JPH03221337A - 工作機械の送り案内における予圧自動調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工作機械の送り案内、特に直線運動用転が
り軸受を用いた送り案内における予圧自動調整装置に関
する。

〔従来の技術］ 従来、工作機械等の案内面上における可動台の送り案内
に直線運動用転がり軸受が使用されている。

このような直線運動用転がり軸受を用いた送り案内にお
いては、可動台の高速化が可能であるが、転がり接触の
ため剛性が小さく、特に重切削の場合にはびびりが発生
し、切削精度が悪くなる。

上記した問題点を解決するために、例えば特開昭６３−
１６２１３３号公報に記載されているように、可動台の
早送り、切削送り等の送り速度に応じて直線運動用転が
り軸受の予圧を変化させる予圧可変機構を備えたものが
知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の公知のものは、切削送りにおいて、予め直線運動
用転がり軸受の予圧を高める構成であるため、切削送り
中には常に高い予圧状態に保持され、直線運動用転がり
軸受の摩耗を早める問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による案内レールと可動台との間に介在し可動
台を案内レールに対し走行自在に支承する直線運動用転
がり軸受を用いた工作機械の送り案内における予圧自動
調整装置は、印加電圧に応答して前記直線運動用転がり
軸受に印加電圧に応じた予圧を付与する予圧付与部材と
、工作機械の加工によるびびり振動を判別する判別手段
と、この判別手段からの信号により前記予圧付与部材に
対する印加電圧を制御する電圧制御装置とから構成され
ている。

〔作　　用〕

直線運動用転がり軸受により支承されている可動台は、
案内レールに案内されて駆動装置により円滑に走行する
。

工作機械における切削中にびびりが発生すると、びびり
振動は、判別手段によって判別され、その判別信号に応
じて予圧付与部材に印加する電圧が制御される。そして
、その印加電圧に応じて直線運動用転がり軸受に予圧が
付与される。

このように工作機械における加工中のびびり振動に応じ
て印加電圧を制御するので、直線運動用転がり軸受に対
してびびり状態に応じた必要最小限の予圧が付与され、
直線運動用転がり軸受の摩耗を少なくなる。

〔実　施　例〕

この発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図に示す予圧自動調整装置を具備した直線運動用転
がり軸受による送り案内において、基台１の上面に方形
断面の案内レール２が可動台走行方向（紙面に垂直方向
）にボルトにより固着されている。基台１上には、可動
台３が走行自在に載置されており、例えば第２図に示す
ように可動台３に相当する工作機械のテーブル２４、コ
ラム２６及び工具主軸ヘッド２９が、夫々ベツド２１上
に、テーブル２４上に、コラム２６上に夫々走行自在に
載置されている。可動台３には、送りねじ４が通る凹欠
部５と案内レール２が嵌合する案内溝６とが上下に重な
り下方に開放されて可動台走行方向に形成されている。

更に、案内溝６の側方には案内溝６に平行して予圧自動
調整装置の予圧付与部材７が嵌装される凹欠部８が形成
されている。

可動台走行方向に設けられた送りねじ４は、基台１の両
端部において回転自在に支承され、且つ一端部に設置さ
れた図示しない駆動モータに結合されていると共に、可
動台３の凹欠部５に固着された送りナツト９に螺合し凹
欠部５に挿通されている。

案内レール２の各側面と可動台３の案内溝６の各側面と
の間には２組ずつの循環式直線運動用転がり軸受１０．
１０が設けられている。

循環式直線運動用転がり軸受１０について詳述すると、
案内レール２の側面には、走行方向に軌道溝１１が形成
され、可動台３の案内溝６の側面には、軌道溝１１に対
応した位置に循環軌道溝１２が形成されている。循環軌
道溝１２は、その両端が可動台３の内部の循環孔に続き
、無端状となっており、循環軌道溝１２に配列されてい
る鋼球１３．１３・・・は、軌道溝１１にち係合される
。

予圧自動調整装置の予圧付与部材７は、ピエゾ素子１４
を両側から電極１５．１５で挾んで構成されており、電
極間方向が循環式直線運動用転がり軸受ｌＯに向くよう
に可動台３の凹欠部８に嵌装され、外側から剛性をもっ
て取付けられた蓋部１６で取付保持されている。即ち、
凹欠部９の底面及び蓋部１６の内面の円錐穴１７．１７
とそれらに対応した電極１５、１５の表面の円錐穴１７
．１７との間に夫々鋼球１８゜１８が介在している。そ
れにより、ピエゾ素子１４が収縮状態にあるときにも予
圧付与部材７はの凹欠部８内の所定の上下位置に保持さ
れる。

予圧付与部材７は、循環軌道溝１２の対応した位置に、
例えば可動台走行方向において循環軌道溝１２の中央位
置１箇所、又は循環軌道溝１２の中央位置及び略両端部
位置の３箇所等の適宜の位置に対応した位置に取付保持
される。

なお、図示の例では、予圧付与部材７は、案内溝６の片
側に設けられているが、両側に設けてもよい。

予圧付与部材７の電極１５．１５には、制御電圧が印加
されるように後述する電圧制御装置３４が接続されてい
る。

第２図には、電圧制御装置に接続される振動変換器及び
びびり判別装置が設けられている第１図に示すような予
圧自動調整装置を具備した直線運動用転がり軸受による
送り案内が工作機械における工具主軸ヘッドを備えたコ
ラムの送り案内に適用されている場合が示されている。

第２図において、ベツド２１上には、工作物ヘッド２２
が載置固定されていると共に、案内レール２３が工作物
ヘッド２２に向って固着され、更に案内レール２３に案
内されて走行自在にテーブル２４が載置されている。テ
ーブル３４は、テーブル送り用モータ２５により駆動さ
れるテーブル送りねじに螺合したナツト部（図示しない
）を備えている。

上記のテーブルの場合と同様にして、テーブル３４上に
は、コラム２６がテーブルの送り方向と水平直角方向の
案内レール（図示しない）に案内されて走行自在に載置
され、コラム２６は、コラム送り用モータ２７により駆
動されるコラム送りねじ（図示しない）に螺合したナツ
ト部（図示しない）を備えている。

更に、テーブル２４及びコラム２６の各案内レール及び
送りねじ機構には、第１図に示すような循環式直線運動
用転がり軸受並びに予圧付与部材及び電圧制御装置が設
けられている。

コラム２６には、切削工具２８を具備し、且つ工作物ヘ
ッド２２に対向子る工具主軸ヘッド２９が工具主軸ヘッ
ド送り用モータ３０により送りねじ機構（図示しない）
を介して上下方向に送られるように設けられている。

他方、工作物ヘッド２２には、工作物Ｗを把持する工作
物把持部３１及びそれに隣接した振動変換器３２が設け
られている。振動変換器３２は、切削中の工作物Ｗの振
動を検出し、びびり判別装置３３にその検出信号を入力
するように接続され、びびり判別装置３３は、電圧制御
装置３４にその判別信号を入力するように接続されてい
る。

上記実施例における予圧自動調整装置の作用について説
明する。

第１図において、送りねじ４が図示しない駆動モータに
より回転駆動されることにより、可動台３は、案内レー
ル２に案内されて基台１上を走行する。その際、可動台
３は、循環式直線運動用転がり軸受ｌＯにより支承され
ているから、円滑に走行する。

電圧制御装置２１により予圧付与部材７の電極１５゜１
５間に電圧が印加されると、ピエゾ素子１４に電圧に応
じた量の電極間方向の膨張変形が生じる。

ピエゾ素子１４が膨張変形すると、剛性が維持されてい
る蓋部１６を基礎にして可動台３の凹欠部８の底面と案
内溝６の一方の側面との間の部分は、循環軌道溝１２の
対応域において案内レール２に向って押圧されて弾性変
形し、可動台３の案内溝６の同対応域の両側面間隔が挟
まり、その結果、ピエゾ素子１４に電圧に応じた大きさ
の予圧が循環式直線運動用転がり軸受１０．１０に加わ
ることになる。

そこで、第２図において、テーブル送り用モータ２５、
コラム送り用モータ２７及び工具主軸ヘッド送り用モー
タ３０の駆動により、夫々の送りねじ機構を介して第１
図の可動台３に相当するテーブル２４、コラム２６及び
工具主軸ヘッド２９が送られ、工作物把持部３１に把持
された工作物Ｗは、切削工具２８により切削加工される
。

その際のびびり振動が振動変換器３２により検出され、
その検出信号がびびり判別装置３３に入力される。する
と、その検出信号に基づいてびびり判別装置３３におい
ては、前記検出信号に基づいて切削時のびびり状態が判
別され、その判別信号が電圧制御装置３４に入力される
。電圧制御装置３４は、前記判別信号に応じた電圧をテ
ーブル２４及びコラム２６の第１図に示すような各循環
式直線運動用転がり軸受に対する予圧付与部材の両電極
間に印加する。

その結果、第１図について説明したように、循環式直線
運動用転がり軸受に対して、びびり状態に応じた必要最
小の予圧が加えられ、びびり振動は抑制されると共に、
直線運動用転がり軸受の摩擦も最小限に留められる。

上記実施例においては、予圧付与部材がピエゾ素子によ
って構成されている例について述べたが、電圧に応じた
圧力で予圧を付与する油圧式のものも適用可能である。

〔発明の効果） この発明の工作機械の直線運動用転がり軸受を用いた送
り案内における予圧自動調整装置によれば、切削加工時
のびびり振動を検出して直線運動用転がり軸受に対する
予圧を制御するので、びびり振動の発生時にのみ、直線
運動用転がり軸受に対してびびり振動を抑制するのに必
要な最小の予圧を付与できる。従って、不必要な予圧を
与えることがないので、直線運動用転がり軸受の摩擦ち
最小限に留められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例における予圧自動調整装置
を具備した直線運動用転がり軸受による送り案内の断面
図、 第２図は、この発明の実施例における予圧自動調整装置
を具備した直線運動用転がり軸受による送り案内が適用
された工作機械の概略構成図である。 １：基台　　　　２：案内レール　３゛可動台４°送り
ねじ　　５，８：凹欠部　　６：案内溝７“予圧付与部
材　　　　　　　９　送すナノト１０：循環式直線運動
用転がり軸受１１軌道溝１２：循環軌道溝　１３．１８
：鋼球　　１４：ピエゾ素子１５、電極　　　　１６：
蓋部　　　１７：円錐穴２１：ベッド　２２．工作物ヘ
ッド　２３：案内レール２４：テーブル　　　　２５：
テーブル送り用モータ２６：コラム　　　　　　２７：
コラム送り用モータ２８：切削工具　　　　２９：工具
主軸ヘッド３０：工具主軸ヘッド送り用モータ ３１工作物把持部　　３２：振動変換器３３゛びびり判
別装置　３４：電圧制御装置Ｗ、工作物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 案内レールと可動台との間に介在し可動台を案内レール
   に対し走行自在に支承する直線運動用転がり軸受を用い
   た工作機械の送り案内において、印加電圧に応答して前
   記直線運動用転がり軸受に印加電圧に応じた予圧を付与
   する予圧付与部材と、工作機械の加工によるびびり振動
   を判別する判別手段と、この判別手段からの信号により
   前記予圧付与部材に対する印加電圧を制御する電圧制御
   装置とから構成された予圧自動調整装置