JP4675607B2 - 工作機械のベッド - Google Patents
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Description
全体を符号1で示す工作機械は、加工ヘッド10を上下動自在に支持するサドル20を有し、サドル20は、コラム30に対して水平移動自在に支持される。
コラム30は、モータ40を有しベッド50上を長手方向に移動する。ベッド50は、1対の構造物を桁60で連結した構成を有する。
図2(a)は、工作機械のベッド50を構成する従来の製缶構造の製造工程を示す。
なお、工作機械の構造物を溶接製缶構造で構成することは、下記の非特許文献に開示されている。
「工作機械の設計原理」 エフ・ケーニヒスベルガー著 塩崎 進 訳 1971年 (株)養賢堂 発行 雑誌「応用機械工学」 特集 溶接構造設計 昭和45年3月1日発行 第11巻 第3号
また、機械加工用の設備も大型の機械を必要とし、工数も多大なものとなる。製作時間についても、従来の工程によれば2〜3ヶ月かかるものである。
本発明の目的は、上述した問題を解決する工作機械のコラムやベッド等の構造体の製造方法及びこの製造方法により作成される構造物を提供するものである。
そして、レーザ精密加工により作成される板金部材の組立構造を有する工作機械のコラムは、移動軸に直交する軸線方向に延びるコラム本体と、コラム本体の両端部にとりつけられるコラム足部材とを備え、コラム本体は、軸線に平行な面内でレーザ精密加工分割される前部部材及び後部部材と、前部部材と後部部材が形成する閉断面空間の両端部を覆うカバーと、前部部材と後部部材の内側に配設されて両部材に結合される複数枚のリブとを備える。
また、レーザ精密加工により作成される板金部材の組立構造を有する工作機械のベッドは、ベッドの上部ユニットと下部ユニットを備え、ベッドの下部ユニットは、ベッドの長手方向に延びる対向して配設される側板と、側板の底部を覆う底板と、側板の上部に配設される角柱部材と、側板の両端部を覆う端面板と、
内部に配設されて側板に結合される複数枚のリブと、両側板を締結する締結ユニットとを備える。
この板金部材の組立構造でベッドやコラムを製造することは、レーザ加工の高精度化が達成される事により完成するものである。
本発明によれば、これらの大型構造物を3〜4日程度で製造することが可能となる。
工程S20において、板金素材を切断して、必要な部材を作成する。切断手段として、レーザ精密加工を使用する。レーザ精密加工は、1000mmの切断長に対して、プラス・マイナス0.05mmの高精度な寸法公差を持つ。この材料切断工程と並行して、工程S21において、ベッドに組付ける機械加工部材の加工を行う。
工程S22において、板金部材を組立てるとともに、機械加工された部材を組付けることにより、ベッド50が完成する。
また、レーザ精密加工に並行して機械加工を行うことができるので、生産性が高く、短期間で必要な構造物を製造することができる。
以下、本発明によるコラムとベッドの構造と製造方法を説明する。
全体を符号30Aで示すコラムユニットは、コラム本体100とコラム本体100の両側端にとりつけられるコラム足部材200を備える。
コラム本体は、板材を折り曲げ加工するとともに、スリット等の必要な加工が施された前部部材110と、同様な加工を施された後部部材130を有し、前部部材110と後部部材130が形成する閉断面空間の内側には、2種類のリブ150,160が配設される。そして、コラム本体の両側端部は、側面カバー140で覆われる。
後部部材130の端部には、ホゾとなる複数の突部130a,130b,130c,130d,130e,130j,130k等が設けられる。
一方、側面カバー140にはホゾ穴となる複数のスリット140a,140b,140c,140d,140e,140m,140n,140p,140q,140r等の他に、凹部140j,140k,140lが形成される。
後部部材130は、図7で説明するリブ160の突部が挿入されるスリット130f,130g,130hを有する。
端部の突出部120m,120n,120p,120q,120rは、図
6で説明した側面カバー140の対応するスリット140m,140n,140p,140q,140rに挿入、固定される。
リブ160は、外縁部に複数の突部160a,160b,160c,160d,160e,160f,160g,160hが設けられる。
リブ160の底部の突部160eは、前部部材120の底部に形成される図示しないスリットに挿入、固定される。
同様に、リブ160突部160f,160g,160hは、後部部材130の対応するスリット130f,130g,130hに挿入、固定される。
上述した締結構造によりコラム本体は組立てられる。
全体を符号200で示すコラム足部材は、足本体210、底板220、本体カバー230、2種類のリブ240,250、ストッパ260、ストッパカバー270を有する。
足本体210は、両側部に突部210a,210b,210c,210d,210e,210f,210gを有するとともに、折り曲げた下端部に凹部210h,210k,210lを有する。
また、上面には、スリット210m,210n,210p,210q,210r,210sが形成される。
底板220は、突部220h,220k,220lを有し、本体210の対応する凹部210h,210k,210lに係合する。
リブ240は、上部に突部240m,240n,240pを有し、各突部は足本体210の対応するスリット210m,210n,210pに挿入される。この突部240m,240n,240pは足本体210の上面を貫通し、上方へ突出する。
ストッパ260は、角柱形状に折り曲げられ、端部に複数の突部260a,260b等が設けられる。ストッパカバー270は、対応する凹部270a,270b等を有し、ストッパ260の両側部にストッパカバー270が係合される。
各構成部材は、全て板金部材であるので、加工も自動化でき短時間で必要なユニットを製造することができる。
全体を符号50Aで示すベッドユニットは、ベッド下部300と、ベッド上部600で構成される。
ベッド下部ユニット300は、4枚の側板310,320,330,340と底板360,362を有し、これらの側板と底板を連結する多様な形状を有するリブ370,372,380,390,392,400等を備える。
2枚の側板310と側板320は、それぞれの端部に形成される蟻ホゾ310aと蟻ホゾ溝320aを利用した継手構造を組合せることにより1枚の側板ユニットに構成される。
側板ユニットを2枚の側板で組立構成するので、各側板の加工に大型のレーザ加工機を使用する必要がなく、生産性と加工精度が向上する。
同様に、側板330と側板340も蟻ホゾ330aと蟻ホゾ溝340aを組合せることにより1枚の側板ユニットに構成される。
側板330の端部には3個の蟻ホゾ330a,330b,330cが設けられる。一方、側板340の端部には3個の蟻ホゾ溝340a,340b,340cが形成される。
この3個所の蟻ホゾと蟻ホゾ溝を組合せることにより、2枚の側板は1枚の側板ユニットに組立てられる。
側板ユニット330は、リブの突部が挿入されるスリット330d,330e,330f等を有し、また、後述する締結ユニットを装着するための角穴330g,330h,330j,330k等を備える。
同様に、側板340もリブの突部が挿入されるスリット340d,340e,340fや締結ユニットを装着するための角穴340g等を備える。
底板362も、側板の下部に形成される突部が挿入されるスリット362a,362b,362c,362dや、リブの突部が挿入されるスリット362eを有する。
1対のリブ370,372は、フランジ部370a,372dを有し、側板310のスリット310a,310dを貫通して突出する。このフランジ部370a,372dは、左右のベッドユニットを連結する横桁を取付けるために使用される。
一方のリブ370は、締結ユニット用の角穴370bを有し、他方のリブ372は、ボルト貫通用の丸穴372bが形成される。
パイプ510は、2枚の側板310,330の内壁部に圧接される。ボルト520は、丸頭部524と、丸頭部524の直下の着部に形成される角柱部522と、ねじ部526を有する。
また、対向する側板310,330の上部には、角柱形状の部材450が配設され、締結ユニット500で結合される。
2枚の側板310,330の内側には、複数のリブが配設される。また、側板の下端部に設けられる突部は基板のスリットに挿入される。
上述した構成により、剛性の高いベッドユニットを製造することができる。
この剛性を向上する機構は、レーザ加工によって寸法精度0.05〜0.1mm程度に加工された高精度な突部(ホゾ)とスリット(ホゾ穴)を有し、レーザ加工機によって寸法精度0.05〜0・01mm程度に加工された高精度な多数の構成部材と、ランダムに配置された多数の突部とスリットと多数の締結ボルト等で締結し、それらの要素を一体に組み立てることによって、寸法公差を相殺し、剛性の高い一体構造物を構成することによるものである。
10 加工ヘッド
20 サドル
30,30A コラム
40 モータ
50,50A ベッド
100 コラム本体
200 コラム足部材
300 ベッド下部ユニット
500 締結ユニット
600 ベッド上部ユニット
Claims (1)
- レーザ精密加工により作成される板金部材の組立構造を有する工作機械のベッドであって、
ベッドの上部ユニットと下部ユニットを備え、
ベッドの下部ユニットは、
ベッドの長手方向に延びる対向して配設される側板と、
側板の底部を覆う底板と、
側板の上部に配設される角柱部材と、
側板の両端部を覆う端面板と、
内部に配設されて両側板に結合される複数枚のリブと、
両側板を締結する締結ユニットと、
を備え、
側板は複数枚の板金部材を結合した構造を有し、
板金部材を結合する継手構造は、一方の部材の端部に設けられる蟻ホゾと、他方の部材の端部に形成されて蟻ホゾが挿入される蟻ホゾ溝であり、
リブと側板の結合構造は、リブの外縁部に設けられる突部と、側板に形成されて突部が挿入されるスリットであって、
締結ユニットは、両側板の内面に当接するパイプと、両側面とパイプを貫通するボルトと、ボルトに螺合するナットと、
を備える工作機械のベッド。
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