メインドライブ

主駆動装置は、主に閉ループ制御の電気同期モータおよび非同期モータです。これらのモータは、旋盤、フライス盤、研削盤、およびマシニングセンタで使用されるキットモータまたはハウジング付きモータとして使用されます。ハウジング付きモータ（主に空冷式）を使用した従来のスピンドル駆動装置も、主駆動装置として広く使用されています。モータスピンドルと比較すると、両システムの二次コストを考慮すると、コストは低くなります。一方では、ギアボックスを介在させることで、回転速度とトルクを加工タスクに合わせて調整できます。他方では、ギアボックスによって不要なラジアル力、騒音、および摩耗の増加が発生します。

スピンドル一体型キットモーターを使用した主駆動装置は、技術的に高度化しています。ギアボックスやクラッチが不要になったことで、せん断力の影響を受けることなく、中心軸に沿った回転運動が可能になりました。長期間にわたるスムーズな動作と摩耗の少なさが特長で、高性能加工によく用いられています。より高いトルクを持つ駆動装置の開発は、スピンドルに（遊星）ギアを組み込むか、より高出力のモーターを選択する必要があるため、現状ではまだコストがかさみます。予防保全やメンテナンスを行うには、スピンドルにセンサーを組み込んで測定データを監視・取得する必要があります。オイル、空気、またはグリコールによる冷却は依然として必要です。

フィードドライブ

送り駆動方式としては、電気機械式と油圧式のどちらかを選択できます。電気機械式送り駆動方式の場合、現在世界的にボールねじ機構を備えた電動サーボモータが主流となっています。これは回転運動を直線運動に変換します。ここでは、位置決め精度、同期動作、およびダイナミクスに関して、主駆動装置よりも高い要求を満たす必要があるため、同期ハウジング付きモータが好まれます。

この従来型の駆動システムは、高い静的剛性を持つため、様々な用途に適していますが、摩耗しやすいという欠点があります。設置条件や必要なトルク強度に応じて、サーボモータはスピンドルに直接接続される場合もあれば、例えば同期ベルトを介して接続される場合もあります。

駆動装置は、耐摩耗性、高い剛性、および優れた動特性を備えている必要があります。これらの特性を組み合わせることで、間接的な位置測定システムを備えた同等のボールねじアセンブリよりも高い精度と長期にわたるトラブルのない動作を実現できます。

駆動装置の負荷条件は、その使用を制限する要因の一つです。もちろん、これは大きな力で加工する場合に、ボールねじアセンブリや油圧駆動方式を排除できるという意味ではありません。最大許容摺動速度を持つ切削屑カバーや、減衰特性を持つキャリッジガイドなどの支持機械要素も、用途を制限する可能性があります。リニアモータ駆動の利点は、関連する投資コストによって相殺され、これがこの駆動技術の世界的な普及を阻んできました。

油圧式送り駆動装置は、狭い場所での作業や、高いダイナミクスと大きな送り力が求められる用途など、その利点が顕著に現れる場合に需要が高まります。もちろん、油圧式送り駆動装置はマイクロメートル単位の精度で位置決めを行う必要があります。実際の使用例では、油圧式リニア駆動装置はガタつきがなく、長寿命で、ボールねじ機構を備えた同等の駆動装置よりも耐久性が高いことが実証されています。電動式送り駆動装置では、それぞれの性能（トルクと回転速度）を個別に設定する必要があります。一方、油圧軸は、油圧作動油アキュムレータから必要に応じてエネルギーを供給できるため、設置する入力電力を最大80%削減できます。

補助駆動装置

補助駆動装置に必要な機能を満たす駆動装置は多種多様です。工作機械における補助駆動機能の範囲全体を通して、明確な傾向は見られず、特定の実績のある装置が際立っているわけでもありません。選択は用途によって異なります。

一連の機能が閉じた機械群において、様々な駆動装置を組み合わせることは珍しくありません。例えば、垂直方向または斜め方向に移動するキャリッジ用の電気機械式駆動装置を、油圧式または空気圧式の重量補償装置と組み合わせて使用​​する用途などが挙げられます。ここでいう重量補償装置は、移動体の重量を補償する役割を担う、広義の受動的な補助駆動装置と理解できます。重量補償は様々な方法で実現できますが、油圧アキュムレータを備えた油圧システムが一般的です。補償が必要な重量が小さい場合は、空気圧式ガススプリングで代用することも可能です。これらのソリューションの利点は、適応性の高い動的挙動と良好なエネルギーバランスにあります。

空気圧駆動装置は、軽量で制御構造がシンプル、動作が速いため、ハンドリング装置での使用に最適です。これらの特長は、生産工程のワークピースの流れに組み込まれる、小型のワークピースの送り込みおよび積載ユニットに当てはまります。工作機械における工具とワークピースのクランプは、作業精度と再現性に影響するため、非常に重要です。油圧クランプは特殊な補助駆動装置であり、自動化が容易なため、ワークピースの無人積載および荷降ろしを行う機械で使用されます。クランプ要素の高い力密度により、クランプ装置を最小限のスペースに構築することが可能です。

結論

工作機械の駆動タスクには、電気式、油圧式、電気機械式、空気圧式など、さまざまな駆動方式がソリューションとして利用可能です。エンジニアリングチームは、さまざまな制約条件を考慮しながら、タスクに最適な駆動方式を決定する必要があります。これらの技術分野すべてに精通した優れた自動化サプライヤーは、顧客の意思決定を支援し、適切なアドバイスを提供します。