特許 7457100 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/01 20060101AFI20240319BHJP

   B23Q 11/10 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/01 H

B23Q11/10 E

B23Q1/01 G

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022503754

(86)(22)【出願日】2021-02-26

(86)【国際出願番号】 JP2021007416

(87)【国際公開番号】W WO2021172528

(87)【国際公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-09-14

(31)【優先権主張番号】P 2020031885

(32)【優先日】2020-02-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】遠山 雄太

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－００７７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４８０１９８６（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４８０２０３８（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９０７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１９３６６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０２８４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８５７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０３４９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０６１０９８９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２００４／０６７２２１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ １／００－２５／０６

Ｂ２３Ｑ １／００－１／７６

Ｂ２３Ｑ １１／００－１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベッドに対して第１方向に相対移動するサドルと、前記サドルに対して前記第１方向と交差する第２方向に相対移動するテーブルと、前記テーブルに対して前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に相対移動する主軸頭と、前記主軸頭を支持するコラムと、を有する工作機械であって、
前記ベッドの設置面上に設けられ、前記サドルを前記第１方向に案内する案内レールが設置される第１設置部と、前記案内レールの一端側に配置され、前記コラムが設置される第２設置部とを有する台座と、
前記ベッドの設置面に設けられ、前記第１設置部から垂れる液体を、前記第１設置部における前記第２方向の側壁の外側を経由して前記第２設置部側に流す流路と、
を備え、
前記第２設置部は、前記第１設置部における前記第２方向の側壁よりも突出する突出部を有し、
前記突出部は、上下方向の寸法が減じることなく前記第２方向に延びて前記ベッドに接続され、
前記突出部には、前記流路が通る貫通孔が形成され、
前記コラムの側部は、前記突出部の突出端上に位置する、工作機械。

【請求項2】

請求項１に記載の工作機械であって、
前記突出部は、前記ベッドにおける前記第２方向の側壁の壁面と同じ面上の壁面を有する、工作機械。

【請求項3】

請求項１または２に記載の工作機械であって、
前記ベッドの設置面から前記第２設置部の設置面までの高さは、前記ベッドの設置面から前記第１設置部の設置面までの高さよりも高い、工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具を用いて加工対象物を加工する工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許第５６３８１１２号公報には、ベッドに対して相対移動するサドルと、サドルに対して相対移動するテーブルと、テーブルに対して相対移動する主軸頭（主軸）と、主軸頭を支持するコラムとを有する工作機械が開示されている。この工作機械では、ベッドの設置面から突出する台座上にコラムが設置され、当該台座とコラムとがボルトにより接合されている（図２および図４等参照）。

【発明の概要】

【0003】

しかし、特許第５６３８１１２号公報の工作機械では、台座とコラムとの接合部分が台座よりもベッド側にはみ出ているため、コラムが設置されている台座の剛性が低下することが懸念される。

【0004】

そこで、本発明は、剛性を高め得る工作機械を提供することを目的とする。

【0005】

本発明の態様は、
ベッドに対して第１方向に相対移動するサドルと、前記サドルに対して前記第１方向と交差する第２方向に相対移動するテーブルと、前記テーブルに対して前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に相対移動する主軸頭と、前記主軸頭を支持するコラムと、を有する工作機械であって、
前記ベッドの設置面上に設けられ、前記サドルを前記第１方向に案内する案内レールが設置される第１設置部と、前記案内レールの一端側に配置され、前記コラムが設置される第２設置部とを有する台座と、
前記ベッドの設置面に設けられ、前記第１設置部から垂れる液体を、前記第１設置部における前記第２方向の側壁の外側を経由して前記第２設置部側に流す流路と、
を備え、
前記第２設置部は、前記第１設置部における前記第２方向の側壁よりも突出する突出部を有し、
前記突出部には、前記流路が通る貫通孔が形成される。

【0006】

本発明の態様によれば、第２設置部の突出部が流路の両側からコラムを支持することができ、当該コラムが設置されている台座の剛性を高めることができる。したがって、工作機械の剛性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の工作機械の構成を示す概略図である。

【図2】ベッドおよび台座を示す斜視図である。

【図3】上方から見たベッドおよび台座を示す図である。

【図4】側方から見たベッドおよび台座を示す図である。

【図5】背面側から見たベッドおよび台座を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明について、好適な実施形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

【0009】

図１は、実施形態の工作機械１０の構成を示す概略図である。工作機械１０は、工具１２を用いて、加工対象物を加工するものである。工作機械１０は、ベッド１４、サドル１６、テーブル１８、主軸頭２０およびコラム２２を有する。

【0010】

工作機械１０は、主軸頭２０の主軸２６を回転させた状態で、当該主軸２６の先端部に取り付けられる工具１２を変位させることで、テーブル１８に固定された加工対象物を加工する。工作機械１０は、工具１２を変位させる場合、加工プログラムにしたがって、ベッド１４に対して第１方向にサドル１６を相対移動し、サドル１６に対して第２方向にテーブル１８を相対移動し、テーブル１８に対して第３方向に主軸頭２０を相対移動する。

【0011】

第１方向は、工作機械１０で定義される機械座標系のＸ軸に対応するＸ方向とする。Ｘ方向の順方向（＋Ｘ方向）は前方向（前側）とし、当該順方向とは逆の逆方向（－Ｘ方向）は後方向（後側）とする。

【0012】

第２方向は、第１方向に対して面内で交差する方向であり、工作機械１０で定義される機械座標系のＹ軸に対応するＹ方向とする。Ｙ方向の順方向（＋Ｙ方向）は右方向（右側）とし、当該順方向とは逆の逆方向（－Ｙ方向）は左方向（左側）とする。

【0013】

第３方向は、第１方向および第２方向の各々に交差する方向であり、工作機械１０で定義される機械座標系のＺ軸に対応するＺ方向とする。Ｚ方向の順方向（＋Ｚ方向）は上方向（上側）とし、当該順方向とは逆の逆方向（－Ｚ方向）は下方向（下側）とする。なお、下方向は、重力が働く方向である。

【0014】

ベッド１４は、工作機械１０の土台となる部材である。ベッド１４は、地面や床等の基礎上に設けられる。ベッド１４の基礎側とは逆側の面は、物を設置するための設置面１４Ｆである。

【0015】

サドル１６は、前後方向（Ｘ方向）にサドル１６を案内する案内レール２８に対して移動可能に連結される。案内レール２８は、ベッド１４の設置面１４Ｆ上に設けられた台座３０の上面に設置され、前後方向に沿って延びている。案内レール２８の数は１つであってもよく、複数であってもよい。案内レール２８の数が複数である場合、複数の案内レール２８は互いに間隔をあけて配置される。本実施形態では、図１に示すように、一対の案内レール２８が台座３０の上面に設置されているものとする。

【0016】

サドル１６は、工作機械１０の数値制御装置に制御されるサドル駆動用のモータ（図示せず）の回転に応じて案内レール２８を移動することで、ベッド１４に対して前後方向に相対移動する。なお、サドル駆動用のモータが正回転（または負回転）した場合、サドル１６は前方向に相対移動する。一方、サドル駆動用のモータが負回転（または正回転）した場合、サドル１６は後方向に相対移動する。

【0017】

テーブル１８は、左右方向（Ｙ方向）にテーブル１８を案内する案内レール３２に対して移動可能に連結される。案内レール３２は、サドル１６の上面に設置され、左右方向に沿って延びている。案内レール３２の数は１つであってもよく、複数であってもよい。案内レール３２の数が複数である場合、複数の案内レール３２は互いに間隔をあけて配置される。本実施形態では、図１に示すように、一対の案内レール３２がサドル１６の上面に設置されているものとする。

【0018】

テーブル１８は、工作機械１０の数値制御装置に制御されるテーブル駆動用のモータ（図示せず）の回転に応じて案内レール３２を移動することで、サドル１６に対して左右方向に相対移動する。なお、テーブル駆動用のモータが正回転（または負回転）した場合、テーブル１８は右方向に相対移動する。一方、テーブル駆動用のモータが負回転（または正回転）した場合、テーブル１８は左方向に相対移動する。

【0019】

主軸頭２０は、上下方向（Ｚ方向）に主軸頭２０を案内する案内レール３４に対して移動可能に連結される。案内レール３４は、コラム２２の前面（主軸頭２０側の面）に設置され、上下方向に沿って延びている。案内レール３４の数は１つであってもよく、複数であってもよい。案内レール３４の数が複数である場合、複数の案内レール３４は互いに間隔をあけて配置される。本実施形態では、図１に示すように、一対の案内レール３４がコラム２２の前面に設置されているものとする。

【0020】

主軸頭２０は、主軸２６と、主軸２６が挿通されるハウジング３６と、ハウジング３６に対して主軸２６を回転可能に支持する軸受（図示せず）とを有する。主軸２６は、主軸頭２０の下側のテーブル１８に向かって延びており、工作機械１０の数値制御装置に制御される主軸駆動用のモータ（図示せず）の回転に応じて回転する。主軸２６の回転に連動して、当該主軸２６の先端部に取り付けられた工具１２が回転する。

【0021】

ハウジング３６は、上下方向（Ｚ方向）に延びる一対の案内レール３４および一対の駆動軸３８に対して移動可能に連結される。一対の駆動軸３８は、主軸頭２０が上下方向に相対移動するためのボールネジであり、主軸頭駆動用のモータ４０に連動して回転する。モータ４０は、コラム２２に固定された支持部材４２に取り付けられる。

【0022】

ハウジング３６は、モータ４０に連動する駆動軸３８の回転に応じて、当該駆動軸３８に螺合するナット（図示せず）を通じて駆動軸３８を移動するとともに、案内レール３４を移動する。これにより、ハウジング３６に対して回転可能に支持される主軸２６が上下方向に移動する。つまり、主軸頭２０は、モータ４０の回転に応じて案内レール３４を移動することで、テーブル１８に対して上下方向に相対移動する。なお、モータ４０が正回転（または負回転）した場合、主軸頭２０は上方向に相対移動する。一方、モータ４０が負回転（または正回転）した場合、主軸頭２０は下方向に相対移動する。

【0023】

コラム２２は、主軸頭２０を支持するものである。コラム２２は、台座３０に設置されている。コラム２２が台座３０に設置されていることで、コラム２２がベッド１４の設置面１４Ｆ上に設置されている場合に比べて、コラム２２の高さ（上下方向の長さ）が短くなる。したがって、コラム２２と台座３０との接合部分に加わる負荷を軽減することができる。

【0024】

次に、ベッド１４および台座３０に関して、図２～図５を用いて更に詳しく説明する。台座３０は、第１設置部５０と第２設置部５２とを有する。第１設置部５０は、台座３０のうち、案内レール２８が設置される部分であり、ベッド１４の左右方向の概ね中央に配置される。第２設置部５２は、台座３０のうち、コラム２２が設置される部分であり、第１設置部５０に設置される案内レール２８の一端側（後端側）に配置される。

【0025】

第２設置部５２は、第１設置部５０の左右方向における各々の側壁よりも突出する突出部５２Ｘを有する。第１設置部５０の右側の側壁よりも突出する突出部５２Ｘは、ベッド１４における右側の側壁の壁面と同じ面上の壁面を有する（図２および図５参照）。一方、第１設置部５０の左側の側壁よりも突出する突出部５２Ｘは、ベッド１４における左側の側壁の壁面と同じ面上の壁面を有する（図２および図５参照）。これにより、左右方向の各突出部５２Ｘの側壁がベッド１４における左右方向の側壁の壁面よりも外側または内側に位置する場合に比べて、台座３０の剛性を高めることができる。

【0026】

ベッド１４の設置面１４Ｆから第２設置部５２の設置面Ｆ２までの高さＨ２は、ベッド１４の設置面１４Ｆから第１設置部５０の設置面Ｆ１までの高さＨ１よりも高い（図４参照）。これにより、第２設置部５２の高さＨ２が第１設置部５０の高さＨ１と同じである場合に比べて、コラム２２の高さ（上下方向の長さ）が短くなる。したがって、コラム２２と第２設置部５２との接合部分に加わる負荷を軽減することができる。

【0027】

台座３０が設けられるベッド１４の設置面１４Ｆには、第１設置部５０から垂れる流体を流す流路５４が設けられる。流体は、案内レール２８とサドル１６（図１）の間に油軸受が形成される場合、第１設置部５０から垂れる流体には油が含まれる。加工時に加工対象物に対して切削液が噴き付けられる場合、第１設置部５０から垂れる流体には切削液が含まれる。

【0028】

流路５４は、第１設置部５０の左右方向における各々の側壁の外側を経由して第２設置部５２側（後側）に流体を流す。流路５４は、ベッド１４の設置面１４Ｆを前側から後側に向かって傾斜させたものであってもよく、ベッド１４の設置面１４Ｆに形成された溝であってもよく、当該溝に嵌合する部材であってもよい。なお、図２～図５の各々には、ベッド１４の設置面１４Ｆを前側から後側に向かって傾斜させた流路５４が例示されている。

【0029】

ベッド１４の設置面１４Ｆを前側から後側に向かって傾斜させた流路５４を採用する場合、ベッド１４の設置面１４Ｆの前側、左側および右側を囲う囲繞部５６が形成される。囲繞部５６は、ベッド１４の設置面１４Ｆの前側の縁に沿って設けられた前壁５６Ａと、当該設置面１４Ｆの右側の縁に沿って設けられた右壁５６Ｂと、当該設置面１４Ｆの左側の縁に沿って設けられた左壁５６Ｃとを有する。右壁５６Ｂおよび左壁５６Ｃの前端は前壁５６Ａと繋がり、当該右壁５６Ｂおよび左壁５６Ｃの後端は突出部５２Ｘと繋がっている。

【0030】

左右方向の各突出部５２Ｘには、流路５４が通る貫通孔ＨＬが形成されている（図２、図４および図５参照）。これにより、第２設置部５２の突出部５２Ｘが流路５４の両側からコラム２２を支持することができ、当該コラム２２が設置されている台座３０の剛性を高めることができる。なお、貫通孔ＨＬが前後方向に沿って突出部５２Ｘを貫通している場合、例えば蛇行する場合等のように貫通孔ＨＬが前後方向に沿って貫通していない場合に比べて、単位体積あたりの突出部５２Ｘの占有量を大きくすることができる。したがって、貫通孔ＨＬが前後方向に沿って突出部５２Ｘを貫通している場合には、台座３０の剛性をより高めることができる。

【0031】

〔発明〕
上記の実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。

【0032】

本発明は、ベッド（１４）に対して第１方向に相対移動するサドル（１６）と、サドル（１６）に対して第１方向と交差する第２方向に相対移動するテーブル（１８）と、テーブル（１８）に対して第１方向および第２方向と交差する第３方向に相対移動する主軸頭（２０）と、主軸頭（２０）を支持するコラム（２２）と、を有する工作機械（１０）である。工作機械（１０）は、ベッド（１４）の設置面（１４Ｆ）上に設けられ、サドル（１６）を第１方向に案内する案内レール（２８）が設置される第１設置部（５０）と、案内レール（２８）の一端側に配置され、コラム（２２）が設置される第２設置部（５２）とを有する台座（３０）と、ベッド（１４）の設置面（１４Ｆ）に設けられ、第１設置部（５０）から垂れる液体を、第１設置部（５０）における第２方向の側壁の外側を経由して第２設置部（５２）側に流す流路（５４）と、を備える。第２設置部（５２）は、第１設置部（５０）における第２方向の側壁よりも突出する突出部（５２Ｘ）を有し、突出部（５２Ｘ）には、流路（５４）が通る貫通孔（ＨＬ）が形成される。

【0033】

これにより、第２設置部（５２）の突出部（５２Ｘ）が流路（５４）の両側からコラム（２２）を支持することができ、当該コラム（２２）が設置されている台座（３０）の剛性を高めることができる。したがって、工作機械（１０）の剛性を高めることができる。

【0034】

突出部（５２Ｘ）は、ベッド（１４）における第２方向の側壁の壁面と同じ面上の壁面を有してもよい。これにより、突出部（５２Ｘ）の第２方向の側壁がベッド（１４）における左右方向の側壁の壁面よりも外側または内側に位置する場合に比べて、台座（３０）の剛性を高めることができる。

【0035】

ベッド（１４）の設置面（１４Ｆ）から第２設置部（５２）の設置面（Ｆ２）までの高さ（Ｈ２）は、ベッド（１４）の設置面（１４Ｆ）から第１設置部（５０）の設置面（Ｆ１）までの高さ（Ｈ１）よりも高くてもよい。これにより、第２設置部（５２）の高さ（Ｈ２）が第１設置部（５０）の高さ（Ｈ１）と同じである場合に比べて、コラム（２２）の高さを短くすることができる。したがって、コラム（２２）と第２設置部（５２）との接合部分に加わる負荷を軽減することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】