JPH0639042B2 - テ−ブルの駆動装置 - Google Patents

テ−ブルの駆動装置

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JPH0639042B2
JPH0639042B2 JP4189785A JP4189785A JPH0639042B2 JP H0639042 B2 JPH0639042 B2 JP H0639042B2 JP 4189785 A JP4189785 A JP 4189785A JP 4189785 A JP4189785 A JP 4189785A JP H0639042 B2 JPH0639042 B2 JP H0639042B2
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JP
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feed screw
travel
displacement
drive device
traveling direction
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JP4189785A
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和彦 永山
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Hitachi Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q23/00Arrangements for compensating for irregularities or wear, e.g. of ways, of setting mechanisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/34Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は旋盤,マシニングセンタなどの工作機械におい
て、被削材または工具を搭載したテーブルが進行方向に
対して垂直な方向に運動誤差を発生するのを排除可能に
したテーブル駆動装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来のテーブル駆動装置においては、1軸または多軸制
御により単純または複雑な形状をした被削物を面加工す
る場合、被削材または工具を搭載して送りねじにより駆
動されるテーブルが、前記送りねじの振回りに起因して
その進行方向に対して垂直な方向によたり現象を発生
し、これによつて被削材の加工面にうねりを生じて加工
精度を劣化させる問題が発生している。そこで、この対
策として、従来たとえば特開昭58−72761 号公報に記載
されている如く、機構的に送りねじの振回りを吸収する
手段が出願されている。しかるに前記の手段において
は、目的の機能を達成するために油静圧軸受を利用して
いるので、この油静圧軸受に高圧力の油を供給するため
の機器が必要となつて構成が複雑になる。またこれに加
えて前記の圧油供給機器は一般に高価であるので、製作
費が高価になる欠点を有する。
〔発明の目的〕
本発明は、テーブルを送りねじで駆動するときに発生す
るテーブルの進行方向と垂直な方向への運動誤差を排除
し、高精度な運動精度を有するテーブル駆動装置を提供
することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は前記の目的を達成するため、送りねじの回転に
より該送りねじと螺合するナットを介してテーブルを直
進移動させるテーブル駆動装置において、上面に前記テ
ーブルをその進行方向と垂直な方向に微小移動可能な隙
間を設けて搭載し、下面に前記送りねじと螺合するナッ
トを固着してテーブルとともに直進移動するテーブルベ
ースと、テーブルの進行方向と平行な仕上げ面を有する
基準器と、該基準器に対するテーブルの進行方向と垂直
な方向へのテーブルの変位を常時検出する前記テーブル
の進行方向前後位置に設けられた少なくとも2個の微小
変位計からなる検出手段と、前記テーブルを該テーブル
の進行方向に対して垂直な方向に微小移動させて位置補
正する前記テーブルベースとテーブルとの隙間に設置さ
れた2対4個のピエゾ素子からなる補正手段と、該補正
手段の2対4個のピエゾ素子を前記検出手段から得られ
る検出値に基づいて2対同時または1対ずつ個別に電圧
制御可能な制御回路とから構成したものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的に説明す
る。
〔実施例1〕 第1図および第2図は、本実施例に係るテーブル駆動装
置の概略図で、第1図はその側面図、また第2図はその
上面図である。また第3図及び第4図は、夫々第1図及
び第2図における電圧分圧回路及びピエゾ素子の機能を
補足するための説明図である。
第1図及び第2図において、テーブルベース1はその一
部にナツト2を具備し、該ナツト2と接合された送りね
じ3の回転運動によつてF−B方向に直線的に駆動せし
められるようになつている。なお、前記送りねじ3は減
速機(図示せず)等を介して駆動モータ4に結合され、
該駆動モータ4により回転せしめられるようになつてい
る。また上記駆動モータ4には、モータ制御回路5と該
モータ制御回路5へ指令パルスを供給するための制御指
令回路6とが接続されている。
他方、前記テーブルベース1には、被削材または工具
(図示せず)と微小変位計7a,7bとを搭載したテーブ
ル8が具備されており、該テーブル8の進行方向F−B
と垂直な方向(第2図中L−R方向で、F−B方向と直
角な水平方向)の両端部を、前記テーブル8をL−R方
向に微小量だけ移動せしめるためのピエゾ素子9a〜9d
で挾込み、更に前記テーブルベース1に組込んでい
る。
また、一面Aの真直度をサブミクロン・オーダに仕上げ
られた基準器10は、その面Aが前記テーブル8の進行方
向F−Bと平行になるように機械本体(図示せず)に設
置されている。さらに上記面Aは前記微小変位計7a,
7bで常時計測するように形成されかつ上記微小変位計
7a,7bの計測結果を増幅し、両者の計測結果の平均を
算出して結果を出力するための平均化回路11が前記微小
変位計7a 及び7b に接続されかつ上記平均化回路11か
ら出力された電圧値を前記ピエゾ素子9a〜9d に分圧
供給するための電圧分圧回路12が接続されている。な
お、前記平均化回路11は駆動直前に平均値が“0”にな
るように前記制御指令回路6によりリセツトされるよう
になつている。
ここで、 前記基準器10は、面Aの真円度の経年劣化の少ないSi
O2(ガラス),Al2O(酸化アルミニウム)などのセラ
ミツク材とすることが望ましく、更に計測面に傷が付く
のを防止するため、前記基準器10の面A部に金属物質を
コーテイングし、前記微小変位計7a,7bは静電容量型
あるいは渦電流型等の非接触変位計とすることが望まし
い。また、被削材または工具は、前記微小変位計7a と
7b の中間位置に配置するのが望ましい。これは、もし
両微小変位計7a 及び7b の計測値δa及びδbに差が生
じた場合、両計測値の平均値((δa+δb)/2)と前記
中間位置の変位量とがほぼ一致するから、他の算出手順
が不要となるためである。
前記電圧分圧回路12の機能を第3図により詳細に説明
する。前記平均化回路11からの入力電圧値VinがOVの
時、前記ピエゾ素子9a,b 及び9c,dへの出力電圧値V
out ab及びVout cd、両者ともバイアスされた電圧値V
outBとなるよう調整されている。すなわち、 Vout ab=Vout cd=Vout B この点を基準に、前記入力電圧VinがOVより大きい場
合、前記出力電圧Vout ab 及びVout cdは の関係が成立するように分圧する。また、逆に前記入力
電圧値VinがOVより小さい場合は次の関係が成立するよ
うに分圧する機能を有するものである。すなわち、 なぜなら、前述の如くテーブル8を微小量だけ移動せし
めるため前記テーブル8を第4図示する特性を有するピ
エゾ素子9a,9bと9c,9dでサンドイツチする構
造としたため、例えば、前記ピエゾ素子9a 及び9b を
δだけ伸ばす場合は対向するピエゾ素子9c 及び9d を
δだけ縮める必要があるためである。
なお、サンドイツチ構造とした理由は、前記テーブル8
の微小な移動を高剛性かつ高速に行わせるためである。
また、2対のピエゾ素子でテーブルを挾込むようにした
理由は、微小移動時のバランスを考慮したもので、バラ
ンスが取れれば1対でも十分であることは云う迄もな
い。
今、テーブル8をF−B方向に移動すべく、制御指令回
路6から指令パルスが出力されると、モータ制御回路5
により駆動モータ4が駆動され、送りねじ3が回転する
と、前記ナツト2によつて前記送りねじ3の回転運動が
F−B方向への直線運動に変換され、結果として前記テ
ーブル8がF−B方向へ直線移動する。ところが、前記
送りねじ3の加工精度もしくは組立て精度によつて前記
送りねじ3の回転時に規則正しい振回り現象が生じる。
一般にこの種の動きを蛇行と云うが、その他の不規則な
動きを含めた によつて前記ナツト2,テーブルベース1,テーブル8
しいては被削材または工具をL−R方向に変位せしめら
れる。この時の変位量を前記基準器10との相対変位とし
て前記微小変位計7a 及び7b で計測し、前記平均化回
路11で両計測値の平均を算出し、前記電圧分圧回路12を
介して前記ピエゾ素子9a,9b 及び9c,9dが適切な方
向に相対して伸縮させて前記テーブル8を微小移動し、
前記よたり相当分が補正される。
上記した様に、本実施例によれば、テーブルの進行方向
と垂直な方向の変位を進行方向と平行に設置された基準
器の面との相対変位として常時計測し、この結果をピエ
ゾ素子を利用してテーブルベースに組込んだテーブルを
微小量移動することにより補正するようにしたため、送
りねじの規則的な振回りや不規則な現象に起因する運動
誤差を排除でき、高精度な運動精度を得ることができ
る。
〔実施例2〕 実施例1では、テーブル8と基準器10との相対的な変位
を計測するのに2個の微小変位計7a 及び7b を使用し
たが、このうち1個の微小変位計のみを使用し、被細材
または工具の近傍に配置して前記基準器10との相対的
な変位を計測するようにすれば、より安価に構成できる
ばかりでなく、実施例1と同様の効果が得られる。
〔実施例3〕 第5図は、本発明の他の実施例を示したものである。実
施例1が2個の微小変位計7a,7bの計測値を平均し、
その結果を電圧分圧回路12により分圧して、ピエゾ素子
9a と9b また9c と9d を夫々同じ量だけ、かつ同じ
方向に同時に伸縮させていたのに対し、本実施例では微
小変位計7a 及び7b 毎の計測値を夫々第3図に示す機
能を有する電圧分圧回路12a 及び12b で分圧し、ピエゾ
素子9a〜9dを個別に伸縮するようにした。すなわち、
微小変位計7a の計測値は電圧分圧回路12a によりVou
t a及びVout cに分圧し、夫々ピエゾ素子9a 及び9c
と相反して駆動するようになつている。また、微小変位
計7b の計測値は電圧分圧回路12b によりVout b及び
Vout dに分圧し、夫々ピエゾ素子9b 及び9d を相反
して駆動するように構成した。
この様にすることにより、2個の微小変位計が異なつた
計測値を示すような複雑な運動誤差形態を示す場合で
も、テーブルに搭載した被削材または工具を常に進行方
向と平行になるように補正制御でき、高精度な運動精度
を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、送りねじの回転を利用してテーブ
ルを直線移動する駆動装置において、進行方向と平行に
設置された基準器の面に対するテーブルの相対的な変位
を計測し、この結果をピエゾ素子を利用してテーブルを
微小量移動するようにしたものであるから、送りねじの
振回り等に起因するテーブルのよたりを排除でき、高精
度な運動精度が得られる効果を有し、かつ装置を安価に
構成できる効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明の一実施例であるテーブル
駆動装置の概略図であり、第3図及び第4図は、夫々第
1図及び第2図における電圧分圧回路の機能説明図(第
3図)及びピエゾ素子の機能説明図(第4図)である。 第5図は、本発明の他の実施例におけるテーブル駆動装
置の概略である。 1……テーブルベース、2……ナツト、3……送りね
じ、4……駆動モータ、5……モータ制御回路、6……
制御指令回路、7a,7b……微小変位計、8……テーブ
ル、9a〜9d……ピエゾ素子、10……基準器、11……平
均化回路、12,12a,12b……電圧分圧回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送りねじの回転により該送りねじと螺合す
    るナットを介してテーブルを直進移動させるテーブルの
    駆動装置において、上面に前記テーブルをその進行方向
    と垂直な方向に微小移動可能な隙間を設けて搭載し、下
    面に前記送りねじと螺合するナットを固着してテーブル
    とともに直進移動するテーブルベースと、テーブルの進
    行方向と平行な仕上げ面を有する基準器と、該基準器に
    対するテーブルの進行方向と垂直な方向へのテーブルの
    変位を常時検出する前記テーブルの進行方向前後位置に
    設けられた少なくとも2個の微小変位計からなる検出手
    段と、前記テーブルを該テーブルの進行方向に対して垂
    直な方向に微小移動させて位置補正する前記テーブルベ
    ースとテーブルとの隙間に設置された2対4個のピエゾ
    素子からなる補正手段と、該補正手段の2対4個のピエ
    ゾ素子を前記検出手段から得られる検出値に基づいて2
    対同時または1対ずつ個別に電圧制御可能な制御回路と
    から構成したことを特徴とするテーブルの駆動装置。
JP4189785A 1985-03-05 1985-03-05 テ−ブルの駆動装置 Expired - Lifetime JPH0639042B2 (ja)

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JPH06105346B2 (ja) 1986-11-07 1994-12-21 富士写真フイルム株式会社 ハロゲン化銀カラ−写真感光材料の処理方法
JPS63191559A (ja) * 1987-02-04 1988-08-09 Mazda Motor Corp 研削盤のスイベル装置
JP2529379Y2 (ja) * 1989-09-07 1997-03-19 株式会社ユニシアジェックス スロットルバルブ装置
JPH0811354B2 (ja) * 1989-11-27 1996-02-07 オ−クマ株式会社 送りユニットの真直度補正装置

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