工作機械のベッド構造
【課題】 加工時に発生する熱による変形を著しく抑えて高精度の加工を行うことができる工作機械のベッド構造を提供すること。
【解決手段】 主軸を備えた主軸ユニット４及びスライド台３８を備えたスライド台ユニット６を支持するためのベッド本体２を備えた工作機械のベッド構造。ベッド本体２は、主軸ユニット４を支持する第１部分８と、スライド台ユニット６を支持する第２部分１０と、これらを接続する中間部分１２とから構成され、中間部分１２が中間パイプフレーム構造１４から構成されている。この中間パイプフレーム構造１４には、ベッド本体２に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられる。また、ベッド本体２に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられる。
【解決手段】 主軸を備えた主軸ユニット４及びスライド台３８を備えたスライド台ユニット６を支持するためのベッド本体２を備えた工作機械のベッド構造。ベッド本体２は、主軸ユニット４を支持する第１部分８と、スライド台ユニット６を支持する第２部分１０と、これらを接続する中間部分１２とから構成され、中間部分１２が中間パイプフレーム構造１４から構成されている。この中間パイプフレーム構造１４には、ベッド本体２に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられる。また、ベッド本体２に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣ旋盤などの工作機械のベッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械として代表的なＮＣ旋盤においては、主軸部及び刃物台などを支持するベッド本体は、鋳物による鋳物構造か、板溶接による板金構造が一般的である。近年のＮＣ旋盤などの分野においては、高速加工の要求に伴うスライド移動物の高速化のための剛性向上のために、また高精度加工の要求に伴う振動対策、熱変形対策などのために、ベッド本体の鋳物構造（又は板金構造）に補強用リブを設けたり、ベッド本体の板厚を厚くしたりし、ベッド本体が大型化、大重量化する傾向にある。
【０００３】
一方、ＮＣ旋盤などの分野では、設置面積を小さくするなどのために小型化の要求も高まっており、高剛性を確保しながらベッド本体を小型化、軽量化するための条件を満足するには相反することとなり、これらの問題を全て解消することは難しい。
【０００４】
そこで、このような問題を解消する一つの手段として、機械本体をフレーム構造とした工作機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この工作機械では、機械本体が八面体状のフレーム構造から構成され、このフレーム構造のベース部分にテーブルが設けられ、このテーブルに加工すべきワークピースが取り付けられる、また、フレーム構造には複数の伸縮可能なストラットが装着され、これらストラットにストラットサポートが支持され、このストラットサポートに切削工具などの加工工具が取り付けられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９０６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した工作機械では、機械本体がフレーム構造であるので、軽量化などを達成することができるが、高精度加工の要求に伴う振動、熱変形などに対しては充分な対策が施されておらず、これらの対策についての更なる改良が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、加工時に発生する熱による変形を著しく抑えて高精度の加工を行うことができる工作機械のベッド構造を提供することである。
本発明の他の目的は、加工時に発生する振動の影響を著しく少なくして高精度の加工を行うことができる工作機械のベッド構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の工作機械のベッド構造は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分と、前記第１部分及び第２部分を接続する中間部分とから構成され、少なくとも前記中間部分が中間パイプフレーム構造から構成され、前記中間パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４つの上連結部ブロックに矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４つの下連結ブロックに矩形状に連結した下フレームと、前記上フレームの各連結ブロックと前記下フレームの各連結ブロックを接続する４本の接続パイプとから構成され、少なくとも前記上フレームに前記熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造の前記上フレームの前記上連結パイプ、前記下フレームの前記下連結パイプ及び前記接続パイプは、液体が密封された中空パイプから構成され、前記上フレームにおける前記主軸ユニット及び前記スライド台ユニットに対向する一対の特定上連結パイプは軸方向中央部が更に密封されており、また前記熱変形補正手段は４つの加熱・冷却手段から構成されており、前記一対の特定上連結パイプの片側部及び他側部に対応して前記加熱・冷却手段が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の工作機械のベッド構造は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分と、前記第１部分及び第２部分を接続する中間部分とから構成され、少なくとも前記中間部分が中間パイプフレーム構造から構成され、前記中間パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４つの上連結部ブロックに矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４つの下連結ブロックに矩形状に連結した下フレームと、前記上フレームの各連結ブロックと前記下フレームの各連結ブロックを接続する４本の接続パイプとから構成され、少なくとも前記上フレームに前記振動抑制手段が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造の前記上フレームの前記上連結パイプ、前記下フレームの前記下連結パイプ及び前記接続パイプは、液体が密封された中空パイプから構成され、また前記振動抑制手段は４つの加振手段から構成され、２つの加振手段は前記上フレームにおける前記主軸ユニット及び前記スライド台ユニット方向に対向する一対の特定上連結パイプの一端部及び他端部に設けられ、残りの二つの加振手段は残りの対向する一対の上連結パイプの一端部及び他端部に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造に関連して、更に、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項８に記載の工作機械のベッド構造では、前記ベッド本体の前記第１部分は第１パイプフレーム構造から構成され、前記第１パイプフレーム構造は複数の連結ブロック及び複数の連結パイプを直方体状に連結することによって構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項９に記載の工作機械のベッド構造では、前記ベッド本体の前記第２部分は第２パイプフレーム構造から構成され、前記第２パイプフレーム構造は複数の連結ブロック及び複数の連結パイプを直方体状に連結することによって構成されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項１０に記載の工作機械のベッド構造では、前記主軸ユニットは、前記ベッド本体の前記第１部分に取り付けられた主軸支持部と、前記主軸を回転自在に支持する主軸部とを備え、前記主軸部が第１スライド機構を介して前記主軸支持部に前記主軸の軸線方向である第１方向に移動自在に支持され、また前記スライド台ユニットは、前記ベッド本体の前記第２部分に取り付けられたスライド台支持部と、前記スライド台を備えたスライド台部とを備え、前記スライド台部が第２支持機構を介して前記スライド支持部に前記第１方向に対して実質上垂直な第２方向に移動自在に支持されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項１１に記載の工作機械のベッド構造は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、少なくとも前記第２部分がパイプフレーム構造から構成され、前記パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明の請求項１２に記載の工作機械のベッド構造は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、少なくとも前記第２部分がパイプフレーム構造から構成され、前記パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体の第１部分と第２部分とを接続する中間パイプフレームに熱変形補正手段が設けられ、この熱変形補正手段がベッド本体に発生する熱変形を補正するので、第１部分に設けられる主軸ユニットと第２部分に設けられるスライド台ユニットとの相対的位置関係が補正され、熱変形を抑えて高精度の加工を行うことができる。工作機械とは、例えばＮＣ旋盤であり、主軸ユニットはチャック手段を回転駆動するための主軸を備え、スライド台ユニットは加工工具（所謂、刃物）を取り付けるためのスライド台を備えている。
【００２１】
また、本発明の請求項２に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造の少なくとも上フレームに熱変形補正手段が設けられているので、熱変形が発生した場合に第１部分及び第２部分の上部の相対的位置関係を補正することができ、比較的簡単な構成でもって熱変形を抑えて高精度の加工が加工となる。
【００２２】
また、本発明の請求項３に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造の上フレームにおける特定上連結パイプの軸方向中央部が密封され、一対の特定上連結パイプの片側部及び他側部に対応して加熱・冷却手段が設けられているので、これら加熱・冷却手段をベッド本体の熱変形状態に応じて所要の通りに加熱又は冷却することによって、ベッド本体の熱変形を補正して熱の影響を抑えることができる。尚、加熱・冷却手段としては、例えば熱電変換素子を用いることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項４に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体の第１部分と第２部分とを接続する中間パイプフレームに振動抑制手段が設けられ、この振動抑制手段がベッド本体に発生する振動を打ち消して抑制するように作用するので、第１部分に設けられる主軸ユニット及び第２部分に設けられるスライド台ユニットにおける振動の影響を抑えて高精度の加工を行うことができる。
【００２４】
また、本発明の請求項５に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造の少なくとも上フレームに振動抑制手段が設けられているので、第１部分及び第２部分において加工時に発生する振動を抑えることができ、比較的簡単な構成でもって振動の影響を抑えて高精度の加工が加工となる。
【００２５】
また、本発明の請求項６に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造の上フレームにおける一対の特定上連結パイプの一端部及び他端部と、この上フレームの残りの一対の上連結パイプとに、振動抑制手段としての加振手段が設けられているので、これら加振手段により中間パイプフレーム構造の上フレームに、発生する振動を打ち消すように振動を加えることによって、ベッド本体に作用する振動の影響を抑えることができる。一対の特定上連結パイプの一端部及び他端部に設けられた加振手段は、主軸ユニット及びスライド台ユニットの方向（例えば、第１方向）に対して垂直な方向（例えば、第２方向）に振動を加え、第２方向の振動を打ち消すように作用する。また残りの一対の連結パイプの一端部及び他端部に設けられた加振手段は、第１方向に振動を加え、第１方向の振動を打ち消すように作用する。尚、加振手段としては、例えば圧電素子を用いることができる。
【００２６】
また、本発明の請求項７に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造に関連して、振動抑制手段に加えて熱変形補正手段が設けられているので、加工時に発生する振動及び熱の影響を抑えることができる。
【００２７】
また、本発明の請求項８に記載の工作機械のベッド構造によれば、前記ベッド本体の第１部分が第１パイプフレーム構造から構成されているので、この第１部分の軽量化を図ることができる。また、例えば第１パイプフレーム構造に熱変形補正手段を設けることによって、この第１パイプフレーム構造における熱変形を補正することができ、また振動抑制手段を設けることによって、第１パイプフレーム構造における振動を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の請求項９に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体の第２部分が第２パイプフレーム構造から構成されているので、この第２部分の軽量化を図ることができる。また、例えば第２パイプフレーム構造に熱変形補正手段を設けることによって、この第２パイプフレーム構造における熱変形を補正することができ、また振動抑制手段を設けることによって、第２パイプフレーム構造における振動を抑制することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項１０に記載のベッド構造によれば、ベッド本体の第１部分に主軸支持部が取り付けられ、この主軸支持部に第１スライド機構を介して第１方向に移動自在に主軸部が支持され、またその第２部分にスライド支持部が取り付けられ、このスライド支持部に第２スライド支持機構を介して第２方向に移動自在にスライド台部が支持され、このような構成は、例えばＮＣ旋盤に好都合に適用することができる。
【００３０】
また、本発明の請求項１１に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体は主軸ユニットを支持する第１部分とスライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、この第２部分を構成するパイプフレーム構造に熱変形補正手段が設けられているので、ベッド本体に発生する熱変形を熱変形補正手段によって補正することができる。
【００３１】
更に、本発明の請求項１２に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体は主軸ユニットを支持する第１部分とスライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、この第２部分を構成するパイプフレーム構造に振動抑制手段が設けられているので、この振動抑制手段がベッド本体に発生する振動を打ち消すように働き、振動による影響を抑えて高精度の加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う工作機械のベッド構造の実施形態について説明する。図１は、本発明に従うベッド構造の一実施形態を備えた工作機械としての一例のＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図であり、図２は、図１のベッド構造におけるベッド本体の中間パイプフレーム構造を簡略的に示す斜視図であり、図３は、図２の中間パイプフレーム構造の上フレームを示す斜視図であり、図４は、図１のＮＣ旋盤における主軸及び刃物と中間パイプフレーム構造との関係を示す簡略説明図であり、図５（ａ）〜（ｄ）は、中間パイプフレーム構造の熱変形の態様を説明するための簡略説明図である。
【００３３】
図１において、図示のＮＣ旋盤は、工場の床面などに設置されるベッド本体２と、ベッド本体２の片側部（図１において左部）に取り付けられた主軸ユニット４と、このベッド本体２の他側部（図１において右部）に取り付けられたスライド台ユニット６を備えている。ベッド本体２は、主軸ユニット４が取り付けられた第１部分８と、スライド台ユニット６が取り付けられた第２部分１０と、第１部分８と第２部分１０との間に設けられた中間部分１２とから構成され、この形態では、第１及び第２部分８，１０がブロック状に形成され、中間部分１２が中間パイプフレーム構造１４から構成されている。この中間パイプフレーム構造１４については、後に詳細に説明する。
【００３４】
主軸ユニット４は、ベッド本体２の第１部分８の上面に取り付けられた主軸支持部１６と、主軸（図示せず）を備えた主軸部１８とを備えている。主軸支持部１６の前後方向（図１において左下から右上の方向）中央部には凹部２０が設けられ、この凹部２０を設けることによって、主軸支持部１６の前側部２２及び後側部２４は上方に突出している。主軸部１８は、主軸支持部１６の凹部２０にその下部が収容されるように配置され、第１スライド機構２６を介して主軸支持部１６に移動自在に支持されている。この形態では、主軸支持部２６の前側部２２及び後側部２４の上端部に前案内部材２８及び後案内部材３０が設けられ、また主軸部１８の前側部及び後側部には、図１において左上から右下の方向である第１方向（即ち、主軸ユニット４からスライド台ユニット６に向かう方向）に間隔をおいて一対のブロック３２が設けられ（図１において、主軸部１８の前側部に設けたもののみを示す）、かかるブロック３２が前案内部材２８及び後案内部材３０に移動自在に装着されており、従って、主軸部１８は上記第１方向に、即ちスライド台ユニット６に近接及び離隔する方向に移動自在に主軸支持部１６に支持され、第１駆動源（図示せず）によって駆動される。
【００３５】
主軸部１８には主軸（図示せず）が回転自在に支持され、この主軸にはチャック手段３４が装着され、加工すべき被加工物がチャック手段３４に着脱自在に取り付けられる。また、この主軸には電動モータの如き駆動源（図示せず）が駆動連結され、この駆動源の作用によって、主軸（これと一体にチャック手段３４及び被加工物）が所定方向に回転駆動される。
【００３６】
また、スライド台ユニット６は、ベッド本体２の第２部分１０の上面に取り付けられたスライド台支持部３６と、スライド台３８を備えたスライド台部４０とを備えている。スライド台支持部３６は支持本体部４１とこの支持本体部４１の両側に配設された細長い一対の支持ブロック４２，４４から構成され、かかる支持ブロック４２，４４が上記第１方向（図１において左上から右下の方向）に間隔をおいて配置されるように、スライド台支持部３６が第２部分１０に取り付けられている。スライド台部４０は、第２スライド機構４６を介してスライド台支持部３６に移動自在に支持されている。この形態では、一対の支持ブロック４２，４４には案内部材４８，５０が設けられ、またスライド台部４０の両側部には、図１において左下から右上の方向である第２方向（即ち、上記第１方向に対して垂直な第２方向）に間隔をおいて一対のブロック５２が設けられ（図１において、スライド台部４０の右側の側部に設けたもののみを示す）、かかるブロック５２が案内部材４８，５０に移動自在に装着されており、従って、スライド台部４０は上記第２方向に移動自在にスライド台支持部３６に支持され、電動モータの如き第２駆動源５４によって駆動される。
【００３７】
スライド台部４０のスライド台３８は、刃物台として機能し、このスライド台３８に加工工具が取り付けられる。
次いで、図１とともに図２を参照して、ベッド本体２の中間部分１２、即ち中間パイプフレーム構造１４について説明すると、図示の中間パイプフレーム構造１４は、上下方向に間隔をおいて配設された上フレーム６２及び下フレーム６４を備え、上フレーム６２及び下フレーム６４が複数の接続パイプ６６により接続されている。上フレーム６２及び下フレーム６４は実質上同一の構成であり、上フレーム６２（又は下フレーム６４）について説明すると、図示の上フレーム６２（又は下フレーム６４）は、４本の上連結パイプ６８（又は下連結パイプ７０）及び４つの上連結ブロック７２（又は下連結ブロック７４）から構成されている。各上連結ブロック７２（又は下連結ブロック７４）は略立方体状に形成され、その各面（即ち、立方体状の各面）には連結凹部７６（又は７８）が設けられている。上フレーム６２（又は下フレーム６４）においては、各上連結パイプ６８（又は下連結パイプ７０）の両端部が対応する上連結ブロック７２（又は下連結ブロック７４）の連結凹部７６（又は７８）に挿入され、４本の上連結パイプ６８（又は下連結パイプ７０）を上連結ブロック７２（又は下連結ブロック７４）に挿入連結することによって、矩形状の上フレーム６２（又は下フレーム６４）が形成される。尚、連絡ブロック７２，７４は略直方体状、球状などの適宜の形状でよい。
【００３８】
上フレーム６２の上連結パイプ６８、下フレーム６４の下連結パイプ７０及び接続パイプ６６は、例えばオイルなどの液体が充填密封された中空パイプであるのが好ましく、このようなパイプを用いることによって、各パイプの剛性を高めることができるとともに、後述する熱変形の補正をも容易に行うことが可能となる。各接続パイプ６６の一端部は上フレーム６２の対応する上連結ブロック７２の連結凹部７６に挿入連結され、その他端部が下フレーム６４の対応する下連結ブロック７４に挿入連結され、このようにして図１及び図２に示す中間パイプフレーム構造１４が構成される。
【００３９】
この実施形態では、ブロック本体２の第１部分４と第２部分６との間に上述した中間パイプフレーム構造１４が介在されることに関連して、主軸ユニット４の一端部（即ち、スライド台ユニット６側の端部）が中間パイプフレーム構造１４の上フレーム６２の一対の上連結ブロック７２（ブロック本体２の第１部分８に固定された上連結ブロック）に載置固定され、またスライド台ユニット６の一側端部（即ち、主軸ユニット４側の側端部であって、この実施形態においては、支持ブロック４４）がこの上フレーム６２の残りの一対の上連結ブロック７２（ブロック本体２の第２部分１０に固定された上連結ブロック）に載置固定され、このように構成することによって、後述する熱変形の補正を容易に行うことが可能となる。
【００４０】
この形態では、中間パイプフレーム構造１４に関連して、ベッド本体２の熱変形を補正するための熱変形補正手段８２が設けられている。図３をも参照して、図示の熱変形補正手段８２は４つの加熱・冷却手段、即ち第１〜第４加熱・冷却手段８４，８６，８８，９０から構成され、この形態では上フレーム６２に関連してこれら第１〜第４加熱・冷却手段８４〜９０が設けられている。尚、熱変形の補正の理解を容易にするために、図３に示すように、上フレーム６２の上連結パイプ６８を第１〜第４上連結パイプ６８Ａ〜６８Ｄとして以下の説明する。
【００４１】
上フレーム６２の上記第１方向に対応する一対の上連結パイプ６８Ａ，６８Ｃ（主軸ユニット４が固定された一対の上連結ブロック７２間に連結された上連結パイプ６８Ａ及びスライド台ユニット６が固定された一対の上連結ブロック７２間に連結された上連結パイプ６８Ｃ）は、軸方向中央部が密封部材９２，９４によって密封され、一方の上連結パイプ６８Ａにおいては、密封部材９２によって第１部位６８Ａａ（片側部位）と第２部位６８Ａｂ（他側部位）に仕切られ、主軸ユニット４の一端部はこの密封部材９２にも載置固定され、また他方の上連結パイプ６８Ｃにおいては、密封部材９４によって第１部位６８Ｃａ（片側部位）と第２部位６８Ｃｂ（他側部位）とに仕切られ、スライド台ユニット６の一側部はこの密封部材９４にも載置固定されている。
【００４２】
第１〜第４加熱・冷却手段８４，８６，８８，９０は、例えば熱電変換素子から構成することができ、この熱電変換素子として例えばペルチェ素子が用いられる。この実施形態では、第１及び第２加熱・冷却手段８４，８６は上連結パイプ６８Ａの第１及び第２部位６８Ａａ，６８Ａｂの中間周面に設けられ、また第３及び第４加熱・冷却手段８８，９０は上連結パイプ６８Ｃの第１及び第２部位６８Ｃａ，６８Ｃｂの中間周面に設けられる。
【００４３】
このような熱変形補正手段８２を備えたＮＣ旋盤では、次の通りにしてベッド本体２の熱変形を補正する。ＮＣ旋盤のベッド本体２に熱変形が発生しないときには、ベッド本体２の中間パイプフレーム構造１４においても変形が生じてなく、中間パイプフレーム構造１４の上フレーム６２は、図４に示すようにきれいな矩形状となっている。このとき、主軸ユニット４とスライド台ユニット６とは所定の位置関係に保たれ、主軸部１８のチャック手段３４に保持された被加工物９２と、スライド台部４０のスライド台３８（刃物台）に取り付けられた加工工具９４とは、所定の位置関係に保たれ、このような状態で加工工具９４により被加工物９２を切削加工すると、任意の断面にける被加工物の直径は一定となり、被加工物を円筒状に切削加工することができる。
【００４４】
一方、加工時に発生する熱によって上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ側が相対的に温度が高く、その第２部位６８Ｃｂ側が相対的に温度が低くなると、ベッド本体２が熱変形し、中間パイプフレーム構造１４は図５（ａ）に実線で示すように熱変形するようになる。また、上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ側が相対的に温度が低く、その第２部位６８Ｃｂ側が相対的に温度が高いと、ベッド本体２の熱変形によって中間パイプフレーム構造１４は図５（ｂ）に実線で示すように熱変形するようになる。更に、上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａ側が相対的に温度が高く、その第２部位６８Ａｂ側が相対的に温度が低いと、ベッド本体２の熱変形によって中間パイプフレーム構造１４は図５（ｃ）に実線で示すように熱変形し、また上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａ側が相対的に温度が低く、その第２部位６８Ａｂ側が相対的に温度が高いと、ベッド本体２の熱変形によって中間パイプフレーム構造１４は図５（ｄ）に実線で示すように熱変形するようになる。これらの熱変形した状態において加工を行うと、被加工物９２の直径は連続的に変化してテーパ状となり、所望の通りに加工できなくなる。
【００４５】
例えば、図５（ａ）で示すように変形したときには、第３加熱・冷却手段８８により冷却して上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａの温度を低下させるとともに、第４加熱・冷却手段９０により加熱して上連結パイプ６８Ｃの第２部位６８Ｃｂの温度を上昇させるようにすればよく、かく温度制御することにより、上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａが幾分収縮し、その第２部位６８Ｃｂが幾分伸長し、これによって、上連結パイプ６８Ｃが元の状態に戻り、上フレーム６２が図５（ａ）に二点鎖線で示すようにきれいな矩形状に戻り、被加工物９２に対する高精度の切削加工を行うことができる。
【００４６】
また、例えば、図５（ｂ）で示すように変形したときには、第３加熱・冷却手段８８により加熱して上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａを幾分させるとともに、第４加熱・冷却手段９０により冷却して上連結パイプ６８Ｃの第２部位６８Ｃｂを幾分収縮させればよく、例えば図５（ｃ）で示すように変形したときには、第１加熱・冷却手段８４により冷却して上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａを幾分収縮させるとともに、第２加熱・冷却手段８６により加熱して上連結パイプ６８Ａの第２部位６８Ａｂを幾分伸長させればよく、更に、例えば図５（ｄ）で示すように変形したときには、第１加熱・冷却手段８４により加熱して上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａを幾分伸長させるとともに、第２加熱・冷却手段８６により冷却して上連結パイプ６８Ａの第２部位６８Ａｂを幾分収縮させればよく、このように温度制御することによって、上述した同様に、上フレーム６２が元の状態に戻り、被加工物９２に対して高精度の加工を行うことができる。
【００４７】
このような上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａ及び第２部位６８Ａｂ並びに上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ及び第２部位６８Ｃｂの加熱、冷却の制御、即ち第１〜第４加熱・冷却手段８４〜９０による温度制御は、例えばこれらの部位の熱変形量を測定し、測定した熱変形量に基づいて行うことができ、或いはこれらの部位の温度を検知し、検知した温度に基づいて行うことができる。
【００４８】
尚、上述した実施形態では、中間パイプフレーム構造１４の上フレーム６２に関連して熱変形補正手段８２を設けているが、この上フレーム６２に加えて下フレーム６４に、上述したと同様の熱変形補正手段を設けるようにしてもよい。
【００４９】
次に、図６〜図１０を参照して、本発明に従う工作機械のベッド構造の第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態のベッド構造における中間パイプフレーム構造の上フレームを示す斜視図であり、図７（ａ）及び（ｂ）は、図６の上フレームの第２方向の振動による変形を示す図であり、図８（ａ）はベッド本体に加わる第２方向の振動による上フレームの変位及び振動抑制手段による上フレームの変位を示す図であり、図８（ｂ）は、振動抑制手段の加振後の上フレームの変位を示す図であり、図９（ａ）及び（ｂ）は、図６の上フレームの第１方向の振動による変形を示す図であり、図１０（ａ）はベッド本体に加わる第１方向の振動による上フレームの変位及び振動抑制手段による上フレームの変位を示す図であり、図１０（ｂ）は、振動抑制手段による加振後の上フレームの変位を示す図である。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
この第２の実施形態のベッド構造においては、ベッド本体の中間パイプフレーム構造に関連して振動抑制手段１０２が設けられ、振動抑制手段１０２は４つの加振手段、即ち第１〜第４加振手段１０４，１０６，１０８，１１０から構成され、この形態では上フレーム６２に関連してこれら第１〜第４加振手段１０４〜１１０が設けられている。
【００５１】
第１〜第４加振手段１０４，１０６，１０８，１１０は、例えば圧電素子から構成することができ、この実施形態では、第１加振手段１０４が上連結パイプ６８Ａの第２部位６８Ａｂ側の端部に取り付けられ、第２加振手段１０６が上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ側の端部に取り付けられ、これら第１及び第２加振手段１０４，１０６は、第２方向（図６において左下から右上の方向）の振動を抑制するように作用する。尚、第１加振手段１０４を上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａ側の端部に取り付け、第２加振手段１０６を上連結パイプ６８Ｃの第２部位６８Ｃｂ側の端部に取り付けるようにしてもよい。
【００５２】
また、第３加振手段１０８は上連結パイプ６８Ｂの主軸ユニット側の端部に取り付けられ、第４加振手段１１０は上連結パイプ６８Ｄのスライド台ユニット側の端部に取り付けられ、これら第３及び第４加振手段１０８，１１０は、第１方向（図６において左上から右下の方向）の振動を抑制するように作用する。尚、第３加振手段１０８を上連結パイプ６８Ｂのスライド台ユニット側の端部に取り付け、第４加振手段１１０を上連結パイプ６８Ｄの主軸ユニット側の端部に取り付けるようにしてもよい。この第２の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００５３】
このような振動抑制手段１０２を備えたＮＣ旋盤では、次の通りにしてベッド本体に作用する振動を抑える。ＮＣ旋盤のベッド本体２に振動が作用しないときには、ベッド本体の中間パイプフレーム構造においても振動による変位が発生せず、中間パイプフレーム構造の上フレーム６２は、図４に示すようにきれいな矩形状となっており、従って、上述したと同様に、被加工物２を高精度の円筒形状に切削加工することができる。
【００５４】
一方、第２方向の振動がベッド本体に作用すると、その中間パイプフレーム構造の上フレーム６２は、図７（ａ）及び（ｂ）で示すように変位し、図８（ａ）に実線で示すように振動変位する。このような場合、図８（ａ）に破線で示す振動を第１及び第２加振手段１０４、１０６により付与すればよく、このような振動を付与することによって、第１及び第２加振手段１０４，１０６による加振力が上フレーム６２に作用する第２方向の振動を打ち消すように働き、これによって上フレーム６２の振動変位が抑えられて図７（ａ）及び（ｂ）に二点鎖線で示す状態に保持され、このような加振力を付与することによって、被加工物に対する所望の高精度な切削加工を行うことができる。
【００５５】
また、第１方向の振動がベッド本体に作用すると、その中間パイプフレーム構造の上フレーム６２は、図９（ａ）及び（ｂ）で示すように変位し、図１０（ａ）に実線で示すように振動変位する。このような場合、図１０（ａ）に破線で示す振動を第３及び第４加振手段１０８、１１０により付与すればよく、このような振動を付与することによって、第３及び第４加振手段１０８，１１０による加振力が上フレーム６２に作用する第１方向の振動を打ち消すように働き、これによって上フレーム６２の振動変位が抑えられて図９（ａ）及び（ｂ）に二点鎖線で示す状態に保持され、このようにしても被加工物に対する高精度の切削加工を行うことができる。
【００５６】
第１〜第４加振手段１０４〜１１０による加振制御については、例えば中間パイプフレーム構造の上フレーム６２に第１方向の振動を検知する第１振動検知センサと第２方向の振動を検知する第２振動検知センサを設け、第１振動センサにより検知した振動を打ち消すように第３及び第４加振手段１０８，１１０の加振制御が行われ、第２振動センサにより検知した振動を打ち消すように第１及び第２加振手段１０４及び１０６の加振制御が行われる。
【００５７】
この第２の実施形態においては、上フレーム６２の上連結パイプ６８Ａ，６８Ｃとして密封部材９２，９４によって軸方向中央部が密封されたものを用いているが、このように振動抑制手段１０２を設ける場合、必ずしも密封部材９２，９４により密封されたものを用いる必要はなく、上連結パイプ６８Ｂ，６８Ｄと同様の構成のものを用いるようにしてもよい。
【００５８】
第１の実施形態では、加工時の熱による影響を抑えるために中間パイプフレーム構造１４に熱変形補正手段８２を設け、また第２の実施形態では、加工時の振動による影響を抑えるために中間パイプフレーム構造に振動抑制手段１０２を設けているが、一つのベッド本体の中間パイプフレーム構造に図１１に示すように熱変形防止手段及び振動抑制手段の双方を設けるようにしてもよい。
【００５９】
工作機械の一例としてのＮＣ旋盤のベッド構造の第３の実施形態を示す図１１において、この第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に振動抑制手段１０２が設けられている。即ち、第１加振手段１０４が上連結パイプ６８Ａの第２部位６８Ａｂ側の端部に取り付けられ、第２加振手段１０６が上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ側の端部に取り付けられ、第３加振手段１０８が上連結パイプ６８Ｂの主軸ユニット側の端部に取り付けられ、また第４加振手段１１０が上連結パイプ６８Ｄのスライド台ユニット側の端部に取り付けられており、従って、上述したと同様にしてベッド本体に作用する振動を抑えることができる。
【００６０】
この形態では、この振動抑制手段１０２に加えて、更に、熱変形補正手段１１２が設けられている。この熱変形補正手段１１２も４つの加熱・冷却手段、即ち第１〜第４加熱・冷却手段１１４，１１６，１１８，１２０から構成され、第１及び第２加熱・冷却手段１１４，１１６が上連結パイプ６８Ａの第１及び第２部位６８Ａａ，６８Ａｂの中間周面に設けられ、また第３及び第４加熱・冷却手段１１８，１２０は上連結パイプ６８Ｃの第１及び第２部位６８Ｃａ，６８Ｃｂの中間周面に設けられており、このように第１〜第４加熱・冷却手段１１４〜１２０を設けることによっても、上連結パイプ６８Ａ，６８Ｃの第１部位６８Ａａ，６８Ｃａ及び第２部位６８Ａｂ，６８Ｃｂを所要の通りに加熱、冷却制御を行うことができ、従って、上述したと同様にしてベッド本体の熱変形を補正することができる。
【００６１】
図１２は、第４の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図である。図１２において、この第４の実施形態においては、ベッド本体２０２の第１部分２０４及び第２部分２０６が、これらの間の中間部分２０８の中間パイプフレーム構造２１０と同様に、パイプフレーム構造から構成されている。第１部分２０４は、複数の連結ブロック２１２及び複数の連結パイプ２１４（接続パイプを含む）を直方体状に連結することによって構成される第１パイプフレーム構造２１６から構成され、この形態では、中間パイプフレーム構造２１０を第１方向に二つ並べて連結したような構造となっている。この第１パイプフレーム構造２１６は中間パイプフレーム構造２１０の片側に連結され、かかる第１パイプフレーム構造２１６の上面に主軸ユニット４が取り付けられる。
【００６２】
また、第２部分２０６は、複数の連結ブロック２１７及び複数の連結パイプ２１８（接続パイプを含む）を直方体状に連結することによって構成される第２パイプフレーム構造２２０から構成され、この形態では、中間パイプフレーム構造２１０と略同様な構造となっている。この第２パイプフレーム構造２２０は中間パイプフレーム構造２１０の他側に連結され、かかる第２パイプフレーム構造２２０の上面にスライド台ユニット６が取り付けられる。
【００６３】
この実施形態では、ベッド本体２０２の全体（即ち、第１部分２０４、第２部分２０６及び中間部分２０８）がパイプフレーム構造から構成されているので、ベッド本体の軽量化を図ることができる。また、このベッド本体２０２の中間パイプフレーム構造２１０に上述した熱変形補正手段を設けることによって、ベッド本体２０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができ、またその中間パイプフレーム構造２１０に上述した振動抑制手段を設けることによって、ベッド本体２０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる。
【００６４】
この第４の実施形態では、ベッド本体２０２の第１部分２０４が第１パイプフレーム構造２１６であるので、この第１パイプフレーム構造２１６に関連して、熱変形補正手段及び／又は振動抑制手段を適宜設けるようにしてもよく、このように設けることによって、第１パイプフレーム構造２１６における熱及び／又は振動の影響を抑えることができる。また、ベッド本体２０２の第２部分２０６が第２パイプフレーム構造２２０であるので、この第２パイプフレーム構造２２０に関連して、熱変形補正手段及び／又は振動抑制手段を適宜設けるようにしてもよく、このように設けることによって、第２パイプフレーム構造２２２０における熱及び／又は振動の影響を抑えることができる。
【００６５】
図１３は、第５の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図であり、図１３以降においては、主軸ユニット及びスライド台ユニットを模式的にブロック状に示している。
【００６６】
図１３において、この第５の実施形態においては、ＮＣ旋盤のベッド本体３０２の第１部分３０４がブロック状に構成され、第２部分３０６及び中間部分３０８がパイプフレーム構造に構成されている。即ち、第２部分３０６が第２パイプフレーム構造３１０に構成され、中間部分３０８が中間パイプフレーム構造３１２に構成されている。この第２パイプフレーム構造３１０及び中間パイプフレーム構造３１２は、第４の実施形態における第２パイプフレーム構造２２０及び中間パイプフレーム構造２１０と実質上同一の構成でよく、この第５の実施形態におけるその他の構成は、図１２の第４の実施形態と実質上同一でよい。
【００６７】
このようなベッド本体３０２を備えたＮＣ旋盤においても、図示していないが、ベッド本体３０２の中間パイプフレーム構造３１２に上述した熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けることによって、ベッド本体３０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができる（及び／又はベッド本体３０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる）。また、第２パイプフレーム構造３１０に関連して、熱変形補正手段及び／又は振動抑制手段を適宜設けるようにしてもよい。
【００６８】
図１４は、第６の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図である。図１４において、この第６の実施形態においては、図１２の第４の実施形態と同様に、ベッド本体４０２の第１部分４０４が第１パイプフレーム構造４０６から構成され、その第２部分４０８が第２パイプフレーム構造４１０から構成されているが、これらの間の中間部分（中間パイプフレーム構造）は省略されている。そして、このことに関連して、主軸ユニット４は第１パイプフレーム構造４０６の上面に取り付けられ、スライド台ユニット６は第２パイプフレーム構造４１０の外側面に取り付けられている。この第６の実施形態のその他の構成は、上述した第４の実施形態と略同様である。
【００６９】
このような第６の実施形態においては、図示していないが、ベッド本体４０２の第２パイプフレーム構造４１０に、好ましくはその上フレーム４１２に上述したと同様にして熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）が設けられ、このように熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けることによって、ベッド本体４０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができる（及び／又はベッド本体４０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる）。尚、上述したように、第１パイプフレーム構造４０６に関連して熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けるようにしてもよい。
【００７０】
図１５は、第７の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図である。図１５において、この第７の実施形態においては、図１４の第６の実施形態と同様に、ベッド本体５０２の第１部分５０４が第１パイプフレーム構造５０６から構成され、その第２部分５０８が第２パイプフレーム構造５１０から構成され、これらの間の中間部分（中間パイプフレーム構造）は省略されている。
【００７１】
この第７の実施形態では、第１パイプフレーム構造５０６は高さ方向に細長く、第２パイプフレーム構造５１０が上下方向に３段に積み重ねられて連結されたような構成になっており、主軸ユニット４は第１パイプフレーム構造５０６の第２部分５０８側の側面に取り付けられ、スライド台ユニット６は第２パイプフレーム構造５１０の外側面に取り付けられている。この第７の実施形態のその他の構成は、上述した第４の実施形態と略同様である。
【００７２】
この第７の実施形態においても、図示していないが、ベッド本体５０２の第２パイプフレーム構造５１０に、好ましくはその上フレーム５１２に上述したと同様にして熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）が設けられ、このように熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けることによって、ベッド本体５０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができる（及び／又はベッド本体５０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる）。尚、第１パイプフレーム構造５０６に関連して熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けるようにしてもよい。
【００７３】
図１６は、第８の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図である。図１６において、この第８の実施形態においては、図１４の第６の実施形態と同様に、ベッド本体６０２の第１部分６０４が第１パイプフレーム構造６０６から構成され、その第２部分６０８が第２パイプフレーム構造６１０から構成され、これらの間の中間部分（中間パイプフレーム構造）は省略されている。
【００７４】
この第８の実施形態では、第１パイプフレーム構造６０６は、第２パイプフレーム構造６１０が第１方向に二つ連結され、且つこれら連結されたものが上下方向に２段に積み重ねられて連結されたような構成になっており、主軸ユニット４は第１パイプフレーム構造６０６の上段部位６１２内に挿入されて取り付けられ、スライド台ユニット６は第２パイプフレーム構造６１０の外側面に取り付けられている。この第８の実施形態のその他の構成は、上述した第４の実施形態と略同様である。
【００７５】
この第８の実施形態においても、図示していないが、ベッド本体６０２の第２パイプフレーム構造６１０に、好ましくはその上フレーム６１４に上述したと同様にして熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）が設けられ、このように熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けることによって、ベッド本体６０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができる（及び／又はベッド本体６０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる）。尚、第１パイプフレーム構造６０６に関連して熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けるようにしてもよい。
【００７６】
以上、本発明に従う工作機械のベッド構造の各種実施形態について説明した、本発明はこれら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形乃至修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に従うベッド構造の一実施形態を備えた工作機械としての一例のＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図２】図１のベッド構造におけるベッド本体の中間パイプフレーム構造を簡略的に示す斜視図。
【図３】図２の中間パイプフレーム構造の上フレームを示す斜視図。
【図４】図１のＮＣ旋盤における主軸及び刃物と中間パイプフレーム構造との関係を示す簡略説明図。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、中間パイプフレーム構造の熱変形の態様を説明するための簡略説明図。
【図６】第２の実施形態のベッド構造における中間パイプフレーム構造の上フレームを示す斜視図。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、図６の上フレームの第２方向の振動による変形を示す図。
【図８】図８（ａ）はベッド本体に加わる第２方向の振動による上フレームの変位及び振動抑制手段による上フレームの変位を示す図、また図８（ｂ）は、振動抑制手段の加振後の上フレームの変位を示す図。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、図６の上フレームの第１方向の振動による変形を示す図。
【図１０】図１０（ａ）はベッド本体に加わる第１方向の振動による上フレームの変位及び振動抑制手段による上フレームの変位を示す図、また図１０（ｂ）は、振動抑制手段による加振後の上フレームの変位を示す図。
【図１１】ＮＣ旋盤のベッド構造の第３の実施形態を示す図。
【図１２】第４の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図１３】第５の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図１４】第６の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図１５】第７の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図１６】第８の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００７８】
２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ ベッド本体
４ 主軸ユニット
６ スライド台ユニット
８，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ 第１部分
１０，２０６，３０６，４０８，５０８，６０８ 第２部分
１２，２０８，３０８ 中間部分
１４，２１０，３１２ 中間パイプフレーム構造
１６ 主軸支持部
１８ 主軸部
３６ スライド支持部
４０ スライド台部
６２ 上フレーム
６４ 下フレーム
６８ 上連結パイプ
７２ 上連結ブロック
８２ 熱変形補正手段
８４，８６，８８，９０，１１４，１１６，１１８，１２０ 加熱・冷却手段
１０２ 振動抑制手段
１０４，１２０６，１０８，１１０ 加振手段
２１６，４０６，５０６，６０６ 第１パイプフレーム構造
２２０，３１０，４１０，５１０，６１０ 第２パイプフレーム構造
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣ旋盤などの工作機械のベッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械として代表的なＮＣ旋盤においては、主軸部及び刃物台などを支持するベッド本体は、鋳物による鋳物構造か、板溶接による板金構造が一般的である。近年のＮＣ旋盤などの分野においては、高速加工の要求に伴うスライド移動物の高速化のための剛性向上のために、また高精度加工の要求に伴う振動対策、熱変形対策などのために、ベッド本体の鋳物構造（又は板金構造）に補強用リブを設けたり、ベッド本体の板厚を厚くしたりし、ベッド本体が大型化、大重量化する傾向にある。
【０００３】
一方、ＮＣ旋盤などの分野では、設置面積を小さくするなどのために小型化の要求も高まっており、高剛性を確保しながらベッド本体を小型化、軽量化するための条件を満足するには相反することとなり、これらの問題を全て解消することは難しい。
【０００４】
そこで、このような問題を解消する一つの手段として、機械本体をフレーム構造とした工作機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この工作機械では、機械本体が八面体状のフレーム構造から構成され、このフレーム構造のベース部分にテーブルが設けられ、このテーブルに加工すべきワークピースが取り付けられる、また、フレーム構造には複数の伸縮可能なストラットが装着され、これらストラットにストラットサポートが支持され、このストラットサポートに切削工具などの加工工具が取り付けられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９０６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した工作機械では、機械本体がフレーム構造であるので、軽量化などを達成することができるが、高精度加工の要求に伴う振動、熱変形などに対しては充分な対策が施されておらず、これらの対策についての更なる改良が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、加工時に発生する熱による変形を著しく抑えて高精度の加工を行うことができる工作機械のベッド構造を提供することである。
本発明の他の目的は、加工時に発生する振動の影響を著しく少なくして高精度の加工を行うことができる工作機械のベッド構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の工作機械のベッド構造は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分と、前記第１部分及び第２部分を接続する中間部分とから構成され、少なくとも前記中間部分が中間パイプフレーム構造から構成され、前記中間パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４つの上連結部ブロックに矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４つの下連結ブロックに矩形状に連結した下フレームと、前記上フレームの各連結ブロックと前記下フレームの各連結ブロックを接続する４本の接続パイプとから構成され、少なくとも前記上フレームに前記熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造の前記上フレームの前記上連結パイプ、前記下フレームの前記下連結パイプ及び前記接続パイプは、液体が密封された中空パイプから構成され、前記上フレームにおける前記主軸ユニット及び前記スライド台ユニットに対向する一対の特定上連結パイプは軸方向中央部が更に密封されており、また前記熱変形補正手段は４つの加熱・冷却手段から構成されており、前記一対の特定上連結パイプの片側部及び他側部に対応して前記加熱・冷却手段が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の工作機械のベッド構造は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分と、前記第１部分及び第２部分を接続する中間部分とから構成され、少なくとも前記中間部分が中間パイプフレーム構造から構成され、前記中間パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４つの上連結部ブロックに矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４つの下連結ブロックに矩形状に連結した下フレームと、前記上フレームの各連結ブロックと前記下フレームの各連結ブロックを接続する４本の接続パイプとから構成され、少なくとも前記上フレームに前記振動抑制手段が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造の前記上フレームの前記上連結パイプ、前記下フレームの前記下連結パイプ及び前記接続パイプは、液体が密封された中空パイプから構成され、また前記振動抑制手段は４つの加振手段から構成され、２つの加振手段は前記上フレームにおける前記主軸ユニット及び前記スライド台ユニット方向に対向する一対の特定上連結パイプの一端部及び他端部に設けられ、残りの二つの加振手段は残りの対向する一対の上連結パイプの一端部及び他端部に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載の工作機械のベッド構造では、前記中間パイプフレーム構造に関連して、更に、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項８に記載の工作機械のベッド構造では、前記ベッド本体の前記第１部分は第１パイプフレーム構造から構成され、前記第１パイプフレーム構造は複数の連結ブロック及び複数の連結パイプを直方体状に連結することによって構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項９に記載の工作機械のベッド構造では、前記ベッド本体の前記第２部分は第２パイプフレーム構造から構成され、前記第２パイプフレーム構造は複数の連結ブロック及び複数の連結パイプを直方体状に連結することによって構成されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項１０に記載の工作機械のベッド構造では、前記主軸ユニットは、前記ベッド本体の前記第１部分に取り付けられた主軸支持部と、前記主軸を回転自在に支持する主軸部とを備え、前記主軸部が第１スライド機構を介して前記主軸支持部に前記主軸の軸線方向である第１方向に移動自在に支持され、また前記スライド台ユニットは、前記ベッド本体の前記第２部分に取り付けられたスライド台支持部と、前記スライド台を備えたスライド台部とを備え、前記スライド台部が第２支持機構を介して前記スライド支持部に前記第１方向に対して実質上垂直な第２方向に移動自在に支持されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項１１に記載の工作機械のベッド構造は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、少なくとも前記第２部分がパイプフレーム構造から構成され、前記パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明の請求項１２に記載の工作機械のベッド構造は、所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、少なくとも前記第２部分がパイプフレーム構造から構成され、前記パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体の第１部分と第２部分とを接続する中間パイプフレームに熱変形補正手段が設けられ、この熱変形補正手段がベッド本体に発生する熱変形を補正するので、第１部分に設けられる主軸ユニットと第２部分に設けられるスライド台ユニットとの相対的位置関係が補正され、熱変形を抑えて高精度の加工を行うことができる。工作機械とは、例えばＮＣ旋盤であり、主軸ユニットはチャック手段を回転駆動するための主軸を備え、スライド台ユニットは加工工具（所謂、刃物）を取り付けるためのスライド台を備えている。
【００２１】
また、本発明の請求項２に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造の少なくとも上フレームに熱変形補正手段が設けられているので、熱変形が発生した場合に第１部分及び第２部分の上部の相対的位置関係を補正することができ、比較的簡単な構成でもって熱変形を抑えて高精度の加工が加工となる。
【００２２】
また、本発明の請求項３に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造の上フレームにおける特定上連結パイプの軸方向中央部が密封され、一対の特定上連結パイプの片側部及び他側部に対応して加熱・冷却手段が設けられているので、これら加熱・冷却手段をベッド本体の熱変形状態に応じて所要の通りに加熱又は冷却することによって、ベッド本体の熱変形を補正して熱の影響を抑えることができる。尚、加熱・冷却手段としては、例えば熱電変換素子を用いることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項４に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体の第１部分と第２部分とを接続する中間パイプフレームに振動抑制手段が設けられ、この振動抑制手段がベッド本体に発生する振動を打ち消して抑制するように作用するので、第１部分に設けられる主軸ユニット及び第２部分に設けられるスライド台ユニットにおける振動の影響を抑えて高精度の加工を行うことができる。
【００２４】
また、本発明の請求項５に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造の少なくとも上フレームに振動抑制手段が設けられているので、第１部分及び第２部分において加工時に発生する振動を抑えることができ、比較的簡単な構成でもって振動の影響を抑えて高精度の加工が加工となる。
【００２５】
また、本発明の請求項６に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造の上フレームにおける一対の特定上連結パイプの一端部及び他端部と、この上フレームの残りの一対の上連結パイプとに、振動抑制手段としての加振手段が設けられているので、これら加振手段により中間パイプフレーム構造の上フレームに、発生する振動を打ち消すように振動を加えることによって、ベッド本体に作用する振動の影響を抑えることができる。一対の特定上連結パイプの一端部及び他端部に設けられた加振手段は、主軸ユニット及びスライド台ユニットの方向（例えば、第１方向）に対して垂直な方向（例えば、第２方向）に振動を加え、第２方向の振動を打ち消すように作用する。また残りの一対の連結パイプの一端部及び他端部に設けられた加振手段は、第１方向に振動を加え、第１方向の振動を打ち消すように作用する。尚、加振手段としては、例えば圧電素子を用いることができる。
【００２６】
また、本発明の請求項７に記載の工作機械のベッド構造によれば、中間パイプフレーム構造に関連して、振動抑制手段に加えて熱変形補正手段が設けられているので、加工時に発生する振動及び熱の影響を抑えることができる。
【００２７】
また、本発明の請求項８に記載の工作機械のベッド構造によれば、前記ベッド本体の第１部分が第１パイプフレーム構造から構成されているので、この第１部分の軽量化を図ることができる。また、例えば第１パイプフレーム構造に熱変形補正手段を設けることによって、この第１パイプフレーム構造における熱変形を補正することができ、また振動抑制手段を設けることによって、第１パイプフレーム構造における振動を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の請求項９に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体の第２部分が第２パイプフレーム構造から構成されているので、この第２部分の軽量化を図ることができる。また、例えば第２パイプフレーム構造に熱変形補正手段を設けることによって、この第２パイプフレーム構造における熱変形を補正することができ、また振動抑制手段を設けることによって、第２パイプフレーム構造における振動を抑制することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項１０に記載のベッド構造によれば、ベッド本体の第１部分に主軸支持部が取り付けられ、この主軸支持部に第１スライド機構を介して第１方向に移動自在に主軸部が支持され、またその第２部分にスライド支持部が取り付けられ、このスライド支持部に第２スライド支持機構を介して第２方向に移動自在にスライド台部が支持され、このような構成は、例えばＮＣ旋盤に好都合に適用することができる。
【００３０】
また、本発明の請求項１１に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体は主軸ユニットを支持する第１部分とスライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、この第２部分を構成するパイプフレーム構造に熱変形補正手段が設けられているので、ベッド本体に発生する熱変形を熱変形補正手段によって補正することができる。
【００３１】
更に、本発明の請求項１２に記載の工作機械のベッド構造によれば、ベッド本体は主軸ユニットを支持する第１部分とスライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、この第２部分を構成するパイプフレーム構造に振動抑制手段が設けられているので、この振動抑制手段がベッド本体に発生する振動を打ち消すように働き、振動による影響を抑えて高精度の加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う工作機械のベッド構造の実施形態について説明する。図１は、本発明に従うベッド構造の一実施形態を備えた工作機械としての一例のＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図であり、図２は、図１のベッド構造におけるベッド本体の中間パイプフレーム構造を簡略的に示す斜視図であり、図３は、図２の中間パイプフレーム構造の上フレームを示す斜視図であり、図４は、図１のＮＣ旋盤における主軸及び刃物と中間パイプフレーム構造との関係を示す簡略説明図であり、図５（ａ）〜（ｄ）は、中間パイプフレーム構造の熱変形の態様を説明するための簡略説明図である。
【００３３】
図１において、図示のＮＣ旋盤は、工場の床面などに設置されるベッド本体２と、ベッド本体２の片側部（図１において左部）に取り付けられた主軸ユニット４と、このベッド本体２の他側部（図１において右部）に取り付けられたスライド台ユニット６を備えている。ベッド本体２は、主軸ユニット４が取り付けられた第１部分８と、スライド台ユニット６が取り付けられた第２部分１０と、第１部分８と第２部分１０との間に設けられた中間部分１２とから構成され、この形態では、第１及び第２部分８，１０がブロック状に形成され、中間部分１２が中間パイプフレーム構造１４から構成されている。この中間パイプフレーム構造１４については、後に詳細に説明する。
【００３４】
主軸ユニット４は、ベッド本体２の第１部分８の上面に取り付けられた主軸支持部１６と、主軸（図示せず）を備えた主軸部１８とを備えている。主軸支持部１６の前後方向（図１において左下から右上の方向）中央部には凹部２０が設けられ、この凹部２０を設けることによって、主軸支持部１６の前側部２２及び後側部２４は上方に突出している。主軸部１８は、主軸支持部１６の凹部２０にその下部が収容されるように配置され、第１スライド機構２６を介して主軸支持部１６に移動自在に支持されている。この形態では、主軸支持部２６の前側部２２及び後側部２４の上端部に前案内部材２８及び後案内部材３０が設けられ、また主軸部１８の前側部及び後側部には、図１において左上から右下の方向である第１方向（即ち、主軸ユニット４からスライド台ユニット６に向かう方向）に間隔をおいて一対のブロック３２が設けられ（図１において、主軸部１８の前側部に設けたもののみを示す）、かかるブロック３２が前案内部材２８及び後案内部材３０に移動自在に装着されており、従って、主軸部１８は上記第１方向に、即ちスライド台ユニット６に近接及び離隔する方向に移動自在に主軸支持部１６に支持され、第１駆動源（図示せず）によって駆動される。
【００３５】
主軸部１８には主軸（図示せず）が回転自在に支持され、この主軸にはチャック手段３４が装着され、加工すべき被加工物がチャック手段３４に着脱自在に取り付けられる。また、この主軸には電動モータの如き駆動源（図示せず）が駆動連結され、この駆動源の作用によって、主軸（これと一体にチャック手段３４及び被加工物）が所定方向に回転駆動される。
【００３６】
また、スライド台ユニット６は、ベッド本体２の第２部分１０の上面に取り付けられたスライド台支持部３６と、スライド台３８を備えたスライド台部４０とを備えている。スライド台支持部３６は支持本体部４１とこの支持本体部４１の両側に配設された細長い一対の支持ブロック４２，４４から構成され、かかる支持ブロック４２，４４が上記第１方向（図１において左上から右下の方向）に間隔をおいて配置されるように、スライド台支持部３６が第２部分１０に取り付けられている。スライド台部４０は、第２スライド機構４６を介してスライド台支持部３６に移動自在に支持されている。この形態では、一対の支持ブロック４２，４４には案内部材４８，５０が設けられ、またスライド台部４０の両側部には、図１において左下から右上の方向である第２方向（即ち、上記第１方向に対して垂直な第２方向）に間隔をおいて一対のブロック５２が設けられ（図１において、スライド台部４０の右側の側部に設けたもののみを示す）、かかるブロック５２が案内部材４８，５０に移動自在に装着されており、従って、スライド台部４０は上記第２方向に移動自在にスライド台支持部３６に支持され、電動モータの如き第２駆動源５４によって駆動される。
【００３７】
スライド台部４０のスライド台３８は、刃物台として機能し、このスライド台３８に加工工具が取り付けられる。
次いで、図１とともに図２を参照して、ベッド本体２の中間部分１２、即ち中間パイプフレーム構造１４について説明すると、図示の中間パイプフレーム構造１４は、上下方向に間隔をおいて配設された上フレーム６２及び下フレーム６４を備え、上フレーム６２及び下フレーム６４が複数の接続パイプ６６により接続されている。上フレーム６２及び下フレーム６４は実質上同一の構成であり、上フレーム６２（又は下フレーム６４）について説明すると、図示の上フレーム６２（又は下フレーム６４）は、４本の上連結パイプ６８（又は下連結パイプ７０）及び４つの上連結ブロック７２（又は下連結ブロック７４）から構成されている。各上連結ブロック７２（又は下連結ブロック７４）は略立方体状に形成され、その各面（即ち、立方体状の各面）には連結凹部７６（又は７８）が設けられている。上フレーム６２（又は下フレーム６４）においては、各上連結パイプ６８（又は下連結パイプ７０）の両端部が対応する上連結ブロック７２（又は下連結ブロック７４）の連結凹部７６（又は７８）に挿入され、４本の上連結パイプ６８（又は下連結パイプ７０）を上連結ブロック７２（又は下連結ブロック７４）に挿入連結することによって、矩形状の上フレーム６２（又は下フレーム６４）が形成される。尚、連絡ブロック７２，７４は略直方体状、球状などの適宜の形状でよい。
【００３８】
上フレーム６２の上連結パイプ６８、下フレーム６４の下連結パイプ７０及び接続パイプ６６は、例えばオイルなどの液体が充填密封された中空パイプであるのが好ましく、このようなパイプを用いることによって、各パイプの剛性を高めることができるとともに、後述する熱変形の補正をも容易に行うことが可能となる。各接続パイプ６６の一端部は上フレーム６２の対応する上連結ブロック７２の連結凹部７６に挿入連結され、その他端部が下フレーム６４の対応する下連結ブロック７４に挿入連結され、このようにして図１及び図２に示す中間パイプフレーム構造１４が構成される。
【００３９】
この実施形態では、ブロック本体２の第１部分４と第２部分６との間に上述した中間パイプフレーム構造１４が介在されることに関連して、主軸ユニット４の一端部（即ち、スライド台ユニット６側の端部）が中間パイプフレーム構造１４の上フレーム６２の一対の上連結ブロック７２（ブロック本体２の第１部分８に固定された上連結ブロック）に載置固定され、またスライド台ユニット６の一側端部（即ち、主軸ユニット４側の側端部であって、この実施形態においては、支持ブロック４４）がこの上フレーム６２の残りの一対の上連結ブロック７２（ブロック本体２の第２部分１０に固定された上連結ブロック）に載置固定され、このように構成することによって、後述する熱変形の補正を容易に行うことが可能となる。
【００４０】
この形態では、中間パイプフレーム構造１４に関連して、ベッド本体２の熱変形を補正するための熱変形補正手段８２が設けられている。図３をも参照して、図示の熱変形補正手段８２は４つの加熱・冷却手段、即ち第１〜第４加熱・冷却手段８４，８６，８８，９０から構成され、この形態では上フレーム６２に関連してこれら第１〜第４加熱・冷却手段８４〜９０が設けられている。尚、熱変形の補正の理解を容易にするために、図３に示すように、上フレーム６２の上連結パイプ６８を第１〜第４上連結パイプ６８Ａ〜６８Ｄとして以下の説明する。
【００４１】
上フレーム６２の上記第１方向に対応する一対の上連結パイプ６８Ａ，６８Ｃ（主軸ユニット４が固定された一対の上連結ブロック７２間に連結された上連結パイプ６８Ａ及びスライド台ユニット６が固定された一対の上連結ブロック７２間に連結された上連結パイプ６８Ｃ）は、軸方向中央部が密封部材９２，９４によって密封され、一方の上連結パイプ６８Ａにおいては、密封部材９２によって第１部位６８Ａａ（片側部位）と第２部位６８Ａｂ（他側部位）に仕切られ、主軸ユニット４の一端部はこの密封部材９２にも載置固定され、また他方の上連結パイプ６８Ｃにおいては、密封部材９４によって第１部位６８Ｃａ（片側部位）と第２部位６８Ｃｂ（他側部位）とに仕切られ、スライド台ユニット６の一側部はこの密封部材９４にも載置固定されている。
【００４２】
第１〜第４加熱・冷却手段８４，８６，８８，９０は、例えば熱電変換素子から構成することができ、この熱電変換素子として例えばペルチェ素子が用いられる。この実施形態では、第１及び第２加熱・冷却手段８４，８６は上連結パイプ６８Ａの第１及び第２部位６８Ａａ，６８Ａｂの中間周面に設けられ、また第３及び第４加熱・冷却手段８８，９０は上連結パイプ６８Ｃの第１及び第２部位６８Ｃａ，６８Ｃｂの中間周面に設けられる。
【００４３】
このような熱変形補正手段８２を備えたＮＣ旋盤では、次の通りにしてベッド本体２の熱変形を補正する。ＮＣ旋盤のベッド本体２に熱変形が発生しないときには、ベッド本体２の中間パイプフレーム構造１４においても変形が生じてなく、中間パイプフレーム構造１４の上フレーム６２は、図４に示すようにきれいな矩形状となっている。このとき、主軸ユニット４とスライド台ユニット６とは所定の位置関係に保たれ、主軸部１８のチャック手段３４に保持された被加工物９２と、スライド台部４０のスライド台３８（刃物台）に取り付けられた加工工具９４とは、所定の位置関係に保たれ、このような状態で加工工具９４により被加工物９２を切削加工すると、任意の断面にける被加工物の直径は一定となり、被加工物を円筒状に切削加工することができる。
【００４４】
一方、加工時に発生する熱によって上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ側が相対的に温度が高く、その第２部位６８Ｃｂ側が相対的に温度が低くなると、ベッド本体２が熱変形し、中間パイプフレーム構造１４は図５（ａ）に実線で示すように熱変形するようになる。また、上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ側が相対的に温度が低く、その第２部位６８Ｃｂ側が相対的に温度が高いと、ベッド本体２の熱変形によって中間パイプフレーム構造１４は図５（ｂ）に実線で示すように熱変形するようになる。更に、上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａ側が相対的に温度が高く、その第２部位６８Ａｂ側が相対的に温度が低いと、ベッド本体２の熱変形によって中間パイプフレーム構造１４は図５（ｃ）に実線で示すように熱変形し、また上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａ側が相対的に温度が低く、その第２部位６８Ａｂ側が相対的に温度が高いと、ベッド本体２の熱変形によって中間パイプフレーム構造１４は図５（ｄ）に実線で示すように熱変形するようになる。これらの熱変形した状態において加工を行うと、被加工物９２の直径は連続的に変化してテーパ状となり、所望の通りに加工できなくなる。
【００４５】
例えば、図５（ａ）で示すように変形したときには、第３加熱・冷却手段８８により冷却して上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａの温度を低下させるとともに、第４加熱・冷却手段９０により加熱して上連結パイプ６８Ｃの第２部位６８Ｃｂの温度を上昇させるようにすればよく、かく温度制御することにより、上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａが幾分収縮し、その第２部位６８Ｃｂが幾分伸長し、これによって、上連結パイプ６８Ｃが元の状態に戻り、上フレーム６２が図５（ａ）に二点鎖線で示すようにきれいな矩形状に戻り、被加工物９２に対する高精度の切削加工を行うことができる。
【００４６】
また、例えば、図５（ｂ）で示すように変形したときには、第３加熱・冷却手段８８により加熱して上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａを幾分させるとともに、第４加熱・冷却手段９０により冷却して上連結パイプ６８Ｃの第２部位６８Ｃｂを幾分収縮させればよく、例えば図５（ｃ）で示すように変形したときには、第１加熱・冷却手段８４により冷却して上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａを幾分収縮させるとともに、第２加熱・冷却手段８６により加熱して上連結パイプ６８Ａの第２部位６８Ａｂを幾分伸長させればよく、更に、例えば図５（ｄ）で示すように変形したときには、第１加熱・冷却手段８４により加熱して上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａを幾分伸長させるとともに、第２加熱・冷却手段８６により冷却して上連結パイプ６８Ａの第２部位６８Ａｂを幾分収縮させればよく、このように温度制御することによって、上述した同様に、上フレーム６２が元の状態に戻り、被加工物９２に対して高精度の加工を行うことができる。
【００４７】
このような上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａ及び第２部位６８Ａｂ並びに上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ及び第２部位６８Ｃｂの加熱、冷却の制御、即ち第１〜第４加熱・冷却手段８４〜９０による温度制御は、例えばこれらの部位の熱変形量を測定し、測定した熱変形量に基づいて行うことができ、或いはこれらの部位の温度を検知し、検知した温度に基づいて行うことができる。
【００４８】
尚、上述した実施形態では、中間パイプフレーム構造１４の上フレーム６２に関連して熱変形補正手段８２を設けているが、この上フレーム６２に加えて下フレーム６４に、上述したと同様の熱変形補正手段を設けるようにしてもよい。
【００４９】
次に、図６〜図１０を参照して、本発明に従う工作機械のベッド構造の第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態のベッド構造における中間パイプフレーム構造の上フレームを示す斜視図であり、図７（ａ）及び（ｂ）は、図６の上フレームの第２方向の振動による変形を示す図であり、図８（ａ）はベッド本体に加わる第２方向の振動による上フレームの変位及び振動抑制手段による上フレームの変位を示す図であり、図８（ｂ）は、振動抑制手段の加振後の上フレームの変位を示す図であり、図９（ａ）及び（ｂ）は、図６の上フレームの第１方向の振動による変形を示す図であり、図１０（ａ）はベッド本体に加わる第１方向の振動による上フレームの変位及び振動抑制手段による上フレームの変位を示す図であり、図１０（ｂ）は、振動抑制手段による加振後の上フレームの変位を示す図である。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
この第２の実施形態のベッド構造においては、ベッド本体の中間パイプフレーム構造に関連して振動抑制手段１０２が設けられ、振動抑制手段１０２は４つの加振手段、即ち第１〜第４加振手段１０４，１０６，１０８，１１０から構成され、この形態では上フレーム６２に関連してこれら第１〜第４加振手段１０４〜１１０が設けられている。
【００５１】
第１〜第４加振手段１０４，１０６，１０８，１１０は、例えば圧電素子から構成することができ、この実施形態では、第１加振手段１０４が上連結パイプ６８Ａの第２部位６８Ａｂ側の端部に取り付けられ、第２加振手段１０６が上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ側の端部に取り付けられ、これら第１及び第２加振手段１０４，１０６は、第２方向（図６において左下から右上の方向）の振動を抑制するように作用する。尚、第１加振手段１０４を上連結パイプ６８Ａの第１部位６８Ａａ側の端部に取り付け、第２加振手段１０６を上連結パイプ６８Ｃの第２部位６８Ｃｂ側の端部に取り付けるようにしてもよい。
【００５２】
また、第３加振手段１０８は上連結パイプ６８Ｂの主軸ユニット側の端部に取り付けられ、第４加振手段１１０は上連結パイプ６８Ｄのスライド台ユニット側の端部に取り付けられ、これら第３及び第４加振手段１０８，１１０は、第１方向（図６において左上から右下の方向）の振動を抑制するように作用する。尚、第３加振手段１０８を上連結パイプ６８Ｂのスライド台ユニット側の端部に取り付け、第４加振手段１１０を上連結パイプ６８Ｄの主軸ユニット側の端部に取り付けるようにしてもよい。この第２の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００５３】
このような振動抑制手段１０２を備えたＮＣ旋盤では、次の通りにしてベッド本体に作用する振動を抑える。ＮＣ旋盤のベッド本体２に振動が作用しないときには、ベッド本体の中間パイプフレーム構造においても振動による変位が発生せず、中間パイプフレーム構造の上フレーム６２は、図４に示すようにきれいな矩形状となっており、従って、上述したと同様に、被加工物２を高精度の円筒形状に切削加工することができる。
【００５４】
一方、第２方向の振動がベッド本体に作用すると、その中間パイプフレーム構造の上フレーム６２は、図７（ａ）及び（ｂ）で示すように変位し、図８（ａ）に実線で示すように振動変位する。このような場合、図８（ａ）に破線で示す振動を第１及び第２加振手段１０４、１０６により付与すればよく、このような振動を付与することによって、第１及び第２加振手段１０４，１０６による加振力が上フレーム６２に作用する第２方向の振動を打ち消すように働き、これによって上フレーム６２の振動変位が抑えられて図７（ａ）及び（ｂ）に二点鎖線で示す状態に保持され、このような加振力を付与することによって、被加工物に対する所望の高精度な切削加工を行うことができる。
【００５５】
また、第１方向の振動がベッド本体に作用すると、その中間パイプフレーム構造の上フレーム６２は、図９（ａ）及び（ｂ）で示すように変位し、図１０（ａ）に実線で示すように振動変位する。このような場合、図１０（ａ）に破線で示す振動を第３及び第４加振手段１０８、１１０により付与すればよく、このような振動を付与することによって、第３及び第４加振手段１０８，１１０による加振力が上フレーム６２に作用する第１方向の振動を打ち消すように働き、これによって上フレーム６２の振動変位が抑えられて図９（ａ）及び（ｂ）に二点鎖線で示す状態に保持され、このようにしても被加工物に対する高精度の切削加工を行うことができる。
【００５６】
第１〜第４加振手段１０４〜１１０による加振制御については、例えば中間パイプフレーム構造の上フレーム６２に第１方向の振動を検知する第１振動検知センサと第２方向の振動を検知する第２振動検知センサを設け、第１振動センサにより検知した振動を打ち消すように第３及び第４加振手段１０８，１１０の加振制御が行われ、第２振動センサにより検知した振動を打ち消すように第１及び第２加振手段１０４及び１０６の加振制御が行われる。
【００５７】
この第２の実施形態においては、上フレーム６２の上連結パイプ６８Ａ，６８Ｃとして密封部材９２，９４によって軸方向中央部が密封されたものを用いているが、このように振動抑制手段１０２を設ける場合、必ずしも密封部材９２，９４により密封されたものを用いる必要はなく、上連結パイプ６８Ｂ，６８Ｄと同様の構成のものを用いるようにしてもよい。
【００５８】
第１の実施形態では、加工時の熱による影響を抑えるために中間パイプフレーム構造１４に熱変形補正手段８２を設け、また第２の実施形態では、加工時の振動による影響を抑えるために中間パイプフレーム構造に振動抑制手段１０２を設けているが、一つのベッド本体の中間パイプフレーム構造に図１１に示すように熱変形防止手段及び振動抑制手段の双方を設けるようにしてもよい。
【００５９】
工作機械の一例としてのＮＣ旋盤のベッド構造の第３の実施形態を示す図１１において、この第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に振動抑制手段１０２が設けられている。即ち、第１加振手段１０４が上連結パイプ６８Ａの第２部位６８Ａｂ側の端部に取り付けられ、第２加振手段１０６が上連結パイプ６８Ｃの第１部位６８Ｃａ側の端部に取り付けられ、第３加振手段１０８が上連結パイプ６８Ｂの主軸ユニット側の端部に取り付けられ、また第４加振手段１１０が上連結パイプ６８Ｄのスライド台ユニット側の端部に取り付けられており、従って、上述したと同様にしてベッド本体に作用する振動を抑えることができる。
【００６０】
この形態では、この振動抑制手段１０２に加えて、更に、熱変形補正手段１１２が設けられている。この熱変形補正手段１１２も４つの加熱・冷却手段、即ち第１〜第４加熱・冷却手段１１４，１１６，１１８，１２０から構成され、第１及び第２加熱・冷却手段１１４，１１６が上連結パイプ６８Ａの第１及び第２部位６８Ａａ，６８Ａｂの中間周面に設けられ、また第３及び第４加熱・冷却手段１１８，１２０は上連結パイプ６８Ｃの第１及び第２部位６８Ｃａ，６８Ｃｂの中間周面に設けられており、このように第１〜第４加熱・冷却手段１１４〜１２０を設けることによっても、上連結パイプ６８Ａ，６８Ｃの第１部位６８Ａａ，６８Ｃａ及び第２部位６８Ａｂ，６８Ｃｂを所要の通りに加熱、冷却制御を行うことができ、従って、上述したと同様にしてベッド本体の熱変形を補正することができる。
【００６１】
図１２は、第４の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図である。図１２において、この第４の実施形態においては、ベッド本体２０２の第１部分２０４及び第２部分２０６が、これらの間の中間部分２０８の中間パイプフレーム構造２１０と同様に、パイプフレーム構造から構成されている。第１部分２０４は、複数の連結ブロック２１２及び複数の連結パイプ２１４（接続パイプを含む）を直方体状に連結することによって構成される第１パイプフレーム構造２１６から構成され、この形態では、中間パイプフレーム構造２１０を第１方向に二つ並べて連結したような構造となっている。この第１パイプフレーム構造２１６は中間パイプフレーム構造２１０の片側に連結され、かかる第１パイプフレーム構造２１６の上面に主軸ユニット４が取り付けられる。
【００６２】
また、第２部分２０６は、複数の連結ブロック２１７及び複数の連結パイプ２１８（接続パイプを含む）を直方体状に連結することによって構成される第２パイプフレーム構造２２０から構成され、この形態では、中間パイプフレーム構造２１０と略同様な構造となっている。この第２パイプフレーム構造２２０は中間パイプフレーム構造２１０の他側に連結され、かかる第２パイプフレーム構造２２０の上面にスライド台ユニット６が取り付けられる。
【００６３】
この実施形態では、ベッド本体２０２の全体（即ち、第１部分２０４、第２部分２０６及び中間部分２０８）がパイプフレーム構造から構成されているので、ベッド本体の軽量化を図ることができる。また、このベッド本体２０２の中間パイプフレーム構造２１０に上述した熱変形補正手段を設けることによって、ベッド本体２０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができ、またその中間パイプフレーム構造２１０に上述した振動抑制手段を設けることによって、ベッド本体２０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる。
【００６４】
この第４の実施形態では、ベッド本体２０２の第１部分２０４が第１パイプフレーム構造２１６であるので、この第１パイプフレーム構造２１６に関連して、熱変形補正手段及び／又は振動抑制手段を適宜設けるようにしてもよく、このように設けることによって、第１パイプフレーム構造２１６における熱及び／又は振動の影響を抑えることができる。また、ベッド本体２０２の第２部分２０６が第２パイプフレーム構造２２０であるので、この第２パイプフレーム構造２２０に関連して、熱変形補正手段及び／又は振動抑制手段を適宜設けるようにしてもよく、このように設けることによって、第２パイプフレーム構造２２２０における熱及び／又は振動の影響を抑えることができる。
【００６５】
図１３は、第５の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図であり、図１３以降においては、主軸ユニット及びスライド台ユニットを模式的にブロック状に示している。
【００６６】
図１３において、この第５の実施形態においては、ＮＣ旋盤のベッド本体３０２の第１部分３０４がブロック状に構成され、第２部分３０６及び中間部分３０８がパイプフレーム構造に構成されている。即ち、第２部分３０６が第２パイプフレーム構造３１０に構成され、中間部分３０８が中間パイプフレーム構造３１２に構成されている。この第２パイプフレーム構造３１０及び中間パイプフレーム構造３１２は、第４の実施形態における第２パイプフレーム構造２２０及び中間パイプフレーム構造２１０と実質上同一の構成でよく、この第５の実施形態におけるその他の構成は、図１２の第４の実施形態と実質上同一でよい。
【００６７】
このようなベッド本体３０２を備えたＮＣ旋盤においても、図示していないが、ベッド本体３０２の中間パイプフレーム構造３１２に上述した熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けることによって、ベッド本体３０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができる（及び／又はベッド本体３０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる）。また、第２パイプフレーム構造３１０に関連して、熱変形補正手段及び／又は振動抑制手段を適宜設けるようにしてもよい。
【００６８】
図１４は、第６の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図である。図１４において、この第６の実施形態においては、図１２の第４の実施形態と同様に、ベッド本体４０２の第１部分４０４が第１パイプフレーム構造４０６から構成され、その第２部分４０８が第２パイプフレーム構造４１０から構成されているが、これらの間の中間部分（中間パイプフレーム構造）は省略されている。そして、このことに関連して、主軸ユニット４は第１パイプフレーム構造４０６の上面に取り付けられ、スライド台ユニット６は第２パイプフレーム構造４１０の外側面に取り付けられている。この第６の実施形態のその他の構成は、上述した第４の実施形態と略同様である。
【００６９】
このような第６の実施形態においては、図示していないが、ベッド本体４０２の第２パイプフレーム構造４１０に、好ましくはその上フレーム４１２に上述したと同様にして熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）が設けられ、このように熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けることによって、ベッド本体４０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができる（及び／又はベッド本体４０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる）。尚、上述したように、第１パイプフレーム構造４０６に関連して熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けるようにしてもよい。
【００７０】
図１５は、第７の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図である。図１５において、この第７の実施形態においては、図１４の第６の実施形態と同様に、ベッド本体５０２の第１部分５０４が第１パイプフレーム構造５０６から構成され、その第２部分５０８が第２パイプフレーム構造５１０から構成され、これらの間の中間部分（中間パイプフレーム構造）は省略されている。
【００７１】
この第７の実施形態では、第１パイプフレーム構造５０６は高さ方向に細長く、第２パイプフレーム構造５１０が上下方向に３段に積み重ねられて連結されたような構成になっており、主軸ユニット４は第１パイプフレーム構造５０６の第２部分５０８側の側面に取り付けられ、スライド台ユニット６は第２パイプフレーム構造５１０の外側面に取り付けられている。この第７の実施形態のその他の構成は、上述した第４の実施形態と略同様である。
【００７２】
この第７の実施形態においても、図示していないが、ベッド本体５０２の第２パイプフレーム構造５１０に、好ましくはその上フレーム５１２に上述したと同様にして熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）が設けられ、このように熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けることによって、ベッド本体５０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができる（及び／又はベッド本体５０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる）。尚、第１パイプフレーム構造５０６に関連して熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けるようにしてもよい。
【００７３】
図１６は、第８の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図である。図１６において、この第８の実施形態においては、図１４の第６の実施形態と同様に、ベッド本体６０２の第１部分６０４が第１パイプフレーム構造６０６から構成され、その第２部分６０８が第２パイプフレーム構造６１０から構成され、これらの間の中間部分（中間パイプフレーム構造）は省略されている。
【００７４】
この第８の実施形態では、第１パイプフレーム構造６０６は、第２パイプフレーム構造６１０が第１方向に二つ連結され、且つこれら連結されたものが上下方向に２段に積み重ねられて連結されたような構成になっており、主軸ユニット４は第１パイプフレーム構造６０６の上段部位６１２内に挿入されて取り付けられ、スライド台ユニット６は第２パイプフレーム構造６１０の外側面に取り付けられている。この第８の実施形態のその他の構成は、上述した第４の実施形態と略同様である。
【００７５】
この第８の実施形態においても、図示していないが、ベッド本体６０２の第２パイプフレーム構造６１０に、好ましくはその上フレーム６１４に上述したと同様にして熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）が設けられ、このように熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けることによって、ベッド本体６０２に発生する熱変形を補正して熱による影響を少なくすることができる（及び／又はベッド本体６０２に作用する振動を抑えて振動による影響を少なくすることができる）。尚、第１パイプフレーム構造６０６に関連して熱変形補正手段（及び／又は振動抑制手段）を設けるようにしてもよい。
【００７６】
以上、本発明に従う工作機械のベッド構造の各種実施形態について説明した、本発明はこれら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形乃至修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に従うベッド構造の一実施形態を備えた工作機械としての一例のＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図２】図１のベッド構造におけるベッド本体の中間パイプフレーム構造を簡略的に示す斜視図。
【図３】図２の中間パイプフレーム構造の上フレームを示す斜視図。
【図４】図１のＮＣ旋盤における主軸及び刃物と中間パイプフレーム構造との関係を示す簡略説明図。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、中間パイプフレーム構造の熱変形の態様を説明するための簡略説明図。
【図６】第２の実施形態のベッド構造における中間パイプフレーム構造の上フレームを示す斜視図。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、図６の上フレームの第２方向の振動による変形を示す図。
【図８】図８（ａ）はベッド本体に加わる第２方向の振動による上フレームの変位及び振動抑制手段による上フレームの変位を示す図、また図８（ｂ）は、振動抑制手段の加振後の上フレームの変位を示す図。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、図６の上フレームの第１方向の振動による変形を示す図。
【図１０】図１０（ａ）はベッド本体に加わる第１方向の振動による上フレームの変位及び振動抑制手段による上フレームの変位を示す図、また図１０（ｂ）は、振動抑制手段による加振後の上フレームの変位を示す図。
【図１１】ＮＣ旋盤のベッド構造の第３の実施形態を示す図。
【図１２】第４の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図１３】第５の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図１４】第６の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図１５】第７の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【図１６】第８の実施形態のベッド構造を備えたＮＣ旋盤を簡略的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００７８】
２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ ベッド本体
４ 主軸ユニット
６ スライド台ユニット
８，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ 第１部分
１０，２０６，３０６，４０８，５０８，６０８ 第２部分
１２，２０８，３０８ 中間部分
１４，２１０，３１２ 中間パイプフレーム構造
１６ 主軸支持部
１８ 主軸部
３６ スライド支持部
４０ スライド台部
６２ 上フレーム
６４ 下フレーム
６８ 上連結パイプ
７２ 上連結ブロック
８２ 熱変形補正手段
８４，８６，８８，９０，１１４，１１６，１１８，１２０ 加熱・冷却手段
１０２ 振動抑制手段
１０４，１２０６，１０８，１１０ 加振手段
２１６，４０６，５０６，６０６ 第１パイプフレーム構造
２２０，３１０，４１０，５１０，６１０ 第２パイプフレーム構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分と、前記第１部分及び第２部分を接続する中間部分とから構成され、少なくとも前記中間部分が中間パイプフレーム構造から構成され、前記中間パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド構造。
【請求項２】
前記中間パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４つの上連結部ブロックに矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４つの下連結ブロックに矩形状に連結した下フレームと、前記上フレームの各連結ブロックと前記下フレームの各連結ブロックを接続する４本の接続パイプとから構成され、少なくとも前記上フレームに前記熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項３】
前記中間パイプフレーム構造の前記上フレームの前記上連結パイプ、前記下フレームの前記下連結パイプ及び前記接続パイプは、液体が密封された中空パイプから構成され、前記上フレームにおける前記主軸ユニット及び前記スライド台ユニットに対向する一対の特定上連結パイプは軸方向中央部が更に密封されており、また前記熱変形補正手段は４つの加熱・冷却手段から構成されており、前記一対の特定上連結パイプの片側部及び他側部に対応して前記加熱・冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項４】
所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分と、前記第１部分及び第２部分を接続する中間部分とから構成され、少なくとも前記中間部分が中間パイプフレーム構造から構成され、前記中間パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド構造。
【請求項５】
前記中間パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４つの上連結部ブロックに矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４つの下連結ブロックに矩形状に連結した下フレームと、前記上フレームの各連結ブロックと前記下フレームの各連結ブロックを接続する４本の接続パイプとから構成され、少なくとも前記上フレームに前記振動抑制手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項６】
前記中間パイプフレーム構造の前記上フレームの前記上連結パイプ、前記下フレームの前記下連結パイプ及び前記接続パイプは、液体が密封された中空パイプから構成され、また前記振動抑制手段は４つの加振手段から構成され、２つの加振手段は前記前記上フレームにおける前記主軸ユニット及び前記スライド台ユニット方向に対向する一対の特定上連結パイプの一端部及び他端部に設けられ、残りの二つの加振手段は残りの対向する一対の上連結パイプの一端部及び他端部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項７】
前記中間パイプフレーム構造に関連して、更に、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項８】
前記ベッド本体の前記第１部分は第１パイプフレーム構造から構成され、前記第１パイプフレーム構造は複数の連結ブロック及び複数の連結パイプを直方体状に連結することによって構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の工作機械のベッド構造。
【請求項９】
前記ベッド本体の前記第２部分は第２パイプフレーム構造から構成され、前記第２パイプフレーム構造は複数の連結ブロック及び複数の連結パイプを直方体状に連結することによって構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の工作機械のベッド構造。
【請求項１０】
前記主軸ユニットは、前記ベッド本体の前記第１部分に取り付けられた主軸支持部と、前記主軸を回転自在に支持する主軸部とを備え、前記主軸部が第１スライド機構を介して前記主軸支持部に前記主軸の軸線方向である第１方向に移動自在に支持され、また前記スライド台ユニットは、前記ベッド本体の前記第２部分に取り付けられたスライド台支持部と、前記スライド台を備えたスライド台部とを備え、前記スライド台部が第２支持機構を介して前記スライド支持部に前記第１方向に対して実質上垂直な第２方向に移動自在に支持されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の工作機械のベッド構造。
【請求項１１】
所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、少なくとも前記第２部分がパイプフレーム構造から構成され、前記パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド構造。
【請求項１２】
所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、少なくとも前記第２部分がパイプフレーム構造から構成され、前記パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド構造。
【請求項１】
所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分と、前記第１部分及び第２部分を接続する中間部分とから構成され、少なくとも前記中間部分が中間パイプフレーム構造から構成され、前記中間パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド構造。
【請求項２】
前記中間パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４つの上連結部ブロックに矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４つの下連結ブロックに矩形状に連結した下フレームと、前記上フレームの各連結ブロックと前記下フレームの各連結ブロックを接続する４本の接続パイプとから構成され、少なくとも前記上フレームに前記熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項３】
前記中間パイプフレーム構造の前記上フレームの前記上連結パイプ、前記下フレームの前記下連結パイプ及び前記接続パイプは、液体が密封された中空パイプから構成され、前記上フレームにおける前記主軸ユニット及び前記スライド台ユニットに対向する一対の特定上連結パイプは軸方向中央部が更に密封されており、また前記熱変形補正手段は４つの加熱・冷却手段から構成されており、前記一対の特定上連結パイプの片側部及び他側部に対応して前記加熱・冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項４】
所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分と、前記第１部分及び第２部分を接続する中間部分とから構成され、少なくとも前記中間部分が中間パイプフレーム構造から構成され、前記中間パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド構造。
【請求項５】
前記中間パイプフレーム構造は、４本の上連結パイプを４つの上連結部ブロックに矩形状に連結した上フレームと、４本の下連結パイプを４つの下連結ブロックに矩形状に連結した下フレームと、前記上フレームの各連結ブロックと前記下フレームの各連結ブロックを接続する４本の接続パイプとから構成され、少なくとも前記上フレームに前記振動抑制手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項６】
前記中間パイプフレーム構造の前記上フレームの前記上連結パイプ、前記下フレームの前記下連結パイプ及び前記接続パイプは、液体が密封された中空パイプから構成され、また前記振動抑制手段は４つの加振手段から構成され、２つの加振手段は前記前記上フレームにおける前記主軸ユニット及び前記スライド台ユニット方向に対向する一対の特定上連結パイプの一端部及び他端部に設けられ、残りの二つの加振手段は残りの対向する一対の上連結パイプの一端部及び他端部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項７】
前記中間パイプフレーム構造に関連して、更に、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の工作機械のベッド構造。
【請求項８】
前記ベッド本体の前記第１部分は第１パイプフレーム構造から構成され、前記第１パイプフレーム構造は複数の連結ブロック及び複数の連結パイプを直方体状に連結することによって構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の工作機械のベッド構造。
【請求項９】
前記ベッド本体の前記第２部分は第２パイプフレーム構造から構成され、前記第２パイプフレーム構造は複数の連結ブロック及び複数の連結パイプを直方体状に連結することによって構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の工作機械のベッド構造。
【請求項１０】
前記主軸ユニットは、前記ベッド本体の前記第１部分に取り付けられた主軸支持部と、前記主軸を回転自在に支持する主軸部とを備え、前記主軸部が第１スライド機構を介して前記主軸支持部に前記主軸の軸線方向である第１方向に移動自在に支持され、また前記スライド台ユニットは、前記ベッド本体の前記第２部分に取り付けられたスライド台支持部と、前記スライド台を備えたスライド台部とを備え、前記スライド台部が第２支持機構を介して前記スライド支持部に前記第１方向に対して実質上垂直な第２方向に移動自在に支持されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の工作機械のベッド構造。
【請求項１１】
所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、少なくとも前記第２部分がパイプフレーム構造から構成され、前記パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する熱変形を補正するための熱変形補正手段が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド構造。
【請求項１２】
所定方向に回動される主軸を備えた主軸ユニット及びスライド台を備えたスライド台ユニットを支持するためのベッド本体を備えた工作機械のベッド構造であって、
前記ベッド本体は、前記主軸ユニットを支持する第１部分と、前記スライド台ユニットを支持する第２部分とから構成され、少なくとも前記第２部分がパイプフレーム構造から構成され、前記パイプフレーム構造に関連して、前記ベッド本体に発生する振動を抑えるための振動抑制手段が設けられていることを特徴とする工作機械のベッド構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−２９６３１２（Ｐ２００８−２９６３１２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４３４８９（Ｐ２００７−１４３４８９）
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【出願人】（３０４０３６７４３）国立大学法人宇都宮大学 (209)
【出願人】（５９１０１４８３５）高松機械工業株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【出願人】（３０４０３６７４３）国立大学法人宇都宮大学 (209)
【出願人】（５９１０１４８３５）高松機械工業株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
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