(57)【要約】【課題】工作機械のベッドの強度を向上させ、かつ機械の軽量化に効果のある工作機械のベッドを提供する。【解決手段】ベッド１の各支持点Ａを結ぶ線上に他のリブ１９より厚みが厚い第１リブ２０を設けた。また、ベッド１上部に敷設された移動体の案内手段の下方に他のリブ１９よりも厚みが厚い第２リブ２１を設けた。また、ベッド１の外周面における各支持点Ａの外側にそれぞれ１つの前方切り欠き部１aおよび２つの後方切り欠き部１b、１bを設けた。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを支持する為のワーク支持手段と、ワークを加工するためのワーク加工手段とを備え、前記ワーク支持手段とワーク加工手段とが直交する３軸方向に相対移動することで前記ワークを加工するようにした工作機械のベッドであって、このベッドを支持するための支持点が設けられ、この各支持点を結んだ線の周辺を特に強化する為の補強部材が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械のベッドにおいて、前記補強部材はベッド内部に設けられたリブであり、前記各支持点を結んだ線の周辺のリブの厚みはそれ以外の場所に設けられたリブの厚みより厚いことを特徴とする工作機械のベッド。
【請求項３】
請求項２に記載の工作機械のベッドにおいて、前記リブに加えて前記ベッド上部に敷設された移動体の案内部材の下方に位置するリブの厚みがそれ以外の場所に設けられたリブの厚みより厚いことを特徴とする工作機械のベッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の工作機械のベッドにおいて、このベッドの外周面で前記各支持点の外側に切り欠き部を有することを特徴とする工作機械のベッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械におけるベッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、マシニングセンタ、旋盤、研削盤等の各種工作機械のベッドは鋳物で中空状に形成されることが多く、その中空部分において機械剛性を強化することを目的としたリブが直交する２方向に対し、それぞれのリブが同程度の厚みで格子状に配置されている。
【０００３】
このような一般的なリブの配列に対して、次のようなベッドのリブや補強部材の配列が提案されてきた。すなわち、特許文献１に記載のベッドは、工作機械の支持装置に関するもので、支持方式を工作機械の本体の荷重に応じてベッドの前部に1点、後部の両側に２点の3点支持方式として前部の１点より後部の２点に向かってＶ字状に補強部材を配し、後部の２点同士を結ぶ線に平行な線上には前部の１点に近い方を密に補強し、後部の２点側へ行くに従って徐々に補強の度合いを疎になるように骨材を配置した補強方法である。
【０００４】
特許文献２に記載のベッドは、ベッド内部の補強部材を、加工ヘッドを装着しているコラムの直下で交わるＶ字状に配した電気加工機のベッドの補強方法である。
【０００５】
特許文献３に記載のベッドは、ワーク支持テーブル下面の一点及び刃物台搭載部の下面における刃物台の移動方向に離間する２点の計３点の支持点でベッドを支持したベッドである。
【特許文献１】実公昭４５−４６９
【特許文献２】特開昭６０−２１３４４５
【特許文献３】特開２００５−１３１７６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載のベッドにおいては強化されている部分がV字状であるため、支持点を結ぶ３角形のうち、補強の度合いが弱い一辺方向、具体的には特許文献１においてはＸ軸方向であり、特許文献２においては後部支持点の２点間の動きに対しては十分な強度が得られるような構成とはなっていなかった。
【０００７】
また、特許文献３に記載のベッドにおいては、ベッドにおけるどの部分のリブについても同様の厚みで構成されており、リブの厚みが最適化されている構成とはなっておらず、機械重量の軽減という点で問題があった。
【０００８】
そこで本発明はこれらの課題を解決する為に、工作機械のベッドにおいて、工作機械の軽量化を計り、かつ機械の剛性や機械の設置を容易にした工作機械の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】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワークを支持する為のワーク支持手段と、ワークを加工するためのワーク加工手段とを備え、前記ワーク支持手段とワーク加工手段とが直交する３軸方向に相対移動することで前記ワークを加工するようにした工作機械のベッドであって、このベッドを支持するための支持点が設けられ、この各支持点を結んだ線の周辺を特に強化する為の補強部材が設けられていることを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の工作機械のベッドにおいて、前記補強部材はベッド内部に設けられたリブであり、前記各支持点を結んだ線の周辺のリブの厚みはそれ以外の場所に設けられたリブの厚みより厚いことを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の工作機械のベッドにおいて、前記リブに加えて前記ベッド上部に敷設された移動体の案内部材の下方に位置するリブの厚みがそれ以外の場所に設けられたリブの厚みより厚いことを要旨とする。
【００１２】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の工作機械のベッドにおいて、このベッドの外周面で前記各支持点の外側に切り欠き部を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜４に記載の発明によれば、ワークを支持する為のワーク支持手段と、ワークを加工するためのワーク加工手段とを備え、前記ワーク支持手段とワーク加工手段とが直交する３軸方向に相対移動することで前記ワークを加工するようにした工作機械のベッドにおいてベッド上部に搭載されている移動体の直交３軸方向における動作や停止に伴う機械の揺動や振動を効果的に抑制することができ、さらに機械の重量を軽量化することができるという効果を奏する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、ベッドの上部に敷設された案内手段の、下方に位置するベッド内部のリブを、更に強化させたため、ベッド上部で移動・停止を行う移動体の揺動・振動に対して更なる強度アップが期待できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記ベッドの外周面で各支持点の外部に相当する部分に切り欠き部を設けたため、ベッドの更なる軽量化が可能になると共に、この構成により、作業者が各支持点に対して作業を行う際の作業性が良くなる為、各支持点を支持する支持手段のレベル調整等の作業が容易となる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した工作機械のベッドの第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は工作機械全体の外観を示す斜視図である。また、図２は図１における工作機械の側面図であり、図３は図１における工作機械の平面図である。以下図１から図３に基づいて本発明の実施形態の全体構成について説明する。ベッド１には２本のＸ軸案内手段としてのＸ軸ガイドレール４がＸ軸方向にお互いに平行に敷設されている。このＸ軸ガイドレール４にはワークＷを把持する図示しない把持手段を備えたテーブル３がＸ軸方向に往復動可能に設けられている。このテーブル３の下部には図示しないナットが設けられており、このナットはＸ軸モータ６に図示しないカップリングを介して連結されたＸ軸ボールねじ５に蝶合されている。この構成により、Ｘ軸モータ６を駆動源としてテーブル３がＸ軸方向に往復動を行うようになっている。
【００１７】
また、ベッド１の後方部における上方には門型形状のコラム２が固定されている。この門型形状のコラム２の前端面には２本のＹ軸案内手段としてのＹ軸ガイドレール８がＹ軸方向にお互いに平行に敷設されている。このＹ軸ガイドレール８には主軸を備えたＹ軸サドル７がＹ軸方向に往復動可能に設けられている。このＹ軸サドル７の後端面には図示しないナットが設けられており、このナットはＹ軸モータ１０に図示しないカップリングを介して連結されたＹ軸ボールねじ９に蝶合されている。これにより、Ｙ軸モータ１０を駆動源としてＹ軸サドル７がＹ軸方向に往復動を行うようになっている。
【００１８】
このＹ軸サドル７は、主軸１１を回動可能に支持しているクイル１３をＺ軸方向に往復動可能に支持している。このクイル１３はＹ軸サドル７前面に設けられた図示しないＺ軸案内手段に案内され、Ｚ軸モータ１２とこのＺ軸モータ１２に図示しないカップリングにより回動可能に連結されたＺ軸ボールねじとによりＺ軸方向の往復動可能に設けられている。
【００１９】
前記クイル１３内部に設けられた主軸１１は図示しないスピンドルモータにカップリングを介して連結され、主軸先端部に把持した加工工具１４を回転させるようになっている。この加工工具１４は主軸に着脱可能に設けられており、図示しない工具マガジンおよび工具交換機構により他の加工工具１４と工具の交換が可能となっている。
【００２０】
次に、本発明のベッド周辺について説明する。図４は工作機械におけるベッド１を底面からみた底面図である。図４における３つの点Ａがベッド１の支持点である。この支持点Ａはベッド１底面に設けられた１つの前部座面１７と２つの後部座面１８とからなり、この前部座面１７及び２つの後部座面１８は図２に示すように床面１６に設置された機械の高さを調整可能なレベリングブロック等の支持手段１５を介してベッド１を支持している。
【００２１】
ベッド１の外周面において、それぞれの支持点Ａの外側にはそれぞれ１つの前方切り欠き部１aと２つの後方切り欠き部１bが設けられている。
【００２２】
前記ベッド１の内部にはベッド１を補強する為にベッド１の内部で格子状に設けられたリブ１９が設けられており、各リブ１９の間は中空部２２を形成している。各支持点Aを結ぶ線上にはその他のリブ１９より厚みが厚い第１リブ２０が設けられている。また、ベッド１上部に敷設されているＸ軸案内手段４の下方の２箇所にはその他のリブ１９より厚みが厚い第２リブ２１、２１が設けられている。
【００２３】
工作機械の据付時における前記ベッド１の高さ調整は、支持手段１５に設けられている高さ調節機構を作業者が手動工具等を用いて調節することにより行われる。
【００２４】
次に本発明における工作機械のベッド１の作用を図１から図４に基づいて説明する。
この工作機械のテーブル３上面にワークＷが搬送され、テーブル３上部に設けられた図示しないクランプ機構によりワークＷが把持される。また、図示しない工具マガジンおよび工具交換機構によりクイル１３に支持された主軸１１の先端部に加工工具１４を把持させる。次に、把持された加工工具１４を図示しないスピンドルモータにより回転させる。次にＸ軸モータ６、Ｙ軸モータ１０、Ｚ軸モータ１２を駆動させることによりワークＷと加工工具１４との相対移動を行いながらワークＷの所定の位置に対して加工を行う。このとき、加工位置の移動等によりテーブル３やＹ軸サドル７及びクイル１３は頻繁に移動・停止を繰り返すことになる。よって、ベッド１にはこれらのテーブル３やＹ軸サドル７及びクイル１３の移動・停止に伴う揺動や振動が加工対象であるワークＷに伝わると加工精度が低下するが、ベッド１に設けた第１リブ２０がベッド１の揺動や振動を効果的に抑制する。特にベッド１上に案内手段が直接敷設されているＸ軸に関してはテーブル３の移動・停止に伴う揺動・振動がより伝わりやすい為、ベッド１上に設けられた案内手段の下方に設けられた第２リブ２１によりさらにベッド１の強度を強化させることで揺動や振動をより効果的に抑制している。
【００２５】
上記実施形態の工作機械のベッドによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ベッド１における各支持点Ａを結ぶ線上に厚みが厚い第１リブ２０を設けることにより、効果的に機械の剛性が向上できる。この支持点Ａを結ぶ線上部分の第１リブ２０を集中的に強化することでその他のリブ１９の厚みを薄くすることができ、全体として厚みを薄くするリブの数の方が厚みを厚くするリブの数より多い為、機械重量の軽量化が可能となる。
【００２６】
（２）上記実施形態では、ベッド１上部に敷設されているＸ軸案内手段としてのＸ軸ガイドレール４の下方にリブ１９より厚みを厚くし、強度の向上を図った第２リブ２１を設けた。このことにより、ベッド１上部で移動するテーブル３の移動に伴い発生する揺動・振動を効果的に抑制することができる。また、その他のリブ１９の厚みをさらに薄くすることが可能となる為、より機械重量の軽量化が可能となる。
【００２７】
（３）上記実施形態では、ベッド１の外周面で各支持点Ａの外側にそれぞれ１つの前方切り欠き部１aおよび２つの後方切り欠き部１b、１bを設けた。このことにより支持手段１５への間口が広くなり、機械本体の高さ調整の際に作業者が支持手段１５に設けられた高さ調整機構に対して作業を行う際の作業性が良くなる為、確実かつ容易に高さ調整の作業が可能となり、作業効率が上がる効果がある。また、切り欠き分の重量の削減も可能となる為、更なる機械の軽量化が可能となる。
【００２８】
次に本発明の第２実施形態を図５および図６に基づいて説明する。
図５および図６に示す工作機械はベッド１上にＸ軸案内手段としてのＸ軸ガイドレール４、４およびＺ軸案内手段としてのＺ軸ガイドレール２３、２３が敷設されている横型マシニングセンタに本発明のベッドを適用した実施形態である。図５に示すようにベッド１上には２本のＺ軸案内手段としてのＺ軸ガイドレール２３、２３がＺ軸方向に互いに平行に敷設されている。このＺ軸ガイドレール２３、２３にはワークＷを把持するための図示しない把持手段を備えたテーブル３がＺ軸方向に往復動可能に設けられている。このテーブル３の下部には図示しないナットが設けられており、このナットはＺ軸モータ１２に図示しないカップリングを介して連結されたＺ軸ボールねじ２４に蝶合されている。これにより、Ｚ軸モータ１２を駆動源としてテーブル３がＺ軸方向に往復動を行うようになっている。
【００２９】
また、ベッド１上部には２本のＸ軸案内手段としてのＸ軸ガイドレール４、４がＸ軸方向にお互いに平行に敷設されている。このＸ軸ガイドレール４、４には加工工具１４を着脱可能な主軸を持つＹ軸サドル７を備えたコラム２がＸ軸方向に往復動可能に設けられている。このコラム２の下部には図示しないナットが設けられており、このナットはＸ軸モータ６に図示しないカップリングにより回転可能に連結されたＸ軸ボールねじ５に蝶合されている。これにより、Ｘ軸モータ６を駆動源としてコラム２がＸ軸の往復動を行う。
【００３０】
このコラム２の前端面には２本のＹ軸案内手段としてのＹ軸ガイドレール８がＹ軸方向に互いに平行に敷設されている。このＹ軸ガイドレール８には加工工具１４を着脱可能な主軸１１を備えたＹ軸サドル７がＹ軸方向に往復動可能に設けられている。このＹ軸サドル７の後端部には図示しないナットが設けられており、このナットはＹ軸モータ１０に図示しないカップリングにより回転可能に連結されたＹ軸ボールねじに蝶合されている。これにより、Ｙ軸モータ１０を駆動源としてＹ軸サドル７がＹ軸の往復動を行う。
【００３１】
このＹ軸サドル７前端面には主軸１１が設けられており、この主軸１１は図示しないスピンドルモータを駆動源として回転可能に支持されている。この主軸１１の先端部には加工工具１４を着脱可能な把持孔が備えられており、様々な種類の加工工具１４を交換、装着可能となっている。
【００３２】
次に第２実施形態におけるベッド１の構成について説明する。
図６は第２実施形態におけるベッド１の底面図である。ここでは第１実施形態との相違点のみについて説明する。第２実施形態のベッド１は第１実施形態のベッド１と異なり、ベッド１上にＺ軸案内手段としてのＺ軸ガイドレール２３、２３とＸ軸案内手段としてのＸ軸ガイドレール４、４との２方向の案内手段を備えている。第２実施形態のベッド１は図６に示すようにこれら２方向の案内手段の下方にそれぞれ第２リブ２１a、２１aおよび２１b、２１bがそれぞれの軸方向に対応した形で設けられている。
【００３３】
次に第２実施形態における工作機械の作用について説明する。
この工作機械のテーブル３上面にワークＷが搬送され、テーブル３上部に設けられた図示しないクランプ機構によりワークＷが把持される。また、図示しない工具マガジンおよび工具交換機構により、主軸１１の先端部に加工工具１４を把持させる。次に、把持された加工工具１４を図示しないスピンドルモータにより回転させる。次にＸ軸モータ６、Ｙ軸モータ１０、Ｚ軸モータ１２を駆動させることによりワークＷと加工工具１４との相対移動を行いながらワークＷに対して所定の位置に対して加工を行う。このとき、加工位置の移動等によりコラム２やテーブル３及びＹ軸サドル７は頻繁に移動・停止を繰り返すことになるため、ベッド１にはこれらのコラム２やテーブル３及びＹ軸サドル７の移動・停止に伴う揺動や振動をベッド１に設けた第１リブ２０が効果的に抑制する。特にベッド１上に案内手段が直接敷設されているＸ軸とＺ軸の下方に関してはコラム２およびテーブル３の移動・停止に伴う揺動・振動がより大きい為、ベッド１に設けられた第２リブ２１a、２１aおよび２１b、２１bによりベッド１の剛性をより強化させることで揺動や振動を効果的に抑制している。
【００３４】
上記実施形態２における工作機械のベッドによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記第２実施形態では、ベッド１における各支持点Ａを結ぶ線上に厚みが厚い第１リブ２０を設けることにより、より効果的に機械の剛性が向上できる。この支持点Ａを結ぶ線上部分を集中的に強化することでその他のリブ１９の厚みを薄くすることができ、全体として機械重量の軽量化が可能となる。
【００３５】
（２）上記第２実施形態では、ベッド１上部に敷設されているＸ軸案内手段としてのＸ軸ガイドレール４、４及びＺ軸案内手段としてのＺ軸ガイドレール２３、２３の下方に、リブ１９のより厚みを厚くし強度アップを図った第２リブ２１a、２１a及び２１b、２１bを設けた。このことにより、ベッド１上部で移動するコラム２及びテーブル３の移動に伴い発生する揺動・振動を効果的に抑制することができる。また、その他のリブ１９の厚みをさらに薄くすることが可能となる為、より機械重量の軽量化が可能となる。
【００３６】
（３）上記実施形態では、ベッド１の外周面で各支持点Ａに対応した位置にそれぞれ１つの前方切り欠き部１aおよび２つの後方切り欠き部１b、１bを設けた。このことにより支持手段１５への間口が広くなり、機械本体の高さ調整の際に作業者が支持手段１５に設けられた高さ調整機構に対して作業を行う際の作業性が良くなる為、確実かつ容易に高さ調整の作業が可能となり、作業効率が上がる効果がある。また、切り欠き分の重量の削減も可能となる為、更なる機械の軽量化が可能となる。
【００３７】
なお、上記第１及び第２実施形態は以下のように変更してもよい。
○  前記実施形態において、各移動軸の駆動源をモータおよびこのモータに接続されたボールねじの回転によるものとしたが、例えばリニアモータ等の駆動源を用いて各移動体を移動させることも可能である。
【００３８】
○  本実施形態によれば支持手段１５はレベリングブロック等と例示したが、ジャッキボルト方式等他の方式による支持手段に適用することも可能である。
○  本実施形態によれば２種類の軸構成におけるマシニングセンターにおけるベッド１について例示したが、他の軸構成、例えば左右のＸ軸をテーブルが移動し、コラムがベッド上に固定され、このコラム前端面に前後のＺ軸方向に往復動可能なクイルを備えたＹ軸サドルが上下のＹ軸方向に往復動可能に設けられた横型マシニングセンタなどの軸構成でも良い。このような第１実施形態や第２実施形態以外の軸構成においても各支持点を結ぶ線上付近のリブを強化し、さらにベッド上に敷設された案内手段に対応した位置のリブが強化される構成には変わりが無い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のベッドを備えた工作機械の全体構成を示す斜視図。
【図２】本発明のベッドを備えた工作機械の側面図。
【図３】本発明のベッドを備えた工作機械の平面図。
【図４】本発明のベッドを示す底面図。
【図５】本発明の第２実施形態におけるベッドを備えた工作機械の平面図。
【図６】本発明の第２実施形態におけるベッドを備えた工作機械の底面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…ベッド、１a…前方切り欠き部、１b…後方切り欠き部、２…コラム、３…テーブル、７…Ｙ軸サドル、１３…クイル、１４…加工工具、１５…支持手段、１６…床面、２０…第１リブ、２１…第２リブ、Ｗ…ワーク、Ａ…支持点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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