JPH11188562A - 工作機械の送り機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストを安くする。組立作業を簡単にする。 【解決手段】 ベッド１上でテーブル２を移動させる工
作機械の送り機構である。ベッド１上に、テーブル駆動
用ボールねじ軸３およびガイドレール９を平行に設け
る。テーブル２に、ボールねじ軸３の周りにはめ被せら
れているボールナット８を固定状に設けるとともに、両
ガイドレール９に沿って移動する移動体10を取付ける。
テーブル２の前後両側にそれぞれボールねじ軸３を支持
する支持体11を前後方向に移動自在に設ける。支持体11
に、ボールねじ軸３の周りにはめ被せられたボールナッ
ト18を軸線の回りに回転自在に取付けるとともに、両ガ
イドレール９に沿って移動する移動体12を取付ける。テ
ーブル２とベッド１の両端部とをそれぞれ伸縮する連結
アーム32で連結する。各連結アーム32の長さの中間部を
両支持体11に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の送り
機構に関する。

【０００２】この明細書において、前後、左右は第１の
部材に対する第２の部材の移動方向についていい、ここ
では図１〜図４の右側を前、これと反対側を後といい、
図１〜図４の上側を左、これと反対側を右というものと
する。

【０００３】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】工作機械
においては、加工時間短縮という市場のニーズから、主
軸回転速度の高速化と、たとえばベッドに対するテーブ
ル送り速度の高速化とが望まれている。

【０００４】たとえば、ベッド上に配されたテーブルを
ベッドに対して直線的に移動させる送り機構として、ベ
ッド上に、テーブル駆動用ボールねじ軸およびガイドレ
ールが平行に設けられ、テーブルに、ボールねじ軸の周
りにはめ被せられているボールナットが固定状に設けら
れるとともに、両ガイドレールに沿って移動する移動体
が取付けられているものが一般的に広く用いられてい
る。この送り機構は、ボールねじ駆動方式であるので、
高い位置決め精度が得られる。

【０００５】ところで、上述した工作機械の送り機構に
おいて、テーブル送り速度の高速化を図った場合、ボー
ルねじ軸の振動が大きくなり、加工精度に悪影響を及ぼ
す。ボールねじ軸の振動が大きくなる現象は、外部振動
によりボールねじ軸の固有振動が励起されることにより
起こるので、テーブルの移動ストロークを大きくするた
めにボールねじ軸の長さを長くしてボールねじ軸の固有
振動数を低くするほど、低い送り速度で振動が発生しや
すくなる。

【０００６】このようなボールねじ軸に発生する振動を
抑制するために、まずボールねじ軸の軸径を大きくする
ことが考えられるが、この場合、ねじ軸を駆動するモー
タに与える負荷イナーシャが大きくなり、高加減速時の
動きの追従性が劣る。

【０００７】また、ボールねじ軸に発生する振動を抑制
した工作機械の送り機構の１例として、図４に示すもの
が考えられている。

【０００８】図４において、送り機構は、ベッド(1)
（第１の部材）上でテーブル(2) （第２の部材）を前後
方向に直線的に移動させるものであり、ベッド(1) 上の
左右方向の中央部に、前後方向に伸びかつテーブル(2)
を移動させるテーブル駆動用ボールねじ軸(3) が配置さ
れている。ボールねじ軸(3) の前後両端部は、それぞれ
軸受(4) によりベッド(1) に設けられた支持部(5) に回
転自在に支持されている。ボールねじ軸(3) の後端は継
手(6) を介してサーボモータ(7) の軸に連結されてお
り、このモータ(7) によりボールねじ軸(3) が回転駆動
される。テーブル(2) にはボールねじ軸(3) の回りには
め被せられたボールナット(8) が固定状に設けられてい
る。ボールねじ軸(3) の左右両側に、それぞれ前後方向
に伸びるガイドレール(9) がボールねじ軸(3) と平行に
配置され、テーブル(2) に両ガイドレール(9) に沿って
移動する移動体(10)が取付けられている。ガイドレール
(9) および移動体(10)により直動形ガイド装置が構成さ
れ、移動体(10)はがたつくことなくガイドレール(9) に
沿って移動する。

【０００９】テーブル(2) の前後両側に、それぞれボー
ルねじ支持体(11)が配置されている。支持体(11)の左右
両端部に、ガイドレール(9) に沿って移動する移動体(1
2)がそれぞれ取付けられている。ガイドレール(9) およ
び移動体(12)により直動形ガイド装置が構成され、移動
体(12)はがたつくことなくガイドレール(9) に沿って移
動する。両支持体(11)は、連結ロッド(13)により相互に
連結されている。

【００１０】ベッド(1) 上の後部における左側のガイド
レール(9) とボールねじ軸(3) との間の部分に、前後方
向に伸びかつボールねじ軸(3) と平行な支持体駆動用ボ
ールねじ軸(14)が配置されている。支持体駆動用ボール
ねじ軸(14)のねじピッチはテーブル駆動用ボールねじ軸
(3) のねじピッチと等しくなっている。支持体駆動用ボ
ールねじ軸(14)の前後両端部はそれぞれ図示しない軸受
によりベッド(1) 上に設けられた支持部(15)に回転自在
に支持され、支持体駆動用ボールねじ軸(14)の後端部
は、減速装置(16)によりボールねじ軸(3) に連結されて
いる。減速装置(16)は、テーブル駆動用ボールねじ軸
(3) が回転したさいに、支持体駆動用ボールねじ軸(14)
をボールねじ軸(3) の１／２の回転速度で回転させるよ
うになっている。後側の支持体(11)にはボールねじ軸(1
4)の回りにはめ被せられたボールナット(17)が固定状に
設けられている。また、両支持体(11)には、それぞれテ
ーブル駆動用ボールねじ軸(3) の回りにはめ被せられた
ボールナット(18)が軸線の回りに回転自在に取付けられ
ている。ボールナット(18)は、図５に示すように、支持
体(11)に固定されたスリーブ(19)に転がり軸受(20)を介
して回転自在に支持されている。

【００１１】この送り機構では、モータ(7) によりテー
ブル駆動用ボールねじ軸(3) を回転させてテーブル(2)
を移動させると、減速装置(16)を介して支持体駆動用ボ
ールねじ軸(14)も回転させられ、支持体(11)がテーブル
(2) と同方向に１／２の移動速度で移動する。このと
き、ボールねじ軸(3) の周りにはめ被せられたボールナ
ット(18)は、軸線の回りに回転するので、支持体(11)の
移動に支障を来すことはない。その結果、テーブル駆動
用ボールねじ軸(3) が前後両端の支持部(5) の他に２つ
の支持体(11)で支持されることになり、テーブル駆動用
ボールねじ軸(3)の支持スパンが短くなる。したがっ
て、テーブル駆動用ボールねじ軸(3) の固有振動数が高
くなり、テーブル(2) の移動速度が大きくなったとして
も、外部振動による振動の発生が防止される。

【００１２】しかしながら、図４に示す送り機構の場
合、次のような問題がある。すなわち、支持体駆動用ボ
ールねじ軸(14)、ボールナット(17)および減速装置(16)
を必要とするので、コストが高くなる。また、支持体駆
動用ボールねじ軸(14)を、テーブル駆動用ボールねじ軸
(3) と平行に配置しなければならないので、その作業が
面倒であり、ひいては送り機構全体の組立作業が面倒に
なる。

【００１３】この発明の目的は、上記問題を解決し、コ
ストが安く、しかも組立作業の簡単な工作機械の送り機
構を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段と発明の効果】この発明に
よる工作機械の送り機構は、第１の部材上に配された第
２の部材を、第１の部材に対して直線的に移動させる送
り機構であって、第１の部材上に、駆動用ボールねじ軸
およびガイドレールが平行に設けられ、第２の部材に、
ボールねじ軸の周りにはめ被せられているボールナット
が固定状に設けられるとともに、両ガイドレールに沿っ
て移動する移動体が取付けられている工作機械の送り機
構において、第２の部材の前後両側にそれぞれボールね
じ軸を支持する支持体が前後方向に移動自在に設けら
れ、支持体に、ボールねじ軸の周りにはめ被せられたボ
ールナットが軸線の回りに回転自在に取付けられるとと
もに、両ガイドレールに沿って移動する移動体が取付け
られ、第２の部材の移動を、第２の部材と同方向への第
２の部材の移動速度よりも遅い速度での支持体の移動に
変換する手段が設けられているものである。

【００１５】駆動用ボールねじ軸を回転させて第２の部
材を移動させると、変換手段により、支持体が第２の部
材と同方向にかつこれよりも遅い移動速度で移動する。
その結果、駆動用ボールねじ軸が両支持部の他に２つの
支持体で支持されることになり、駆動用ボールねじ軸の
支持スパンが短くなる。したがって、駆動用ボールねじ
軸の固有振動数が高くなり、第２の部材の移動速度が大
きくなったとしても、外部振動による振動の発生が防止
される。このとき、支持体にボールねじ軸の周りにはめ
被せられたボールナットが、軸線の回りに回転するの
で、支持体の移動に支障を来すことはない。

【００１６】そして、図４に示す従来の装置のように、
支持体駆動用ボールねじ軸(14)、これにはめ被せられる
ボールナット(17)および減速装置(16)を必要としないの
で、コストが安くなる。また、支持体駆動用ボールねじ
軸(14)を駆動用ボールねじ軸(3) と平行に配置する必要
がないので、送り機構全体の組立作業が簡単になる。

【００１７】この発明による工作機械の送り機構におい
て、第１の部材および第２の部材の具体例としては、上
述したベッドとテーブルの他に、たとえば第１の部材が
マシニングセンタのベッド、第２の部材が同じくコラム
である場合や、第１の部材がマシニングセンタのコラ
ム、第２の部材が同じく主軸頭である場合がある。ま
た、第１の部材が旋盤のベッド、第２の部材が同じくサ
ドルである場合や、第１の部材が旋盤のサドル、第２の
部材が同じく刃物台である場合がある。さらに、その他
の組合わせも考えられ、この発明の送り機構は、第１の
部材上に配された第２の部材を、第１の部材に対して直
線的に移動させるものであれば、すべてのものに適用可
能である。

【００１８】たとえば、この発明の工作機械の送り機構
において、第２の部材の移動を支持体の移動に変換する
手段が、第２の部材と第１の部材の両端部とをそれぞれ
連結する伸縮自在の連結手段を備えており、各連結手段
の長さの中間部が両支持体に連結されていることがあ
る。

【００１９】また、第２の部材の移動を支持体の移動に
変換する手段が、第２の部材と第１の部材の一端部とを
連結する伸縮自在の連結手段、および両支持体を連結す
る連結ロッドを備えており、連結手段の長さの中間部が
一方の支持体に連結されていることがある。

【００２０】このようにすれば、変換手段が比較的簡単
な構造となる。

【００２１】上記連結手段としては、たとえばパンタグ
ラフ式リンク機構からなる連結アームが用いられる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。

【００２３】図１は図４に相当する工作機械のベッドの
平面図であり、図１において図４に示すものと同一物お
よび同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略
する。

【００２４】この実施形態の場合、支持体駆動用ボール
ねじ軸(14)、ボールナット(17)および減速装置(16)は設
けられておらず、テーブル(2) の下面に下方突出状に設
けられかつボールナット(8) が固定状に設けられたブラ
ケット(30)と、ベッド(1) の前後両端に上方突出状に設
けられたブラケット(31)とが、テーブル駆動用ボールね
じ軸(3) の左右両側において、それぞれパンタグラフ式
リンク機構からなる伸縮自在な連結アーム(32)（連結手
段）により連結されている。各連結アーム(32)の長さの
１／２の部分は支持体(11)に取付けられている。

【００２５】サーボモータ(7) によりテーブル駆動用ボ
ールねじ軸(3) を回転させて、図１に示す状態からテー
ブル(2) を前方に移動させると、後側の２つの連結アー
ム(32)は伸び、前側の２つの連結アーム(32)は縮む。そ
して、各連結アーム(32)の長さの１／２の部分が支持体
(11)に取付けられているので、各支持体(11)は、テーブ
ル(2) の１／２の移動速度で前方に移動する（図２参
照）。その結果、テーブル駆動用ボールねじ軸(3) が前
後両端の支持部(5) の他に２つの支持体(11)で支持され
ることになり、テーブル駆動用ボールねじ軸(3) の支持
スパンが短くなる。したがって、テーブル駆動用ボール
ねじ軸(3) の固有振動数が高くなり、テーブル(2) の移
動速度が大きくなったとしても、外部振動による振動の
発生が防止される。

【００２６】図３はこの発明の他の実施形態を示し、図
１に相当するベッドの平面図である。図３において図４
に示すものと同一物および同一部分には同一符号を付し
て重複する説明を省略する。

【００２７】この実施形態の場合、テーブル(2) のブラ
ケット(30)とベッド(1) の前端部のブラケット(31)とは
連結アーム(32)で連結されておらず、テーブル(2) を挟
んだ前後両側の支持体(11)が相互に連結ロッド(33)によ
り連結されている。

【００２８】サーボモータ(7) によりテーブル駆動用ボ
ールねじ軸(3) を回転させて、図３に示す状態からテー
ブル(2) を前方に移動させると、後側の２つの連結アー
ム(32)が伸び、後側の支持体(11)は、テーブル(2) の１
／２の移動速度で前方に移動する。また、前後の支持体
(11)が連結ロッド(33)により相互に連結されているの
で、前側の支持体(11)も前方にテーブル(2) の１／２の
移動速度で移動する。その結果、テーブル駆動用ボール
ねじ軸(3) が両支持部(5) の他に２つの支持体(11)で支
持されることになり、テーブル駆動用ボールねじ軸(3)
の支持スパンが短くなる。したがって、テーブル駆動用
ボールねじ軸(3) の固有振動数が高くなり、テーブル
(2) の移動速度が大きくなったとしても、外部振動によ
る振動の発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を示すテーブル送り機構の
平面図である。

【図２】同じくテーブルが移動した状態を示すテーブル
送り機構の平面図である。

【図３】この発明の他の実施形態を示すテーブル送り機
構の平面図である。

【図４】従来のテーブル送り機構を示す平面図である。

【図５】図４の部分拡大水平断面図である。

【符号の説明】

(1)：ベッド（第１の部材） (2)：テーブル（第２の部材） (3)：テーブル駆動用ボールねじ軸 (8)：ボールナット (9)：ガイドレール (10)：移動体 (11)：支持体 (12)：移動体 (18)：ボールナット (32)：連結アーム（連結手段） (33)：連結ロッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部材上に配された第２の部材を、
   第１の部材に対して直線的に移動させる送り機構であっ
   て、第１の部材上に、駆動用ボールねじ軸およびガイド
   レールが平行に設けられ、第２の部材に、ボールねじ軸
   の周りにはめ被せられているボールナットが固定状に設
   けられるとともに、両ガイドレールに沿って移動する移
   動体が取付けられている工作機械の送り機構において、 第２の部材の前後両側にそれぞれボールねじ軸を支持す
   る支持体が前後方向に移動自在に設けられ、支持体に、
   ボールねじ軸の周りにはめ被せられたボールナットが軸
   線の回りに回転自在に取付けられるとともに、両ガイド
   レールに沿って移動する移動体が取付けられ、第２の部
   材の移動を、第２の部材と同方向への第２の部材の移動
   速度よりも遅い速度での支持体の移動に変換する手段が
   設けられている工作機械の送り機構。
2. 【請求項２】 第２の部材の移動を支持体の移動に変換
   する手段が、第２の部材と第１の部材の両端部とをそれ
   ぞれ連結する伸縮自在の連結手段を備えており、各連結
   手段の長さの中間部が両支持体に連結されている請求項
   １の工作機械の送り機構。
3. 【請求項３】 第２の部材の移動を支持体の移動に変換
   する手段が、第２の部材と第１の部材の一端部とを連結
   する伸縮自在の連結手段、および両支持体を連結する連
   結ロッドを備えており、連結手段の長さの中間部が一方
   の支持体に連結されている請求項１の工作機械の送り機
   構。