JP5786226B2

JP5786226B2 - 工作機械

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Publication number: JP5786226B2
Application number: JP2011193906A
Authority: JP
Inventors: 喜隆森本; 直彦鈴木
Original assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT); Takamatsu Machinery Co Ltd
Current assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT); Takamatsu Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2031-09-06
Also published as: JP2013052489A

Description

本発明は、ＮＣ旋盤などの工作機械に関する。

工作機械として代表的なＮＣ旋盤においては、主軸部及び刃物台などを支持するベッド本体は、鋳鉄による鋳物構造か、鋼板溶接による板金構造が一般的である。近年のＮＣ旋盤などの分野においては、高速加工の要求に伴うスライド移動物の高速化のための剛性向上のために、また高精度加工の要求に伴う振動対策、熱変形対策などのために、ベッド本体の鋳物構造（又は板金構造）に補強用リブを設けたり、ベッド本体の板厚を厚くしたりし、ベッド本体が大型化、大重量化する傾向にある。

一方、ＮＣ旋盤などの分野では、設置面積を小さくするなどのために小型化の要求も高まっており、高剛性を確保しながらベッド本体を小型化、軽量化するための条件を満足するには相反することとなり、これらの問題を全て解消することは難しい。

そこで、このような問題を解消する一つの手段として、ベッド本体をパイプフレーム構造体としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この工作機械のベッド本体は、主軸構造体を支持するための第１ベッド部と、工具取付構造体を支持するための第２ベッド部と、第１ベッド部及び第２ベッド部を接続するための第３ベッド部とを備え、少なくとも第３ベッド部がパイプフレーム構造から構成されている（第１〜第３ベッド部がパイプフレーム構造から構成されたものも開示されている）。第３ベッド部のパイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４個の上連結ブロックでもって矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４個の下連結ブロックでもって矩形状に連結した下フレームと、上フレームの各上連結ブロックと下接続フレームの対応する下連結ブロックとを接続する接続パイプとを有し、上フレームの一端側の一対の上連結ブロックと、これら一対の上連結ブロック間を接続する上連結パイプに設けられた中間ブロック状部材とに、工具取付構造体の一端部が支持され、また上フレームの他端側の一対の上連結ブロックと、これら一対の上連結ブロック間を接続する上連結パイプに設けられた中間ブロック状部材とに、主軸構造体の一端部が支持されている。

そして、第３ベッド部の熱変形による歪みを補正するために、工具取付構造体側においては、上フレームの一端側の一対の上連結ブロックを接続する上連結パイプに一対の加熱・冷却手段（例えば、ペルチェ素子）が設けられ（具体的には、一方の連結ブロックと中間ブロック状部材との間に一方の加熱・冷却手段が設けられ、他方の連結ブロックと中間ブロック状部材との間に他方の加熱・冷却手段が設けられている）、また、主軸構造体側においては、上フレームの他端側の一対の上連結ブロックを接続する上連結パイプに一対の加熱・冷却手段（例えば、ペルチェ素子）が設けられている（具体的には、一方の連結ブロックと中間ブロック状部材との間に一方の加熱・冷却手段が設けられ、他方の連結ブロックと中間ブロック状部材との間に他方の加熱・冷却手段が設けられている）。

また、加工時の振動による影響を抑えるために、工具取付構造体側においては、上フレームの一端側の各上連結ブロックに加振手段が設けられているとともに、主軸構造体側においては、上フレームの他端側の各上連結ブロックに加振手段が設けられている。

特開２００８−２９６３１２号公報

上述した工作機械では、次の通りの改善すべき問題がある。第１に、熱変形量を補正するために、工具取付構造体側の上連結パイプに一対の加熱・冷却手段を設け、主軸構造体側の上接続パイプに一対の加熱・冷却手段を設け、合計４つの加熱・冷却手段を設けているので、その構造が複雑になるとともに、その制御が複雑になり、更なる改良が望まれていた。

第２に、加工中の振動を抑えるために、第３ベッド部のパイプフレーム構造の各上連結ブロックに加振手段を設けているが、このような構造では、振動を充分に抑えることができず、更なる改良が望まれていた。

本発明の目的は、加工中の熱変形量を簡単な構成及び制御でもって効果的に抑えることができる工作機械を提供することである。

また、本発明の他の目的は、加工中の振動を抑えて高精度に加工することができる工作機械を提供することである。

本発明の請求項１に記載の工作機械は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸構造体と、加工工具が取り付けられる工具取付構造体と、前記主軸構造体及び工具取付構造体を支持するためのベッド構造体と、を具備し、前記ベッド構造体は、前記主軸構造体を支持するための第１ベッド部と、前記工具取付構造体を支持するための第２ベッド部と、前記第１ベッド部と前記第２ベッド部とを接続する第３ベッド部とを備え、少なくとも前記第３ベッド部が接続パイプフレーム構造により構成された工作機械において、
前記接続パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４個の上連結ブロックでもって矩形状に連結した上接続フレームと、４本の下連結パイプを４個の下連結ブロックでもって矩形状に連結した下接続フレームと、前記上接続フレームの各上連結ブロックと前記下接続フレームの対応する下連結ブロックとを接続する接続パイプとを有しており、
前記工具取付構造体の一端部は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの一端側の一対の第１上連結ブロック間に支持され、前記主軸構造体の一端部は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの他端側の一対の第２上連結ブロック間に支持されており、
前記一対の第１上連結ブロックの少なくとも一方には、前記第３ベッド部の熱変形を補正するための第１熱変形補正手段が設けられ、前記第１熱変形補正手段は、前記一対の第１上連結ブロックの温度差に基づいて前記第３ベッド部の熱変形を補正することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の工作機械では、前記接続パイプフレーム構造の前記一対の第２上連結ブロックの少なくとも一方には、前記第３ベッド部の熱変形を補正するための第２熱変形補正手段が設けられ、前記第２熱変形補正手段は、前記一対の第２上連結ブロックの温度差に基づいて前記第３ベッド部の熱変形を補正することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の工作機械は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸構造体と、加工工具が取り付けられる工具取付構造体と、前記主軸構造体及び工具取付構造体を支持するためのベッド構造体と、を具備し、前記ベッド構造体は、前記主軸構造体を支持するための第１ベッド部と、前記工具取付構造体を支持するための第２ベッド部と、前記第１ベッド部と前記第２ベッド部とを接続する第３ベッド部とを備え、少なくとも前記第３ベッド部が接続パイプフレーム構造により構成された工作機械において、
前記接続パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４個の上連結ブロックでもって矩形状に連結した上接続フレームと、４本の下連結パイプを４個の下連結ブロックでもって矩形状に連結した下接続フレームと、前記上接続フレームの各上連結ブロックと前記下接続フレームの対応する下連結ブロックとを接続する接続パイプとを有しており、
前記工具取付構造体の一端部は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの一端側の一対の第１上連結ブロック間に支持され、前記主軸構造体の一端部は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの他端側の一対の第２上連結ブロック間に支持されており、
前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームと前記下接続フレームとの間には、前記上接続フレームの前記一対の第１上連結ブロック間と前記一対の第２上連結ブロック間との間の相対振動を抑えるための振動抑制手段が介在されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の工作機械では、前記振動抑制手段は、振動を加えるための加振制御ユニットから構成され、前記加振制御ユニットが、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの第１上連結ブロックと前記下接続フレームにおける前記主軸構造体側の下連結ブロックとの間に、又は前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの第２上連結ブロックと前記下接続フレームにおける前記工具取付構造体側の下連結ブロックとの間に介在されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の工作機械では、前記接続パイプフレーム構造の前記一対の第１上連結ブロックの各々には、前記第３ベッド部の熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられ、前記熱変形補正手段は、前記一対の第１上連結ブロックの温度差に基づいて前記第３ベッド部の熱変形を補正することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の工作機械では、前記工具取付構造体は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの前記一対の第１上連結ブロックと前記下接続フレームにおける前記工具取付構造体側の一対の下連結ブロックとの間に取り付けられ、前記第３ベッド部の前記一対の第１上連結ブロック及び前記工具取付構造体側の前記一対の下連結ブロックが前記第２ベッド部を構成することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載の工作機械では、前記第２ベッド部は、支持パイプフレーム構造から構成され、前記支持パイプフレーム構造は、前記接続フレーム構造の前記一端側に接続され、前記工具取付構造体は、前記支持パイプフレーム構造の一対の上連結ブロックと前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの前記一対の第１上連結ブロックとの間に支持されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の工作機械によれば、主軸構造体は第１ベッド部に支持され、工具取付構造体は第２ベッド部に支持され、第１ベッド部及び第２ベッド部は第３ベッドを介して接続され、少なくとも第３ベッド部が接続パイプフレーム構造から構成され、工具取付構造体の一端部は、この接続パイプフレーム構造の上接続フレームの一端側の一対の第１上連結ブロック間に支持され、主軸構造体の一端部は、この接続パイプフレーム構造の上接続フレームの他端側の一対の第２上連結ブロック間に支持されているので、工具取付構造体及び主軸構造体はこの接続パイプフレーム構造を介して取り付けられる。そして、このような構造において、一対の第１上連結ブロックの少なくとも一方に第１熱変形補正手段が設けられ、これら第１熱変形補正手段は、一対の第１上連結ブロックの温度差に基づいて第３ベッド部の熱変形を補正するので、第３ベッド部における工具取付構造体側の熱変形を簡単な構成及び制御でもって補正し、これによって、接続パイプフレーム構造の熱変形を抑える（換言すると、工具取付構造体と主軸構造体との熱変形による相対的ズレを少なくする）ことができ、その結果、熱変形の影響を少なくして加工物を高精度に加工することができる。

また、本発明の請求項２に記載の工作機械によれば、接続パイプフレーム構造の一対の第２上連結ブロックの少なくとも一方に第２熱変形補正手段が設けられ、これら第２熱変形補正手段は、一対の第２上連結ブロックの温度差に基づいて第３ベッド部の熱変形を補正するので、第３ベッド部における主軸構造体側の熱変形をも簡単な構成及び制御でもって補正し、これによって、接続パイプフレーム構造の熱変形をより効果的に抑えることができる。

また、本発明の請求項３に記載の工作機械によれば、主軸構造体は第１ベッド部に支持され、工具取付構造体は第２ベッド部に支持され、第１ベッド部及び第２ベッド部は第３ベッドを介して接続され、少なくとも第３ベッド部が接続パイプフレーム構造から構成され、工具取付構造体の一端部は、この接続パイプフレーム構造の上接続フレームの一端側の一対の第１上連結ブロック間に支持され、主軸構造体の一端部は、この接続パイプフレーム構造の上接続フレームの他端側の一対の第２上連結ブロック間に支持されているので、工具取付構造体及び主軸構造体はこの接続パイプフレーム構造を介して取り付けられる。そして、このような構造において、接続パイプフレーム構造の上接続フレームと下接続パイプフレームとの間に振動抑制手段が介在されているので、加工時に発生する相対振動（即ち、上接続フレームの一対の第１上連結ブロック間と一対の第２上連結ブロック間との間の相対振動）を振動抑制手段によって抑えることができ、その結果、振動の影響を少なくして加工物を高精度に加工することができる。

また、本発明の請求項４に記載の工作機械によれば、振動抑制手段は、加振制御ユニットから構成され、この加振制御ユニットが、接続パイプフレーム構造の上接続フレームの第１上連結ブロックと下接続フレームにおける主軸構造体側の下連結ブロックとの間に介在されているので、加工時に発生する上述した相対振動をより効果的に抑えることができる。尚、発生する振動によっては、この加振制御ユニットは、接続パイプフレーム構造の上接続フレームの第２上連結ブロックと下接続フレームにおける工具取付構造体側の下連結ブロックとの間に介在することができる。

また、本発明の請求項５に記載の工作機械によれば、接続パイプフレーム構造の一対の第１上連結ブロックの各々に熱変形補正手段が設けられ、熱変形補正手段は、一対の第１上連結ブロックの温度差に基づいて第３ベッド部の熱変形を補正するので、加工中に発生する振動を抑えることができるとともに、加工中の熱変形による歪みの発生も抑えることができ、加工物のより高精度の加工が可能となる。

また、本発明の請求項６に記載の工作機械によれば、接続パイプフレーム構造の上接続フレームの一対の第１上連結ブロックと下接続フレームにおける工具取付構造体側の一対の下連結ブロックとの間に工具取付構造体を取り付けた形態のものに好都合に適用でき、これによって、工作機械の小型化を図ることができる。

また、本発明の請求項７に記載の工作機械によれば、第２ベッド部が支持パイプフレーム構造から構成され、この支持パイプフレーム構造が接続フレーム構造の一端側に接続された形態のものに好都合に適用することができる。

本発明に従う工作機械の第１の実施形態を示す斜視図。図１の工作機械の工具取付構造体側を示す部分斜視図。図１の工作機械における加振制御ユニットを示す断面図。図１の工作機械における接続パイプフレーム構造の上接続フレーム及びこれに関連する構成を模式的に示す簡略図。図１の工作機械の制御系を示すブロック図。図１の工作機械における接続パイプフレーム構造の熱変形補正を説明するための簡略説明図。図５の制御系による熱変形量補正の制御を示すフローチャート。図５の制御系による振動抑制の制御を示すフローチャート。図９（ａ）は、第１加速度センサの検知信号を示す図であり、図９（ｂ）は、第２加速度センサの検知信号を示す図であり、図９（ｃ）は、第１及び第２加速度センサの検知信号に基づく加速度差信号を示す図であり、図９（ｄ）は、加振制御ユニットを加振制御するための加振制御信号を示す図。図５の制御系による振動抑制制御（左側への相対振動の抑制）を説明するための簡略説明図。図５の制御系による振動抑制制御（右側への相対振動の抑制）を説明するための簡略説明図。接続パイプフレーム構造における熱変形補正の他の例を示す簡略図。図１２の熱変形補正の他の例における熱変形補正を説明するための簡略説明図。本発明に従う工作機械の第２の実施形態を示す斜視図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う工作機械の実施形態について説明する。まず、図１〜図１１を参照して、第１の実施形態の工作機械について説明する。

図１において、工作機械の一例としてのＮＣ旋盤は、工場の床面などに設置されるベッド構造体２を備え、このベッド構造体２が、主軸構造体４を支持するための第１ベッド部６と、工具取付構造体８を支持するための第２ベッド部１０と、第１ベッド部６と第２ベッド部１０を接続する第３ベッド部１２とを備えている。この形態では、第１及び第３ベッド部６，１２が、複数本の連結パイプを複数個の連結ブロックを用いて連結した支持パイプフレーム構造１４及び接続パイプフレーム構造１６から構成され、第２ベッド１０が、第３ベッド部１２の接続パイプフレーム構造１６の一部から構成されている。少なくとも第３ベッド部１２は接続パイプフレーム構造１６から構成することが重要であるが、第１ベッド部６については、ブロック状の支持構造を採用するようにしてもよい。尚、第３ベッド部１２の接続パイプフレーム構造１６については、後述する。

主軸構造体４は、ベッド構造体２の第１ベッド部６（支持パイプフレーム構造１４）の上面に後述する如く取り付けられる。この主軸構造体４は、第１ベッド部６に取り付けられた主軸支持部１８と、主軸（図示せず）を備えた主軸部２０とを備えている。主軸支持部１８の左右方向（図１において右下から左上の方向）中央部には凹部２２が設けられ、この凹部２２を設けることによって、主軸支持部１８の右側部２４及び左側部２６は上方に突出している。主軸部２０は、主軸支持部１８の凹部２２にその下部が収容されるように配置され、第１スライド機構２８を介して主軸支持部１８にＺ軸方向（図２参照）に移動自在に支持されている。

この形態では、第１スライド機構２８は、右案内部材３０及び左案内部材３２を有し、右案内部材３０及び左案内部材３２が、主軸支持部１８の右側部２４及び左側部２６の上端部に設けられ、また主軸部２０の右側部及び左側部には、図１において左下から右上の方向である第１方向（即ち、主軸の軸方向）に間隔をおいて一対の支持ブロック３４が設けられ（図１において、主軸部２０の右側部に設けたもののみを示す）、かかる支持ブロック３４が右案内部材３０及び左案内部材３２に移動自在に装着されており、従って、この主軸部２０は上記第１方向に、即ちＺ軸方向に移動自在に主軸支持部１８に支持され、電動モータの如き第１駆動源（図示せず）によってこのＺ軸方向に往復移動される。

主軸部２０には主軸（図示せず）が回転自在に支持され、この主軸にはチャック手段３６が装着され、加工すべき被加工物がチャック手段３６に着脱自在に取り付けられる。また、この主軸には電動モータの如き駆動源（図示せず）が駆動連結され、この駆動源の作用によって、主軸（これと一体にチャック手段３６及び加工物）が所定方向に回転駆動される。

また、工具取付構造体８は、第２ベッド部１０に後述する如く取り付けられている。この工具取付構造体８は、支持ベース３８と、工具取付台４０を備えたスライド部材４２とを備えている。支持ベース３８は、矩形状の薄いブロック状部材から構成され、この支持ベース３８に第２スライド機構４４を介してスライド部材４２がＸ軸方向（図２参照）に移動自在に支持されている。

この形態では、第２スライド機構４４は、案内部材４６，４８を有し、かかる案内部材一４６，４８が支持ベース３８に上下方向に間隔をおいて配設され、またスライド部材４２の両側部には、案内部材４６，４８に対応して、上記第２の方向に間隔をおいて一対の支持ブロック５０，５２が設けられ（図２参照）、かかる支持ブロック５０，５２が案内部材４６，４８に移動自在に装着されており、従って、スライド部材４２は第２方向（即ち、図１において右下から左上の方向であって、図２においてＸ軸方向）に移動自在に支持ベース３８に支持され、電動モータの如き第２駆動源５４によってＸ軸方向に往復移動される。

工具取付台４０は刃物台として機能し、スライド部材４２の上端部に取り付けられている。この工具取付台４０には、加工物を加工するための加工工具（図示せず）が取り付けられ、主軸構造体４側のチャック手段３６に取り付けられた加工物が、この加工工具によって所要の通り加工される。

次に、図１とともに図２及び図３を参照して、ベッド構造体２の第３ベッド部１２、即ち接続パイプフレーム構造１６及びそれに関連する構成について説明する。図示の接続パイプフレーム構造１６は、上下方向に間隔をおいて配設された上接続フレーム５６及び下接続フレーム５８を備えている。上接続フレーム５６及び下接続フレーム５８は実質上同一の構成であり、以下、上接続フレーム５６について説明する。上接続フレーム５６は、図４に簡略的に示すように、４本の上連結パイプ６０，６２，６４，６６を備え、これら４本の上連結パイプ６０，６２，６４，６６が４個の上連結ブロック６８，７０，７２，７４にボルト、ナット及び接着剤などを用いて連結されて矩形状の上接続フレーム５６を構成している。例えば、上連結パイプ６０の両端部は、工具取付構造体８側の上連結ブロック６８，７０（第１上連結ブロックを構成する）に連結され、上連結パイプ６２の両端部は、上連結ブロック６８，７２に連結され、上連結パイプ６４は、主軸構造体４側の上連結ブロック７２，７４（第２上連結ブロックを構成する）に連結され、残りの上連結パイプ６６の両端部は、上連結ブロック７０，７４に連結されている。

尚、下接続フレーム５８については、図番を付していないが、４本の下連結パイプが４個の下連結ブロックにボルト、ナット及び接着剤などを用いて矩形状に連結されて構成され、工具取付構造体８側の一対の下連結ブロックが第１下連結ブロックを構成し、主軸構造体４側の一対の下連結ブロックが第２下連結ブロックを構成する。上述の上接続フレーム５６の４個の上連結ブロック６８，７０，７２，７４とこの下接続フレーム５８の４個の下連結ブロックとは、４本の接続パイプ７５により連結されている。

この形態においては、工具取付構造体８の支持ベース３８は、図１及び図２から理解される如く、この接続パイプフレーム構造１６の一端部（この形態では、上端部）は、上接続フレーム５６の一対の第１上連結ブロック６８，７０に支持固定され、その他端部（この形態では、下端部）が下接続フレーム５８の一対の第１下連結ブロックに支持固定されており、従って、第３ベッド部１２（接続パイプフレーム構造１６）の一対の上連結ブロック６８，７０及び一対の下連結ブロックが第２ベッド部１０を構成している。

また、第１ベッド部６の支持パイプフレーム構造１４は、第３ベッド部１２の接続パイプフレーム構造１６と実質上同様の構成を有し、参照番号を付していないが、その上支持フレーム７６が、４本の上連結パイプが４個の上連結ブロックにボルト、ナット及び接着剤などを用いて矩形状に連結されて構成され、また、その下支持フレーム７８が、４本の下連結パイプが４個の下連結ブロックにボルト、ナット及び接着剤などを用いて矩形状に連結されて構成され、上支持フレーム７６の上連結ブロックと下支持フレーム７８の下連結ブロックとが接続パイプにより連結されている。

図１及び図２から理解される如く、第１ベッド６の一部（具体的には、上支持フレーム７６における工具取付構造体８側の一対の上連結ブロック及び下支持フレーム７８における工具取付構造体８側の一対の下連結ブロック並びにこれらに関連する部材）が、第３ベッド部１２の接続パイプフレーム構造１６の一部を構成している。そして、主軸構造体４の一端部は、第１ベッド部６（支持パイプフレーム構造１４）の上支持フレーム７６における工具取付構造体８側の一対の上連結ブロック（換言すると、接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６における一対の第２上連結ブロック７２，７４）に支持固定され、その他端部は、第１ベッド部６（支持パイプフレーム構造１４）の上支持フレーム７６における工具取付構造体８側と反対側の一対の上連結ブロックに支持固定される。

この形態では、ベッド構造体２の第１ベッド部６は、上述した支持パイプフレーム構造１４の下側に配設された下側支持パイプフレーム構造８０を含み、また第３ベッド部１２は、上述した接続パイプフレーム構造１６の下側に配設された下側接続パイプフレーム構造８２を含み、下側支持パイプフレーム構造８０及び下側接続パイプフレーム構造８２が設置ベース体８４に取り付けられている。尚、下側パイプフレーム構造８０及び下側接続パイプフレーム構造８２は、省略することも可能である。

この形態では、接続パイプフレーム構造１６に関連して、ベッド構造体２、特に第３ベッド部１２の熱変形を補正するための熱変形補正手段８６（第１熱変形補正手段を構成する）が設けられている。図４及び図５を参照して、熱変形補正手段８６は、加熱・冷却によって熱変形を補正するための加熱・冷却手段としての熱電変換素子（例えば、ペルチェ素子）から構成され、この形態では、一つのペルチェ素子、即ち第１ペルチェ素子８８ａが、接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６における一方の第１上連結ブロック６８に取り付けられ、もう一つのペルチェ素子、即ち第２ペルチェ素子８８ｂが、この上接続フレーム５６における他方の第１上連結ブロック７０に取り付けられている。尚、この形態では、二つのペルチェ素子（即ち、第１及び第２ペルチェ素子８８ａ，８８ｂ）によって熱変形補正を後述する如く行っているが、これらペルチェ素子のいずれか一方を省略することもできる。

この第１及び第２ペルチェ素子８８ａ，８８ｂに関連して、接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６における一対の第１上連結ブロック６８，７０に、第１及び第２温度センサ９０，９２が設けられている。第１温度センサ９０は、上接続フレーム５６の一方の第１上連結ブロック６８に設けられ、一方の上連結ブロック６８の温度を検知する。また、第２温度センサ９２は、上接続フレーム５６の他方の第１上連結ブロック７０に設けられ、この他方の上連結ブロック７０の温度を検知する。第１及び第２温度センサ９０，９２からの検知信号は、工作機械を制御するためのコントローラ９４に送られる。

この形態の工作機械では、接続パイプフレーム構造１６に関連して、更に、ベッド構造体２（特に、第３ベッド部１２）の振動を抑制するための振動抑制手段９６が配設されている。図２及び図３を参照して、図示の振動抑制手段９６は、発生する振動を打ち消すように振動を加える加振制御ユニット９８から構成され、この加振制御ユニット９８が、接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６と下接続フレーム５８との間に介在される。

図示の加振制御ユニット９８は、ユニット本体１００を備え、このユニット本体１００の一端部に圧電素子１０２が内蔵され、その他端部内に流体収容室１０４が規定され、この流体収容室１０４に作動流体が充填されている。流体収容室１０４の一端側（圧電素子１０２が作用する側）の断面積は、流体収容室１０４の他端側（出力ロッド１０６側）の断面積よりも小さく、例えば１／２〜１／６程度に設定され、このように設定することによって、圧電素子１０２の出力を２〜６倍に増幅させて出力ロッド１０６に作用させることができる。

図示の形態では、加振制御ユニット９８は、接続パイプフレーム構造１６の左右に設けられている。右側の加振制御ユニット、即ち第１加振制御ユニット９８ａ（第１圧電素子１０２ａが内蔵されている）は、その出力ロッド１０６ａが、接続パイプフレーム構造１６の下接続フレーム５８における主軸構造体４側の下連結ブロック１０５（図２、図１０及び図１１参照）に連結ボルトを介して旋回自在に連結され、ユニット本体１００側の連結部１０８ａが、接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６における工具取付構造体８側の上連結ブロック６８に取付ボルトを介して旋回自在に連結されている。また、左側の加振制御ユニット、即ち第２加振制御ユニット９８ｂ（第１圧電素子１０２ｂが内蔵されている）は、その出力ロッド１０６ｂが、接続パイプフレーム構造１６の下接続フレーム５８における主軸構造体４側の下連結ブロック１０７（図２、図１０及び図１１参照）に連結ボルトを介して旋回自在に連結され、ユニット本体１００側の連結部１０８ｂが、接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６における工具取付構造体８側の上連結ブロック７０に取付ボルトを介して旋回自在に連結されている。

このように構成されているので、第１及び第２加振制御ユニット９８ａ，９８ｂは、主軸構造体４側から工具取付構造体８側に向けて斜め上方に且つ左右方向に相互に平行となるように配設されている。加工中に起こる第３ベッド部１２（接続パイプフレーム構造１６）の振動は、左右方向のねじり振動として発生するので、第１及び第２加振制御ユニット９８ａ，９８ｂをこのように配設することによって、発生するねじり振動を後述する如くして効果的に抑えることができる。

尚、一対の加振制御ユニット９８ａ，９８ｂの配置については、発生する振動モードによって、第１加振制御ユニット９８ａの出力ロッド１０６ａを接続パイプフレーム構造１６の下接続フレーム５８における工具取付構造体８側の下連結ブロック（右側のもの）に連結ボルトを介して旋回自在に連結し、ユニット本体１００側の連結部１０８ａを接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６における主軸構造体４側の上連結ブロック７２に取付ボルトを介して旋回自在に連結するとともに、第２加振制御ユニット９８ｂの出力ロッド１０６ｂを接続パイプフレーム構造１６の下接続フレーム５８における工具取付構造体８側の下連結ブロック（左側のもの）に連結ボルトを介して旋回自在に連結し、ユニット本体１００側の連結部１０８ｂを接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６における主軸構造体４側の上連結ブロック７４に取付ボルトを介して旋回自在に連結し、第１及び第２加振制御ユニット９８ａ，９８ｂを工具取付構造体８側から主軸構造体４側に向けて斜め上方に且つ左右方向に相互に平行となるように配設するようにしてもよい。また、接続パイプフレーム構造１６の左右に加振制御ユニット９８ａ，９８ｂを設けているが、必ずしも二つ必要なものではなく、左右の加振制御ユニット９８ａ，９８ｂのいずれか一方を省略しても所望の振動抑制効果を得ることができる。

第１及び第２加振制御ユニット９８ａ，９８ｂに関連して、第１及び第２加速度センサ１１０，１１２が設けられている（図２参照）。第１加速度センサ１１０は、主軸構造体４の主軸部２０に配設され、この主軸部２０（換言すると、加工物）に発生する振動によるＸ軸方向（図２参照）の加速度を検知し、また第２加速度センサ１１２は、工具取付構造体８の工具取付台４０に配設され、工具取付台４０（換言すると、加工工具）に発生する振動によるＸ軸方向（図２参照）の加速度を検知する。第１及び第２加速度センサ１１０，１１２からの検知−信号は、コントローラ９４に送給される。

次に、主として図５を参照して、この工作機械の制御系について説明すると、マイクロプロセッサなどから構成されるコントローラ９４は、熱変形の補正制御を行うための第１制御部１２２と、振動を抑制制御するための第２制御部１２４とを含んでいる。この第１制御部１２２は、温度差演算手段１２６、加熱信号生成手段１２８、冷却信号生成手段１３０及びメモリ手段１４０を含んでいる。温度差演算手段１２６は、例えば基準温度側となる第２温度センサ９２の検知温度（Ｔ２）を基準として第１温度センサ９０の検知温度（Ｔ１）との温度差（Ｔ２−Ｔ１）を演算し、加熱信号生成手段１２２は、この検知温度差に基づいて加熱信号を生成し、冷却信号生成手段１２４は、この検知温度差に基づいて冷却信号を生成する。メモリ手段１４０には、検知温度の温度差（Ｔ２−Ｔ１）と第１及び第２ペルチェ素子８８ａ，８８ｂに供給する電力の供給時間との関係を示すマップが登録されている。

一般に、ペルチェ素子は、所定方向（又は所定方向と反対方向）に流れる電力の大きさが大きいほど発熱（又は冷却）効果が大きい。このようなことから、上述のマップには、検知温度の温度差が大きくなるほど供給される供給電力も大きくなる関係、この実施形態では、電力供給の１サイクルにおける供給時間の比率が大きくなる関係のデータ（温度差−供給比率マップ）が登録されている。

また、第２制御部１２４は、加速度差演算手段１４２、速度成分演算手段１４４、変位成分演算手段１４５、制御信号合成手段１４６、伸張信号生成手段１４８及び収縮信号生成手段１５０及びメモリ手段１５２を含んでいる。加速度差演算手段１４２は、第１加速度センサ１１０の検知加速度（α１）を基準にして第２加速度センサ１１２の検知加速度（α２）との加速度差（α１−α２）（換言すると、主軸構造体４に対する工具取付構造体８の相対的加速度）を演算し、速度成分演算手段１４４は、加速度差演算手段１４２による加速度差（α２−α１）に基づいて速度成分を演算し、変位成分演算手段１４５は速度成分演算手段１４４による速度成分に基づいて変位成分を演算し、制御信号合成手段１４６は、速度成分演算手段１４４による速度成分及び変位成分演算手段１４５による変位成分に基づいて制御信号を生成し、伸張信号生成手段１４８は、この制御信号に基づいて伸張信号を生成し、主縮信号生成手段１５０は、この制御信号に基づいて収縮信号を生成する。メモリ手段１５２には、検知加速度の加速度差（α２−α１）に基づく相対変位及び相対速度と第１及び第２圧電素子１０２ａ，１０２ｂに印加する電圧の大きさとの関係を示すマップが登録されている。

一般に、圧電素子は、正電圧（又は負電圧）を印加すれば伸張（又は収縮）し、印加する電圧の大きさが大きいほど伸張量（又は収縮量）も大きくなる。このようなことから、上述のマップには、検知加速度の加速度差から算出した相対速度及び相対変位が大きくなるほど印加される電圧も大きくなる関係のデータ（速度・変位−電圧マップ）が登録されている。

次に、主として、図４〜図７を参照して、熱変形補正手段８６による熱変形量の補正制御について説明する。熱変形量の補正制御を開始すると、ステップＳ１からステップＳ２に進み、第１温度センサ９０は、接続パイプフレーム構造１６の一方の第１上連結ブロック６８の温度を検知し、第２温度センサ９２は、接続パイプフレーム構造１６の他方の第１上連結ブロック７０の温度を検知し、第１及び第２温度センサ９０，９２からの検知信号がコントローラ９４に送給される。このように検知信号が送給されると、ステップＳ３に進み、第１制御部９４の温度差演算手段１２６は、第２温度センサ９２の検知温度（第２検知温度）を基準にして第１温度センサ９０の検知温度（第１検知温度）との温度差（Ｔ２−Ｔ１）を演算する。

そして、この温度差が負の値である（換言すると、第１検知温度＞第２検知温度である）と、ステップＳ４からステップＳ５に進み、加熱信号生成手段１２８は、この検知温度差に基づいて加熱信号を生成し、この加熱信号が第２ペルチェ素子８８ｂに送給され、第２ペルチェ素子８８ｂが加熱され、第２ペルチェ素子８８ｂからの熱が第１上連結ブロック７０を介して上連結パイプ６０に伝達される。また、冷却信号生成手段１３０は、この検知温度差に基づいて冷却信号を生成し、この冷却信号が第１ペルチェ素子８８ａに送給され、第１ペルチェ素子８８ａが冷却され、第１ペルチェ素子８８ａからの冷熱が第１上連結ブロック６８を介して上連結パイプ６０に伝達される。

例えば、図６に示すように、工具取付構造体８の駆動源５４が一方の第１上連結ブロック６８側に配置されている場合、この駆動源５４からの熱は、他方の第１上連結ブロック７０よりも一方の第１上連結ブロック６８に伝達され易くなり、一方の第１上連結ブロック６８の温度が他方の第１上連結ブロック７０の温度よりも高くなる傾向にある。この場合、上連結パイプ６０の一端側（第１上連結ブロック６８に連結された側）が、その他端側（他方の第１上連結パイプ７０に連結された側）よりも熱膨張が大きくなり、工具取付構造体８の中心軸Ｐ２が主軸構造体４の中心軸Ｐ１に対して一方の第１上連結ブロック６８側に幾分ずれるようになり、このことが原因となって加工物の加工精度が低下する。

このような場合、上述したように、加熱信号生成手段１２８からの加熱信号が第２ペルチェ素子８８ｂに送給されて第１上連結ブロック７０が加熱されるとともに、冷却信号生成手段１３０からの冷却信号が第１ペルチェ素子８８ａに送給されて第１ペルチェ素子８８ａが冷却され、一対の第１上連結ブロック６８，７０の温度差がなくなるように制御される。従って、上連結パイプ６０の一端側が幾分収縮される一方、その他端側が幾分伸張され、このように熱変形量の補正制御を行うことによって、工具取付構造体８の中心軸Ｐ２が主軸構造体４の中心軸Ｐ１側にズレを解消する方向に戻り、かくして、熱変形の影響を抑えて加工物を高精度に加工することが可能となる。

一方、この温度差が正の値である（換言すると、第２検知温度＞第１検知温度である）と、ステップＳ４からステップＳ７を経てステップＳ８に移り、加熱信号生成手段１２８は、この検知温度差に基づいて加熱信号を生成し、この加熱信号が第１ペルチェ素子８８ａに送給され、第１ペルチェ素子８８ａが加熱され、第１ペルチェ素子８８ａからの熱が一方の第１上連結ブロック６８を介して上連結パイプ６０に伝達される。また、冷却信号生成手段１３０は、この検知温度差に基づいて冷却信号を生成し、この冷却信号が第２ペルチェ素子８８ｂに送給され、第２ペルチェ素子８８ｂが冷却され、第２ペルチェ素子８８ｂからの冷熱が他方の第１上連結ブロック７０を介して上連結パイプ６０に伝達される。従って、第１及び第２ベルチェ素子８８ａ，８８ｂによって一対の第１上連結ブロック６８，７０の温度が等しくなるように制御され、これによって、上連結パイプ６０の一端側が幾分伸張される一方、その他端側が幾分収縮され、主軸構造体４の中心軸Ｐ１と工具取付構造体８の中心軸Ｐ２とのズレが解消されるように補正される。

尚、この温度差が零（ゼロ）である（換言すると、第２検知温度＝第１検知温度である）と、加熱信号生成手段１２８が加熱信号を生成することがなく、また冷却信号生成手段１３０が冷却信号を生成することがなく、ステップＳ４からステップＳ７を経てステップＳ６に移る。そして、上述した熱変形の補正制御は、その制御が終了するまで行われる。

この実施形態では、一対の上連結ブロック６８，７０の温度（第１及び第２温度センサ９０，９２の第１及び第２検知温度）が等しくなる（換言すると、第１及び第２検知温度の温度差が零（ゼロ）になる）ように構成しているが、例えば、一方の上連結ブロック６８の温度（第１温度センサ９０の第１検知温度）が他方の第１上連結ブロック７０の温度（第２温度センサ９２の第２検知温度）よりも所定温度高くなる（又は低くなる）（換言すると、第１及び第２検知温度の温度差が所定温度差となる）ように構成してもよい。

また、これらの制御に代えて、一対の上連結ブロック６８，７０の温度（第１及び第２温度センサ９０，９２の第１及び第２検知温度）の温度差が許容温度範囲内となるように構成してもよい。この場合、例えば、第２温度センサ９２の検知温度を基準として第１温度センサとの温度差が許容温度範囲であるときには、加熱信号生成手段１２８が加熱信号を生成することがなく、また冷却信号生成手段１３０が冷却信号を生成することがなく、図７においてステップＳ４からステップＳ７を経てステップＳ６に移るようになるが、この温度差が許容温度範囲より低い（即ち、第１温度センサ９０の検知温度が第２温度センサ９２の検知温度よりも上記許容温度範囲を超えて高い）ときには、冷却信号生成手段１３０は、この検知温度差に基づいて冷却信号を生成し、この冷却信号が第１ペルチェ素子８８ａに送給され、また加熱信号生成手段１２８は、この検知温度差に基づいて加熱信号を生成し、この加熱信号が第２ペルチェ素子８８ｂに送給され、図７においてステップＳ４からステップＳ５に進むようになり、またこの温度差が許容温度範囲より高い（即ち、第２温度センサ９２の検知温度が第１温度センサ９０の検知温度よりも上記許容温度範囲を超えて高い）ときには、冷却信号生成手段１３０にて生成された冷却信号が第２ペルチェ素子８８ｂに送給され、また加熱信号生成手段１２８にて生成された加熱信号が第１ペルチェ素子８８ａに送給され、図７においてステップＳ４からステップＳ７を経てステップＳ８に進むようになる。

次に、主として、図２及び図５とともに、図８〜図１１を参照して、振動抑制手段９６による振動抑制の制御について説明する。振動抑制の制御を開始すると、ステップＳ１１からステップＳ１２に進み、第１加速度センサ１１０が主軸構造体４側（具体的には、主軸部２０）のＸ軸方向（図２、図１０及び図１１参照）の加速度を検知し、第２加速度センサ１１２が工具取付構造体８側（具体的には、工具取付台４０）の上記Ｘ軸方向の加速度を検知し、第１及び第２加速度センサ１１０，１１２からの検知信号がコントローラ９４に送給される。

このように検知信号が送給されると、ステップＳ１３に進み、第２制御部１２４の加速度差演算手段１４２は、第１加速度センサ１１０の第１検知加速度（α１）を基準として第２加速度センサ１１２の第２加速度値（α２）との加速度差を演算する。例えば、第１加速度センサ１１０の第１検知加速度（α１）の波形が図９（ａ）で示す通りであり、第２加速度センサ１１２の第２検知加速度（α２）の波形が図９（ｂ）であるとすると、加速度差演算手段１４２による加速度差（α１−α２）の波形は、図９（ｃ）に示すように、図９（ａ）の波形と図９（ｂ）の波形（反転波形）とを合成した波形となる。

次に、ステップＳ１４に進み、速度成分演算手段１４４は、加速度差演算手段１４２の演算加速度差（α１−α２）に基づいて相対速度成分を演算する。速度成分演算手段１１４による速度成分は、この演算加速度差を積分することによって演算され、演算した相対速度成分の波形は、例えば、図９（ｄ）で示すようになる。その後、変位成分演算手段１４５は、この相対速度成分を積分して相対変位を演算し（ステップＳ１５）、演算した相対変位は、例えば、図９（ｅ）で示す通りとなる。

その後、ステップＳ１６に進み、制御信号合成手段１４６は、加速度差演算手段１４２により演算した加速度差及び速度成分演算手段１１４により演算した相対速度成分に基づいて、振動抑制手段９６（加振制御ユニット９８）を制御するための制御信号を生成する。このとき、演算した相対変位については重み係数（Ｋｄ）を掛け、また演算した相対速度成分については重み係数（Ｋｖ）を掛け、これらを加えて制御信号を生成する。例えば、相対速度成分の波形が図９（ｄ）で示す通りであり、相対変位の波形が図９（ｅ）であるとるとすると、制御信号合成手段１４６は、この相対速度の波形については重み係数（Ｋｖ）倍し、この相対変位の波形については重み係数（Ｋｄ）倍して合成し、このようにして制御信号が生成される。

次に、ステップＳ１７に進み、伸張信号生成手段１４８がこの制御信号に基づいて伸張信号を生成し、この伸張信号が第１加振制御ユニット９８ａ（又は第２加振制御ユニット９８ｂ）に送給され、この伸張信号によって第１圧電素子１０２ａ（又は第２圧電素子１０２ｂ）が伸張される。また、収縮信号生成手段１５０がこの制御信号に基づいて収縮信号を生成し、この収縮信号が第２加振制御ユニット９８ｂ（又は第１加振制御ユニット９８ａ）に送給され、この収縮信号によって第２圧電素子１０２ｂ（又は第１圧電素子１０２ａ）が収縮される。そして、このような制御が、振動抑制の制御が終了するまで行われる。

例えば、図１０に示すように、工具取付構造体８の中心軸Ｐ２が右側に傾斜するように第１上連結ブロック７０側に相対振動が発生した場合、第１加振制御ユニット９８ａに収縮信号生成手段１５０からの収縮信号が送給され、この収縮信号に基づいて第１圧電素子１０２ａ（即ち、第１加振制御ユニット９８ａ）が収縮され、これによって、接続パイプフレーム構造１６における下接続フレーム５８の下連結ブロック１０５と上接続フレーム５６の上連結ブロック６８との間隔が縮み側に修正され、また第２加振制御ユニット９８ｂに伸張信号生成手段１４８からの伸張信号が送給され、この伸張信号に基づいて第２圧電素子１０２ｂ（即ち、第２加振制御ユニット１０２ｂ）が伸張され、これによって、接続パイプフレーム構造１６における下接続フレーム５８の下連結ブロック１０７と上接続フレーム５６の上連結ブロック７０との間隔が延び側に修正される。従って、第１及び第２加振制御ユニット９８ａ，９８ｂによって接続パイプフレーム構造１６に、工具取付構造体８を元の状態（図１０に一点鎖線で示す状態）に戻す力、即ち接続パイプフレーム構造１６に生じた相対振動を打ち消す力が作用し、かくして、接続パイプフレーム構造１６に生じた相対振動を抑え、加工物を高精度に加工することが可能となる。

また、上述とは反対に、図１１に示すように、工具取付構造体８の中心軸Ｐ２が左側に傾斜するように第１上連結ブロック６８側に相対振動が発生した場合、第１加振制御ユニット９８ａに伸張信号生成手段１４８からの伸張信号が送給され、この伸張信号に基づいて第１圧電素子１０２ａ（即ち、第１加振制御ユニット９８ａ）が伸張され、これによって、接続パイプフレーム構造１６における下接続フレーム５８の下連結ブロック１０５と上接続フレーム５６の上連結ブロック６８との間隔が延び側に修正され、また第２加振制御ユニット９８ｂに収縮信号生成手段１５０からの収縮信号が送給され、この収縮信号に基づいて第２圧電素子１０２ｂ（即ち、第２加振制御ユニット１０２ｂ）が収縮され、これによって、接続パイプフレーム構造１６における下接続フレーム５８の下連結ブロック１０７と上接続フレーム５６の上連結ブロック７０との間隔が縮み側に修正される。従って、このときにも第１及び第２加振制御ユニット９８ａ，９８ｂによって接続パイプフレーム構造１６に、工具取付構造体８を元の状態（図１１に一点鎖線で示す状態）に戻す力、即ち接続パイプフレーム構造１６に生じた相対振動を打ち消す力が作用し、かくして、接続パイプフレーム構造１６に生じた相対振動を抑えることができる。

上述した実施形態では、接続パイプフレーム構造１６の第１上連結ブロック６８，７０（即ち、工具取付構造体８側の一対の上連結ブロック）に熱変形補正手段８６（第１及び第２ペルチェ素子８８ａ，８８ｂ）を設けているが、接続パイプフレーム構造１６の第２上連結ブロック７２，７４にも熱変形補正手段（第２熱変形補正手段を構成する）を設けるようにしてもよい。尚、以下の実施形態においては、上述した実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

図１２及び図１３において、この形態では、第１上連結ブロック６８，７０に第１熱変形補正手段８６が設けられていることに加え、第２上連結ブロック７２，７４に第２熱変形補正手段２０２が設けられている。第２熱変形補正手段２０２は、第１熱変形補正手段８６と同様に、熱電変換素子（例えば、ペルチェ素子）から構成され、一つのペルチェ素子、即ち第３ペルチェ素子２０４ａが一方の第２上連結ブロック７２に設けられ、もう一つのペルチェ素子、即ち第４ペルチェ素子２０４ｂが他方の第２上連結ブロック７４に設けられている。

また、第３及び第４ペルチェ素子２０４ａ，２０４ｂに関連して、上述した第１及び第２ペルチェ素子８８ａ，８８ｂと同様に、一対の第２上連結ブロック７２，７４に、第３及び第４温度センサ２０６，２０８が設けられている。第３温度センサ２０６は、一方の第２上連結ブロック７２に設けられ、この第２上連結ブロック７２の温度を検知する。また、第４温度センサ２０８は、他方の第２上連結ブロック７４に設けられ、この第２上連結ブロック７４の温度を検知する。

この形態では、接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６の工具取付構造体８側の接続パイプ６０における熱変形補正制御については、第１制御系統２１０によって制御され、この第１制御系統２１０による制御は、上述したと同様に、第１上連結ブロック６８，７０の温度差（即ち、第１及び第２温度センサ９０，９２の第１及び第２検知温度の温度差）が零（ゼロ）となるように、第１及び第２ペルチェ素子８８ａ，８８ｂが制御される。また、接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６の主軸構造体４側の接続パイプ６４における熱変形補正制御については、第２制御系統２１２によって制御され、この第２制御系統２１２による制御は、第１制御系統２１０と同様に、第２上連結ブロック７２，７４の温度差（即ち、第３及び第４温度センサ２０６，２０８の第３及び第４検知温度の温度差）が零（ゼロ）となるように、第３及び第４ペルチェ素子２０４ａ，２０４ｂが制御される。この形態におけるその他の構成は、上述した実施形態と実質上同一でよい。

この形態では、接続パイプフレーム構造１６の工具取付構造体８側については、主として第２駆動源５４からの熱による熱変形を第１制御系統２１０によって熱変形補正することができ、またその主軸構造体４側については、主として主軸構造体４の駆動源２１４からの熱による熱変形を第２制御系統２１２によって熱変形補正するので、比較的簡単な構成で、また比較的簡単な制御でもって、より効果的に接続パイプフレーム構造１６の熱補正を行うことができる。

また、上述した実施形態では、工具取付構造体８を接続パイプフレーム構造１６の上接続フレーム５６の一対の上連結ブロック６８，７０及び下接続フレーム５８の一対の下連結ブロック（工具取付構造体８側の下連結ブロック）に取り付けて第３ベッド部１２の一部を、工具取付構造体８を支持するための第２ベッド部１０として機能させているが、このような構成に代えて、第２ベッド部１０を第１ベッド部８と同様の構成となるようにしてもよい。

工作機械の第２の実施形態を示す図１４において、この形態では、ベッド構造体２Ａは、主軸構造体４を支持するための第１ベッド部６と、工具取付構造体８を支持するための第２ベッド部１０と、第１ベッド部６と第２ベッド部１０を接続する第３ベッド部１２とを備えている。第１ベッド部６及び第３ベッド部１２は、上述したと略同様の構成であり、支持パイプフレーム構造１４Ａ及び接続パイプフレーム構造１６Ａから構成されている。また、第２ベッド部１０は、接続パイプフレーム構造１６Ａと実質上同様の構成である第２支持パイプフレーム構造２２０から構成され、この第２支持パイプフレーム構造２２０は、接続パイプフレーム構造１６Ａの一端側に接続されている。

図１４から理解されるように、この形態においては、支持パイプフレーム構造１４Ａ、接続パイプフレーム構造１６Ａ及び第２支持パイプフレーム構造２２０が上下一段に構成されている。また、第２支持パイプフレーム構造２２０の主軸構造体４側の一部が接続パイプフレーム構造１６Ａの工具取付構造体８側の一部を構成する構造となっており、工具取付支持構造体８は、接続パイプフレーム構造１６Ａの上接続フレーム５６の一対の第１上連結ブロック７０（図１４において第１上連結ブロック７０のみ示す）と第２支持パイプフレーム構造２２０の上支持フレーム２２２の一対の上連結ブロック２２４，２２６に支持固定される。本発明における熱変形補正の制御及び振動抑制の制御は、このような形態のベッド構造体２Ａを備える工作機械にも同様に適用することができる。

以上、本発明に従う工作機械の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上述した実施形態では、主軸構造体側に第１加速度センサを設け、工具取付構造体側の第２加速度センサを設け、これら加速度センサの検知加速度を用いて相対速度及び変位を演算し、これら相対速度及び変位に重み係数が掛けて制御信号を生成しているが、このような制御に代えて、例えば、主軸構造体側にそのＸ方向の変位を計測する第１変位計を設け、工具取付構造体側にそのＸ軸方向の変位を計測する第２変位計を設け、第１及び第２変位計の計測変位から相対変位を演算し、またこれら測定変位を微分して相対速度を演算し、これら相対速度及び相対変位に重み係数を掛けて制御信号を生成し、かかる制御信号を用いて一対の加振制御ユニットを制御しても相対振動を抑制することができる。

また、例えば、上述した実施形態では、一つの工作機械に熱変形補正の制御及び振動抑制の制御の双方を適用しているが、これらの双方を組み合わせて適用する必要はなく、熱変形補正の制御又は振動抑制の制御を単独で適用することもできる。

２，２Ａベッド構造体
４主軸構造体
６第１ベッド部
８工具取付構造体
１０第２ベッド部
１２第３ベッド部
１４，１４Ａ支持パイプフレーム構造
１６，１６Ａ接続パイプフレーム構造
５６上接続フレーム
５８下接続フレーム
６８，７０第１上連結ブロック
７２，７４第２上連結ブロック
８６熱変形補正手段
８８ａ，８８ｂペルチェ素子
９６振動抑制手段
９８，９８ａ，９８ｂ加振制御ユニット
１０２ａ，１０２ｂ圧電素子
２１０第１制御系統
２１２第２制御系統
２２０第２支持パイプフレーム構造

Claims

所定方向に回動される主軸を備えた主軸構造体と、加工工具が取り付けられる工具取付構造体と、前記主軸構造体及び工具取付構造体を支持するためのベッド構造体と、を具備し、前記ベッド構造体は、前記主軸構造体を支持するための第１ベッド部と、前記工具取付構造体を支持するための第２ベッド部と、前記第１ベッド部と前記第２ベッド部とを接続する第３ベッド部とを備え、少なくとも前記第３ベッド部が接続パイプフレーム構造により構成された工作機械において、
前記接続パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４個の上連結ブロックでもって矩形状に連結した上接続フレームと、４本の下連結パイプを４個の下連結ブロックでもって矩形状に連結した下接続フレームと、前記上接続フレームの各上連結ブロックと前記下接続フレームの対応する下連結ブロックとを接続する接続パイプとを有しており、
前記工具取付構造体の一端部は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの一端側の一対の第１上連結ブロック間に支持され、前記主軸構造体の一端部は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの他端側の一対の第２上連結ブロック間に支持されており、
前記一対の第１上連結ブロックの少なくとも一方には、前記第３ベッド部の熱変形を補正するための第１熱変形補正手段が設けられ、前記第１熱変形補正手段は、前記一対の第１上連結ブロックの温度差に基づいて前記第３ベッド部の熱変形を補正することを特徴とする工作機械。
前記接続パイプフレーム構造の前記一対の第２上連結ブロックの少なくとも一方には、前記第３ベッド部の熱変形を補正するための第２熱変形補正手段が設けられ、前記第２熱変形補正手段は、前記一対の第２上連結ブロックの温度差に基づいて前記第３ベッド部の熱変形を補正することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
所定方向に回動される主軸を備えた主軸構造体と、加工工具が取り付けられる工具取付構造体と、前記主軸構造体及び工具取付構造体を支持するためのベッド構造体と、を具備し、前記ベッド構造体は、前記主軸構造体を支持するための第１ベッド部と、前記工具取付構造体を支持するための第２ベッド部と、前記第１ベッド部と前記第２ベッド部とを接続する第３ベッド部とを備え、少なくとも前記第３ベッド部が接続パイプフレーム構造により構成された工作機械において、
前記接続パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４個の上連結ブロックでもって矩形状に連結した上接続フレームと、４本の下連結パイプを４個の下連結ブロックでもって矩形状に連結した下接続フレームと、前記上接続フレームの各上連結ブロックと前記下接続フレームの対応する下連結ブロックとを接続する接続パイプとを有しており、
前記工具取付構造体の一端部は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの一端側の一対の第１上連結ブロック間に支持され、前記主軸構造体の一端部は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの他端側の一対の第２上連結ブロック間に支持されており、
前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームと前記下接続フレームとの間には、前記上接続フレームの前記一対の第１上連結ブロック間と前記一対の第２上連結ブロック間との間の相対振動を抑えるための振動抑制手段が介在されていることを特徴とする工作機械。
前記振動抑制手段は、振動を加えるための加振制御ユニットから構成され、前記加振制御ユニットが、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの第１上連結ブロックと前記下接続フレームにおける前記主軸構造体側の下連結ブロックとの間に、又は前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの第２上連結ブロックと前記下接続フレームにおける前記工具取付構造体側の下連結ブロックとの間に介在されていることを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
前記接続パイプフレーム構造の前記一対の第１上連結ブロックの各々には、前記第３ベッド部の熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられ、前記熱変形補正手段は、前記一対の第１上連結ブロックの温度差に基づいて前記第３ベッド部の熱変形を補正することを特徴とする請求項３又は４に記載の工作機械。
前記工具取付構造体は、前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの前記一対の第１上連結ブロックと前記下接続フレームにおける前記工具取付構造体側の一対の下連結ブロックとの間に取り付けられ、前記第３ベッド部の前記一対の第１上連結ブロック及び前記工具取付構造体側の前記一対の下連結ブロックが前記第２ベッド部を構成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の工作機械。
前記第２ベッド部は、支持パイプフレーム構造から構成され、前記支持パイプフレーム構造は、前記接続フレーム構造の前記一端側に接続され、前記工具取付構造体は、前記支持パイプフレーム構造の一対の上連結ブロックと前記接続パイプフレーム構造の前記上接続フレームの前記一対の第１上連結ブロックとの間に支持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の工作機械。