JP4460351B2 - Feed drive device with clamp function and machine tool - Google Patents
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Description
本発明は、固定体に対して移動体をボールスクリュ機構によって送り駆動する送り駆動装置、およびこの送り駆動装置を備えた工作機械に関するものである。 The present invention relates to a feed drive device that feeds and drives a movable body with respect to a fixed body by a ball screw mechanism, and a machine tool including the feed drive device.
NC工作機械などの分野では、例えば、スピンドルに保持されたワークを加工するためのツールを保持するタレットヘッドを直線送り駆動する装置が搭載されており、かかる送り駆動装置は、一般に、固定体に対して移動体を直線的に案内するスライド機構と、移動体を固定体に対して直線送り駆動するボールスクリュ機構とを備えている。 In the field of NC machine tools and the like, for example, a device that linearly drives a turret head that holds a tool for processing a workpiece held on a spindle is mounted, and such a feed driving device is generally attached to a fixed body. A slide mechanism that linearly guides the moving body and a ball screw mechanism that linearly feeds the moving body to the fixed body are provided.
しかしながら、NC工作機械などの分野では、加工精度のさらなる向上が要求されているが、従来の構成では、ボールスクリュ機構のスクリュシャフトとスクリュナットとの間のバックラッシなどを完全に防止することができないため、加工中、ツールに位置ずれが発生する。このため、従来の送り駆動装置を用いた工作機械では、加工精度を飛躍的に向上することは困難である。 However, in the field of NC machine tools and the like, further improvement in machining accuracy is required, but the conventional configuration cannot completely prevent the backlash between the screw shaft of the ball screw mechanism and the screw nut. For this reason, the tool is displaced during processing. For this reason, it is difficult for a machine tool using a conventional feed driving device to dramatically improve machining accuracy.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ボールスクリュによって送り駆動される移動体の位置精度を向上可能な送り駆動装置、およびこの送り駆動装置を備えた工作機械を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a feed driving device capable of improving the positional accuracy of a moving body fed and driven by a ball screw, and a machine tool including the feed driving device. .
上記課題を解決するために、本発明では、固定体に対して移動体を上下方向に直線送り駆動するボールスクリュ機構を備えた送り駆動装置において、前記固定体に対して前記移動体を上下方向に直線的に案内するスライド機構と、前記固定体および前記移動体のうちの一方側部材において上下方向に延びるように構成されたクランプ軸、および他方側部材に保持されて前記クランプ軸をクランプ状態とアンクランプ状態とに切り換えられるコレットを備え、前記コレットのクランプ方向およびアンクランプ方向の駆動が空気圧あるいは油圧で行なわれるクランプ機構とを設けることにより、クランプ機能付き送り駆動装置を構成することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, in a feed driving device including a ball screw mechanism that linearly feeds a moving body in a vertical direction with respect to a fixed body, the moving body is moved in a vertical direction with respect to the fixed body. A sliding mechanism that linearly guides the clamp shaft, a clamp shaft configured to extend in the vertical direction on one side member of the fixed body and the movable body, and the clamp shaft held by the other side member in a clamped state And a clamp mechanism in which the collet is driven in the clamping direction and the unclamping direction by air pressure or hydraulic pressure, thereby forming a feed driving device with a clamping function. And
本発明では、ボールスクリュ機構を備えた送り駆動装置に、移動体に対するクランプ機構を設けたため、移動体の位置精度を向上することができる。また、クランプ機構を構成するにあたって、移動体の送り方向に延びるように構成されたクランプ軸と、このクランプ軸をクランプした状態およびアンクランプの状態に切り換えられるコレットを用いたため、クランプ機構は大きなスペースを占有しない。また、クランプ機構は、移動体の送り方向に延びるクランプ軸を介して移動体を拘束するので、移動体がいずれの位置にあっても確実にその位置を規定することができる。 In the present invention, since the feed driving device including the ball screw mechanism is provided with the clamp mechanism for the moving body, the positional accuracy of the moving body can be improved. Further, in configuring the clamp mechanism, a clamp shaft configured to extend in the feed direction of the moving body and a collet that can be switched between a clamped state and an unclamped state are used. Do not occupy. Moreover, since the clamp mechanism restrains the moving body via a clamp shaft extending in the feed direction of the moving body, the position of the moving body can be reliably defined regardless of the position.
本発明においては、前記クランプ軸が2本設けられ、当該2本のクランプ軸の各々に前記コレットが設けられていることが好ましい。 In the present invention, preferably, the two clamp shafts are provided, and the collet is provided on each of the two clamp shafts .
本発明に係るクランプ機能付き送り駆動装置は、工作機械などに用いられる。例えば、ワークを保持するためのスピンドルと、該スピンドルに保持されたワークを加工するためのツールを保持するタレットヘッドとを有する工作機械において、前記スピンドルに対してスピンドル軸線と直交するX軸方向に前記タレットヘッドを直線送り駆動するX方向送り駆動装置と、前記X軸方向および前記スピンドル軸線の双方と直交して上下方向に延在するY軸の方向に前記タレットヘッドを直線送り駆動するY方向送り駆動装置と、前記スピンドル軸線と平行なZ軸方向に前記タレットヘッドを直線送り駆動するZ方向送り駆動装置とを設け、前記X方向送り駆動装置、前記Y方向送り駆動装置、およびZ方向送り駆動装置のうちの少なくともY方向送り駆動装置に前記クランプ機能付き送り駆動装置を用いる。 The feed drive device with a clamp function according to the present invention is used for a machine tool or the like. For example, in a machine tool having a spindle for holding a workpiece and a turret head for holding a tool for processing the workpiece held by the spindle, the X-axis direction perpendicular to the spindle axis with respect to the spindle An X-direction feed driving device that linearly drives the turret head; and a Y-direction that linearly drives the turret head in a Y-axis direction extending in the vertical direction perpendicular to both the X-axis direction and the spindle axis. A feed driving device, and a Z-direction feed driving device that linearly drives the turret head in a Z-axis direction parallel to the spindle axis, the X-direction feed driving device, the Y-direction feed driving device, and the Z-direction feed The feed driving device with the clamp function is used for at least the Y-direction feed driving device among the driving devices .
本発明では、送り駆動装置に移動体に対するクランプ機構を設けたため、移動体の位置精度を向上することができる。従って、工作機械においてタレットヘッドの送り駆動などに本発明に係るクランプ機能付き送り駆動装置を用いた場合には、ツールの位置精度を高めることができるので、精度の高い加工を行うことができる。また、クランプ機構を構成するにあたって、移動体の送り方向に延びるように構成されたクランプ軸と、このクランプ軸をクランプした状態およびアンクランプの状態に切り換えられるコレットを用いたため、クランプ機構は大きなスペースを占有しない。また、クランプ機構は、移動体の送り方向に延びるクランプ軸を介して移動体を拘束するので、移動体がいずれの位置にあっても確実にその位置を規定することができる。 In the present invention, since the feed driving device is provided with the clamp mechanism for the moving body, the positional accuracy of the moving body can be improved. Therefore, when the feed drive device with a clamping function according to the present invention is used for feed drive of the turret head in a machine tool, the position accuracy of the tool can be increased, so that highly accurate machining can be performed. Further, in configuring the clamp mechanism, a clamp shaft configured to extend in the feed direction of the moving body and a collet that can be switched between a clamped state and an unclamped state are used. Do not occupy. Moreover, since the clamp mechanism restrains the moving body via a clamp shaft extending in the feed direction of the moving body, the position of the moving body can be reliably defined regardless of the position.
図面を参照して、本発明を適用したクランプ機能付き送り駆動装置、およびそれを備えたNC工作機械の一例を説明する。 With reference to the drawings, an example of a feed drive device with a clamping function to which the present invention is applied and an NC machine tool including the same will be described.
(全体構成)
図1は、本発明を適用したNC工作機械の要部構成を示す概略構成図である。図2は、本発明を適用したクランプ機能付き送り駆動装置の構成を示す断面図である。
(overall structure)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main configuration of an NC machine tool to which the present invention is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a feed driving device with a clamping function to which the present invention is applied.
図1において、本形態のNC工作機械1は、先端部でワーク(図示せず)を保持するスピンドル2と、このスピンドル2に保持されたワークを加工する複数のツール(図示せず)を保持するタレットヘッド3とを有している。タレットヘッド3に対しては、タレットヘッド3をスピンドル軸線L2と直交するX軸方向と、X軸方向およびスピンドル軸線L2の双方と直交するY軸方向と、スピンドル軸線L2と平行なZ軸方向とに移動させるタレット送り駆動装置4が構成されている。
In FIG. 1, an NC machine tool 1 according to the present embodiment holds a
タレット送り駆動装置4は、ベース5、Z方向スライド6、X方向スライド7、およびY方向スライド8を備えており、Y方向スライド8にタレットヘッド3などが搭載されている。
The turret feed driving device 4 includes a
ベース5とZ方向スライド6との間には、ベース5の上面に形成されたガイドレール31を備えたスライド機構、および駆動モータ32によって駆動されるボールスクリュ機構を備えたZ方向送り駆動装置30が構成されており、このZ方向送り駆動装置30は、Z方向スライド6をZ方向に向けて直線送り駆動することにより、タレットヘッド3のZ方向へ直線送り駆動を行う。
Between the
Z方向スライド6とX方向スライド7との間には、Z方向スライド6の上面に形成されたガイドレール41を備えたスライド機構、および駆動モータ42によって駆動されるボールスクリュ機構を備えたX方向送り駆動装置40が構成されており、このX方向送り駆動装置40は、X方向スライド7をX方向に向けて直線送り駆動することにより、タレットヘッド3のX方向への直線送り駆動を行う。
Between the Z-
図1および図2に示すように、X方向スライド7とY方向スライド8との間には、X方向スライド7から上方に延びたプレート部分70のガイドレール51を利用したスライド機構、および駆動モータ52によって駆動されるボールスクリュ機構53を備えたY方向送り駆動装置50が構成されており、このY方向送り駆動装置50は、Y方向スライド8をY方向に向けて直線送り駆動することにより、タレットヘッド3のY方向への直線送り駆動を行う。
As shown in FIGS. 1 and 2, a slide mechanism using a
すなわち、Y方向送り駆動装置50において、Y方向スライド8には、略矩形の開口80が形成されており、この開口80を貫通するように、プレート部分70およびボールスクリュ機構53のスクリュシャフト54が配置されている。また、Y方向スライド8から開口80内への突出部分81には、スクリュシャフト54に係合するスクリュナット55が固定されている。このため、駆動モータ52によってスクリュシャフト54が軸線回りに回転すると、スクリュナット55がスクリュシャフト54に沿って移動し、Y方向スライド8のY方向への直線送り駆動が行われる。
That is, in the Y-direction
(クランプ機能付き送り駆動装置の構成)
図1および図2に示すように、本形態のNC工作機械1において、Y方向送り駆動装置50は、Y方向スライド8をY方向における所定位置にクランプするクランプ機構60を備えたクランプ機能付き送り駆動装置として構成されている。すなわち、Y方向スライド8(移動体)には、開口50内に向けて突き出た一対の上側フランジ部85によって、2本のクランプ軸61の上端部がそれぞれ保持されているとともに、Y方向スライド8の下側フランジ86によって2本のクランプ軸61の下端部がそれぞれ保持されている。また、X方向スライド7(固定体)のプレート部分70において、ガイドレール51が形成されている側とは反対側の面には、2本のクランプ軸61が上下方向に貫通する支持部75が形成されており、この支持部75には、2本のクランプ軸61をそれぞれ囲むように円筒状のキャップ62(シリンダ)がボルト63により固定されている。
(Configuration of feed drive with clamp function)
As shown in FIGS. 1 and 2, in the NC machine tool 1 of the present embodiment, the Y-direction
クランプ軸61とキャップ62とによって区画された環状空間内には、クランプ軸61を囲むようにコレット64がクランプ軸61の軸線方向に移動可能にX方向スライド7の支持部75に保持されている、また、環状空間内において、コレット64と隣接する位置には円筒状のピストン65が配置されている。ここで、ピストン65のフランジ部分の下面側と、キャップ62の下端側および支持部75の上面側との間には、コレット63を押し方向(上方向)に駆動する空気や油が供給される第1の流体室66が構成されている一方、ピストン65のフランジ部分の上面側と、キャップ62の段部との間には、コレット63を引き方向(下方向)に駆動する空気や油が供給される第2の流体室67が構成されている。従って、第1の流体室66に流体を供給するとピストン65が上方し、ピストン65によって上方に押されたコレット64は、クランプ軸61をクランプする状態となる。これに対して、第2の流体室67に流体を供給するとピストン65が下降し、ピストン65によって下方に押されたコレット64は、クランプ軸61をアンクランプする状態に戻る。
In an annular space defined by the
(本形態の主な効果)
このように構成したNC工作機械1では、予め入力されたデータに基づいて、タレット送り駆動装置4がタレットヘッド3を所定の位置に移動させて、所定のツールでスピンドル2に保持されたワークを加工する。その際、Y方向送り駆動装置50においてタレットヘッド3を送り駆動するときには、第2の流体室67に流体を供給してコレット62をアンクランプ状態にしてタレットヘッド3の移動を可能にし、タレットヘッド3が所定の位置に到達したときには、送り駆動を停止させると同時に第1の流体室66に流体を供給してコレット62をクランプ状態にしてタレットヘッド3を固定する。従って、ボールスクリュ機構のスクリュシャフト54とスクリュナット55との間のバックラッシなどがあっても、加工中、ツールに位置ずれが発生することがない。それ故、加工精度を飛躍的に向上することができる。
(Main effects of this form)
In the NC machine tool 1 configured as described above, the turret feed driving device 4 moves the
また、クランプ機構60を構成するにあたって、Y方向スライド8の送り方向に延びるように構成されたクランプ軸61と、このクランプ軸61をクランプした状態およびアンクランプの状態に切り換えられるコレット62を用いたため、クランプ機構60は大きなスペースを占有しない。また、クランプ機構60は、Y方向スライド8の送り方向に延びるように構成されたクランプ軸61を介してY方向スライド8を拘束するため、Y方向スライド8がいずれの位置にあっても確実にその位置を規定することができる。
Further, in configuring the
1 NC工作機械
2 スピンドル
3 タレットヘッド
4 タレット送り駆動装置
5 ベース
6 Z方向スライド
7 X方向スライド(固定体)
8 Y方向スライド(移動体)
31、41、51 ガイドレール
32、42、52 駆動モータ
30 Z方向送り駆動装置
40 X方向送り駆動装置
50 Y方向送り駆動装置
53 ボールスクリュ機構
54 スクリュシャフト
55 スクリュナット
60 クランプ機構
61 クランプ軸
62 キャップ(シリンダ)
64 コレット
65 ピストン
66 第1の流体室
67 第2の流体室
L2 スピンドル軸線
1
8 Y-direction slide (moving body)
31, 41, 51
64
Claims (4)
前記固定体に対して前記移動体を上下方向に直線的に案内するスライド機構と、
前記固定体および前記移動体のうちの一方側部材において上下方向に延びるように構成されたクランプ軸、および他方側部材に保持されて前記クランプ軸をクランプ状態とアンクランプ状態とに切り換えられるコレットを備え、前記コレットのクランプ方向およびアンクランプ方向の駆動が空気圧あるいは油圧で行なわれるクランプ機構と
を有することを特徴とするクランプ機能付き送り駆動装置。 A ball screw mechanism that linearly feeds and drives the movable body with respect to the fixed body;
A slide mechanism for linearly guiding the movable body in the vertical direction with respect to the fixed body;
A clamp shaft configured to extend in the vertical direction on one side member of the fixed body and the movable body, and a collet held by the other side member to switch the clamp shaft between a clamped state and an unclamped state. And a clamping mechanism in which driving of the collet in the clamping direction and unclamping direction is performed by air pressure or hydraulic pressure .
前記クランプ軸が2本設けられ、
当該2本のクランプ軸の各々に前記コレットが設けられていることを特徴とするクランプ機能付き送り駆動装置。 In claim 1,
Two clamp shafts are provided,
A feed driving device with a clamp function , wherein the collet is provided on each of the two clamp shafts .
ワークを保持するためのスピンドルと、
前記ワークを加工するためのツールを保持するタレットヘッドと、
前記スピンドルに対してスピンドル軸線と直交するX軸方向に前記タレットヘッドを直線送り駆動するX方向送り駆動装置と、
前記X軸方向および前記スピンドル軸線の双方と直交して上下方向に延在するY軸の方向に前記タレットヘッドを直線送り駆動するY方向送り駆動装置と、
前記スピンドル軸線と平行なZ軸方向に前記タレットヘッドを直線送り駆動するZ方向送り駆動装置とを有し、
前記X方向送り駆動装置、前記Y方向送り駆動装置、およびZ方向送り駆動装置のうちの少なくともY方向送り駆動装置に前記クランプ機能付き送り駆動装置が用いられていることを特徴とする工作機械。 In claim 3,
A spindle for holding the workpiece;
A turret head holding a tool for processing the workpiece;
An X-direction feed drive device that linearly feeds the turret head in the X-axis direction perpendicular to the spindle axis with respect to the spindle;
A Y-direction feed driving device that linearly feeds the turret head in a Y-axis direction extending in the vertical direction perpendicular to both the X-axis direction and the spindle axis;
A Z-direction feed driving device that linearly feeds the turret head in the Z-axis direction parallel to the spindle axis,
A machine tool, wherein the feed driving device with a clamp function is used in at least the Y-direction feed driving device among the X-direction feeding drive device, the Y-direction feeding drive device, and the Z-direction feeding drive device.
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