JP2539688B2 - 移動体の早送り速度制御方法 - Google Patents
移動体の早送り速度制御方法Info
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- JP2539688B2 JP2539688B2 JP1286559A JP28655989A JP2539688B2 JP 2539688 B2 JP2539688 B2 JP 2539688B2 JP 1286559 A JP1286559 A JP 1286559A JP 28655989 A JP28655989 A JP 28655989A JP 2539688 B2 JP2539688 B2 JP 2539688B2
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- ball screw
- moving body
- moving
- nut
- bearing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/2015—Means specially adapted for stopping actuators in the end position; Position sensing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/013—Control or regulation of feed movement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/38—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously
- B23Q5/40—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously by feed shaft, e.g. lead screw
-
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- F16H—GEARING
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- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
- F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/18—Mechanical movements
- Y10T74/18568—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
- Y10T74/18576—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including screw and nut
- Y10T74/1868—Deflection related
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 各種機械の移動体例えば工作機械のテーブルあるいは
サドル等の早送りの制御方法に関する。
サドル等の早送りの制御方法に関する。
（従来の技術） 工作機械をはじめ各種機械の移動体の移動には、ボー
ルネジが広く使用されている。近年生産性の向上を目指
して機械の高速化が進んできており、それに伴って早送
り速度の高速化も望まれてきている。通常ボールネジは
その両端をベッド等へ軸受を介して支承し、一端を駆動
源に連結すると共に中間に螺合したナットを移動体に固
着することにより、駆動源の回転運動を移動体の直線運
動に変換している。そして機械の移動距離が大きい、す
なわちボールネジが長い場合には、ボールネジの最大回
転数はボールネジの固有振動数と共振する危険速度で制
約を受けている。そのために従来ボールネジの振れ回り
を防止する目的でボールネジ全長の中間位置に、ナット
の接近と共にボールネジから退避し、ナットが通過する
とボールネジに向かって前進するようになっているブラ
ケットを設け、このブラケットをボールネジへ押付けて
振れ回りを防止していたが、構造が複雑になるばかりで
なく、ボールネジ外周との間に摩擦を生じたり、退避動
作の動作不良、あるいは誤動作が生じると機械を損傷す
る不具合があった。
ルネジが広く使用されている。近年生産性の向上を目指
して機械の高速化が進んできており、それに伴って早送
り速度の高速化も望まれてきている。通常ボールネジは
その両端をベッド等へ軸受を介して支承し、一端を駆動
源に連結すると共に中間に螺合したナットを移動体に固
着することにより、駆動源の回転運動を移動体の直線運
動に変換している。そして機械の移動距離が大きい、す
なわちボールネジが長い場合には、ボールネジの最大回
転数はボールネジの固有振動数と共振する危険速度で制
約を受けている。そのために従来ボールネジの振れ回り
を防止する目的でボールネジ全長の中間位置に、ナット
の接近と共にボールネジから退避し、ナットが通過する
とボールネジに向かって前進するようになっているブラ
ケットを設け、このブラケットをボールネジへ押付けて
振れ回りを防止していたが、構造が複雑になるばかりで
なく、ボールネジ外周との間に摩擦を生じたり、退避動
作の動作不良、あるいは誤動作が生じると機械を損傷す
る不具合があった。
そこでこの欠点を解消する目的で実開昭59−27352号
公報に記載されているように、ボールネジが挿入されか
つナットを挾むようにベッド上へ摺動可能に２個配置さ
れ、両者を棒により連結されたブラケットを有するボー
ルネジの振れ回り防止装置が提案されている。
公報に記載されているように、ボールネジが挿入されか
つナットを挾むようにベッド上へ摺動可能に２個配置さ
れ、両者を棒により連結されたブラケットを有するボー
ルネジの振れ回り防止装置が提案されている。
（発明が解決しようとする課題） 実開昭59−27352号の装置は、非常に効果があった
が、２個のブロックとそれを連結する棒、さらに前記ブ
ロックをガイドする案内面等が必要であった。
が、２個のブロックとそれを連結する棒、さらに前記ブ
ロックをガイドする案内面等が必要であった。
本発明の目的はそれらの部品を必要とせず、かつ簡単
な方法で移動体の早送り速度を上げる方法を提供するも
のである。
な方法で移動体の早送り速度を上げる方法を提供するも
のである。
［発明の構成］ （課題を解決する手段） 本発明者はボールネジの構造および移動体の移動距離
を詳細に検討した結果、工作機械のテーブルあるいはサ
ドル等の移動体の移動距離は、常時最大移動距離を移動
することはなく、通常は中央部での移動がほとんどであ
る。
を詳細に検討した結果、工作機械のテーブルあるいはサ
ドル等の移動体の移動距離は、常時最大移動距離を移動
することはなく、通常は中央部での移動がほとんどであ
る。
本願発明は上記の点に着目してなされたもので、ボー
ルネジに螺合するナットの位置が中央部寄りにあるか、
あるいは移動端寄りにあるかをボールネジの軸受を支持
するベッドに固着された２ヶ所の位置検出手段で検出
し、前記位置検出手段の検出信号が前記中央部寄りにあ
ることを示しているときには前記ボールネジの早送り回
転速度を位置検出手段の一方とこれより遠い側の軸受と
の取付間距離（L1）と、位置検出手段の他方とこれより
遠い側の軸受との取付間距離（L2）のいずれか長い方の
取付間距離より算定したボールネジの固有振動数より低
く共振に達しない第１の許容回転速度にし、前記検出信
号が前記移動端寄りあることを示しているときには前記
ボールネジの早送り回転速度を軸受の一方とこれより遠
い側の移動体の最大移動位置でのナットとの間の取付間
距離（LA）と、軸受の他方とこれより遠い側の移動体の
最大移動位置でのナットとの間の取付間距離（LB）のい
ずれか長い方の取付間距離より算定したボールネジの固
有振動数より低く共振に達しない第２の許容回転速度に
するようにしている。
ルネジに螺合するナットの位置が中央部寄りにあるか、
あるいは移動端寄りにあるかをボールネジの軸受を支持
するベッドに固着された２ヶ所の位置検出手段で検出
し、前記位置検出手段の検出信号が前記中央部寄りにあ
ることを示しているときには前記ボールネジの早送り回
転速度を位置検出手段の一方とこれより遠い側の軸受と
の取付間距離（L1）と、位置検出手段の他方とこれより
遠い側の軸受との取付間距離（L2）のいずれか長い方の
取付間距離より算定したボールネジの固有振動数より低
く共振に達しない第１の許容回転速度にし、前記検出信
号が前記移動端寄りあることを示しているときには前記
ボールネジの早送り回転速度を軸受の一方とこれより遠
い側の移動体の最大移動位置でのナットとの間の取付間
距離（LA）と、軸受の他方とこれより遠い側の移動体の
最大移動位置でのナットとの間の取付間距離（LB）のい
ずれか長い方の取付間距離より算定したボールネジの固
有振動数より低く共振に達しない第２の許容回転速度に
するようにしている。
（作用） ボールネジに螺合するナットの位置を少なくとも二以
上の位置検出器で検出し、ナットが中央部にあるときは
両位置検出器からの検出信号がなく、ナットがいずれか
の移動端近くにあるときは位置検出器からの検出信号が
あり、その検出器からの信号の有無を判別し、検出信号
がないときは設定した最高回転数でネジ軸を回転させ、
検出信号があったときは所定の回転数に減速して、ボー
ルネジ軸が危険速度を越えないようにしている。
上の位置検出器で検出し、ナットが中央部にあるときは
両位置検出器からの検出信号がなく、ナットがいずれか
の移動端近くにあるときは位置検出器からの検出信号が
あり、その検出器からの信号の有無を判別し、検出信号
がないときは設定した最高回転数でネジ軸を回転させ、
検出信号があったときは所定の回転数に減速して、ボー
ルネジ軸が危険速度を越えないようにしている。
（実施例） 本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
第１図は移動体の位置と全ストロークとの関係を説明
する概略図で、１例として工作機械のテーブル移動の場
合を示している。
する概略図で、１例として工作機械のテーブル移動の場
合を示している。
ベッド11上にはテーブル１が往復動可能に載置され、
モータ５の回転は歯車列6,7を介してボールネジ２に伝
達され、テーブル１の下側に固着されボールネジ２に螺
合するナット３により、直線運動に変換され、テーブル
は往復動を与えられるようになっている。ボールネジ２
両端はベッド１に軸受４を介して、ダブルアンカー形式
で支持されている。またナット３はダブルナット形式で
ボールネジ２との螺合によりプリロードが与えられてい
る。ベッド１に固着されたリミットスイッチLS1およびL
S2とテーブル１に取付けられたドッグ（図示省略）によ
り、ナット３の位置が中央部すなわち第１図のＡ寸法以
内にあるときはリミットスイッチLS1およびLS2は作動せ
ず、ナット３の位置がいずれかの移動端近く、第１図の
B,Cの位置にあるときは、リミットスイッチLS1あるいは
LS2のどちらかが作動するようになっている。
モータ５の回転は歯車列6,7を介してボールネジ２に伝
達され、テーブル１の下側に固着されボールネジ２に螺
合するナット３により、直線運動に変換され、テーブル
は往復動を与えられるようになっている。ボールネジ２
両端はベッド１に軸受４を介して、ダブルアンカー形式
で支持されている。またナット３はダブルナット形式で
ボールネジ２との螺合によりプリロードが与えられてい
る。ベッド１に固着されたリミットスイッチLS1およびL
S2とテーブル１に取付けられたドッグ（図示省略）によ
り、ナット３の位置が中央部すなわち第１図のＡ寸法以
内にあるときはリミットスイッチLS1およびLS2は作動せ
ず、ナット３の位置がいずれかの移動端近く、第１図の
B,Cの位置にあるときは、リミットスイッチLS1あるいは
LS2のどちらかが作動するようになっている。
位置検出手段としては、この他に近接スイッチ、マグ
ネスケールあるいはインダクトシンスケール等を用いて
も良いことは言うまでもない。
ネスケールあるいはインダクトシンスケール等を用いて
も良いことは言うまでもない。
次に動作を第１図ないし第４図を基に説明すると、ボ
ールネジの許容回転数Ｎは一般に下記（１）式で表わさ
れる。
ールネジの許容回転数Ｎは一般に下記（１）式で表わさ
れる。
Ｎ＝α・60λ2/2πL2×（EIg/γＡ）1/2 ……（１） ただし、 α：安全率（通常0.8） λ：ネジの取付方法により定まる定数 L:取付間距離 E:ヤング率 I:ネジ軸の断面最少２次モーメント g:重力の加速度 γ：比重量 A:ネジ軸の断面積 従来ボールネジの取付間距離はダブルアンカー形式の
場合、両軸受の中心からテーブルの最大移動位置のナッ
ト中心までの距離LAあるいはLB（第１図）のいずれか距
離の大きな方をＬ寸法として計算を行っている。この
際、ナットはテーブルの下側に固着され、ボールネジに
螺合すると共に、ボールネジを拘束している為、両軸受
の一方とナット間の取付間距離で機械工学で一般的に知
られた（１）式を用いて許容回転数を求めることが可能
である。そのために本発明では機械の移動体が常時移動
する範囲を移動範囲Ａとし、ボールネジの軸受部から常
時移動範囲のナット中心までの距離L1あるいはL2のいず
れか距離の長い方の値を取付間距離Ｌの代わりに代入し
て許容回転数を計算し、その回転数をNMAXとする。
（１）式でも解るように許容回転数は取付間距離の二乗
に反比例するために、取付間距離ＬをL1あるいはL2とす
ることで許容回転数は大巾に高くなり、高速回転が可能
となる。
場合、両軸受の中心からテーブルの最大移動位置のナッ
ト中心までの距離LAあるいはLB（第１図）のいずれか距
離の大きな方をＬ寸法として計算を行っている。この
際、ナットはテーブルの下側に固着され、ボールネジに
螺合すると共に、ボールネジを拘束している為、両軸受
の一方とナット間の取付間距離で機械工学で一般的に知
られた（１）式を用いて許容回転数を求めることが可能
である。そのために本発明では機械の移動体が常時移動
する範囲を移動範囲Ａとし、ボールネジの軸受部から常
時移動範囲のナット中心までの距離L1あるいはL2のいず
れか距離の長い方の値を取付間距離Ｌの代わりに代入し
て許容回転数を計算し、その回転数をNMAXとする。
（１）式でも解るように許容回転数は取付間距離の二乗
に反比例するために、取付間距離ＬをL1あるいはL2とす
ることで許容回転数は大巾に高くなり、高速回転が可能
となる。
許容回転数NMAXの指令があると、STP1でリミットスイ
ッチLS1のON,OFF状態を判別し、OFFならばSTP2へ移る。
またONならばSTP3へ移る。STP2ではリミットスイッチLS
2のON,OFF状態を判別し、OFFならばSTP1へ戻り、NMAXの
状態を保持して運転される。またONならばSTP3へ移り外
部減速機能をONさせてボールネジ軸の回転数を減速し危
険速度以内の回転数にする。
ッチLS1のON,OFF状態を判別し、OFFならばSTP2へ移る。
またONならばSTP3へ移る。STP2ではリミットスイッチLS
2のON,OFF状態を判別し、OFFならばSTP1へ戻り、NMAXの
状態を保持して運転される。またONならばSTP3へ移り外
部減速機能をONさせてボールネジ軸の回転数を減速し危
険速度以内の回転数にする。
［発明の効果］ 以上述べたように位置検出手段による検出信号の有無
を判別して、ボールネジ軸の回転数を制御するだけでよ
く、通常の移動範囲内では高速の早送り運転が可能とな
り、そのための大掛かりな装置をまったく必要としな
い。さらに現在稼動中の機械にも大幅な改造を必要とせ
ず簡単に適用できる等大きな利点がある。
を判別して、ボールネジ軸の回転数を制御するだけでよ
く、通常の移動範囲内では高速の早送り運転が可能とな
り、そのための大掛かりな装置をまったく必要としな
い。さらに現在稼動中の機械にも大幅な改造を必要とせ
ず簡単に適用できる等大きな利点がある。
第１図は移動体の移動距離を説明する図、第２図は早送
り速度の変化を示す図、第３図は位置検出器のON,OFF状
態を示す図、第４図は制御装置内で検出信号の有無によ
る流れを示すフローチャート図である。 １……テーブル、２……ボールネジ、 ３……ナット、４……軸受、
り速度の変化を示す図、第３図は位置検出器のON,OFF状
態を示す図、第４図は制御装置内で検出信号の有無によ
る流れを示すフローチャート図である。 １……テーブル、２……ボールネジ、 ３……ナット、４……軸受、
Claims (1)
- 【請求項１】ボールネジの回転を直線運動に変換して移
動体を往復動させる移動体の早送り速度を制御する方法
において； ボールネジに螺合するナットの位置が中央部寄りにある
か、あるいは移動端寄りにあるかをボールネジの軸受を
支持するベッドに固着された２ヶ所の位置検出手段で検
出し、前記位置検出手段の検出信号が前記中央部寄りに
あることを示しているときには前記ボールネジの早送り
回転速度を位置検出手段の一方とこれより遠い側の軸受
との取付間距離（L1）と、位置検出手段の他方とこれよ
り遠い側の軸受との取付間距離（L2）のいずれか長い方
の取付間距離より算定したボールネジの固有振動数より
低く共振に達しない第１の許容回転速度にし、前記検出
信号が前記移動端寄りあることを示しているときには前
記ボールネジの早送り回転速度を軸受の一方とこれより
遠い側の移動体の最大移動位置でのナットとの間の取付
間距離（LA）と、軸受の他方とこれより遠い側の移動体
の最大移動位置でのナットとの間の取付間距離（LB）の
いずれか長い方の取付間距離より算定したボールネジの
固有振動数より低く共振に達しない第２の許容回転速度
にすることを特徴とする移動体の早送り速度制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1286559A JP2539688B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 移動体の早送り速度制御方法 |
| US07/607,306 US5094114A (en) | 1989-11-02 | 1990-10-31 | Apparatus for controlling rapid feed speed of movable bodies |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1286559A JP2539688B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 移動体の早送り速度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03149157A JPH03149157A (ja) | 1991-06-25 |
| JP2539688B2 true JP2539688B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=17705979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1286559A Expired - Lifetime JP2539688B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 移動体の早送り速度制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5094114A (ja) |
| JP (1) | JP2539688B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1420504B1 (de) | 2002-11-15 | 2012-06-13 | Ab Skf | Endschaltereinheit für einen Linearantrieb |
| US7594802B2 (en) * | 2004-04-21 | 2009-09-29 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency | Large angle sliding valve plate pump/motor |
| US7152830B2 (en) * | 2004-04-23 | 2006-12-26 | General Electric Companyy | Switch machine improvements |
| JP2017049766A (ja) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | ファナック株式会社 | 位置による最大速度制御機能を具備した数値制御装置 |
| JP6747894B2 (ja) * | 2016-07-08 | 2020-08-26 | ファナック株式会社 | ネットワークを利用した診断サービスシステム及び診断方法 |
| CN109615225B (zh) * | 2018-12-11 | 2023-02-07 | 重庆大学 | 一种滚珠丝杆机构的元动作装配质量评估方法及装置 |
| JP7264643B2 (ja) * | 2019-01-10 | 2023-04-25 | シチズン時計株式会社 | 工作機械の制御装置および工作機械 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1590570A (en) * | 1924-10-28 | 1926-06-29 | Roy N Flack | Door opener |
| CA1238210A (en) * | 1984-02-07 | 1988-06-21 | Yvan Poulin | Drive mechanism |
| DE8612452U1 (de) * | 1986-05-06 | 1986-06-26 | Müller, Fritz, 7118 Ingelfingen | Elektromotorisch angetriebene Schwenkvorrichtung |
| JPH0622829B2 (ja) * | 1986-06-30 | 1994-03-30 | フアナツク株式会社 | 直圧式型締機構 |
| US4893704A (en) * | 1989-03-27 | 1990-01-16 | General Motors Corporation | Power door lock actuator |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP1286559A patent/JP2539688B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-10-31 US US07/607,306 patent/US5094114A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03149157A (ja) | 1991-06-25 |
| US5094114A (en) | 1992-03-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080708 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080708 Year of fee payment: 12 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080708 Year of fee payment: 12 |
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