JPH03136741A - 工作機械 - 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、平面研削盤などのようにテーブルを往復動さ
せることによって該テーブル上に置かれた材料を加工す
る工作機械に関する。 【従来の技術１ 第７図は、この種の工作機械のうち平面研削盤における
テーブル駆動系の従来構造を概略的に示した模式図であ
り、被加工材料を載せるテーブル１はその支持体である
ベツド２の上にローラ等を介在して往復動可能なように
取付けられている。 このテーブル１の往′ａｌｌ１１方向のほぼ中心位置は
ベルトクランプ３によって無端状のベルト４の一部に連
結されており、ベルト４はベツド２に取付けた駆動用サ
ーボモータ５から時計回りまたは反時計回りの回転力が
伝達される。 時計回りの回転力が伝達された時は、ベルトクランプ３
によってテーブル１は図の右方向に移動し、反時計回り
の回転力が伝達された時はテーブル１は図の左方向に移
動する。この場合のテーブル１の往復移動Φは、テーブ
ル１の側面に設けた２ａｌのドッグ６ａ、６ｂとベツド
２側に設けた非接触型のドッグセンサ７ａ、７ｂとの位
置関係によって決定される。すなわち、テーブル１を図
の左方向へ移動させる時は、ドッグ６ｂがドッグセンサ
７ｂの直上位置まで達して当該ドッグ６ｂがドッグセン
サ７ｂによって検出されるまで駆動用サーボモータ５が
反時計方向に駆動され、この後は駆動用サーボモータ５
が時計回りの回転に切替えられ、テーブル１は図の右方
向へ移動される。 そして、今度はドッグセンサ７ａの直上位置まで達して
当該ドッグ６ａがドッグセンサ７ａに検出されるまで駆
動用サーボモータ５が駆動される。 このような繰返しによってテーブル１はドッグ６ａ、６
ｂとドッグセンサ７ａ、７ｂとの位置関係で定まる範囲
でベツド２上で図の左右方向に往復動する。 テーブル１の上方にはコラム８が配設され、該コラム８
には上下方向に昇降可能な軸頭に回転自在に研削用砥石
９が取付けられ、テーブル１上に被加工材料を載せた状
態で上記軸頭を下降させることによって砥石９を被加工
材料面に接触させ、この状態で砥石９を回転させながら
テーブル１と共に被加工材料を往復動させることにより
、被加工材料は砥石９によって研削される。 ［発明が解決しようとする課題１ 従来のテーブル駆動系は上述のように構成されているが
、この種の工作纒械ではセラミック等の新素材を破損す
ることなく加工するために、テーブル１の移動速度の高
速化が要求されている。 しかしながら、テーブル１はｌ１ｆｆｉ物であるため、
その往復動に伴う慣性も相当に大きい。このため、テー
ブル１を往路から復路へ、あるいはその逆方向に切替え
る際にはテーブル１の慣性によってテーブル１．ベツド
２およびコラム８が例えば第８図に二点鎖ねで示すよう
に傾き、次にはその反動によって反対側に傾き、その繰
返しによってテーブル１を含む全体が振動を起こす。こ
の振動はテーブル１の水平面の垂直方向の位置変動を引
き起こす。テーブル１の水平面が変動すると、砥石９の
研削面とテーブル１の被加工材料載置面との相対距離が
変化する。 このようにしてテーブル１の移動方向の切替わり時点で
砥石９の研削面に対するテーブル１の相対位置が振動す
ると、被加工材料に対する砥石９の押圧力が変動するこ
とになって被加工材料の研削面に縞目状の凹凸が形成さ
れてしまう恐れがある。 テーブル１の移動方向の加速度の時間変化とテーブル１
の振動の時間変化は第９図に示すような関係であり、移
動方向への加速度に比例して位置振動は大きくなり、し
かも残留振動時間も長くなる。 従って、テーブル１の移動速度を単純に高速化したので
は、テーブル１の振動が大きくなって被加工材料の研削
面に縞目状の凹凸を形成してしまい、高精度の加工が不
可能になるという問題がある。 本発明は上記のような事情に鑑みなされたものであり、
その目的はテーブルの移動方向の切替わり時点での振動
を抑制することにより高速で高精度の加工を行うことが
できる工作機械を提供することにある。 ［課題を解決するための手段１ 上記目的を達成するために本発明による工作機械は、テ
ーブルをその支持体に取付けた駆動用電！ＩＪＩＩによ
り往復動させることによって該テーブル上に置かれた材
料をテーブル面に対して進退可能な加工用工具によって
加工する工作機械において、前記駆動用電動機の回転方
向と逆方向に回転し、回転軸には慣性負荷体が結合され
た制振用電動機を前記支持体に取付けることにより構成
される。 そして、前記制振用電動機は前記駆動用電動機の回転方
向切替タイミングより早く回転方向を切替えるように構
成するのが最適である。 【作用１ 制振用電動機を駆動用電動ｎと反対方向に回転させると
、テーブルの移動方向の切替わり時点では、制振用電動
機の回転軸に取付けた慣性負荷体に生じている慣性がテ
ーブルの慣性を相殺するように作用する。これにより、
テーブルに振動が生じたとしてもその大きさは抑制され
、また残留振動時間も届くなる。従って、慣性負荷体に
生じさせる慣性を適切な大きさのものに選択することに
より、高い加工精度を維持しつつテーブルの移動速度を
高速化して高速の加工を行うことが可能になる。 【実施例１ 以下、本発明の実施例について説明する。 第１図は本発明による工作機械の主要部の一実施例を示
す斜視図であり、テーブル（図示せず）を移動するため
の駆動用サーボモータ５を支持するベツド２には、回転
軸に慣性負荷体１０が結合された制振用サーボモータ１
１が取付けられている。この制振用サーボモータ１１は
駆動用サーボモータ５と常に反対方向に回転駆動される
。 第２図には、ベツド２の上方から見た駆動用サーボモー
タ５、ベルト４、慣性負荷体１０および制振用サーボモ
ータ１１の配置関係を示しており、制振用サーボモータ
１１は駆動用サーボモータ５の回転軸の延長線上、ある
いは該延長線に近接した位置が回転中心となるようにベ
ツド２の一側面に取付けられている。 第３図は駆動用サーボモータ５および制振用サーボモー
タ１１を駆動する駆動回路の構成例を示すブロック図で
あり、ストローク端検出／位相制御回路１２、駆動用サ
ーボモータ系の速度指令制御回路１４ａ、サーボ増幅器
１５ａおよびタコジェネレータ１６ａを有し、ざらに制
振用サーボモータ系の速度指令制御回路１４ｂ１サ一ボ
増幅器１５ｂおよびタコジェネレータ１６ｂを有してい
る。 この駆動回路は次のように動作する。 すなわち、ストローク端検出／位相制御回路１２はドッ
グ６ａがドッグセンサ７ａの直上位置に達したことを非
接触で検出したならば、テーブル１が図上の右端側の設
定位置まで到達したものと認ｆｌし、同様にドッグ６ｂ
がドッグセンサ７ｂに直上位置に達したことを非接触で
検出したならば、テーブル１が図上の左端側の設定位置
まで到達したものと認識する。そして、右側の設定位置
まで到達したことを認識した場合には、速度指令制御回
路１４ａに対して入力している信号の極性を現在の極性
とは反対慢性に切替える。左端側の設定位置まで到達し
たことを認識した場合も同様である。 速度指令制御回路１４ａ、１４ｂは、駆動用サーボモー
タ５および制振用サーボモータ１１に対し、それぞれの
目標回転速度と回転方向に対応した電圧信号を速度指令
としてサーボ増幅器１５ａ。 １５ｂを介して供給するもので、各そ一夕５．１１の回
転軸に取付けたタフジェネレータ１６ａ。 １６ｂから各モータ５．１１の現在の回転速度に対応し
た電圧信号がフィールドバック入力されており、このフ
ィールドバックされた電圧信号と目標回転速度に対応し
た電圧信号との差が零になるようにサーボ増幅器１５ａ
、１５ｂを介して各モータ５．１１に電圧を供給するこ
とにより、各モータ５．１１を目標回転速度で回転させ
る。 本発明では、テーブル１の移動方向の切替わり時におけ
るテーブル１の位置振動を抑制する°ために、駆動用モ
ータ５と制振用モータ１１はそれぞれ逆方向に回転され
る。 第４図は駆動用サーボモータ５に流れる電流！１と回転
速度ｖ１、および制振用サーボモータ１１に流れる電流
Ｉ２と回転速度Ｖ２との関係を示したタイムチャートで
あり、電流１１とＩ２の極性は位相制御回路１２によっ
て常に反対方向になるように制御される。これによって
、モータ５と１１は常に反対方向の回転となり、その速
度■１、Ｖ２の変化は図示のようになる。 ここで、モータ５を正転させる時（例えばテーブル１を
右方向に移動させる時）は、立上げ時はΔＴ１の時間幅
で正極性の電流［１を流し、逆にモータ１１については
ΔＴ２の時間幅で負極性の電流Ｉ２を流すことによって
モータ５とは逆方向に回転させている。 モータ１１をモータ５と反対方向に回転させることによ
り、テーブル１の移動方向の切替わり時点では、割振用
サーボモータ１１の回転軸に取付けた慣性負荷体１０に
生じる慣性がテーブル１の振動を相殺するように作用す
るので、テーブル１の振動は大きく抑制される。そして
、制振用モータ１１は駆動用モータ５に対してΔＴ３時
間だけ早く回転方向を切替える方がテーブル１の振動を
抑制するのに効果が大きい。また、制振用モータ１１の
立上げ時間ΔＴ２は、平面研削盤においてはそのローリ
ングモードの固有振ｉｌＩ数をｆｎｌとすると、 ΔＴ２　＝　１／２　ｆ　ｎｌ　〜１／ｆ　ｎｌ　・・
−・−・（１）に設定するのが効果的である。 さらに、制振用モータ１１の目標回転速度Ｖ２１１１ａ
Ｘは、基本的にはテーブル１の慣性、慣性負荷体１０の
慣性等に応じて設定するが、 Ｖ２１ａｘ＝　Ｋ２−　Ｖ　１ｎ＋ａｘ（Ｋ２＝任意の
係数）　　・・・・・・（２）とし、駆動用モータ５の
目標回転速度Ｖｌｌａｘとの関係で設定し、モータ５の
加速度に比例して大きくなるテーブル１の振動を抑制す
るようにする。 また、駆動用モータ５と制振用モータ１１の立上げタイ
ミングの時間差ΔＴ３は ΔＴ３＝に１　・ΔＴ１　　　　　　・・・・・・（３
）（Ｋ１＝任意の係数） とし、駆動用モータ５の立上げ時間Δ■１に比例して設
定する。 第５図は、ΔＴ３＝０とした時のテーブル１の加速度の
時間的変化と、振動の時間的変化とを示す図であり、第
９図に示した従来の振動に比べると、加速度の大きさは
同じであるにもかかわらず、テーブル１の振動の大きさ
は約１／３以下になっていることが分る。そして、残留
振動時間も大幅に短くなっていることが分る。 そして、前記のΔＴ２．Δ］゛３およびＶ　２ｎ＋ａｘ
をテーブル１の慣性、慣性負荷体１０の慣性等に応じて
最適値に設定した場合には、テーブル１の加速度の時間
的変化と、該テーブル１の振動の時間的変化との関係は
第６図に示すようなものとなり、加速度の大きさは同じ
であってもテーブル１の振動の大きさは約１／１０に減
少する。 このようにテーブル１の振動の大きさが大幅に減少する
ことにより、その分だけ高い加工精度を維持しつつテー
ブル１の移動速度を高速化し、セラミックス等の新素材
を損傷することなく加工することが可能になる。 なお、上記実施例では平面研削盤を例に挙げて説明した
が、往復運動するテーブルを有する各種の工作機械に適
用することができる。 また、制振用モータはベツドに直接取付けているが、介
在部材を介して間接的に取付けてもよい。 【発明の効果】 以上の説明から明らかなように本発明によれば、工作機
械のテーブルを往復動させる駆動用電動機と逆方向に回
転し、かつその回転軸に慣性負荷体が結合された制振用
電動機を設け、テーブルの移動方向の切替わり時点で該
テーブルに生じる振動を慣性負荷体の慣性で相殺するよ
うにしたため、テーブルの振動が大幅に減少し、高い加
工精度を維持しつつテーブルの移動速度を高速化して高
速加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工作機械の要部の一実施例を示す
斜視図、第２図は駆動用電動機、制振用雪ｉｂｍ、　ｎ
ｇｔ性負荷体を上方から見た斜視図、第３図は駆動用電
動機および制振用電ａｍの駆動回路の一例を示すブロッ
ク図、第４図は駆動用電動機および制振用電動機に流れ
る電流と回転速度との関係を示すタイムチャート、第５
図は本発明によって抑制されたテーブルの振動状態の一
例を示す説明図、第６図はテーブルの位置変動の他の例
を示す説明図、第７図は平面研削盤のテーブル駆動系の
従来構造を示す構成図、第８図はテーブルに振動が生じ
た様子を示す説明図、第９図は従来構成におけるテーブ
ルの振動状態を示す説明図である。 １・・・テーブル、２・・・ベツド、３・・・ベルトク
ランプ、４・・・ベルト、５・・・駆動用サーボモータ
、６ａ。 ６ｂ・・・ドッグ、７ａ、７ｂ・・・ドッグセンサ、８
・・・コラム、９・・・砥石、１０・・・慣性負荷体、
１１・・・制振用サーボモータ、１２・・・ストローク
端検出／位相制御回路、１４ａ、１５ａ・・・速度指令
制御回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）テーブルをその支持体に取付けた駆動用電動機に
   より往復動させることによって該テーブル上に置かれた
   材料をテーブル面に対して進退可能な加工用工具によっ
   て加工する工作機械において、 前記駆動用電動機の回転方向と逆方向に回転し、回転軸
   には慣性負荷体が結合された制振用電動機を前記支持体
   に取付けたことを特徴とする工作機械。
2. （２）前記制振用電動機は前記駆動用電動機の回転方向
   切替タイミングより早く回転方向を切替ることを特徴と
   する請求項１記載の工作機械。