(57)【要約】【課題】例えばボールねじ研削盤やボールねじ検査機などの回転機構を、ギアを有しない構成とすることにより、安定した送りや回転制御が可能で且つ騒音のない高精度なワークの回転及び送り装置を安価に提供する。【解決手段】テーブル送り機構Ａにより送り駆動されるテーブル体３上で加工または検査すべきワークであるボールねじ軸Ｗを支持して回転させる主軸回転機構Ｂが、主軸スピンドル４と、主軸スピンドル４を回転駆動する駆動モータＭ２と、駆動モータＭ２の出力軸と主軸スピンドル４とを連結するカップリング８とを含んで構成されるワークの回転及び送り装置において、駆動モータＭ２の出力軸にフライホイール１０を取り付け、かつカップリング８に向かって漸次的に拡開する形状の円殻部支持孔をフライホイール１０のカップリング側端面部に形成した。【選択図】図１
2006231514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親ねじを回転させてテーブル体を送り駆動するテーブル送り機構と、前記テーブル体上で加工または検査すべきワークであるボールねじ軸を支持して回転させる主軸回転機構とを備えてなり、前記主軸回転機構が主軸スピンドルと、該主軸スピンドルを回転駆動する駆動モータと、該駆動モータの出力軸と前記主軸スピンドルとを連結するカップリングとを含んで構成されるワークの回転及び送り装置において、
前記駆動モータの出力軸にフライホイールを取り付け、前記カップリングに向かって漸次的に拡開する形状の円殻部支持孔を前記フライホイールのカップリング側端面部に形成したことを特徴とするワークの回転及び送り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワークの回転及び送り装置に関し、特に、ボールねじ研削盤やボールねじ検査機等のワークの送り機構や回転機構に高精度の回転出力を保証するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ研削盤やボールねじ検査機等では、加工又は検査されるボールねじがワークであり、そのワークの送り及び回転を行うために、主軸回転機構及びテーブル送り機構が用いられている。主軸回転機構は、主軸モータと、その回転出力をワークに伝達する主軸スピンドルとを有する。一方、テーブル送り機構は、前記主軸回転機構及びワークを搭載したテーブル体に送り動作をさせるべく、テーブルモータと、その回転出力で回転駆動される送りねじ（親ねじ）と、その送りねじに螺合してテーブル体に内蔵されたナットとを有する。
【０００３】
例えば図６に示されるものは、従来のボールねじ研削盤の一例で、テーブル送り機構Ａは、基台１の長手方向に回転自在に延設された回転体としての親ねじ２と、これに減速機Ｃ１を介して接続されたテーブルモータＭ１とを備えており、テーブルモータＭ１で親ねじ２を回転駆動して、これに螺合された図外のナットが内蔵されているテーブル体３を、所定の加工送り速度（例えば１ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ）で送り動作させる。
【０００４】
一方、主軸回転機構Ｂは、そのテーブル体３上に搭載されており、減速機Ｃ２を介して接続された主軸モータＭ２で回転体としての主軸スピンドル４を回転駆動して、チャック５とテールストック６とで両端をそれぞれ支持されているワーク（加工ねじ）Ｗを回転させる。すなわち、テーブル送り機構Ａでテーブル体３に所定速度の送りをかけつつ、主軸スピンドル４に取り付けた加工ねじＷを主軸回転機構Ｂで回転させ、加工ねじＷのリード角と同じ角度傾けた砥石７をねじ溝面にあてて、回転する加工ねじＷの進みに応じた送りでトラバース研削を行う。
ボールねじ検査機の場合も略同様で、砥石の代わりに検査器具が用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のボールねじ研削盤、ボールねじ検査機におけるテーブル送り機構Ａや主軸回転機構Ｂは、いずれも駆動モータＭ１，Ｍ２の出力軸にギア減速機Ｃ１，Ｃ２が連結してあり、そのギア減速機Ｃ１，Ｃ２の出力がカップリング８を介して親ボールねじ２，主軸スピンドル４等の回転体にそれぞれ伝達されるようになっている。
【０００６】
このように、駆動モータＭ１，Ｍ２と回転体との間にギア減速機Ｃ１，Ｃ２を介在させることにより駆動モータＭ１，Ｍ２の出力トルクを減速比に応じて増大させることができるが、反面次のような問題点が生じている。
（１）ギアにはバックラッシュがあり、安定した送りや回転制御が難しい。
（２）高精度ギアを必要とするから、コスト高になる。
（３）ギア音、騒音がある。
（４）減速機ギアの噛み合い振動やブレなどの影響でワーク研削面にギアマークができて、高精度のワーク加工が困難である。
そこで本発明は、このような従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、回転機構をギアを有しない構成とすることにより、安定した送りや回転制御が可能で且つ騒音の少ない高精度なワークの回転及び送り装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、親ねじを回転させてテーブル体を送り駆動するテーブル送り機構と、前記テーブル体上で加工または検査すべきワークであるボールねじ軸を支持して回転させる主軸回転機構とを備えてなり、前記主軸回転機構が主軸スピンドルと、該主軸スピンドルを回転駆動する駆動モータと、該駆動モータの出力軸と前記主軸スピンドルとを連結するカップリングとを含んで構成されるワークの回転及び送り装置において、前記駆動モータの出力軸にフライホイールを取り付け、前記カップリングに向かって漸次的に拡開する形状の円殻部支持孔を前記フライホイールのカップリング側端面部に形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、駆動モータにギア減速機に替えてフライホイールを取り付け回転体に直結したため、ギア減速におけるバックラッシュ，ギア騒音，ギアマークの発生、送りや回転の不安定等の不具合が解消できるとともに、過大な負荷イナーシャであってもモータイナーシャを増大して適正なイナーシャ比が確保され、安定した回転制御性が実現できるとともに、適用モータを小型化することが可能になり、設備のコンパクト化やコストダウンが達成できるという効果を奏する。
【０００９】
また、フライホイールの被駆動側との接続部の内径面を、内部から外部端面に向かって拡開する形状としたことにより、接続部は肉厚として剛性を高め、しかも片持ちとなる端面部は肉薄として重量を軽減できて遠心力による弾性変形、またそれにより励起される振動振幅が低減され、そのため振動による加工精度や検査精度への悪影響を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、従来と同一または相当部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図１は、本発明をボールねじ研削盤に適用した一実施形態を示す図である。従来とは構成が異なる点を説明すると、このねじ研削盤の主軸回転機構Ｂは、ＡＣサーボモータからなる主軸モータＭ２の出力軸ｍ2 ａに、ギア減速機ではなくフライホイール１０を取り付けてある。なお、この実施形態の場合、テーブル送り機構Ａについては、テーブルモータＭ１と回転体である親ねじ２が、従来と同じくギア減速機Ｃ１を介して連結されている。
【００１１】
図２は、そのフライホイール１０の装着状態を示す半断面図で、モータ出力軸ｍ2 ａを通す軸孔１１と、それより径の大きい固定部材取付け孔１２と、更に大径の円殻部支持孔１３とが階段状に連通して円板状のフライホイール１０の中心部を貫通している。とくに、カップリング８が挿入される円殻部支持孔１３は、被駆動側との接続部で、その内周面１３ａが内部から外部端面に向けて拡開するテーパ面とされている。
【００１２】
このフライホイール１０の軸孔１１にモータ出力軸ｍ2 ａを通し、固定部材取付け孔１２に固定部材１４を圧入して内径側と外径側とを共に圧迫することにより、フライホイール１０がモータ出力軸ｍ2 ａに一体に固定される。このように、フライホイール１０をモータ出力軸ｍ2 ａにしっかり固定することにより、フライホイール１０のイナーシャをモータＭ１のイナーシャと見なすことができる。そのモータ出力軸ｍ2 ａに、ベローズ９を介して被駆動側の主軸スピンドル４に連結されるカップリング８を差し込み、フライホイール１０の円すい台形の円殻部支持孔１３内に挿入して図示されないねじでカップリング８をモータ出力軸ｍ2 ａに固定する。こうして、回転体である主軸スピンドル４に、フライホイール１０を取り付けた駆動モータＭ２がカップリング８で直結されている。
【００１３】
上記のように構成したものの作用効果を説明する。ここで、回転体の制御性に関して述べると、通常、モータイナーシャＭＩに対して負荷イナーシャＦＩの割合が３倍以下（ＦＩ／ＭＩ≦３）が制御性の安定の目安とされている。本実施の形態の主軸回転機構Ｂにあっては、主軸モータＭ２の軸にフライホイール１０を一体に取り付けてモータイナーシャＭＩを増大させたことにより、負荷イナーシャＦＩが従来の１５倍を超える大きさであってもＦＩ／ＭＩの比を３〜４倍程度に抑えることが可能となり、その結果安定した制御性を確保することができる。
また、モータイナーシャＭＩに対して負荷イナーシャＦＩが過大の場合に、フライホイール１０を用いることで適用モータを小型化することが可能になり、設備のコンパクト化やコストダウンを実現できる。
【００１４】
しかして、フライホイールの採用に当たっては、フライホイールが主軸回転機構の及ぼす振動等の影響を考慮する必要がある。この点を考慮したフライホイール１０では、円殻部支持孔１３を円すい台形（テーパ形状）としている。すなわち図２に示すように、円殻部支持孔１３の根元部の肉厚Ｔが右端へ行くほど小さくなるため、テーパ無しに比べて根元部の曲げ剛性を高め弾性変形しにくくすることができる。したがって、ワークＷの回転速度が速くてフライホイール１０への遠心力の作用を考慮しなければならないような場合であっても、図２のフライホイール右端円殻部での弾性変形、またそれにより励起される振動の振幅は軽減され、より安定した滑らかな回転が保証される結果、加工精度への悪影響を防止できる。
さらにまた、減速ギアの場合には、ギアの精度劣化による加工精度の低下を防止するために、一定期間毎に定期保全を必要とするが、本発明では減速ギアを使用しないため、その種の保守点検の労力が軽減されると共に減速ギアを使用した場合に比べて構造が簡略化される。
【００１５】
図３〜図５に、本発明の回転機構に使用するフライホイールの他の例を示す。
図３のフライホイール１０Ａは、円殻部支持孔１３の内径面１３ｂを、内部から外部端面に向かって階段状に拡開した形状としている。図４のフライホイール１０Ｂは、円殻部支持孔１３の内径面１３ｃを、内部から外部端面に向かって曲線的に変化させて、碗状に拡開した形状としている。図５のフライホイール１０Ｃは、円殻部支持孔１３の内径面１３ｄを、内部から外部端面に向かって曲線的に変化させ、ラッパ状に拡開した形状としている。
【００１６】
いずれも、作用効果は上記第１の実施の形態と同様である。なお、上記の実施の形態では、ボールねじの研削盤の主軸回転機構にフライホイールを用いた場合を説明したが、本発明はこれに限られず、他方の回転機構であるテーブル送り機構の方にも適用可能であり、必要に応じてその何れか一方または両方の回転機構に適用することができる。
また、ねじ研削盤に限らず、ねじ検査機の回転機構にも適用可能である。更に、ねじ研削盤またはねじ検査機以外の回転機構に対しても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明をボールねじ研削盤に適用した一実施形態を示す図である。
【図２】フライホイールの装着状態を示す半断面図である。
【図３】フライホイールの他の形状を示す半断面図である。
【図４】フライホイールの他の形状を示す半断面図である。
【図５】フライホイールの他の形状を示す半断面図である。
【図６】従来の回転機構を有するボールねじ研削盤の概要図である。
【符号の説明】
【００１８】
Ａ  テーブル送り機構
Ｂ  主軸回転機構
Ｍ１  テーブルモータ（駆動モータ）
Ｍ２  主軸モータ（駆動モータ）
Ｗ  ワーク
２  親ねじ（回転体）
４  主軸スピンドル（回転体）
１０  フライホイール
１３  円殻部支持孔（被駆動側との接続部）
１３ａ  内径面
１３ｂ  内径面
１３ｃ  内径面
１３ｄ  内径面
【図１】
2006231514.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006231514.tif 000006
【図５】
2006231514.tif 000007
【図６】
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