JP2002227837A - 有限型ころがり案内のずれ補正方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ころがり案内と移動体の相対的な位置ずれが
大きくなると、これを検知して正規の位置に復帰させる
補正動作を自動的に行えるようにする。 【解決手段】 前記移動体の往復方向両端部のうち、前
記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内の有る
か否かを検知し、ころがり案内が無いことが検知された
場合には、前記移動体を他端部側の方向に低速で移動さ
せ、ころがり案内の列をストローク端付近で強制的に停
止させながら移動体をストローク端まで移動させること
により、前記移動体ところがり案内の相対的な位置ずれ
を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のテーブ
ルやサドルなどの移動体を案内する有限型ころがり案内
に係り、特に、移動体の運動が長時間継続する間に移動
体と有限型ころがり案内との相対的位置が変化して次第
にころがり案内がずれた場合に、移動体ところがり案内
の相対的な位置関係を正規の位置に復帰させる補正を行
うための有限型ころがり案内のずれ補正方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械において、テーブルやサドルな
どの移動体の案内には、滑り案内、空気静圧案内、油圧
静圧案内、有限型ころがり案内などがある。このうち、
有限型ころがり案内は、機械の剛性を確保することがで
き、また、静圧案内に比べて付帯設備の必要がなく機械
の省スペース化に有効であり、超精密機械要素として効
果的である。このため、小型の超精密加工機の案内機械
要素として多く利用されている。

【０００３】そこで、従来の有限型ころがり案内の例を
図７に示す。図７において、工作機械のベッド１にはＶ
溝２が形成され、このＶ溝２の斜面にそってころがり案
内３が設けられている。一方、移動体であるテーブル４
の下面には、Ｖ溝２に対応した形状のスライド部５が形
成され、このスライド部５がころがり案内３に接触する
ようになっている。

【０００４】この種の有限型ころがり案内３は、保持器
ところを組み合わせた軸受けからなっている。そして、
有限型ころがり案内３は、Ｖ溝２に対しては固定されず
に、単に、Ｖ溝２に載っているだけであるのが普通であ
る。

【０００５】このため、テーブル４が移動すると、ころ
がり案内３は全体としてテーブル４の移動方向とは反対
側に少しずつ移動する現象が生じる。テーブル４の往復
運動が長時間にわたって継続すると、テーブル４ところ
がり案内３との間の相対的な位置関係のずれは次第に大
きくなる。この位置ずれをそのままに放置しておくと、
最後には、テーブル４がころがり案内３の上から脱落す
るに至ることがある。

【０００６】このようなころがり案内３の位置ずれを防
止するために、オペレータが機械の運転を監視しなが
ら、ころがり案内３の位置ずれがある程度大きくなった
ところで、一度、運転を止めてテーブル４を手動で動か
しながら、ころがり案内３とテーブル４との相対的的な
位置関係を正規の位置に戻す調整をすることが行われて
いる。また、Ｖ溝に沿ってころがり案内の位置を調整で
きるような機械的な位置調整機構を設けたものも知られ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ころが
り案内３の位置ずれをオペレータが手動で調整するので
は、１つのワークの加工に長時間かかる超精密加工で
は、常にオペレータを機械に配置しなければならず、無
人運転を行うことができないという問題がある。

【０００８】また、ころがり案内が利用されている超精
密加工機では、高効率化の要請に伴になって、テーブル
などの移動体の送り速度が高速化している。近年では、
送り速度が１０ｍ／ｍｉｎくらいの速度は普通になって
いる。ところが、移動体の往復では、往路の速度は高速
であるが、復路の速度は低速であるため、大きな速度差
によって、ころがり案内３の位置ずれが従来にも増して
大きくなっている。

【０００９】さらに、ころがり案内３の位置調整機構を
設ける場合、この位置調整機構は、ラック、ピニオンや
動滑車などを必要とし、位置調整の際に大きな振動を発
生することから、超精密加工機には適用できないという
問題がある。

【００１０】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、ころがり案内と移動体の相対的
な位置ずれが大きくなると、これを検知して正規の位置
に復帰させる補正動作を自動的に行えるようにした有限
型ころがり案内のずれ補正方法および装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、移動体の往復運動を案内する有限型こ
ろがり案内と、前記移動体との相対的な位置関係を補正
する有限型ころがり案内のずれ補正方法であって、前記
移動体の往復方向両端部のうち、前記移動体の移動方向
の一端部の下にころがり案内の有るか否かを検知し、前
記ころがり案内が無いことが検知された場合には、前記
移動体を他端部側の方向に低速で移動させ、前記ころが
り案内の列をストローク端付近で強制的に停止させなが
ら移動体をストローク端まで移動させることにより、前
記移動体ところがり案内の相対的な位置ずれを補正する
ことを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明は、移動体の往復運動を案内
する有限型ころがり案内と、前記移動体との相対的な位
置関係を補正する有限型ころがり案内のずれ補正装置で
あって、前記移動体の往復方向両端部にそれぞれ配置さ
れ、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内
の有るか否かを検知する検知手段と、前記ころがり案内
が無いことが検知された場合に、前記移動体を他端部側
の方向に低速で移動させる移動体送り制御手段と、前記
ころがり案内の列をストローク端付近で強制的に停止さ
せるショックアブソーバーと、を具備することを特徴と
するものである。

【００１３】

【発明の実施形態】以下、本発明による有限型ころがり
案内のずれ補正方法および装置の一実施形態について、
添付の図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が
適用される数値制御精密立形加工機１０を示す。この数
値制御精密立形加工機１０は、精密金型、光学部品、電
子部品などの精密部品を超精密に加工するための工作機
械である。１１はコラムで、１２は、コラム１１に取り
付けられた主軸頭１２である。１３は主軸である。

【００１４】図１に示されるように、機械座標系は、デ
ーブル１４の制御軸がＸ軸、サドル１５の制御軸がＹ
軸、主軸頭１２の制御軸がＺ軸である。この数値制御精
密立形加工機１０では、テーブル１４を送るＸ軸の案内
と、サドル１５を送るＹ軸の案内として、有限型ころが
り案内が採用されている。

【００１５】そこで、図２に、テーブル１４の送り機構
と有限型ころがり案内を示す。図２において、１６は、
Ｘ軸サーボモータである。このＸ軸サーボモータ１６に
は、ボールねじ１７が連結されており、このボールねじ
１７は、図３に示されるように、テーブル１４の底に固
定されているボールナット１８に螺合している。したが
って、Ｘ軸サーボモータの回転は、ボールねじ１７とボ
ールナット１８によって、送り直線運動に転換されてテ
ーブル１４に伝達されるようになっている。

【００１６】サドル１５の上面には、２つのＶ溝１９
ａ、１９ｂがＸ軸に平行に延びており、このＶ溝１９
ａ、１９ｂには、ころ軸受からなる有限型ころがり案内
２０が配設されている。この有限型ころがり案内２０
は、複数の円筒状のころをリテーナーで保持したものを
Ｖ溝１９ａ、１９ｂの長さ方向に多数配列したもので、
従来のものと同じ有限型ころがり案内として構成されて
いる。また、図３に示されるように、テーブル１４の底
部には、Ｖ溝１９ａ、１９ｂに対応した形状のスライド
部２１が形成され、このスライド部２１がころがり案内
２０に接触するようになっている。

【００１７】テーブルＳは、テーブル１４の往復ストロ
ークである。テーブル１４の上には、テーブルストロー
クの左右端部の近傍に、それぞれ一対のショックアブソ
ーバー２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂが設けられてい
る。

【００１８】テーブル１４の往復運動方向の左右両端部
には、それぞれ、左端近接スイッチ２４ａ、２４ｂおよ
び右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂが設けられている。
なお、この実施形態では、これらの近接スイッチは、そ
の下にころがり案内２０が有るか否かを検知するための
もので、Ｖ溝１９ａ、１９ｂのうち、Ｖ溝１９ａ方を前
側、Ｖ溝１９ｂの方を後側として区別するのに対応させ
て、左端近接スイッチ２４ａを左前近接スイッチ、左端
近接スイッチ２４ｂを左後近接スイッチとして区別し、
同じように、右端近接スイッチ２５ａを右前近接スイッ
チ、右端近接スイッチ２５ｂを右後近接スイッチとして
区別する場合がある。これらの近接スイッチ２４ａ、２
４ｂ、２５ａ、２５ｂの出力信号は、プログラムコント
ローラを利用したずれ補正制御部２６に導入される。

【００１９】なお、図２において、参照符号２７は、数
値制御装置で、２８は、数値制御装置２７から与えられ
る位置指令に従ってＸ軸サーボモータ１６を制御するＸ
軸サーボコントローラである。

【００２０】次に、図４は、テーブル１４と有限型ころ
がり案内２０との相対的な位置関係が正常な場合で、図
４（ａ）は、テーブル１４がストローク中央位置にある
場合、図４（ｂ）は、テーブル１４がストロークの右側
端部まで移動した状態を示している。テーブル１４と有
限型ころがり案内２０の相対的な位置関係が正常ある状
態、つまり、有限ころがり案内２０の列の上にテーブル
１４が適正に載っている場合には、左端近接スイッチ２
４ａ、２４ｂおよび右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂの
下には、必ず、ころがり案内２０があるために、これら
の近接スイッチはオンになっている。

【００２１】一方、図５（ａ）は、テーブル１４と有限
型ころがり案内２０の相対的な位置関係か不正常な場合
を示す。すなわち、テーブル１４の往復運動が繰り返さ
れるにつれて、次第に有限型ころがり案内２０のずれが
大きくなり、テーブル１４がころがり案内２０の右端に
寄り過ぎてしまった状態を示す。このような状態になる
と、右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂの下には、ころが
り案内２０が存在しないので、右端近接スイッチ２５
ａ、２５ｂはオフに切り替わる。

【００２２】このようにして、右端近接スイッチ２５
ａ、２５ｂがオフに切り替わり、ころがり案内の位置ず
れが大きくなったことをずれ補正制御部２６が検知する
と、図５（ｂ）に示されるように、ずれ補正制御部２６
は、テーブル１４を早送りで、点線で示す位置Ａまで移
動させる。次いで、送り速度を低速に切り替えて、位置
Ａからさらにストローク左端まで移動させる。このよう
なテーブル１４の高速送り、低速送りに追随して、有限
型ころがり案内２０の列もいっしょに左側に移動し、そ
の一端はショックアブソーバ２２ａ、２２ｂを当接しな
がら、円滑に停止する。そして、テーブル１４を低速送
りでストロークエンドまで移動させることにより、テー
ブル１４と有限型ころがり案内２０の相対的位置関係を
正規の状態に復帰させることができる。このようにし
て、テーブル１４を移動するだけでころがり案内２０の
位置ずれを補正できるため、従来のように、ころがり案
内の位置を修正する機械的な機構などが不要となるとと
もに、本実施形態のような超精密加工機の有限型ころが
り案内に好適に適用することができる。

【００２３】なお、テーブル１４がころがり案内２０の
列の左端に寄り過ぎてしまった場合も、テーブル１４の
送り方向が逆になる以外は、そのずれ補正動作は全く同
様である。

【００２４】次に、図６は、以上のようなずれ補正動作
をＮＣプログラム中のコマンドとして組み込んだマクロ
プログラムの例を示している。ＮＣプログラム中の適当
なところにずれ補正動作のコマンドを入れておけば、加
工が所定時間継続したときには、以下のようにして、自
動的にテーブル１４ところがり案内２０の相対的な位置
ずれを修正することが可能となる。

【００２５】まず、ずれ補正動作のコマンドが実行され
ると、ころがり案内２０がずれて左端近接スイッチ２
４、２４ｂおよび右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂのい
ずれかのスイッチの下から無くなっていないかどうかが
判断される（ステップＳ１０）。いずれのスイッチもオ
ンのままであれば（ステップＳ１０のｎｏ）、ころがり
案内の「無し」はなく、位置ずれが生じていないとし
て、ずれ補正動作は終了する一方、例えば、図５（ａ）
に示したように、ころがり案内の列が左側に寄りすぎた
結果、右端前の近接スイッチ２５ａと、右端後の近接ス
イッチ２５ｂがオフになっている場合には、ステップＳ
１１からステップＳ１２に、ステップＳ１３からステッ
プＳ１４に進み、右ずれ有レジスタに１がセットされ
る。次いで、ころがり案内のずれが検知されたテーブル
１４の位置を記憶する（ステップＳ１９）。

【００２６】そして、続くステップＳ２０では、右ずれ
有りレジスタの値が１になっているので、図５（ｂ）に
示されるように、ずれ補正制御部２６は、テーブル１４
を早送りで、点線で示す位置Ａまで移動させる。次い
で、送り速度を低速に切り替えて、位置Ａからさらにス
トローク左端まで移動させる。以上のようにして、ころ
がり案内２０の列とテーブル１４との相対的な位置関係
が正規の状態に修正された後、図５（ａ）の位置ずれ修
正動作前の位置にテーブル１４を復帰させる。

【００２７】同じようにして、ころがり案内の列が右側
に寄りすぎたため、左端前の近接スイッチ２４ａと、左
端後の近接スイッチ２４ｂがオフになっている場合に
は、ステップＳ１５からステップＳ１６に、ステップＳ
１７からステップＳ１８に進み、左ずれ有レジスタに１
がセットされる。次いで、ころがり案内２０のずれが検
知されたテーブル１４の位置を記憶する（ステップＳ１
９）。

【００２８】そして、続くステップＳ２３では、左ずれ
有りレジスタの値が１になっているので、ずれ補正制御
部２６は、テーブル１４を早送りで、ストロークの右端
手前まで移動させる。次いで、送り速度を低速に切り替
えて、さらにストローク右端まで移動させる。これによ
り、ころがり案内２０の列とテーブル１４との相対的な
位置関係が正規の状態に修正される。なお、以上のよう
なプログラムによれば、例えば、前側のＶ溝１９ａのこ
ろがり案内２０の列のみが位置ずれした結果、右側前の
近接スイッチのみがオフになった場合でも、同様に位置
ずれの修正動作が行われるようになっている。

【００２９】以上のようにして、位置ずれ修正動作を行
われるコマンドとして加工プログラム中に組み込んでい
くことにより、オペレータが監視することなく、ずれが
生じると自動的に正規の位置に復帰させる修正動作がな
されるので、１つのワークの加工に長時間のかかる超精
密加工であっても、ころがり案内のずれを心配すること
なく、無人での自動加工が可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ころがり案内と移動体の相対的な位置ずれが
大きくなると、これを検知して正規の位置に復帰させる
補正動作を自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による有限型ころがり案内のずれ補正方
法および装置が適用される工作機械の例を示す斜視図。

【図２】有限型ころがり案内が設けられたテーブルの送
り機構を示す図。

【図３】図２におけるテーブルの断面図。

【図４】テーブルと有限型ころがり案内の相対的な位置
関係を示す説明図。

【図５】有限型ころがり案内の位置ずれの補正動作を示
す図。

【図６】有限型ころがり案内の位置ずれの補正動作を行
わせるためプログラムの例を示すフローチャート。

【図７】従来の有限型ころがり案内を示す図。

【符号の説明】 １１ コラム １２ 主軸頭 １３ 主軸 １４ テーブル １５ サドル １７ ボールねじ １８ ボールナット １９ Ｖ溝 ２０ 有限型ころがり案内 ２２、２３ ショックアブソーバ ２４、２５ 近接スイッチ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年２月１４日（２００１．２．１
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図７】

【図５】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川 津 和 司 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 Ｆターム(参考） 3J104 AA12 AA25 AA36 AA65 AA67 AA70 AA76 BA69 BA73 DA13 EA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体の往復運動を案内する有限型ころが
   り案内と、前記移動体との相対的な位置関係を補正する
   有限型ころがり案内のずれ補正方法であって、 前記移動体の往復方向両端部のうち、前記移動体の移動
   方向の一端部の下にころがり案内の有るか否かを検知
   し、 前記ころがり案内が無いことが検知された場合には、前
   記移動体を他端部側の方向に低速で移動させ、 前記ころがり案内の列をストローク端付近で強制的に停
   止させながら移動体をストローク端まで移動させること
   により、前記移動体ところがり案内の相対的な位置ずれ
   を補正することを特徴とする有限型ころがり案内のずれ
   補正方法。
2. 【請求項２】移動体の往復運動を案内する有限型ころが
   り案内と、前記移動体との相対的な位置関係を補正する
   有限型ころがり案内のずれ補正装置であって、 前記移動体の往復方向両端部にそれぞれ配置され、前記
   移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内の有るか
   否かを検知する検知手段と、 前記ころがり案内が無いことが検知された場合に、前記
   移動体を他端部側の方向に低速で移動させる移動体送り
   制御手段と、 前記ころがり案内の列をストローク端付近で強制的に停
   止させるショックアブソーバーと、を具備することを特
   徴とする有限型ころがり案内のずれ補正装置。