JP2002126957A - 工作機械のベッド構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 主要部のベッド断面形状が単純で剛性があ
り、精度上、製造上問題のないベッド構造であり、ベッ
ドの長手方向に移動するユニットが３個以上あり、すれ
違い可能な仕様の機械構成のベッドを提供する。 【解決手段】 ベッドの長手方向に直角な断面を剛性の
高い四角形状とし、主軸の軸心方向に少なくとも３組の
ガイドレール３，４，５を設けてそれらのガイドレール
の内２組を上面または傾斜面に設け、主軸に把持するワ
ークへの工具刃先のアクセスを容易にするように主軸軸
心を中にしてこれと平行に残りのガイドレールを設け
る。また、前記３組のガイドレールの一つ以上を着脱自
在に構成して仕様のモジュラー構成に対応可能とし、ベ
ッド本体を独立した２個の別々の単純な形状の脚で下か
ら支え第１脚と第２脚間にチップコンベアスペース１５
を設けて切粉の後方排出を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】工作機械のベッド構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工作機械における旋盤のベッドは、小型
式ではベッドを一体型にして機械剛性を高め、大型機で
はガイドレールを設けたベッド本体を脚で支持するよう
にした分割型ベッドとし製造に対応している。また、ス
ラントベッドを採用して切削作業部分からの切粉排出の
容易化を計っている。更に長手方向に移動する主軸台，
刃物台，心押台等のユニットを３個以上ベッド上に設
け、すれ違い可能な機械構成を採用して加工能力の多様
化を計っている。

【０００３】旋盤の多機能化と操作性向上を追求した公
知資料として特公平７−１６８０５号公報がある。当該
数値制御複合旋盤に採用されたベッドの断面を図５に示
す。図５において、本発明のベッドの形状は、略長方体
状のベッド１０１で、このベッド１０１の一面の外表面
に形成されたほぼ水平の１組の水平案内面１１２と、こ
の水平案内面１１２に連続して形成され水平案内面１１
２と角度を有した１組の傾斜案内面１０７と、該傾斜案
内面に連続して形成されたほぼ垂直の一組の垂直案内面
１３１とで横断面が形成されてなるベッドを採用したの
で多機能であるにもかかわらず操作性の向上と切粉の排
出性の容易化を計っている。

【０００４】従来技術において説明した工作機械のベッ
ド構造に関して、分割形ベッドやスラント形ベッドを採
用すると横断面形状が複雑で剛性の低下も或る程度やむ
を得ないという問題を有していた。ベッド上で３個以上
のユニットをすれ違い可能な構成の場合には更にベッド
の横断面の形状が複雑で製造上、精度上、摺動面カバー
構成等解決すべき多くの問題を生じていた。

【０００５】また引用した特公平７−１６８０５号公報
の発明が採用するベッドは、断面が五角形で隣接する三
つの外形面の上面，傾斜面，前側面にそれぞれ一組ずつ
固定されたガイドレール計３組を設けているが、五角形
の断面に対し剛性を高めるためには内部に設けるリブ設
計が複雑であり、ガイドレールが三つの外形面に設けら
れているので加工も煩雑であるという問題を有してい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の有
するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目
的とするところはベッドの横断面を四角形とし剛性を高
め、３組以上のガイドレールを水平面とこれに隣接する
外平面に２組と残りとに２分割して設けることにより加
工の煩雑さを解消できるよう構成されたベッド本体を提
供するものである。更に、機械仕様の多様化に対応可能
なようにガイドレールの着脱を可能とし、ガイドレール
を２組設けた外面に主軸台を設け、モジュラー構成に適
したベッド本体を提供するものである。更に、剛性の高
いベッド本体を独立した二つの脚で下面から支えベッド
の動特性を改善と共に脚間に空間を確保して切粉の後方
排出が容易なベッドを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、工作機械のベッド構造であって、
ワークを保持する主軸台に設けられた主軸の軸心と直角
な断面が四角形状に形成されたベッド本体と、主軸台，
心押台等のワーク保持部材と刃物台とを案内する少なく
とも３組のガイドレールを２組と残りとに分割し、前記
四角形状の上面およびその上面と交わる表面との２平面
に前記主軸の軸心に平行に設けてなるものである。

【０００８】請求項１の発明によれば、主軸の軸心と直
角な断面（以後横断面という）が四形形状であるため剛
性が高く、隣接した二つの外面に少なくとも３組のガイ
ドレールを２組と残りとに分割して設ける。例えば、傾
斜した外面に２組のガイドレールを平行に設け、かつ当
該傾斜面の一つのガイドレールに対応して主軸台と心押
台を設けてワークを支持し、残りの１組のガイドレール
に刃物台を設ける場合には、工作物支持系と工具支持系
の接近性が良いので加工モジュールに対する切削時の負
担が軽減され加工精度が向上する。ベッドの形状が四角
断面で、その外面の２平面に３組以上のガイドレールが
分割して設けられるので、高精度が要求されるベッド上
の加工面が２面となり、ベッド製造時の加工時間が短縮
できる。

【０００９】なお、本発明を構成する３組のガイドレー
ルは加工モジュールの主軸台，刃物台，心押台を案内す
るものを指し、加工に直接関与しない機構部例えば自動
ワーク交換やワーク搬送用のアームやロボット支持体の
搬送のため上面または傾斜面上に設けるガイドレールを
含まない。

【００１０】また、請求項２の発明は、前記３組の前記
ガイドレールのうち少なくとも１組が前記ベッド本体に
着脱可能に構成されてなるものである。請求項２の発明
によれば、ガイドレールを着脱可能の構成にしたので３
組のガイドレールの中から機械仕様に合致するように必
要なガイドレールのみを取着する。このような加工モジ
ュールの組み合わせにより多くの加工形態の工作機械を
提供することができる。

【００１１】また、請求項３の発明は、前記２平面のい
ずれかの面に前記分割による前記２組のガイドレールを
設けた面と同一表面に前記主軸台の取付面を設けたもの
である。請求項３の発明によれば、主軸台とその他の加
工モジュール、例えば心押台や刃物台を四角形状断面を
有するベッド横断面の一つの表面上に設けた２組のガイ
ドレール上に構成することにより、ベッドが四角形であ
るので熱変形の態様が単純で変形が生じても複雑な次元
での変形となり難いので長時間安定した加工精度が得ら
れる。

【００１２】また、請求項４の発明は、前記ベッド本体
の下面の左右に独立して設けた２個の脚で床面から支え
るようにしてなるものである。請求項４の発明によれ
ば、ベッド本体を２個の独立した脚で下面で支えるよう
にしたので、振動の減衰性の向上や発熱量の拡散に対し
対称的な効果が期待できベッド全体形状の設計に対し適
切な対応が可能となる。また、脚間のスペースを利用し
て切粉の後方排出が可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづき説明する。 〔実施例〕図１は横断面が台形形状で上面に１組、傾斜
面に２組のガイドレールを設けたベッド構造の複合旋盤
の斜視図、図２は３組のガイドレールを設けたベッド本
体を２個の脚で支持したベッド全体の斜視図、図３は図
１の複合旋盤の右側面図である。主軸台，タレット刃物
台，フライス刃物台をガイドレール上に装置している。

【００１４】ベッド構造の詳細な説明に入る前に本発明
のベッド構造を実施した概要を説明する。図１，図３に
おいて、ベッド本体１の横断面が台形形状で上面１ａに
第１刃物台２を載架される第１ガイドレール３が設けら
れている。旋盤前面側に台形の斜面上１ｂに第２ガイド
レール４と第３ガイドレール５が設けられ、また、第１
主軸台６が設けられる。第２ガイドレール４には第１主
軸台と対向する第２主軸台７、或いは図示しない心押台
が主軸に対向して設けることが可能で第１主軸台６と前
記心押台がワーク保持部材を構成することができる。第
１主軸台６はベッド本体１の傾斜面１ｂの端部に直接固
定しているが第２ガイドレール４上を移動可能に載架し
所定位置に固定しても良い。

【００１５】第１ガイドレール３上の第１刃物台２，第
３ガイドレール５上の第２刃物台はそれぞれ第１Ｚ軸方
向，第３Ｚ軸方向にそれぞれの駆動モータで位置決め制
御される。なお第２ガイドレール４上に載架するモジュ
ラーユニットにＺ軸方向の送り制御が必要な場合には第
２ガイドレールにもねじ軸と駆動モータを設けて位置決
め制御をすることも可能である。

【００１６】次に本発明のベッド構造体を図２，図３に
もとづき説明する。図２，図３は工作機械のベッド構造
を示している。ベッド本体１は第１主軸台６の主軸の軸
心と直角な断面がＡＢＣＤで示すように台形形状に形成
されている。台形の上面１ａと傾斜面１ｂに主軸の軸心
に平行に第１ガイドレール，第２ガイドレール４，第３
ガイドレール５の３組が２分割されて設けられている。
例えば、上面に第１ガイドレール３を傾斜面に第２ガイ
ドレール４と第３ガイドレール５を設ける場合または上
面に第１ガイドレール３と第２ガイドレール４を傾斜面
に第３ガイドレール５を設ける場合のいずれも可能であ
る。

【００１７】第１乃至第３ガイドレールはいずれも平行
の２本のガイド面からなる組で構成されており、いずれ
かのガイドレールもベッドの長手両端部まで延長するこ
とができる。第１乃至第３のガイドレールは、多様な機
械仕様に対応可能なようにモジュラー構成が採用されて
いる。３組のガイドレールの内、仕様上設ける必要がな
いガイドレールの部分は、ベッド本体１の加工時の加工
プログラムから除いておくことができる。

【００１８】また、ガイドレールの摺動面に特別な部材
を取着して摺動面を構成する場合、例えば焼入れされた
板ばねレール、表面硬化処理可能で着脱可能な棒状レー
ル，リニアガイド等を取着可能にガイドレール面を加工
しておき着脱自在とすることができる。ベッド本体１の
第１乃至第３ガイドレール部分をそれぞれ１組ごとにユ
ニットとして着脱可能に分割設計しておくことも可能で
ある。

【００１９】３組のガイドレールの内２組のガイドレー
ルを設けた上面１ａまたは傾斜面１ｂに主軸台が設けら
れる。特に第２ガイドレール４上または第２ガイドレー
ル４の延長方向に設けた傾斜面１ｂに第１主軸台６を設
けた場合は、主軸または主軸と心押台に保持されるワー
クと、第１ガイドレール３の第１刃物台または第３ガイ
ドレール５の第２刃物台の工具刃先との距離が短くなり
切削時の応力の経路が短縮されるので、振動，発熱が抑
制されやすい構成となる。更にベッド本体１を、形状が
単純でかつ独立した第１脚１０，第２脚１１で下面から
支えているので振動減衰設計が容易となる。また第１脚
１０と第２脚１１間に切粉排出用の空間即ちチップコン
ベアスペース１５が確保できるので図示しないチップコ
ンベアにより切粉の後方排出も容易である。なお、加工
機の全体カバー９と図示しない３組のガイドレールの上
面をチップから保護する伸縮する保護カバーの形状もベ
ッド構造体の形状が複雑でないのでカバー類もモジュー
ル化設計が可能である。

【００２０】次に、本発明に係るベッド構造の作用につ
いて説明する。構成において、図１，図３にもとづき説
明したように、実施例は旋盤のベッド本体の横断面が台
形形状をしており、上面を水平として主軸軸心と平行な
第１ガイドレールを配置し、正面側に傾斜面を設け同一
平面上に主軸軸心と平行な第２ガイドレールと第３ガイ
ドレールを配置し、更に同一平面上に第１主軸台を載置
固定し、ベッド本体の下面に独立した二つの左右の第１
脚，第２脚を締結しベッド全体を構成したものである。

【００２１】また、第１ガイドレールは第１刃物台を移
動可能とし、第２ガイドレールは第２主軸台または心押
台を移動可能とし、第３ガイドレールは第２刃物台を移
動可能として、それぞれがすれ違い可能に配置されてい
る。機械のモジュラー構成が前述の通りされているので
本発明に係るベッドを採用することにより構成した工作
機械は、加工モジュールの組み合わせにより多くの加工
形態を提供することができる。

【００２２】図４は本発明のベッド本体を中心に構成さ
れる加工モジュールの説明図である。図４において、ベ
ッド（ｋ）〔図２と同一〕を中心に取着され得る加工モ
ジュールの（ａ）から（ｊ）を例示したものである。
（ａ），（ｂ）はチャック規格差による第１主軸台６、
（ｃ）はＣ軸制御可能な主軸の第１主軸台６を、（ｄ）
は心押台を、（ｅ），（ｆ）はＺ軸送り制御付の第２主
軸台７を、（ｇ）はＸ軸制御付タレット刃物台、（ｈ）
はＸ・Ｙ軸制御付タレット刃物台、（ｉ）は自動工具交
換可能な回転工具主軸を有するＸ軸制御付刃物台で第１
刃物台２を、（ｊ）はタレット付の第２刃物台８であ
る。すべての刃物台についてＺ軸方向の位置決めは数値
制御されている。

【００２３】図１には前記（ａ）から（ｊ）の例示した
加工モジュールによりモジュラー構成した２サドル対向
主軸機が図示されている。図１において、第１刃物台２
が第１ガイドレール３に載架され第１モータ１２で第１
Ｚ軸１６の送りが制御され、第２主軸台７が第２ガイド
レール４に載架され第２モータ１３で第２Ｚ軸１７の送
りが制御され、第２刃物台８が第３ガイドレール５に載
架され第３モータ１４で第３Ｚ軸１８の送りが制御され
る。なお、前記第１Ｚ軸１６，第２Ｚ軸１７，第３Ｚ軸
１８は図３に示されている。

【００２４】図４（ａ）から（ｊ）に図示する加工モジ
ュールと３組のガイドレールとの組み合わせにより構成
可能な工作機械を次に例示する。 １．１サドルチャックワーク加工機 ２．１サドルシャフトワーク加工機 ３．２サドル加工機 ４．１サドル対向主軸機 ５．２サドル対向主軸機 なお、上記実施形態では、上面に１組、傾斜面に２組の
３組のガイドレールの場合において説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、上記の３組に加えて
上面にさらに１組を追加するなど、適宜変更可能なのは
言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】本発明の工作機械のベッド構造は上述の
ように構成されているので、次に記載する効果を奏す
る。請求項１の発明にあってはベッド本体の横断面が四
角形状であり、効果の第１は、剛性が高く静的動的精度
を向上させることができることである。即ちベッドが四
角形であるため肉厚・強度が平均化し加工歪みが減少す
る。また、ベッド上に加工モジュールをすべて載置した
ので、刃先とワークとの応力が加わる径路が接近短縮
し、その結果剛性が向上する。更に四角形状断面のベッ
ドの上面と隣接する側面（または傾斜面）の二つの平面
に加工モジュールを載置したので熱変形が素直となり、
またその量も平準化され少なくなるので長時間安定した
加工精度が得られる。

【００２６】効果の第２は、ベッド形状が四角形状であ
り製作が容易となることである。全体形状がシンプルで
肉厚の平均化により鋳造性が向上する。また、ベッドの
加工途中での取り扱いが容易となり、加工面が少なくな
るので加工工数が減少し、加工時間の短縮に繋がる。効
果の第３は、３組のガイドレールの配置により加工モジ
ュールの多様な配置が可能となり多くの加工形態の工作
機械を提供することができることである。

【００２７】請求項２の発明にあっては、請求項１に記
載の効果に加え、ガイドレールを着脱可能とすることに
より機械のモジュール化設計に対し必要なモジュールの
みを搭載し、機械コストを適正にすることが可能となる
ことである。請求項３の発明にあっては、請求項１およ
び２に記載の効果に加え、主軸台と刃物台のモジュール
の位置を接近させることによる切削時の動剛性の向上が
可能となることである。請求項４の発明にあっては、請
求項１乃至３のいずれか１項に記載の効果に加え、簡単
な形状の分離された２個の脚でベッド本体を下から支え
ているので機械全体の動特性や熱特性に対する設計対応
が容易なことであり、また、切粉の後方排出用のチップ
コンベアスペースを確保するも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の複合加工旋盤の斜視図であ
る。本発明に係る四角形状（台形形状含む）横断面のベ
ッド本体に上面に１組、前側傾斜面に２組のガイドレー
ルを設けベッド本体を独立した２個の脚で支持してなる
ベッド構造を採用し、主軸台・刃物台等をモジュラー構
成にした２サドル対向主軸機である。

【図２】本発明に係るベッド本体、３組のガイドレー
ル、２個の独立した脚からなるベッド構造の斜視図であ
る。

【図３】図１で示す複合旋盤の左側面図（全体カバー除
く）である。

【図４】本発明に係るベッド構造体を中心にしてモジュ
ラー構成する第１，第２主軸台、第１，第２刃物台、心
押台の説明図である。

【図５】従来技術の複合加工旋盤におけるベッドの断面
図である。３組のガイドレールを、横断面が五角形形状
の外側面の上面，傾斜面，上面とほぼ直角な側面上に各
１組ずつ設けてなるもの。

【符号の説明】

１ ベッド本体 ２ 第１刃物台 ３ 第１ガイドレール ４ 第１ガイドレール ５ 第３ガイドレール ６ 第１主軸台 ７ 第２主軸台 ８ 第２刃物台 ９ 全体カバー １０ 第１脚 １１ 第２脚 １２ 第１モータ １４ 第３モータ １５ チップコンベアスペース １６ 第１Ｚ軸 １７ 第２Ｚ軸 １８ 第３Ｚ軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のベッド構造であって、ワーク
   を保持する主軸台に設けられた主軸の軸心と直角な断面
   が四角形状に形成されたベッド本体と、主軸台，心押台
   等のワーク保持部材と刃物台とを案内する少なくとも３
   組のガイドレールを２組と残りとに分割し、前記四角形
   状の上面およびその上面と交わる表面との２平面に前記
   主軸の軸心に平行に設けてなる工作機械のベッド構造。
2. 【請求項２】 前記３組の前記ガイドレールのうち少な
   くとも１組が前記ベッド本体に着脱可能に構成されてな
   る請求項１に記載の工作機械のベッド構造。
3. 【請求項３】 前記２平面のいずれかの面に前記分割に
   よる前記２組のガイドレールを設けた面と同一表面に前
   記主軸台の取付面を設けたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の工作機械のベッド構造。
4. 【請求項４】 前記ベッド本体の下面の左右に独立して
   設けられた２個の脚で床面から支えるようにしてなる請
   求項１乃至３のいずれか１項に記載の工作機械のベッド
   構造。