JPS63150128A

JPS63150128A - 部品の案内制御方法

Info

Publication number: JPS63150128A
Application number: JP29932486A
Authority: JP
Inventors: Hideki Saeki; 英樹佐伯; Hidekazu Kanai; 金井　英一
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1988-06-22

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】（ａ）、産業上の利用分野本発明は、マシニングセンタのコラム等の被案内部品を
案内する際に、適用するに好適な部品の案内制御方法に
関する。

（ｂ）、従来の技術最近、工作機械の部品、例えば、第３図に示すマシニン
グセンタ１を構成するコラム３等においては、その案内
方式として、転がり案内面としてのリニアガイド６を用
い、該リニアガイド６によりコラム３をベース２上で、
滑らかに矢印Ａ、Ｂ方向に移動させる案内方法が採用さ
れつつある。

この場合、加工は、主軸１９に装着された工具（図示せ
ず）によって、テーブル２０上に保持されたワークに対
して行なう。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、リニア
ガイド６によって案内される被案内部品としてのコラム
３は、滑り案内面によって案内される場合に比べて、高
速で早送りすることが可能でサーボ追従性（応答性）に
優れ−Ｃいる反面、ワークを重切削した場合には時とし
てビビリが発生して、ワークの加工精度が低下する危険
性があった。

本発明は、上記の問題点を解消すべく、使用条件に応じ
て、リニアガイドの応答性を変化させることが出来る部
品の案内制御方法を提供することを目的とする。

（ｄ）６問題点を解決するための手段即ち、本発明は、予圧可変手段（１２，１２Ａ）を設け
、該予圧可変手段（１２，１２Ａ）を操作することによ
り、リニアガイド（６）に、高い応答性が要求される場
合は、ナツト（９）とレール（７）との間に作用する予
圧を減少させ、前記リニアガイド（６）に、低い応答性
が要求される場合は、前記ナンド（９）とレール（７）
との間に生じる予圧を、増大させるようにして構成され
る。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅ）
、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）６作用上記した構成により、本発明は、予圧可変手段（１２、
］２Ａ）により、ナツト（９）とレール（７）との間に
作用する予圧が任意に増減されるように作用する。

（ｆ）、実施例以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明による部品の案内制御方法の一実施例が
適用された、マシニングセンタの案内装置の一例を示す
断面図、第２図はマシニングセンタの案内装置の別の例を示す断
面図。

第３図は本発明の一実施例が適用された、マシニングセ
ンタの一例を示す正面図、第４図は第３図の平面図である。

マシニングセンタ１は、第３図に示すように、ベース２
を有しており、ベース２上には、コラム３が、後述する
案内装置５を介して、矢印Ａ＝　Ｂ方向に移動駆動自在
に設けられている。案内装置５は、第４図に示すように
、リニアガイド６．６を有しており、各リニアガイド６
は、そわぞれベース２」二に矢印Ａ、Ｂ方向に並列して
設けられたレール７．７を有している。各レール７には
、コラム３の第１図下端部３ａに支持板１１を介して固
着された、リニアガイド３を構成する複数個のナツト９
が、図中紙面と直角な方向、即ち第３図Ａ、Ｂ方向に移
動自在に支持されており、各ナツト９には、ボール支持
部９ａ、９ａが、レール７の第１図左右両側面を外側か
ら挟さみ込む形で設けられている。各ホール支持部９ａ
には、複数個のボール１ｏが一部をレール７との間に介
在させる形で転勤自在に設けられており、これ等ボール
１０には、ボール支持部９ａを介してレール７方向に予
圧が加えられている。

また、コラム３の第１図下端部３Ｑには、複数個の予圧
可変体１２が、前述した各ナツト９と対になる形で設け
られており、各予圧可変体１２は、それぞれ、駆動シリ
ンダ１３及び腕１５等を有している。即ぢ、各駆動シリ
ンダ１３は、第１図に示すように、コラム３の下端部３
ａに支持板１１を介して、各ナツト９の図中上方に所定
距離だけ離れる形で設けられており、各駆動シリンダ１
３には、２個のピストン１３ａ、１３ａが、そわぞれ矢
印Ｃ，Ｄ方向に摺動自在な形で嵌入係合している。ピス
トン１３ａ、１３ａには、それぞれピストンロッド１３
ｂ、１３ｂが、矢印Ｃ，Ｄ方向に突出後退自在な形で固
着されており、更に、駆動シリンダ１３の図中左右の内
側面１３ｃ、１３ｄとビス１−ン１３ａ、１３ａとの間
には、スプリング１３ｅ、１３ｅか、それぞれビス１−
ンロッド１３ｂ、１３ｂの周囲を被覆する形で設けられ
ている。なお、駆動シリンダ１３内のビス１ヘン１３ａ
、１３ａ間には、油室１３ｆが形成されており、また、
駆動シリンダ１３の図中上方には、油供給管３５が、そ
の一端を油室１３ｆに開口する形で接続さ九ている。更
に、油供給管３５の他端には、図示しない油圧ポンプが
接続されており。

当該油圧ポンプを駆動することにより、油室１３ｆ内に
、油供給管３５を介して圧油を供給することが出来る。

更に、コラム３の下端部３ａには、予圧可変体１２を構
成する２本の腕１５．１５が、ピン１６．１６を介して
、矢印Ｅ＝　Ｆ方向に揺動自在な形で設けられており、
各腕１５の図中下端には、ナツト９のボール支持部９ａ
、９ａを押圧し得る押圧部１５ａ、１５ａが、それぞれ
矢印り方向に突出する形で形成されている。また、各腕
１５と駆動シリンダ１３の外側面１３ｈ、１３ｉとの間
には、スプリング１７．１７が張設されており、各腕Ｉ
Ｓの図中上端部は、各スプリング１７によって矢印Ｆ方
向に付勢され、駆動シリンダ１３の各ピストンロッド１
３　ｂの図中先端と当接している。

一方、コラム３には、第３図に示すように、主軸１９が
回転自在に、かつ図中上下方向である矢印Ｇ、Ｈ方向に
移動駆動自在に設けられており、主軸５には、工具を脱
着自在な形で装着することが出来る。また、ベース２の
図中右方には、テーブル２０が、図中紙面と直角な方向
、即ち第４図矢印Ｊ、に方向に移動駆動自在な形で設け
られており、テーブル２０上には、加工すべきワークを
固定保持することが出来る。

マシニングセンタ１は、以上のような構成を有するので
、テーブル２０上に固定保持された図示しないワークを
切削加工するには、まず、第３図に示すコラム３を、加
工に使用する工具（図示せず）を装着した主軸１９と共
に、図中実線で示す待機位置から、リニアガイド６を介
して、ベース２上を適宜矢印Ｃ方向に早送りすると共に
、主軸１９を矢印Ｇ又はＨ方向に、更に、テーブル２０
をワークと共に図中紙面と直角な方向（即ち矢印Ｊ又は
に方向）に適宜移動させて、所定の加工開始位置に位置
決めする。この際、コラム３の第１図下端部３ａに装着
さ九た複数個の予圧可変体１２は、操作されない、即ち
、予圧可変体１２を構成する駆動シリンダ１３内のビス
１−ン１３ａ。

’Ｌ３ａ間に形成された油室１３ｆには、圧油が供給充
填されない。このため、駆動シリンダ１３内のピストン
１３ａ、１３ａは、ピストンロッド１３ｂ、１３ｂと共
に、圧油によって押されて図中実線で示す位置から、ス
プリング１３ｅ、１３ｅの弾性力に抗してＣ方向に移動
することはない。

すると、各ピストンロッド１３ｂの先端と当接している
腕１５．１５は−Ｅ、Ｆ方向に揺動せず図中実線で示す
位置に位置決めされた状態を維持するので、各腕１５の
第１図下端に形成された抑圧部１５ａは、ナツト９のボ
ール支持部９ａ−９ａとは当接しない。その結果、各ボ
ール支持部９ａとレール７との間に転勤自在に挿入支持
されたボールＩＣＬには、当該リニアガイド６の組み立
て時に加えられた予圧、即ち、本来の予圧のみが作用し
、その転勤抵抗は極めて小さい。このため、リニアガイ
ド６の応答性は良好に保持さ九、当該リニアガイド６に
よって案内されたコラム；３のＣ方向の早送りは１円滑
に、しかも高速で行なわれろ。

こうして、コラム３等が加工開始位置に位置決めされた
ところで、第１図に示す予圧可変体１２を操作すること
により、リニアカイドロの各ボール１０に作用している
予圧を１本来の予圧よりも増大させる。

それには、まず予圧可変体１２を構成する駆動シリンダ
１３内のピストン１３ａ、１３　ａ間に形成された油室
１３ｆに、図示しない油圧ポンプを駆動することにより
、油供給管３５を介して。

圧油を供給する。油室１３ｆに、圧油が供給されると、
ビスＩ−ン１３　ａ、１３ａは、それぞれスプリング１
３ｅの弾性に抗する形でＣ方向に摺動するうピストン１
３ａ、１３ａがＣ方向に摺動すると、各ピストン１３ａ
に固着されているピストンロッド１３ｂ、１３ｂも、Ｃ
方向に突出する。すると、予圧可変体１２を構成する腕
１５．１５は、張設さ九たスプＩＪング１７．１７の弾
性力によっ′Ｃ５各ピストンロツＦ　］、　：３１）の
先端ど当接しているために、各腕１５は、各ビス１−ン
ロツド１３ｂによってスプリング１７の弾性に抗する形
でＣ方向にＩＰされ、ビン１６．１６を中心としてＥ方
向に揺動する。すると、これ等腕１５の図中下端に形成
された押圧部Ｊ、　５　ａ、１５ａ＋ＪＥ方向に揺動し
て、ナツト９のボール支持部９ａ、９ａに当接し、更に
その状態で、ボール支持部９ａ、９ａをレール７方向、
即ちＤ方向に押圧する。

その結果、各ボール支持部９ａは、この加えられた押圧
力によって１弾性変形して僅かにＤ方向に撓み、各ボー
ル１０をレール７に押し付けて、当該ポール１０に作用
する予圧を、本来の予圧よりも増大させる。なお、この
際、ナツト９は、各腕１５の押圧部１５ａによって、第
１図左右両側から均等にＤ方向に押圧されているので、
当該ナラ１−９、従って当該ナツト９を下端部３ａに装
着するコラム３は、図中に、Ｊ方向に移動することはな
い。このため、コラム３の主軸１９に装着された工具が
、ワークの加工開始位置から、ズレルことばない。

こうして、予圧が本来の予圧よりも増大したところで、
コラム３を、主軸１９と共にＡ、Ｂ方向に切削送りする
と共に、主軸１９を工具と共にＧ、Ｉ−Ｉ方向に、更に
テーブル２０をワークと共にＪ、に方向に適宜移動して
、所定の加工をワークに対して行なう。なお、この際、
リニアガイド６は、ナラ１−〇の予圧が本来の予圧より
も高められていることから、応答性が低下し、系として
の剛性も高められているので、リニアガイド６によって
案内されるコラム３は、加工中に振動しにくくなり、ワ
ークを重切削した場合でもビビリは発生せず、ワークは
精度よく加工される。

ワークを加工後、コラム３を、入方向に早送りして、待
機位置に復帰させる場合には、リニアガイド６の各ボー
ル１ｏに作用している予圧を、本来の予圧まで減少させ
る。そ九には、駆動シリンダｉ　３内の油室１３ｆに供
給されていた圧４Ｉをドレインする。すると、駆動シリ
ンダゴー３内のビ＝　１１− ス１−ン］−３ａ、１．３　ａは、ピストンロッド１３
ｂ、１３ｂと共に、それぞれスプリング１３ｅ、１３Ｑ
の弾性力に従う形で、第１図矢印り方向に移動する。各
ビス１〜ンロツドｌ　３　ｂが、Ｄ方向に移動すると、
当該ピストンロッド１３ｂと当接している腕１５．１．
５は、それぞ取スプリング１７．１７の弾性力に従う形
で、矢印Ｆ方向に揺動する。

すると、ナツト９のボール支持部９ａ、９ａをＤ方向に
押圧していた各腕１５の押圧部１５ａも、Ｆ方向に揺動
して、当該ボール支持部９ａから離れる。すると、各ボ
ール支持部９ａも、自らの弾性により、そわまで１つ方
向に撓んでいたのが、変形前の形状に復帰する。その結
果、各ボール支持部９ａが、ポール１０をレール７方向
に押し付ける力が弱まり、各ポール］−〇とレール７と
の間に作用する予圧は低下して本来の予圧となる。

次に、ぞの状態て、コラム３を、リニアガイド６を介し
てベース２上をＡ方向に嘔送りする。

なお、この際、各ボール１０とレール７との間に作用す
る予圧は低下しているので、リニアガイド６の応答性は
向上し、その結果、コラム３は入方向に高速で早送りさ
れる。

また、本実施例においては１通常は、ナラ１−〇の各ボ
ール支持部９ａをし・−ルア方向に押圧せず、各ポール
１０とレール７間に作用する予圧を高めたい時に、腕」
５．１５をＥ方向に揺動させて、各腕１５の押圧部３．
５　ａによって、各ホール支持部９ａをレール７方向に
押圧した場合について述べた。しかし、これとは逆に、
各腕１５の第１図下端部とナツト９の図中左右両側面と
の間に、スプリングを張設等することにより、通常時に
、各腕１５をスプリングの弾性によりＥ方向に揺動させ
て、名ポール支持部９ａをレール７方向に押圧させてお
き、ナツト９の予圧を低めたい時に、駆動シリンダ等に
より腕１５をスプリングの弾性に抗する形でＦ方向に揺
動させて、当該腕１５とボール支持部９．］との抑押圧
部を解除させるようにしてもよい。

更に、本実施例においては、駆動シリンダ１３を駆動す
ることにより、各腕１−５をＥ方向に揺動させて各ポー
ル支持部９ａをレール７方向に押圧した場合について述
べたが、腕１５を用いることなく、複数個の駆動シリン
ダ（図示せず）を、各ボール支持部９ａに直接対向する
形でコラム３に装着し、当該各駆動シリンダを駆動する
ことにより、そのピストンロッドにより直接各ボール支
持部９ａをレール７方向に押圧してもよい。

なお、上述した実施例においては、予圧可変手段として
の予圧可変体１２を、リニアガイド６とは別個に設けた
場合について述べたが、予圧可変手段である予圧可変体
は、以下に述べるように、リニアガイド６の各ナツト９
に内蔵させる形で設けることも出来る。なお、以下に述
べる実施例においては、第１図において説明した部分と
同一の部分は、同一の符号を付してその部分の説明を省
略する。

複数個の予圧可変体１２Ａは、第２図に示すように、そ
れぞれ各ナツト９のポール支持部９ａ、９ａに内蔵され
る形で設けられており、各予圧可変体１２Ａは、押圧支
持部材２１、ピストンロツド２２及びピストンプレート
２３等を有している。

即ち、ポール支持部９ａの図中内側面９ｂ及び外側面９
ｃには、それぞれ摺動溝２５ａ、２５ｂが、図中紙面と
直角な方向（即ち、矢印Ａ−Ｂ方向）に伸延する形で穿
設形成されており、摺動溝２５ａ内には、抑圧支持部材
２１が、矢印り、Ｍ方向に移動自在な形で嵌入している
。抑圧支持部材２１には、複数個のボール１０が、一部
をレール７との間に介在させる形で転勤自在に支持され
ており、各ボール１０とレール７との間には、予圧が加
えられている。また、押圧支持部材２１には、複数個の
ピストンロッド２２が、図中紙面と直角な方向に所定の
間隔で固着されており、これ等ピストンロッド２２は、
摺動溝２５ａ、２５ｂを連通する形で穿設された複数個
の穴２５ｃに、それぞれり、Ｍ方向に摺動自在な形で嵌
入している。

更に、ピストンロッド２２には、摺動溝２５ｂ内にり、
Ｍ方向に摺動自在な形で嵌入したビスＩ〜ンプレー、ト
２３が固着しており、ピストンプレート２３と摺動溝２
５ｂの側面２５ｄとの間には、複数個のスプリング２７
が、それぞれ各ビス１−ンロツド２２の周囲を被覆する
形で縮設されている。

なお５これ等スプリング２７の弾性によって、ピストン
プレート２２及び当該ビス１−ンプレート２２に各ピス
トンロット２２を介して固着された押圧支持部材２１は
、常に矢印Ｍ方向に付勢されている。

一方、ボール支持部９ａの外側面９Ｃには、蓋２６が、
摺動溝２５ｂを閉塞する形で固着されており、蓋２６と
摺動溝２５ｂ内のピストンプレート２３との間には、油
室２９が形成されている。

また、蓋２６には、油供給管３０が、その一端を油室２
９に開口する形で接続されており、油供給管３０の他端
には１図示しない油圧ポンプが接続されている。

予圧可変体１２Ａは、以上のような構成を有するので、
テーブル２０上に固定保持された図示しないワークを切
削加工するには、まず、第３図に示すコラム３を、工具
を装着した主軸１９と共に１図中実線で示す位置から、
リニアガイド６を介して、ベース２上を適宜矢印Ｂ方向
に早送りすると共に、主軸１９を矢印Ｇ又はＨ方向に、
更に。

テーブル２０を図中紙面と直角な方向、即ち、矢印Ｊ又
はに方向に適宜移動して、所定の加工開始位置に位置決
めする。この際、リニアガイド：６を構成するナツト９
のポール支持部９ａ、９ａに一体的に設けられた予圧可
変体１２Ａは、操作されない。

即ち、予圧可変体１２Ａを構成するピストンプレート２
３と蓋２６との間に形成された油室２９には、油供給管
３０を介して圧油は供給されない。すると、押圧支持部
材２１に転勤自在に支持された複数個のボール１０は、
圧油によってビス１−ンプレート２３．ピストンロッド
２２及び押圧支持部材２１を介してレール７方向に押さ
れることはなく、しかも、抑圧支持部材２１は、スプリ
ング２７の弾性によって、ピストンプレート２３及び各
ピストンロッド２２を介して、Ｍ方向に付勢されている
ので、当該ボール１０には、リニアガイド６の組み立て
時に加えられた予圧、即ち、本来の予圧のみが作用し、
その転勤抵抗は極めて小さい。このため、リニアガイド
６の応答性は良好に保持され、当該リニアガイド６によ
って案内されたコラム３のＢ方向の早送りは、円滑に、
しかも高速で行なわれる。

こうして、コラム３等が、所定の加工開始位置に位置決
めされたところで、第２図に示す予圧可変体１２Ａを操
作することにより、各ボール１０とレール７との間に作
用している予圧を、本来の予圧よりも増大させる。

それには、まず油室２９に、図示しない油圧ポンプを駆
動することにより、圧油を、油供給管３ｏを介して供給
する。すると、油室２９内に供給された圧油は、スプリ
ング２７の弾性に抗する形で、各ボール］０を、ビス］
−ンプレート２３、ピストンロット２２及び押圧支持部
材２１を介して、レール７に強く押しつける。各ボール
１０が、供給された圧油によって、レール７に強く押し
つけられると、当該ボール１０とレール７との間の予圧
は、本来の予圧より増大する。

こうして、予圧が本来の予圧よりも増大したところで、
コラム３を、主軸１９と共にＡ、Ｂ方向に切削送りする
と共に、主軸１９を工具と共にＧ、Ｈ方向に、更にテー
ブル２ｏをワークと共に、■、Ｋ方向に適宜移動して、
所定の加工をワークに対して行う。なお、この際、リニ
アガイド６は、ナツト９の予圧が本来の予圧よりも高め
られていることから、応答性が低下し、系としての剛性
が高められているので、リニアガイド６によって案内さ
れるコラム３は、加工中に振動しにくくなり、ワークを
重切削した場合でもビビリは発生せず。

ワークは精度よく加工される。

ワークを加工後、コラム３を、六方向に早送りして、第
３図実線で示す待機位置に復帰させる場合には、リニア
ガイド６の各ボール１０に作用している予圧を、本来の
予圧まで減少させる。それには、第２図に示す各ボール
支持部９ａに形成された油室２９内に供給されていた圧
油をトレインする。すると、ピストンプレート２３はス
プリング２７の弾性力によりＭ方向に移動する。これ＝
１９− に、より、ピストンロッド２２を介してボール１０をＬ
方向に押圧していた抑圧支持部材２１もＭ方向に移動し
、各ホール１ｏをレール７に押し付けていた押圧力は減
少する。その結果、各ボール１０に加わる予圧は、本来
の予圧となって、その転勤抵抗も小さくなり、リニアガ
イド６の応答性は高まる。このため、リニアガイド６に
よって案内されるコラム３は、レール７に沿ってＡ方向
に高速で早送りされる。

なお、上述した実施例においては、案内装置５を、コラ
ム３をベース２に沿ってＡ、Ｂ方向に案内するために、
マシニングセンタ１に装着した場合について述べたが、
案内装置５を他の工作機械、例えば旋盤の刃物台を案内
するため等に装着することも可能である。

（ｇ）０発明の効果以」二、説明したように本発明によりば、予圧可変体１
２．１２Ａ等の予圧可変手段を設け、該予圧可変手段を
操作することにより、リニアガイトロに、高い応答性が
要求される場合は、ナツト９とレール７との間に作用す
る予圧を減少させ。

前記リニアガイド６に、低い応答性が要求される場合は
、ナツト９とレール７との間に生じる予圧を、増大させ
るようにして構成したので、使用条件に応じて、予圧可
変手段によりナラｌ−９とレール７との間に作用する予
圧を任意に増減させて、リニアガイド６の応答性を変化
させることが出来る。また１本発明による案内制御方法
を工作機械に用いることにより、応答性に優れ、しかも
加工中に振動等が生じない高精度の工作機械の提供が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による部品の案内制御方法の一実施例が
適用された、マシニングセンタの案内装置の一例を示す
断面図、第２図はマシニングセンタの案内装置の別の例を示す断
面図、第３図は本発明の一実施例が適用された、マシニングセ
ンタの一例を示す正面図、第４図は第３図の平面図である。３・・・・・被案内部品（コラム）６・・・・・・リニアガイド７・・・・・・レール９・・・・・・ナツト１２．１２Ａ・・・・・・予圧可変手段（予圧可変体）
出顆人　　ヤマザキマザック株式会社代理人　　　弁理士　　　相１）伸二（ほか１名） −η−

Claims

【特許請求の範囲】レール及び当該レールに移動自在に支持されたナットを有するリニアガイドによって、被案内部品
を案内する案内装置において、予圧可変手段を設け、該予圧可変手段を操作することにより、前記リニアガイドに、高い応答性が要求される場合は、前記ナットとレールとの間に作用する予圧を減少させ、前記リニアガイドに、低い応答性が要求される場合は、前記ナットとレールとの間に生じる予圧を増大させるようにして構成した部品の案内制御方法。