JP5294807B2 - Machine tool with long table - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a table driving device of a machine tool with a long table. <P>SOLUTION: This machine tool 1 with the tandem-driven long table includes the long table 20 freely slidably supported on a bed 10. In a portal type column 30, a machining head 70 is arranged to perform five-surface machining. On both ends of the table 20, two driving devices 100, 200 are mounted. The first driving device 100 includes a ball nut 120 servo-driven relative to a fixed ball screw 110, and drives a first table engine 150. The first table engine 150 drives the table 20 to the extent of half of its length, and delivers it to the second driving device 200. The second driving device 200 drives the rest of the stroke. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、大型のワークを加工することができる長尺テーブルを有する工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool having a long table that can be processed a large work.

例えば、下記の特許文献１、２は、ベッド上に２台のテーブルを装備して大型のワークを加工する工作機械が開示されている。
また、特許文献３は、ボールネジに螺合するナットキャリアを交換自在にベッド上に送られてくるテーブルに系合して駆動する工作機械が開示されている。
特公昭６１−０１３９３６号公報 実公昭６２−００４４２９号公報 特公平０７−１１０４６３号公報 For example, Patent Documents 1 and 2 below disclose machine tools that are equipped with two tables on a bed and process a large workpiece.
Further, Patent Document 3 discloses a machine tool that drives a nut carrier screwed to a ball screw in association with a table that is exchangeably sent to a bed.
Japanese Patent Publication No. 61-013936 Japanese Utility Model Publication No. 62-004429 Japanese Patent Publication No. 07-110463

大型のワークを加工するために、大型のテーブルを装備する工作機械にあってはテーブルを駆動するボールネジの長尺化が必要となる。ところが、ボールネジを長くすると、いわゆる縄跳び現象が発生してネジの中央部が偏心回転しやすくなる。このためにボールネジの回転速度を早くすることが困難となり、送り速度の高速化が達成できない。
また、長尺のボールネジは加工も困難であり、運搬上の制的もある。
そこで、本発明の目的は、２本のボールネジとボールナットを備えた２基のテーブル駆動ベースを用いた長尺テーブルを有する工作機械を提供するものである。 In order to machine a large workpiece, in a machine tool equipped with a large table, it is necessary to lengthen the ball screw that drives the table. However, when the ball screw is lengthened, a so-called jump rope phenomenon occurs and the central portion of the screw is easily rotated eccentrically. For this reason, it is difficult to increase the rotation speed of the ball screw, and it is not possible to increase the feed speed.
In addition, long ball screws are difficult to process and have restrictions on transportation.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a machine tool having a long table using two table drive bases provided with two ball screws and a ball nut.

上記目的を達成するために、本発明の工作機械は、基本的手段として、ベッドと、ベッド上に摺動自在に支持される長尺のテーブルと、テーブルの両端部側に配備される第１及び第２の駆動装置を備える。   In order to achieve the above object, the machine tool of the present invention includes, as basic means, a bed, a long table that is slidably supported on the bed, and a first table disposed on both end sides of the table. And a second driving device.

そして、第１の駆動装置は、ベッドの前側の位置に設置されるボールネジと、ボールネジに螺合するボールナットと、ボールネジまたはボールナットを駆動するサーボモータと、ボールナットと一体に駆動される第１のテーブル駆動ベースと、第１のテーブル駆動ベースとテーブルを離接自在に連結する連結装置を備え、第２の駆動装置は、ベッドの後側の位置に設置されるボールネジと、ボールネジに螺合するボールナットと、ボールネジまたはボールナットを駆動するサーボモータと、ボールナットと一体に駆動される第２のテーブル駆動ベースと、第２のテーブル駆動ベースとテーブルを離接自在に連結する連結装置を備える。 The first driving device includes a ball screw installed at a position on the front side of the bed, a ball nut that is screwed to the ball screw, a servo motor that drives the ball screw or the ball nut, and a first that is driven integrally with the ball nut. 1 table drive base, and a connecting device for detachably connecting the first table drive base and the table. The second drive device includes a ball screw installed at a position on the back side of the bed, and a screw on the ball screw. A ball nut to be combined, a servo motor for driving a ball screw or a ball nut, a second table drive base driven integrally with the ball nut, and a coupling device for detachably connecting the second table drive base and the table Is provided.

また、第１の駆動装置のボールネジの長さ寸法と、第２の駆動装置のボールネジの長さ寸法は、テーブルの長さ寸法の略半分の長さ寸法である。
さらに、第１の駆動装置のみがテーブルを駆動している間は、第２のテーブル駆動ベースはベッドの中央部に設定される待機位置で待機し、第２の駆動装置のみがテーブルを駆動している間は、第１のテーブル駆動ベースはベッドの中央部に設定される待機位置で待機する。
また、第１の駆動装置と第２の駆動装置は同期してテーブルを駆動する制御区間を有するものである。
Further, the length dimension of the ball screw of the first driving device and the length dimension of the ball screw of the second driving device are approximately half the length dimension of the table.
Furthermore, while only the first driving device is driving the table, the second table driving base stands by at a standby position set at the center of the bed, and only the second driving device drives the table. During this time, the first table drive base stands by at a standby position set at the center of the bed.
The first driving device and the second driving device have a control section for driving the table in synchronization.

本発明は以上の構成を備えることによって、２本のボールネジを用いて長尺のテーブルを駆動することができる。   With the above configuration, the present invention can drive a long table using two ball screws.

図１は本発明が適用される工作機械の例として長尺テーブルを有する工作機械の外観を示す斜視図である。
全体を符号１で示す長尺テーブルを有する工作機械は、長尺のベッド１０上に摺動自在に搭載される長尺のテーブル２０を有する。ベッド上には３本のリニアガイド１１，１２，１３が設けられて、テーブル２０を支持する。
ベッド１０の中央部には門型のコラム３０が設けられ、コラム３０の前面に沿って上下動するクロスレール４０には、水平方向に移動するサドル５０が装備される。サドル５０は垂直方向に昇降するラム６０を有し、ラム６０の先端にとりつけられた加工ヘッド７０により、テーブル２０上のワークに対して５面加工を施す。 Figure 1 is a perspective view showing an appearance of a machine tool having a case and to the long table of a machine tool to which the present invention is applied.
Machine tool generally designated 1 having shown to elongate the table has a table 20 of the elongated mounted slidably on the bed 10 of the long. Three linear guides 11, 12, and 13 are provided on the bed to support the table 20.
A gate-shaped column 30 is provided at the center of the bed 10, and a saddle 50 that moves in the horizontal direction is provided on the cross rail 40 that moves up and down along the front surface of the column 30. The saddle 50 has a ram 60 that moves up and down in the vertical direction, and a workpiece on the table 20 is subjected to five-side machining by a machining head 70 attached to the tip of the ram 60.

この長尺テーブルを有する工作機械１は、テーブル２０の前後に装備される２基の駆動装置１００，２００を有する。
符号Ｆで示すベッド１０の前側に装備される第１の駆動装置１００は、ベッド１０上に両端が固定されるボールネジ１１０と、サーボモータで駆動されるボールナット１２０を有する第１のテーブル駆動ベース１５０を備える。
符号Ｒで示すベッド１０の後側に装備される第２の駆動装置２００も同様に、ベッド１０上に両端が固定されるボールネジ２１０と、サーボモータで駆動されるボールナット２２０を有する第２のテーブル駆動ベース２５０を備える。 Machine tool having a long table for this 1 has a drive device 100 and 200 of the 2 groups to be mounted before and after the table 20.
A first driving device 100 provided on the front side of the bed 10 denoted by reference numeral F is a first table driving base having a ball screw 110 fixed at both ends on the bed 10 and a ball nut 120 driven by a servo motor. 150.
Similarly, the second driving device 200 provided on the rear side of the bed 10 indicated by reference numeral R similarly includes a second screw screw 210 having both ends fixed on the bed 10 and a ball nut 220 driven by a servo motor. A table driving base 250 is provided.

図２は、第１の駆動装置１００と第２の駆動装置２００の配置を示す平面図、図３は第１の駆動装置の正面図、図４はテーブルの端部の平面図、図５はテーブルの端部を裏側から見た斜視図、図６はテーブルとテーブル駆動ベースの連結装置を示す断面図である。 2 is a plan view showing the arrangement of the first drive device 100 and the second drive device 200, FIG. 3 is a front view of the first drive device, FIG. 4 is a plan view of the end of the table, and FIG. The perspective view which looked at the edge part of the table from the back side, FIG. 6: is sectional drawing which shows the connection apparatus of a table and a table drive base .

図２に示すように、第１の駆動装置１００はベッド１０の前側Ｆに取付部材１１１を介して一端が固定されるボールネジ１１０を有する。
ボールネジ１１０の他端部は、取付部材１１２を介してベッド１０の内側に固定される。
第１のテーブル駆動ベース１５０は、ボールネジ１１０に案内されて第１の軸Ｘ１に沿って移動する。 As shown in FIG. 2, the first drive device 100 includes a ball screw 110 having one end fixed to the front side F of the bed 10 via an attachment member 111.
The other end of the ball screw 110 is fixed to the inside of the bed 10 via an attachment member 112.
The first table drive base 150 is guided by the ball screw 110 and moves along the first axis X1.

第２の駆動装置２００は、ベッド１０の後側Ｒに取付部材２１１を介して一端が固定されるボールネジ２１０を有する。
ボールネジ２１０の他端部は取付部材２１２を介してベッド１０の内側に固定される。
第２のテーブル駆動ベース２５０はボールネジ２１０に案内されて第２の軸Ｘ２に沿って移動する。 The second driving device 200 includes a ball screw 210 having one end fixed to the rear side R of the bed 10 via an attachment member 211.
The other end of the ball screw 210 is fixed to the inside of the bed 10 via an attachment member 212.
The second table drive base 250 is guided by the ball screw 210 and moves along the second axis X2.

図３において、第１の駆動装置１００の第１のテーブル駆動ベース１５０は、３個のリニアブロック１５１，１５２，１５３を有し、ベッド１０上のリニアガイド１１，１２，１３上を移動する。
ベッド１０上に固定されたボールネジ１１０に螺合するボールナット１２０は、サーボモータにより駆動され、第１のテーブル駆動ベース１５０を第１の軸Ｘ１に沿って移動制御する。 In FIG. 3, the first table drive base 150 of the first drive device 100 has three linear blocks 151, 152, and 153 and moves on the linear guides 11, 12, and 13 on the bed 10.
A ball nut 120 that is screwed into a ball screw 110 fixed on the bed 10 is driven by a servo motor to control movement of the first table drive base 150 along the first axis X1.

図４、図５、図６に示すように、テーブル２０の両端部には連結部材２２が設けられる。連結部材２２は溝２４を有し、この溝２４に対して、第１のテーブル駆動ベース１５０に設けられた連結装置１６０のピストン１６１が係合することで第１のテーブル駆動ベース１５０とテーブル２０は連結される。
連結装置１６０はシリンダ室１６２を有し、ピストン１６１を軸方向に駆動する。
ボールネジ１１０の上部はテーブル２０にとりつけられたカバー１８０で覆われる。 As shown in FIGS. 4, 5, and 6, connecting members 22 are provided at both ends of the table 20. The connecting member 22 has a groove 24, and the piston 161 of the connecting device 160 provided in the first table driving base 150 is engaged with the groove 24, whereby the first table driving base 150 and the table 20 are engaged. Are concatenated.
The connecting device 160 has a cylinder chamber 162 and drives the piston 161 in the axial direction.
The upper part of the ball screw 110 is covered with a cover 180 attached to the table 20.

図７はボールナットのサーボ装置を示す断面図である。
ボールナットのサーボ装置１３０は、ハウジング１３１の内側に固定されるステータ１３２とロータ１３３により構成されるサーボモータを有する。ロータ１３３は、連結部材１３４を介してボールナット１２０に連結され、ボールナット１２０を回転駆動する。ボールナット１２０やロータ１３３とハウジング１３１の間にはベアリング１４１，１４２，１４３が装備される。
ボールナット１２０はボールネジ１１０に螺合し、ボールナット１２０の回転は軸方向の推力に変換させてサーボ装置１３０と一体の第１のテーブル駆動ベースを第１の軸Ｘ１方向に駆動する。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a ball nut servo device.
The ball nut servo device 130 includes a servo motor including a stator 132 and a rotor 133 fixed inside the housing 131. The rotor 133 is connected to the ball nut 120 via the connecting member 134 and rotationally drives the ball nut 120. Bearings 141, 142, and 143 are installed between the ball nut 120 and the rotor 133 and the housing 131.
The ball nut 120 is screwed into the ball screw 110, and the rotation of the ball nut 120 is converted into an axial thrust, thereby driving the first table driving base integrated with the servo device 130 in the first axis X1 direction.

図８は、本発明の作用を示し、テーブル２０を略７ｍのボールネジ２本を使用して１４ｍのストロークで移動させる工程を示す。
図８の（ａ）は、テーブル２０が機械原点Ｘ＝０にある状態を示す。
第２のテーブル駆動ベース２５０は中間位置で待機している。 FIG. 8 shows the operation of the present invention, and shows the step of moving the table 20 with a stroke of 14 m using two ball screws of approximately 7 m.
FIG. 8A shows a state where the table 20 is at the mechanical origin X = 0.
The second table drive base 250 stands by at an intermediate position.

図８の（ｂ）は、テーブル２０を第１の駆動装置１００により第１の軸Ｘ１に沿って、Ｘ＝０からＸ＝−６５００ｍｍまで駆動する状態を示す。その間には第２のテーブル駆動ベース２５０は中間位置の待機状態を維持する。
図８の（ｃ）はテーブル２０が第２のテーブル駆動ベース２５０に当接した状態を示す。
第２のテーブル駆動ベース２５０の連結装置２６０を作動してテーブル２０に連結させる。
Ｘ座標で−６５００ｍｍから−７５００ｍｍの間は、第１の軸Ｘ１と第２の軸Ｘ２は同期して動きながら、第２のテーブル駆動ベース２５０がテーブル２０に連結し、その後第１のテーブル駆動ベース１５０の連結を解除し、テーブル２０の駆動を受け渡す。
Ｘ座標で−７５００ｍｍを超えると、テーブル２０は第２の駆動装置２００によってＸ座標−１４０００ｍｍまで駆動される。 (B) in FIG. 8 shows a state where the table 20 by the first driving device 1 0 0 along the first axis X1, are driven from X = 0 to X = -6500mm. In the meantime, the second table drive base 250 maintains the standby state at the intermediate position.
FIG. 8C shows a state in which the table 20 is in contact with the second table drive base 250.
The connecting device 260 of the second table driving base 250 is operated and connected to the table 20.
When the X coordinate is between −6500 mm and −7500 mm, the first axis X1 and the second axis X2 move synchronously while the second table drive base 250 is connected to the table 20, and then the first table drive. The connection of the base 150 is released, and the drive of the table 20 is transferred.
Beyond -7500mm in X-coordinate, the table 20 is driven to X coordinate -14000mm by the second drive unit 2 0 0.

図９は、第１の軸Ｘ１と第２の軸Ｘ２の位置と速度の関係を示す説明図である。
テーブル２０を座標０から−１４０００へ同一速度で送る場合、第２のテーブル駆動ベース２５０は待機位置の−６５００にテーブルが接近したら、接触する直前に加速を開始し、接触したとき同期を完了させ、第２のテーブル駆動ベース２５０を連結し、第１のテーブル駆動ベース１５０の連結を解除する。第２のテーブル駆動ベース２５０は、そのまま目的位置の−１４０００に位置決めする。一方第１のテーブル駆動ベース１５０は、連結を解除後、減速し、待機位置の−７５００で停止し、待機する。
テーブル２０を−１４０００から０へ同一速度で送る場合、上記の手順の逆の手順で制御を行なう。
以上に説明した装置は、テーブル駆動ベースを駆動する手段として、ボールナット側を駆動する手段を説明したが、ボールナットを駆動することにかえてボールネジ側を駆動することも当然に可能である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the position and speed of the first axis X1 and the second axis X2.
When the table 20 is sent from the coordinate 0 to -14000 at the same speed, the second table drive base 250 starts acceleration immediately before contacting when the table approaches the standby position of -6500, and completes the synchronization when contacting. The second table driving base 250 is connected, and the first table driving base 150 is disconnected. The second table drive base 250 is positioned at the target position -14000 as it is. On the other hand, the first table drive base 150 decelerates after being disconnected, stops at the standby position of −7500, and waits.
When the table 20 is sent from -14000 to 0 at the same speed, the control is performed in the reverse order of the above procedure.
In the apparatus described above, the means for driving the ball nut side has been described as means for driving the table drive base . However, it is naturally possible to drive the ball screw side instead of driving the ball nut.

図１０〜図１２はボールネジを駆動する例を示す。
長尺のテーブル１０の両側に第１の駆動装置１００Ａと第２の駆動装置２００Ａを備える。
第１の駆動装置１００Ａは、軸受４２１，４２２で回転自在に支持されるボールネジ４１０を備え、ボールネジ４１０はサーボモータ４００により駆動される。ボールネジ４１０は、第１のテーブル駆動ベース１５０のボールナット４３０に螺合される。
第２の駆動装置２００Ａも同様に軸受５２１，５２２で回転自在に支持されるボールネジ５１０を備え、ボールネジ５１０はサーボモータ５００により駆動される。ボールネジ５１０は、第２のテーブル駆動ベース２５０のボールナット５３０に螺合される。 10 to 12 show examples of driving a ball screw.
A first driving device 100 </ b> A and a second driving device 200 </ b> A are provided on both sides of the long table 10.
The first driving device 100 </ b> A includes a ball screw 410 that is rotatably supported by bearings 421 and 422, and the ball screw 410 is driven by a servo motor 400. The ball screw 410 is screwed into the ball nut 430 of the first table drive base 150.
Similarly, the second driving device 200 </ b> A includes a ball screw 510 that is rotatably supported by bearings 521 and 522, and the ball screw 510 is driven by a servo motor 500. The ball screw 510 is screwed into the ball nut 530 of the second table drive base 250.

図１２は、第２の駆動装置２００Ａの詳細を示し、サーボモータ５００の出力軸とりつけられたギヤ５０２は歯車機構を介してボールネジ５１０にとりつけられたギヤ５０４を駆動する。ボールネジ５１０は軸受５２１，５２２で回転自在に支持される。ボールネジ５１０は第２のテーブル駆動ベース２５０にとりつけられたボールナット５３０に螺合する。ボールネジ５１０の回転量はエンコーダ５０６で検出される。 FIG. 12 shows the details of the second drive device 200A, and the gear 502 attached to the output shaft of the servo motor 500 drives the gear 504 attached to the ball screw 510 via a gear mechanism. The ball screw 510 is rotatably supported by bearings 521 and 522. The ball screw 510 is screwed into a ball nut 530 attached to the second table drive base 250. The amount of rotation of the ball screw 510 is detected by the encoder 506.

本発明の長尺テーブルを有する工作機械は以上の様に、短い長さ寸法をもつボールネジ２本を用いて長いストロークを達成することができる。そこで、長尺のテーブルを用いて大型のワークに対して５面加工を施すことができる。 As described above, the machine tool having the long table of the present invention can achieve a long stroke by using two ball screws having a short length. Therefore, five-face machining can be performed on a large workpiece using a long table.

本発明が適用される長尺テーブルを有する工作機械の斜視図。Perspective view of a machine tool to which the present invention has a long table that is applied. 駆動装置の配置を示す平面図。The top view which shows arrangement | positioning of a drive device. 第１の駆動装置の正面図。The front view of a 1st drive device. テーブルの端部の平面図。The top view of the edge part of a table. テーブル端部を裏側から見た斜視図。The perspective view which looked at the table edge part from the back side. 連結装置の断面図。Sectional drawing of a connection apparatus. ボールナットのサーボ装置の断面図。Sectional drawing of the servo device of a ball nut. 本発明の作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows the effect | action of this invention. 本発明の作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows the effect | action of this invention. 本発明の駆動装置の他の例を示す平面図。The top view which shows the other example of the drive device of this invention. 本発明の駆動装置の他の例を示す平面図。The top view which shows the other example of the drive device of this invention. 本発明の駆動装置の他の例を示す正面図。The front view which shows the other example of the drive device of this invention.

１ 長尺テーブルを有する工作機械
１０ ベッド
２０ テーブル
３０ コラム
４０ クロスレール
５０ サドル
６０ ラム
７０ 加工ヘッド
１００ 第１の駆動装置
１１０ ボールネジ
１２０ ボールナット
１５０ 第１のテーブル駆動ベース
１６０ 連結装置
２００ 第２の駆動装置
２１０ ボールネジ
２２０ ボールナット
２５０ 第２のテーブル駆動ベース
1 Machine tool having a long table 10 Bed 20 Table 30 Column 40 Cross rail 50 Saddle 60 Ram 70 Processing head 100 First driving device 110 Ball screw 120 Ball nut 150 First table driving base 160 Connecting device 200 Second driving Device 210 Ball screw 220 Ball nut 250 Second table drive base

Claims (3)

ベッドと、ベッド上に摺動自在に支持される長尺のテーブルを備えた工作機械であって、
テーブルの両端部側に配備される第１及び第２の駆動装置を備え、
第１の駆動装置は、ベッドの前側の位置に設置されるボールネジと、ボールネジに螺合するボールナットと、ボールネジまたはボールナットを駆動するサーボモータと、ボールナットと一体に駆動される第１のテーブル駆動ベースと、第１のテーブル駆動ベースとテーブルを離接自在に連結する連結装置を備え、
第２の駆動装置は、ベッドの後側の位置に設置されるボールネジと、ボールネジに螺合するボールナットと、ボールネジまたはボールナットを駆動するサーボモータと、ボールナットと一体に駆動される第２のテーブル駆動ベースと、第２のテーブル駆動ベースとテーブルを離接自在に連結する連結装置を備え、第１及び第２の駆動装置は同期してテーブルを駆動する制御区間を有する長尺テーブルを有する工作機械。 A machine tool comprising a bed and a long table slidably supported on the bed,
Comprising first and second driving devices disposed on both ends of the table;
The first driving device includes a ball screw installed at a position on the front side of the bed, a ball nut screwed to the ball screw, a servo motor that drives the ball screw or the ball nut, and a first screw that is driven integrally with the ball nut. A table driving base, and a connecting device for detachably connecting the first table driving base and the table;
The second driving device includes a ball screw installed at a position behind the bed, a ball nut screwed to the ball screw, a servo motor that drives the ball screw or the ball nut, and a second that is driven integrally with the ball nut. A table driving base, and a connecting device for detachably connecting the second table driving base and the table, the first and second driving devices having a long table having a control section for driving the table synchronously. Machine tool that has. 第１の駆動装置のボールネジの長さ寸法と、第２の駆動装置のボールネジの長さ寸法は、テーブルの長さ寸法の略半分の長さ寸法である請求項１記載の長尺テーブルを有する工作機械。   2. The long table according to claim 1, wherein the length dimension of the ball screw of the first driving device and the length dimension of the ball screw of the second driving device are approximately half the length dimension of the table. Machine Tools. 第１の駆動装置のみがテーブルを駆動している間は、第２のテーブル駆動ベースはベッドの中央部に設定される待機位置で待機し、第２の駆動装置のみがテーブルを駆動している間は、第１のテーブル駆動ベースはベッドの中央部に設定される待機位置で待機する請求項１記載の長尺テーブルを有する工作機械。 While only the first driving device is driving the table, the second table driving base stands by at a standby position set at the center of the bed, and only the second driving device is driving the table. The machine tool having a long table according to claim 1, wherein the first table drive base stands by at a standby position set at the center of the bed.
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