JPH02243248A - 工作機械における移動部位置補正装置 - 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〕 この発明は、移動部を所定方向に移動させ゛るためのボ
ールねじ及びその駆動手段を有する工作機械において、
前記移動部を正確に位置決めするための移動部位置補正
装置に関する。

〔従来の技術〕

工作機械では、ワークを載置するテーブルや工具台等を
移動させるために各種の移動機構が設けられている。こ
の移動機構は、−ａに、移動部のナツト部に螺合するボ
ールねじと、このボールねじを駆動するためのサーボモ
ータ等によって構成されている。そして、サーボモータ
を回転してボールねじを回転させることにより、前記ナ
ツト部が固定された移動部がボールねじの軸線方向に移
動するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

通常、移動部を駆動するためのボールねじ等は熱の影響
が比較的小さい箇所に設けられる。したがって従来の工
作機械においては、熱による影響を無視して位置決めを
行い、加工を行っていた。

しかし、精度のよい加工が求められる場合には、位置決
めを正確に行う必要があり、前記移動部を構成するボー
ルねじの熱変位を無視することができない。そこで、ボ
ールねじを冷却するための機構を設けることも考えられ
るが、このような冷却機構を設けると構造が複雑になり
、また熱による影響を充分に無くすことができない。

この発明の目的は、ボールねじが熱により影響を受ける
場合にも、特に複雑な構成を用いることなく、高い精度
でワークの位置決めを行うことができる工作機械におけ
る移動部位置補正装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る工作機械における移動部位置補正装置は
、移動部を所定方向に移動させるためのボールねじ及び
ボールねじ駆動手段を有する工作機械に用いられるもの
で、ボールねじを支持する第１及び第２の支持手段と、
ボールねじの軸線方向の熱変位を検出する変位検出手段
と、位置制御手段とを有している。

そして、前記第１の支持手段は、ボールねじの一端側を
回転自在にかつボールねじの軸線方向に移動不能に支持
し、第２の支持手段は、ボールねじの他端側を回転自在
にかつボールねじの軸線方向に移動自在に支持するもの
である。また、位置制御手段は、前記変位検出手段の検
出結果に応じて、ボールねし駆動手段を制御し、工作機
械の移動部の位置補正を行うものである。

〔作用〕

この発明においては、ボールねじの一端側が、軸線方向
にスライド自在に支持されている。したがって、たとえ
ば加工部等の熱によりボールねじが膨張し、軸線方向に
伸びた場合には、ボールねじの一端側が前記熱変位に応
じてスライドする。

変位検出手段は、この熱変位によるボールねじの伸びを
検出する。そして、この検出結果に応じてボールねじの
駆動手段を駆動制御し、前記変位分を補正する。

したがって、熱の影響によりボールねじが変位した場合
にも、この熱変位を考慮してワークの位置決めを高精度
に行うことが可能となる。

〔実施例〕

ここでは、移動部位置補正装置が適用される工作機械の
一例として、パンチプレス機を例にとって説明する。第
３図にパンチプレス機の平面図を示す０本パンチプレス
機１は、フレーム下部２と、この上方に設けられたフレ
ーム上部３と、これらを後方で支持するスロート部４と
から構成されている。フレーム下部２の上面には、ガイ
ドレール５及び６が配設され、このガイドレール５及び
６に沿って左右の移動テーブル８．９が装置の前後方向
に移動可能となっている。左右の移動テーブル８．９の
間には固定テーブル１０が設けられ、さらに左右の移動
テーブル８．９には、これらとともに装置の前後方向に
移動可能なキャリッジ７が設けられている。

フレーム下部２の上面後方には、左右の移動テーブル８
．９を移動するためのサーボモータ２０が固定されてお
り、このサーボモータ２０にはボールねｅ２１が連結さ
れている。一方、移動テーブル９には、前記ボールねじ
２１と螺合するナツト部２２が固定されている。また、
キャリッジ７には左右方向に移動自在なりロススライド
２３が設けられており、このクロススライド２３にワー
ク１１を把持するためのワークホルダー２４が設けられ
ている。そして、前記クロススライド２３を移動するた
めのサーボモータ２５がキャリッジ７に固定されており
、このサーボモータ２５に連結されたボールねじ２６と
、前記クロススライド２３に固定されたナツト部２７と
が螺合している。

第１図は前記移動テーブル９部分に適用された位置補正
装置の制御ブロック図である。ボールねじ２１は、支持
部１２（第２の支持手段）及び支持部１３（第１の支持
手段）で回転自在に支持されている。支持部１２は、ス
ライドガイドブロック１６上でボールねじ２１の軸線方
向にスライド自在となっている。この支持部１２の詳細
を第２図に示す。支持部１２は、支持ブロック３５を有
しており、この支持ブロック３５に軸受３６を介してボ
ールねじ２１の一端側が回転自在に支持されている。ボ
ールねじ２１の先端部付近には、スペーサ３７を介して
固定用ねじ３８がねじ止めされている。このようにして
、ボールねじ２１が熱変位によりその軸線方向に伸びた
ような場合には、軸受３６、支持ブロック３５、スペー
サ３７及び固定ねじ３８が一体となってスライドするよ
うになっている。支持ブロック３５の下部には、ボール
ねじ２１のスライド量を検出するためのリニアスケール
１７が装着されている。すなわち、この例のリニアスケ
ール１７は、スライドガイドブロック１６に対する支持
ブロック３５側の微小変位量をパルス数で出力するもの
であり、スライドガイドブロック１６側に固定したマグ
ネットと、支持ブロック３５側に固定され、前記マグネ
ットの磁界の変化を検出してパルス出力する検出手段と
からなるものである。

なお、前記リニアスケール１７にかえて、パルス以外の
形（たとえば電圧等）で変位を出力する他の公知の検出
手段を用いてもよいことはもちろんである。

なお、支持ブロック３５の下端には蟻溝が形成されてお
り、この蟻溝がスライドガイドブロック１６の上面に形
成された蟻に係合している。したがって、水平方向（第
２図の紙面垂直方向）では、ボールねじ２１が移動しな
いようになっている。

また、前記ボールねじ２１の他端側を支持する支持部１
３は、ボールねじ２１が軸線方向で移動しないように固
定されている。

前記ボールねじ２１を回転するためのサーボモータ２０
の回転角度は、パルスコーダ（エンコーダ）１４によっ
て検出されている。また、ボールねじ２１の一端側（第
１図示左方）には、パルスコーダ１５が設けられており
、前記パルスコーダ１４及びこのパルスコーダ１５によ
り、ボールねじ２１両端の回転角度が検出されるように
なっている。ここで、パルスコーダ１４及び１５は、ボ
ールねじ２１の１回転につきたとえば２０００〜３００
０個のパルスを発生するものである。

前記リニアスケール１７の出力は、変換ユニット１８を
介してＮ０部、ＰＣ部等からなる制御部３０に接続され
ており、またパルスコーダ１４及び１５の出力もこの制
御部３０に接続されている。

制御部３０は、変換ユニット１日の出力が接続された熱
変位検出部３１と、サーボモータ２０に駆動信号を出力
する位置制御部３２と、ボールねじねじれ検出部３３と
を有している。前記熱変位検出部３１は、変換ユニット
１日からの出力をもとに、ボールねし２Ｉの熱変位を検
出して、位置制御部３２に位置補正用の信号を出力する
ためのものである。また、ボールねしねじれ検出部３３
は、パルスコーダ１４及び１５の出力を比較して、この
比較結果により異常信号を出力するためのものである。

次に位置補正のための動作について説明する。

加ニブログラムにしたがって、位置制御部３２に移動位
置（移動距離）の指令がなされると、この位置制御部３
２から駆動信号がサーボモータ２０に対して出力される
。これによりサーボモータ２０が所定回転角度回転し、
これに応じてボールねじ２１が回転する。したがってボ
ールねじ２１に螺合するナツト部２２、すなわち移動テ
ーブル９が前または後方向に移動することになる。

このような移動制御動作を行っている間に、あるいはそ
の動作が終了してボールねじ２１の回転が停止している
間に、ボールねじ２１が熱により変位し、たとえば軸線
方向に伸びたとする。すると、この例では、支持部１３
が固定され、支持部１２がスライド自在となっているの
で、前記ボールねじ２１の熱変位によって支持部１２は
第１図左方向に移動する。この支持部１２の移動量、す
なわちボールねじ２１の熱変位量は、リニアスケール１
７によって検出される。リニアスケール１７からの検出
信号は、変換ユニット１８に入力され、この変換ユニッ
ト１８によって、たとえば方形波に波形成形された後、
熱変位検出部３１に入力される。熱変位検出部３１では
、変換ユニット１８からの信号をもとに、ボールねじ２
１の熱変位量を検出し、これに応じて補正信号を位置制
御部３２に対して出力する。位置制御部３２は、この補
正信号に応じてサーボモータ２０に駆動信号を出力し、
前記熱変位によるずれ量だけボールねじ２１を回転させ
て位置の補正を行う。

次に、ボールねじのねじれ検出による負荷検出動作につ
いて説明する。サーボモータ２０の回転及びボールねじ
２１の回転により、パルスコーダ１４及びパルスコーダ
１５からパルス信号がボールねしねじれ検出部３３に入
力される。移動テーブル９が正常に移動している場合に
は、パルスコーダ１４とバルスコーダ１５から出力され
るパルス信号の個数は同数である。

一方、ワークのはずれや引っ掛かり等の異常が発生し、
移動テーブル９を移動するための負荷゛が大きくなると
、ボールねじ２１がその負荷に応じてたわみ、サーボモ
ータ２００回転角とボールねじ２１先端部の回転角が異
なってくる。すると、パルスコーダ１４及び１５から出
力されるパルス個数に差が　生じる。この両パルスコー
ダ１４及び１５からのパルス数の差がある基準値を越え
ると、前記のようなワークのはずれ等による異常が発生
したと判断して、異常信号を出力する。この異常信号に
より、機械を停止したり、あるいは警告を発する等の動
作がなされる。

このような本実施例では、ボールねじ２１に熱変位が生
じた場合にも、この熱変位に応じて位置補正を行うので
、構造を複雑にすることなしにワークの位置決めを高精
度に行うことができる。また、ボールねじ２１のねじれ
によって負荷を検出しているので、非常に感度良く異常
を検出することができ、異常時における機械やワークの
損傷を最小限に食い止めることができる。

〔他の実施例〕

（ａ）　　前記実施例では、支持部１２を移動させるよ
うにしたが、支持部１２を軸方向に固定するとともに、
他方の支持部１３を移動させ、この支持部１３側でボー
ルねじ２１の熱変位によるずれを検出するようにしても
よい。

（ロ）ボールねじ２１の熱変位を検出するためのリニア
スケール１７の取付は位置は、前記実施例のように支持
部１２に限定されるものではない。

（Ｃ）　　前記実施例では、支持部１２をスライド自在
に構成したが、支持部自体は両側とも固定しておき、た
とえば支持部１２側において、ボールねじ２１が熱変位
によるずれ分だけスライド可能なように軸方向にガタを
持たせて支持するようにしてもよい、そしてこの場合の
ボールねじ２１の熱変位によるずれの検出は、ボールね
じ２１の先端に近接センサを設け、この近接センサによ
って行うようにすればよい。

〔発明の効果〕

このように本発明では、ボールねじの一端側を移動可能
に構成するとともに、ボールねじの熱変位による移動量
を検出し、この検出結果に応じてボールねじを回転させ
て位置補正するようにしたので、簡単な構成でワークの
位置決めを正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による移動部位置補正装置の
制御ブロック図、第２図は前記位置補正装置の支持部の
拡大構成図、第３図は前記位置補正装置が適用されたパ
ンチプレス機の平面図である。 １・・・パンチプレス機、１２．１３・・・支持部、１
７・・・リニアスケール、１日・・・変換ユニット、２
゜・・・サーボモータ、２１・・・ボールねじ、３ｏ・
・・制御部、３１・・・熱変位検出部、３２・・・位置
制御部。 特許出願人　　　村田機械株式会社 代　理　人　弁理士　小　野　由己男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動部を所定方向に移動させるためのボールねじ
   及びボールねじ駆動手段を有する工作機械において、 前記ボールねじの一端側を回転自在にかつボールねじの
   軸線方向に移動不能に支持する第１の支持手段と、 前記ボールねじの他端側を回転自在にかつボールねじの
   軸線方向に移動自在に支持する第２の支持手段と、 前記ボールねじの軸線方向の熱変位を検出する変位検出
   手段と、 この変位検出手段の検出結果に応じて前記ボールねじ駆
   動手段を制御し、工作機械の移動部の位置補正を行う位
   置制御手段と、 を備えた工作機械における移動部位置補正装置。