JP3127226U - 電動モータ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間使用しても工具を取付けるスピンドルがその軸心精度を保持できる電動モータ加工装置を提供する。
【解決手段】両側をケーシング１１に設けられている軸受部１２、１３を介して回転自由に支持され、電動モータ１６によって回転駆動されるボールねじ１４と、ボールねじ１４に螺合し、ボールねじ１４の回転によって進退するナット部材１７と、ケーシング１１に取付けられた対となる第１、第２のリニアガイドレール１８、１９と、これらにリニアガイドブッシュ２０〜２３を介して前後動可能に取付けられた摺動テーブル２４と、ナット部材１７と摺動テーブル２４の連結金物２５、２５ａと、摺動テーブル２４に取付けられたスピンドルモータ２６とを有する。
【選択図】図１

Description

本考案は、精度を要する穴明け、タップ、中ぐり、ブラッシング、またはホーニング等の各種加工に用いる電動モータ加工装置に関する。

例えば、特許文献１に記載されているように、モータによって回転駆動される主軸（スピンドル）に工具ホルダーを介してドリルやタップ等の工具を取付け、主軸または主軸の取付けられているモータごとボールねじ機構（ボールねじとこれに螺合するナット部材との組み合わせ）によって進退する電動加工装置が知られている。

実開平６−２１８３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動加工装置においては、進退する電動シリンダー自体を滑り軸受（ブッシュ）によって支持しているので、長期間の使用によって滑り軸受が磨耗し、主軸に微小のガタが発生するという問題があった。これによって極めて精度を有する装置においてはこの電動加工装置を信頼して使用できないという問題があった。
本考案はかかる事情に鑑みてなされたもので、長期間使用しても工具を取付ける主軸（スピンドル）がその軸心精度を保持できる電動モータ加工装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の考案に係る電動モータ加工装置は、両側をケーシングに設けられている軸受部を介して回転自由に支持され、片側端部に連結された電動モータによって回転駆動されるボールねじと、
前記ボールねじに螺合し、該ボールねじの回転によって進退するナット部材と、
前記ケーシングに、前記ボールねじの軸心に対して平行状態で取付けられた対となる第１、第２のリニアガイドレールと、
前記第１、第２のリニアガイドレールに、該第１、第２のリニアガイドレールのそれぞれ前後２箇所に取付けられたリニアガイドブッシュを介して前後動可能に取付けられた摺動テーブルと、
前記ナット部材と前記摺動テーブルの連結金物と、
前記摺動テーブルに取付けられ、先側がベアリングによって支持され前記ボールねじの軸心と平行に配置されたスピンドルを備えたスピンドルモータとを有する。
ここで、電動モータとしては、例えば回転数を制御可能なパルスモータやサーボモータを使用するのが好ましいが、通常の交流モータ、直流モータであっても本考案は適用される。

また、前記目的に沿う第２の考案に係る電動モータ加工装置は、第１の考案に係る電動モータ加工装置において、前記ボールねじおよび前記ナット部材は前記ケーシングの内側に配置され、前記第１、第２のリニアガイドレールは前記ケーシングの外側上部に設けられ、前記連結金物は、前記ケーシングに前記ボールねじの軸心に沿って設けられた長孔に挿通して配置されている。

そして、第３の考案に係る電動モータ加工装置は、第１、第２の考案に係る電動モータ加工装置において、前記ボールねじを回転自由に支持する前記軸受部のいずれか一方は、背向かいに配置された対となるアンギュラーベアリングを用いて、前記ボールねじの一方を支持し、該ボールねじの軸心方向の移動を防止している。

請求項１〜３記載の電動モータ加工装置においては、スピンドルモータを支持する摺動テーブルが２本のリニアガイドレールとそれぞれのリニアガイドレールと対となるリニアガイドブッシュを介して取付けられているので、長期間の使用によってもリニアガイドレールおよびリニアガイドブッシュに摩耗が実質的になくその精度を確保できる。従って、加工精度を長期間維持できる。

特に、請求項２記載の電動モータ加工装置においては、ボールねじおよびナット部材はケーシングの内側に配置され、第１、第２のリニアガイドレールはケーシングの外側上部に設けられ、連結金物は、ケーシングにボールねじの軸心に沿って設けられた長孔に挿通して配置されているので、組立が容易となるとともに、ボールねじおよびナット部材からなるボールねじ機構がケーシング内に配置されて周囲から保護される。

そして、請求項３記載の電動モータ加工装置においては、ボールねじを回転自由に支持する軸受部のいずれか一方は、背向かいに配置された対となるアンギュラーベアリングを用いて支持され、ボールねじの軸心方向の移動防止をしているので、摺動テーブルに搭載されているスピンドルモータの前後方向の精度を確保できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本考案を具体化した実施の形態につき説明し、本考案の理解に供する。

ここに、図１は本考案の一実施の形態に係る電動モータ加工装置の一部切欠き正面図、図２は同平面図、図３は同一部切欠き側面図、図４は同組立状態を示す説明図である。なお、図１においてｍ１はボールねじの中心線を示しその上部の一部について断面表示している。

図１〜図４に示すように、本考案の一実施の形態に係る電動モータ加工装置１０は、アルミニウム合金または鉄製のケーシング１１と、ケーシング１１内の中間位置および前側位置に設けられている軸受部１２、１３によって両側を支持されるボールねじ１４と、ケーシング１１の後部に取付けられ、その出力軸１５がカプリング１５ａを介してボールねじ１４に連結されている電動モータ（減速モータであってもよい）１６と、ボールねじ１４に螺合しボールねじ１４の回転によって前後に移動するナット部材１７と、ケーシング１１の上側表面に取付けられている第１、第２のリニアガイドレール１８、１９に装着されるリニアガイドブッシュ２０〜２３を介して取付けられる摺動テーブル２４と、摺動テーブル２４とナット部材１７を連結する第１、第２の連結金物２５、２５ａと、摺動テーブル２４に搭載されたスピンドルモータ２６とを有している。以下これらについて詳細に説明する。

ボールねじ１４とナット部材１７は対となって構成され、ボールねじ１４の回転運動をナット部材１７の直線運動に効率よくしかもガタ等を生じることなく変換できるものであり、ボールねじ１４の両側には断面円形の段付き軸部２７、２８がそれぞれ設けられている。段付き軸部２７はラジアルのベアリング２９を有する軸受部１２に装着され、この軸受部１２を介してケーシング１１の前側にボールねじ１４の前側が固定されている。段付き軸部２８には背向いに配置された対となるアンギュラーのベアリング３０、３１を有する軸受部１３によってボールねじ１４の後部が支持されている。なお、ボールねじ１４の段付き軸部２８の更に後部には雄ねじ部３２が形成され、ナット３３によってベアリング３０、３１を段付き軸部２８に固定している。また、１４ａはボールねじ１４の雄ねじ部を示す。

軸受部１２の軸受ハウジング３４は前後をスナップリング３５、３５ａによってケーシング１１に固定されている。ボールねじ１４の前端部は座金３６を介してボルト３７によってベアリング止めが行われている。３８はキャップを示す。
一方、軸受部１３の軸受ハウジング３９はスナップリング４０を挟むリング板４１によってケーシング１１に固定されている。なお、４２はベアリング３０、３１のリング状金具を示す。
ナット部材１７にはリング状の第１の連結金物２５ａがねじ止めされ、連結金物２５ａの上側平面切欠き部４３に第２の連結金物２５がねじ止めされている。

ケーシング１１の上部には、ボールねじ１４と平行に第１、第２のリニアガイドレール１８、１９がねじ止めされている。そして、第１、第２のリニアガイドレール１８、１９のそれぞれ前後にはリニアガイドブッシュ２０〜２３が設けられている。リニアガイドブッシュ２０、２１は摺動テーブル２４の底部に設けられている一方の溝部４４に隙間を有してねじ固定され、リニアガイドブッシュ２２、２３は摺動テーブル２４の底部に設けられている他方の溝部４５にねじ固定されている。

そして、摺動テーブル２４と第２の連結金物２５とはねじ止め固定されている。なお、第２の連結金物２５の幅および長さは短く、ケーシング１１の上部に形成された長孔４６内を隙間を有して嵌入し、ボールねじ１４の回転によって第２の連結金物２５に固着された摺動テーブル２４が前後に移動できるようになっている。この長孔４６はボールねじ１４の軸心に沿って形成されている。
この摺動テーブル２４にはスピンドルモータ２６がねじ固定されている。スピンドルモータ２６の主軸（スピンドル）４７は図示しないボールベアリングによって支持され、ボールねじ１４の軸心と平行に配置され、スピンドルにガタがないようにしている。また、主軸４７の先端には工具取付け具（例えば、チャック）４７ａが設けられている。なお、４８、４９はそれぞれ電動モータ１６およびスピンドルモータ２６に電力を供給するコード、５０は正面カバーを示す。

続いて、この電動モータ加工装置１０の使用方法およびその動作について説明する。
この電動モータ加工装置１０を所定の位置に取付け、工具取付け具４７ａに所定のドリル（またはタップ）を装着する。スピンドルモータ２６を回転駆動した状態で、電動モータ１６を所定方向に回転させると、ボールねじ１４が回転し、これに伴いナット部材１７が前進し、これに伴い摺動テーブル２４が前進する。摺動テーブル２４が前進すると、ドリルがワークに当接し、所定の穴を穿つ。貫通させる場合には、スピンドルモータ２６の電流を検知すると穿孔時の電流値から急激に下がるのでこれを検知し、電動モータ１６を逆転させることによって、摺動テーブル２４を後退させる。
なお、ボールねじ１４の片側は背向いに配置されたアンギュラーのベアリング３０、３１によって支持されているので、最終的にはスピンドルモータ２６の前後方向の位置も電動モータ１６によって正確に制御される。

ここで、ワークに所定深さの穴を穿つ場合は、電動モータ１６の回転数を制御し、摺動テーブル２４を所定の位置で止め、後退させることによって行う。この場合、電動モータとしてはパルスモータを使用するとその制御が簡単である。また、電動モータにロータリエンコーダを取付け、その回転数を制御することもできるし、スピンドルモータ２６または摺動テーブル２４の移動位置を検知する前進限と後退限のリミットスイッチを設けて、スピンドルモータ２６の停止位置を検知してもよい。
このように構成することによって、摺動テーブル２４は第１、第２のリニアガイドレール１８、１９およびこれに密接に嵌着する転がり軸受を用いたリニアガイドブッシュ２０〜２３を用いているので、スピンドルモータ２６の前後動にガタが生じることはない。従って、長い期間使用しても穴加工やねじ切りの精度を保持できる。

前記実施の形態において、ボールねじ１４をケーシング１１内に納めたが、ケーシングを板状体または溝形状態として、ボールねじを露出させてもよい。
電動モータ１６はケーシング１１の後部に配置し、その出力軸１５をボールねじ１４の端部にカプリング１５ａを介して連結したが、全長が長くなる場合には、例えば、特許文献１に記載のようにベルト伝達機構や歯車伝達機構を用いて連結してもよい。

本考案の一実施の形態に係る電動モータ加工装置の一部切欠き正面図である。 同平面図である。 同一部切欠き側面図である。 同組立状態を示す説明図である。

符号の説明

１０：電動モータ加工装置、１１：ケーシング、１２、１３：軸受部、１４：ボールねじ、１４ａ：雄ねじ部、１５：出力軸、１５ａ：カプリング、１６：電動モータ、１７：ナット部材、１８：第１のリニアガイドレール、１９：第２のリニアガイドレール、２０〜２３：リニアガイドブッシュ、２４：摺動テーブル、２５、２５ａ：連結金物、２６：スピンドルモータ、２７、２８：段付き軸部、２９〜３１：ベアリング、３２：雄ねじ部、３３：ナット、３４：軸受ハウジング、３５、３５ａ：スナップリング（ストップリング）、３６：座金、３７：ボルト、３８：キャップ、３９：軸受ハウジング、４０：スナップリング、４１：リング板、４２：リング状金物、４３：上側平面切欠き部、４４、４５：溝部、４６：長孔、４７：主軸、４７ａ：工具取付け具、４８、４９：コード、５０：正面カバー

Claims (3)

1. 両側をケーシングに設けられている軸受部を介して回転自由に支持され、片側端部に連結された電動モータによって回転駆動されるボールねじと、
   前記ボールねじに螺合し、該ボールねじの回転によって進退するナット部材と、
   前記ケーシングに、前記ボールねじの軸心に対して平行状態で取付けられた対となる第１、第２のリニアガイドレールと、
   前記第１、第２のリニアガイドレールに、該第１、第２のリニアガイドレールのそれぞれ前後２箇所に取付けられたリニアガイドブッシュを介して前後動可能に取付けられた摺動テーブルと、
   前記ナット部材と前記摺動テーブルの連結金物と、
   前記摺動テーブルに取付けられ、先側がベアリングによって支持され前記ボールねじの軸心と平行に配置されたスピンドルを備えたスピンドルモータとを有する電動モータ加工装置。
2. 請求項１記載の電動モータ加工装置において、前記ボールねじおよび前記ナット部材は前記ケーシングの内側に配置され、前記第１、第２のリニアガイドレールは前記ケーシングの外側上部に設けられ、前記連結金物は、前記ケーシングに前記ボールねじの軸心に沿って設けられた長孔に挿通して配置されていることを特徴とする電動モータ加工装置。
3. 請求項１および２のいずれか１項に記載の電動モータ加工装置において、前記ボールねじを回転自由に支持する前記軸受部のいずれか一方は、背向かいに配置された対となるアンギュラーベアリングを用いて、前記ボールねじの一方を支持し、該ボールねじの軸心方向の移動を防止していることを特徴とする電動モータ加工装置。

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