(57)【要約】【課題】加工機構用ベッドに設置される加工機構により、一層高精度の加工を施す。【解決手段】加工機構用ベッド１０は、ベッド本体１２と、該ベッド本体１２に連なるクーラントタンク３０とを有する。ベッド本体１２の壁部の熱容量は、クーラントタンク３０の壁部３４、３６に比して大きく設定されている。このため、加工箇所から熱を奪取することで熱を帯びたクーラントがベッド本体１２からクーラントタンク３０に流入する際、クーラントタンク３０の方が熱膨張量を起こし易く、一方、ベッド本体１２は熱膨張を起こし難い。このため、ベッド本体１２に設けられてワーク保持具を案内する案内レール２０ａ、２０ｂや、加工機構が設置される主軸台２４の位置が、加工の前後で変化することが防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工する加工用工具を装着した加工機構を支持する主軸台と、前記ワークを保持したワーク保持具を前記加工機構に対して接近又は離間する方向に案内する案内部材とが上面に設けられたベッド本体を有する加工機構用ベッドであって、
前記案内部材の長手方向に対して略平行に延在するとともに前記上面で開口し、前記ワークを前記加工用工具で加工する際に供給されるクーラントを収集するクーラントタンクと、前記クーラントタンクに連通し且つ前記クーラントタンクを境に対称位置にある２本の直線状の排出通路とが設けられ、
前記クーラントタンクを構成するタンク壁部が、前記ベッド本体を構成する本体壁部に一体的に連なり、
前記タンク壁部の、前記本体壁部に連なる部位の肉厚が、前記本体壁部の、前記タンク壁部に連なる部位の肉厚に比して小さく設定されていることを特徴とする加工機構用ベッド。
【請求項２】
請求項１記載の加工機構用ベッドにおいて、前記クーラントタンクの底壁部は、前記排出通路に接近するにつれて深さが大きくなるように傾斜が設けられ、且つ前記主軸台に連なることを特徴とする加工機構用ベッド。
【請求項３】
請求項１又は２記載の加工機構用ベッドにおいて、前記排出通路が前記主軸台の近傍に配置されていることを特徴とする加工機構用ベッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工機構を設置するための加工機構用ベッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、多軸ヘッドを設置するための工作機械用ベッド（以下、単に「ベッド」と表記することもある）を有し、該ベッドの上面には、２本の直線状案内レールが互いに平行に延在するように敷設される。２本の案内レール上には、ワーク保持具が摺動可能に跨る。ワークは、このワーク保持具に保持された状態で多軸ヘッドに接近する。その後、該多軸ヘッドに保持された各種の加工用工具によって、例えば、切削加工や研削加工等の加工がワークに施される。
【０００３】
このような加工が行われる際、加工箇所にクーラントが供給される。クーラントは、加工に伴って発生した熱を除去するとともに、切粉等の加工屑を運搬する役割を担う。クーラントは、その後、ベッドの外部に設けられたサブタンクに移液されるとともに濾過されて加工屑が除去される。この濾過済クーラントが、加工箇所に再供給される。
【０００４】
特許文献１には、クーラントを収集して排出するためのダクトを含む排出構造が提案されている。この従来技術では、ベッドの上面で開口し且つ該ベッドの前面及び側面からそれぞれ突出するダクトを設け、ユーザが求める仕様に応じて、前記ダクトの中から実使用するダクトを選択する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平８−１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、クーラントは加工箇所を冷却する。すなわち、クーラントは、加工箇所から熱を奪取する。この熱によって自身が熱を帯び、この状態でベッドの内部に収集される。このため、ベッドの内部（特許文献１記載の従来技術ではダクト内）に熱が伝達され、その結果、ベッドが熱膨張を起こす懸念がある。
【０００７】
これにより、例えば、加工用工具が、ワークの本来加工すべき加工予定部位と異なる部位を加工する可能性がある。すなわち、従来技術に係る工作機械には、ベッドが熱膨張を起こしたとき、ワークに対する加工精度が低下することがあり得るという不都合がある。
【０００８】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ベッド本体が大きく熱膨張を起こすことを抑制し得、このために加工機構によって高精度の加工を施すことが可能となる加工機構用ベッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明は、ワークを加工する加工用工具を装着した加工機構を支持する主軸台と、前記ワークを保持したワーク保持具を前記加工機構に対して接近又は離間する方向に案内する案内部材とが上面に設けられたベッド本体を有する加工機構用ベッドであって、
前記案内部材の長手方向に対して略平行に延在するとともに前記上面で開口し、前記ワークを前記加工用工具で加工する際に供給されるクーラントを収集するクーラントタンクと、前記クーラントタンクに連通し且つ前記クーラントタンクを境に対称位置にある２本の直線状の排出通路とが設けられ、
前記クーラントタンクを構成するタンク壁部が、前記ベッド本体を構成する本体壁部に一体的に連なり、
前記タンク壁部の、前記本体壁部に連なる部位の肉厚が、前記本体壁部の、前記タンク壁部に連なる部位の肉厚に比して小さく設定されていることを特徴とする。
【００１０】
このような肉厚差を設定することにより、ベッド本体の上面（本体壁部）の熱容量が、クーラントタンクの壁部（タンク壁部）に比して大きくなる。すなわち、より多くの熱量を受容することが可能であり、このために熱膨張量が小さい。一方、クーラントタンクの壁部の熱容量は小さく、このため、熱膨張量が大きくなる。
【００１１】
すなわち、本発明においては、クーラントタンクが優先的に熱膨張を起こす一方で、ベッド本体の熱膨張量が小さい。従って、ベッド本体が大きく熱膨張を起こすことが抑制されるとともに、加工前後で案内部材や主軸台の位置が変化することが抑制される。このため、加工用工具が、ワークの加工予定部位に対向した状態が保たれる。その結果として、ワークの加工予定部位以外の部位に加工が施されることが回避される。換言すれば、加工予定部位に対して加工を施すことが容易となる。これにより、加工精度が悪化することを抑制することが可能となる。
【００１２】
しかも、直線状に延在する２本の排出通路は、前記クーラントタンクを境に対称位置にある。このため、クーラントから２本の排出通路の各壁部に伝達される熱量が略等しくなるので、ベッド本体の、一方の排出通路の近傍の部位と、他方の排出通路の近傍の部位とで熱変位が偏ることを防止することができる。このことも相俟って、加工精度が悪化することを一層有効に抑制することができる。
【００１３】
クーラントタンクの底壁部は、排出通路に接近するにつれて深さが大きくなるように傾斜が設けられていることが好ましい。傾斜した底壁部に沿って加工屑が移動するので、加工屑を排出通路の近傍に集合させること、ひいては排出通路を介して加工屑を排出することが容易となる。
【００１４】
加工屑は、加工機構の近傍で発生する。従って、排出通路を主軸台の近傍に形成することが好ましい。この場合、加工屑がクーラントタンクに流下する位置が排出通路の近傍となる。このために加工屑を排出通路の近傍に集合させることが一層容易となり、その結果、排出通路を介して加工屑を排出することが一層容易となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ベッド本体の壁部（本体壁部）と、クーラントタンクの壁部（タンク壁部）とに、本体壁部の熱容量が大きくなるような肉厚差を設けるようにしている。このため、ベッド本体の熱膨張量が小さくなるとともにクーラントタンクが優先的に熱膨張を起こすようになる。すなわち、ベッド本体が大きく熱膨張を起こすことが抑制される。従って、加工前後で案内部材や主軸台の位置が変化することが抑制されるので、加工用工具が、ワークの加工予定部位に対向した状態が保たれる。
【００１６】
しかも、クーラントタンクに連通する２本の排出通路は、クーラントタンクを境に対称位置にある。このため、ベッド本体の、一方の排出通路の近傍の部位と、他方の排出通路の近傍の部位とで熱変位が偏ることを防止することができる。
【００１７】
以上のことが相俟って、ワークの加工予定部位以外の部位に加工が施されることが回避され、加工予定部位に対して加工が施される。その結果として、加工精度が悪化することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る加工機構用ベッドの全体概略斜視図である。
【図２】図１の加工機構用ベッドの側面縦断面図である。
【図３】図１の加工機構用ベッドの正面縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る加工機構用ベッドにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１〜図３は、それぞれ、本実施の形態に係るベッド１０（加工機構用ベッド）の全体概略斜視図、側面縦断面図、正面縦断面図である。このベッド１０は、上面が開口したベッド本体１２を有する鋳造品からなり、図示しない多軸ヘッド（加工機構）とともに工作機械を構成する。
【００２１】
該ベッド本体１２の大厚下部１４は、略直方体形状をなす中空体からなる。すなわち、大厚下部１４の底壁及び四方の側壁は、鉛直方向に沿って延在する複数個の縦柱状部と、水平方向に沿って延在する複数個の横柱状部とが交差することで、複数個の貫通孔１６が格子状に配列した網目模様状となっている。これにより、軽量化が図られている。図１では、貫通孔１６を数個のみ示している。
【００２２】
大厚下部１４の上方には、該大厚下部１４に比して幅広で且つ肉薄な小厚上部１８が一体的に連なる。該小厚上部１８の上面には、案内部材としての２本の案内レール２０ａ、２０ｂが敷設されるとともに、前記多軸ヘッドを設置するための主軸台２４が設けられる。以下、案内レール２０ａ、２０ｂの延在方向（矢印Ｘ方向）を「長手方向」、延在方向に直交する方向（矢印Ｙ方向）を「幅方向」、主軸台２４から離間するＸ１側を「前方」、主軸台２４が設けられたＸ２側を「後方」、案内レール２０ａが設けられたＹ１側を「左方」、案内レール２０ｂが設けられたＹ２側を「右方」ともいう。
【００２３】
案内レール２０ａ、２０ｂ同士の間は、前方から後方にわたって大きく切り欠かれ、これにより、長手方向に延在する開口２６が形成されている。開口２６の長手方向に沿う寸法は、案内レール２０ａ、２０ｂの長手方向に沿う寸法と略同等である。この開口２６は、クーラントタンク３０内への流入口である。
【００２４】
上面中、案内レール２０ａ、２０ｂ近傍の部位は、幅方向端部側で高く、開口２６に接近するに従って低くなるように緩やかに傾斜している。また、主軸台２４の近傍の部位は、後方側で高く、前方となるにつれて低くなるように緩やかに傾斜している。このため、クーラントが上面を流動して開口２６から流下することが容易である。
【００２５】
ベッド本体１２を構成する大厚下部１４内には、ベッド本体１２の長手方向に沿って延在するクーラントタンク３０と、該クーラントタンク３０に連通する２本の排出通路３２ａ、３２ｂが設けられる。図１及び図３に示すように、クーラントタンク３０の側壁部３４は、開口２６の幅方向内壁から略９０°折曲して下方に延在している。さらに、側壁部３４に対して湾曲するように底壁部３６が一体的に連なる（特に図１参照）。
【００２６】
図２から諒解されるように、クーラントタンク３０の底壁部３６は、前方で高く、且つ前方から後方（排出通路３２ａ、３２ｂ）に向かうにつれて低くなるように傾斜している。一方、主軸台２４に近接する後方においても、前方の排出通路３２ａ、３２ｂに向かうにつれて低くなるように傾斜している。すなわち、クーラントタンク３０の深さは、排出通路３２ａ、３２ｂに接近するにつれて大きくなる。さらに、底壁部３６の、排出通路３２ａ、３２ｂと同一直線上となる部位は、平坦面となっている。すなわち、底壁部３６は、主軸台２４に接近するにつれて深さが大きくなる前方底壁部３８と、主軸台２４に接近するにつれて深さが小さくなる後方底壁部４０と、これら前方底壁部３８と後方底壁部４０との間に介在する平坦な中間底壁部４２とからなる。
【００２７】
前方底壁部３８は、上面の開口２６の幅方向内壁から略９０°折曲して下方に延在している。さらに、後方底壁部４０は、クーラントタンク３０内に指向して突出したリブ４４に一体的に連なる。なお、リブ４４は主軸台２４の一部位であり、剛性を確保するための補強部である。
【００２８】
図２及び図３に示すように、小厚上部１８の上面を構成する壁部（本体壁部）の肉厚が大きく設定されているのに対し、開口２６の前方内壁、幅方向内壁から垂下するように連なるクーラントタンク３０の側壁部３４（タンク壁部）の肉厚は小さい。すなわち、小厚上部１８（ベッド本体１２）の、クーラントタンク３０の側壁部３４に連なる壁部は、クーラントタンク３０の、小厚上部１８の壁部に連なる側壁部３４よりも厚肉に設定されている。このため、小厚上部１８の壁部の熱容量は、クーラントタンク３０の側壁部３４に比して大きくなる。
【００２９】
排出通路３２ａ、３２ｂは、クーラントタンク３０に対し、リブ４４（主軸台２４）の近傍で略垂直に交差している。すなわち、排出通路３２ａ、３２ｂは、ベッド本体１２の幅方向に沿って同一直線上に延在し（図１及び図３参照）、クーラントタンク３０を境に互いに対称の位置となるように形成されている。このため、クーラントタンク３０及び排出通路３２ａ、３２ｂの全体は、平面視で略Ｔ字形状をなす。
【００３０】
排出通路３２ａは、クーラントタンク３０から幅方向左方に延在し、大厚下部１４の左方の側壁部３４で開口している。一方、排出通路３２ｂは、クーラントタンク３０から幅方向右方に延在し、大厚下部１４の右方の側壁部３４で開口する。勿論、排出通路３２ａ、３２ｂの開口は対称位置にある。各開口には、ポンプが介装された移液管を介してサブタンクが接続される。移液管又はサブタンク内の少なくともいずれかには、切粉等の加工屑を除去するための濾過用フィルタが設けられる。
【００３１】
図１及び図３に示すように、排出通路３２ａ、３２ｂの天井壁部及び側壁部は、クーラントタンク３０の側壁部３４（すなわち、タンク壁部）に一体的に連なる。
【００３２】
案内レール２０ａ、２０ｂ上には、ワーク保持具が摺動可能に跨る。ワーク保持具は、例えば、油圧シリンダ等の変位機構によって案内レール２０ａ、２０ｂに案内されながら変位する。すなわち、ワーク保持具は、主軸台２４に設置される多軸ヘッドに対して接近又は離間する。
【００３３】
主軸台２４の近傍には、クーラントを供給するための供給ノズルが配設される。この供給ノズルは、循環供給管を介して前記サブタンクに接続されている。
【００３４】
なお、ベッド１０と多軸ヘッドを含んで構成される工作機械において、ポンプ、移液管、サブタンク、濾過用フィルタ、循環供給管、供給ノズル、ワーク保持具及び変位機構を設けることは従来公知であるため、これらの構成要素の図示及び詳細な説明は省略する。
【００３５】
本実施の形態に係るベッド１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００３６】
上記したように、主軸台２４に多軸ヘッドが設置され、且つ案内レール２０ａ、２０ｂを跨るワーク保持具が設けられることで工作機械が構成される。ワークに加工を施す際には、前方に位置するワーク保持具にワークを保持する。その後、前記変位機構が付勢される。変位機構が油圧シリンダである場合、そのロッドが伸長する。これにより、ワーク保持具が後方側、すなわち、主軸台２４及び多軸ヘッド側に変位する。
【００３７】
後方に移動したワークは、ワーク保持具上で、前記多軸ヘッドに装着された各種の加工用工具によって加工される。すなわち、例えば、穿孔加工、切削加工ないし研削加工等が施される。この間、ワークに対し、サブタンクから循環供給管及び供給ノズルを介してクーラントが循環供給される。クーラントは、加工箇所を冷却するとともに、切粉等の加工屑を運搬する。すなわち、加工に伴って発生した熱、及び加工屑を加工箇所から除去する。
【００３８】
クーラントは、ベッド１０の上面に流下する。上記したように、小厚上部１８の上面は、開口２６に接近するに従って低くなる傾斜面である。このため、クーラントが開口２６に向かって容易に流動し、且つ大厚下部１４に連なって形成されたクーラントタンク３０に容易に流下する。すなわち、クーラントがクーラントタンク３０に収集される。
【００３９】
加工箇所に供給されたクーラントは、加工箇所から熱を奪取することに伴って温度が上昇する。換言すれば、熱を帯びる。従って、クーラントがベッド本体１２の上面を介してクーラントタンク３０に流下するとき、クーラントからベッド本体１２の上面、及びクーラントタンク３０の壁部３４、３６に熱が伝達される。
【００４０】
ここで、小厚上部１８の、クーラントタンク３０の側壁部３４に連なる壁部（本体壁部）は、クーラントタンク３０の、小厚上部１８の壁部に連なる側壁部３４（タンク壁部）よりも厚肉である。すなわち、本実施の形態では、小厚上部１８の壁部の熱容量が、クーラントタンク３０の側壁部３４に比して大きくなるように設定されている。このため、熱がベッド本体１２に伝達されても、ベッド本体１２の熱膨張量は極僅かとなる。
【００４１】
一方、熱がクーラントタンク３０の壁部３４、３６に伝達されると、これら壁部３４、３６が薄肉であるために該壁部３４、３６が熱膨張を起こす。ここで、クーラントタンク３０の後方底壁部４０は、主軸台２４の一部位であるリブ４４に一体的に連なっているために高剛性である。このため、クーラントタンク３０では、前方底壁部３８側の熱膨張量が後方底壁部４０側に比して大きい。
【００４２】
クーラントタンク３０の前方底壁部３８は、排出通路３２ａ、３２ｂと同一直線上に位置する中間底壁部４２に向かうに従って深さが大きくなるように傾斜している。このため、前方底壁部３８の下方には比較的広大な空間が形成されている。従って、クーラントタンク３０の前方底壁部３８は、図２中に仮想線で示すように熱膨張を起こす。なお、図２は熱膨張量を誇張して示しており、実際の熱膨張量を表したものではない。
【００４３】
このように、本実施の形態では、ベッド本体１２に比してクーラントタンク３０が優先的に熱膨張を起こす。すなわち、ベッド本体１２の熱膨張量は極僅かである。しかも、クーラントタンク３０の壁部の膨張方向が主軸台２４から離間する方向であるので、クーラントタンク３０が熱膨張を起こしても主軸台２４が何らかの影響を受ける懸念がない。以上のような理由から、クーラントタンク３０の熱膨張の前後、換言すれば、加工の前後で案内レール２０ａ、２０ｂや主軸台２４の位置が変化することが防止される。従って、ワーク保持具や多軸ヘッドが位置ズレを起こすことが回避されるので、多軸ヘッドに保持された各種の加工用工具が、ワークの加工予定部位に対向する。
【００４４】
このことから諒解されるように、本実施の形態では、ワークの本来加工すべき加工予定部位に対して所定の加工が行われる。これにより加工精度が悪化することが抑制され、ワークに対して高精度の加工を行うことができる。
【００４５】
クーラントタンク３０に収集されたクーラントは、排出通路３２ａ、３２ｂに分配されて流入する。加工屑は、多軸ヘッドの周囲、換言すれば、主軸台２４の周囲で発生する。本実施の形態では排出通路３２ａ、３２ｂを主軸台２４の近傍に形成し、且つ後方底壁部４０及び前方底壁部３８の深さを、平坦な底壁部３６に接近するに従って大きくなるように設定している。このため、加工屑が速やかに底壁部３６に集合するとともに、ポンプの作用下に排出通路３２ａ、３２ｂから速やかにベッド本体１２の外部に排出される。すなわち、加工屑がクーラントタンク３０内に滞留することを防止し得るので、前記濾過用フィルタで加工屑をクーラントから分離することが容易となる。加工屑が除去されたクーラントは、循環供給管を通過して供給ノズルから加工箇所に再供給される。
【００４６】
本実施の形態では、２本の排出通路３２ａ、３２ｂが設けられている。このため、クーラントの単位時間当たりの排出量を多くすることができる。しかも、２本の排出通路３２ａ、３２ｂがクーラントタンク３０を介して互いに対称位置にあるので、クーラントが略均等に分配される。このため、クーラントから排出通路３２ａ、３２ｂの各壁部に伝達される熱量が略等しくなる。
【００４７】
すなわち、排出通路３２ａと排出通路３２ｂに対して熱が略均等に振り分けられる。これにより、ベッド本体１２の幅方向右方と左方とで熱変位が偏ることを防止することができる。このことも相俟って、ワークに対して高精度の加工を行うことができる。
【００４８】
加工が終了した後は、ワーク保持具は、変位機構の作用下に多軸ヘッドから離間する。具体的には、変位機構が油圧シリンダである場合、そのロッドが収縮する。これにより、ワーク保持具が前方側に変位する。
【００４９】
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５０】
例えば、加工機構は多軸ヘッドに特に限定されるものではなく、放電加工機等であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…加工機構用ベッド                    １２…ベッド本体
２０ａ、２０ｂ…案内レール                ２４…主軸台
２６…開口                                ３０…クーラントタンク
３２ａ、３２ｂ…排出通路                  ３４…側壁部
３６…底壁部                              ３８…前方底壁部
４０…後方底壁部                          ４２…中間底壁部
４４…リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018161728.tif 000005