CN102182788A - 构造体的挠曲抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种构造体的挠曲抑制方法，能够以抑制了大型化和成本升高的紧凑的结构来有效地抑制构造体的挠曲。在具备通过引导部件(2)而交叉状地移动的移动体(3)的构造体(1)的内部，组装有马达(4)，该马达(4)的定子(5)与构造体(1)连接，另一方面，该马达(4)的转子(6)与具有一定质量的圆盘(7)连接。由此，当马达(4)驱动时，能够经由定子(5)以与转子(6)和圆盘(7)的旋转方向相反的方向对构造体(1)施加转矩。因此，当使马达(4)朝向将伴随着移动体(3)的移动而施加于构造体(1)的力抵消的方向产生转矩时，构造体(1)的挠曲受到抑制。

Description

构造体的挠曲抑制方法
技术领域
本发明涉及对在机床等各种机械的构造体中产生的挠曲进行抑制的方法。
背景技术
在机床等各种机械中，在设有沿构造体移动的移动体的情况下，存在着通过该移动体在加减速时的反作用力等而使构造体产生挠曲的情况。例如在作为机床的一个例子的门型加工中心中，在立起设置于底座的作为构造体的立柱的前表面，以能够上下移动的方式设有水平的横导轨，在该横导轨的前表面以能够水平移动的方式设有作为移动体的滑鞍(saddle)，该滑鞍具备主轴头，由于该滑鞍在水平移动时的反作用力而使立柱产生挠曲。通过该反作用力，会产生振动从而损害机械的精度。此外，不限于与移动体的移动相伴的反作用力，有时通过来自外部的力也会产生这样的挠曲。
为了抑制构造体的挠曲，可以通过提高构造体自身的截面惯性矩(断面二次モ一メント)来解决，不过会导致机械的大型化和成本升高。因此，在专利文献1中记载了如下发明：在具备移动体的结构中设置致动器，该致动器沿着与移动体的运动方向平行且穿过移动体的重心的轴对构造体施加反作用力的抵消力矢量(大小与移动体的质量和该移动体的直线加速度的积相等的矢量)。
专利文献1：日本特开平11-329962号公报
然而，在专利文献1的发明中，当工作台(移动体)在横向设置的底座上水平移动的情况下，利用固定于构造体的外部的致动器从底座的侧面施加反作用力的抵消力矢量。由此，在像使滑鞍沿着设于立柱的横导轨水平移动的机床那样地使重量大的移动体水平移动的情况下，需要相对于移动体相邻地设置绝对性的固定物(例如几百吨重的块)，因而难以实现，并且即使能够实现也会导致机械整体的大型化和成本升高。因此，难以设置到像机床那样存在空间方面的制约的机械中。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种构造体的挠曲抑制方法，其能够以不会导致大型化和成本升高的紧凑的结构来有效地抑制构造体的挠曲。
为了达成上述目的，第一方面记载的发明的特征在于，使构造体朝下述方向产生转矩，所述方向是将施加于构造体的力抵消的方向。
第二方面记载的发明的特征在于，在第一方面的结构中，利用马达和负载惯量施加单元产生转矩，所述马达的定子与构造体连接，所述负载惯量施加单元对该马达的转子施加负载惯量。
第三方面记载的发明的特征在于，在第二方面的结构中，负载惯量施加单元是与转子连接的圆盘。
根据第一方面记载的发明，能够利用产生于构造体的转矩来抵消施加于构造体的力，能够有效地抑制挠曲。特别地，由于无需在构造体的外部设置重量大的固定物等，因此能够以抑制了大型化和成本升高的紧凑的结构来实现挠曲抑制。
根据第二方面记载的发明，除了第一方面的效果之外，还能够节省空间并且简单地施加转矩。
根据第三方面记载的发明，除了第二方面的效果之外，还能够容易地在构造体内对转子施加负载惯量。
附图说明
图1是挠曲抑制方法的说明图。
标号说明
1：构造体；2：引导部件；3：移动体；4：马达；5：定子；6：转子；7：圆盘。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
在图1中，标号1为设于机械的柱状的构造体，在该构造体1的上部水平地设置有引导部件2，移动体3以能够水平移动的方式设置于引导部件2。作为这样的机械，可以举出门型加工中心作为一个例子。在该情况下，构造体1相当于立柱，引导部件2相当于横导轨，移动体3相当于滑鞍。
并且，在引导部件2的下方且在构造体1的内部，组装有马达4，该马达4的定子5与构造体1连接，另一方面，该马达4的转子6与作为负载惯量产生单元的具有一定质量的圆盘7连接。由此，当马达4驱动时，能够经由定子5以与转子6和圆盘7的旋转方向相反的方向对构造体1施加转矩。
此处，当使设置在自构造体1的固定端部离开距离L的位置的、质量为M的移动体3以加速度α移动时，施加于构造体1的力F为
F＝M·α。
此时的构造体1的挠曲度δ1为
δ1＝F·L3/3EI。
符号E为构造体1的纵向弹性系数，符号I为截面惯性矩。
另一方面，利用由马达4产生的转矩T使构造体1产生的挠曲度δ2为
δ2＝T·L2/2EI。
因而，若设δ1＝δ2，则
T＝2/3·F·L
＝(2/3·M·L)·α。
因此，如果控制马达4使其产生与加速度成比例的转矩T，则能够将伴随着移动体3的移动而产生于构造体1的挠曲抵消。
这样，根据上述方式的挠曲抑制方法，通过使构造体1朝向将伴随着移动体3的移动而施加于构造体1的力抵消的方向产生转矩，能够利用产生于构造体1的力矩来抵消施加于构造体1的力，能够有效地抑制挠曲。特别地，由于通过组装于构造体1的内部的马达4的控制能够抑制挠曲，因此无需在构造体1的外部设置重量大的固定物等，能够以抑制了大型化和成本升高的紧凑的结构来实施挠曲抑制。
特别地，此处，通过马达4和对该马达4的转子6施加负载惯量的负载惯量施加单元来产生转矩，其中所述马达4的定子5与构造体1连接，因此能够节省空间并且简单地施加转矩。
此外，负载惯量产生单元通过与转子6连接的圆盘7来实现，由此能够容易地对转子6施加负载惯量。
另外，在上述方式中，作为负载惯量产生单元列举了与转子连接的圆盘，然而即使采用将转子与重锤连接等其他方式也不成问题。
此外，对构造体施加转矩并不限于马达，例如可以在构造体内部独立地立起设置一对致动器，将各致动器的上端分别与构造体进行轴连接，并使两致动器彼此相反地进行伸缩动作，这样也能够施加转矩。
工业上的可利用性
作为构造体的形态，不限于上述方式那样的下端固定的柱状的构造体，即使是两端或中央固定的构造体，也能够通过产生转矩来抑制挠曲。因此，本发明不限于机床，能够应用于测量仪和在先技术文献中列举的投影曝光装置等各种机械。

Claims (3)

1.一种构造体的挠曲抑制方法，该构造体的挠曲抑制方法是对通过施加于构造体的力而产生于所述构造体的挠曲进行抑制的方法，其特征在于，
使所述构造体朝下述方向产生转矩，所述方向是将施加于所述构造体的力抵消的方向。
2.根据权利要求1所述的构造体的挠曲抑制方法，其特征在于，
利用马达和负载惯量施加单元产生所述转矩，所述马达的定子与所述构造体连接，所述负载惯量施加单元对该马达的转子施加负载惯量。
3.根据权利要求2所述的构造体的挠曲抑制方法，其特征在于，
所述负载惯量施加单元是与所述转子连接的圆盘。
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