JPH01103251A - 軸送り制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、比較的長尺紬の一端側の高精度な位置決め制
御を可能とする精密加工Ｒ械等の軸送り制御装置に閃す
る。

く従来技術〉 加工刃を備えたヘッド、スピンドル等を軸移動させる場
合、一般には回転スライド（ねじ送り）あるいは単にス
ライドする機構が利用される。そして、その送り量を検
出する為には、例えば光学格子などのスケールとその読
み取りヘッドからなるスケールユニットを利用すること
が行なわれている。しかしてこれらの送り量検出装置は
、リニアスケールにあっては送り軸（作ｔＪｈ軸）と平
行に設けられでいるので、ａ械駆動により経時的には熱
変位による伸縮作用を起こし、加工等の動作部と前記送
り量検出器の検出値との間に誤差が生じることがある。

即ち送り量検出器としてのスケール自体が熱影響により
伸縮することのほか、スピンドル、作動軸等の伸縮があ
り、これらが長尺の場合には変位誤差量も比例して大と
なる。また、ロータリエンコーダのような作動軸基端の
駆動源近傍に設けられてそれ自体軸方向変位を受けない
ものであっても、上記のように作動軸側において伸縮す
るので、エンコーダ自体の検出値が絶対値である場合に
も作動軸の伸縮分だけ前記加工刃等動作部（位置）では
位置誤差が生じることになる。

この位ｒ！１誤差は、ミクロンレベルでの設定加工を行
なうような装置にあっては非常に重要な問題となる。

以上のような従来の問題点に鑑みて、本発明は予め設定
された原点からの送り量が決定されている場合に、作動
軸の熱変位による影響を排除して動作部を指定量だけよ
り一層精確に移動させ得る紬送り制御装置を提供しよう
とするものである。

〈問題点を解決する為の手段〉 上記目的を達成する為本発明は、基準位置より進退する
作動軸先端部の送り位置制御装置であって、該軸先端部
を復帰動作時は基準位置に停止する動作部として、モー
タにより進退駆動する送り駆動源軸と軸方向に押圧接離
可能に関連せしめると共に、該作動軸の進退動作を検出
する原点検出スイッチを設け、該スイッチの動作により
作動軸送り量検出器が動作し、前記モータを制御するよ
うにしたものである。

く作用〉 動作部が基準位置に停止している場合に、その進出送り
を行なわせるべくモータをＯＮせしめると、モータの回
転と共に送り駆動源軸が作動軸の押圧力向に進出する。

しかして該駆動源軸が作動軸に当接し押圧すると同時に
原点検出スイッチが動作し、設定量だけ該作動軸を送っ
た後モータが停止する。即ち動作部が基準位置より設定
量だけ送られたことになる。

上記作動軸を後退させて動作部を基準位置まで復帰せし
める場合は、モータを逆転ＯＮにしてやると送り駆動源
軸が後退し、同時に復帰習性を備えた作動軸も後退を始
める。しかして作動軸の動作部が基準位置に達すると該
軸は後退を停止するが、送り駆動源軸は依然として動作
しているのでこの後上記作動軸の抑圧を解除し、即ち原
点検出スイッチがＯＦＦとなり、これにより上記モータ
が停止し送り駆動源軸が停止することになる。

動作部は必ず基準位置に復帰し、動作部と一体となって
いる作動軸を送り駆動源軸が押圧し原点検出スイッチが
作動することで該作動軸の送り量を制御するのであるか
ら、作動軸動作部の基準位置からの設定量移動は極めて
精確に行なえることになる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。

図において、１は加工機械等本体の基台部であり、該基
台部にはスラスト及びラジアル方向の荷重を負担するベ
アリング１ａを介してスピンドル２が回転自在に支承さ
れている。このスピンドル２にはその先端（図では左端
）に、後述する作動軸の先端、即ち動作部の原点を規定
するストッパ３が乗数され、後端側（図では右端）には
プーリ４が取り付けられてスピンドル駆動モータ５によ
りベル）５ａを介して回転駆動されるようになっている
。６はスピンドル２の軸芯部を貫通して該スピンドルと
同期して同方向に回転し、またその軸方向に進退可能と
した作動軸であり、その先端部は上記スピンドルより突
出し、加工刃（回転切断刃）或いは砥石が取り付けられ
てワークピースを加工する動作部６ａとし、後端部は後
述する進退駆動源としての駆動源軸との接続ｇｌｓＧｂ
とじている。この動作部６ａは例えばハブ７ランノとし
で、回転切断刃をハブ軸に取り付けて使用する等適宜の
加工刃取り付はヘッドとなるものであるが、該動作部背
面がストッパ３に面一に当接するように例えば平坦面に
形成している。しかして該作動軸６はスピンドル２と同
期回転し、しかも輪方向進退可能とする為に、その軸部
をスプライン形状として、スピンドル２の両端部に設け
たスプラインベアリング２ａに噛合させている。７は、
作動軸６の接続部６ｂにスラストベアリング７ａを介し
て被嵌したジヨイントケーシングであり、該ケーシング
は作動軸６と共に軸方向にのみ移動可能に規制されてい
るものである。従って、所要時作動袖６の回転に干渉し
ないように前記入ラストベアリング７ａが内装されてお
り、このベアリングはジヨイントケーシング７と作動軸
接続部６ｂの軸方向（スラスト方向）のガタッキも全く
生じないように内装している。８は、作動軸６と軸芯位
置を同じにして上記ジヨイントケーシング７に対向して
設けた送り駆動源軸であり、該軸はねじ輸として、ベア
リング９ａで定置回動とされた送りギア９のボスに対偶
構成により螺合し軸方向に進退可能としている。しかし
て送りギア９は、モータ１０に取り付けられた駆動ギア
１０ａで回転せしめられるもので、送りギア９の回転量
、即ち送り駆動源軸８の進出量は、後述する原点検出ス
イッチによりカウント動作をＯＮ・ＯＦＦされるところ
の、送り量検出装置であるエンコーダ１１による予めの
送り設定量カウントでモータ１０の回転量を計数し調整
されるようにしている。１２はジヨイントケーシング７
と送り駆動源軸８を連結するカップリングであり、後述
作用のように作動軸側の熱変位による伸縮量よりも大き
く伸縮できるもので、コイル形式、板バネ式、テレスコ
ピック式環接続軸方向に所要の範囲で伸縮可能であれば
特にその構造、形式を問うものではない。このカップリ
ング１２で連結されるジヨイントケーシング７と送り駆
動源軸８の対向面の一方、例えばジヨイントケーシング
側には高精度・高感度な原点検出スイッチ１３が設けら
れており、送り駆動源軸８の上記ケーシング７対向面に
対する抑圧動作でスイッチをＯＮするようにされており
、前記エンコーダ１１及びモータ１０の駆ｇＪ回路とに
おいてスイッチ回路を形成して、ＯＮによりエンコーダ
１１がカウントを始め、ＯＦＦによりエンコーダ及びモ
ータが停止するようにしている。従って上記スイッチ１
３は、カップリング１２の伸縮の範囲内において、送り
駆動源軸８が進出してジヨイントケーシング７を押圧し
たときＯＮとなり、後退して該ケーシングの抑圧を解放
したときにＯＦＦとなる程の感度及び精度を備えせしめ
ているもので、例えばリミットスイッチ、近接センサ、
圧電スイッチ、接触通電方式スイッチ等々各種のものが
利用できる。１４は、ジヨイントケーシング７とスピン
ドル２間に基台部１の一部として形成し、又は基台部に
固定したフレームであり、該フレームとシツイントケー
シング７間にスプリング１５を介在せしめて、作動軸６
　（動作ｆ１６ａ）に基準位置（ストッパ３）側への復
帰習性を付与するようにしている。

以上のような構成において、いまワークピース（図示せ
ず）の対向面の研削に利用する場合、作動軸６の動作部
６ａにカップ形状等の平面研削砥石を取り付ける。

尚、この実施例の場合、ワークピース端面を平面研削す
るのであるから、該ワークピース端面位置に対し上記砥
石の先端面が如何なる寸法で離れているかを予め知って
おく必要がある。

そこでいま、作動軸６が最も後退して、その動作部背面
が基準位置であるストッパ３に当接しているとすれば、
砥石取り付は後に適宜の測定器で上記間隔寸法を測定す
る。しかしてこの間隔寸法に研削寸法を加算した寸法が
砥石、即ち動作８′１Ｓ６ａの進出送り皿となる。従っ
てこの送り量をモータ１０及びエンコーグ１１等の回路
が接続された制御装置部（図示せず）に入力し設定して
おく。

上記の如き予めの駆動制御データセツティングの後、ス
ピンドル駆動モータ５を起動せしめ、ベル）５ａを介し
てスピンドル２を回転させる。このスピンドル２の回転
により、スピンドルにスプライン噛合している作動軸６
も同時に回転を始める。該作動軸６の後端の接続部６ｂ
は回転を規制されたジヨイントケーシング７に内装され
ているが、スラストベアリング７ａで支持されているの
で相対的回転を阻害されることはない。

上記回転の後、次には自動回路などによりモータ１０を
起動せしめ、駆動ギア１０ａ及び送りギア９を介しで送
り駆動源軸８を進出作動させる。

該軸８とジヨイントケーシング７は僅かの伸縮が可能な
カップリング１２で接続されているので、送り当初に上
記伸長状態でジヨイントケーシング端面との間に僅かの
送り遊び、即ち間隙があれば、その間隙量だけ進出した
後にジヨイントケーシング端面に当接する。この当接に
より、該当接面に設けられている原点検出スイッチ１３
がＯＮとなり、その回路が接続されているエンコーダ１
１がモータ１０の回転量を計数する。モータ１０の回転
量と送り駆動源軸８の進出量の関係は予め判明するので
、エンコーダ１１の回転計数により１１制御部で送り駆
動源軸８の進出量を連続的に検出し、当初の入力設定さ
れた量を計数検出した場合には停止信号をモータ１０の
駆動回路に発しモータ１０を停止せしめる。

上記により、送り駆動源軸８の設定進出量は、後端を押
圧されて進出する作動軸６の動作部６ａの進出量と同じ
になるので、上記制御動作により動作部６１１は設定位
置で進出を停止し、回転のみを続けることになる。従っ
て、既知の通り、砥石（動作部６ａ）はワークピースの
端面をその送り動作により平坦に研削することになる。

−回目の研削終了後はその終了信号によりモータ１０に
逆回転信号が出され、そ−タ逆転により送り駆！ｆｉＩ
ｌ源軸８は後退をはじめる。

該軸８が後退する場合には、スプリング１５で付勢され
、作動軸端を内装しているジヨイントケーシング７がそ
の端面を該駆動源軸８に当接したまま後退していり、シ
かして作動軸６の動作部６部背面がストッパ３に当接す
ると該作動軸は後退を停止するが、送り駆動源軸８は依
然としてカップリング１２の伸長の範囲内において後退
しようとする。この駆動源軸８の後退により、ジヨイン
トケーシング７の当接面に設けられている原点検出スイ
ッチ１３が抑圧を解除されてＯＦＦとなり、エンコーダ
１１の動作停止と共に該ＯＦＦ信号でモータ１０の駆動
回路もＯＦＦとなってモータが停止する。

尚、上記作動軸６の後退停止と送り駆動源軸８の後退停
止、即ちモータ１０の停止との間には原点検出スイッチ
１３のＯＦＦ信号を介してごく僅かのタイムラグを起生
せしめる必要がある。この場合、スイッチのＯＦＦ信号
発生遅れ（時間的又は機械的）を駆動源軸８とジヨイン
トケーシング７間の当接（押圧）負荷解除の瞬間よりも
長く設定して、該駆動源軸８が当接解除点からさらに僅
かに後退したときに発信して停止せしめるようにしても
よく、またモータ停止時の慣性を利用した自然的後退を
利用してもよい。何れにしても、作動軸６の熱膨張によ
る軸方向の伸び量を吸収してそれよりも若干（例えば数
１０〜敗１００νｍ程度で可能）の間隙を形成できるほ
どの後退とすることでよい。

以上により作動軸６が基準位置に復帰停止した後、次の
ワークピースの加工が開始される場合は再び前述の通り
モータ１０駆動、原点検出スイッチ１３のＯＮ入力等に
ょＩ）作動軸の所定量進出等一連の動作が繰り返される
ことになり、以後同様のサイクルを行なう。

ところで、上記の如き稼動時には経時的に機械各部が昇
温し、特に作動軸６のような長尺部材は従来既知の通り
軸方向に熱変位を起こし、若干の伸び現象が生ずること
になる。従って作動軸６の送り量を従来のような方式で
構成、制御していたのでは作’Ｊｈ紬動作部６ａの位置
決めが不正確となるものであったが、本発明では原点と
しての基準位置を動作部６ａ近傍に設け、作動軸６と駆
動源軸８を分離してスイッチによるエンコーダの計ａ動
作としたので、作動軸６の熱変位の如何に拘わらず常に
高精度の位置決め（送り型設定）が可能となる。即ち、
前述の通り送り駆動源軸８は作動軸６が基準位置として
のストッパ３に当接停止した後も若干の後退により該作
動軸の後端のジヨイントケーシング７部より離れて停止
しているので、作動軸６が軸方向に伸びたとしてもその
伸び方向は後退方向となり、動作８１Ｓ　６　ａの原点
復帰は確保されることになる。従って作動軸６を進出さ
せるときには、上記駆動源軸８がジヨイントケーシング
７を押圧して、原点検出スイッチ１３がＯＮとなった時
点でエンコーダ１１により送り量を計数することになり
、即ち従来の如き熱形ｐａを受けることなく、動作ｉ１
ｓ　６　ａは当初と同じ基準位置を起点として設定され
た送り量を精度よく制御さ゛れることになる。要するに
繰り返しの高精度な位置決め送りができるのである。

次に、本発明は上記横型方式に限らず、スピンドル２等
が上下方向に構成された縦型方式にも利用可能である。

縦型方式においては作動軸６、ジヨイントケーシング７
′４？の自重が作用するので、横型方式のような復帰用
スプリング１５を不要として、その分構成を簡単にする
ことができる。

また、本発明は作動軸６が回転しないで単に軸方向スラ
イドとした構成にも利用できることはいうまでもない。

この場合には作動軸６が回転しないのであるから、図の
ような回転スピンドル２のばかジヨイントケーシング７
、スラストベアリング７ａ等は不要であり、作動軸６の
端部である接続部６１３と送り駆動源軸８をカップリン
グ１２で連結する構成とすることができる。

さらに又、何れの実施例においても、送り駆動源軸８側
のモータ１０をステッピングモータとすれば、送り量検
出装置としてのエンコーダ１１を不要として、原点検出
スイッチ１３をステッピングモータ駆動制御回路の送り
量検出指示回路部に接続してやれば該スイッチのＯＮ動
作でモータをパルス制御でき、また原点検出スイッチ１
３はイヤ動軸の動作原点を検出するのであるから、カッ
プリング１２部のみでなく、動作部６ａと基準位置であ
るストッパ３間に設ける等適宜の位置が利用できる。

さらに又、上記何れにおいても、カップリング１２を不
要とした分離構成とすることも可能である。カップリン
グ１２を不要にすれば、組み付は作業が簡略化できるこ
とはもとより、原点検出に際しカップリングによる不測
の干渉を防ぐことができ、信頼性が一層向上することに
なる。この場合前述実施例構成においては、送り駆動源
軸８のねじ軸は送りギア９の回転に対し直動機能として
回転しないようにしておくことはいうまでもない。

また、本発明によればモータ回転数を制御することで作
動軸の送り量を制御するので、従来の如きリニアスケー
ルは不要とすることができるが、送り駆動源軸の送り量
検出器として該スケールを例えば該紬後端部に設け、該
スケール読み取り器によるモータ制御とすることもでき
、温度影響を受けない精度のよい送り制御が可能となる
。

く本発明の効果〉 以上詳細に述べてきたように本発明は、先端部を復帰動
作時は基準位置に停止する動作部とした作動軸と、モー
タにより進退駆動する送り駆動源軸とを軸方向に押圧接
離可能に関連せしめると共に、該作動軸の動作を検出す
る原点検出スイッチを設け、該スイッチのＯＮ動作によ
り作動軸送り量検出器が動作し、モータを制御するよう
にしたので、作動軸の熱による軸方向変位が生じてもそ
の動作部は基準位置に確実に復帰するので、該動作部の
基準位置からの送り量が精確に設定でき、常に高精度な
位置決め送りを可能とすることかできる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す要部構成図である。 １・・・基台部　　２・・・スピンドル　　３・・・基
準位置（ストッパ）　　６・・・作動軸　　６ａ・・・
動作部８・・・送り駆動源軸　　１０・・・モータ１１
・・・エンコーダ（送り量検出装置）１２・・・カップ
リング　　１３・・・原点検出スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基準位置より進退する作動軸先端部の送り位置を制御装
   置であって、該軸先端部を復帰動作時は基準位置に停止
   する動作部として、モータにより進退駆動する送り駆動
   源軸と軸方向に押圧接離可能に関連せしめると共に、該
   作動軸の進退動作を検出する原点検出スイッチを設け、
   該スイッチの動作により作動軸送り量検出器が動作し、
   前記モータを制御するようにしたことを特徴とする軸送
   り制御装置。