JPH11320301A - 工作機械用ベッド及びその加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い加工精度を得ることができる工作機械用ベ
ッドを提供する。 【解決手段】互いに直交した２方向の滑り案内部５，７
と、滑り案内部５，７を上部に備えた基部２とからなる
工作機械用のベッド１であって、基部２と滑り案内部
５，７とを一体鋳造により形成する。そして、滑り案内
部５，７の案内面６，８に焼入れ加工及び研削加工を行
う。接合部分がなく一体形成されているので、剛性が極
めて高く、高い加工精度を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに直交した２
方向の滑り案内部と、該滑り案内部を上部に備えた基部
とからなる工作機械用のベッド及びその加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】互いに直交した２方向の滑り案内部を有
するベッドは、従来よりマシニングセンタ等の工作機械
に多く採用されている。その一例を図４に示す。

【０００３】同図に示すように、このベッド５０は、長
手方向が互いに直交するようにボルト７１及びナット７
２によって締結された第１ベッド５１及び第２ベッド６
１からなるものであり、これら第１ベッド５１及び第２
ベッド６１にはその長手方向に沿ってそれぞれ滑り案内
部５２，６２が形成されている。

【０００４】図示するように、本例の滑り案内部５２は
その上面，両側面及び下面が滑り案内面５３となってお
り，例えば、主軸頭（図示せず）を支持するコラム（図
示せず）が滑り案内面５３と係合するようにこの滑り案
内部５２上に載置され、滑り案内面５３に沿って矢示Ｘ
方向に往復移動可能となるように設けられる。

【０００５】また、滑り案内部６２も同様に、その上
面，両側面及び下面が滑り案内面６３となっており，例
えば、テーブル（図示せず）が滑り案内面６３と係合す
るようにこの滑り案内部６２上に載置され、滑り案内面
６３に沿って矢示Ｚ方向に往復移動可能となるように設
けられる。

【０００６】そして、このベッド５０の製造にあたって
は、従来、まず、第１ベッド５１と第２ベッド６１とを
個別に加工し、その後、第１ベッド５１と第２ベッド６
１とをボルト７１及びナット７２によって相互に締結し
ていた。

【０００７】具体的には、第１ベッド５１と第２ベッド
６１とを別々に鋳造した後、それぞれの滑り案内部５
２，６２及びそれぞれの締結面を大型マシニングセンタ
等の工作機械を用いて切削加工した後、滑り案内部５
２，６２の切削加工面を高周波焼入れし、ついでベッド
研削装置を用いて焼入れ面を研削加工するとともに、き
さげ加工等の手仕上げによって前記締結面を仕上げ、し
かる後、第１ベッド５１と第２ベッド６１とをボルト７
１及びナット７２によって相互に締結していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ベッド５０
はコラム，テーブル，主軸台（頭）及び刃物台等を支え
るものであり、これらの重量を支え、これらの作動に伴
う荷重を支えるとともに、切削若しくは研削による変動
的或いは衝撃的な切削力若しくは研削力を支える重要な
構造物である。したがって、工作機械の加工精度を所定
のものとするには、ベッド５０全体がこのような荷重に
十分耐え得る強度（剛性）を備えている必要がある。

【０００９】ところが、従来のような、個別に設けられ
た第１ベッド５１と第２ベッド６１とをボルト７１及び
ナット７２により締結して一体的に形成したベッド５０
においては、この締結部のためにベッド５０全体の剛性
が低いものとなるという問題があった。

【００１０】前記ボルト７１の断面係数の合計値は第１
ベッド５１及び第２ベッド６１の断面係数よりもはるか
に小さいものであり、このために、この締結部の剛性は
ベッド５０全体からみると極端に低いものとなってい
る。したがって、第１ベッド５１及び第２ベッド６１の
双方に、互いに離反するような荷重が作用すると、この
荷重によってボルト７１が容易に変形し、工作機械の加
工精度を所定の精度に保てなくなるのである。

【００１１】また、第１ベッド５１と第２ベッド６１と
を締結するための締結面を加工する必要があり、しか
も、滑り案内部５２と滑り案内部６２との直角度等、工
作機械の機械精度を所定精度のものとするには、前記締
結面を高精度に仕上げる必要があり、そのために製造コ
ストが高くなるという問題もあった。

【００１２】尚、従来、第１ベッド５１及び第２ベッド
６１の２つのベッドから１つのベッド５０を形成するよ
うにしていたのは、主に、２つの要素（第１ベッド５１
と第２ベッド６１）に分割した方が各ベッドの嵩が小さ
くなって加工等における扱い勝手が良くなること、並び
に、直交する２方向の研削面を研削可能な装置が従来存
在しなかったことに起因する。

【００１３】一方、従来、一体鋳造したベッド上に転が
り案内機構を組み付けたものは存在する。しかしなが
ら、転がり案内機構は、接触部分の振動に対する減衰効
果が小さく、また、滑り案内面に比べて動剛性及び静剛
性の面で劣っており、高い加工精度を得ることができな
いという欠点がある。尚、滑り案内面を有するサドルを
ベッド上にボルト締結したものも従来存在するが、この
ものについても、このボルト締結部分の剛性が低いとい
う点では前記ベッド５０と何ら異なるところがない。

【００１４】本発明は、以上の実情に鑑みなされたもの
であって、高い加工精度を得ることができる工作機械用
ベッドの提供、並びに当該工作機械用ベッドを低コスト
で製造することができる加工装置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するための本発明の請求項１に係る発明は、互いに
直交した２方向の滑り案内部と、該滑り案内部を上部に
備えた基部とからなる工作機械用のベッドであって、前
記基部と滑り案内部とが一体鋳造により形成され、且つ
前記滑り案内部の案内面が焼入れ加工及び研削加工によ
り形成されていることを特徴とするものである。

【００１６】この発明によれば、工作機械用ベッドを一
体鋳造により形成しているので、ベッド全体の静剛性及
び動剛性が極めて高いものとなっている。したがって、
このベッドを用いた工作機械によれば極めて高い加工精
度を得ることができる。また、従来のように、２つのベ
ッドをボルトにより締結して１つのベッドとするような
ことはしていないので、締結面の加工が不要であり、従
来に比べて、ベッドの製造時間を短縮することができ、
製造コストを削減することができる。

【００１７】また、本発明の請求項２に係る発明は、互
いに直交した２方向の滑り案内面を有する工作機械用ベ
ッドの、該滑り案内面を加工する装置であって、ベッド
と、上面に前記工作機械用ベッドが載置される載置面を
有するとともに、往復移動可能に前記ベッド上に設けら
れ、該往復移動によって一方向の加工送りを与えるテー
ブルと、該テーブルの上方に、長手方向が前記テーブル
の移動方向と直交するように配設されたクロスビーム
と、該クロスビームを支持するコラムと、前記長手方向
に沿って往復移動可能に前記クロスビームに設けられ、
前記テーブル上に載置された工作機械用ベッドの、前記
テーブルの送り方向に沿った滑り案内面を前記テーブル
の加工送りによって研削する第１砥石頭と、前記長手方
向に沿って往復移動可能に前記クロスビームに設けら
れ、該往復移動によって前記テーブルの移動方向と直交
する方向の加工送りを与えるとともに、前記テーブル上
に載置された工作機械用ベッドの他方向の滑り案内面を
該加工送りによって研削する第２砥石頭とを設けて構成
したことを特徴とするものである。

【００１８】この発明に係る加工装置によれば、一体鋳
造した工作機械用ベッドの滑り案内面をそれぞれ切削加
工し、ついで焼入れ加工した後、このベッドを、その一
方向の滑り案内面がテーブルの送り方向に沿うようにテ
ーブル上に載置し、テーブルを往復移動させて第１砥石
頭により前記一方向の滑り案内面を研削加工する一方、
第２砥石頭をクロスビームに沿って往復移動させて他方
向の滑り案内面を研削加工する。

【００１９】このように、この発明に係る加工装置によ
れば、一体鋳造された工作機械用ベッドの、互いに直交
する２方向の滑り案内面を研削加工することができるの
で、剛性が極めて高く、高い加工精度を得ることのでき
る工作機械用ベッドを製造することができる。また、前
記２方向の滑り案内面を１台の加工装置で研削加工する
ことができるので、加工時間を短縮することができ、両
滑り案内面の直角度を高精度なものとすることができ
る。

【００２０】また、本発明の請求項３に係る発明は、前
記長手方向に沿って往復移動可能な焼入れ手段を、前記
請求項２の発明におけるクロスビームに更に設けて構成
したことを特徴とするものである。

【００２１】この発明に係る加工装置よれば、まず、前
記焼入れ手段により、切削加工後の工作機械用ベッドの
滑り案内面に焼入れ加工を施した後、第１砥石頭及び第
２砥石頭により各滑り案内面の研削加工を行うことがで
きる。このように、１台の加工装置で焼入れ加工及び研
削加工を行うことができるので、焼入れ加工と研削加工
とを２工程に分けて加工する場合に比べて、被加工物た
る工作機械用ベッドの搬送及びテーブルへの装着回数を
減らすことができ、全体としての加工時間を短縮するこ
とができる。また、着脱に伴う加工の累積誤差を低減す
ることができ、前記工作機械用ベッドを高精度に仕上げ
ることができる。

【００２２】また、本発明の請求項４に係る発明は、前
記長手方向に沿って往復移動可能に設けられ、該往復移
動によって前記テーブルの移動方向と直交する方向の加
工送りを与える切削加工用の主軸頭を、前記請求項２又
は３の発明におけるクロスビームに更に設けて構成した
ことを特徴とするものである。

【００２３】この発明に係る加工装置によれば、上述し
た研削加工又は研削加工及び焼入れ加工に加えて、前記
案内面の切削加工を１台の装置で行うことができる。し
たがって、加工工程毎に専用の加工装置を設備した場合
に比べて、加工装置の設置スペース上の効率化を図るこ
とができ、設備費の削減を図ることができる。また、切
削加工，焼入れ加工及び研削加工を１台の加工装置で行
うようにする場合には、被加工物たる工作機械用ベッド
の搬送及びテーブルへの装着回数を更に減らすことがで
き、全体としてのベッドの加工時間を更に短縮すること
ができるとともに、着脱に伴う加工の累積誤差を更に低
減することができ、前記工作機械用ベッドを更に高精度
に仕上げることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。

【００２５】まず、本発明の実施形態に係る工作機械用
ベッドについて説明する。図１は、当該実施形態に係る
工作機械用ベッドを示す斜視図である。同図に示すよう
に、この工作機械用ベッド１は、第１の辺部３及び第２
の辺部４からなる平面視Ｔ字形状をした基部２と、この
第１の辺部３上に形成した第１滑り案内部５と、第２の
辺部４上に形成した第２滑り案内部７とを一体的に鋳造
してなるものである。

【００２６】前記第１滑り案内部５はその上面，両側面
及び下面が滑り案内面６となっており、例えば、主軸頭
（図示せず）を支持するコラム（図示せず）が滑り案内
面６と係合するようにこの第１滑り案内部５上に載置さ
れ、滑り案内面６に沿って矢示Ｘ方向に往復動可能とな
るように設けられる。

【００２７】前記第２滑り案内部７も同様に、その上
面，両側面及び下面が滑り案内面８となっており、例え
ば、テーブル（図示せず）が滑り案内面８と係合するよ
うにこの第２滑り案内部７上に載置され、滑り案内面８
に沿って矢示Ｚ方向に往復移動可能となるように設けら
れる。

【００２８】尚、前記滑り案内面６と滑り案内面８とは
相互に直交するように設けられており、それぞれ切削加
工，焼入れ加工が施された後、研削加工によって仕上げ
られている。

【００２９】この工作機械用ベッド１によれば、接合
（締結）部分がなく一体形成されているので、その静剛
性及び動剛性を含めた剛性が極めて高く、高い加工精度
を得ることができる。また、接合部分がないことから、
当該接合部の加工を行う必要がなく、上述した従来の工
作機械用ベッド５０に比べて加工時間が短くて足り、製
造コストを低減することができる。

【００３０】つぎに、本発明の実施形態に係る工作機械
用ベッドの加工装置について説明する。尚、図２は当該
加工装置を示す正面図であり、図３は、図２における矢
視Ａ方向の側面図である。

【００３１】図２及び図３に示すように、この加工装置
１０は、ベッド１１と、このベッド１１上に設けられた
テーブル１２と、このテーブル１２の上方に、その長手
方向が前記ベッド１１の長手方向と直交するように設け
られたクロスビーム１４と、クロスビーム１４の両端を
それぞれ支持する２本のコラム１３と、前記クロスビー
ム１４に設けられた第１移動台１５，第２移動台１６及
び第３移動台２３と、この第１移動台１５に設けられた
第１砥石ヘッド１７及びミーリングヘッド２１と、第２
移動台１６に設けられた第２砥石ヘッド１９と、第３移
動台２３に設けられた焼入れヘッド２４と、ベッド１１
の側方に設置したレーザ発振器２５とを備えている。

【００３２】前記テーブル１２はベッド１１の長手方向
に沿った矢示Ｂ−Ｃ方向に往復移動可能に設けられてお
り、この往復移動によって矢示Ｂ−Ｃ方向の加工送りを
与えることができるようになっている。また、その上面
には被加工物を載置するための載置面１２ａが形成され
ている。

【００３３】前記第１移動台１５，第２移動台１６及び
第３移動台２３はそれぞれ前記クロスビーム１４の側面
に設けられるもので、当該クロスビーム１４の長手方向
に沿って往復移動可能となっており、この往復移動によ
って加工送りを与えることができるようになっている。

【００３４】前記第１砥石ヘッド１７は、スピンドル
（図示せず）及びこのスピンドル（図示せず）に装着し
た砥石車１８を備えており、自体上下方向に移動するこ
とができるようになっているとともに、砥石車１８を矢
示方向に回転することができるようになっている。

【００３５】同様に、前記第２砥石ヘッド１９もスピン
ドル（図示せず）及びこのスピンドル（図示せず）に装
着した砥石車２０を備えており、自体上下方向に移動す
ることができるようになっているとともに、砥石車２０
を矢示方向に回転することができるようになっている。

【００３６】また、前記ミーリングヘッド２１も同様
に、スピンドル（図示せず）及びこのスピンドル（図示
せず）に装着した切削工具２２を備えており、自体上下
方向に移動することができるようになっている。

【００３７】前記焼入れヘッド２４は光ファイバケーブ
ル２６を介して前記レーザ発振器２５と接続しており、
前記レーザ発振器２５により発振されたレーザ光を受光
してその先端部から被加工物に照射し、被加工物の表面
を焼入れすることができるようになっている。また、自
体上下方向に移動することができるようになっており、
その先端部を矢示方向に回転させることができるように
なっている。尚、本例ではＹＡＧレーザ（イットリウ
ム，アルミニウム，ガーネットレーザ）を用いた。

【００３８】この加工装置１０によれば、まず、一体鋳
造した工作機械用ベッド１を、その一方向の滑り案内
面、例えば滑り案内面６がテーブル１２の送り方向（矢
示Ｂ−Ｃ方向）に沿うようにテーブル１２の載置面１２
ａ上に載置，固定する。

【００３９】ついで、テーブル１２を矢示Ｂ−Ｃ方向に
往復移動させてミーリングヘッド２１の切削工具２２に
より前記滑り案内面６を切削加工する一方、第１移動台
１５を移動させることにより、ミーリングヘッド２１を
クロスビーム１４に沿って往復移動させて、その切削工
具２２により他方向の滑り案内面、即ち滑り案内面８を
切削加工する。

【００４０】つぎに、同様に、テーブル１２を矢示Ｂ−
Ｃ方向に往復移動させて焼入れヘッド２４により前記滑
り案内面６に焼入れを行う一方、第３移動台２３を移動
させることにより、焼入れヘッド２４をクロスビーム１
４に沿って往復移動させて、当該焼入れヘッド２４によ
り滑り案内面８に焼入れを行う。

【００４１】しかる後、同様に、テーブル１２を矢示Ｂ
−Ｃ方向に往復移動させて第１砥石ヘッド１７の砥石車
１８により前記滑り案内面６を研削加工する一方、第２
移動台１６を移動させることにより、第２砥石ヘッド１
９をクロスビーム１４に沿って往復移動させて、その砥
石車２０により滑り案内面８を研削加工する。

【００４２】このように、この加工装置１０によれば、
一体鋳造された工作機械用ベッド１の、互いに直交する
２方向の滑り案内面６，８を研削加工することができる
ので、剛性が極めて高く、高い加工精度を得ることので
きる工作機械用ベッド１を製造することができる。ま
た、２方向の滑り案内面６，８を１台の加工装置で研削
加工することができるので、両滑り案内面６，８の直角
度を高精度なものとすることができる。

【００４３】また、滑り案内面６，８の切削加工，焼入
れ加工及び研削加工を１台の加工装置で行うことができ
るので、加工工程毎に専用の加工装置を設備した場合に
比べて、装置の設置スペース上の効率化を図ることがで
き、設備費の削減を図ることができる。また、工作機械
用ベッド１の搬送及びテーブル１２への装着回数を減ら
すことができることから、全体としての加工時間を短縮
することができ、その製造コストを低減することができ
る。また、着脱に伴う加工の累積誤差を低減することが
でき、前記工作機械用ベッド１を高精度に仕上げること
ができる。

【００４４】以上、本発明の実施形態について詳述した
が、本発明の具体的な態様がこれに限られるものでない
ことは言うまでもないことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る工作機械用ベッドを示
す斜視図である。

【図２】本発明の実施形態に係る工作機械用ベッドの加
工装置を示す正面図である。

【図３】図２における矢視Ａ方向の側面図である。

【図４】従来の工作機械用ベッドを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 工作機械用ベッド ２ 基部 ５ 滑り案内部 ６ 滑り案内面 ７ 滑り案内部 ８ 滑り案内面 １０ 加工装置 １１ ベッド １２ テーブル １３ コラム １４ クロスビーム １７ 第１砥石ヘッド １９ 第２砥石ヘッド ２１ ミーリングヘッド ２３ 焼入れヘッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直交した２方向の滑り案内部と、
   該滑り案内部を上部に備えた基部とからなる工作機械用
   のベッドであって、 前記基部と滑り案内部とが一体鋳造により形成され、且
   つ前記滑り案内部の案内面が焼入れ加工及び研削加工に
   より形成されていることを特徴とする工作機械用ベッ
   ド。
2. 【請求項２】 互いに直交した２方向の滑り案内面を有
   する工作機械用ベッドの、該滑り案内面を加工する装置
   であって、 ベッドと、 上面に前記工作機械用ベッドが載置される載置面を有す
   るとともに、往復移動可能に前記ベッド上に設けられ、
   該往復移動によって一方向の加工送りを与えるテーブル
   と、 該テーブルの上方に、長手方向が前記テーブルの移動方
   向と直交するように配設されたクロスビームと、 該クロスビームを支持するコラムと、 前記長手方向に沿って往復移動可能に前記クロスビーム
   に設けられ、前記テーブル上に載置された工作機械用ベ
   ッドの、前記テーブルの送り方向に沿った滑り案内面を
   前記テーブルの加工送りによって研削する第１砥石頭
   と、 前記長手方向に沿って往復移動可能に前記クロスビーム
   に設けられ、該往復移動によって前記テーブルの移動方
   向と直交する方向の加工送りを与えるとともに、前記テ
   ーブル上に載置された工作機械用ベッドの他方向の滑り
   案内面を該加工送りによって研削する第２砥石頭とを設
   けて構成したことを特徴とする工作機械用ベッドの加工
   装置。
3. 【請求項３】 前記長手方向に沿って往復移動可能な焼
   入れ手段を、前記クロスビームに更に設けて構成したこ
   とを特徴とする請求項２記載の工作機械用ベッドの加工
   装置。
4. 【請求項４】 前記長手方向に沿って往復移動可能に設
   けられ、該往復移動によって前記テーブルの移動方向と
   直交する方向の加工送りを与える切削加工用の主軸頭
   を、前記クロスビームに更に設けて構成したことを特徴
   とする請求項２又は３記載の工作機械用ベッドの加工装
   置。