工作機械
【課題】コラムに作用する曲げモーメント（転倒モーメント）に起因するコラムの変形の補償（コラムの前倒れ補正）を、すべり面（案内面）の湾曲カーブ加工に依らずに行い、高度な加工精度を確保すること。
【解決手段】左右のコラム１３、１４の各々に、左側のコラム１３に負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該コラム１３に付与する左側の逆モーメント付与手段４０と、右側のコラム１４に負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該コラム１４に付与する右側の逆モーメント付与手段５０とを設ける。
【解決手段】左右のコラム１３、１４の各々に、左側のコラム１３に負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該コラム１３に付与する左側の逆モーメント付与手段４０と、右側のコラム１４に負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該コラム１４に付与する右側の逆モーメント付与手段５０とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械に関し、特に、機械フレームの変形に起因するコラムの前倒れ補正を行う工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クロスレール昇降式の門形工作機械では、主軸頭が左右方向（Ｙ軸方向）に移動すると、クロスレールの昇降送り系に負荷される荷重が変化し、この荷重変化により水平度を損ねる方向にクロスレールが傾くため、各種の防止対策が採用されている。
【０００３】
例えば、クロスレールに左右一対の油圧シリンダ装置を取り付け、主軸頭のＹ軸座標位置に応じて左右の油圧シリンダ装置に供給する油圧力を制御する油圧サーボバランスシリンダ方式のものや（例えば、特許文献１）、クロスレールを支える左右のコラムにリニアスケールを設け、左右のリニアスケールの値が一定になるように、クロスレールの昇降送りのサーボ系で制御するものがある（例えば、特許文献２）。
【０００４】
また、横中繰ぐり盤では、ラム、中繰ぐり主軸の繰り出しによって主軸頭が傾くのを防ぐため、主軸頭のカウンタウエイトを移動させる方式や、前後二箇所の吊り具にかかる力を変更する方式等が採用されている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開平９−９４７３５号公報
【特許文献２】特開昭５５−９６２４３号公報
【特許文献３】特開平２−３６０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、何れも、クロスレールや主軸頭等の移動体の重心位置がコラムに設けられているこれらの案内面とは異なった位置にあるため、コラムに曲げモーメントが作用し、移動軸と直交方向にコラムの変位（曲げ撓み）が生じる。
【０００６】
門形機では、バランスシリンダやクロスレール昇降の送りねじがクロスレールや主軸頭の重心を支えているわけではないので、コラムにかかる転倒モーメントが主軸頭の位置によって変化し、これによってコラムの前倒れが発生し、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）およびラム送りとテーブル送りとの直角度が維持されなくなる。
【０００７】
このことに対し、従来は、コラムの仕上げ加工時に個々のサイズに合わせてすべり面（案内面）、例えば、クロスレール案内面に、コラム前倒れとは逆傾向の微妙な湾曲カーブを付けることにより対応している。
【０００８】
このため、仕様の異なる場合には、組立後の検査結果によっては、修正加工が必要になることがあり、しかも、コラムに作用する曲げモーメントに起因するコラムの変形を完全に補償することは難しく、加工精度を高度に確保することが難しい。
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、コラムに作用する曲げモーメント（転倒モーメント）に起因するコラムの変形の補償（コラムの前倒れ補正）を、すべり面（案内面）の湾曲カーブ加工に依らずに行い、高度な加工精度を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による工作機械は、垂直に立設された左右のコラムと、前記左右のコラムの上部を互いに結合するトップビームと、前記左右のコラムの前面に上下方向に移動可能に設けられたクロスレールと、前記クロスレールの前面に左右方向に移動可能に設けられた主軸頭と、前記主軸頭に上下方向に移動可能に設けられ主軸を内蔵したラムとを有するクロスレール昇降式の門形の工作機械において、前記左右のコラムの各々に、左側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該左側のコラムに付与する左側の逆モーメント付与手段と、右側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該右側のコラムに付与する右側の逆モーメント付与手段とを有する。
【００１１】
この発明による工作機械は、上述の発明によるクロスレール昇降式の門形の工作機械において、前記主軸頭の左右方向の位置情報と、前記クロスレールの上下方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の左右方向位置情報と前記クロスレールの上下方向位置情報に応じて前記左側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量と前記右側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する。
【００１２】
この発明による工作機械は、垂直に立設された左右のコラムと、前記左右のコラムの上部を互いに結合するクロスレールと、前記クロスレールの前面に左右方向に移動可能に設けられた主軸頭と、前記主軸頭に上下方向に移動可能に設けられ主軸を内蔵したラムとを有するクロスレール固定式の門形の工作機械において、前記左右のコラムの各々に、左側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該左側のコラムに付与する左側の逆モーメント付与手段と、右側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該右側のコラムに付与する右側の逆モーメント付与手段とを有する。
【００１３】
この発明による工作機械は、上述の発明によるクロスレール固定式の門形の工作機械において、前記主軸頭の左右方向の位置情報を入力し、当該主軸頭の左右方向位置情報に応じて前記左側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量と前記右側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する。
【００１４】
この発明による工作機械は、垂直に立設された一つのコラムと、前記コラムの側面に上下方向に移動可能に設けられた主軸頭を有するシングルコラム型の工作機械において、
前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該コラムに付与する逆モーメント付与手段を有する。
【００１５】
この発明による工作機械は、上述の発明によるシングルコラム型の工作機械において、前記主軸頭の上下方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の上下方向位置情報に応じて前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する。
【００１６】
この発明による工作機械は、上述の発明によるシングルコラム型の工作機械において、更に、前記主軸頭に、左右方向に移動可能に設けられ繰り出し可能な中ぐり主軸を内蔵したラムを有し、前記制御手段は、前記主軸頭の上下方向の位置情報に加えて、前記ラムおよび前記中ぐり主軸の左右方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の上下方向位置情報と前記ラムおよび前記中ぐり主軸の左右方向位置情報に応じて前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する。
【００１７】
この発明による工作機械は、更に、前記主軸頭に前記ラムがスイベルヘッドによって傾動可能に設けられており、前記制御装置は、前記スイベルヘッドの傾斜角を示す傾斜角情報を入力し、当該傾斜角情報を加味して前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する。
【００１８】
この発明による工作機械は、好ましくは、前記ラムと前記主軸頭の少なくとも何れか一方に、これらの水平度を計測する水平レベル測定器が設けられられ、前記制御装置は、前記水平レベル測定器より水平度情報を入力し、前記モーメント付与手段によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判別する。
【００１９】
この発明による工作機械は、更に、前記ラムと前記主軸頭の少なくとも何れか一方に設けられ、これらの水平度を計測する水平レベル測定器と、前記水平レベル測定器より水平度情報を入力し、当該水平度情報に前記逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する。
【００２０】
この発明による工作機械は、好ましくは、前記逆モーメント付与手段は、連結ビーム部材と、自動制御可能に軸力を変化する軸力変化要素との直列連結体により構成され、当該直列連結体の一端を前記コラムの上部に接続され、他端を前記コラムの下部に接続されている。
【発明の効果】
【００２１】
この発明による工作機械は、逆モーメント付与手段によって、コラムに負荷された主軸頭やクロスレール等の重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントをコラムに付与することにより、コラムに作用する転倒モーメントに起因するコラム変形の補償（コラムの前倒れ補正）が行われる。これにより、高度な加工精度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明による工作機械の実施形態１を、図１〜図４を参照して説明する。
【００２３】
実施形態１の工作機械は、クロスレール昇降式の門形工作機械であり、図１、図２に示されているように、固定配置のべッド１１上にＸ軸方向（図１で見て紙面を直角に貫通する方向）に移動可能なテーブル１２を有する。べッド１１の左右両側には、左コラム１３と右コラム１４が各々垂直に立設されている。左コラム１３と右コラム１４は上部をトップビーム１５によって互いに結合されている。
【００２４】
左コラム１３、右コラム１４は、各々、前面に、上下方向に長いガイド面１６、１７を有する。左コラム１３、右コラム１４には、横けた部材をなすクロスレール１８がガイド面１６、１７に案内されて上下方向（Ｗ軸方向）に移動可能に設けられている。
【００２５】
左コラム１３、右コラム１４には、各々、左Ｗ軸ボールねじ１９、右Ｗ軸ボールねじ２０、左Ｗ軸ボールねじ１９を回転駆動する左Ｗ軸サーボモータ２１、右Ｗ軸ボールねじ２０を回転駆動する右Ｗ軸サーボモータ２２が設けられており、これらＷ軸送り駆動系（昇降送り系）によってクロスレール１８がＷ軸駆動（昇降駆動）され、当該Ｗ軸駆動によりクロスレール１８のＷ軸座標位置が決まる。
【００２６】
左Ｗ軸サーボモータ２１には左Ｗ軸サーボモータ２１のモータ位置を検出する左Ｗ軸ロータリエンコーダ２３が、右Ｗ軸サーボモータ２２には右Ｗ軸サーボモータ２２のモータ位置を検出する右Ｗ軸ロータリエンコーダ２４が各々設けられており、これらによってクロスレール１８のＷ軸座標位置が検出される。
【００２７】
左コラム１３、右コラム１４には、クロスレール１８の左右端近傍に接続された左右一対の左バランス用油圧シリンダ装置２５と右バランス用油圧シリンダ装置２６が取り付けられている。
【００２８】
左バランス用油圧シリンダ装置２５、右バランス用油圧シリンダ装置２６は、油圧力制御により、クロスレール重量の大半と後述する主軸頭（サドル）２８のＹ軸座標位置に応じて互いに相反するバランス力を生じるように動作する。これにより、主軸頭２８の左右方向（Ｙ軸方向）移動によってクロスレール１８の昇降送り系に負荷される荷重が変化することに起因してクロスレール１８が水平度を損ねる方向に傾くことを防止する補正が行われる。
【００２９】
クロスレール１８の前面には左右方向に長いガイド面２７が形成されている。クロスレール１８には主軸頭２８がガイド面２７に案内されて左右方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられている。
【００３０】
クロスレール１８には、Ｙ軸ボールねじ２９、Ｙ軸ボールねじ２９を回転駆動するＹ軸サーボモータ３０が設けられており、これらＹ軸送り駆動系によって主軸頭２８がＹ軸駆動され、当該Ｙ軸駆動により主軸頭２８のＹ軸座標位置が決まる。
【００３１】
Ｙ軸サーボモータ３０にはＹ軸サーボモータ３０のモータ位置を検出するＹ軸ロータリエンコーダ３１が設けられており、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって主軸頭２８のＹ軸座標位置が検出される。
【００３２】
主軸頭２８にはラム３２が上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。ラム３２は主軸３５を内蔵している。
【００３３】
ラム３２は、Ｚ軸ボールねじ４７を回転駆動するＺ軸サーボモータ３３によってＺ軸駆動され、当該Ｚ軸駆動によりラム３２のＺ軸座標位置が決まる。
【００３４】
Ｚ軸サーボモータ３３にはＺ軸サーボモータ３３のモータ位置を検出するＺ軸ロータリエンコーダ３４が設けられており、Ｚ軸ロータリエンコーダ３４によってラム３２のＺ軸座標位置が検出される。
【００３５】
左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の各々の上面には、これら上面のＸ軸方向の水平度を計測する水平レベル測定器３７、３８、３９が設けられている。
【００３６】
左コラム１３の背面には左側逆モーメント付与手段４０が、右コラム１４の背面には右側逆モーメント付与手段５０が各々取り付けられている。
【００３７】
左側逆モーメント付与手段４０は、比較的長い軸長を有する連結ビーム部材４１と、軸力変化要素をなす小ストロークの油圧シリンダ装置４２との直列連結体により構成され、当該直列連結体の上端を左コラム１３の背面上端部に設けられているブラケット４３にピン４４によってヒンジ接続され、下端を左コラム１３の背面下端部に設けられているブラケット４５にピン４６によってヒンジ接続されている。
【００３８】
右側逆モーメント付与手段５０は、比較的長い軸長を有する連結ビーム部材５１と、軸力変化要素をなす小ストロークの油圧シリンダ装置５２との直列連結体により構成され、当該直列連結体の上端を右コラム１４の背面上端部に設けられているブラケット５３にピン５４によってヒンジ接続され、下端を右コラム１４の背面下端部に設けられているブラケット５５にピン５６によってヒンジ接続されている。
【００３９】
油圧シリンダ装置４２、５２は、同一構造のものであり、図３に示されているように、連結ビーム部材４１、５１の下端に固定連結されたシリンダケース部材６１と、シリンダケース部材６１に形成されたシリンダボア６２に摺動可能に嵌合し、シリンダケース部材６１の下端部に取り付けられたエンド部材６３との間に圧力室６４を画定するピストン部材６５と、ピストン部材６５と一体に設けられていてエンド部材６３を貫通して外部に突出したピストンロッド６６とを有し、ピストンロッド６６の先端に結合板６８を介してクレビス６９を取り付けられている。
【００４０】
油圧シリンダ装置４２、５２は、エンド部材６３に形成されているポート６７より圧力室６４に圧油を導入されることにより、ピン４４と４６、ピン５４と５６との間隔を導入圧油の圧力値により決まる力（軸力）によって縮める作用が生じる。
【００４１】
これにより、左側逆モーメント付与手段４０は、左コラム１３に負荷されたクロスレール１８や主軸頭２８の重量による転倒モーメントＭＬａを打ち消す方向のモーメント（キャンセルモーメント）ＭＬｂを油圧シリンダ装置４２に供給される圧油の圧力値に応じて左コラム１３に付与し、右側逆モーメント付与手段５０は、右コラム１４に負荷されたクロスレール１８や主軸頭２８の重量による転倒モーメントＭＲａを打ち消す方向のモーメント（キャンセルモーメント）ＭＲｂを油圧シリンダ装置５２に供給される圧油の圧力値に応じて右コラム１４に付与する。
【００４２】
図４は、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０の制御系を示している。左側逆モーメント付与手段４０の油圧シリンダ装置４２に供給する圧油の圧力値は、油圧サーボ回路７０に設けられている電動式の圧力制御弁７１によって定量的に制御され、右側逆モーメント付与手段５０の油圧シリンダ装置５２に供給する圧油の圧力値は、油圧回路７０に設けられている電動式の圧力制御弁７２によって定量的に制御される。圧力制御弁７１、７２は、制御装置８０が出力する圧力指令信号に応じて油圧シリンダ装置４２、５２に供給する圧油の圧力値（補償油圧値）を設定する。
【００４３】
制御装置８０は、マイクロコンピュータ式のものであり、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、左Ｗ軸ロータリエンコーダ２３、右Ｗ軸ロータリエンコーダ２４によって検出されるクロスレール１８のＷ軸座標位置（上下方向位置）の位置情報とを入力し、これら位置情報に応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００４４】
図５は、主軸頭２８のＹ軸座標位置に対する、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａ、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａ、左コラム１３の転倒モーメント作用点における左コラム１３の撓み角（撓み量）ＴＬ、右コラム１４の転倒モーメント作用点における右コラム１４の撓み角（撓み量）ＴＲ、クロスレール１８あるいは主軸頭２８の捩じれ角（主軸頭２８の倒れ角）ＴＨの変化特性を示している。
【００４５】
このように、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａ、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａ、左コラム１３の転倒モーメント作用点における左コラム１３の撓み角（撓み量）ＴＬ、右コラム１４の転倒モーメント作用点における右コラム１４の撓み角（撓み量）ＴＲは、主軸頭２８のＹ軸座標位置に応じて変化し、主軸頭２８が接近した側のコラムの転倒モーメントが大きくなって前倒れも多くなる。クロスレール１８あるいは主軸頭２８の捩じれ角（主軸頭２８の倒れ角）ＴＨは、左右コラム１３、１４の中間位置において最大になる。
【００４６】
従って、主軸頭２８のＹ軸座標位置に応じて左コラム１３に付与すべきキャンセルモーメントＭＬｂｙと、右コラム１４に付与すべきキャンセルモーメントＭＲｂｙは、図６に示されているようになる。これにより、補償油圧値は、主軸頭２８のＹ軸座標位置とこれのストローク限までの距離に比例して主軸頭転倒モーメントを左右の油圧シリンダ装置４２、５２が負担するように決められる。
【００４７】
なお、図６に示されているように、キャンセルモーメントＭＬｂｙ、ＭＲｂｙは、クロスレール１８の捩じれ角（主軸頭２８の倒れ角）ＴＨの補正を加味したものであり、クロスレール１８の捩じれ角の補正が、クロスレール１８のガイド面１６、１７の湾曲カーブ補正により行われている場合には、クロスレール１８の捩じれ角（主軸頭２８の倒れ角）ＴＨの補正を加味する必要はなく、図５に示されている転倒モーメントＭＬａ、ＭＲａと同様の直線的なものになる。
【００４８】
転倒モーメントＭＬａ、転倒モーメントＭＲａが同一でも、つまり、主軸頭２８のＹ軸座標位置が変化しなくても、転倒モーメントが作用する高さ位置が変化、つまり、クロスレール１８のＷ軸座標位置によって主軸中心のコラム前倒れ値は変化し、高い位置ほど大きくなる。図７（ａ）、（ｂ）は、このことを示している。図７（ａ）は、クロスレール１８のＷ軸座標位置がＷ１であれば、転倒モーメントＭａ（左右の転倒モーメントＭＬａとＭＲａとが等値）が作用する高さ位置がＰ１となって主軸中心のコラム前倒れ値はΔχ１になり、クロスレール１８のＷ軸座標位置がＷ１より高いＷ２になると、それに応じて転倒モーメントＭａが作用する高さ位置がＰ２となり、軸中心のコラム前倒れ値はΔχ２になり、Ｚ軸座標位置Ｗ１である場合のコラム前倒れ値Δχ１より大きくなる。なお、図７（ａ）、（ｂ）において、ＢＭＤは、曲げモーメントダイヤグラムである。
【００４９】
クロスレール１８のＷ軸座標位置Ｗとコラム前倒れ値Δχとは、二次関数式Δχ＝ｆ（Ｗ2）で表されるから、クロスレール１８のＷ軸座標位置に応じた補償油圧値は、この二次関数式に従って設定されればよい。
【００５０】
これにより、圧力制御弁７１の圧力指令信号は、キャンセルモーメントＭＬｂｙに対応する補償油圧値と二次関数式Δχ＝ｆ（Ｗ2）による補償油圧値との合計値によるものになり、圧力制御弁７２の圧力指令信号は、キャンセルモーメントＭＲｂｙに対応する補償油圧値と二次関数式Δχ＝ｆ（Ｗ2）による補償油圧値との合計値によるものになる。
【００５１】
このように、圧力制御弁７１、７２の圧力指令信号が、主軸頭２８のＹ軸座標位置とクロスレール１８のＷ軸座標位置に応じて設定されることにより、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与と、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与が、油圧シリンダ装置４２、５２、換言すると、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によって行われる。
【００５２】
これにより、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００５３】
また、制御装置８０は、水平レベル測定器３７、３８、３９より左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の上面の水平度を計測値（水平度情報）を入力し、こられ上面の水平度が許容範囲内であるか否かの判別を行い、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判断する。
【００５４】
この判断において、モーメント付与が適正に行われていないと判定された場合には、アラーム出力、モーメント付与のリトライ等が考えられる。
また、水平レベル測定器３７、３８、３９の計測値をキャリブレーションにより正しいレベルに再設定することにより、熱変位によるクロスレール１８の捩じれや、左右コラム１３、１４の倒れを検知することもでき、これを補償するように、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０を制御してもよい。
【００５５】
これにより、ラム３２（Ｚ軸）とテーブル（Ｘ軸）との直角度や、クロスレール１８（Ｗ軸）とテーブル（Ｘ軸）との直角度を維持することが可能である。
【００５６】
なお、上述の実施形態において、高精度な水平レベル測定器３７、３８、３９を採用した場合、水平レベル測定器３７、３８、３９により計測される左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の上面の水平度をフィードバック補償値としてフィードバック制御式に圧力制御弁７１、７２の圧力指令信号を設定し、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によるモーメント付与をフィードバック制御式に行うこともできる。
【００５７】
この場合も、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００５８】
なお、左側逆モーメント付与手段４０と右側逆モーメント付与手段５０は、左右コラム１３、１４に捩じれ現象が生じないよう、左右コラム１３、１４のＹ軸方向中立軸にすることが望ましい。また、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０のＸ軸方向位置は、中立軸から主軸頭重心位置までの距離と同一にしておくこと、補正値（補償油圧値）の計算や作用効果の確認が容易になる。また、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０と左右コラム１３、１４との結合は、曲げによる応力の発生を防ぐために、本実施形態のように、ピンヒンジ方式であることが好ましい。
【００５９】
この発明による工作機械の実施形態２を、図８、図９を参照して説明する。なお、図８、図９において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６０】
実施形態２の工作機械は、クロスレール固定式の門形工作機械であり、左コラム１３と右コラム１４は、上部をクロスレール１８によって互いに結合されている。
【００６１】
この実施形態でも、左コラム１３の背面には、連結ビーム部材４１と油圧シリンダ装置４２との直列連結体による左側逆モーメント付与手段４０が、右コラム１４の背面には連結ビーム部材５１と油圧シリンダ装置５２との直列連結体による右側逆モーメント付与手段５０が各々取り付けられている。
【００６２】
この実施形態では、制御装置８０は、図１０に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報を入力し、Ｙ軸座標位置に応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００６３】
この実施形態でも、主軸頭２８のＹ軸座標位置に応じて左コラム１３に付与すべきキャンセルモーメントＭＬｂｙと、右コラム１４に付与すべきキャンセルモーメントＭＲｂｙは、実施形態１と同様に、図６に示されているようになり、圧力制御弁７１の圧力指令信号は、キャンセルモーメントＭＬｂｙに対応する補償油圧値だけにものになり、圧力制御弁７２の圧力指令信号は、キャンセルモーメントＭＲｂｙに対応する補償油圧値だけにものになる。
【００６４】
このように、圧力制御弁７１、７２の圧力指令信号が、主軸頭２８のＹ軸座標位置に応じて設定されることにより、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与と、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与が、油圧シリンダ装置４２、５２、換言すると、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によって行われる。
【００６５】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００６６】
また、この実施形態でも、制御装置８０は、水平レベル測定器３７、３８、３９より左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の上面の水平度を計測値（水平度情報）を入力し、こられ上面の水平度が許容範囲内であるか否かの判別を行い、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判断する。そして、この判断において、モーメント付与が適正に行われていないと判定された場合には、アラーム出力、モーメント付与のリトライ等が考えられる。
【００６７】
また、実施形態２においても、高精度な水平レベル測定器３７、３８、３９を採用した場合、水平レベル測定器３７、３８、３９により計測される左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の上面の水平度をフィードバック補償値としてフィードバック制御式に圧力制御弁７１、７２の圧力指令信号を設定し、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によるモーメント付与をフィードバック制御式に行うこともできる。
【００６８】
この発明による門形工作機械の他の実施形態を、図１１、図１２を参照して説明する。なお、図１１、図１２において、図１、図２、図８、図９に対応する部分は、図１、図２、図８、図９に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６９】
この実施形態はクロスレール固定式の門形工作機械で、主軸頭２８にＡ軸スイベルヘッド９０がＸ軸と平行なＡ軸周りに傾動可能に設けられている。Ａ軸スイベルヘッド９０には、ラム３２がＺ軸方向（上下垂直方向）に移動可能に設けられている。これにより、主軸３５がＡ軸スイベルヘッド９０によってＡ軸周りに傾動可能になる。
【００７０】
ラム３２は、Ｚ軸ボールねじ９１、Ｚ軸ボールねじ９１を回転駆動するＺ軸サーボモータ９２によってクロスレール１８がＺ軸駆動され、当該Ｚ軸駆動によりラム３２のＺ軸座標位置が決まる。
【００７１】
Ｚ軸サーボモータ９２にはＺ軸サーボモータ９２のモータ位置を検出するＺ軸ロータリエンコーダ９３が設けられており、これによってラム３２のＺ軸座標位置が検出される。
【００７２】
Ａ軸スイベルヘッド９０は、主軸頭２８に取り付けられたＡ軸サーボモータ９４によってＡ軸角度を定量的に可変設定される。Ａ軸サーボモータ９４には、Ａ軸サーボモータ９４のモータ位置（Ａ軸角度）検出を行うＡ軸ロータリエンコーダ９５が取り付けられている。
【００７３】
Ａ軸スイベルが行われると、主軸頭２８の重心位置がＡ軸角度とＺ軸座標位置によって変化する。
【００７４】
したがって、この実施形態では、制御装置８０は、図１３に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、Ａ軸ロータリエンコーダ９５によって検出されるＡ軸スイベルヘッド９０のＡ軸角度の角度情報と、Ｚ軸ロータリエンコーダ９３によって検出されるラム３２のＺ軸座標位置の位置情報を入力し、Ｙ軸座標位置とＡ軸角度とＺ軸座標位置とに応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００７５】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００７６】
この発明による門形工作機械の他の実施形態を、図１４、１５を参照して説明する。なお、図１４、１５において、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２に対応する部分は、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００７７】
この実施形態はクロスレール固定式の門形工作機械で、主軸頭２８にＢ軸スイベルヘッド９６がＹ軸と平行なＢ軸周りに傾動可能に設けられている。Ｂ軸スイベルヘッド９６には、ラム３２がＺ軸方向（上下垂直方向）に移動可能に設けられている。これにより、主軸３５がＢ軸スイベルヘッド９６によってＢ軸周りに傾動可能になる。
【００７８】
Ｂ軸スイベルヘッド９６は、主軸頭２８に取り付けられたＢ軸サーボモータ９７によってＢ軸角度を定量的に可変設定される。Ｂ軸サーボモータ９７には、Ｂ軸サーボモータ９７のモータ位置（Ｂ軸角度）検出を行うＢ軸ロータリエンコーダ９８が取り付けられている。
【００７９】
Ｂ軸スイベルが行われると、主軸頭２８の重心位置がＢ軸角度とＺ軸座標位置によって変化する。
【００８０】
したがって、この実施形態では、制御装置８０は、図１６に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、Ｂ軸ロータリエンコーダ９８によって検出されるＢ軸スイベルヘッド９６のＢ軸角度の角度情報と、Ｚ軸ロータリエンコーダ９３によって検出されるラム３２のＺ軸座標位置の位置情報を入力し、Ｙ軸座標位置とＢ軸角度とＺ軸座標位置とに応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００８１】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００８２】
この発明による門形工作機械の他の実施形態を、図１７を参照して説明する。なお、図１７において、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４、図１５に対応する部分は、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４、図１５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００８３】
この実施形態はクロスレール固定式の門形工作機械で、主軸頭２８にＡ軸スイベルヘッド９０がＸ軸と平行なＡ軸周りに傾動可能に設けられており、Ａ軸スイベルヘッド９０にＢ軸スイベルヘッド９６がＹ軸と平行なＢ軸周りに傾動可能に設けられている。Ｂ軸スイベルヘッド９６には、ラム３２がＺ軸方向（上下垂直方向）に移動可能に設けられている。これにより、主軸３５は、Ａ軸スイベルヘッド９０によってＡ軸周りに傾動可能、且つＢ軸スイベルヘッド９６によってＢ軸周りに傾動可能になっている。
【００８４】
Ａ軸スイベルが行われると、主軸頭２８の重心位置がＡ軸角度とＺ軸座標位置によって変化し、Ｂ軸スイベルが行われると、主軸頭２８の重心位置がＢ軸角度とＺ軸座標位置によって変化する。
【００８５】
したがって、この実施形態では、制御装置８０は、図１８に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、Ａ軸ロータリエンコーダ９５によって検出されるＡ軸スイベルヘッド９０のＡ軸角度の角度情報と、Ｂ軸ロータリエンコーダ９８によって検出されるＢ軸スイベルヘッド９６のＢ軸角度の角度情報と、Ｚ軸ロータリエンコーダ９３によって検出されるラム３２のＺ軸座標位置の位置情報を入力し、Ｙ軸座標位置とＡ軸角度とＢ軸角度とＺ軸座標位置とに応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００８６】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００８７】
この発明による門形工作機械の他の実施形態を、図１９を参照して説明する。なお、図１７において、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４、図１５に対応する部分は、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４、図１５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００８８】
この実施形態はクロスレール固定式の門形工作機械で、主軸頭２８にラム３２がＺ軸方向（上下垂直方向）に移動可能に設けられ、ラム３２にＡ軸スイベルヘッド９０がＸ軸と平行なＡ軸周りに傾動可能に設けられている。更に、Ａ軸スイベルヘッド９０にＢ軸スイベルヘッド９６がＹ軸と平行なＢ軸周りに傾動可能に設けられ、Ｂ軸スイベルヘッド９６に主軸３５が取り付けられている。これにより、この実施形態でも、主軸３５は、Ａ軸スイベルヘッド９０によってＡ軸周りに傾動可能、且つＢ軸スイベルヘッド９６によってＢ軸周りに傾動可能になっている。
【００８９】
機械構成では、Ａ軸スイベル、Ｂ軸スイベルによる重心移動は、ラム３６のＺ軸位置に関しては不感で、Ｚ軸位置が変化しても、重心位置がＸ軸方向、Ｙ軸方向の変化することがない。
【００９０】
したがって、この実施形態の場合、制御装置８０は、図２０に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、Ａ軸ロータリエンコーダ９５によって検出されるＡ軸スイベルヘッド９０のＡ軸角度の角度情報と、Ｂ軸ロータリエンコーダ９８によって検出されるＢ軸スイベルヘッド９６のＢ軸角度の角度情報を入力し、Ｙ軸座標位置とＡ軸角度とＢ軸角度とに応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００９１】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００９２】
なお、上述したスイベルヘッド付きの門形工作機械はクロスレール昇降式の門形工作機械にも同様に適用可能であり、クロスレール昇降式の門形工作機械では、クロスレール１８のＷ軸座標位置が加味されればよい。
【００９３】
この発明による工作機械の実施形態３を、図２１〜図２３を参照して説明する。
【００９４】
実施形態３の工作機械は、シングルコラム型の横中ぐり盤であり、固定配置のべッド１０１上にＸ軸方向（図２１で見て紙面を直角に貫通する方向）に移動可能なコラムベース１０２を有する。コラムベース１０２には、一つのコラム１０３が垂直に立設されている。
【００９５】
コラム１０３は、一方の側面に、上下方向に長いガイド面１０４を有する。コラム１０３には、主軸頭１０５がガイド面１０４に案内されて上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられている。
【００９６】
コラム１０３には、Ｙ軸ボールねじ１０６、Ｙ軸ボールねじ１０６を回転駆動するＹ軸サーボモータ１０７が設けられており、Ｙ軸サーボモータ１０７によって主軸頭１０５がＹ軸駆動（昇降駆動）され、当該Ｙ軸駆動により主軸頭１０５のＹ軸座標位置が決まる。
【００９７】
Ｙ軸サーボモータ１０７にはＹ軸サーボモータ１０７のモータ位置を検出するＹ軸ロータリエンコーダ１０８が設けられており、Ｙ軸ロータリエンコーダ１０８によって主軸頭１０５のＹ軸座標位置が検出される。
【００９８】
主軸頭１０５には、一端を重心調整用油圧シリンダ装置１０９を介して主軸頭１０５に接続され、コラム１０３の上部に設けられたプーリ１１０、１１１に掛け渡されたワイヤ１１２と、一端を主軸頭１０５に接続され、コラム１０３の上部に設けられたプーリ１１３、１１４に掛け渡されたワイヤ１１５によってカウンタウエイト１１６が接続されている。
【００９９】
主軸頭１０５の前部（図２１、２３で見て左側）には水平姿勢のラム１１７が前後水平方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。ラム１１７の前面部には中ぐり主軸１１８が前後水平方向（Ｗ軸方向）に繰り出し可能に設けられている。ラム１１７にはアタッチメント１２１が着脱可能に選択的に装着される。
【０１００】
主軸頭１０５の後部には、ラム１１７のＺ軸方向駆動と、中ぐり主軸１１８のＷ軸方向駆動を行う駆動装置１１９が取り付けられている。また、主軸頭１０５には中ぐり主軸１１８を回転駆動する主軸モータ１２０が搭載されている。なお、図示を省略しているが、駆動装置１１９は、ラム１１７のＺ軸座標位置を検出するロータリエンコーダと、中ぐり主軸１１８のＷ軸座標位置を検出するロータリエンコーダが設けられている。
【０１０１】
コラム１０３、主軸頭１０５の各々の上面には、これら上面のＸ軸方向の水平度を計測する水平レベル測定器１２２、１２３と、これら上面のＺ軸方向の水平度を計測する水平レベル測定器１２４、１２５が設けられている。
【０１０２】
コラム１０３の他方の側面には側部逆モーメント付与手段１３０が、コラム１０３の背面には背部逆モーメント付与手段１４０が、各々、２個ずつ並列に取り付けられている。
【０１０３】
側部逆モーメント付与手段１３０は、各々、比較的長い軸長を有する連結ビーム部材１３１と、軸力変化要素をなす小ストロークの油圧シリンダ装置１３２との直列連結体により構成され、当該直列連結体の上端をコラム１０３の側面上端部に設けられているブラケット１３３にピン１３４によってヒンジ接続され、下端をコラム１０３の側面下端部に設けられているブラケット１３５にピン１３６によってヒンジ接続されている。
【０１０４】
油圧シリンダ装置１３２は、実施形態１の油圧シリンダ装置４２、５２と同一構造のものであり、ピン１３４と１３６との間に、導入圧油の圧力値により決まる圧縮力を及ぼす。これにより、側部逆モーメント付与手段１３０は、コラム１０３に負荷された主軸頭１０５の重量による転倒モーメントＭｘａを打ち消す方向のモーメント（キャンセルモーメント）Ｍｘｂを油圧シリンダ装置１３２に供給される圧油の圧力値に応じてコラム１０３に付与する。
【０１０５】
背部逆モーメント付与手段１４０は、各々、比較的長い軸長を有する連結ビーム部材１４１と、軸力変化要素をなす小ストロークの油圧シリンダ装置１４２との直列連結体により構成され、当該直列連結体の上端をコラム１０３の背面上端部に設けられているブラケット１４３にピン１４４によってヒンジ接続され、下端をコラム１０３の背面下端部に設けられているブラケット１４５にピン１４６によってヒンジ接続されている。
【０１０６】
油圧シリンダ装置１４２も、実施形態１の油圧シリンダ装置４２、５２と同一構造のものであり、ピン１４４と１４６との間に、導入圧油の圧力値により決まる圧縮力を及ぼす。これにより、背部逆モーメント付与手段１４０は、コラム１０３に負荷されたラム１１７、中ぐり主軸１１７の繰り出しによる転倒モーメントＭｚａを打ち消す方向のモーメント（キャンセルモーメント）Ｍｚｂを油圧シリンダ装置１４２に供給される圧油の圧力値に応じてコラム１０３に付与する。
【０１０７】
図２４は、側部逆モーメント付与手段１３０、背部逆モーメント付与手段１４０の制御系を示している。側部逆モーメント付与手段１３０の油圧シリンダ装置１３２に供給する圧油の圧力値は、油圧サーボ回路１７０に設けられている電動式の圧力制御弁１７１によって定量的に制御され、背部逆モーメント付与手段１４０の油圧シリンダ装置１４２に供給する圧油の圧力値は、油圧回路１７０に設けられている電動式の圧力制御弁１７２によって定量的に制御される。圧力制御弁１７１、１７２は、制御装置１８０が出力する圧力指令信号に応じて油圧シリンダ装置１３２、１４２に供給する圧油の圧力値（補償油圧値）を設定する。
【０１０８】
制御装置１８０は、マイクロコンピュータ式のものであり、Ｙ軸ロータリエンコーダ１０８１によって検出される主軸頭１０８のＹ軸座標位置の位置情報と、Ｚ軸ロータリエンコーダ（図示省略）によって検出されるラム１１７のＺ軸座標位置の位置情報と、Ｗ軸ロータリエンコーダ（図示省略）によって検出される中ぐり主軸１１８のＷ軸座標位置の位置情報を入力し、これら位置情報に応じて、コラム１０３の転倒モーメントＭｘａに起因するコラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与をコラム１０３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁１７１に出力すると共に、コラム１０３の転倒モーメントＭｚａに起因するコラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与をコラム１０３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁１７２に出力する。なお、圧力制御弁１７２に対する圧力指令は、アタッチメント１２１の有無も考慮して決定される。
【０１０９】
これにより、この実施形態では、コラム１０３の転倒モーメントＭｘａに起因するコラム変形（横倒れ）、コラム１０３の転倒モーメントＭｚａに起因するコラム変形（前倒れ）がなくなり、主軸頭昇降（Ｙ軸）の真直度およびこれとコラム送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸１１８の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【０１１０】
また、制御装置１８０は、水平レベル測定器１２２、１２３、１２４、１２５よりコラム１０３、主軸頭１０５の上面の水平度を計測値（水平度情報）を入力し、こられ上面の水平度が許容範囲内であるか否かの判別を行い、側部逆モーメント付与手段１３０、背部逆モーメント付与手段１４０によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判断する。
【０１１１】
この判断において、モーメント付与が適正に行われていないと判定された場合には、アラーム出力、モーメント付与のリトライ等が考えられる。
【０１１２】
なお、上述の実施形態において、高精度な水平レベル測定器１２２、１２３、１２４、１２５を採用した場合、水平レベル測定器１２２、１２３、１２４、１２５により計測されるコラム１０３、主軸頭１０５の上面の水平度をフィードバック補償値としてフィードバック制御式に圧力制御弁１７１、１７２の圧力指令信号を設定し、側部逆モーメント付与手段１３０、背部逆モーメント付与手段１４０によるモーメント付与をフィードバック制御式に行うこともできる。
【０１１３】
実施形態３のシングルコラム型の横中ぐり盤は、図２５に示されているように、主軸頭１０５にＡ軸スイベルヘッド１９０を有するものにも同様に適用できる。この場合には、Ａ軸スイベルヘッド１９０の傾斜角（Ａ軸角度）を考慮して側部逆モーメント付与手段１３０、背部逆モーメント付与手段１４０を制御すればよい。
【０１１４】
なお、上述した何れの実施形態でも、自動制御可能に軸力を変化する軸力変化要素として、油圧シリンダ装置を用いたが、この軸力変化要素は、電動式ジャッキや電歪素子等によるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】この発明による工作機械の実施形態１を示す正面図である。
【図２】この発明による工作機械の実施形態１を示す側面図である。
【図３】実施形態１による工作機械の要部の拡大縦断面図である。
【図４】実施形態１による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線図である。
【図５】主軸頭のＹ軸座標位置に対するコラムの転倒モーメント特性等を示すグラブである。
【図６】Ｙ軸座標位置に応じてコラムに付与すべきキャンセルモーメントを示すグラブである。
【図７】（ａ）、（ｂ）はクロスレールのＷ軸座標位置による主軸中心のコラム前倒れ特性を示すグラブである。
【図８】この発明による工作機械の実施形態２を示す正面図である。
【図９】この発明による工作機械の実施形態２を示す側面図である。
【図１０】実施形態２による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線図である。
【図１１】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【図１２】この発明による工作機械の他の実施形態を示す側面図である。
【図１３】他の実施形態による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線である。
【図１４】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【図１５】この発明による工作機械の他の実施形態を示す側面図である。
【図１６】他の実施形態による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線である。
【図１７】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【図１８】他の実施形態による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線である。
【図１９】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【図２０】他の実施形態による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線である。
【図２１】この発明による工作機械の実施形態３を示す側面図である。
【図２２】この発明による工作機械の実施形態３を示す背面図である。
【図２３】この発明による工作機械の実施形態３を示す平面図である。
【図２４】実施形態３による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線図である。
【図２５】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１１ べッド
１２ テーブル
１３ 左コラム
１４ 右コラム
１５ トップビーム
１６、１７ ガイド面
１８ クロスレール
１９ 左Ｗ軸ボールねじ
２０ 右Ｗ軸ボールねじ
２１ 左Ｗ軸サーボモータ
２２ 右Ｗ軸サーボモータ
２３ 左Ｗ軸ロータリエンコーダ
２４ 右Ｗ軸ロータリエンコーダ
２５ 左バランス用油圧シリンダ装置
２６ 右バランス用油圧シリンダ装置
２７ ガイド面
２８ 主軸頭
２９ Ｙ軸ボールねじ
３０ Ｙ軸サーボモータ
３１ Ｙ軸ロータリエンコーダ
３２ ラム
３３ Ｚ軸サーボモータ
３４ Ｚ軸ロータリエンコーダ
３５ 主軸
３７、３８、３９ 水平レベルゲージ
４０ 左側逆モーメント付与手段
４１ 連結ビーム部材
４２ 油圧シリンダ装置
４３ ブラケット
４４ ピン
４５ ブラケット
４６ ピン
４７ Ｚ軸ボールねじ
５０ 左側逆モーメント付与手段
５１ 連結ビーム部材
５２ 油圧シリンダ装置
５３ ブラケット
５４ ピン
５５ ブラケット
５６ ピン
６１ シリンダケース部材
６２ シリンダボア
６３ エンド部材
６４ 圧力室
６５ ピストン部材
６６ ピストンロッド
６７ ポート
６８ 結合板
６９ クレビス
７０ 油圧サーボ回路
７１、７２ 圧力制御弁
８０ 制御装置
９０ Ａ軸スイベルヘッド
９１ Ｚ軸ボールねじ
９２ Ｚ軸サーボモータ
９３ Ｚ軸ロータリエンコーダ
９４ Ａ軸サーボモータ
９５ Ａ軸ロータリエンコーダ
９６ Ｂ軸スイベルヘッド
９７ Ｂ軸サーボモータ
９８ Ｂ軸ロータリエンコーダ
１０１ べッド
１０２ コラムベース
１０３ コラム
１０４ ガイド面
１０５ 主軸頭
１０６ Ｙ軸ボールねじ
１０７ Ｙ軸サーボモータ
１０８ Ｙ軸ロータリエンコーダ
１０９ 重心調整用油圧シリンダ装置
１１０、１１１ プーリ
１１２ ワイヤ
１１３、１１４ プーリ
１１５ ワイヤ
１１６ カウンタウエイト
１１７ ラム
１１８ 中ぐり主軸
１１９ 駆動装置
１２０ 主軸モータ
１２１ アタッチメント
１２２、１２３、１２４、１２５ 水平レベル測定器
１３０ 側部逆モーメント付与手段
１３１ 連結ビーム部材
１３２ 油圧シリンダ装置
１３３ ブラケット
１３４ ピン
１３５ ブラケット
１３６ ピン
１４０ 背部逆モーメント付与手段
１４１ 連結ビーム部材
１４２ 油圧シリンダ装置
１４３ ブラケット
１４４ ピン
１４５ ブラケット
１４６ ピン
１７０ 油圧サーボ回路
１７１、１７２ 圧力制御弁
１８０ 制御装置
１９０ Ａ軸スイベルヘッド
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械に関し、特に、機械フレームの変形に起因するコラムの前倒れ補正を行う工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クロスレール昇降式の門形工作機械では、主軸頭が左右方向（Ｙ軸方向）に移動すると、クロスレールの昇降送り系に負荷される荷重が変化し、この荷重変化により水平度を損ねる方向にクロスレールが傾くため、各種の防止対策が採用されている。
【０００３】
例えば、クロスレールに左右一対の油圧シリンダ装置を取り付け、主軸頭のＹ軸座標位置に応じて左右の油圧シリンダ装置に供給する油圧力を制御する油圧サーボバランスシリンダ方式のものや（例えば、特許文献１）、クロスレールを支える左右のコラムにリニアスケールを設け、左右のリニアスケールの値が一定になるように、クロスレールの昇降送りのサーボ系で制御するものがある（例えば、特許文献２）。
【０００４】
また、横中繰ぐり盤では、ラム、中繰ぐり主軸の繰り出しによって主軸頭が傾くのを防ぐため、主軸頭のカウンタウエイトを移動させる方式や、前後二箇所の吊り具にかかる力を変更する方式等が採用されている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開平９−９４７３５号公報
【特許文献２】特開昭５５−９６２４３号公報
【特許文献３】特開平２−３６０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、何れも、クロスレールや主軸頭等の移動体の重心位置がコラムに設けられているこれらの案内面とは異なった位置にあるため、コラムに曲げモーメントが作用し、移動軸と直交方向にコラムの変位（曲げ撓み）が生じる。
【０００６】
門形機では、バランスシリンダやクロスレール昇降の送りねじがクロスレールや主軸頭の重心を支えているわけではないので、コラムにかかる転倒モーメントが主軸頭の位置によって変化し、これによってコラムの前倒れが発生し、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）およびラム送りとテーブル送りとの直角度が維持されなくなる。
【０００７】
このことに対し、従来は、コラムの仕上げ加工時に個々のサイズに合わせてすべり面（案内面）、例えば、クロスレール案内面に、コラム前倒れとは逆傾向の微妙な湾曲カーブを付けることにより対応している。
【０００８】
このため、仕様の異なる場合には、組立後の検査結果によっては、修正加工が必要になることがあり、しかも、コラムに作用する曲げモーメントに起因するコラムの変形を完全に補償することは難しく、加工精度を高度に確保することが難しい。
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、コラムに作用する曲げモーメント（転倒モーメント）に起因するコラムの変形の補償（コラムの前倒れ補正）を、すべり面（案内面）の湾曲カーブ加工に依らずに行い、高度な加工精度を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による工作機械は、垂直に立設された左右のコラムと、前記左右のコラムの上部を互いに結合するトップビームと、前記左右のコラムの前面に上下方向に移動可能に設けられたクロスレールと、前記クロスレールの前面に左右方向に移動可能に設けられた主軸頭と、前記主軸頭に上下方向に移動可能に設けられ主軸を内蔵したラムとを有するクロスレール昇降式の門形の工作機械において、前記左右のコラムの各々に、左側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該左側のコラムに付与する左側の逆モーメント付与手段と、右側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該右側のコラムに付与する右側の逆モーメント付与手段とを有する。
【００１１】
この発明による工作機械は、上述の発明によるクロスレール昇降式の門形の工作機械において、前記主軸頭の左右方向の位置情報と、前記クロスレールの上下方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の左右方向位置情報と前記クロスレールの上下方向位置情報に応じて前記左側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量と前記右側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する。
【００１２】
この発明による工作機械は、垂直に立設された左右のコラムと、前記左右のコラムの上部を互いに結合するクロスレールと、前記クロスレールの前面に左右方向に移動可能に設けられた主軸頭と、前記主軸頭に上下方向に移動可能に設けられ主軸を内蔵したラムとを有するクロスレール固定式の門形の工作機械において、前記左右のコラムの各々に、左側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該左側のコラムに付与する左側の逆モーメント付与手段と、右側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該右側のコラムに付与する右側の逆モーメント付与手段とを有する。
【００１３】
この発明による工作機械は、上述の発明によるクロスレール固定式の門形の工作機械において、前記主軸頭の左右方向の位置情報を入力し、当該主軸頭の左右方向位置情報に応じて前記左側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量と前記右側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する。
【００１４】
この発明による工作機械は、垂直に立設された一つのコラムと、前記コラムの側面に上下方向に移動可能に設けられた主軸頭を有するシングルコラム型の工作機械において、
前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該コラムに付与する逆モーメント付与手段を有する。
【００１５】
この発明による工作機械は、上述の発明によるシングルコラム型の工作機械において、前記主軸頭の上下方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の上下方向位置情報に応じて前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する。
【００１６】
この発明による工作機械は、上述の発明によるシングルコラム型の工作機械において、更に、前記主軸頭に、左右方向に移動可能に設けられ繰り出し可能な中ぐり主軸を内蔵したラムを有し、前記制御手段は、前記主軸頭の上下方向の位置情報に加えて、前記ラムおよび前記中ぐり主軸の左右方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の上下方向位置情報と前記ラムおよび前記中ぐり主軸の左右方向位置情報に応じて前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する。
【００１７】
この発明による工作機械は、更に、前記主軸頭に前記ラムがスイベルヘッドによって傾動可能に設けられており、前記制御装置は、前記スイベルヘッドの傾斜角を示す傾斜角情報を入力し、当該傾斜角情報を加味して前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する。
【００１８】
この発明による工作機械は、好ましくは、前記ラムと前記主軸頭の少なくとも何れか一方に、これらの水平度を計測する水平レベル測定器が設けられられ、前記制御装置は、前記水平レベル測定器より水平度情報を入力し、前記モーメント付与手段によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判別する。
【００１９】
この発明による工作機械は、更に、前記ラムと前記主軸頭の少なくとも何れか一方に設けられ、これらの水平度を計測する水平レベル測定器と、前記水平レベル測定器より水平度情報を入力し、当該水平度情報に前記逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する。
【００２０】
この発明による工作機械は、好ましくは、前記逆モーメント付与手段は、連結ビーム部材と、自動制御可能に軸力を変化する軸力変化要素との直列連結体により構成され、当該直列連結体の一端を前記コラムの上部に接続され、他端を前記コラムの下部に接続されている。
【発明の効果】
【００２１】
この発明による工作機械は、逆モーメント付与手段によって、コラムに負荷された主軸頭やクロスレール等の重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントをコラムに付与することにより、コラムに作用する転倒モーメントに起因するコラム変形の補償（コラムの前倒れ補正）が行われる。これにより、高度な加工精度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明による工作機械の実施形態１を、図１〜図４を参照して説明する。
【００２３】
実施形態１の工作機械は、クロスレール昇降式の門形工作機械であり、図１、図２に示されているように、固定配置のべッド１１上にＸ軸方向（図１で見て紙面を直角に貫通する方向）に移動可能なテーブル１２を有する。べッド１１の左右両側には、左コラム１３と右コラム１４が各々垂直に立設されている。左コラム１３と右コラム１４は上部をトップビーム１５によって互いに結合されている。
【００２４】
左コラム１３、右コラム１４は、各々、前面に、上下方向に長いガイド面１６、１７を有する。左コラム１３、右コラム１４には、横けた部材をなすクロスレール１８がガイド面１６、１７に案内されて上下方向（Ｗ軸方向）に移動可能に設けられている。
【００２５】
左コラム１３、右コラム１４には、各々、左Ｗ軸ボールねじ１９、右Ｗ軸ボールねじ２０、左Ｗ軸ボールねじ１９を回転駆動する左Ｗ軸サーボモータ２１、右Ｗ軸ボールねじ２０を回転駆動する右Ｗ軸サーボモータ２２が設けられており、これらＷ軸送り駆動系（昇降送り系）によってクロスレール１８がＷ軸駆動（昇降駆動）され、当該Ｗ軸駆動によりクロスレール１８のＷ軸座標位置が決まる。
【００２６】
左Ｗ軸サーボモータ２１には左Ｗ軸サーボモータ２１のモータ位置を検出する左Ｗ軸ロータリエンコーダ２３が、右Ｗ軸サーボモータ２２には右Ｗ軸サーボモータ２２のモータ位置を検出する右Ｗ軸ロータリエンコーダ２４が各々設けられており、これらによってクロスレール１８のＷ軸座標位置が検出される。
【００２７】
左コラム１３、右コラム１４には、クロスレール１８の左右端近傍に接続された左右一対の左バランス用油圧シリンダ装置２５と右バランス用油圧シリンダ装置２６が取り付けられている。
【００２８】
左バランス用油圧シリンダ装置２５、右バランス用油圧シリンダ装置２６は、油圧力制御により、クロスレール重量の大半と後述する主軸頭（サドル）２８のＹ軸座標位置に応じて互いに相反するバランス力を生じるように動作する。これにより、主軸頭２８の左右方向（Ｙ軸方向）移動によってクロスレール１８の昇降送り系に負荷される荷重が変化することに起因してクロスレール１８が水平度を損ねる方向に傾くことを防止する補正が行われる。
【００２９】
クロスレール１８の前面には左右方向に長いガイド面２７が形成されている。クロスレール１８には主軸頭２８がガイド面２７に案内されて左右方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられている。
【００３０】
クロスレール１８には、Ｙ軸ボールねじ２９、Ｙ軸ボールねじ２９を回転駆動するＹ軸サーボモータ３０が設けられており、これらＹ軸送り駆動系によって主軸頭２８がＹ軸駆動され、当該Ｙ軸駆動により主軸頭２８のＹ軸座標位置が決まる。
【００３１】
Ｙ軸サーボモータ３０にはＹ軸サーボモータ３０のモータ位置を検出するＹ軸ロータリエンコーダ３１が設けられており、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって主軸頭２８のＹ軸座標位置が検出される。
【００３２】
主軸頭２８にはラム３２が上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。ラム３２は主軸３５を内蔵している。
【００３３】
ラム３２は、Ｚ軸ボールねじ４７を回転駆動するＺ軸サーボモータ３３によってＺ軸駆動され、当該Ｚ軸駆動によりラム３２のＺ軸座標位置が決まる。
【００３４】
Ｚ軸サーボモータ３３にはＺ軸サーボモータ３３のモータ位置を検出するＺ軸ロータリエンコーダ３４が設けられており、Ｚ軸ロータリエンコーダ３４によってラム３２のＺ軸座標位置が検出される。
【００３５】
左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の各々の上面には、これら上面のＸ軸方向の水平度を計測する水平レベル測定器３７、３８、３９が設けられている。
【００３６】
左コラム１３の背面には左側逆モーメント付与手段４０が、右コラム１４の背面には右側逆モーメント付与手段５０が各々取り付けられている。
【００３７】
左側逆モーメント付与手段４０は、比較的長い軸長を有する連結ビーム部材４１と、軸力変化要素をなす小ストロークの油圧シリンダ装置４２との直列連結体により構成され、当該直列連結体の上端を左コラム１３の背面上端部に設けられているブラケット４３にピン４４によってヒンジ接続され、下端を左コラム１３の背面下端部に設けられているブラケット４５にピン４６によってヒンジ接続されている。
【００３８】
右側逆モーメント付与手段５０は、比較的長い軸長を有する連結ビーム部材５１と、軸力変化要素をなす小ストロークの油圧シリンダ装置５２との直列連結体により構成され、当該直列連結体の上端を右コラム１４の背面上端部に設けられているブラケット５３にピン５４によってヒンジ接続され、下端を右コラム１４の背面下端部に設けられているブラケット５５にピン５６によってヒンジ接続されている。
【００３９】
油圧シリンダ装置４２、５２は、同一構造のものであり、図３に示されているように、連結ビーム部材４１、５１の下端に固定連結されたシリンダケース部材６１と、シリンダケース部材６１に形成されたシリンダボア６２に摺動可能に嵌合し、シリンダケース部材６１の下端部に取り付けられたエンド部材６３との間に圧力室６４を画定するピストン部材６５と、ピストン部材６５と一体に設けられていてエンド部材６３を貫通して外部に突出したピストンロッド６６とを有し、ピストンロッド６６の先端に結合板６８を介してクレビス６９を取り付けられている。
【００４０】
油圧シリンダ装置４２、５２は、エンド部材６３に形成されているポート６７より圧力室６４に圧油を導入されることにより、ピン４４と４６、ピン５４と５６との間隔を導入圧油の圧力値により決まる力（軸力）によって縮める作用が生じる。
【００４１】
これにより、左側逆モーメント付与手段４０は、左コラム１３に負荷されたクロスレール１８や主軸頭２８の重量による転倒モーメントＭＬａを打ち消す方向のモーメント（キャンセルモーメント）ＭＬｂを油圧シリンダ装置４２に供給される圧油の圧力値に応じて左コラム１３に付与し、右側逆モーメント付与手段５０は、右コラム１４に負荷されたクロスレール１８や主軸頭２８の重量による転倒モーメントＭＲａを打ち消す方向のモーメント（キャンセルモーメント）ＭＲｂを油圧シリンダ装置５２に供給される圧油の圧力値に応じて右コラム１４に付与する。
【００４２】
図４は、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０の制御系を示している。左側逆モーメント付与手段４０の油圧シリンダ装置４２に供給する圧油の圧力値は、油圧サーボ回路７０に設けられている電動式の圧力制御弁７１によって定量的に制御され、右側逆モーメント付与手段５０の油圧シリンダ装置５２に供給する圧油の圧力値は、油圧回路７０に設けられている電動式の圧力制御弁７２によって定量的に制御される。圧力制御弁７１、７２は、制御装置８０が出力する圧力指令信号に応じて油圧シリンダ装置４２、５２に供給する圧油の圧力値（補償油圧値）を設定する。
【００４３】
制御装置８０は、マイクロコンピュータ式のものであり、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、左Ｗ軸ロータリエンコーダ２３、右Ｗ軸ロータリエンコーダ２４によって検出されるクロスレール１８のＷ軸座標位置（上下方向位置）の位置情報とを入力し、これら位置情報に応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００４４】
図５は、主軸頭２８のＹ軸座標位置に対する、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａ、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａ、左コラム１３の転倒モーメント作用点における左コラム１３の撓み角（撓み量）ＴＬ、右コラム１４の転倒モーメント作用点における右コラム１４の撓み角（撓み量）ＴＲ、クロスレール１８あるいは主軸頭２８の捩じれ角（主軸頭２８の倒れ角）ＴＨの変化特性を示している。
【００４５】
このように、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａ、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａ、左コラム１３の転倒モーメント作用点における左コラム１３の撓み角（撓み量）ＴＬ、右コラム１４の転倒モーメント作用点における右コラム１４の撓み角（撓み量）ＴＲは、主軸頭２８のＹ軸座標位置に応じて変化し、主軸頭２８が接近した側のコラムの転倒モーメントが大きくなって前倒れも多くなる。クロスレール１８あるいは主軸頭２８の捩じれ角（主軸頭２８の倒れ角）ＴＨは、左右コラム１３、１４の中間位置において最大になる。
【００４６】
従って、主軸頭２８のＹ軸座標位置に応じて左コラム１３に付与すべきキャンセルモーメントＭＬｂｙと、右コラム１４に付与すべきキャンセルモーメントＭＲｂｙは、図６に示されているようになる。これにより、補償油圧値は、主軸頭２８のＹ軸座標位置とこれのストローク限までの距離に比例して主軸頭転倒モーメントを左右の油圧シリンダ装置４２、５２が負担するように決められる。
【００４７】
なお、図６に示されているように、キャンセルモーメントＭＬｂｙ、ＭＲｂｙは、クロスレール１８の捩じれ角（主軸頭２８の倒れ角）ＴＨの補正を加味したものであり、クロスレール１８の捩じれ角の補正が、クロスレール１８のガイド面１６、１７の湾曲カーブ補正により行われている場合には、クロスレール１８の捩じれ角（主軸頭２８の倒れ角）ＴＨの補正を加味する必要はなく、図５に示されている転倒モーメントＭＬａ、ＭＲａと同様の直線的なものになる。
【００４８】
転倒モーメントＭＬａ、転倒モーメントＭＲａが同一でも、つまり、主軸頭２８のＹ軸座標位置が変化しなくても、転倒モーメントが作用する高さ位置が変化、つまり、クロスレール１８のＷ軸座標位置によって主軸中心のコラム前倒れ値は変化し、高い位置ほど大きくなる。図７（ａ）、（ｂ）は、このことを示している。図７（ａ）は、クロスレール１８のＷ軸座標位置がＷ１であれば、転倒モーメントＭａ（左右の転倒モーメントＭＬａとＭＲａとが等値）が作用する高さ位置がＰ１となって主軸中心のコラム前倒れ値はΔχ１になり、クロスレール１８のＷ軸座標位置がＷ１より高いＷ２になると、それに応じて転倒モーメントＭａが作用する高さ位置がＰ２となり、軸中心のコラム前倒れ値はΔχ２になり、Ｚ軸座標位置Ｗ１である場合のコラム前倒れ値Δχ１より大きくなる。なお、図７（ａ）、（ｂ）において、ＢＭＤは、曲げモーメントダイヤグラムである。
【００４９】
クロスレール１８のＷ軸座標位置Ｗとコラム前倒れ値Δχとは、二次関数式Δχ＝ｆ（Ｗ2）で表されるから、クロスレール１８のＷ軸座標位置に応じた補償油圧値は、この二次関数式に従って設定されればよい。
【００５０】
これにより、圧力制御弁７１の圧力指令信号は、キャンセルモーメントＭＬｂｙに対応する補償油圧値と二次関数式Δχ＝ｆ（Ｗ2）による補償油圧値との合計値によるものになり、圧力制御弁７２の圧力指令信号は、キャンセルモーメントＭＲｂｙに対応する補償油圧値と二次関数式Δχ＝ｆ（Ｗ2）による補償油圧値との合計値によるものになる。
【００５１】
このように、圧力制御弁７１、７２の圧力指令信号が、主軸頭２８のＹ軸座標位置とクロスレール１８のＷ軸座標位置に応じて設定されることにより、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与と、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与が、油圧シリンダ装置４２、５２、換言すると、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によって行われる。
【００５２】
これにより、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００５３】
また、制御装置８０は、水平レベル測定器３７、３８、３９より左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の上面の水平度を計測値（水平度情報）を入力し、こられ上面の水平度が許容範囲内であるか否かの判別を行い、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判断する。
【００５４】
この判断において、モーメント付与が適正に行われていないと判定された場合には、アラーム出力、モーメント付与のリトライ等が考えられる。
また、水平レベル測定器３７、３８、３９の計測値をキャリブレーションにより正しいレベルに再設定することにより、熱変位によるクロスレール１８の捩じれや、左右コラム１３、１４の倒れを検知することもでき、これを補償するように、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０を制御してもよい。
【００５５】
これにより、ラム３２（Ｚ軸）とテーブル（Ｘ軸）との直角度や、クロスレール１８（Ｗ軸）とテーブル（Ｘ軸）との直角度を維持することが可能である。
【００５６】
なお、上述の実施形態において、高精度な水平レベル測定器３７、３８、３９を採用した場合、水平レベル測定器３７、３８、３９により計測される左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の上面の水平度をフィードバック補償値としてフィードバック制御式に圧力制御弁７１、７２の圧力指令信号を設定し、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によるモーメント付与をフィードバック制御式に行うこともできる。
【００５７】
この場合も、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００５８】
なお、左側逆モーメント付与手段４０と右側逆モーメント付与手段５０は、左右コラム１３、１４に捩じれ現象が生じないよう、左右コラム１３、１４のＹ軸方向中立軸にすることが望ましい。また、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０のＸ軸方向位置は、中立軸から主軸頭重心位置までの距離と同一にしておくこと、補正値（補償油圧値）の計算や作用効果の確認が容易になる。また、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０と左右コラム１３、１４との結合は、曲げによる応力の発生を防ぐために、本実施形態のように、ピンヒンジ方式であることが好ましい。
【００５９】
この発明による工作機械の実施形態２を、図８、図９を参照して説明する。なお、図８、図９において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６０】
実施形態２の工作機械は、クロスレール固定式の門形工作機械であり、左コラム１３と右コラム１４は、上部をクロスレール１８によって互いに結合されている。
【００６１】
この実施形態でも、左コラム１３の背面には、連結ビーム部材４１と油圧シリンダ装置４２との直列連結体による左側逆モーメント付与手段４０が、右コラム１４の背面には連結ビーム部材５１と油圧シリンダ装置５２との直列連結体による右側逆モーメント付与手段５０が各々取り付けられている。
【００６２】
この実施形態では、制御装置８０は、図１０に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報を入力し、Ｙ軸座標位置に応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００６３】
この実施形態でも、主軸頭２８のＹ軸座標位置に応じて左コラム１３に付与すべきキャンセルモーメントＭＬｂｙと、右コラム１４に付与すべきキャンセルモーメントＭＲｂｙは、実施形態１と同様に、図６に示されているようになり、圧力制御弁７１の圧力指令信号は、キャンセルモーメントＭＬｂｙに対応する補償油圧値だけにものになり、圧力制御弁７２の圧力指令信号は、キャンセルモーメントＭＲｂｙに対応する補償油圧値だけにものになる。
【００６４】
このように、圧力制御弁７１、７２の圧力指令信号が、主軸頭２８のＹ軸座標位置に応じて設定されることにより、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与と、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与が、油圧シリンダ装置４２、５２、換言すると、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によって行われる。
【００６５】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００６６】
また、この実施形態でも、制御装置８０は、水平レベル測定器３７、３８、３９より左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の上面の水平度を計測値（水平度情報）を入力し、こられ上面の水平度が許容範囲内であるか否かの判別を行い、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判断する。そして、この判断において、モーメント付与が適正に行われていないと判定された場合には、アラーム出力、モーメント付与のリトライ等が考えられる。
【００６７】
また、実施形態２においても、高精度な水平レベル測定器３７、３８、３９を採用した場合、水平レベル測定器３７、３８、３９により計測される左コラム１３、右コラム１４、主軸頭２８の上面の水平度をフィードバック補償値としてフィードバック制御式に圧力制御弁７１、７２の圧力指令信号を設定し、左側逆モーメント付与手段４０、右側逆モーメント付与手段５０によるモーメント付与をフィードバック制御式に行うこともできる。
【００６８】
この発明による門形工作機械の他の実施形態を、図１１、図１２を参照して説明する。なお、図１１、図１２において、図１、図２、図８、図９に対応する部分は、図１、図２、図８、図９に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６９】
この実施形態はクロスレール固定式の門形工作機械で、主軸頭２８にＡ軸スイベルヘッド９０がＸ軸と平行なＡ軸周りに傾動可能に設けられている。Ａ軸スイベルヘッド９０には、ラム３２がＺ軸方向（上下垂直方向）に移動可能に設けられている。これにより、主軸３５がＡ軸スイベルヘッド９０によってＡ軸周りに傾動可能になる。
【００７０】
ラム３２は、Ｚ軸ボールねじ９１、Ｚ軸ボールねじ９１を回転駆動するＺ軸サーボモータ９２によってクロスレール１８がＺ軸駆動され、当該Ｚ軸駆動によりラム３２のＺ軸座標位置が決まる。
【００７１】
Ｚ軸サーボモータ９２にはＺ軸サーボモータ９２のモータ位置を検出するＺ軸ロータリエンコーダ９３が設けられており、これによってラム３２のＺ軸座標位置が検出される。
【００７２】
Ａ軸スイベルヘッド９０は、主軸頭２８に取り付けられたＡ軸サーボモータ９４によってＡ軸角度を定量的に可変設定される。Ａ軸サーボモータ９４には、Ａ軸サーボモータ９４のモータ位置（Ａ軸角度）検出を行うＡ軸ロータリエンコーダ９５が取り付けられている。
【００７３】
Ａ軸スイベルが行われると、主軸頭２８の重心位置がＡ軸角度とＺ軸座標位置によって変化する。
【００７４】
したがって、この実施形態では、制御装置８０は、図１３に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、Ａ軸ロータリエンコーダ９５によって検出されるＡ軸スイベルヘッド９０のＡ軸角度の角度情報と、Ｚ軸ロータリエンコーダ９３によって検出されるラム３２のＺ軸座標位置の位置情報を入力し、Ｙ軸座標位置とＡ軸角度とＺ軸座標位置とに応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００７５】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００７６】
この発明による門形工作機械の他の実施形態を、図１４、１５を参照して説明する。なお、図１４、１５において、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２に対応する部分は、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００７７】
この実施形態はクロスレール固定式の門形工作機械で、主軸頭２８にＢ軸スイベルヘッド９６がＹ軸と平行なＢ軸周りに傾動可能に設けられている。Ｂ軸スイベルヘッド９６には、ラム３２がＺ軸方向（上下垂直方向）に移動可能に設けられている。これにより、主軸３５がＢ軸スイベルヘッド９６によってＢ軸周りに傾動可能になる。
【００７８】
Ｂ軸スイベルヘッド９６は、主軸頭２８に取り付けられたＢ軸サーボモータ９７によってＢ軸角度を定量的に可変設定される。Ｂ軸サーボモータ９７には、Ｂ軸サーボモータ９７のモータ位置（Ｂ軸角度）検出を行うＢ軸ロータリエンコーダ９８が取り付けられている。
【００７９】
Ｂ軸スイベルが行われると、主軸頭２８の重心位置がＢ軸角度とＺ軸座標位置によって変化する。
【００８０】
したがって、この実施形態では、制御装置８０は、図１６に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、Ｂ軸ロータリエンコーダ９８によって検出されるＢ軸スイベルヘッド９６のＢ軸角度の角度情報と、Ｚ軸ロータリエンコーダ９３によって検出されるラム３２のＺ軸座標位置の位置情報を入力し、Ｙ軸座標位置とＢ軸角度とＺ軸座標位置とに応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００８１】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００８２】
この発明による門形工作機械の他の実施形態を、図１７を参照して説明する。なお、図１７において、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４、図１５に対応する部分は、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４、図１５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００８３】
この実施形態はクロスレール固定式の門形工作機械で、主軸頭２８にＡ軸スイベルヘッド９０がＸ軸と平行なＡ軸周りに傾動可能に設けられており、Ａ軸スイベルヘッド９０にＢ軸スイベルヘッド９６がＹ軸と平行なＢ軸周りに傾動可能に設けられている。Ｂ軸スイベルヘッド９６には、ラム３２がＺ軸方向（上下垂直方向）に移動可能に設けられている。これにより、主軸３５は、Ａ軸スイベルヘッド９０によってＡ軸周りに傾動可能、且つＢ軸スイベルヘッド９６によってＢ軸周りに傾動可能になっている。
【００８４】
Ａ軸スイベルが行われると、主軸頭２８の重心位置がＡ軸角度とＺ軸座標位置によって変化し、Ｂ軸スイベルが行われると、主軸頭２８の重心位置がＢ軸角度とＺ軸座標位置によって変化する。
【００８５】
したがって、この実施形態では、制御装置８０は、図１８に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、Ａ軸ロータリエンコーダ９５によって検出されるＡ軸スイベルヘッド９０のＡ軸角度の角度情報と、Ｂ軸ロータリエンコーダ９８によって検出されるＢ軸スイベルヘッド９６のＢ軸角度の角度情報と、Ｚ軸ロータリエンコーダ９３によって検出されるラム３２のＺ軸座標位置の位置情報を入力し、Ｙ軸座標位置とＡ軸角度とＢ軸角度とＺ軸座標位置とに応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００８６】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００８７】
この発明による門形工作機械の他の実施形態を、図１９を参照して説明する。なお、図１７において、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４、図１５に対応する部分は、図１、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４、図１５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００８８】
この実施形態はクロスレール固定式の門形工作機械で、主軸頭２８にラム３２がＺ軸方向（上下垂直方向）に移動可能に設けられ、ラム３２にＡ軸スイベルヘッド９０がＸ軸と平行なＡ軸周りに傾動可能に設けられている。更に、Ａ軸スイベルヘッド９０にＢ軸スイベルヘッド９６がＹ軸と平行なＢ軸周りに傾動可能に設けられ、Ｂ軸スイベルヘッド９６に主軸３５が取り付けられている。これにより、この実施形態でも、主軸３５は、Ａ軸スイベルヘッド９０によってＡ軸周りに傾動可能、且つＢ軸スイベルヘッド９６によってＢ軸周りに傾動可能になっている。
【００８９】
機械構成では、Ａ軸スイベル、Ｂ軸スイベルによる重心移動は、ラム３６のＺ軸位置に関しては不感で、Ｚ軸位置が変化しても、重心位置がＸ軸方向、Ｙ軸方向の変化することがない。
【００９０】
したがって、この実施形態の場合、制御装置８０は、図２０に示されているように、Ｙ軸ロータリエンコーダ３１によって検出される主軸頭２８のＹ軸座標位置（左右方向位置）の位置情報と、Ａ軸ロータリエンコーダ９５によって検出されるＡ軸スイベルヘッド９０のＡ軸角度の角度情報と、Ｂ軸ロータリエンコーダ９８によって検出されるＢ軸スイベルヘッド９６のＢ軸角度の角度情報を入力し、Ｙ軸座標位置とＡ軸角度とＢ軸角度とに応じて、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を左コラム１３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７１に出力すると共に、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与を右コラム１４に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁７２に出力する。
【００９１】
これにより、この実施形態でも、左コラム１３の転倒モーメントＭＬａに起因する左コラム変形（前倒れ）、右コラム１４の転倒モーメントＭＲａに起因する右コラム変形（前倒れ）がなくなり、クロスレール昇降（Ｗ軸）の真直度およびこれとテーブル送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸３５の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【００９２】
なお、上述したスイベルヘッド付きの門形工作機械はクロスレール昇降式の門形工作機械にも同様に適用可能であり、クロスレール昇降式の門形工作機械では、クロスレール１８のＷ軸座標位置が加味されればよい。
【００９３】
この発明による工作機械の実施形態３を、図２１〜図２３を参照して説明する。
【００９４】
実施形態３の工作機械は、シングルコラム型の横中ぐり盤であり、固定配置のべッド１０１上にＸ軸方向（図２１で見て紙面を直角に貫通する方向）に移動可能なコラムベース１０２を有する。コラムベース１０２には、一つのコラム１０３が垂直に立設されている。
【００９５】
コラム１０３は、一方の側面に、上下方向に長いガイド面１０４を有する。コラム１０３には、主軸頭１０５がガイド面１０４に案内されて上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられている。
【００９６】
コラム１０３には、Ｙ軸ボールねじ１０６、Ｙ軸ボールねじ１０６を回転駆動するＹ軸サーボモータ１０７が設けられており、Ｙ軸サーボモータ１０７によって主軸頭１０５がＹ軸駆動（昇降駆動）され、当該Ｙ軸駆動により主軸頭１０５のＹ軸座標位置が決まる。
【００９７】
Ｙ軸サーボモータ１０７にはＹ軸サーボモータ１０７のモータ位置を検出するＹ軸ロータリエンコーダ１０８が設けられており、Ｙ軸ロータリエンコーダ１０８によって主軸頭１０５のＹ軸座標位置が検出される。
【００９８】
主軸頭１０５には、一端を重心調整用油圧シリンダ装置１０９を介して主軸頭１０５に接続され、コラム１０３の上部に設けられたプーリ１１０、１１１に掛け渡されたワイヤ１１２と、一端を主軸頭１０５に接続され、コラム１０３の上部に設けられたプーリ１１３、１１４に掛け渡されたワイヤ１１５によってカウンタウエイト１１６が接続されている。
【００９９】
主軸頭１０５の前部（図２１、２３で見て左側）には水平姿勢のラム１１７が前後水平方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。ラム１１７の前面部には中ぐり主軸１１８が前後水平方向（Ｗ軸方向）に繰り出し可能に設けられている。ラム１１７にはアタッチメント１２１が着脱可能に選択的に装着される。
【０１００】
主軸頭１０５の後部には、ラム１１７のＺ軸方向駆動と、中ぐり主軸１１８のＷ軸方向駆動を行う駆動装置１１９が取り付けられている。また、主軸頭１０５には中ぐり主軸１１８を回転駆動する主軸モータ１２０が搭載されている。なお、図示を省略しているが、駆動装置１１９は、ラム１１７のＺ軸座標位置を検出するロータリエンコーダと、中ぐり主軸１１８のＷ軸座標位置を検出するロータリエンコーダが設けられている。
【０１０１】
コラム１０３、主軸頭１０５の各々の上面には、これら上面のＸ軸方向の水平度を計測する水平レベル測定器１２２、１２３と、これら上面のＺ軸方向の水平度を計測する水平レベル測定器１２４、１２５が設けられている。
【０１０２】
コラム１０３の他方の側面には側部逆モーメント付与手段１３０が、コラム１０３の背面には背部逆モーメント付与手段１４０が、各々、２個ずつ並列に取り付けられている。
【０１０３】
側部逆モーメント付与手段１３０は、各々、比較的長い軸長を有する連結ビーム部材１３１と、軸力変化要素をなす小ストロークの油圧シリンダ装置１３２との直列連結体により構成され、当該直列連結体の上端をコラム１０３の側面上端部に設けられているブラケット１３３にピン１３４によってヒンジ接続され、下端をコラム１０３の側面下端部に設けられているブラケット１３５にピン１３６によってヒンジ接続されている。
【０１０４】
油圧シリンダ装置１３２は、実施形態１の油圧シリンダ装置４２、５２と同一構造のものであり、ピン１３４と１３６との間に、導入圧油の圧力値により決まる圧縮力を及ぼす。これにより、側部逆モーメント付与手段１３０は、コラム１０３に負荷された主軸頭１０５の重量による転倒モーメントＭｘａを打ち消す方向のモーメント（キャンセルモーメント）Ｍｘｂを油圧シリンダ装置１３２に供給される圧油の圧力値に応じてコラム１０３に付与する。
【０１０５】
背部逆モーメント付与手段１４０は、各々、比較的長い軸長を有する連結ビーム部材１４１と、軸力変化要素をなす小ストロークの油圧シリンダ装置１４２との直列連結体により構成され、当該直列連結体の上端をコラム１０３の背面上端部に設けられているブラケット１４３にピン１４４によってヒンジ接続され、下端をコラム１０３の背面下端部に設けられているブラケット１４５にピン１４６によってヒンジ接続されている。
【０１０６】
油圧シリンダ装置１４２も、実施形態１の油圧シリンダ装置４２、５２と同一構造のものであり、ピン１４４と１４６との間に、導入圧油の圧力値により決まる圧縮力を及ぼす。これにより、背部逆モーメント付与手段１４０は、コラム１０３に負荷されたラム１１７、中ぐり主軸１１７の繰り出しによる転倒モーメントＭｚａを打ち消す方向のモーメント（キャンセルモーメント）Ｍｚｂを油圧シリンダ装置１４２に供給される圧油の圧力値に応じてコラム１０３に付与する。
【０１０７】
図２４は、側部逆モーメント付与手段１３０、背部逆モーメント付与手段１４０の制御系を示している。側部逆モーメント付与手段１３０の油圧シリンダ装置１３２に供給する圧油の圧力値は、油圧サーボ回路１７０に設けられている電動式の圧力制御弁１７１によって定量的に制御され、背部逆モーメント付与手段１４０の油圧シリンダ装置１４２に供給する圧油の圧力値は、油圧回路１７０に設けられている電動式の圧力制御弁１７２によって定量的に制御される。圧力制御弁１７１、１７２は、制御装置１８０が出力する圧力指令信号に応じて油圧シリンダ装置１３２、１４２に供給する圧油の圧力値（補償油圧値）を設定する。
【０１０８】
制御装置１８０は、マイクロコンピュータ式のものであり、Ｙ軸ロータリエンコーダ１０８１によって検出される主軸頭１０８のＹ軸座標位置の位置情報と、Ｚ軸ロータリエンコーダ（図示省略）によって検出されるラム１１７のＺ軸座標位置の位置情報と、Ｗ軸ロータリエンコーダ（図示省略）によって検出される中ぐり主軸１１８のＷ軸座標位置の位置情報を入力し、これら位置情報に応じて、コラム１０３の転倒モーメントＭｘａに起因するコラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与をコラム１０３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁１７１に出力すると共に、コラム１０３の転倒モーメントＭｚａに起因するコラム変形をキャンセルする最適量のモーメント付与をコラム１０３に対して行うための圧力値を演算してその圧力指令信号を圧力制御弁１７２に出力する。なお、圧力制御弁１７２に対する圧力指令は、アタッチメント１２１の有無も考慮して決定される。
【０１０９】
これにより、この実施形態では、コラム１０３の転倒モーメントＭｘａに起因するコラム変形（横倒れ）、コラム１０３の転倒モーメントＭｚａに起因するコラム変形（前倒れ）がなくなり、主軸頭昇降（Ｙ軸）の真直度およびこれとコラム送り（Ｘ軸）との直角度が維持され、Ｘ−Ｙ平面に対する主軸１１８の垂直精度が高度に保たれ、高度な加工精度が確保されることになる。
【０１１０】
また、制御装置１８０は、水平レベル測定器１２２、１２３、１２４、１２５よりコラム１０３、主軸頭１０５の上面の水平度を計測値（水平度情報）を入力し、こられ上面の水平度が許容範囲内であるか否かの判別を行い、側部逆モーメント付与手段１３０、背部逆モーメント付与手段１４０によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判断する。
【０１１１】
この判断において、モーメント付与が適正に行われていないと判定された場合には、アラーム出力、モーメント付与のリトライ等が考えられる。
【０１１２】
なお、上述の実施形態において、高精度な水平レベル測定器１２２、１２３、１２４、１２５を採用した場合、水平レベル測定器１２２、１２３、１２４、１２５により計測されるコラム１０３、主軸頭１０５の上面の水平度をフィードバック補償値としてフィードバック制御式に圧力制御弁１７１、１７２の圧力指令信号を設定し、側部逆モーメント付与手段１３０、背部逆モーメント付与手段１４０によるモーメント付与をフィードバック制御式に行うこともできる。
【０１１３】
実施形態３のシングルコラム型の横中ぐり盤は、図２５に示されているように、主軸頭１０５にＡ軸スイベルヘッド１９０を有するものにも同様に適用できる。この場合には、Ａ軸スイベルヘッド１９０の傾斜角（Ａ軸角度）を考慮して側部逆モーメント付与手段１３０、背部逆モーメント付与手段１４０を制御すればよい。
【０１１４】
なお、上述した何れの実施形態でも、自動制御可能に軸力を変化する軸力変化要素として、油圧シリンダ装置を用いたが、この軸力変化要素は、電動式ジャッキや電歪素子等によるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】この発明による工作機械の実施形態１を示す正面図である。
【図２】この発明による工作機械の実施形態１を示す側面図である。
【図３】実施形態１による工作機械の要部の拡大縦断面図である。
【図４】実施形態１による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線図である。
【図５】主軸頭のＹ軸座標位置に対するコラムの転倒モーメント特性等を示すグラブである。
【図６】Ｙ軸座標位置に応じてコラムに付与すべきキャンセルモーメントを示すグラブである。
【図７】（ａ）、（ｂ）はクロスレールのＷ軸座標位置による主軸中心のコラム前倒れ特性を示すグラブである。
【図８】この発明による工作機械の実施形態２を示す正面図である。
【図９】この発明による工作機械の実施形態２を示す側面図である。
【図１０】実施形態２による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線図である。
【図１１】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【図１２】この発明による工作機械の他の実施形態を示す側面図である。
【図１３】他の実施形態による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線である。
【図１４】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【図１５】この発明による工作機械の他の実施形態を示す側面図である。
【図１６】他の実施形態による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線である。
【図１７】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【図１８】他の実施形態による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線である。
【図１９】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【図２０】他の実施形態による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線である。
【図２１】この発明による工作機械の実施形態３を示す側面図である。
【図２２】この発明による工作機械の実施形態３を示す背面図である。
【図２３】この発明による工作機械の実施形態３を示す平面図である。
【図２４】実施形態３による工作機械の逆モーメント付与の制御系を示すブロック線図である。
【図２５】この発明による工作機械の他の実施形態の要部を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１１ べッド
１２ テーブル
１３ 左コラム
１４ 右コラム
１５ トップビーム
１６、１７ ガイド面
１８ クロスレール
１９ 左Ｗ軸ボールねじ
２０ 右Ｗ軸ボールねじ
２１ 左Ｗ軸サーボモータ
２２ 右Ｗ軸サーボモータ
２３ 左Ｗ軸ロータリエンコーダ
２４ 右Ｗ軸ロータリエンコーダ
２５ 左バランス用油圧シリンダ装置
２６ 右バランス用油圧シリンダ装置
２７ ガイド面
２８ 主軸頭
２９ Ｙ軸ボールねじ
３０ Ｙ軸サーボモータ
３１ Ｙ軸ロータリエンコーダ
３２ ラム
３３ Ｚ軸サーボモータ
３４ Ｚ軸ロータリエンコーダ
３５ 主軸
３７、３８、３９ 水平レベルゲージ
４０ 左側逆モーメント付与手段
４１ 連結ビーム部材
４２ 油圧シリンダ装置
４３ ブラケット
４４ ピン
４５ ブラケット
４６ ピン
４７ Ｚ軸ボールねじ
５０ 左側逆モーメント付与手段
５１ 連結ビーム部材
５２ 油圧シリンダ装置
５３ ブラケット
５４ ピン
５５ ブラケット
５６ ピン
６１ シリンダケース部材
６２ シリンダボア
６３ エンド部材
６４ 圧力室
６５ ピストン部材
６６ ピストンロッド
６７ ポート
６８ 結合板
６９ クレビス
７０ 油圧サーボ回路
７１、７２ 圧力制御弁
８０ 制御装置
９０ Ａ軸スイベルヘッド
９１ Ｚ軸ボールねじ
９２ Ｚ軸サーボモータ
９３ Ｚ軸ロータリエンコーダ
９４ Ａ軸サーボモータ
９５ Ａ軸ロータリエンコーダ
９６ Ｂ軸スイベルヘッド
９７ Ｂ軸サーボモータ
９８ Ｂ軸ロータリエンコーダ
１０１ べッド
１０２ コラムベース
１０３ コラム
１０４ ガイド面
１０５ 主軸頭
１０６ Ｙ軸ボールねじ
１０７ Ｙ軸サーボモータ
１０８ Ｙ軸ロータリエンコーダ
１０９ 重心調整用油圧シリンダ装置
１１０、１１１ プーリ
１１２ ワイヤ
１１３、１１４ プーリ
１１５ ワイヤ
１１６ カウンタウエイト
１１７ ラム
１１８ 中ぐり主軸
１１９ 駆動装置
１２０ 主軸モータ
１２１ アタッチメント
１２２、１２３、１２４、１２５ 水平レベル測定器
１３０ 側部逆モーメント付与手段
１３１ 連結ビーム部材
１３２ 油圧シリンダ装置
１３３ ブラケット
１３４ ピン
１３５ ブラケット
１３６ ピン
１４０ 背部逆モーメント付与手段
１４１ 連結ビーム部材
１４２ 油圧シリンダ装置
１４３ ブラケット
１４４ ピン
１４５ ブラケット
１４６ ピン
１７０ 油圧サーボ回路
１７１、１７２ 圧力制御弁
１８０ 制御装置
１９０ Ａ軸スイベルヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に立設された左右のコラムと、前記左右のコラムの上部を互いに結合するトップビームと、前記左右のコラムの前面に上下方向に移動可能に設けられたクロスレールと、前記クロスレールの前面に左右方向に移動可能に設けられた主軸頭と、前記主軸頭に上下方向に移動可能に設けられ主軸を内蔵したラムとを有するクロスレール昇降式の門形の工作機械において、
前記左右のコラムの各々に、左側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該左側のコラムに付与する左側の逆モーメント付与手段と、右側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該右側のコラムに付与する右側の逆モーメント付与手段とを有する工作機械。
【請求項２】
前記主軸頭の左右方向の位置情報と、前記クロスレールの上下方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の左右方向位置情報と前記クロスレールの上下方向位置情報に応じて前記左側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量と前記右側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
垂直に立設された左右のコラムと、前記左右のコラムの上部を互いに結合するクロスレールと、前記クロスレールの前面に左右方向に移動可能に設けられた主軸頭と、前記主軸頭に上下方向に移動可能に設けられ主軸を内蔵したラムとを有するクロスレール固定式の門形の工作機械において、
前記左右のコラムの各々に、左側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該左側のコラムに付与する左側の逆モーメント付与手段と、右側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該右側のコラムに付与する右側の逆モーメント付与手段とを有する工作機械。
【請求項４】
前記主軸頭の左右方向の位置情報を入力し、当該主軸頭の左右方向位置情報に応じて前記左側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量と前記右側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する請求項１または３に記載の工作機械。
【請求項５】
垂直に立設された一つのコラムと、前記コラムの側面に上下方向に移動可能に設けられた主軸頭を有するシングルコラム型の工作機械において、
前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該コラムに付与する逆モーメント付与手段を有する工作機械。
【請求項６】
前記主軸頭の上下方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の上下方向位置情報に応じて前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する請求項５記載の工作機械。
【請求項７】
前記主軸頭に、左右方向に移動可能に設けられ繰り出し可能な中ぐり主軸を内蔵したラムを有し、前記制御手段は、前記主軸頭の上下方向の位置情報に加えて、前記ラムおよび前記中ぐり主軸の左右方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の上下方向位置情報と前記ラムおよび前記中ぐり主軸の左右方向位置情報に応じて前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する請求項５記載の工作機械。
【請求項８】
前記主軸頭に前記ラムがスイベルヘッドによって傾動可能に設けられており、前記制御装置は、前記スイベルヘッドの傾斜角を示す傾斜角情報を入力し、当該傾斜角情報を加味して前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する請求項１〜４、７の何れか一項に記載の工作機械。
【請求項９】
前記ラムと前記主軸頭の少なくとも何れか一方に、これらの水平度を計測する水平レベル測定器が設けられられ、前記制御装置は、前記水平レベル測定器より水平度情報を入力し、前記モーメント付与手段によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判別する請求項１〜８の何れか一項に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記ラムと前記主軸頭の少なくとも何れか一方に設けられ、これらの水平度を計測する水平レベル測定器と、前記水平レベル測定器より水平度情報を入力し、当該水平度情報に前記逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する請求項１、３、５の何れか一項に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記逆モーメント付与手段は、連結ビーム部材と、自動制御可能に軸力を変化する軸力変化要素との直列連結体により構成され、当該直列連結体の一端を前記コラムの上部に接続され、他端を前記コラムの下部に接続されている請求項１〜１０の何れか一項に記載の工作機械。
【請求項１】
垂直に立設された左右のコラムと、前記左右のコラムの上部を互いに結合するトップビームと、前記左右のコラムの前面に上下方向に移動可能に設けられたクロスレールと、前記クロスレールの前面に左右方向に移動可能に設けられた主軸頭と、前記主軸頭に上下方向に移動可能に設けられ主軸を内蔵したラムとを有するクロスレール昇降式の門形の工作機械において、
前記左右のコラムの各々に、左側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該左側のコラムに付与する左側の逆モーメント付与手段と、右側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該右側のコラムに付与する右側の逆モーメント付与手段とを有する工作機械。
【請求項２】
前記主軸頭の左右方向の位置情報と、前記クロスレールの上下方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の左右方向位置情報と前記クロスレールの上下方向位置情報に応じて前記左側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量と前記右側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
垂直に立設された左右のコラムと、前記左右のコラムの上部を互いに結合するクロスレールと、前記クロスレールの前面に左右方向に移動可能に設けられた主軸頭と、前記主軸頭に上下方向に移動可能に設けられ主軸を内蔵したラムとを有するクロスレール固定式の門形の工作機械において、
前記左右のコラムの各々に、左側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該左側のコラムに付与する左側の逆モーメント付与手段と、右側の前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該右側のコラムに付与する右側の逆モーメント付与手段とを有する工作機械。
【請求項４】
前記主軸頭の左右方向の位置情報を入力し、当該主軸頭の左右方向位置情報に応じて前記左側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量と前記右側の逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する請求項１または３に記載の工作機械。
【請求項５】
垂直に立設された一つのコラムと、前記コラムの側面に上下方向に移動可能に設けられた主軸頭を有するシングルコラム型の工作機械において、
前記コラムに負荷された重量による転倒モーメントを打ち消す方向のモーメントを当該コラムに付与する逆モーメント付与手段を有する工作機械。
【請求項６】
前記主軸頭の上下方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の上下方向位置情報に応じて前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する請求項５記載の工作機械。
【請求項７】
前記主軸頭に、左右方向に移動可能に設けられ繰り出し可能な中ぐり主軸を内蔵したラムを有し、前記制御手段は、前記主軸頭の上下方向の位置情報に加えて、前記ラムおよび前記中ぐり主軸の左右方向の位置情報を入力し、前記主軸頭の上下方向位置情報と前記ラムおよび前記中ぐり主軸の左右方向位置情報に応じて前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する請求項５記載の工作機械。
【請求項８】
前記主軸頭に前記ラムがスイベルヘッドによって傾動可能に設けられており、前記制御装置は、前記スイベルヘッドの傾斜角を示す傾斜角情報を入力し、当該傾斜角情報を加味して前記モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する請求項１〜４、７の何れか一項に記載の工作機械。
【請求項９】
前記ラムと前記主軸頭の少なくとも何れか一方に、これらの水平度を計測する水平レベル測定器が設けられられ、前記制御装置は、前記水平レベル測定器より水平度情報を入力し、前記モーメント付与手段によるモーメント付与が適正を行われているか否かを判別する請求項１〜８の何れか一項に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記ラムと前記主軸頭の少なくとも何れか一方に設けられ、これらの水平度を計測する水平レベル測定器と、前記水平レベル測定器より水平度情報を入力し、当該水平度情報に前記逆モーメント付与手段によるモーメント付与量を制御する制御手段を有する請求項１、３、５の何れか一項に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記逆モーメント付与手段は、連結ビーム部材と、自動制御可能に軸力を変化する軸力変化要素との直列連結体により構成され、当該直列連結体の一端を前記コラムの上部に接続され、他端を前記コラムの下部に接続されている請求項１〜１０の何れか一項に記載の工作機械。
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００７−２１６３１９（Ｐ２００７−２１６３１９Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３７６１２（Ｐ２００６−３７６１２）
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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