JPS6347033A - 高速加工装置 - 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〉 本発明は、工作機械、レーザ加工機、ウォータジェット
切断機などに適用される高速加工装置に関する。

〈従来の技術と問題点〉 従来プレス金型、プラスチック金型等は、ＮＣ工作機械
によりボールエンドミル工具等で型彫り加工されたのち
、ミガキ作業によって最終仕上げされている。この場合
、第４図に示すようにボールエンドミル４０で型彫り　
、加工されるワーク４１には、深さδの凹凸が生じるか
、この凹凸の深さδはビックフィード量Ｐを細かくすれ
ば浅く、粗くすれば深くなる。

つまり、ピックフィード量Ｐを細かくすれば、型彫り後
のミガキ作業の工数は下がることになるが、他方、この
型彫り加工時間は長くならざるを得ない。

したがって、この型彫り加工時間を短縮すべく、例えば
従来の１０倍以上の速度にてボールエンドミル４０を第
４図の紙面に垂直な方向に移動させて加工する超高速型
彫り機が望まれる。しかも、この場合高速駆動は、単に
最高速度が大きいのみならず、起動停止の加減速時間を
短くすることが同時に要求される。

ところが、従来のＮＣ工作機械では、加減速時間が短く
しかも最高速度が大きなものがないので、型彫り加工時
間が長くならざるを得ない。

ここで、従来のＮＣ工作機械を例示する。

第５図において、左右のベツドＩａ、　Ｉｂに設けられ
た案内面３ａ、　３ｂおよび３ｃ、　３ｄによって、そ
れぞれコラム２ａ、　２ｂはＸ軸方向に案内されて、図
示しない送り装置によりＸ方向に駆動位置決めされるよ
うになっている。ブリッジ４は左右のコラム２ａ、　２
ｂに両側に固定され、サドル５はブリッジ４に設けられ
た案内面６ａ、　６ｂで案内されて、図示しない送り装
置によりＹ＠力方向駆動位置決めされるようになってい
る。ラム７はサドル５て案内され、図示しない送り装置
によりＺ軸方向に駆動位置決めされるようになっている
。ツール８はラム７に軸受て支承される図示しない主軸
に嵌着されており、前記主軸はギアボックス９を介して
主軸モータ１０により回転駆動されるようになっている
。そして、ツール８の回転及びＸ、Ｙ、Ｚ軸方向への移
動によって、テーブル１１上に積載されたワーク１２の
加工が行なわれる構成となっている。

また、第６図は他の工作機械を示しており、第５図の工
作機械とは次の点に異なっている。すなわち、左右のコ
ラム２ａ、　２ｂがフロアに固定されており、ワーク１
２が積載されたテーブル１１がフロアに固定されたベツ
ド１３の案内面１４ａ、　１４ｂにて案内され、このテ
ーブル１１が図示しない送り装置によりＸ軸方向に駆動
位置決めされるようになっている。

第５図、第６図では従来のＮＣ工作機械の二つの例を示
したが、この例からも判明するように、従来のＮＣ工作
機械では、直交するｘ、ｙ、ｚ軸の一つの軸たけに注目
すれば、ワーク又はツールのいずれか一方のみを駆動し
、他方は静止する構成となっている。

この結果、従来の工作機械ではワーク又はツールの片方
のみを動かしており、この動かす軸等の重量に関連して
起動停止の慣性も犬きく、最高速度を大きくしたとして
も、所望の起動停止には無理がある。すなわち、超高速
化を図る場合、起動停止時の慣性力による振動により駆
動機構を含めた装置の耐久性に問題が生ずる。

この問題となる慣性力低減のために、移動体に比剛性（
剛性／重量）の高いＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチッ
ク）を適用して軽量化を図ることが一部実施されてはい
るか、全ての移動体に適用することは困難である。

例えば、前述した第５図、第６図に示す従来例で示した
Ｘ軸では、非常に大きな構成要素となるコラム２ａ、　
２ｂブリツジ４又はテーブル１１をＣＦＲＰで製造する
ことは、現状のＣＦＲＰ成形技術や成形装置では対応で
きず実現困難である。

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑み、軽量化による
慣性力低減の困難な移動体に対しても適用でき、高速化
すると共に起動停止にも問題なく慣性力を低レベルに抑
えた高速加工装置の提供を目的とする。

〈問題点を解決するだめの手段〉 上述の目的を達成する本発明は、ツールを駆動位置決め
する第１の案内面と第１の送り装置とを設け、ワークを
駆動位置決めする第２の案内面と第２の送り装置とを設
け、上記第１の案内面と上記第２の案内面とを平行に配
置し、上記ツールとワークとを互いに逆方向に同期駆動
するよう上記第１の送り装置と上記第２の送り装置を結
ぶ同期装置を設けたことを特徴とする。

〈作　　　用〉 ワークの移動速度とツールの移動速度とが加算されて、
ワークとツールとの相対速度は２倍となるが、起動停止
時にワークとツールそねそれに加わる慣性力は低レベル
に抑えられ、高速加工が可能となる。

〈実　施　例〉 以下本発明の詳細を実施例に従って説明する。木実施例
に係る第一の実施例を第１図に、第二の実施例を第２図
と第３図に示す。

第１図は、同期駆動のための連結同期装置として、機緘
的装置を用いた場合を示し、第２図は連結同期装置とし
て第３図に示すような電気的装置を用いた場合を示す。

なお、第１図、第２図において第５図、第６図と同一部
分には同符号を付す。すなわち、］、ａ、　ｌｂはコラ
ムベツド、２ａ、　２ｂはコラム、４ａ、　４ｂはブリ
ッジ、５はサドル、７はラム、８はツール、９はギヤボ
ックス、１０は主軸モータ、１１はテーブル、１３はテ
ーブルベツドである。

更に、第１図においては、ツール８は主軸１５に嵌着さ
れており、主軸１５は図示しない軸受でラム７で支承さ
れギヤボックス９を介して主軸モータ１０により回転駆
動されるようになっている。ラム７は、ＣＦＲＰ　（炭
素繊維強化プラスチック）の活用により所要の剛性が維
持されたまま軽量化されることがてきる。また、ラム７
はサドル５でＺ軸方向に摺動自在に案内され、図示しな
い送り装置によりＺ軸方向に駆動位置決めされるように
なっている。

サドル５はブリッジ４ａ、　４ｂの図示しない案内面て
Ｙ軸方向に摺動自在に案内され、図示しない送り装置に
よりＹ軸方向に駆動位置決めされるようになっている。

ブリッジ４ａ、　４ｂの両端はそれぞれ左右のコラム２
ａ、　２ｂに対して一体となるよう強固に結合されてい
る。

左右のコラム２ａ、　２ｂはそれぞれコラムベツドｌａ
、　ｌｂの図示しない案内面でｘＩＰ！１１方向に摺動
自在となるように案内されている。ここで、コラムベ・
ソドＩａ、Ｉｂは前後部をベース１５ａ。

１５ｂに支承されている。

ワークが積載されるテーブル１１は、テーブルベツド１
３の図示しない案内面でＸ軸方向に慴動自在となるよう
に案内されている。テーブル１１にはナツト１６が嵌着
され、送りねじ１７がＸ軸送りモータ１８によって回転
駆動されると、Ｘ軸方向に駆動位置決めされるようにな
っている。

コラム２ａ、　２ｂには、それぞれナツト１９ａ。

４９ｂが嵌着され、送りねじ２］ａ、　２１ｂの回転に
よってコラム２ａ、　２ｂはＸ軸方向に駆動位置決めさ
れるようになフている。ここで、該送りねじ２］ａ、　
２１ｂはそれぞれプーリ２２ａ、　２２ｂタイミングベ
ルト２３ａ、　２３ｂプーリ２４ａ、　２４ｂタイミン
グベルト２５ａ、　２５ｂを介して、前述のＸ軸送りモ
ータＩ８に直結された図示されないプーリによって回転
駆動されるようになっている。

したがって、Ｘ軸送りモータ１８の回転により送りねじ
１７と送りねじ２１ａ、　２１ｂとは同期回転駆動され
るが、送りねじ１７は、送りねじ２１ａ。

２１ｂに対して逆ねしく逆リード）となりでいるので、
テーブル１１上に積載される図示しないワークとは、た
がいに逆方向に同期して駆動位置決めされる。

なお、上述した実施例では連結同期装置としてタイミン
グベルトやプーリを用いた場合を場合を示したが、ヘベ
ルギアと伝動軸とで構成することも可能であり、連結装
置は特に限定されない。

第１図の実施例では機械的連結同期装置を用いた例を示
したが、第２図及び第３図の実施例では電気的連結同期
装置を用いた例を示す。第２図の実施例では、送りねじ
２］ａ、　２１ｂ及び１７の駆動に関して、第１図の実
施例と次のように異なる。すなわち、第２図において、
テーブル１１のナツト１６と螺合する送りねし１７、コ
ラム２ａ、　２ｂのナツト１９ａ、　１９ｂと螺合する
送りねし２＋ａ、　２１ｂは、それぞれ送りモータ１８
ａ、　１８ｂ、　＋８ｃに直結されて回転駆動される。

これら各送りモータｌ１ｌａ、　１８ｂ、　１８ｃは、
第３図に示す同期装置にて同期駆動される。

第３図において、図示しないＮＣ制御装置のＸ軸パルス
分配器３０の出力パルスは、送りモータ１８ａ、　＋８
ｂ、　＋８ｃに対応するアップダウンカウンタ３１ａ、
　３１ｂ、　３］ｃへ人力される。同時に、カウンタ：
］Ｉａ、　３１ｂ、　３］ｃには、それぞれ送りモータ
１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃの回転量検出器てあるパル
スコーダ３２ａ、　３２ｂ、　３２ｃの回転量パルスが
フィードバックされて、指令値と現在値との差である偏
差に比例した電圧が、それぞれＤ／Ａ変換器３３ａ、　
３３ｂ、　３３ｃを介してサーボアンプ３４ａ、　３４
ｂ、　３４ｃに人力され、送り電流がそれぞれ送りモー
タ１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃに人力される。この場合
、送りモータ１８Ｃ１＋８ｂは一方向に同期回転されて
コラムすなわちツールのＸ方向移動を受は持ち、送りモ
ータ１８ａは逆方向に同期運転されてテーブルすなわち
ワークのＸ方向移動を受は持っている。

〈発明の効果〉 本発明による高速加工装置では、移動体重量の大きい駆
動軸に対しても、起動停市時の慣性力による振動、それ
に伴うツールとワーク間の位置誤差と、送り装置の耐久
性に関する性能を従来並みに維持したままで、ツールと
ワークとの相対速度は加算されて２倍にされ、高速加工
を特徴とする特に金型仕上げ加工の工作機械に適用され
ると、金型ミガキエ数の大幅低減を可能とするので、産
業上の実用的メリットが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の外観斜視図、第２図、
第３図は本発明の第二の実施例で第２図は外観斜視図を
第３図は電気的連結同期装置のブロック図、第４図は金
型加工におけるエンドミルのピックフィードと加工面荒
さの関係説明図、第５図、第６図は従来のＮＣ工作機械
の外観斜視図を示す。 図　中、 ２ａ、　２ｂはコラム、 ８はツール、 １】はテーブル、 １３はテーブルベツド、 １６、１９ａ、　１９ｂはナツト、 １７、２］ａ、　２１ｂは送りねじ、 ２２ａ、　２２ｂ、　２４ａ、　２４ｂはプーリ、２３
ａ、　２３ｂ、　２５ａ、　２５ｂはタイミングベルト
、１８、１８ａ、　］、８ｂ、　１８ｃは送りモータで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ツールを駆動位置決めする第１の案内面と第１の送り装
   置とを設け、ワークを駆動位置決めする第２の案内面と
   第２の送り装置とを設け、上記第１の案内面と上記第２
   の案内面とを平行に配置し、上記ツールとワークとを互
   いに逆方向に同期駆動するよう上記第１の送り装置と上
   記第２の送り装置を結ぶ同期装置を設けた高速加工装置
   。