JPH01109048A - ねじ送り装置の自動制御方法 - 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、温度変化等により送りねじが伸縮した場合で
も、送りねじの回転角を補正して送りナツトを正確に位
置決めすることのできるねし送り装置の自動制御方法に
関する。

〔従来の技術〕

例えば、数値制御工作機械においては、工作物を所望の
位置に位置決めするために、当該工作物を固定するテー
ブルに送りナンドを固定し、該送すナノトに螺合される
送りねじをサーボモータにより駆動するねし送り装置を
採用している。

このねじ送り装置の自動制御系は、第２図に示すように
、送りナンドの移動距離を入力する入力する入力装置２
１と、該入力装置２１で入力された移動距離を所定数の
指令パルスに変換する演算装置２２と、前記演算装置２
２から出力された指令パルスに従ってサーボモータ２３
を駆動するサーボ回路２４とからなり、当該サーボ回路
２４により送りねじ２５の回転角（回転数）が正確に制
御されて、送りねじ２５に螺合された送りナツト２６が
正確に位置決めされるようになされている。

例えば、送りナツト２６をＸだけ移動させようとする場
合には、送りねじ２５のリードをｌとすると、送りねじ
２５をｘ　／　Ｉｔ２回転せればよく、エンコーダ２７
により検出される送りねじ２５の回転角がｘ　／　１回
転に達したときに、サーボ回路２４から停止信号を出力
することにより、送りねじ２５の回転数を正確に制御し
て送りナツト２６を所定の位置に正確に位置決めするこ
とができる。

〔解決しようとする問題点〕

しかしながら、例えば、送りナツト２６を高速で何往復
も移動させると、当該送りナツト２６と送りねじ２５と
の間に発生する摩擦熱により送りねじ２５が伸長し、送
りねじ２５のリードが僅かに変化するので、サーボ回路
２４により送りねじ２５の回転角をいくら正確に制御し
ても、送りナツト２６の移動距離が変化して位置決め誤
差を生ずることとなる。

即ち、送りねじ２５が熱変位により伸長した場合には、
送りナツト２６は所望の位置決め位置より行き過ぎてし
まい、逆に収縮した場合には所望の位置決め位置に達し
ないこととなる。

このため従来は、送りねじ２５を中空に形成し、内部に
空気や油等の流体を循環させて強制冷却して熱変位を生
じないようにしているが、空気や油を圧送するポンプ等
の付帯設備により装置が複雑となり費用が嵩むばかりで
なく、定常状態に達するまでに時間がかかるという問題
がある。

また、熱変位を見込んで送りねじ２５のリードを小さめ
にして加工する方法も考えられるが、熱変位を生じさせ
た状態で稼動しなければならないから、稼動前にウオー
ミングアツプして設定温度まで予熱する面倒があると同
時に、稼動中に誤差を生じないようにその温度を一定に
維持しなければならないという面倒がある。

〔問題を解決するための手段〕

そこで、本発明は、送りねじが温度変化により伸縮して
も、温度制御やウオーミングアツプをすることなく常に
正確な位置決めを行うことのできるねし送り装置の自動
制御方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、送りナツトの移動
距離に応じた送りねじの回転角を、予め設定された送り
ねじのリードに基づいて算定し、送りねじを駆動するサ
ーボモータを前記回転角に応じて回転制御することによ
り前記送りナツトを所望の位置に移動させて位置決めす
るねじ送り装置の自動制御方法において、送りねじの原
点から予め設定された定点まで、前記送りナツトを一定
距離移動させるのに必要な送りねじの回転角を前記リー
ドに基づいて算定し、前記送りナツトが前記原点から移
動開始して前記定点に達した時に信号を出力するセンサ
と、該センサから検出信号が出力されたときの送りねじ
の回転角を検出する検出手段を設け、該検出手段により
検出された回転角と、予め算定された前記回転角とを比
較して送りねじの伸縮の度合を算出し、当該算出結果に
基づいて、送りナツトの移動距離に応じた送りねじの回
転角を補正することを特徴としている。

〔発明の作用〕

本発明によれば、送りナツトを原点から定点までの一定
距離を移動させるのに必要な送りねじの回転角が予め設
定されたリードに基づいて算定されるので、例えば常温
におけるリードが設定されていれば、送りねじが常温で
ある場合の前記一定距離の長さが回転角として表される
。

次いで、送りナツトを原点から定点までの一定距離だけ
移動させ、定点に設けられたセンサから検出信号が出力
されるまでの送りねじの実際の回転角を検出する。

この場合において、送りねじが熱変位等により伸縮して
いる場合には、予め設定された回転角と実測された回転
角とが異なるので、両者を比較することにより送りねじ
の伸縮の度合を算出することができる。

そして、その算出結果に基づいて、送りねじの回転角を
補正し、その補正結果に基づいてサーボモータを駆動す
ることにより、送りナツトを正確な位置に位置決めする
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す具体的な実施例に基づいて説
明する。

第１図は本発明を使用した数値制御複合工作機のワーク
搬送装置を示すフローシートである。

図中１は、レール２上を走行するパレット３を所定の位
置まで移動させるねし送り装置であって、前記レール２
に並設された送りねじ４と、該送りねじ４に螺合された
送りナツト５等からなり、該送りナツト５に前記パレッ
ト３が取り付けられている。

前記送りねじ４及び送りナツト５は例えばボールねしで
形成され、送りねじ４はその一端側に配設されたサーボ
モータ６によって回転駆動されると共に、その両端側が
夫々軸受７Ａ及び７Ｂにより支持されている。

そして、サーボモータ６側の端部を支持する軸受７Ａは
送りねじ４を軸方向に移動不能に支持し、他端側の軸受
７Ｂは送りねじ４の温度変化により軸方向に伸縮したと
きにその伸びを拘束しないように軸方向に移動可能に支
持している。

８は、サーボモータ６を回転制御するための指令パルス
を出力する演算装置であって、その入力側には、送りナ
ツト５の移動距離を設定する入力装置９．送りねじ４の
回転角を検出するエンコーダ１０及び送りナツト５が送
りねじ４のストロークエンドに到来したときに検出信号
を出力するセンサ１１が接続され、出力側には当該演算
装置８から出力される指令パルスに応じた回転角でサー
ボモータ６を回転制御するサーボ回路１２が接続されて
いる。

エンコーダ１０は、送りねじ４を駆動するサーボモータ
４の回転軸に直結されて、例えば送りねじ４の一回転ご
とに１万パルスの検出信号を出力するように成されてい
る。

前記センサ１１は、パレット３の先端に突出して形成さ
れたセンサドグ３ａが当該センサ１１の接触子１１ａに
接触したときに検出信号を出力するタッチプローブで形
成されており、送りねじ４が伸縮しても移動しないよう
にレール２に取り付けられて、送りナツト５が送りねじ
４の機械原点Ｐ０からストロークエンドの定点Ｐ、まで
一定距離移動したときに所定の信号を演算装置８に対し
て出力する。

また、前記演算装置８では、予め設定された常温におけ
る送りねじ４のリードに基づいて、送りナツト５が前記
機械原点Ｐ０から定点Ｐ、までの間の一定距離移動する
のに必要な送りねじの回転角が予め算定され′ると共に
、入力装置９から入力された送りナツト５の移動距離に
応じた送りねじ４の回転角が算定される。そして、送り
ナツト５を前記機械原点Ｐ０から定点Ｐ、まで移動させ
、センサ１１の検出信号が出力されるまでにエンコーダ
ｌＯにより実測された回転角と予め算定された前記前記
回転角とが比較されて、送りねじ４の伸縮の度合を算定
し、当該算定結果に基づいて送りナツト５の移動距離に
応じた送りねじ４の回転角を補正して、その補正された
回転角に応じた指令パルスをサーボ回路１２に出力する
。

サーボ回路１２は、比較回路１２ａとサーボ増幅回路１
２ｂとからなり、比較回路１２ａは、前記演算装置８か
らの指令パルスとエンコーダ１０からの検出信号とを比
較してその偏差に応じた制御信号を増幅回路１２ｂに出
力し、当該増幅回路１２ｂからサーボモータ６の駆動回
路１３を介してサーボモータ６を指令パルスのパルス数
に応じた回転角で正確に回転制御するようになされてい
る。

なお、Ｋ、及びに２は夫々工作機であって、パレット３
は各工作機ごとに等間隔で設定された加工原点Ｑ、及び
Ｑ２に停止され、当該パレット３に固定されたワークは
夫々の位置で所定の切削加工が施され、ストロークエン
ドで排出されるように成されている。

以上が本発明を使用した数値制御複合工作機の一例構成
であり、次にそのねじ送り機構の自動制御方法について
説明する。

例えば、機械原点Ｐ、からセンサ１１の位置する定点Ｐ
ｔまでの距離が３メートル、各工作１１Ｋ。

及びＫｇの加工原点Ｑ＋及びＱｚが１メートルおきに等
間隔で設定されており、パレット３が機械原点Ｐ０から
移動開始して各加工原点Ｑ、及びＱ。

で停止され、夫々の位置で当該パレット３に固定された
ワークに所定の加工が施された後、ストロークエンドの
定点Ｐ１まで搬送される操作を何回も繰り返し行うよう
な場合について説明する。

まず、パレット３が機械原点Ｐ０から定点Ｐ。

までの３メートルを移動するのに必要な送りねじ４の回
転角は、そのリードが常温において５ミリメートルとす
ると３０００１５　ｘ　３６０で表される。

送りねじ４を一回転するのに必要な指令パルス数’ｃ　
１００００パルスとすると、回転角は指令パルスのパル
ス数で表すことができ、定点Ｐ、に達するまでに必要な
指令パルスが６００万パルスとして設定され、パレット
３が停止される各加工原点Ｑ。

及びＱ２の位置は、パル反数にすると２００万パルス及
び４００万パルスとなる。

この状態で、まずパレット３を機械原点Ｐ０に位置させ
てパレット３にワーク（図示せず）を固定した後、パル
スモータ６を起動し、パレット３を機械原点Ｐ０からセ
ンサ１１に接触するまで移動させると、パレット３が定
点Ｐ１までの３メートルを移動する間の送りねじ４の回
転角が、エンコーダ１０から一回転当たり一万パルスの
パルス数で検出され、この検出パルスが演算装置８に入
力されてカウントされる。

このとき、カウントされたパルス数が予め算定されたパ
ルス数（６００万パルス）より、例えば３０パルス少な
いとすると、送りねじ４が３０パルス分伸長したことと
なり、送りねじ４の伸縮の度合はパルス数の比として、
５，９９９．９７０　／　６００万で表さる。

そして、演算装置８において、各加工原点Ｑ。

及びＱ２の位置を決定する指令パルス数２００万及び４
００万は、前記パルス数の比に応じて、加工原点Ｑ、が
２００万−ｌＯパルス、加工原点Ｑｔが４００万一２０
パルスに夫々補正され、送りねじ４の伸長した分が補正
される。

その後、パレット３が機械原点Ｐ０まで戻され、補正さ
れて出力される所定数の指令パルスに基づいて所定の位
置で位置決めされながら、ストロークエンドの定点Ｐ１
まで移送される。

したがって、送りねじ４は補正された回転数で回転制御
されることとなり、温度変化により伸縮した場合であっ
ても、送りナツト５を正確な位置に位置決めを行うこと
ができる。

また、送りナツト５が機械原点Ｐ０から定点Ｐ。

まで移送される間にエンコーダ１０から出力された検出
パルスは、演算装置８でカウントされ、パレット３が定
点Ｐ、に達するたびごとに予めプログラムされたパルス
数が補正される。

したがって、常にその時点における送りねじの伸縮の度
合に応じて指令パルス数を補正して、正確な位置に位置
決めを行うことができる。

なお、実施例においては、センサ１１として接触型のタ
ッチプローブを使用した場合について説明したが、本発
明はこれに限らず、非接触型の光センサ等任意のものを
使用することができる。

また、センサは一つ配設する場合に限らず、所定間隔で
複数配設することは勿論可能であり、例えば二つ使用し
た場合は、一方のセンサを機械原点Ｐｏ等に取り付けて
、その検出信号が出力されたときに指令パルスのカウン
トを開始し、他方のセンサの検出信号が出力されたとき
に指令パルスのカウントを停止すれば、より正確なデー
タを得ることができる。

さらに、送りねじ４の軸受７Ａ及び７Ｂが双方とも軸方
向固定の場合であっても、本発明を適用し得る。

さらにまた、本発明では、送りねじ４の回転角を制御す
ることとしたが、サーボモータ６の回転角を使用しても
実質的に同一である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、原点から定点まで
の一定距離について、予め設定された送りねじのリード
に基づいて算定された送りねじの回転角と、送りナツト
が前記一定距離だけ移動する間に実測された送りねじの
回転角とを比較して送りねじの伸縮の度合を算出し、そ
の算出結果に基づいて送りナンドの移動距離に応じた送
りねじの回転角を補正するようになされており、補正さ
れた回転角に基づいて送りねじを駆動するサーボモータ
が制御されるので、送りねじが熱変位等により伸縮した
としても、送りナツトを正確に位置決め制御することが
できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を使用した数値制御複合工作機のワー
ク搬送装置を示すフローシート、第２図は従来の制御方
法を示すブロック図である。 符号の説明 １−ねじ送り装置、２−・レール、３・−パレ・ノド、
４・・−送りねじ、５・・・送りナツト、６−サーボモ
ータ、８・−演算装置、１０・・−エンコーダ（検出手
段）、１１−・センサ、１２−・・サーボ回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）送りナットの移動距離に応じた送りねじの回転角
   を、予め設定された送りねじのリードに基づいて算定し
   、送りねじを駆動するサーボモータを前記回転角に応じ
   て回転制御することにより前記送りナットを所望の位置
   に移動させて位置決めするねじ送り装置の自動制御方法
   において、 ａ）送りねじの原点から予め設定された定点まで、前記
   送りナットを一定距離移動させるのに必要な送りねじの
   回転角を前記リードに基づいて算定し、 ｂ）前記送りナットが前記原点から移動開始して前記定
   点に達した時に信号を出力するセンサと、該センサから
   検出信号が出力されたときの送りねじの回転角を検出す
   る検出手段とを設け、 ｃ）該検出手段により検出された回転角と、予め算定さ
   れた前記回転角とを比較して送りねじの伸縮の度合を算
   出し、 ｄ）当該算出結果に基づいて、送りナットの移動距離に
   応じた送りねじの回転角を補正することを特徴とするね
   じ送り装置の自動制御方法。
2. （２）前記送りねじの回転角を検出する検出手段が、サ
   ーボモータの回転軸に取り付けられたエンコーダである
   前記特許請求の範囲第１項記載のねじ送り装置の自動制
   御方法。