(57)【要約】【課題】指令値に対する移動量の誤差を抑えることができるボール螺子熱変位補正装置を提供する。【解決手段】軸長方向に沿って延びると共に中心軸心Ｐ１の回りで回転可能なボール螺子２と、ボール螺子２を回転可能に支持する支持部をもつ固定部と、ボール螺子２に接続され前記ボール螺子２を中心軸心の回りで回転させる駆動部５と、ボール螺子２に係合されボール螺子２の回転に伴い軸長方向に沿って移動する可動部６と、可動部６に保持され可動部６と共に軸長方向に沿って移動する可動側衝突子７と、固定部４において可動部６の前進端側に設けられ、可動部６と共に軸長方向に沿って移動する可動側衝突子７と衝突可能な固定側衝突子８と、可動側衝突子７および固定側衝突子８の衝突に基づく衝突変位量を求め、衝突変位量に基づいて可動部を移動させる補正移動量を設定する制御部９とを有する。【選択図】図１
2010005745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、
前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部をもつ固定部と、
前記ボール螺子に接続され前記ボール螺子を前記中心軸心の回りで回転させる駆動部と、
前記ボール螺子に係合され前記ボール螺子の回転に伴い前記軸長方向に沿って移動する可動部と、
前記可動部に保持され前記可動部と共に前記軸長方向に沿って移動する可動側衝突子と、
前記固定部において前記可動部の前進端側に設けられ、前記可動部と共に前記軸長方向に沿って移動する前記可動側衝突子と衝突可能な固定側衝突子と、
衝突に基づく前記可動側衝突子または前記固定側衝突子の衝突変位量を求め、前記衝突変位量に基づいて前記可動部を移動させる補正移動量を設定する制御部とを具備することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項２】
請求項１において、前記固定側衝突子および前記可動側衝突子のうちの一方は、前記固定側衝突子と前記可動側衝突子との衝突により前記軸長方向と平行な方向において退避方向に退避可能な退避子と、前記退避子の退避量を検知する退避量検知子と、前記軸長方向と平行な方向において前記退避子を前記退避方向に対して反対方向に付勢する付勢部材とを有することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記固定部は、第１固定部と、前記第１固定部に保持され且つ前記固定側衝突子を有する第２固定部とを備えており、
前記第２固定部は、前記第１固定部に対面して接触する接触面と、前記第１固定部に対面するものの前記第１固定部に非接触な非接触面とを有することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記可動部は、前記固定部に対して前記軸長方向に沿って可動する第１可動部と、前記第１可動部に保持され且つ可動側衝突子を有する第２可動部とを備えており、
前記第２可動部は、前記第１可動部に対面して接触する接触面と、前記第１可動部に対面するものの前記第１可動部に非接触な非接触面とを有することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項５】
請求項４において、前記第２固定部および前記第２可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料で形成されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項６】
請求項４または５において、前記第１固定部および前記第１可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料で形成されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項７】
請求項４〜６のうちの一項において、前記軸長方向と平行な方向で、前記固定部について、前記第１固定部のうち後退側の端面と前記第２固定部のうち後退側の端面との距離をＬＡ１とし、前記可動部について、前記第１可動部のうち後退側の端面と前記第２可動部のうち後退側の端面との距離をＬＡ２として示すとき、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちの一項において、前記制御部は、前記ボール螺子の回転に伴い前記可動部を前記可動側衝突子と共に前記軸長方向に沿って移動させることにより、前記可動側衝突子と前記固定側衝突子とを衝突させ、衝突に基づく前記可動側衝突子または前記固定側衝突子の衝突変位量を求め、基準となる衝突変位量と今回の衝突変位量との差に基づいて、前記可動部を移動させる補正移動量を設定し、前記補正移動量に基づいて前記可動部を移動させて前記可動部の位置決めを行うことを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボール螺子の軸長方向の熱変位に対して補正するボール螺子熱変位補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等においては、ボール螺子を有する装置が提供されている（特許文献１，２）。ボール螺子は、これの中心軸心の回りで螺旋状に形成された溝をもつ軸状体と、軸状体の溝に転動可能に保持された複数個の球状の転動体と、軸状体の回転により軸状体の軸長方向に沿って移動する可動部とを備えている。軸状体は中心軸心の回りで駆動モータにより回転される。可動部には処理工具が取り付けられている。軸状体がこれの中心軸心の回りで一方向に回転すると、可動部が前進し、処理工具が前進する。軸状体がこれの中心軸心の回りで逆方向に回転すると、可動部が後退し、処理工具が後退する。処理工具を有する可動部の前進量および後退量は、制御部が駆動モータの駆動回路に指令値を出力することにより実行される。
【特許文献１】特開２００７−２１７２１号公報
【特許文献２】特開平１０−２１７０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ボール螺子がこれの中心軸心の回りで回転駆動するとき、転動体と軸状体の溝の壁面との間の摩擦熱等の影響で、ボール螺子が発熱して昇温することがある。この場合、ボール螺子が熱膨張によりこれの軸長方向に伸張する。ボール螺子はこれの軸長方向に沿っているため、熱膨張量は、可動部の高い位置決め精度を実現させるためには、無視できない大きさとなる。このため制御部の指令値に基づいて工具が移動するとき、指令値に対して工具を有する可動部の移動量の誤差が発生するおそれがある。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、指令値に対する移動量の誤差を効果的に抑えることができるボール螺子熱変位補正装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るボール螺子熱変位補正装置は、軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部をもつ固定部と、前記ボール螺子に接続され前記ボール螺子を前記中心軸心の回りで回転させる駆動部と、前記ボール螺子に係合され前記ボール螺子の回転に伴い前記軸長方向に沿って移動する可動部と、前記可動部に保持され前記可動部と共に前記軸長方向に沿って移動する可動側衝突子と、前記固定部において前記可動部の前進端側に設けられ、前記可動部と共に前記軸長方向に沿って移動する前記可動側衝突子と衝突可能な固定側衝突子と、衝突に基づく前記可動側衝突子または前記固定側衝突子の衝突変位量を求め、衝突変位量に基づいて前記可動部を移動させる補正移動量を設定する制御部とを具備することを特徴とする。
【０００６】
駆動部によりボール螺子が一方向に回転駆動されると、ボール螺子の軸長方向に沿って可動部が前進する。駆動部によりボール螺子が他方向に回転駆動されると、ボール螺子の軸長方向に沿って可動部が後退する。可動側衝突子は可動部と共に移動する。このため可動部が前進すると、可動部に設けられている可動側衝突子は、固定部の固定側衝突子に衝突する。制御部は、衝突に基づく可動側衝突子または固定側衝突子の衝突変位量を求め、衝突変位量に基づいて可動部を移動させる補正移動量を設定する。
【０００７】
固定側衝突子は、可動部と共に前進した可動側衝突子と衝突するものである。このように固定側衝突子は、固定部において可動部が前進する前進方向の前進端側に設けられている。このため待機している可動側衝突子と前進端側の固定側衝突子との間の軸長方向における距離Ｌをできるだけ大きくできる。
【０００８】
本発明に係る装置は次の好適態様を採用できる。
【０００９】
・可動部は、ワークに対して何らかの処理を行う処理工具を有することが好ましい。処理としては、機械加工処理、研磨処理、塗布処理、けがき処理等が挙げられる。従って、処理工具としては、ドリル、バイト等の切削処理工具、研磨処理工具、ワークに対してけがきするけがき処理工具、ワークに着色する着色処理工具等が挙げられる。ワークは、金属でもセラミックスでもその他の材料でも良い。
【００１０】
・好ましくは、固定側衝突子および可動側衝突子のうちの一方は、固定側衝突子と可動側衝突子との衝突により軸長方向と平行な方向において退避方向に退避可能な退避子と、退避子の退避量を検知する退避量検知子と、軸長方向と平行な方向において退避子を退避方向に対して反対方向に付勢する付勢部材とを有する。退避量検知子は、退避子の退避量を検知するものであり、光式センサ、静電容量式センサ、磁気式センサ、差動コイル式センサ等が例示される。付勢部材は、軸長方向において退避子を退避方向に対して反対方向に付勢するものであり、コイルバネ、ねじりコイルバネ、トーションバネ、皿バネが挙げられる。固定側衝突子および可動側衝突子のうちの他方は、一方に衝突する突出部を有することが好ましい。
【００１１】
・好ましくは、固定側衝突子は、固定部において可動部の前進端側に設けられており、可動部と共に軸長方向に沿って移動する可動側衝突子と衝突可能とされている。
【００１２】
・好ましくは、固定部は、第１固定部と、第１固定部に保持され且つ固定側衝突子を有する第２固定部とを備えている。第１固定部と第２固定部との接触面積が大きい場合には、第１固定部の熱膨張は、第２固定部の長さに影響を与え、第２固定部に設けられている固定側衝突子の位置に影響を与えるおそれがある。そこで、第２固定部は、第１固定部に対面して接触する接触面と、第１固定部に対面するものの第１固定部に非接触な非接触面とを有することが好ましい。ここで、第２固定部の非接触面の表面積は、第２固定部の接触面の表面積よりも大きいことが好ましい。この場合、第１固定部と第２固定部との相互接触度が低減される。故に、第１固定部の熱膨張が第２固定部の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては、第２固定部に設けられている固定側衝突子の位置に影響を与えることが抑制される。
【００１３】
・好ましくは、可動部は、固定部に対して軸長方向に沿って可動する第１可動部と、第１可動部に保持され且つ可動側衝突子を有する第２可動部とを備えている。第１可動部と第２可動部との接触面積が大きい場合には、第１可動部の熱膨張は、第２可動部の長さに影響を与え、第２可動部に設けられている可動側衝突子の位置に影響を与えるおそれがある。そこで、第２可動部は、第１可動部に対面して接触する接触面と、第１可動部に対面するものの第１可動部に対面して非接触な非接触面とを有することが好ましい。この場合、第２可動部の非接触面の表面積は、第２可動部の接触面の表面積よりも大きいことが好ましい。この場合、第１可動部の熱膨張が第２可動部の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては、第２可動部に設けられている可動側衝突子の位置に影響を与えることが抑制される。
【００１４】
・好ましくは、第２固定部および第２可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料（例えばセラミックス等）で形成されている。
【００１５】
・好ましくは、第１固定部および第１可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料（例えばセラミックス等）で形成されている。但し第１固定部および第１可動部は炭素鋼で形成されていても良い。
【００１６】
・好ましくは、軸長方向と平行な方向で、固定部について、第１固定部のうち後退側の端面と第２固定部のうち後退側の端面との距離をＬＡ１とし、可動部について、第１可動部のうち後退側の端面と第２可動部のうち後退側の端面との距離をＬＡ２として示すとき、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されている。この場合、固定部および可動部が熱膨張するとき、ＬＡ１の熱膨張量およびＬＡ２の熱膨張量を相応できる。この場合、可動部の位置決めにあたり、熱膨張の影響が低減され、可動部の位置決め精度が高くなる。ＬＡ１／ＬＡ２の比は、０．９０〜１．１０の範囲内、０．９５〜１．０５の範囲内に設定されていても良い。
【００１７】
・好ましくは、制御部は、ボール螺子の回転に伴い可動部を可動側衝突子と共に軸長方向に沿って移動させることにより、可動側衝突子と固定側衝突子とを衝突させ、衝突に基づく可動側衝突子または固定側衝突子の衝突変位量を求め、基準となる衝突変位量と今回の衝突変位量との差に基づいて可動部を移動させる補正移動量を設定し、補正移動量に基づいて可動部を移動させて可動部の位置決めを行うこととしても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、指令値に対する移動量の誤差を抑えることができるボール螺子熱変位補正装置を提供することができる。
【００１９】
可動側衝突子と固定側衝突子とが衝突するにあたり、衝突変位量δを計測するとき、計測誤差Δδが発生するおそれがある。この場合、衝突変位量の真値δrealと計測誤差Δδとの和が計測されることになる（衝突変位量δ＝δreal±Δδ）。計測誤差Δδの影響をできるだけ小さくすることが好ましい。ここで、Ｌの値が小さいときには、計測誤差Δδの影響が相対的に大きくなる。これに対して、Ｌの値が大きいときには、計測誤差Δδの影響が相対的に小さくなる。そこで本発明によれば、固定側衝突子は、固定部において可動部が前進する前進方向の前進端側に設けられている。このため可動側衝突子と固定側衝突子との間の軸長方向における距離Ｌをできるだけ大きくすることができる。この結果、計測誤差Δδが発生したとしても、その影響をできるだけ低減できる利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図７を参照しつつ説明する。本実施形態に係るボール螺子熱変位補正装置（以下、装置という）は、加工対象物であるワーク１５に対して機械加工を室内で行う機械加工装置に適用されている。ワーク１５は、金属を母材とする機械加工可能な材料で形成されている。金属は鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金等が挙げられる。ワーク１５は基体１または固定部４に保持されている。矢印Ｙ方向は上下方向を示す。
【００２１】
装置は、設置面に設置されている基体１と、基体１に設けられ水平方向に沿って延設されている中心軸心Ｐ１の回りで回転可能なボール螺子２と、基体１に保持され中心軸心Ｐ１の回りでボール螺子２を回転可能に支持する支持部としての第１軸受３１および第２軸受３２と、基体１に固定された固定部４と、基体１のボール螺子固定部１２に保持された駆動部としての駆動モータ５と、可動部６と、可動部６に保持された可動側衝突子７と、固定部４に設けられた固定側衝突子８と、駆動モータ５を制御する制御部９とを有する。
【００２２】
図１に示すように、ボール螺子２は水平方向に沿って配設されており、軸長方向としての矢印Ｋ方向（水平方向）に沿って延びている。ボール螺子２は、これの中心軸心Ｐ１の回りで螺旋状に形成された溝２０をもつ軸状体２１と、軸状体２１の溝２０に転動可能に保持された複数個の球状の転動体２２とを備えている。ボール螺子２にはボール螺子ナット２５を介してホルダ２６が設けられている。ホルダ２６は、ボール螺子ナット２５に固定された第１ホルダ部２６１と、矢印Ｋ方向に沿って延設された第２ホルダ部２６２とを有する。ボール螺子２の回転に伴い、可動部６は矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に前進したり、矢印Ｋ２方向に後退したりする。
【００２３】
固定部４は、基体１に固定されている第１固定部４１と、第１固定部４１よりもサイズが小さな片持ち構造の第２固定部４２とを備えている。第１固定部４１は端面４１ａ，４１ｂ，４１ｃをもつ。第１固定部４１の端面４１ｂにはガイドレール４３（案内部）が矢印Ｋ方向に沿って延設されている。第２固定部４２は端面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄをもつ。
【００２４】
駆動モータ５は、ボール螺子２の基端部に連結部２８を介して連結されており、ボール螺子２をこれの中心軸心Ｐ１の回りで回転させるサーボモータである。制御部９は信号線５２ｃを介して駆動モータ５の駆動回路に指令値Ｓｃを指令し、これに基づいて駆動モータ５が回転し、ボール螺子２が回転し、ホルダ２６と共に可動部６が矢印Ｋ方向に移動する。駆動モータ５の回転軸には回転数センサ５１（例えばロータリエンコーダ）が設けられている。回転数センサ５１が検知した信号Ｓｒは、信号線５２ａを介して制御部９に入力される。これにより駆動モータ５はフィードバック制御される。
【００２５】
図１に示すように、可動部６は、ホルダ２６の第２ホルダ部２６２の先端部２６２ｃに保持された第１可動部６１と、第１可動部６１よりもサイズが小さな第２可動部６２とを備えている。第１可動部６１は、ワーク１５を加工処理する処理工具６８（処理部）を工具ホルダ６６を介して有する。処理工具６８は工具ホルダ６６に対して矢印Ｙ方向において昇降可能とされている。図２に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１の側面６１ｓにボルト６９（保持具）により着脱可能に片持ち構造で保持されている。前記した第２固定部４２は、第１固定部４１の側面４１ｓにボルト４４（保持具）により着脱可能に保持されている。
【００２６】
本実施形態によれば、図１に示すように、第１可動部６１は、ガイドレール４３に沿って案内されるスライダー６４を有する。ここで、駆動モータ５が一方向に回転してボール螺子２が中心軸心Ｐ１の回りで一方向に回転すると、ホルダ２６を介して可動部６が矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に前進する。また、駆動モータ５が逆方向に回転してボール螺子２が逆方向に回転すると、ホルダ２６を介して可動部６が矢印Ｋ方向において矢印Ｋ２方向に後退する。
【００２７】
可動部６の第２可動部６２は可動側衝突子７を有する。可動側衝突子７は、可動部６の前進方向（矢印Ｋ１方向）に向けて突出する耐摩耗性をもつ突出部７０をもつ。固定部４の第２固定部４２には固定側衝突子８が保持されている。可動部６が矢印Ｋ１方向に前進して前進端側（移動方向の下流側）に移動すると、第２可動部６２に設けられている固定側衝突子８は、第２固定部４２の可動側衝突子７に対面するように設けられており、可動部６の前進に伴い、可動側衝突子７と衝突可能とされている。
【００２８】
図３は固定側衝突子８を示す。固定側衝突子８は、可動側衝突子７と固定側衝突子８との衝突により軸長方向（矢印Ｋ方向）と平行な方向において退避方向（矢印Ｋ３方向）に退避可能な退避子８０と、退避方向（矢印Ｋ３方向）への退避子８０の退避量を検知する退避量検知子８２と、退避子８０を退避方向（矢印Ｋ３方向）に対して反対方向（矢印Ｋ４方向）に付勢する付勢部材８４と、退避子８０および付勢部材８４を保持する基部８６とを有する。退避量検知子８２が退避子８０の退避量を検知するにあたり、光式、静電容量式、磁気式、差動コイル式等のいずれかが採用される。
【００２９】
上記したように可動側衝突子７が矢印Ｋ１方向に移動して固定側衝突子８に衝突すると、固定側衝突子８の退避子８０が退避方向（矢印Ｋ３方向）に退避し、退避量検知子８２が退避方向（矢印Ｋ３方向）への退避子８０の退避量を検知する。退避量検知子８２が検知した信号Ｓｍは、信号線５２ｆによりセンサコントローラ９５で検知され、更に信号線５２ｈを介して制御部９に入力される。制御部９は、入力処理回路とＣＰＵとメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ）と出力処理回路とを有する。
【００３０】
次に、装置の使用形態について説明する。まず、制御部９は、可動部６を矢印Ｋ２方向に後退させて待機位置に待機させる。この状態において、制御部９は、駆動モータ５を回転駆動させることにより、ボール螺子２をこれの中心軸心Ｐ１の回りで回転させ、回転に伴い、可動部６を可動側衝突子７と共に矢印Ｋ１方向に沿って前進させる。可動部６が前進して前進端側に至ると、可動部６に保持されている可動側衝突子７の突出部７０が固定部４の固定側衝突子８に衝突する。衝突直前には、可動部７の移動速度が移動途中時期よりも低下するため、衝突による衝撃は緩和されている。
【００３１】
衝突に基づいて、固定側衝突子８の退避子８０が付勢部材８４に抗して矢印Ｋ３方向（退避方向）に退避する。矢印Ｋ３方向は、ボール螺子２の中心軸心Ｐ１と平行な方向である。固定側衝突子８の退避量検知子８２は、退避子８０の退避量を検知する。退避量検知子８２が検知した退避子８０の退避量は、すなわち、衝突変位量は、信号Ｓｍとして信号線５２ｆを介して制御部９に入力される。制御部９は、衝突変位量に基づいて、可動部６を移動させる補正移動量を設定する。制御部９は、補正移動量に基づいて可動部６を移動させて可動部６の位置決めを行う。
【００３２】
図４は、可動側衝突子７が固定側衝突子８に衝突したとき、退避子８０の退避量で表される衝突変位量を示す。図４における●印は、基準となる計測において、可動側衝突子７が固定側衝突子８に衝突したときにおける基準衝突変位量δｃの大きさを示す。基準となる計測は、ボール螺子２が摩擦熱等により発熱しておらず、昇温していないときにおける計測である。基準となる計測における基準衝突変位量δｃは、多数のワーク１５を加工する直前において、可動側衝突子７を固定側衝突子８に衝突させたときにおける退避子８０の退避量とすることができる。
【００３３】
図４における○印は、今回の計測において衝突したときにおける衝突変位量の大きさδｉを示す。δは、今回衝突したときにおける衝突変位量δｉと基準衝突変位量δｃとの差を示す（δ＝δｉ−δｃ）。ボール螺子２の駆動時間が長くなると、ボール螺子２の摩擦等に起因する発熱が増加し、ボール螺子２の軸長方向の熱膨張が増加し、結果として、今回の計測における衝突変位量δｉは増加するため、両者の差δは増加する。
【００３４】
更に図５に示すように、可動部６の移動原点をＸＯとし、移動原点ＸＯから固定側衝突子８に衝突するまでの距離をＬ（既知）とする。今回の計測において、移動原点ＸＯを起点として、可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる任意の指令移動量をＸとする。本実施形態によれば、制御部９は、衝突変位量の差δを求めた後、補正量ε＝（δ／Ｌ）＊Ｘの演算式に基づいて、指令移動量Ｘに対応する補正量εを求める。ここで、＊は乗算を意味する。ＸおよびＬの単位は同じである。
【００３５】
更に、制御部９は、補正移動量Ｘε←Ｘ＋εの演算式に基づいて、可動部６の補正移動量Ｘεを求める。ここで、補正移動量Ｘεは、任意の指令移動量Ｘについてボール螺子２の熱膨張等に起因する補正量を考慮した補正移動量を意味する。従って、移動原点ＸＯから可動側衝突子７が固定側衝突子８に衝突するまでの距離をＬとするとき、制御部９は、移動原点ＸＯから補正移動量Ｘεぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。
【００３６】
例えば、可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる任意の指令移動量をＸ１（Ｌ＞Ｘ１）とするとき、制御部９は、補正量ε１≒（δ／Ｌ）＊Ｘ１の演算式に基づいて、補正量ε１を求める。更に制御部９は、補正移動量Ｘε１←Ｘ１＋ε１の演算式に基づいて、可動部６の補正移動量Ｘε１を求める。
【００３７】
また、可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる任意の指令移動量をＸ２（Ｌ＞Ｘ２＞Ｘ１）とするとき、制御部９は、補正量ε２≒（δ／Ｌ）＊Ｘ２の演算式に基づいて、補正量ε２を求める。更に制御部９は、補正移動量Ｘε２←Ｘ２＋ε２の演算式に基づいて、可動部６の補正移動量Ｘε２を求める。
【００３８】
以上説明したように本実施形態によれば、ボール螺子２の発熱に起因する熱膨張の影響を抑制えつつ、可動部６を目標位置に移動させることができる。この結果、可動部６の位置決め精度を高めることができる。ひいては可動部６に保持されている処理工具６８の位置決め精度を高めることができ、処理工具６８による加工精度を高めることができる。
【００３９】
ところで、上記した衝突変位量δを計測するとき、固定側衝突子８がセンサ機能を有する以上、計測誤差Δδが発生するおそれがある。この場合、衝突変位量の真値δrealと計測誤差Δδとの和が計測されることになる（衝突変位量δ＝δreal±Δδ）。可動部６の位置決め精度を高めるためには、計測誤差Δδの影響をできるだけ小さくすることが好ましい。ここで、Ｌの値が小さいときには、計測誤差Δδの影響が大きくなる。これに対して、Ｌの値が大きいときには、計測誤差Δδの影響が小さくなる。
【００４０】
そこで本実施形態によれば、固定側衝突子８は、固定部４において可動部６が前進する前進方向（矢印Ｋ１方向）の前進端側に設けられている。このため待機している可動側衝突子７と前進端側の固定側衝突子８との間の軸長方向における距離Ｌをできるだけ大きくすることができる。この結果、計測誤差Δδが仮に発生したとしても、その影響をできるだけ低減できる利点が得られる。殊に、図１に示すように、固定側衝突子８は、前進方向（矢印Ｋ１方向）において、処理工具６８（常用位置の処理工具６８）よりも先方（移動方向上流）に位置するように第２固定部４２のうち前進方向の端面４２ｃ側に設けられている。更に可動側衝突子７は、処理工具６８よりも後退方向（矢印Ｋ２方向）の先方に位置するように第２可動部６２に設けられている。この結果、計測誤差Δδが仮に発生したとしても、その影響をできるだけ低減でき、可動部６の位置決め精度を高める利点が得られる。
【００４１】
（フローチャート）
図６は、制御部９のＣＰＵが実行する制御形態を示すフローチャートの一例を示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。制御部９は、可動部６および可動側衝突子７を待機位置から矢印Ｋ１方向に前進させる計測補正工程を実施した後、可動部６を再び待機位置に戻し、その後、可動部６を処理工具６８と共に矢印Ｋ１方向に前進させて加工を行う加工工程とを順に実施する。
【００４２】
まず、計測補正工程を行うべき、制御部９は、レジスタ、メモリの所定のエリア等を初期設定した後（ステップＳ１０２）、駆動モータ５を駆動させてボール螺子２を回転させ、可動部６を後退させ、可動部６および可動側衝突子７を待機位置に待機させる（ステップＳ１０４）。次に、制御部９は、駆動モータ５を駆動させてボール螺子２を回転させ、可動部６および可動側衝突子７を矢印Ｋ１方向に前進させる（ステップＳ１０６）。これにより可動側衝突子７が固定側衝突子８の退避子８０に衝突し、退避子８０が矢印Ｋ３方向（退避方向）に退避する。次に制御部９は、退避子８０の退避量、すなわち、衝突により退避子８０が変位した衝突変位量δｉを求め、メモリに記憶させる（ステップＳ１０８，ステップＳ１１０）。
【００４３】
次に制御部９は、可動部６の指令移動量をＸとするとき、ε＝（δ／Ｌ）＊Ｘの演算式に基づいて、補正量εを演算で求める（ステップＳ１１６）。更に、制御部９は、前記した演算式Ｘε←Ｘ＋εの演算式に基づいて、可動部６の補正移動量Ｘεを求める（ステップＳ１１８）。次に、制御部９は補正量εおよび補正移動量Ｘεをメモリに記憶させる（ステップＳ１２０）。これにより計測補正工程を終了する。
【００４４】
次に、制御部９は、可動部６を待機位置に戻し（ステップＳ１２２）、加工工程に移行する。すなわち制御部９は、可動部６の指令移動量をＸとするとき、可動部６の補正移動量Ｘε（ボール螺子２の熱膨張を考慮した補正移動量）を設定する（ステップＳ１２４）。
【００４５】
制御部９は、補正移動量Ｘεに基づいてボール螺子２を回転させ、可動部６および処理工具６８を矢印Ｋ１方向に前進させる（ステップＳ１２６）。制御部９は、可動部６が目標位置に到達したか否か判定する（ステップＳ１２８）。このとき、制御部９は、回転数センサ５１が検知するボール螺子２の回転数に基づいて判定する。可動部６が目標位置に到達していれば（ステップＳ１２８のＹＥＳ）、制御部９は、ワーク１５に対して可動部６の処理工具６８で加工する指令を出力する（ステップＳ１３０）。具体的には、処理工具６８（例えば切削ドリル）を下降させる指令を出力する。
【００４６】
加工が終了したら（ステップＳ１３２のＹＥＳ）、次の加工作業があるか判定する（ステップＳ１３４）、次の加工作業がなければ、メインルーチンにリターンする（ステップＳ１４４）。次の加工作業があれば（ステップＳ１３４のＹＥＳ）、制御部９は、データをリセットするか否か判定する（ステップＳ１３６）。データをリセットする必要があれば（ステップＳ１３６のＹＥＳ）、データをリセットし（ステップＳ１３８）、補正量εおよび補正移動量Ｘεをメモリのエリアから消去し、ステップＳ１０４に戻る。このようにデータをリセットして消去すれば、制御部９は、ワーク１５の加工毎に補正量εおよび補正移動量Ｘεを演算で求めるため、ワーク１５を加工する毎に、可動部６の位置決め精度を確保でき、ひいてはワーク１５に対する加工精度を確保することができる。
【００４７】
これに対してデータをリセットする必要がなければ、ステップＳ１２０に戻る。この場合には、メモリに格納されている前回の補正量εおよび補正移動量Ｘεが使用される。このため、計測および補正に必要される時間が短縮され、ワーク１５の加工に対する生産性が向上する。ここで、複数のワーク１５に対して補正を１回実行することにすれば、補正回数が低減され、生産性が向上する。従って、ステップＳ１３６は、データ（前回の補正移動量Ｘε等）をリセットするか否かを判定する判定要素として機能することができる。
【００４８】
以上説明したように本実施形態によれば、ボール螺子２における熱変動の影響で、第１可動部６１が矢印Ｋ方向において熱膨張するときであっても、可動部６の移動量を補正して補正移動量を設定するため、可動部６の位置決め精度を高めることができ、ひいては処理工具６８の位置決め精度を高めることができる。
【００４９】
ところで第１可動部６１と第２可動部６２との接触面積が大きい場合には、矢印Ｋ方向における第１可動部６１の熱膨張は、第２可動部６２の長さに影響を与え、ひいては第２可動部６２に設けられている可動側衝突子７の位置に微小量ではあるが影響を与えるおそれがある。この場合、可動部６の位置決め精度が低下するおそれがある。
【００５０】
そこで本実施形態によれば、図７（Ａ）に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１に対して片持ち支持構造とされており、第１可動部６１に対面して接触する接触面６２ｃと、第１可動部６１に対面するものの隙間６２ｒにより第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎとを有する。特に、第２可動部６２において、第１可動部６１に対面するものの第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎの表面積は、第２可動部６２の接触面６２ｃの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１可動部６１と第２可動部６２との相互接触度が低下する。この結果、矢印Ｋ方向においてサイズが大きな第１可動部６１の熱膨張が発生するときであっても、それが第２可動部６２の長さの変動、可動側衝突子７の位置に影響を与えることが抑制される。ひいては、可動部６を移動させて位置決めさせる位置決め精度を高めることができる。従ってワーク１５の加工精度が確保される。
【００５１】
更に本実施形態によれば、ボール螺子２における熱変動の影響で、第１固定部４１が矢印Ｋ方向に熱膨張するときがある。この場合、可動部６の位置決め精度に影響を与えるおそれがある。すなわち、第１固定部４１と第２固定部４２との接触面積が大きい場合には、矢印Ｋ方向におけるサイズが大きな第１固定部４１の熱膨張は、第２固定部４２の長さに影響を与え、第２固定部４２に設けられている固定側衝突子８の位置に影響を与えるおそれがある。そこで本実施形態によれば、図７（Ｂ）に示すように、第２固定部４２は、第１固定部４１に対面して接触する接触面４２ｃと、第１固定部４１に対面するものの隙間４２ｒにより第１固定部４１に非接触な非接触面４２ｎとを有する。これにより第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。ひいては、可動部６を位置決めする位置決め精度に影響を与えることが抑制されている。従ってワーク１５の加工精度が確保される。
【００５２】
更に、第２固定部４２の非接触面４２ｎの表面積は、第２固定部４２の接触面４２ｃの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１固定部４１と第２固定部４２との相互接触度が抑えられている。この結果、矢印Ｋ方向における第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制されている。ひいては、固定側衝突子８の位置に影響を与えることが抑制される。従って可動部６の位置決め精度が確保され、ワーク１５の加工精度が確保される。
【００５３】
加えて本実施形態によれば、第２固定部４２および第２可動部６２は、炭素鋼よりも熱膨張係数が小さな低熱膨張材料で形成されている。従って可動部６の位置決め精度が確保され、ワーク１５の加工精度が確保される。熱膨張係数は、室温〜１００℃において１０×１０−６／℃以下、８×１０−６／℃以下、６×１０−６／℃以下、殊に５×１０−６／℃以下、４×１０−６／℃以下、２×１０−６／℃以下が好ましい。低熱膨張材料としては低熱膨張金属、セラミックスが例示される。セラミックスとしてはアルミナ、シリカ、マグネシア、窒化硅素、ジルコニア、炭化硅素、快削性セラミックス等が例示される。快削性セラミックスはマイカ系、窒化ホウ素系、チタン酸アルミ系が例示される。
【００５４】
更に本実施形態によれば、第１固定部４１および第１可動部６１は、炭素鋼よりも熱膨張係数が小さな低熱膨張材料で形成されていることが好ましい。但しこれに限定されるものではない。このように第１固定部４１および第１可動部６１が低熱膨張材料で形成されている場合には、矢印Ｋ方向における第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。更に、矢印Ｋ方向における第１可動部６１の熱膨張が第２可動部６２の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては可動部６を位置決めする位置決め精度が一層良好に確保される。
【００５５】
更に、本実施形態によれば、図７（Ｂ）に示すように、矢印Ｋ方向において、固定部４について、第１固定部４１のうち後退側の端面４１ａと第２固定部４２のうち後退側の端面４２ａとの距離をＬＡ１として示す。更に図７（Ａ）に示すように、矢印Ｋ方向において、可動部６について、第１可動部６１のうち後退側の端面６１ａと第２可動部６２のうち後退側の端面６２ａとの距離をＬＡ２として示す。ここで、端面６１ａの位置と端面４１ａの位置とは、矢印Ｋ方向において、同じ位置とされている。更に、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されている。更に、０．９〜１．１の範囲内、あるいは、０．９５〜１．０５の範囲内に設定されていることが好ましい。殊に、ＬＡ１／ＬＡ２＝１．０に設定されていることが好ましい。
【００５６】
このような本実施形態によれば、矢印Ｋ方向における固定部４の熱膨張による変位、矢印Ｋ方向における可動部６の熱膨張による変位が発生したとしても、固定部４における変位量と可動部６における変位量とを互いに接近させたり、同一とすることができる。従って、固定部４の熱膨張に起因する固定側衝突子８の変位量と、可動部６の熱膨張に起因する可動側衝突子７の変位量とが高い精度で対応することになる。故に、可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させて可動部６を位置決めさせるにあたり、位置決めの精度を高めるのに一層貢献できる。
【００５７】
（実施形態２）
図８は本発明の実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施形態によれば、固定側衝突子と可動側衝突子は実施形態１と逆に配置されている。第２固定部４２に設けられている固定側衝突子８は、センサ機能を有さず、耐摩耗性を有する突出部８９を有する。これに対して、可動部６に設けられている可動側衝突子７は、可動側衝突子７と固定側衝突子８との衝突により矢印Ｋ方向（軸長方向）において退避方向（矢印Ｋ５方向）に退避可能な退避子７２と、退避子７２の退避量を検知する退避量検知子７３と、退避子７２を退避方向（矢印Ｋ５方向）に対して反対方向（矢印Ｋ１方向）に付勢する付勢部材７４とを有する。付勢部材７４はバネで形成されている。
【００５８】
（実施形態３）
図９は本発明の実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。図９（Ａ）に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１に対面して接触する接触面６２ｃと、第１可動部６１に対面するものの隙間６２ｒにより第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎとを有する。隙間６２ｒは矢印Ｋ方向において複数個並設されている。特に、第２可動部６２において、第１可動部６１に対面するものの第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎの表面積は、第２可動部６２の接触面６２ｃの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１可動部６１と第２可動部６２との相互接触度が抑えられている。
【００５９】
図９（Ｂ）に示すように、第２固定部４２は、第１固定部４１に対面して接触する接触面４２ｃと、第１固定部４１に対面するものの隙間４２ｒにより第１固定部４１に非接触な非接触面４２ｎとを有する。隙間４２ｒは矢印Ｋ方向において複数個並設されている。これにより第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。ひいては、可動部６を位置決めする位置決め精度に影響を与えることが抑制されている。従ってワーク１５の加工精度が確保される。更に、第２固定部４２の非接触面４２ｎの表面積は、第２固定部４２の接触面４２ｃの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１固定部４１と第２固定部４２との相互接触度が抑えられている。
【００６０】
（その他）本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
［付記項１］軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部をもつ固定部と、前記ボール螺子に接続され前記ボール螺子を前記中心軸心の回りで回転させる駆動部と、前記ボール螺子に係合され前記ボール螺子の回転に伴い前記軸長方向に沿って移動する可動部と、前記可動部に保持されワークに対して処理を行う処理工具を保持する工具ホルダと、前記可動部に保持され前記可動部と共に前記軸長方向に沿って移動する可動側衝突子と、前記固定部において前記可動部の前進端側に設けられ、前記可動部と共に前記軸長方向に沿って移動する可動側衝突子と衝突可能な固定側衝突子と、前記可動側衝突子および前記固定側衝突子の衝突に基づく衝突変位量を求め、衝突変位量に基づいて前記可動部を移動させる補正移動量を設定する制御部とを具備することを特徴とする機械加工装置。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は例えばＮＣ工作機械、高精度組立機等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態１に係り、装置を模式的に示す側面図である。
【図２】実施形態１に係り、固定側衝突子を有する第２固定部と可動側衝突子を有する第２可動部付近を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施形態１に係り、固定側衝突子の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図４】実施形態１に係り、衝突変位量の差を示すグラフである。
【図５】実施形態１に係り、補正量を示すグラフである。
【図６】実施形態１に係り、制御装置が実行するフローチャートである。
【図７】（Ａ）は実施形態１に係り、第２可動部付近を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は実施形態１に係り、第２固定部付近を模式的に示す平面図である。
【図８】（Ａ）は実施形態２に係り、第２可動部付近を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は実施形態２に係り、第２固定部付近を模式的に示す平面図である。
【図９】（Ａ）は実施形態３に係り、第２可動部付近を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は実施形態３に係り、第２固定部付近を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１は基体、２はボール螺子、２１は軸状体、３１，３２は軸受（支持部）、４は固定部、４１は第１固定部、４２は第２固定部、４２ｃは第２固定部の接触面、４２ｎは第２固定部の非接触面、５は駆動モータ（駆動部）、６は可動部、６１は第１可動部、６２は第２可動部、６２ｃは第２可動部の接触面、６２ｎは第２可動部の非接触面、６８は処理工具、７は可動側衝突子、７０は突出部、８は固定側衝突子、８０は退避子、８２は退避量検知子、８４は付勢部材、８６は基部、９は制御部を示す。
【図１】
2010005745.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010005745.tif 000007
【図６】
2010005745.tif 000008
【図７】
2010005745.tif 000009
【図８】
2010005745.tif 000010
【図９】
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