JP5005501B2 - Precision roll lathe - Google Patents

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Description

本発明は、精密ロール旋盤に係り、特に、レンズシートなどの光学製品を押出成形するロール金型の加工に用いられる精密ロール旋盤に関する。   The present invention relates to a precision roll lathe, and more particularly to a precision roll lathe used for processing a roll die for extruding an optical product such as a lens sheet.

ロールを加工する工作機械にはロール旋盤がある。ロール旋盤は、ダイヤモンドバイトなどを取り付けた刃物台を往復台に設置した旋盤である。主軸台でロールを回転させ、往復台を前後方向(X軸)に送りながら周方向の溝を加工するのが基本的な使い方である。ロールに軸方向の溝を加工する場合は、主軸台(C軸)でロールを割り出しながら、往復台を左右方向(Z軸)に送ることにより、軸方向の溝を創生することができる。   A machine tool for processing a roll includes a roll lathe. A roll lathe is a lathe in which a tool post equipped with a diamond tool is installed on a carriage. The basic usage is to process the circumferential groove while rotating the roll on the headstock and feeding the carriage back and forth (X axis). When machining the axial groove on the roll, the axial groove can be created by feeding the carriage to the left-right direction (Z-axis) while indexing the roll on the headstock (C-axis).

近年、機械制御技術の進歩によって、ロール旋盤による超精密加工が実現されている。最近では、光学レンズの成形に用いる金型の加工がロール旋盤で実施されるようになってきている。このような超精密加工を実現するロール旋盤として、出願人は、特許文献1乃至5に挙げる精密ロール旋盤を提案している。   In recent years, with the advance of machine control technology, ultra-precision machining with a roll lathe has been realized. Recently, a mold used for molding an optical lens has been processed on a roll lathe. As a roll lathe for realizing such ultra-precision machining, the applicant has proposed a precision roll lathe described in Patent Documents 1 to 5.

この精密ロール旋盤は、刃物旋回台に通常の刃物台とフライカッタスピンドル装置とを設置しているので、両者を使い分けることにより、ロールを連続回転させて縦溝(周方向の溝)を切削できるのはもちろん、フライカッタによりロールを割り出しながら横溝(軸方向の溝)についても高精度の加工を行うことができる。   This precision roll lathe is equipped with a normal turret and a fly cutter spindle device on the tool swivel, so by using both properly, the roll can be continuously rotated to cut vertical grooves (grooves in the circumferential direction). Of course, it is possible to perform highly accurate processing on the lateral groove (groove in the axial direction) while indexing the roll with a fly cutter.

この精密ロール旋盤によれば、液晶パネルのバックライトに使用されるレンチキュラーレンズシート、クロスレンチキュラーレンズシート、プリズムシートなどの押出成形に用いる超精密のロール金型の加工を実現することができる。
特願2006−130066号 特願2006−135560号 特願2006−156388号 特願2006−165144号 特願2006−166404号
According to this precision roll lathe, it is possible to realize processing of an ultra-precision roll mold used for extrusion molding of a lenticular lens sheet, a cross lenticular lens sheet, a prism sheet and the like used for a backlight of a liquid crystal panel.
Japanese Patent Application No. 2006-130066 Japanese Patent Application No. 2006-135560 Japanese Patent Application No. 2006-156388 Japanese Patent Application No. 2006-165144 Japanese Patent Application No. 2006-166404

この種のロール旋盤によるロール金型の超精密加工では、1本のロールについて加工を終了するまでに長時間を要するという問題がある。最近では、液晶パネルの大型化の進展に伴い、ロールも大型になっており、例えば、長さ2メートルものレンズシート用ロール金型を加工することもある。   In this type of roll lathe, ultra-precision machining of a roll mold has a problem that it takes a long time to complete the machining of one roll. Recently, as the size of liquid crystal panels has increased, the rolls have become larger. For example, a lens sheet roll mold having a length of 2 meters is sometimes processed.

1本の溝を加工すること自体は、時間がかかるものではない。上記のロールの場合、軸方向に1本の横溝を加工するのに1分程度かかる。しかし、レンズシート用のロール金型の場合は、その溝一つ一つが微細なため、全体では膨大な数の溝を加工しなければならない点に大きな特徴がある。ロール全体では、横溝を仮に3万本とすると、1本のロールにすべての横溝を中断なく加工して30000分、つまり500時間、3週間かかることになる。   Processing a single groove itself does not take time. In the case of the roll described above, it takes about 1 minute to process one lateral groove in the axial direction. However, in the case of a roll mold for a lens sheet, since each of the grooves is fine, there is a great feature in that an enormous number of grooves must be processed as a whole. In the entire roll, if the number of lateral grooves is 30,000, it takes 30000 minutes, that is, 500 hours, 3 weeks, after processing all the lateral grooves in one roll without interruption.

このような課題に対して、本出願人はバイトを高速でロールの長手方向に直線移動させるためのエアスライド装置をロール旋盤の刃物台に取り付けて利用することを検討している。   In order to deal with such problems, the present applicant is considering using an air slide device for linearly moving the cutting tool in the longitudinal direction of the roll at a high speed by attaching it to the tool post of the roll lathe.

このエアスライド装置をロールの精密加工に使用する場合、高速で往復運動するエアスライダにエアや電力をどのように供給するかが問題になる。従来のように、運動に追従して撓むケーブルチェーンで供給すると、ケーブルチェーンが変形するときに振動が生じ、その振動が加工精度を低下させるという問題がある。   When this air slide device is used for precision machining of a roll, how to supply air or electric power to an air slider that reciprocates at high speed becomes a problem. If the cable chain that is bent following the movement is supplied as in the prior art, vibration is generated when the cable chain is deformed, and this vibration causes a problem that the machining accuracy is lowered.

また、エアスライダが、動き出し、あるいは停止する瞬間、方向を変える瞬間に、慣性力が働いて振動が発生するので、そのときに振動が加工精度を大きく低下させるということも解決すべき課題として浮上している。   In addition, the moment when the air slider starts to move or stops, or when the direction changes, the inertial force acts and vibration is generated. At that time, the fact that the vibration greatly reduces the machining accuracy has emerged as a problem to be solved. is doing.

そこで、本発明の目的は、エアスライド装置を刃物台に設置して、ロールの超精密加工を行うときに、エアスライド装置に生じる振動を可及的に抑制し、超精密加工範囲が著しく広くなるロール加工をより高精度にするために支援する様々な機能を付加した精密ロール旋盤を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to suppress the vibration generated in the air slide device as much as possible when the air slide device is installed on the tool post and perform the ultra-precision machining of the roll, and the ultra-precision machining range is remarkably wide. The purpose of this invention is to provide a precision roll lathe to which various functions are added to support the roll processing with higher accuracy.

前記の目的を達成するために、本発明に係る精密ロール旋盤は、ベッドと、前記ベッド上に設置され、ワークであるロールの一端をチャックで保持しながら該ロールに回転を与える主軸を有する主軸台と、前記主軸台に対向して前記ベッド上に配置され、前記ロールの一端を回転自在に支持する心押台と、前記ロールの長手方向を移動可能に前記ベッド上に設置されたサドルと、ロールの長手方向と直角の方向に移動可能に前記サドル上に設置されたテーブルと、前記テーブル上に設置され、前記ロールの長手方向と平行に延びるガイドレールと、前記ガイドレール上を浮揚状態で走行し、ダイヤモンドバイトを保持するエアスライダと、前記エアスライダを駆動するリニアモータと、を備えたエアスライド装置と、前記エアスライド装置の前記エアスライダと同期して同方向に移動する移動テーブルと、前記移動テーブルに支持された切子吸引部と、前記切子吸引部を経由して前記エアスライドにエア、冷却水、電力を供給するケーブル束を備える切子吸引装置と、を具備することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a precision roll lathe according to the present invention includes a bed and a spindle that is installed on the bed and has a spindle that rotates the roll while holding one end of the roll as a workpiece with a chuck. A table, a tailstock arranged on the bed opposite to the headstock, and rotatably supporting one end of the roll; and a saddle installed on the bed so as to be movable in the longitudinal direction of the roll A table installed on the saddle so as to be movable in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the roll, a guide rail installed on the table and extending parallel to the longitudinal direction of the roll, and a floating state on the guide rail The air slide device includes: an air slider that travels at a position that holds the diamond tool; and a linear motor that drives the air slider; and A moving table that moves in the same direction in synchronization with the air slider, a face suction part supported by the moving table, and a cable that supplies air, cooling water, and electric power to the air slide via the face suction part And a facet suction device including a bundle.

本発明によれば、エアスライド装置を刃物台に設置して、ロールの超精密加工を行うときに、エアスライド装置に生じる振動を可及的に抑制し、超精密加工範囲が著しく広くなるロール加工をより高精度にするために支援する様々な機能を付加することができる。   According to the present invention, when an air slide device is installed on a tool post and ultra-precise machining of a roll is performed, vibration that occurs in the air slide device is suppressed as much as possible, and the ultra-precision machining range is significantly widened. Various functions can be added to assist in making the machining more accurate.

以下、本発明による精密ロール旋盤の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態による精密ロール旋盤を正面から表した斜視図であり、図2は、ロールを設置していない状態で、図1とは反対側から表した斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of a precision roll lathe according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a precision roll lathe according to an embodiment of the present invention from the front, and FIG. 2 is a perspective view showing from the opposite side to FIG. 1 in a state where no roll is installed. .

図1および図2において、参照番号10は、ベッドを示す。このベッド10の上には、主軸台12、心押台14、往復台16が配置されている。ワークはロール形状のロールWであり、主軸台12と心押台14とで回転自在に支持されている。
主軸台12は、ベッド10の長手方向の一端部に配置されている。この主軸台12は、本体部17と、主軸18と、この主軸18の先端に取り付けられたチャック19と、主軸18を駆動するサーボモータ20を含む。主軸18は本体部17に内蔵されている図示しない油静圧軸受により支持されている。チャック19は、ロールWの軸を把持し、主軸18の回転をロールWに伝達する。
1 and 2, reference numeral 10 indicates a bed. On the bed 10, a spindle stock 12, a tailstock 14, and a carriage 16 are arranged. The workpiece is a roll-shaped roll W, and is rotatably supported by the headstock 12 and the tailstock 14.
The headstock 12 is disposed at one end of the bed 10 in the longitudinal direction. The headstock 12 includes a main body portion 17, a main shaft 18, a chuck 19 attached to the tip of the main shaft 18, and a servo motor 20 that drives the main shaft 18. The main shaft 18 is supported by a hydrostatic bearing (not shown) built in the main body portion 17. The chuck 19 grips the shaft of the roll W and transmits the rotation of the main shaft 18 to the roll W.

この主軸台12では、主軸18を駆動するサーボモータ20は、主軸18を直接駆動するビルトイン型のサーボモータとして構成されている。主軸18の回転量は、エンコーダにより検出される。このエンコーダの検出信号をフィードバックして主軸18の位置制御および速度制御を行うことにより、主軸台12にはロールWの円周方向の割出しを行う割出し軸(C軸)としての機能と、主軸18を一定の回転数(数百回転まで)で連続回転させる機能が付加されている。   In the head stock 12, the servo motor 20 that drives the main shaft 18 is configured as a built-in servo motor that directly drives the main shaft 18. The amount of rotation of the main shaft 18 is detected by an encoder. By feeding back the detection signal of this encoder and performing position control and speed control of the spindle 18, the spindle stock 12 has a function as an indexing axis (C axis) for indexing the roll W in the circumferential direction, A function of continuously rotating the main shaft 18 at a constant rotation speed (up to several hundred rotations) is added.

次に、図1、図2において、心押台14は、主軸台12に対向してベッド10上に配置されている。ベッド10の上面には図示しない案内面が設けられ、心押台14は移動可能に設置されている。心押台14は、従来一般の心押軸の代わりに主軸24を備えており、この主軸24に取り付けたチャック25でロールWの軸を回転自在に支持する。このような心押台14は、基本的な構成は主軸台12と同様のものである。   Next, in FIGS. 1 and 2, the tailstock 14 is arranged on the bed 10 so as to face the headstock 12. A guide surface (not shown) is provided on the upper surface of the bed 10, and the tailstock 14 is movably installed. The tailstock 14 includes a main shaft 24 instead of a conventional general tailstock shaft, and a shaft of the roll W is rotatably supported by a chuck 25 attached to the main shaft 24. The basic structure of the tailstock 14 is the same as that of the headstock 12.

次に、往復台16について説明する。
往復台16は、ロールWの軸方向に移動可能にベッド10上に設置されているサドル26を含む。このサドル26の上には、ロールWの軸方向と直角な方向に移動可能にテーブル28が設置されている。
Next, the carriage 16 will be described.
The carriage 16 includes a saddle 26 installed on the bed 10 so as to be movable in the axial direction of the roll W. A table 28 is installed on the saddle 26 so as to be movable in a direction perpendicular to the axial direction of the roll W.

本実施形態の精密ロール旋盤では、サドル26を送る軸がZ1軸で、サドル26上でテーブル28を送る軸がX軸である。そして、この精密ロール旋盤では、X軸、Z1軸の他、主軸台12にはC軸、テーブル28に設けられた刃物旋回台30にはB軸および、以下に詳細に説明するように、Z2軸、W軸が設けられている。   In the precision roll lathe of the present embodiment, the axis for feeding the saddle 26 is the Z1 axis, and the axis for feeding the table 28 on the saddle 26 is the X axis. In this precision roll lathe, in addition to the X axis and the Z1 axis, the spindle base 12 has a C axis, the cutter swivel 30 provided on the table 28 has a B axis, and Z2 as described in detail below. An axis and a W axis are provided.

刃物旋回台30の上には、刃物台32が取り付けられている。この実施形態の場合、刃物台32には、通常のバイト31が取り付けられる他、エアスライド装置40がアタッチメントとして着脱できるようになっている。   A tool rest 32 is attached on the tool turntable 30. In the case of this embodiment, a normal cutting tool 31 is attached to the tool post 32, and the air slide device 40 can be attached and detached as an attachment.

刃物台32には、周方向に所定の間隔でバイト31が配列されている。この実施形態では、バイト31が4本、刃物台32を60度毎旋回させて割り出すことができるようになっている。バイト31には、超精密加工の場合にはダイヤモンドバイトが使用される。   Bits 31 are arranged on the tool post 32 at predetermined intervals in the circumferential direction. In this embodiment, four cutting tools 31 and the tool post 32 can be indexed by turning every 60 degrees. As the cutting tool 31, a diamond cutting tool is used in the case of ultra-precision machining.

本実施形態による精密ロール旋盤では、刃物台32には、次のようなエアスライド装置40が設置されている。
図3は、エアスライド装置40の本体を示す斜視図である。このエアスライド装置40は、ダイヤモンドバイトを高速でロールWの長手方向に直線移動させ、軸方向に溝を高効率で加工するために、アタッチメントとして刃物台32に取り付けられるものである。
In the precision roll lathe according to this embodiment, the following air slide device 40 is installed on the tool post 32.
FIG. 3 is a perspective view showing the main body of the air slide device 40. The air slide device 40 is attached to the tool post 32 as an attachment in order to linearly move the diamond tool at a high speed in the longitudinal direction of the roll W and to process the groove in the axial direction with high efficiency.

この実施形態によるエアスライド装置40は、エアスライダ41をリニアモータにより駆動してガイドレール42に沿って浮揚状態で高速で走行させる装置で、エアスライダ41には、ダイヤモンドバイト50が微細加工ユニット44を介して取り付けられている。エアスライダ41は、ケース45の内部で走行し、ダイヤモンドバイト50は、ケース45に形成されたスリット48から突出し、この状態で移動する。このようにエアスライド装置40は、長尺な箱状のケース45に収納されてあらかじめユニット化されており、ケース45ごと刃物台32に取り付けたり、取り外すことができるようになっている。なお、刃物台32にエアスライド装置40を設置していないときは、普通の刃物台32としてバイト31で加工できるようになっている。   The air slide device 40 according to this embodiment is a device that drives an air slider 41 by a linear motor and travels along a guide rail 42 at high speed in a floating state. Is attached through. The air slider 41 travels inside the case 45, and the diamond tool 50 protrudes from a slit 48 formed in the case 45 and moves in this state. Thus, the air slide device 40 is housed in a long box-like case 45 and unitized in advance, and can be attached to or removed from the tool post 32 together with the case 45. When the air slide device 40 is not installed on the tool post 32, it can be processed with the cutting tool 31 as an ordinary tool post 32.

次に、図4は、エアスライド装置40のケース45に収まっていない状態でのエアスライダ41およびガイドレール42を示す図である。
ガイドレール42は、ロールWと平行になるように位置決めされるもので、大型の長いロールWの加工にも対応できるように、大型のロール旋盤では2〜3メートル前後の長さのものが用いられる。もちろん、短いロールに対応できるように短いレールであってもよい。ガイドレール42は、水平部42aと垂直部42bとがT字に交差するT字断面をもつレールである。この場合、エアスライダ41は、水平部42aを両側から抱き込むように嵌合している。また、ガイドレール42の水平部42aの上面では、中央にリニアモータの固定子を構成する磁石46がレール長手方向に配列されている。
Next, FIG. 4 is a view showing the air slider 41 and the guide rail 42 in a state where they are not housed in the case 45 of the air slide device 40.
The guide rail 42 is positioned so as to be parallel to the roll W, and a large roll lathe having a length of about 2 to 3 meters is used so that the large roll lathe can be processed. It is done. Of course, it may be a short rail so that it can accommodate short rolls. The guide rail 42 is a rail having a T-shaped cross section in which the horizontal portion 42a and the vertical portion 42b intersect the T-shape. In this case, the air slider 41 is fitted so as to embrace the horizontal portion 42a from both sides. In addition, on the upper surface of the horizontal portion 42a of the guide rail 42, magnets 46 constituting the stator of the linear motor are arranged at the center in the rail longitudinal direction.

図5に示すように、ガイドレール42では、水平部42aの上下面および側面にエアスライダ41の滑動面43a、43b、43cが形成されている。エアスライダ41からは活動面43a、43b、43cに向けてエアが噴出されることで、エアスライダ41は滑動面43a、43b、43cからごくわずかに浮き上がるようになっている。リニアモータの可動子48は、磁石46と対向するように、エアスライダ41の下部に冷却ブロック47を介して担持されている。冷却ブロック47には、冷却水が供給されるようになっており、可動子48の過熱を抑制している。このようなリニアモータは、エアスライダ41を移動させ、その位置、速度制御をするZ2軸の駆動機構を構成している。   As shown in FIG. 5, in the guide rail 42, sliding surfaces 43a, 43b, and 43c of the air slider 41 are formed on the upper and lower surfaces and side surfaces of the horizontal portion 42a. Air is ejected from the air slider 41 toward the active surfaces 43a, 43b, and 43c, so that the air slider 41 is slightly lifted from the sliding surfaces 43a, 43b, and 43c. The linear motor movable element 48 is supported by a lower part of the air slider 41 via a cooling block 47 so as to face the magnet 46. Cooling water is supplied to the cooling block 47 to suppress overheating of the mover 48. Such a linear motor constitutes a Z2 axis drive mechanism that moves the air slider 41 and controls its position and speed.

図5に示すように、エアスライダ41において、ロールWに向き合う方の側面下部には、微細加工ユニット44を介してバイトホルダ49が取り付けられている。このバイトホルダ49にはダイヤモンドバイト50が装着されている。   As shown in FIG. 5, in the air slider 41, a bite holder 49 is attached to the lower part of the side surface facing the roll W via a fine processing unit 44. A diamond tool 50 is mounted on the tool holder 49.

微細加工ユニット44は、ピエゾ素子に電圧を印加したときの微小な変形を利用して、ダイヤモンドバイト50の刃先の位置を切込方向に微小変位させる装置である。この場合、ダイヤモンドバイト50の刃先は、ロールWの中心線を含むX−Z平面上にあり、X軸で移動させロールWに刃先を接触するかしないかのおおまかな位置に位置決めしておいてから、微細加工ユニット44で所要の電圧を印加してピエゾ素子を膨張させ、ダイヤモンドバイト50の切込量を設定することができるようになる。   The microfabrication unit 44 is a device that minutely displaces the position of the cutting edge of the diamond cutting tool 50 in the cutting direction by utilizing minute deformation when a voltage is applied to the piezo element. In this case, the cutting edge of the diamond cutting tool 50 is on the XZ plane including the center line of the roll W, and is moved at the X axis and positioned at an approximate position whether or not the cutting edge contacts the roll W. Therefore, a required voltage is applied by the microfabrication unit 44 to expand the piezo element, and the cutting amount of the diamond cutting tool 50 can be set.

以上のようなエアスライド装置40は、構成要素一式がケース45に収容されて刃物台32に取り付けて用いられるが、次のように脚部と受け台で両端部を支える構造になっている。   The air slide device 40 as described above has a structure in which a set of components is housed in a case 45 and attached to the tool post 32, and has both ends supported by legs and a cradle as follows.

図1並びに図6において、ケース45の両端部に近い位置には、脚部51が取り付けられている。この脚部51の下端にはエアパッド52a、52bが取り付けられている。このエアパッド52a、52bは、多孔質材料から形成されており、微細な孔を通じて真空引きを行い、エアパッド52a、52bをベッド上に配置した受け台54に固定できるようになっている。また、エアスライド装置40を刃物台32とともにX軸方向に移動させるときには、エアパッド52a、52bからエアを噴き出すことにより、わずかに受け台54の表面から浮かせることができるようになっている。   In FIG. 1 and FIG. 6, legs 51 are attached at positions close to both ends of the case 45. Air pads 52 a and 52 b are attached to the lower ends of the leg portions 51. The air pads 52a and 52b are formed of a porous material, and are evacuated through fine holes so that the air pads 52a and 52b can be fixed to a cradle 54 disposed on a bed. Further, when the air slide device 40 is moved in the X-axis direction together with the tool post 32, the air can be slightly floated from the surface of the cradle 54 by ejecting air from the air pads 52a and 52b.

次に、図1、2において、参照番号60は、切子吸引装置を示す。この切子吸引装置60は、エアスライド装置40のZ2軸と同期するW軸を制御軸をもっている。   Next, in FIGS. 1 and 2, reference numeral 60 indicates a face suction device. The face suction device 60 has a W axis that is synchronized with the Z2 axis of the air slide device 40 as a control axis.

図6において、切子吸引装置60は、移動テーブル61と、支持アーム62を含む。移動テーブル61は、ベッド上をエアスライダ41の移動方向と平行に移動する。この場合、移動テーブル61の駆動機構としては、ボールねじが採用されており、その制御軸をW軸としている。   In FIG. 6, the facet suction device 60 includes a moving table 61 and a support arm 62. The moving table 61 moves on the bed in parallel with the moving direction of the air slider 41. In this case, a ball screw is employed as the drive mechanism of the moving table 61, and its control axis is the W axis.

移動テーブル61には、支持アーム62が固定され、この支持アーム62はロールWの方に突き出るように延びている。この支持アーム62によって、吸引パイプ63が支持されている。吸引パイプ63には、支持アーム62の先端から直角に下方に曲がった部分に継手64が取り付けられ、この継手64を介して吸引ノズル65が接続されている。吸引ノズル65の先端部は、ダイヤモンドバイト50の近くに位置するようになっている。   A support arm 62 is fixed to the moving table 61, and the support arm 62 extends so as to protrude toward the roll W. The suction pipe 63 is supported by the support arm 62. A joint 64 is attached to the suction pipe 63 at a portion bent downward at a right angle from the tip of the support arm 62, and a suction nozzle 65 is connected through the joint 64. The tip of the suction nozzle 65 is positioned near the diamond tool 50.

吸引パイプ63の末端は、端末接続部66に接続されている。この端末接続部66は、図1に示すように、移動テーブル61の移動に追従して撓むケーブルチェーン68と接続されている。このケーブルチェーン68には、移動テーブル61並びにエアスライド装置40にそれぞれ電力を供給するケーブルや、冷却水を供給する冷却水配管や、エアスライド装置40にエアを供給するエア配管、冷却水配管の他、吸引パイプ63を真空引きする真空引き配管が含まれている。
この実施形態によれば、エアスライド装置40のエアスライダ41にエア、冷却水、電力を供給するケーブル、配管からなり可撓性のあるケーブル束70は、吸引パイプ63に沿って取り付けられ、ケーブル束70の端末はエアスライダ41に接続されている。
The end of the suction pipe 63 is connected to the terminal connection portion 66. As shown in FIG. 1, the terminal connecting portion 66 is connected to a cable chain 68 that bends following the movement of the moving table 61. The cable chain 68 includes cables for supplying power to the moving table 61 and the air slide device 40, cooling water piping for supplying cooling water, air piping for supplying air to the air sliding device 40, and cooling water piping. In addition, a vacuum pipe for vacuuming the suction pipe 63 is included.
According to this embodiment, the flexible cable bundle 70 composed of a cable and piping for supplying air, cooling water and electric power to the air slider 41 of the air slide device 40 is attached along the suction pipe 63. The end of the bundle 70 is connected to the air slider 41.

次に、図6において、参照番号80は、NC装置を示す。このNC装置80は、X軸、Z1軸、Z2軸、B軸、C軸、W軸を数値制御する。
サドル26の移動を制御するZ1軸、エアスライド装置40を制御するZ2軸、切子吸引装置60を制御するW軸に関しては、上位コントローラ82によって、次のような制御機能が付加されている。
Next, in FIG. 6, reference numeral 80 indicates an NC apparatus. The NC device 80 numerically controls the X axis, Z1 axis, Z2 axis, B axis, C axis, and W axis.
The following control functions are added by the host controller 82 for the Z1 axis for controlling the movement of the saddle 26, the Z2 axis for controlling the air slide device 40, and the W axis for controlling the face suction device 60.

まず、上位コントローラ82では、W軸制御部83と、Z2軸制御部84を同期して動作させる同期制御部86がソフトウェアで制御することにより、上位コントローラ82の一部として構成されている。   First, the host controller 82 is configured as a part of the host controller 82 by controlling the W axis controller 83 and the synchronous controller 86 that operates the Z2 axis controller 84 in synchronization with each other by software.

また、Z1軸と、Z2軸に関して、エアスライド装置40のエアスライダ41が始動、停止、方向転換するときにサドル26をエアスライダ41の移動方向と逆方向に移動させて、エアスライダ41に生じる慣性力を相殺する慣性力補正部87が上位コントローラ82の一部として構成され、そのようにZ1軸制御部85、Z2軸制御部84が制御されるようになっている。
本実施形態による精密ロール旋盤は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
本実施形態による精密ロール旋盤では、刃物台32にエアスライド装置40を取り付けてロールWを加工する使用態様と、エアスライド装置40を取り付けない状態で通常のロール旋盤としてロールを加工する使用態様とがあるが、まず、前者のエアスライド装置40を取り付けた場合のロール軸方向の溝加工について説明する。
この超精密本加工としては、例えば、ロールWの全面に亘って微細な溝を軸方向に加工する例を挙げて説明する。この場合、エアスライダ41を高速で移動させてロールWに微細な溝を1本ずつ加工する。そして、1本の溝の加工が終了すると、C軸で割り出してからエアスライダ41を移動させて次の溝をロールWに加工する。これを繰り返して、ロールW全体に溝を加工する。
Further, with respect to the Z1 axis and the Z2 axis, the saddle 26 is moved in the direction opposite to the moving direction of the air slider 41 when the air slider 41 of the air slide device 40 starts, stops, and changes its direction, and is generated in the air slider 41. An inertial force correction unit 87 that cancels out the inertial force is configured as a part of the host controller 82, and the Z1 axis control unit 85 and the Z2 axis control unit 84 are controlled as such.
The precision roll lathe according to the present embodiment is configured as described above. Next, its operation and effect will be described.
In the precision roll lathe according to the present embodiment, a usage mode in which the air slide device 40 is attached to the tool post 32 and the roll W is processed, and a usage mode in which the roll is processed as a normal roll lathe without the air slide device 40 being attached, First, the groove processing in the roll axis direction when the former air slide device 40 is attached will be described.
As the ultra-precision main processing, for example, an example in which a fine groove is processed in the axial direction over the entire surface of the roll W will be described. In this case, the air slider 41 is moved at a high speed to process minute grooves one by one in the roll W. When the processing of one groove is completed, the air slider 41 is moved after indexing with the C axis, and the next groove is processed into the roll W. By repeating this, a groove is processed in the entire roll W.

ロールW全体にわたって微細な溝を軸方向に加工する場合、加工範囲が広くなる上に、溝の本数が膨大な数になる。   When fine grooves are machined in the axial direction over the entire roll W, the machining range is widened and the number of grooves is enormous.

そこで、本実施形態による精密ロール旋盤によれば、次のようにして加工の効率化を図っている。   Therefore, according to the precision roll lathe according to the present embodiment, the processing efficiency is improved as follows.

第1に、刃物台32の載った往復台16を送るZ1軸とともに、Z2軸を構成するエアスライド装置40を併設することにより、エアスライド装置40の高速性を十二分に活用できるようにしている。すなわち、Z2軸を構成するエアスライド装置40は、ダイヤモンドバイト50を有するエアスライダ41を高速で走行させながら溝を加工できるため、従来のロール旋盤のように、刃物台32の載った往復台16を送って溝を加工する場合と較べると、送り速度に格段の違いが生じる。   First, by providing an air slide device 40 that constitutes the Z2 axis together with the Z1 axis that sends the carriage 16 on which the tool rest 32 is placed, the high speed of the air slide device 40 can be fully utilized. ing. That is, since the air slide device 40 constituting the Z2 axis can process the groove while the air slider 41 having the diamond cutting tool 50 travels at a high speed, the carriage 16 on which the tool post 32 is mounted is provided like a conventional roll lathe. Compared with the case where the groove is processed by feeding the wire, the feeding speed is remarkably different.

実際、従来のロール旋盤での往復台は、速いものでも15m/分程度であるのに対して、エアスライド装置40ではエアスライダ41を3倍の45m/分の送り速度で走行させることが可能である。
また、エアスライド装置40では、単純に高速になるだけにとどまるものではなく、エアスライダ41に浮遊させたまま直進運動を与えるので、運動の真直度が高く、また、摩擦がなく、位置および速度の制御を高精度に行える利点がある。
In fact, the speed of the carriage in a conventional roll lathe is about 15 m / min even if it is fast, but the air slide device 40 can run the air slider 41 at a triple feed rate of 45 m / min. It is.
In addition, the air slide device 40 is not limited to simply a high speed, and the air slide device 41 is linearly moved while being suspended, so that the straightness of the movement is high, there is no friction, and the position and speed are high. There is an advantage that can be controlled with high accuracy.

このようなエアスライド装置40では、エアスライダ41を高速に移動させるためには、加工の間にリニアモータに給電し、エアスライダ41にエア、冷却水を供給し続ける必要がある。   In such an air slide device 40, in order to move the air slider 41 at a high speed, it is necessary to supply power to the linear motor during processing and to continue supplying air and cooling water to the air slider 41.

この点、本実施形態では、エアスライド装置40に電力を供給するケーブル、冷却水配管、エア配管がケーブル束70として、切子の吸引パイプ36に沿ってはわせて、エアスライダ41に接続している。そして、その上で、切子吸引装置60のW軸は、エアスライド装置40のZ2軸と同期するようになっている。このため、エアスライダ41の動きに追従して、切子吸引装置60の吸引ノズル65が移動し、加工によって発生する切子は吸引されて除去され、切子がエアスライダ41のガイドレールに付着するような不都合を防止できる。   In this respect, in this embodiment, a cable for supplying power to the air slide device 40, a cooling water pipe, and an air pipe are connected to the air slider 41 as a cable bundle 70 along the suction pipe 36 of the facet. Yes. Then, the W axis of the face suction device 60 is synchronized with the Z2 axis of the air slide device 40. For this reason, the suction nozzle 65 of the face suction device 60 moves following the movement of the air slider 41, the face generated by the processing is sucked and removed, and the face sticks to the guide rail of the air slider 41. Inconvenience can be prevented.

さらに、それだけにとどまらず、ケーブル束70もエアスライダ41に合わせて移動することになるので、エアスライダ41に追従して撓むケーブルチェーンを接続する必要がなくなる。このため、加工中のエアスライダ41には、ケーブルの撓みによって生じる振動とは無縁であるため、エアスライド装置40本来の利点である運動真直性、高速性を加工に最大限活用することができる。   Furthermore, since the cable bundle 70 moves not only in accordance with the air slider 41, it is not necessary to connect a cable chain that bends following the air slider 41. For this reason, since the air slider 41 being processed is free from vibration caused by the bending of the cable, the motion straightness and high speed, which are inherent advantages of the air slide device 40, can be utilized to the maximum. .

また、エアスライド装置40に生じ得る振動に関しては、他にもエアスライダ41が始動、停止したり、方向転換をするときの慣性力に起因して振動が発生することがある。これに対しては、Z1軸と、Z2軸に関して、エアスライダ41に生じる慣性力を相殺する機能を付加し、サドル26をエアスライダ41の移動方向と逆方向に移動させることにより、慣性力をキャンセルして振動の発生を抑制している。   Further, regarding vibration that may occur in the air slide device 40, vibration may occur due to inertial force when the air slider 41 starts, stops, or changes direction. For this, a function for canceling the inertial force generated in the air slider 41 with respect to the Z1 axis and the Z2 axis is added, and the inertial force is reduced by moving the saddle 26 in the direction opposite to the moving direction of the air slider 41. Cancels to suppress vibration.

例えば、エアスライダ41が始動する場合、そのときの加速度×質量に比例する慣性力の反力が刃物台32に作用することになる。そのままであると、この反力が振動の原因になる。   For example, when the air slider 41 is started, a reaction force of inertia force proportional to the acceleration × mass at that time acts on the tool post 32. If left as it is, this reaction force causes vibration.

そこで、エアスライダ41に生じる慣性力と同じ大きさで、方向の相反する慣性力をサドル26に発生させてこれをキャンセルする。つまり、エアスライダ41についての加速度×質量と、往復台16全体についての加速度×質量とが等しくなような加速度で反対方向にサドル26を動かせば、両者で慣性力は相殺することになる。   Therefore, inertial forces having the same magnitude as the inertial force generated in the air slider 41 and having opposite directions are generated in the saddle 26 and canceled. That is, if the saddle 26 is moved in the opposite direction at an acceleration such that the acceleration × mass of the air slider 41 and the acceleration × mass of the entire carriage 16 are equal, the inertial force cancels out in both directions.

このようにして、慣性力をキャンセルするようにサドル26は動作するので、エアスライド装置40本来の利点である運動真直性、高速性を加工に最大限活用することができる。   In this way, the saddle 26 operates so as to cancel the inertial force, so that the motion straightness and high speed, which are the original advantages of the air slide device 40, can be utilized to the maximum.

以上、本発明に係る精密ロール旋盤について、エアスライド装置を取り付けることより、Z2軸を付加する実施形態を挙げて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、当初から固定的にZ2軸を構成するようにしてもよい。   As described above, the precision roll lathe according to the present invention has been described with reference to the embodiment in which the Z2 axis is added by attaching the air slide device, but the present invention is not limited to this embodiment, and from the beginning. You may make it comprise Z2 axis | shaft fixedly.

本発明の一実施形態による精密ロール旋盤を正面から表した斜視図である。It is the perspective view which represented the precision roll lathe by one Embodiment of this invention from the front. 本発明の一実施形態による精密ロール旋盤を背面から表した斜視図である。It is the perspective view which represented the precision roll lathe by one Embodiment of this invention from the back surface. 本発明の一実施形態による精密ロール旋盤で用いられるエアスライド装置の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the air slide apparatus used with the precision roll lathe by one Embodiment of this invention. 図3のエアスライド装置のエアスライダとガイドレールを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the air slider and guide rail of the air slide apparatus of FIG. エアスライダの側面を示す図。The figure which shows the side surface of an air slider. エアスライド装置の取り付けられた刃物台の側面図。The side view of the tool post with which the air slide apparatus was attached.

符号の説明Explanation of symbols

10 ベッド
12 主軸台
14 心押台
16 往復台
26 サドル
28 テーブル
31 バイト
32 刃物台
40 エアスライド装置
41 エアスライダ
42 ガイドレール
44 微細加工ユニット
45 ケース
46 磁石
48 可動子
49 バイトホルダ
50 ダイヤモンドバイト
52a、52b エアパッド
54 受け台
60 切子吸引装置
10 bed 12 spindle stock 14 tailstock 16 carriage 26 saddle 28 table 31 tool 32 tool post 40 air slide device 41 air slider 42 guide rail 44 microfabrication unit 45 case 46 magnet 48 mover 49 tool holder 50 diamond tool 52a, 52b air pad 54 cradle 60 face suction device

Claims (5)

ベッドと、
前記ベッド上に設置され、ワークであるロールの一端をチャックで保持しながら該ロールに回転を与える主軸を有する主軸台と、
前記主軸台に対向して前記ベッド上に配置され、前記ロールの一端を回転自在に支持する心押台と、
前記ロールの長手方向を移動可能に前記ベッド上に設置されたサドルと、
ロールの長手方向と直角の方向に移動可能に前記サドル上に設置されたテーブルと、
前記テーブル上に設置され、前記ロールの長手方向と平行に延びるガイドレールと、前記ガイドレール上を浮揚状態で走行し、ダイヤモンドバイトを保持するエアスライダと、前記エアスライダを駆動するリニアモータと、を備えたエアスライド装置と、
前記エアスライド装置の前記エアスライダと同期して同方向に移動する移動テーブルと、前記移動テーブルに支持された切子吸引部と、前記切子吸引部を経由して前記エアスライドにエア、冷却水、電力を供給するケーブル束を備える切子吸引装置と、
を具備したことを特徴とする精密ロール旋盤。
Bed and
A headstock having a spindle installed on the bed and providing rotation to the roll while holding one end of the roll as a workpiece;
A tailstock arranged on the bed facing the headstock and rotatably supporting one end of the roll;
A saddle installed on the bed movably in the longitudinal direction of the roll;
A table installed on the saddle movably in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the roll;
A guide rail installed on the table and extending in parallel with the longitudinal direction of the roll; an air slider that floats on the guide rail and holds a diamond tool; and a linear motor that drives the air slider; An air slide device comprising:
A moving table that moves in the same direction in synchronization with the air slider of the air slide device, a face suction unit supported by the move table, air, cooling water to the air slide via the face suction part, A face suction device comprising a bundle of cables for supplying power;
A precision roll lathe characterized by comprising:
前記テーブルには、複数本のバイトが固定された刃物台を有する旋回台が設置され、前記刃物台に、前記エアスライド装置が配置されたことを特徴とする請求項1に記載の精密ロール旋盤。   2. The precision roll lathe according to claim 1, wherein the table is provided with a swivel having a tool rest to which a plurality of cutting tools are fixed, and the air slide device is disposed on the tool rest. . 前記テーブル上で前記旋回台をロールの長手方向と直角に移動し、前記エアスライド装置を加工位置に位置決めする軸をX軸、前記サドルをロールの長手方向に移動する軸をZ1軸、前記エアスライダを前記リニアモータで移動する軸をZ2軸とし、前記切子吸引装置の移動テーブルを移動する軸をW軸、としたことを特徴とする請求項1に記載の精密ロール旋盤。   On the table, the swivel base is moved at right angles to the longitudinal direction of the roll, the axis for positioning the air slide device at the processing position is the X axis, the axis for moving the saddle in the longitudinal direction of the roll is the Z1 axis, and the air 2. The precision roll lathe according to claim 1, wherein an axis for moving the slider with the linear motor is a Z2 axis, and an axis for moving a moving table of the facet suction device is a W axis. 前記エアスライド装置のエアスライダが始動、停止、方向転換するときに前記サドルを前記エアスライダの移動方向と逆方向に移動させて前記エアスライダに生じる慣性力を相殺するため、前記Z1軸とZ2軸を連係して制御する慣性力補正手段を備えることを特徴とする請求項に記載の精密ロール旋盤。 When the air slider of the air slide device starts, stops, and changes direction, the saddle is moved in a direction opposite to the moving direction of the air slider to cancel the inertial force generated in the air slider. 4. The precision roll lathe according to claim 3 , further comprising inertial force correction means for controlling the shafts in association with each other. エアスライド装置は、前記刃物台に着脱可能に取り付けられるアタッチメントとして構成されたことを特徴とする請求項2に記載の精密ロール旋盤。   The precision roll lathe according to claim 2, wherein the air slide device is configured as an attachment that is detachably attached to the tool post.
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