JP3536928B2 - 工作機 - Google Patents

工作機

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JP3536928B2
JP3536928B2 JP22065993A JP22065993A JP3536928B2 JP 3536928 B2 JP3536928 B2 JP 3536928B2 JP 22065993 A JP22065993 A JP 22065993A JP 22065993 A JP22065993 A JP 22065993A JP 3536928 B2 JP3536928 B2 JP 3536928B2
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axis direction
feed screw
screw shaft
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哲也 桶谷
善明 間瀬
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Howa Machinery Ltd
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Howa Machinery Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は工作機の主軸ヘッドの
送り装置に関し、詳しくは熱変位による、主軸ヘッドの
主軸に装着された工具先端の主軸軸線に沿う方向の位置
決め精度の低下を抑制できる構成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術として、たて型マシニングセ
ンタのZ軸について示す。図3に示すように、ベッド1
から立設されたコラム2の前側のレール3に昇降自在に
主軸ヘッド4が案内されている。コラム2の上端にZ軸
送り用の送りモータ5が取付けられ、この送りモータ5
で回転されるZ軸方向の送り機構6Aに含まれる送りね
じ軸6が送りモータ5のすぐ下側(上昇端の主軸ヘッド
4の上側)で支持ベアリング7で支持してある。送りね
じ軸6は主軸ヘッド4に取付けられた送りナット8に螺
合され、送りねじ軸6の下端は自由端となっている。主
軸ヘッド4には主軸モータ9により回転される上下方向
の主軸10が支持してある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記によれば、加工時
に送りモータ5の発熱及び送りねじ軸6や支持ベアリン
グの回転による発熱により、送りねじ軸6は支持ベアリ
ング7を基準に自由端方向へ熱変位する。また、主軸1
0も主軸モータ9の発熱及び主軸自体の回転によるベア
リングの発熱により下方へ伸びる。従って、主軸10下
端に装着される工具下端は送りねじ軸6による伸びaと
主軸10の伸びbとを加算した伸び(a+b)だけ、真
の位置より下方へずれることになる。これにより主軸ヘ
ッド4のZ軸方向の位置決め精度、即ちZ軸方向の加工
精度が低下するので、従来では送りねじ軸6を冷却する
などの対策を施していたが、冷却装置が高価、複雑とな
る欠点があった。本発明の課題は、こうした付属装置を
付加することなく、主軸に取付けた工具先端の位置決め
精度を向上させることにある。
【0004】本発明は、ベッド上に立設したコラム前面
に、Z軸方向の主軸を回転自在に支承した主軸ヘッドを
Z軸方向に昇降自在に案内し、この主軸ヘッドを、Z軸
方向の送りねじ軸を備えた送り機構で主軸下方のワーク
に対して進退させるようにし、ベッド上には移動テーブ
ルを、Y軸用送りモ−タで回転されるY軸方向の送りね
じ軸によって前後動可能に設け、この移動テーブル上に
ワークテーブルをX軸方向に移動可能に設けてある工作
機において、コラムには、Z軸方向の送りねじ軸の支持
ベアリングを、主軸ヘッドより加工方向前方位置に取付
け、この支持ベアリングに前記Z軸方向の送りねじ軸の
下端を回動自在に支持して送りねじ軸の上端部分を、自
体の軸方向熱変位に対して自由となるようにZ軸用モー
タに連結し、また、Y軸方向の送りねじ軸の後端を、コ
ラムに接近した位置に設けた支持ベアリングで支持し、
Y軸方向の送りねじ軸に熱による伸びが生じたときに、
この支持ベアリングを基準にY軸方向前方に伸びること
ができるように構成されていることを特徴とする。
【0005】
【作用】上記構成によれば、送りねじ軸は主軸ヘッドよ
り加工方向前方に位置する支持ベアリングを基準に後方
へ伸びる。一方、主軸ヘッドの主軸は従来通り前方へ伸
びる。従って、送りねじ軸の伸びる方向と主軸の伸びる
方向が逆となるので、伸びが相殺され、主軸の工具前端
の位置決め精度が向上する。また、コラムに接近した位
置でY軸用の送りねじ軸の後端を支持して、その送りね
じ軸の熱による伸びの方向と、熱による主軸ヘッドのコ
ラムからのY軸方向の位置ずれが共にY軸方向前方とな
るようにしたので、Y軸方向での主軸とワークテーブル
の位置の見かけ上のずれが小さくなる。
【0006】
【実施例】工作機Aのベッド1上にコラム(機体)2が
立設してある。コラム2の前面には、左右一対の案内レ
ール3が上下方向に取着してある。主軸ヘッド4の背面
には案内子11が固着され、案内子11が案内レール3
に昇降自在に案内されている。主軸ヘッド4には上下方
向の主軸10が軸受12により回転自在に支持され、主
軸10は主軸モータ9に連結してある。主軸10の下端
には、工具13が着脱可能に装着してある。
【0007】コラム2には左右一対の案内レール3の中
央で、かつ、下降端(図1の2点鎖線)にある主軸ヘッ
ド4よりも下方でワークテーブル27の上面27aより
上方の高さ位置に支持ベアリング7を組込んだベアリン
グケース14が固着してある。この支持ベアリング7に
は送りねじ軸6の下端が回動自在に支持され、送りねじ
軸6の上端はたわみ継手15を介して、コラム2の上端
に固着したZ軸用の送りモータ5に接続してある。送り
ねじ軸6は、主軸ヘッド4の背面の送りナット8と螺合
し、送り機構6Aを構成している。
【0008】たわみ継手15は、図2に示す周知の構造
のもので、送りねじ軸6の上端にキー連結される第1フ
ランジ16と、Z軸用モータ5の出力軸5aにキー連結
される第2フランジ17とが、板ばね材から成るたわみ
板18を介してリーマボルト19,20で連結されたも
ので、第1フランジ16に一体連結されたリーマボルト
19はその先端が第2フランジ17の孔17aに隙間を
持って遊嵌され、第2フランジ17に一体連結されたリ
ーマボルト20は、その先端が第1フランジ16の孔1
6aに隙間を持って遊嵌され、送りねじ軸6が自体の熱
変位で軸方向上方へ伸びると、たわみ板18がたわん
で、これを吸収するようになっている。
【0009】主軸ヘッド4の下方には、ワークテーブル
装置20が配置してある。ワークテーブル装置20にお
いて、移動テーブル21が前後方向のガイドレール22
に案内されてY軸(前後)方向に移動自在に支持してあ
る。移動テーブル21と一体の送りねじナット23には
Y軸用の送りねじ軸24が螺合され、この送りねじ軸2
4の一端(後端)はコラム2に極めて近い位置に設けた
支持ベアリング25で回動自在に支持されている。ま
た、送りねじ軸24の他端(前端)は前記同様のたわみ
継手15を介してベース1の前部に取付けたY軸用送り
モータ25と連結してある。移動テーブル21上には、
左右方向(紙面と垂直なX方向)のガイドレール26に
沿って、ワークテーブル27がX軸用送りモータ28で
回転駆動されるX軸用送りねじ軸29を含む送りねじ機
構30で移動するようになっている。
【0010】ワークテーブル27の上面27aにワーク
Wをクランプし、X軸,Y軸及びZ軸の移動制御を行い
つつ加工が行われる。この時、Z軸用の送りモータ5に
より、送りねじ軸6が回転され、主軸ヘッド4が昇降す
る。送りモータ5の発熱及び送りねじ軸6の回転による
自体の発熱、支持ベアリング7の発熱等により、送りね
じ軸6は熱変位するが、支持ベアリング7がベッド1に
近い位置であるので、ベッド1から伝わる熱によって、
コラム2が伸びて支持ベアリング7の上下方向位置が変
化することが防止される。しかも、支持ベアリング7が
主軸ヘッド4より加工方向前方位置にあり、しかも、送
りねじ軸6の上端が自体の熱変位に対してたわみ継手1
5により自由となっているので、送りねじ軸6は支持ベ
アリング7を基準に上方へ伸びる。この結果、送りナッ
ト8(主軸ヘッド4)の上下方向位置は、真の位置に比
べ上方へずれる。一方、主軸10は主軸モータ9の発熱
及び回転に併なう自体の発熱により、主軸ヘッド4に対
して下方へ伸びる。従って上方へずれた主軸ヘッド4に
対して主軸10が下方へ伸びるので、送りねじ軸6の伸
びと主軸10の伸びが相殺され、工具下端の高さ位置
は、真の高さ位置に対して大きくずれることがなくZ軸
方向の位置決め精度が向上し、孔深さ精度が極めて向上
する。
【0011】また、コラム2に接近した位置でY軸用の
送りねじ軸24の一端を支持したので、送りねじ軸24
に送りモータ25や、自体の回転による発熱で伸びが生
じた場合には、支持ベアリング25を基準にY軸方向前
方へ伸び、一方、主軸ヘッド4もコラム2からY軸方向
前方へ突出していて、そのコラム2からのY軸方向位置
が主軸10の回転等による発熱によりY軸方向前方へず
れる。従って、支持ベアリング25がコラム2から離れ
ている従来のものに比べY軸方向での主軸(工具位置)
とワークテーブル27の位置の見かけ上のずれが小さく
なるという利点がある。
【0012】
【発明の効果】以上のように本発明では、主軸と沿う方
向の送りねじ軸の熱変位と、この送りねじ軸で移動する
主軸ヘッドに支持された主軸の熱変位とが互いに逆方向
の伸びとなって相殺されるので、主軸に装着した工具前
端の位置決め精度が向上する利点がある。また、本発明
の工作機では、上記利点に加えて、コラムに接近した位
置でY軸用の送りねじ軸の後端を支持して、その送りね
じ軸の熱による伸びの方向と、熱による主軸ヘッドのコ
ラムからのY軸方向の位置ずれが共にY軸方向前方とな
るようにしたので、Y軸方向での主軸とワークテーブル
の位置の見かけ上のずれが小さくなるという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を示す側面図である。
【図2】たわみ継手の説明図である。
【図3】従来技術を示す図である。
【符号の説明】
2 コラム(機体)、 4 主軸ヘッド、 5 送りモ
ータ、5a 出力軸、 6 送りねじ軸、 6A 送り
機構、7 支持ベアリング、 10 主軸、 15 、
たわみ継手、27 ワークテーブル

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベッド上に立設したコラム前面に、Z軸
    方向の主軸を回転自在に支承した主軸ヘッドをZ軸方向
    に昇降自在に案内し、この主軸ヘッドを、Z軸方向の送
    りねじ軸を備えた送り機構で主軸下方のワークに対して
    進退させるようにし、ベッド上には移動テーブルを、Y
    軸用送りモ−タで回転されるY軸方向の送りねじ軸によ
    って前後動可能に設け、この移動テーブル上にワークテ
    ーブルをX軸方向に移動可能に設けてある工作機におい
    て、コラムには、Z軸方向の送りねじ軸の支持ベアリン
    グを、主軸ヘッドより加工方向前方位置に取付け、この
    支持ベアリングに前記Z軸方向の送りねじ軸の下端を回
    動自在に支持して送りねじ軸の上端部分を、自体の軸方
    向熱変位に対して自由となるようにZ軸用モータに連結
    し、また、Y軸方向の送りねじ軸の後端を、コラムに接
    近した位置に設けた支持ベアリングで支持し、Y軸方向
    の送りねじ軸に熱による伸びが生じたときに、この支持
    ベアリングを基準にY軸方向前方に伸びることができる
    ように構成されていることを特徴とする工作機。
JP22065993A 1993-08-11 1993-08-11 工作機 Expired - Lifetime JP3536928B2 (ja)

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JPH0751974A JPH0751974A (ja) 1995-02-28
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KR100450347B1 (ko) * 2001-12-27 2004-10-06 화천기공 주식회사 고속회전용 스핀들 헤드
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