JPH0265940A - 送りねじの支持構造 - Google Patents

送りねじの支持構造

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JPH0265940A
JPH0265940A JP63217564A JP21756488A JPH0265940A JP H0265940 A JPH0265940 A JP H0265940A JP 63217564 A JP63217564 A JP 63217564A JP 21756488 A JP21756488 A JP 21756488A JP H0265940 A JPH0265940 A JP H0265940A
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JP
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feed screw
screw
bearing
bearing holder
piezoelectric element
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JP63217564A
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Hiroshi Narushima
鳴島　弘
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Okuma Machinery Works Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工作機械特にマシニングセンタのサドル、テー
ブル等の送りねじの熱膨張に対しその支持構造に関する
。
従来の技術 マシニングセンタのように動的な性能の高さを問題とさ
れる機械では送り剛性を高めるため、おねじの両端とも
軸方向に動かないよう第１０図のように支持する必要が
ある。送りねじにボールねしを使用しても長時間運転を
続けるとポールの転がり摩擦による発熱で温度が次第に
上昇しこれにともないねじに熱膨張が起きる。このため
ねじの両端を固定した支持方式のものでは、伸びを吸収
するためにプリテンションを与えておくことが行われて
いる。それでも高速長時間連続運転を行うとプリテンシ
ョンだけでは伸びが吸収しきれずに、ねじに過大な圧縮
力が発生し、精度低下だけでなく、スラスト軸受の破損
若しくは著しい寿命の低下が起こる。この対策として、
ねじを中空とし中心穴に冷却液を通す方式、或いはボー
ルナンド部のオイルミスト潤滑方式等によりねじの発生
熱を抑制する工夫が行われている。
発明が解決しようとする課題 ねし中心に冷却液を通す方式では冷却液供給装置供給配
管等が必要でコスト高となり、さらにねし径に制限され
るという問題がある。またオイルミスト潤滑ではミスト
装置を要し、冷却効果に満足でき難いなどの問題点を存
していた。
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みな
されたものであり、その目的とするところは、送り系の
剛性を低下させず、特別な冷却が不要であってねじ径に
制限されることない高速連続運転可能な送りねじの支持
構造を提供しようとするものである。
課題を解決するための手段 本発明はこの目的を達成するために一端の軸受ホルダ部
材を本体部材に摺動可能に設け、ｒａＩ記軸受ホルダ部
材と前記本体部材との間に両者を固定するための緊定部
材を介装し、送りねじ部材の発熱と関係する因子または
事項によって前記緊定部材を作動させる手段を設けたも
のである。また軸送り中でないときは軸受ホルダ部材の
固定を解除しておくこともできる。また一端の軸受ケー
スが圧電素子に挟まれて本体部材のブラケットに軸方向
の移動が規制された状態に設けられ、送りねじの発熱に
関連する因子を検出する手段が設けられたものであり、
或いは圧電素子は内側のみに設けて送りねじにプリテン
ションを与えるように常時電圧を印加しておくものであ
る。
作用 送りねじが発熱して、ある程度昇温すると緊定手段が軸
受ホルダの固定を解き一時的に伸びを逃がす。または緊
定手段で通常軸受ホルダを固定せず伸びは常に逃がす状
態において軸送り中は軸受ホルダを固定する。さらに軸
受ケースを挟む圧電素子には所定の電圧を印加しておき
ねじの発熱に相当する伸び量を圧電素子の変位で吸収す
るものである。
実施例 以下第１図を参照して説明する。
この図は本発明の送りねじ１の端末の支持構造を示した
もので、モータ側の図示しない支持構造は従来技術を示
す第１０図と同じように軸受ブラケットがベツド２に固
定されている。
ベツド２にはブラケット３が固定されており、このブラ
ケット３に軸受ホルダ４が軸方向摺動可能に嵌装され、
さらに軸受ホルダ４の小径筒部４ａの外側で相対移動可
能に嵌装された油圧拡張クランプ筒５がブラケット３に
嵌装されている。そして油圧拡張クランプ筒５はそのフ
ランジ部においてボルトによりブラケット３に固定され
ている。
油圧拡張クランプ筒５は外周に油溜りとなる凹環部５ａ
が削設され軸受ホルダ４の小径筒部４ａとの接触側が変
形可能な薄肉につくられている。そして凹環部５ａの両
側は油洩れを防ぐ○リング６で密封されブラケット３に
穿設した油路３ａに接続された管路７より高圧油が凹環
部５ａに供給されるようになっている。軸受ホルダ４は
スラストラジアル両荷重を受けるアンギュラ軸受８を介
して送りねじ１の軸方向の移動を固定するとともに回転
可能に軸承している。なお軸受はスラスト軸受ラジアル
軸受と別ける形式でよいことは勿論である。
さらに本実施例では油圧拡張クランプ筒でスラスト軸受
の軸受ホルダを固定する形で説明したが伸び等によるス
ラスト荷重増大に対処する必要のある支持構造全般に応
用できることは勿論である。
この油圧拡張クランプ筒５をアンクランプするタイミン
グは以下に述べる方法から選択することができる。
■発熱の状態を予め実験データにより確認してプログラ
ムによって第２図のフローチャートにより行う。
すなわちＭコードＮＯ３を例えばＭＡＡとする。
ステップＳ１においてＭＡＡが読み込まれる。ステップ
Ｓ２において油圧拡張クランプ筒５にアンクランプ指令
が出され管路７より供給されていた高圧油を排出し、油
圧拡張クランプ筒５の弾力で変形胴部を拡張前に戻す。
この時点で送りねじ１の熱膨張分軸受ホルダ４が変位し
送りねじ１の圧縮力はなくなる。ステップＳ３において
管路７の圧力零の検出によりアンクランプを確認する。
ステップＳ４においてクランプ指令が出力され管路７よ
り再び高圧油が供給され油圧拡張クランプ筒５の凹環部
５ａの内圧が高まり薄肉部の変形拡張で軸受ホルダ４が
クランプされる。ステップＳ５において管路７の高圧を
検出しクランプを確認する。ステップＳ６においてＭＡ
Ａ完了信号を出力する。
■タイマを用いる方法は第３図のフローチャートにより
行う。この場合切削中は切削を一時中断するか、若しく
は切削終了時点までアンクランプを待つことになる。ス
テップＳｌｌにおいて、タイマをリセットする。ステッ
プＳ１２において実験等によって決められた設定時間ｔ
０に対しｔ≧ｔ０となった時点でタイマが作動する。こ
の時間ｔは機械運転時間の積算とするが通常は軸送り時
間の積算が好ましい。ステップＳ１３において制御する
送りねじ以外の軸制御も含めて軸送り中かを判断する。
ＹＥＳであればこのステップでＮｏとなるまで繰り返す
、ＮＯとなればステップＳ１４において軸送り指令をロ
ックし一切の軸送り制御を止める。ステップＳ１５にお
いてアンクランプ指令を出し管路７の高圧油を排し零と
し油圧拡張クランプ筒５の拡張変形を変形前に戻す。
ステップＳ１６において管路７の高圧力零を確認する。
この時点で送りねじの熱膨張分が逃がされ圧縮力は取除
かれる。ステップ３１７においてクランプ指令が出され
、ステップ３１８において管路７の高圧を検出してクラ
ンプ確認をする。ステップＳ１９においてロックしてい
た軸送り指令と解除しタイマをリセットする。
■おねじ若しくはめねじの温度を測定して基準温度との
差を用いる方法は第４図のフローチャートにより行う。
送りねじの温度は温度センサの出力をスリップリング等
を介して取出すか赤外線センサ等により温度ｔを検出す
る。ステップＳ２１において先ず機械運転前のめねじ温
度ｔを測定しこの温度を基準温度ｔ０として設定する。
ステップＳ２２において再度めねじの温度ｔを測定する
。ステップＳ２３において測定温度ｔを基ｖ＄湯温度０
との差巨ｔ０１が設定温度Ｔに等しいか大きいかを判断
する。ＮｏであればステップＳ２２に戻り温度を測定し
同様に判断しＹＥＳとなるまで繰り返す。ＹＥＳとなれ
ばステップ３２４において軸送り中かを判断しＹＥＳで
あればＮｏとなるまでこの判断を繰返す。ステップＳ２
５において、軸送りＩ旨令をロックするステップ５２６
においてアンクランプ指令が出力され管路７の高圧を排
して圧力零とする。ステップＳ２７において管路７内の
圧力零を確認する。油圧拡張クランプ筒５の緊定が解か
れねじの伸びが逃がされる。ステップ３２８においてク
ランプ指令が出され管路７に高圧油が送られ油圧拡張ク
ランプ筒５を変形緊定させる。ステップＳ２９において
管路７内の圧力を確認する。
ステップ３３０において軸送り指令をアンロックし機械
の運転が可能となる。その後このフローを繰り返す。そ
して最初の測定温度ｔを次回の基準温度ｔ０に設定する
。なお送りねじの温度に替え、軸受部の温度若しくはめ
ねじの温度を検出して間接的に送りねじの温度に替える
こともできる。
■おねじまたは軸受にかかる圧縮力を検出し設定値との
差を用いるときは第５図のフローチャートにより行う。
圧縮力の検出には抵抗線歪形、圧電素子を用いることが
できる。ステップ３４１において圧縮力Ｆを検出する。
ステップＳ４１において圧縮力Ｆと設定値Ｆ０がＦ≧Ｆ
０かを判断する。Ｎｏであればステップ５４１に戻りＹ
ＥＳになる迄繰り返す。ステップＳ４３において軸送り
中かを判断しＹＥＳであればＮｏとなるまでこのステッ
プを繰り返す。ステップＳ４４において軸送り指令がロ
ックされる。ステップＳ４５においてアンクランプ指令
が出され、管路７の高圧油を排出する。ステップ３４６
において管路７の高圧が零であることを確認する。油圧
拡張クランプ筒５の緊定か解かれねじの伸びが逃がされ
る。ステップ３４７においてクランプ指令が出され、管
路７に高圧油が供給され油圧拡張クランプ筒５が変形緊
定される。ステップ３４８において管路７の高圧が検出
されクランプがＴＩＩ認される。ステップＳ４９におい
て軸送り指令がアンロックされ軸送り可能となる。その
後本フローが繰り返される。
■切削中でないときアンクランプとする場合は第６図の
フローチャートにて行う。すべての軸送りがなされてい
ないときは常にアンクランプ状態としておく。ステップ
３５１において軸送り指令が出されるとステップＳ５２
においてクランプ中かが判断される。ＮＯであればステ
ップＳ５３においてクランプ指令が出され管路７に高圧
油が供給される油圧拡張クランプ筒５が変形緊定される
。
ステップＳ５４において管路７の高圧力が検出されクラ
ンプが確認される６次いでステップＳ５２でＹＥＳであ
るときと同しくステップＳ５５において軸送りが実行さ
れて所定の加工等が行われる。
ステップＳ５６において加工が終了すると軸送り完了の
指令が出力され、ステップＳ５７においてアンクランプ
指令が出され管路７の高圧油が排出され油圧拡張クラン
プ筒５の変形は変形前に戻される。ステップ３５８にお
いて管路７の圧力零が検出されアンクランプが確認され
る。ステップＳ５９において次の七令が実行される。
なお送りねじの位置検出においてインプラＩ・シン、マ
グネスケール等の直接絶対測定される検出方法が用いら
れている場合はねじの熱膨張による伸びによる補正は特
に行うことを要しない。しかし送りねじの回転で位置を
検出している方法を用いている場合は、ねじの伸び分は
補正の必要がある。補正は機械の運転開始前に送りねじ
の末端位置を計測し、アンクランプ後の送りねじ末端位
置を計測して伸びによる変位置Δβを求め、送りねじ全
長りの各位置ｌの補正１ｄ＝（ｆ／Ｌ）ｘΔｌを各位置
ｌのピッチ誤差補正値に加える必要がある。なおまたク
ランプ、アンクランプの確認は管路の圧力を検出する圧
力スイッチに替えタイマ等同様の検出機能を有するもの
を用いることができる。
本発明の第２実施例を示す第７図を参照して説明する。
送りねじ１の先端軸受部位に対応してベツド２上に有底
で送りねじ１の通る穴を穿設した軸受ブラケット１１が
固設されている。軸受ブラケット１１の穴に送りねじの
アンギュラ軸受１２を内蔵する軸受ケース１３が軸方向
に摺動可能に装嵌されている。アンギュラ軸受１２は内
輪をねし端のおねじに螺合したナツト１４で、また外輪
を外輪押さえ蓋１５で固定されている。この外輪押さえ
蓋１５には圧縮力検出器１９が埋設されている。そして
軸受ケース１３の端面と軸受ブラケッ）１１の底との間
には圧電素子１６が介装されており、また外輪押さえ蓋
１５の端面には圧電素子１７が外７１８で圧着で挟持さ
れている。この圧電素子は電圧と伸びとの関係が知られ
ており、圧電素子１６の初期電圧を零、圧電素子１７に
は最大電圧をかけて伸ばした状態にセントしておく。
■めねじの温度測定によって制御する場合を第８図のフ
ローチャートで説明する。ステップＳ６１において送り
ねじ１の温度に影響されない機体に設けた温度検出器で
基準温度ｔ０を測定する。
ステップ３６２においておねじの温度ｔを測定する。ス
テラフ゛Ｓ６３において１−１．に相当するねじの伸び
Δｌを演算する。クランプ３６４においてΔβに相当す
る圧電素子の変位を生じず電圧ΔＥを演算する。ステッ
プ３６５において圧電素子１６の電圧と初期印加電圧Ｅ
０１６にΔｐに相当する圧電素子１６の電圧ΔＥ１６を
加算した電圧を圧電素子１６に加える。ステップＳ６６
において同様に圧電素子１７のと初期印加電圧Ｅ６１７
からΔｌに相当する圧電素子１７の電圧ΔＥ１７を減算
した電圧を圧電素子１７に加える。このステップを繰り
返すものである。
■軸受の圧縮力を検出して制御する場合を第９図のフロ
ーチャートで説明する。ステップＳ７１において圧縮力
検出器１９で圧縮力Ｆを測定する。
ステップＳ７２において設定圧縮力Ｆ。とＦが等しいか
を判断しＹＥＳであればステップ３７１に戻り繰り返す
。ＮＯであればステップＳ７３において設定圧縮力Ｆ０
に対して測定圧縮力Ｆ　Ｍ　Ｆ　＞Ｆｏかを判断する。
ＹＥＳであればステップＳ７４において圧電素子１６の
電圧を上げ、圧電素子１７の電圧を下げる。Ｎｏであれ
ばステップＳ７５において圧電素子１６の電圧を下げ、
圧電素子１７の電圧を上げる。以後ステップＳ７１に戻
り繰り返す。
効果 上述のように構成されているので本発明は以下のような
効果を奏する。
請求項１，２．のちのは送り系の剛性を低下させず且冷
却等も行わない安価な方法で熱膨張の対策を行うことが
でき、高速連続運転に支障のない信頬度の高いものとな
る。
請求項３のものは、機械の軸送りに関係なく行えるので
連続した細かい制御が可能となる。さらに間圧油源を要
することなく且油の漏洩などの保守上の問題もなく構造
はさらに簡単になる。
請求項４のものは圧電素子が１個で足りるので制御がさ
らに簡単、安価となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の軸受部の断面図、第２図は油圧拡張ク
ランプ筒のプログラム制御の流れ図、第３図は同じくタ
イマによる制御の流れ図、第４図はねし部の測定温度に
よる制御の流れ図、第５図はねし部の測定圧縮力による
制御の流れ図、第６図は軸送り中でないときはアンクラ
ンプとする制御の流れ図、第７図は軸受部の第２実施例
の断面図、第８図は第２実施例のねじ部の測定温度によ
る制御の流れ図、第９図は同じく測定圧縮力による制御
の流れ図、第１０図は従来の軸受部の断面図である。 ３　・ ５　・ ・送りねじ　　　２・・ヘッド ・ブラケット　　４・・軸受ホルダ ・油圧拡張クランプ筒 ・管路　　　　　８．１２・・軸受 ・軸受ケース １７・・圧電素子 ・・圧縮力検出器 １ｉ　　１　　：２

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）送りねじ（１）の両端を軸方向に動かないように
    したねじ支持機構において、一端の軸受ホルダ部材（４
    ）を本体部材（２、３）に摺動可能に設け、前記軸受ホ
    ルダ部材（４）と前記本体部材（２、３）との間に両者
    を固定するための緊定部材（５）を介装し、送りねじ部
    材の発熱と関係する因子または事項によって前記緊定部
    材を作動させる手段とを含んでなり、常時は緊定部材で
    軸受ホルダ部材を固定状態におき送りねじ部材の発熱が
    大なるとき一時固定を解除して伸びを逃がすことを特徴
    とする送りねじの支持構造。
  2. （２）請求項１において常時はホルダ部材の固定を解除
    状態におき切削中は緊定部材を作動させて固定状態にお
    くことを特徴とする送りねじの支持構造。
  3. （３）送りねじの両端を軸方向に動かないようにしたね
    じ支持機構において、一端の軸受ケース（１３）が圧電
    素子（１６、１７）に挟まれて本体部材（２）のブラケ
    ット（１１）に軸方向の移動が規制された状態に設けら
    れ、送りねじ（１）の発熱に関連する固子を検出する手
    段（１９）が設けられてなり、該手段により圧電素子の
    印加電圧を変化させ軸受を軸方向に微調整することを特
    徴とする送りねじの支持構造。
  4. （４）圧電素子を内側のみとし送りねじにプリテンショ
    ンがかかるように初期電圧がかけられている請求項３に
    記載の送りねじ支持構造。
JP63217564A 1988-03-14 1988-08-31 送りねじの支持構造 Pending JPH0265940A (ja)

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DE3927855A DE3927855A1 (de) 1988-08-31 1989-08-23 Vorschubspindel-lagerstruktur
US07/399,169 US5025914A (en) 1988-08-31 1989-08-28 Feed-screw support structure
GB8919718A GB2223544B (en) 1988-03-14 1989-08-31 Feed-screw support structure
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