JPH01295743A - 工作機械の主軸熱変位補正装置 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、主軸および主軸ヘッドの熱変位を補正した
送り景で主軸を送るようにした工作機械の主軸熱変位補
正装置に関するものである。

【従来の技術】

従来、工作機械の主軸熱変位補正装置として、実公昭６
２−４０７５１号公報に示すものがあった。この主軸熱
変位補正装置は、Ｌ字形の取付板の一辺部を主軸ヘッド
の先端面に固定し、主軸ヘッド末端側に延びる前記取付
板の他辺部にスケールを固定し、このスケールと近接し
て対向する測定ヘッドを主軸ヘッドを＠線往復動可能に
支持したサドルのようなフレームに固定し、前記測定ヘ
ッドに接続した制御回路に主軸・＼ラド送りモーフの駆
動回路を接続したものである。 以上のように構成された工作機械の主軸熱変位補正装置
は、工作機械の運転中に、主軸を主軸ヘッドに支持する
ベアリングの主軸の回転に伴う発熱や、主軸を回転させ
る主軸駆動モーフの発熱によって主軸ヘッドおよび主軸
が熱変位するのを、主軸ヘッド先端の熱変位を前記スケ
ールと測定ヘッドとによって検出し、測定ヘッドからの
検出信号によって制御回路から駆動回路に補正指令を与
え、この指令によって前記送りモータによる主軸ヘッド
のフレームに対する熱変位を補正した送り量で主軸の送
りを行い、主軸に装着した工具による被加工物の加工精
度を高めそいる。

【発明が解決しようとする課ｎ】

一般に工作機械では、主軸ヘッドは主軸ヘッド送りモー
タから主軸ヘッドに駆動力が伝達されるボールナツト取
付面を基準としてフレームに対し熱変位する。また、主
軸はこれを主軸ヘッドに支持するベアリングの端面基準
として主軸ヘッドに対し熱変位する。したがって、主軸
の先端はフレームに対し前記２つの熱変位の合計分だけ
変位するが、前述した従来の主軸熱変位補正装置では主
軸ヘッドの熱変位しか補正できず、このため、被加工物
の加工精度の向上が不十分であるという問題点があった
。 この発明は、前述した問題点を解決しようとするもので
あって、主軸ヘッドの先端部の熱変位のみではなく、こ
の熱変位と主軸の熱変位との合計分の主軸先端の変位を
主軸ヘッドの送り量で補正することにより、被加工物の
加工精度をさらに高めることができる工作機械の主軸熱
変位補正装置を比較的簡単な構成で提供することを目的
とするものである。

【課題を解決するための手段】

この発明による工作機械の主軸熱変位補正装置は、主軸
ヘッドを往復動可能に支持するコラムのようなフレーム
に固定したフィードバックフレームと、このスケールの
測定ヘッドに一端部が固定され前記主軸ヘッドの先端部
に他端部が固定された測定ヘッド取付ロッドと、主軸の
先端部の熱変位を検出する非接触変位計と、この変位計
を主軸ヘッドの先端部に前記取付ロッドと同一平面上で
固定する変位計取付ブラケットと、前記測定ヘッドおよ
び変位計の検出信号に７よって主軸・・、ラドと主軸と
の熱変位の合計による主軸先端部の変位分だけ主軸・＼
ラドの送り量を補正する送り量補正手段とを備え、前記
取付ロッドおよび前記取付ブラケットを低熱膨張材料で
構成したものである。

【作　　用】

この発明の主軸熱変位補正装置は、従来のこの種補正装
置が有している部品に加えて、主軸の先端の変位を検出
する非接触変位計を低熱膨張材料からなる取付ブラケッ
トによって主軸ヘッドに固定するとともに、送り量補正
手段に測定ヘッドおよび前記変位計からの変位信号を加
算する加算回路を設けるという比較ｖＪ簡単な構成であ
りながら、測定ヘッドによって検出した熱変位量および
前記変位計によって検出した熱変位量を加算し、これら
の熱変位量に見合う変位量だけ主軸ヘッドの送り量を補
正することにより、主軸ヘッドおよび主軸の熱変位の合
計による主軸先端の変位を正確に補正でき、前述した従
来のものに比べ、被加工物に対しより高い精度の加工を
行うことができる。

【実施例】

以下、この発明の一実施例につき図を参照して説明する
。 第１図において、１はたて形工作機械の主軸ヘッドであ
り、主軸ヘッド１はフレームであるコラム２に上下方向
に直線往復動可能に支持され、コラム２に設けたモータ
取付台３に主軸ヘッド送りサーボモータ４が固定されて
いる。主軸ヘッド１内に、上、下ベアリング５ａ、５ｂ
によって、主軸６が回動を可能に軸方向移動を拘束して
支持されている。前記サーボモータ４の出力軸にボール
ねじ軸７が連結され、このねじ軸７は主軸ヘッド１に設
けたボールナツト８および係合部９にボールを介して係
合されている。主軸６の上端部には被動側プーリ１０が
固定され、主軸・＼ラド１に固定された主軸駆動モータ
（図示省略）から正逆回転力が駆動側プーリ（図示省略
）および無端ベルト１１を介して波動側プーリ１０に伝
達されるように構成されている。また、主軸６は筒状に
形成され、先端部内に工具１２のプルスタッド１２ａを
有する柄部１２ｂが着脱可能に嵌合固定され、工具１２
は主軸６の先端面から下方に突出している。主軸６内の
工具１２上方部分には多数の皿ばね１３と、これらのば
ね１３によって上方に付勢された工具押出ロッド１４と
が設けられ、このロッド１４の上方には工具アンクラン
プ用シリンダ１５が主軸ヘッド１内に固定されている。 前記コラム２に固定した裏板１６には主軸ヘッド１の一
側に近接して垂直にフィードバックスケール１７が固定
され、このスケール１７と平行に測定ヘッド取付ロッド
１８が配置されている。この取付ロッド１８の上端部に
測定ヘッド１９が取付板２０によって固定され、測定ヘ
ッド１９は前記スケール１７と対向しこれと近接して配
置されている。前記取付ロッド１８の下端部が固定ブラ
ケット２１に固定され、このブラケット２１は主軸ヘッ
ド１の先端部−篩下面に固定されている。 主軸６の先端部外周面に検出リング２２が設けられ、検
出リング２２の裏面上に近接して非接触変位計２３が主
軸ヘッド１の一側部先端下方に配置されている。前記変
位計２３は、Ｌ字状の変位計取付ブラケット２４の水平
辺内端部に固定され、このブラケット２４の垂直辺上端
部が前記固定ブラケット２１の主軸ヘッド１内に延びる
突出部２１ａの内端部に、取付ロッド１８と同一水平面
上で固定されている。前記取付ロッド１８．取付板２０
、固定ブラケット２１および取付ブラケット２４はそれ
ぞれ低熱膨張材料で構成されている。 また、取付ブラケット２４を包囲して検出リング２２の
ガ周側と主軸ヘッド１の先端面との間にカバー２５が配
置され、カバー２５は主軸ヘッド１に固定されている。 前記測定ヘッド１９および変位計２３が送り量補正手段
２６の加算回路２７に接続されている。 送り量補正手段２６は、測定ヘッド１９と変位計２３か
ら入力された検出信号を加算しＮＧ装置の比較手段２８
に絶対位置信号として入力され、比較手段２８で目標位
置記憶手段２９に記憶された絶対位置と比較し、駆動回
路３０に主軸ヘッド１の送り凰補正指令を入力させ、こ
の入力に基いて駆動回路２５が前記主軸・＼ラド送すサ
ーボモータ４を作動させ、主軸ヘッド１および主軸６の
熱変位量の合計分を補正する送り量でコラム２に対し主
軸・＼ツ１！１を送るよう（ζ構成さねている。 以上のよう（ご構成された実施例の主軸熱変位補正装置
は、工作機械の運転時に、主軸６の回転によるベアリン
グ５ａ、５ｂの発熱や主軸駆動モータの発熱で、主軸ヘ
ッド１および主軸６が上下方向に伸び、これらの先端部
が変位する。そして、ボールねじ軸７のボールナラＩ・
８取付面から測定−＼ラド取付ロッド１８の固定ブラケ
ット２１を介しての主軸ヘッド１への取付面までの間の
主軸ヘッド１のｆｉ変位は、フィードバックスケ−７し
１７の測定ヘッド１９が低熱膨張材料で製作された前記
取付ロッド１８に取り付けられているので、測定ヘッド
１９が前記熱変位に追従して移動し、この変位量の検出
信号が加算回′Ｉ＃ｔ２７に送られる。 また測定ヘッド取付ロッド１８の主軸へラド１への取付
面から１軸６の先端部までの熱変位は、非接触変位計２
３の取付ブラケソＩ・２４が前記取付ロッド１８の取付
面と同一水平面上で固定ブラケット２１を介して主軸ヘ
ッド１に取り付けられており、前記取付ブラケット２４
が低熱膨張材料で製作されているので、前記変位計２３
で検出することができ、検出した変位量の信号が加算回
路２７に送られる。この加算回路２７で前記２つの変位
量を加算して絶対位置信号とし、比較手段２８で目標位
置記憶手段２９に記憶した絶対位置と比較し、駆動回路
３０によってサーボモータ４による主軸ヘッド１の送り
量を、〕、〕Ｃ−ドパツク制して主軸ヘッド１および主
軸６の熱変位の合計分だけ補正するものである。他の送
り量補正手段２６として、第２図に示すように非接触変
位計２３と検出リング２２間の実際のギャップ量を、ギ
ヤツブ社記憶回路４０に記憶された理論ギャップ量とで
比較器４１で比較し、この比較器４１からの信号に基づ
いて目標位置記憶手段４２に記憶された目標位置を目標
位置更新手段４３で更新する。 測定・＼ノド１９からの実際の位置と、更新された目標
位置を比較手段４４で比較する。 なお、前記実施例では、固定ブラケット２１を介して測
定ヘッド取付ロッド１８と非接触変位計取付ブラケット
２４とを主軸ヘッド１の先端部に同−平面上で固定した
が、この発明は、固定ブラケットを廃して、前記取付ロ
ッドと取付ブラケットとを同一平面上で主軸ヘッドに直
接固定しても取付スペースがあれば差支えない。さらに
、この発明は、コラム以外のフレームに主軸ヘッドを支
持する工作機械にも適用できる。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明は、コラムのような主軸
ヘッドを支持するフレームにフィードバックスケールを
固定し、このスケールの測定ヘッドを測定ヘッド取付ロ
ッドによって前記主軸ヘッドに固定し、主軸の先端部の
熱変位を検出する非接触変位針を変位計取付ブラケット
によって主軸ヘッドに前記取付ロッドと同一平面上で固
定し、前記取付ロッドおよび取付ブラケットを低熱膨張
材料で構成するとともに、前記測定ヘッドおよび熱変位
計からの検出信号によって、主軸ヘッドと主軸との熱変
位の合計による主軸先端部の変位分だけ主軸ヘッド送り
モータによる主軸ヘッドの送り量を補正するようにした
ので、部品数の増加が少ない比較的簡単な構成で、主軸
ヘッドおよび主軸の熱変形の合計による主軸先端の変位
を補正することができ、被加工物の加工精度をより高く
することができる工作機械の主軸熱変位補正装置を提供
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による工作ｉ械の主軸熱変
位補正装置を示す縦断説明図、第２図は他の送り量補正
手段を示すブロック図である。 １　　主軸ヘッド、２・コラム（フレーム）、４主軸ヘ
ッド送りサーボモーフ、６・・主軸、１７・・フィード
バックスケール、１８・測定ヘッド取付ロッド、１９　
測定ヘッド、２１・・固定ブラケット、２２・検出リン
グ、２３・・・非接触変位計、２４・・変位計取付ブラ
ケット、２６・送り旦補正手段、２７　加算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工作機械の主軸ヘッドを往復動可能に支持するフレーム
   に主軸ヘッドの往復動方向と平行に固定したフィードバ
   ックスケールと、このスケールの測定ヘッドに一端部が
   固定され主軸ヘッドの先端部に他端部が固定された低熱
   膨張材料からなる測定ヘッド取付ロッドと、主軸ヘッド
   に回転可能に支持された主軸の先端部の熱変位を検出す
   る非接触変位計と、この変位計を主軸ヘッドの先端部に
   前記取付ロッドと同一平面上で固定する低熱膨張材料か
   らなる変位計取付ブラケットと、前記測定ヘッドおよび
   変位計からの検出信号によって主軸ヘッドと主軸の熱変
   位の合計による主軸先端部の変位分だけ主軸ヘッドの送
   り量を補正する送り量補正手段とを備えたことを特徴と
   する工作機械の主軸熱変位補正装置。