JP6333053B2

JP6333053B2 - 工作機械

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Publication number: JP6333053B2
Application number: JP2014097773A
Authority: JP
Inventors: 勝敬中垣; 恵吾山田
Original assignee: Takamatsu Machinery Co Ltd
Current assignee: Takamatsu Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: JP2015213985A

Description

本発明は、被加工物を加工工具を用いて加工する工作機械に関する。

工作機械の一例としてのＮＣ旋盤などでは、工場の床面などに設置されるベッド本体と、このベッド本体の片側部に設けられた第１加工部と、ベッド本体の他側部に設けられた第２加工部とを具備するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような工作機械（例えば、ＮＣ旋盤）では、第１加工部は、第１主軸を支持するための第１主軸部と、この第１主軸部に対向して配設される第１工具支持部を備え、第１主軸に第１チャック手段を介して被加工物が装着され、第１工具支持部に例えば第１タレット手段などを介して第１加工工具が取り付けられる。また、第２加工部は、第２主軸を支持するための第２主軸部と、この第２主軸部に対向して配設される第２工具支持部を備え、第２主軸に第２チャック手段を介して被加工物が装着され、第２工具支持部に例えば第２タレット手段などを介して第２加工工具が取り付けられる。

特開平１１−５８１７２号公報

しかしながら、このような工作機械（例えば、ＮＣ旋盤）には、次の通りの解決すべき問題がある。即ち、工作機械のベッド本体が一体的に構成されているので、第１及び第２加工部で同時に被加工物の加工を行うと、第１加工部での加工の際に生じる振動がこのベッド本体を介して第２加工部に伝搬され、かく伝搬される振動により第２加工部での加工に悪影響を与えるおそれがあり、また第２加工部での加工の際に生じる振動がベッド本体を介して第１加工部に伝搬され、かく伝搬される振動により第１加工部での加工に悪影響を与えるおそれがあり、その結果、ベッド本体を介しての振動の伝搬により、第１及び／又は第２加工部において被加工物を高精度に加工することが難しくなる。

そこで、このような問題を解消するために、ベッド本体を第１ベッド部と第２ベッド部との２つに分割し、第１ベッド部に第１加工部を設け、第２ベッド部に第２加工部を設けるようにすることも考えられるが、このように構成した場合、ベッド本体の剛性が低下して切削能力（所謂、切削除去能力）が低下するという問題が新たに生じる。

本発明の目的は、ベッド本体の剛性低下を抑えるために一体型のベッド本体の構造を採用しつつ、第１加工部と第２加工部との間のベッド本体を介しての振動の伝搬を抑えることができる工作機械を提供することである。

本発明の請求項１に記載の工作機械は、一体型構造のベッド本体と、前記ベッド本体の片側部に設けられた第１加工部と、前記ベッド本体の他側部に設けられた第２加工部とを具備し、前記第１加工部は、第１主軸を支持するための第１主軸部と、第１被加工物を加工する第１加工工具を支持するための第１工具支持部とを備え、第２加工部は、第２主軸を支持するための第２主軸部と、第２被加工物を加工する第２加工工具を支持するための第２工具支持部とを備えた工作機械において、
前記第１主軸部は、前記ベッド本体の前記片側部に設けられた第１主軸支持台に取り付けられ、前記第２主軸部は、前記ベッド本体の前記他側部に設けられた第２主軸支持台に取り付けられ、前記第１主軸支持台と前記第２主軸支持台との間には、前記ベッド本体の前後方向に延びるスリット状空間が設けられているとともに、前記スリット状空間の下方に振動抑制空間が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の工作機械では、前記ベッド本体の前記片側部の内側部に前記第１主軸支持台が配設され、その前記他側部の内側部に前記第２主軸支持台が配設され、隣接する前記第１主軸支持台と前記第２主軸支持台との間に前記ベッド本体の中間部が設けられ、前記中間部に前記スリット状空間及び前記振動抑制空間が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の工作機械では、前記振動抑制空間内に振動抑制部材が充填されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の工作機械では、前記振動抑制部材は、金属製粒状部材、セラミックス製粒状部材及び粒状の砂のいずれか又はこれらの混合物から構成されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の工作機械では、前記第１加工部の前記第１主軸支持台と前記第２加工部の前記第２主軸支持台とを連結するための補強連結部材が選択的に取り付けられることを特徴とする。

更に、本発明の請求項６に記載の工作機械では、前記ベッド本体の前記片側部には、前記第１主軸部に対応して、冷却液を循環させるための第１冷却液空間が設けられ、また前記ベッド本体の前記他側部には、前記第２主軸部に対応して、冷却液を循環させるための第２冷却液空間が設けられ、前記補強連結部材には、前記第１及び第２冷却液空間に冷却液を供給するための冷却液供給流路が設けられているとともに、前記第１及び第２冷却液空間からの冷却液を戻すための冷却液戻り流路が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の工作機械によれば、ベッド本体の片側部に設けられた第１主軸支持台とベッド本体の他側部に設けられた第２主軸支持台との間に、ベッド本体の前後方向に延びるスリット状空間が設けられているとともに、スリット状空間の下方に振動抑制空間が設けられているので、第１加工部（特に、第１主軸部）から第２加工部へのベッド本体を介しての振動の伝搬が抑えられ、これによって、第２加工部にて加工する際の第１加工部からの振動の伝搬が抑制され、また第２加工部（特に、第２主軸部）から第１加工部へのベッド本体を介しての振動の伝搬が抑えられ、これによって、第１加工部にて加工する際の第２加工部からの振動の影響が抑えられ、その結果、第１及び第２加工部にて同時に加工しても被加工物を高精度に加工することができる。また、ベッド本体が一体型の構造であるので、ベッド本体の剛性の低下を抑えながら第１及び第２加工部間の振動の影響を少なくすることができる。

また、本発明の請求項２に記載の工作機械によれば、ベッド本体の片側部の内側部に第１主軸支持台が配設され、その他側部の内側部に第２主軸支持台が配設され、このような形態の工作機械において、隣接する第１主軸支持台と第２主軸支持台との間のベッド本体の中間部にスリット状空間及び振動抑制空間が配設されるので、第１加工部（特に、第１主軸部）から第２加工部への振動の伝搬及び第２加工部（特に、第２主軸部）から第１加工部への振動の伝搬を効果的に抑えることができる。

また、本発明の請求項３に記載の工作機械によれば、振動抑制空間内に振動抑制部材が充填されているので、この振動抑制部材によって、振動の伝搬を効果的に抑制することができる。

また、本発明の請求項４に記載の工作機械によれば、振動抑制部材が金属製粒状部材、セラミックス製粒状部材及び粒状の砂のいずれか又はこれらの混合物であるので、かかる振動抑制部材によって、伝搬する振動を更に効果的に抑えて被加工物の加工精度を更に高めることができる。

また、本発明の請求項５に記載の工作機械によれば、第１加工部の第１主軸支持台と第２加工部の第２主軸支持台との間に補強連結部材を選択的に取付け可能に構成されているので、この補強連結部材を取り付けることによって、機械の使用目的に応じてベッド本体の剛性を高めることができる。

更に、本発明の請求項６に記載の工作機械によれば、補強連結部材に冷却液供給流路及び冷却液戻し流路が設けられているので、この冷却液供給流路を通して第１及び第２加工部に設けられた第１及び第２冷却液空間に冷却液を供給することができるとともに、第１及び第２冷却液空間からの冷却液を冷却液戻し流路を通して所要の通りに戻すことができる。

本発明に従う工作機械の一例としてのＮＣ旋盤を示す正面図。図１の工作機械を正面から見た断面図。図１の工作機械の第１加工部を図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線により切断して斜め右前方から見た断面図。図１の工作機械の第１加工部を図２におけるＩＶ−ＩＶ線により切断して斜め右方前方から見た断面図。図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図。図２におけるＩＶ−ＩＶ線による断面図。図１の工作機械の第１及び第２主軸支持台の間に補強連結部材を取り付けた状態を前端部付近で切断した断面図。図７の工作機械にて補強連結部材を取り付けた状態を冷却液供給流路で切断した断面図。図７の工作機械にて補強連結部材を取り付けた状態を冷却液戻し流路で切断した断面図。図１の工作機械の第１及び第２主軸支持台の間に補強連結部材を取り付け且つ振動抑制空間に振動抑制部材を充填した状態を冷却液供給流路で切断した断面図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う工作機械の一実施形態を説明する。図１及び図２において、工作機械の一例としての図示のＮＣ旋盤２は、略矩形状のベッド本体４を備え、このベッド本体４の片側部６に第１加工部８が設けられ、ベッド本体４の他側部１０に第２加工部１２が設けられている。

ベッド本体４の片側の第１加工部８は、第１主軸（図示せず）を回転自在に支持するための第１主軸部１４と、第１加工工具１６（図３、図４）を支持するための第１工具支持部１８とを備えている。この実施形態では、ベッド本体４の片側部６の内側部に第１主軸支持台２０が設けられ、この第１主軸支持台２０に第１主軸部１４が取り付けられ、第１工具支持部１８がその片側部６の外側部（即ち、ベッド本体４の図１及び図２において左端部）に設けられている。

第１主軸部１４の第１主軸は、ベッド本体４の前後方向（図１及び図２において紙面に垂直な方向）に延び、この第１主軸に第１チャック手段２２が取り付けられ、第１チャック手段２２に第１加工部８において加工される第１被加工物（図示せず）が着脱自在に取り付けられる。この第１主軸は、第１主軸駆動モータ２４（図３、図４）により所定方向に回動され、この第１主軸とともに第１チャック手段２２が一体的に回動される。

また、第１工具支持部１８は第１タレット装置２６から構成され、この第１タレット装置２６は、周方向に間隔をおいて複数（この形態では、８つ）の第１工具取付け部２８が設けられた第１タレット手段３０と、この第１タレット手段３０を回転自在に支持する第１支持部材３２を備え、複数の第１工具取付け部２８に第１被加工物を所要の通りに加工するための第１加工工具１６（図３、図４）が取外し可能に取り付けられる。第１支持部材３２は、第１支持機構３４（図２）を介して所定方向（第１主軸の軸線に対して平行方向であって、図１及び図２において紙面に垂直な方向）に移動自在にベッド本体４に支持され、第１Ｚ軸駆動モータ３６（図３、図４）により所定方向に移動され、また第１支持部材３２は、図示していないが、所定方向に対して実質上垂直な方向（第１主軸に垂直な方向であって、図１及び図２において左右方向）に移動自在に第１支持機構３４に支持され、第１Ｘ軸駆動モータ３８により所定方向に対して垂直な方向に移動される。

また、ベッド本体４の他側の第２加工部１２は、第２主軸（図示せず）を回転自在に支持するための第２主軸部４０と、第２加工工具（図示せず）を支持するための第２工具支持部４４とを備えている。この実施形態では、ベッド本体４の他側部１０の内側部に第２主軸支持台４５が設けられ、この第２主軸支持台４５に第２主軸部４０が取り付けられ、第２工具支持部４４がその他側部１０の外側部（即ち、ベッド本体４の図１及び図２において右端部）に設けられている。

第２加工部１２は、上述した第１加工部８と同様の構成を有し、第２主軸部４０の第２主軸（図示せず）は、ベッド本体４の上記前後方向に延び、この第２主軸に第２チャック手段４２が取り付けられ、第２チャック手段４２に第１加工部１２において加工される第２被加工物（図示せず）が着脱自在に取り付けられる。この第２主軸は、第２主軸駆動モータ（図示せず）により所定方向に回動され、この第２主軸とともに第２チャック手段４２が一体的に回動される。

また、第２工具支持部４４は第２タレット装置４６から構成され、この第２タレット装置４６は、周方向に間隔をおいて複数の第２工具取付け部４８が設けられた第２タレット手段５０と、この第２タレット手段５０を回転自在に支持する第２支持部材５２を備え、複数の第２工具取付け部４８に第２被加工物を所要の通りに加工するための第２加工工具（図示せず）が取外し可能に取り付けられる。

第２支持部材５２は、第２支持機構５４（図２）を介して所定方向（第２主軸の軸線に対して平行方向であって、図１及び図２において紙面に垂直な方向）に移動自在にベッド本体４に支持され、第２Ｚ軸駆動モータ（図示せず）により所定方向に移動され、また第２支持部材５２は、図示していないが、所定方向に対して実質上垂直な方向に移動自在に第２支持機構５４に支持され、第２Ｘ軸駆動モータ５６により所定方向に対して垂直な方向に移動される。

図１及び図２とともに、図４及び図６を参照して、このＮＣ旋盤２では、第１及び第２加工部８，１２の第１及び第２主軸支持台２０，４５を冷却するための第１及び第２冷却液空間５８，６０が設けられている。この形態では、第１及び第２冷却液空間５８，６０及びこれらに関する構成は実質上同一であり、以下、第１冷却液空間５８（第２冷却液空間６０）について説明する。第１冷却液空間５８（第２冷却液空間６０）は、ベッド本体４の片側部６（他側部１０）の内側部に配設され、このベッド本体４に設けられた第１主空間部５８ａ（第２主空間部６０ａ）と、第１主軸支持台２０（第２主軸支持台４５）に設けられた第１副空間部５８ｂ（第２副空間部６０ｂ）とを有し、下側の第１主空間部５８ａ（第２主空間部６０ａ）と上側の第１副空間部５８ｂ（第２副空間部６０ｂ）とが第１連通路６２（第２連通路６４）（図２参照）を介して連通されている。

第１主軸支持台２０（第２主軸支持台４５）には、また、第１主空間部５８ａ（第２主空間部６０ａ）に連通された第１流入流路６６（第２流入流路６８）が設けられているとともに、第１副空間部５８ｂ（第２副空間部６０ｂ）に連通された第１流出流路７０（第２流出流路７１）が設けられている。第１流入流路６６（第２流入流路６８）には第１供給流路７２（第２供給流路７４）が接続され、また第１流出流路７０（第２流出流路７１）には第１戻し流路７６（第２戻し流路７８）が接続されている。

このように構成されているので、冷却液供給源としての例えば冷却液タンクからの冷却液は、第１供給流路７２（第２供給流路７４）及び第１流入流路６６（第２流入流路６８）を通して第１冷却液空間５８（第２冷却液空間６０）の第１主空間部５８ａ（第２主空間部６０ａ）に流入し、その後第１主空間部５８ａ（第２主空間部６０ａ）、第１連通路６２（第２連通路６４）及び第１副空間部５８ｂ（第２副空間部６０ｂ）を通して流れた後に、第１流出流路７０（第２流出流路７１）及び第１戻し流路７６（第２戻し流路７８）を通して冷却液タンクに戻り、このようにして冷却液が第１冷却液空間５８（第２冷却液空間６０）を通して循環され、このような冷却液の循環によって主として第１主軸支持台２０（第２主軸支持台４５）が冷却される。

このＮＣ旋盤２では、第１加工部８から第２加工部１２への振動の伝搬を抑えるために、また第２加工部１２から第１加工部８への振動の伝搬を抑えるために、次の通りに構成されている。図１〜図３及び図５において、このベッド本体４の中間部に、具体的には、第１加工部８の第１主軸支持台２０と第２加工部１２の第２主軸支持台４５との間に、スリット状空間８０が設けられている。このスリット状空間８０は、ベッド本体４の前端から後端まで前後方向に延び、このスリット状空間８０を介して第１主軸支持台２０と第２主軸支持台４５とが離隔している。

更に、このスリット状空間８０の下方に振動抑制空間８２が設けられている。振動抑制空間８０はベッド本体４の中間部（具体的には、第１主軸支持台２０と第２主軸支持台４５との間に位置する部位）に設けられ、ベッド本体４の前後方向に延びる細長い矩形状に形成され（図３、図５参照）、ベッド本体４の上面に細長い開口８４が設けられている。このように構成されているので、第１加工部８の第１主軸部１４と第２加工部１２の第２主軸４０との間にスリット状空間８０及び振動抑制空間８２が設けられているので、ベッド本体４を介しての第１加工部８から第２加工部１２への振動の伝搬及び第２加工部１２から第１加工部８への振動の伝搬が効果的に抑えられ、その結果、第１及び第２加工部８，１２にて同時に加工を行っても振動による影響を抑えることができ、第１及び第２加工部８，１２において第１及び第２被加工物を高精度に加工することができる。

このＮＣ旋盤２では、例えば、次のように補強連結部材９０を取り付けてベッド本体４の剛性を高めることができる。図７〜図９を参照して更に説明すると、この形態では、補強連結部材９０は薄いブロック状部材から構成され、第１及び第２主軸支持台２０，４５の第１及び第２流入流路６６，６８に対応して、その内部に供給側接続流路９２（図８）が設けられ、冷却液供給タンク（図示せず）から冷却液を供給する冷却液供給流路９４がこの供給側接続流路９２に接続される。また、第１及び第２主軸支持台２０，４５の第１及び第２流出流路７０，７１に対応して、補強連結部材９０の内部に戻り側接続流路９６（図９）が設けられ、冷却液供給タンクに冷却液を戻す冷却液戻り流路９８がこの戻り側接続流路９６に接続される。

補強連結部材９０は、図７〜図９に示すように、第１加工部８側の第１主軸支持台２０と第２加工部１２側の第２主軸支持台４５との間に跨って取り付けられ、その片側部が取付ねじ９７により第１主軸支持台２０の内側部に固定され、その他側部が取付ねじ９９により第２主軸支持台４５の内側部に固定される。

このように補強連結部材９０を取り付けた状態では、第１加工部８側の第１主軸支持台２０と第２加工部１２側の第２主軸支持台４５とが補強連結部材９０を介して連結されるので、この補強連結部材９０によりベッド本体４の剛性を高めることができ、スリット状空間８０による剛性低下をこの補強連結部材９０を取り付けることにより補うことができる。

また、このように補強連結部材９０を取り付けた状態では、図８に示すように、その供給側接続流路９２の一端側が第１主軸支持台２０の第１流入流路６６に連通されるとともに、その他端側が第２主軸支持台４５の第２流入流路６８に連通され、冷却液供給タンク（図示せず）から冷却液が冷却液供給流路９４及び供給側接続流路９２を通して第１及び第２加工部８，１２の第１及び第２冷却液空間５８，６０に供給される。更に、図９に示すように、補強連結部材９０の戻り側接続流路９６の一端側が第１主軸支持台２０の第１流出流路７２に連通されるとともに、その他端側が第２主軸支持台４５の第２流出流路７１に連通され、第１及び第２下降部８，１２の第１及び第２冷却液空間５８，６０からの冷却液が補強連結部材９０の戻り側接続流路９６及び冷却液戻り流路９８を通して冷却液タンク（図示せず）に戻される。

この振動抑制空間９０には、図１０に示すように、振動伝搬を効果的に抑制するための振動抑制部材１００を充填するのが好ましい。この振動抑制部材１００としては、鋼玉、ガラス玉、樹脂玉などの球状部材、油などの液状体などを用いることができ、金属製粒状部材、セラミックス製粒状部材及び粒状の砂のいずれか又はこれらの混合物を用いるのが好ましい。金属としては、例えば鉄、ステンレス鋼などを用いることができる。金属製粒状部材及びセラミック製粒状部材の粒径は、例えば１５０〜５００μｍ程度であるのが好ましく、また粒状の砂の粒径は、例えば３０〜２００μｍ程度であるのが好ましい。尚、振動抑制空間８２内を充分に満たすように振動抑制部材１００を充填した後は、この振動抑制空間８２の開口８４を覆うようにカバー部材１０２を取り付けるのが望ましい。

このように振動抑制空間８２内に振動抑制部材１００を充填した場合、ベッド本体４の中間部を通して伝搬される振動が更に効果的に抑制され、第１加工部８（又は第２加工部１２）にて発生する振動の第２加工部１２（又は第１加工部８）への影響を更に抑えることができ、第１及び第２加工部８，１２において更に高精度の加工が可能となる。

以上、本発明に従う工作機械の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。

例えば、上述した実施形態では、補強連結部材９０に供給側接続流路９２及び戻り側接続流路９６を設けているが、補強連結部材９０に供給側接続流路９２及び戻り側接続流路９６を設けることに代えて、第１主軸支持台２０及び第２主軸支持台４５の第１及び第２流入流路６６，６８の配設部位とそれらの第１及び第２流出流路７０，７１の配設部位とを変更し、図１〜図６に示す実施形態のように、冷却液タンクからの冷却液を供給するための第１及び第２供給流路を第１及び第２流入流路６６，６８に接続するとともに、冷却液タンクに冷却液を戻すための第１及び第２戻し流路を第１及び第２流出流路７０，７１に接続するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、本発明をＮＣ旋盤に適用して説明したが、本発明はかかるＮＣ旋盤に限定されず、ベッド本体に隣接して２つの加工部、即ち第１及び第２加工部が設けられた他の工作機械にも同様に適用することができる。

２ＮＣ旋盤
４ベッド本体
８第１加工部
１２第２加工部
１４第１主軸部
１８第１工具支持部
２０第１主軸支持台
２６第１タレット装置
４０第２主軸部
４４第２工具支持部
４６第２タレット装置
５８第１冷却液空間
６０第２冷却液空間
８０スリット状空間
８２振動抑制空間
９０補強連結部材
１００振動抑制部材

Claims

一体型構造のベッド本体と、前記ベッド本体の片側部に設けられた第１加工部と、前記ベッド本体の他側部に設けられた第２加工部とを具備し、前記第１加工部は、第１主軸を支持するための第１主軸部と、第１被加工物を加工する第１加工工具を支持するための第１工具支持部とを備え、第２加工部は、第２主軸を支持するための第２主軸部と、第２被加工物を加工する第２加工工具を支持するための第２工具支持部とを備えた工作機械において、
前記第１主軸部は、前記ベッド本体の前記片側部に設けられた第１主軸支持台に取り付けられ、前記第２主軸部は、前記ベッド本体の前記他側部に設けられた第２主軸支持台に取り付けられ、前記第１主軸支持台と前記第２主軸支持台との間には、前記ベッド本体の前後方向に延びるスリット状空間が設けられているとともに、前記スリット状空間の下方に振動抑制空間が設けられていることを特徴とする工作機械。
前記ベッド本体の前記片側部の内側部に前記第１主軸支持台が配設され、その前記他側部の内側部に前記第２主軸支持台が配設され、隣接する前記第１主軸支持台と前記第２主軸支持台との間に前記ベッド本体の中間部が設けられ、前記中間部に前記スリット状空間及び前記振動抑制空間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記振動抑制空間内に振動抑制部材が充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
前記振動抑制部材は、金属製粒状部材、セラミックス製粒状部材及び粒状の砂のいずれか又はこれらの混合物から構成されていることを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
前記第１加工部の前記第１主軸支持台と前記第２加工部の前記第２主軸支持台とを連結するための補強連結部材が選択的に取り付けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の工作機械。
前記ベッド本体の前記片側部には、前記第１主軸部に対応して、冷却液を循環させるための第１冷却液空間が設けられ、また前記ベッド本体の前記他側部には、前記第２主軸部に対応して、冷却液を循環させるための第２冷却液空間が設けられ、前記補強連結部材には、前記第１及び第２冷却液空間に冷却液を供給するための冷却液供給流路が設けられているとともに、前記第１及び第２冷却液空間からの冷却液を戻すための冷却液戻り流路が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の工作機械。