(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予張力が付与された送りネジにより移動体を位置決めするネジ送り装置において、送りネジの両端を支持する支持部材と、その支持部材の少なくとも１つに支持部材の支持剛性変更手段を設け、両端部の支持剛性を相対的に変更することによって、前記送り軸における熱変位のない中立点の位置を移動体の特定位置に合致するよう変更可能とした送りねじの中立点変更機構により支持部材の支持剛性を変化させて、熱変位による送りネジの位置決め誤差を補正することを特徴とする熱変位補正方法。
【請求項２】
前記支持剛性が、ベースに対して送りネジを回転自在に支持する支持部材の伸び方向、又は曲げ方向に対する支持力を調整することにより可変とされた請求項１に記載の熱変位補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、工作機械等のネジ送り機構において、予張力が付与された送りネジの熱変位による影響を受けない中立点位置を変更し、熱変位による位置決め誤差を補正する熱変位補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械には、図４に示す如く、ベース３に形成された案内面３ｂに沿って移動自在に組み付けた移動体１４に、制御装置１５でコントロールされるモータ（サーボモータ）１６に連結された送りネジに螺合し、送りネジの回動により前記移動体をネジ送りするネジ送り機構が備えられている。
そして送りネジ軸１の端部は、図５のａ，ｂに例示する如く、ベース３に固定ボルト９，９で固着された支持部材としての軸受けブラケット２に形成された段付きの軸挿通孔４に挿通され、軸挿通孔４の段部４ａと蓋体５とで位置決めされた軸受けを６，６介して回動自在に支持され、カラー７及び押さえナット８で軸方向に対して固定されている。
前記送りネジとしては、滑りネジに比べて発熱の少ないボールネジ軸が採用されているが、移動体の高速化の要求に伴って、移動時にボールネジ軸に螺合されている移動体のナット部やそのボールネジ軸を支持する軸受けの発熱により、ボールネジ軸が熱膨張するため、前記移動体に位置決め誤差が生じ、精度アップの要求を満たさない問題がある。
そこで従来、ボールネジ軸の熱変位量を抑制する手段として、予張力を付与することが広く一般に行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ボールネジ軸に予張力を付与しても、ボールネジ軸の支持部がばね要素を有しているため、熱変位を完全に抑制することができず、移動体に位置決め誤差が生じてしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボールネジ軸が熱変位を起こしても、予張力が付与されていれば、熱変位を起こす前と後とで位置変化のない静止点が存在することに着目し、その静止点を中立点と定義し、その中立点を移動体の特定位置に合致させることにより諸問題を解決せんとするもので、その構成は、予張力が付与された送りネジにより移動体を位置決めするネジ送り装置において、送りネジの両端を支持する支持部材と、その支持部材の少なくとも１つに支持部材の支持剛性変更手段を設け、両端部の支持剛性を相対的に変更することによって、前記送り軸における熱変位のない中立点の位置を移動体の特定位置に合致するよう変更可能とした送りねじの中立点変更機構により支持部材の支持剛性を変化させて、熱変位による送りネジの位置決め誤差を補正することを特徴とする熱変位補正方法にある。
そして前記支持剛性は、ベースに対して送りネジを回転自在に支持する支持部材の伸び方向、又は曲げ方向に対する支持力を調整することにより可変にできる。
【０００５】
【作用】
送りネジの両端部を支持する支持部材の支持剛性を相対的に変化させると、中立点が移動し、その中立点を移動体の特定位置と一致するよう調整すれば、熱変位の影響が回避され、誤差が生じない。
【０００６】
【実施例】
本発明に係るネジ送り装置における熱変位補正方法を図面に基づいて説明する。
図１のａ，ｂは、本発明のネジ送り装置における熱変位補正方法で利用する中立点変更機構を示したもので、この中立点変更機構において、１は送りネジとしてのボールネジ軸、２は、ベース３に固定される軸受けブラケットであり、前記ボールネジ軸１の遊端側は、軸受けブラケット２に形成された段付きの軸挿通孔４に挿通され、その軸挿通孔の段部４ａと蓋体５とで位置決めされた軸受け６，６を介して回動自在に支持され、カラー７及び押さえナット８とで軸方向に対して固定されている。軸受けブラケット２は、薄肉ブロック部２ａと厚肉ブロック部２ｂとが隣合わせに一体成形され、薄肉ブロック部２ａをボールネジ軸１の遊端延長上側に位置させ、その薄肉ブロック部２ａを固定ボルト９，９・・でベース３に固着すると共に、厚肉ブロック部３ｃを締着ボルト１０，１０によって同じくベース３に締着し、その締着ボルト１０の締着力を調整することによって、厚肉ブロック部２ｂの引っ張り弾性力によるのび特性（支持剛性）を変化させることが可能となっている。そして前記ボールネジ軸１には、公知の手段を利用することによって予張力が付与されている。
【０００７】
図２に例示されるように、両端を支持部２´，２´で固定支持されたロッド１´（送りネジ）にあっては、そのロッド１´に公知の手段で予張力を付与した場合、各端部の支持剛性を夫々Ｋ1 ，Ｋ2 とすると、ロッド１´の温度分布が均一であれば、熱変位のない中立点Ｐは、支持部間の距離がＬのとき、片端部と中立点Ｐとの間隔ｘとの関係は、
ｘ＝Ｌ・Ｋ2 ／（Ｋ1 ＋Ｋ2 ）で表わされる。
従って、両端部の支持剛性を相対的に変更することによって、中立点Ｐの位置が変更可能である。
【０００８】
この理論を前記実施例の中立点変更機構に当てはめた場合、中立点の位置を一方の軸受けブラケット側に移動させたい場合は、その移動させたい側の軸受けブラケット２における締着ボルト１０の締着力を高め、逆に遠避けたい場合は、締着ボルト１０の締着力を緩めることによって、熱変位補正方法を実施でき、中立点を移動体の特定位置に合致するようにすれば、移動体の位置決め誤差をなくすことができる。
この際、支持剛性の変化量は、軸受けブラケットの形状、固定ボルトと締着ボルトとの間隔及び軸受けの軸方向に対する剛性により決定され、支持剛性は、片端側のみの調整で行なうばかりでなく、両端で相対的に増減することによっても、静止点の移動が可能であり、多用化に対応できる。
【０００９】
前記実施例は、軸受けブラケットの引っ張り弾性力を利用して支持剛性を可変としているが、曲げ応力を利用して支持剛性を可変とすることもできる。
次にその変更例について説明する。
図３において、軸受けブラケット２は、ボールネジ軸挿入側の固定部２ｃに、極薄肉の連結部２ｄを介してアーム体２ｅが連設され、そのアーム体２ｅは、厚肉ブロック部２ｂと、その厚肉ブロック部２ｂと隣合わせに形成された押え部２ｆとで構成されている。
前記連結部２ｄはベース３との密着面側に設けられ、その連結部２ｄは、アーム体２ｅが、固定ボルト９でベース３に固定された固定部２ｃに対して曲げ作用を許容した弾性変形部として作用する。
【００１０】
ボールネジ軸１は、前記軸受けブラケット２の固定部２ｃに形成された貫通孔に端部を貫挿させると共に、アーム体２ｅの厚肉部２ｂに形成された段付きの軸挿通孔４に挿通され、その軸挿通孔４の段部４ａと蓋体５とで位置決めされた軸受け６，６を介して回動自在に支持され、カラー７及び押さえナット８とで軸方向に対して固定されている。
前記アーム体２ｅにおける押さえ部２ｆの上方には固定体１１が配置されており、その固定体１１との間には押さえブロック１２が挿入されている。
押さえブロック１２には、押さえ部２ｆとの密着面に油圧室１３が形成され、その油圧室１３に、図示しない油圧装置を利用し、油路１３ａを介して油圧を作用することで、押さえ部２ｆをベース３に圧着し、押さえ部２ｆがベース３に押し付け固定されるようになっている。
【００１１】
このように形成された中立点変更機構では、静止点の位置を一方の軸受けブラケット側に移動させたい場合は、その移動させたい側の軸受けブラケット２に組み込まれた油圧室１３内の油圧を上げて支持剛性を高め、逆に遠避けたい場合は、油圧室１３内の油圧を低くして持剛性を調整するといった熱変位補正方法を実施できる。
この実施例では、曲げ作用の許容を油圧で制御しているため、例えばモータに取り付けたエンコーダの情報を利用し、移動体の位置を計算して制御装置によりモータと弁とを連動操作する自動化に対しては有利であるが、薄肉部をベースに対して締着ボルトで固定し、前記と同様に締着ボルトの締着力により行なうようにもでき、支持剛性の変化量は、前記実施例と同様に軸受けブラケットの形状、固定ボルトと締着ボルトとの間隔及び軸受けの軸方向に対する剛性により決定されるし、片端側のみの調整で行なうばかりでなく、両端で相対的に増減することによっても、静止点の移動が可能である。
【００１２】
尚、実施例は支持剛性を、軸受けブラケットの伸び方向、又は曲げ方向の支持力を調整するものであるが、それ以外の手段により支持剛性を変化させるようにもできる。
又、熱膨張によりボールネジが予張力を解放させる状態にまで伸び、更にそれ以上伸びると、ボールネジはプリテンションからコンプレッション状態に変化するが、その場合でも、その状態に対応する支持構造を採ることにより、中立点を変更することが可能である。
更に、支持剛性を締着ボルトの締着力によって調整する構造にあっては、ボルトの回動角を読み取り可能な目盛を設けることが望ましく、ボルトの回動をモータと連動させても差し支えない。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の熱変位補正方法により、熱膨張による中立点の位置を補正すれば、多様化する加工対象ワークの基準位置に中立点を合致させることができ、高精度の加工が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａ，ｂは、本発明に係る送りネジの中立点変更機構の説明図である。
【図２】中立点変更の理論を示す説明図である。
【図３】変更例の説明図である。
【図４】従来例の説明図である。
【図５】ａ，ｂは従来例の説明図である。
【符号の説明】
１・・ボールネジ軸、１´・・支持部、２・・軸受けブラケット、２´・・ロッド、２ａ・・薄肉ブロック部、２ｂ・・厚肉ブロック部、２ｃ・・固定部、２ｄ・・連結部、２ｅ・・アーム体、２ｆ・・、押さえ部、３・・ベース、４・・軸挿通孔、４ａ・・段部、５・・蓋体、６・・軸受け、７・・カラー、８・・押さえナット、９・・固定ボルト、１０・・締着ボルト、１１・・固定体、１２・・押さえブロック、１３・・油圧室、１３ａ・・油路、１４・・移動体、１５・・制御装置、１６・・モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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