JP7062282B2

JP7062282B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP7062282B2
Application number: JP2018113690A
Authority: JP
Inventors: 良太新藤; 圭二植村
Original assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Current assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: JP2019214113A

Description

本発明は、例えば、ガントリタイプの工作機械に関するものである。

この種の工作機械として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１の工作機械においては、一対のコラム間におけるクロスレールにガイドレールが設けられ、このガイドレールに沿ってサドルが水平方向に移動される。サドルに工具としての回転砥石が支持される。そして、この特許文献１の工作機械においては、ガイドレールのほぼ中央部に同レールの長手方向に延びる凹所が形成され、この凹所内に等間隔をおいて複数の空所が形成されている。各空所内には一対の傾斜ブロックが嵌挿されるとともに、両傾斜ブロックの対接面に斜面が形成されている。そして、調節ボルトによって一方の傾斜ブロックが移動されることにより、斜面のカム作用によってクロスレールが撓み補正されるとしている。

特開２００７－３０１２３号公報

しかしながら、特許文献１の工作機械においては、ガイドレール内の複数の空所において傾斜ブロックによって同ガイドレールが直接撓み補正されるものである。このため、ガイドレールに対して傾斜ブロックによる機械的影響が傾斜ブロックの周囲に強く現れて、ガイドレールが傾斜ブロックの位置において局部的に変形する。従って、ガイドレールが波状にうねってしまうおそれがある。このような状態になると、ガイドレールによって移動されるサドルの移動精度が低下して、加工精度が低下することになる。

本発明の目的は、ガイドレールの真直度を確保できる工作機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明においては、フレームの一側面に横方向に延在するレールを設けるとともに、そのガイドレールに沿って移動可能にした移動体を設け、前記フレームの他側面には前記ガイドレールの長手方向と同方向に延びる弦に対応するアーチ部を形成し、そのアーチ部の曲率を調節するための曲率調節部を設けたことを特徴とする。

以上の構成においては、曲率調節部によってアーチ部の曲率を調節することにより、その反対側のレールの曲率が調節される。

本発明によれば、ガイドレールの真直度を確保できて、高精度加工が可能になるという効果を発揮する。

実施形態の工作機械の斜視図。図１とは異なる方向から見た斜視図。同じく工作機械の側面図。同じく工作機械の背面図。図４の５－５線における断面図。図３の６－６線における断面図。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図１～図３に示すように、実施形態の工作機械のフレーム１１は、複数の設置脚１０によって工場の床面などに設置されるベッド１２と、ベッド１２の両側に一体形成した下部脚部１３上に複数のボルト１４によって載置固定された一対の介装部材１５と、両介装部材１５間に複数のボルト１４によって架設固定された架設部材１６とを備えている。下部脚部１３，介装部材１５及び架設部材１６によりガントリ構造の橋脚部２２が構成されている。

図１～図３に示すように、前記ベッド１２のベッド本体１７は両側に壁部１８を有する中空形状であって、壁部１８には複数の透孔１９がベッド本体１７の長さ方向に連続して形成されている。前記橋脚部２２は周囲に壁部２０を有する中空形状であって、壁部２０の所要箇所には複数の透孔１９が形成されている。前記壁部１８及び橋脚部２２の透孔１９の多くは、頂点が上部に位置するカテナリ曲線に近似した曲線を有するほぼ三角形状に形成されている。ベッド本体１７と下部脚部１３の前後両側面との間には補強用の傾斜壁２１が一体形成されている。なお、本実施形態においては、図３の左側を前側とし、右側を後側とする。また、図４の左右を左右とする。

図３に示すように、前記介装部材１５は、その前後両側面１５１，１５２が傾斜されていて、上方に向かって前後幅が狭まる形状に形成されている。また、図４に示すように、介装部材１５は、正面形平行四辺形に形成されており、そのため、橋脚部２２は、架設部材１６よりなる上部側の左右幅が狭くなるように形成されている。

図１及び図２に示すように、前記ベッド本体１７の上面には、ワーク（図示しない）を支持するためのテーブル２３がベッド本体１７の長さ方向に延びるレール２７に沿って移動可能に支持されている。

図１，図５及び図６に示すように、前記架設部材１６の前面は、レール支持面を形成する傾斜形状の前板２４によって形成されており、その前板２４の上下位置には左右方向に延びる上部及び下部のガイドレール３１，３２が配置されている。このガイドレール３１，３２は、前板２４に形成された凹部２５，２６と、その凹部２５，２６の前面側に固定されたレール部材３８，３９とによって構成されている。上部及び下部のガイドレール３１，３２にはサドル３３が支持されており、このサドル３３が、モータ３４によりボールねじ３５を介してガイドレール３１，３２に沿って左右動される。サドル３３には、工具（実施形態では回転砥石）３６が昇降可能に支持されている。ここで、サドル３３の移動精度は、主として下部ガイドレール３２の形状に依存しており、上部ガイドレール３１は、サドル３３を前後に傾斜することなく安定して移動させる機能を有している。

図２及び図３に示すように、前記架設部材１６の後面は開放されている。架設部材１６の両端部には、箱状部４１が形成されており、その箱状部４１の内部には前板２４と一体で、かつ斜めに交差する交差リブ４３が設けられている。

前記両箱状部４１の対向壁４４間において、前記前板２４の後面には、上方へ円弧状に膨らむアーチ部としてのアーチリブ４５が一体形成されている。このアーチリブ４５は、前記下部ガイドレール３２と前後に対応した位置に配置されており、アーチリブ４５のアーチの弦は下部ガイドレール３２の後方において下部ガイドレール３２の長手方向に沿っている。アーチリブ４５の上方（弧側）において、前板２４の後側には上下一対の横リブ４２，４６と、両横リブ４２，４６と一体の複数（実施形態では３）の縦リブ４７とが一体形成されている。その各縦リブ４７の位置における下側の横リブ４６と前記アーチリブ４５との間には連結リブ４８が一体形成されている。

図２，図４及び図５に示すように、連結リブ４８の下端部には左右幅が広くなった幅広部４９が一体形成されており、この幅広部４９にはアーチリブ４５の上方の複数箇所においてアーチリブ４５の延長方向の３箇所に位置する以下の曲率調節部４０が設けられている。すなわち、図５に示すように、前記幅広部４９には後方に向かって開放された装着溝５０が形成されている。装着溝５０内には固定楔部材５１が設けられるとともに、可動楔部材５２が前後動可能に挟入されている。固定楔部材５１にはネジ５８により保持板５５が固定されている。可動楔部材５２にはネジ孔５３が形成されており、このネジ孔５３には前記保持板５５の孔を通ってその保持板５５に保持された調節ネジ５４が螺入されている。固定楔部材５１及び可動楔部材５２の対接面には、それぞれ斜面５６，５７が形成されている。そして、調節ネジ５４を回転させることにより、ネジの作用によって可動楔部材５２が前後動されて、楔作用の強弱が調節される。固定楔部材５１及び可動楔部材５２の孔には前記幅広部４９のネジ孔６２に螺入した固定ボルト６０が挿通されている。この固定ボルト６０はその頭部が幅広部４９の孔６３の段部６１に圧接係合して、固定楔部材５１及び可動楔部材５２に対して締結圧力を付与して、固定楔部材５１及び可動楔部材５２の妄動が阻止されるようになっている。なお、固定楔部材５１及び可動楔部材５２の妄動を阻止するために、両部材５１，５２の両側に規制部材を設けてもよい。可動楔部材５２の固定ボルト６０が通る孔５９は大きめに形成されて、可動楔部材５２の大きな移動量が確保されている。なお、この孔５９は、可動楔部材５２の前端に達するスリットでもよい。

次に、以上のように構成された工作機械の作用を説明する。
実施形態の工作機械においては、テーブル２３上にワークが支持された状態で、そのテーブル２３が往復動される。また、工具３６が下降された状態で、サドル３３が上下のガイドレール３１，３２に沿って左右動される。このようにして、テーブル２３上のワークに対して所要の加工が施される。

ここで、調節ネジ５４の回転調節によって可動楔部材５２を前方または後方へ移動させれば、固定楔部材５１及び可動楔部材５２の斜面５６，５７のカム作用によって、アーチリブ４５と横リブ４６との間の位置関係が調節される。つまり、アーチリブ４５に対して３箇所の固定楔部材５１及び可動楔部材５２により下方への荷重が作用するが、可動楔部材５２の前後位置に応じて、この荷重，すなわち力の強弱が相違する。このため、アーチリブ４５の曲率，言い換えれば撓み度合いが部分的に、あるいは全体に変化される。そして、この変化は、架設部材１６の前板２４の変形となって現れる。その結果、下部ガイドレール３２が変形され、この下部ガイドレール３２の真直度が調節されて、サドル３３の移動精度が向上される。なお、前板２４の変形により、上部ガイドレール３１も変形されるが、この上部ガイドレール３１の変形は、サドル３３の移動精度に対する影響度が低い。

本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）調節ネジ５４の回転によるカム作用により、アーチリブ４５の曲率が調節されて、アーチリブ４５及び前板２４を介して下部ガイドレール３２の真直度を設定できるため、高精度加工が可能になる。

（２）この場合、固定楔部材５１及び可動楔部材５２のカム作用によって下部ガイドレール３２の後面側のアーチリブ４５が変形され、そのアーチリブ４５の変形によって前板２４が変形され、そして、下部ガイドレール３２が変形される。このように、下部ガイドレール３２が固定楔部材５１及び可動楔部材５２のカム作用によって直接変形されるのではなく、固定楔部材５１及び可動楔部材５２と下部ガイドレール３２との間に介在されたアーチリブ４５及び前板２４などの構造材を介して変形される。従って、特許文献１とは異なり、下部ガイドレール３２は波打つように局部的に変形することはなく、全体の湾曲度合いが調節される。従って、下部ガイドレール３２の真直度精度を高めることができて、サドル３３の高い移動精度を向上でき、従って、高精度加工を実現できる。

（３）下部ガイドレール３２の調節がアーチリブ４５の圧縮方向への変形の強弱に基づくため、そのアーチリブ４５の変形度合いは小さい。つまり、アーチが局所的に変形することは少なく、アーチ全体の曲率が変わる。このため、下部ガイドレール３２全体形状を適切に調節することが可能になる。

（４）前記のように、アーチリブ４５に作用する変形力は、アーチリブ４５の圧縮方向への力となって現れるため、アーチリブ４５にクラックなどが生じることを回避できる。
（５）下部脚部１３とベッド本体１７との間に傾斜壁２１が形成されているため、橋脚部２２全体の剛性を向上させることができて、橋脚部２２の前後方向への変形を抑制できる。従って、工具３６による加工精度を向上できる。

（６）前板２４を上部側ほど後方に位置するように傾斜させて、上部ガイドレール３１が下部ガイドレール３２より後方に配置されている。このため、上部ガイドレール３１と下部ガイドレール３２とが同一前後位置に配置されている場合と比較して、サドル３３の重心が後方に位置する。従って、サドル３３の片持ち度合いが低くなり、場合によっては、片持ち荷重が無くなる。これによって、サドル３３は片持ち荷重に抗するための剛性を低下させたり、同剛性が不要になったりするため、サドル３３を軽量化させることができて、サドル３３の共振周波数の振幅を小さくできる。また、上部ガイドレール３１及び下部ガイドレール３２の湾曲変形を抑えることができる。従って、加工精度に直結するサドル３３の移動精度を向上できるとともに、サドル３３を移動させるための動力を小さくできる。

（７）ベッド本体１７の両側の壁部１８間に下部空間が形成されているため、その下部空間に油圧機器などの各種の装置を配置できる。従って、工作機械の周囲のスペースを有効利用できる。

（８）図４に示すようにベッド本体１７の前記下部空間に油圧装置のオイルタンク６４を設けた場合は、オイルタンク６４内の温度調節されたオイルの熱容量を利用できて、ベッド本体１７の温度変形を抑えることができる。すなわち、温度調節されたオイルがベッド本体１７の内側のオイルタンク６４内に収容されているため、ベッド本体１７の周囲の気温が大きく変動したとしても、ベッド本体１７の温度変化を小さくできる。従って、ベッド本体１７の周囲の温度が大きく変動したとしても、高い加工精度を維持できる。

（９）橋脚部２２の介装部材１５が平行四辺形に形成されて、橋脚部２２の幅が上部側ほど狭くなるように形成されているため、架設部材１６として長いものとする必要はない。このため、架設部材１６の長さを短くして剛性を上げることができるため、加工精度を向上できる。

（１０）介装部材１５が下部側に向かって広がっているため、介装部材１５、ひいては橋脚部２２の剛性を向上できて、加工精度を向上できる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化することが可能である。

・本発明をガントリタイプ以外の工作機械に適用すること。例えば、テーブルが移動されるレールの反対側にアーチリブを設け、そのアーチリブの曲率を変えてレールの真直度を調節するように構成すること。

・固定楔部材５１及び可動楔部材５２が装着される装着溝５０を１箇所、または２箇所に設けたり、４箇所以上に設けたりすること。
・曲率調節手段として、前記実施形態では、固定楔部材５１及び可動楔部材５２を設けたが、他の構成を用いること。例えば、幅広部４９の装着溝５０内において上下方向の軸線上にネジ軸線が位置するネジを設け、そのネジの両端側の逆ネジを装着溝５０の上下に位置する雌ネジに螺合させること。このようにすれば、ネジの回転によって装着溝５０が拡開方向及びその逆方向に変形移動されて、前記実施形態と同様にアーチリブ４５の曲率が調節されて、下部ガイドレール３２の真直度が調節される。

１１…フレーム、１２…ベッド、１５…介装部材、１６…架設部材、２２…脚部、２４…前板、３１…上部ガイドレール、３２…下部ガイドレール、３３…サドル、３６…工具、４０…曲率調節部、４５…アーチリブ、５０…装着溝、５１…固定楔部材、５２…可動楔部材、５４…調節ネジ。

Claims

フレームの一側面に横方向に延在するガイドレールを設けるとともに、そのガイドレールに沿って移動可能にした移動体を設け、前記フレームの他側面には前記ガイドレールの長手方向と同方向に延びる弦に対応するアーチ部を形成し、そのアーチ部の曲率を調節するための曲率調節部を設けた工作機械。
一対の脚部間に架設された架設部の一側面に前記ガイドレールを支持し、前記架設部の他側面に前記アーチ部を設けた請求項１に記載の工作機械。
前記アーチ部は上向きの弧であって、前記曲率調節部を前記アーチ部の上部側に設けた請求項２に記載の工作機械。
前記曲率調節部を前記アーチ部の延長方向に沿って複数箇所に設けた請求項２または３に記載の工作機械。
前記曲率調節部は、楔作用によって前記アーチ部に荷重を付与して前記曲率を調節する請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
前記アーチ部をアーチリブによって構成し、そのアーチリブの弧側には補強リブを間隔をおいて設け、前記アーチリブと前記補強リブとの間には連結リブを設け、前記曲率調節部を前記連結リブに設けた請求項２～５のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
架設部のレール支持面を上方側ほど後退するように傾斜させ、前記ガイドレールには工具を有するサドルを支持した請求項１～６のうちのいずれか一項に記載の工作機械。