JPS6116579B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特にプラノミラーのような門形工作機
械のクロスレール（可動体）の上下動の補正装置
に関するものであり、クロスレールの水平を維持
し、又正規の寸法値に対する寸法補正を目的とし
ている。

一般にこの種の門形工作機械においては２本の
コラムの間にクロスレールを水平に渡し、コラム
上に設けられた２本の送りねじ（螺棒）によりク
ロスレールは上下方向に移動する。さらにクロス
レール上には主軸頭が設置され、前記クロスレー
ル上を水平方向に移動するようになつている。又
前記主軸頭内には上下方向に移動可能なクイルが
設けられ軸受に支承されて主軸が組み込まれてい
る。送りねじはクロスレールに取り付けられたナ
ツトに螺合し、送りねじの回転により前記ナツト
は送りねじの軸線方向に移動する。このクロスレ
ールを有する工作機械において、正確な加工精度
を保持させるためには、クロスレールを水平に正
しく保ちながら上下動させ、クロスレールに設置
された主軸頭を正確に位置決めさせる必要があ
る。

しかし従来例えばプラノミラーなどではクロス
レール上に設置された主軸頭の重量のため、主軸
頭がクロスレール上水平方向に移動するに従つて
クロスレールの重心の位置が変つてくる。このた
め２本の送りねじにかかる負荷が各々異なり、送
りねじの伸びの差によりクロスレールを正しく保
つことは難しくなる。従来この水平の度合を正し
く補正するための装置としては、クロスレール上
面に水準式の傾き検出器を付けこの補正値から２
本の送りねじのどちらかを回転させるか、又は左
右のコラムに各々油圧カウンターバランス装置を
設け、各々の油圧を変化させ送りねじにかかる負
荷を考えて補正を行う方法などがある。しかしこ
れらの方法は水平度の補正はできてもクロスレー
ルの上下方向の位置の補正をすることはできない
欠点を有していた。

本発明はクロスレールの水平度の補正だけでな
くクロスレールの上下方向の位置の補正をも行う
ものであり、従つてクロスレールに設置された主
軸頭の位置をより正確に位置決めすることができ
る。

つまり本発明はクロスレールを上下動させる送
りねじの下端に検出器を取り付け、送りねじの伸
びを電気的に検出し、その検出信号にもとづき制
御装置の比較演算回路を経て送りねじの上部にあ
る駆動装置に信号を投与して補正を行う方法であ
る。又第２の例は水平度を出した後の位置決めを
NC装置からの指令でクイルの上下方向を補正す
る方法である。以下本発明をプラノミラーに実施
した例をとり第１図から第１３図までについて詳
細に説明する。

第１図は門形プラノミラーの全体図を示し、２
本のコラム１，１′にクロスレール２が水平方向
に跨つて装架されている。前記クロスレール２は
送りねじ３，３′により上下方向に移動し、又前
記クロスレール２上には主軸頭４が設置されてお
りクロスレール２上を水平方向に移動する構成と
なつている。さらに主軸頭４内にはクイル５が上
下方向摺動可能に組み込まれている。又プラノミ
ラー本体の下部ベース上にはテーブル６が設置さ
れ、加工物は前記テーブルの上面に取り付けられ
る。

第２図は送りねじ３，３′に対するクロスレー
ルの位置関係を示したスケルトン図で主軸頭４が
右方向より左方向へ移動した時α度傾き、Ｘ変位
した関係を示している。送りねじ３，３′の駆動
は機械本体上部にあるモータ７によりウオームギ
ヤ８を経て該ウオームギヤ８と噛合しているウオ
ームホイール９を駆動し、送りねじ３，３′の上
部に各々設けられたベベルギヤ１０，１０′およ
び１１，１１′により回転が送りねじに伝えられ
る。又ベベルギヤの上部には各々補正用の駆動装
置１２，１２′が設けられその詳細については第
３図，第４図に示している。さらに送りねじ３，
３′の各々の下部には検出装置１３，１３′が設け
られ、その詳細は第５図に示している。

次に補正駆動装置について第３図および第４図
について説明する。コラム１上部に補正用モータ
１４が取り付けられ、該モータの軸線に平歯車１
５がキー止めされている。前記平歯車１５と噛合
して平歯車１６がウオームギヤ１７にキー止めさ
れて、モータ１４からの回転をウオームギヤに伝
えている。前記ウオームギヤ１７はベアリング１
８，１９で支承されウオームホイール２０に噛合
している。ウオームホイール２０は穴部にねじ２
０′を形成し螺体２１と螺合している。又前記ウ
オームホイール２０はベアリング２２，２３によ
り支承され、クロスレール他の重量のための負荷
はスラストベアリング２４で受けている。螺体２
１は送りねじ３に嵌装され軸方向をスラストベア
リング２５，２６により受けている。さらに螺体
２１は送りねじ３に対する軸方向の動きは規制さ
れている。又螺体２１は固定側より突き出された
ピン３２が螺体２１に削設されたキー溝に挿入し
まわり止めされているが、長手溝に沿つて軸方向
には移動可能となつている。従つて前記モータ１
４により駆動されて前記ウオームホイール２０が
回転すると螺体２１は回転しないのでウオームホ
イール２０との螺合関係により上下方向に移動す
る。又螺体２１と送りねじ３とは軸受を介して軸
方向の動きを規制しているので送りねじ３が螺体
２１と共動して上下方向に移動する。

第５図は検出体の取付関係を示しており前記送
りねじ３はブラケツト２７にベアリング２８を介
して支承されている。送りねじ３の先端には接触
片２９が取り付けられ、差動変圧器３１のコアヘ
ツド３０に接触している。従つて前記送りねじ３
の上下方向の変位は前記コアヘツド３０の上下動
の動きで検出することになる。この構成は他方の
送りねじ３′についても同様である。

次に補正のための制御関係について説明する。

第６図は補正駆動モータとしてブレーキ付減速
モータを使用した例である前記差動変圧器３１か
ら変位した量に相当するアナログ電圧Ｖ_A，Ｖ_Bが
制御部に入り、基準値のアナログ電圧Ｖ_Sとの比
較を行う。ここでアナログ電圧Ｖ_Sは送りねじ
３，３′の所定の位置で予め決められた変位基準
点の電圧を示している。例えば、クロスレール２
を送りねじの中間の位置に設置した主軸頭４をク
ロスレール２の中間の位置に設置し水平を維持し
たとすればその位置を基準点とし基準電圧Ｖ_Sを
決める。主軸頭４がクロスレール２上を水平方向
に移動しどちらかに片寄ると２本の送りねじの伸
びの量の変化に伴つてアナログ電圧Ｖ_A，Ｖ_Bは変
化する。クロスレールが基準値より下にある場合
は伸びとして現われ、また上にある場合は縮む、
従つてＶ_A又はＶ_B〓Ｖ_Sであればクロスレール２
の傾きの補正と送りねじの伸びの補正の必要が生
じる。つまりＶ_A−Ｖ_Bを傾きの補正とし、Ｖ_A−
Ｖ_S又はＶ_B−Ｖ_Sを位置の補正とする。従つて、
例えば加工工程中に仕上げなどで精度を要する場
合には、加工に入る前にＭ機能による信号を受け
検出器の電圧と基準値の電圧とを比較し、この両
者の差に見合う分だけ補正を行つておけば正確な
仕上げ結果が得られる。又送りねじが温度などの
影響で伸びていれば、アナログ電圧Ｖ_A，Ｖ_BはＶ
_Sに対し変化するのでこの場合も比較演算回路で
比較しＶ_A又はＶ_B〓Ｖ_Sであれば傾きと伸縮の補
正を行う。補正動作は補正部で行いモータの起動
停止回路から所定の駆動信号を受けＶ_AとＶ_Sの
差、Ｖ_BとＶ_Sの差に見合つた補正量を夫々の送り
ねじ３，３′に回転量としてモータに与え補正が
完了した所でモータを停止させる。

第６図はブレーキ付減速機モータを使用した例
でありモータのON―OFF制御によるが、第７図
はサーボモータを使用した例の制御回路でパルス
カウントによつて行う。２本の送りねじの補正の
ため同一の基準値を設定し各送りねじの伸縮値と
の比較をそれぞれ行つているため、水平度はもと
より送りねじの伸縮の補正も行える内容となつて
いる。

次に水平度の補正を前述した構成体を利用し、
位置補正をクイルの上下動で行う方法を第８図に
ついて説明する。変位検出部の各々の検出器３
１，３１′よりアナログ電圧Ｖ_A，Ｖ_Bが比較演算
記憶回路に投入され、ここでアナログ電圧をＡ―
Ｄ変換回路によりデイジタル電圧に変換する。こ
こでアナログ電圧Ｖ_A，Ｖ_Bの変換されたデイジタ
ル電圧をＶ_A(n)，Ｖ_B(n)とする。前記クロスレー
ルの水平度の正確な基準値に２本の送りねじのデ
イジタル電圧をＶ_A(n)＝Ｖ_B(n)と設定してあれ
ば、クロスレールは水平状態にあり、送りねじの
伸縮は０と考えられる。しかし、前記主軸頭４が
クロスレール２上をどちらかに片寄り２本の送り
ねじの変位が生じデジタル電圧が変化しＶ_A(n)〓
Ｖ_B(n)となれば傾きの補正の必要が生じる。この
時Ｍ機能による補正起動指令で補正動作に入る。
つまり補正指令を受けてモータの起動停止回路で
モータを正転又は逆転して前述した補正機構によ
り前記クロスレース２の水平補正を行う。Ｖ_A(n)
＝Ｖ_B(n)となつたところで水平補正は完了しモー
タは停止する。

又位置補正については、加工寸法の誤差Ｖ_A
（ｎ−１）−Ｖ_A(n)，Ｖ_B（ｎ−１）−Ｖ_B(n)を位置
補正量としてNC装置へ投入する。NC装置では補
正量に応じクイル動作用モータへ駆動指令を出
す。NC装置では一般に補正指令機能をもつこと
は可能であるので公知の方法に準拠して行う。こ
の第２の例の場合、補正部は２本の送りねじのう
ちどちらか１本に取り付ければよいので経済的で
ある。第８図の例ではモータをブレーキ付減速機
モータとしてあるがサーボモータを使用した場合
にも適用できる。

この発明はガントリータイプの門形工作機械に
も適用でき第９図にはその全体図を示している。

第１０図および第１１図は補正方法を示した説
明図で、第１０図は補正装置をベース側に設けた
例である。ベースとブロツクとの間で相対的に位
置を変え、上下方向を規制された送りねじが共動
して動き係合しているナツト手段を介して可動体
が上下方向に調整され補正を行う。第１１図はブ
ロツクをナツト手段と可動体との間に設け、可動
体とブロツクとの間で相対的に位置を変えること
により可動体の位置の補正を行う。

第１２図は第１１図の考えを実施した断面図で
ある。前記可動体にブラケツト３５が取り付けら
れ、該ブラケツト３５に前述同様補正用のモータ
などの駆動装置が取り付けられている。又前記ブ
ラケツト３５内にウオーム３３がベアリングで支
承されており、前記ウオーム３３はウオームホイ
ール３４と噛合している。前記ウオームホイール
はラジアル方向はベアリング３８，３９により支
承され又スラスト方向はベアリング４０により受
けている。前記ウオームホイールの内側はねじ３
４′となつておりナツト３７と係合している。一
方前記ブラケツト３５にはまわり止めピン３６が
穿設されておりピン３６の先端部は凸状に突起部
が設けられ、前記ナツト３７の外側にあつて軸方
向に沿つて削設された溝に嵌入している。従つて
ナツト３７はまわり止めされるがウオームホイー
ル３４の回転によりねじ部３４′との係合関係か
ら軸方向は移動可能となつている。以上の関係か
ら前記ナツト３７又は送りねじ３に対してブラケ
ツト３５は軸方向に相対的に位置の移動が可能と
なり、従つてブラケツト３５と一体化している可
動体は相対的な動きにより補正が可能となる。

第１３図は前記第１２図で示した例をクロスレ
ール２に実施したスケルトン図である。つまり第
１図で示した補正用の駆動装置１２，１２′をク
ロスレール２にそれぞれ設けた状態を示してい
る。

本発明はいずれの方法も送りねじの伸びで直接
変位を検出する方法である。つまり、クロスレー
ルの上下移動による送りねじの伸びの変化および
主軸頭の水平移動による送りねじの伸びの変化を
合成値として同一送りねじの伸びの変化として直
接検出することができる。このため水平度はもと
より位置の補正も簡単な構成で可能となり、従来
の方法に比べ正確でかつ安定したクロスレールの
位置決めができる。

以上述べた如く、本発明は実施例に示された構
成に限定されるものではなく、請求の範囲に記載
された本発明の技術思想を逸脱しない範囲内での
変更は予期されるところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体図、第２図は駆動系統を示したス
ケルトン図、第３図は補正部の詳細断面図、第４
図は第３図のＡ―Ａ断面図、第５図は検出部を示
した断面図、第６図はブレーキ付減速機モータを
取付けた第１の実施例の場合のブロツク図、第７
図はサーボモータを使用した第１の実施例の場合
のブロツク図、第８図は第２の実施例のブロツク
図、第９図はガントリータイプの工作機械の全体
図、第１０図，第１１図は補正方式を示した説明
図、第１２図は補正部の断面図、第１３図は第１
２図の例を適用したスケルトン図。 図において、１…コラム、２…クロスレール、
３，３′…送りねじ、４…主軸頭、５…クイル、
１２，１２′…補正用駆動装置、１３，１３′…検
出装置、１４…モータ、１７…ウオーム、１８…
ウオームホイール、２１…螺体、３１…差動変圧
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベースと、該ベースに摺動自在に設けられた
   可動体と、前記ベースに後記する螺棒軸線方向に
   調整可能に設けられたブロツクと、前記可動体を
   駆動すべく前記ブロツクに回転自在に設けられた
   二本の平行な螺棒と、該各螺棒の回転を可動体の
   直線運動にかえるべく可動体に設けられたナツト
   手段と、前記二本の螺棒に同時回転を与えるべく
   螺棒の一端に連結した駆動機構と、前記螺棒の他
   端に螺棒軸方向の動き量を計測する検出装置と、
   前記可動体が正常な特定位置にある時の前記各検
   出装置の互に等しい基準測定値と可動体の現在位
   置での各検出装置の測定値とについて個々に比較
   をする比較回路と、該比較回路の個々の比較結果
   を補正値として前記可動体の位置を補正すべく前
   記ブロツクを個々に駆動する駆動装置とから成
   り、二本の螺棒の伸縮による可動体の位置を前記
   検出装置により検出し、基準値に対する位置の違
   いを前記比較回路での比較結果にもとづき前記ブ
   ロツクを螺棒の軸線方向に調整することにより可
   動体の位置補正を行う工作機械の位置補正装置。 ２ ベースと、該ベースに摺動自在に設けられた
   可動体と、該可動体を駆動すべく前記ベースに回
   転自在に設けられた二本の平行な螺棒と、該可動
   体に前記螺棒方向に調整可能に設けられたブロツ
   クと、該ブロツクに設けられ、前記各螺棒の回転
   を可動体の直線運動にかえるべく可動体に設けら
   れたナツト手段と、前記二本の螺棒に同時回転を
   与えるべく螺棒の一端に連結した駆動機構と、前
   記螺棒の他端に螺棒の軸方向の動き量を計測する
   検出装置と、前記可動体が正常な特定位置にある
   時の前記各検出装置の互に等しい基準測定値と可
   動体の現在位置での各検出装置の測定値とについ
   て個々に比較をする比較回路と、該比較回路の
   個々の比較結果を補正値として前記可動体の位置
   を補正すべく前記ブロツクを個々に駆動する駆動
   装置とからなり、二本の螺棒の伸縮による可動体
   の位置を前記検出装置により検出し、基準値に対
   する位置の違いを前記比較回路での比較結果にも
   とづき、前記ブロツクを螺棒の軸線方向に調整す
   ることにより可動体の位置補正を行う工作機械の
   位置補正装置。