JP4521009B2 - ワークテーブル移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークが取り付けられるワークテーブルの下部に、リニアモータを構成する可動子が設けられるとともに、基台の上部には、前記可動子に対向して前記リニアモータを構成する固定子が設けられ、前記ワークテーブルを前記基台に対して移動させるワークテーブル移動装置に関する。

例えば、ワークに対して、切削乃至研削加工を行う工作機械では、前記ワークが取り付けられるテーブル（以下、ワークテーブルともいう）を、基台（ベース）に対し送り装置、例えば、リニアモータを介して移動させる構成が採用されている。

例えば、特許文献１に開示されているリニアモータを用いた送り装置が、図４に示されている。この送り装置は、ベース１、移動体２及び４つのリニアモータ３を備えている。ベース１は、左右両側に側面梁１ａを有するとともに、前記側面梁１ａの中央部に中央梁１ｂを有している。

各リニアモータ３を構成する可動子（コイルを含む）３ａは、移動体２の可動子取付部材２ａの両側に取り付けられている。一方、各リニアモータ３を構成する固定子（永久磁石を含む）３ｂは、側面梁１ａの内面及び中央梁１ｂの両面に取り付けられている。各側面梁１ａ上には、ガイドブロック４が取り付けられるとともに、移動体２は、前記ガイドブロック４に案内される第１摺動部材５及び第２摺動部材６を有している。

ガイドブロック４と第１摺動部材５及び第２摺動部材６とに、移動体２を静圧案内面によって支持する構成が採用されている。具体的には、第１摺動部材５には、ガイドブロック４の案内面４ａ、４ｂに対向する側面に、図示しないポケットが形成されている。同様に、第２摺動部材６には、ガイドブロック４の案内面４ｃに対向する側面に、図示しないポケットが形成されている。各ポケットには、圧油を供給するための圧油供給手段が連通している。

図５には、特許文献２に開示されている砥石台１００が示されている。砥石台１００は、固定ベース１０２に対しリニアモータ１０４を介して移動自在な本体部１０６を備えている。固定ベース１０２には、幅方向両端に一対の水平ガイド板１０８が設けられるとともに、前記水平ガイド板１０８間には直線ガイド板１１０が配置されている。

本体部１０６には、水平ガイド板１０８の上面、下面及び直線ガイド板１１０の側面に対向する案内面に、それぞれ静圧ポケット１１２ａ、１１２ｂ及び１１２ｃが形成されている。リニアモータ１０４は、本体部１０６に配置される電磁コイルユニット１１４と、直線ガイド板１１０に設けられる永久磁石板ユニット１１６とを備えている。

特開平９−１９８４４号公報（図１） 特開２００１−１９８８１５号公報（図２）

ところで、上記の特許文献１では、例えば、移動体２が鋼材で形成されていると、４つのリニアモータ３の固定子３ｂを構成する永久磁石により、前記移動体２の中央側が下方に吸引される。しかも、移動体２には、前記移動体２の自重や該移動体２に取り付けられるワーク（図示しない）の自重が作用している。

このため、移動体２は、その幅方向（移動方向に交差する方向）両端部が支持されているガイドブロック４を支点にして、幅方向中央部側に下方に向かう撓みが発生するおそれがある（図４中、二点鎖線参照）。

これにより、ガイドブロック４に第１摺動部材５や第２摺動部材６が接触し、前記移動体２が移動する際に接触部位にかじり等が惹起し易く、前記移動体２を円滑に移動させることができないという問題がある。その際、移動体２には、図示しないワークが取り付けられており、このワークに対する研削加工や切削加工等が高精度に遂行されないという問題がある。

一方、上記の特許文献２では、本体部１０６は、永久磁石板ユニット１１６の吸引力及び自重によって撓み易い。このため、特許文献１と同様に、水平ガイド板１０８に本体部１０６の案内面が接触するおそれがあり、接触部位にかじり等が惹起して、前記本体部１０６を円滑に移動させることができないという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、ワークテーブルの撓みを良好に阻止し、前記ワークテーブルを基台に対して円滑に移動させることができ、ワークに対して高精度な作業を確実に遂行することが可能なワークテーブル移動装置を提供することを目的とする。

本発明は、ワークが取り付けられるワークテーブルの下部に、リニアモータを構成する可動子が設けられるとともに、基台の上部には、前記可動子に対向して前記リニアモータを構成する固定子が設けられ、前記ワークテーブルを前記基台に対して移動させるワークテーブル移動装置に関するものである。

このワークテーブル移動装置は、ワークテーブルの移動方向に交差する幅方向両端部側に構成される第１静圧案内機構と、リニアモータと前記第１静圧案内機構との間に位置して前記ワークテーブルの下部側に構成される第２静圧案内機構とを備えている。

また、ワークテーブル移動装置は、幅方向両端部側下部に、前記幅方向中央部側下部に設けられるリニアモータを挟んで基台側に膨出する肉厚部を有するとともに、前記肉厚部には、第２静圧案内機構が構成されることが好ましい。

本発明では、ワークテーブルには、リニアモータを構成するマグネットの吸引力及び各部材の重力が作用するため、前記ワークテーブルは、第１静圧案内機構を支点にして中央部が下方に撓み易い。その際、ワークテーブルの下部側は、第１静圧案内機構とリニアモータとの間で第２静圧案内機構により保持されている。

このため、ワークテーブルの下部には、第１静圧案内機構を支点にして上方に向かうモーメント力が発生する。従って、ワークテーブルは、中央部が下方に撓むことをモーメント力により良好に阻止することができ、第１静圧案内機構における流体封入溝の間隙が減少することがない。これにより、かじり等が惹起することを阻止し、ワークテーブを基台に対して円滑に移動させることができ、ワークに対して高精度な作業を確実に遂行することが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係るワークテーブル移動装置１０を組み込む研削機１２の概略斜視説明図であり、図２は、前記ワークテーブル移動装置１０の要部斜視説明図である。

研削機１２は、基台１４を備え、この基台１４上には、ワークテーブル移動装置１０を構成するリニアモータ１６を介してワークテーブル１８が矢印Ｘ方向に移動可能に装着される。ワークテーブル１８上には、ワークスピンドル２０とワーク保持機構２２とが対向して配置される。ワークスピンドル２０の先端には、チャック２４が設けられており、このチャック２４とワーク保持機構２２とにより、ワーク、例えば、カムシャフト２６の両端部が回転自在に支持される。

基台１４の端部には、テーブル２８が設けられるとともに、このテーブル２８上には、砥石台３０が配設される。砥石台３０には、円盤状の砥石３２が回転自在に取り付けられている。

基台１４上には、ワークテーブル１８の移動方向に交差する矢印Ｙ方向（幅方向）両端部側に、支持部材３４ａ、３４ｂが設けられ、前記支持部材３４ａ、３４ｂに第１静圧案内機構３６が構成される。第１静圧案内機構３６は、支持部材３４ａ、３４ｂ上に固定され、矢印Ｘ方向に延在するブロック部材３８ａ、３８ｂを備える。

ワークテーブル１８は、図３に示すように、ブロック部材３８ａ、３８ｂの案内面４０ａ、４０ｂ及び４０ｃに対向する側面４２ａ、４２ｂ及び４２ｃにポケット４３ａ、４３ｂ及び４３ｃを設ける。このポケット４３ａ、４３ｂ及び４３ｃは、矢印Ｘ方向に複数設けられるとともに、図示しない圧油供給手段に連通している。

ワークテーブル１８の下部には、幅方向両端側にリニアモータ１６を挟んで基台１４側に膨出する肉厚部４４ａ、４４ｂが設けられるとともに、前記肉厚部４４ａ、４４ｂには、第２静圧案内機構４６が構成される。第２静圧案内機構４６は、上記の第１静圧案内機構３６と同様に、基台１４上に固定されて矢印Ｘ方向に長尺なブロック部材４８ａ、４８ｂを備える。肉厚部４４ａ、４４ｂは、ブロック部材４８ａ、４８ｂの上面である案内面５０に対向する底面５２に、ポケット５３が複数形成される。ポケット５３は、図示しない圧油供給手段に連通している。

リニアモータ１６は、基台１４上に矢印Ｘ方向に沿って配置される固定子５４と、ワークテーブル１８の下部に肉厚部４４ａ、４４ｂ間に対応して固定される可動子５６とを備える。固定子５４は、プレート状の磁石を有する一方、可動子５６は、コイルを有している。

このように構成される研削機１２の動作について、本実施形態に係るワークテーブル移動装置１０との関連で以下に説明する。

先ず、ワークスピンドル２０のチャック２４とワーク保持機構２２とに、カムシャフト２６の両端が保持された後、前記ワークスピンドル２０を介して前記カムシャフト２６が回転される。

一方、砥石台３０では、砥石３２が所定の方向に回転駆動される。そして、砥石３２に対してカムシャフト２６を近接及び離間させることにより、このカムシャフト２６のカムプロフィールに沿って、前記カムシャフト２６の研削が行われる。

その際、ワークテーブル１８では、図３に示すように、第１静圧案内機構３６及び第２静圧案内機構４６を構成する各ポケット４３ａ〜４３ｃ及び５３に圧油が供給されている。このため、ワークテーブル１８は、ブロック部材３８ａ、３８ｂ、４８ａ及び４８ｂに対して静圧支持される。

この状態で、図示しない制御装置によりリニアモータ１６を構成する可動子５６内のコイルが励磁されると、前記可動子５６に対向する固定子（磁石）５４との間に推力が発生する。この推力により、ワークテーブル１８が矢印Ｘ方向に移動する。

この場合、ワークテーブル１８は、例えば鋼材で形成されており、このワークテーブル１８には、磁石を備える固定子５４の吸引力が下方向に作用している。しかも、ワークテーブル１８には、前記ワークテーブル１８自体の自重や前記ワークテーブル１８上に装着されているワークスピンドル２０、ワーク保持機構２２及びカムシャフト２６等の自重による重力が作用している。

このため、図３に示すように、ワークテーブル１８は、第１静圧案内機構３６を構成するブロック部材３８ａ、３８ｂを支点にして中央部が下方に撓み易い（矢印Ｆ１参照）。

ここで、本実施形態では、ワークテーブル１８の下部側が、第１静圧案内機構３６とリニアモータ１６との間で第２静圧案内機構４６により保持されている。従って、ワークテーブル１８の下部には、第１静圧案内機構３６を構成するブロック部材３８ａ、３８ｂを支点にして上方に向かうモーメント力（図３中、矢印Ｆ２参照）が発生している。

これにより、ワークテーブル１８は、中央部が下方に撓むことをモーメント力により良好に阻止することができ、第１静圧案内機構３６における流体封入溝の間隙が減少することはない。すなわち、ブロック部材３８ａ、３８ｂの案内面４０ａ、４０ｂ及び４０ｃとワークテーブル１８の側面４２ａ、４２ｂ及び４２ｃとの間に所望の間隙が形成されており、これらに片当たりが惹起することがない。

このため、第１静圧案内機構３６にかじり等が発生することを阻止し、ワークテーブル１８を基台１４に対して矢印Ｘ方向に円滑に移動させることができる。これにより、カムシャフト２６の位置決め精度が向上し、前記カムシャフト２６に対して高精度な研削作業を確実に遂行することが可能になるという効果が得られる。

なお、本実施形態では、ワークとしてカムシャフト２６を用い、このカムシャフト２６に砥石３２を介して研削加工を行う研削機１２を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、種々のワークに切削加工等の種々の加工を施す作業機に用いることができる。

本発明の実施形態に係るワークテーブル移動装置を組み込む研削機の概略斜視説明図である。 前記ワークテーブル移動装置の要部斜視説明図である。 前記ワークテーブル移動装置の動作説明図である。 特許文献１の送り装置の説明図である。 特許文献２の案内機構の説明図である。

符号の説明

１０…ワークテーブル移動装置 １２…研削機
１４…基台 １６…リニアモータ
１８…ワークテーブル ２６…カムシャフト
３０…砥石台 ３２…砥石
３４ａ、３４ｂ…支持部材 ３６、４６…静圧案内機構
３８ａ、３８ｂ、４８ａ、４８ｂ…ブロック部材
４３ａ〜４３ｃ、５３…ポケット ４４ａ、４４ｂ…肉厚部
５４…固定子 ５６…可動子

Claims (2)

1. ワークが取り付けられるワークテーブルの下部に、リニアモータを構成する可動子が設けられるとともに、基台の上部には、前記可動子に対向して前記リニアモータを構成する固定子が設けられ、前記ワークテーブルを前記基台に対して移動させるワークテーブル移動装置であって、
   前記ワークテーブルの移動方向に交差する幅方向両端部側に構成される第１静圧案内機構と、
   前記リニアモータと前記第１静圧案内機構との間に位置して前記ワークテーブルの下部側に構成される第２静圧案内機構と、
   を備えることを特徴とするワークテーブル移動装置。
2. 請求項１記載のワークテーブル移動装置において、前記ワークテーブルは、前記幅方向両端部側下部に、幅方向中央部側下部に設けられる前記リニアモータを挟んで前記基台側に膨出する肉厚部を有するとともに、
   前記肉厚部には、前記第２静圧案内機構が構成されることを特徴とするワークテーブル移動装置。

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