(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじと、当該ボールねじの回転を許容しつつ当該ボールねじの一端部および他端部をそれぞれ支持する第１軸受部および第２軸受部と、前記ボールねじに係合可能な係合部を有すると共に移動対象を取り付け可能に構成されたハウジングと、前記ボールねじを回転させるモータと、当該モータの動作を制御する制御部とを備え、前記モータが前記制御部の制御に従って前記ボールねじを回転させることで当該ボールねじの長手方向に沿って前記ハウジングを移動させて前記移動対象を移動させる加工装置用のボールねじ送り装置であって、
前記ボールねじの長さの変化量を取得する変化量取得部を備え、
前記第１軸受部は、前記長手方向に沿った前記ボールねじの移動を規制しつつ前記一端部を支持可能に構成され、
前記第２軸受部は、軸受部本体と、当該軸受部本体に対して前記長手方向に沿ってスライド可能に配設されると共に前記ボールねじの回転を許容しつつ前記他端部を支持するスライダとを備えて構成され、
前記スライダは、前記軸受部本体に対して前記長手方向に沿ってスライド可能に配設されたスライダ本体と、当該スライダ本体に嵌着される外輪、および前記ボールねじに嵌着される内輪を有すると共にラジアル軸受およびスラスト軸受の両軸受構造を有するベアリングと、前記外輪を前記スライダ本体に向けて押し付ける外輪押えと、前記内輪を前記ボールねじに固定する固定具とを備えて構成され、
前記変化量取得部は、前記軸受部本体に配設された筒状電極と、前記スライダにおける前記外輪押えに配設されて前記筒状電極に対して非接触の状態で当該筒状電極内に挿入される棒状電極と、前記筒状電極内への前記棒状電極の挿入長に応じて変化する当該筒状電極および当該棒状電極の間の静電容量を測定する測定部と、当該測定部によって測定された静電容量に基づいて前記挿入長を特定すると共に当該特定した挿入長を前記軸受部本体に規定された第１基準点と前記スライダにおける前記外輪押えに規定された第２基準点との間の前記長手方向に沿った距離として取得し、かつ当該取得した距離と基準の距離との差を前記変化量として取得する処理部とを備え、
前記外輪押えは、前記ベアリングの前記外輪に当接させられる円筒状部と、当該外輪押えを前記スライダ本体に固定可能に前記円筒状部における前記外輪に当接させられる側の端部とは逆側の端部に形成された円板状の鍔部とを備えて当該鍔部の中央部に前記棒状電極が前記長手方向に沿って配設されているボールねじ送り装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記変化量取得部によって取得された前記変化量に基づき、指定された位置に前記ハウジングを移動させるためのリード情報およびピッチ誤差補正情報の少なくとも一方を補正する補正処理を実行する請求項１記載のボールねじ送り装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のボールねじ送り装置と前記移動対象としての加工用工具とを備えて加工対象を加工可能に構成されている加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじの回転によってハウジングを任意の位置に移動させるボールねじ送り装置、およびボールねじ送り装置によって加工対象や加工用工具を移動させる構成の加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ送り装置によって加工対象や加工用工具を移動させて加工対象を加工する加工装置（工作機械）では、加工処理時に生じる熱や他の加工装置から発せられる熱がボールねじに伝熱したときにボールねじが熱膨張する。この場合、熱膨張によってボールねじの長さが変化した状態では、ボールねじの回転によって移動させられるハウジングの移動量が変化する結果、ハウジングに取り付けられている加工用工具や加工対象の位置決め精度が低下することとなる。このため、この種の加工装置では、ボールねじの長さの変化に起因する位置決め精度の低下を回避するための様々な工夫が成されている。例えば、特開２００１−１３８１７８号公報には、ボールねじ送り装置を有する加工装置において、ボールねじの長さの変化を検出してハウジングの移動量を調整する技術が開示されている。
【０００３】
具体的には、上記公開公報に開示されているボールねじ送り装置は、その両端部がベアリングによってそれぞれ支持されると共にカップリングを介してサーボモータに連結されたボールねじと、ボールねじに係合させられたナット（ボールナット）を有するコラムとを備えて構成されている。この場合、このボールねじ送り装置では、ボールねじの一端部（サーボモータ側の端部）を支持するベアリングがボールねじの軸方向に沿った移動を規制された状態でスラスト支持ブロックに固定されると共に、ボールねじの他端部を支持するベアリングがボールねじの軸方向に沿った移動を許容された状態で支持ブロック（以下、両支持ブロックの区別を容易とするために、「スラスト支持ブロック」を「支持ブロックＡ」ともいい、「支持ブロック」を「支持ブロックＢ」ともいう）に固定されている。したがって、このボールねじ送り装置では、ボールねじが熱膨張したときに、支持ブロックＡに固定されたベアリングによって支持されている部位を起点として、支持ブロックＢ側の端部が支持ブロックＡから離間するようにしてボールねじが伸長することとなる。
【０００４】
また、このボールねじ送り装置では、ボールねじの他端部側の端面と対向するようにして非接触式の検出器が支持ブロックＢに取り付けられている。この場合、このボールねじ送り装置では、検出器に設けられた高周波発振回路によって電磁誘導を生じさせることでボールねじの端面に誘導電流が流れている状態においてボールねじの長さが変化したとき（ボールねじの端面と検出器との間の距離が変化したとき）に、検出器内のコイルのインダクタンスが変化する現象を利用して、この変化量を電圧値に変換して基準の電圧値と比較することにより、ボールねじの端面と検出器との間の距離の変化量、すなわち、ボールねじの長さの変化量を取得する構成が採用されている。さらに、このボールねじ送り装置では、検出器を介して取得した変化量に基づき、リードおよびピッチ誤差補正値の少なくとも一方を補正する補正処理を実行する構成が採用されている。これにより、このボールねじ送り装置では、ボールねじが熱膨張したときに、その状態に応じて補正したリードやピッチ誤差補正値を使用してコラムを移動させることで、位置決め精度が低下するのを回避しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３８１７８号公報（第２−５頁、第１−１３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来のボールねじ送り装置には、以下の問題点が存在する。すなわち、従来のボールねじ送り装置では、ボールねじの端面と、支持ブロックＢに配設された検出器との間の距離の変化量をボールねじの長さの変化量として取得する構成が採用されている。この場合、ボールねじの端面を測距対象としているこのボールねじ送り装置では、作動時（ボールねじが回転させられているとき）に、ボールねじ自体が極く小さく振動することに起因してその端面に振れが生じた状態となる。このような状態においては、ボールねじの端面と検出器との間の距離の変化量、すなわち、ボールねじの長さの変化量を正確に測距することが困難となる。したがって、従来のボールねじ送り装置では、リード情報やピッチ誤差補正情報をボールねじの状態に応じた的確な値に補正するのが困難となっており、これに起因して、コラム（ハウジング）を任意の位置に正確に移動させるのが困難となっているという問題点がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、ボールねじの長さの正確な変化量を取得し得るボールねじ送り装置および加工装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載のボールねじ送り装置は、ボールねじと、当該ボールねじの回転を許容しつつ当該ボールねじの一端部および他端部をそれぞれ支持する第１軸受部および第２軸受部と、前記ボールねじに係合可能な係合部を有すると共に移動対象を取り付け可能に構成されたハウジングと、前記ボールねじを回転させるモータと、当該モータの動作を制御する制御部とを備え、前記モータが前記制御部の制御に従って前記ボールねじを回転させることで当該ボールねじの長手方向に沿って前記ハウジングを移動させて前記移動対象を移動させる加工装置用のボールねじ送り装置であって、前記ボールねじの長さの変化量を取得する変化量取得部を備え、前記第１軸受部は、前記長手方向に沿った前記ボールねじの移動を規制しつつ前記一端部を支持可能に構成され、前記第２軸受部は、軸受部本体と、当該軸受部本体に対して前記長手方向に沿ってスライド可能に配設されると共に前記ボールねじの回転を許容しつつ前記他端部を支持するスライダとを備えて構成され、前記スライダは、前記軸受部本体に対して前記長手方向に沿ってスライド可能に配設されたスライダ本体と、当該スライダ本体に嵌着される外輪、および前記ボールねじに嵌着される内輪を有すると共にラジアル軸受およびスラスト軸受の両軸受構造を有するベアリングと、前記外輪を前記スライダ本体に向けて押し付ける外輪押えと、前記内輪を前記ボールねじに固定する固定具とを備えて構成され、前記変化量取得部は、前記軸受部本体に配設された筒状電極と、前記スライダにおける前記外輪押えに配設されて前記筒状電極に対して非接触の状態で当該筒状電極内に挿入される棒状電極と、前記筒状電極内への前記棒状電極の挿入長に応じて変化する当該筒状電極および当該棒状電極の間の静電容量を測定する測定部と、当該測定部によって測定された静電容量に基づいて前記挿入長を特定すると共に当該特定した挿入長を前記軸受部本体に規定された第１基準点と前記スライダにおける前記外輪押えに規定された第２基準点との間の前記長手方向に沿った距離として取得し、かつ当該取得した距離と基準の距離との差を前記変化量として取得する処理部とを備え、前記外輪押えは、前記ベアリングの前記外輪に当接させられる円筒状部と、当該外輪押えを前記スライダ本体に固定可能に前記円筒状部における前記外輪に当接させられる側の端部とは逆側の端部に形成された円板状の鍔部とを備えて当該鍔部の中央部に前記棒状電極が前記長手方向に沿って配設されている。
【００１１】
また、請求項２記載のボールねじ送り装置は、請求項１記載のボールねじ送り装置において、前記制御部は、前記変化量取得部によって取得された前記変化量に基づき、指定された位置に前記ハウジングを移動させるためのリード情報およびピッチ誤差補正情報の少なくとも一方を補正する補正処理を実行する。
【００１２】
また、請求項３記載の加工装置は、請求項１または２記載のボールねじ送り装置と前記移動対象としての加工用工具とを備えて加工対象を加工可能に構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のボールねじ送り装置によれば、軸受部本体に規定された第１基準点と、軸受部本体に対してボールねじの長手方向に沿ってスライド可能に配設されてボールねじの他端部を支持するスライダに規定された第２基準点との間の長手方向に沿った距離を取得すると共に、取得した距離と基準の距離との差をボールねじの長さの変化量として取得することにより、ボールねじの端面を測距対象としている従来のボールねじ送り装置とは異なり、ボールねじ送り装置の作動時にボールねじが僅かに振動したとしても、この振動の影響が十分に小さいスライダおよび軸受部本体にそれぞれ規定した第１基準点および第２基準点の間の距離を測定してボールねじの長さの変化量を取得するため、ボールねじ送り装置が動作状態および非動作状態のいずれであるかを問わず、正確な変化量を取得することができる。
【００１４】
また、軸受部本体に配設された筒状電極と、スライダにおける外輪押えに配設されて筒状電極に対して非接触の状態で筒状電極内に挿入される棒状電極と、筒状電極内への棒状電極の挿入長に応じて変化する筒状電極および棒状電極の間の静電容量を測定する測定部と、測定部によって測定された静電容量に基づいて挿入長を特定すると共に特定した挿入長を第１基準点と第２基準点との間の長手方向に沿った距離として取得する処理部とを備えて変化量取得部を構成したことにより、比較的簡易な構成でありながら第１基準点と第２基準点との間の長手方向に沿った距離を正確に測定することができるため、例えば、光学式測距装置を使用して第１基準点と第２基準点との間の長手方向に沿った距離を取得する構成と比較して、ボールねじ送り装置の製造コストを十分に低減することができる。
【００１５】
さらに、第２軸受部においてボールねじを支持するベアリングの外輪をスライダ本体に向けて押し付ける外輪押えに第２基準点を規定したことにより、ボールねじの伸縮に伴ってボールねじの他端部がボールねじの長手方向に沿って軸受部本体に対して移動したときに、この他端部を支持しているベアリングの外輪と共に、第２基準点を確実に移動させることができるため、ボールねじの長さの変化を正確に検出することができる。
【００１６】
また、請求項２記載のボールねじ送り装置によれば、制御部が、変化量取得部によって取得された変化量に基づき、指定された位置にハウジングを移動させるためのリード情報およびピッチ誤差補正情報の少なくとも一方を補正することにより、例えば、リード情報やピッチ誤差補正情報を補正せずに、リード情報やピッチ誤差補正情報に基づいてハウジングを移動させる都度、ボールねじの長さの変化量に応じた距離だけハウジングの位置を微調整する構成とは異なり、リード情報やピッチ誤差補正情報の補正を完了した後のモータの動作制御を容易に実行することができる。
【００１７】
また、請求項３記載の加工装置によれば、上記のボールねじ送り装置と移動対象としての加工用工具とを備えて加工対象を加工可能に構成したことにより、ボールねじが伸縮した状態であっても、その長さの正確な変化量に基づいてハウジングを任意の位置まで正確に移動させることができるため、加工対象に対する加工用工具の相対的な位置を正確に位置決めすることができる結果、加工対象を高精度で加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】マシニングセンタ１の構成図である。
【図２】マシニングセンタ１におけるボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂの構成を示す断面図である。
【図３】ボールねじ２２の伸縮と、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａの挿入長との関係について説明するための説明図である。
【図４】ボールねじ２２の伸縮と、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａの挿入長との関係について説明するための他の説明図である。
【図５】リード情報補正処理６０のフローチャートである。
【図６】ピッチ誤差補正値補正処理７０のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るボールねじ送り装置および加工装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に示すマシニングセンタ１は、「加工装置」の一例である「５軸加工装置」であって、ボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂおよびコントローラ３を備えて構成されている。ボールねじ送り装置２Ａは、「ボールねじ送り装置」の一例である「１軸移動機構」であって、コントローラ３の制御に従い、ワークＷ（「加工対象」の一例）をＸ方向における任意の位置に移動させる。また、ボールねじ送り装置２Ａは、図２に示すように、軸受部２１ａ，２１ｂ、ボールねじ２２、ハウジング２３およびサーボモータ２４を有する送り機構２０を備えると共に、図１に示すように、モータ駆動部２５および容量測定部２６を備えている。
【００２１】
軸受部２１ａは、「第１軸受部」に相当し、図２に示すように、軸受部本体３１、ベアリング３２，３２およびベアリング押え３３を備えてマシニングセンタ１のフレーム（ベース部）に固定され、ボールねじ２２の回転を許容しつつ、その端部２２ａ（「一端部」の一例）を支持する。この場合、このボールねじ送り装置２Ａ（送り機構２０）では、上記のベアリング３２としてアンギュラコンタクトボールベアリング（ラジアル軸受およびスラスト軸受の両軸受構造を有するベアリング）が採用されており、その外輪が軸受部本体３１に嵌着されてベアリング押え３３によって軸受部本体３１に固定されると共に、その内輪がボールねじ２２の端部２２ａに嵌着されて固定用ナットによってボールねじ２２に固定されている。これにより、このボールねじ送り装置２Ａでは、ボールねじ２２における端部２２ａの軸受部本体３１に対するスラスト方向（ボールねじ２２の長手方向）への移動が規制されている。
【００２２】
軸受部２１ｂは、「第２軸受部」に相当し、軸受部本体４１、スライダ本体４２、ベアリング４３，４３、ベアリング押え４４および検出用電極４５を備えてマシニングセンタ１のフレーム（ベース部）に固定され、ボールねじ２２の回転を許容しつつ、その端部２２ｂ（「他端部」の一例）を支持する。この場合、このボールねじ送り装置２Ａ（送り機構２０）では、軸受部本体４１が「軸受部本体」に相当する。また、このボールねじ送り装置２Ａでは、スライダ本体４２が、ベアリング４３，４３およびベアリング押え４４と相まって「スライダ」を構成すると共に、軸受部本体４１に対してスラスト方向（ボールねじ２２の長手方向：矢印Ａ１，Ａ２の向き）にスライド可能に取り付けられている。
【００２３】
この場合、このボールねじ送り装置２Ａでは、上記のベアリング４３としてアンギュラコンタクトボールベアリング（ラジアル軸受およびスラスト軸受の両軸受構造を有するベアリング）が採用されており、その外輪がスライダ本体４２に嵌着されてベアリング押え４４によってスライダ本体４２に固定されると共に、その内輪がボールねじ２２の端部２２ｂに嵌着されて固定用ナット（または、固定用ボルト：図示せず）によってボールねじ２２に固定されている。これにより、このボールねじ送り装置２Ａでは、ボールねじ２２における端部２２ｂのスライダ本体４２に対するスラスト方向（長手方向）への相対的な移動が規制されている。
【００２４】
ベアリング押え４４は、「外輪押え」に相当し、上記したように、ベアリング４３，４３の外輪をスライダ本体４２に押し付けるようにしてスライダ本体４２にボルト止めされている。このベアリング押え４４は、ベアリング４３の外輪に当接させられる円筒状部と、このベアリング押え４４をスライダ本体４２にボルト締めするための円板状の鍔部と、鍔部の中央部に立設された円柱状のグランド電極４４ａ（「棒状電極」の一例）とが一体的に形成されている。検出用電極４５（「筒状電極」の一例）は、円筒状（リング状）に形成されて軸受部本体４１に取り付けられている。
【００２５】
この場合、本例のボールねじ送り装置２Ａでは、ベアリング押え４４に設けられたグランド電極４４ａが、軸受部本体４１に取り付けられた検出用電極４５に対して非接触の状態で挿入されるように構成されている。また、このボールねじ送り装置２Ａでは、後述するように、検出用電極４５におけるボールねじ２２側の端部（図２における左端部）を「第１基準点」とし、かつ、グランド電極４４ａの先端部（図２における右端部）を「第２基準点」として、ボールねじ２２の長手方向に沿った両基準点の距離を「第１基準点と第２基準点との長手方向に沿った距離」として取得する構成が採用されている。
【００２６】
さらに、本例のボールねじ送り装置２Ａでは、常温（一例として２５℃）においてグランド電極４４ａの先端部が検出用電極４５における筒長方向の中央部（図３，４に示す破線の位置）に位置するように設計・製作されている。したがって、常温よりも低い温度に晒されることでボールねじ２２が収縮した状態においては、図３に示すように、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａ挿入長が短くなり、常温よりも高い温度に晒されることでボールねじ２２が膨張した状態においては、図４に示すように、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａ挿入長が長くなる。
【００２７】
また、本例のボールねじ送り装置２Ａでは、一例として、ベアリング押え４４に形成された圧入用孔にピン４４ｂの一端部側が圧入されてピン４４ｂがベアリング押え４４に固定されると共に、ピン４４ｂの他端部を挿通可能な挿通用孔が軸受部本体４１に形成されている。さらに、本例のボールねじ送り装置２Ａでは、軸受部本体４１に対するスライダ本体４２の矢印Ａ１，Ａ２の向きへの移動に伴ってピン４４ｂがスライダ本体４２やベアリング押え４４と共に矢印Ａ１，Ａ２の向きに移動したときに、軸受部本体４１に形成されている挿通用孔に対して回転防止用ピン４４が挿通している状態が維持されるようにピン４４ｂの全長が規定されている。これにより、このボールねじ送り装置２Ａでは、ボールねじ２２の回転に際してスライダ本体４２や回転防止用ピン４４が軸受部本体４１に対して回転する事態が阻止されている。なお、本例のボールねじ送り装置２Ａの構成に代えて、軸受部本体４１に圧入用孔を形成して軸受部本体４１にピン４４ｂを固定すると共に、ベアリング押え４４に挿通用孔を形成してピン４４ｂを挿通させる構成を採用することもできる。
【００２８】
ボールねじ２２は、端部２２ａ，２２ｂを軸受部２１ａ，２１ｂによってそれぞれ支持された状態で、ワークＷを移動させるべきＸ方向に沿って配設されている。ハウジング２３は、図１，２に示すように、ボールねじ２２に係合可能に構成された係合部２３ａ（ボールナット）を備えると共に、「移動対象」の一例であるワークＷを取り付け可能に構成されている。なお、ボールねじ２２に対する係合部２３ａの係合構造や、ハウジング２３に対するワークＷの取付構造については公知のため、図示および詳細な説明を省略する。
【００２９】
サーボモータ２４は、「モータ」に相当し、図２に示すように、一例として、軸受部２１ａの軸受部本体３１にボルト止めされると共に、その回転軸２４ａがカップリング２４ｂを介してボールねじ２２の端部２２ａに連結されており、後述するようにして、モータ駆動部２５の制御に従ってボールねじ２２を回転させる。モータ駆動部２５は、後述するコントローラ３の制御部６と相まって「制御部」を構成し、サーボモータ２４を制御してボールねじ２２を回転させることでボールねじ２２の長手方向に沿ってハウジング２３を移動させてワークＷを移動させる。
【００３０】
容量測定部２６は、「測定部」を構成すると共に、制御部６と相まって「変化量取得部」を構成し、後述するように、制御部６の制御に従い、検出用電極４５内へのグランド電極４４ａの挿入長に応じて変化するグランド電極４４ａと検出用電極４５との間の静電容量を測定する。具体的には、容量測定部２６は、両電極４４ａ，４５間に電圧を印加すると共に、両電極４４ａ，４５の間を流れる電流の電流値、印加している電圧の電圧値、並びに電圧および電流の位相差に基づいて両電極４４ａ，４５間の静電容量を測定する。
【００３１】
ボールねじ送り装置２Ｂは、「ボールねじ送り装置」の他の一例である「２軸移動機構」であって、回転機構（Ｂ軸移動機構およびＣ軸移動機構：図示せず）と相まってスピンドル１０（「加工用工具」の一例）を移動させる。具体的には、ボールねじ送り装置２Ｂは、後述するコントローラ３の制御部６の制御に従い、Ｙ−Ｚ方向における任意の位置に移動させる。また、上記の回転機構は、制御部６の制御に従い、Ｙ軸と並行なＢ軸、およびＺ軸と並行なＣ軸を中心としてスピンドル１０を回転させる。なお、スピンドル１０の構成については公知のため、図示および詳細な説明を省略する。この場合、このマシニングセンタ１では、一例として、上記のボールねじ送り装置２Ａにおける送り機構２０と同様に構成された送り機構（図示せず）が、スピンドル１０を移動させるべきＹ方向およびＺ方向の２つの方向に沿って配設されてボールねじ送り装置２Ｂが構成されている。したがって、このボールねじ送り装置２Ｂの主要構成要素は、上記のボールねじ送り装置２Ａにおける送り機構２０と同様のため、図示および詳細な説明を省略する。
【００３２】
一方、コントローラ３は、操作部４、表示部５、制御部６および記憶部７を備えて構成されている。操作部４は、マシニングセンタ１による加工処理の開始／停止を指示するための操作スイッチや、各種加工条件を入力操作するための操作スイッチを備え、スイッチ操作に応じた操作信号を制御部６に出力する。表示部５は、制御部６の制御に従い、マシニングセンタ１による加工条件を設定するための条件設定画面や、マシニングセンタ１の動作状態を表示する表示画面（共に図示せず）を表示する。
【００３３】
制御部６は、ボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂおよび回転機構を総括的に制御する。具体的には、制御部６は、モータ駆動部２５を制御してサーボモータ２４を動作させることによってハウジング２３を移動させてワークＷやスピンドル１０を移動させる。また、制御部６は、容量測定部２６を制御してグランド電極４４ａと検出用電極４５との間の静電容量の測定処理を実行させると共に、「処理部」として機能して、後述するように容量測定部２６に記憶されている変化量取得用データＤｃｌ、および容量測定部２６によって測定された静電容量に基づき、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａの挿入長を算出する。さらに、制御部６は、算出した挿入長と、基準の挿入長（一例として、常温＝２５℃において測定される挿入長）とに基づき、ボールねじ２２の長さの変化量を算出する。また、制御部６は、算出した変化量に基づき、ハウジング２３を任意の位置に移動させるためのリード情報Ｄｌおよびピッチ誤差補正情報Ｄｐを補正する。
【００３４】
記憶部７は、変化量取得用データＤｃｌおよびリード情報Ｄｌおよびピッチ誤差補正情報Ｄｐなどを記憶する。この場合、変化量取得用データＤｃｌは、容量測定部２６によって測定される静電容量の値と、検出用電極４５内へのグランド電極４４ａの挿入長とを関連付けた情報、すなわち、どのような静電容量が測定されたときに、グランド電極４４ａが検出用電極４５内にどの程度挿入された状態となっているかを特定可能な情報で構成されている。また、リード情報Ｄｌおよびピッチ誤差補正情報Ｄｐは、ワークＷやスピンドル１０の移動に際してハウジング２３を任意の位置に移動させるための制御情報であって、一例として、リード情報Ｄｌは、ボールねじ２２の設計値に基づいて生成され、ピッチ誤差補正情報Ｄｐは、ボールねじ２２の実際のピッチを測定することで生成されている。
【００３５】
なお、本例のマシニングセンタ１では、ボールねじ送り装置２Ａの送り機構２０、ボールねじ送り装置２Ｂの２つの送り機構、およびボールねじ送り装置２Ｂと共に設置された２つの回転機構において、１つのコントローラ３（操作部４、表示部５、制御部６および記憶部７）を共用する構成（１つのコントローラ３によってボールねじ送り装置２Ａの送り機構２０、ボールねじ送り装置２Ｂの各送り機構、および各回転機構の動作を管理する構成）を採用しているが、各送り機構および各回転機構毎に制御部６や記憶部７などを別個に設けることもできる。また、以下に説明する一連の処理については、コントローラ３の制御部６が各送り機構毎に実行するが、マシニングセンタ１の構成についての理解を容易とするために、一例として、ボールねじ送り装置２Ａを対象として実行される処理を例に挙げて説明し、ボールねじ送り装置２Ｂにおいて実行される同様の処理に関する説明を省略する。
【００３６】
このマシニングセンタ１によるワークＷの加工処理時には、利用者による選択に応じて、図５に示すリード情報補正処理６０と、図６に示すピッチ誤差補正値補正処理７０とのいずれか、または、双方の処理がワークＷの加工処理の度に実行される。例えば、利用者によってリード情報補正処理６０を実行するように設定されているときには、制御部６は、両電極４４ａ，４５の間の静電容量の測定、測定結果に基づく挿入長の特定、および特定した挿入長と基準の挿入長とに基づくボールねじ２２の長さの変化量ΔＤの算出を実行する（ステップ６１）。具体的には、制御部６は、ワークＷの加工処理を開始するのに先立ち、まず、容量測定部２６を制御して、グランド電極４４ａと検出用電極４５との間の静電容量を測定させる。次いで、制御部６は、容量測定部２６による測定結果と、記憶部７から読み出した変化量取得用データＤｃｌとに基づき、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａの挿入長を特定する。続いて、制御部６は、特定した挿入長と、基準の挿入長との差をボールねじ２２の長さの変化量ΔＤとして算出する。
【００３７】
この場合、例えば、冬期間における作動開始直後（マシニングセンタ１の設置空間が低温で、かつ、加工処理に伴う熱が発生していない状態の例）においては、常温よりも低温となっていることに起因して、ボールねじ２２が常温の状態よりも収縮して縮長した状態となっている。したがって、図３に示すように、ボールねじ２２の端部２２ｂを支持しているスライダ本体４２、ベアリング４３，４３およびベアリング押え４４が、常温の状態よりも、軸受部本体４１に対して矢印Ａ２の向きにスライドした状態となり、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａの挿入長が常温の状態よりも短くなる。このような状態においては、グランド電極４４ａの先端部と同図に示す破線との距離が変化量ΔＤとして算出される。
【００３８】
これに対して、作動開始からある程度の時間が経過して、マシニングセンタ１の設置空間が常温よりも高温となったり、ワークＷの加工に伴って発生した熱がボールねじ２２に伝熱したりしたときには、常温よりも高温となったことに起因して、ボールねじ２２が常温の状態よりも膨張して、その全長Ｄが伸長した状態となる。したがって、図４に示すように、ボールねじ２２の端部２２ｂを支持しているスライダ本体４２、ベアリング４３，４３およびベアリング押え４４が、常温の状態よりも、軸受部本体４１に対して矢印Ａ１の向きにスライドした状態となり、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａの挿入長が常温の状態よりも長くなる。このような状態においては、グランド電極４４ａの先端部と同図に示す破線との距離が変化量ΔＤとして算出される。
【００３９】
次いで、制御部６は、算出した変化量ΔＤと、予め設定されたしきい値（一例として、ボールねじ２２の全長：１ｍ当り数μｍ〜数百μｍの範囲内で利用者が任意に規定した長さに基づいて設定される値）とを比較して、変化量ΔＤがしきい値よりも大きいか否かを判別する（ステップ６２）。この際に、算出した変化量ΔＤが、予め設定されたしきい値以下のときには、制御部６は、このリード情報補正処理６０を終了する。一方、算出した変化量ΔＤが、予め設定されたしきい値よりも大きいときには、制御部６は、記憶部７からリード情報Ｄｌを読み出すと共に、読み出したリード情報Ｄｌによって特定されるリードＬを、収縮または膨張によって縮長または伸長した状態のボールねじ２２の実際のリードに応じたリードＬ’に補正する。
【００４０】
具体的には、制御部６は、補正前のリード（常温のボールねじ２２におけるリード）を「Ｌ」とし、常温におけるボールねじ２２の全長を「Ｄ」とし、算出された変化量を「ΔＤ」とし、縮長または伸長した状態のボールねじ２２におけるリード（補正後のリード）を「Ｌ’」としたときに、「Ｌ’＝Ｌ（１＋ΔＤ／Ｄ）」との数式に基づいて補正後のリードを算出する（ステップ６３）。次いで、制御部６は、算出したリードＬ’をリード情報Ｄｌとして記憶部７に記憶させて（リード情報の更新：ステップ６４）、このリード情報補正処理６０を終了する。
【００４１】
また、利用者によってピッチ誤差補正値補正処理７０を実行するように設定されているときには、制御部６は、上記のリード情報補正処理６０におけるステップ６１と同様にして、両電極４４ａ，４５の間の静電容量の測定、測定結果に基づく挿入長の特定、および特定した挿入長と基準の挿入長とに基づくボールねじ２２の長さの変化量ΔＤの算出を実行する（ステップ７１）。次いで、制御部６は、前述したリード情報補正処理６０におけるステップ６２と同様にして、算出した変化量ΔＤと、前述したしきい値とを比較して、変化量ΔＤがしきい値よりも大きいか否かを判別する（ステップ７２）。この際に、算出した変化量ΔＤがしきい値以下のときには、制御部６は、このピッチ誤差補正値補正処理７０を終了する。
【００４２】
一方、算出した変化量ΔＤがしきい値よりも大きいときには、制御部６は、記憶部７からピッチ誤差補正情報Ｄｐを読み出すと共に、ボールねじ２２におけるｎ＝１番目のピッチ（一例として、ハウジング２３における係合部２３ａが移動し得る範囲のうちで端部２２ａに最も近いピッチ）についてのピッチ誤差補正値Ｐｎを特定する（ピッチ誤差補正値Ｐｎの読み出し：ステップ７３）。次いで、制御部６は、特定したピッチ誤差補正値Ｐｎを、収縮または膨張によって縮長または伸長した状態のボールねじ２２の実際のピッチ誤差補正値に補正する。
【００４３】
具体的には、制御部６は、補正前のピッチ誤差補正値（常温のボールねじ２２におけるｎ番目のピッチのピッチ誤差補正値）を「Ｐｎ」とし、常温のボールねじ２２におけるｎ番目のピッチの長手方向における中央部と、ボールねじ２２の起点（一例として、係合部２３ａが移動し得る範囲のうちで端部２２ａに最も近い部位）との間の長さを「Ｓｎ」とし、常温におけるボールねじ２２の全長を「Ｄ」とし、算出された変化量を「ΔＤ」とし、縮長または伸長した状態のボールねじ２２におけるｎ番目のピッチのピッチ誤差補正値を「Ｐｎ’」としたときに、「Ｐｎ’＝Ｐｎ＋Ｓｎ×ΔＤ／Ｄ」との数式に基づいて補正後のピッチ誤差補正値を算出する（ステップ７４）。次いで、制御部６は、算出したピッチ誤差補正値Ｐｎ’を１番目のピッチの値としてピッチ誤差補正情報Ｄｐに記録した後に（ピッチ誤差補正値の補正：ステップ７５）、ボールねじ２２のすべてのピッチについての補正を完了したかを判別する（ステップ７６）。
【００４４】
この際に、補正を完了していないピッチが存在するときには、制御部６は、補正すべきピッチに関する上記の「ｎ」の値に１を加算し（ステップ７７）、前述したステップ７３に戻って、ｎ番目のピッチ（この例では、ｎ＝２番目のピッチ）に関するピッチ誤差補正値Ｐｎを補正する。また、ボールねじ２２のすべてのピッチに関するピッチ誤差補正値Ｐｎの補正を完了したときに（ステップ７６）。制御部６は、このピッチ誤差補正値補正処理７０を終了する。なお、上記のリード情報補正処理６０やピッチ誤差補正値補正処理７０の実行頻度や、実行のタイミングは、あくまでも例示であって、利用者が任意に指定することができる。
【００４５】
この場合、このマシニングセンタ１では、上記のリード情報補正処理６０におけるステップ６１の処理やピッチ誤差補正値補正処理７０におけるステップ７１の処理に際して、ボールねじ２２と共に回転することのないベアリング押え４４に設けられたグランド電極４４ａと、ボールねじ２２と共に回転することのないように軸受部本体４１に取り付けられた検出用電極４５との間の距離（グランド電極４４ａにおける先端部と検出用電極４５におけるボールねじ２２側の端部との間の距離：検出用電極４５に対するグランド電極４４ａの挿入長）を測定してボールねじ２２の縮長または伸長に起因する変化量ΔＤを取得している。したがって、ボールねじ２２がサーボモータ２４によって回転させられている状態（回転に伴ってボールねじ２２自体が小さく振動している状態）においても、その影響を受けることなく、変化量ΔＤを算出することが可能となっている。
【００４６】
この後、制御部６は、上記のリード情報補正処理６０によって補正したリード情報Ｄｌや、ピッチ誤差補正値補正処理７０によって補正したピッチ誤差補正情報Ｄｐに基づき、モータ駆動部２５を制御してサーボモータ２４を動作させることにより、ハウジング２３に取り付けられているワークＷやスピンドル１０を移動させるべき位置に応じてボールねじ２２を回転させる。これにより、スピンドル１０に取り付けられた切削刃によってワークＷが切削されて、所望の形状に加工される。
【００４７】
このように、このボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂによれば、軸受部本体４１に規定された「第１基準点（この例では、軸受部本体４１に装着された検出用電極４５におけるボールねじ２２側の端部）」と、軸受部本体４１に対してボールねじ２２の長手方向に沿ってスライド可能に配設されてボールねじ２２の端部２２ｂを支持する「スライダ（この例では、スライダ本体、ベアリング４３，４３およびベアリング押え４４」に規定された「第２基準点（この例では、ベアリング押え４４に配設されたグランド電極４４ａの先端部）」との間の長手方向に沿った距離を取得すると共に、取得した距離と基準の距離との差をボールねじ２２の長さの変化量として取得することにより、ボールねじの端面を測距対象としている従来のボールねじ送り装置とは異なり、ボールねじ送り装置２Ａの作動時にボールねじ２２が僅かに振動したとしても、この振動の影響が十分に小さいスライダ本体４２に固定されているベアリング押え４４（グランド電極４４ａ）と軸受部本体４１（検出用電極４５）との間の距離（この例では、検出用電極４５に対するグランド電極４４ａの挿入長）を測定してボールねじ２２の長さの変化量を取得するため、ボールねじ送り装置２Ａが動作状態および非動作状態のいずれであるかを問わず、正確な変化量を取得することができる。
【００４８】
また、このボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂによれば、軸受部本体４１に配設された検出用電極４５と、スライダ本体４２におけるベアリング押え４４に配設されて検出用電極４５に対して非接触の状態で検出用電極４５内に挿入されるグランド電極４４ａと、検出用電極４５内へのグランド電極４４ａの挿入長に応じて変化する検出用電極４５およびグランド電極４４ａの間の静電容量を測定する容量測定部２６と、容量測定部２６によって測定された静電容量に基づいて挿入長を特定すると共に特定した挿入長を「第１基準点」と「第２基準点」との間の長手方向に沿った距離として取得する制御部６とを備えて「変化量取得部」を構成したことにより、比較的簡易な構成でありながら「第１基準点」と「第２基準点」との間の長手方向に沿った距離を正確に測定することができるため、例えば、光学式測距装置を使用して「第１基準点」と「第２基準点」との間の長手方向に沿った距離を取得する構成と比較して、ボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂの製造コストを十分に低減することができる。
【００４９】
また、このボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂによれば、軸受部２１ｂにおいてボールねじ２２を支持するベアリング４３，４３の外輪をスライダ本体４２に向けて押し付けるベアリング押え４４（グランド電極４４ａの先端部）に「第２基準点」を規定したことにより、ボールねじ２２の伸縮に伴って端部２２ｂがボールねじ２２の長手方向に沿って軸受部本体４１に対して移動したときに、この端部２２ｂを支持しているベアリング４３，４３の外輪と共に、「第２基準点（この例では、グランド電極４４ａの先端部）」を確実に移動させることができるため、ボールねじ２２の長さの変化を正確に検出することができる。
【００５０】
さらに、このボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂによれば、制御部６が、取得した変化量に基づき、指定された位置にハウジング２３を移動させるためのリード情報Ｄｌおよびピッチ誤差補正情報Ｄｐの少なくとも一方（本例では、双方）を補正することにより、例えば、リード情報Ｄｌやピッチ誤差補正情報Ｄｐを補正せずに、リード情報Ｄｌやピッチ誤差補正情報Ｄｐに基づいてハウジング２３を移動させる都度、ボールねじ２２の長さの変化量に応じた距離だけハウジング２３の位置を微調整する構成とは異なり、リード情報Ｄｌやピッチ誤差補正情報Ｄｐの補正を完了した後のサーボモータ２４の動作制御を容易に実行することができる。
【００５１】
また、このマシニングセンタ１によれば、ボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂと「移動対象」としてのスピンドル１０とを備えてワークＷを加工可能に構成したことにより、ボールねじ２２が伸縮した状態であっても、その長さの正確な変化量に基づいてハウジング２３を任意の位置まで正確に移動させることができるため、ワークＷに対するスピンドル１０の位置を正確に位置決めすることができる結果、ワークＷを高精度で加工することができる。
【００５２】
なお、「棒状電極」としてのグランド電極４４ａをスライダ本体４２に取り付けると共に、「筒状電極」としての検出用電極４５を軸受部本体４１に配設した例について説明したが、「軸受部本体」の側に「棒状電極」を配設し、「スライダ」の側に「筒状電極」を配設してもよい。また、グランド電極４４ａと検出用電極４５との間の静電容量を測定することでボールねじ２２の長さの変化量ΔＤを取得する構成を例に挙げて説明したが、「ボールねじの長さの変化量」を取得するための具体的な構成は、上記の例に限定されず、例えば、ボールねじ送り装置２Ａにおける検出用電極４５に代えて光学式測距装置を軸受部本体４１に取り付けて、スライダ本体４２に取り付けられたベアリング押え４４との間の距離を光学的に測定する構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、測距対象のベアリング押え４４がボールねじ２２の回転に伴って回転することがないため、前述したボールねじ送り装置２Ａ，２Ｂと同様にして、ボールねじ２２の長さの変化量ΔＤを正確に測定することができる。
【００５３】
さらに、リード情報Ｄｌを補正するリード情報補正処理６０、およびピッチ誤差補正情報Ｄｐを補正するピッチ誤差補正値補正処理７０の双方を実行する構成を例に挙げて説明したが、リード情報補正処理６０およびピッチ誤差補正値補正処理７０のいずれかだけを実行可能に構成することもできる。また、リード情報補正処理６０やピッチ誤差補正値補正処理７０を実行せずに、制御部６が取得して変化量ΔＤを表示部５に表示させるなどして、利用者に手動でリード情報Ｄｌやピッチ誤差補正情報Ｄｐを補正させる構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、制御部６によって取得された正確な変化量ΔＤに基づいて、ハウジング２３を任意の位置に正確に移動させることが可能にリード情報Ｄｌやピッチ誤差補正情報Ｄｐを正確に補正することができる。
【００５４】
さらに、「１軸移動機構」のボールねじ送り装置２Ａ、および「２軸移動機構」のボールねじ送り装置２Ｂを例に挙げて説明したが、ワークＷを移動させるための「ボールねじ送り装置」を「２軸以上の多軸移動機構」で構成したり、スピンドル１０を移動させるための「ボールねじ送り装置」を「１軸移動機構」、または「３軸以上の多軸移動機構」で構成することもできる。このような構成の移動機構（ボールねじ送り装置）においても、各移動軸（送り機構）毎に上記のボールねじ送り装置２Ａ等と同様の構成を採用することで、ボールねじ送り装置２Ａ（マシニングセンタ１）と同様の効果を奏することができる。加えて、「加工装置」は「マシニングセンタ」に限定されず、「加工対象」および「加工用工具」の少なくとも一方をボールねじ送り装置によって移動させる各種のＮＣ工作機械において上記のボールねじ送り装置２Ａ等と同様の構成を実施することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  マシニングセンタ
２Ａ，２Ｂ  ボールねじ送り装置
３  コントローラ
６  制御部
７  記憶部
１０  スピンドル
２０  送り機構
２１ａ，２１ｂ  軸受部
２２  ボールねじ
２２ａ，２２ｂ  端部
２３  ハウジング
２３ａ  係合部
２４  サーボモータ
２５  モータ駆動部
２６  容量測定部
３１，４１  軸受部本体
３２，４３  ベアリング
３３，４４  ベアリング押え
４２  スライダ本体
４４ａ  グランド電極
４４ｂ  ピン
４５  検出用電極
６０  リード情報補正処理
７０  ピッチ誤差補正値補正処理
Ｄｃｌ  変化量取得用データ
Ｄｌ  リード情報
Ｄｐ  ピッチ誤差補正情報
Ｗ  ワーク
【図１】
0005693518.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005693518.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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