JPH04226849A - 工作機械の送りサーボ装置の制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械の加工精度
を向上させるため加工ベッドを送るサーボ装置の制御方
法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は一般的な工作機械の加工装置を示
す図である。１は加工テーブル、２はテーブル１の上に
取付けられた被加工材、３は工具、４は工具３の一部で
被加工材２を削る切刃、５はサーボモータ、６はサーボ
モータ５に取付けられ、回転を検出する回転検出器、７
はサーボモータ５の軸にカップリングにより連結された
ボールネジである。

【０００３】次に動作について説明する。工具３はほぼ
一定回転で回転しており、工具３の先端の切刃４で被加
工材２を削る。被加工材２は、加工テーブル１とともに
ボールネジ７によりサーボモータ５の回転力によって加
工方向に送られている。被加工材２の加工精度は、工具
３の回転数，切刃４の数，テーブル１の送り速度などに
影響されるが、最も影響が大きいのは加工ベッド１の動
きが滑らかに動くかどうかである。そのため、加工ベッ
ドの支持は高精度に仕上げられており、ベッドを送るボ
ールネジも高精度なものが使用されている。またサーボ
モータの回転もサーボモータの回転も滑らかに回転する
よう種々の配慮がなされている。

【０００４】工具３と切刃４による切削力は、加工ベッ
ド１，ボールネジ７を経てサーボモータ５の回転子に伝
わる。サーボモータは、この切削力にサーボロックと言
われるサーボモータの回転子に生じた変位角度を修正す
る力で対抗している。この切削力がサーボモータに伝わ
る割合は、加工ベットの支持部の構造により大きく異な
り、支持部が油膜による滑り構造の場合、摩擦係数が大
きく、切削力のほとんどは加工ベッドの摩擦力により吸
収され、ボールネジを通じてサーボモータに伝わる力は
問題にならない程度小さくなっていたので、加工ベッド
は切削力により押し戻されることもなく、滑らかに送ら
れ被加工材の加工面は凹凸のない高精度な加工面となっ
ていた。一方、加工条件に高速化が要求された工作機で
は、加工ベッドの支持に摩擦係数の小さい、リニアガイ
ド（詳細は特開昭５８−２１４０１４号公報参照）とい
われるころがり構造を採用しているものが多くなってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の工作機械とその
加工ベッドの送り装置は以上のように構成されており、
加工ベッドの支持にリニアガイド（ころがり支持）を採
用している構造の場合、加工工具の刃による切削力が加
工ベッドの支持部の摩擦力が小さいため、サーボモータ
に力が伝わり、サーボモータの回転子が位置ずれするた
め、加工ベッドと被加工材が工具の切刃が当たる都度、
切刃の切削力により押し戻されて、加工面に縞目が出る
とか、条件が悪い場合は加工面に大きな凹凸が生じる等
の問題点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、リニアガイド（ころがり支持）
を使用した工作機で工具の切刃による切削力により、加
工ベッドが押し戻されることがなく、加工精度のよい工
作機械の送りサーボ装置の制御方法を得ることを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る工作機械
の送りサーボ装置の制御方法は、工具の切刃による切削
力に対抗する力を、送りサーボ装置にノンバックラッシ
ュ電磁ブレーキを付加し、そのブレーキのトルクにより
得るようにしたものである。

【０００８】

【作用】この発明における工作機械の送りサーボ装置の
制御方法は、切削時には電磁ブレーキを作動させてブレ
ーキトルクを発生させ、切削力に対抗させるとともに、
早送り時はブレーキを開放する。

【０００９】

【実施例】実施例１． 以下この発明の一実施例を図について説明する。図１に
おいて、１は加工テーブル、２は加工テーブル１の上に
取付けられた被加工材、３は工具、４は工具３の切刃、
５はサーボモータ、６はサーボモータ５の回転を検出す
る回転検出器、７はボールネジ、８はサーボモータ６に
取付けられたノンバックラッシュ電磁ブレーキである。

【００１０】次に動作について説明する。切削加工時、
電磁ブレーキ８はトルクを発生しており、被加工材２が
切刃４により切削力で押し戻されるのを防いでいる。電
磁ブレーキ８のトルクＴｋｇｃｍは、切刃４による切削
力のテーブル１の移動方向分力をＦｋｇ、ボールネジピ
ッチをＰｍｍ、ボールネジ効率をη％とすると、Ｔ＝（
Ｆ×Ｐ／２０π）×ηで求められる。ブレーキトルクは
この値以上のトルクとするのが望ましい。切削力及びそ
の移動方向分力Ｆｋｇは、加工条件により異なるが、加
工面精度が問われるのは仕上加工であり、一般に仕上加
工は加工代が少なく軽負荷で行われるため切削力は小さ
く、その値はサーボモータ５の軸トルクに換算してサー
ボモータ５の定格トルクの３０％以下で使用されている
ものがほとんどである。そのため、電磁ブレーキ８のト
ルクもサーボモータ５の定格トルクの３０％以下で十分
であり、また切削時の送りは電磁ブレーキ８のトルクを
上まわったトルクを必要とするため、電磁ブレーキ８の
トルクを大きくするのはサーボモータ５の負荷を増すこ
とになり、サーボモータ５の発熱を生じ工作機械にとっ
て望ましくない。

【００１１】また該電磁ブレーキ８はバックラッシュが
あってはならず、ノンバックラッシュであることが必要
である。切削加工時の切刃による被加工物の動きは、ミ
クロン（μ）単位であり、サーボモータ５の回転角度で
はごく僅少（１０ｍｍのボールネジピッチの場合１μの
動きは０．０３６°）であり、電磁ブレーキ８にバック
ラッシュがあったのでは目的を達することができない。 ノンバックラッシュ電磁ブレーキとしては、図２に示す
ように、ブレーキの回転部分がサーボモータの回転軸に
ガタ無く固定されていることが必要であり、スプライン
ハブなどは使用しない方がよい。又この電磁ブレーキは
、実開昭５９−１８５４３６号公報に開示のものも使用
出来る。なお又、電磁ブレーキ８はサーボモータ５と一
体にする必要はなく、ボールネジ端部など、サーボ駆動
系の適用な部分に取付けてもよい。

【００１２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、駆動部
にノンバックラッシュな電磁ブレーキを設け、加工時の
切刃により被加工材が押し戻されて動くのを防止するよ
うにしたので、加工面の精度が高いものが得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に依る工作機械の送りサー
ボ装置を示す図である。

【図２】この発明の一実施例に依るサーボモータと電磁
ブレーキの構造を示す断面側面図である。

【図３】従来の工作機械の送りサーボ装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１　　加工テーブル ２　　被加工材 ３　　工具 ４　　切刃 ５　　サーボモータ ６　　回転検出器 ７　　ボールネジ ８　　電磁ブレーキ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　リニアガイドを使用した工作機械の送
   りサーボ装置を制御する方法において、送りサーボ装置
   にノンバックラッシュ電磁ブレーキを設け、切削時のみ
   所望するブレーキトルクを発生させ、切削時以外の早送
   り時等はブレーキを開放するようにしたことを特徴とす
   る工作機械の送りサーボ装置の制御方法。