JP2004358650A - Linear motor driven processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工具と工作物との相対運動をリニアモータによって行うリニアモータ駆動加工装置に関する。 The present invention relates to a linear motor driven machining apparatus that performs relative motion between a tool and a workpiece by a linear motor.
従来、ベッド上にコラムを直立し、該コラムの正面の上側および下側位置に上側および下側X軸ガイドを水平方向に設け、コラムにサドルを上側および下側X軸ガイドに案内されてリニアモータによりX軸方向に駆動可能に装架し、サドルの中央部分に形成された貫通スペースの対向する垂直面に左側および右側Y軸ガイドを垂直方向に設け、主軸ヘッドが装架されたスライドをサドルに左側および右側Y軸ガイドに案内されてリニアモータによりY軸方向に駆動可能に装架し、工具が着脱される主軸を前記主軸ヘッドに回転可能に支承した工作機械において、特許文献1に示すように、コラムの上側および下側に水平方向に対向して設けた水平面に上側および下側X軸リニアモータマグネットを磁極面を対向させてX軸方向に固定し、上側および下側X軸リニアモータコイルをサドルの上下端面に上側および下側X軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定し、左側および右側Y軸リニアモータマグネットをサドルの貫通スペースの対向する垂直面に左側および右側Y軸ガイドの後方位置で磁極面を対向させてY軸方向に固定し、左側および右側Y軸リニアモータコイルを前記スライドの両側面に左側および右側Y軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定している。
上記従来装置では、左側および右側Y軸リニアモータの吸引力が相殺され、Y軸ガイドにリニアモータの吸引力が作用しないように、左側および右側Y軸リニアモータマグネットをサドルの貫通スペース内に対向して配置しているが、スライドの両側面に左側および右側Y軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定された左側および右側Y軸リニアモータコイルを貫通スペース内に配置しなければならず、スライドのY軸方向ストロークを確保し、且つリニアモータコイルに通電する配線等が貫通スペースの上端に当接しないようにするために、貫通スペース延いてはサドルのY軸方向の長さを長くする必要があった。サドルのY軸方向の長さを長くすると、上側および下側X軸リニアモータ間の距離が長くなり剛性が低下するので、サーボゲインを上げることが困難となり、またサドルの質量が大きくなり加速性能が低下し、工作機械が大型化する不具合があった。 In the above-described conventional device, the left and right Y-axis linear motor magnets are opposed to the saddle through space so that the attraction of the left and right Y-axis linear motors is canceled and the attraction of the linear motor does not act on the Y-axis guide. The left and right Y-axis linear motor coils fixed to both sides of the slide so as to face the left and right Y-axis linear motor magnets, respectively, must be arranged in the through space. It is necessary to increase the length of the penetrating space and thus the length of the saddle in the Y-axis direction in order to secure the stroke in the Y-axis direction and to prevent wiring or the like that energizes the linear motor coil from contacting the upper end of the penetrating space. was there. Increasing the length of the saddle in the Y-axis direction increases the distance between the upper and lower X-axis linear motors and reduces rigidity, making it difficult to increase the servo gain and increasing the saddle mass and accelerating performance. And the machine tool becomes large.
さらに、主軸ヘッドに支承された主軸は、主軸ヘッドの自重によりY軸ガイド部が撓んでサドルが変位するので、理想の水平軸に対して先端が下方に傾斜する。このような主軸の傾きをとるために、Y軸ガイドとサドルに設けたY軸ガイド取付面との間にシムを入れ、またはY軸ガイド取付面をすり合わせすることにより、主軸を自重による傾きと反対方向に水平軸に対して予め傾斜させる調整を行っている。この調整は、主軸ヘッドが取付けられたスライドをY軸ガイドでサドルに装架し、主軸ヘッドに軸承された主軸の傾斜角度を測定し、主軸ヘッドが取付けられたスライドをY軸ガイドから取外し、測定した主軸の傾斜角度に応じてY軸ガイドとY軸ガイド取付面との間にシムを入れ、またはY軸ガイド取付面をすり合わせて行われている。係る調整作業は、多くの時間、労力および費用を必要としていた。 Furthermore, the tip of the spindle supported by the spindle head is inclined downward with respect to an ideal horizontal axis because the Y-axis guide portion is bent by the own weight of the spindle head and the saddle is displaced. In order to take such a tilt of the main shaft, a shim is inserted between the Y-axis guide and the Y-axis guide mounting surface provided on the saddle, or the Y-axis guide mounting surface is rubbed, so that the main shaft can be tilted by its own weight. An adjustment is made in advance to incline in the opposite direction with respect to the horizontal axis. For this adjustment, the slide on which the spindle head is mounted is mounted on a saddle with a Y-axis guide, the inclination angle of the spindle supported on the spindle head is measured, and the slide on which the spindle head is mounted is removed from the Y-axis guide. According to the measured inclination angle of the main shaft, a shim is inserted between the Y-axis guide and the Y-axis guide mounting surface, or the Y-axis guide mounting surface is rubbed. Such a coordinating operation required a lot of time, labor and cost.
本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、サドルを上下方向長さを短縮して剛性アップ、小型軽量化し、加速性能がよくサーボゲインを上げることができるリニアモータ駆動加工装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is a linear motor drive machining apparatus capable of shortening a saddle in a vertical direction, increasing rigidity, reducing size and weight, improving acceleration performance and increasing servo gain. It is to provide.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明の構成上の特徴は、ベッド上に直立されたコラムと、該コラムの正面に上側および下側位置に水平方向に設けられた上側および下側X軸ガイドと、該上側および下側X軸ガイドによりX軸方向に案内されて前記コラムの正面に装架され中央部分に貫通スペースが形成されたサドルと、上側X軸ガイドの上方位置および下側X軸ガイドの下方位置で前記コラムの正面に磁極面を前方に向けてX軸方向に固定された上側および下側X軸リニアモータマグネットと、前記サドルの上端部裏面および下端部裏面に前記上側および下側X軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定された上側および下側X軸リニアモータコイルと、前記サドルの正面に前記貫通スペースの両側に垂直方向に設けられた左側および右側Y軸ガイドと、該左側および右側Y軸ガイドによりY軸方向に案内されて前記サドルの正面に装架されたスライドと、前記左側Y軸ガイドの左方位置および右側Y軸ガイドの右方位置で前記サドルの正面に磁極面を前方に向けてY軸方向に固定された左側および右側Y軸リニアモータマグネットと、前記スライドの左端部裏面および右端部裏面に前記左側および右側Y軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定された左側および右側Y軸リニアモータコイルと、工具が装着される主軸が回転駆動可能に支承され前記スライドに一体的に固定されて後端部が前記貫通スペース内に延在する主軸ヘッドと、前記ベッド上に前記X軸およびY軸方向と直角なZ軸方向に駆動可能に装架され工作物が取付けられるテーブルとを備えたことである。
In order to solve the above-mentioned problems, a structural feature of the present invention according to
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記左側および右側Y軸リニアモータコイルのY軸方向の中心が前記主軸の回転中心より上方に離間していることである。
A structural feature of the invention according to
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1または2において、前記テーブルを前記ベッドの上面に前記X軸およびY軸方向と直角なZ軸方向に設けられた左側および右側Z軸ガイドによりZ軸方向に案内して装架し、左側および右側Z軸リニアモータマグネットを前記ベッドの上面に前記左側Z軸ガイドの左方位置および右側Z軸ガイドの右方位置で磁極面を垂直にして互いに対向してZ軸方向に固定し、左側および右側Z軸リニアモータコイルを前記テーブルの左端面および右端面に前記左側および右側Z軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定したことである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the table is provided on the upper surface of the bed in a Z-axis direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions. The guide is mounted in the Z-axis direction by a guide, and the left and right Z-axis linear motor magnets are vertically mounted on the upper surface of the bed at the left position of the left Z-axis guide and the right position of the right Z-axis guide. And the left and right Z-axis linear motor coils are fixed to the left and right end faces of the table so as to face the left and right Z-axis linear motor magnets, respectively. .
請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1または2において、前記テーブルを前記ベッドの上面に前記X軸およびY軸方向と直角なZ軸方向に設けられた左側および右側Z軸ガイドによりZ軸方向に案内して装架し、左側および右側Z軸リニアモータマグネットを前記ベッドの上面に前記左側Z軸ガイドの左方位置および右側Z軸ガイドの右方位置で磁極面を上方に向けてZ軸方向に固定し、左側および右側Z軸リニアモータコイルを前記テーブルの左端部下面および右端部下面に前記左側および右側Z軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定したことである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the table is provided on the upper surface of the bed in a Z-axis direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions. The guide is mounted in the Z-axis direction by a guide, and the left and right Z-axis linear motor magnets are placed on the upper surface of the bed with the magnetic pole surface upward at the left position of the left Z-axis guide and the right position of the right Z-axis guide. , And the left and right Z-axis linear motor coils are fixed to the lower left and right lower surfaces of the table so as to face the left and right Z-axis linear motor magnets, respectively.
請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項1または2において、前記テーブルを前記ベッド上に前記X軸およびY軸方向と直角なZ軸方向に設けられた左側および右側Z軸ガイドによりZ軸方向に案内して装架し、サーボモータによって回転駆動される左側および右側Z軸ボールネジを前記ベッドの上面に前記左側Z軸ガイドの左方位置および右側Z軸ガイドの右方位置でZ軸方向に支承し、該左側および右側Z軸ボールネジに前記テーブルの両側に固定された送りナットを夫々螺合したことである。
A structural feature of the invention according to
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、サドルはコラム上を上側および下側X軸ガイドに案内されて上側および下側X軸リニアモータによりX軸方向に移動され、主軸ヘッドが固定されたスライドはサドル上を左側および右側Y軸ガイドに案内されて左側および右側Y軸リニアモータによりY軸方向に移動され、テーブルはベッド上をX軸およびY軸方向と直角なZ軸方向に移動される。これにより、主軸ヘッドに軸承された主軸に装着された工具がテーブル上に取付けられた工作物に対して直交3軸方向に相対的に移動し工作物に所望の加工を行う。
In the invention according to
左側および右側Y軸リニアモータマグネットを左側Y軸ガイドの左方位置および右側Y軸ガイドの右方位置でサドルの正面に磁極面を前方に向けてY軸方向に固定し、スライドの左端部裏面および右端部裏面に左側および右側Y軸リニアモータマグネットに夫々対向して左側および右側Y軸リニアモータコイルを固定したので、スライドを上昇してもリニアモータコイルに通電する配線等とサドルとが干渉することがなく、サドルの上下方向の長さをスライドの所望ストロークに合わせて設定することができ、サドルの上下方向長さを短縮し小型軽量化して加速性能を向上し、上側および下側X軸リニアモータ間の距離を小さくして剛性アップしサーボゲインを上げることができる。さらに、上側および下側X軸リニアモータマグネット並びに左側および右側Y軸リニアモータマグネットをコラムおよびサドルの正面に磁極面を前方に向けて夫々固定し、上側および下側X軸リニアモータコイル並びに左側および右側Y軸リニアモータコイルをサドルの上端部裏面および下端部裏面並びにスライドの左端部裏面および右端部裏面に固定したので、上側および下側X軸リニアモータ並びに左側および右側Y軸リニアモータの吸引力により上側および下側X軸ガイド並びに左側および右側Y軸ガイドと滑動体との間にプリロードが付与されて軸受剛性がアップし、サドルおよびスライドをコラムおよびサドルから離す方向に作用する力に対する抵抗力が増大し、サドルおよびスライドは高剛性、高精度に案内されて移動する。また、左側および右側Y軸リニアモータマグネットをサドルの正面に磁極面を前方に向けて固定し、左側および右側Y軸リニアモータコイルをスライドの左端部裏面および右端部裏面に左側および右側Y軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定したので、スライドを支承するY軸ガイド等を分解することなくY軸リニアモータマグネットおよびY軸リニアモータコイルをサドルおよびスライドに容易に着脱することができる。 The left and right Y-axis linear motor magnets are fixed to the front of the saddle at the left position of the left Y-axis guide and the right position of the right Y-axis guide in the Y-axis direction with the magnetic pole surface facing forward, and the back of the left end of the slide Also, since the left and right Y-axis linear motor coils are fixed on the back of the right end opposite to the left and right Y-axis linear motor magnets, the wiring and the like that energize the linear motor coil even when the slide is raised interfere with the saddle. The vertical length of the saddle can be set according to the desired stroke of the slide, and the vertical length of the saddle can be reduced to reduce the size and weight of the saddle, thereby improving acceleration performance. The distance between the shaft linear motors can be reduced to increase rigidity and increase the servo gain. Further, the upper and lower X-axis linear motor magnets and the left and right Y-axis linear motor magnets are fixed to the front of the column and the saddle, respectively, with the magnetic pole surfaces facing forward, and the upper and lower X-axis linear motor coils and the left and right Since the right Y-axis linear motor coil is fixed to the upper and lower backs of the saddle and the left and right ends of the slide, the suction force of the upper and lower X-axis linear motors and the left and right Y-axis linear motors. As a result, a preload is applied between the upper and lower X-axis guides and the left and right Y-axis guides and the sliding body, thereby increasing the bearing rigidity, and resisting force acting on the saddle and the slide in the direction away from the column and the saddle. And the saddle and the slide are guided and moved with high rigidity and high precision. Also, the left and right Y-axis linear motor magnets are fixed to the front of the saddle with the magnetic pole faces facing forward, and the left and right Y-axis linear motor coils are mounted on the left and right Y-axis linear backs of the slide. Since the Y-axis linear motor magnet and the Y-axis linear motor coil can be easily attached to and detached from the saddle and the slide without disassembling the Y-axis guide or the like for supporting the slide, since the Y-axis linear motor coil and the Y-axis linear motor coil are fixed.
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、左側および右側Y軸リニアモータコイルのY軸方向の中心を主軸の回転中心より上方に離間したので、左側および右側Y軸リニアモータの吸引力の合力が主軸の回転中心より上方に作用し、主軸の先端が下を向く自重による傾きをキャンセルするように主軸を先端が水平軸に対して上を向くようにスライドを吸引する。これにより、Y軸ガイドに対して垂直となるように主軸を組付けた主軸ヘッドをスライドに取付け、このスライドをY軸スライドに装架するだけで主軸を理想の水平軸方向に向けることができ、Y軸ガイドとサドルに設けたY軸ガイド取付面との間にシムを入れるなどして、主軸を自重による傾きと反対方向に水平軸に対して予め傾斜させる煩雑な調整を不要にすることができる。
In the invention according to
上記のように構成した請求項3に係る発明によれば、工具と工作物との間の直交3軸方向の相対移動をリニアモータによって高速高精度に行うことができる。さらに、左側および右側Z軸リニアモータマグネットをベッドの上面に磁極面を垂直にして互いに対向して固定し、左側および右側Z軸リニアモータコイルをテーブルの左端面および右端面に左側および右側Z軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定したので、左側および右側Z軸リニアモータの吸引力が相殺され、テーブルを案内するZ軸ガイド機構に工作物の重量に加えてリニアモータの吸引力が作用することを防止できる。 According to the invention according to claim 3 configured as described above, the relative movement between the tool and the workpiece in the three orthogonal directions can be performed with high speed and high accuracy by the linear motor. Furthermore, the left and right Z-axis linear motor magnets are fixed opposite to each other with the magnetic pole surfaces perpendicular to the upper surface of the bed, and the left and right Z-axis linear motor coils are mounted on the left and right end surfaces of the table. Since it is fixed to face the linear motor magnet, the suction force of the left and right Z-axis linear motors is offset, and the suction force of the linear motor acts on the Z-axis guide mechanism for guiding the table in addition to the weight of the workpiece. Can be prevented.
上記のように構成した請求項4に係る発明によれば、工具と工作物との間の直交3軸方向の相対移動をリニアモータによって高速高精度に行うことができる。さらに、左側および右側Z軸リニアモータマグネットをベッドの上面に磁極面を上方に向けて固定し、左側および右側Z軸リニアモータコイルをテーブルの左端部下面および右端部下面に左側および右側Z軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定したので、Y軸リニアモータマグネットおよびY軸リニアモータコイルをベッドおよびテーブルに容易に着脱することができる。
According to the invention according to
上記のように構成した請求項5に係る発明においては、請求項1または2に係る発明の効果に加え、工具と工作物との間の高速度な相対移動が要求されるX軸およびY軸方向の移動をリニアモータによって行い、重量のある工作物が取付けられるテーブルのZ軸方向の移動はサーボモータの同期回転によりボールネジ機構を介して比較的低速で行うので、工具と工作物とのZ軸方向の相対移動機構、延いては装置全体の構成を簡単にしコストを低減することができる。
In the invention according to
以下、本発明に係るリニアモータ駆動加工装置の第1の実施形態を図面に基づいて説明する。図1,2において、ベッド1上にコラム2が立設され、コラム2の正面には上側および下側X軸ガイド3U,3Lが上側位置および下側位置に水平方向に設けられている。上側および下側X軸ガイド3U,3Lにはサドル4に固定された複数個の滑動体5が移動可能に支承され、サドル4は上側および下側X軸ガイド3U,3LによりX軸方向に案内されてコラム2の正面に装架されている。コラム2の正面には上側および下側X軸リニアモータマグネット6U,6Lが上側X軸ガイド3Uの上方位置および下側X軸ガイド3Lの下方位置に配置され、上側および下側X軸リニアモータマグネット6U,6Lを構成する矩形のマグネット片7の両側端部に穿設された複数のボルト穴に正面側から挿入された複数のボルト8によって各マグネット片7がコラム2にボルト締めされ、上側および下側X軸リニアモータマグネット6U,6Lがコラム2の正面に磁極面を前方に向けてX軸方向に固定されている。複数のボルト10がサドル4の上端部および下端部に穿設された複数のボルト穴に正面側から挿入されて上側および下側X軸リニアモータコイル9U,9Lに螺着され、上側および下側X軸リニアモータコイル9U,9Lがサドル4の上端部裏面および下端部裏面に上側および下側X軸リニアモータマグネット6U,6Lに夫々対向して固定されている。上側および下側X軸リニアモータマグネット6U,6Lおよび上側および下側X軸リニアモータコイル9U,9Lにより上側および下側X軸リニアモータ23U,23Lが夫々構成されている。
Hereinafter, a first embodiment of a linear motor driven machining apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2, a
サドル4の中央部分には矩形の貫通スペース11が上側および下側X軸ガイド3U,3Lの近傍から形成され、後述する主軸ヘッドの後端部が貫通スペース11内に延在して上下動できるようになっている。サドル4の正面には左側および右側Y軸ガイド12L,12Rが貫通スペース11の両側に垂直方向に設けられている。左側および右側Y軸ガイド12L,12Rにはスライド13に固定された複数個の滑動体14が移動可能に支承され、スライド13は左側および右側Y軸ガイド12L,12RによりY軸方向に案内されてサドル4の正面に装架されている。サドル4の正面には左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rが左側Y軸ガイド12Lの左方位置および右側Y軸ガイド12Rの右方位置に配置され、左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rを構成する矩形のマグネット片16の両側端部に穿設された複数のボルト穴に正面側から挿入された複数のボルト17によって各マグネット片16がサドル4にボルト締めされ、左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rがサドル4の正面に磁極面を前方に向けてY軸方向に固定されている。複数のボルト18がスライド13の左端部および右端部に穿設された複数のボルト穴に正面側から挿入されて左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19Rに螺着され、左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19Rがスライド13の左端部裏面および右端部裏面に左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rに夫々対向して固定されている。左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rおよび左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19Rにより左側および右側Y軸リニアモータ24L,24Rが夫々構成されている。
A rectangular through
スライド13には主軸20を回転駆動可能に軸承する主軸ヘッド21が固定され、主軸ヘッド21の後端部は矩形の貫通スペース11内に延在している。主軸20の先端には工具が着脱可能に装着される。スライド13とサドル4との間にはバランスシリンダ装置22が介在され、スライダ13および主軸ヘッド21の重力とバランスする推力を発生する。
A
図3,4に示すように、ベッド1上には左側および右側Z軸ガイド25L,25RがX軸およびY軸方向と直角なZ軸方向にコラム2の前方に延設されている。左側および右側Z軸ガイド25L,25Rにはテーブル26に固定された複数個の滑動体27が移動可能に支承され、テーブル26は左側および右側Z軸ガイド25L,25RによりZ軸方向に案内されてベッド1の上面に装架されている。ベッド1の上面には左側および右側Z軸リニアモータマグネット28L,28Rが左側Z軸ガイド25Lの左方位置および右側Z軸ガイド25Rの右方位置で磁極面を垂直にして互いに対向してZ軸方向にブラケット29L,29Rを介して固定されている。左側および右側Z軸リニアモータコイル30L,30Rはテーブル26の左端面および右端面に左側および右側Z軸リニアモータマグネット28L,28Rに夫々対向して固定されている。左側および右側Z軸リニアモータマグネット28L,28Rおよび左側および右側Z軸リニアモータコイル30L,30Rにより左側および右側Z軸リニアモータ37L,37Rが夫々構成されている。テーブル26上には工作物が載置されて回転する回転テーブル31が垂直軸線回りに回転可能に装架され、DDモータ等により回転駆動される。
As shown in FIGS. 3 and 4, on the
次に上記第1の実施形態に係るリニアモータ駆動加工装置の作動について説明する。サドル4はコラム2上を上側および下側X軸ガイド3U,3Lに案内されて上側および下側X軸リニアモータ23U,23LによりX軸方向に移動される。主軸ヘッド21が固定されたスライド13はサドル4上を左側および右側Y軸ガイド12L,12Rに案内されて左側および右側Y軸リニアモータ24L,24RによりY軸方向に移動される。スライド13が上昇しても左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19Rに通電する配線等がサドル4と干渉することがないので、サドル4の上下方向の長さをスライド13の所望ストロークに合わせて短く設定することができる。サドル4は上下方向長さの短縮により小型軽量化されて加速性能が向上し、上側および下側X軸リニアモータ23U,23L間の距離が短縮されて剛性アップしサーボゲインを上げることができる。そして、左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rはサドル4の正面に磁極面を前方に向けて固定され、左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19Rはスライド13の左端部裏面および右端部裏面に左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rに夫々対向して固定されているので、左側および右側Y軸ガイド12L,12R等を分解することなく、左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rおよび左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19Rをサドル4およびスライド13に容易に着脱することができる。工作物が取付けられたテーブル26はベッド1上を左側および右側Z軸ガイド25L,25Rに案内されて左側および右側Z軸リニアモータ37L,37RによってX軸およびY軸方向と直角なZ軸方向に移動される。これにより、主軸ヘッド21に軸承された主軸20に装着された工具がテーブル26上に取付けられた工作物に対して直交3軸方向に相対的に移動されて工作物に所望の加工を行う。このとき、上側および下側X軸リニアモータ23U,23Lおよび左側および右側Y軸リニアモータ24L,24Rの吸引力により上側および下側X軸ガイド3U,3L並びに左側および右側Y軸ガイド12L,12Rと滑動体5,14との間にプリロードが付与されて軸受剛性がアップし、サドル4およびスライド13をコラム2およびサドル4から離れる方向に作用する切削力によるモーメントに対して抵抗力が増大し、サドル4およびスライド13は高剛性、高精度に案内されて移動する。
Next, the operation of the linear motor driven machining apparatus according to the first embodiment will be described. The
次に、左側および右側Y軸リニアモータコイルのY軸方向の中心を主軸の回転中心より上方に離間させた第2の実施形態について説明する。Y軸リニアモータコイルの中心を主軸の回転中心より上方に離した点以外の構成は、第1の実施形態と同一である。図5において、スライド13'に固定された滑動体14が左側および右側Y軸ガイド12L,12Rに支承され、スライド13'がサドル4の正面にY軸方向に摺動可能に装架されている。サドル4の正面には左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rが左側Y軸ガイド12Lの左方位置および右側Y軸ガイド12Rの右方位置に配置され、磁極面を前方に向けてY軸方向に固定されている。スライド13'の左端部裏面および右端部裏面には、左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19Rが左側および右側Y軸リニアモータマグネット15L,15Rに夫々対向して固定されている。スライド13'には主軸20'を回転駆動可能に軸承する主軸ヘッド21'が固定されている。このとき、左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19RのY軸方向の中心Cが主軸20'の回転中心Oより所定量Aだけ上方に離間するように、主軸ヘッド21'はスライドに位置決め固定されている。
Next, a description will be given of a second embodiment in which the centers of the left and right Y-axis linear motor coils in the Y-axis direction are separated above the center of rotation of the main shaft. The configuration other than the point that the center of the Y-axis linear motor coil is separated above the rotation center of the main shaft is the same as that of the first embodiment. In FIG. 5, a sliding
第2の実施形態においては、左側および右側Y軸リニアモータコイル19L,19RのY軸方向の中心Cを主軸20'の回転中心Oより上方に離間させたので、左側および右側Y軸リニアモータ24L,24Rの吸引力の合力Fが主軸20'の回転中心Cより上方に作用し、主軸20'の先端が下を向く自重による傾きをキャンセルするように、主軸20'を先端が水平軸に対して上を向くようにスライド13'を吸引する。これにより、上下方向に垂直に配置された左側および右側Y軸ガイド12L,12Rに対して垂直となるように主軸20'を組付けた主軸ヘッド21'をスライド13'に取付け、このスライド13'を左側および右側Y軸ガイド12L,12Rに装架するだけで主軸20'を理想の水平軸方向に向けることができ、加工装置の加工精度を向上することができる。さらに、従来、主軸の傾きを防止するためにスライド等に設けていた補強リブが不要となり、スライド、主軸ヘッド等の移動体を小型、軽量化して移動速度を高速にするとともに、主軸の傾きをとる調整作業をなくしてコスト低減することができる。
In the second embodiment, since the center C in the Y-axis direction of the left and right Y-axis
次に、第3および第4の実施形態について説明する。第1の実施形態とはテーブル26を駆動する部分のみが異なるだけで他の構成は同様であるので、同一構成部分には同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。第3の実施形態では、図6,7に示すように、ベッド1の上面には複数の矩形のマグネット片33が左側Z軸ガイド25Lの左方位置および右側Z軸ガイド25Rの右方位置で磁極面を上方に向けてZ軸方向に並置され、各マグネット片33の両側端部に穿設された複数のボルト穴に上方から挿入された複数のボルト34によって各マグネット片33がベッド1に着脱可能にボルト締めされて左側および右側Z軸リニアモータマグネット32L,32Rが構成されている。複数のボルト35がテーブル26の左端部および右端部に穿設された複数のボルト穴に上方から挿入されて左側および右側Z軸リニアモータコイル36L,36Rに螺着され、左側および右側Z軸リニアモータコイル36L,36Rがテーブル26の左端部下面および右端部下面に左側および右側Z軸リニアモータマグネット32L,32Rに夫々対向して固定されている。左側および右側Z軸リニアモータマグネット32L,32Rおよび左側および右側Z軸リニアモータコイル36L,36Rにより左側および右側Z軸リニアモータ37L,37Rが夫々構成されている。
Next, third and fourth embodiments will be described. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment except for the part for driving the table 26, the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description is omitted. In the third embodiment, a plurality of
第4の実施形態では、図8,9に示すように、ベッド1の上面に左側および右側Z軸ボールネジ38L,38Rが左側Z軸ガイド25Lの左方位置および右側Z軸ガイド25Rの右方位置でZ軸方向に支承され、ベッド1に固定されたサーボモータ39L,39Rによって回転駆動される。左側および右側Z軸ボールネジ38L,38Rにテーブル26の両側に固定された送りナット40L,40Rが夫々螺合されている。
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the left and right Z-axis ball screws 38L and 38R are provided on the upper surface of the
1…ベッド、2…コラム、3U,3L…X軸ガイド、4…サドル、5,14,27…滑動体、6U,6L…上側および下側X軸リニアモータマグネット、7,16,33…マグネット片、8,10,17,18,34,35…ボルト、9U,9L…上側および下側X軸リニアモータコイル、11…貫通スペース、12L,12R…左側および右側Y軸ガイド、13,13'…スライド、15L,15R…左側および右側Y軸リニアモータマグネット、19L,19R…左側および右側Y軸リニアモータコイル、20,20'…主軸、21,21'…主軸ヘッド、23U,23L…上側および下側X軸リニアモータ、24L,24R…左側および右側Y軸リニアモータ、25L,25R…左側および右側Z軸ガイド、26…テーブル、28L,28R,32L,32R…左側および右側Z軸リニアモータマグネット、29L,29R…ブラケット、30L,30R,36L,36R…左側および右側Z軸リニアモータコイル、31…回転テーブル、37L,37R…左側および右側Z軸リニアモータ、38L,38R…左側および右側Z軸ボールネジ、39L,39R…サーボモータ、O…主軸の回転中心、C…Y軸リニアモータコイルの回転中心。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該コラムの正面に上側および下側位置に水平方向に設けられた上側および下側X軸ガイドと、
該上側および下側X軸ガイドによりX軸方向に案内されて前記コラムの正面に装架され中央部分に貫通スペースが形成されたサドルと、
上側X軸ガイドの上方位置および下側X軸ガイドの下方位置で前記コラムの正面に磁極面を前方に向けてX軸方向に固定された上側および下側X軸リニアモータマグネットと、
前記サドルの上端部裏面および下端部裏面に前記上側および下側X軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定された上側および下側X軸リニアモータコイルと、
前記サドルの正面に前記貫通スペースの両側に垂直方向に設けられた左側および右側Y軸ガイドと、
該左側および右側Y軸ガイドによりY軸方向に案内されて前記サドルの正面に装架されたスライドと、
前記左側Y軸ガイドの左方位置および右側Y軸ガイドの右方位置で前記サドルの正面に磁極面を前方に向けてY軸方向に固定された左側および右側Y軸リニアモータマグネットと、
前記スライドの左端部裏面および右端部裏面に前記左側および右側Y軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定された左側および右側Y軸リニアモータコイルと、
工具が装着される主軸が回転駆動可能に軸承され前記スライドに一体的に固定されて後端部が前記貫通スペース内に延在する主軸ヘッドと、
前記ベッド上に前記X軸およびY軸方向と直角なZ軸方向に駆動可能に装架され工作物が取付けられるテーブルと、
を備えたことを特徴とするリニアモータ駆動加工装置。 A column upright on the bed,
Upper and lower X-axis guides provided horizontally in upper and lower positions in front of the column;
A saddle guided in the X-axis direction by the upper and lower X-axis guides, mounted on the front of the column, and formed with a through space in a central portion;
An upper and lower X-axis linear motor magnet fixed in the X-axis direction with the magnetic pole surface facing forward at the front of the column at an upper position of the upper X-axis guide and a lower position of the lower X-axis guide;
Upper and lower X-axis linear motor coils fixed to the upper and lower X-axis linear motor magnets on the upper and lower rear surfaces of the saddle so as to face the upper and lower X-axis linear motor magnets, respectively.
Left and right Y-axis guides provided vertically on both sides of the through space in front of the saddle,
A slide guided in the Y-axis direction by the left and right Y-axis guides and mounted on the front of the saddle;
Left and right Y-axis linear motor magnets fixed in the Y-axis direction with the magnetic pole faces forward in front of the saddle at the left position of the left Y-axis guide and the right position of the right Y-axis guide,
Left and right Y-axis linear motor coils fixed to the left and right Y-axis back surfaces of the slide opposite to the left and right Y-axis linear motor magnets, respectively;
A spindle head on which a spindle on which a tool is mounted is rotatably supported and integrally fixed to the slide, and a rear end portion extends into the through space;
A table on which the workpiece is mounted so as to be drivable on the bed in a Z-axis direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions, and
A linear motor driven machining device comprising:
左側および右側Z軸リニアモータマグネットを前記ベッドの上面に前記左側Z軸ガイドの左方位置および右側Z軸ガイドの右方位置で磁極面を垂直にして互いに対向してZ軸方向に固定し、
左側および右側Z軸リニアモータコイルを前記テーブルの左端面および右端面に前記左側および右側Z軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定したことを特徴とするリニアモータ駆動加工装置。 3. The rack according to claim 1, wherein the table is guided in the Z-axis direction by left and right Z-axis guides provided on the upper surface of the bed in a Z-axis direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions,
Left and right Z-axis linear motor magnets are fixed on the upper surface of the bed in the Z-axis direction facing each other with the magnetic pole surfaces vertical at the left position of the left Z-axis guide and the right position of the right Z-axis guide,
A linear motor drive machining apparatus wherein left and right Z-axis linear motor coils are fixed to a left end surface and a right end surface of the table so as to face the left and right Z-axis linear motor magnets, respectively.
左側および右側Z軸リニアモータマグネットを前記ベッドの上面に前記左側Z軸ガイドの左方位置および右側Z軸ガイドの右方位置で磁極面を上方に向けてZ軸方向に固定し、
左側および右側Z軸リニアモータコイルを前記テーブルの左端部下面および右端部下面に前記左側および右側Z軸リニアモータマグネットに夫々対向して固定したことを特徴とするリニアモータ駆動加工装置。 3. The rack according to claim 1, wherein the table is guided in the Z-axis direction by left and right Z-axis guides provided on the upper surface of the bed in a Z-axis direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions,
Left and right Z-axis linear motor magnets are fixed on the upper surface of the bed in the Z-axis direction with the magnetic pole faces facing upward at the left position of the left Z-axis guide and the right position of the right Z-axis guide,
A linear motor drive machining apparatus wherein left and right Z-axis linear motor coils are fixed to a lower surface of a left end portion and a lower surface of a right end portion of the table so as to face the left and right Z-axis linear motor magnets, respectively.
サーボモータによって回転駆動される左側および右側Z軸ボールネジを前記ベッドの上面にZ軸方向に支承し、
該左側および右側Z軸ボールネジに前記テーブルの両側に固定された送りナットを夫々螺合したことを特徴とするリニアモータ駆動加工装置。
The table according to claim 1 or 2, wherein the table is guided and mounted on the bed in the Z-axis direction by left and right Z-axis guides provided in a Z-axis direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions,
Left and right Z-axis ball screws rotationally driven by a servomotor are supported on the upper surface of the bed in the Z-axis direction,
A linear motor drive machining apparatus wherein feed nuts fixed on both sides of the table are screwed into the left and right Z-axis ball screws, respectively.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2003344313A JP2004358650A (en) | 2003-05-14 | 2003-10-02 | Linear motor driven processing device |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010082795A (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-15 | Toshiba Mach Co Ltd | Precision feeder of machine tool |
| JP2010240792A (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Toshiba Mach Co Ltd | Precision feeder for machine tool |
| JP2018058205A (en) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | コマウ フランスComau France | Vertical spindle type machine tool |
-
2003
- 2003-10-02 JP JP2003344313A patent/JP2004358650A/en not_active Withdrawn
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| JP2010240792A (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Toshiba Mach Co Ltd | Precision feeder for machine tool |
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