JPS6195842A - 荷重補償案内面を備えた機械 - 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〕 この発明は例えば工作機械等の荷重補償案内面を備えた
機械に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕従来、
この種の荷重補償案内面を備えた機構においては相対移
動する２個の物体のすベシ面方式として、両物体の移動
を円滑するために、両物体間に流体または気体を強制的
に供給する方式のものが知られている。

すなわち、前者のものは例えば流体軸受にみられるよう
に両物体間に加圧流体を送り込み、この流体の圧力によ
りて回転する軸を支持するもので、その構成上、軸受か
ら流出した流体の回収が非常に煩雑なことで、例えば工
作機械等では切削水等の他の流体に混入するという欠点
がある。

また、後者のものは両物体間に気体を送り込み移動を円
滑するもので、その構成上、気体の圧縮性によって、例
えば移動物体に衝撃が加わった場合、両物体間の動剛性
が低下することで、工作機械の摺動面等に適さず一部の
特殊用途に限定されるものである。

このため、近時では案内面に供給する圧力流体の背圧、
案内接触面の電気抵抗または変位検出器による電気量を
用いて、案内面に作用する荷重に応じて生じるすべり面
間の接触面圧を検出し、この接触面圧に応じて該すベシ
面間に所定の圧力流体を供給する案内面を有した方式の
ものが考えられている。この場合、圧力流体の流量は例
えば自動調圧弁によって調整されて、上記接触面圧を所
定の値に制御し、移動体の重量の一部を圧力流体の浮力
で、残りの部分を基台物体によって保持するようになっ
ている。

しかしながら、上記各方式のものではいずれのものも、
すべり面間が接触している状態における接触面圧を検出
することで、基台物体と移動体との間の変位量がすベシ
面の面粗さのレベルの数ミクロンの極微小量としてしか
表われないために、検出の際、感度を高くしなければな
らず、その構成が複雑となり、高価となるという問題を
有している。また、これによれば、いずれのものも、す
べり面の面粗さ、平面度などの加工精度の影響を受は易
く、精度的に信頼性及び安定性が悪いという問題も有し
ている。

〔問題点を解決するだめの手段及び作用〕この発明は上
記の事情に鑑みてなされたもので、閘易な構成で、かつ
可及的に位置決め精度を向上し得るようにした荷重補償
案内面を備えた機械を提供することを目的とする。

すなわち、この発明は送りモータの入力電流に送シ方向
の正負の符号を乗じた値を所定時間積分し、基台物体と
移動体とのすべり面間の摺動抵抗を検出する検出手段と
、この検出手段の検出に応動して前記基台物体と移動体
とのすべυ面間に圧力流体を供給する調整手段とを具備
することによって、初期の目的を達成したもの７　であ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図及び第２図はそれぞれこの発明による荷重補償案
内面を備えた機械における圧力流体の調整手段及びこの
調整手段を制御する検出手段を示すものである。

すなわち、第１図において、１０は図示しなメ加工物が
積載される移動体である。この移動体ＩＯは基台物体１
１の案内面１２に案内されて送りモータ１３（第２図参
照）によって駆動される図示しない送り機構を介して摺
動位置決めされるもので、該案内面１２との間には所定
量の圧力流体が供給される。この圧力流体は例えば空圧
源１４から供給される加圧空気がレギュレータ１５で所
定の圧力に調圧された後、気体導管１７．１８を介して
それぞれ電磁切換弁１９．２０に供給される。この電磁
切換弁１９゜２０はそれぞれ、各ソレノイド２１．２２
が励磁されていない状態で、上記気体導管１７．１８が
絞り弁２３．２４を介して気体導管２５．２６に接続さ
れ、各ソレノイド２１．２２が励磁された状態では上記
気体導管１７．１８がそれぞれ気体導管２７．２８に接
続されるようになっている。そして、上記気体導管２５
．２６及び２７．２８はそれぞれ気体導管２９に接続さ
れ、この気体導管２９は上記移動体１０に穿設された給
気孔１０１，１０２を介してそれぞれ摺動部のポケット
３０．３１に加圧空気供給可能に連結される。

ここで、上記ポケッ’ｐ３０．３１に供給された加圧空
気は移動体１０と案内面１２との接触面における面粗さ
及びきさげ面等で形成される微小な隙間を通って、その
一部が移動体１０の外周部から大気中に流出され、残シ
は移動体１０に穿設されたポケット３２及び排気孔１０
３を介して大気中に流出するようになっている。

また、第２図において、３３は上記送りモータ１３のオ
ンオフ信号３４及び上記加工物（図示せず）を加工する
た、めの図示しない主軸モータのオンオフ信号３５が入
力される判別回路である。こｔ判別回路３３は入力する
オンオフ信号３４及び３５に応動してダート開信号３６
、リセット信号３７、クロック開始信号３８及び出力指
令信号３９をそれぞれｒ−’）　４０、積分器４１、ク
ロック４２及びＲＯＭシーケンサ４３に出力する。すな
わち、上記判別回路３３はオンオフ信号３４及び３５が
オン及びオフ状態でダート信号３６及びクロック開始信
号３８を出力し、オフ及びオン状態で出力指令信号３９
を出力するもので、上記送・りそ−夕１３からのオンオ
フ信号３４がオフ状態において、常にリセット信号３７
を出力するようＫなっている。

ここで、上記ゲート４０は上記送りモータ１３に供給さ
れるモータ電流値信号４４が検出器４５を介し７て入力
されると共に、上記送りモータ１３の速度符号信号４６
が入力されるものでその出力端は符号乗算回路４７を介
して上記積分器４１に接続される。そして、積分器４１
は上記リセット信号３７によって出力が零にリセットさ
れるもので、その出力端がＡ／Ｄ変換器４８を介して上
記クロ、り４２からのクロックツ臂ルス信号４９の入力
される上記ＲＯＭシーケンサ４３ｔｌＣ接続される。こ
のＲＯＭシーケンチ４３は上記クロック４２のクロック
パルス信号４９をカウントし、上記判別回路３３からの
出力指令信号３９を入力した時点で、上記Ａ／Ｄ変換器
４８の出力をクロックパルス信号４９０カウント数で除
した値に応じて上記電磁切換弁１９．２０のソレノイド
２１．２２にそれぞれソレノイド励磁信号５０を出力す
るようになりている。

すなわち、上記荷重補償案内面を備えた機械は移動体１
０に積載された図示しない加工物を交換する場合、移動
体１０を停止せしめ、新しい別の加工物を積載した後、
加工位置まで移動させるようになっている。その際、上
記移動体１０の移動に伴って、送りモータ１３からのオ
ンオフ信号３４がオン状態となり、上記加工用の図示し
ない主軸モータからのオンオフ信号３５がオフ状態にあ
ることで、判別回路３３はダート開信号３６及びクロッ
ク開始信号３８を出力する。すると、これに応動してグ
ー）４０が開かれるため積分器４１は検出器４５からの
モータ電流値信号４４と上記送りモータ１３の速度符号
信号４６との積を入力して積分動作を開始する。一方、
この際ＲＯＭシーケンサ４３はクロック４２からのクロ
ックツ４ルス４９をカウントして積分時間を記録する。

次に、上記移動体１０の移動が停止され、上記オンオフ
信号３４がオフ状態となると、上記判別回路３３はまず
出力指令信号３９を出力し、続いてリセット信号３７を
出力する。すると、上記ＲＯＭシーケンサ４３はＡ／’
Ｄ変換器４８の出力レベルを上記クロックパルス４９の
カウント数で除した値に応じてソレノイド励磁信号５０
を電磁切換弁１９．２０の各ソレノイド２１．２２に出
力する。

ここで、上記移動体１０はすペシ案内面の一方の材質を
例えばテフロン系の摺動部材とし、潤滑油を間欠給油し
ているものとすると、その摺動抵抗がいわゆるクーロン
摩擦によるものが支配し、潤滑油の粘性による項が小さ
くなって、該摺動抵抗が速度に殆んど依存せず一定とな
る。

このため、上記送シモータ１３の″電流値は上記移動体
１０の発進・停止時を除くと、上記摺動抵抗に略比例す
る。すなわち、上記移動体ＩＱはその送り速度が第３図
（ａ）に示すように立上り及び立下り時間ｔｅでそれぞ
れ加減速制御が行なわれ、このときの上記送りモータ１
３の電流値は同図（ｂ）に示すように加速時の立上り、
減速時の立下シを含む平均値が図中斜線で示すようにキ
ャセルし合い、発進・停止の１サイクルにおける電流値
の平均が略摺動抵抗に比例することとなる◎したがって
、上記Ａ／Ｄ変換器４８の出力レベルを上記クロック・
ぐルス４９のカウント数で除した値は発進・停止の１サ
イクルにおける摺動抵抗の平均値となるものである。

ところで、上記主軸モータ（図示せず）のオ　　　　′
ンオ７信号３５はその主軸回転時、例えば切削力が移動
体１０に対して上記摺動抵抗以外の負荷力として上記送
り、モータ１３に付与するのを防止するため上記ダート
４０を閉状態に制御し、かつ上記移動体１０の移動時、
上記主軸モータ（図示せず）が回転した場合にも、上記
出方指令信号３９の出力を停止せしめ、上記ＲＯＭシー
ケンサ４３からのソレノイド励磁信号５ｏの出力を停止
させるものである。

そして、上記ソレノイド励磁信号５Ｑが入力される電磁
切換弁１９．２０の各ソレノイド２１．２２は該ソレノ
イド励磁信号５０によってオン／オフ制御され、上記移
動体１０と基台物体１１の案内面１２との間に空圧源１
４からの加圧空気をすべり面間が所定の状態に接触する
ように供給制御する。この場合、電磁切換央１９．２０
は絞り弁２３．２４以外の管路抵抗を零と仮定すると、
レギュレータ１５と気体導管２９との間の管路抵抗Ｒは
４レベルに設定可能となり、ポケット３．０．３１の圧
力を４レベルに設定することとなる。すなわち、上記絞
り弁２３．２４の抵抗をそれぞれＲａ、Ｒｂとすると、
上記電磁切換弁１９．２０は各ソレノイド２１゜２２が
ともにオン状態で管路抵抗Ｒ＝Ｑ、オンーオフ状態で管
路抵抗Ｒ＝Ｒａ、オフーオン状服で管路抵抗Ｒ＝　Ｒｈ
　、　　ともにオフ状態で管路抵抗上記ポケット３０．
３１の圧力を４レベルに調整する。

ここで、上記ＲＯＭシーケンサ４３からのソレノイド励
磁指令信号５０はクロックパルス４９のカウント数が所
定値以上に連判しないと、上記出力指令信号３９を受け
ても出力しないようにＲＯＭシーケンサ４３の図示しな
いロジック回路が組まれている。というのは、実稼動時
、非常に小さな移動量で、上記移動体の発進・停止を行
なう場合、第３図（ｂ）のモータ電流値が加速時及び減
速時の電流値のピークが接近しすぎて精度のよい積分が
できなくなるのを防止するためである。

また、上記荷重補償案内面を備えた機械は上記移動体１
０の積載す、る加工物の重量が大きく変わる場合、加工
物交換のために、移動体ＩＱを充分のストロークで移動
されるので、その際基台物体１１の案内面１２とのすべ
り面間の加圧空気の流量再調整を行なうようになってい
る。

なお、この発明は上記実施例に限ることなく、　゛その
外、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種雅の変形を実
施し得ることは云う迄もないことでめる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明によれば送りモータの入
力電流に送り方向の正負の符号を乗じた値を所定時間積
分し、基台物体と移動体とのすべり面間の摺動抵抗を検
出する検出手段と。

この検出手段の検出に応動して前記基台物体と移動体と
のすべり面間に圧力流体を供給する調整手段とを設け、
すベシ面間の摺動抵抗に応じて圧力流体の流量調整を行
なって、すべり面間が接触した状態で接触面圧を小さく
するように構成したので、案内面の動剛性を損うことな
く、摺動摩擦を小さくし得るもので、可及的に高精度な
位置決めを行ない得るようにした荷重補償案内面を備え
た機械を提供することができる。

また、上記荷重補償案内面を備えた機械はすべり面間の
接触面圧をモータ電流から検出するように構成している
ので、すべり面の面粗さ及び平面度等による影響が無く
なり、可及的に信頼性及び安定性を向上し得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれこの発明の一実施例に係る
荷重補償案内面を備えた機械の要部を示す回路構成図、
第３図゛はこの発明による荷重補償案内面を備えた機械
の特性を示す特性図である。 １０・・・移動体・、１１・・・基台物体、１２・・・
案内面、１３・・・送りモータ、１４・・・空圧源、１
５・・・レギュレータ、１７．１ｇ、２５．２６，２７
゜２８．２９・・・気体導管、１９．２０・・・電磁切
換弁、２１．２２・・・ソレノイド、２３．２４・・・
絞り弁、３０，３Ｖ、３２・・・ポケット、３３・・・
判別回路、３４．３５・・・オンオフ信号、３６・・・
ｒ−ト開信号、３７・・・リセット信号、３８・・・ク
ロック開始信号、３９・・・出力指令信号、４０・・・
ゲート、４ノ・・・積分器、４２・・・クロック、４３
・・・ＲＯＭシーケンサ、４４・・・モータ電流値信号
、４５・・・検出器、４６・・・速度符号信号、４７・
・・符号乗算回路、４８・・・Ａ／Ｄ変換器、４９・・
・クロックパルス信号、５０・・・ソレノイド励磁信号
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動体を送りモータによって駆動される送り機構を介し
   て基台物体上に摺動位置決めしてなる荷重補償案内面を
   備えた機械において、前記送りモータの入力電流に送り
   方向の正負の符号を乗じた値を所定時間積分し、前記基
   台物体と移動体とのすべり面間の摺動抵抗を検出する検
   出手段と、この検出手段の検出に応動して前記基台物体
   と移動体とのすべり面間に圧力流体を供給する調整手段
   とを具備したことを特徴とする荷重補償案内面を備えた
   機械。