(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値制御工作機械において、移動体の往復運動を案内する有限型ころがり案内と、前記移動体と、の相対的な位置関係を補正する有限型ころがり案内のずれ補正方法であって、
前記移動体の往復方向両端部に、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内が有るか否かを検知する検知手段をそれぞれ配置し、
前記移動体の往復方向両端部のうち、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内が有るか否かを検知して移動体を他端部側の方向に移動させるずれ補正動作を実行するマクロプログラムを、ＮＣプログラムの中に組み込み、前記ＮＣプログラムの実行中に前記マクロプログラムを実行し、
前記ころがり案内が無いことが検知された場合には、前記移動体を他端部側の方向に移動させ、前記ころがり案内の列をストローク端付近で強制的に停止させながら移動体をストローク端まで移動させることにより、前記移動体ところがり案内の相対的な位置ずれを補正することを特徴とする有限型ころがり案内のずれ補正方法。
【請求項２】
数値制御工作機械において、移動体の往復運動を案内する有限型ころがり案内と、前記移動体と、の相対的な位置関係を補正する有限型ころがり案内のずれ補正装置であって、
前記移動体の往復方向両端部にそれぞれ配置され、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内が有るか否かを検知する検知手段と、
前記移動体の往復方向両端部のうち、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内が有るか否かを検知して前記移動体を他端部側の方向に移動させるずれ補正動作を実行する、ＮＣプログラムに組み込まれたマクロプログラムを実行し、加工中にころがり案内が無いことが検知された場合に、前記移動体を他端部側の方向に低速で移動させるずれ補正制御手段と、
前記ころがり案内の列をストローク端付近で強制的に停止させるショックアブソーバーと、
を具備することを特徴とする有限型ころがり案内のずれ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械のテーブルやサドルなどの移動体を案内する有限型ころがり案内に係り、特に、移動体の運動が長時間継続する間に移動体と有限型ころがり案内との相対的位置が変化して次第にころがり案内がずれた場合に、移動体ところがり案内の相対的な位置関係を正規の位置に復帰させる補正を行うための有限型ころがり案内のずれ補正方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械において、テーブルやサドルなどの移動体の案内には、滑り案内、空気静圧案内、油圧静圧案内、有限型ころがり案内などがある。このうち、有限型ころがり案内は、機械の剛性を確保することができ、また、静圧案内に比べて付帯設備の必要がなく機械の省スペース化に有効であり、超精密機械要素として効果的である。このため、小型の超精密加工機の案内機械要素として多く利用されている。
【０００３】
そこで、従来の有限型ころがり案内の例を図７に示す。図７において、工作機械のベッド１にはＶ溝２が形成され、このＶ溝２の斜面にそってころがり案内３が設けられている。一方、移動体であるテーブル４の下面には、Ｖ溝２に対応した形状のスライド部５が形成され、このスライド部５がころがり案内３に接触するようになっている。
【０００４】
この種の有限型ころがり案内３は、保持器ところを組み合わせた軸受けからなっている。そして、有限型ころがり案内３は、Ｖ溝２に対しては固定されずに、単に、Ｖ溝２に載っているだけであるのが普通である。
【０００５】
このため、テーブル４が移動すると、ころがり案内３は全体としてテーブル４の移動方向とは反対側に少しずつ移動する現象が生じる。テーブル４の往復運動が長時間にわたって継続すると、テーブル４ところがり案内３との間の相対的な位置関係のずれは次第に大きくなる。この位置ずれをそのままに放置しておくと、最後には、テーブル４がころがり案内３の上から脱落するに至ることがある。
【０００６】
このようなころがり案内３の位置ずれを防止するために、オペレータが機械の運転を監視しながら、ころがり案内３の位置ずれがある程度大きくなったところで、一度、運転を止めてテーブル４を手動で動かしながら、ころがり案内３とテーブル４との相対的的な位置関係を正規の位置に戻す調整をすることが行われている。また、Ｖ溝に沿ってころがり案内の位置を調整できるような機械的な位置調整機構を設けたものも知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ころがり案内３の位置ずれをオペレータが手動で調整するのでは、１つのワークの加工に長時間かかる超精密加工では、常にオペレータを機械に配置しなければならず、無人運転を行うことができないという問題がある。
【０００８】
また、ころがり案内が利用されている超精密加工機では、高効率化の要請に伴になって、テーブルなどの移動体の送り速度が高速化している。近年では、送り速度が１０ｍ／ｍｉｎくらいの速度は普通になっている。ところが、移動体の往復では、往路の速度は高速であるが、復路の速度は低速であるため、大きな速度差によって、ころがり案内３の位置ずれが従来にも増して大きくなっている。
【０００９】
さらに、ころがり案内３の位置調整機構を設ける場合、この位置調整機構は、ラック、ピニオンや動滑車などを必要とし、位置調整の際に大きな振動を発生することから、超精密加工機には適用できないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、ころがり案内と移動体の相対的な位置ずれが大きくなると、これを検知して正規の位置に復帰させる補正動作を自動的に行えるようにした有限型ころがり案内のずれ補正方法および装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、
数値制御工作機械において、移動体の往復運動を案内する有限型ころがり案内と、前記移動体と、の相対的な位置関係を補正する有限型ころがり案内のずれ補正方法であって、
前記移動体の往復方向両端部に、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内が有るか否かを検知する検知手段をそれぞれ配置し、
前記移動体の往復方向両端部のうち、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内が有るか否かを検知して移動体を他端部側の方向に移動させるずれ補正動作を実行するマクロプログラムを、ＮＣプログラムの中に組み込み、前記ＮＣプログラムの実行中に前記マクロプログラムを実行し、
前記ころがり案内が無いことが検知された場合には、前記移動体を他端部側の方向に移動させ、前記ころがり案内の列をストローク端付近で強制的に停止させながら移動体をストローク端まで移動させることにより、前記移動体ところがり案内の相対的な位置ずれを補正することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明は、
数値制御工作機械において、移動体の往復運動を案内する有限型ころがり案内と、前記移動体と、の相対的な位置関係を補正する有限型ころがり案内のずれ補正装置であって、
前記移動体の往復方向両端部にそれぞれ配置され、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内が有るか否かを検知する検知手段と、
前記移動体の往復方向両端部のうち、前記移動体の移動方向の一端部の下にころがり案内が有るか否かを検知して前記移動体を他端部側の方向に移動させるずれ補正動作を実行する、ＮＣプログラムに組み込まれたマクロプログラムを実行し、加工中にころがり案内が無いことが検知された場合に、前記移動体を他端部側の方向に低速で移動させるずれ補正制御手段と、
前記ころがり案内の列をストローク端付近で強制的に停止させるショックアブソーバーと、
を具備することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、本発明による有限型ころがり案内のずれ補正方法および装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明が適用される数値制御精密立形加工機１０を示す。この数値制御精密立形加工機１０は、精密金型、光学部品、電子部品などの精密部品を超精密に加工するための工作機械である。１１はコラムで、１２は、コラム１１に取り付けられた主軸頭１２である。１３は主軸である。
【００１４】
図１に示されるように、機械座標系は、デーブル１４の制御軸がＸ軸、サドル１５の制御軸がＹ軸、主軸頭１２の制御軸がＺ軸である。この数値制御精密立形加工機１０では、テーブル１４を送るＸ軸の案内と、サドル１５を送るＹ軸の案内として、有限型ころがり案内が採用されている。
【００１５】
そこで、図２に、テーブル１４の送り機構と有限型ころがり案内を示す。
図２において、１６は、Ｘ軸サーボモータである。このＸ軸サーボモータ１６には、ボールねじ１７が連結されており、このボールねじ１７は、図３に示されるように、テーブル１４の底に固定されているボールナット１８に螺合している。したがって、Ｘ軸サーボモータの回転は、ボールねじ１７とボールナット１８によって、送り直線運動に転換されてテーブル１４に伝達されるようになっている。
【００１６】
サドル１５の上面には、２つのＶ溝１９ａ、１９ｂがＸ軸に平行に延びており、このＶ溝１９ａ、１９ｂには、ころ軸受からなる有限型ころがり案内２０が配設されている。この有限型ころがり案内２０は、複数の円筒状のころをリテーナーで保持したものをＶ溝１９ａ、１９ｂの長さ方向に多数配列したもので、従来のものと同じ有限型ころがり案内として構成されている。また、図３に示されるように、テーブル１４の底部には、Ｖ溝１９ａ、１９ｂに対応した形状のスライド部２１が形成され、このスライド部２１がころがり案内２０に接触するようになっている。
【００１７】
テーブルＳは、テーブル１４の往復ストロークである。テーブル１４の上には、テーブルストロークの左右端部の近傍に、それぞれ一対のショックアブソーバー２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂが設けられている。
【００１８】
テーブル１４の往復運動方向の左右両端部には、それぞれ、左端近接スイッチ２４ａ、２４ｂおよび右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂが設けられている。なお、この実施形態では、これらの近接スイッチは、その下にころがり案内２０が有るか否かを検知するためのもので、Ｖ溝１９ａ、１９ｂのうち、Ｖ溝１９ａ方を前側、Ｖ溝１９ｂの方を後側として区別するのに対応させて、左端近接スイッチ２４ａを左前近接スイッチ、左端近接スイッチ２４ｂを左後近接スイッチとして区別し、同じように、右端近接スイッチ２５ａを右前近接スイッチ、右端近接スイッチ２５ｂを右後近接スイッチとして区別する場合がある。これらの近接スイッチ２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂの出力信号は、プログラムコントローラを利用したずれ補正制御部２６に導入される。
【００１９】
なお、図２において、参照符号２７は、数値制御装置で、２８は、数値制御装置２７から与えられる位置指令に従ってＸ軸サーボモータ１６を制御するＸ軸サーボコントローラである。
【００２０】
次に、図４は、テーブル１４と有限型ころがり案内２０との相対的な位置関係が正常な場合で、図４（ａ）は、テーブル１４がストローク中央位置にある場合、図４（ｂ）は、テーブル１４がストロークの右側端部まで移動した状態を示している。テーブル１４と有限型ころがり案内２０の相対的な位置関係が正常ある状態、つまり、有限ころがり案内２０の列の上にテーブル１４が適正に載っている場合には、左端近接スイッチ２４ａ、２４ｂおよび右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂの下には、必ず、ころがり案内２０があるために、これらの近接スイッチはオンになっている。
【００２１】
一方、図５（ａ）は、テーブル１４と有限型ころがり案内２０の相対的な位置関係か不正常な場合を示す。すなわち、テーブル１４の往復運動が繰り返されるにつれて、次第に有限型ころがり案内２０のずれが大きくなり、テーブル１４がころがり案内２０の右端に寄り過ぎてしまった状態を示す。このような状態になると、右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂの下には、ころがり案内２０が存在しないので、右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂはオフに切り替わる。
【００２２】
このようにして、右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂがオフに切り替わり、ころがり案内の位置ずれが大きくなったことをずれ補正制御部２６が検知すると、図５（ｂ）に示されるように、ずれ補正制御部２６は、テーブル１４を早送りで、点線で示す位置Ａまで移動させる。次いで、送り速度を低速に切り替えて、位置Ａからさらにストローク左端まで移動させる。このようなテーブル１４の高速送り、低速送りに追随して、有限型ころがり案内２０の列もいっしょに左側に移動し、その一端はショックアブソーバ２２ａ、２２ｂを当接しながら、円滑に停止する。そして、テーブル１４を低速送りでストロークエンドまで移動させることにより、テーブル１４と有限型ころがり案内２０の相対的位置関係を正規の状態に復帰させることができる。このようにして、テーブル１４を移動するだけでころがり案内２０の位置ずれを補正できるため、従来のように、ころがり案内の位置を修正する機械的な機構などが不要となるとともに、本実施形態のような超精密加工機の有限型ころがり案内に好適に適用することができる。
【００２３】
なお、テーブル１４がころがり案内２０の列の左端に寄り過ぎてしまった場合も、テーブル１４の送り方向が逆になる以外は、そのずれ補正動作は全く同様である。
【００２４】
次に、図６は、以上のようなずれ補正動作をＮＣプログラム中のコマンドとして組み込んだマクロプログラムの例を示している。ＮＣプログラム中の適当なところにずれ補正動作のコマンドを入れておけば、加工が所定時間継続したときには、以下のようにして、自動的にテーブル１４ところがり案内２０の相対的な位置ずれを修正することが可能となる。
【００２５】
まず、ずれ補正動作のコマンドが実行されると、ころがり案内２０がずれて左端近接スイッチ２４、２４ｂおよび右端近接スイッチ２５ａ、２５ｂのいずれかのスイッチの下から無くなっていないかどうかが判断される（ステップＳ１０）。いずれのスイッチもオンのままであれば（ステップＳ１０のｎｏ）、ころがり案内の「無し」はなく、位置ずれが生じていないとして、ずれ補正動作は終了する
一方、例えば、図５（ａ）に示したように、ころがり案内の列が左側に寄りすぎた結果、右端前の近接スイッチ２５ａと、右端後の近接スイッチ２５ｂがオフになっている場合には、ステップＳ１１からステップＳ１２に、ステップＳ１３からステップＳ１４に進み、右ずれ有レジスタに１がセットされる。次いで、ころがり案内のずれが検知されたテーブル１４の位置を記憶する（ステップＳ１９）。
【００２６】
そして、続くステップＳ２０では、右ずれ有りレジスタの値が１になっているので、図５（ｂ）に示されるように、ずれ補正制御部２６は、テーブル１４を早送りで、点線で示す位置Ａまで移動させる。次いで、送り速度を低速に切り替えて、位置Ａからさらにストローク左端まで移動させる。以上のようにして、ころがり案内２０の列とテーブル１４との相対的な位置関係が正規の状態に修正された後、図５（ａ）の位置ずれ修正動作前の位置にテーブル１４を復帰させる。
【００２７】
同じようにして、ころがり案内の列が右側に寄りすぎたため、左端前の近接スイッチ２４ａと、左端後の近接スイッチ２４ｂがオフになっている場合には、ステップＳ１５からステップＳ１６に、ステップＳ１７からステップＳ１８に進み、左ずれ有レジスタに１がセットされる。次いで、ころがり案内２０のずれが検知されたテーブル１４の位置を記憶する（ステップＳ１９）。
【００２８】
そして、続くステップＳ２３では、左ずれ有りレジスタの値が１になっているので、ずれ補正制御部２６は、テーブル１４を早送りで、ストロークの右端手前まで移動させる。次いで、送り速度を低速に切り替えて、さらにストローク右端まで移動させる。これにより、ころがり案内２０の列とテーブル１４との相対的な位置関係が正規の状態に修正される。なお、以上のようなプログラムによれば、例えば、前側のＶ溝１９ａのころがり案内２０の列のみが位置ずれした結果、右側前の近接スイッチのみがオフになった場合でも、同様に位置ずれの修正動作が行われるようになっている。
【００２９】
以上のようにして、位置ずれ修正動作を行われるコマンドとして加工プログラム中に組み込んでいくことにより、オペレータが監視することなく、ずれが生じると自動的に正規の位置に復帰させる修正動作がなされるので、１つのワークの加工に長時間のかかる超精密加工であっても、ころがり案内のずれを心配することなく、無人での自動加工が可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ころがり案内と移動体の相対的な位置ずれが大きくなると、これを検知して正規の位置に復帰させる補正動作を自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有限型ころがり案内のずれ補正方法および装置が適用される工作機械の例を示す斜視図。
【図２】有限型ころがり案内が設けられたテーブルの送り機構を示す図。
【図３】図２におけるテーブルの断面図。
【図４】テーブルと有限型ころがり案内の相対的な位置関係を示す説明図。
【図５】有限型ころがり案内の位置ずれの補正動作を示す図。
【図６】有限型ころがり案内の位置ずれの補正動作を行わせるためプログラムの例を示すフローチャート。
【図７】従来の有限型ころがり案内を示す図。
【符号の説明】
１１  コラム
１２  主軸頭
１３  主軸
１４  テーブル
１５  サドル
１７  ボールねじ
１８  ボールナット
１９  Ｖ溝
２０  有限型ころがり案内
２２、２３  ショックアブソーバ
２４、２５  近接スイッチ
【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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【図６】
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【図７】
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