JP3384519B2 - 工作機械用テーブル装置 - Google Patents

工作機械用テーブル装置

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    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガイド部材に沿って
テーブルを移動し、スケール部と検出部を備えたフィー
ドバックスケールを利用してテーブルの送りをフィード
バック制御する構成の工作機械用テーブル装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】工作機械のテーブル駆動をフィードバッ
ク方式で制御することにより、テーブルの送り精度及び
位置決め精度を高めることが可能である。
【０００３】フィードバック制御はクローズドループ方
式の制御であり、工作機械ではフィードバックスケール
を用いて行われている。
【０００４】フィードバックスケールは、一般に、長尺
のスケール部と検出部から構成される。検出部はスライ
ダとも呼ばれる。
【０００５】図５を参照して、従来のフィードバックス
ケールの取付け方を説明する。
【０００６】従来は、例えばテーブル１１とサドル１２
の間の空間領域に、フィードバックスケールを配置して
いた。スケール部２１は、案内部材１５と平行に、例え
ばサドル１２に固定されていた。一方、検出部２２は、
ブラケット２４を介してテーブル１１側に固定されてい
た。勿論、スケール部２１と検出部２２はこの反対に取
り付けても良い。
【０００７】このような設定方法が一般的であったの
は、スケール部２１がケーシングを有し相当大きな取付
け空間を必要としていたためである。また、単体販売さ
れたフィードバックスケールをできる限り効率良く取付
けたいと云う意図もあった。なお、フィードバックスケ
ールは、ケーシング付きで単体販売されるのが常であっ
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】初期のフィードバック
スケールは、電磁誘導や磁気を利用したものが主流であ
り、その分解能は１μｍ〜数μｍ程度であった。
【０００９】近年は、高分解能を有する光電式インクレ
メンタル方式のフィードバックスケールが広範に用いら
れるようになってきた。この方式のフィードバックスケ
ールでは、０．０５μｍ〜０．１μｍもの高分解能を有
するスケールも実用化されている。
【００１０】ところが、０．０５μｍ〜０．１μｍの高
分解能を有するフィードバックスケールをテーブル装置
に取り付けてフィードバック制御を行っても、それに見
合ったテーブルの位置決め精度が得られないことがあっ
た。
【００１１】この原因を探求すべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明者達は、フィードバックスケールの取付け方
に問題があることを見い出した。
【００１２】すなわち、取付けブラケット２４（取付け
部材２３）の撓み、変位及び振動が位置決め精度を悪化
させていたのである。
【００１３】また、スケール部３１と検出部３２の取付
け位置、すなわち取付け部材２３とブラケット２４の固
定位置が離れていることも精度悪化の一因と考えられ
る。つまり、テーブル移動の「ぶれ」や「ヒステリシ
ス」のようなものも、フィードバックスケールの動作に
微妙な影響を与えていたのである。「ぶれ」自体が極め
て僅かであっても、ブラケット２４によって増幅される
ため、結果的に有意の検出誤差が生じていたのである。
【００１４】以上のような従来技術の問題点に鑑み、本
発明はフィードバックスケールの固有の分解能に見合っ
た精度でテーブルの位置決めを行うことができる高精度
の工作機械用テーブル装置を提供することを目的として
いる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願発明は、ガイド部材
（１５）が上方部に凸部を有し、その凸部が、上方と側
方にそれぞれ上方摺動面と側方摺動面を有し、テーブル
（１１）が凹所を有し、その凹所が、それらのガイド部
材（１５）の上方摺動面と側方摺動面に直接係合する上
方摺動面と側方摺動面を有し、ガイド部材（１５）の凸
部の上方摺動面と側方摺動面がテーブル（１１）の凹所
の上方摺動面と側方摺動面にそれぞれ直接接触する摺動
部を構成して、ガイド部材（１５）に沿ってテーブル
（１１）が摺動しながら移動し、フィードバックスケー
ルがスケール部（２１）と検出部（２２）を備えてお
り、テーブル（１１）の凹所内において、ガイド部材
（１５）の上方部の凸部とテーブル（１１）の凹所の近
接する対向面（２５，２６）の一方（２５又は２６）に
フィードバックスケールのスケール部（２１）を設定
し、他方（２６又は２５）に検出部（２２）を設定し、
スケール部（２１）と検出部（２２）の両方がテーブル
（１１）の凹所の内部に配置されており、対向面（２
５，２６）の少なくとも一方に小さな凹状の設定部（２
５ａ，２６ａ）を設け、そこにフィードバックスケール
のスケール部（２１）又は検出部（２２）を埋込んだ形
で設定し、スケール部（２１）の温度を摺動部の温度と
大体同じにする構成にしたことを特徴とする工作機械用
テーブル装置を要旨としている。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【００１７】図１，２は、本発明による工作機械用テー
ブル装置の実施例を示す断面図、上面図である。
【００１８】本発明はフィードバックスケールの取付け
方に特徴を有し、他の部分は従来の工作機械用テーブル
装置の構成をそのまま採用できる。従って、以下では、
その点を中心に説明する。
【００１９】本発明の工作機械用テーブル装置１０は、
通常の膝型フライス盤、ベッド型フライス盤、旋盤、研
削盤、放電加工機、横中ぐり盤等のＮＣ工作機械（図示
せず）に適用可能である。
【００２０】テーブル装置１０は、サドル１２を有して
いる。
【００２１】サドル１２の上面には、長手方向に２本の
レール状案内部材１５が平行に配置されている。案内部
材１５は、横断面が全体的にＴ字型である。
【００２２】２本の案内部材１５の間には、これらと平
行に送りネジ１３が軸芯回りに回転可能に支持されてい
る。送りネジ１３の一端には、サーボモータ１９が接続
されている。
【００２３】案内部材１５には、テーブル１１がスライ
ド移動可能に設定されている。すなわち、テーブル１１
の下面に凹所が形成されており、そこに案内部材１５が
係合している。また、案内部材１５の下面中央部には、
ナット１４が固定されている。
【００２４】ナット１４は、送りネジ１３と係合してお
り、送りネジ１３が回転するとナット１４がテーブル１
１と共にスライド移動する構成になっている。送りネジ
１３は、高精度のボールネジでも良いし、通常の台形ネ
ジでも良い。
【００２５】本発明のテーブル装置では、フィードバッ
ク制御を高精度で行えるため、通常の台形ネジでもある
程度の精度を得ることができる。
【００２６】この実施例では、図１において案内部材１
５のＴ字型断面の上面と右側面が摺動面になっている。
一方、図１においてテーブル１１の凹所の上面と右側面
が、これらに対応する摺動面になっている。
【００２７】案内部材１５のＴ字型断面の左側面とテー
ブル１１の凹所の左側面は近接しているが摺動せず、両
者の間には少しの隙間が形成されている。
【００２８】案内部材１５のＴ字型断面の左側面には取
付用凹所が形成されていて、そこにフィードバックスケ
ールのスケール部２１がボルトで固定されている。一
方、テーブル１１の凹所の左側面には、フィードバック
スケールの検出部２２がスケール部２１に対向するよう
に固定されている。
【００２９】このように、案内部材１５とテーブル１１
の近接する対向面のそれぞれに、フィードバックスケー
ルのスケール部２１と検出部２２を直接取り付けること
によって、取付けブラケットが不用となり、その撓みや
変位に起因する誤差を取り除くことができる。
【００３０】また、従来は必要であったスケール部２１
のケーシングが不用となる。このように、スケール部２
１のケーシングを省略し取り付け断面積を小さくするこ
とによって、スケール部２１を案内部材１５に埋め込む
ことができるのである。
【００３１】さらに、スケール部２１の温度が摺動部の
温度と大体同じになるため、精度誤差を低減できる。
【００３２】勿論、スケール部２１をテーブル１１に取
付け、検出部２２を案内部材１５に取付けても良い。
【００３３】図４は、テーブル装置１０の信号の流れを
示す説明図である。
【００３４】フィードバックスケールの検出部２２は、
工作機械のＮＣ制御装置４に接続されている。サーボモ
ータ１９もＮＣ制御装置４に接続されている。
【００３５】フィードバックスケールで得られた検出値
に基づいて、テーブル１１の送りをフィードバック制御
する構成になっている。
【００３６】また、図示しない自動工具交換装置や冷却
水供給装置等も、周知のようにＮＣ制御装置４で制御さ
れる。
【００３７】テーブル１１は、例えばＸＹテーブルであ
る。サドル１２も、テーブルの移動方向と垂直方向にベ
ッド上でスライド移動可能である。サドル１２とベッド
の間にも、同様の方式でフィードバックスケールが設定
される。このようにすれば、Ｘ方向とＹ方向の両方で正
確なフィードバック制御を行うことが可能である。
【００３８】図３を参照して、本発明の別の実施例を説
明する。
【００３９】この実施例では、案内部材のＴ字型断面の
上部摺動面２５に取付用凹所２５ａが形成され、そこに
スケール部２１が埋め込まれている。この面と摺動する
テーブル１１の摺動面２６にも取付用凹所２６ａが形成
され、そこに検出部２２が設定されている。
【００４０】勿論、テーブル１１にスケール部２１を取
付け、案内部材１５に検出部２２を取付けることも可能
である。
【００４１】この実施例でも、前述した実施例と同様の
効果を得ることができる。
【００４２】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。
【００４３】
【発明の効果】本発明の工作機械用テーブル装置によれ
ば、案内部材１５とテーブル１１の近接する対向面のそ
れぞれに、フィードバックスケールのスケール部２１と
検出部２２を埋込んだ形で直接取付ける構成になってい
るため、高精度の位置決めができる。とくに、温度差
や、取付けブラケットの撓みや変位に起因する誤差を取
り除くことができる。従って、高精度のフィードバック
制御を実現できる。
【００４４】また、従来は必要であったスケール部２１
のケーシングが不用となる。従って、コスト削減が可能
である。
【００４５】さらに、スケール部２１の温度が摺動部の
温度と大体同じになるため、精度誤差を低減できる。
【００４６】また、通常の台形ネジを送り機構に用いた
場合にも、ある程度高精度の送り・位置決めを行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工作機械用テーブル装置の実施例を示
す断面図。
【図２】図１の工作機械用テーブル装置の上面図。
【図３】他の実施例の図１に対応する図。
【図４】図１の工作機械用テーブル装置の信号の流れを
示す説明図。
【図５】従来のテーブル装置を示す断面図。
【符号の説明】 １０ 工作機械用テーブル装置 １１ テーブル １２ サドル １３ 送りネジ １４ ナット １５ ガイド部材 １９ サーボモータ ２１ スケール部 ２２ 検出部 ２５，２６ 対向面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 耕筰 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタ ムラ機械株式会社内 (72)発明者 山田 滋 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタ ムラ機械株式会社内 (72)発明者 斉藤 隆志 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタ ムラ機械株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−171156（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−165839（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−644（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23Q 17/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガイド部材（１５）が上方部に凸部を有
    し、その凸部が、上方と側方にそれぞれ上方摺動面と側
    方摺動面を有し、テーブル（１１）が凹所を有し、その
    凹所が、それらのガイド部材（１５）の上方摺動面と側
    方摺動面に直接係合する上方摺動面と側方摺動面を有
    し、ガイド部材（１５）の凸部の上方摺動面と側方摺動
    面がテーブル（１１）の凹所の上方摺動面と側方摺動面
    にそれぞれ直接接触する摺動部を構成して、ガイド部材
    （１５）に沿ってテーブル（１１）が摺動しながら移動
    し、フィードバックスケールがスケール部（２１）と検
    出部（２２）を備えており、テーブル（１１）の凹所内
    において、ガイド部材（１５）の上方部の凸部とテーブ
    ル（１１）の凹所の近接する対向面（２５，２６）の一
    方（２５又は２６）にフィードバックスケールのスケー
    ル部（２１）を設定し、他方（２６又は２５）に検出部
    （２２）を設定し、スケール部（２１）と検出部（２
    ２）の両方がテーブル（１１）の凹所の内部に配置され
    ており、対向面（２５，２６）の少なくとも一方に小さ
    な凹状の設定部（２５ａ，２６ａ）を設け、そこにフィ
    ードバックスケールのスケール部（２１）又は検出部
    （２２）を埋込んだ形で設定し、スケール部（２１）の
    温度を摺動部の温度と大体同じにする構成にしたことを
    特徴とする工作機械用テーブル装置。
  2. 【請求項２】 ガイド部材（１５）の上方部の凸部の横
    断面が全体的にＴ字型又はＬ字型であることを特徴とす
    る請求項１記載の工作機械用テーブル装置。
  3. 【請求項３】 テーブル（１１）がＸＹテーブルである
    ことを特徴とする請求項１記載の工作機械用テーブル装
    置。
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