JPH0430945A - 工作機械の送り機構のロストモーション検知方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＮＣ工作機械の送り機構におけるロストモー
ションを検知する方法に関する。

〔従来の技術〕

ＮＣ工作機械のテーブルやヘッド等の移動体は、ボール
ねし機構等の送り機構によって精密に位置の変位を与え
られ、ワークに対して切削作業を行う。しかし、使用中
のねじの摩耗や、ねじを支えているヘアリングのスラス
ト方向のがたの増加等により、次第に遊び即ちロストモ
ーションが増加するので、これが大きくなった場合には
、送り機構を修理・交換して正確な位置決めが得られる
ようにする必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来は、ワークの加工精度を観察して、これが悪化した
場合に送り機構の修理・交換を行っていたが、このよう
なやり方では、計画的なオーバーホールが行えず、生産
に支障を来す恐れがあった。

本発明は、このような従来技術における問題点を解決し
、送り機構のロストモーションの増加を事前に検知し、
送り機構のオーバーホールの時期の近いことを警報する
方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、送りモータに逆転指令が発せられると、そ
の時点からの送りモータの回転移動量と移動体の実際の
移動量との差を求め、予め設定した基準値と比較して越
えているか否かを判定検知することによって達成される
。

更に詳述すると、移動体の送り移動量を検出してパルス
信号を発するスケールと、送りモータの回転移動量を検
出してパルス信号を発するエンコーダーとを有し、ＮＣ
装置からの送り指令に基づいて前記移動体の送り量のフ
ィードバック制御を行うＮＣ工作機械の送り機構におい
て、前記ＮＣ装置から送り方向の逆転指令が出された時
点を始点として、前記エンコーダーから発せられるパル
ス信号Ａ及び前記スケールから発せられるパルス信号Ｂ
の計数を開始し、前記スケールからパルス信号Ｂの発せ
られた後の時点で前記計数を終了し、前記パルスＡの計
数値と前記パルスＢの計数値との差りを求め、この値り
が予め設定された基準値Ｍを越えた場合にアラームを発
するように構成し、前記送り機構のロストモーションが
所定値を越えたことを自動的に検知することを特徴とす
る工作機械の送り機構のロストモーションの検知方法が
提供される。

（作用〕 送り方向の逆転の指令が発せられると、モーターが逆転
して例えばボールねじ機構のねじをそれまでと逆向きに
駆動する。すると、このねじに取付けられているナツト
は、前記ねじとの間に存在するバックラッシュやねじを
支えているヘアリングのスラスト方向の遊び等のために
、ねじ自体は回転しているにも関わらず、がたの空間を
乗り越える時間Ｔの間はその位置を移動しない。従って
、ナツトに固定されているテーブル等もこの期間は停止
したままとなる。時間Ｔの経過後にはしめてナツトとね
じとが接触して両者が連動して運動し、テーブル等が変
位を開始する。これをロストモジョンという。即ち、こ
の時間Ｔ内のモーターの回転数の合計がロストモーショ
ンの大きさに対応する。

本発明においては、送り機構の逆転指令と同時にモータ
ーの回転数に相当するエンコーダーのパルス信号の計数
が開始され、同時に実際の送り量に相当するスケールか
らの位置のパルス信号の計数も開始される。勿論、前述
の通り、実際にはスケールからのパルス信号はエンコー
ダーからのパルス信号よりロストモーションの分だけ遅
れて計数される。従って、所定時間経過後（必ずスケル
からのパルス信号が発せられた後）に両者の計数結果を
比較すると、ロストモーションに相当する差りが生じて
いるはずである。

本発明においては、この差りと余裕を以て設定された基
＄Ｍとを比較し、ＤがＭを越えた場合に直ちにアラーム
を発して、機構のオーバーホールの時期が迫っているこ
とを知らせるようにされている。

以下、図面に示す好適実施例に基づいて、本発明を更に
詳細に説明する。

〔実施例］ 第１図は、本発明をボールねし型の送り機構に適用した
場合のブロックダイヤグラムを示す。

ボールねし送り機構のねじ１は、静止しているフレーム
に固定されたヘアリング２によって両端を支持され、そ
の一端に連結された可逆転モーター３によって回転駆動
される。ねじ１にはナツト４が螺合し、ねじ１の回転に
つれて左右に変位する。該ナツト４と一体化されたテー
ブル１１にはスケール５が固定され、ナンド４の変位と
共に移動してフレームに固定されている指針によってそ
の変位量が示されると共に、これに対応したパルス信号
が出力されるように構成されている。

モーター３にはエンコーダー６が取付けられ、モーター
３の回転に応じたパルス信号を発するように構成されて
いる。

ボールねし機構は、演算制御回路からなるＮＣ装置７か
らサーボ回路（図示せず）を経てモーター３に与えられ
るＮＣ指令に基づいて駆動される。

この結果生じた変位量はスケール５によってＮＣ装置７
に逐次入力され、所望の位置決めが行われるようにフィ
ードバック制御される。これは−船釣な閉ループ系の送
り制御方式である。

本発明は、このような閉ループ系送り制御方式を基本と
して、送り機構のロストモーションの増加を検知するも
のである。

ボールねし機構のような送り機構においては、送り作用
が行われている時には、第２図（ａ）に示すように、ね
じ１のねし山の面ａがナツト４のねじ山の面すと接触し
、これと反対側に遊び空間Ｓが形成される。送り方向が
逆転すると、ねじ１が回転しても、最初のうちは遊び空
間Ｓが移動するのみでナツト４は移動せず、第２図（ｂ
）に示すように、ナンド４のねじ山の面ｂ　がねじｌの
ねし山ａ′と接触してから初めてナツト４の変位が始ま
る。

本発明の原理は、送り方向の逆転時に遊び空間Ｓの移動
に要するねじ１の回転数を計測することによって、送り
機構のロストモーションの大きさを定量化することにあ
る。このロストモーションの中には、ねじ山の摩耗に起
因するバンクラッシュの他、ベアリング２のスラスト方
向の遊びや、起動時のねじ１自体の弾性歪み等も含まれ
、正常な場合にも成る程度は許容されるべきものである
。

しかし、これが限界を越えて大きくなった場合には、ワ
ークの加工品質に影響を及ぼすため、対策が必要となる
。

本発明においては、送り作業中にねじ１の回転数（即ち
モーター３の回転数）を表すエンコーダー６からのパル
ス信号Ａと送り量を表すスケール５からのパルス信号Ｂ
とを受けてそれぞれ積算し、一定時間経過毎に両者の差
りを出力する減算回路８が設けられている。更にこの減
算回路８から出力された差の信号りを受け、予め記憶し
である基準値Ｍと比較して、ＤＡＭの場合にのみ操作信
号Ｐを出力する比較回路９が設けられている。この比較
回路９は、ブザー、ランプ等のアラーム発生手段１０に
接続されている。

次にこのような構成の本発明の装置の作用を説明する。

ＮＣ装置７からのＮＣ指令による送り作業の際に、モー
ター３に送り方向の逆転指令が伝達されると、この指令
によってエンコーダー６とスケル５は、減算回路８に対
してそれぞパルス信号ＡＢの出力を開始する。

これらの信号は減算回路８内でそれぞれ演算され、一定
時間毎にその差りが比較回路９に対して出力される。前
述の原理から判るように、ねし１の回転数を表すパルス
信号ＡはＮＣ装置７から発せられる逆転指令と同時に発
生するが、スケール５の変位を表すパルス信号Ｂの方は
ロストモーションが関与する分だけ僅かに遅れて発生す
る。この差りは、ロストモーションを乗り越えるまでに
出力される分については次第に増加する値を示すが、短
時間経過後には一定値に収斂する。これはロストモーシ
ョンが完全に乗り越えられたことを示すもので、スケー
ル５からのパルス信号が発せられたことが減算操作終了
信号として作用し、この時点でのＤの値がロストモーシ
ョンの大きさになる。

比較回路９においては、記憶されている基準値Ｍとモー
タ３が逆転する毎に入力される差信号りとの大小を比較
する。この基準値Ｍは、ワークの加工精度の許容限界を
基礎にして求められたロストモーションの限界値に所定
の安全係数を掛けて余裕を以て定められた値である。こ
の比較は、少なくともＤが前述の収斂値に到達するまで
の間、継続されればよい。この比較の間に、ＤがＭを上
回ることが無ければ、ロストモーションは安全限界内に
あるものと判断される。

もし、Ｄ＞Ｍとなった場合には、送り機構の口ストモー
ションが太き（なって、近々限界値に到達するものと予
想されるので、アラーム発生手段１０に指令が発せられ
、作業員にその旨警報を発する。これに基づいて、生産
計画を勘寡した無理のないオーバーホールが行われる。

以上の説明はポールねし型の送り機構について行ったが
、その他にもランク・ピニオン型送り機構についても同
様に適用できる。

〔発明の効果〕

この送り機構の遊び検知操作は、ＮＣ指令において送り
方向の逆転指令によって開始され、エンコーダーからパ
ルス信号Ｂが発せられた後、つまり前述のＤの値が一定
値に収斂した時点で終了する。従って、実質的に常時ロ
ストモーションの量を監視できることとなり、余裕を以
て確実にオーバーホールの時期を決定することが可能と
なる。

これにより、生産計画と連動した総合的なオーバーホー
ル計画を立案することが可能となり、作業効率が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための積成の概略を示すブ
ロックダイヤグラム、 第２図（ａ）、　　（ｂ）は、送り方向の逆転時におけ
る送り機構のねじとナツトとの遊びの状態を示す拡大図
である。 １−ねじ ２−ベアリング ３−モーター ４−ナツト ５−スケール ６−エンコーダー ７、−Ｎ　Ｃ装置 ８−減算回路 ９−比較回路 １０−アラーム発生手段 １１−テーブル Ａ、　Ｂ−ｍ−パルス信号 Ｄ　−差信号 Ｍ−基準値 第 図 第 図（ａ） 図（１））

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、移動体の送り移動量を検出してパルス信号を発する
   スケールと、送りモータの回転移動量を検出してパルス
   信号を発するエンコーダーとを有し、ＮＣ装置からの送
   り指令に基づいて前記移動体の送り量のフィードバック
   制御を行うＮＣ工作機械の送り機構において、前記ＮＣ
   装置から送り方向の逆転指令が出された時点を始点とし
   て、前記エンコーダーから発せられるパルス信号Ａ及び
   前記スケールから発せられるパルス信号Ｂの計数を開始
   し、前記スケールからパルス信号Ｂの発せられた後の時
   点で前記計数を終了し、前記パルスＡの計数値と前記パ
   ルスＢの計数値との差Ｄを求め、この値Ｄが予め設定さ
   れた基準値Ｍを越えた場合にアラームを発するように構
   成し、前記送り機構のロストモーションが所定値を越え
   たことを自動的に検知することを特徴とする工作機械の
   送り機構のロストモーションの検知方法。