横型工作機械
【課題】主軸の振り回しを安定させた上で、空間精度を補正して、大幅な精度向上が可能な横型工作機械を提供する。
【解決手段】横型工作機械１０に、ラム１７のたわみを補正するラムテンションバー２０と、サドル１６を吊り上げる２箇所の吊り力を調整して、サドル１６の傾きを補正する吊り力補正機構３０と、コラム１４の曲がりを補正するコラムテンションバー４０と、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０及びコラムテンションバー４０を制御すると共に、数値制御により空間精度を補正する空間精度補正機能を有する制御装置とを設け、制御装置により、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０及びコラムテンションバー４０を用いて、主軸１８の先端の振り回しのみを補正すると共に、ベッド１１の沈み込みによる空間精度の悪化を、空間精度補正機能を用いて補正する。
【解決手段】横型工作機械１０に、ラム１７のたわみを補正するラムテンションバー２０と、サドル１６を吊り上げる２箇所の吊り力を調整して、サドル１６の傾きを補正する吊り力補正機構３０と、コラム１４の曲がりを補正するコラムテンションバー４０と、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０及びコラムテンションバー４０を制御すると共に、数値制御により空間精度を補正する空間精度補正機能を有する制御装置とを設け、制御装置により、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０及びコラムテンションバー４０を用いて、主軸１８の先端の振り回しのみを補正すると共に、ベッド１１の沈み込みによる空間精度の悪化を、空間精度補正機能を用いて補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横中繰り盤等の横型工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを加工する工作機械の１つとして、横中繰り盤等の横型工作機械が従来技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１６３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０に、従来の横型工作機械を示し、その概略を説明する。
横型工作機械５０は、ベッド５１のガイド５２上に水平方向（Ｘ方向）に移動可能にコラムベース５３が設けられ、コラムベース５３上にコラム５４が立設されている。コラム５４の１つの側面にはガイド５５が設けられており、ガイド５５上に鉛直方向（Ｙ方向）に移動可能にサドル５６が支持されており、このサドル５６には、水平方向（Ｚ方向）に移動可能にラム５７が支持されている。ラム５７は、主軸５８を有しており、主軸５８の先端に取り付けた工具を用いて、加工対象のワークに加工を行うことになる。加工を行う際には、コラムベース５３、サドル５６、ラム５７を、各々、前後方向、上下方向、左右方向に移動させながら、所望の加工を行うことになる。
【０００５】
次に、図１０を参照して、横型工作機械５０の問題点を説明する。
横型工作機械５０においては、ラム５７を繰り出したとき（例えば、Ｚ＝０の位置からＺ＝Ｌの位置へ繰り出したとき；Ｌはラム５７の最大繰り出し量）、ラム５７の自重によって生じるラム５７のたわみ（図１０中のＢ１）と、このときの重心変化（Ｇ（０）→Ｇ（Ｌ））によるモーメント変化によって生じるサドル５６の傾き（図１０中のＢ２）、コラム５４の傾き（図１０中のＢ３）、ベッド５１の傾き（図１０中のＢ４）及びジャッキの傾き（図示省略）とが発生し、加工精度が悪化する問題がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、主軸の振り回しを安定させた上で、空間精度を補正して、大幅な加工精度の向上が可能な横型工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係る横型工作機械は、
ベッド上に水平方向移動可能に設けられたコラムと、前記コラムの側面に鉛直方向移動可能に支持されたサドルと、前記サドルに水平方向移動可能に保持され、先端に主軸が設けられたラムとを有する横型工作機械において、
前記ラムのたわみを補正するラムテンションバーと、
前記サドルを吊り上げる２箇所の吊り力を調整して、前記サドルの傾きを補正する吊り力補正機構と、
前記コラムの曲がりを補正するコラムテンションバーと、
前記ラムテンションバー、前記吊り力補正機構及び前記コラムテンションバーを制御すると共に、数値制御により空間精度を補正する空間精度補正機能を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ラムテンションバー、前記吊り力補正機構及び前記コラムテンションバーを用いて、前記主軸先端の振り回しのみを補正すると共に、
前記ベッドの沈み込みによる空間精度の悪化を、前記空間精度補正機能を用いて補正することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係る横型工作機械は、
上記第１の発明に記載の横型工作機械において、
前記コラムテンションバーを、前記サドルが支持された前記コラムの側面の反対側の側面の方に２本設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係る横型工作機械は、
上記第２の発明に記載の横型工作機械において、
前記コラムテンションバーを、前記コラムの断面２次モーメントの中心に対し、２つの前記吊り力による荷重がかかる２箇所の荷重中心と点対称となる位置に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、横型工作機械において、ラムテンションバー、吊り力補正機構、コラムテンションバーによる補正を、主軸先端の振り回しの安定のためのみに使用すると共に、主軸先端の振り回しを安定させた上で、空間精度については、数値制御（ＮＣ）による空間精度補正を用いて補正しているので、主軸振り回しの安定性と空間精度の向上を両立させ、その結果、大幅な加工精度の向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る横型工作機械の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した横型工作機械におけるラムテンションバーを説明する図である。
【図３】図１に示した横型工作機械において、サドルの吊り力補正とサドルの吊り力補正時にコラムに加わる力を説明する図である。
【図４】図１に示した横型工作機械におけるコラムテンションバーを説明する上面図である。
【図５】図４に示したコラムのＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図６】図１に示した横型工作機械において、ラムを繰り出したときの補正後のラムのたわみ量を示すグラフである。
【図７】図１に示した横型工作機械において、ラムを繰り出したときの補正後の主軸振り回し変化を示すグラフである。
【図８】図１に示した横型工作機械におけるＹ真直度（Ｙ−Ｚ直角度）の変化を示すグラフであり、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正後を示すグラフである。
【図９】コラムテンションバーの有無によるＹ摺動面曲がりを示すグラフである。
【図１０】従来の横型工作機械における問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図９を参照して、本発明に係る横型工作機械の実施形態について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１に示す横型工作機械１０は、ベッド１１のガイド１２上に水平方向（Ｘ方向）に移動可能にコラムベース１３が設けられ、コラムベース１３上にコラム１４が立設されている。コラム１４の１つの側面にはガイド１５が設けられており、ガイド１５上に鉛直方向（Ｙ方向）に移動可能にサドル１６が支持されており、このサドル１６には、水平方向（Ｚ方向）に移動可能にラム１７が保持されている。ラム１７は、主軸１８を有しており、主軸１８の先端に取り付けた工具を用いて、加工対象のワークに加工を行うことになる。加工を行う際には、コラムベース１３、サドル１６、ラム１７を、各々、前後方向、上下方向、左右方向に移動させながら、所望の加工を行うことになる。
【００１４】
前述したように、横型工作機械には、（Ｂ１）自重によるラム１７のたわみ、（Ｂ２）重心変化によるサドル１６の傾き（回転）、（Ｂ３）重心変化によるコラム１４の傾き（曲がり）、（Ｂ４）重心変化によるベッド１１（以降、ジャッキも含む）の傾き（沈み込み）が発生し、加工精度が悪化する問題がある。
【００１５】
そこで、横型工作機械１０においては、図１、図２に示すように、ラム１７の内部（ラム１７の中心線より上側）に、ラム１７の繰り出し方向（Ｚ方向）に沿って、ラムテンションバー２０を設けている。このラムテンションバー２０は、ラム１７の長手方向に配置した円筒状のロッド２１と、ラム１７の後端部に配置されたシリンダ部２２と、ラム１７の先端部に配置されたストッパ２３からなる。そして、横型工作機械１０の制御装置（図示省略）を用いて、ラム１７の繰り出し時に、シリンダ部２２に油圧を供給することにより、シリンダ部２２とストッパ２３によりラム１７の両端に引張力ＦＰを付与し、この引張力ＦＰでラム１７の両端を内側に引っ張ることにより、ラム１７の先端に曲げモーメントを発生させ、この曲げモーメントによりラム１７の自重によるたわみを補正している。
【００１６】
又、横型工作機械１０においては、ラム１７を繰り出した際に、サドル１６の吊り力を補正する吊り力補正機構３０を設けている。具体的には、図１、図３に示すように、サドル１６の上部において、Ｚ方向に沿う２箇所の吊り部３１ａ、３１ｂをワイヤ３２ａ、３２ｂで吊り上げており、ワイヤ３２ａ、３２ｂは、コラム１４の上部に設けられた滑車３３ａ、３３ｂに掛け渡されて、コラム１４の内部に配置したカウンタウェイト３４に接続されている。そして、一方のワイヤ３２ａは、シリンダ３５を介して、吊り部３１ａと接続されており、制御装置を用いて、このシリンダ３５を制御することにより、吊り部３１ａにおける吊り力ＦＳａと吊り部３１ｂにおける吊り力ＦＳｂとを補正している。
【００１７】
例えば、図３に示すように、ラム１７がＺ＝０の位置であるとき、サドル１６及びラム１７の重心位置がＧ（０）に位置にあるので、この場合、各吊り力ＦＳａ、ＦＳｂが、ＦＳａ（０）＜ＦＳｂ（０）となるように（黒塗り矢印参照）、シリンダ３５を制御することにより、サドル１６の傾き（回転）を抑制している。
【００１８】
一方、ラム１７がＺ＝Ｌの位置であるとき（Ｌはラム１７の最大繰り出し量；例えば、１ｍ程度）、サドル１６及びラム１７の重心位置がＧ（Ｌ）に位置にあるので、この場合、各吊り力ＦＳａ、ＦＳｂが、ＦＳａ（Ｌ）＞ＦＳｂ（Ｌ）となるように（白抜き矢印参照）、シリンダ３５を制御することにより、サドル１６の傾き（回転）を抑制している。
【００１９】
このように、ラム１７の移動に伴う重心Ｇ（０）→Ｇ（Ｌ）の移動に応じて、サドル１６の２箇所の吊り力ＦＳａ、ＦＳｂを調整しており、これにより、サドル１６に発生するモーメント変化をキャンセルし、サドル１６の水平を保っている。この結果、サドル１６の傾き（回転）を抑制し、その摺動面での局所変形を防止することになる。
【００２０】
一方、上述した吊り力ＦＳａ、ＦＳｂの補正を行うと、ワイヤ３２ａ、３２ｂに加わる力も変化し、滑車３３ａ、３３ｂを介してコラム１４上部に伝わる力も変化する。これを、図３、図４を参照して説明する。
【００２１】
例えば、図３に示すように、ラム１７がＺ＝０の位置であるときには、前述したように、ＦＳａ（０）＜ＦＳｂ（０）となるように、シリンダ３５が制御される。通常、カウンタウェイト３４は、サドル１６及びラム１７の重量と釣り合う重量（同じ重量）となっている。そして、横型工作機械１０では、ラム１７のＺ位置に応じて、吊り力ＦＳａ、ＦＳｂを補正しているので、その荷重がかかる荷重中心４１ａ、４１ｂ（サドル１６、ラム１７及びカウンタウェイト３４による荷重中心）には、各々ＦＳａ（０）、ＦＳｂ（０）の２倍の荷重がかかり、その荷重ＦＬａ、ＦＬｂは、ＦＬａ（０）＜ＦＬｂ（０）となる（黒塗り矢印参照）。
【００２２】
一方、ラム１７がＺ＝Ｌの位置であるとき、前述したように、ＦＳａ（Ｌ）＞ＦＳｂ（Ｌ）となるように、シリンダ３５が制御されるので、荷重中心４１ａ、４１ｂには、各々ＦＳａ（Ｌ）、ＦＳｂ（Ｌ）の２倍の荷重がかかり、その荷重ＦＬａ、ＦＬｂは、ＦＬａ（Ｌ）＞ＦＬｂ（Ｌ）となる（白抜き矢印参照）。
【００２３】
このように、吊り力ＦＳａ、ＦＳｂの補正に伴い、荷重中心４１ａ、４１ｂにかかる荷重ＦＳａ、ＦＳｂが変化し、その結果、コラム１４の上部に曲げモーメントが加わり、コラム１４の傾き（曲がり）、ベッドの傾き（沈み込み）が発生する。そこで、吊り力ＦＳａ、ＦＳｂの変化によって発生するモーメントを相殺して、コラム１４の曲がりを補正するため、横型工作機械１０においては、サドル１６、ラム１７が配置されたコラム１４の側面とは反対側の側面の方（背部側）に、２つのコラムテンションバー４０（４０ａ、４０ｂ）を設けている。より具体的には、コラム１４の断面２次モーメントの中心４２に対し、荷重中心４１ａ、４１ｂの点対称位置に、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂを配置している。
【００２４】
コラムテンションバー４０ａは、図５の断面図に示すように、コラム１４の内部に、コラム１４の高さ方向に沿って設けられている。具体的には、ラムテンションバー２０と同様の構成であり、コラム１４の長手方向に配置した円筒状のロッド４３ａと、コラム１４の底部に配置されたストッパ４４ａと、コラム１４の上部に配置されたシリンダ部４５ａとからなる。そして、シリンダ部４５ａの油室４６ａに油圧を供給することにより、ストッパ４４ａとシリンダ部４５ａによりコラム１４の上下端に引張力ＦＱａを付与し、この引張力ＦＱａでコラム１４の上下端を内側に引っ張るようにしている。
【００２５】
コラムテンションバー４０ｂも同様の構成であり、その上下端を引張力ＦＱｂで内側に引っ張るようにしている。そして、制御装置を用いて、コラムテンションバー４０ａによる引張力ＦＱａとコラムテンションバー４０ｂによる引張力ＦＱｂを制御することにより、コラム１４に曲げモーメントを発生させ、この曲げモーメントによりコラム１４の曲がりを補正している。
【００２６】
例えば、図３に示すように、ラム１７がＺ＝０の位置であるときには、前述したように、ＦＳａ（０）＜ＦＳｂ（０）となるように、シリンダ３５が制御され、そして、荷重中心４１ａ、４１ｂには、ＦＬａ（０）＜ＦＬｂ（０）となる荷重がかかる。このとき、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂには、ＦＱａ（０）＜ＦＱｂ（０）となるように、引張力を制御することで、コラム１４の曲がりを補正している。
【００２７】
一方、ラム１７がＺ＝Ｌの位置であるとき、前述したように、ＦＳａ（Ｌ）＞ＦＳｂ（Ｌ）となるように、シリンダ３５が制御される、そして、荷重中心４１ａ、４１ｂには、ＦＬａ（Ｌ）＞ＦＬｂ（Ｌ）となる荷重がかかる。このとき、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂには、ＦＱａ（Ｌ）＞ＦＱｂ（Ｌ）となるように、引張力を制御することで、コラム１４の曲がりを補正している。
【００２８】
上記の２つのコラムテンションバー４０ａ、４０ｂによる効果を確認するため、ラム１７がＺ＝０のとき、ラム１７がＺ＝Ｌのときについて、力学的に算出した引張力ＦＱａ、ＦＱｂを、ＦＥＭ（有限要素法）モデルに加えて解析を行ったところ、モーメント変化によるコラム１４の曲がりは殆ど無く、ラム１７がＺ＝Ｌの位置であっても、１２μｍ程度のたわみであり、非常に精度良く補正できることが確認できた（後述の図９のＹ＝Ｈの位置参照）。
【００２９】
上述した構成、即ち、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂを用いて、（Ｂ１）自重によるラム１７のたわみ、（Ｂ２）重心変化によるサドル１６の傾き（回転）、（Ｂ３）重心変化に伴う吊り力の変化よるコラム１４の曲がりは補正可能である。
【００３０】
ここで、ラム１７がＺ＝０、Ｙ＝Ｈ（Ｈはラム１７の最大の高さ位置；例えば、５ｍ程度）のとき、ラム１７がＺ＝Ｌ、Ｙ＝Ｈのときについて、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂによる補正を、ＦＥＭモデルを用いて、解析してみると、コラム１４の曲がりは補正されて、その摺動面（例えば、ガイド１５）は略まっすぐになっているが、ベッド１１の傾き（沈み込み）により、コラム１４の傾きが大きく変化していることが確認できる（後述の図８（ａ）参照）。
【００３１】
つまり、（Ｂ４）重心変化によるベッドの傾き（沈み込み）については、上述した構成では補正できていない。但し、上記解析から、ラム１７のＺ位置に応じて、コラム１４の傾きのみが変化することが明らかとなった。このことから、ラム１７のＺ位置に応じた補正量を用いて、Ｙ軸の真直度を補正すれば、空間精度の補正が可能である。
【００３２】
横型工作機械１０の制御装置は、ＮＣ（数値制御）による空間精度補正機能を有しており、具体的には、この空間精度補正を用いて、予め、Ｙ軸の移動量−Ｚ軸の移動量に応じた補正マップを作成しておき、ラム１７のＹ軸上の位置とラム１７の繰り出し量（Ｚ軸の移動量）に基づいて、Ｚ座標を補正しており、これにより、Ｙ軸の真直度変化を補正し、重心変化によるベッドの傾き（沈み込み）を補正し、横型工作機械１０の加工精度を向上させている。なお、空間精度補正に用いる式については、後述する図８と共に説明する。
【００３３】
なお、一般的に、ＮＣによる空間精度補正では、予め、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動量（主軸の位置）に応じた補正マップと、Ａ軸（主軸の傾斜）、Ｃ軸（主軸の回転）の移動量（主軸の姿勢）に応じた補正マップとを作成しておき、これらを用いて、主軸に取り付けた工具の先端位置を補正して、その加工精度を向上させている。
【００３４】
このようにして、横型工作機械１０においては、重心変化によるベッドの傾き（沈み込み）に起因する空間精度の悪化（基準平面に対するＹ軸の真直度の悪化）を、ＮＣによる空間精度補正を用いて補正している。
【００３５】
通常、ラムテンションバー、吊り力補正機構、コラムテンションバーにより各構造体の曲がり（傾き）の補正を行う場合、空間精度と主軸振り回しはトレードオフの関係にあるため、空間精度を優先すると、主軸振り回しが悪化し、主軸振り回しを優先すると、空間精度が悪化する。一方、空間精度補正は、ＮＣの機能として、位置のみを補正しているため、主軸振り回しの補正はできない。
【００３６】
そこで、横型工作機械１０においては、ラム１７の繰り出し時に生じるラム１７のたわみをラムテンションバー２０で補正し、重心変化によるサドル１６の傾きを吊り力補正機構３０で補正し、重心変化に伴う吊り力変化によるコラム１４の曲がりをコラムテンションバー４０ａ、４０ｂで補正し、これらにより、主軸１８先端の振り回しを安定させており、更に、主軸１８先端の振り回しを安定させた上で、重心変化によるベッド１１の沈み込みを空間精度補正で補正している。以上の構成により、主軸の振り回し、加工精度を常に安定した状態に保ち、横型工作機械１０のストローク全域において、大幅な加工精度の向上を図ることができる。
【００３７】
上述した構成を有する横型工作機械１０の精度について、ＦＥＭモデルを用いて、解析した結果が、図６〜図９に示すグラフである。
【００３８】
例えば、図６は、ラム１７を繰り出した時のラム１７のたわみ量を示すグラフである。ここでは、ラム１７のＹ軸位置が、Ｙ＝０、Ｙ＝０．５Ｈ、Ｙ＝Ｈのときの各々について、ラム１７の繰り出し量が、Ｚ＝０、Ｚ＝０．５Ｌ、Ｚ＝Ｌのときのたわみ量をＦＥＭ解析により求めた。図６に示すように、ラム１７のたわみ量の変化は全て略同様の変化傾向を示している。一般的に保証されているラム真直度の精度を１００％とすると、図６に示す補正後のたわみ量は、最大のもので５５％であり、半分程度の精度を確保できることがわかる。
【００３９】
又、図７は、ラム１７を繰り出した時の主軸１８の振り回しの変化を示すグラフである。ここでも、ラム１７のＹ軸位置が、Ｙ＝０、Ｙ＝０．５Ｈ、Ｙ＝Ｈのときの各々について、ラム１７の繰り出し量が、Ｚ＝０、Ｚ＝０．５Ｌ、Ｚ＝Ｌのときの主軸１８の振り回しの変化をＦＥＭ解析により求めた。図７に示すように、主軸１８の振り回しの変化は全て略同様の変化傾向を示している。一般的に保証されている主軸振り回し変化の精度を１００％とすると、図７に示す補正後の主軸振り回し変化は、最大のもので４２％であり、半分以下の精度を確保できることがわかる。
【００４０】
又、図８は、ラム１７のＺ位置によるＹ軸の真直度（Ｙ軸−Ｚ軸直角度）を示すグラフであり、図８（ａ）は補正前、図８（ｂ）は補正後のものである。ここでは、ラム１７の繰り出し量が、Ｚ＝０、Ｚ＝０．５Ｌ、Ｚ＝Ｌのときの各々について、Ｙ＝０、Ｙ＝０．５Ｈ、Ｙ＝Ｈの位置におけるコラム１４の倒れ（ラム１７先端のＺ方向変位）をＦＥＭ解析により求めた。なお、図８（ａ）、（ｂ）では、一般的に保証されているコラム倒れの精度を１００％とし、これを基準にして横軸を示している。
【００４１】
図８（ａ）に示すように、補正（空間精度補正）を行わない場合（但し、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂによる補正は行われている。）、ラム１７の繰り出し量によって、基準平面（Ｚ軸）に対するＹ軸の直角度は大きく変化し、繰り出し量に比例して、その傾きが変化しているが、Ｙ軸の真直度自体は良好である。
【００４２】
従って、ラム１７の繰り出し量ｚｓとＹ軸座標ｙに基づき、以下の式を用いて、Ｚ位置の補正量δｚを求めている。なお、下記式において、ａは補正係数である。
δｚ＝（ａ×ｚｓ）×ｙ
【００４３】
図８（ｂ）が、上記式を用いて補正を行った後のグラフである。図８（ｂ）に示すように、補正（空間精度補正）を行うと、Ｙ軸の真直度に加えて、基準平面（Ｚ軸）に対するＹ軸の直角度も補正されており、その精度は１０μｍ以下であり、一般的に保証されている精度の半分以下の精度を確保できることがわかる。
【００４４】
又、図９は、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂの有無によるＹ摺動面曲がり（コラム１４の曲がり）を示すグラフである。ここでは、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂの有／無の各々の場合について、ラム１７の繰り出し量が、Ｚ＝０、Ｚ＝ＬのときのＺ彷方向変位をＦＥＭ解析により求めた。
【００４５】
図９に示すように、コラムテンションバーが無い場合、コラム１４の上部（Ｙ位置＝１．２Ｈ）では、Ｚ方向に大きく変化している。これは、サドル１６の吊り力補正の影響と考えられる。このように、コラム１４が大きく曲がった場合、Ｙ位置の上下において、主軸１８の振り回しが変わってしまい、そのため、Ｙ位置、Ｚ位置それぞれの位置において、サドル１６の吊り力ＦＳａ、ＦＳｂ、そして、ラムテンションバー２０の引張力ＦＰを変えなければならず、補正が難しくなってしまう。
【００４６】
一方、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂが有る場合、コラム１４の上部（Ｙ位置＝１．２Ｈ）では、コラムテンションバーが無い場合の変化量を１００％とすると、Ｚ方向に最大で４０％程度変化しているだけであり、コラムテンションバーが無い場合の半分以下となっている。
【００４７】
以上の結果より、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂにより、主軸振り回しの補正を行うと共に、空間精度補正を行うことにより、一般的に保証されている精度の半分程度の数値となる高精度を確保できることが確認でき、その結果、加工精度を向上できることが確認できた。
【００４８】
つまり、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂによる補正を、主軸１８先端の振り回しの安定のためのみに使用しており、このようにして、主軸１８先端の振り回しを安定させた上で、空間精度については、ＮＣによる空間精度補正を用いて補正することで、主軸振り回しの安定性と空間精度の向上を両立させ、その結果、大幅な精度向上が可能となっている。
【００４９】
なお、本実施例の横型工作機械１０は、機械自体の重心移動を抑制し、完全バランスを保つためのバランスウェイト（例えば、実開平１−３１３６７号公報参照）を備えていない。そのため、装置自体のコストダウンを図ることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、横型工作機械に好適なものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 横型工作機械
１１ ベッド
１４ コラム
１６ サドル
１７ ラム
１８ 主軸
２０ ラムテンションバー
３０ 吊り力補正機構
４０、４０ａ、４０ｂ コラムテンションバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横中繰り盤等の横型工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを加工する工作機械の１つとして、横中繰り盤等の横型工作機械が従来技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１６３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０に、従来の横型工作機械を示し、その概略を説明する。
横型工作機械５０は、ベッド５１のガイド５２上に水平方向（Ｘ方向）に移動可能にコラムベース５３が設けられ、コラムベース５３上にコラム５４が立設されている。コラム５４の１つの側面にはガイド５５が設けられており、ガイド５５上に鉛直方向（Ｙ方向）に移動可能にサドル５６が支持されており、このサドル５６には、水平方向（Ｚ方向）に移動可能にラム５７が支持されている。ラム５７は、主軸５８を有しており、主軸５８の先端に取り付けた工具を用いて、加工対象のワークに加工を行うことになる。加工を行う際には、コラムベース５３、サドル５６、ラム５７を、各々、前後方向、上下方向、左右方向に移動させながら、所望の加工を行うことになる。
【０００５】
次に、図１０を参照して、横型工作機械５０の問題点を説明する。
横型工作機械５０においては、ラム５７を繰り出したとき（例えば、Ｚ＝０の位置からＺ＝Ｌの位置へ繰り出したとき；Ｌはラム５７の最大繰り出し量）、ラム５７の自重によって生じるラム５７のたわみ（図１０中のＢ１）と、このときの重心変化（Ｇ（０）→Ｇ（Ｌ））によるモーメント変化によって生じるサドル５６の傾き（図１０中のＢ２）、コラム５４の傾き（図１０中のＢ３）、ベッド５１の傾き（図１０中のＢ４）及びジャッキの傾き（図示省略）とが発生し、加工精度が悪化する問題がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、主軸の振り回しを安定させた上で、空間精度を補正して、大幅な加工精度の向上が可能な横型工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係る横型工作機械は、
ベッド上に水平方向移動可能に設けられたコラムと、前記コラムの側面に鉛直方向移動可能に支持されたサドルと、前記サドルに水平方向移動可能に保持され、先端に主軸が設けられたラムとを有する横型工作機械において、
前記ラムのたわみを補正するラムテンションバーと、
前記サドルを吊り上げる２箇所の吊り力を調整して、前記サドルの傾きを補正する吊り力補正機構と、
前記コラムの曲がりを補正するコラムテンションバーと、
前記ラムテンションバー、前記吊り力補正機構及び前記コラムテンションバーを制御すると共に、数値制御により空間精度を補正する空間精度補正機能を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ラムテンションバー、前記吊り力補正機構及び前記コラムテンションバーを用いて、前記主軸先端の振り回しのみを補正すると共に、
前記ベッドの沈み込みによる空間精度の悪化を、前記空間精度補正機能を用いて補正することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係る横型工作機械は、
上記第１の発明に記載の横型工作機械において、
前記コラムテンションバーを、前記サドルが支持された前記コラムの側面の反対側の側面の方に２本設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係る横型工作機械は、
上記第２の発明に記載の横型工作機械において、
前記コラムテンションバーを、前記コラムの断面２次モーメントの中心に対し、２つの前記吊り力による荷重がかかる２箇所の荷重中心と点対称となる位置に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、横型工作機械において、ラムテンションバー、吊り力補正機構、コラムテンションバーによる補正を、主軸先端の振り回しの安定のためのみに使用すると共に、主軸先端の振り回しを安定させた上で、空間精度については、数値制御（ＮＣ）による空間精度補正を用いて補正しているので、主軸振り回しの安定性と空間精度の向上を両立させ、その結果、大幅な加工精度の向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る横型工作機械の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した横型工作機械におけるラムテンションバーを説明する図である。
【図３】図１に示した横型工作機械において、サドルの吊り力補正とサドルの吊り力補正時にコラムに加わる力を説明する図である。
【図４】図１に示した横型工作機械におけるコラムテンションバーを説明する上面図である。
【図５】図４に示したコラムのＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図６】図１に示した横型工作機械において、ラムを繰り出したときの補正後のラムのたわみ量を示すグラフである。
【図７】図１に示した横型工作機械において、ラムを繰り出したときの補正後の主軸振り回し変化を示すグラフである。
【図８】図１に示した横型工作機械におけるＹ真直度（Ｙ−Ｚ直角度）の変化を示すグラフであり、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正後を示すグラフである。
【図９】コラムテンションバーの有無によるＹ摺動面曲がりを示すグラフである。
【図１０】従来の横型工作機械における問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図９を参照して、本発明に係る横型工作機械の実施形態について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１に示す横型工作機械１０は、ベッド１１のガイド１２上に水平方向（Ｘ方向）に移動可能にコラムベース１３が設けられ、コラムベース１３上にコラム１４が立設されている。コラム１４の１つの側面にはガイド１５が設けられており、ガイド１５上に鉛直方向（Ｙ方向）に移動可能にサドル１６が支持されており、このサドル１６には、水平方向（Ｚ方向）に移動可能にラム１７が保持されている。ラム１７は、主軸１８を有しており、主軸１８の先端に取り付けた工具を用いて、加工対象のワークに加工を行うことになる。加工を行う際には、コラムベース１３、サドル１６、ラム１７を、各々、前後方向、上下方向、左右方向に移動させながら、所望の加工を行うことになる。
【００１４】
前述したように、横型工作機械には、（Ｂ１）自重によるラム１７のたわみ、（Ｂ２）重心変化によるサドル１６の傾き（回転）、（Ｂ３）重心変化によるコラム１４の傾き（曲がり）、（Ｂ４）重心変化によるベッド１１（以降、ジャッキも含む）の傾き（沈み込み）が発生し、加工精度が悪化する問題がある。
【００１５】
そこで、横型工作機械１０においては、図１、図２に示すように、ラム１７の内部（ラム１７の中心線より上側）に、ラム１７の繰り出し方向（Ｚ方向）に沿って、ラムテンションバー２０を設けている。このラムテンションバー２０は、ラム１７の長手方向に配置した円筒状のロッド２１と、ラム１７の後端部に配置されたシリンダ部２２と、ラム１７の先端部に配置されたストッパ２３からなる。そして、横型工作機械１０の制御装置（図示省略）を用いて、ラム１７の繰り出し時に、シリンダ部２２に油圧を供給することにより、シリンダ部２２とストッパ２３によりラム１７の両端に引張力ＦＰを付与し、この引張力ＦＰでラム１７の両端を内側に引っ張ることにより、ラム１７の先端に曲げモーメントを発生させ、この曲げモーメントによりラム１７の自重によるたわみを補正している。
【００１６】
又、横型工作機械１０においては、ラム１７を繰り出した際に、サドル１６の吊り力を補正する吊り力補正機構３０を設けている。具体的には、図１、図３に示すように、サドル１６の上部において、Ｚ方向に沿う２箇所の吊り部３１ａ、３１ｂをワイヤ３２ａ、３２ｂで吊り上げており、ワイヤ３２ａ、３２ｂは、コラム１４の上部に設けられた滑車３３ａ、３３ｂに掛け渡されて、コラム１４の内部に配置したカウンタウェイト３４に接続されている。そして、一方のワイヤ３２ａは、シリンダ３５を介して、吊り部３１ａと接続されており、制御装置を用いて、このシリンダ３５を制御することにより、吊り部３１ａにおける吊り力ＦＳａと吊り部３１ｂにおける吊り力ＦＳｂとを補正している。
【００１７】
例えば、図３に示すように、ラム１７がＺ＝０の位置であるとき、サドル１６及びラム１７の重心位置がＧ（０）に位置にあるので、この場合、各吊り力ＦＳａ、ＦＳｂが、ＦＳａ（０）＜ＦＳｂ（０）となるように（黒塗り矢印参照）、シリンダ３５を制御することにより、サドル１６の傾き（回転）を抑制している。
【００１８】
一方、ラム１７がＺ＝Ｌの位置であるとき（Ｌはラム１７の最大繰り出し量；例えば、１ｍ程度）、サドル１６及びラム１７の重心位置がＧ（Ｌ）に位置にあるので、この場合、各吊り力ＦＳａ、ＦＳｂが、ＦＳａ（Ｌ）＞ＦＳｂ（Ｌ）となるように（白抜き矢印参照）、シリンダ３５を制御することにより、サドル１６の傾き（回転）を抑制している。
【００１９】
このように、ラム１７の移動に伴う重心Ｇ（０）→Ｇ（Ｌ）の移動に応じて、サドル１６の２箇所の吊り力ＦＳａ、ＦＳｂを調整しており、これにより、サドル１６に発生するモーメント変化をキャンセルし、サドル１６の水平を保っている。この結果、サドル１６の傾き（回転）を抑制し、その摺動面での局所変形を防止することになる。
【００２０】
一方、上述した吊り力ＦＳａ、ＦＳｂの補正を行うと、ワイヤ３２ａ、３２ｂに加わる力も変化し、滑車３３ａ、３３ｂを介してコラム１４上部に伝わる力も変化する。これを、図３、図４を参照して説明する。
【００２１】
例えば、図３に示すように、ラム１７がＺ＝０の位置であるときには、前述したように、ＦＳａ（０）＜ＦＳｂ（０）となるように、シリンダ３５が制御される。通常、カウンタウェイト３４は、サドル１６及びラム１７の重量と釣り合う重量（同じ重量）となっている。そして、横型工作機械１０では、ラム１７のＺ位置に応じて、吊り力ＦＳａ、ＦＳｂを補正しているので、その荷重がかかる荷重中心４１ａ、４１ｂ（サドル１６、ラム１７及びカウンタウェイト３４による荷重中心）には、各々ＦＳａ（０）、ＦＳｂ（０）の２倍の荷重がかかり、その荷重ＦＬａ、ＦＬｂは、ＦＬａ（０）＜ＦＬｂ（０）となる（黒塗り矢印参照）。
【００２２】
一方、ラム１７がＺ＝Ｌの位置であるとき、前述したように、ＦＳａ（Ｌ）＞ＦＳｂ（Ｌ）となるように、シリンダ３５が制御されるので、荷重中心４１ａ、４１ｂには、各々ＦＳａ（Ｌ）、ＦＳｂ（Ｌ）の２倍の荷重がかかり、その荷重ＦＬａ、ＦＬｂは、ＦＬａ（Ｌ）＞ＦＬｂ（Ｌ）となる（白抜き矢印参照）。
【００２３】
このように、吊り力ＦＳａ、ＦＳｂの補正に伴い、荷重中心４１ａ、４１ｂにかかる荷重ＦＳａ、ＦＳｂが変化し、その結果、コラム１４の上部に曲げモーメントが加わり、コラム１４の傾き（曲がり）、ベッドの傾き（沈み込み）が発生する。そこで、吊り力ＦＳａ、ＦＳｂの変化によって発生するモーメントを相殺して、コラム１４の曲がりを補正するため、横型工作機械１０においては、サドル１６、ラム１７が配置されたコラム１４の側面とは反対側の側面の方（背部側）に、２つのコラムテンションバー４０（４０ａ、４０ｂ）を設けている。より具体的には、コラム１４の断面２次モーメントの中心４２に対し、荷重中心４１ａ、４１ｂの点対称位置に、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂを配置している。
【００２４】
コラムテンションバー４０ａは、図５の断面図に示すように、コラム１４の内部に、コラム１４の高さ方向に沿って設けられている。具体的には、ラムテンションバー２０と同様の構成であり、コラム１４の長手方向に配置した円筒状のロッド４３ａと、コラム１４の底部に配置されたストッパ４４ａと、コラム１４の上部に配置されたシリンダ部４５ａとからなる。そして、シリンダ部４５ａの油室４６ａに油圧を供給することにより、ストッパ４４ａとシリンダ部４５ａによりコラム１４の上下端に引張力ＦＱａを付与し、この引張力ＦＱａでコラム１４の上下端を内側に引っ張るようにしている。
【００２５】
コラムテンションバー４０ｂも同様の構成であり、その上下端を引張力ＦＱｂで内側に引っ張るようにしている。そして、制御装置を用いて、コラムテンションバー４０ａによる引張力ＦＱａとコラムテンションバー４０ｂによる引張力ＦＱｂを制御することにより、コラム１４に曲げモーメントを発生させ、この曲げモーメントによりコラム１４の曲がりを補正している。
【００２６】
例えば、図３に示すように、ラム１７がＺ＝０の位置であるときには、前述したように、ＦＳａ（０）＜ＦＳｂ（０）となるように、シリンダ３５が制御され、そして、荷重中心４１ａ、４１ｂには、ＦＬａ（０）＜ＦＬｂ（０）となる荷重がかかる。このとき、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂには、ＦＱａ（０）＜ＦＱｂ（０）となるように、引張力を制御することで、コラム１４の曲がりを補正している。
【００２７】
一方、ラム１７がＺ＝Ｌの位置であるとき、前述したように、ＦＳａ（Ｌ）＞ＦＳｂ（Ｌ）となるように、シリンダ３５が制御される、そして、荷重中心４１ａ、４１ｂには、ＦＬａ（Ｌ）＞ＦＬｂ（Ｌ）となる荷重がかかる。このとき、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂには、ＦＱａ（Ｌ）＞ＦＱｂ（Ｌ）となるように、引張力を制御することで、コラム１４の曲がりを補正している。
【００２８】
上記の２つのコラムテンションバー４０ａ、４０ｂによる効果を確認するため、ラム１７がＺ＝０のとき、ラム１７がＺ＝Ｌのときについて、力学的に算出した引張力ＦＱａ、ＦＱｂを、ＦＥＭ（有限要素法）モデルに加えて解析を行ったところ、モーメント変化によるコラム１４の曲がりは殆ど無く、ラム１７がＺ＝Ｌの位置であっても、１２μｍ程度のたわみであり、非常に精度良く補正できることが確認できた（後述の図９のＹ＝Ｈの位置参照）。
【００２９】
上述した構成、即ち、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂを用いて、（Ｂ１）自重によるラム１７のたわみ、（Ｂ２）重心変化によるサドル１６の傾き（回転）、（Ｂ３）重心変化に伴う吊り力の変化よるコラム１４の曲がりは補正可能である。
【００３０】
ここで、ラム１７がＺ＝０、Ｙ＝Ｈ（Ｈはラム１７の最大の高さ位置；例えば、５ｍ程度）のとき、ラム１７がＺ＝Ｌ、Ｙ＝Ｈのときについて、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂによる補正を、ＦＥＭモデルを用いて、解析してみると、コラム１４の曲がりは補正されて、その摺動面（例えば、ガイド１５）は略まっすぐになっているが、ベッド１１の傾き（沈み込み）により、コラム１４の傾きが大きく変化していることが確認できる（後述の図８（ａ）参照）。
【００３１】
つまり、（Ｂ４）重心変化によるベッドの傾き（沈み込み）については、上述した構成では補正できていない。但し、上記解析から、ラム１７のＺ位置に応じて、コラム１４の傾きのみが変化することが明らかとなった。このことから、ラム１７のＺ位置に応じた補正量を用いて、Ｙ軸の真直度を補正すれば、空間精度の補正が可能である。
【００３２】
横型工作機械１０の制御装置は、ＮＣ（数値制御）による空間精度補正機能を有しており、具体的には、この空間精度補正を用いて、予め、Ｙ軸の移動量−Ｚ軸の移動量に応じた補正マップを作成しておき、ラム１７のＹ軸上の位置とラム１７の繰り出し量（Ｚ軸の移動量）に基づいて、Ｚ座標を補正しており、これにより、Ｙ軸の真直度変化を補正し、重心変化によるベッドの傾き（沈み込み）を補正し、横型工作機械１０の加工精度を向上させている。なお、空間精度補正に用いる式については、後述する図８と共に説明する。
【００３３】
なお、一般的に、ＮＣによる空間精度補正では、予め、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動量（主軸の位置）に応じた補正マップと、Ａ軸（主軸の傾斜）、Ｃ軸（主軸の回転）の移動量（主軸の姿勢）に応じた補正マップとを作成しておき、これらを用いて、主軸に取り付けた工具の先端位置を補正して、その加工精度を向上させている。
【００３４】
このようにして、横型工作機械１０においては、重心変化によるベッドの傾き（沈み込み）に起因する空間精度の悪化（基準平面に対するＹ軸の真直度の悪化）を、ＮＣによる空間精度補正を用いて補正している。
【００３５】
通常、ラムテンションバー、吊り力補正機構、コラムテンションバーにより各構造体の曲がり（傾き）の補正を行う場合、空間精度と主軸振り回しはトレードオフの関係にあるため、空間精度を優先すると、主軸振り回しが悪化し、主軸振り回しを優先すると、空間精度が悪化する。一方、空間精度補正は、ＮＣの機能として、位置のみを補正しているため、主軸振り回しの補正はできない。
【００３６】
そこで、横型工作機械１０においては、ラム１７の繰り出し時に生じるラム１７のたわみをラムテンションバー２０で補正し、重心変化によるサドル１６の傾きを吊り力補正機構３０で補正し、重心変化に伴う吊り力変化によるコラム１４の曲がりをコラムテンションバー４０ａ、４０ｂで補正し、これらにより、主軸１８先端の振り回しを安定させており、更に、主軸１８先端の振り回しを安定させた上で、重心変化によるベッド１１の沈み込みを空間精度補正で補正している。以上の構成により、主軸の振り回し、加工精度を常に安定した状態に保ち、横型工作機械１０のストローク全域において、大幅な加工精度の向上を図ることができる。
【００３７】
上述した構成を有する横型工作機械１０の精度について、ＦＥＭモデルを用いて、解析した結果が、図６〜図９に示すグラフである。
【００３８】
例えば、図６は、ラム１７を繰り出した時のラム１７のたわみ量を示すグラフである。ここでは、ラム１７のＹ軸位置が、Ｙ＝０、Ｙ＝０．５Ｈ、Ｙ＝Ｈのときの各々について、ラム１７の繰り出し量が、Ｚ＝０、Ｚ＝０．５Ｌ、Ｚ＝Ｌのときのたわみ量をＦＥＭ解析により求めた。図６に示すように、ラム１７のたわみ量の変化は全て略同様の変化傾向を示している。一般的に保証されているラム真直度の精度を１００％とすると、図６に示す補正後のたわみ量は、最大のもので５５％であり、半分程度の精度を確保できることがわかる。
【００３９】
又、図７は、ラム１７を繰り出した時の主軸１８の振り回しの変化を示すグラフである。ここでも、ラム１７のＹ軸位置が、Ｙ＝０、Ｙ＝０．５Ｈ、Ｙ＝Ｈのときの各々について、ラム１７の繰り出し量が、Ｚ＝０、Ｚ＝０．５Ｌ、Ｚ＝Ｌのときの主軸１８の振り回しの変化をＦＥＭ解析により求めた。図７に示すように、主軸１８の振り回しの変化は全て略同様の変化傾向を示している。一般的に保証されている主軸振り回し変化の精度を１００％とすると、図７に示す補正後の主軸振り回し変化は、最大のもので４２％であり、半分以下の精度を確保できることがわかる。
【００４０】
又、図８は、ラム１７のＺ位置によるＹ軸の真直度（Ｙ軸−Ｚ軸直角度）を示すグラフであり、図８（ａ）は補正前、図８（ｂ）は補正後のものである。ここでは、ラム１７の繰り出し量が、Ｚ＝０、Ｚ＝０．５Ｌ、Ｚ＝Ｌのときの各々について、Ｙ＝０、Ｙ＝０．５Ｈ、Ｙ＝Ｈの位置におけるコラム１４の倒れ（ラム１７先端のＺ方向変位）をＦＥＭ解析により求めた。なお、図８（ａ）、（ｂ）では、一般的に保証されているコラム倒れの精度を１００％とし、これを基準にして横軸を示している。
【００４１】
図８（ａ）に示すように、補正（空間精度補正）を行わない場合（但し、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂによる補正は行われている。）、ラム１７の繰り出し量によって、基準平面（Ｚ軸）に対するＹ軸の直角度は大きく変化し、繰り出し量に比例して、その傾きが変化しているが、Ｙ軸の真直度自体は良好である。
【００４２】
従って、ラム１７の繰り出し量ｚｓとＹ軸座標ｙに基づき、以下の式を用いて、Ｚ位置の補正量δｚを求めている。なお、下記式において、ａは補正係数である。
δｚ＝（ａ×ｚｓ）×ｙ
【００４３】
図８（ｂ）が、上記式を用いて補正を行った後のグラフである。図８（ｂ）に示すように、補正（空間精度補正）を行うと、Ｙ軸の真直度に加えて、基準平面（Ｚ軸）に対するＹ軸の直角度も補正されており、その精度は１０μｍ以下であり、一般的に保証されている精度の半分以下の精度を確保できることがわかる。
【００４４】
又、図９は、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂの有無によるＹ摺動面曲がり（コラム１４の曲がり）を示すグラフである。ここでは、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂの有／無の各々の場合について、ラム１７の繰り出し量が、Ｚ＝０、Ｚ＝ＬのときのＺ彷方向変位をＦＥＭ解析により求めた。
【００４５】
図９に示すように、コラムテンションバーが無い場合、コラム１４の上部（Ｙ位置＝１．２Ｈ）では、Ｚ方向に大きく変化している。これは、サドル１６の吊り力補正の影響と考えられる。このように、コラム１４が大きく曲がった場合、Ｙ位置の上下において、主軸１８の振り回しが変わってしまい、そのため、Ｙ位置、Ｚ位置それぞれの位置において、サドル１６の吊り力ＦＳａ、ＦＳｂ、そして、ラムテンションバー２０の引張力ＦＰを変えなければならず、補正が難しくなってしまう。
【００４６】
一方、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂが有る場合、コラム１４の上部（Ｙ位置＝１．２Ｈ）では、コラムテンションバーが無い場合の変化量を１００％とすると、Ｚ方向に最大で４０％程度変化しているだけであり、コラムテンションバーが無い場合の半分以下となっている。
【００４７】
以上の結果より、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂにより、主軸振り回しの補正を行うと共に、空間精度補正を行うことにより、一般的に保証されている精度の半分程度の数値となる高精度を確保できることが確認でき、その結果、加工精度を向上できることが確認できた。
【００４８】
つまり、ラムテンションバー２０、吊り力補正機構３０、コラムテンションバー４０ａ、４０ｂによる補正を、主軸１８先端の振り回しの安定のためのみに使用しており、このようにして、主軸１８先端の振り回しを安定させた上で、空間精度については、ＮＣによる空間精度補正を用いて補正することで、主軸振り回しの安定性と空間精度の向上を両立させ、その結果、大幅な精度向上が可能となっている。
【００４９】
なお、本実施例の横型工作機械１０は、機械自体の重心移動を抑制し、完全バランスを保つためのバランスウェイト（例えば、実開平１−３１３６７号公報参照）を備えていない。そのため、装置自体のコストダウンを図ることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、横型工作機械に好適なものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 横型工作機械
１１ ベッド
１４ コラム
１６ サドル
１７ ラム
１８ 主軸
２０ ラムテンションバー
３０ 吊り力補正機構
４０、４０ａ、４０ｂ コラムテンションバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上に水平方向移動可能に設けられたコラムと、前記コラムの側面に鉛直方向移動可能に支持されたサドルと、前記サドルに水平方向移動可能に保持され、先端に主軸が設けられたラムとを有する横型工作機械において、
前記ラムのたわみを補正するラムテンションバーと、
前記サドルを吊り上げる２箇所の吊り力を調整して、前記サドルの傾きを補正する吊り力補正機構と、
前記コラムの曲がりを補正するコラムテンションバーと、
前記ラムテンションバー、前記吊り力補正機構及び前記コラムテンションバーを制御すると共に、数値制御により空間精度を補正する空間精度補正機能を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ラムテンションバー、前記吊り力補正機構及び前記コラムテンションバーを用いて、前記主軸先端の振り回しのみを補正すると共に、
前記ベッドの沈み込みによる空間精度の悪化を、前記空間精度補正機能を用いて補正することを特徴とする横型工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の横型工作機械において、
前記コラムテンションバーを、前記サドルが支持された前記コラムの側面の反対側の側面の方に２本設けたことを特徴とする横型工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の横型工作機械において、
前記コラムテンションバーを、前記コラムの断面２次モーメントの中心に対し、２つの前記吊り力による荷重がかかる２箇所の荷重中心と点対称となる位置に配置したことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１】
ベッド上に水平方向移動可能に設けられたコラムと、前記コラムの側面に鉛直方向移動可能に支持されたサドルと、前記サドルに水平方向移動可能に保持され、先端に主軸が設けられたラムとを有する横型工作機械において、
前記ラムのたわみを補正するラムテンションバーと、
前記サドルを吊り上げる２箇所の吊り力を調整して、前記サドルの傾きを補正する吊り力補正機構と、
前記コラムの曲がりを補正するコラムテンションバーと、
前記ラムテンションバー、前記吊り力補正機構及び前記コラムテンションバーを制御すると共に、数値制御により空間精度を補正する空間精度補正機能を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ラムテンションバー、前記吊り力補正機構及び前記コラムテンションバーを用いて、前記主軸先端の振り回しのみを補正すると共に、
前記ベッドの沈み込みによる空間精度の悪化を、前記空間精度補正機能を用いて補正することを特徴とする横型工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の横型工作機械において、
前記コラムテンションバーを、前記サドルが支持された前記コラムの側面の反対側の側面の方に２本設けたことを特徴とする横型工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の横型工作機械において、
前記コラムテンションバーを、前記コラムの断面２次モーメントの中心に対し、２つの前記吊り力による荷重がかかる２箇所の荷重中心と点対称となる位置に配置したことを特徴とする横型工作機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１３１０１０（Ｐ２０１２−１３１０１０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７３３２（Ｐ２０１０−２８７３３２）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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