JPH10309642A - Portal machine tool - Google Patents

Portal machine tool

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JPH10309642A
JPH10309642A JP30383196A JP30383196A JPH10309642A JP H10309642 A JPH10309642 A JP H10309642A JP 30383196 A JP30383196 A JP 30383196A JP 30383196 A JP30383196 A JP 30383196A JP H10309642 A JPH10309642 A JP H10309642A
Authority
JP
Japan
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shaft
rail
screw shaft
screw
machine tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP30383196A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Narushima
弘 鳴島
Original Assignee
Washi Kosan Kk
ワシ興産株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by Washi Kosan Kk, ワシ興産株式会社 filed Critical Washi Kosan Kk
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスレールの昇降を行う門形工作機械にお
いて、クロスレール上での主軸頭の移動に伴うクロスレ
ールの傾斜の発生に起因する精度の低下と、操作時間の
無駄を省くこと。 【解決手段】クロスレール昇降用ねじ軸の反負荷側の軸
端面の位置を検出して、主軸頭がクロスレールの中央位
置にあるときの変位量との値を比較して補正値を出し、
これに対応する変位量をねじの回転で是正するようにし
たもので、左右のねじ軸を独立した各々のサーボモータ
に連結するか、1個のサーボモータにより歯車箱を介し
て左右のねじに連結することで、サーボモータの制御を
前記補正値の基づいて実施するものである。
(57) [Summary] [PROBLEMS] In a gate-type machine tool that moves up and down a crossrail, accuracy decreases and waste of operation time due to occurrence of inclination of the crossrail due to movement of a spindle head on the crossrail. Omit. A position of a shaft end face on a non-load side of a cross rail elevating screw shaft is detected, a value is compared with a displacement amount when a spindle head is at a center position of the cross rail, and a correction value is obtained.
The displacement amount corresponding to this is corrected by the rotation of the screw, and the left and right screw shafts are connected to independent servo motors, or one servo motor connects the left and right screws via the gear box. By linking, the control of the servomotor is performed based on the correction value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野分野】本発明は、数値制御によ
りクロスレールの昇降を行う門形工作機。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a portal machine for raising and lowering a crossrail by numerical control.

【0002】[0002]

【従来の技術】クロスレール上を主軸頭が左右に移動
し、かつクロスレールが昇降する門形工作機械において
は、左右のクロスレール昇降用ねじ軸に掛かる負荷の変
動により、ねじ部の伸び量、スラスト軸受その他の変位
量が変化し左右のねじ軸の変位のずれが発生する結果、
主軸頭、ひいてはその中に支えられている主軸の上下方
向の傾斜が発生する。
2. Description of the Related Art In a gate-type machine tool in which a spindle head moves left and right on a cross rail and a cross rail moves up and down, the amount of elongation of a screw portion is changed due to a change in load applied to the left and right cross rail lifting screw shafts. As a result, the displacement of the thrust bearing and other parts changes, and the displacement of the left and right screw shafts shifts,
A vertical tilt of the spindle head and, consequently, of the spindle supported therein occurs.

【0003】従来この問題に対しては、精度変化を見込
んで機械の精度規格を決めており、特に機械的な対策は
取られていない。
Conventionally, to solve this problem, a precision standard of a machine has been determined in consideration of a change in precision, and no particular mechanical measures have been taken.

【0004】通常、主軸頭がクロスレールの中央位置に
ある場合のみ、クロスレールを昇降し、昇降が完了した
らクロスレールをコラムに対して強力にクランプし、主
軸頭がクロスレール上を左右に移動しても左右のクロス
レール昇降用ねじ軸に掛かっていた負荷が変化しないよ
うにしている。このためクロスレールの昇降時にはいつ
も主軸頭を中央位置に戻さなければならず面倒であり、
余分な時間が必要になる。又、強力なクランプを行って
も、クロスレールやコラムが変形して精度の低下を起こ
さないように関連部分の強化を十分に行う必要がある。
更に、主軸頭が重い大形機の場合は、1個所にクランプ
力が集中しないように複数個所にクランプ力を分散させ
る必要がある。
Normally, only when the spindle head is at the center position of the cross rail, the cross rail is raised and lowered, and when the lifting and lowering is completed, the cross rail is strongly clamped against the column, and the spindle head moves right and left on the cross rail. Even so, the load on the left and right crossrail lifting screw shafts is kept unchanged. For this reason, the spindle head must always be returned to the center position when raising and lowering the cross rail, which is troublesome.
Extra time is required. Further, even if a strong clamp is performed, it is necessary to sufficiently strengthen the related parts so that the cross rail and the column are not deformed and the accuracy is not lowered.
Further, in the case of a large-sized machine having a heavy spindle head, it is necessary to disperse the clamping force at a plurality of locations so that the clamping force is not concentrated at one location.

【0005】その上、クロスレールを昇降ねじ軸の他に
左右の油圧シリンダで支え、主軸頭の移動に伴い、シリ
ンダの油圧圧力を変化させて、ねじ軸への負荷変動が無
いようにする油圧装置が必要であり、特に主軸頭が重
く、クロスレールの昇降速度を速くしたい場合には、油
圧装置は巨大なものが必要となる。
In addition, the cross rail is supported by left and right hydraulic cylinders in addition to the elevating screw shaft, and the hydraulic pressure of the cylinder is changed with the movement of the spindle head, so that there is no load fluctuation on the screw shaft. If a hydraulic device is required, especially if the spindle head is heavy and it is desired to increase the elevating speed of the cross rail, a huge hydraulic device is required.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】クロスレール上での主
軸頭の移動に伴うクロスレールの傾斜の発生を無くし、
精度低下を防止するとともに、余分な操作時間を排除す
ることができる門形工作機を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Eliminating the occurrence of inclination of the crossrail due to the movement of the spindle head on the crossrail,
An object of the present invention is to provide a portal machine capable of preventing a decrease in accuracy and eliminating extra operation time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに、クロスレールが昇降するタイプの門形工作機械に
おいて、クロスレール昇降用ねじ軸の反負荷側の軸端面
の位置を検出して、主軸頭がクロスレールの中央位置に
ある時の基準値に対する移動したときの値のねじ軸の変
位量を補正すべき量としてねじ軸を回転させて均衡さ
せ、主軸頭の移動に伴うクロスレールの傾斜を防止せん
とするものである。
In order to solve the above-mentioned object, in a portal machine tool of a type in which a crossrail is raised and lowered, a position of a shaft end face on a non-load side of a crossrail lifting screw shaft is detected. Rotating the screw shaft as the amount to be corrected for the displacement of the screw shaft when the spindle head moves relative to the reference value when the spindle head is at the center position of the cross rail, and balancing the screw shaft, the cross rail accompanying the movement of the spindle head It is intended to prevent the inclination of.

【0008】左右のねじ軸の独立した各々のサーボモー
タによる駆動によるものとし、各々単独にクロスレール
の傾斜を補正することができる。
The left and right screw shafts are driven by independent servo motors, and the inclination of the cross rail can be corrected independently.

【0009】又、1個の主サーボモータによる左右のね
じの駆動によるものとし、いずれか一方のねじ軸との伝
達経路の途中に差動歯車装置を挿入し、差動用のサーボ
モータにより他方のねじ軸との間に相対変位を作ること
を可能にし、主サーボモータによって、差動歯車装置の
ない側のねじ軸を補正し、その補正量を加味して差動用
サーボモータで他方のねじ軸の補正を行う装置を付加す
ることでも達成することができる。
[0009] Further, the left and right screws are driven by one main servomotor, a differential gear device is inserted in the middle of a transmission path with one of the screw shafts, and the other is driven by the differential servomotor. The main servomotor corrects the screw shaft on the side without the differential gear unit, and the differential servomotor takes into account the amount of the correction. This can also be achieved by adding a device for correcting the screw shaft.

【0010】[0010]

【作用】主軸頭がクロスレールの中央位置にある時の反
負荷側のクロスレール昇降用ねじ軸の軸端面の位置を検
出し、その位置に変化があれば変位量を補正すべき量だ
けねじ軸を回転させることで主軸頭の移動に伴うクロス
レールの傾斜が防止される。
[Function] Detects the position of the shaft end face of the screw shaft for raising and lowering the cross rail on the non-load side when the spindle head is at the center position of the cross rail, and if there is a change in the position, adjusts the amount of displacement by the amount to be corrected. By rotating the shaft, the inclination of the cross rail accompanying the movement of the spindle head is prevented.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施例を示す。
加工工具を把持する主軸4を回転自在に保持しているラ
ム3は、主軸頭2によって上下に移動可能に支持されて
いる。主軸頭2は主軸頭送り用サーボモータ6によって
駆動される主軸頭送り用ボールねじ軸5によって、左右
にクロスレール1上を移動する。図1の場合、実線で示
す主軸頭は主軸頭がクロスレール上の中央位置にある場
合を示し、2点鎖線で示す主軸頭は主軸頭が紙面の左側
に動いたときの状態の変化を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
A ram 3 that rotatably holds a spindle 4 that holds a processing tool is supported by a spindle head 2 so as to be able to move up and down. The spindle head 2 is moved left and right on the cross rail 1 by a spindle head feed ball screw shaft 5 driven by a spindle head feed servomotor 6. In the case of FIG. 1, the spindle head indicated by a solid line indicates a case where the spindle head is located at the center position on the cross rail, and the spindle head indicated by a two-dot chain line indicates a change in state when the spindle head moves to the left side of the paper. .

【0012】クロスレール1はその左右において、同期
的に制御されたそれぞれ独立のサーボモータ13、20
により、歯車箱12、19、ボールねじ8、16、クロ
スレール送り用ボールねじ用ナット11、18を介して
昇降する。ボールねじ軸8、16は上方において、それ
ぞれコラム7、15に回転可能、軸方向移動不能に支持
されている。
On the left and right sides of the cross rail 1, independent servo motors 13, 20 controlled synchronously are provided.
As a result, it moves up and down via the gearboxes 12 and 19, the ball screws 8 and 16, and the nuts 11 and 18 for the cross rail feed ball screws. The ball screw shafts 8 and 16 are supported by the columns 7 and 15 so as to be rotatable and immovable in the axial direction, respectively.

【0013】主軸頭が紙面左へ動いた場合、右側のボー
ルねじ8軸に掛かる荷重は小さくなり、そのため、ねじ
の伸び量、スラスト軸受のたわみ等が減り、結果とし
て、ナット11はW1だけ上昇することになり、それに
従ってクロスレール1のナット取付部もW1だけ上昇す
る。ボールねじ軸8のナット11からボールねじ軸8の
端面9までの部分には荷重が掛からないので、ナット1
1の変位量ははそのままボールねじ軸端面9の変位量と
なって現れる。従ってボールねじ軸端面9の変位を、変
位センサ10で測定すれば、その値はW1であり、この
値を、サーボモータの指令値Wに対して補正値として減
算し、補正指令値をW−W1とすれば、ナット11はW
1下がり、主軸頭2がクロスレールが中央にあった位置
に戻る。一方、左側のボールねじ軸16に掛かる荷重は
大きくなり、そのためねじの伸び量、スラスト軸受のた
わみ等が増し、結果として、ナット18はW2だけ下降
することになり、それに従ってクロスレール1のナット
取付部もW2下降する。ボールねじ軸16のナット18
からねじ軸16の軸端面17までの部分には荷重が掛か
らないので、ナット18の変位量はそのまま軸端面17
の変位量となって現れる。従って軸端面17の変位を測
定すれば、それはW2であり、この値を、サーボモータ
20の指令値Wに対して補正値として加算し、補正指令
値をW+W2とすれば、ナット18はW2上昇し、主軸
頭2がクロスレール1の中央にあった位置に戻る。主軸
頭2が右側に動いたときには、上記と反対の制御を行
う。このようにして主軸頭2の全移動距離に対して、ク
ロスレール1の傾斜の発生を防止し、主軸頭2がクロス
レール1の如何なる位置にあっても常に主軸頭2はベッ
ド22上のテーブル23に対して傾斜せず平行に保つよ
うにすることが出来る。
When the head of the spindle moves to the left in the drawing, the load applied to the right-hand ball screw 8 becomes small, so that the amount of elongation of the screw and the deflection of the thrust bearing are reduced, and as a result, the nut 11 rises by W1. Accordingly, the nut mounting portion of the cross rail 1 also rises by W1 accordingly. Since no load is applied to the portion from the nut 11 of the ball screw shaft 8 to the end surface 9 of the ball screw shaft 8, the nut 1
The displacement amount of 1 directly appears as the displacement amount of the ball screw shaft end face 9. Therefore, when the displacement of the ball screw shaft end face 9 is measured by the displacement sensor 10, the value is W1, and this value is subtracted from the command value W of the servo motor as a correction value, and the correction command value is calculated by W− If it is W1, the nut 11 is W
Then, the spindle head 2 returns to the position where the cross rail was at the center. On the other hand, the load applied to the ball screw shaft 16 on the left side is increased, so that the amount of elongation of the screw, the deflection of the thrust bearing, etc. are increased, and as a result, the nut 18 is lowered by W2, and accordingly, the nut of the cross rail 1 is accordingly lowered. The mounting portion also descends by W2. Nut 18 of ball screw shaft 16
Since no load is applied to the portion from the screw shaft 16 to the shaft end face 17, the displacement of the nut 18 is directly
Appears as the amount of displacement. Therefore, if the displacement of the shaft end face 17 is measured, it is W2. If this value is added to the command value W of the servomotor 20 as a correction value, and if the correction command value is W + W2, the nut 18 rises by W2. Then, the spindle head 2 returns to the position at the center of the cross rail 1. When the spindle head 2 moves to the right, control opposite to the above is performed. In this way, the inclination of the crossrail 1 is prevented from occurring for the entire travel distance of the spindle head 2, and the spindle head 2 is always kept on the table on the bed 22 regardless of the position of the spindle head 2 in any position of the crossrail 1. 23 can be kept parallel without tilting.

【0014】図2に別の実施例を示す。本実施例におい
ては、左右のボールねじ軸8、16は、主として1個の
主サーボモータ24によって駆動される。主サーボモー
タ24の駆動トルクは中間の歯車箱25で左右の伝達軸
26、27に分かれて、歯車箱30、31を経て、左右
のボールねじ軸8、16に伝えられる。左側の伝達軸2
6は歯車箱31に直結されているが、右側の伝達軸27
は、歯車箱30の前に置かれている差動歯車箱28を介
してつながれる。差動歯車箱28には差動用サーボモー
タ29があり、入力側である伝達軸27と歯車箱30へ
の出力側(図示せず)との間に必要な位相差を与えるこ
とが出来る。図示のように主軸頭2が変位した場合、左
側のナット18をW2上昇させるために、主サーボモー
タ24に正規の指令値Wに補正値+W2を加えて、指令
値をW+W2とする。右側のナット11をW1下げるに
は、W1の他に、主サーボモータの補正値W2を減算す
る必要があり、差動用サーボモータ29の差動指令値を
−W1−W2とする。これにより、主軸頭2の移動に伴
うクロスレール1の傾斜の発生を防止することで主軸頭
2がクロスレール1の如何なる位置にあっても主軸頭2
はベッド22上のテーブル23に対して常に平行に保つ
ようにすることが出来る。
FIG. 2 shows another embodiment. In this embodiment, the left and right ball screw shafts 8 and 16 are driven mainly by one main servomotor 24. The driving torque of the main servomotor 24 is divided into left and right transmission shafts 26 and 27 by an intermediate gear box 25, and is transmitted to left and right ball screw shafts 8 and 16 via gear boxes 30 and 31. Transmission shaft 2 on the left
6 is directly connected to the gear box 31, but the transmission shaft 27 on the right side
Are connected via a differential gearbox 28 located in front of the gearbox 30. The differential gear box 28 has a differential servomotor 29, which can provide a necessary phase difference between the transmission shaft 27 on the input side and the output side (not shown) to the gear box 30. As shown in the figure, when the spindle head 2 is displaced, in order to raise the left nut 18 by W2, a correction value + W2 is added to the normal command value W to the main servo motor 24, and the command value is set to W + W2. In order to lower the right nut 11 by W1, it is necessary to subtract the correction value W2 of the main servo motor in addition to W1, and the differential command value of the differential servo motor 29 is -W1-W2. Thus, the inclination of the cross rail 1 due to the movement of the spindle head 2 is prevented, so that the spindle head 2 can be positioned at any position of the cross rail 1.
Can always be kept parallel to the table 23 on the bed 22.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明は、以上述べたように構成されて
いるので、主軸頭が移動する際に伴うクロスレールの傾
斜が防止されクロスレールとテーブルを常に平行に保つ
ことで高精度な主軸頭の動きを得ることができ、かつ余
分な操作時間や大がかりな装置を用いる必要がなくな
る。
According to the present invention, as described above, the inclination of the crossrail caused when the spindle head moves is prevented, and the crossrail and the table are always kept parallel to provide a high-accuracy spindle. Head movement can be obtained, and no extra operation time or large equipment is required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の門形工作機械の主要部の正
面図である。
FIG. 1 is a front view of a main part of a portal machine tool according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の別実施例の門形工作機械の主要部の正
面図である。
FIG. 2 is a front view of a main part of a portal machine tool according to another embodiment of the present invention.

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

1 クロスレール 2 主軸頭 3 ラム 4 主軸 5 主軸頭送り用ボールねじ軸 6 主軸頭送り用サーボモータ 7、15 コラム 8、16 クロスレール送り用ボールねじ軸 9、17 クロスレール送り用ボールねじ軸端面 10、21 変位センサ 11、18 クロスレール送り用ボールねじ軸用ナット 12、19、25、30、31 歯車箱 13、20 サーボモータ 22 ベット 23 テーブル 24 主サーボモータ 26、27 伝達軸 28 差動歯車箱 29 差動用サーボモータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cross rail 2 Spindle head 3 Ram 4 Spindle 5 Spindle head feed ball screw shaft 6 Spindle head feed servo motor 7, 15 Column 8, 16 Cross rail feed ball screw shaft 9, 17 Cross rail feed ball screw shaft end face 10, 21 Displacement sensor 11, 18 Nut for ball screw shaft for cross rail feed 12, 19, 25, 30, 31 Gear box 13, 20 Servo motor 22 Bet 23 Table 24 Main servo motor 26, 27 Transmission shaft 28 Differential gear Box 29 Differential servo motor

Claims (3)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】クロスレールが昇降するタイプの門形工作
    機械において、クロスレール昇降用ねじ軸の反負荷側の
    軸端面の位置を検出して、主軸頭がクロスレールの中央
    位置にある時の基準値に対する移動したときの値のねじ
    軸変位量を補正すべき量としてねじ軸を回転させて是正
    し、主軸頭の移動に伴うクロスレールの傾斜を防止する
    ようにする傾斜防止装置を備えたことを特徴とする門形
    工作機械。
    In a portal type machine tool of a type in which a crossrail moves up and down, a position of a shaft end face on a non-load side of a crossrail elevating screw shaft is detected, and when a spindle head is at a center position of the crossrail. Equipped with a tilt prevention device that rotates the screw shaft as an amount to correct the screw shaft displacement amount of the value when moved with respect to the reference value and corrects it, and prevents the cross rail from tilting due to the movement of the spindle head. A portal machine tool characterized by the following.
  2. 【請求項2】傾斜防止を左右のねじ軸の独立した各々の
    サーボモータによる駆動によるものとし、各々単独にク
    ロスレールの傾斜を補正するようにした請求項1に記載
    の門形工作機械。
    2. The portal-type machine tool according to claim 1, wherein the inclination is prevented by independent servo motors for the left and right screw shafts, and the inclination of the cross rail is corrected independently.
  3. 【請求項3】傾斜防止を1個の主サーボモータによる左
    右のねじの駆動によるものとし、いずれか一方のねじ軸
    との伝達経路の途中に差動歯車装置を挿入し、差動用の
    サーボモータにより他方軸のねじとの間に相対変位を作
    ることを可能にし、主サーボモータによって、差動歯車
    装置のない側のねじ軸を補正し、その補正量を加味して
    差動用サーボモータで他方のねじ軸の補正を行うように
    した請求項1に記載の門形工作機械。
    3. The method of claim 1 wherein the left and right screws are driven by one main servomotor to drive the left and right screws, and a differential gear device is inserted in the middle of a transmission path with one of the screw shafts to provide a differential servo. The motor allows a relative displacement to be made between the screw on the other shaft and the main servomotor to correct the screw shaft on the side without the differential gear unit, and takes into account the amount of correction to provide a differential servomotor. 2. The portal machine tool according to claim 1, wherein the other screw axis is corrected.
JP30383196A 1996-10-29 1996-10-29 Portal machine tool Pending JPH10309642A (ja)

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