(57)【要約】【課題】ラック・ピニオン機構を用いる駆動装置において、双方の歯車の噛み合い部分に作用する軸直角方向成分の圧力の発生を防止し、機械精度を向上させる。【解決手段】工作機械は、ベッド11と、ベッド11頂面上に直動自在に支持されているワーク載置用テーブル13と、テーブル13を直動させるためのラック・ピニオン機構14とよりなる。ラック・ピニオン機構14は、ベッド11頂面に固定されかつ横向きの歯31A、31Bをそれぞれ有している一対の水平状ラック21A、21Bと、両ラック21A、21Bのそれぞれと対をなす各ラック21A、21Bの歯31A、31Bに噛み合わされかつテーブル13にそれぞれ定位置で回転自在に支持されている一対の垂直状ピニオン22A、22Bと、テーブル13に装備されかつ両ピニオン22A、22Bを同時にかつ互いに反対方向に回転させるための駆動装置23とを備えている。両ラック21A、21Bは、それぞれの歯先をラック幅方向の反対方向に向けかつ互いに平行にテーブル移動方向にのびている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、ベッド頂面上に直動自在に支持されているワーク載置用テーブルと、テーブルを直動させるためのラック・ピニオン機構とよりなり、ラック・ピニオン機構は、ベッド頂面に固定されかつ横向きの歯をそれぞれ有している一対の水平状ラックと、両ラックのそれぞれと対をなす各ラックの歯に噛み合わされかつテーブルにそれぞれ定位置で回転自在に支持されている一対の垂直状ピニオンと、テーブルに装備されかつ両ピニオンを同時にかつ互いに反対方向に回転させるための駆動装置とを備えており、両ラックは、それぞれの歯先をラック幅方向の反対方向に向けかつ互いに平行にテーブル移動方向にのびている工作機械。
【請求項２】
両ラックは、テーブル移動方向と平行するテーブルの幅方向中心線に関して線対称に配置されている請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
ラック頂面に、潤滑剤が供給手段によって供給されるようになされており、各ラック頂面に潤滑剤流出防止用堤が設けられており、堤は、ラック頂面上におけるラック歯元から歯先反対側に距離をおいたところをラック長さ方向にのびている請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
供給手段は、各ラックに対応する一対の供給パイプを有しており、各供給パイプは、下端に下向き供給口を有しかつ供給口を、対応するラック頂面における堤両側のうち、ラックの歯に近い側で、同ラック頂面と相対させるように移動体に固定されており、堤の高さより、同ラック頂面から供給パイプ下端面までの距離が小である請求項３に記載の工作機械。
【請求項５】
ピニオンを回転させるための駆動手段が、ハウジングによって一体化されており、テーブルの移動方向と直交させられた一端面に、供給パイプおよびハウジングがそれぞれ固定されている請求項４に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ワーク載置用テーブルを駆動するためのラック・ピニオン機構を備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワーク載置用テーブルをラック・ピニオン機構によって駆動する場合、双方の歯車の噛み合い部分に、圧力角方向に作用する圧力は、軸方向成分および軸直角方向成分の合力となる（図５の矢印参照）。双方の成分のうち、軸方向成分はラック・ピニオン機構による有効な推力となるが、軸直角方向成分は、推力の妨げなって、ラック・ピニオン機構による機械精度に悪影響をもたらせる力となる。したがって、機械精度を向上させるためには、軸直角方向成分の力を発生させないことが必要である。
【０００３】
上記の観点から、ラック・ピニオン機構として、ヘリカルラック・ピニオン、山歯ラック・ピニオンを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ヘリカルラック・ピニオン、山歯ラック・ピニオンを用いることにより、軸直角方向成分の力の発生を減少させることはできるが、その力を皆無とすることはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４２５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、ラック・ピニオン機構を用いる駆動装置において、双方の歯車の噛み合い部分に作用する軸直角方向成分の圧力の発生を防止し、機械精度を向上させることのできる工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による工作機械は、ベッドと、ベッド頂面上に直動自在に支持されているワーク載置用テーブルと、テーブルを直動させるためのラック・ピニオン機構とよりなり、ラック・ピニオン機構は、ベッド頂面に固定されかつ横向きの歯をそれぞれ有している一対の水平状ラックと、両ラックのそれぞれと対をなす各ラックの歯に噛み合わされかつテーブルにそれぞれ定位置で回転自在に支持されている一対の垂直状ピニオンと、テーブルに装備されかつ両ピニオンを同時にかつ互いに反対方向に回転させるための駆動装置とを備えており、両ラックは、それぞれの歯先をラック幅方向の反対方向に向けかつ互いに平行にテーブル移動方向にのびているものである。
【０００８】
この発明による工作機械では、対をなす一方のラック・ピニオンの噛み合い部分に作用する圧力の軸直角方向成分と、その他方のラック・ピニオンの噛み合い部分に作用する圧力の軸直角方向成分とは、互いに反対方向に発生させられるため、発生する双方の軸直角方向成分は互いに相殺され、その結果、軸直角方向成分の圧力の発生を皆無にし、機械精度を向上させることができる。
【０００９】
さらに、両ラックは、テーブル移動方向と平行するテーブルの幅方向中心線に関して線対称に配置されていると、さらなる機械精度の向上を図ることができる。
【００１０】
また、各ラック頂面に、潤滑剤が供給手段によって供給されるようになされており、各ラック頂面に潤滑剤流出防止用堤が設けられており、堤は、ラック頂面上におけるラック歯元から歯先反対側に距離をおいたところをラック長さ方向にのびていると、各ラックにおいて、供給された潤滑剤は、堤によって、ラック頂面上から、歯と反対側の縁部から流出することが防止され、歯の側の縁部からこれに集中させられて流出し、流出する潤滑剤は、ラックの歯に伝って流下する。したがって、両ラックの頂面上に潤滑剤をそれぞれ供給するだけのシンプルな操作によって、各ラックの歯の幅方向の全体にわたって、ラック・ピニオンの噛合面に安定して潤滑剤を供給することができる。しかも、各ラック頂面上に堤を構成するだけのシンプルな構造であるため、潤滑装置の製造コストは安価で済む。
【００１１】
供給手段は、各ラックに対応する一対の供給パイプを有しており、各供給パイプは、下端に下向き供給口を有しかつ供給口を、対応するラック頂面における堤両側のうち、ラックの歯に近い側で、同ラック頂面と相対させるように移動体に固定されており、堤の高さより、同ラック頂面から供給パイプ下端面までの距離が小であると、潤滑剤は、供給パイプを通じて、ラック頂面における堤両側のうち、ラックの歯に近い側に供給され、供給された潤滑剤は、移動体とともに移動させられる供給パイプによって、ラック頂面の長さ方向に拡散させられる。そのため、ラック頂面の長さ方向の全長にわたって潤滑剤を均一に供給することができる。
【００１２】
また、ピニオンを回転させるための駆動手段が、ハウジングによって一体化されており、テーブルの移動方向と直交させられた一端面に、供給パイプおよびハウジングが固定されていると、駆動手段をハウジングによって小型化し、これを、供給パイプとともに、テーブルの端面に固定しているため、とくに、テーブルの上下方向の省スペース化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、ラック・ピニオン機構において、軸直角方向成分の力の発生を防止し、機械精度の向上を図ることのできる工作機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明による工作機械の平面図である。
【図２】同斜視図である。
【図３】同工作機械に備えられたラック・ピニオン機構の潤滑装置の要部拡大側面図である。
【図４】同正面図である。
【図５】同ラック・ピニオン機構のラックの拡大平面図である。
【図６】図４の一部拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明において、前後とは、図１の右側を前、これと反対側を後といい、左右とは、前方から見て、その左右の側を左右というものとする。
【００１６】
図１および図２を参照すると、工作機械は、ベッド11と、ベッド11の頂面上を互いに平行に前後方向にのびている左右一対のガイドレール12と、両ガイドレール12にまたがって前後動自在に支持されている平面視方形状ワーク載置用テーブル13と、テーブル13を前後させるためのラック・ピニオン機構14と、ラック・ピニオン機構14に潤滑剤を供給するための供給装置15とを備えている。
【００１７】
全図面を通じて、工作機械の主軸およびこれに関連する装置群の図示は、省略されている。
【００１８】
ラック・ピニオン機構14は、両ガイドレール12間をこれと平行にのびている左右一対のラック21A、21Bと、各ラック21A、21Bに対応する左右一対のピニオン22A、22Bと、両ピニオン22A、22Bを駆動するための駆動装置23とを備えている。
【００１９】
両ラック21A、21Bは、左右の向きは逆にするが、同一構造のものである。左ラック21Aは、左横向き歯31Aを有している。右ラック21Bは、右横向き歯31Bを有している。両ガイドレール12の幅方向中心線上において、左ラック21Aの右側面および右ラック21Bの左側面同士を当接させ、この状態で、ベッド11頂面に固定されている。両ピニオン22A、22Bは、対応する各ラック21A、21Bの歯31A、31Bに噛み合わされた歯31C、31Dを有している。
【００２０】
駆動装置23は、テーブル13の前端面に固定されかつ両ピニオン22A、22Bを左右に間隔をおいて下方突出状に装備している左右方向に長い中空直方体状ハウジング41を備えている。ハウジング41の左端面には左モータ42Aが、ハウジング41の右端面には右モータ42Bがそれぞれ取付られている。左右のモータ42A、42Bは、左右のピニオン22A、22Bと対応する。ハウジング41内には、各モータ42A、42Bの回転力を対応するピニオン22A、22Bに伝達するための伝達機構が収容されている。
【００２１】
図３〜図６は、主として、左側のラック21Aおよびピニオン22Aを詳細に示すものである。
【００２２】
ラック21Aは、横断面方形棒状ラック本体51を有している。ラック本体51は、多数の歯31Aがその幅方向を上下に向けて前後方向に一列に並べるように設けられている垂直状左側面52と、左側面52の上端から右向きに拡がっている水平状頂面53とを備えている。
【００２３】
ラック頂面53幅方向のほぼ右半分には潤滑剤流出防止用堤61が設けられている。堤61は、ラック頂面53上におけるラック歯元から歯先反対側に距離をおいたところをラック21Aの長さ方向にのびている。
【００２４】
供給装置15は、左右のラック21A、21Bに対応する左右一対の垂直状供給パイプ71A、71Bを有している。両供給パイプ71A、71Bは、ともに、垂直状のもので、下端に下向き供給口を有している。図３〜図６に示す左供給パイプ71Aは、その供給口71Cを、ラック頂面53における堤61左側で、ラック頂面53と相対させるようにハウジング41の前側面に固定されている。
【００２５】
図５において、ラック21Aの歯底を結ぶ直線Lに供給パイプ71Aの中心線Cを直交させた状態で、供給パイプ71Aの下端は、堤61の左側に進入させられている。すなわち、堤61の高さHより、ラック頂面53から供給パイプ71A下端面までの距離Eが小となっている。
【００２６】
右側のラック21Bおよびこれに対応する右供給パイプ71Bについては、詳しく図示しないが、左側のラック21Aおよび供給パイプ71Aの左右を逆にする形で対応可能としている。
【００２７】
駆動装置23によって、両ピニオン22A、22Bは、同時にかつ互いに反対方向に回転させられる。各ピニオン22A、22Bは回転させられながら対応するラック21A、21Bの長さ方向にテーブル13とともに移動させられる。テーブル13の移動とともに両供給パイプ71A、71Bは、移動させられるが、両供給パイプ71A、71Bには地上側からのびてきたフレキシブルホース（図示略）がそれぞれ接続されている。
【００２８】
各供給パイプ71A、71Bの供給口71Cから潤滑剤が滴下される。滴下された潤滑剤は、堤61を乗り越えることなく、ラック頂面53における堤61より歯に近い側に溜められる。溜められた潤滑剤は、移動させられる供給パイプ71Aの下端によって撹拌されて、ラック21Aの長さ方向に拡散させられて、拡散させられた潤滑剤は、歯31Aの幅方向上端から伝って流下する。これにより、ラック21Aの全長および全幅にわたって、ラック21Aが潤滑される。ピニオン22A、22Bには、各供給パイプ71A、71Bから滴下される潤滑剤が常時かけられる。
【００２９】
上記において、２つのラック21A、21Bは、相対する側面同士を当接させ、その双方の歯31A、31Bは、その歯先を背き合わせているが、これに代わり、２つのラック21A、21B間に間隔をおき、その間隔をおいて相対する側面に、歯がその歯先を相対させるように構成してもよい。
【００３０】
さらに、ラック21A、21Bがベッド11に固定され、ピニオン22A、22Bがテーブル13の定位置に支持されている。これとは逆に、ラック21A、21Bがテーブル13に固定され、ピニオン22A、22Bがベッド11の定位置に支持されるように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明による工作機械は、ワーク載置用テーブルを駆動するためのラック・ピニオン機構の機械精度を向上させることを達成するのに適している。
【符号の説明】
【００３２】
11  ベッド
13  テーブル
14  ラック・ピニオン機構
21A、21B  ラック
22A、22B  ピニオン
23  駆動装置
31A、31B  歯
【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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