(57)【要約】【課題】適正な加工を行いながら、実質的に装置の小型化や低コスト化を実現し得る送り機構およびこれを備えた加工装置を提供する。【解決手段】ストローク移動可能に支持した加工ユニット１２を送り駆動させるように構成される。加工ユニット１２とこれをストローク移動させる駆動ユニット３とを、ピニオン径の異なる２組のラック・ピニオン機構１，２を介して連結し、加工ユニット１２のストローク途中適所で第１のラック・ピニオン機構１から第２のラック・ピニオン機構２へ切り替わるようにする。第１のラック・ピニオン機構１のピニオン径が、第２のラック・ピニオン機構２のピニオン径よりも大きく、ストローク終端付近で第１のラック・ピニオン機構１から第２のラック・ピニオン機構２へ切り替わる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストローク移動可能に支持された加工ユニットを送り駆動させるように構成された送り機構であって、
前記加工ユニットとこれをストローク移動させる駆動ユニットとを、ピニオン径の異なる２組のラック・ピニオン機構を介して連結し、前記加工ユニットのストローク途中適所で第１のラック・ピニオン機構から第２のラック・ピニオン機構へ切り替わるようにしたことを特徴とする送り機構。
【請求項２】
前記第１のラック・ピニオン機構のピニオン径が、前記第２のラック・ピニオン機構のピニオン径よりも大きく、ストローク終端付近で第１のラック・ピニオン機構から第２のラック・ピニオン機構へ切り替わることを特徴とする、請求項１に記載の送り機構。
【請求項３】
前記第１のラック・ピニオン機構のピニオンのバックラッシュが大きく設定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の送り機構。
【請求項４】
前記第２のラック・ピニオン機構のラック入口端に逃がしが設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の送り機構。
【請求項５】
前記第１のラック・ピニオン機構および前記第２のラック・ピニオン機構間のラック切替部に隙間が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の送り機構。
【請求項６】
ストローク移動可能に支持された加工ユニットを送り移動させながら、被加工物に対して所定の加工を行なう加工装置であって、
請求項１〜５のいずれかに記載の送り機構を備え、加工ユニットのストローク途中適所で加工推力を増大させるようにしたことを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穴あけあるいはスポット溶接等の加工を行なう際、その加工ユニットをストローク駆動する送り機構およびこれを備えた加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、穴明けあるいはスポット溶接等の加工を行なう際、その加工ユニットをストローク駆動するために空圧もしくは油圧式の送り機構が用いられていた。近年では、従来の空圧もしくは油圧式から、速度および位置制御を精確に行ない得るＡＣサーボモータで駆動するものが用いられるようになってきた。
【０００３】
図３は、ＡＣサーボモータを用いた穴あけ装置の構成例を示している。この穴あけ装置では、加工ユニットとしてのドリルユニット１００が、ボールネジ１０１と螺合する送りナット１０２を介して、ボールネジ１０１の軸方向に沿って所定ストロークだけ往復動するようになっている。ボールネジ１０１は、その一端でＡＣサーボモータ１０３によって回転駆動される。
【０００４】
穴あけやスポット溶接等で使用する場合、ドリルユニット１００の全ストロークには、早送りストローク（高速領域）と加工ストローク（低速領域）とが含まれる。機械的に推力を伝達するボールネジ方式等にあっては、加工ストロークで送り速度を低速にして、被加工物との間の衝撃や騒音等を防止するようにしている。たとえば早送りストロークは数ｍｍ〜数１０ｍｍ程度であり、また加工ストロークは数１００ｍｍ程度である。早送りストロークでの送り速度が速いほど、加工時間は短くなる。
【０００５】
ここで、ボールネジのピッチＰと送り速度および加工推力の関係は、つぎの式で表される。
ボールネジピッチＰ＝早送り速度／モータ最大回転数
モータトルク（Ｎ・ｍ）＝加工推力（Ｎ）×ボールネジピッチＰ／２π
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＣサーボモータ等を用いた加工装置では、上記関係式からも分かるようにボールネジピッチを大きくすることで送り速度を速くすることができるが、加工推力を得るためにはモータ出力を大きくする必要がある。そのため、そのままでは装置が大型化し、あるいはコストが高くなる等の問題がある。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑み、適正な加工を行いながら、実質的に装置の小型化や低コスト化を実現し得る送り機構およびこれを備えた加工装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ストローク移動可能に支持された加工ユニットを送り駆動させるように構成された送り機構であって、加工ユニットとこれをストローク移動させる駆動ユニットとを、ピニオン径の異なる２組のラック・ピニオン機構を介して連結し、加工ユニットのストローク途中適所で第１のラック・ピニオン機構から第２のラック・ピニオン機構へ切り替わるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
本発明の送り機構において、第１のラック・ピニオン機構のピニオン径は、第２のラック・ピニオン機構のピニオン径よりも大きく、ストローク終端付近で第１のラック・ピニオン機構から第２のラック・ピニオン機構へ切り替わることが好ましい。
【００１０】
本発明の送り機構において、第１のラック・ピニオン機構のピニオンのバックラッシュが、好ましくは、大きく設定される。
【００１１】
本発明の送り機構において、好ましくは、第２のラック・ピニオン機構のラック入口端に逃がしが設けられている。
【００１２】
また、本発明の送り機構において、第１のラック・ピニオン機構および第２のラック・ピニオン機構間のラック切替部には、好ましくは、隙間が設けられている。
【００１３】
また、本発明は、ストローク移動可能に支持された加工ユニットを送り移動させながら、被加工物に対して所定の加工を行なう加工装置であって、上記いずれかの送り機構を備え、加工ユニットのストローク途中適所で加工推力を増大させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、第２のラック・ピニオン機構のピニオン径が、第１のラック・ピニオン機構のピニオン径よりも大きく、ストローク終端付近で第１のラック・ピニオン機構から第２のラック・ピニオン機構へ切り替わる。第１のラック・ピニオン機構により加工ユニットを早送りし、第２のラック・ピニオン機構により大きな加工推力で送りをかけることができる。
これにより、第１のラック・ピニオン機構および第２のラック・ピニオン機構間のラック切替部において、両者の乗り継ぎを円滑かつ適正に行なうことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基き、本発明による送り機構およびこれを備えた加工装置の好適な実施の形態を説明する。
図１は本発明の送り機構を備えた加工装置１０の構成例を示している。この実施の形態では、装置本体１１において、加工ユニット１２として、たとえばスポット溶接ユニットを含んでおり、被加工物Ｗに対してスポット溶接を行なうものとする。この場合、可動部１３にはスポット溶接ユニットの電極１４が支持される。また、可動部１３はガイド１５を介して、Ｘ方向に往復動するようになっている。
【００１６】
本発明の送り機構は、Ｘ方向にストローク移動可能に支持された加工ユニット１２を送り駆動させるように構成される。加工ユニット１２とこれをストローク移動させる駆動ユニット３とを、ピニオン径の異なる２組のラック・ピニオン機構１および２を介して連結し、加工ユニット１２のストローク途中適所で第１のラック・ピニオン機構１から第２のラック・ピニオン機構２へ切り替わるようにしたものである。
【００１７】
第１のラック・ピニオン機構１は、Ｘ方向に沿って可動部１３に支持固定された早送りストロークに対応する長さを有するラック１ａと、駆動ユニット３の出力軸３ａの固着した大径のピニオン１ｂとを含む。なお、駆動ユニット３はＡＣサーボモータで構成される。第２のラック・ピニオン機構２は、Ｘ方向に沿って可動部１３に支持固定された加工ストロークに対応する長さを有するラック２ａと、駆動ユニット３の出力軸３ａの固着した小径のピニオン２ｂとを含む。
【００１８】
ラック１ａおよびピニオン１ｂは、一般的な加工精度で仕上げられている。また、ラック２ａおよびピニオン２ｂは、一般的な高精度の研磨で仕上げられている。なお、ピニオン１ｂおよびピニオン２ｂの具体的な径は、送り速度等を考慮して適宜設定される。
【００１９】
ここで、前述のように本発明では、加工ユニット１２を送り駆動するためにピニオン径の異なる２組のラック・ピニオン機構１および２を用いるものであるが、このように２種類のピニオンを使用する場合、通常、各ピニオンにクラッチを設けて切り替えるようにしている。ところが、このようなクラッチ等を設けると、そのままでは装置構成が複雑・大型化してまう。そこで、本発明ではつぎに説明するようにクラッチ等の余計な機構を用いずに、第１のラック・ピニオン機構１および第２のラック・ピニオン機構２間のラック切替部４において、両者の乗り継ぎを円滑に行なうように構成されている。
【００２０】
すなわち図２に示すように、たとえば第１のラック・ピニオン機構１のピニオン１ａのバックラッシュは、大きく設定される。
また、第２のラック・ピニオン機構２のラック入口端（図２、Ｂ部）に逃がしが設けられている。
さらに、第１のラック・ピニオン機構１および第２のラック・ピニオン機構間のラック切替部４に隙間Ｇが設けられている。
【００２１】
上記構成において本発明によれば、加工装置１０でスポット溶接を行なうべく加工ユニット１２を送り駆動させる際、加工ユニット１２（電極１４側）は図１（ｂ）において上方へ移動される。この場合、第１のラック・ピニオン機構１のピニオン径が、第２のラック・ピニオン機構２のピニオン径よりも大きく、ストローク終端付近のラック切替部４で、第１のラック・ピニオン機構１から第２のラック・ピニオン機構２へ切り替わる。これにより第１のラック・ピニオン機構１によって加工ユニット１２を早送りし、第２のラック・ピニオン機構２によって大きな加工推力で送りをかけることができる。
【００２２】
この場合、第１のラック・ピニオン機構１および第２のラック・ピニオン機構２間のラック切替部４において、上述のようにクラッチ等の余計な機構を用いずに、両者の乗り継ぎを円滑に行なうことができる。したがって、簡単な構成でありながら、装置の作動サイクルの短縮化を図り、適正な加工推力で加工を行なうことができる。
【００２３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものでなく、本発明の範囲内で適宜変更等が可能である。たとえばスポット溶接の例で説明したが、ドリルユニットを搭載することで穴あけ装置を構成し、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種の送り機構において２組のラック・ピニオン機構を好適に用いることで、実質的に駆動ユニットのモータの小型化を図ることができるとともに、適正かつ十分な大きさの加工推力を得ることができる。これにより実質的に装置の小型化や低コスト化が実現される等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送り機構を備えた加工装置の構成を示す平面図および正面図である。
【図２】本発明に係るラック・ピニオン機構の切替部の構成例を示す図１のＡ部拡大図である。
【図３】従来のＡＣサーボモータを用いた穴あけ装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　　第１のラック・ピニオン機構
２　　第２のラック・ピニオン機構
３　　駆動ユニット
３ａ　出力軸
４　　ラック切替部
１０　加工装置
１１　装置本体
１２　加工ユニット
１３　可動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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