JPS6274550A - 主軸のヒ−リング装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は工作機械の主輪のヒーリング装置に係り、とり
わけ常に最適な主軸のヒーリング聞を得ることのできる
主軸のヒーリング装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

フライス盤、中ぐり盤などの工作機械においては、前刃
で加工した仕上面をもう一度後刃で切削することにより
加工面に生ずる網目マーク、あるいはラムの繰出しによ
る撓みが原因で生ずるカッタの片当りなどを防止するた
めに、ワーク加工面に対し主軸を適正の値だけ傾けて加
工する方法が採用されている。主軸をワーク加工面に対
し傾ける装置（ヒーリング装置）として、従来は主軸頭
と主軸頭支持部材（例えば二］ラム、サドルなど）との
間に楔を介在させておき、この櫟を前後あるいは左右に
移動することにより主軸頭金体を傾けるようにした装置
が用いられていた。

しかしながら、このような楔を用いた従来のヒーリング
装置は、その操作が複雑で手間がかかるとともに、移動
部材の移動量に応じてその主軸傾き聞（ヒーリング市）
を調整することが難しく、常に最適なヒーリングｍを得
ることが困難であった。

ところで、横巾ぐり盤、横フライス盤、ドローカッ１−
シェーバ、型彫盤なと、移動部材、例えばラム、および
この移動部材を摺動自在に支持する支持部材、例えば主
軸頭を備えた工作機械においては、移動部材の移動によ
る主軸の１尭みあるいは主軸頭の重心位置変位などを補
正するために変位補正装置が設置されている。

この変位補正＠ｔとしては、例えば、主軸頭の重心位置
変動にＪ：って生ずるモーメントの変化を自動的に防ぐ
よう、ラムの繰出しに対応させてバランスウェイトに設
けられた油圧シリンダへの油圧を変化させる重心位置変
動補償装置付バランス装置（特公昭４０−２１８５号公
報）、ラム上部にテンションバーを埋設し、このテンシ
ョンバーの後端部を油圧シリンダにより引張り、ラム自
体のたわみを補正するラム応力補償装置（特公昭５０−
３８８２７号公報）、および移動部材の移動位置を検出
し、この位置信号により変位補正値を演算し、圧力制御
手段により変位補正力を制御することにより、移動部材
の移動によって生ずる変位を、移動の全範囲にわたって
最適に補正する変位補正装置く特願昭５８−１１７９５
５号明細書）などが知られている。

〔発明の目的〕

本発明は前述した従来のヒーリング装置の欠点を解決づ
゛るためになされたものであり、０η記変位補正装置に
よる主軸の変位補正方法を応用し、移動部材の移動によ
っても常に最適な主軸のヒーリング聞を得ることのでき
る主軸のヒーリング装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

第１図は本発明の構成を示ず全体構成図である。

本発明は、圧力流体供給装置と、前記圧力流体供給装置
から供給された圧力流体の圧力に応じた補正荷重を、工
作機械の構成要素である、移動部材あるいはこの移動部
材を摺動自在に支持する支持部材に付与して前記部材に
補正変位を生じさせる補正荷重付与装置と、前記圧力流
体供給装４と補正荷重付与装置との間に配設され、補正
変位値信号により前記補正荷重付与装置への流体供給圧
力を制御する圧力制御手段と、前記移動部材に支持され
た主軸のヒーリング串を設定し、ヒーリング量設定信号
を発するヒーリング吊設定手段と、前記移動部材の位置
を検出し、位置信号を発する位置検出手段と、前記ヒー
リング量設定手段からのヒーリングｆｆ１Ｗ定信号と前
記位置′検出手段からの位置信号により、補正変位値を
演算し前記圧力制御手段に補正変位値信号を送出する補
正変位値＠算手段とからなる工作機械の主軸のヒーリン
グ装置である。

本発明によれば、移動部材の移動によっても、常に最適
なヒーリング吊を容易に得ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、第２図を参照して本発明の一実施例について説明
する。

第２図は本発明による主軸のヒーリング装置を床上形横
巾ぐり盤に適用した例を示す概要図である。床上形横巾
ぐり１１０は、ベット１１上に水平移動可能に搭載され
た垂直コラム１２に対し上下動可能に取付Ｃプられた主
軸ｙＡ１３を備え、この主軸頭１３に主軸１４を回転保
持するラム１５が軸方向に摺動自在に支持されている。

このような構造からなる横巾ぐり盤１０においては、ラ
ム１５が加工のために繰出されると、ラム自身の重石お
よび先端に装着された工具１６あるいはアタッチメント
１７ａ、１７ｂ、１７ｃの重石により、ラム１５のたわ
み、主軸頭１３全体の傾き、主軸頭前上部の弾性変形な
どの変位を生ずる。そのため、これらの変位を補正する
ため、ラム１５の繰出し量に対応して、ラム１５および
主軸頭１３の各変位部に補正荷重を付与する補正荷重付
与装置が設けられている。この補正荷車付与装置として
は、主軸頭１３の重心位置移動により生ずる傾きを補正
りる重心位置変動補償装置およびラム１５自身のたわみ
を補正するとともに、ラム１５に対し補正変位を生じさ
せるだめのラム応力補償装置が設けられている。すなわ
ち、重心位置変動補償装置は、主軸頭１３の前喘部と後
端部を、それぞれ滑車１８ａ、１８ｂを介してチェーン
（あるいはローブ）１９ａ、１９ｂにより吊り上げるバ
ランスウェイト２１および前端側チェーン１９ａに接続
された油圧シリンダ２２からなり、ラム１５の繰出し川
に対応した油圧を油圧シリンダ２２に供給することによ
り、前端側チェーン１９ａの張力を増加さゼ、主軸頭１
３を水平あるいは所定の角度傾けた状態に保つことがで
きる。

また、ラム応力補償装置は、ラム１５の上部および下部
にそれぞれ２本ずつ軸方向に向けて埋設されたテンショ
ンバー２３ａ、２３ｂおよび２３ｃ、２３ｄと、これら
のテンションバー２３ａ。

２３ｂ、２３ｃ、２３ｄのそれぞれの後端部に接続さレ
タ油ｊＩシＩＪンダ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ。

２４ｄとからなり、これらの油圧シリンダに補正用油Ｆ
〔を供給することによりテンションバーを引張り、ラム
１５に対し所要の補正変位を生じさせることができる。

これらの補正荷重付与装置は、油圧ポンプ２５を備えた
圧力油供給装置から供給される圧力油によって作動され
るが、この圧力油は比例電磁式圧力制御弁により所定の
補正用油圧に制御されて供給される。すなわち、重心位
置変動補償装置の油圧シリンダ２２は、比例電磁式圧力
制御弁３１ｅを介して油圧ポンプ２５と接続され又いる
。また、ラム応力補償装置の上部側の油圧シリンダ２４
ａ。

２４ｂは、それぞれ比例電磁式圧力制御弁３１ａ。

３１ｂを介して油圧ポンプ２５と接続され、下部側の油
圧シリンダ２４ｃ、２４ｄは、それぞれ方向制御弁３１
ｃおよびこれと直列に接続された比例電磁式圧力制御弁
３１ｄを介して油圧ポンプ２５と接続されている。符号
３１ｆは圧力制御弁であり、方向制御弁３１ｃに対し、
比例電磁式圧力制御弁３１ｄと並列に接続することによ
り、油圧シリンダ２４ｃ、２４ｄに定圧を付与する機能
を秦する。なお、油圧シリンダ２４ｃ、２４ｄに対して
、それぞれ単一の比例電磁式圧力制御弁を接続し、方向
制御弁３１Ｃおよび圧力制御弁３１ｆを省略してもよい
。

比例電磁式圧力制御弁はソレノイドによりパイロット弁
を制御するようにしたものであり、ソレノイドに加えら
れる入力電流値に比例して二次圧力（補正荷重付与装置
に供給される油圧）を制御することができるしのである
。この入力電流は、補正変位値演算手段より補正変位値
信号として入力される。

補正変位値演算手段３０は、ラム１５の先端に装着され
る工具１６あるいはアタッチメント１７ａ、１７ｂ、１
７ｃの種別、有無等の条件ごとにあらかじめ作成されて
いる演算プログラムを記憶する記憶部Ｍ１ヒーリング恐
設定手段からのヒーリング量設定信号とラム繰出し位置
検出器からの位置信号とを所定の演算プログラムにより
演算処理りる演算部３２および演算結果を電流信号とし
ての補正変位値信号に変換し比例電磁式圧力制御弁に送
出１°る補正変位値信ｇ発生手段３３を有している。

ヒーリング量設定手段３４は、所望のヒーリング倒を選
択設定し得るように、ボタン、ダイセル（図示せず）の
ような操作部を有しており、この操作部で設定されたヒ
ーリング聞は、ヒーリング量設定信号として、補正変位
値演算手段３０の演算部３２に送られる。

ラム繰出し位置検出器としては、例えばインデックスパ
ルサ３５が用いられ、ラム送り用ボールねじ３６の端部
に設けた歯車列３７を介してインデックスバルサ３５を
回転駆動し、発生するパルスを位置信号として検出する
ようにしである。位置検出♂としては、この他に例えば
ボテンシ］メータ、エンコーダ、レゾルバ等を用いるこ
とができる。また、位置検出器をラム送り用ボールねじ
３６の回転駆動モータ３８に取付け、モータ３８の回転
位置から位置信号を得るようにしてもよい。

演算プログラムは、所望の主軸のヒーリング量を（９る
ために必要な補正ｖＩ重と、ラムの繰出しにより生ずる
ラムおよび主軸頭の変位を補正するに必要な補正荷重と
を得るために、各補正荷重付与装置の油圧シリンダに供
給する補正用油圧を計算する計算式として作成されてお
り、記憶部Ｍにあらかじめ記憶されている。また、演算
プログラムは、ラムの先端に装着される工具、アタッチ
メントの重量、重心位置等を考慮し、それぞれの種別こ
とに作成されている。あるいはまた、それぞれの種別ご
とに、演算修正係数を用いて型苗等の変化の修正を行な
うようにしてもよい。

補正用油圧δ［算式は、ラム繰出し位置のすべての点に
Ｊ３いて主軸を完全に補正変位させ、常に一定のヒーリ
ング量が得られるよう、理論的あるいは実測により求め
られ−る高次関数の′／Ａ算式であることが理想である
が、演算の容易化を図るため、ラム繰出し位置を複数の
範囲に分割し、その範囲ごとに適用される比較的低次（
例えば−次）関数の計ｎ式を用いて完全補正用油圧の近
似計算を行なうようにしてもよい。すなわち、ある所定
の範囲内においてはラム繰出し団に対し補正用油圧を一
定の比率で変化させ、次の所定の範囲内では前記とは異
なる一定比率で変化させるようにしても、比較的良好な
変位補正を行なうことができ、製品の品質を損わない程
瓜の加工精度を維持することが可能である。本実施例に
おいては、後述するように、ラムストロークを３つの範
囲に分割し、それぞれの範囲において補正用油圧計算式
を相違させ、これらをそれぞれ比較的１！ｌ単な一次関
数で表わされる補正用油圧計算式として演口の容易化を
図っている。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。まず、所望のヒーリング量を設定し、この設定
値をヒーリング量設定手段３４を用いて補正変位値演算
手段３０に入力するとともに、ラム先端に装着される工
具あるいはアタッチメントの種別を補正変位値ＦＡ算手
段３０に入力して、対応する演算プログラムを選択する
。工具あるいｔよアタッメントの種別の入力は、押釦ス
イッチによる手動操作の他に、例えばラムのアタッチメ
ン１−取飼面に複数の検知スイッチを取付けておき、ア
タッチメントを５Ａ看した時、アタッチメント側に種別
に応じて設けられた凹凸状のコードあるいは検知スイッ
チに当接するドッグを検知スイッチに接触させ、その接
触された検知スイッチの種類、組合せあるいは位置でア
タッチメントの種別を自動的に検出することにＪ−り行
なうこともできる。

次に工作機械の作動によりラム１５の繰出し動作が開始
されると、インデックスパルサ３５からラム１５の位置
信号がパルス信号どして演算部３２に送られてくる。演
算部３２ではこの位置信号を選択された演算プログラム
により演算処理し、補正変位値を口出ザる。この補正変
位値は補正変位値信号発生手段３３により′市原信号と
しての補正変位値信号に変換され、それぞれの比例電磁
式％式％ ３１ｅに送出される。比例電磁式圧力制御弁においては
、変位補正値信号に阜づいてバイロワ１−弁の動作制御
が行なわれ、油ポンプ２５から送られた油圧（−大圧力
）が、所望の補正用油圧（二次圧力）に変換される。こ
の補正用油圧はそれぞれの補正前８Ｆ付与装置の油圧シ
リンダに供給され、補正荷重付与装置を作動させること
により所定の補正変位機能を発揮させる。これにより、
ラム繰出しによるラム１５および主軸頭１３における変
位を補正しつつ、ラム繰出しの全位置において、所望の
主軸１３のヒーリングｈ１を得ることができる。

第３図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれヒーリレグ補正
用油圧Ｋｌ　ｉ式およびたわみ補正用油圧計算式による
補正用油圧を示すグラフである。図から明らかなように
それぞれの補正用油圧計算式は、ラム１５の繰出し量Ｓ
７により３種類に分けられている。

ヒーリング補正用油圧ＰＨは、 Ｐｕ　＝ａＫ１に２８７　＋Ｃ１＜ｏ＜ｓ７≦９７０）
Ｐ、、＝Ｐ、１−に３Ｓ、　　　　　　　　（９７０＜
Ｓ、≦１２２０＞Ｐ、、＝Ｐ１１２−に４　Ｓｚ　　　
　　　　　（１２２０＜Ｓｚ　＜４４００）として計算
される。ここでａはヒーリング層、Ｋ　　、に２．に３
．Ｋ　　、Ｃ１は定数である。

第３図（Ａ）から明らかなように、ヒーリングのために
必要な補正用油圧ＰＩＩは、ラム１５の繰出量Ｓｌが大
きくなるに従って小さくてよいことがわかる。これは、
ラム１５の繰出ｍが大きくなるに従い、小さい補正用油
圧ＰＩ＋でも筒単にラム１５を曲げ変形させることがで
きるからである。

また、たわみ補正用油圧ＰＲＢは、 ＰＲＢ＝に７８１＋に８ｈ　＋　Ｃ３（０＜Ｓｌ≦９７
０）Ｐｌ＜、＝ＰＲ，１＋に７３７　　　　　　　（９
７０＜８２≦１２２０）ＰＲ８７Ｐ、Ｂ２−ｔ−に７Ｓ
ｌ　　　　　　（１２２０＜Ｓｌ≦１４００）としてＳ
１算される。ここでｈはアタッチメントあるいは工具の
ｆｆ１ｆｆｉ、Ｋ−、Ｋ　　、Ｃ３は定数である。

第３図（Ｂ）から明らかなように、たわみ補正のために
必要な補正用油圧ＰＲＢは、ラム１５の繰出量Ｓ７が大
ぎくなるに従い大きくなる。

このようにして計算された補正用油圧が、補正荷重付与
装置の油圧シリンダ２２．２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２
４ｄに供給されるが、これらの油圧シリンダへの供給油
圧は、ヒーリングを与える方向によってそれぞれ異なる
。

第４図はラム１５を後端側から軸線方向（Ｚ軸方向）に
見た図であり、ラム１５の後端面を上下に垂直方向に通
る中心線をＹ−Ｙ軸線、ラム１５の後端面を左右に水平
歩行に通る中心線をＸ−ｘ軸線とする。そして第２図に
示すような横巾ぐり盤１０において、主軸１４を水平方
向に左、右に変位させてヒーリングｍを得る場合をｘ７
平面でのヒーリング、主＠１４を垂直方向に上、下に変
位さＵてヒーリング量を得る場合をＹＺ平而面のヒーリ
ングと呼び、左方向変位および下方向変位をそれぞれプ
ラス変位、右方向変位および上方向変位をそれぞれマイ
ナス変位とツれば、ヒーリングを与える方向に対応づる
油圧シリンダ２４ａ。

２４ｂ、２４ｃ、２４ｄへの補正用油圧は下表のような
計算式により得られる。

ここでＣは定数である。

また、油圧シリンダ２２には、主軸頭１３の傾きを補正
するために、重心位置変動補償用の圧力油が供給される
。

このように本実浦例においては、たわみ補正のための補
正荷重付与装置と組合せることにより、たわみ変位を考
慮してヒーリングを行なうことができ、ラム１５の繰出
し位置が変化しても常に一定のヒーリング量を得ること
ができる。また、補正用油圧を調整するだけで、任意の
ヒーリング量を簡単に得ることができるとともに、複数
のテンションバーをラム１５内に埋設することにより、
種々の方向へのヒーリングを行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、補正荷重付与装
置に補正用流体圧力を供給することにより、工作機械の
移動部材の移動位置にかかわらず、常に所定の主軸のヒ
ーリング量を与えることができる。また、ヒーリングは
所定値に制御された圧力流体を供給することにより行な
われるので、ヒ−リング付与操作が簡単であるとともに
、ヒーリング量の変更を容易に行なうことができる。ま
た、ヒーリングは、移動部材のたわみ変位を考慮して行
なわれるので、常に最適なヒーリングが得られるととも
に、加工精度の向上を図ることができる。

また、工具、アタッチメントなどの装着部材の種別に応
じて最適な補正変位値演算プログラムを選択することが
でき、ヒーリング精度を一庖向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す全体構成図、第２図は本発
明の一実施例を示す概要図、第３図（Ａ）および第３図
（Ｂ）はヒーリング補正用油圧およびたわみ補正用油圧
を示すグラフ、第４図はラムを侵方側から見た図である
。 １３・・・主軸頭、１５・・・ラム、２２．２４ａ。 ２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ・・・油圧シリンダ、２５・・
・油圧ポンプ、３０・・・補正変位値演算手段、３１ａ
。 ３１ｂ、３１ｄ、３１ｅ・・・比例電磁式圧力制御弁、
３２・・・演算部、３４・・・ヒーリングは設定手段、
３５・・・インデックスパル奢す。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１閥 第３園　（Ａ） 第３図　（Ｂ） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力流体供給装置と；前記圧力流体供給装置から供
   給された圧力流体の圧力に応じた補正荷重を、工作機械
   の構成要素である、移動部材あるいはこの移動部材を摺
   動自在に支持する支持部材に付与して前記部材に補正変
   位を生じさせる補正荷重付与装置と；前記圧力流体供給
   装置と補正荷重付与装置との間に配設され、補正変位値
   信号により前記補正荷重付与装置への流体供給圧力を制
   御する圧力制御手段と；前記移動部材に支持された主軸
   のヒーリング量を設定し、ヒーリング量設定信号を発す
   るヒーリング量設定手段と；前記移動部材の位置を検出
   し、位置信号を発する位置検出手段と；前記ヒーリング
   量設定手段からのヒーリング量設定信号と前記位置検出
   手段からの位置信号により、補正変位値を演算し、前記
   圧力制御手段に補正変位値信号を送出する補正変位値演
   算手段と；からなる主軸のヒーリング装置。 ２、補正荷重付与装置は、ラム内にラムの長手方向に向
   けて埋設された複数本のテンションバーと、このテンシ
   ョンバーの後端部に接続されテンションバーに引張り荷
   重を付与する油圧シリンダとを備えていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の主軸のヒーリング装置
   。 ３、テンションバーはラムの上部および下部にそれぞれ
   ２本ずつ埋設されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の主軸のヒーリング装置。