專利名稱：機床的制作方法
技術領域：
本發明涉及提高主軸位置穩定性的機床。
本發明的機床在機座上固定立柱，在該立柱上引導第一滑鞍使其可沿上下方向移動，在第一滑鞍上引導第二滑鞍使其可沿左右方向移動，在第二滑鞍上引導主軸頭使其可沿前后方向移動，除了將在左右方向上引導第二滑鞍的導軌裝置設置在第一滑鞍前面的上下部位，還設置在第一滑鞍背面上下部位或在第一滑鞍背面的上部及下部中的任一部位。
由此，第一滑鞍至少通過三個導軌裝置引導第二滑鞍，而且其中的在前后方向上相對的兩個導軌裝置被位于兩個導軌裝置之間的第二滑鞍部分嚴格地限制了前后方向的游動，因此可以確保第二滑鞍在左右移動范圍內的任意位置上的位置穩定性。
在上述發明中，理想的是在權利要求2中記述的那樣，即，本發明的機床在機座上固定立柱，在該立柱上引導第一滑鞍使其可沿上下方向移動，在第一滑鞍上引導第二滑鞍使其可沿左右方向移動，在第二滑鞍上引導主軸頭使其可沿前后方向移動，除了將在左右方向上引導第二滑鞍的導軌裝置設置在第一滑鞍前面的上下部位外，還設置在第一滑鞍背面的下部設置。
由此，將第二滑鞍的下部作為主軸頭用的支撐部分而加強時，該支撐部分作為第一滑鞍的下部的兩個導軌裝置的支撐結構有效地發揮作用的同時，還把這兩個導軌裝置的游動限制力有效地傳達給第二滑鞍。
將上述發明如下地具體化，即，如權利要求3中記述的那樣，使導軌裝置由軌道部件和在嵌合于該軌道部件上的狀態下滑動變位的嵌合部件組成。這時，軌道部件固定于第一滑鞍或第二滑鞍中的任一個上，而對于嵌合部件，當前述軌道部件被固定于第一滑鞍上時，將其固定于第二滑鞍上，而當前述軌道部件被固定于第二滑鞍上時，則將其固定于第一滑鞍上。
由此，在用眾所周知的裝置方便地構成導軌裝置的同時，軌道部件及嵌合部件在第一滑鞍上的游動被限制的狀態下與第二滑鞍相對滑動。
另外，如權利要求4中記述的那樣，在左右方向上引導第二滑鞍的導軌裝置由軌道部件和在嵌合于該軌道部件上的狀態下滑動變位的嵌合部件組成。在第一滑鞍前面的上下部位固定導軌，使被固定在第二滑鞍的多個嵌合部件嵌合于該導軌上，并且在第一滑鞍的背面下部固定導軌，而使被第二滑鞍所固定的一個或多個嵌合部件嵌合于該導軌上。
由此，可不使整體構成大型化地實現簡單的結構并且可有效地提高第二滑鞍的位置穩定性。
圖2是該機床的正面圖。
圖3是該機床的平面圖。
圖4是表示前述機床重要部分的立體圖。
圖5是表示該機床重要部分，即圖2的X-X部分的側視截面圖。
圖6表示前述機床的導軌裝置，圖6A為立體圖，圖6B是X1-X1部分的截面圖。
圖7是表示將前述機床的主軸頭移動到相對于第二滑鞍的可移動范圍的最前方的狀態的動作說明圖。
作為本實施例的機床，具有設在最下部的機座1；固定在該機座1上面的立柱2；第一滑鞍4，該第一滑鞍4通過設在該立柱2的前面的上下方向的一對導軌裝置3A、3B在上下方向f1可以自由滑動變位地被引導；第二滑鞍6，該第二滑鞍6通過設在該第一滑鞍4前面的上下部位和背面的下部的三處的左右方向的一對導軌裝置5A、5B和5C在左右方向f2可以自由滑動變位地被引導；主軸頭8，該主軸頭通過設在該第二滑鞍6上的前后方向的一對導軌裝置7A、7B在前后方向f3可以自由滑動變位地被引導。
以下對上述各部分的構造進行說明。
即，機座1用鋼板作成箱形，在比立柱2更前側的上面固定地安裝用于固定未圖示的工作臺的支撐部件9、9。
立柱2具有左右一對的縱向部分2a、2a和上下一對的橫向部分2b、2c，以在中心部分形成比較大的前后方向的四角孔a的四角框體為主體的同時，在上側的橫向部分2b的左右端部設有電動機臺2d、2d。
然后，在上述的電動機臺2d、2d上固定用于將第一滑鞍4上下驅動的伺服電機10、10，在這些電機10、10的近旁處及左右一對的縱向部分2a、2a左右前面處固定軸承部件12a、12b，該軸承部件支撐著與前述伺服電機10、10的輸出軸相結合的縱向絲杠軸11，11，使其可自由轉動。
第一滑鞍4如
圖1、圖2及圖4等所示，具有左右一對組成的截面四角形的橫向部分4a、4b和上下一對組成的截面四角形的縱向部分4c、4c，以鑄鋼制的四角框體為主體，該四角框體在中心部分形成比較大的前后方向的四角孔b，將正面看的大小作成可以放在立柱2前面的程度，在背面的上下部位設置如圖1所示那樣的向后方的突出部分4d、4d，在上側的突出部分4d的左右端部上固定被擰入前述縱向絲杠軸11、11的螺母13、13。
然后，在上側的橫向部分4a的前面右端部上固定用于將第二滑鞍6上下驅動的伺服電機14的同時，在該電機14的近旁處及橫向部分4a的前面左端部固定軸承部件16a、16b，該軸承部件16a、16b支撐著與前述伺服電機14的輸出軸相結合的絲杠軸15，使其可自由轉動。
第二滑鞍6如圖4及圖5等所示，具有左右一對組成的斷面四角形的橫向部分6a、6b和上下一對組成的斷面四角形的縱向部分6c、6c，以鑄鋼制的四角框體為主體，該四角框體在中心部分形成可插入主軸頭8程度的前后方向的四角孔c，將正面看的大小作成可以放在第一滑鞍4前面的程度，在背面的下部如圖2所示那樣將具有左右側面部分17a、17a及水平面部分17b的主軸頭支撐部分17一體構成。在主軸頭支撐部分17的后端面上固定向后延伸出的電機臺18，在上側的橫向部分6a的上面固定被擰入前述橫向絲杠軸15的螺母19。
然后，在電機臺18的后端面上固定使主軸頭8向前后方向f3變位的伺服電機20，另外前述水平面部分17b寬度方向的中央的前后方固定如圖2所示的軸承部件21，該軸承部件21可自由轉動地支撐著與前述伺服電機20的輸出軸相結合的未圖示出的主軸用前后向絲杠軸。
主軸頭8具備可以自由轉動地支撐前后方向的主軸22的主軸頭架23，除了在該主軸頭架23內設置了未圖示的用于驅動主軸22的驅動電機外，在主軸頭架23的寬度方向中央的前后方向長度的中間固定被擰入前述主軸頭用的前后方向絲杠軸的未圖示的螺母。
以下對各導軌裝置3A、3B、5A、5B、5C、7A、7B進行說明。
各導軌裝置3A、3B、5A、5B、5C、7A、7B都是被稱為線性擺動軸承而為眾所周知的，如圖6所示，除了具有直的軌道部件24和在與該軌道部件24相嵌合的狀態下滑動變位的嵌合部件25之外，具備在將這些軌道部件24和嵌合部件25分離的限制狀態下可以平滑地相對滑動的配合裝置26。
對各部分進行說明的話，軌道部件24是斷面為四角形的軌道構件，在左右各側面的靠上部和上面的左右端部設置斷面為半圓形的直槽27a、27b、27c、27d。
嵌合部件25是由左右的側面部分25a、25b和與這些側面部分25a、25b相結合的中央部分25c組成的斷面為コ型的比較短的部件，除在左右的側面部分25a、25b的內面和中央部分25c的內面形成與前述直槽27a、27b、27c、27d按該順序分別對應的直槽28a、28b、28c、28d之外，在各直槽28a、28b、28c、28d中設置用于使兩端連通的部分扁平環狀的斷面為圓形的連通路28a’、28b’、28c’、28d’，各連通路28a’、28b’、28c’、28d’和與其相對應的直槽27a、27b、27c、27d及直槽28a、28b、28c、28d成為一體而組成閉鎖扁平環形通路29a、29b、29c、29d。
配合裝置26由多個球體30組成，在嵌合部件25嵌合在軌道部件24上的狀態下，處于分別排成一列地緊密地嵌插在閉鎖扁平環形通路29a、29b、29c、29d中的狀態。
這時，在用于使第一滑鞍4在上下方向f1移動的導軌裝置3A、3B中，關于3A，在立柱2的前面的左端部將第一軌道部件24按上下方向一條線狀地固定，在第一滑鞍4的左端部的上下處分別固定與前述第一軌道部件24相嵌合的嵌合部件25；而關于3B，在立柱2的前面的右端部將第二軌道部件24按上下方向一條線狀地固定，在第一滑鞍4的右端部的上下處分別固定與前述第二軌道部件24相嵌合的嵌合部件25。
另外，在用于使第二滑鞍6在左右方向f2移動的導軌裝置5A、5B、5C中，關于5A，在第一滑鞍4的上側的橫向部分4a的前面將第三軌道部件24按左右方向一條線狀地固定，在第二滑鞍6的上側的橫向部分6a的左右處分別固定與前述第三軌道部件24相嵌合的嵌合部件25，關于5B，在第一滑鞍4的下側的橫向部分4b的前面將第四軌道部件24按左右方向一條線狀地固定，在第二滑鞍6的下側的橫向部分6b的左右處分別固定與前述第四軌道部件24相嵌合的嵌合部件25，而關于5C，在第一滑鞍4的下側的橫向部分4b的背面將第五軌道部件24按左右方向一條線狀地固定，在設在第二滑鞍6的主軸頭支撐部分17下面的突出部分17c上固定與前述第五軌道部件24相嵌合的單一嵌合部件25。
另外，在用于使主軸頭8向前后方向f3移動的導軌裝置7A、7B中，關于7A，在主軸頭架23下面的左端部分將第六軌道部件24按前后方向一條線狀地固定，在主軸頭支撐部分17上面的左端部分的前后端分別固定與前述第六軌道部件24相嵌合的嵌合部件25，關于7B，在主軸頭架23下面的右端部分將第七軌道部件24按前后方向一條線狀地固定，在主軸頭支撐部分17上面的右端部分的前后端分別固定與前述第七軌道部件24相嵌合的嵌合部件25。
為作成以上述構成為基礎的加工中心，還要附加以下未被圖示的構成，即，除了設置裝有多個刀具的刀具庫和取出刀具庫里的刀具后將其嵌插到主軸22的前端，或是與此相反從主軸22前端拔取刀具后將其放回刀具庫的自動刀具交換裝置外，根據需要設置覆蓋機座1上部的構造物整體的圍壁。
下面對按上述那樣構成的本發明的機床的動作進行說明。通過伺服電機10、10的轉動，第一滑鞍4可在上下方向f1驅動變位；另外通過伺服電機14的轉動，第二滑鞍6可向左右方向f2驅動變位；另外通過伺服電機20的轉動，主軸頭8可在前后方向f3驅動變位；由此主軸22可以向三軸方向的任意位置移動。
通過這樣的主軸22的變位和嵌裝在主軸22前端上的刀具t的驅動電機的轉動，可以加工固定在未圖示的工作臺上的工件。
第一滑鞍4由導軌裝置3A、3B的第1及第2軌道部件24、24和被嵌合于這些軌道部件24、24上的上下兩個嵌合部件25、25所引導而上下移動。這時，由于第一滑鞍4的上下左右的尺寸比較大，所以可在由導軌裝置3A、3B的部件游動而引起的傾斜變位少的狀態下穩定地移動。
另外第二滑鞍6由第一滑鞍4前面的導軌裝置5A、5B的第三及第四軌道部件24、24和被嵌合于這些軌道部件24、24上的左右兩個嵌合部件25、25所引導的同時，由第一滑鞍4背面的導軌裝置5C的第五軌道部件24和被嵌合于這些軌道部件24上的單一嵌合部件25所引導而左右移動。這時，由于第二滑鞍6由適當地分開的3個導軌裝置5A、5B、5C在三處被引導，所以可有效地抑制由于導軌裝置5A、5B、5C的部件游動而引起的所有方向的傾斜變位從而穩定地移動。
另外主軸頭8由導軌裝置7A、7B的第六及第七軌道部件24、24和被嵌合于這些軌道部件24、24上的前后兩個嵌合部件25、25所引導而前后移動。這時，主軸頭8可從所述引導狀態，在通過自重等而不易因導軌裝置7A、7B的部件游動而引起傾斜變位的狀態下穩定地移動。
另外根據工件的加工狀況，主軸頭8相對于第二滑鞍6會如圖7所示大大向前方送出，在這種情況下，第二滑鞍6在主軸頭8的前后移動過程中，會受到力的作用方向正反變化、不同大小變化的轉矩。
在這種情況下引導第二滑鞍6，三個導軌裝置5A、5B、5C將起到有效地抑制由轉矩引起的傾斜變位的作用，即，在第二滑鞍6要向前后側的某一方傾斜時兩個導軌裝置5B、5C中的任一方可以接近嵌合部件25和軌道部件24，配合裝置26極其有效地對抗這樣的變位。
這樣地抑制第二滑鞍的傾斜變位，可以有效地阻止主軸頭8的振動，實現高精度的加工。
上述實施例可進行如下變形。
即，代替在主軸頭的支撐部分17下面的突出部分17c的寬度方向的中央設置單一的嵌合部件25，也可以在前述突出部分17c的左右端部分別設置被嵌合于第七軌道部件24上的嵌合部件25、25。由此，比起在前述突出部分17c的寬度方向的中央設置單一的嵌合部件25的情況來，可以更加有效地抑制由于部件游動而引起的第二滑鞍6的傾斜變位。
代替僅在第一滑鞍7的背面的下方設置導軌裝置5C，也可在第一滑鞍7背面上下部位分別設置導軌裝置。由此，比起僅在第一滑鞍4的背面設置導軌裝置5C的情況來，可以更加有效地抑制由于部件游動而引起的第二滑鞍6的傾斜變位。
也可將導軌裝置3A、3B、5A、5B、5C、7A、7B的球體30改成滾輪，在這種情況下需要將閉鎖扁平環形通路29a、29b、29c、29d變形以適應滾輪。這樣也可以得到與依靠球體30時幾乎相同的效果。
導軌裝置3A、3B、5A、5B、5C、7A、7B的軌道部件24和嵌合部件25不用球體30和滾輪等的配合裝置26也可得到所需的作用，即，例如將嵌合部分25的斷面形狀作成例如C字形的內部擴張形狀，在該內部空間里緊密地插入軌道部件24。這樣通過采用適當的潤滑手段可以得到所需的引導作用。
根據如上構成的本發明，可以得到以下的效果。
即，根據權利要求1所述，第一滑鞍至少通過三個導軌裝置引導第二滑鞍，而且，由于其中在前后方向上相對的兩個導軌裝置被位于這兩個導軌裝置之間的第二滑鞍部分嚴格地限制了前后方向的游動，所以可以確保第二滑鞍在左右移動范圍的任意位置上的位置穩定性，限制主軸頭的振動，而可進行高精度的加工。
根據權利要求2所述，將第二滑鞍的下部作為主軸頭的支撐部分加強的情況下，該主軸頭的支撐部分可兼用作在第一滑鞍的下部的前后方向上相對的兩個導軌裝置5B、5C的部件支撐構件而降低制造成本，另外主軸頭的支撐部分還可有效地將由兩個導軌裝置產生的游動限制力傳達給第二滑鞍的整體。
根據權利要求3所述，可使用眾所周知的裝置而簡單地構成導軌裝置，同時，通過軌道部件和嵌合部件可以使第二滑鞍在第一滑鞍上在游動被抑制的狀態下相對滑動。
根據權利要求4所述，不用使機床整體的構成大型化就可以簡單而且有效地提高第二滑鞍的位置穩定性。
權利要求
1.一種機床，在機座(1)上固定立柱(2)，在該立柱(2)上引導第一滑鞍(4)，使其可沿上下方向(f1)移動，在第一滑鞍(4)上引導第二滑鞍(6)使其可沿左右方向(f2)移動，在第二滑鞍(6)上引導主軸頭(8)使其可沿前后方向(f3)移動，其特征在于，除了將作為向左右方向(f2)引導第二滑鞍(6)的導軌裝置(5A、5B、5C)設置在第一滑鞍(4)的前面上下部位外，還設置在第一滑鞍(4)的背面上下部位或第一滑鞍(4)的背面上下的任一部位。
2.一種機床，在機座(1)上固定立柱(2)，在該立柱(2)上引導第一滑鞍(4)使其可沿上下方向(f1)移動，在第一滑鞍(4)上引導第二滑鞍(6)使其可沿左右方向(f6)移動，在第二滑鞍(6)上引導主軸頭(8)使其可沿前后方向(f3)移動，其特征在于，除了將作為向左右方向(f2)引導第二滑鞍(6)的導軌裝置(5A、5B、5C)設置在第一滑鞍(4)的前面上下部位，還設置在第一滑鞍(4)的背面下部。
3.根據權利要求1或2所述的機床，其特征在于，向左右方向(f2)引導第二滑鞍(6)的導軌裝置(5A、5B、5C)由固定于第一滑鞍(4)或第二滑鞍(6)中任一個上的軌道部件(24)，和在嵌合于該軌道部件(24)上的狀態下滑動變位的嵌合部件(25)組成，當所述軌道部件(24)被固定于第一滑鞍(4)上時，該嵌合部件(25)被固定于第二滑鞍(6)上，而當所述軌道部件(24)被固定于第二滑鞍(6)上時，則該嵌合部件(25)被固定于第一滑鞍(4)上。
4.根據權利要求1或2所述的機床，其特征在于，向左右方向(f2)引導第二滑鞍(6)的導軌裝置(5A、5B、5C)由軌道部件(24)和在嵌合于該軌道部件(24)上的狀態下滑動變位的嵌合部件(25)組成。在第一滑鞍(4)的前面上下部位分別固定導軌(24)，使被固定在第二滑鞍(6)上的多個嵌合部件(25)嵌合于該導軌(24)上，并且在第一滑鞍(4)的背面下部固定導軌(24)，而被固定在第二滑鞍(6)上的一個或多個嵌合部件(25)嵌合于該導軌(24)上。
全文摘要
一種阻止第二滑鞍(6)的傾斜變位，抑制主軸頭(8)的振動，可進行高精度加工的機床。在機座(1)上固定立柱(2)，在該立柱(2)上引導第一滑鞍(4)使其可沿上下方向(f1)移動，在第一滑鞍(4)上引導第二滑鞍(6)使其可沿左右方向(f2)移動，在第二滑鞍(6)上引導主軸頭(8)使其可沿前后方向(f3)移動，除了將在左右方向(f2)上引導第二滑鞍(6)的導軌裝置(5A、5B、5C)設置在第一滑鞍(4)前面的上下部位外，還設置在第一滑鞍(4)背面的下部。
文檔編號B23Q5/22GK1481292SQ01817198
公開日2004年3月10日 申請日期2001年9月14日 優先權日2000年10月12日
發明者菅田秦介, 瀬尾義秀, 秀 申請人:報國株式會社