り欠いた正面図、図４は図２においてＢ方向から拡大したクロスレ−ルの撓み補正機構と工具頭傾斜調整機構の正面図、および、図５は図４においてＣ矢視の方面から見た工具頭傾斜調整機構の側面図である。

図１に示すクロスレ−ル固定式平面研削装置１００において、１はベッド、２はテ−ブルでワ−クを載せ、Ｘ軸方向に案内レ−ル２ａ，２ａ上を往復走行可能である。４はクロスレ−ルで、一対のコラム３，３上に水平方向（Ｚ軸方向）に張り巡らされる。１０ａ，１０ｂはガイドレ−ルで、クロスレ−ルフレ−ム４ａ側面に水平方向に離間して設ける。１０ｅ，１０ｆは前記ガイドレ−ル１０ａ，１０ｂ側面を覆うカバ−である。５はサドルで、砥石頭（工具頭）７を昇降可能に取り付けた摺動台６を前面に備える。サドル５は、図示されていないボ−ルネジ、モ−タの駆動力を受けてガイドレ−ル１０ａ，１０ｂ上をＺ軸方向に往復走行可能である。８はボ−ルネジ受け空所である。摺動台６は、サドル５に設けられた案内レ−ル６ａに沿ってモ−タ６ｃの駆動力を受けてＹ軸方向に昇降可能である。砥石軸７ｂに取り付けられた砥石車７ａはモ−タ７ｃの回転駆動力を受けて砥石軸７ｂ廻りに回転する。図１において、Ａ矢視側を正面、Ｄ矢視側を側面とする。

図２および図３は、下方のカバ−１０ｆの一部を取り外したクロスレ−ル４とサドル５を示す。クロスレ−ルフレ−ム４ａ側面に水平方向に離間して一対のガイドレ−ル１０ａ，１０ｂを設ける。この一対のガイドレ−ルのうち下方に設けたガイドレ−ル１０ｂの略中央部に長手方向に凹部１０ｃを設け、このガイドレ−ルの凹部１０ｃに更に長手方向に等間隔に複数の空所１０ｄを設け、これら空所１０ｄの各々に一対の傾斜ブロック１２ａ，１２ｂを上下に嵌挿する。一方の傾斜ブロック１２ａをクロスレ−ルフレ−ム４ａに固定ボルト１２ｃで固定し、他方の傾斜ブロック１２ｂを前記固定した傾斜ブロック１２ａの傾斜面１２ｅを滑ることが可能に調整ボルト１２ｄでクロスレ−ルフレ−ム４ａに取り付け撓み補正機構１２とする。傾斜ブロックの楔状傾斜面１２ｅの傾度は１〜５度である。凹部１０ｃにより上下に平行に水平方向に延びるレ−ル１０ｂ_１,１０ｂ_２の下レ−ル１０ｂ_２前面にはスライドシ−ル９が張設されている。

図２に示す長さ２９６５ｍｍ、高さ７９６ｍｍのクロスレ−ル４において、このクロスレ−ルフレ−ムの側面には長さ２９６５ｍｍ、高さ１６０ｍｍのガイドレ−ル１０ａ，１０ｂ一対が設けられ、その下方ガイドレ−ル１０ｂの凹部には撓み補正機構１２が３２０ｍｍの間隔を設けて９基設置されている。一対の傾斜ブロック１２ａ，１２ｂの高さは合計４０ｍｍである。

撓み補正機構１２は、クロスレ−ル４の上下（Ｙ軸）方向および正面（Ｚ軸）方向の歪み補正に寄与する。撓み補正機構１２の移動傾斜ブロック１２ｂの移動量は、先に加工された研削ワ−ク表面に転写された砥石車の移動軌跡である波の長手方向中心線からの波高さを考慮して各々位置の移動傾斜ブロック１２ｂの昇降量を経験則から算出して行う。波高さがプラスのときは、移動傾斜ブロック１２ｂの調整ボルト１２ｄを逆時計廻り方向に回転して移動傾斜ブロック１２ｂを下降させる。波高さがマイナスのときは、移動傾斜ブロック１２ｂの調整ボルト１２ｄを時計廻り方向に回転して移動傾斜ブロック１２ｂを上昇させる。先の加工されたワ−クを見てかかる操作を繰り返すとクロスレ−ルの撓みは小さく収斂し、加工ワ−クの真直度は向上する。

図２、図４に示す撓み補正機構１２において、傾斜ブロックの楔状傾斜面１２ｅの傾度は３度であり、調整ボルト１２ｄの１／４回転（９０度回転）の廻しは移動傾斜ブロック１２ｂの０．０１３１ｍｍの上昇、または下降となる。

工具頭傾斜調整機構１３は、図２に示すようにクロスレ−ルフレ−ム４ａに設けた少なくとも２個の空所１３ｋ）空所内に工具頭傾斜調整機構１３を複数設置する。具体的には、図２、図３、図４および図５に示すように前記クロスレ−ル４の下方ガイドレ−ル１０ａのサドル５が走行するクロスレ−ルフレ−ム４ａの近傍に空所１３ｋを設け、これらの空所（１３ｋ）内に工具頭傾斜調整機構１３を設ける。

工具頭傾斜調整機構１３は、皿バネを付勢ボルトで押す方式のものでもよいが、図４および図５に示す工具頭傾斜調整機構のようにロ−ラ１３ａを楔ブロック１３ｂで押す方式のもので、前記撓み補正機構１２の調整ボルト１２ｄの進退方向とは直角の方向に楔ブロック１３ｂが微調整ボルト１３ｃの回転で進退するようクロスレ−ルフレ−ム４ａに取り付けられるものが設置および取り扱い易い故に好ましい。

図４および図５に示す工具頭傾斜調整機構１３において、１３ａはロ−ラ、１３ａ_１はロ−ラに設けられた傾斜溝、１３ｂは楔ブロック、１３ｂ_１は楔ブロックの傾斜バ−、１３ｃは微調整ボルト、１３ｄはロ−ラパックで前記ロ−ラ１３ａを収納する。１３ｅは締付固定ボルトである。前記楔ブロックの傾斜バ−１３ｂ_１は１２度傾斜しており、ロ−ラ１３ａの半径方向に設けられた傾斜溝１３ａ_１上面を微調整ボルト１３ｃの回転による楔ブロック１３ｂの進退により滑り、ロ−ラ１３ａへの付勢力を加減する。ロ−ラ１３ａへ嫁せられた付勢力はクロスレ−ルフレ−ム４ａのＸ軸方向を付勢する。工具頭６の傾斜微調整が行われた後、締付固定ボルト１３ｅはクランプされる。

工具頭傾斜調整機構１３近傍のサドルフレ−ム５ａには、微調整ボルト１３ｃの長手方向に平行にロ−ラ押さえプレ−ト１４が皿ネジ１５により固定され、微調整ボルト１３ｃのボルト頭側の後方には鍵括弧（「）状のシ−ルプレ−ト１６が皿ネジ１７によりサドルフレ−ムリブ５ｂに固定され、このシ−ルプレ−ト１６の下部には下方ガイドレ−ル１０ｂのサドル滑走面に接触するスライドシ−ル１８がボルト１９により固定されている。これらプレ−ト１４，１６の設置により工具頭傾斜調整機構１３内に塵埃が進入する機会を減少させている。

図１に示す本発明のクロスレ−ル式平面研削機械１００を用いてワ−クを研削するには、テ−ブル２上に必要により電磁チャック等の治具を用いてワ−クを固定し、テ−ブル２の左右方向（Ｘ軸方向）移動と、砥石頭７に取り付けられた砥石車７ａ回転と、砥石頭７の前後方向（Ｚ軸方向）移動と、砥石頭の上下方向（Ｙ軸方向）昇降移動の相対的な組み合わせにより砥石車をワ−ク表面に接触、切り込みをかけて行う。

研削加工されたワ−クの表面にクロスレ−ルの撓みが原因の波模様の砥石車軌跡が転写されているときは、この波の振幅や波長を可能な限り小さくするようガイドレ−ル１０ｂに設けられた撓み補正機構１２の調整ボルト１２ｄを回動、および、工具頭傾斜調整機構１３の微調整ボルト１３ｃを回動させて調整する。

本発明の別の態様として、前記撓み補正機構１２および工具頭傾斜調整機構１３を下方のガイドレ−ル１０ｂに設ける代わりに、上方のガイドレ−ル１０ａに設けてもよいし、下方のガイドレ−ル１０ｂおよび上方のガイドレ−ル１０ａの両方に設けてもよいことは勿論である。

本発明のクロスレ−ル式工作機械は、クロスレ−ルの撓みを補正する撓み補正機構１２をガイドレ−ル１０ｂの長手方向において等間隔に複数設けたので、クロスレ−ルの撓みが原因による波模様の砥石車軌跡の波長は短く、また、波高さ（振幅）も小さく転写される。先の加工されたワ−クに転写された波模様を見て、波の振幅を小さくする操作を繰り返すとクロスレ−ルの撓みは小さく収斂し、加工ワ−クの真直度（ワ−クのＸ軸方向の真直度およびＺ軸方向の真直度）は共に向上する。また、複数の撓み補正機構１２によるクロスレ−ル４の上下（Ｙ軸）方向および正面（Ｚ軸）方向の歪み補正に加えて工具頭傾斜調整機構１３はクロスレ−ル４のＸ軸方向に対する撓みを微調整することができるので、クロスレ−ルの撓みをより小さい撓みへと補正できる。

クロスレ−ル固定式平面研削装置の斜視図である。クロスレ−ルを図１においてＤ方向から見た側面図である。クロスレ−ルを図１および図２においてＡ方向から見た一部を切り欠いた正面図である。図２においてＢ方向から拡大したクロスレ−ルの撓み補正機構と工具頭傾斜調整機構の正面図である。図４においてＣ矢視の方面から見た工具頭傾斜調整機構の側面図である。

符号の説明

１００クロスレ−ル固定式平面研削装置
１ベッド
２テ−ブル
３コラム
４クロスレ−ル
５サドル
６摺動台
７工具頭
１０ガイドレ−ル
１２撓み補正機構
１３工具頭傾斜調整機構

Claims

立架した一対のコラム（３，３）上に水平方向にクロスレ−ル（４）を張り巡らし、ベッド（１）上のワ−クの加工位置と対向するように工具（７ａ）を取り付けたサドル（５）を前記クロスレ−ル（４）上に往復走行可能に設けたクロスレ−ル式工作機械（１００）であって、前記クロスレ−ル（４）は、前記サドル（５）が走行する一対のガイドレ−ル（１０ａ，１０ｂ）をクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）側面に水平方向に離間して設け、この一対のガイドレ−ル（１０ａ，１０ｂ）のうち下方に設けたガイドレ−ル（１０ａ）の略中央部に長手方向に凹部（１０ｃ）を設け、このガイドレ−ル（１０ａ）の凹部（１０ｃ）に更に長手方向に等間隔に複数の空所（１２ａ，１２ａ，・・・）を設け、これら空所の各々に一対の傾斜ブロック（１２ａ，１２ｂ）を上下に嵌挿し、この一方の傾斜ブロック（１２ａ）はクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）に固定され、他方の傾斜ブロック（１２ｂ）は前記固定した傾斜ブロック（１２ａ）の傾斜面を滑ることが可能に調整ボルト（１２ｄ）で前記クロスレ−ルフレ−ム（４ａ）に取り付けられた撓み補正機構（１２）を構成することを特徴とする、クロスレ−ル式工作機械（１００）。
前記クロスレ−ル（４）の下方ガイドレ−ル（１０ａ）のサドル（５）が走行するクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）の近傍に空所（１３ｋ）を２個以上設け、これらの空所（１３ｋ）内に工具頭傾斜調整機構（１３）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載のクロスレ−ル式工作機械（１００）。
前記工具頭傾斜調整機構（１３）がロ−ラ（１３ａ）を楔ブロック（１３ｂ）で押す方式のものであり、前記撓み補正機構（１２）の調整ボルト（１２ｄ）の進退方向とは直角の方向に楔ブロック（１３ｂ）が微調整ボルト（１３ｃ）の回転により進退するようクロスレ−ルフレ−ム（４ａ）に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載のクロスレ−ル式工作機械（１００）。