JP3283067B2 - 送りねじを支持する軸受の保護手段を備えた数値制御装置 - Google Patents

送りねじを支持する軸受の保護手段を備えた数値制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、送りねじに連結された
ロータリエンコーダと、可動部に取付けられたスライダ
部及び固定部に取付けられたスケール部から成るリニア
エンコーダとを備えた工作機械を制御する数値制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は一般的な工作機械の軸駆動部の一
例を示す概略図である。サーボモータ5の動力が軸受4
により支持されている送りねじの一つであるボールネジ
のおねじ2とおねじ2に螺合されているボールネジのめ
ねじ3を介してめねじ3に取付けられている可動部1に
伝達される。可動部1の位置はサーボモータ5の軸に取
付けられているロータリエンコーダ6により検出され、
ボールネジのピッチ誤差や膨張による位置誤差が固定部
に取付けられたスケール部7と、可動部1に取付けられ
ているスライダ部8から成るリニアエンコーダ7、8に
より補正される。
【0003】ところで、送りねじは駆動することにより
発熱し膨張する。従って、軸受が送りねじを両スラスト
方向に支持している場合、軸受は送りねじに押され、場
合によっては破壊するおそれがある。この破壊を防止す
るために従来は、送りねじの平均送り速度と伸びの関係
を実験により求め、軸受が破壊する危険のある送りねじ
の平均送り速度(以下、危険速度という)を設定し、送
りねじの平均送り速度が危険速度を越えたら運転を中止
し、さらに危険速度の2分の1程度の安全速度を設定
し、送りねじの平均送り速度が安全速度を越えたら送り
ねじの送り速度に適当なオーバーライドを掛け、運転を
中止せずに送りねじの平均送り速度が危険速度を越えな
いようにする制御を行なっていた。また、送りねじの温
度と伸びの関係を実験により求め、軸受が破壊する危険
のある送りねじの温度(以下、危険温度という)を設定
し、送りねじの温度が危険温度を越えたら運転を中止
し、さらに危険温度より低い安全温度を設定し、送りね
じの温度が安全温度を越えたら送りねじの送り速度に適
当なオーバーライドを掛け、運転を中止せずに送りねじ
の温度が危険温度を越えないようにする制御を行なって
いた。
【0004】図4は上述した前者の従来の送りねじを支
持する軸受の保護手段を備えた数値制御装置の一例を示
すブロック図であり、図5はその動作例を説明するフロ
ーチャートである。軸制御手段11は送りねじの移動量
MVを検出して平均送り速度算出手段12に送出する。
平均送り速度算出手段12は送出されて来た送りねじの
移動量MVを一定時間積算し(ステップS11)、その
積算量を積算時間で割って送りねじの平均送り速度AV
を算出し(ステップS12)、軸送り速度制御手段13
に送出する。軸送り速度制御手段13は送出されて来た
送りねじの平均送り速度AVが危険速度を越えたか否か
判定し(ステップS13)、送りねじの平均送り速度A
Vが危険速度を越えていなければ安全速度を越えたか否
か判定する(ステップS14)。送りねじの平均送り速
度AVが安全速度を越えていなければ制御続行指令SC
を軸制御手段11に送出する。軸制御手段11は送出さ
れて来た制御続行指令SCに従って送りねじの制御を続
行し、ステップS11に戻って上述した動作を繰返す。
一方、送りねじの平均送り速度AVが安全速度を越えて
いるならば適当なオーバーライド指令SOを軸制御手段
11に送出する。軸制御手段11は送出されて来たオー
バーライド指令SOによりオーバーライドを掛けた送り
ねじの送り速度に従って送りねじを制御し(ステップS
15)、ステップS11に戻って上述した動作を繰返
す。一方、ステップS13において、送りねじの平均送
り速度AVが危険速度を越えているならば運転中止指令
SSを軸制御手段11に送出する(ステップS16)。
軸制御手段11は送出されて来た運転中止指令SSに従
って運転を中止し、全ての処理を終了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の送りね
じを支持する軸受の保護手段を備えた数値制御装置で
は、工作機械ごとに送りねじの平均送り速度と伸びの関
係や送りねじの温度と伸びの関係を実験で予め求めてお
く必要があり、手間が掛り過ぎるという欠点があった。
また、前者の従来の送りねじを支持する軸受の保護手段
を備えた数値制御装置では、工作機械を数時間運転後に
数値制御装置の電源を一旦切り、送りねじの温度が常温
となる前に数値制御装置の電源を再び入れた場合、高温
状態であっても常温状態にあるものとして制御を開始す
ることとなり、送りねじの伸びを正しくシミュレーショ
ンすることができないという問題があった。また、後者
の従来の送りねじを支持する軸受の保護手段を備えた数
値制御装置では、送りねじの温度を計測するための熱電
対温度計等が必要となり、コストが掛るという問題があ
った。本発明は上述した事情から成されたものであり、
本発明の目的は、送りねじの伸びを簡単かつ常に正確に
求めて送りねじを支持する軸受を保護することができる
安価な送りねじを支持する軸受の保護手段を備えた数値
制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、送りねじに連
結されたロータリエンコーダと、可動部に取付けられた
スライダ部及び固定部に取付けられたスケール部から成
るリニアエンコーダとを備えた工作機械を制御する数値
制御装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前
記ロータリエンコーダの出力と前記リニアエンコーダの
出力の差の変化により前記送りねじの伸びを算出する算
出手段と、前記送りねじの伸びが予め設定された値を越
えたら前記送りねじを支持する軸受を保護するための所
定の制御を行なう制御手段とを具備することによって達
成される。
【0007】
【作用】本発明にあっては、既存のロータリエンコーダ
の出力とリニアエンコーダの出力の差により算出した送
りねじの伸びにより制御を変更するようにしているの
で、余分な手間や費用を掛けずに送りねじを支持する軸
受を保護することができる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の送りねじを支持する軸受の保
護手段を備えた数値制御装置の一例を示すブロック図で
あり、図2はその動作例を説明するフローチャートであ
る。ここで、図3に示す送りねじの一つであるボールネ
ジのおねじ2の端部(軸受4の近傍)は温度上昇により
軸受4を押す方向に伸びる。そこで、軸制御手段11は
可動部1をリニアエンコーダ7、8が出力する位置デー
タによりボールネジのおねじ2の端部の送りねじ伸び計
測位置に位置決めする(ステップS21)。そして、送
りねじ伸び算出手段25はボールネジのおねじ2が常温
のときのロータリエンコーダ6及びリニアエンコーダ
7、8の出力SR0、SL0をロータリエンコーダイン
タフェイス21及びリニアエンコーダインタフェイス2
3並びに位置検出手段22、24を介して読出し、各出
力SR0、SL0の差d0を算出する。
【0009】次に、ボールネジのおねじ2が高温になっ
たときの各エンコーダ6、7、8の出力SRx、SLx
を同様に読出し(ステップS22、23)、各出力SR
x、SLxの差dxを算出する(ステップS24)。そ
して、2つの出力の差d0、dxの差であるボールネジ
のおねじ2が温度上昇したことによる位置誤差、即ち、
ボールネジのおねじ2の伸びDxを算出して軸送り速度
制御手段26に送出する(ステップS25)。軸送り速
度制御手段26は軸受4が破壊する危険のあるボールネ
ジのおねじ2の伸び(以下、危険値という)Dm及び危
険値Dmの2分の1程度の安全値Dsを予め記憶してお
り、送出されて来たボールネジのおねじ2の伸びDxが
危険値Dmを越えたか否か判定する(ステップS2
6)。ボールネジのおねじ2の伸びDxが危険値Dmを
越えていなければ安全値Dsを越えたか否か判定する
(ステップS27)。
【0010】ボールネジのおねじ2の伸びDxが安全値
Dsを越えていなければ制御続行指令SCを軸制御手段
11に送出する。軸制御手段11は送出されて来た制御
続行指令SCに従ってボールネジのおねじ2の制御を続
行し、ステップS21に戻って上述した動作を繰返す。
一方、ボールネジのおねじ2の伸びDxが安全値Dsを
越えているならば適当なオーバーライド指令SOを軸制
御手段11に送出する。軸制御手段11は送出されて来
たオーバーライド指令SOによりオーバーライドを掛け
たボールネジのおねじ2の送り速度に従ってボールネジ
のおねじ2を制御し(ステップS28)、ステップS2
1に戻って上述した動作を繰返す。一方、ステップS2
6において、ボールネジのおねじ2の伸びDxが危険値
Dmを越えているならば運転中止指令SSを軸制御手段
11に送出する(ステップS29)。軸制御手段11は
送出されて来た運転中止指令SSに従って運転を中止
し、全ての処理を終了する。なお、送りねじの伸びの計
測タイミングを工具交換時や加工物交換時とすれば加工
時間が延びることはない。
【0011】
【発明の効果】以上のように本発明の送りねじを支持す
る軸受の保護手段を備えた数値制御装置によれば、送り
ねじの伸びを簡単かつ常に正確に求めて軸受の破損を防
止することができるので、作業性及び加工の安全性を大
幅に高めることができる。また、温度計等が不要となる
ため装置のコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の送りねじを支持する軸受の保護手段を
備えた数値制御装置の一例を示すブロック図である。
【図2】本発明装置の動作例を説明するフローチャート
である。
【図3】一般的な工作機械の軸駆動部の一例を示す概略
図である。
【図4】従来の送りねじを支持する軸受の保護手段を備
えた数値制御装置の一例を示すブロック図である。
【図5】従来装置の動作例を説明するフローチャートで
ある。
【符号の説明】
25 送りねじ伸び算出手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 B23Q 17/00 - 23/00 B23Q 5/00 - 5/58

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送りねじに連結されたロータリエンコー
    ダと、可動部に取付けられたスライダ部及び固定部に取
    付けられたスケール部から成るリニアエンコーダとを備
    えた工作機械を制御する数値制御装置において、前記ロ
    ータリエンコーダの出力と前記リニアエンコーダの出力
    の差の変化により前記送りねじの伸びを算出する算出手
    段と、前記送りねじの伸びが予め設定された値を越えた
    ら前記送りねじを支持する軸受を保護するための所定の
    制御を行なう制御手段とを備えたことを特徴とする送り
    ねじを支持する軸受の保護手段を備えた数値制御装置。
  2. 【請求項2】 前記所定の制御が運転中止制御である請
    求項1に記載の送りねじを支持する軸受の保護手段を備
    えた数値制御装置。
  3. 【請求項3】 前記所定の制御が前記送りねじの送り速
    度にオーバーライドを掛ける制御である請求項1に記載
    の送りねじを支持する軸受の保護手段を備えた数値制御
    装置。
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