(57)【要約】【課題】工作機械の移動部の移動量を正確に検出することができ、高速な位置制御を可能にする工作機械用駆動装置を提供する。【解決手段】ボールネジ１４とボールナット１６を有し、ボールネジ１４の回転によりボールナット１６を移動させて移動部１２の位置を制御する。ボールネジ１４の両端に各々サーボモータ２４，２５の出力軸２６，２７を回動可能に連結し、各サーボモータ２４，２５を同期運転させるモータ制御装置２８を備える。移動部１２の移動距離以上の長さを有し直線状に形成されたリニアフィードバックスケール３４と、リニアフィードバックスケール３４との相対的な移動により移動量を検出する検出ヘッド３２とから成る移動量検出装置３０を備える。リニアフィードバックスケール３４が移動部１２に取り付けられ、検出ヘッド３２は固定部材に取り付けられる。移動部１２の移動量を、移動量検出装置３０により直接的に検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールネジ（１４）とボールナット（１６）を有し、前記ボールネジ（１４）の回転により前記ボールナット（１６）を移動させて移動部（１２）の位置を制御する工作機械用駆動装置（１０）であって、
前記ボールネジ（１４）の両端に各々サーボモータ（２４，２５）の出力軸（２６，２７）が回動可能に連結され、前記各サーボモータ（２４，２５）を同期運転させるモータ制御装置（２８）が設けられ、
前記移動部（１２）の移動距離を検出可能な長さを有し直線状に形成されたリニアフィードバックスケール（３４）と、前記移動距離を前記リニアフィードバックスケール（３４）に対する相対的な移動により検出する検出ヘッド（３２）とから成る移動量検出装置（３０）を備え、
前記リニアフィードバックスケール（３４）と前記検出ヘッド（３２）の一方が前記移動部（１２）に取り付けられ、他方は他の固定部材に取り付けられ、前記移動部（１２）の移動量を前記移動量検出装置（３０）により直接的に検出可能に設けられたことを特徴とする工作機械用駆動装置。
【請求項２】
移動量検出装置（３０）の前記リニアフィードバックスケール（３４）は、前記移動部（１２）に固定され、前記検出ヘッド（３２）が他の固定部材に取り付けられている請求項１記載の工作機械用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械のテーブル等の移動部を、ボールネジとボールナットを用いて移動させる工作機械用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＣ工作機械に用いられる駆動装置は、ボールネジの端部にサーボモータを接続し、サーボモータでボールネジを駆動し、移動部が設けられたボールナットを移動させていた。特に、ＮＣ工作機械においては、移動部の送り速度の高速化のため、急速発進及び急速停止が必要となり、加速時及び減速時の加速度の絶対値を上げなければならない。そこで、例えば特許文献１〜３に開示されているように、工作機械の移動部を移動させるボールネジの両端にサーボモータを取り付けて、両方のサーボモータを同期運転し、ボールネジを高速で回転させて、ボールナットを移動させ移動部を所定位置に配置する工作機械用駆動装置が提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１４７６２号公報
【特許文献２】特開平９−４２４０６号公報
【特許文献３】特開平９−７６１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮＣ工作機械用の駆動装置では、作業時にボールネジ上のボールナットと各モータとの距離は、加工等のために頻繁に変わるものである。従って、両端の各モータからボールナットまでのボールネジ部分の捻り剛性が異なり、これにより捻れ量が両端のモータ毎に異なることになり、ボールナットの正確な位置制御が出来ないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、工作機械の移動部の移動量を正確に検出することができ、高速な位置制御を可能にする工作機械用駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、ボールネジとボールナットを有し、前記ボールネジの回転により前記ボールナットを移動させて移動部の位置を制御する工作機械用駆動装置であって、前記ボールネジの両端に各々サーボモータの出力軸が回動可能に連結され、前記各サーボモータを同期運転させるモータ制御装置が設けられ、前記移動部の移動距離を検出可能な長さを有し直線状に形成されたリニアフィードバックスケールと、前記移動距離を前記リニアフィードバックスケールに対する相対的な移動により検出する検出ヘッドとから成る移動量検出装置を備え、前記リニアフィードバックスケールと前記検出ヘッドの一方が前記移動部に取り付けられ、他方は他の固定部材に取り付けられ、前記移動部の移動量を前記移動量検出装置により直接的に検出可能に設けられた工作機械用駆動装置である。
【０００７】
移動量検出装置の前記リニアフィードバックスケールは、前記移動部に固定され、前記検出ヘッドが他の固定部材に取り付けられているものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の工作機械用駆動装置は、駆動時のボールネジの捻れ量に関係なく、移動部の位置を検出し、正確な位置制御が可能になる。従って、一対のサーボモータにより高速でボールナットの位置を制御する場合に、ボールネジの捻れ量や捻り剛性がボールナットの両側で異なるような場合にも、移動部の位置を正確に検出して移動及び位置決めすることができ、工作機械の移動部において、より高速な位置制御を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の一実施形態の工作機械用駆動装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の一実施形態の工作機械用駆動装置について、図１を基にして説明する。この実施形態の工作機械用駆動装置１０は、図示しないＮＣ工作機械に取り付けられるもので、図１に示すように、ＮＣ工作機械等の移動部であるテーブル１２と、テーブル１２の移動方向と平行に配置されたボールネジ１４、及びボールネジ１４に螺合したボールナット１６を備えている。そして、ボールネジ１４の回転によりボールナット１６を移動させ、テーブル１２を所定位置に移動可能に設けられている。
【００１１】
テーブル１２は、ＮＣ工作機械の図示しない所定の加工機又はワークが取り付けられる部分で、図示しないガイドレール等により摺動可能に支持されている。テーブル１２の下面にはナット取付部１２ａが設けられ、ボールナット１６が固定されている。ボールナット１６は、例えばダブルナット方式で固定され、プリロードをかけてバックラッシュを低減し、送り精度を向上できるように取り付けられている。
【００１２】
ボールナット１６が螺合したボールネジ１４は、周面に雄ネジが形成されて、テーブル１２の移動範囲以上の長さで、テーブル１２を所望の位置に移動させ、停止可能に設けられている。ボールネジ１４の両端部１４ａの近傍は、図示しない工作機械の固定部材から延長された支持部１８に固定されたベアリング２０により、回転自在に軸支されている。ボールネジ１４の両端部１４ａは、各々継手２２を介して、一対のサーボモータ２４，２５の出力軸２６，２７に各々直結されている。
【００１３】
一対のサーボモータ２４，２５は、モータ制御装置２８に接続され、モータ制御装置２８により駆動制御される。モータ制御装置２８には、移動量検出装置３０の検出ヘッド３２の出力が接続されている。
【００１４】
移動量検出装置３０は、検出ヘッド３２とリニアフィードバックスケール３４とで構成されている。移動量検出装置３０の検出ヘッド３２は、例えば図示しない光学素子とレンズ等で構成され、リニアフィードバックスケール３４は直線上に格子目盛が設けられ、数μｍ乃至数十μｍのオーダーで位置検出可能に形成されている。検出ヘッド３２は図示しない基台等の固定部材に固定され、リニアフィードバックスケール３４の格子目盛と対向して配置されている。リニアフィードバックスケール３４は、移動部であるテーブル１２の側面又は底面に、テーブル１２の移動方向と平行に固定されている。
【００１５】
次に、上記構造の工作機械用駆動装置１０の動作について、以下に説明する。所定の退避位置からテーブル１２を移動させる場合、モータ制御装置２８は、一対のサーボモータ２４，２５に対して、互いの出力軸２６，２７が同方向に等速度で回転するように駆動信号を出力する。このとき、検出ヘッド３２はリニアフィードバックスケール３４の格子目盛を読んで、テーブル１２の実際の移動量をモータ制御装置２８に出力する。検出ヘッド３２からから出力されたテーブル１２の移動は、モータ制御装置２８で演算されて、所望の移動量と比較され、所望の位置にテーブル１２が達したところで、一対のサーボモータ２４，２５の回動が停止される。このときの、ボールネジ１４とボールナット１６の動作は、周知であるので、説明を省略する。
【００１６】
一対のサーボモータ２４，２５は、モータ制御装置２８によりボールネジ１４の両端を同期駆動する。これにより、ボールネジ１４の捻り剛性は、一つのサーボモータで一端部のみでの駆動と比較してほぼ半分で良くなる。
【００１７】
この実施形態の工作機械用駆動装置１０によれば、一対のサーボモータ２４，２５によりボールネジ１４を駆動するので、高速での駆動が可能であり、しかもボールネジ１４の捻れ量に関係なく、テーブル１２の位置を検出し、正確な位置制御が可能になる。従って、一対のサーボモータ２４，２５により高速でボールナット１６の位置を制御し、ボールネジ１４の捻れ量や捻り剛性がボールナット１６の両側で異なるような場合にも、テーブル１２の位置を正確に検出して移動及び位置決めすることができ、より高速で正確なテーブル１２の位置制御を行うことが出来る。
【００１８】
さらに、この実施形態の工作機械用駆動装置１０は、リニアフィードバックスケール３４をテーブル１２に取り付け、配線のある検出ヘッド３２を固定部材に設けているので配線の処理が容易であり、体積の小さい検出ヘッド３２は、工作機械のテーブル１２等の下部や側方に容易に配置することが出来る。一方、テーブル１２は、平坦な面が広く、比較的長さのあるニアフィードバックスケール３４を容易に配置することが出来る。
【００１９】
その他、この実施形態の工作機械用駆動装置１０は、一対のサーボモータ２４，２５にボールネジ１４の両端１４ａが各々固定されているので、ボールネジ１４を細くすることも可能であり、ボールネジ１４をより高速で回転させることができる。また、２個のサーボモータ２４，２５を使用することにより、ロータイナーシャの小さいサーボモータを使用することができ、この点からも移動時の加速度及び速度を上げることが可能となる。
【００２０】
なお、この発明の工作機械用駆動装置１０は、上記実施形態に限定されるものではなく、検出ヘッド３２を移動部に設けて、リニアフィードバックスケール３４を固定部材に固定しても良い。移動量検出装置３０は、光学式の検出ヘッド３２以外に、電磁式の位置検出方式を利用したものでも良く、検出方式は問わない。さらに、適用される工作機械は、ＮＣ工作機械以外のものでも良く、各種の工作機械の移動部の検出に適用することが出来る。
【符号の説明】
【００２１】
１０  工作機械用駆動装置
１２  テーブル
１２ａ  ナット取付部
１４  ボールネジ
１４ａ  端部
１６  ボールナット
１８  支持部
２０  ベアリング
２２  継手
２４，２５  サーボモータ
２６，２７  出力軸
２８  モータ制御装置
３０  移動量検出装置
３２  検出ヘッド
３４  リニアフィードバックスケール
【図１】
2018020415.tif 000003