WO2001002132A1 - Machine-outil - Google Patents

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    • Y10T483/00Tool changing
    • Y10T483/17Tool changing including machine tool or component

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool using concrete as a part of a component member
  • a machine tool that achieves a reduction in the length of the first and second saddles and columns in the main shaft direction (front-rear direction) and a higher feed speed of the main shaft head in the front-rear direction.
  • the first saddle is guided vertically movably on this column
  • the second saddle is guided horizontally movably on the first saddle
  • the main spindle head is guided on the second saddle. It is known that the guide is guided so as to be movable in the front-rear direction (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-365559).
  • the first saddle and the second saddle of the above machine tools are generally formed of a solid material, and the spindle head supported by these saddles may vibrate during the machining so as to affect the machining accuracy. .
  • An object of the present invention is to provide a machine tool capable of performing high-precision machining by reasonably suppressing vibration of a spindle head or the like. Disclosure of the invention
  • a column is fixedly provided on a bed, and a first saddle having a rectangular frame having a rectangular cross section is provided on the column so as to be movable in a vertical direction.
  • a second saddle of a square frame smaller than the square frame is movable in the left-right direction, and is fixed to the square frame rear surface of the second saddle.
  • a horizontal guide frame is attached, and a rail member is laid on the square frame of the first saddle, the vertical prism and the horizontal guide frame of the second saddle, and the square frame of the first saddle and / or Two saddle square
  • the concrete inside the frame or horizontal guide frame is sealed and filled as appropriate to form a vibration damping structure. According to this, the first saddle and the second saddle are less likely to vibrate, and the spindle head, etc. are less likely to vibrate. .
  • the present invention is as follows.
  • the square frame of the first saddle is formed as a single prism assembly, and at least the upper and lower prisms are sealed and filled with concrete. According to this, an effective vibration damping action can be achieved with a concrete having a small first saddle.
  • the horizontal guide frame of the second saddle is formed as a single prism having a structure separate from the rectangular frame, and the concrete is hermetically sealed in the prism frame. According to this, an effective vibration damping action can be achieved with a concrete having a small amount of the second saddle, and it can greatly contribute to suppressing the vibration of the spindle head.
  • FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a feature of a machine tool according to the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the feature
  • FIG. 3 is a side view of the feature
  • FIG. FIGS. 5 and 5 are a part of the characteristic portion, wherein A is a perspective view showing a first saddle, and B is a perspective view showing a second saddle.
  • a machine tool includes a bed 1 forming a lowermost portion, and a column fixed to an upper surface of the bed 1. 2.
  • a first saddle 4 guided vertically slidably through a pair of vertical guide rails 3, 3 fixed to the front of the column 2, and fixed to the front of the saddle 4.
  • a second saddle 6, which is slidably displaceable in the left-right direction f2 through a pair of left-right rail members 5, 5 provided, and a pair of front-rear rails fixed to the second saddle 6. It comprises a spindle head 8 and the like, which are guided via members 7, 7 so as to be freely slidable in the front-rear direction f3.
  • the bed 1 is formed of a steel plate in a box shape, and has support members 9 and 9 for fixing a work table (not shown) fixed to the upper surface in front of the column 2.
  • a drop hole 10 is formed at the center of the bed 1 for dropping cutting chips and cutting fluid to a specific location.
  • the column 2 has a pair of left and right vertical parts 2a, 2a and a pair of upper and lower horizontal parts 2b, 2c, and has a square frame body in which a relatively large front-rear square hole a is formed at the center.
  • a motor base 2d is formed in the upper horizontal portion 2b, and a servo motor 11 for vertically driving the first saddle 4 is fixed to the motor base 2d.
  • the first saddle 4 is composed of a pair of right and left vertical rectangular single-sided prisms 4a, 4a and a pair of upper and lower rectangular single-sided rectangular single-sided prisms 4b , 4c, a relatively large front-rear square hole b is formed in the center, and a vertical square frame made of steel plate is formed so as to fit in the front surface of the column 2. Then, the fitting member 12 guided by the rail members 3, 3 is fixed to the rear surface of the square frame, and the second saddle 6 is guided to the front of the upper and lower horizontal prisms 4b, 4c.
  • a pair of rail members 5 and 5 are fixed, and an inverted U-shaped bracket 13 as viewed from the front is fixed to the rear surface of the upper lateral prism 4 b and a nut 14 is attached to the top of the bracket 13. Is fixed.
  • the single prisms 4a, 4b, 4c include those formed by integrating a plurality of prism members having a rectangular cross section or the like.
  • each of the horizontal prisms 4b and 4c is filled with a concrete k and sealed in an airtight manner. It is optional to enclose the concrete k in the vertical prisms 4a and 4a as well.
  • concrete k is in a broad sense including cement concrete, mortar, cement paste, plastic concrete, asphalt concrete, and the like.
  • the filling of the concrete k may be performed over the entire length of each of the prisms 4a, 4b, and 4c, or may be performed on a partial length thereof. Fill the entire section of 4b, 4c.
  • the concrete k filled in the prisms 4 b and 4 c effectively increases the rigidity and mass of the square frame, which is the main body of the first saddle 4, and is sealed in an airtight manner, so that the moisture By preventing evaporation, secular change due to contact with air is prevented.
  • a longitudinal screw shaft 15 coupled to the output shaft of the servomotor 11 is screwed into the nut body 14, and the second saddle 6 is driven left and right on the upper surface of the upper horizontal frame member 4b.
  • a servo motor 16 for the servo motor 16 is provided on a pair of reinforcing plates 17 and 17 shown in FIG. 5A fixed to the upper surface of the horizontal frame member 4b. Bearing members 19a and 19b that rotatably support the lateral screw shaft 18 are fixed.
  • the second saddle 6 is formed with a square hole c at the center thereof in a front-rear direction enough to insert the spindle head 8 and is small enough to fit in the front of the first saddle 4.
  • a pair of left and right horizontal guide frames 6b, 6b made of a steel tubular member are fixed to the rear surface of the rectangular frame 6a in the front-rear direction.
  • a plurality of fitting members 20 guided by the rail members 5, 5 are fixed, and a front-rear rail member 7 is fixed on the upper surface of each horizontal guide frame 6b, and a pair of horizontal guide frames 6b, 6b Are connected by a horizontal flat steel plate 21.
  • each of the horizontal guide frames 6b, 6b is filled with a concrete k having the same meaning as described above, and is sealed in an airtight manner.
  • the filling of the concrete k may be performed on the entire length of each horizontal guide frame 6b, 6b, or may be performed on a partial length.
  • each horizontal guide frame 6b, 6b material effectively reduces the rigidity and mass around the horizontal guide frame 6b, 6b, which is particularly susceptible to vibration under the weight of the spindle head 8. As described above, moisture is prevented from evaporating as in the previous case, and aging due to contact with air is prevented.
  • An overhanging member 23 is provided on one side of the upper side of the rectangular frame 6a on the upper side of the laterally-oriented prism 22 so as to extend obliquely rearward and upward, and an open ring-shaped nut is held at the tip of the overhanging member 23.
  • the member 24 is fixed. Hold the nut holding member 24
  • the lateral screw shaft 18 is screwed into the nut 25.
  • a vertical support plate 26 is fixed between the rear ends of the left and right horizontal guide frames 6b and 6b, and the main shaft head 8 is driven and displaced in the front-rear direction f3 on the rear surface of the support plate 26.
  • Servo motor 27 is fixed.
  • the main shaft head 8 includes a head frame 29 rotatably supporting a front-rear-facing main shaft 28, and a drive motor (not shown) for rotating the main shaft 28 inside the head frame 29.
  • a plurality of fitting members 30 guided by the rail member 7 are provided on the lower surface of the head frame 29.
  • a screw nut mechanism (not shown) is formed between the head frame 29 and the servomotor 27 so as to move the head frame 29 back and forth by the rotation of the servomotor 27. ing.
  • a tool magazine containing a large number of tools or a tool magazine is received.
  • the tool can be removed from the tip of the spindle 28 and returned to the tool magazine, An enclosure for covering the entire upper structure is provided as necessary.
  • the first saddle 4 is made harder to vibrate due to the increased rigidity and mass due to the concrete k filled inside, which suppresses the vibration of the second saddle 6 and the spindle head 8, etc. And enables high-precision machining. Also the first The fact that the main body of the saddle 4 is a square frame makes it possible to mount the spindle head 8 inside the square hole b, and contributes to making the entire machine tool compact, and As the vertical length supported by column 2 increases, the front support of column 2 becomes stable.
  • the horizontal guide frames 6b and 6b of the second saddle 6 are made to be harder to vibrate due to the increased rigidity and mass similarly to the case of the first saddle 4 due to the concrete k filled inside. This directly suppresses the vibration of the spindle head 8 and enables high-precision machining.
  • the second saddle 6 is formed by the square frame 6a and the horizontal guide frames 6b, 6b makes it possible to dispose the spindle head 8 in the square hole c of the square frame 6a.
  • the spindle head 8 can be compactly assembled and the guided length of the spindle head 8 in the front-rear direction f3 is increased, so that the spindle head 8 against the moment in the front-rear direction f3 is increased. This makes it possible to increase the stability of the head 8 and to increase the range of movement of the spindle head 8 in the front-rear direction f3.
  • the first saddle and / or the second saddle are increased in rigidity and mass in a concrete form, making it difficult to vibrate, so that the vibration of the spindle head is effectively suppressed. It is also possible to suppress the propagation of this vibration to the column, which enables high-precision machining.
  • the rigidity and mass of the first saddle can be increased and the vibration of the spindle head and the like can be suppressed with a small amount of concrete.

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Description

明 細 書 工作機械 技術分野
この発明は、 構成部材の一部にコンクリートを使用した工作機械に関する
背景技術
第一及び第二サドルやコラムの主軸方向 (前後方向) 長さの短縮化と、 主 軸へッ ドの前後方向の送り速度の高速化とを実現させた工作機械であって、 主軸方向ベッ ドにコラムを固設し、 このコラムに第一サドルを上下方向の移 動可能に案内させ、 第一サドルに第二サドルを横方向の移動可能に案内させ 、 第二サドルに主軸へッ ドを前後方向の移動可能に案内させたものは知られ ている (特開平 4一 3 6 5 5 2 9号公報参照) 。
上記工作機械の第一サドルや第二サドルは一般に铸物で形成されており、 これらサドルに支持された主軸ヘッ ドが、 工作中に、 工作精度に影響を及ぼ す程に振動することがある。
本発明は、 主軸へッ ド等の振動を合理的に抑制して高精度の加工が行える ものとした工作機械を提供することを目的とする。 発明の開示
上記目的を達成するため、 本発明では、 ベッ ドにコラムを固設し、 このコ ラムに断面方形の四角枠体となした第一サドルを上下方向の移動可能になさ しめると共に、 該第一サドル内に上記四角枠体より大きさの小なる四角枠体 の第二サドルを左右方向の移動可能で且つ該第二サドルの四角枠体背面部に 対し、 これを直交する状態に一定長の水平誘導枠を取付けたものとなし、 ま た第一サドルの四角枠体上下角柱体及び第二サドルの水平誘導枠上にレール 部材を敷設するほか、 上記第一サドルの四角枠体及び又は第二サドルの四角 枠体内や水平誘導枠内に適宜コンクリートを密封充填して制振構造体となす これによれば、 第一サドル及び第二サドルが振動し難くなつて、 主軸へッ ド等が振動し難くなる。
この発明は具体的には次のようになす。
即ち、 第一サドルの四角枠体を単一角柱体の組付構造となし、 少なく とも 上下角柱体内にコンク リー トを密封充填する。 これによれば、 第一サドルが 少ないコンク リートで有効な制振作用を奏するものとなる。
また、 第二サドルの水平誘導枠を四角枠体とは別体の単一角柱体の構造と なし、 該角柱枠体内にコンク リートを密封充填する。 これによれば、 第二サ ドルが少ないコンク リー トで有効な制振作用を奏すると共に特に主軸へッ ド の振動を抑制する上で大きく寄与するものとなる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る工作機械の特徴部の一実施例を示す斜視図、 図 2は 前記特徴部の正面図、 図 3は前記特徴部の側面図、 図 4は前記特徴部の平面 図、 図 5は、 前記特徴部の一部で、 Aは第一サドルを示す斜視図で、 Bは第 ニサドルを示す斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する 本実施例の工作機械は、 最下部を形成してなるベッ ド 1、 このベッ ド 1上 面に固定されたコラム 2、 このコラム 2の前面に固設された上下向きの一対 のガイ ドレール 3、 3を介して上下方向 f 1の摺動変位自在に案内される第 一サドル 4、 このサドル 4の前面に固設された左右向きの一対のレール部材 5、 5を介して左右方向 f 2の摺動変位自在に案内される第二サドル 6、 こ の第二サドル 6に固設された一対の前後向きレール部材 7、 7を介して前後 方向 f 3の摺動変位自在に案内される主軸へッ ド 8等を備えてなる。 上記各部の構造について説明すると、 次の通りである。
即ち、 ベッ ド 1は鋼板で箱形に形成され、 コラム 2よりも前側の上面に、 図示しない工作台を固定するための支持部材 9、 9を固着されたものとなさ れている。 ベッ ド 1の中央には切削屑や切削液を特定箇所へ落下させるため の落下孔 1 0が形成されている。
コラム 2は左右一対の縦向き部 2 a、 2 aと上下一対の横向き部 2 b、 2 cとを有し、 中心部に比較的大きな前後向きの四角孔 aを形成された四角枠 体を主体となすと共に、 上側の横向き部 2 bにモータ台 2 dを形成し、 この モータ台 2 dに第一サドル 4を上下駆動するためのサーボモータ 1 1を固定 したものとなされている。
第一サドル 4は、 図 5 A等に示すように、 左右一対からなる断面四角形の 各縦向き単一角柱体 4 a、 4 aと上下一対からなる断面四角形の各横向き単 一角柱体 4 b、 4 cとを有し且つ、 中心部に比較的大きな前後向きの四角孔 bを形成され且つ、 コラム 2の前面に収まる程度の大きさとなされてなる鋼 板製の縦向き四角枠体を形成し、 この四角枠体の後面に前記レール部材 3、 3に案内される嵌合部材 1 2を固定すると共に上下の横向き角柱体 4 b、 4 cの前面に第二サドル 6を案内するための一対のレール部材 5、 5を固定し 、 また上側の横向き角柱体 4 bの後面に前面視逆 U形のブラケッ ト 1 3を固 着すると共にこのブラケッ ト 1 3の頂部にナッ ト体 1 4を固定したものとな されている。 このさい、 単一角柱体 4 a、 4 b、 4 cには断面四角形等の角 柱部材の複数本を一体化して形成したものも含む。
上記横向き角柱体 4 b、 4 cの各々の内方にはコンクリ一ト kが充填され 気密状に封じ込まれた状態となされている。 縦向き角柱体 4 a、 4 aにも同 様にコンクリート kを封じ込めることは任意である。 ここに、 コンクリート kとはセメン ト コンク リー ト、 モルタル、 セメン トペース ト、 プラスチッ ク コンク リート、 アスファルト コンク リート等を含めた広義のものである。 ま た、 コンク リート kの充填は各角柱体 4 a、 4 b、 4 cの全長に行っても、 或いはその部分長に行ってもよいが、 何れにしても充填個所では角柱体 4 a 、 4 b、 4 cの断面全体に充満させるようにする。 各角柱体 4 b、 4 c内に充填されたコンクリート kは第一サドル 4の主体 である四角枠体の剛性や質量を効果的に増大させると共に、 気密状に封じ込 まれるため、 水分の蒸発を阻止される等して、 空気との接触による経年変化 を防止される。
またナッ ト体 1 4には前記サーボモータ 1 1の出力軸に結合された縱向き ネジ軸 1 5を螺入させ、 また上側の横向き枠部材 4 bの上面に第二サドル 6 を左右駆動するためのサーポモータ 1 6を設け、 また横向き枠部材 4 bの上 面に固着された図 5 Aに示す一対の補強板 1 7、 1 7上に、 前記サーボモー タ 1 6の出力軸に結合された横向きネジ軸 1 8を回転自在に支持するものと した軸受部材 1 9 a、 1 9 bを固定している。
第二サドル 6は、 図 5 B等に示すように、 中心部に主軸ヘッ ド 8が挿入さ れる程度の前後向きの四角孔 cを形成され且つ、 第一サドル 4の前面に収ま る程度の大きさとなされた縦向き四角枠体 6 aを備え、 この四角枠体 6 aの 後面に鋼板製の四角筒部材からなる左右一対の水平誘導枠 6 b、 6 bを前後 向きに固着すると共に前記レール部材 5、 5に案内される複数の嵌合部材 2 0を固定され、 また各水平誘導枠 6 bの上面に前後向きレール部材 7を固設 すると共に一対の水平誘導枠 6 b、 6 bの側面間を水平な平鋼板 2 1で結合 させたものとなされている。
上記の各水平誘導枠 6 b、 6 bの内方には先と同様な意味のコンクリ一ト kが充填され気密状に封じ込まれた状態となされている。 このコンク リート kの充填は各水平誘導枠 6 b、 6 bの全長に行っても、 或いは部分長に行つ てもよい。
各水平誘導枠 6 b、 6 b材内に充填されたコンク リート kは、 特に主軸へ ッ ド 8の重量を受けて振動し易い水平誘導枠 6 b、 6 b周辺の剛性や質量を 効果的に増大させ、 また気密状に封じ込まれるため、 先と同様に、 水分の蒸 発を阻止される等して、 空気との接触による経年変化を防止される。
上記四角枠体 6 aの上側の横向き角柱体 2 2の一側の上面には斜め後上方 へ向かう張出し部材 2 3が設けてあり、 この張出し部材 2 3の先端に開放環 形のナツ ト保持部材 2 4を固定させている。 ナッ ト保持部材 2 4に保持させ たナツ ト体 2 5には上記横向きネジ軸 1 8が螺入されている。 さらに左右の 水平誘導枠 6 b、 6 bの後端間には縱向き支持板 2 6を固着し、 この支持板 2 6の後面に主軸へッ ド 8を前後方向 f 3へ駆動変位させるためのサーボモ —タ 2 7が固定されている。
主軸へッ ド 8は前後向きの主軸 2 8を回転自在に支持したヘッ ドフ レーム 2 9を備え、 このヘッ ドフ レーム 2 9の内方に主軸 2 8を回転駆動するため の図示しない駆動モータを設け、 またへッ ドフ レーム 2 9の下面に前記レー ル部材 7に案内される複数の嵌合部材 3 0を設けたものとなされている。 へッ ドフレーム 2 9と前記サーボモータ 2 7との間には、 このサ一ボモ一 タ 2 7の回転によりヘッ ドフ レーム 2 9を前後移動させるものとした図示し ないネジナツ ト機構が形成されている。
上記した特徴部を基礎としてマシニングセンタを形成するには、 さらに次 のような図示しない構成を付加するのであって、 即ち、 多数の工具を収納さ せた工具マガジンや、 工具マガジンの工具を受け取って主軸 2 8の先端に嵌 挿したり、 或いはこれとは逆に主軸 2 8の先端から工具を抜き取って工具マ ガジンに戻すように作動するものとした自動工具交換装置を設けるほか、 ベ ッ ド 1上部の構造物の全体を覆うための囲壁を必要に応じて設ける。
次に上記のように構成した工作機械の特徴部の作動を説明すると、 サーボ モータ 1 1が回転されることにより、 第一サドル 4が上下方向 f 1へ駆動変 位され、 またサーボモータ 1 6が回転されることにより、 第二サドル 6が左 右方向 f 2へ駆動変位され、 またサ一ボモータ 2 7が回転されることにより 、 主軸ヘッ ド 8が前後方向 f 3へ駆動変位されるのであり、 これにより主軸 2 8は三軸方向の任意位置へ向けて移動されるものとなる。
このような主軸 2 8の変位と、 主軸 2 8の先端に嵌着された工具の駆動モ ータによる回転作動とにより、 図示しない工作台上に固定されたワークの加 ェが可能となる。
第一サドル 4はこれの内方に充填されたコンク リート kにより剛性や質量 を大きくなされて振動し難いものとなされており、 このことが第二サドル 6 や主軸ヘッ ド 8等の振動を抑制して高精度の加工を可能となす。 また、 第一 サドル 4の主体が四角枠体であることは、 これの四角孔 bの内方に主軸へッ ド 8を組み付けることを可能となして工作機械の全体をコンパク トとなす上 で寄与し、 またコラム 2により支持される上下長さが大きくなつてコラム 2 の前面による支持を安定的となす。
また第二サドル 6の水平誘導枠 6 b、 6 bはこれの内方に充填されたコン クリート kにより第一サドル 4の場合と同様に剛性や質量を大きく なされて 振動し難いものとなされており、 このことが主軸へッ ド 8の振動を直接に抑 制して高精度の加工を可能となす。
第二サドル 6を四角枠体 6 aと水平誘導枠 6 b、 6 bとで形成したことは 、 四角枠体 6 aの四角孔 c内に主軸ヘッ ド 8を位匱させることを可能となし て主軸へッ ド 8のコンパク トな組付けを可能になすと共に、 主軸へッ ド 8の 前後方向 f 3の被案内長さを大きく して、 前後方向 f 3のモーメントに対す る主軸へッ ド 8の安定性を大きく したり、 主軸へッ ド 8の前後方向 f 3の移 動範囲を大きくすること可能となす。
さらに水平誘導枠 6 b、 6 bのみにコンク リート kを充填することは、 少 ない量のコンクリート kで第二サドル 6の必要な剛性や質量を得ることを可 能となし、 またレール部材 7毎に水平誘導枠 6 bを形成し、 この水平誘導枠 6 b内にコンク リート kを充填することは、 第二サドル 6の剛性や質量を一 層合理的に得ることを可能となすのである。 産業上の利用可能性
以上の如く構成した本発明によれば、 次のような効果が得られる。
即ち、 請求項 1 に記載したものによれば、 第一サドル及び又は第二サドル がコンク リートで剛性や質量を増大されて振動し難いものとなるため、 主軸 ヘッ ドの振動を効果的に抑制でき、 またこの振動がコラムに伝播するのを抑 制することができるのであり、 これにより高精度の工作が可能となる。 請求項 2に記載したものによれば、 少ないコンク リー トで、 第一サドルの 剛性や質量を増大させ主軸へッ ド等の振動を抑制することができる。
請求項 3に記載したものによれば、 少ないコンクリートで、 第二サドルの 剛性や質量を増大させ主軸へッ ド等の振動を抑制することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. ベッ ド (1 ) にコラム (2) を固設し、 このコラムに断面方形の四角枠 体となした第一サドル (4) を上下 ( f 1 ) 方向の移動可能になさ しめると 共に、 該第一サドル内に上記四角枠体より大きさの小なる四角枠体 (6 a) の第二サドル (6) を左右 (f 2) 方向の移動可能で且つ該第二サドルの四 角枠体 (6 a) 背面部に対し、 これを直交する状態に一定長の水平誘導枠 ( 6 b) を取付けたものとなし、 また第一サドルの四角枠体上下角柱体 (4 b 、 4 c) 及び第二サドルの水平誘導枠上にレール部材 (5、 7) を敷設する ほか、 上記第一サドル (4) の四角枠体及び又は第二サドルの四角枠体 (6 a) 内や水平誘導枠 (6 b) 内に適宜コンク リート (k) を密封充填して制 振構造体となすことを特徴とした工作機械。
2. 第一サドル (4) の四角枠体を単一角柱体 (4 a、 4 b、 4 c) の組付 構造となし、 少なく とも上下角柱体 (4 b、 4 c) 内にコンク リー ト (k) を密封充填したことを特徴とする請求項 1記載の工作機械。
3. 第二サドル (6) の水平誘導枠 (6 b) を四角枠体 (6 a) とは別体の 単一角柱体の構造となし、 該角柱枠体内にコンク リート (k) を密封充填し たことを特徴とする請求項 2記載の工作機械。
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