JPH04289040A - 工作機械のコラム補強構造 - Google Patents
工作機械のコラム補強構造Info
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- JPH04289040A JPH04289040A JP3076808A JP7680891A JPH04289040A JP H04289040 A JPH04289040 A JP H04289040A JP 3076808 A JP3076808 A JP 3076808A JP 7680891 A JP7680891 A JP 7680891A JP H04289040 A JPH04289040 A JP H04289040A
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- column
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- reinforcement structure
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- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
- B23Q1/015—Frames, beds, pillars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
- F16M1/00—Frames or casings of engines, machines or apparatus; Frames serving as machinery beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C1/00—Milling machines not designed for particular work or special operations
- B23C1/02—Milling machines not designed for particular work or special operations with one horizontal working-spindle
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T408/91—Machine frame
-
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- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/306664—Milling including means to infeed rotary cutter toward work
- Y10T409/306776—Axially
- Y10T409/307056—Axially and laterally
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械、例えば横型
マシンニングセンタのコラム補強構造に関し、特に重量
増加を最小限に抑えながら捩じり剛性，及び曲げ剛性を
最大限に増大できるようにした補強用リブの配置位置，
形状等の改善に関する。
マシンニングセンタのコラム補強構造に関し、特に重量
増加を最小限に抑えながら捩じり剛性，及び曲げ剛性を
最大限に増大できるようにした補強用リブの配置位置，
形状等の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば横型マシニングセンタは、ベッド
上にサドルをＸ軸方向に移動可能に配置し、該サドル上
にコラムをＺ軸方向（上記Ｘ軸と同一平面上で直交する
方向）に移動可能に配置し、該コラムで主軸頭をＹ軸方
向（上記平面と直交する方向）に移動可能に支持し、該
主軸頭の先端に工具を装着した構成になっている。この
種の工作機械では、最近ますます、加工精度を高めなが
ら加工速度を増大することが要請されている。そのため
には、上記工具を有する主軸頭を支持するコラムの剛性
を高める必要がある。即ち、コラムの剛性が低いと、コ
ラムが工具からの反力等によって振動し易く、その結果
として工具が振動し、精度の高い加工が困難になる。そ
こで従来は、コラムの内面に経験則に基づいて、補強リ
ブを例えば水平方向及び垂直方向に、つまり相互に直交
して井桁状をなすように形成したり、あるいはコラム自
体の肉厚を増加したりすることによってコラムの剛性ア
ップを図っていた。
上にサドルをＸ軸方向に移動可能に配置し、該サドル上
にコラムをＺ軸方向（上記Ｘ軸と同一平面上で直交する
方向）に移動可能に配置し、該コラムで主軸頭をＹ軸方
向（上記平面と直交する方向）に移動可能に支持し、該
主軸頭の先端に工具を装着した構成になっている。この
種の工作機械では、最近ますます、加工精度を高めなが
ら加工速度を増大することが要請されている。そのため
には、上記工具を有する主軸頭を支持するコラムの剛性
を高める必要がある。即ち、コラムの剛性が低いと、コ
ラムが工具からの反力等によって振動し易く、その結果
として工具が振動し、精度の高い加工が困難になる。そ
こで従来は、コラムの内面に経験則に基づいて、補強リ
ブを例えば水平方向及び垂直方向に、つまり相互に直交
して井桁状をなすように形成したり、あるいはコラム自
体の肉厚を増加したりすることによってコラムの剛性ア
ップを図っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来のコ
ラム補強構造の場合、補強リブの追加等によってある程
度剛性が向上するものの、この補強リブ，あるいは肉厚
の増加分に応じてコラム自体の重量が増大し、加工の高
速化の上で不利となる問題がある。即ち、コラムの重量
増加に応じて慣性質量が増加するのでコラムの移動速度
が低下し、それだけロス時間が大きくなり、結果的に機
械の稼動率が低下する。本発明は上記従来の状況に鑑み
てなされたもので、重量増加を最小限に抑えながら剛性
を向上でき、従って加工速度を高く維持しながら加工精
度を向上できる工作機械のコラム補強構造を提供するこ
とを目的としている。
ラム補強構造の場合、補強リブの追加等によってある程
度剛性が向上するものの、この補強リブ，あるいは肉厚
の増加分に応じてコラム自体の重量が増大し、加工の高
速化の上で不利となる問題がある。即ち、コラムの重量
増加に応じて慣性質量が増加するのでコラムの移動速度
が低下し、それだけロス時間が大きくなり、結果的に機
械の稼動率が低下する。本発明は上記従来の状況に鑑み
てなされたもので、重量増加を最小限に抑えながら剛性
を向上でき、従って加工速度を高く維持しながら加工精
度を向上できる工作機械のコラム補強構造を提供するこ
とを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本件発明者等は、補強リ
ブを形成することによりコラムの剛性を向上させる場合
に、重量増加を最小限に抑えながら剛性を最大限に増加
できる補強リブのパターン形状を見出すための各種の実
験を行い、以下の結論を得た。図５は上記実験における
補強リブのパターン形状及び結果を説明するための図で
ある。本実験では、図５（ａ） に示すように、例えば
２．５ ｍｍ厚さの補強リブを、縦方向にかつ相互に平
行に形成したパターン形状を基準とし、この基準パター
ンにおける剛性Ｋ，及び重量ｍをそれぞれ１．０とし、
他の各種の補強リブパターンのなかから、重量ｍが１．
０ 以下で剛性Ｋが最大になるものを見出すようにした
。その結果、重量ｍが１．０ 以下で、かつ剛性Ｋが最
大となるパターンは図５（ｃ）であることが判った。こ
のパターンの場合、上記基準パターンより重量ｍは僅か
ながら減少し、かつ剛性Ｋは２倍以上に大幅に増加して
いる。なお、図５（ｂ） は補強リブを相互に直交する
ように形成した従来の一般的なパターンであり、この従
来パターンは、上記基準パターンに比べて重量ｍは２６
％増加しているにも関わらず、剛性Ｋは３６％しか増加
していないことが判る。
ブを形成することによりコラムの剛性を向上させる場合
に、重量増加を最小限に抑えながら剛性を最大限に増加
できる補強リブのパターン形状を見出すための各種の実
験を行い、以下の結論を得た。図５は上記実験における
補強リブのパターン形状及び結果を説明するための図で
ある。本実験では、図５（ａ） に示すように、例えば
２．５ ｍｍ厚さの補強リブを、縦方向にかつ相互に平
行に形成したパターン形状を基準とし、この基準パター
ンにおける剛性Ｋ，及び重量ｍをそれぞれ１．０とし、
他の各種の補強リブパターンのなかから、重量ｍが１．
０ 以下で剛性Ｋが最大になるものを見出すようにした
。その結果、重量ｍが１．０ 以下で、かつ剛性Ｋが最
大となるパターンは図５（ｃ）であることが判った。こ
のパターンの場合、上記基準パターンより重量ｍは僅か
ながら減少し、かつ剛性Ｋは２倍以上に大幅に増加して
いる。なお、図５（ｂ） は補強リブを相互に直交する
ように形成した従来の一般的なパターンであり、この従
来パターンは、上記基準パターンに比べて重量ｍは２６
％増加しているにも関わらず、剛性Ｋは３６％しか増加
していないことが判る。
【０００５】そこで本発明は、工具を回転駆動可能に支
持する主軸頭を、コラムで移動可能に支持する工作機械
の、上記コラムの捩じり剛性，及び曲げ剛性を向上させ
るための補強構造において、上記コラムに、これの軸方
向に対して時計回りに３０度±２０％の範囲で傾斜する
第１リブと、上記軸方向に対して反時計回りに３０度±
２０％の範囲で傾斜する第２リブとを相互に交叉するよ
うに形成したことを特徴としている。
持する主軸頭を、コラムで移動可能に支持する工作機械
の、上記コラムの捩じり剛性，及び曲げ剛性を向上させ
るための補強構造において、上記コラムに、これの軸方
向に対して時計回りに３０度±２０％の範囲で傾斜する
第１リブと、上記軸方向に対して反時計回りに３０度±
２０％の範囲で傾斜する第２リブとを相互に交叉するよ
うに形成したことを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明に係るコラム補強構造によれば、補強リ
ブを、上記実験で見出した傾斜角度範囲内にある第１，
第２補強リブで構成したので、重量増加を抑制しながら
コラム剛性を向上でき、その結果、加工速度を維持しな
がら加工精度を向上できる。
ブを、上記実験で見出した傾斜角度範囲内にある第１，
第２補強リブで構成したので、重量増加を抑制しながら
コラム剛性を向上でき、その結果、加工速度を維持しな
がら加工精度を向上できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明する
。図１ないし図４は本発明の一実施例による横型マシニ
ングセンタのコラム補強構造を説明するための図であり
、図１はコラムの内面の補強リブを模式的に示す図、図
２は該実施例構造を有する横型マシニングセンタの斜視
図、図３は該実施例の効果を説明するための実験結果を
示す主軸回転数−振幅特性図である。
。図１ないし図４は本発明の一実施例による横型マシニ
ングセンタのコラム補強構造を説明するための図であり
、図１はコラムの内面の補強リブを模式的に示す図、図
２は該実施例構造を有する横型マシニングセンタの斜視
図、図３は該実施例の効果を説明するための実験結果を
示す主軸回転数−振幅特性図である。
【０００８】図において、１は横型マシニングセンタで
あり、これは床面上に固定されたベッド２上に、サドル
３をＸ軸方向に移動可能に配設し、該サドル３上にコラ
ム４をＺ軸方向に移動可能に配設し、さらに上記コラム
４で主軸頭５を水平方向に向けて、かつＹ軸方向に移動
可能に支持した構成となっている。ここで図示していな
いが、上記主軸頭５には、工具が水平方向に装着されて
おり、該工具は主軸頭５内に配設された駆動機構によっ
て回転駆動され、これによりインデックステーブル６上
のパレット７に装着されたワークが加工される。
あり、これは床面上に固定されたベッド２上に、サドル
３をＸ軸方向に移動可能に配設し、該サドル３上にコラ
ム４をＺ軸方向に移動可能に配設し、さらに上記コラム
４で主軸頭５を水平方向に向けて、かつＹ軸方向に移動
可能に支持した構成となっている。ここで図示していな
いが、上記主軸頭５には、工具が水平方向に装着されて
おり、該工具は主軸頭５内に配設された駆動機構によっ
て回転駆動され、これによりインデックステーブル６上
のパレット７に装着されたワークが加工される。
【０００９】上記コラム４は、水平面で断面して平面か
ら見ると、上記主軸頭５側部分が開口する略コ字状をな
しており、これの縦壁４ａの内面には、図１に模式的に
示すパターン形状を有する補強リブ８が形成されている
。この補強リブ８は、該コラム４の長手方向の軸線（本
実施例の場合は垂直線）Ｌに対して図示時計回りに３０
度傾斜した多数の第１リブ８ａと、反対時計回りに３０
度傾斜した多数の第２リブ８ｂとからなり、該各第１，
第２リブ８ａ，８ｂは相互に交叉して多数の縦長の菱形
を形成している。
ら見ると、上記主軸頭５側部分が開口する略コ字状をな
しており、これの縦壁４ａの内面には、図１に模式的に
示すパターン形状を有する補強リブ８が形成されている
。この補強リブ８は、該コラム４の長手方向の軸線（本
実施例の場合は垂直線）Ｌに対して図示時計回りに３０
度傾斜した多数の第１リブ８ａと、反対時計回りに３０
度傾斜した多数の第２リブ８ｂとからなり、該各第１，
第２リブ８ａ，８ｂは相互に交叉して多数の縦長の菱形
を形成している。
【００１０】次に本実施例装置の作用効果について説明
する。本実施例の横型マシニングセンタでは、コラム４
の縦壁に、該コラム４の軸線Ｌに対して時計回り，及び
反時計回りに３０度傾斜し、互いに交叉する第１，第２
リブ８ａ，８ｂからなる補強リブ８を形成したので、重
量増加を抑制しながら剛性を向上でき、これによりコラ
ム４の振れ、ひいては工具の振動が小さくなり、その結
果、加工速度を高く維持しながら加工精度を向上できる
。
する。本実施例の横型マシニングセンタでは、コラム４
の縦壁に、該コラム４の軸線Ｌに対して時計回り，及び
反時計回りに３０度傾斜し、互いに交叉する第１，第２
リブ８ａ，８ｂからなる補強リブ８を形成したので、重
量増加を抑制しながら剛性を向上でき、これによりコラ
ム４の振れ、ひいては工具の振動が小さくなり、その結
果、加工速度を高く維持しながら加工精度を向上できる
。
【００１１】図３は本実施例の補強構造による振動抑制
効果を説明するための実験結果を主軸頭の回転速度−振
幅（加速度／力）の特性曲線で示す。図中、実線は上記
図５のパターンｆに相当する補強リブを設けた従来装置
の特性を、破線は本実施例装置の特性をそれぞれ示す。 またピーク点ａ１，ａ２，ａ３は、それぞれ図４（ａ）
〜（ｃ） に示すように、コラムのＺ軸回り（左右の倒
れ），Ｘ軸回り（前後方向の倒れ），Ｙ軸回り（捩じれ
）の振幅を示す。上記図３，図４から明らかなように、
本実施例装置では、上記Ｚ軸回りにおける左右方向の倒
れａ１及びＹ軸回りの捩じれａ３において改善されてい
る。ここで、高い加工精度を得るには、上記振幅が所定
値以下となる主軸回転数域で加工を行うことが必要とな
る。仮に本実施例におけるピーク点ａ３以下の領域で加
工するとすれば、従来装置では領域ｂ１の範囲で加工す
ることとなるのに対し、本実施例装置では領域ｂ２と従
来の略２倍の領域で加工することが可能であり、それだ
け機械の操作性が高いことになる。なお、上記実施例で
は、第１，第２リブ８ａ，８ｂが軸線Ｌから時計回り，
反時計回りに３０度傾斜している場合を示したが、本発
明における第１，第２リブは上記３０度に限定されるも
のではなく、上記３０度±２０％の範囲であれば上記実
施例と略同様の効果が得られ、採用可能である。
効果を説明するための実験結果を主軸頭の回転速度−振
幅（加速度／力）の特性曲線で示す。図中、実線は上記
図５のパターンｆに相当する補強リブを設けた従来装置
の特性を、破線は本実施例装置の特性をそれぞれ示す。 またピーク点ａ１，ａ２，ａ３は、それぞれ図４（ａ）
〜（ｃ） に示すように、コラムのＺ軸回り（左右の倒
れ），Ｘ軸回り（前後方向の倒れ），Ｙ軸回り（捩じれ
）の振幅を示す。上記図３，図４から明らかなように、
本実施例装置では、上記Ｚ軸回りにおける左右方向の倒
れａ１及びＹ軸回りの捩じれａ３において改善されてい
る。ここで、高い加工精度を得るには、上記振幅が所定
値以下となる主軸回転数域で加工を行うことが必要とな
る。仮に本実施例におけるピーク点ａ３以下の領域で加
工するとすれば、従来装置では領域ｂ１の範囲で加工す
ることとなるのに対し、本実施例装置では領域ｂ２と従
来の略２倍の領域で加工することが可能であり、それだ
け機械の操作性が高いことになる。なお、上記実施例で
は、第１，第２リブ８ａ，８ｂが軸線Ｌから時計回り，
反時計回りに３０度傾斜している場合を示したが、本発
明における第１，第２リブは上記３０度に限定されるも
のではなく、上記３０度±２０％の範囲であれば上記実
施例と略同様の効果が得られ、採用可能である。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明に係る工作機械のコ
ラム補強構造によれば、コラムの軸線に対して時計回り
，反時計回りに３０度±２０％の範囲で傾斜した第１，
第２リブを互いに交叉するように配置したので、重量増
加を抑制しながら剛性を向上でき、高い機動性及び加工
速度を維持しながら加工精度を向上できる効果がある。
ラム補強構造によれば、コラムの軸線に対して時計回り
，反時計回りに３０度±２０％の範囲で傾斜した第１，
第２リブを互いに交叉するように配置したので、重量増
加を抑制しながら剛性を向上でき、高い機動性及び加工
速度を維持しながら加工精度を向上できる効果がある。
【図１】本発明の一実施例による横型マシニングセンタ
のコラム補強構造を示す模式図である。
のコラム補強構造を示す模式図である。
【図２】上記マシニングセンタの斜視図である。
【図３】上記実施例の効果を説明するための主軸回転数
−振幅特性図である。
−振幅特性図である。
【図４】上記実施例の効果を説明するための振動の種類
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図５】本発明の成立過程を説明するための補強リブパ
ターンと剛性及び重量との関係を示す図である。
ターンと剛性及び重量との関係を示す図である。
１ 横型マシニングセンタ（工作機械）５ 主軸頭
４ コラム
８ 補強リブ
８ａ 第１リブ
８ｂ 第２リブ
Claims (1)
- 【請求項１】 工具を回転駆動可能に支持する主軸頭
を、コラムで移動可能に支持する工作機械の、上記コラ
ムを捩じり剛性，及び曲げ剛性が向上するように補強す
る構造において、上記コラムに、これの長手方向の軸線
に対して時計回りに３０度±２０％の範囲で傾斜する第
１リブと、上記軸線に対して反時計回りに３０度±２０
％の範囲で傾斜する第２リブとを相互に交叉するように
形成したことを特徴とする工作機械のコラム補強構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076808A JPH04289040A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 工作機械のコラム補強構造 |
| US07/848,267 US5316420A (en) | 1991-03-15 | 1992-03-09 | Support for a rotary machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076808A JPH04289040A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 工作機械のコラム補強構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04289040A true JPH04289040A (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=13615965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3076808A Pending JPH04289040A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 工作機械のコラム補強構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5316420A (ja) |
| JP (1) | JPH04289040A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013169641A (ja) * | 2012-02-23 | 2013-09-02 | Toshiba Mach Co Ltd | 精密工作機械 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2743741B1 (fr) * | 1996-01-23 | 1998-03-06 | Renault Automation | Structure logique d'une machine-outil d'usinage a grande vitesse du type porte-broche |
| US7198097B2 (en) * | 2003-12-18 | 2007-04-03 | Valeo, Inc. | Angled ribs for heat exchanger tanks |
| US8068245B2 (en) * | 2004-10-15 | 2011-11-29 | Fujifilm Dimatix, Inc. | Printing device communication protocol |
| US9085891B2 (en) * | 2013-05-26 | 2015-07-21 | John R Horton, III | Stud elevator |
| CN108188760A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-22 | 安徽金义得机械有限公司 | 一种立柱 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5527819A (en) * | 1978-08-11 | 1980-02-28 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Cement hydration controlling agent |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2789480A (en) * | 1952-03-18 | 1957-04-23 | Falk Corp | Fabricated structure |
| DE1153962B (de) * | 1960-02-03 | 1963-09-05 | Froriep Gmbh Maschf | Karusselldrehbank |
| DE1552393B1 (de) * | 1966-10-31 | 1969-10-16 | Froriep Gmbh Maschf | Schwerwerkzeugmaschine |
| US4856752A (en) * | 1987-04-07 | 1989-08-15 | Boston Digital Corporation | Structural element for a machine tool |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP3076808A patent/JPH04289040A/ja active Pending
-
1992
- 1992-03-09 US US07/848,267 patent/US5316420A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5316420A (en) | 1994-05-31 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010220 |