JPH09117833A - 工作機械の送り軸振動減衰機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械のベッド上を転がり案内により移動
可能に設けられた移動体の重切削低速送り時の振動減衰
性に欠ける欠点を、必要時に送り抵抗を付与することで
補うようにした送り軸振動減衰機構の提供。 【解決手段】 ベッド１上のボールねじ５の真上に平板
９を平行に取着し、コラム４のボールねじナット取付ブ
ラケット４ａの下面に座板１２，キャリパ取付座１３を
介して自動車用ディスクブレーキのキャリパアッシイ１
４を２個平板９の中心に対して左右対称形に設け、重切
削加工で低速送り時にキャリパアッシイ内の油圧シリン
ダに圧油を送りピストン先端のブレーキシュー１６によ
り平板９の長手方向の両側部を挟むように押圧して制動
をかけ、送りの抵抗を付与する。また軽切削時の比較的
速い送りや早送り時には圧油の供給を切ってブレーキシ
ュー１６を開放し、転がり案内の長所である高速性を生
かしてコラム４の移動位置決めを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の俗する技術分野】本発明は工作機械の基台上の
ガイドレールのリニアモーションベアリングを有するス
ライド部材が固着された移動体用送り軸の振動減衰機構
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の送り軸は、切削抵抗に抗して
移動体を設定速度を維持して移動させる軸推力が必要で
あり、この軸推力を発生し得る送り軸系の剛性が必要で
ある。この送り軸の駆動手段としてはボールねじを用い
る方法が一般的で，案内機構には滑り案内方式と転がり
案内方式とあるが、送り軸の高速化に対しては摩擦抵抗
が小さい転がり案内が優れている。一方重切削加工に用
いる場合は動作速度は低速でも送り軸系の剛性が求めら
れるので滑り案内の方が優れている。

【０００３】また、滑り案内は摺動抵抗が転がり案内に
比較して相対的に大きいため、送り方向の振動減衰性が
良い。このため断続切削にも優れている。最近の工作機
械は非切削時間の短縮や高速軽切削加工に必要な高速性
と、低速重切削加工に必要な剛性とを併せもつことが必
要とされている。

【０００４】従来、この両者を両立させるための手段と
して、ボールねじのボールねじナットや転がり案内のリ
ニアモーションベアリングのボールやコロに予圧をかけ
て摩擦抵抗を付与する方法が採用されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたボ
ールやコロに予圧をかけて摩擦抵抗を付与する方法は、
ボールねじナットや転がり案内のリニアモーションベア
リング自体の寿命に影響するほどの予圧をかけることが
できないので、すべり案内のレベルまで摩擦抵抗を付与
することができないし、転がり案内方式の長所である高
速性まで損なってしまうという問題を有している。

【０００６】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は転がり案内方式を用いた送り軸系において、高速性と
剛性，振動減衰性との相反する要求を満足させることの
できる工作機械の送り軸振動減衰機構を提供しようとす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の工作機械の送り軸振動減衰機構は、基台上の
ガイドレールのリニアモーションベアリングを有するス
ライド部材が固着された移動体の送り装置において、前
記基台上に固着のモータの出力軸に連結され前記移動体
に固着のナットと螺合するねじ軸と、前記基台上の前述
ねじ軸の近傍平行に設けられた平板と、前記移動体の前
記ナットの近傍に設けられ前記平板を両面から挟むよう
に押圧し送りに対する抵抗を付加するかけ外し自在の制
動部材と、該制動部材をかけ外しする手段とを含んでな
るものである。

【０００８】この送り軸振動減衰機構は、軽切削加工時
に速い切削送りで移動体を送る場合に制動部材が作用し
ないようにし、送りに対する抵抗が付加されない状態に
して軸移動を行う。また重切削加工時に比較的遅い切削
送りで移動体を送る場合には、制動部材が平板に作用し
た状態、すなわち送りの制動をかけて送り軸の剛性を上
げ、振動減衰性を高めて移動体を軸移動させる。

【０００９】

【発明の実体の形態】以下本発明の形態を図面にもとづ
いて説明する。

【実施例】

〔実施例１〕図１は、横形マシニングセンタのコラム駆
動軸（Ｘ軸）を送り方向と直角の方向から見た断面図
で、図２は、その側面の断面図である。図１，図２にお
いてベッド１上に一組のガイドレール２がＸ軸方向に固
着されており、このガイドレール２に沿って移動可能な
リニアモーションベアリングを有するスライド部材３が
コラム４の下面に固着されている。

【００１０】ベッド１上には一組のガイドレール２のほ
ぼ中央平行にボールねじ５が回転可能に支持されてお
り、ボールねじ５に螺合されているボールねじナット６
はコラム４下面に一体に設けられているボールねじナッ
ト取付ブラケット４ａに嵌着されている。ベッド１には
ボールねじ５と同心にＸ軸モータ７が固着されていて、
Ｘ軸モータ７の出力軸７ａとカップリング８を介して連
結されており、コラム４はＸ軸モータ７の回転でボール
ねじ５を介してＸ軸方向に移動位置決めされる。

【００１１】ベッド１上にはボールねじ５の真下に突部
１ａが一体に設けられていて、この突部１ａの頂面１ｂ
に自動車用ディスクブレーキのディスクに相当する長い
平板９が複数本のボルト１１によりボールねじ５と平行
に固着されており、コラム４のボールねじナット取付ブ
ラケット４ａの下面に座板１２を介してキャリパ取付座
１３が２個ボールねじ５の軸心及び平板９の中心を通る
垂直面の両側に固着されている。

【００１２】キャリパ取付座１３にデイスクブレーキ用
のキャリパアッシイ１４が２個前記垂直面に対して対称
形に取着されていてキャリパアッシイ１４に内蔵する圧
油シリンダにより開閉する上下で一対の互いに対向する
ブレーキシュー１６により平板９の長手方向両側部を挟
むように押圧して制動をかけるようになっている。

【００１３】ブレーキシュー１６開閉用の一対の油圧シ
リンダ１５Ａ，１５Ｂ（図３）はキャリパアッシイ１４
の本体内に垂直かつ同心に組み込まれていて、油圧シリ
ンダ１５Ａ，１５Ｂのピストン１５ａ，１５ｂは常時ば
ね１８により引込勝手に付勢されている。ピストン１５
Ａ，１５Ｂは互いに対向する先端部がブレーキシュー１
６に形成されており、油圧シリンダ１５Ａ，１５Ｂへの
圧油供給管１７は座板１２に螺設されていて、座板１２
とキャリパ取付座には図示しない圧油の流路が穿設され
ており、下側の油圧シリンダ１５Ｂへの圧油の供給は、
キャリパ取付座１３とキャリパアッシイ１４の本体間に
架設されている管路２１により送られる。

【００１４】図３は油圧シリンダ１５Ａ，１５Ｂへの圧
油供給回路図で、油圧供給元Ｐより送られてくる圧油が
圧力調整弁２２により圧力が調整されて、電磁切換弁２
３を介して油圧シリンダ１５Ａの上室と油圧シリンダ１
５Ｂの下室とに入・切可能に同時に供給されるようにな
っている。２４は圧力計、２５はエア抜き用のコックで
ある。

【００１５】続いて実施例１の作用を説明する。コラム
４を早送り速度でＸ軸移動させるときや軽切削加工時に
比較的速い切削送り速度でＸ軸移動させるときは、予め
加工プログラムに例えば制動なしの記号を入れておい
て、この精度なしの記号で図示しないＮＣより電磁切換
弁２３のソレノイド制御用のＯＦＦ信号を出力し、キャ
リパアッシイ１４の油圧シリンダ１５Ａ，１５Ｂへの圧
油供給路をドレン回路に切り換え、ブレーキシュー１６
がばね１８により開いた状態、すなわち制御力がかから
ない状態として、Ｘ軸モータ７によりボールねじ５を介
してコラム４のＸ軸移動を行う。

【００１６】また、重切削又は重切削に準ずる断続切削
加工時の比較的遅い切削送り速度でコラム４をＸ軸移動
させる場合には、加工プログラムに記載されている例え
ば制動ありの記号で、図示しないＮＣより電磁切換弁２
３のソレノイド制御用のＯＮ信号を出力し、油圧シリン
ダ１５Ａ，１５Ｂに同時に圧油を供給してブレーキシュ
ー１６で平板９を上下両側から挟むように押圧し、送り
に対する制動力を発生させて送りの抵抗を付与した状態
でＸ軸モータ７とよりコラム４のＸ軸移動を行う。

【００１７】従って、早送り又は軽切削加工時の高速移
動時には転がり案内の特性である摩擦抵抗の少ない滑ら
かな軸移動が確保され、重切削又は断続切削時の低速移
動時にはすべり案内に近い剛性と振動減衰性が確保され
切削力に影響されない滑らかな軸移動が得られる。尚、
圧力調整弁２２を可変式圧力調整弁とし、加工条件や送
り速度に応じてＮＣより圧力調整用の信号を出力し、そ
れぞれの条件に応じた制動力を得るようにすることもで
きる。

【００１８】

【実施例】

〔実施例２〕図４は横形マシニングセンタのテーブル駆
動軸（Ｚ軸）を送り方向と直角の方向から見た断面図
で、図５は図４の要部拡大図である。図４，図５におい
て、ベッド１上に図示しない一組のガイドレールがＺ軸
方向に固着され、このガイドレールのリニアモーション
ベアリングを有するスライド部材がテーブル３２の下面
に固着されている。

【００１９】ベッド１上には一組のガイドレールのほぼ
中央にボールねじ３３が回転可能に支持されていて、ボ
ールねじ３３に螺合されているボールねじナット３４は
テーブル３２下面のボールナット取付ブラケット３２ａ
に嵌着されている。ボールねじ３３はベッド１に同心に
固着のＺ軸モータ３５の出力軸３５ａとカップリングを
介して連結されていて、テーブル３２はＺ軸モータ３５
の回転によりボールねじ３３を介してＺ軸方向に移動位
置決めされる。

【００２０】ベッド１上にはボールねじ３３の真下に突
部１ｃが一体に設けられていて、この突部１ｃの頂面１
ｄ上に平板３６が複数本のボールによりボールねじ３３
と平行に固着されている。テーブル３２のボールねじナ
ット取付ブラケット３２ａの下面に座板３７を介してキ
ャリパ取付座３８に固着されており、このキャリパ取付
座３８に実施例１と同様のディスクブレーキ用のキャリ
パアッシイ１４が２個ボールねじ３３の軸心及び平板３
６の中心を通る垂直平面と対して対称形に取着されてい
て、キャリパアッシイ１４の上下で一対の互いに対向す
る油圧式のブレーキシューで平板３６の長手方向両側部
を上下に挟むように押圧して制動をかけＺ軸送りに対し
て抵抗を付加するようになっている。

【００２１】キャリパアッシイ内の油圧シリンダ１５
Ａ，１５Ｂ（図３）に圧油を供給する圧油供給管４１
は、ボールねじナット取付ブラケット３２ａの左端面に
固着のカラー４２に螺着されていて、カラー４２，座板
３７，キャリパ取付座３８に図示しない圧油用の流路が
穿設されている。そしてキャリパ取付座３８とキャリパ
アッシイ３９間に架設されている上記流路から分岐する
管路４３により下側の油圧シリンダ１５Ｂに圧油が供給
される。

【００２２】実施例２の作用は実施例１と殆ど同一のた
め省略する。尚、横形マシニングセンタの主軸頭駆動軸
（Ｙ軸）にも実施例１及び実施例２と殆ど同一の振動減
衰機構が設けられている。また、本発明の実施の形態で
は横形マシニングセンタの送り軸の振動減衰機構につい
て説明したが、他の工作機械にも適応可能なことは勿論
である。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で次に記載する効果を奏する。基台上のねじ軸の近傍平
行にねじ軸を設け、移動体のナットの近傍に設けた開閉
自在の制御部材により平板の長手方向両側部を挟むよう
に押圧して送りに対する抵抗を付加するようにしたの
で、高速送り時には制動部材を開放して転がり案内の長
所を生かしたままの送り軸とし、低速重切削加工時の送
り軸の剛性が必要な場合には制動部材により送りに対す
る抵抗を増して振動減衰性を向上させることが可能とな
り、あらゆる切削条件下においても優れた切削能力を発
揮できる送り機構となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の送り軸振動減衰機構を有す
る横形マシニングセンタのコラム駆動軸部を送り方向と
直角の方向から見た断面図である。

【図２】図１の側面の断面図である。

【図３】制動部材の油圧回路図である。

【図４】実施例２の送り軸振動機構を有する横形マシニ
ングセンタのテーブル駆動軸部を送り方向と直角の方向
から見た断面図である。

【図５】図４の要部拡大図である。

【符号の説明】

１ ベッド ２ ガイドレール ３ スライダ ４ コラム ５，３３ ボールねじ ６，３４ ボールねじナット ７ Ｘ軸モータ ９，３６ 平板 １４，３９ キャリパアッシイ １５Ａ，１５Ｂ 油圧シリンダ １６ ブレーキシュー １７，４１ 圧油供給管 ２１，４３ 管路 ２３ 電磁切換弁 ３５ Ｚ軸モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台上のガイドレールのリニアモーショ
   ンベアリングを有するスライド部材が固着された移動体
   の送り装置において、前記基台上に固着のモータの出力
   軸に連結され前記移動体に固着のナットと螺合するねじ
   軸と、前記基台上の前記ねじ軸の近傍平行に設けられた
   平板と、前記移動体の前記ナットの近傍に設けられ前記
   平板を両面から挟むように押圧し送りに対する抵抗を付
   加するかけ外し自在の制動部材と、該制動部材をかけ外
   しする手段とを含んでなることを特徴とする工作機械の
   送り軸振動減衰機構。