JP2001025936A - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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JP2001025936A
JP2001025936A JP11200193A JP20019399A JP2001025936A JP 2001025936 A JP2001025936 A JP 2001025936A JP 11200193 A JP11200193 A JP 11200193A JP 20019399 A JP20019399 A JP 20019399A JP 2001025936 A JP2001025936 A JP 2001025936A
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JP
Japan
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work table
work
machine tool
moving
workpiece
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JP11200193A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Igarashi
敏裕 五十嵐
Tatsumi Enpuku
辰巳 圓福
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量物の加工においても、送りネジ径を大き
くすることなく、テーブル移動中に振動を生じさせず、
切削速度の高速化及び安定した加工精度を保つことの可
能な送り駆動機構を有する工作機械を提供する 。 【解決手段】 被加工物を搭載固定するワークテーブ
ル、同ワークテーブル上に被加工物に対し所望の加工を
施すべく先端に工具を取着した加工ヘッド、前記被加工
物加工のため前記被加工物に対する工具の相対移動軸方
向の少なくとも1軸を担うべく前記ワークテーブルを所
定方向に移動せしめる前記ワークテーブルの駆動機構な
らびに前記ワークテーブルを前記所定方向に移動可能に
搭載する複数の案内面を有し、且つ前記ワークテーブル
を所定方向に移動せしめる駆動機構を取り付けてなるベ
ース台を有する工作機械において、前記駆動機構には、
前記ワークテーブル移動用として複数の送りネジ21,
22が案内面と平行に配置されると共に、前記ベース台
の一端側にて前記送りネジ21,22を同期して回転せ
しめる回転駆動モータを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テーブルスライド
方式の工作機械におけるワークテーブル送り駆動系にお
いて発生する振動を抑止した工作機械に関する。
【0002】
【従来技術】工作機械は被加工物(以下ワークと称す
る)を搭載固定するワークテーブルと、先端に工具を取
り付けた加工ヘッドとを備えており、このワークテーブ
ル上のワークと工具とを相対的に軸移動させてワークに
加工を施すようにするものである。一方、機械のタイプ
としてはワークテーブルを相対的な軸移動方向のうちの
すくなくとも1つ例えばX軸方向に駆動させるワークテ
ーブルを移動する方式と、ワークテーブルを移動させな
いで加工ヘッド即ち工具を移動させる方式とに分けるこ
とができる。
【0003】前者の場合において、ワークテーブル上の
ワーク重量は必ずしも一定でなく大小さまざまであり、
又ワークテーブルの移動用に設けられる送りネジも通常
1本であった。このためワーク重量が形格値の限界に近
くしかも高速切削加工が要求され、且つその移動方向の
速度に変化があるときには主として送りネジの剛性が不
足することに起因して振動が発生し、ワーク加工面に振
動マークが残るといった現象が生ずる。こうした事情
を、門型工作機械の場合について以下さらに詳しく説明
する。
【0004】門形工作機械は、ベッド上にワークテーブ
ルが1本の送りネジにてワークテーブルの移動方向であ
るX軸方向に移動可能に設けられ、ベッドの両側に立脚
した左右のコラム間にクロスレールが水平に掛け渡さ
れ、クロスレールにサドルが前記X軸と直交するY軸方
向に移動可能に設けられ、サドルにラムが上下方向であ
るZ軸方向に移動可能に設けられている。
【0005】ワークテーブルのX軸ストロークは大型で
長いワークの加工を可能とするよう、且つ、又段取作業
効率化の必要から、複数のワークを予めワークテーブル
上に固定配置するべくワークテーブルのX軸ストローク
がサドルのY軸ストロークより長い形態をなしている。
【0006】最近は機械形格上限に近いワーク総重量が
数十トンを超える加工も行なわれ、しかも切削速度の高
速化と高精度加工とが共に要求されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなタイプの工作機械によるワークの加工時に、同ワー
ク重量が小さい場合には正常な加工面が得られるが、許
容荷重の上限に近い重量物のワークをワークテーブルに
載せて加工する場合には、加工面が乱れる現象があっ
た。特にX軸方向からZ軸方向に垂直に近い動作をした
場合にはZ軸方向の縦壁部分に図6に示すような畳目と
称される規則的な顕著な振動模様が現れる。これは荷重
が重いと現れ、X軸方向に垂直な面(Z軸方向の面)で
現れやすいためX軸の駆動系のサーボ特性によると考え
られる。図6から分かるように下の方がピッチが細かく
上に行くほど広くなっている。これは一番下で即ちX軸
平面の最終位置で工具、例えばボールエンドミルが一旦
停止し、Z軸方向に立ち上がりの初期加速時に、振動が
発生し、この振動の振動数と振幅が大きくなるに従って
外観上の畳目が発生する。
【0008】この原因は、機械構造の一端を担う送りネ
ジの剛性不足である。一般的に工作機械のワークテーブ
ルの送りネジの数は一本である。しかしながら一本の送
りネジの構造では剛性不足のため固有振動による共振現
象等で送り速度が変化し、X軸方向の振動が発生する。
この振動が最終的には加工面であるワークに転写され、
振動模様をもつ畳目模様となって現れる。先ず初めに、
この振動の発生を抑えるため、送りネジ径を大きくし、
剛性を高めることが考えられる。
【0009】しかし送りネジの径を大きくすると駆動す
る電動機の形状も大きくなると共にコスト高になり、又
その径自体が大きくなるため質量も増大し、慣性モーメ
ントが大きくなり、ワークテーブルの送り駆動系のサー
ボの応答性が悪くなる。さらに送りネジ径自体の大きさ
及び電動機の大きさが増大すると、それらの取付の関係
からベッド自体の高さを増大させる要因となり、結果と
して門高即ちワークテーブル上面が高くなり機械自体も
不必要に大型化し、その結果経済性がそこなわれ、一方
ではクロスレールに設けられているサドルの上下方向の
移動範囲が狭くなり、ワークの大きさ特にテーブル上で
の高さに制限を設けることになる。
【0010】本発明は上述の如き門形工作機械で典型的
に現れる問題点に着目してなされたものであり、重量物
の加工においても、送りネジ径を大きくすることなく、
テーブル移動中に振動を生じさせず、切削速度の高速化
及び安定した加工精度を保つことの可能な送り駆動機構
を有する工作機械を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、被加工物を搭載固定するワークテーブル、
同ワークテーブル上に被加工物に対し所望の加工を施す
べく先端に工具を取着した加工ヘッド、前記被加工物加
工のため前記被加工物に対する工具の相対移動軸方向の
少なくとも1軸を担うべく前記ワークテーブルを所定方
向に移動せしめる前記ワークテーブルの駆動機構ならび
に前記ワークテーブルを前記所定方向に移動可能に搭載
する複数の案内面を有し、且つ前記ワークテーブルを所
定方向に移動せしめる駆動機構を取り付けてなるベース
台を有する工作機械において、前記駆動機構には、前記
ワークテーブル移動用として複数の送りネジが案内面と
平行に配置されると共に、前記ベース台の一端側にて前
記送りネジを同期して回転せしめる回転駆動モータを備
え、更に前記工作機械は前記ワークテーブル上方にて同
ワークテーブルの移動方向に対し直交方向にワークテー
ブルを跨ぐ門形をしており、前記べース台はワークテー
ブルを摺動可能に搭載するベッドであり、前記加工ヘッ
ドは前記ベッドの両側に固定立脚した左右のコラム間に
水平に掛け渡されたクロスレール上のサドルに取り付け
られており、前記工作機械は前記案内面の間にもしくは
その近傍に位置する複数の送りネジを有している。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
は図1ないし図5を参照して説明する。図1は本発明に
よる門形工作機械の全体図である。図2はワークテーブ
ル3を取り外したときのベッド1の上面を示す図。図3
及び図4はベッド1とワークテーブル3のX軸方向の前
後面を示している。図5は本発明による門型工作機械を
用いた際の加工面を表している。
【0013】図1において、門形工作機械は、機械本体
総重量は90トン、積載ワーク重量は最大30トン、ワ
ークテーブル3のX軸ストロークは5メートル、2本設
置されているボールネジ径はそれぞれ従来使用されてい
る径と同じ100ミリメートルである。
【0014】本工作機械の構成はベッド1と、ベッド1
上に設けられた3本のX軸リニアガイドレール2上をX
軸方向に移動可能に設けられたワークテーブル3と、ワ
ークテーブル3を駆動する2本のボールネジ21、22
と、ベッド1の左右両側に立てられた左右のコラム4、
5およびこのコラム4、5間に水平に掛け渡されたクロ
スレール6と、クロスレール6に設けられたY軸リニア
ガイドレール7に係合してY軸方向に移動可能なサドル
8と、サドル8にZ軸方向に移動可能に設けられたラム
9と、ラム9に取り付けられた主軸頭10とを有してい
る。ベッド1においては左、中、右のリニアガイドレー
ル2間により開口11によってベッド前方が開放されて
いる。なお図3、図4において、23、24はボールネ
ジの前側の軸受部、25、26は後側の軸受部、27、
28はボールネジ駆動用の電動機であって、図示しない
サーボドライブユニットにより電気的に同期して駆動さ
れるようになっている。ボールネジ21、22は図2に
示すように、ベッド1上に固定される軸受部23、2
4、25、26に軸支され、ワークテーブル3の下端に
固定されるボールナット29、30と螺合している。
【0015】以上の構成のもとで、図示せぬワークを搭
載したワークテーブル3のX軸方向の移動に際し電動機
27、28を起動すると、これに連結するボールネジ2
1、22が回転し、ボールナット29、30を介してワ
ークテーブル3が移動する。この際、ボールネジ21、
22にかかるワーク重量は大きくなるが、ボールネジの
剛性は2倍であるため、振動は発生せずワーク上に畳目
も発生せず、安定した加工精度を保つことができた。ま
たボールネジ径を大きくする必要がないためワーク重量
の如何にかかわらずワークテーブル駆動系のサーボ応答
性は保持され、ボールネジユニットを一対設けるだけで
よく、機械として門高とする必要もなくコスト的にも安
くつく。
【0016】本実施の形態例ではボールネジ2本の場合
として説明したが、2本以上設置してもよい。又、駆動
系のイナーシャを小さくするために、ボールネジ径を小
さくしてもよい。
【0017】以上は門型工作機械における実施形態を例
示したが、門型工作機械に限られるものではなく、重量
物を高精度且つ高速の加工が要求される場合のテーブル
移動方式の工作機械におけるテーブル送り駆動系に起因
する振動の発生を送りネジの径を大きくせず複数の送り
ネジを同期駆動させることにより抑止できるものであ
る。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ワー
クテーブルの搭載重量限界に近い重量物の加工において
も、送りネジ径を大きくすることなく、複数本配置する
ことによりテーブル駆動系の慣性モーメントを増大する
ことなく、剛性を増大したのでテーブル移動に振動を生
じさせず、切削速度の高速化及び安定した加工精度を保
つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である門形工作機械の全体
を示す図。
【図2】図1におけるワークテーブルを取り外したとき
のベッドの上面を示す図。
【図3】図1におけるベッドとワークテーブルのX軸方
向の前面の詳細を示す図。
【図4】図1におけるベッドとワークテーブルのX軸方
向の後面の詳細を示す図。
【図5】図1に示される門型工作機械による切削加工面
を示す図。
【図6】従来の門型工作機械による畳目の現れた切削加
工面を示す図。
【符号の説明】
21 ボールネジ 22 ボールネジ 23 軸受部 24 軸受部 25 軸受部 26 軸受部 27 電動機 28 電動機 29 ボールナット 30 ボールナット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物を搭載固定するワークテーブ
    ル、同ワークテーブル上に被加工物に対し所望の加工を
    施すべく先端に工具を取着した加工ヘッド、前記被加工
    物加工のため前記被加工物に対する工具の相対移動軸方
    向の少なくとも1軸を担うべく前記ワークテーブルを所
    定方向に移動せしめる前記ワークテーブルの駆動機構な
    らびに前記ワークテーブルを前記所定方向に移動可能に
    搭載する複数の案内面を有し、且つ前記ワークテーブル
    を所定方向に移動せしめる駆動機構を取り付けてなるベ
    ース台を有する工作機械において、前記駆動機構には、
    前記ワークテーブル移動用として複数の送りネジが案内
    面と平行に配置されると共に、前記ベース台の一端側に
    て前記送りネジを同期して回転せしめる回転駆動モータ
    を備えたことを特徴とする工作機械。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記工作機械は前記
    ワークテーブル上方にて同ワークテーブルの移動方向に
    対し直交方向にワークテーブルを跨ぐ門形をしており、
    前記べース台はワークテーブルを摺動可能に搭載するベ
    ッドであり、前記加工ヘッドは前記ベッドの両側に固定
    立脚した左右のコラム間に水平に掛け渡されたクロスレ
    ール上のサドルに取り付けられていることを特徴とする
    門形工作機械。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記工作機械は前記
    案内面の間にもしくはその近傍に位置する複数の送りネ
    ジを有することを特徴とする工作機械。
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