JPH08141866A

JPH08141866A - 送り台駆動装置

Info

Publication number: JPH08141866A
Application number: JP30152194A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakazawa; 弘中澤; Osamu Matsuno; 修松野
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【目的】旋盤等の工作機械に応用され、送り台の駆動
用ボールねじの熱変位に関係なく送り台の位置を正確に
検出できて、精度良く位置決め制御できるようにする。
また位置検出用の部品に安価なものが使用できるように
する。【構成】送り台１の移動によってねじ軸４ａが回転す
る位置検出用のボールねじ４を設ける。この位置検出用
ボールねじ４にパルスコーダ等の回転検出手段１１を設
ける。その回転検出値に基づいて送り台１の駆動用サー
ボモータ７を制御する制御手段１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、旋盤、ターニングセ
ンタ、マシニングセンタ等の各種工作機械や、その他の
産業機械一般において、送り台を進退駆動させる送り台
駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】一般に、
工作機械において、刃物台等の送り台はサーボモータに
よりボールねじを介して進退駆動している。ボールねじ
は、重い送り台を精度良く位置決めする必要から、剛性
を持たせる必要があり、予圧を高くしている。すなわ
ち、ボールねじの予圧は、ねじ軸とナット間のアキシャ
ル隙間が負の状態になるように、予めねじ軸とナット間
のボールに弾性変形を与えておく方法であるが、この弾
性変形を生じさせる荷重を高めている。そのため、送り
台を高速で駆動すると、ボールねじの駆動時の発熱量が
多くなり、ボールねじは大きな熱変位を生じる。

【０００３】一方、サーボモータおよびボールねじで位
置決めするにつき、クローズドループで制御する場合、
一般には簡易な位置検出方法として、サーボモータに付
随したパルスコーダ、あるいは駆動用ボールねじに連結
したエンコーダ等で回転を検出する方法が採られる。

【０００４】しかし、前記のようにボールねじに大きな
熱変位が生じると、ボールねじの回転角度に対する送り
台の移動量も、熱変位に対応して長くなり、前記のエン
コーダ等で得られる位置検出値と、実際の送り台の位置
とにずれが生じる。このため、制御手段で温度補正を行
う方法も種々提案されているが、運転状況は常に一定で
はなく、精度良く温度補正を行うことが難しい。このよ
うな熱変位の問題が、加工精度の向上を妨げる大きな要
因となっている。位置検出手段として、送り台の位置を
直接に検出するマグネスケール等のリニアスケールを用
いれば、前記の熱変位の問題は解消されるが、この種の
リニアスケールは高価な部品であるため、工作機械のコ
ストの増大を招く。

【０００５】この発明の目的は、送り台の移動機構の熱
変位に関係なく送り台の位置を正確に検出できて、精度
良く位置決め制御でき、また位置検出用の手段が安価で
済む送り台駆動装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の送り台駆動装
置は、送り台の移動によってねじ軸が回転する位置検出
用のボールねじを設け、この位置検出用ボールねじに回
転の検出手段を設け、その回転検出値に基づいて送り台
の移動機構を制御する制御手段を設けたものである。位
置検出用ボールねじのナットは送り台に取付けられる。
前記移動機構は、駆動源に連結された駆動用ボールねじ
を含むものであっても良い。また、位置決め用ボールね
じの径は、駆動用ボールねじの径よりも小径とすること
が望ましい。

【０００７】

【作用】送り台の移動機構、例えば駆動用送りねじに熱
変位が生じていても、その熱変位とは関係なく、送り台
の実際の移動量に対応して位置検出用ボールねじが回転
する。位置検出用ボールねじは、剛性を持たせる必要が
なくて予圧を低くでき、そのため高速回転しても発熱し
難く、熱変位が小さい。このため、位置検出用ボールね
じの回転を検出することで、実際の送り台の移動量を精
度良く検出でき、したがって移動機構の温度上昇にかわ
らず、高い位置決め精度を保つことができる。位置検出
用ボールねじを駆動用ボールねじに比べて小径とした場
合は、位置検出用ボールねじのリードも小さくなり、位
置検出用ボールねじの回転角度に対する送り台の移動量
が小い。そのため、検出可能な最小移動量が小さくな
り、検出精度を高くすることができる。

【０００８】

【実施例】この発明の一実施例を図１に基づいて説明す
る。送り台１はナット取付部材２を有し、ナット取付部
材２に、駆動用ボールねじ３のボールナット３ｂと、位
置検出用ボールねじ４のボールナット４ｂとが取付けら
れている。駆動用ボールねじ３のねじ軸３ａは、両端が
軸受台５，６の軸受５ａ，６ａに回転自在に支持され、
一端がサーボモータ７の出力軸７ａに軸継手８で結合さ
れている。サーボモータ７側の軸受台５はサーボモータ
７に取付けられている。なお、送り台１は、駆動用ボー
ルねじ３と平行なガイド手段（図示せず）により進退自
在に支持されている。駆動用ボールねじ３とサーボモー
タ７とで、送り台１の移動機構１４が構成される。

【０００９】位置検出用ボールねじ４のねじ軸４ａは、
駆動用ボールねじ３と平行に設けられて、両端が軸受台
９，１０の軸受９ａ，１０ａに回転自在に支持されてお
り、一端が回転検出用の検出手段１１の入力軸に軸継手
１２で連結されている。位置検出用ボールねじ４は、検
出精度の向上のために、送り台１の近くに配置すること
が望ましい。また、位置検出用ボールねじ４は、この実
施例では駆動用ボールねじ３と横に並べて配置している
が、位置検出用ボールねじ４を上側として駆動用ボール
ねじ３と位置検出用ボールねじ４とを上下に並べて配置
しても良い。検出手段１１は、アブソリュート式または
インクリメンタル式のロータリエンコーダ、あるいはパ
ルスコーダ等からなる。位置検出用ボールねじ４のねじ
軸４ａは、駆動用ボールねじ３のねじ軸３ａよりも小径
のものとしてあり、それだけリードも小さいものとなっ
ている。なお、両ねじ軸３ａ，４ａの径は同径としても
良い。駆動用ボールねじ３はボールナット３ｂにおける
予圧を高く設定し、位置検出用ボールねじ４は予圧を低
く設定してある。

【００１０】制御手段１３は、サーボモータ７を制御す
るサーボコントローラ等からなり、ＮＣ装置等から出力
される位置指令Ｓに従い、検出手段１１の検出値でクロ
ーズドループの位置制御を行うものとしてある。制御手
段１３は、検出手段１１の検出信号で速度制御もクロー
ズドループで制御するものとしても良い。

【００１１】この構成によると、サーボモータ７で駆動
用送りねじ３を回転させることにより、送り台１が進退
駆動される。送り台１の進退に伴い、送り台１にナット
４ｂが取付けられた位置検出用ボールねじ４のねじ軸４
ａが回転し、その回転角度が検出手段１１で検出され
る。検出手段１１の回転角度の検出値は制御手段１３に
入力され、制御手段１３は角度検出値と位置指令Ｓとを
比較してサーボモータ７に回転指令を与える。このよう
にクローズドループで位置制御が行われる。この場合
に、駆動用送りねじ３は、その高い予圧のために高速送
りを行うと大きな発熱を伴い、温度上昇により大きな熱
変位が生じることがある。しかし、位置検出用ボールね
じ４のねじ軸４ａは、駆動用ボールねじ３の熱変位とは
関係なく、送り台１の実際の移動量に対応する角度だけ
回転する。位置検出用ボールねじ４は、予圧が低いため
に高速回転しても発熱し難く、熱変位が小さい。このた
め、位置検出用ボールねじ４の回転を検出することで、
実際の送り台１の移動量を精度良く検出でき、駆動用ボ
ールねじ３の温度上昇にかわらず、高い位置決め精度を
保つことができる。位置検出用ボールねじ４を駆動用ボ
ールねじ３に比べて小径とした場合は、そのリードも小
さくなるため、回転角度に対する送り台１の移動量が小
い。そのため、検出可能な最小移動量が小さくなり、検
出精度を高くすることができる。

【００１２】図２は、この実施例の送り台駆動装置を応
用した工作機械であるタレット旋盤の平面図である。ベ
ッド２０上に設置した主軸台２１に、主軸チャック２２
ａを有する主軸２２が支持され、主軸台２１の側方に、
送り台であるタレットキャリッジ２３がレール２４上を
主軸台２１に対する遠近方向（Ｘ軸方向）に進退自在に
設置されている。タレットキャリッジ２３にはタレット
軸２５を介してタレット２６が割出回転および前後（Ｚ
軸方向）送り可能に設置されている。タレット２６は正
面形状が多角形のドラム状のものであり、各周面部分に
バイト等の各種の工具２７が装着されている。

【００１３】タレットキャリッジ２３の駆動に、図１の
送り台駆動装置が用いられている。すなわち、送り台で
あるタレットキャリッジ２３に、駆動用ボールねじ３お
よび位置検出用ボールねじ４のナット３ｂ，４ｂ（図
１）がナット取付部材２を介して取付けられ、各ボール
ねじ３，４のねじ軸３ａ，４ａはベッド２０に軸受台
５，６，９，１０で支持されている。駆動用ボールねじ
３はサーホモータ７に連結され、位置検出用ボールねじ
４は検出手段１１に連結されている。検出手段１１とサ
ーボモータ７とは図１の制御手段１３で電気的に接続さ
れている。

【００１４】この構成の場合、タレットキャリッジ２３
の高速送りを行っても、駆動用ボールねじ３の熱変位に
かかわらず、タレットキャリッジ２３を精度良く位置制
御することができ、ワークＷを切り込み深さにつき高精
度に加工することができる。

【００１５】なお、前記実施例では移動機構１４として
ボールねじ３を用いたが、ラック・ピニオン機構や、あ
るいはチェーン等の巻き掛け伝達機構等を移動機構とし
て用いても良い。

【００１６】

【発明の効果】この発明の送り台駆動装置は、送り台の
移動によってねじ軸が回転する位置検出用のボールねじ
を設け、この位置検出用ボールねじに回転の検出手段を
設け、その回転検出値に基づいて送り台の移動機構を制
御する制御手段を設けたものであるため、送り台の移動
機構の熱変位に関係なく送り台の位置を正確に検出でき
て、精度良く位置決め制御できる。しかも、位置検出手
段として回転検出手段が使用でき、低コストで済む。送
り台の移動機構として送りねじを使用した場合は、簡単
な構造で高精度の送りが行える。この場合に、駆動用送
りねじの予圧を高めて剛性を持たせても、前記のように
移動機構の熱変位に関係なく高精度の位置検出が行え
る。位置検出用ボールねじを駆動用ボールねじに比べて
小径とした場合は、検出可能な最低目盛りが小さくな
り、高精度な位置検出、移動制御が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる送り台駆動装置の
破断平面図と制御系のブロック図とを示す説明図であ
る。

【図２】同送り台駆動装置を応用したタレット旋盤の平
面図である。

【符号の説明】

１…送り台、２…ナット取付部材、３…駆動用ボールね
じ、３ａ…ねじ軸、３ｂ…ボールナット、４…位置検出
用ボールねじ、４ａ…ねじ軸、４ｂ…ボールナット、７
…サーボモータ、１１…検出手段、１３…制御手段、１
４…移動機構、２０…ベッド、２１…主軸台、２３…タ
レットキャリッジ（送り台）、２６…タレット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送り台を移動させる移動機構と、前記送
り台にナットが取付けられて前記送り台の移動によりね
じ軸が回転する位置検出用ボールねじと、この位置検出
用ボールねじの回転を検出する検出手段と、この検出手
段の検出値に基づいて前記移動機構を制御する制御手段
とを備えた送り台駆動装置。
【請求項２】前記移動機構は、駆動源に連結された駆
動用ボールねじを含むものとした請求項１記載の送り台
駆動装置。
【請求項３】前記位置決め用ボールねじの径は、前記
駆動用ボールねじの径よりも小径である請求項２記載の
送り台駆動装置。