JPH10180593A - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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JPH10180593A
JPH10180593A JP35581496A JP35581496A JPH10180593A JP H10180593 A JPH10180593 A JP H10180593A JP 35581496 A JP35581496 A JP 35581496A JP 35581496 A JP35581496 A JP 35581496A JP H10180593 A JPH10180593 A JP H10180593A
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耕一郎 北村
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彰浩 北村
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Kosaku Kitamura
耕筰 北村
Shigeru Yamada
滋 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2つの駆動系の角度誤差や移動体の姿勢を容
易に補正可能にする。 【解決手段】 コラムのような固定部11に配置した移
動体13を第1軸及び第2軸方向に駆動する構成の工作
機械において、固定部に2個の第1軸駆動手段α1,α
2を互いに平行に配置し、第1軸駆動手段α1,α2に
よって第1軸方向に駆動される移動ベース14を固定部
11に設け、移動ベース14に第2軸駆動手段β1,β
2を配置し、移動体13を第2軸駆動手段β1,β2に
より第2軸方向に駆動する構成にし、各駆動手段α1,
α2,β1,β2を制御するための制御装置40を設
け、制御装置40によって駆動手段α1,α2,β1,
β2のゼロ設定を補正して第1・2軸の角度誤差や移動
体13の姿勢を補正できる構成にしたことを特徴とする
工作機械。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、コラムのような
固定部に配置した移動体を第1軸及び第2軸方向に駆動
する構成の工作機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、スピンドルヘッドをX軸とY軸
に沿って移動する構成の汎用型の工作機械では、1個の
X軸移動機構と1個のY軸移動機構によって、スピンド
ルヘッドをX軸とY軸方向に移動していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の工作機械では、
X・Y軸の直角度やスピンドルヘッドの姿勢に誤差が生
じた場合に、補正を行うことは容易でなかった。
【0004】また、往復移動に関してヒステリシスのよ
うな現象が生じた場合にも、これを補正することは容易
でなかった。
【0005】本願発明の目的は、このような従来技術の
問題点を解消し、2つの駆動系の角度誤差や移動体の姿
勢を容易に補正することができる工作機械を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願発明は、コラムのよ
うな固定部(11)に配置した移動体(13)を第1軸
及び第2軸方向に駆動する構成の工作機械において、固
定部に2個の第1軸駆動手段(α1,α2)を互いに平
行に配置し、第1軸駆動手段(α1,α2)によって第
1軸方向に駆動される移動ベース(14)を固定部(1
1)に設け、移動ベース(14)に第2軸駆動手段(β
1,β2)を配置し、移動体(13)を第2軸駆動手段
(β1,β2)により第2軸方向に駆動する構成にし、
各駆動手段(α1,α2,β1,β2)を制御するため
の制御装置(40)を設け、制御装置(40)によって
駆動手段(α1,α2,β1,β2)のゼロ設定を補正
して第1・2軸の角度誤差や移動体(13)の姿勢を補
正できる構成にしたことを特徴とする工作機械を要旨と
している。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の工作機械は、コラムのよ
うな固定部に配置した移動体を第1軸及び第2軸方向に
駆動する構成の工作機械において、固定部に2個の第1
軸駆動手段を互いに平行に配置し、第1軸駆動手段によ
って第1軸方向に駆動される移動ベースを固定部に設
け、移動ベースに第2軸駆動手段を配置し、移動体を第
2軸駆動手段により第2軸方向に駆動する構成にし、各
駆動手段を制御するための制御装置を設け、制御装置に
よって駆動手段のゼロ設定を補正して第1・2軸間の角
度誤差や移動体の姿勢を補正できる構成にしたことを特
徴とする。
【0008】第1軸方向と第2軸方向を実質的に直角に
した場合には、2個の第1軸駆動手段を操作することに
よって、第1・2軸の直角度を容易に補正できる。
【0009】第2軸駆動手段は、互いに平行に配置され
た2個の第2軸駆動手段で構成することができる。
【0010】移動体を、第3軸方向に移動可能なスピン
ドルを備えたスピンドルヘッドとして構成することがで
きる。
【0011】また、ベースのような固定部に、第1・2
軸に直角な第3軸に沿って移動するテーブルを設けるこ
とが可能である。
【0012】コラムのような固定部に1個又は複数の自
動工具交換装置を配置することができる。その場合、ス
ピンドルの移動を利用して、工具を交換することが可能
である。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【0014】図1は、本発明による工作機械の主要部を
示す斜視図である。
【0015】工作機械10は箱形のマシニングセンタと
して構成されている。ただし、図1では、ベース及びワ
ーク設定用のテーブルは省略されている。図示しないテ
ーブルは固定式や回転式を採用できる。
【0016】工作機械10は、コラム11を備えてい
る。コラム11とベースは一体構造になっており、両者
は固定部を構成している。
【0017】コラム11の前側には大きな凹所が形成し
てあり、それを跨ぐように第1及び第2のX軸移動手段
α1,α2が横方向(水平方向)に配置されている。両
X軸移動手段α1,α2は互いに平行である。
【0018】X軸移動手段α1,α2は、サーボモータ
21,22と、サーボモータの出力軸に連結するボール
ネジ25,26と、ボールネジに噛み合うボールナット
23,24から構成されている。
【0019】サーボモータ21,22は、コラム11に
固定関係に配置されている。
【0020】ボールネジ25,26は水平方向に配置さ
れ、軸回りに回転可能に支持されている。
【0021】ナット23,24は、X方向に往復移動す
る移動ベース14に一体的に組み込まれている。
【0022】移動ベース14は全体的に平板状であり、
背面側の上部と下部に横方向の平行な2本の案内用溝を
有している。これらの案内用溝は、コラムの前側の面に
配置された案内用レール15,16に係合している。
【0023】サーボモータ21,22を同時に駆動する
と、ボールネジ25,26とナット23,24の作用に
より、移動ベース14がX軸方向に往復移動する。
【0024】移動ベース14の前側の面には、第1,第
2のY軸移動手段β1,β2が縦方向に配置されてい
る。両Y軸移動手段β1,β2は互いに平行である。
【0025】Y軸移動手段β1,β2は、X軸移動手段
α1,α2と同様の構成を有しており、サーボモータ2
7,28と、ボールネジ31,32と、ボールナット2
9,30で構成されている。
【0026】サーボモータ27,28は、移動ベース上
部の横方向に出張った取付部20に固定されている。
【0027】ナット29,30は、Y軸方向に移動する
移動体13に一体的に組み込まれている。
【0028】移動体13の背面側には、2本の案内用溝
が縦方向に形成されている。これらの案内用溝は、移動
ベース14の前側の面に配置された縦方向の案内用レー
ル17,18と係合している。
【0029】移動ベース14の案内用レール17,18
とコラム11の案内用レール15,16は、前方から見
て直交するように配置されている。
【0030】移動体13には、スピンドルヘッド12が
組み込まれている。
【0031】スピンドルヘッド12は、移動体13と相
対的にZ軸方向に移動可能である。その移動機構(図示
せず)は周知の送り機構、例えばラック・ピニオン機構
や送りネジ・ナット機構のようなもので構成できる。
【0032】スピンドルヘッド12には、モータ組み込
み型のスピンドル19が配置されている。スピンドル1
9は、Z軸方向に向いている。
【0033】サーボモータ27,28を同時に駆動する
ことによって、移動ベース14の上で移動体13をY軸
方向に往復移動することができる。
【0034】サーボモータ21,22,27,28、ス
ピンドルのZ軸移動機構、及びスピンドル用モータ等
は、制御装置40によって制御される。
【0035】以下、図6を参照して、X・Y軸の直角度
の補正方法の一例を説明する。図6では、2個のX軸移
動手段をX1 とX2 で示している。
【0036】1)X・Y軸の直角度を、JISに基づく
方法で測定する。
【0037】2)前記直角度の誤差を、X1 ,X2 補正
値データに換算する。
【0038】3)前記換算値に基づいて、サーボモータ
21,22の同期のゼロ設定を補正する。
【0039】ゼロ設定の補正は、移動指令部52,53
及びエンコーダ54,55を利用したフィードバック方
式で行うことができる。
【0040】なお、移動指令部52、53は制御装置4
0に設け、エンコーダ54、55はサーボモータ27、
28又はボールネジ25、26に関連づけて設けること
ができる。
【0041】このような直角度の補正によって1mにつ
き1〜3μm程度の精度を得ることができる。
【0042】以下、図2〜図5及び図7を参照して、本
発明の他の実施例を簡単に説明する。図2〜図5及び図
7では、図1の実施例と同様の部材には同じ符号を付し
ている。以下では、図1の実施例との相違点のみを簡単
に説明する。
【0043】図2の工作機械100は、コラム11の上
部の左右に円板型の自動工具交換装置108,109を
備えている。
【0044】自動工具交換装置108,109は、円板
の外周に形成した設定凹所に工具を着脱自在に保持でき
る構成になっている。自動工具交換装置108,109
は回転機構を有し、制御装置40の支持によって回転す
る。工具の交換は、スピンドルのX・Y・Z軸方向の移
動を利用して行う。自動工具交換装置は、片側に1つ設
けるだけでも良い。
【0045】図3の立型工作機械200では、移動体1
3がX・Z軸方向に移動し、スピンドルヘッド112が
Y軸方向に移動する構成になっている。スピンドルヘッ
ド112は、縦方向(Z軸方向)に向いたスピンドル1
19を備えている。スピンドル119は、スピンドル用
のモータ201によって駆動される。
【0046】図3の工作機械200では、2個のZ軸駆
動機構γ1、γ2を調整することにより、スピンドル1
19のX軸回りの振れ回りも補正することができる。
【0047】図4の工作機械300では、スピンドルヘ
ッド212は移動体13と一体構造になっており、スピ
ンドル219はZ方向に移動しない。
【0048】その代わりに、ベース95上に配置された
テーブル99がZ軸方向に移動する構成になっている。
テーブル99は、その土台98が2本の平行な案内レー
ル97,98でガイドされ、図示しないZ軸駆動機構に
よって往復移動される。Z軸駆動機構は、X・Y軸駆動
機構と同様に構成できる。
【0049】テーブルは、さらに回転機構を備えていて
も良い。回転機構を2個設ければ、5軸制御の工作機械
を構成できる。
【0050】図5の立型工作機械400は、移動体13
に固定された縦方向のスピンドル319と、Y軸方向に
移動可能なテーブル199を備えている。
【0051】図5の工作機械400においても、図3の
工作機械200と同様に、スピンドル319のX軸回り
の振れ回りを補正することができる。
【0052】図7の工作機械500は、図2とは異なる
タイプの自動工具交換装置501を備えている。
【0053】この自動工具交換装置501は、ツールマ
ガジン502と工具交換アーム503から構成されてい
る。
【0054】ツールマガジン502に収容されるツール
Tの向きは、スピンドル19の方向と直角になってい
る。このため、交換アーム503は、ツールTの向きを
90°旋回させつつ、スピンドル19とツールマガジン
502の間でツールTを交換する構成になっている。
【0055】
【発明の効果】本発明の工作機械によれば、2つの駆動
系の角度誤差や移動体の姿勢を容易に補正することがで
きるなお、本発明は前述の実施例に限定されない。例え
ば、実施例では移動体はスピンドルヘッドであったが、
移動体がワーク設定テーブルの場合にも、同様に2軸間
の直角度を補正できることは明らかである。
【0056】また、本発明は、実施例以外のM/C、横
中ぐり機、立フライス機やその他の工作機械にも適用可
能である。
【0057】さらに、移動体が往復移動する際のヒステ
リシスを、直角度の補正と同様のやり方で低減すること
も可能である。たとえば、駆動手段のゼロ設定を往復移
動時に適宜調整することにより、ボールネジの前進時と
後進時の差や、送りネジとナットの熱膨張の差等に起因
するバックラッシュ等によって生じるヒステリシスのよ
うな送り誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による工作機械を示す斜視図。
【図2】本発明による他の工作機械を示す斜視図。
【図3】本発明による他の工作機械を示す斜視図。
【図4】本発明による他の工作機械を示す斜視図。
【図5】本発明による他の工作機械を示す斜視図。
【図6】本発明におけるX・Y直角度の補正手順を示す
ブロック図。
【図7】本発明による他の工作機械を示す斜視図。
【符号の説明】
11 コラム 13 移動体 14 移動ベース 19 スピンドル 40 制御装置 99,195 テーブル 108,109 自動工具交換装置 α1,α2 第1(X)軸駆動手段 β1,β2 第2(Y)軸駆動手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 耕筰 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタム ラ機械株式会社内 (72)発明者 山田 滋 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタム ラ機械株式会社内 (72)発明者 斉藤 隆志 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタム ラ機械株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コラムのような固定部(11)に配置し
    た移動体(13)を第1軸及び第2軸方向に駆動する構
    成の工作機械において、固定部に2個の第1軸駆動手段
    (α1,α2)を互いに平行に配置し、第1軸駆動手段
    (α1,α2)によって第1軸方向に駆動される移動ベ
    ース(14)を固定部(11)に設け、移動ベース(1
    4)に第2軸駆動手段(β1,β2)を配置し、移動体
    (13)を第2軸駆動手段(β1,β2)により第2軸
    方向に駆動する構成にし、各駆動手段(α1,α2,β
    1,β2)を制御するための制御装置(40)を設け、
    制御装置(40)によって駆動手段(α1,α2,β
    1,β2)のゼロ設定を補正して第1・2軸の角度誤差
    や移動体(13)の姿勢を補正できる構成にしたことを
    特徴とする工作機械。
  2. 【請求項2】 第1軸方向と第2軸方向が実質的に直角
    であって、2個の第1軸駆動手段(α1,α2)を操作
    することによって第1・2軸の直角度を補正できる構成
    にしたことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
  3. 【請求項3】 第2軸駆動手段が、互いに平行に配置さ
    れた2個の第2軸駆動手段(β1,β2)から構成され
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載の工作機械。
  4. 【請求項4】 移動体(13)が、第3軸方向に移動可
    能なスピンドル(19)を備えたスピンドルヘッド(1
    2)として構成されていることを特徴とする請求項1〜
    3のいずれか1項に記載の工作機械。
  5. 【請求項5】 固定部(95,195)が第3軸に沿っ
    て移動するテーブル(99,199)を備えていること
    を特徴とする請求項に1〜3のいずれか1項に記載の工
    作機械。
  6. 【請求項6】 固定部(11)が自動工具交換装置(1
    08,109)を備えていることを特徴とする請求項1
    〜5のいずれか1項に記載の工作機械。
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