JP4338797B2

JP4338797B2 - 工作機械ベッド

Info

Publication number: JP4338797B2
Application number: JP11711698A
Authority: JP
Inventors: 久保勝裕; 山口浩幸; グッドリッチマイケル
Original assignee: Matsuura Machinery Corp
Current assignee: Matsuura Machinery Corp
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2018-04-27
Also published as: JPH11300556A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物等を載置するテーブルを下方から支え、かつ該テーブルとの間における摺動によって、該テーブルの搬送を可能とする為のベッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
前記工作機械ベッドは、テーブルが摺動して移動する為の、スライドウェイ１を両側に有しており、これを下方から支持している。
【０００３】
そして、当該支持構造につき、スライドウェイ１の長手方向と直交する断面図である図７に即して説明するに、スライドウェイ１の下方から支える両側支持枠２、該両側支持枠を下方において横方向に接合する底部支持枠３を有し、しかも、スライドウェイ１の下部付け根と、底部支持枠３とを結合する一対の斜方向補強枠４を交叉しない状態にて設置し、該一対の斜方向補強枠４の上側部分を相互に横方向に接合する横方向補強枠５を設けており、しかもこれらの両側支持枠２、底部支持枠３の各長手方向表面は、何れも平面形状を呈している。
【０００４】
これらの両側支持枠２及び斜方向補強枠４に基づき、従来技術の工作機械ベッドは、通常断面方向の略中央部分に、逆転した等辺台形の空間部分を形成するような構造を呈している。
【０００５】
テーブルに、工作物等を載置して、ベッド上をスライドウェイ１を介して、摺動して移動させる場合には、必然的に垂直方向（Ｚ方向）の荷重及び水平方向（Ｘ方向）の荷重が、図７に示すような、従来の構造では、両側支持枠２、底部支持枠３及び斜方向補強枠４の何れにおいても、相当の肉圧が要求されている。
【０００６】
これは、前記の如き従来技術による構成の場合には、垂直方向の荷重及び水平方向の荷重を原因として、変位を生じ易いことを原因としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術に比し、斜方向補強枠として、肉薄かつ軽量な素材を使用しながら、充分荷重に耐え得ると共に、長手方向における曲げモーメントに対する耐久性についても、改善したことによる工作機械ベッドの構成を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する為、本発明の基本構成は、
（１）テーブルを搬送する長手方向と直交する断面方向において、テーブルが摺動する一対のスライドウェイ１を下方から支える両側の下方支持枠２、該両側の支持枠を底部において接合する底部支持枠３を有する工作機械ベッドにおいて、一方側のスライドウェイ１の下部付け根と、他方側のスライドウェイ１を支えている下方支持枠２と底部支持枠３との接合部分とを結合する一対の斜方向補強枠４を相互に交叉させた状態にて設置し、両側の下方支持枠２の一方側表面又は両側表面の上下方向に沿って凹凸面を形成し、かつ凹面及び凸面が夫々下方支持枠２の長手方向の全領域に沿って伸長していることに基づく工作機械ベッド、
（２）テーブルを搬送する長手方向と直交する断面方向において、テーブルが摺動する一対のスライドウェイ１を下方から支える両側の下方支持枠２、該両側の支持枠を底部において接合する底部支持枠３を有する工作機械ベッドにおいて、一方側のスライドウェイ１の下部付け根と、他方側のスライドウェイ１を支えている下方支持枠２と底部支持枠３との接合部分とを結合する一対の斜方向補強枠４を相互に交叉させた状態にて設置し、底部支持枠３の上側表面の左右方向に沿って凹凸面を形成し、凹面及び凸面が夫々底部支持枠３の長手方向の全領域に沿って伸長していることに基づく工作機械ベッド、
からなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は夫々、前記（１）及び（２）の基本構成を示すが、これらの図面に示すように、一対の斜方向補強枠４は、相互に交叉した状態を形成している。
【００１０】
図７に示す従来技術の場合には、長手方向の直交断面において、略倒立した等辺台形が形成されているのに対し、本発明の場合には、図１及び図２に示すように、直交断面において、下部及び両側に、夫々等辺三角形空間が形成されている。
【００１１】
一般に、三角形による支持構造は、長さ及び角度が特定している為、変形しにくいとされているが、本発明の工作機械ベッドにおいても、下方支持枠２、底部支持枠３及び斜方向補強枠４の三者によって、三角形状をなす支持構造が得られる為、荷重に対し極めて変形しにくい構造となっている。
【００１２】
逆に、図７に示す従来技術では、底部支持枠３、一対の斜方向補強枠４、上方の横方向補強枠５によって、倒立した等辺台形を形成している為、本発明の場合に比し、変形しやすい構造に該当する。
【００１３】
図３の斜視図は、前記（１）の基本構成における下方支持枠２の一方側の実施形態を示し、図４の斜視図は、前記（２）の基本構成における底部支持枠３の実施形態を示す。
【００１４】
図３からも明らかなように、下方支持枠２の一方側又は両側面は、上下方向に沿って凹凸面を形成し、これによる凹面及び凸面は、長手方向の全領域に沿って延伸している（尚、図３は、両側面に沿って凹凸面が形成されていることを示している。）。
【００１５】
図３に示すような、凹凸形状を設けた趣旨について説明するに、図５（ａ）（ｂ）に示すように、工作機械ベッドの後方端部には、主軸を収納するコラム７が、当該ベッドに接続した状態にて設けられている。
【００１６】
そして、主軸を収納したコラム７は、工作機械の重量によって、単に下方に重力を伝達するだけでなく、主軸を収納した位置如何によって、前方又は後方に傾斜しようとする応力が発生し、当該応力は、下方支持枠２を上側（図５（ａ）に示す）又は下側（図５（ｂ）に示す）に曲げようとする曲げモーメントが発生する。
【００１７】
このような場合、前記凹凸形状によって一方側又は両側に突出した部分（凸部）に対しては、突出しない部分から前記曲げモーメントが伝達され、前記突出した部分もまた、前記曲げモーメントに対向し、かつこれを支えることになる。
【００１８】
即ち、単なる平面形状の場合に比し、当該凹凸面を設けた場合には、凸部によって、より一層の長手方向における耐曲げ性能を発揮することができる。
【００１９】
そして、特に凹面及び凸面を夫々下方支持枠２の長手方向の全領域にわたって設けているので、前記の如き効率的な長手方向における耐曲げ性能による作用が顕著である。
【００２０】
同様に、図４に示すように、底部支持枠３の上側表面において、長手方向の全領域に沿って凹凸面を形成し、かつ該凹凸面を左右方向に延伸させた場合にも、前記長手方向における上側（図５（ａ）に示す）又は下側（図５（ｂ）に示す）の曲げモーメントに対し、凸部が存在する分だけ、耐曲げ性能を増大させることができる。
【００２１】
特に底部支持枠３においては、上下方向の中心位置を中心として、前記長手方向における曲げモーメントが作用するが、突出部（凸部）は、前記中心位置から最も離れた部位において前記曲げモーメントに対抗し、これを支えるが、所謂てこの原理を考慮するならば、底部支持枠３において、前記中心位置から離れた部位程、前記曲げモーメントを支える効力が大きい為、前記突出した部分は、効率的に曲げモーメントに対抗し、かつこれを支えることによって、効率的な耐曲げ性能を発揮することになる。
【００２２】
底部支持枠３において、凹面及び凸面を設ける場合においても、凹面及び凸面を夫々底部支持枠３の長手方向の全領域にわたって設けているので、前記の如き効率的な長手方向における耐曲げ性能による作用が顕著である。
【００２３】
【実施例】
実施例においては、図１、図２に示すように、一対の斜方向補強枠４の交叉する位置より上側において、斜方向補強枠４を相互に横方向補強枠５によって接合した構成を示す。
【００２４】
このような実施例の場合には、斜方向補強枠４と横方向補強枠５とによって、更にもう１個の断面三角形状が形成され、荷重に対し、より一層強固な支持構造を得ることになる。
【００２５】
特に横方向補強枠５の設置によって、水平方向（Ｘ方向）に対する耐荷重性能が向上する。
【００２６】
図１、図２に示す構成の場合と、図７に示す構成の場合とにおける、耐荷重性のテストを行った。
【００２７】
即ち、前記各構成の下方支持枠２の肉厚を２０ｍｍとし、底部支持枠３、斜方向補強枠４、横方向補強枠５の肉厚を夫々１４ｍｍとし、スライドウェイ１の上下幅を４５ｍｍとし、左右方向幅を１３０ｍｍとし、両側のスライドウェイ１の内側端部間の内側端部の水平距離を５８０ｍｍとし、底部支持枠３の左右方向幅を７６０ｍｍとし、双方の素材として、ヤング率１．３６５×１０⁵Ｎ／ｍｍ²、ポワソン比０．３１、比重７．８の素材を用い、しかも全体の長手方向の幅を２２０ｍｍとした場合、上下方向（Ｚ方向）荷重に対する変位と、横方向（Ｘ方向）荷重に対する変位の程度は、夫々図６（ａ）、（ｂ）のような相違が生じた。
【００２８】
図６（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、垂直方向（Ｚ方向）荷重に対する変位はほぼ同じであるが、水平方向（Ｘ方向）荷重に対する変位は、従来技術に比し、大幅に少なくなることが判明する。
【００２９】
即ち、実施例においては、従来技術の構成に比し、耐荷重性能が向上していることが判明する。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明は従来技術に比し、明らかに耐荷重性能及び耐曲げ性能を改善することができる。
【００３１】
従って、同一の耐荷重性能を発揮する場合には、本願発明の場合には、従来技術の構成に比し、支持枠、補強枠等の素材を、肉薄か又は軽量化することができる。
【００３２】
このように、本願発明は、従来技術に比し、様々な利点を有しており、その価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】前記（１）の基本構成を示す断面図である。
【図２】前記（２）の基本構成を示す断面図である。
【図３】前記（１）の基本構成における下方支持枠の実施形態を示す斜視図である。
【図４】前記（２）の基本構成における底部支持枠の実施形態を示す斜視図である。
【図５】後端において主軸を収納するコラムの存在によって、長手方向において曲げモーメントが発生することを説明する側面図であり、（ａ）は上側への曲げモーメントが発生する場合を示し、（ｂ）は下側への曲げモーメントが発生する場合を示す（尚Ｎは、コラムの傾斜しようとする方向を示し、Ｍは曲げモーメントを示す。）。
【図６】実施例と従来技術の構成の場合の、耐荷重性能を示すグラフであり、（ａ）は上下方向（Ｚ方向）における耐荷重性能を示しており、（ｂ）は横方向（Ｘ方向）における耐荷重性能を示している。
【図７】従来技術の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１スライドウェイ
２下方支持枠
３底部支持枠
４斜方向補強枠
５横方向補強枠
６収納室

Claims

テーブルを搬送する長手方向と直交する断面方向において、テーブルが摺動する一対のスライドウェイを下方から支える両側の下方支持枠、該両側の支持枠を底部において接合する底部支持枠を有する工作機械ベッドにおいて、一方側のスライドウェイの下部付け根と、他方側のスライドウェイを支えている下方支持枠と底部支持枠との接合部分とを結合する一対の斜方向補強枠を相互に交叉させた状態にて設置し、両側の下方支持枠の一方側表面又は両側表面の上下方向に沿って凹凸面を形成し、かつ凹面及び凸面が夫々下方支持枠の長手方向の全領域に沿って伸長していることに基づく工作機械ベッド。
テーブルを搬送する長手方向と直交する断面方向において、テーブルが摺動する一対のスライドウェイを下方から支える両側の下方支持枠、該両側の支持枠を底部において接合する底部支持枠を有する工作機械ベッドにおいて、一方側のスライドウェイの下部付け根と、他方側のスライドウェイを支えている下方支持枠と底部支持枠との接合部分とを結合する一対の斜方向補強枠を相互に交叉させた状態にて設置し、底部支持枠の上側表面の左右方向に沿って凹凸面を形成し、凹面及び凸面が夫々底部支持枠の長手方向の全領域に沿って伸長していることに基づく工作機械ベッド。
一対の斜方向補強枠を、相互に交叉している位置よりも上側において、相互に接合する横方向補強枠を設けたことを特徴とする、請求項１、２の何れか一項に記載の工作ベッド。