JPH04112746U - 門形マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単かつ安価な構造で横桁の傾きを自動的に
補正する。 【構成】 横桁２の両端部の昇降位置をインダクトシン
スケール１３及びインダクトシンスライダ１４により検
出する。左右の昇降送りねじ１１をはすば歯車１９を介
してやまば歯車１８に連結する。やまば歯車１８をスプ
ライン軸１５上にスライド可能に支持し、そのスプライ
ン軸１５を昇降用サーボモータ１２で駆動する。横桁２
の昇降中に、やまば歯車１８を補正用ステッピングモー
タ２７によりシフタ２４を介して移動し、左右のはすば
歯車１９の回転位相をずらして、各昇降送りねじ１１の
送り量を補正する。サーボプロセッサ３４はインダクト
シンスライダ１４からの信号に基づき横桁２の傾き補正
量に相当するパルス数を演算し、これによって補正用ス
テッピングモータ２７を制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、門形マシニングセンタに係り、詳しくは、横桁の水平度を保持す る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、門形マシニングセンタは一台のサーボモータで左右の送りねじを駆動 して横桁を昇降するように構成されているが、横桁上で水平送りされる主軸頭の 重量は通常２〜３トンあるため、主軸頭が偏倚位置で昇降したときの左右の送り ねじの伸び偏差、並びに、左右の送りねじのリード誤差（たとえ、送り駆動系が 完全な左右対称構造であっても）により横桁の昇降に伴う傾きは避けられない。 これを防止するために、一台のサーボモータで横桁を昇降する門形マシニングセ ンタにおいては、従来、横桁を主軸頭の中央位置で昇降しかつ上昇勝手で位置決 めすることによりその水平を保っている。ところが、これでは主軸頭の偏倚位置 で横桁を昇降しながら加工することができないため、従来、左右の送りねじを別 個のサーボモータで同期駆動する門形マシニングセンタが提案されている。

【０００３】 図２は従来の同期駆動方式の門形マシニングセンタを示す正面図である。図に おいて、４１は左右一対のコラム、４２はコラム４１に昇降可能に支持した横桁 、４３は横桁４２上で水平送りされる主軸頭、４４は横桁４２を昇降送りする左 右一対の送りねじ、４５は各送りねじ４４を別個に駆動するサーボモータである 。４６は各コラム４１に取付けたインダクトシンスケール、４７はインダクトシ ンスライダであり、これらによって横桁４２の両端部の昇降位置を検出する。４ ８はサーボアンプ、４９はサーボプロセッサであり、サーボプロセッサ４９はイ ンダクトシンスライダ４７の検出信号に基づいてサーボアンプ４８を介し各サー ボモータ４５を同期制御するように構成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 ところが、この同期駆動方式の門形マシニングセンタによると、一台のモータ で横桁を昇降する方式と比較して、サーボモータ４５及びサーボアンプ４８が一 式余分に必要で、それに応じてサーボプロセッサ４９の制御プログラムが複雑化 し、更に、左右のサーボモータ４５の位相ずれを防止するインターロックも必要 になるなど、構成が複雑でコストが高くつくという不都合があった。

【０００５】 そこで、この考案の課題は、簡単かつ安価な構造で横桁の傾きを補正できる門 形マシニングセンタを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するために、この考案の門形マシニングセンタは、一対のコ ラムと、コラムに昇降可能に支持した横桁と、横桁上で水平送りされる主軸頭と 、横桁の両端部の昇降位置を検出する一対の検出器と、横桁の両端部を昇降送り する一対の送りねじと、送りねじに連結した一対のはすば歯車と、はすば歯車に 係合するやまば歯車と、やまば歯車をスライド可能に支持するスプライン軸と、 このスプライン軸を回転駆動する昇降用サーボモータと、やまば歯車をスプライ ン軸に沿って移動するシフタと、そのシフタを駆動する補正用ステッピングモー タと、検出器からの信号に基づき補正用ステッピングモータを制御するサーボプ ロセッサとから構成される。

【０００７】

【作用】

この考案の門形マシニングセンタにおいては、昇降用サーボモータが回転する と、スプライン軸、やまば歯車、はすば歯車、及び送りねじを介して横桁が昇降 送りされる。このとき、横桁の両端部の位置が検出器により検出され、その検出 信号はサーボプロセッサに入力される。サーボプロセッサは各検出器からの信号 に基づいて横桁の傾き補正量を演算し、その演算値によって補正用ステッピング モータを駆動する。補正用ステッピングモータが横桁の昇降中に回転されると、 シフタが移動され、そのシフタによってやまば歯車がスプライン軸に沿ってスラ イドされる。これにより、やまば歯車と一対のはすば歯車との係合位置が変化し 、一方のはすば歯車はプラス側に位相がずれ、他方のはすば歯車はマイナス側に 位相がずれ、その結果、左右の送りねじによる送り量が補正されて、横桁が水平 に保持される。したがって、一台の昇降用サーボモータを備えた標準型の門形マ シニングセンタにおいて、簡単かつ安価な構造で横桁の傾きを自動的に補正する ことができる。

【０００８】

【実施例】

以下、この考案を具体化した実施例を図面に基づいて説明する。図１はこの考 案の一実施例による門形マシニングセンタをその制御回路と共に示す正面図であ る。図において、１は左右一対のコラム、２はコラム１に昇降可能に支持した横 桁、３は横桁２上で水平送りされる主軸頭、４はワーク（図示略）が載置される テーブル、５は各コラム１の上端に架設した上桁である。主軸頭３は水平送り軸 ６を介して横行用サーボモータ７により駆動される。右側のコラム１には主軸頭 ３に装着した工具８の原点位置を検出する原点検出器９が設置され、この実施例 では、右側を基準として横桁２の昇降送りが制御される。

【０００９】 １１は前記横桁２の両端部を昇降送りするボールねじからなる左右一対の昇降 送りねじ、１２は各昇降送りねじ１１を駆動する共通の昇降用サーボモータであ り、前記上桁５に設置されている。１３は左右のコラム１に取付けたインダクト シンスケール、１４は横桁２に装着したインダクトシンスライダであり、これら によって横桁２の両端部の昇降位置を検出する本実施例の検出器が構成される。 １５は上桁５に水平に支持したスプライン軸であり、このスプライン軸１５は歯 車１６及び歯車１７を介して昇降用サーボモータ１２により回転駆動される。１ ８はスプライン軸１５上にスライド可能に挿通支持したやまば歯車であり、歯す じのねじれ角θが対称な一対のはすば歯車を組合わせて構成されている。１９は やまば歯車１８に係合する左右一対のはすば歯車であり、各はすば歯車１９は横 軸２０、歯車２１、及び歯車２２を介して前記昇降送りねじ１１に連結されてい る。なお、歯車２１及び歯車２２としては、横桁２の自走を防止するために、セ ルフロック効果を有するウォーム歯車が好ましく使用される。

【００１０】 ２４は前記やまば歯車１８に定位置に固定されかつそれをスプライン軸１５に 沿って移動するシフタであり、レール２５を介して上桁５にスライド可能に支持 されている。２６はシフタ２４を水平方向へ送る補正送りねじ、２７は補正送り ねじ２６を駆動する補正用ステッピングモータであり、補正送りねじ２６とシフ タ２４との間にはバックラッシ除去機構２８が設けられている。２９はシフタ２ ４の左右の極限位置を検出する一対のリミットスイッチであり、ブザー、ランプ 等のアラーム回路または自動停止回路（図示略）等に接続されて、シフタ２４の 暴走に伴う横桁２の無制限の傾動を防止できるように構成されている。

【００１１】 前記昇降用サーボモータ１２及び補正用ステッピングモータ２７を制御する制 御回路の構成について説明すると、３１は門形マシニングセンタ各部の位置を指 令する位置指令回路、３２は前記位置指令に基づいて各アクチュエータの駆動信 号を作成するメインプロセッサであり、ここにはサーボアンプ３３を介して前記 昇降用サーボモータ１２が接続されている。３４は補正用ステッピングモータ２ ７の駆動信号を作成するサーボプロセッサであり、ここには、各インダトシンス ライダ１４の位置信号及び昇降用サーボモータ１２のフィードバック信号を比較 し、横桁２の傾き補正量に相当するパルス数を演算する比較演算回路３５が設け られている。そして、サーボプロセッサ３４にはパルス発振器３６及び駆動アン プ３７を介して前記補正用ステッピングモータ２７が接続されている。

【００１２】 上記のように構成した門形マシニングセンタにおいて、次に、その動作につい て説明する。昇降用サーボモータ１２が起動されると、歯車１６、歯車１７を介 してスプライン軸１５が回転される。スプライン軸１５の回転によりやまば歯車 １８が回転され、これに係合する左右のはすば歯車１９が回転される。各はすば 歯車１９の回転に伴い、横軸２０、歯車２１、歯車２２を介して、左右の昇降送 りねじ１１が回転され、これによって横桁２がコラム１に沿って昇降送りされる 。そして、この昇降時における横桁２の両端部の位置はインダクトシンスケール １３及びインダクトシンスライダ１４で検出され、その検出信号がサーボプロセ ッサ３４の比較演算回路３５に入力される。

【００１３】 ここで、はすば歯車１９から昇降送りねじ１１に至る駆動系は、剛性差による 傾きが発生しないように、完全な左右対称構造となっているが、それだけでは、 主軸頭３の偏倚位置での昇降に伴う各昇降送りねじ１１の伸び偏差、並びに、各 昇降送りねじ１１のリード誤差による傾きを防止することができない。そこで、 サーボプロセッサ３４は各インダクトシンスライダ１４からの信号に基づいて横 桁２の傾き補正量に相当するパルス数を演算し、その演算パルス数によりパルス 発振器３６及び駆動アンプ３７を介して補正用ステッピングモータ２７を制御す る。

【００１４】 横桁２の昇降中に、補正用ステッピングモータ２７が回転されると、補正送り ねじ２６を介してシフタ２４が移動され、そのシフタ２４に固定されたやまば歯 車１８がスプライン軸１５に沿ってスライドされ、そのやまば歯車１８と左右の はすば歯車１９との係合位置が変化する。補正送りねじ２６とシフタ２４との間 にはバックラッシ除去機構２８が設けられているので、やまば歯車１８は補正量 分だけ正確に移動する。ここで、やまば歯車１８の移動量をＡ、やまば歯車１８ のねじれ角をθとすると、一方のはすば歯車１９の位相のずれは Ａｔａｎθ、 他方のはすば歯車１９の位相のずれは −Ａｔａｎθとなる。この結果、歯車２ １の歯数をＺ１、歯車２２の歯数をＺ２、昇降送りねじ１１のリードをＬとする と、左右の昇降送りねじ１１による横桁２の傾き補正量Ｃは、 Ｃ＝２Ａｔａｎθ×（Ｚ１／Ｚ２）×Ｌ となる。

【００１５】 このように、本実施例の門形マシニングセンタによれば、横桁２の昇降中に左 右の送り量を自動的に補正して横桁２を水平に保持でき、もって、加工精度及び 工具刃先補正精度が向上する。しかも、横桁２の送り駆動系が一台の昇降用サー ボモータ１２により構成され、かつ、傾き補正ユニットに比較的安価な補正用ス テッピングモータ２７が使用されているため、二台のサーボモータを同期制御す る従来の門形マシニングセンタと比較して、横桁２の送り機構及び制御ユニット がより簡単に構成され、標準型の門形マシニングセンタにおいて安価な構造で傾 き補正の目的を達成できる。

【００１６】 なお、この考案は上記実施例の構成に限定されるものではなく、例えば、ハン ドルを前記補正用ステッピングモータ２７と交換可能に取付け、このハンドルで 補正送りねじ２６を回転することにより、横桁２の傾きを手動操作で補正できる ように構成するなど、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を 適宜に変更して具体化することも可能である。

【００１７】

【考案の効果】

以上に詳述したように、この考案によれば、一台の昇降用サーボモータを備え た標準型の門形マシニングセンタにおいて、補正用ステッピングモータによりや まば歯車を介して左右の送りねじの送り量を補正するように構成したので、簡単 かつ安価な構造で横桁の傾きを補正でき、もって、加工精度及び工具刃先補正精 度を向上できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例による門形マシニングセン
タを示す正面図である。

【図２】従来の門形マシニングセンタを示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１・・コラム、２・・横桁、３・・主軸頭、４・・テー
ブル、５・・上桁、６・・水平送り軸、７・・横行用サ
ーボモータ、８・・工具、９・・原点検出器、１１・・
昇降送りねじ、１２・・昇降用サーボモータ、１３・・
インダクトシンスケール、１４・・インダクトシンスラ
イダ、１５・・スプライン軸、１６，１７，２１，２２
・・歯車、１８・・やまば歯車、１９・・はすば歯車、
２０・・横軸、２４・・シフタ、２５・・レール、２６
・・補正送りねじ、２７・・補正用ステッピングモー
タ、２８・・バックラッシ除去機構、２９・・リミット
スイッチ、３１・・位置指令回路、３２・・メインプロ
セッサ、３３・・サーボアンプ、３４・・サーボプロセ
ッサ、３５・・比較演算回路、３６・・パルス発振器、
３７・・駆動アンプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のコラムと、前記コラムに昇降可能
   に支持した横桁と、前記横桁上で水平送りされる主軸頭
   と、横桁の両端部の昇降位置を検出する一対の検出器
   と、横桁の両端部を昇降送りする一対の送りねじと、前
   記送りねじに連結した一対のはすば歯車と、前記はすば
   歯車に係合するやまば歯車と、前記やまば歯車をスライ
   ド可能に支持するスプライン軸と、前記スプライン軸を
   回転駆動する昇降用サーボモータと、やまば歯車をスプ
   ライン軸に沿って移動するシフタと、前記シフタを駆動
   する補正用ステッピングモータと、前記検出器からの信
   号に基づき前記補正用ステッピングモータを制御するサ
   ーボプロセッサとを具備することを特徴とする門形マシ
   ニングセンタ。