JP2000024853A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サドルの熱膨張，及びリニアガイド機構の平
行度のばらつきによる加工精度，送り速度への悪影響を
回避できる工作機械を提供する。 【解決手段】 上下方向に立設された左, 右一対のコラ
ム部３ａ，３ｂを有するコラム３と、該両コラム部３
ａ，３ｂ間に配置され該コラム部３ａ，３ｂにより上下
方向に移動可能に支持されたサドル４と、該サドル４に
より支持された主軸頭５とを備えた工作機械において、
上記コラム３の前壁３ｄにサドル４の前部を上下方向に
移動自在に支持する主ガイド機構２８を配設するととも
に、上記コラムの後壁３ｅにサドル４の後部を上下方向
に移動自在に支持する副ガイド機構２９を配設し、該副
ガイド機構２９と上記サドル４との間に、該サドル４の
前後方向における変位を吸収する変位吸収機構３５を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左, 右一対のコラ
ム部によりサドルを上下方向に移動自在に支持し、かつ
該サドルにより主軸頭を支持した工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、横形マシニングセンタでは、
左, 右一対のコラム部間に、主軸頭を備えたサドルを配
置し、該サドルを左, 右コラム部の前壁に配設されたガ
イド機構により上下に摺動自在に支持するようにしたも
のがある。

【０００３】この種のマシニングセンタにおいて、上記
コラム部の前壁だけでサドルを片持ち支持すると、サド
ルの支持部の反対側へのオーバハングが大きくなり、振
動等を発生させる原因となり易い。

【０００４】このような振動の発生を防止するために、
従来、コラムの前壁部と、後壁部とでサドルを摺動自在
に両持ち支持し、これによりサドルの支持剛性を高める
ようにした構造が提案されている（特公昭６１−１７６
１３号公報，実開平４−１３６６３４号公報参照）。ま
た、実開平３−１５０１４号公報には、コラムの第１，
第２摺動面によりサドルを両持ち支持するとともに、主
軸頭の移動位置に応じて、油圧シリンダによりサドルの
第２摺動面への押圧力を増減するようにしたものが提案
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
各公報のものは、コラムの前部，後部によりサドルを支
持する構造であるので、例えば機械の温度上昇によって
サドルが熱膨張した場合、サドルの支持部間距離が拡大
することにより支持部の摺動抵抗が大きくなり、場合に
よっては加工精度，送り速度に悪影響を与えるという懸
念がある。

【０００６】また上記サドルを両持ち支持するにあたっ
ては、前側と後側とのガイド機構の平行度を確保する必
要がある。しかしながら、ガイド機構の加工精度，組付
け精度を高めるには限界があり、このため平行度にばら
つきが生じる場合があり、この点からも加工精度，送り
速度に悪影響を与えるという懸念がある。

【０００７】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たもので、サドルの熱膨張，及びガイド機構の平行度の
ばらつきによる加工精度，送り速度への悪影響を回避で
きる工作機械を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上下
方向に立設された左, 右のコラム部を有するコラムと、
該両コラム部間に配置され該コラム部により上下方向に
移動可能に支持されたサドルと、該サドルにより支持さ
れた主軸頭とを備えた工作機械において、上記コラムの
前部にサドルの前部を上下方向に移動自在に支持する主
ガイド機構を配設するとともに、上記コラムの後部にサ
ドルの後部を上下方向に移動自在に支持する副ガイド機
構を配設し、該副ガイド機構と上記サドルとの間に、該
サドルの前後方向における変位を吸収する変位吸収機構
を設けたことを特徴としている。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、上
記変位吸収機構が、上記サドルに固定され前後方向に延
びるスライドレールと、上記副ガイド機構に固定され該
スライドレールに移動可能に係合するスライドガイドと
を備えていることを特徴としている。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１において、上
記変位吸収機構が、副ガイド機構とサドルの後部との間
に介設され該副ガイド機構を主ガイド機構側に付勢する
ばね部材を備えていることを特徴としている。

【００１１】

【発明の作用効果】請求項１の発明に係る工作機械によ
れば、コラムの前部，後部にそれぞれサドルの前部，後
部を移動自在に支持する主，副ガイド機構を設け、サド
ルの前，後部を主，副ガイド機構により両持ち支持した
ので、サドルの振れによる振動の発生を防止でき、加工
精度，送り速度の悪化を回避できる。そして上記両持ち
支持構造を採用するにあたり、副ガイド機構とサドルと
の間にサドルの前後方向変位を吸収する変位吸収機構を
設けたので、サドルの前後方向の熱膨張を吸収できると
ともに、上記両ガイド機構の平行度のばらつきをも吸収
でき、摺動抵抗の増大による加工精度，及び送り速度へ
の悪影響を回避できる効果がある。

【００１２】請求項２の発明では、変位吸収機構とし
て、サドルにスライドレールを固定し、該スライドレー
ルに摺動自在に係合するスライドガイドを副ガイド機構
に固定したので、サドルの前後方向の該膨張量に応じた
量だけスライドガイドが相対移動することとなり、これ
により熱膨張による摺動抵抗の増大を回避できる。

【００１３】また主，副ガイド機構のスライドレール間
の平行度のばらつきは上記スライドガイドが移動するこ
とにより吸収され、摺動抵抗の増大を回避できる変位吸
収機構の具体的構成を提供できる。またこの場合、スラ
イドレールにスライドガイドを摺動自在に係合させるだ
けの簡単な構造で済み、コストをそれほど上昇させるこ
となく変位吸収機構を実現できる。

【００１４】請求項３の発明では、変位吸収機構を、副
ガイド機構とサドルとの間に該サドルを主ガイド機構側
に付勢するばね部材を介設した構成としたので、サドル
が熱膨張すると該熱膨張量に応じた量だけばね部材が弾
性変形し、またガイド機構の平行度のばらつきもばね部
材が弾性変形して吸収する。その結果、摺動抵抗の増大
を回避でき、請求項２と同様の効果が得られる。さらに
副ガイド機構とサドルとの間にばね部材を配設するだけ
の簡単な構造で済み、コストの上昇を抑制できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１ないし図４は、請求項
１，２の発明に係る第１実施形態による横形マシンニン
グセンタ（工作機械）を説明するための図であり、図１
〜図３はそれぞれ横形マシニングセンタの平面図，側面
図，正面図、図４はガイド機構を示す断面図である。

【００１６】各図において、１は横形マシニングセンタ
であり、これはベッド２上にＸ軸方向（機械正面から見
て左右水平方向）に移動可能にコラム３を配設し、該コ
ラム３にＹ軸方向（機械正面から見て上下方向）に移動
可能にサドル４を配設するとともに、該サドル４にＺ軸
方向（機械正面から見て前後方向）に移動可能に主軸頭
５を配設した概略構造のものである。

【００１７】上記マシニングセンタ１は、上記ベッド２
のコラム前方に加工テーブル（不図示）を配置し、該加
工テーブルに載置固定されたワークに対して上記主軸頭
５に挿入配置された主軸６をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相
対移動させて所定の加工を施すようになっている。

【００１８】上記コラム３は、垂直（上下）方向に延び
る左, 右一対のコラム部３ａ，３ｂの下端部同士を下枠
部３ｃで、上端部同士を上枠部３ｆで一体に接続してな
る正面視で縦長の矩形状をなしている。このコラム３は
ガイド機構１０により上記ベッド２に摺動自在に支持さ
れている。

【００１９】上記ガイド機構１０は、図４に示すよう
に、横断面大略Ｉ字形状のレール８と、該レール８に摺
動可能に係合する横断面大略Ｃ字状のガイド９とからな
り、該ガイド９をレール８に多数のボール１２を介在さ
せて転接させた構造となっている。上記レール８，８は
上記ベッド２の上面にＸ軸方向に向けて平行に配置さ
れ、ボルト１１により締め付け固定されている。また上
記ガイド９は上記下枠部３ｃの底面の四隅に配置され、
ボルト１３により締め付け固定されている。上記ガイド
機構１０により、コラム３はＸ軸方向の移動のみが許容
され、Ｙ軸，Ｚ軸方向の移動は規制されている。

【００２０】また上記コラム３の下枠部３ｃの底面中央
部には送り機構を構成するボールナット１５が固定さ
れ、該ボールナット１５にはベッド２に軸支されたボー
ルねじ１６が螺合挿入されている。このボールねじ１６
の端部には駆動モータ（不図示）が接続されており、該
ボールねじ１６を回転駆動することによりコラム３がレ
ール８上を移動するようになっている。

【００２１】上記左, 右のコラム部３ａ，３ｂの間に上
記サドル４が配設されている。このサドル４は、左, 右
コラム部３ａ，３ｂの前壁３ｄ，３ｄに渡る大きさの矩
形状の前板部４ａと、該前板部４ａの後面から後方に延
びる支持枠部４ｂとを有する。該支持枠部４ｂは、左,
右縦壁４ｃ，４ｃと底壁４ｄとを有する横断面大略コ字
形状のもので、該支持枠部４ｂの後半部は上記コラム３
の後壁３ｅから後方に突出している。

【００２２】上記サドル４の支持枠部４ｂ内に主軸頭５
が載置されている。該主軸頭５は上記前板部４ａに形成
された主軸孔４ｅから前方に突出している。また主軸頭
５の後部の箱枠部２０の底面と上記サドル４の底壁４ｄ
との間には、上記コラム３のガイド機構１０と同様の構
造のガイド機構２１が配置されており、該ガイド機構２
１は、上記サドル４の底壁４ｄ上に２本のレール２１
ａ，２１ａをＺ軸方向に平行に固定し、上記箱枠部２０
の底面の四隅に上記レール２１ａに摺動自在に係合する
ガイド２１ｂを固定したものである。このガイド機構２
１により上記主軸頭５はＺ軸方向への移動のみが許容さ
れ、Ｘ軸，Ｙ軸方向への移動は規制されている。

【００２３】また上記箱枠部２０の底面とサドル４の底
壁４ｄとの間には上記コラム３の送り機構と同様の構造
の送り機構が配設されている。この送り機構は、上記箱
枠部２０の底面に固定されたボールナット２３に、上記
サドル４の底壁４ｄに軸支されたボールねじ２４を螺合
挿入し、該ボールねじ２４を駆動モータ２５により回転
駆動するように構成されており、この送り機構により主
軸頭５はＺ軸方向に移動する。

【００２４】上記サドル４の前端部はコラム３の前壁３
ｄに配設された主ガイド機構２８により、後端部はコラ
ム３の後壁３ｅに配設された副ガイド機構２９により摺
動自在に支持されている。上記主ガイド機構２８は、上
記左, 右のコラム部３ａ，３ｂの前壁３ｄ，３ｄに主レ
ール３０，３０をＹ軸方向に向けて互いに平行に配置固
定し、上記サドル４の前板部４ａの裏面の四隅に上記レ
ール３０に摺動自在に係合する主ガイド３１を固定して
構成されている。この主ガイド機構２８の基本的な構造
は上述のコラム３のガイド機構１０等と同様である。

【００２５】また上記副ガイド機構２９は、上記左, 右
のコラム部３ａ，３ｂの後壁３ｅ，３ｅに上記主レール
３０と平行に延びる副レール３２，３２を固定し、上記
サドル４の左, 右縦壁４ｃ，４ｃに、副ガイド３３，３
３を後述する変位吸収機構としてのスライド機構３５を
介在させて取り付け、該各副ガイド３３を上記レール３
２に摺動自在に係合させた構造となっている。

【００２６】ここで、上記副ガイド機構２９は、コラム
３のＸ軸方向移動等によってサドル４の後部がＸ軸方向
に横振れするのを阻止できる程度のもので良いことか
ら、副レール３２，副ガイド３３は上記主ガイド機構２
８の主レール３０，主ガイド３１に比較して小型に形成
されており、また副ガイド３３は１本の副レール３２に
対して１組だけ設けられている。このようにして副ガイ
ド機構２９の重量軽減及びコンパクト化が図られてい
る。

【００２７】また主ガイド機構２８及び副ガイド機構２
９の組み付け調整においては、主ガイド機構２８の真直
度を基準として副ガイド機構２９を該主ガイド機構２８
にならうように組付けられている。このようにして副ガ
イド機構２９の組付け精度の緩和が図られている。

【００２８】そして上記スライド機構３５は、サドル４
の左, 右縦壁４ｃ，４ｃにＺ軸方向に延びる短尺のスラ
イドレール３６を固定し、該スライドレール３６にスラ
イドガイド３７を該スライドレール３６の長手方向に摺
動するように係合させた構造のものである。上記スライ
ドガイド３７にはブロック状の連結部材３８がボルト締
め固定されており、該連結部材３８に上記副ガイド３３
がボルト締め固定されている。そのため、上記サドル４
の後壁３ｅがＺ軸方向に変位した量だけスライドガイド
３７がスライドレール３５上を摺動するようになってい
る。

【００２９】このようにして上記サドル４の前端部は主
ガイド機構２８により、後端部は副ガイド機構２９によ
りそれぞれＹ軸方向に摺動可能に支持されており、また
該副ガイド機構２９の副ガイド３３はスライド機構３５
によりＺ軸方向に移動可能に支持されている。

【００３０】また上記サドル４の右縦壁４ｃの略中央部
分には上記コラム３，サドル４の送り機構と同様の構造
の送り機構が設けられている。この送り機構は、上記右
縦壁４ｃに配置固定されたボールナット４５にＹ軸方向
に延びるボールねじ４６を螺合挿入し、該ボールねじ４
６の端部を駆動モータで回転駆動するように構成されて
おり、この送り機構によりサドル４はＹ軸方向に移動可
能となっている。

【００３１】次に本実施形態の作用効果について説明す
る。本実施形態の横形マシニングセンタ１は、送り機構
によりコラム３，サドル４，主軸頭５をそれぞれＸ軸，
Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させ、これによりワークに所
定の加工を施すものである。この場合、コラム３のＸ軸
方向の移動，停止に伴ってサドル４の後部がＸ軸方向に
振動し易い。これに対して本実施形態では、サドル４の
前端部を主ガイド機構２８により、後端部を副ガイド機
構２９によりそれぞれ支持する両持ち構造を採用したの
で、サドル４が横振れ振動するのを防止できる。

【００３２】そして上記サドル後部を支持するにあた
り、サドル４の左, 右縦壁４ｃにＺ軸方向に延びるスラ
イドレール３６を固定し、該スライドレール３６にスラ
イドガイド３７をＺ軸方向に摺動自在に係合させ、該ス
ライドガイド３７を連結部材３８を介して上記副ガイド
機構２９の副ガイド３３に固定し、サドル４のＺ軸方向
の変位を吸収するスライド機構３５を設けたので、サド
ル４が温度上昇により熱膨張した場合、Ｚ軸方向の熱膨
張量だけスライドガイド３７がＺ軸方向に相対移動し、
これによりサドル４の前，後２箇所を支持した場合の熱
膨張による摺動抵抗の増大を回避でき、加工精度，送り
速度への悪影響を防止できる。

【００３３】またＹ軸及びＺ軸を含む平面内における主
レール３０と、副レール３２との平行度のばらつきは上
記スライドガイド３７が相対移動することにより吸収す
ることができ、この点からも摺動抵抗の増大を回避でき
る。

【００３４】さらにスライド機構３５はスライドレール
３６にスライドガイド３７を摺動自在に係合させるとい
う通常のガイド機構と同様のものでよく、コストをそれ
ほど上昇させることなく実現できる。

【００３５】なお、上記第１実施形態では、副ガイド機
構２９を左, 右コラム部３ａ，３ｂの両方に設けた場合
を説明したが、本発明では、何れか一方側のみに設けて
もよく、この場合にはスライド機構３５も１つだけとな
り、上記実施形態と略同様の効果が得られ、かつより一
層副ガイド機構を簡単軽量に構成できる。

【００３６】また上記第１実施形態では、サドル４のＺ
軸方向変位をスライド機構３５により吸収するようにし
た場合を説明したが、この変位吸収機構には各種の変形
例が採用可能である。図５及び図６は、請求項３の発明
に係る第２実施形態の変位吸収機構を説明するための図
であり、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示
す。

【００３７】本第２実施形態は、変位吸収機構としての
皿ばね４０を、副ガイド機構２９とサドル４との間に介
在させたものである。具体的には、副ガイド機構２９の
副ガイド３３に皿ばね４０が収納されたブロック４１を
介在させて固定部材４２を固定し、該固定部材４２をサ
ドル４の左, 右縦壁４ｃに固定した構造となっている。
上記皿ばね４０は副ガイド３３と固定部材４２とを離反
させる方向に、つまり副ガイド機構２９を主ガイド機構
２８側に常時付勢している。なお、４３は上記ブロック
４１と副ガイド３３と隙間を調節することにより皿ばね
４０の付勢力を調整する調整ボルトである。

【００３８】本実施形態では、副ガイド機構２９の副ガ
イド３３とサドル４に固定された固定部材４２との間に
皿ばね４０を介設したので、サドル４の熱膨張量は皿ば
ね４０が弾性変形して吸収し、また両ガイド機構２８，
２９の平行度のばらつきも皿ばね４０が吸収する。これ
により摺動抵抗の増大を回避でき、上記実施形態と同様
の効果が得られる。また、皿ばね４０を副ガイド３３と
サドル４の固定部材４２との間に配設するだけの簡単な
構造で済み、コストの上昇を抑制できる。

【００３９】なお、上記実施形態では、主，副ガイド機
構２８，２９をコラム３の前壁３ｄ，後壁３ｅに配設し
たが、この主，副ガイド機構２８，２９をコラム部３
ａ，３ｂの内壁の前部，後部に設けても良い。

【００４０】また、上記実施形態では、主軸頭がＺ軸方
向に移動可能の場合を示したが、本発明は、主軸頭を固
定し、コラム又はテーブルをＺ軸方向に移動可能として
いる場合も含む。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２の発明に係る第１実施形態による
横形マシニングセンタの平面図である。

【図２】上記マシニングセンタの側面図である。

【図３】上記マシニングセンタの正面図である。

【図４】上記マシニングセンタのガイド機構を示す断面
図である。

【図５】請求項３の発明に係る第２実施形態による横形
マシニングセンタの平面図である。

【図６】上記第２実施形態のマシニングセンタの副ガイ
ド機構の拡大図である。

【符号の説明】

１ 横形マシニングセンタ（工作機
械） ３ コラム ３ａ，３ｂ コラム部 ３ｄ 前壁（一側部） ３ｅ 後壁（他側部） ４ サドル ５ 主軸頭 ２８ 主ガイド機構 ２９ 副ガイド機構 ３５ スライド部材（変位吸収機構） ３６ スライドレール ３７ スライドガイド ４０ 皿ばね（変位吸収機構）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に立設された左, 右のコラム部
   を有するコラムと、該両コラム部間に配置され該コラム
   部により上下方向に移動可能に支持されたサドルと、該
   サドルにより支持された主軸頭とを備えた工作機械にお
   いて、上記コラムの前部にサドルの前部を上下方向に移
   動自在に支持する主ガイド機構を配設するとともに、上
   記コラムの後部にサドルの後部を上下方向に移動自在に
   支持する副ガイド機構を配設し、該副ガイド機構と上記
   サドルとの間に、該サドルの前後方向における変位を吸
   収する変位吸収機構を設けたことを特徴とする工作機
   械。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記変位吸収機構
   が、上記サドルに固定され前後方向に延びるスライドレ
   ールと、上記副ガイド機構に固定され該スライドレール
   に移動可能に係合するスライドガイドとを備えているこ
   とを特徴とする工作機械。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記変位吸収機構
   が、副ガイド機構とサドルの後部との間に介設され該副
   ガイド機構を主ガイド機構側に付勢するばね部材を備え
   ていることを特徴とする工作機械。