JP3103082U - 平面研削機のテーブル送り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動機構の組込み精度を要せず、高精度の位置決めが可能な平面研削機のテーブル送り装置を提供する。
【解決手段】ベース１とその上に載置した左右スライドテーブル２との間に、コイル３内にシャフト４を挿入したシャフトモータＭを配置した。シャフトモータのコイル３をベースか左右スライドテーブルのいずれかに連結し、コイル内に挿入したシャフト４の両端をいずれか他方に連結して左右送りの駆動装置とした。これにより、駆動機構の組込み精度を要せず、従来の油圧シリンダ駆動方式やリニアモータ駆動方式より高速な往復動と高精度のテーブル位置制御が可能となり、平面研削機の加工能率と加工精度が向上する。
【選択図】図２

Description

本考案は、平面研削機のテーブル送り装置に係り、特に、テーブルの左右送りに適する駆動装置に関するものである。

従来、平面研削機の送り機構は、砥石切込みの上下送りと、テーブル前後送りについては、サーボモータ又はパルスモータとボールねじ送り機構を組合わせた電気機械式とされているが、左右送りテーブル駆動は、速い送り速度が要求されること、左右端での方向変換が容易であること、駆動機構を小型化できること等の理由から、油圧シリンダ駆動方式とされている。こうした油圧シリンダ駆動方式のテーブル往復機構の例を記載した文献として、非特許文献１がある。
技能士の友編集部・三木亀三郎編著，「技能ブックス（６）／工作機械のメカニズム」第１６版，株式会社大河出版，平成１２年２月１８日，ｐ１０７

ところで、油圧シリンダ駆動方式は、
（１）油圧回路上において作動に不具合が生じた場合、原因解明が非常に困難（油圧回路中の異物、ごみによる場合が殆どである）である。
（２）油圧ポンプユニットに大きな設置面積を必要とする。
（３）油圧発生ポンプが俗に「ヒートポンプ」と言われることからも分かるように、発熱が大きく、熱による工作精度への影響が大きい。
（４）エネルギ損失が大きい。
（５）油洩れゼロを目標とするものの、洩れは必ず発生し、油洩れの床への広がりなどにより作業者の滑り等、安全上の課題もあり、また清掃にも余分な労力を要する。
（６）油圧系統の各種バルブ、ホース等の製造、組込み、分解洗浄の全ての工程において、ごみの付着侵入に対しては細心の注意と管理が必要である。
（７）オイルの劣化等のために定期的な交換を要する。
等多くの問題点を有している。

前記のような事情から、近年、リニアモータを用いる駆動方式も試行されているが、リニアモータ駆動方式は、
（１）構造が複雑で高価である。
（２）固定子（永久磁石）、可動子（コイル）共にコア（酸化鉄系）が用いられることにより、コイルに流れる電流による粘性制動力などが発生し、一定速度の駆動が阻害される。
等の問題点があり、現状では開発・改良段階で、将来諸々の改良により主流になると考えられるが、未だ実用には難がある。

本考案は前記の問題点を解決すべく案出されたものであり、従来の油圧駆動方式の問題点を解消し、更に、リニアモータ駆動方式に対して、駆動機構の組込み精度を要せず、より高精度の位置決めが可能なテーブル送り装置を提供することを目的とする。

本考案は、ベース（１）と該ベース上に載置した左右スライドテーブル（２）との間に、コイル（３）と該コイル内に挿入したシャフト（４）を備えるシャフトモータ（Ｍ）を配置し、該シャフトモータのコイル（３）を前記ベースと左右スライドテーブルのいずれか一方に連結し、シャフト（４）の両端をブラケット（５Ａ，５Ｂ）を介して前記ベースと左右スライドテーブルのいずれか他方に連結したことを主要な特徴とする。この構成において、前記シャフトは、前記ベースにブラケットを介して固定した固定子とし、前記コイルは、反転伝動機構（Ｒ）を介して前記左右スライドテーブルに連結した可動子とした構成とすることができる。この場合の前記反転伝動機構は、一対のタイミングプーリ（１２）をベースに回転自在に支持し、タイミングプーリにタイミングベルト（１１）を巻き掛けたベルト伝動機構とし、タイミングベルトの展張部の一方側（１１ａ）を可動子に連結し、他方側（１１ｂ）を左右スライドテーブルに連結した構成を採ることが望ましい。

本考案によれば、従来の油圧駆動方式に対して、
（１）左右移動テーブルの停止位置のデジタル設定とそれによる停止が容易に可能となり、加工精度と加工能率が向上する。
（２）構成部品・ユニットが少なくなり、モータのエアヤップが大きく、多少芯ずれがあっても推力が変わらないため組立て容易となる。
（３）油圧発生ポンプ・タンク等が不要となるので機械設備スペースが少なくなる。
（４）油漏れが全くなくなり、また定期交換もなくなる。
（５）機械の温度上昇が低くなり、シャフトモータ固定子（コイル）部分のみの温度上昇となるので、小容量のスポットファンモータのみで、温度上昇は殆どなくすることができる。
効果が得られ、また、従来リニアモータ駆動方式に対して、
（１）構造が簡単で安価となる。
（２）シャフトとコイル間の偏心すなわちエアギャップの変動が推力に影響しない構造であるため、リニアモータのような平面永久磁石とコイルの間隙・平行度等の精度確保は不要となり、組立が容易である。
（３）シャフト（永久磁石配列）側、コイル側とも全く鉄等の磁性体が使用されていないので、吸着力、渦電流による熱発生、三次高調波、発音などがない。
効果が得られるほか、シャフトとコイルを従来の油圧シリンダの代わりに組込むだけの置換えが可能である効果も得られる。

本考案の装置におけるシャフトモータの配置は、コイル側をベースに固定し、シャフト側を左右スライドテーブル側に固定した配置とすることが望ましい。この配置によると、ベースと左右スライドテーブル間を連結する給電線をなくすることができるため、移動抵抗となる要素を排除することができ、それにより移動速度を高く設定することが可能となり、しかも給電構成を単純化し、駆動装置の配置スペースを小さくすることができる。

図１〜図３は本考案の実施例１を示すもので、図１は本装置の外観側面、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す。この装置は、ベース１とベース上に載置した左右スライドテーブル２との間に、コイル３と該コイル内に挿入したシャフト４を備えるシャフトモータＭを配置した構成を採るものである。この例では、シャフトモータＭのコイル３を固定子としてベース１に連結し、シャフト４を可動子としてその両端をブラケット５Ａ，５Ｂを介して左右スライドテーブル２に連結した構成とされている。

詳しくは、シャフトモータＭは、本例において平面研削機のクロステーブルで構成されるベース１の平行する左右スライドテーブル支持部の間に形成された溝部に収容配置され、溝部の底部に固定した中空筒状のコイル３の中空部にエアギャップを保って挿入した永久磁石からなるシャフト４の両端を、ブラケット５に形成した孔に挿入し、挿入部に形成したねじ部にナットを締め込むことで左右スライドテーブル２にブラケット５Ａ，５Ｂを介して固定されている。この構成におけるシャフト４は、磁極面をシャフト軸線方向に向けた多数の永久磁石をＮ極とＳ極が交互に軸線方向に並ぶように配置したものである。また、コイルは、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の巻線が軸線方向に交互に並ぶように配置したものである。

この構成におけるシャフトモータの組付け手順は、例えば、次のようなものとなる。先ずシャフトモータＭのコイル３をクロステーブル１上に取付ける。次にクロステーブル１上に左右スライドテーブル２を置き、シャフト４をクロステーブル１に取付けたコイル３の貫通孔に通す。そして、左右スライドテーブル２の片側へブラケット５Ａを取付け、あるいは予め取付けておいたブラケット５Ａの取付孔にシャフトモータシャフト４の端部を挿入してねじ締めする。更に、左右スライドテーブル２の反対側に取付けるブラケット５Ｂの取付孔にシャフト４の反対側の端部を挿入し、ブラケット５Ｂと共に左右スライドテーブル２に組付け、最後にシャフト４の端部をねじでブラケット５Ｂに対して締付ける。こうした格別の調整を要しない単純な作業で、シャフトモータＭの取付が完了する。このように単なる組立て作業で装置への駆動機構の組付けが可能となるのは、シャフトモータＭがリニアモータのような厳密なエアギャップの管理を必要としないことによる。

次に示す図３は、シャフトモータＭの制御装置をブロック図で示す。この制御装置は、商用の交流電源１０に接続され、３相（Ｕ，Ｖ、Ｗ）の電流をコイル３に給電するドライバ（Ｄ）６と、ドライバ６を制御するコントローラ（Ｃ）７と、左右スライドテーブル２の適宜の位置にシャフト４と平行に配置されたリニアスケール８と、リニアスケールに近接配置させて適宜の固定点に配置され、ドライバ６に接続されたリニアセンサ９とから構成されている。

以上の構成からなる装置は、電源１０を投入し、コントローラ７により送り方向と速度（左右）、折返し位置（送り量）等を設定してドライバ６を起動すると、ドライバー６によりシャフトモータコイル３に設定値に基づく指令が与えられ、シャフトモータＭのシャフト４が指令に従って移動する。この移動の推力は、シャフトモータＭの作動原理である電流と磁束と推力の関係に基づくフレミングの左手の法則に従うものである。この作動に伴って左右スライドテーブル２が移動し、その移動を表すリニアスケール８の位置をリニアセンサ９が読取り、ドライバ６に位置信号をフィードバックする。送り量の設定値の両端で送り方向が反転され、左右送りが繰り返される。この作動は、コントローラ７設定値終了まで継続される。

この実施例では、シャフトモータＭのコイル３側を固定子としたため、コイル３への給電にクロステーブル１とコイル３の相対移動に伴うケーブルの振れを防ぐためのケーブルベアを配置する必要がない利点が得られる。

次の図４及び図５に装置外観側面及びそのＢ−Ｂ断面を示す実施例２は、先の実施例１に対してシャフト４とコイル３をクロステーブル１と左右スライドテーブル２に対して逆配置としたものである。この例の場合、左右テーブル２の下面に可動子としてコイル３が固定され、クロステーブル１上にブラケット５Ａ，５Ｂを介してシャフト４が固定されている。この場合のコイル３の左右スライドテーブル２との固定と、シャフト４のクロステーブル１への固定構造は、全て実施例１の構造と同様である。すなわち、実施例２は、左右スライドテーブル２側に可動子としてコイル３をまたクロステーブル１に固定子としてシャフト４を組付けたもので、作用は前記実施例１と同様である。

この構成におけるシャフトモータの組付け手順は、実施例１とは反対に、先ず左右スライドテーブル２の下面にコイル３を可動子として取付け、クロステーブル１上に左右スライドテーブル２を置く。次に、一方のブラケット５Ａをクロステーブル１に取付け、シャフト４をコイル３の中心孔を通して、その端部をブラケット５Ａの取付孔に挿入し、ナットで締付ける。更に、他端のブラケット５Ｂの取付孔にシャフト４の端部を挿入してクロステーブル１上にブラケット５Ｂを締付け、シャフト４の端部をナットで締付けて組立て完了となる。

次の図６及び図７に装置を側面方向に見た断面及びそのＣ−Ｃ断面を示す実施例３は、短い寸法を高精度に加工すべく、左右テーブルの方向変換時の衝撃を緩和する構造を付加したものである。この例では、シャフト４は、ベース１にブラケット５Ａ，５Ｂを介して固定した固定子とし、コイル３は、反転伝動機構Ｒを介して左右スライドテーブル２に連結した可動子とされている。この場合の反転伝動機構Ｒは、一対のタイミングプーリ１２をベース１に回転自在に支持し、タイミングプーリ１２にタイミングベルト１１を巻き掛けたベルト伝動機構とし、タイミングベルト１１の展張部の一方側１１ａを可動子に連結し、他方側１１ｂを左右スライドテーブル２に連結した構成が採られている。

詳しくは、ベース１の中央内側の溝部にブラケット５Ａ，５Ｂを介してシャフト４の両端を固定し、このシャフト４に嵌るコイル３を、同様に両端をブラケット５Ａ，５Ｂに固定した４本のリニアガイドシャフト１６にボール循環式の転がり軸受からなるリニアガイド軸受１７を介してスライド可能としたリニアガイド軸受ホルダ１８に支持し、それによりコイル３をベース１の溝部に沿いスライド可能として、シャフトモータＭが配置されている。このシャフトモータＭの上部に、溝部に両端を軸ホルダ１５を介して固定して一対のタイミングプーリ軸１３が配置されている。これらタイミングプーリ軸１３には、それぞれタイミングプーリ１２が転がり軸受１４を介して回転自在に支持されている。タイミングプーリ１２に巻き掛けたタイミングベルト１１は、その中間位置の上側１１ｂが、ベース１に対してリニアガイド１９によりスライド可能とした左右スライドテーブル２に適宜の手段で取付けられ、下側１１ａの中間部がコイル３の上面に同様に適宜の手段で取付けられている。

この構成の場合、例えばコイル３を図７に示す左向き実線矢印方向に移動すると、左右スライドテーブル２は反対側の実線右向き矢印方向に移動する。この移動の際、左右スライドテーブル２の質量に対してコイル３とリニアガイド軸受１７を含むリニアガイド軸受ホルダ１８の質量を等しくすると、移動の全行程において左右スライドテーブル２の慣性力とシャフトモータ可動部の慣性力が相殺されることになるので、移動端で急激に左右スライドテーブル２の移動方向を反転させた場合でも、スライドテーブル質量に対して反対方向にコイル等の可動部質量により力が相殺されるので衝撃は緩和される。

更に、この実施例３の構成によると、先の実施例１及び実施例２において、左右スライドテーブル２の移動に伴う慣性質量がシャフトモータＭの可動子の質量も含めた質量となるのに対して、可動子の質量を左右スライドテーブルの慣性質量から除くことができる。したがって、この構成によれば、移動部分の質量の一層の低減により急速な左右スライドテーブル２の反転動作が可能となる。そして、このことが加工能率の更なる向上と、加工精度の一層の向上につながる。

この実施例３の装置は、前記実施例１及び実施例２と同様に、ベース１をクロステーブルとして平面研削機に直接組込む形態で適用することも可能であるが、前記の機能上の特徴を有することから、平面研削機の研削テーブル（以下、主左右送りテーブルという）上に取付けるアタッチメントとして構成すると更に有効である。その理由は、ワークが小さい場合、テーブルの左右動のストロークが小さく、単位時間当たりの左右方向変換の回数が多くなるが、従来の平面研削機の慣性質量の大きな主左右スライドテーブルによると、移動の両端でテーブルをスローダウン・スローアップする場合は、研削時間が長くなり、切換時間を短縮しようとすると、方向変換時の振動が大きくなり、研削精度が低下し、甚だしい場合には研削困難となるのに対して、この実施例３の構成によれば、装置のアタッチメント化によるテーブル慣性質量の低減により迅速な方向変換が可能となり、それにより単位時間当たりの左右方向変換の回数を多くすることができるため、研削能率を向上させることができるからである。

この場合、本案装置を平面研削機の主左右送りテーブル上にアタッチメントとして固定し、左右スライドテーブル２に研削対象としてのワークを取付け、その状態で主左右送りテーブルを手動ハンドルで左右送りして、ワークと砥石の位置関係の位置決め設定を行う。これにより位置決めがなされたところで、主左右送りテーブルを適宜の手段で不動にクランプする。こうした取付け配置により、平面研削機の主左右送りテーブルに代えてアタッチメントとしての本案装置のテーブル２を高速で往復動させながら研削が行われる。

実施例１に係るテーブル送り装置の外観側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 テーブル送り装置のブロック図である。 実施例２に係るテーブル送り装置の外観側面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 実施例３に係るテーブル送り装置を側面方向に見た断面図である。 図６のＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１ ベース（クロステーブル）
２ 左右スライドテーブル
３ シャフトモータコイル
４ シャフトモータシャフト
５Ａ，５Ｂ ブラケット
６ ドライバ
７ コントローラ
８ リニアスケール
９ リニアセンサ
１０ 電源
１１ タイミングベルト
１２ タイミングプーリ
１３ タイミングプーリ軸
１４ 転がり軸受
１５ 軸ホルダ
１６ リニアガイドシャフト
１７ リニアガイド軸受
１８ 軸受ホルダ

Claims (3)

1. ベース（１）と該ベース上に載置した左右スライドテーブル（２）との間に、コイル（３）と該コイル内に挿入したシャフト（４）を備えるシャフトモータ（Ｍ）を配置し、該シャフトモータのコイル（３）を前記ベースと左右スライドテーブルのいずれか一方に連結し、シャフト（４）の両端をブラケット（５Ａ，５Ｂ）を介して前記ベースと左右スライドテーブルのいずれか他方に連結したことを特徴とする平面研削機のテーブル送り装置。
2. 前記シャフトは、前記ベースにブラケットを介して固定した固定子とし、前記コイルは、反転伝動機構（Ｒ）を介して前記左右スライドテーブルに連結した可動子とした、請求項１記載の平面研削機のテーブル送り装置。
3. 前記反転伝動機構は、一対のタイミングプーリ（１２）をベースに回転自在に支持し、タイミングプーリにタイミングベルト（１１）を巻き掛けたベルト伝動機構とし、タイミングベルトの展張部の一方側（１１ａ）を可動子に連結し、他方側（１１ｂ）を左右スライドテーブルに連結した、請求項２記載の平面研削機のテーブル送り装置。

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