JPS60167730A - 工作機械 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発Ｉｌｌは、マシニングセンターなどの工作機械゛
に関する。

１１Ω」Ｅ術 従来、工作機械としては、例えば第２図に示すようなも
のが知られている。同図において、　ｌは支持台として
の水平なベッドであり、このベッド１の上面、即ち取付
面１ａにはスピンドルへラド２に対して左右方向（Ｘ軸
方向）に延在しその高さが同一である一対のスライドウ
ェイ　３が敷設されている。４は前記スピンドルへラド
２とともにＩｆ）動台を構成するプレート状のテーブル
であり。

このテーブル４は前記スライドウェイ　３に嵌合し支持
されている。そして、このテーブル４は図示していない
駆動機構によりスライドウェイ　３に案内されながら左
右方向に往復動する。テーブル４」二にはスピンドルへ
ラド２に対して前後方向（Ｚ軸方向）に延在する一対の
スライドウェイ　５が敷設されている。　６は前記スラ
イドウェイ　５に嵌合し支持されているコラムであり、
このコラム　６は図示していない駆動機構によりスライ
ドウェイ　５に案内されながら前後方向に往復動する。

このコラム８′の前面には垂直な窓７が形成され、この
窓７内面に取すイ１けられたスライドウェイ　８には前
記スピンドルヘッド　２が嵌合し支持され、このスピン
ドルヘッド２は図示していない駆動機構により」二Ｆ方
向（Ｙ軸方向）に往復動する。そして、このスピンドル
ヘット　２にはモータ９により駆動回転される工具ｌＯ
１例えばドリル、が着脱自在に取り付けられている。前
記ベッドｌの前部上面にはｆｆｒ　３４台１１が取す付
けられ、この治具台１１上には１ｊ１１記下、１４１０
によって加重されるワークが治具により固定されている
。１２はペント１内に形成された前後方向に延びる排出
通路である。加１．゛により発生した切削屑は排出通路
１２を通ってクーラント液とともに後方へ押し流される
。そして、このような工作機械は、ワークを治具台１１
上に固定した後、テーブル４、コラム８、スピンドルヘ
ット　２をそれぞれ左右、前後、」二下方向に移動させ
、工具１０によりワークを切削加工する。この際、この
１−其ｌＯには前記スライドウェイ　３の延在方向に垂
直で数句面１ａに平行な外力Ｆが作用するが、この外力
Ｆは二１″共１０から離隔した側のスライドウェイ３、
即ち後方側のスライドウェイ　３．が受ける。

しかしながら、前述のような工作機械にあっては、テー
ブル４とスライドウェイ　３との嵌合部に作用する力は
、テーブル４、コラム６の自重の反力と前記外力による
モーメントの反力との合計となるが、この力は工具ＩＯ
とスライドウェイ　３との間の距離が大きいために大き
なものとなり、この結果、テーブル４の変形が大きくな
り、工作精度が低ドするという問題点があるにのような
問題点を解決するためにテーブル４の肉厚を厚くするこ
とも考えられるが、そのようにすると、工作機械全体の
高さが高くなり、また、可動部分が火車１１１になると
いう問題点がある。

１が　しようと　る、ｊｕへ この発明は、工作精度に対する能力が低く、また、これ
を解決しようとすると、工作機械全体の高さが高くなる
とともに可動台が大重量になるという従来の問題点を解
決するものである。

１１（占　るた　− このような問題点は、支持台と、支持台の取イζ１面に
取す付けられた複数の平行なスライドウェイと、これら
スライドウェイに沿って移動できるようスライドウェイ
に支持された可動台と、ｉｆ動台に支持され作業時にス
ライドウェイの延在方向に垂直で支持台の取付面に平行
な成分を有する外力を受ける工具と、を備えた工作機械
において、前記スライドウェイの内、工具から離隔した
側のスライドウェイの高さを近接した側のスライドウェ
イの高さより高くし、かつ、該高い側のスライドウェイ
に前記外力を積極的に受けさせるようにすることに°よ
り、解決することができる。

作」Ｊ 第１図は、この発明の詳細な説明する側面図であり、こ
の第１図に基づいて作用を説明する。

まず、作業時には工具Ｇには外力Ｆが作用するが、この
外力ＦはスライドウェイＡ、Ｈの延在方向に対して垂直
で支持台Ｃの取付面りに平行な成分を有している。ここ
では、説明を簡単にするため、この外力Ｆはスライドウ
ェイＡ、Ｈの延在方向に対して垂直で取付面りに平行な
成分のみからなるとする。このような外力Ｆは高い側の
スライドウェイＢに作用するため、可動台Ｅはスライド
ウェイＢの前記外力Ｆを受ける点を中心としてモー／１
７＋−Ｍ　（Ｍ＝ＦＸｄ）を受ける。コノ際、スライド
ウェイＢの高さが従来のスライドウェイの高さより距＠
ｆだけ高くなっているので、前記モーメンｌ−Ｍの値は
このスライドウェイＢが高くなった分だけ小さくなる。

このようなモーメントＭによってスライドウェイＡには
反力Ｒａが、スライドウェイＢには反力Ｒｂが作用する
。一方、前記ｉｆ）動台Ｅの重是をＷとすると、スライ
ドウェイＡにはＷａ、スライドウェイＢにはｗｂの反力
が発生する。ここで、スライドウェイＢに作用する合計
反力Ｒ２はモーメン）Ｍが小ｙくなったので、従来より
小さくなり、この結果、スライドウェイＢと可動台Ｅと
の支持部分の剛性が低くても対応できる。また、スライ
ドウェイＡ、Ｈには、ｔ）１１述のように無負荷時（外
力Ｆの作用していない時）に反力Ｗａ、　Ｗｂのみがそ
れぞれ作用し、外力Ｆの負荷時に、１ｉｆｌ　記反力Ｗ
ａ、　ＷｂにモーメントＭによる反力Ｒａ、Ｒｈが加え
られてそれぞれ作用するので、反力（ｆｉが無、右負荷
時では大きく異なってくる。このように反力値が大きく
異なると、工具Ｇに連結されている主軸が大きく変形す
るため、工作精度が低下するが、前述のようにモーメン
トＭによる反力値Ｒａ、　Ｒｈは従来より小さくなるの
で、この工作精度の低下を防止することができるのであ
る。

ｋ崖１ 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第３．４図において、２１は水平な矩形のベッドであり
、このベッド２１の上面には凹所２２が形成されている
。この凹所２２の幅方向中央には後述するスピンドルヘ
ッドに対して前後方向（Ｚ軸方向）に延在する排出通路
２３が形成され、この排出通路２３は凹んだ溝からなる
。排出通路２３の両側のベッド２１上、詳しくは凹所２
２の底面上、にはプレート２４．２５を介して排出通路
２３と平行なガイドとしての左スライドウェイ２８およ
び右スライドウェイ２７が敷設されている。２８はベッ
ド２１とともに支持台を構成するプレート状のテーブル
であり、このテーブル２８は前記スライドウェイ２８．
２７に、例えば摺動部材としてのリニアスライドベアリ
ングを介して嵌合することによりベッド２１に支持され
ており、この結果テーブル２８は図示していない駆動機
構によりスライドウェイ２６．２７に案内されながら前
後方向に水平移動できることになる。このテーブル２８
の上面、すなわち取４＝１面２８ａには後述するスピン
ドルヘッドに対して左右方向（Ｘ軸方向）に延在する互
いに平行な一対の前、後スライドウェイ２８．３０が敷
設され、これら両スライドウェイ２９．３０の内、後述
する工具から離隔した側のスライドウェイ、すなわち後
スライドウェイ３０の高さ位置を、近接した側のスライ
ドウェイ、すなわち前スライドウェイ２９の高さ位置よ
り高くするとともに、該後スライドウェイ３ｏに工具が
受ける外力Ｆを作用させるようにしている。これら前、
後スライドウェイ２ｉ９．３０の上面はこの実施例にお
いては水平であるが、これら前。

後スライドウェイ２９．３０の上端を結ぶ平面上に位置
する傾斜平面であってもよい、　３１はテーブル２８の
上面および後スライドウェイ３０の前面に固定された三
角形状の補強リブである。３２は前記前、後スライドウ
ェイ２８．３０に図示していないリニアスライドベアリ
ングを介して嵌合することによりテーブル２Ｂに支持さ
れたコラムであり、このコラム３２は図示していない駆
動機構により前、後スライドウェイ２９．３０に案内さ
れながら前記テーブル２８と直交する方向、すなわち左
右方向、に水平移動する。コラム３２の前面に形成され
た窓３３の内面には上下方向に延在する一対の昇降スラ
イドウェイ３４が取すイ・ｊけられている。これらの昇
降スライドウェイ３４には、例えばリニアスライドベア
リングを介してコラム３２とともに可動台を構成するス
ピンドルヘッド３５が嵌合することにより、該スピンド
ルヘッド３５はコラム３２に支持され、このスピンドル
ヘッド３５は図示していない駆動機構を介して昇降スラ
イドウェイ３４に案内されながら上下方向（Ｙ軸方向）
に往復動（昇降）する、このスピンドルヘッド３５には
モータ３６により駆動回転される工具３７、例えばドリ
ル、が着脱自在に取すイ＋１けられている。前記凹所２
２の前部底面には排出通路２３を跨ぐプレート状の治具
台３８が取り何けられ、この治具台３８４−には前記工
具３７によって加工されるワークが図示していない治具
により固定される。なお、３８はポルト４０によってコ
ラム３２に取り付けられた押え板であり、この押え板３
９はコラム３２の峙計回りの転倒を阻止する。

次に、この発明の一実施例の作用について説明する。

まず、ワークを搬入し治具台３８上の治具により該ワー
クを固定する０次に、図示していない駆動機構を作動し
て、テーブル２８を前後方向に、また、コラム３２を左
右方向に、スピンドルへラド３５を上下方向に移動し位
置決めする０次に、モータ３６を作動して工具３７を回
転させながらテーブル２８をワークに向かって前進させ
る。これにより、ワークに対する加工が開始されるが、
このとき、ワークを加工することにより発生した切削屑
は、クーランｉ・液とともに排出通路２３を通って後方
に押し流された後処理される。この加工の際、工具３７
には前、後スライドウェイ２３．３０の延在方向に垂直
で取４１而２８ａに平行な成分を有する外力Ｆが作用す
るが、この外力Ｆによってコラム３２には回転（転倒）
モーメンｉ・が作用する。この回転モーメントの大きさ
は、前記外力Ｆに、工具３７中心と後スライドウェイ３
０の上端との間の最短距離ｄを乗じた値であるが、前述
のように後方側の後スライドウェイ３０の高さ位置が前
方側の前スライドウェイ２９の高さ位置より高いので、
距ｇｉｄが小さくなって回転モーメントが小さくなる。

回転モーメンＩ・により前方側の前スライＩ・ウェイ２
９には大きな引き」−げ力が作用するが、この引き上げ
力は前述のように回転モーメントが小さくなるため小さ
いものとなり、これにより、この前スライドウェイ２９
に嵌合している部分のコラム３２の強度を弱くすること
ができる。さらに前述した回転モーメントおよびコラム
３２、スピンドルヘット３５の重量によりテーブル２８
には大きな外力が作用するが、このテーブル２８は前、
後スライドウェイ２９．３０の高さ位置が異なっている
ので平板状からブロック状になり、この結果、テーブル
２８の剛性が向１；シて十分これに耐えることができる
。さらに、後スライドウェイ３０の高さ位置が前スライ
ドウェイ２８の高さ位置より高いので、前、後スライド
ウェイ２９．３０間に、後スライドウェイ３ｏに向かっ
て徐々に高くなり前後方向に延びる補強リブを設けるこ
とができ、これにより、テーブル２８の剛性を向上させ
ることができる。このように、回転モーメントが小さく
なると、コラム３２を大型で大ｆ９　Ｑｌにすることな
く工作精度に対する能力等を向上させることができる。

そして、このような回転モーメントの減少は、従来技術
のようなベットｌに左右方向のスライドウェイを設置し
、テーブル−にに前後方向のスライドウェイを設置した
場合においても、ヘッド上のスライドウェイの高さ位置
を後方側が前方側より高くすれば前述と同様に起こるの
である。したがって、水平なベッドと、該ベッドに水平
移動できるよう支持されたテーブルと、該テーブルにこ
れと直交する方向に水平移動できるよう支持されたコラ
ムと、該コラムに昇降できるよう支持され加工を行なう
スピンドルヘットと、を備えた工作機械においては、ベ
ッド又はテーブル上に左右方向に延びる平行な複数のス
ライドウェイを設置してテーブル又はコラムの１ 左右方向の移動を案内させ、かつ、これらのスライドウ
ェイの内、後方側のスライドウェイの高さ位置を前方側
のスライドウェイの高さ位置より高くすれば、回転モー
メトの減少が旧れるのである。

次に、各支点における反力をモデルを用いて計３′Ｉシ
たので、その結果を説明する。モデル計算は３つのタイ
プに対して行なった。第１のタイプは従来の技術で説明
した両スライドウェイの高さが第５図に示すように等し
い従来型のものであり、第２のタイプは第１図に示した
ように両スライドウェイのスライド面が平行でかつ段違
いの平行段違型のものであり、第３のタイプは第６図に
示すように両スライドウェイのスライド面が傾斜しかつ
同一平面上に位置するスラント型のものである。また、
この計算においては、外力Ｆを２０００Ｋｇ、自重Ｗを
１８００Ｋｇ、両スライドウェイのスライド面を結ぶ平
面と水平面との交差角θを従来においては０度、この発
明の実施例においては２０度とし、可動台の重心と後ス
ライドウェイとの水平距離をｈｌを５００ｍｍとし、両
スライドウェイのスライド面間距離ｈ２を５８５■とし
、工具の昇降ストロークｈ３を５００■層とした。この
ような条件下においては、各支点における反力Ｒ１，Ｒ
２、Ｒ３は別表のようになる。ここで、反力の符号が正
のものはスライド面を押し伺ける力となり、また符号が
負のものは引き」；げる力となり、さらに、最上端とは
工具がＴｉｆ動台に沿って上限まで移動している状態を
いい、最下端とは工具が可動台に沿ってド限まで移動し
ている状態をいう、この別表から支点反力旧は、従来型
と平行段違型およびスラント型とを比較すると、最」二
端、最下端のいずれにおいても平行段違型、スラント型
のものが減少していることがわかる。また、従来型のも
のは、工具がストローフ中の大部分の位置において、支
点反力Ｒ１が負の荷重となっているため、スライド面は
いつも引き上げられようとしている。しかし、このよう
な引き上げ力に対しては第４図に示すように押え板とボ
ルトとによって対抗することになるため、工作精度に悪
影響を与える結果となる。したがって、支点反力Ｒ１は
、工具がストローレする際、正の値である期間が長い程
好ましく、前記平行段違型およびスラント型においては
、ストロークの下半分は正の押しイ＋Ｊけ力となってお
り、しかも、実際の加工はストロークの下半分を主に使
用するため支点反力が改善されていることがわかる。

＆見立亘Ｉ 以上説明したように、この発明によれば、大型で大重量
にすることなく、工作精度に対する能力等を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明する側面図、第２図は従
来の工作機械を示す一部破断概略斜視図、第３図はこの
発明の一実施例を示す一部破断概略斜視図、第４図は第
３図のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、第５図は従来の工作機械
の概念を示す側面図、第６図はこの発明の他の実施例の
概念を示す側面図である。 ２１．２８、Ｃ・・・支持台 ２８ａ　、　Ｄ・・・取付面 ２９、３０、Ａ、Ｂ・・・スライドウェイ３２、Ｅ・・
・可動台 ３７、Ｇ・・・工具　Ｆ・・・外力 特許出願人　帝人製機株式会社 代理人　ブｆ理士　多　１）敏　雄 型Ｉ 第１図 第２図 第３図 第４図 情。 とＩ 第５図 第６図 手続補正書（自発） 昭和５８年　７月２５０丁イ〕、 ′き”−パ 特許庁長官　志　賀　学　殿 ｌ　事件の表示 特願昭５９−１１９４０２号 ２　発明の名称 上杵機械 ３　補止をする者 事件との関係　特許出願人 住所　大阪市西区汀戸堀１丁目９番１号名称　帝　人　
製　機　株式会社 ４　代理人　〒１６０ 住所　東京都新宿区西新宿７丁目１３番５号５　補正の
対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６　補正の内容 （１）明細書第１４頁第７行にｒｈｌをり０−！ｌ枳と
あるを、ｒｈｌを５５０層諺」と補正する。 （２）別表を別紙の通り補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゛支持台と、支持台の取付面に取り付けられた複数６平
   行なスライドウェイと、これらスライドウェイに沿って
   移動できるようスライドウェイに支持された可動台と、
   可動台に支持され作業時にスライドウェイの延在方向に
   垂直で支持台の取引面に平行な成分を有する外力を受け
   る工具と、を愉えた工作機械において、前記スライ゛＼
   ドウエイの内、工具から離隔した側のスライドウェイの
   高さを近接した側のスライドウェイの高さより高くし、
   かつ、該高い側のスライドウェイに前記外力を受けさせ
   るようにしたことを特徴とする工作機械。