JPH08276341A - 工作機械の主軸送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱変位による主軸および／または主軸頭の伸
びと、送りねじの伸びとを相殺することによる主軸位置
精度の向上を達成する。 【構成】 主軸方向に拘束状態で送りねじ１４の主軸前
進方向側の軸端を支持する第１の軸端ベアリング１６
と、主軸方向に非拘束状態で送りねじ１４の主軸後退方
向側の軸端を支持する第２の軸端ベアリング１８とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中ぐり盤やマシニング
センタなどの工作機械の主軸送り装置に係り、特に、主
軸および／または主軸頭の熱変位と送りねじの熱変位を
相殺する機能を備えた工作機械の主軸送り装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工作機械では、さまざまな技術的改良が
加えられ、加工精度の向上が図られているが、この加工
精度に大きな影響を与えるものとして、機械の温度上昇
による熱変位がある。横中ぐり盤やマシニングセンタで
は、位置決め精度の変化は、機械の熱変位によるものが
ほとんどである。また、主軸の位置精度は、ワークと工
具との相対的な関係でもあるので、主軸送りの精度をい
くら上げても、熱変位があるかぎり実質的な主軸位置精
度の向上に直結しないという問題がある。

【０００３】熱変位に対しては、従来からいろいろな対
策がなされている。例えば、発熱量を少なくするために
主軸頭の潤滑油をクーラで冷却したり、あるいは、主軸
に熱膨張係数の小さな材料を用いるなど、種々の試みが
行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱変位
の原因といっても、機械側から発生する熱や、加工によ
って発生する熱が機械の構造との関係で複雑に絡み合っ
ているものであり、その発生防止対策は容易でないのが
実情である。

【０００５】また、工作機械のなかでも、横中ぐり盤や
マシニングセンタでは、主軸または主軸頭を軸方向に送
る送り機構には、一般に送りねじとしてボールねじが用
いられているが、このボールねじには、送りの繰り返し
による発熱で伸びが生じる。この伸びが主軸の熱変位と
ともに、主軸位置精度に大きな影響を与えるという問題
が指摘されている。

【０００６】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、熱変位による主軸および／また
は主軸頭の伸びと、送りねじの伸びとを相殺することに
よる主軸位置精度の向上を図った工作機械の主軸送り装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、主軸および／または主軸頭を主軸方向
に送る送りねじ・ナット機構を備えた工作機械の主軸送
り装置において、主軸方向に拘束状態で送りねじの主軸
前進方向側の軸端を支持する第１の軸端ベアリングと、
主軸方向に非拘束状態で送りねじの主軸後退方向側の軸
端を支持する第２の軸端ベアリングとを具備したことを
特徴とするものである。

【０００８】また、本発明は、前記の構成において、第
２軸端ベアリングは、主軸方向に滑動自在に取り付けら
れたアンギュラベアリングを有することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、送りねじは、主軸が前進する
方向側の第１軸端ベアリングによって主軸方向には固定
されて支持されている。これに対して、第２軸端ベアリ
ングでは、主軸方向に変位が許容されるようになってい
るので、主軸頭および／または主軸の熱変位と、送りね
じの熱変位は、正反対の方向になって相殺される。従っ
て、ワークに対しての主軸位置精度に実際に影響を与え
る熱変位の絶対値は、大幅に減少することになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付の図面
を参照して説明する。図１は、横中ぐり盤に本発明を適
用した実施例を示す。２はベースを示し、４は主軸頭を
保持して主軸の軸方向の±Ｚ方向に進退自在なコラムを
示す。主軸頭６には、工具が取り付けられる主軸８が突
出するようになっている。

【００１１】コラム４の下面に固定された送りナット１
２と、ボールねじ１４は、主軸８のｚ軸方向への送り装
置を構成している。ボールねじ１４の主軸８側の端部
は、第１の軸端ベアリング１６によって支承され、反対
側の端部は、第２の軸端ベアリング１８によって支承さ
れている。この二つの軸端ベアリング１６、１８のう
ち、第１軸端ベアリング１６には、アンギュラベアリン
グが用いられ、ラジアル荷重とともに、スラスト荷重を
支持できるようになっている。ボールねじ１４は、軸方
向には拘束されている。従って、±ｚ方向の変位は許容
されないようになっている。

【００１２】これに対して、第２軸端ベアリング１８
は、ラジアル荷重を支持するとともに、±ｚ方向へは非
拘束な構造のものが用いられている。このようなボール
ねじ１４は、第２軸端ベアリング１８の後側で軸方向の
変位を受けるフレックスカップリング２０を介してサー
ボモータ２２と連結されている。

【００１３】次に、図２に前記第２軸端ベアリング１８
の構成を示す。ボールねじ１４を回転自在に支持するア
ンギュラベアリング２４は、その外輪がスリーブ２６に
固定されている。このスリーブ２６の外周部には、滑り
キー２８が設けられており、この滑りキー２８は、ベー
ス２に固定された軸受ホルダ３０の内周面に軸方向に形
成されたキー溝３２に係合するようになっている。

【００１４】前記アンギュラベアリング２４は、ボール
ねじ１４が回転するときのラジアル荷重とともに、スラ
スト荷重を支持している。従って、このスラスト荷重を
受けたときには、アンギュラベアリング２４は、スリー
ブ２６とともに滑りキー２８を介して軸受ホルダ３０に
対して軸方向に滑動可能なように構成されている。

【００１５】本実施例は、以上のように構成されるもの
であり、次に、その作用について説明する。まず、送り
を考えずに、機械の運転に伴って発生する主軸頭６およ
び主軸８の熱変位についてみれば、送りナット１２と主
軸端との間の距離Ｌ1 の変化がワークに対する主軸位置
精度に関係する。

【００１６】これに対して、機械の運転中の送りの繰り
返しによって生じるボールねじ１４側の熱変位について
みれば、第１軸端ベアリング１６から送りナット１２の
間の距離Ｌ2 の変化がワークに対する主軸位置精度に影
響する。

【００１７】ここで、図３は、熱変位に基づく主軸端か
ら送りナット１２の間の距離Ｌ1 と、第１軸端ベアリン
グ１６から送りナット１２の間の距離Ｌ2 の変化量の時
間的変化を示す図である。熱変位によるＬ1 の変化は曲
線δ1 で、Ｌ2 の変化は曲線δ2 で表わされている。主
軸頭６および主軸８は、＋ｚ方向に伸びる。一方、ボー
ルねじ１４は、第１軸端ベアリング１６では、ｚ方向に
は固定されて支持されているが、第２軸端ベアリング１
６では、アンギュラベアリング２６がｚ方向に滑動自在
になっているので、結局、ボールねじ１４は−ｚ方向に
のみ伸びるのが許容されている。

【００１８】従って、全体としての熱変位は、δ1 ＋δ
2 となるが、＋ｚ方向と−ｚ方向とで正反対になるので
相殺される。従って、ワークに対しての主軸位置精度に
実際に影響を与える熱変位の絶対値は、大幅に減少する
ことになる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、主軸方向に拘束状態で送りねじの主軸前進方
向側の軸端を支持する第１の軸端ベアリングと、主軸方
向に非拘束状態で送りねじの主軸後退方向側の軸端を支
持する第２の軸端ベアリングとで送りねじを支持するこ
とにより、主軸および／または主軸頭の熱変位と、送り
ねじの熱変位は相殺されるので、主軸の位置精度を大幅
に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側面図。

【図２】送りねじの軸受のうち、第２軸端ベアリングの
断面図。

【図３】熱変位に基づく主軸端から送りナットの間の距
離Ｌ1 と、第１軸端ベアリングから送りナットの間の距
離Ｌ2 の変化量の時間的変化を示す図。

【符号の説明】

２ ベース ４ コラム ６ 主軸頭 ８ 主軸 １０ 送り装置 １２ 送りナット １４ ボールねじ １６ 第１軸端ベアリング １８ 第２軸端ベアリング ２４ アンギュラベアリング ２６ スリーブ ２８ 滑りキー ３０ 軸受ホルダ ３２ キー溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸および／または主軸頭を主軸方向に送
   る送りねじ・ナット機構を備えた工作機械の主軸送り装
   置において、 主軸方向に拘束状態で送りねじの主軸前進方向側の軸端
   を支持する第１の軸端ベアリングと、主軸方向に非拘束
   状態で送りねじの主軸後退方向側の軸端を支持する第２
   の軸端ベアリングとを具備したことを特徴とする工作機
   械の主軸送り装置。
2. 【請求項２】前記第２軸端ベアリングは、主軸方向に滑
   動自在に取り付けられたアンギュラベアリングを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械の主軸送り
   装置。