JP2002331439A - 工作機械 - Google Patents
工作機械Info
- Publication number
- JP2002331439A JP2002331439A JP2001140122A JP2001140122A JP2002331439A JP 2002331439 A JP2002331439 A JP 2002331439A JP 2001140122 A JP2001140122 A JP 2001140122A JP 2001140122 A JP2001140122 A JP 2001140122A JP 2002331439 A JP2002331439 A JP 2002331439A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slider
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- protective cover
- machine tool
- sheets
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 切り粉やオイルミストから直動スライダを保
護することが必要な工作機械、特に非常に高い移動精度
が求められる超精密切削機において、保護カバーの低い
共振周波数や非線型摩擦要素でスライダ本来の高い追従
性、応答性を劣下させることを防止する手段を提供す
る。 【解決手段】 保護カバーを２枚のシートの周囲と内部
の何個所かを張合わせ、２枚のシートの間にエアーを供
給または吸引し、保護カバーを伸縮させる構成とした。
このようにすることにより、保護カバーの構成が簡単に
なる。スライダと保護カバーは接触しないため、スライ
ダの運動精度に保護カバーの構成による影響がなくな
り、サーボ特性を劣下させることがない。
護することが必要な工作機械、特に非常に高い移動精度
が求められる超精密切削機において、保護カバーの低い
共振周波数や非線型摩擦要素でスライダ本来の高い追従
性、応答性を劣下させることを防止する手段を提供す
る。 【解決手段】 保護カバーを２枚のシートの周囲と内部
の何個所かを張合わせ、２枚のシートの間にエアーを供
給または吸引し、保護カバーを伸縮させる構成とした。
このようにすることにより、保護カバーの構成が簡単に
なる。スライダと保護カバーは接触しないため、スライ
ダの運動精度に保護カバーの構成による影響がなくな
り、サーボ特性を劣下させることがない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、切り粉やオイルミ
ストから直動スライダを保護することが必要な工作機械
に係り、特に非常に高い移動精度が求められる超精密切
削機のスライダ及び保護カバーの構成に関するものであ
る。
ストから直動スライダを保護することが必要な工作機械
に係り、特に非常に高い移動精度が求められる超精密切
削機のスライダ及び保護カバーの構成に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、高精度な工作機械のスライダは、
静圧軸受けにより非接触に支持され、リニアモータでダ
イレクトに駆動され、レーザー側長器で位置計測され、
フルクローズでサーボ系が組まれることが多い。このよ
うな工作機械では、ナノメータオーダの分解能と、サブ
ミクロンの形状精度が期待できる。実際の加工では、案
内面、駆動系、計測系を切り粉やオイルミストから保護
するため、蛇腹或いは伸縮式のスライド等がスライダに
取り付けられるが、スライダはこうした保護カバーをも
同時に移動させる必要があるため、蛇腹や伸縮式のスラ
イドが移動時に接触する部分には摩擦抵抗が少なくなる
ような材料が選択され、また、大型のカバーでは、カバ
ー専用のガイドが使用され、カバー自体のスムーズな移
動を実現しようとしている。
静圧軸受けにより非接触に支持され、リニアモータでダ
イレクトに駆動され、レーザー側長器で位置計測され、
フルクローズでサーボ系が組まれることが多い。このよ
うな工作機械では、ナノメータオーダの分解能と、サブ
ミクロンの形状精度が期待できる。実際の加工では、案
内面、駆動系、計測系を切り粉やオイルミストから保護
するため、蛇腹或いは伸縮式のスライド等がスライダに
取り付けられるが、スライダはこうした保護カバーをも
同時に移動させる必要があるため、蛇腹や伸縮式のスラ
イドが移動時に接触する部分には摩擦抵抗が少なくなる
ような材料が選択され、また、大型のカバーでは、カバ
ー専用のガイドが使用され、カバー自体のスムーズな移
動を実現しようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような保護カバーは一般的に低い共振周波数を多く持
ち、また非線型な摩擦要素を持つため、スライダの送り
サーボ系の高周波数側の安定性を低下させるため、ゲイ
ンを高くとることができない。このため、位置指令に対
する追従性、応答性が劣下してしまう。静圧空気軸受
け、リニアモータ駆動のスライダに、転がり軸受けと直
動ガイドを持つ蛇腹を取り付けた状態で、スライダを往
復運動させた場合に、折り返し点において、摩擦の影響
により追従誤差が発生し、その大きさは振幅量や往復周
波数により異なるが、実用状態で１００ｎｍ以上となっ
てしまう。また、カバーの重量がスライダに加わるため
スライダの重量が増加し、高い加速度でスライダを駆動
することができなくなる。
ような保護カバーは一般的に低い共振周波数を多く持
ち、また非線型な摩擦要素を持つため、スライダの送り
サーボ系の高周波数側の安定性を低下させるため、ゲイ
ンを高くとることができない。このため、位置指令に対
する追従性、応答性が劣下してしまう。静圧空気軸受
け、リニアモータ駆動のスライダに、転がり軸受けと直
動ガイドを持つ蛇腹を取り付けた状態で、スライダを往
復運動させた場合に、折り返し点において、摩擦の影響
により追従誤差が発生し、その大きさは振幅量や往復周
波数により異なるが、実用状態で１００ｎｍ以上となっ
てしまう。また、カバーの重量がスライダに加わるため
スライダの重量が増加し、高い加速度でスライダを駆動
することができなくなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の問題点を解決するためのものであり、保護カバーを駆
動する駆動系をスライダ駆動系と別に持ち、スライダの
動きに同期してカバーを移動させるとともに、スライダ
とカバーを完全に非接触とする。保護カバーの駆動は、
エアー圧力の制御によって行うこととする。
の問題点を解決するためのものであり、保護カバーを駆
動する駆動系をスライダ駆動系と別に持ち、スライダの
動きに同期してカバーを移動させるとともに、スライダ
とカバーを完全に非接触とする。保護カバーの駆動は、
エアー圧力の制御によって行うこととする。
【０００５】上記のように、スライダのカバーを完全に
非接触とすることにより、スライダの追従性能、応答性
を高めようとするものである。
非接触とすることにより、スライダの追従性能、応答性
を高めようとするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】図４に本発明による工作機械のス
ライダ構成を示す。１は、Ｙ方向に移動するＹスライダ
である。このＹスライダは静圧パッドにより平面ベース
２に対し浮上しており、非接触で高精度な運動が可能で
ある。ＹスライダはＹガイド３に沿って移動可能で、Ｙ
ガイドはＸ横スライド４とともにＨ型のＸスライダを構
成する。従って、Ｙスライダは平面ベース上をＸＹ方向
に移動可能で、一般的なＸスライダ上にＹスライダを重
ねる方式に比べ上下剛性が高い。５はＸガイドである。
ＸスライダはＸスライダ用リニアモータコイル６ａとマ
グネット６ｂでＸ方向に駆動される。Ｙスライダの駆動
は、Ｙスライダ用リニアモータコイル７ａとコイル７ｂ
によって、Ｙ方向に駆動される。９は主軸ロータで、ロ
ータ端面にワーク雇い１０とワーク１１が固定されてい
る。１２は、Ｙスライダ位置検出用レーザー干渉計で、
１５はＸ計測用レーザー反射ミラーである。この状態
で、主軸を回転させ、バイト（図示せず）でワークを切
削加工する際、表面粗さ向上のため、ミスト状のオイル
を加工点近傍に吹き付け、また加工された切り粉が発生
するが、これらがスライダの案内面、駆動系、計測系に
かからないようにする必要がある。
ライダ構成を示す。１は、Ｙ方向に移動するＹスライダ
である。このＹスライダは静圧パッドにより平面ベース
２に対し浮上しており、非接触で高精度な運動が可能で
ある。ＹスライダはＹガイド３に沿って移動可能で、Ｙ
ガイドはＸ横スライド４とともにＨ型のＸスライダを構
成する。従って、Ｙスライダは平面ベース上をＸＹ方向
に移動可能で、一般的なＸスライダ上にＹスライダを重
ねる方式に比べ上下剛性が高い。５はＸガイドである。
ＸスライダはＸスライダ用リニアモータコイル６ａとマ
グネット６ｂでＸ方向に駆動される。Ｙスライダの駆動
は、Ｙスライダ用リニアモータコイル７ａとコイル７ｂ
によって、Ｙ方向に駆動される。９は主軸ロータで、ロ
ータ端面にワーク雇い１０とワーク１１が固定されてい
る。１２は、Ｙスライダ位置検出用レーザー干渉計で、
１５はＸ計測用レーザー反射ミラーである。この状態
で、主軸を回転させ、バイト（図示せず）でワークを切
削加工する際、表面粗さ向上のため、ミスト状のオイル
を加工点近傍に吹き付け、また加工された切り粉が発生
するが、これらがスライダの案内面、駆動系、計測系に
かからないようにする必要がある。
【０００７】図１は、以上のスライダ構成に、本発明に
よる保護カバーを取り付けた状態である。１６ａ，１６
ｂはＹ軸用カバーであり、切削油に侵されない２枚のフ
ィルムを重ねた物であり、その２枚のフィルムの片方は
Ｙカバー固定部品２０ａ，２０ｂに接着され、Ｙカバー
固定部品は、定盤（図示せず）に固定されている。もう
一方の端は、Ｙカバー移動部品１８ａ，１８ｂにそれぞ
れ接着してある。Ｙカバー移動部品１８ａ，１８ｂは、
Ｙカバー１６ａ，１６ｂが摺動可能なようにコの字をし
たガイド１９ａ，１９ｂに沿って移動可能であり、メカ
的に結合されている。
よる保護カバーを取り付けた状態である。１６ａ，１６
ｂはＹ軸用カバーであり、切削油に侵されない２枚のフ
ィルムを重ねた物であり、その２枚のフィルムの片方は
Ｙカバー固定部品２０ａ，２０ｂに接着され、Ｙカバー
固定部品は、定盤（図示せず）に固定されている。もう
一方の端は、Ｙカバー移動部品１８ａ，１８ｂにそれぞ
れ接着してある。Ｙカバー移動部品１８ａ，１８ｂは、
Ｙカバー１６ａ，１６ｂが摺動可能なようにコの字をし
たガイド１９ａ，１９ｂに沿って移動可能であり、メカ
的に結合されている。
【０００８】また、１７ａ，１７ｂはＸ軸用カバーであ
り、Ｙ軸用カバー１６ａ，１６ｂと同じ物である。Ｘ軸
カバー１７ａ，１７ｂの一方はＸ軸カバー固定部品１９
ａ，１９ｂに固定されている。もう一方の端は、Ｘカバ
ー移動部品２１ａ，２１ｂに接着してある。Ｘカバー移
動部品２１ａ，２１ｂは、Ｘカバー１７ａ，１７ｂが摺
動可能なようにコの字をしたガイド１８ａ，１８ｂに沿
って移動可能であり、メカ的に結合されている。
り、Ｙ軸用カバー１６ａ，１６ｂと同じ物である。Ｘ軸
カバー１７ａ，１７ｂの一方はＸ軸カバー固定部品１９
ａ，１９ｂに固定されている。もう一方の端は、Ｘカバ
ー移動部品２１ａ，２１ｂに接着してある。Ｘカバー移
動部品２１ａ，２１ｂは、Ｘカバー１７ａ，１７ｂが摺
動可能なようにコの字をしたガイド１８ａ，１８ｂに沿
って移動可能であり、メカ的に結合されている。
【０００９】図３は、カバー１６ａを上から見た図で、
図３の斜線部分は上下の２枚のシートを接着しているこ
とをあらわしている。更に、カバーの接着していないと
ころに数個所、空気を供給及び吸入するためのエアー配
管（図示せず）がある。
図３の斜線部分は上下の２枚のシートを接着しているこ
とをあらわしている。更に、カバーの接着していないと
ころに数個所、空気を供給及び吸入するためのエアー配
管（図示せず）がある。
【００１０】図２は、Ｙ軸用及びＸ軸用カバーを動かす
ための原理を示す図であり、Ｙ軸用カバーの片方側のみ
図示している。図２（ａ）のようにカバー１６ａ１と１
６ａ２の間に空気がない状態から、エアー配管よりエア
ーをカバーに供給することにより、図２（ｂ）のように
カバー１６ａは、カバー１６ａ１と１６ａ２の間に空気
が入り、接着されていない部分が膨らむことになる。こ
れにより、Ｙカバー１６ａはＸ方向の長さが短くなり、
Ｙカバー１６ａに固定されているＹカバー移動部品１８
ａが移動する。また、Ｙカバー１６ａとＹカバー１６ｂ
は、Ｙカバー移動部品１８ａと１８ｂがメカ的に結合さ
れているため、Ｙカバー１６ａの中のエアーを吸引し、
その反対側のＹカバー１６ｂの中にエアーを供給するこ
とで、図２（ａ）の状態に戻る。
ための原理を示す図であり、Ｙ軸用カバーの片方側のみ
図示している。図２（ａ）のようにカバー１６ａ１と１
６ａ２の間に空気がない状態から、エアー配管よりエア
ーをカバーに供給することにより、図２（ｂ）のように
カバー１６ａは、カバー１６ａ１と１６ａ２の間に空気
が入り、接着されていない部分が膨らむことになる。こ
れにより、Ｙカバー１６ａはＸ方向の長さが短くなり、
Ｙカバー１６ａに固定されているＹカバー移動部品１８
ａが移動する。また、Ｙカバー１６ａとＹカバー１６ｂ
は、Ｙカバー移動部品１８ａと１８ｂがメカ的に結合さ
れているため、Ｙカバー１６ａの中のエアーを吸引し、
その反対側のＹカバー１６ｂの中にエアーを供給するこ
とで、図２（ａ）の状態に戻る。
【００１１】スライダ１のＸ方向の動きに合わせて、カ
バー１６ａ，１６ｂを追従させるために、Ｙ軸用カバー
移動部品１８ａに、静電容量変位センサ、過電流変位セ
ンサ、レーザー変位センサ等の変位センサ２２を取り付
け、スライダ１とカバー１６ａ，１６ｂの距離を測定す
る。
バー１６ａ，１６ｂを追従させるために、Ｙ軸用カバー
移動部品１８ａに、静電容量変位センサ、過電流変位セ
ンサ、レーザー変位センサ等の変位センサ２２を取り付
け、スライダ１とカバー１６ａ，１６ｂの距離を測定す
る。
【００１２】スライダ１がＹ方向に移動する時は、スラ
イダ１のＹ方向の動きに合わせて、カバー１７ａ，１７
ｂを追従させるために、Ｘ軸用カバー移動部品２１ａ
に、静電容量変位センサ、過電流変位センサ、レーザー
変位センサ等の変位センサ（図示せず）を取り付け、ス
ライダ１とカバー１７ａ，１７ｂの距離を測定する。
イダ１のＹ方向の動きに合わせて、カバー１７ａ，１７
ｂを追従させるために、Ｘ軸用カバー移動部品２１ａ
に、静電容量変位センサ、過電流変位センサ、レーザー
変位センサ等の変位センサ（図示せず）を取り付け、ス
ライダ１とカバー１７ａ，１７ｂの距離を測定する。
【００１３】図５は、ＸＹスライダ及びカバー軸の制御
を行う制御ブロック図である。ＮＣ装置は、加工プログ
ラムの位置指令が同期信号作成部からの一定周期で演算
制御部に送られ、また、各軸のスライダの位置を計測
し、加工プログラムで指令された動きに正確に追従する
ように、指令位置を補正した補正指令位置をサーボコン
トローラに送られる。各軸のサーボコントローラは、Ｎ
Ｃ装置の計算周期よりも短い周期で各軸のスライダの制
御を行っている。各軸のサーボコントローラは、各軸の
スライダの位置をレーザー（ＬＸ，ＬＹ）により計測
し、ＮＣ装置より与えられた位置に移動するための制御
計算を行い、リニアモータ（ＬＭＸ，ＬＭＹ）に対し駆
動指令を与える。
を行う制御ブロック図である。ＮＣ装置は、加工プログ
ラムの位置指令が同期信号作成部からの一定周期で演算
制御部に送られ、また、各軸のスライダの位置を計測
し、加工プログラムで指令された動きに正確に追従する
ように、指令位置を補正した補正指令位置をサーボコン
トローラに送られる。各軸のサーボコントローラは、Ｎ
Ｃ装置の計算周期よりも短い周期で各軸のスライダの制
御を行っている。各軸のサーボコントローラは、各軸の
スライダの位置をレーザー（ＬＸ，ＬＹ）により計測
し、ＮＣ装置より与えられた位置に移動するための制御
計算を行い、リニアモータ（ＬＭＸ，ＬＭＹ）に対し駆
動指令を与える。
【００１４】カバー軸コントローラは、距離センサから
位置を読み込み、その位置が一定値になるように、カバ
ーに対してエアー圧の制御を行う。
位置を読み込み、その位置が一定値になるように、カバ
ーに対してエアー圧の制御を行う。
【００１５】スライダ１とカバー移動部品１８ａ，１８
ｂ，２１ａ，２１ｂとの間に隙間ができているため、こ
のままの状態では、加工時の切り粉やオイルミストがス
ライダ移動定盤上に入り、スライダが動かなくなってし
まうため、図２のようにスライダ１とカバーの間に切削
油に侵されない薄いシートを、余裕を持たせて取り付け
る。
ｂ，２１ａ，２１ｂとの間に隙間ができているため、こ
のままの状態では、加工時の切り粉やオイルミストがス
ライダ移動定盤上に入り、スライダが動かなくなってし
まうため、図２のようにスライダ１とカバーの間に切削
油に侵されない薄いシートを、余裕を持たせて取り付け
る。
【００１６】
【発明の効果】上記のように、保護カバー自体に、加工
時の切り粉またはオイルミストを防ぐための機能とカバ
ーを伸縮させる機構を盛り込んだことにより、構成が簡
単になる。更に、スライダの動きに同期してカバーを移
動させるため、スライダと保護カバーは非接触となり、
スライダの移動精度には、カバーの特性が一切影響しな
い。そのため、スライダ本来が持っている高い追従性、
応答性を最大限に生かすことができる。
時の切り粉またはオイルミストを防ぐための機能とカバ
ーを伸縮させる機構を盛り込んだことにより、構成が簡
単になる。更に、スライダの動きに同期してカバーを移
動させるため、スライダと保護カバーは非接触となり、
スライダの移動精度には、カバーの特性が一切影響しな
い。そのため、スライダ本来が持っている高い追従性、
応答性を最大限に生かすことができる。
【図１】本発明によるカバーを取り付けたスライダ構成
図である。
図である。
【図２】カバーの動きを説明する図である。
【図３】カバーを上部から見た図である。
【図４】カバーを取り付ける前のスライダ構成図であ
る。
る。
【図５】スライダ及びカバーを制御するシステムブロッ
ク図である。
ク図である。
１ Ｙスライダ ４ Ｘスライダ ８ 主軸 １６ Ｙカバー １７ Ｘカバー ２２ 変位センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 直動スライダとスライダ保護カバーを持
ち、スライダと保護カバーが非接触或いは非常に弱い弾
性体による結合状態で移動し、保護カバーがスライダの
動きと同期して動く工作機械において、保護カバー自体
がエアーの圧力で伸縮することを特徴とする工作機械。 - 【請求項２】 保護カバーは、２枚のシートを張合わ
せ、張合わせたシートの間にエアーを供給または吸引で
きることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。 - 【請求項３】 保護カバー移動体にスライダとの距離を
測定する距離センサを取り付け、その位置を一定にする
制御系を、スライダ制御系と独立に設けられたことを特
徴とする請求項２に記載の工作機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001140122A JP2002331439A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001140122A JP2002331439A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 工作機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002331439A true JP2002331439A (ja) | 2002-11-19 |
Family
ID=18986780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001140122A Withdrawn JP2002331439A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002331439A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008093763A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Nippei Toyama Corp | 工作機械のスプラッシュガード |
| JP2008272895A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Nachi Fujikoshi Corp | スライドテーブルの非接触ジャバラ |
| EP2008765A1 (en) | 2007-06-25 | 2008-12-31 | Fanuc Ltd | Machine tool with mist disposal structure |
-
2001
- 2001-05-10 JP JP2001140122A patent/JP2002331439A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008093763A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Nippei Toyama Corp | 工作機械のスプラッシュガード |
| JP2008272895A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Nachi Fujikoshi Corp | スライドテーブルの非接触ジャバラ |
| EP2008765A1 (en) | 2007-06-25 | 2008-12-31 | Fanuc Ltd | Machine tool with mist disposal structure |
| US7901477B2 (en) | 2007-06-25 | 2011-03-08 | Fanuc Ltd | Machine tool with mist disposal structure |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |