JPS6232057B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械の主軸送り用送りネジ支持装
置、例えば加工液を用いて放電加工を行なう放電
加工機の主軸運動に送りの精密さと高速応答性を
与える送りネジ支持装置の改良に関するものであ
る。

従来より、工作機械、例えば、放電加工機の主
軸送り機構には、主に油圧サーボ送り機構が用い
られていた。この機構を用いた場合の制御方式と
して、一般に、油圧シリンダのピストンロツド先
端が主軸に連結され、電極と被加工物との隙長に
応じたサーボ制御信号により油圧サーボ弁を制御
して、前記油圧シリンダを制御する方式があつ
た。この場合油圧シリンダのピストンロツドは、
シリンダ室内の作動流体の圧力差及び流量によつ
て迅速に、あるいは緩やかに加工進行方向に往復
運動を行ない、この結果、ピストンロツドにはス
ラスト荷重のみが作用し、ラジアル荷重はほとん
ど無いものと考えられる。しかしながら、近年の
トルク一慣性比の非常に大きなサーボモータの出
現により、このサーボモータが放電加工機の主軸
駆動源として用いられる様になつて来た。この場
合、駆動源であるサーボモータから主軸への送り
伝動は、ボールネジ等の転動性に優れた送りネジ
による機構が用いられているが、送りネジの回転
に伴うラジアル方向の横振動が主軸に伝わつて、
主軸運動の直進性を悪化させ、真直度の低下を招
いていた。更に前記送りネジの軸心と駆動モータ
との軸心の芯ズレに伴う異常振動の発生、あるい
は該振動によつて生じる摩擦熱の発生等により、
装置全体の精度維持が困難となる等の問題が生じ
ていた。この対策として従来より、送りネジの製
造品質を向上してネジ自体のソリ等を改善した
り、軸受機構の高精度化及び主軸の剛性増大化等
が図られたが、所期の目的を達成できないばかり
か、送りネジ及び主軸支持構造等が増々高品質、
高価格となることを招く結果となつていた。更に
は、主軸移動に伴う直角方向への移動成分が増加
し、放電加工の加工体積を増加させることにもな
り、加工時間の増大、あるいは加工精度の低下を
も招く結果となつていた。

本発明は前述した従来の課題に鑑み為されたも
のであり、その目的は、送りネジの精度を向上さ
せることなく、送りネジの横振動を吸収あるいは
規制して、主軸送りの真直度を維持し、加工精度
の向上、加工時間の短縮等を図つた工作機械の主
軸送り用送りネジ支持装置を提供することにあ
る。

上記目的を達成するために、本発明は、工作機
械のフレームに取り付け固定されたサーボ送り用
電動機と、電動機の回転軸に連結された送りネジ
と、送りネジの電動機連結部付近をラジアル方向
へ移動自在にフレームに支持する第１のスラスト
ベアリングと、送りネジに螺合する軸受をラジア
ル方向へ移動自在に工作機械の主軸の上端開口部
付近に支持固定する第２のスラストベアリング
と、軸受からラジアル方向に突出させたガイドピ
ンと、主軸の外側に位置してフレーム側に固定さ
れ、軸受けが回転しないよう、ガイドピンを軸芯
に平行方向及び直角方向に移動自在に係合支持す
る案内板と、を有することを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。

本発明は、第１図乃至第３図に示してあり、各
図において同一部材には同一符号を付して説明を
省略する。

駆動源であるサーボモータ１０は、フランジ１
２を介して主軸ヘツドのフレーム１４に固定され
ている。このサーボモータ１０の出力軸１６に
は、キー等を介して送りネジとしてのボールネジ
１８の軸受部２０が連結されている。又この軸受
部２０には押え板２２にてデイスク２４が固定さ
れ、フランジ１２の内側に設けられたブレーキラ
イニング２６と、取付板２８にてフレーム１４に
固定された無励磁作動型電磁ブレーキ３０とによ
つて、軸受部２０即ちボールネジ１８の回転を制
動できる様に形成されている。なお図中３２は、
電磁ブレーキ３０に取付けられた押圧パツドであ
る。

又ボールネジ１８の軸受部２０には当て板３４
が挿入され、この当て板３４にはボール受け３６
が当接し、このボール受け３６とフレーム１４か
ら軸受部２０側に突設させたボール支持部３８と
の間にボール４０を介在させて、第１のスラスト
ベアリング４２を形成してある。ここでボール４
０は、ボール受け３６とボール支持部３８との間
でスラスト方向に規制され、ラジアル方向には転
動可能である。又図示例にあつては、ボール支持
部３８の反対側にも順次、ボール４０、ボール受
け３６、当て板３４を配し、これをナツト４４で
止め、ボール４０に予圧を与える様に形成して、
ボール４０のスラスト方向規制を確実にしてい
る。又ここで、ボール受け３６、ボール支持部３
８におけるボール４０接触面には表面硬化処理
が、ボール４０には焼入れ処理が施され、共に十
分スラスト荷重に耐えられる様になつている。又
図中４６は防塵カバーである。

更にボールネジ１８には、ボール転動溝となる
ネジ部４８が設けてあり、このネジ部４８にはナ
ツト５０が固定してあり、ナツト５０には軸受５
２が固定してある。一方、ボールネジ１８を緩装
させる主軸５４の上端部には、前記軸受５２と、
軸受５２下方に設けた押え板５６との間に突設
し、各々５２，５６との間にボール５８を介在さ
せるボール支持部６０を設けて第２のスラストベ
アリング６２を形成するフランジ６４が固定して
ある。なお図中６６は、前記ボール５８に予圧を
与える為のナツトである。なおボール５８の転動
面には表面硬化処理が施されてあり、ボールには
焼入れ処理が施され、スラスト荷重を十分支持す
ると共に、ラジアル方向への移動がスムーズにな
る様形成されている。

又主軸５４側面には貫通孔６８が穿設してあ
り、この貫通孔６８からは、ネジ部４８から突設
したガイドピン７０が突出しており、このガイド
ピン７０の先端は、フレーム１４に固定した案内
板７２の溝内に位置している。このガイドピン７
０と案内板７２との係合は、ガイドピン７０がネ
ジ部４８の回転方向に回転しない様に略同一巾に
形成されている為、ガイドピン７０、案内板７２
相互が接触スベリを生じることとなるので、各々
に熱処理が施されて、摩擦による影響が最少限と
なる様にしている。

第２図は、第１図の−線断面図であり、フ
レーム１４の内側にボルト７４で固定された案内
材７６と、主軸５４との間にスライドニードルベ
アリング７８を介装し、主軸５４の案内となつて
いる。なお図中８０，８２は調整ボルト、ナツト
であり、前記案内材７６と主軸５４との間隙を調
整し、スライドニードルベアリング７８に適宜予
圧を与えている。又図中８４は、案内板７２をフ
レーム１４に固定する為のボルトである。なお前
記スライドニードルベアリング７８は、主軸５４
の長手方向に少なく共２個所配設してある。

次に本発明の作動を説明する。

まず電磁ブレーキ３０を励磁させて押圧パツド
３０とデイスク２４とを離れさせ、その後サーボ
モータ１０の正逆回転によつて主軸５４の上下運
動を行なう。しかしながら、サーボモータ１０の
出力軸１６回転にあつては、軸心と回転中心との
不一致、出力軸１６を両端で支持するベアリング
（図示せず）の製作誤差等によつて、その先端が
数ミクロンから数十ミクロンの範囲でラジアル方
向に振れる。又軸受部２０と出力軸１６との連結
部、ボールネジ１８と軸受部２０との連動部での
軸心の不一致、取付誤差等による軸心の相違をも
考えると、サーボモータ１０の回転中心とボール
ネジ１８の軸心との相違は数十ミクロンに達する
ものである。従来は、この相違をフレキシブルカ
ツプリングを用いることによつて、ボールネジ１
８の回転に悪影響を与えない様にしていたが、全
体が大型化することとなつていた。これに対し、
本発明では、前記カツプリングを用いず第１のス
ラストベアリング４２及び第２のスラストベアリ
ング６２を用いている。

このために、第１のスラストベアリング４２で
は、ボールネジ１８が振れながら回転することと
なるが、ラジアル方向へのボールネジの移動は、
ボール４０を介してボール受け３６とボール支持
部３８とのボール滑動面に沿つての移動として生
じることとなるので、スムーズに行えることとな
る。

更に、本発明では第２のスラストベアリング６
２を用い、ボールネジ１８のナツト５０が固定さ
れている軸受５２も同様に、フランジ６４のボー
ル支持部６０のボール転動面に沿つてラジアル方
向へ移動可能となつている。これらにより、ボー
ルネジ１８のネジ部４８の横振れが吸収されるこ
とになる。

すなわち、本発明によれば、サーボモータ１０
の出力軸１６の芯ずれ、ボールネジ１８のネジ部
４８の反り及び芯ずれ、あるいは出力軸１６とボ
ールネジ１８との平行度の相違などによつて生じ
るボールネジ１８及びナツト５０のラジアル方向
への横振れを、第１のスラストベアリング４２及
び第２のスラストベアリング６２を用いて分担し
て吸収しているため、この横方向への横振れは主
軸５４に外力として作用しないことになる。

特に、本発明によれば、主軸５４の前進後退運
動によりサーボモータ１０と第２のスラストベア
リング６２との距離が変動しても、第１のスラス
トベアリング４２を用いてボールネジ１８が常に
一定位置でフレーム１４へ支持固定されているた
め、ボールネジ１８、ネジ部４８を十分な機械的
強度をもつて支持することが可能となり、しかも
主軸５４の位置にかかわらず、ボールネジ１８及
びナツト５０のラジアル方向への横振れを良好に
吸収することが可能となる。

それ故本発明は、サーボモータ１０の出力軸１
６、送りネジとしてのボールネジ１８等の精度を
向上させることなく、更には主軸５４等の剛性を
向上させることなく、主軸５４運動の真直度を向
上させることができ、加工体積の減少、加工時間
の短縮、加工精度の向上等が図れる。

なお第３図及び第４図は、ガイドピン７０先端
を、円柱状体８６に緩装し、案内板７２に円柱状
体８６が嵌合する劣弧溝８８を設けて形成したも
のである。この様に形成すると、ボールネジ１８
がどの方向に移動しても、ガイドピン７０と円柱
状体８６との相対移動、及び円柱状体８６の軸心
を中心とするボールネジ１８の揺振によつて吸収
できる。それ故、ボールネジ１８のラジアル方向
への振れ吸収効果が一層向上し、主軸５４移動の
真直度に対する信頼性が高まる。なお円柱状体８
６を球状に形成することもできる。

なお本発明の実施例においては、例として、放
電加工機の主軸５４送りについて説明したが、他
の工作機械等の主軸送り用の送りネジ支持装置と
して用いることができる。

以上説明したように、本発明によれば、第１及
び第２のスラストベアリングを用いて送りネジの
横振動を良好に吸収あるいは規制しているため、
送りネジの精度を向上させることなく、工作機械
による加工時の加工精度の向上、加工体積の減
少、加工時間の短縮を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部切欠正面
図、第２図は第１図の−線断面図、第３図は
他の実施例を示す断面図、第４図は第３図の要部
斜視図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０はサ
ーボモータ、１８はボールネジ、４２はベアリン
グ、５２は軸受、５４は主軸、６２はスラストベ
アリング、７０はガイドピン、７２は案内板であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工作機械のフレーム１４に取り付け固定され
   たサーボ送り用モータ１０と、このモータの出力
   軸１６に連結されたボールネジ１８と、上記フレ
   ーム１４に対し上記ボールネジ１８をラジアル方
   向へ移動自在に支持した第１のスラストベアリン
   グ４２と、上記ボールネジ１８に螺合した軸受５
   ２と、この軸受をラジアル方向に移動自在に支持
   する第２のスラストベアリング６２と、この第２
   のスラストベアリング６２に一端部が固定され、
   上記ボールネジ１８の回転に伴う軸受５２の移動
   と連動して上記ボールネジ１８の軸心線に沿つた
   方向に移動できるよう上記フレーム１４内に設け
   られた筒状の主軸５４と、上記軸受５２に一端が
   固定され上記主軸５４の中央から放射方向に突出
   したガイドピン７０と、このガイドピンの他端と
   そのピンの軸心線方向及び主軸５４の移動方向に
   それぞれ移動自在に係合し、このガイドピンを上
   記主軸５４の軸心線方向へ案内するため上記フレ
   ーム１４の内側に固定された案内板７２と、上記
   主軸５４の外側面に設けられた転動面と、上記フ
   レーム１４の内部に固定して設けられ上記主軸５
   ４の転動面と接してその主軸５４をそれ自身の軸
   心線に沿つた方向に摺動自在に案内するよう支持
   したスライドニードルベアリング７８とを具備し
   てなる工作機械の主軸送り用送りネジ支持装置。