(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コラムは、Ｚ方向（上下方向）に伸びており、コラムの後方部と両側部は閉じており、前方部は開いており、コラムの中に、主軸頭が配置されており、主軸頭の前方の両側部には、それぞれガイドが設けられており、それらのガイドは、コラムの前方部の開口の両側と係合しており、コラムの一方の側部の後方の隅と他方の側部の前方の隅には、それぞれ１本のボールネジが配置されており、それらの２本のボールネジの位置に対応するように、主軸頭の両側部に少なくとも１個ずつナットを設け、それらのナットをそれぞれ前述の２本のボールネジに係合させ、ボールネジを回転させることによりナットを相対的に移動させて主軸頭を移動させる工作機械の主軸頭移動装置。
【請求項２】
３個以上のナットが主軸頭の両側部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の主軸頭移動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸頭移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２本のボールネジを用いた従来の工作機械の主軸頭移動装置においては、熱等により変形特にヨーイングを修正して、つりあいを保つために、主軸の軸心を含むコラムの上下方向でかつ中心を通る縦断面に対して面対称となる位置に、２本のボールネジが配置されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、主軸の軸心を含むコラムの上下方向でかつ中心を通る縦断面に対して面対象となる位置に、２本のボールネジを配置するという構成では、主軸方向の軸心周りのヨーイングは防止できるが、水平面を通る主軸方向と垂直な軸心周りのヨーイングを防止することはできなかった。
【０００４】
本発明は、主軸方向の軸心周りのヨーイングと、水平面を通る主軸方向に垂直な方向の軸心周りのヨーイングの両方を防止することができる工作機械の主軸頭移動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段の１つは、コラムは、Ｚ方向（上下方向）に伸びており、コラムの後方部と両側部は閉じており、前方部は開いており、コラムの中に、主軸頭が配置されており、主軸頭の前方の両側部には、それぞれガイドが設けられており、それらのガイドは、コラムの前方部の開口の両側にと係合しており、コラムの一方の側部の後方の隅と他方の側部の前方の隅には、それぞれ１本のボールネジが配置されており、それらの２本のボールネジの位置に対応するように、主軸頭の両側部に少なくとも１個ずつナットを設け、それらのナットをそれぞれ２本のボールネジに係合させ、ボールネジを回転させることによりナットを相対的に移動させて主軸頭を移動させる工作機械である。
【０００６】
本発明の別の解決手段は、３個以上のナットが主軸頭の両側部に設けられていることを特徴とする前述の工作機械の主軸頭移動装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、工作機械の主軸頭のヨーイング（振動）を防止できる工作機械の主軸頭移動装置に関する。
【０００８】
工作機械のコラムに主軸頭と２本のボールネジを配置する。主軸頭に２個のナットを固定し、それらのナットを２本のボールネジにそれぞれ係合させる。ボールネジを回転させることによりナットを移動させる。その結果、ナットと一緒に主軸頭を移動させる。
【０００９】
本発明は、ボールネジの配置のしかたに大きな特徴を有する。すなわち、コラムの中で主軸頭をはさんで対角線の位置近く（つまり、コラムの一方の側部の後方の隅と、他方の側部の前方の隅）に１本ずつ、合計２本のボールネジを配置する。
【００１０】
好ましくは、ボールネジの端部にボールネジ駆動モーターを取り付ける。ボールネジ駆動モーターを駆動し、ボールネジを回転させることにより、ナットを介して主軸頭を移動させる。
【００１１】
主軸頭が移動する際やワークを加工する際に、主軸頭は、ヨーイング（ｙａｗｉｎｇ）を生じさせるような力を受ける。しかし、主軸頭の対角線の位置近く（つまり、コラムの一方の側部の後方の隅と、他方の側部の前方の隅）に１本ずつ合計２本のボールネジを配置していると、主軸方向の軸心周りと水平面を通る主軸方向に垂直な方向の軸心周りのヨーイングを低減することができる。
【００１２】
【実施例】
図１は、本発明の好適な実施例による工作機械１０の概略図である。
【００１３】
工作機械１０は、主軸頭移動装置１１、ベッド１２、コラム１３、サドル１４、テーブル１５、主軸頭１６を有している。コラム１３の中には、２本のボールネジ１７、１８が互いに平行に、かつ、回転可能に取り付けられている。また、コラムの中には、主軸がはさまれている。主軸頭１６の上部１６ａには、２つのナット２０、２１が固定されている。主軸頭１６の上部１６ａに固定されたナット２０、２１は、２本のボールネジ１７、１８にそれぞれ係合している。ボールネジ１７、１８の上端には、ボールネジ駆動モーター２２、２３が取り付けられている。ボールネジ駆動モーター２２、２３を回転させることにより、ボールネジ１７、１８を回転させることができる。ボールネジ１７、１８が回転することにより、ナット２０、２１を介して主軸頭１６をＺ方向に上下させることができる。
【００１４】
図２は、図１の工作機械１０のコラム１３の横断面図である。
【００１５】
コラム１３は、矩形で、Ｚ方向に伸びている。コラム１３の後方部と両側部は閉じており、前方部は開いている。コラム１３の中に、矩形の主軸頭１６が挟まれている。主軸頭１６の前方部１６ｃには、ガイド２７が設けられている。ガイド２７は、コラム１３の前方部と係合している。コラム１３の対角線の位置には、２本のボールネジ１７、１８が配置されている。つまり、通常取付けられているボールネジ１７に対してそれぞれＸ方向にＡ、及び、Ｙ方向にＢの距離をおいて、他方のボールネジ軸心２５がコラム１３の断面に配置されている。
【００１６】
次に、図１を参照して使用方法の説明をする。
【００１７】
テーブル１５の上に、ワークＷを載置する。テーブル１５をＸ方向に、サドル１４をＹ方向に移動させてワークＷの位置決めをする。次に、主軸２８を回転させる。さらに、ボールネジ駆動モーター２２、２３を駆動させ、ボールネジ１７、１８を回転させることにより、ナット２０、２１を介して主軸頭１６を下方に移動させ、ワークＷを加工する。
【００１８】
主軸頭１６が移動する際には、たとえば主軸頭１６の自重や主軸２８の回転力によって、図３のＳ方向に主軸頭１６を回転させようとする力が加わる。しかし、２本のボールネジ１７、１８が、Ｘ方向に距離Ａをおいて配置されているから、図３のＳ方向のヨーイングを防止できる。
【００１９】
主軸２８は、ワークＷからＺ方向の反力を受ける。したがって、主軸頭１６の前方部１６ｃはＺ方向の力を受ける。また、主軸頭１６の移動の際、たとえば主軸頭１６の自重によって、一方のナット２０がある位置を中心に、図４のＴ方向に主軸頭１６を回転させようとする力が加わる。このようにして、主軸頭１６は、図４のＴ方向の力を受ける。しかし、２本のボールネジ１７、１８が、Ｙ方向に距離Ｂをおいて配置されているから、図４のＴ方向のヨーイングを防止できる。
【００２０】
以上のようにして、ボールネジが２本だけという最小限のコストで、主軸方向Ｙの軸心周りＳと水平面を通る主軸方向Ｙに垂直な方向の軸心周りＴのヨーイングを共に防止することができる。
【００２１】
次に、本発明の１つの変形例を図５に示す。
【００２２】
図５の主軸頭駆動装置１１１においては、矩形のコラム１１３の中に、主軸頭１１６がはさまれている。主軸頭１１６の対角線の位置に、２本のボールネジ１１７、１１８が配置されている。また、主軸頭１１６の３箇所に、３個のナット１２０、１２１、１２１ｂがそれぞれ固定されている。２個のナット１２０、１２１は、主軸頭１１６の上部１１６ａに固定され、ボールネジ１１７、１１８とそれぞれ係合している。もう１つのナット１２１ｂは、主軸頭１１６の下部１１６ｂに固定され、ボールネジ１１８と係合している。なお、ナット１２０、１２１、１２１ｂは、ボールネジ１１７、１１８と剛接ではない。
【００２３】
このように、３個のうちの１つのナット１２１ｂを他の２つのナット１２０、１２１からＺ方向に一定距離をおいて主軸頭１１６の下部１１６ｂに配置することにより、主軸頭１１６全体をバランスよく「３箇所」で支えることができる（一般に、物体は３点で空間に固定される）。したがって、主軸頭１１６のあらゆる方向のヨーイングをより強く抑えることができる。もちろん、適宜４つ以上のナットを用いてもよい。
【００２４】
本発明は、以上の実施例に限定されない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールネジが２本だけという最小限のコストで、主軸方向の軸心周りにおけるヨーイングと水平面を通る主軸方向Ｙに垂直な方向の軸心周りにおけるヨーイングを共に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例による工作機械の概略図。
【図２】図１の工作機械のコラムの横断面図。
【図３】主軸方向の軸心周りにおけるヨーイングを説明する図。
【図４】水平面を通る主軸方向と垂直な方向の軸心周りのヨーイングを説明する図。
【図５】変形例の１つを示す図。
【図６】主軸頭のヨーイングが小さくなるように２本のボールネジが対角線の位置から外れて配置されている図。
【符号の説明】
Ｗ  ワーク
１０  工作機械
１１、１１１、２１１  主軸頭移動装置
１２  ベッド
１３、１１３、２１３  コラム
１４  サドル
１５  テーブル
１６、１１６、２１６   主軸頭
１７、１８、１１７、１１８、２１７、２１８  ２本のボールネジ
１６ａ、１１６ａ、２１６ａ    主軸頭の上部
１６ｂ、１１６ｂ、２１６ｂ    主軸頭の下部
１６ｃ、１１６ｃ、２１６ｃ、  主軸頭の前方部
２０、２１、１２０、１２１、１２１ｂ、２２０、２２１  ナット
２２、２３  ボールネジ駆動モーター
２４、２５、１２４、１２５、２２４、２２５  ボールネジ軸心
２７、１２７、２２７  ガイド
２８、１２８、２２８  主軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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