JPH0622773B2 - 摺動案内面隙間自動調整方法及び装置 - Google Patents

摺動案内面隙間自動調整方法及び装置

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JPH0622773B2
JPH0622773B2 JP62179420A JP17942087A JPH0622773B2 JP H0622773 B2 JPH0622773 B2 JP H0622773B2 JP 62179420 A JP62179420 A JP 62179420A JP 17942087 A JP17942087 A JP 17942087A JP H0622773 B2 JPH0622773 B2 JP H0622773B2
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piezoelectric
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displacement element
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秀男 柚原
敏雄 各務
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は工作機械の摺動案内面の改良された隙間調整
方法及び装置に関する。
従来技術 工作機械のベッドとテーブル等の案内面の隙間調整はジ
ブによって行われるものが多くジブの隙間調整機構はジ
ブの背面をボルトで押圧するか楔形ジブを軸方向に移動
させることによって隙間を調節する等の方法が採用され
ていた。
発明が解決しようとする問題点 摺動案内面の隙間は運転条件即ち送り速度及び重切削,
仕上切削或いは断続切削等の切削状態によってそれぞれ
の最適隙間があり、例えば移動しないときの摺動面の最
適隙間は剛性を考慮すればゼロである。このように運転
条件によってそれぞれ異なる最適隙間に対し、従来のジ
ブによる方法では細かい調整ができず更に摺動面の摩耗
によって摺動面隙間が変化し、調整時の隙間を保つこと
すら難しいという問題を有していた。
問題点を解決するための手段 機械の案内台上に移動可能に設けられた荷重を受ける摺
動子の摺動面と案内面の間に介装したジブの背面に当接
する圧電変位素子とこの素子と一対となる圧電圧力素子
とを組み込んだ隙間調整機構において、機械電源が入れ
られる毎に圧電変位素子に電圧を印加して変位させ、圧
電圧力素子の出力電圧が急増し始める時を摺動面の隙間
を零と判定し、この時の圧電変位素子の印加電圧を基準
とし、この基準の印加電圧にもとづき演算により所定の
隙間が得られる印加電圧が算出され、圧電変位素子にこ
の電圧が印加されて所定隙間となした後運転を開始し、
モータの電流値の変化状態を記憶装置に予め記憶された
運転条件の判定データと照合して運転条件を判定し、こ
の判定条件の記憶されている最適隙間又はクランプ状態
となる印加電圧と圧電圧力素子の出力電圧とを比較演算
した制御出力電圧により圧電変位素子を変位させ、前記
所定隙間を適宜変更するものである。
更に機械の案内台上に移動可能に設けられた摺動台にお
いて、摺動面と案内面との間に介装されたジブと、摺動
台の前記ジブの背面に当接する面に設けられ印加電圧に
比例して変位する複数個の圧電変位素子と、該圧電変位
素子と一対に設けられ機械的歪で電圧を出力する圧電圧
力素子と、該圧電圧力素子の出力電圧から摺動面隙間に
換算する圧電圧力素子測定装置と、運転条件の分別デー
タ及び該運転条件に対応する最適隙間のための前記圧電
変位素子の印加電圧を記憶する記憶装置と、該記憶装置
のデータにより前記運転条件ごとの最適隙間を判定し前
記圧電圧力測定装置の検知隙間とを比較演算して最適隙
間となる制御信号を出力する総合制御装置と、該総合制
御装置の前記制御信号に比例した印加電圧を圧電変位素
子に供給する圧電変位素子制御装置を含んでなり、機械
始動前に圧電圧力素子より検知した隙間零のときの圧電
素子の印加電圧値を基準として運転時の圧電変位素子の
変位を制御するものである。
実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづき説明する。第1図
〜第3図のようにNC旋盤のベッド1上の左側に固着さ
れた主軸台2に主軸3が回転のみ可能に軸承され主軸3
の先端に工作物Wを把持するチャック4が嵌着され、主
軸3は主モータ5によってベルト6を介して回転され
る。ベッド1の右寄りの位置に設けられたZ軸方向の摺
動案内面1a上にサドル11がZ軸モータ12により回
転されるボールねじ13により移動位置決め可能に載置
され、サドル11上に設けられたX軸方向の案内面11
a〜11f上にX軸モータ14により回転されるボール
ねじ15により移動位置決め可能にテーブル16が載置
され、テーブル16上にバイトTが装着されるタレット
刃物台17が固着されている。
テーブル16のサドルの案内面11b,11d,11f
に対応する面にジブ20,21,22が隙間調整可能に
設けられテーブル16のジブ取付面16a〜16cに複
数の圧電素子が埋設されている。圧電素子は圧電変位素
子23と圧電圧力素子24とが組合されたものが使用さ
れ、圧電変位素子23は印加電圧に比例した機械的ひず
みを発生する市販のものを使用することができ、このも
のは0.1μm以下の分解能で最適30〜40μm程度の変位
量が印加電圧に応じて50〜100μsecという高い応答性で
得ることができ、発生する力が大きくてヒステリシスが
小さく、入力電圧に対して安定性が大きく経時変化も小
さく更に機械的強度が大きく共振周波数も高いという優
れた性質を利用してジブ20,21,22を移動させて
隙間を調整するものである。また圧電圧力素子24は機
械的歪を与えると歪量に比例した電圧を発生する市販の
ものを使用することができ、第4図のグラフのように使
用状態では圧電変位素子23の変位量の増大でジブと案
内面との隙間hが小さくなるに従って案内面,ジブ面の
微小凹凸部が当接して圧電圧力素子24から電圧が出力
され出力電圧は次第に高くなり隙間がゼロになると急激
に出力電圧が高くなる現象を利用してこの出力信号によ
って圧電変位素子23の印加電圧を制御するものであ
る。
印加電圧の制御回路は圧電圧力素子24の出力電圧によ
りジブと案内面の隙間量を演算により算出し後述の総合
制御装置26に出力する圧電圧力素子測定装置27と、
運転条件即ち停止,無負荷高速送り,重切削送り,仕上
送り,断続切削送り等の運転条件を主モータ5,Z軸モ
ータ12,X軸モータ14の電流によって分別する判定
データを記憶しているとともに判定した運転条件に見合
った最適隙間を発生する圧電変位素子の印加電圧をも記
憶しこれらを総合制御装置26に出力する記憶装置28
と,この記憶装置28の信号により運転条件を判定し、
運転条件に対応する最適隙間を圧電圧力素子測定装置2
7の測定隙間とを比較演算して制御出力信号を発する総
合制御装置26と、この制御出力信号により圧電変位素
子23Aに電圧を供給する圧電変位素子制御装置29に
よって構成されている。そして総合制御装置26はZ軸
モータ12及びX軸モータ14及び主軸を回転する主モ
ータ5を駆動するドライブユニットを有しこれらのモー
タの回転制御を行うとともにそれぞれのモータの電流値
が読み取られるようになっている。
なおサドル11のZ軸方向の摺動面にも同様に圧電素子
が設けられている。また本発明の摺動案内面の隙間自動
調整装置はNC旋盤に限らずあらゆる機械の摺動案内面
に使用し得るものである。
作用 休止していたNC旋盤の機械電源がオンされると圧電変
位素子制御装置29からそれぞれの圧電変位素子23に
電圧が印加され圧電変位素子23がジブ側に伸長するよ
うに変位してジブ20,21,22を押圧し摺動面隙間
hを次第に小さくする。隙間が零でなくとも微小隙間と
なると摺動面,ジブ面の僅かな凹凸によって圧電圧力素
子には機械的な歪が加わるので圧電圧力素子24から電
圧が出力される。隙間の状態は圧電圧力素子24の出力
電圧によって圧電圧力素子測定装置27を介して総合制
御装置26にフイードバックされ、圧電変位素子23が
印加電圧により更に変位し、隙間が零になると圧電圧力
素子24に加えられる圧力が急に増大して出力信号が急
激に変化する。この変化し始める時点を隙間零の点と判
定し、隙間零のときの圧電変位素子23に印加される電
圧値が基準とされ、演算により所定の隙間ができる印加
電圧が算出されて圧電変位素子23に加えられる。以上
は始動前の機械電流がオンされるたびに行われる基本動
作で、所定の隙間を運転条件に合った最適隙間にするた
めの動作を第5図のフローチャートによって説明する。
テーブル16の移動がスタートし切削加工が開始される
と各モータの電流値がNC内で測定され例えば主モータ
5とX軸モータ14の電流値が断続的に変化しておれば
記憶装置28の判定データと照合して運転条件を断続切
削と判定して記憶装置28に記憶されているこのときの
最適隙間の印加電圧を総合制御装置26に出力し、総合
制御装置26内で圧電圧力素子測定装置27の出力電圧
と比較演算して制御出力信号を圧電変位素子制御装置2
9に送り圧電変位素子制御装置29から圧電変位素子2
3に印加電圧を出力し圧電変位素子23の変位量を制御
して最適隙間を得ることができる。
次に再び各モータの電流測定の結果X軸モータ14の電
流値が微小になり、Z軸モータ12の電流値のみが測定
されたときには運転条件判別でX軸摺動面は停止状態と
判定して記憶装置28に記憶されているクランプ信号が
出力され総合制御装置26の出力信号により圧電変位素
子制御装置29からジブを押圧してクランプ状態になる
ような印加電圧が圧電変位素子23に出力されてテーブ
ル16がクランプされる。
効果 以上詳述したように本発明は案内台と摺動台の摺動面に
介装されたジブの背面に印加電圧に比例して変位する複
数の圧電素子と機械的歪を与えると歪量に比例する電圧
を発生する圧電圧力素子を組み合わせて設け、圧電圧力
素子の出力電圧から圧電圧力素子測定装置により隙間量
を測定し、総合制御装置内で記憶装置内の運転条件判定
データにより運転条件を判定するとともにこれに対応す
る記憶装置内の最適隙間と測定隙間とを比較演算して制
御出力信号を圧電変位素子制御装置に送り圧電変位素子
に印加する電圧をコントロールするようになしたので、
温度変化,案内面摩耗等に対して一定期間毎に行ってい
たジブ調整作業がなくなり、それぞれの運転条件に対応
した最適隙間が得られる効果を有するとともに隙間を零
にしてクランプすることも可能となり別個にクランプ装
置を設ける必要がなくなる効果を併せて有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の説明図、第2図は第1図のA−A視切
断図、第3図はNC旋盤の説明図、第4図は圧電圧力素
子の変位に対する出力電圧を表すグラフ図、第5図は動
作手順のフローチャート図である。 1……ベッド、2……主軸台 11……サドル、16……テーブル 20,21,22……ジブ 23……圧電変位素子、24……圧電圧力素子 26……総合制御装置 27……圧電圧力素子測定装置 28……記憶装置 29……圧電変位素子制御装置 W……工作物、T……バイト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機械の案内台上に移動可能に設けられた荷
    重を受ける摺動子の摺動面と案内面の間に介装したジブ
    の背面に当接する圧電変位素子とこの素子と一対となる
    圧電圧力素子とを組み込んだ隙間調整機構において、機
    械電源が入れられる毎に圧電変位素子に電圧を印加して
    変位させ、圧電圧力素子の出力電圧が急増し始める時を
    摺動面の隙間を零と判定し、この時の圧電変位素子の印
    加電圧を基準とし、この基準の印加電圧にもとづき演算
    により所定の隙間が得られる印加電圧が算出され、圧電
    変位素子にこの電圧が印加されて所定隙間となした後運
    転を開始し、モータの電流値の変化状態を記憶装置に予
    め記憶された運転条件の判定データと照合して運転条件
    を判定し、この判定条件の記憶されている最適隙間又は
    クランプ状態となる印加電圧と圧電圧力素子の出力電圧
    とを比較演算した制御出力電圧により圧電変位素子を変
    位させ、前記所定隙間を適宜変更することを特徴とする
    摺動案内面隙間自動調整方法。
  2. 【請求項2】機械の案内台上に移動可能に設けられた摺
    動台において、摺動面と案内面との間に介装されたジブ
    と、摺動台の前記ジブの背面に当接する面に設けられ印
    加電圧に比例して変位する複数個の圧電変位素子と、該
    圧電変位素子と一対に設けられ機械的歪で電圧を出力す
    る圧電圧力素子と、該圧電圧力素子の出力電圧から摺動
    面隙間に換算する圧電圧力素子測定装置と、運転条件の
    分別データ及び該運転条件に対応する最適隙間のための
    前記圧電変位素子の印加電圧を記憶する記憶装置と、該
    記憶装置のデータにより前記運転条件ごとの最適隙間を
    判定し前記圧電圧力測定装置の検知隙間とを比較演算し
    て最適隙間となる制御信号を出力する総合制御装置と、
    該総合制御装置の前記制御信号に比例した印加電圧を圧
    電変位素子に供給する圧電変位素子制御装置を含んでな
    り、機械始動前に圧電圧力素子より検知した隙間零のと
    きの圧電素子の印加電圧値を基準として運転時の圧電変
    位素子の変位を制御することを特徴とする摺動案内面隙
    間自動調整装置。
JP62179420A 1987-07-17 1987-07-17 摺動案内面隙間自動調整方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0622773B2 (ja)

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