JPH0976139A - 工作機械の送り装置 - Google Patents
工作機械の送り装置Info
- Publication number
- JPH0976139A JPH0976139A JP23405195A JP23405195A JPH0976139A JP H0976139 A JPH0976139 A JP H0976139A JP 23405195 A JP23405195 A JP 23405195A JP 23405195 A JP23405195 A JP 23405195A JP H0976139 A JPH0976139 A JP H0976139A
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- machine tool
- drive motors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボールねじの捩じれを軽減して高速化，高精
度化に対応でき、さらにはモータの大型化を回避して配
置スペースを縮小できるとともにサーボ性能を向上でき
る工作機械の送り装置を提供する。 【解決手段】 固定テーブル２上に配置された移動テー
ブル３のナット５にボールねじ６を螺合挿入し、該ボー
ルねじ６を回転駆動して上記移動テーブル３を往復移動
させる工作機械の送り装置１において、上記ボールねじ
６の左，右端部６ａ，６ｂにそれぞれ駆動モータ９，１
０を接続し、該ボールねじ６の左，右端部６ａ，６ｂの
回転角度を検出する回転角検出手段１１，１２と、該回
転角検出手段１１，１２からの検出値に応じて上記各駆
動モータ９，１０の駆動力を制御する駆動力制御手段１
３とを設ける。この場合、各駆動モータ９，１０の回転
角度又は角速度を一致させる。
度化に対応でき、さらにはモータの大型化を回避して配
置スペースを縮小できるとともにサーボ性能を向上でき
る工作機械の送り装置を提供する。 【解決手段】 固定テーブル２上に配置された移動テー
ブル３のナット５にボールねじ６を螺合挿入し、該ボー
ルねじ６を回転駆動して上記移動テーブル３を往復移動
させる工作機械の送り装置１において、上記ボールねじ
６の左，右端部６ａ，６ｂにそれぞれ駆動モータ９，１
０を接続し、該ボールねじ６の左，右端部６ａ，６ｂの
回転角度を検出する回転角検出手段１１，１２と、該回
転角検出手段１１，１２からの検出値に応じて上記各駆
動モータ９，１０の駆動力を制御する駆動力制御手段１
３とを設ける。この場合、各駆動モータ９，１０の回転
角度又は角速度を一致させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじを駆動
モータにより回転駆動して例えば移動テーブルを往復移
動させるようにした工作機械の送り装置に関する。
モータにより回転駆動して例えば移動テーブルを往復移
動させるようにした工作機械の送り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ＮＣ工作機械では、ワークが載
置される移動テーブルのナット部に棒状のボールねじを
螺挿し、該ボールねじの一端を駆動モータにより回転駆
動することにより移動テーブルを往復移動する送り装置
が採用されている。
置される移動テーブルのナット部に棒状のボールねじを
螺挿し、該ボールねじの一端を駆動モータにより回転駆
動することにより移動テーブルを往復移動する送り装置
が採用されている。
【０００３】一方、この種の工作機械では、移動テーブ
ルの送り速度の高速化，及び位置決めの高精度化が要請
されている。この高速化を図るためには駆動モータの回
転数を上げることとなるが、ＤｍＮ上の限界，振動や騒
音の増大，危険速度上の限界，温度上昇や熱膨張の増
加，等の問題があり、高回転による対応には限界があ
る。
ルの送り速度の高速化，及び位置決めの高精度化が要請
されている。この高速化を図るためには駆動モータの回
転数を上げることとなるが、ＤｍＮ上の限界，振動や騒
音の増大，危険速度上の限界，温度上昇や熱膨張の増
加，等の問題があり、高回転による対応には限界があ
る。
【０００４】そこで、ボールねじの送り速度はリード
（ねじピッチ）と回転数との積で決まることから、リー
ドを大きくすることによって回転数を上げることなく送
り速度を高速化する方法が採用されている。しかしなが
ら、リードを大きくすると、ボールねじに対する捩じれ
負荷が増大し、ひいては捩じれ振動や位置決め誤差の問
題が生じる。
（ねじピッチ）と回転数との積で決まることから、リー
ドを大きくすることによって回転数を上げることなく送
り速度を高速化する方法が採用されている。しかしなが
ら、リードを大きくすると、ボールねじに対する捩じれ
負荷が増大し、ひいては捩じれ振動や位置決め誤差の問
題が生じる。
【０００５】上記捩じれ振動や位置決め誤差の問題を解
消するには、ボールねじの捩じれ剛性を高める必要があ
る。この捩じれ剛性（Ｋｔ）は、下記式に示すように、
ねじ軸の谷径ｄの４乗に比例して大きくなることから、
該谷径を大きくすることにより位置決め誤差は無視でき
るほど小さくできる。 Ｋｔ＝πＧｄ4 ／３２Ｌ Ｌ：作用点間距離，ｄ：ねじ軸の谷径，Ｇ：横弾性係数
消するには、ボールねじの捩じれ剛性を高める必要があ
る。この捩じれ剛性（Ｋｔ）は、下記式に示すように、
ねじ軸の谷径ｄの４乗に比例して大きくなることから、
該谷径を大きくすることにより位置決め誤差は無視でき
るほど小さくできる。 Ｋｔ＝πＧｄ4 ／３２Ｌ Ｌ：作用点間距離，ｄ：ねじ軸の谷径，Ｇ：横弾性係数
【０００６】しかし上記ねじ軸の谷径を大きくして捩じ
れ剛性を高める方法では、谷径を大きくするほどボール
ねじの慣性が大きくなることから出力の大きな駆動モー
タが必要となり、サーボ性能上好ましくない。
れ剛性を高める方法では、谷径を大きくするほどボール
ねじの慣性が大きくなることから出力の大きな駆動モー
タが必要となり、サーボ性能上好ましくない。
【０００７】また、駆動モータの負荷（Ｔｆ）は、下記
式に示すように、ねじのリードＬに比例して大きくなる
ので、同じ推力を得るにはモータの出力トルクを大きく
しなければならず、また出力の大きなモータは大きな取
付スペースを必要とするばかりか、ロータ慣性が大きく
なり、サーボ性能上好ましくない。 Ｔｆ＝ＦＬ／２πη Ｆ：被駆動負荷，Ｌ：ボールねじのリード，η：ボール
ねじの効率
式に示すように、ねじのリードＬに比例して大きくなる
ので、同じ推力を得るにはモータの出力トルクを大きく
しなければならず、また出力の大きなモータは大きな取
付スペースを必要とするばかりか、ロータ慣性が大きく
なり、サーボ性能上好ましくない。 Ｔｆ＝ＦＬ／２πη Ｆ：被駆動負荷，Ｌ：ボールねじのリード，η：ボール
ねじの効率
【０００８】ところで上述のボールねじの捩じれによる
誤差を補正するようにしたものとして、従来、ボールね
じの一端をサーボモータで駆動するとともに、該ボール
ねじの両端の回転角度を検出し、両検出値の平均値を目
標として駆動モータの駆動力を制御するようにしたもの
が提案されている（特開昭６２−３９１６１号公報参
照）。即ち、この従来装置では、例えばモータ側の回転
角度がθで、先端側の回転角度がθ−εの場合、モータ
側回転角度がθ＋ε／２となるように駆動力を制御す
る。
誤差を補正するようにしたものとして、従来、ボールね
じの一端をサーボモータで駆動するとともに、該ボール
ねじの両端の回転角度を検出し、両検出値の平均値を目
標として駆動モータの駆動力を制御するようにしたもの
が提案されている（特開昭６２−３９１６１号公報参
照）。即ち、この従来装置では、例えばモータ側の回転
角度がθで、先端側の回転角度がθ−εの場合、モータ
側回転角度がθ＋ε／２となるように駆動力を制御す
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来公報
のように、ボールねじの両端における回転角度の平均値
でもってモータの駆動力を制御する方法では、位置決め
誤差を減少できるものの捩じれ自体を小さくすることは
できず、従って捩じれ振動の問題を解消することはでき
ない。
のように、ボールねじの両端における回転角度の平均値
でもってモータの駆動力を制御する方法では、位置決め
誤差を減少できるものの捩じれ自体を小さくすることは
できず、従って捩じれ振動の問題を解消することはでき
ない。
【００１０】また、ボールねじの一端を駆動するもので
あるから、上述の高速化を図るには、出力の大きい駆動
モータが必要であり、ロータ慣性が大きくなるとともに
取付スペースが大きくなるという問題は解決されていな
い。
あるから、上述の高速化を図るには、出力の大きい駆動
モータが必要であり、ロータ慣性が大きくなるとともに
取付スペースが大きくなるという問題は解決されていな
い。
【００１１】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たもので、特にリードを大きくした場合に、ボールねじ
の捩じれによる位置決め誤差や捩じれ振動を解消して高
速化，高精度化に対応でき、さらには配置スペース及び
サーボ性能上の問題を解消できる工作機械の送り装置を
提供することを目的としている。
たもので、特にリードを大きくした場合に、ボールねじ
の捩じれによる位置決め誤差や捩じれ振動を解消して高
速化，高精度化に対応でき、さらには配置スペース及び
サーボ性能上の問題を解消できる工作機械の送り装置を
提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、固定
部上に移動自在に配置された移動部材のナット部にボー
ルねじを螺合挿入し、該ボールねじを回転駆動して上記
移動部材を往復移動するようにした工作機械の送り装置
において、上記ボールねじの両端にそれぞれ駆動モータ
を接続し、該ボールねじの各端部の回転角度を検出する
回転角検出手段と、該回転角検出手段からの検出値に応
じて上記各駆動モータの駆動力を制御する駆動力制御手
段とを設けたことを特徴としている。
部上に移動自在に配置された移動部材のナット部にボー
ルねじを螺合挿入し、該ボールねじを回転駆動して上記
移動部材を往復移動するようにした工作機械の送り装置
において、上記ボールねじの両端にそれぞれ駆動モータ
を接続し、該ボールねじの各端部の回転角度を検出する
回転角検出手段と、該回転角検出手段からの検出値に応
じて上記各駆動モータの駆動力を制御する駆動力制御手
段とを設けたことを特徴としている。
【００１３】請求項２の発明は、上記駆動力制御手段
が、上記各駆動モータの回転角又は角速度が一致するよ
う上記駆動力を制御するように構成されていることを特
徴としている。
が、上記各駆動モータの回転角又は角速度が一致するよ
う上記駆動力を制御するように構成されていることを特
徴としている。
【００１４】ここで本発明における固定部上に移動部材
を移動自在に配置するとは、例えば固定テーブル上に移
動テーブルを配置する、ベッド上に主軸台を配置する、
コラムに主軸頭を配置する等各種の態様を含む。また本
発明は、ボールねじの各端部の回転角度を直接検出する
場合だけでなく、駆動モータの出力軸又は該出力軸から
ボールねじまでの中間軸の回転角度を検出する場合も含
む。
を移動自在に配置するとは、例えば固定テーブル上に移
動テーブルを配置する、ベッド上に主軸台を配置する、
コラムに主軸頭を配置する等各種の態様を含む。また本
発明は、ボールねじの各端部の回転角度を直接検出する
場合だけでなく、駆動モータの出力軸又は該出力軸から
ボールねじまでの中間軸の回転角度を検出する場合も含
む。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態によ
る工作機械の送り装置を説明するための概略構成図であ
る。
図に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態によ
る工作機械の送り装置を説明するための概略構成図であ
る。
【００１６】図において、１は本実施形態の工作機械の
送り装置であり、該送り装置１では固定テーブル２の上
面に移動テーブル３が図示矢印方向に往復移動可能に載
置され、該移動テーブル３にアーム部材４を介して固定
されたナット５に長尺棒状のボールねじ６が螺合挿入さ
れている。このボールねじ６は上記移動テーブル３の移
動方向と平行に配置されており、不図示の軸受を介して
固定テーブル２に軸支されている。
送り装置であり、該送り装置１では固定テーブル２の上
面に移動テーブル３が図示矢印方向に往復移動可能に載
置され、該移動テーブル３にアーム部材４を介して固定
されたナット５に長尺棒状のボールねじ６が螺合挿入さ
れている。このボールねじ６は上記移動テーブル３の移
動方向と平行に配置されており、不図示の軸受を介して
固定テーブル２に軸支されている。
【００１７】そして、上記ボールねじ６の左，右端部６
ａ，６ｂには、カップリング７，８を介してそれぞれ独
立の駆動モータ９，１０が接続されており、また該各駆
動モータ９，１０にはその回転角度を検出する回転角度
検出手段としてのパルスコーダ１１，１２が接続されて
いる。該パルコーダ１１，１２からの検出値は上記各駆
動モータ９，１０の駆動力を制御する駆動力制御手段と
してのコントローラ１３に入力されている。
ａ，６ｂには、カップリング７，８を介してそれぞれ独
立の駆動モータ９，１０が接続されており、また該各駆
動モータ９，１０にはその回転角度を検出する回転角度
検出手段としてのパルスコーダ１１，１２が接続されて
いる。該パルコーダ１１，１２からの検出値は上記各駆
動モータ９，１０の駆動力を制御する駆動力制御手段と
してのコントローラ１３に入力されている。
【００１８】上記コントローラ１３は、各パルスコーダ
１１，１２から出力された駆動モータ９，１０の回転角
度を読み込み、該各回転角度が一致（同期）するように
上記各駆動モータ９，１０の駆動力を制御するように構
成されている。
１１，１２から出力された駆動モータ９，１０の回転角
度を読み込み、該各回転角度が一致（同期）するように
上記各駆動モータ９，１０の駆動力を制御するように構
成されている。
【００１９】本実施形態の送り装置１によれば、ボール
ねじ６の左，右端部６ａ，６ｂにそれぞれ駆動モータ
９，１０を接続し、該各モータ９，１０をその回転角度
が一致するように駆動制御したので、捩じれ現象による
位置決め誤差や捩じれ振動，騒音を減少することがで
き、ひいては移動テーブル３の位置決め精度を向上で
き、上述の高精度化の要請に対応できる。
ねじ６の左，右端部６ａ，６ｂにそれぞれ駆動モータ
９，１０を接続し、該各モータ９，１０をその回転角度
が一致するように駆動制御したので、捩じれ現象による
位置決め誤差や捩じれ振動，騒音を減少することがで
き、ひいては移動テーブル３の位置決め精度を向上で
き、上述の高精度化の要請に対応できる。
【００２０】また、上記ボールねじ６の両端を各駆動モ
ータ９，１０で同時に回転駆動するので、小径でかつリ
ードの大きなボールねじ６の採用が可能となり、ねじ慣
性及びロータ慣性を小さくしてサーボ性能を向上できる
とともに、送り速度の高速化に対応できる。さらにこの
場合、上記各駆動モータ９，１０として小型のモータを
採用でき、従来の一方側に大型モータを配置する場合に
比べて配置スペース及びコストを削減できる。
ータ９，１０で同時に回転駆動するので、小径でかつリ
ードの大きなボールねじ６の採用が可能となり、ねじ慣
性及びロータ慣性を小さくしてサーボ性能を向上できる
とともに、送り速度の高速化に対応できる。さらにこの
場合、上記各駆動モータ９，１０として小型のモータを
採用でき、従来の一方側に大型モータを配置する場合に
比べて配置スペース及びコストを削減できる。
【００２１】なお、上記実施形態では、ボールねじ６の
両端６ａ，６ｂに駆動モータ９，１０を直接接続した場
合の例を説明したが、本発明はこれに限られるものでは
なく、ギヤやタイミングベルト・プーリ等を介して駆動
してもよい。また上記実施形態では、各駆動モータの回
転角度を検出し、これを一致させたが、ボールねじの回
転角度を検出し、これを一致させてもよく、また駆動モ
ータ，ボールねじの角速度を一致させるようにしてもよ
い。
両端６ａ，６ｂに駆動モータ９，１０を直接接続した場
合の例を説明したが、本発明はこれに限られるものでは
なく、ギヤやタイミングベルト・プーリ等を介して駆動
してもよい。また上記実施形態では、各駆動モータの回
転角度を検出し、これを一致させたが、ボールねじの回
転角度を検出し、これを一致させてもよく、また駆動モ
ータ，ボールねじの角速度を一致させるようにしてもよ
い。
【００２２】図２は、他の実施形態による送り装置を示
す。これはボールねじ６の左，右端部６ａ，６ｂに従動
ギヤ１５を固着するとともに、各駆動モータ９，１０に
駆動ギヤ１６を固着し、各ギヤ１５，１６を噛合させて
ボールねじ６を回転駆動するように構成されている。そ
して上記ボールねじ６の両端にはパルスコーダ１１，１
２が接続されており、コントローラ１３により上記ボー
ルねじ６の両端の回転角度が一致するように、又は両端
の角速度が一致するように駆動モータ９，１０の駆動力
が制御される。本実施形態においても、上記実施形態と
同様の効果が得られる。
す。これはボールねじ６の左，右端部６ａ，６ｂに従動
ギヤ１５を固着するとともに、各駆動モータ９，１０に
駆動ギヤ１６を固着し、各ギヤ１５，１６を噛合させて
ボールねじ６を回転駆動するように構成されている。そ
して上記ボールねじ６の両端にはパルスコーダ１１，１
２が接続されており、コントローラ１３により上記ボー
ルねじ６の両端の回転角度が一致するように、又は両端
の角速度が一致するように駆動モータ９，１０の駆動力
が制御される。本実施形態においても、上記実施形態と
同様の効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明に係る工
作機械の送り装置によれば、ボールねじの両端にそれぞ
れ駆動モータを接続し、例えば請求項２の発明のよう
に、ボールねじの各端部の回転角度が一致し、又は各端
部の角速度が一致するように上記各駆動モータを駆動制
御するようにしたので、ボールねじの捩じれを抑制する
ことができ、位置決め誤差や捩じれ振動を削減して位置
決め精度を向上できる効果がある。
作機械の送り装置によれば、ボールねじの両端にそれぞ
れ駆動モータを接続し、例えば請求項２の発明のよう
に、ボールねじの各端部の回転角度が一致し、又は各端
部の角速度が一致するように上記各駆動モータを駆動制
御するようにしたので、ボールねじの捩じれを抑制する
ことができ、位置決め誤差や捩じれ振動を削減して位置
決め精度を向上できる効果がある。
【００２４】またボールねじの両端を駆動モータで回転
駆動するようにしたので、小径でかつリードの大きなボ
ールねじの採用が可能となり、送り速度を高速化できる
効果があり、さらには小型モータの採用を可能にして配
置スペースを縮小できるとともにサーボ性能を向上でき
る効果がある。
駆動するようにしたので、小径でかつリードの大きなボ
ールねじの採用が可能となり、送り速度を高速化できる
効果があり、さらには小型モータの採用を可能にして配
置スペースを縮小できるとともにサーボ性能を向上でき
る効果がある。
【図１】本発明の一実施形態による工作機械の送り装置
を説明するための概略構成図である。
を説明するための概略構成図である。
【図２】他の実施形態による送り装置を示す概略構成図
である。
である。
１ 送り装置 ２ 固定テーブル（固定部） ３ 移動テーブル（移動部材） ６ ボールねじ ９，１０ 駆動モータ １１，１２ パルスコーダ（回転角検出手段） １３ コントローラ（駆動力制御手段）
Claims (2)
- 【請求項１】 固定部上に移動自在に配置された移動部
材のナット部にボールねじを螺合挿入し、該ボールねじ
を回転駆動して上記移動部材を往復移動するようにした
工作機械の送り装置において、上記ボールねじの両端に
それぞれ駆動モータを接続し、該ボールねじの各端部の
回転角度を検出する回転角検出手段と、該回転角検出手
段からの検出値に応じて上記各駆動モータの駆動力を制
御する駆動力制御手段とを設けたことを特徴とする工作
機械の送り装置。 - 【請求項２】 請求項１において、上記駆動力制御手段
が、上記各駆動モータの回転角，又は角速度が一致する
よう駆動力を制御するように構成されていることを特徴
とする工作機械の送り装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23405195A JPH0976139A (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 工作機械の送り装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23405195A JPH0976139A (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 工作機械の送り装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0976139A true JPH0976139A (ja) | 1997-03-25 |
Family
ID=16964809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23405195A Withdrawn JPH0976139A (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 工作機械の送り装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0976139A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1977853A1 (en) | 2007-04-04 | 2008-10-08 | JTEKT Corporation | Magnetic bearing spindle device for machine tool |
| CN103639818A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-19 | 中国电子科技集团公司第二研究所 | 紧凑型小角度精密旋转机构 |
| CN115343052A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-15 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种高精度并联式栅指畸变发生器驱动装置及方法 |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23405195A patent/JPH0976139A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1977853A1 (en) | 2007-04-04 | 2008-10-08 | JTEKT Corporation | Magnetic bearing spindle device for machine tool |
| CN103639818A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-19 | 中国电子科技集团公司第二研究所 | 紧凑型小角度精密旋转机构 |
| CN115343052A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-15 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种高精度并联式栅指畸变发生器驱动装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |