JP4824859B2 - 工作機械のテ−ブル送り装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削装置、切削装置、フライス盤、ブレ−ナ、マニシングセンタ−等の工作機械装置において、リニアモ−タの駆動によりガイドレ−ル上を直線状に往復移動可能なテ−ブル送り装置に関する。
本発明のテ−ブル送り装置は、テ−ブルの移動速度を速くしてもテ−ブル浮上が抑えられ、寸法精度の良好な機械加工ワ−クを得ることができる。
【０００２】
【従来の技術】
金属工作機械装置として、例えば、砥石によりテ−ブル上に設けられたワ−クを研削する研削盤は知られている（特開昭５５−８３５６７号、同５９−５９３４９号、同６１−１７３８５１号、特開平４−１３５５２号、特許第２９７０７２５号）。
図３と図４に平面研削盤の１例を示す。これら図において、１は平面研削装置、２はワ−ク、３は砥石、４は水平方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能なテ−ブル、５は作業台部、６は電磁チャック、７は前後方向（Ｚ軸方向）に往復移動可能なサドル、８は操作盤、８ｂは砥石上下切り込み手動パルス発生器ボタン、９はコラム、１０は砥石軸頭、１１は砥石軸、１２は砥石３を垂直方向（Ｙ軸方向）に移動する昇降機構、１３はモ−タ−、１４は螺合体、１５はネジ軸、１６は軸受、１７は安全保護カバ−、１８は研削液供給ノズル、１９はベッド、２０はタンク、２１はフィルタ−、２２はポンプ、２３は砥石軸モ−タ−である。
【０００３】
テ−ブル４は、例えば図５に示すようにベッド１９上に設けられた１対の案内面を滑べるサドル７に設けられたＶ字型軌道部により位置決めされ、テ−ブル４は図６に示すようにその係合部（スライダ）４１，４１により前記案内面（ガイドレ−ル）に摺動自在に支えられる。ベッド１９のオイルタンク２０内の潤滑油は、ポンプ２２により分配器２４、油留まり２５を経て案内面３１に供給される。
前記Ｖ字型軌道部の案内面３１、３１にはテ−ブル４を滑らかに移動させるために、案内面の処処に設けた潤滑油供給ノズル５１より潤滑油が供給され、１〜５μｍの薄い油膜厚が形成される。
【０００４】
図３に示す研削装置においては、テ−ブルは油圧シリンダにより移動されるが、近時、テ−ブルの移動速度を速くすることが求められ、テ−ブルの往復摺動にリニアモ−タを利用することが提案され、かつ、実用化されている（特開平１−３１３４７５号、同８−１９２３２６号、同９−２８０７４号、同１１−２６６５７７号、同１１−２６２８３２号、特開２０００−１９８０４０号）。
図７にリニアモ−タを駆動して案内面上でテ−ブルを移動させる機構を示す（特開平１１−２６２８３２号）。
図７において、テ−ブル４は複数のボルト４２，４２によって固定された部材４３を有し、この部材の両側面には鉛直面上で平行に対向配置された２つの移動体側面４３ａ、４３ｂが形成され、これらの移動体側面のそれぞれには可動子（例えば、コイル）４4、４４'が支持されている。サドル７は部材４３を収容する一面開口の凹部７ａを有し、サドル７の上面にはテ−ブル４を案内する案内面（ガイドレ−ル）３１が形成され、この案内面３１は、サドル７の前縁に形成されたＶ字型軌道部４６と後縁に形成されたＶ字型軌道部４６'を有する。
【０００５】
前記凹部７ａの両内面側には移動体側面４３ａ、４３ｂと対向する支持体側面４３’ａ、４３’ｂが形成され、これらの支持体側面４３’ａ、４３’ｂには固定子（例えば永久磁石）４７，４７'が固定されている。ここで、可動子４４と固定子４７および可動子４４'と固定子４７'は２組のリニアモ−タ４５，４５'を形成する。
この２組のリニアモ−タ４５，４５'は、可動子４４，４４'と固定子４７、４７'との間に発生する吸引力がテ−ブル４の相反する方向に作用する向きに配置されている。
４８，４９は摺動部材で、サドルの内側面とこれら摺動部材間の隙間Ｓ２、Ｓ２は、可動子４４と固定子４７との隙間Ｓ１ａ、Ｓ１ｂよりも狭い幅に設けられている。
【０００６】
リニアモ−タ４５，４５'を稼動することによりテ−ブル４をＸ軸方向に駆動させることができる。リニアモ−タ駆動テ−ブルはパ−ソナルコンピュ−タからのパルス指令によって制御されており、最高速度、平均加減速度、加減速カ−ブを自由に変えることができる。
この可動子４４，４４'と固定子４７，４７'は、いずれが永久磁石または電磁磁石であってもコイルであってもよい（特開平８−１９２３２６号、同１１−２６６５７７号、特開２０００−２１７３７９号）。
【０００７】
図８に示す研削装置１では、サドル７がＺ方向に往復自在にフレ−ムに支持され、テ−ブル４がサドル７上を左右方向（Ｘ軸方向）に、コラム９により砥石頭が上下方向（Ｙ軸方向）に移動自在に設けられている。
この平面研削盤では、テ−ブル４上のチャックにワ−ク２を固定し、サドル７を移動させてＺ軸方向の位置を決め、テ−ブル４をＸ軸方向に往復移動させる過程で砥石頭の回転している砥石をワ−クに接触させ、砥石頭をＹ軸方向に送りをかけてワ−クを研削する。
リニアモ−タ−駆動テ−ブルはパ−ソナルコンピュ−タからのパルス指令によって制御されており、最高速度、平均加減速度、加減速カ−ブを自由に変えることができる。
【０００８】
リニアモ−タ駆動のテ−ブル４の加減速は０．５Ｇ〜３．５Ｇ、最高速度は１００ｍ／分である。テ−ブル速度を大きくして切り込み深さを小さくするスピ−ドストロ−ク研削において、テ−ブル単位当りの往復回数は研削能率に大きく影響する。リニアモ−タ駆動のテ−ブル４の往復速度は、作業面のテ−ブルの移動長さ（ストロ−ク）に依存し、例えば、幅が２００ｍｍであるとき、長さが５０ｍｍのときは２８０回／分、長さが１００ｍｍのときは２２０回／分、長さが１５０ｍｍのときは１９０回／分である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
テ−ブルの加減速を高くしていくと、テ−ブル４が浮上し、テ−ブルの揺れが大きくなっていく。例えば、テ−ブルストロ−ク１５０ｍｍ、サ−ボモ−タの時定数３４ｍｓのとき、テ−ブル速度を変化させていくと、テ−ブルの浮き上がり高さ（μｍ）と、テ−ブルの高さ方向振幅幅は表１のようになる。
【表１】

【００１０】
特に、テ−ブルの速度が５０ｍ／分を越えるとテ−ブルの浮上、上下振幅が大きい。よって、テ−ブルの速度を上げることが困難となり、ワ−クの加工生産性が抑えられる。
本発明は、リニアモ−タ駆動テ−ブル移動時のテ−ブル浮上を抑えることによりテ−ブルの移動速度を向上させ、しいてはワ−クの加工生産性を向上させることができる工作機械のテ−ブル送り装置の提供にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、断面凹状の側壁（７ａ，７ｂ）を有する金属製のベッド（１９）に設けられた一対のガイドレ−ル（３１，３１）上を一対のスライダ（４１，４１）を介して線形移動可能に支持されたテ−ブル（４）の送り装置であって、
前記テ−ブル（４）の下面中央部には垂下した突起部（４３）が固定して設けられ、この突起部（４３）は前記ベッド（１９）の凹部に垂下し、前記ベッド（１９）の凹部側壁と平行な前記突起部の両側壁面（４３ａ，４３ｂ）には一次側部材（４４，４４）が設けられ、前記ベッド（１９）の凹部内側壁面の両面（（４３’ａ，４３ｂ’）には通路を有する取付板（４７ａ，４７ａ）を介して二次側部材（４７，４７）が設けられ、この２組の一対の一次側部材（４４，４４）と二次側部材（４７，４７）とでリニアモ−タを構成し、該リニアモ−タの稼動でテ−ブル（４）は線形移動可能であり、前記テ−ブル（４）の下面に垂下して設けられた突起部（４３）の底面には永久磁石（６８）が設けられており、この永久磁石（６８）下面と金属製のベッド（１９）表面の間には０．１〜５ｍｍの隙距離が設けられている工作機械（１）のテ−ブル送り装置であり、
前記一次側部材（４４，４４）が磁石、二次側部材（４７，４７）がコイルであり、前記ベッド（１９）の前記断面凹状の側壁にはコイル（４７，４７）より発生する熱を冷却する前記冷却媒体通路には管（４７ａ，４７ｂ）が接続され、前記断面凹状の側壁（７ａ，７ｂ）のガイドレ−ルのガイドレール（３１，３１）近傍位置には側壁（７ａ，７ｂ）面に冷却媒体を管（６２，６２）より供給する冷却媒体通路が設けられており、
前記永久磁石（６８）はスペ−サ（６７）を介して前記テ−ブル（４）の下面中央部より垂下した断面凸状の突起部（４３）底面に設けられ、この突起部（４３）の凸状部の上面にまでベッド（１９）の側壁面より水平方向に延びた停止板（１９ｂ，１９ｂ）によりテ−ブル（４）の上方への浮き上がりが制限される構造となっていることを特徴とする、工作機械のテ−ブル送り装置を提供するものである。
【００１２】
テ−ブルの下面に垂下して設けられた突起部の底面に存在する永久磁石が、ベッド表面を吸着しようと磁力が働くので、テ−ブル移動時のテ−ブルの浮き上がりが防止される。
この永久磁石下面と金属製のベッド表面間の０．１〜５ｍｍの隙距離は、テ−ブルの浮き上がりを防止するに適度な距離である。
【００１３】
本発明の請求項２は、上記工作機械のテ−ブル送り装置において、一次側部材に磁石を、二次側部剤にコイルを使用し、ベッドの前記断面凹状の側壁にはコイルより発生する熱を冷却する冷却媒体通路と、ガイドレ−ル冷却媒体通路が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
リニアモ−タの固定子にコイルを選択し、冷却媒体通路を有する取付板を介してこのコイルをベッドの側壁に設けたので、テ−ブル移動時にコイルより発生する熱が冷却される。
なお、可動子にコイルを選択すると、冷却媒体通路に接続する可撓性ホ−スがテ−ブルとともに往復移動するので、このホ−スが磨耗し、１年位で取り換えを要する。コイルを固定子とすると、冷却媒体通路に冷却媒体を供給する可撓性ホ−スまたは金属管がベッドに固定され、テ−ブルとは一緒に移動しないので、可撓性ホ−スまたは金属管の磨耗が少ない。
同様にコイルに接続される電気ケ−ブルもダンパ−内に収納し、ベッドに固定することができるので、電気ケ−ブルの磨耗が少ない。
さらに、ベッドの側壁にはガイドレ−ル冷却媒体通路が設けられているので、ガイドレ−ルの発熱が抑制される。
【００１５】
本発明の請求項３は、前記の工作機械のテ−ブル送り装置において、永久磁石はスペ−サを介してテ−ブルの下面中央部には垂下した断面凸状の突起部底面に設けられ、この突起部の凸状部の上面にまでベッドの側壁面より水平方向に延びた停止板によりテ−ブルの上方への浮き上がりが制限される構造となっていることを特徴とする。。
【００１６】
スペ−サの厚みを変えることにより、テ−ブルの加減速に応じたベッドの表面と凸状の突起部底面に設けた永久磁石との隙間距離を調整することができる。
テ−ブルの加減速が異常に速すぎるとき、テ−ブルが上方に浮き上がり過ぎ、装置外へテ−ブルが吹っ飛ぶのを停止板により防止する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を示す、リニアモ−タ駆動の工作機械テ−ブル送り装置の側面図、図２は、図１において、ストッパ−を取除いてテ−ブルとベッドの要部を示した部分側面図である。
【００１８】
本発明において、一次側（可動子側）部材と二次側（固定子側）部材は、コイル、磁石いずれであってもよいが、ここでは、最適例の一次側（可動子側）部材が磁石、二次側（固定子側）部材がコイルの例で説明する。
【００１９】
図１において、テ−ブル４はスライダ４１，４１を介してＶ字型ガイドレ−ル（案内面）３１，３１上をリニアモ−タにより往復線形移動可能な構造となっている。なお、図１において、左側のＶ字型ガイドレ−ルおよびスライダは板６４により隠蔽されている。
ガイドレ−ル３１，３１は、Ｖ−Ｖの組み合わせ、Ｖ−平の組み合わせ、平−平の組み合わせのいずれであってもよい。
ガイドレ−ル（案内面）３１，３１は、断面凹状の側壁を有するベッド７の側壁７ａ，７ｂの上面に設けられる。
板６４には、ダンパ−６３が設けられ、コイル４７への電線ケ−ブルを収納している。
【００２０】
前記テ−ブル４の下面中央部には前記ベッドの側壁凹部に垂下した突起部４３がボルト４３ａによりテ−ブル４に固定して設けられる。リニアモ−タは磁石４４，４４とコイル４７，４７とからなり、ベッドの凹部側壁と平行な前記突起部４３の両側壁面に磁石４４，４４が設けられ、ベッドの凹部内側壁面の両面にはコイル４７，４７が設けられる。この２組の一対の磁石とコイルでリニアモ−タを構成し、該リニアモ−タの稼動でテ−ブル４はガイドレ−ル３１，３１上を線形移動可能となっている。
【００２１】
前記断面凹状の側壁７ａ，７ｂには冷却媒体通路を有する取付板４７ａ，４７ａを介してコイル４７，４７が取り付けられており、冷却媒体通路には管４７ｂ，４７ｂが接続され、冷却媒体通路に冷却媒体を図示されていないポンプにより供給する。冷却媒体はコイル４７，４７より発生する熱を冷却する。
【００２２】
前記断面凹状の側壁７ａ，７ｂのガイドレ−ル３１，３１近傍には、ガイドレ−ル冷却媒体通路が設けられ、管６２により側壁７ａ，７ｂ面に冷却媒体を供給する。
これらコイル４７，４７に対面してベッドの凹部側壁と平行な前記突起部４３の両側壁面に磁石４４，４４がわずかな隙間をコイル間に設けて固定される。磁石は、永久磁石であっても、コイルを使用した電磁石であってもよい。
【００２３】
６１は、ベッド７中央部に固定されたストッパ−であり、リニアモ−タの何かしらの制御機構が故障した際、テ−ブルがオ−バ−ランして装置外へ飛び出すのを防止する。６４はドッグ（駒）で、６５はリミットスイッチである。
【００２４】
ストッパ−６１を取り除いた図２において、テ−ブル４の下面中央部に垂下して設けられた突起部４３は断面凸状を呈し、その底部にスペ−サ−６７を介して永久磁石６８が貼着されている。この永久磁石底面と、ベッドの表面１９ａとの距離は、０．１〜５ｍｍ、好ましくは、０．３〜１．０ｍｍである。
スペ−サ−６７の素材は、スチ−ル、樹脂、セラミック等が使用できる。
【００２５】
テ−ブルの下面中央部に垂下して設けられた突起部の凸状部の上面には、ベッド１９の側壁面より水平方向に延びたステンレス製停止板１９ｂ，１９ｂによりテ−ブル４の上方への浮き上がり量が制限される構造となっている。
停止板１９ｂ，１９ｂと突起部の凸状部の上面間の距離は、０．１〜１０ｍｍが好ましい。
【００２６】
【実施例】
実施例１
図１と図２に示すリニアモ−タを利用したテ−ブル送り装置を用い、テ−ブルストロ−ク幅１５０ｍｍ、サ−ボモ−タの時定数３４ｍｓ、突起部底面に設けた永久磁石６８とベッド表面１９ａとの隙間を１．０ｍｍとしたとき、テ−ブル速度を変化させていくと、テ−ブルの浮き上がり高さ（μｍ）と、テ−ブルの高さ方向振幅幅は表２のようになった。
【００２７】
【表２】

【００２８】
実施例２
実施例１において、テ−ブル速度５０ｍ／分の条件下において、突起部底面に設けた永久磁石６８とベッド表面１９ａとの隙間を表３のように変化させた移動装置を用いたとき、テ−ブルの浮き上がり高さ（μｍ）と、テ−ブルの高さ方向振幅幅は表３のようになった。
【００２９】
【表３】

【００３０】
以上、研削盤を用いて本発明を説明したが、本発明のテ−ブル送り装置は、旋盤、切削盤、マニシングセンタ等の工作機械のテ−ブル送り装置に利用できることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の工作機械のテ−ブル送り装置は、テ−ブル速度を速めてもテ−ブルの浮き高さ、振幅が抑えられ、寸法精度の良好な加工ワ−クが得られる。
また、コイルの焼損を防ぎ、長時間運転可能、あるいは高速に往復移動可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 工作機械のテ−ブル案内面の側面図である。
【図２】 図１において、ストッパ−を取除いてテ−ブルとベッドの要部を示した部分側面図である。
【図３】 平面研削盤の斜視図である（公知）。
【図４】 平面研削盤の側面図である（公知）。
【図５】 テ−ブルが移動するＶ字型軌道部を含む案内面を有するサドルの斜視図である。
【図６】 リニアモ−タ−により移動可能なテ−ブル移動機構を示す断面図である。
【図７】リニアモ−タ−により移動可能なテ−ブル移動機構を示す断面図である（公知）。
【図８】 別タイプの平面研削盤の斜視図である（公知）。
【符号の説明】
１ 平面研削装置
２ ワ−ク
３ 砥石
４，４’ テ−ブル
６ 電磁チャック
７ サドル
９ コラム
１０ 砥石軸頭
１９ ベッド
１９ａ ベッド表面
１９ｂ 停止板
３０ 支持体（スライダ）
３１ 案内面（ガイドレ−ル）
４１ 係合部
４４ 永久磁石
４５ リニアモ−タ
４６ Ｖ字型軌道部
４７ コイル
６７ スペ−サ−
６８ 永久磁石

Claims (1)

1. 断面凹状の側壁（７ａ，７ｂ）を有する金属製のベッド（１９）に設けられた一対のガイドレ−ル（３１，３１）上を一対のスライダ（４１，４１）を介して線形移動可能に支持されたテ−ブル（４）の送り装置であって、
   前記テ−ブル（４）の下面中央部には垂下した突起部（４３）が固定して設けられ、この突起部（４３）は前記ベッド（１９）の凹部に垂下し、前記ベッド（１９）の凹部側壁と平行な前記突起部の両側壁面（４３ａ，４３ｂ）には一次側部材（４４，４４）が設けられ、前記ベッド（１９）の凹部内側壁面の両面（（４３’ａ，４３ｂ’）には通路を有する取付板（４７ａ，４７ａ）を介して二次側部材（４７，４７）が設けられ、この２組の一対の一次側部材（４４，４４）と二次側部材（４７，４７）とでリニアモ−タを構成し、該リニアモ−タの稼動でテ−ブル（４）は線形移動可能であり、前記テ−ブル（４）の下面に垂下して設けられた突起部（４３）の底面には永久磁石（６８）が設けられており、この永久磁石（６８）下面と金属製のベッド（１９）表面の間には０．１〜５ｍｍの隙距離が設けられている工作機械（１）のテ−ブル送り装置であり、
   前記一次側部材（４４，４４）が磁石、二次側部材（４７，４７）がコイルであり、前記ベッド（１９）の前記断面凹状の側壁にはコイル（４７，４７）より発生する熱を冷却する前記冷却媒体通路には管（４７ａ，４７ｂ）が接続され、前記断面凹状の側壁（７ａ，７ｂ）のガイドレ−ルのガイドレール（３１，３１）近傍位置には側壁（７ａ，７ｂ）面に冷却媒体を管（６２，６２）より供給する冷却媒体通路が設けられており、
   前記永久磁石（６８）はスペ−サ（６７）を介して前記テ−ブル（４）の下面中央部より垂下した断面凸状の突起部（４３）底面に設けられ、この突起部（４３）の凸状部の上面にまでベッド（１９）の側壁面より水平方向に延びた停止板（１９ｂ，１９ｂ）によりテ−ブル（４）の上方への浮き上がりが制限される構造となっていることを特徴とする、工作機械のテ−ブル送り装置。

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