JP2002028836A - Bore screw length measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールネジを用い
た工作機械に関する。[0001] The present invention relates to a machine tool using a ball screw.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３に示すように、ボールネジを用いた
工作機械、たとえばマシニングセンタは、ボールネジ
１，ボールネジナット１０，テーブル１１，工具１２，
サーボモータ１３および数値制御装置１４（以下ＮＣ制
御装置とよぶ）とから構成される。テーブル１１はボー
ルネジナット１０上に固定されており、ボールネジナッ
ト１０はボールネジ１に螺嵌されている。従って、制御
装置１４がサーボモータ１３に回転（回転回数と回転角
度）の指示を与えると、サーボモータ１３はそれに従っ
て回転してボールネジ１を回転させる。ボールネジ１が
回転すると、ボールネジナット１０がボールネジの螺刻
に従って図１の左右の方向に移動すると共にテーブル１
１が同じように移動する。加工対象品１５はテーブル１
１の上に固定されている。工具１２は工作機械に対して
絶対的な位置に取り付けられていて、テーブル１１によ
り適切な加工すべき位置に移動された加工対象品１５に
加工を施す。加工対象品１５を取り替えても常に正しい
位置に加工を施すために、ＮＣ制御装置１４は機械の出
荷の時点において、サーボモータ１３の回転回数および
回転角度とテーブル１１の位置が一対一に対応するよう
になっている。すなわち、ボールネジ１がテーブル１１
と工具１２の位置の基準となっている。ＮＣ制御装置１
３により、ある回転回数および回転角度がサーボモータ
１３に指示されれば、テーブル１１は常に同じ位置に運
ばれる。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 3, a machine tool using a ball screw, such as a machining center, has a ball screw 1, a ball screw nut 10, a table 11, a tool 12,
It comprises a servo motor 13 and a numerical controller 14 (hereinafter referred to as an NC controller). The table 11 is fixed on a ball screw nut 10, and the ball screw nut 10 is screwed into the ball screw 1. Therefore, when the control device 14 gives an instruction of rotation (number of rotations and rotation angle) to the servo motor 13, the servo motor 13 rotates accordingly to rotate the ball screw 1. When the ball screw 1 rotates, the ball screw nut 10 moves in the left and right directions in FIG.
1 moves in the same way. Processing target product 15 is table 1
It is fixed on one. The tool 12 is mounted at an absolute position with respect to the machine tool, and performs processing on the workpiece 15 that has been moved to an appropriate processing position by the table 11. In order to always perform processing at the correct position even when the processing target product 15 is replaced, the NC control device 14 has a one-to-one correspondence between the number of rotations and the rotation angle of the servo motor 13 and the position of the table 11 at the time of shipping of the machine. It has become. That is, the ball screw 1 is
And the position of the tool 12. NC controller 1
If the number of rotations and the rotation angle are instructed to the servomotor 13 by the method 3, the table 11 is always carried to the same position.
【０００３】ボールネジ１が用いられる工作機械ではボ
ールネジ１の回転で生じた摩擦によってボールネジ１が
熱膨張する。特に近年では工作機械の回転が高速化し
て、ボールネジの熱膨張が加工精度の低下に影響を与え
る問題が大きくなっていた。具体的には、ボールネジ１
が熱膨張によって伸びるとボールネジ１の螺子部も同じ
ように伸びる。ＮＣ制御装置１４がテーブル１１をある
予定位置に停止させるべく、出荷当初に設定した回転回
数と回転角度をサーボモータ１３に指示してもボールネ
ジ１が伸びていれば、ボールネジナット１０がその伸び
た螺刻に従って移動するのでテーブル１１がその伸び量
に対応した予定しない位置まで移動する。工具１２がそ
の位置で加工対象品１５に加工を施すと、その伸び量に
対応したテーブルの移動後差分だけ加工位置にずれが生
じることになる。In a machine tool using the ball screw 1, the friction generated by the rotation of the ball screw 1 causes the ball screw 1 to thermally expand. In particular, in recent years, the rotational speed of the machine tool has been increased, and the problem that the thermal expansion of the ball screw affects the reduction in machining accuracy has been increasing. Specifically, ball screw 1
Is expanded by thermal expansion, the screw portion of the ball screw 1 also expands in the same manner. Even if the NC controller 14 instructs the servo motor 13 to set the number of rotations and the rotation angle set at the time of shipment to the table 11 to stop the table 11 at a predetermined position, if the ball screw 1 is extended, the ball screw nut 10 is extended. Since the table 11 moves in accordance with the threading, the table 11 moves to an unexpected position corresponding to the amount of extension. If the tool 12 processes the workpiece 15 at that position, the processing position will be shifted by the post-movement difference of the table corresponding to the amount of elongation.
【０００４】そこで従来は、熱膨張による加工精度の低
下を防ぐため、以下の手段をとっていた。たとえば、ボ
ールネジ１を中空として、該中空部に冷却液を通して温
度を一定に保ってボールネジ１の熱膨張自体を抑制する
方法が取られる場合があった。しかし、この方法では回
転するボールネジ１に冷却液を流すことになるため、冷
却液を流すためのロータリジョイントからの冷却液の漏
れが発生しやすい。特に長期にわたってこの漏れを完全
に防止することは困難であった。また他の方法として
は、ボールネジ１を予めその軸方向に引張って、プリテ
ンションを与えて、その状態でボールネジ１を工作機械
に取り付ける方法が取られることもあった。この方法で
は、温度上昇による熱膨張はプリテンションを低減化す
るにとどまってボールネジ１自体の伸びが抑制され加工
精度の低下を防ぐことができる理論上の利点があった。
しかし、温度が上昇しない状態では負荷したプリテンシ
ョンによってボールネジ１のサポート部のアンギュラー
ベアリングが大きな負荷を受けたり、またはその他の機
械部品がプリテンションによって変形を起こす実際上の
問題があった。その為、ボールネジ１が実際に１０℃程
度上昇するのに対して、負荷可能なプリテンションは温
度上昇に換算して上限３℃程度にとどまり熱膨張の影響
を完全に除去することはできなかったTherefore, conventionally, the following measures have been taken in order to prevent a reduction in processing accuracy due to thermal expansion. For example, in some cases, a method is adopted in which the ball screw 1 is made hollow and a cooling liquid is passed through the hollow portion to keep the temperature constant, thereby suppressing the thermal expansion of the ball screw 1 itself. However, in this method, since the coolant flows through the rotating ball screw 1, the coolant tends to leak from the rotary joint for flowing the coolant. In particular, it has been difficult to completely prevent this leakage over a long period of time. As another method, a method of pulling the ball screw 1 in the axial direction in advance, giving pretension, and attaching the ball screw 1 to the machine tool in that state has been adopted. This method has a theoretical advantage that the thermal expansion due to the temperature rise only reduces the pretension, and the elongation of the ball screw 1 itself is suppressed, so that a reduction in processing accuracy can be prevented.
However, in a state where the temperature does not rise, there is a practical problem that the angular bearing of the support portion of the ball screw 1 receives a large load due to the applied pretension, or other mechanical parts are deformed by the pretension. Therefore, while the ball screw 1 actually rises by about 10 ° C., the pretension that can be loaded is converted into a temperature rise and remains at an upper limit of about 3 ° C., and the effect of thermal expansion cannot be completely removed.
【０００５】そこでこれら従来の技術に対して、熱膨張
によって生じたボールネジ１の伸びの長さを検出し、そ
の長さをもとにサーボモータに補正信号を計算して、出
荷当初に設定した回転回数と回転角度に当該補正分を考
慮した新たな回転回数と回転角度をサーボモータ１３に
指示するフィードバック方式が提案されている。具体的
には、図３に示したボールネジ１にガラス製の測長用ス
ケール１６を並設し、ボールネジ１の膨張による長さの
変化を検知する。ボールネジ１の長さに伸びが認められ
れば、それをフィードバックして補正すべき回転回数と
回転角度を含めてＮＣ制御装置１４がサーボモータ１３
に回転回数および回転角度を連絡する。[0005] Therefore, in contrast to these conventional techniques, the length of elongation of the ball screw 1 caused by thermal expansion is detected, and a correction signal is calculated for a servomotor based on the length, and set at the time of shipment. A feedback method has been proposed in which the servo motor 13 is instructed of a new number of rotations and a new rotation angle in consideration of the correction amount in the number of rotations and the rotation angle. Specifically, a length measuring scale 16 made of glass is juxtaposed to the ball screw 1 shown in FIG. 3, and a change in length due to expansion of the ball screw 1 is detected. If the length of the ball screw 1 is found to be elongated, the NC controller 14 feeds it back to the servo motor 13 including the number of rotations and the rotation angle to be corrected.
Notify the number of rotations and the rotation angle to.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のフ
ィードバック方式の技術では、さらに、以下の問題があ
った。工作機械では冷却液（切削油）が使用されたり、
または切粉が発生するので、ガラス製の測長用スケール
が汚れやすい。また、ボールネジ全長にわたって測長ス
ケールを併設する必要があるので、汚れ防止の部材を取
り付けるのが困難である。また、一旦スケールが汚れる
とスケールによる測長が出来ず、この状態でフィードバ
ック方式を採用しても適切な補正を行うことが不可能と
なる。また更に、当該測長用スケールの材料であるガラ
スと、当該工作機械を構成している金属材料（たとえ
ば、鋼，または鋳鉄）とのぞれぞれにおいて、熱膨張係
数が異なる問題が有る。従って測長ができたとしても、
環境温度に差が生じている限り、その測長結果には温度
に対応した大きな誤差が含まれてしまう。具体的には1
℃の温度変化に対して１ｍで3μｍもの誤差を生じる可
能性が有る。However, the above-mentioned conventional feedback technique has the following problems. Cooling fluid (cutting oil) is used in machine tools,
Or, since chips are generated, the glass measuring scale is easily soiled. Also, since it is necessary to provide a length measuring scale along the entire length of the ball screw, it is difficult to attach a member for preventing contamination. Further, once the scale becomes dirty, the length cannot be measured by the scale, and it is impossible to perform appropriate correction even if the feedback method is employed in this state. Further, there is a problem that the glass as the material of the length measuring scale and the metal material (for example, steel or cast iron) constituting the machine tool have different thermal expansion coefficients. Therefore, even if the length can be measured,
As long as there is a difference in the environmental temperature, the length measurement result includes a large error corresponding to the temperature. Specifically 1
There is a possibility that an error of as much as 3 μm occurs at 1 m for a temperature change of ° C.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明では、一端はサー
ボモータに取り付けられ他端はその端面が露出している
ボールネジと、検出ヘッド面が該端面に近接するように
配置される該近接センサとを備える工作機械であって、
該近接センサは該検出ヘッド面と該端面との間の距離を
測定することを特徴とする工作機械を提案する。これに
より、測長スケールを利用することなく容易にボールネ
ジ長を測定することが可能となる。According to the present invention, a ball screw having one end attached to a servomotor and the other end having an exposed end face, and the proximity sensor arranged so that a detection head surface is close to the end face. A machine tool comprising:
The machine tool is characterized in that the proximity sensor measures a distance between the detection head surface and the end surface. This makes it possible to easily measure the ball screw length without using a length measuring scale.
【０００８】[0008]
【実施例】実施例について図１および図２を参照して説
明する。ここで、図１は本発明が適用されるボールネジ
部を示した全体図であり、図２は特にボールネジ端部１
ａ付近を拡大した図である。図１に示すように、ボール
ネジ１はベアリング２１および２２によって支持されて
いる。ボールネジ１の一端は結合子２３によってサーボ
モータ１３に結合されていて、サーボモータ１３の回転
がボールネジに伝達される。ボールネジ１の他端１ａに
は何も結合されておらず、その端面は露出している。近
接センサ２は、近接センサ２の検出面がその端面に対向
するように配置される。近接センサ２の信号は近接セン
サ用アンプ１７，ＮＣ制御装置１４，サーボアンプ１９
を介してサーボモータ１にフィードバックされる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is an overall view showing a ball screw portion to which the present invention is applied, and FIG.
It is the figure which expanded the vicinity of a. As shown in FIG. 1, the ball screw 1 is supported by bearings 21 and 22. One end of the ball screw 1 is connected to the servo motor 13 by a connector 23, and rotation of the servo motor 13 is transmitted to the ball screw. Nothing is connected to the other end 1a of the ball screw 1, and its end face is exposed. The proximity sensor 2 is arranged so that the detection surface of the proximity sensor 2 faces the end face. The signal of the proximity sensor 2 is supplied to the proximity sensor amplifier 17, the NC control device 14, the servo amplifier 19
Is fed back to the servomotor 1 via the.
【０００９】図２に示すように、検出精度向上のため、
近接センサ２はボールネジ１の端部に近接するように配
置するのが望ましい。従って、予めボールネジ１の温度
上昇を測定した上でそれに対する伸び長さを予測して、
その長さ分をボールネジ１の端部１ａから最低限の距離
として確保し、さらに近接センサ２とボールネジ端部１
aとのなす隙間を変化させたときに、当該隙間距離の変
化に伴って近接センサ２の出力電圧が線形に変化する距
離の範囲となるように配置するのが好ましい。なお実際
には、測定対象であるボールネジ１が温度による熱膨張
で当該隙間が狭くなって近接センサ２の出力に変化が生
じる現象とは別に、さらに近接センサ２は図４に示すよ
うに近接センサ２と端部１ａ自身の出力値が温度によっ
て変化する特性を有している。従って、近接センサ２の
出力が当該間隔の変化に対して線形変化し、さらに近接
センサ２の温度に対する出力の変化も線形となるように
近接センサ２と端部１ａとの間隔を選択して近接センサ
２を配置すれば、温度変化が生じたとしても測定距離に
対する出力電圧に容易に補正が行えるので容易に距離を
測定できる。図４は近接センサ２と測定対象物との距離
が０．４ｍｍの場合における近接センサ２の温度変化に
よる出力電圧の変化を表した図である。この図に示され
るように、０．４ｍｍ近傍の距離においては、ほぼ−１
０℃から２０℃において温度変化に対して出力電圧が線
形に変化する。具体的には、たとえば、近接センサ２と
ボールネジ１の端部１ａとの間隔を温度２０℃において
約０．５ｍｍとなるように設定する。このように設定す
れば近接センサ２の出力値は温度変化に対しても線形に
変化するのでその補正が容易である。なお、以上は補正
を容易とするために温度変化に対する出力電圧の変化が
線形に変化する領域を選択したものであって、その他温
度に対して出力電圧が線形に変化しない領域においても
その変動値を考慮して補正を行う限り、本願の目的であ
るボールネジ端部１ａの熱膨張による伸びを測定でき
る。また、温度変化に対する出力電圧の線形的な変化が
異なった温度範囲で生じたる近接センサを使用する場合
も上記と同様の基準でボールネジ１に対して近接センサ
２を配置すればよい。As shown in FIG. 2, to improve detection accuracy,
It is desirable that the proximity sensor 2 is arranged so as to be close to the end of the ball screw 1. Therefore, after measuring the temperature rise of the ball screw 1 in advance and estimating the elongation length,
The length is secured as a minimum distance from the end 1a of the ball screw 1, and the proximity sensor 2 and the ball screw end 1 are secured.
When the gap formed with the distance “a” is changed, it is preferable that the distance is set so that the output voltage of the proximity sensor 2 linearly changes with the change of the gap distance. Actually, apart from the phenomenon that the gap is narrowed due to thermal expansion of the ball screw 1 to be measured due to temperature and the output of the proximity sensor 2 is changed, the proximity sensor 2 further includes a proximity sensor as shown in FIG. 2 and the output value of the end portion 1a itself has a characteristic that changes with temperature. Therefore, the distance between the proximity sensor 2 and the end 1a is selected so that the output of the proximity sensor 2 changes linearly with the change in the distance, and the change in the output with respect to the temperature also changes linearly. If the sensor 2 is disposed, even if a temperature change occurs, the output voltage with respect to the measurement distance can be easily corrected, so that the distance can be easily measured. FIG. 4 is a diagram illustrating a change in the output voltage due to a temperature change of the proximity sensor 2 when the distance between the proximity sensor 2 and the measurement target is 0.4 mm. As shown in this figure, at a distance close to 0.4 mm, almost -1
The output voltage changes linearly with temperature change from 0 ° C. to 20 ° C. Specifically, for example, the distance between the proximity sensor 2 and the end 1a of the ball screw 1 is set to be about 0.5 mm at a temperature of 20 ° C. With this setting, the output value of the proximity sensor 2 changes linearly with respect to a temperature change, so that the correction is easy. In the above description, a region where the output voltage changes linearly with respect to the temperature change is selected in order to facilitate the correction, and even in a region where the output voltage does not linearly change with respect to the temperature, the fluctuation value is selected. As long as the correction is performed in consideration of the above, the elongation due to the thermal expansion of the ball screw end 1a, which is the object of the present application, can be measured. Also, when using a proximity sensor in which a linear change in the output voltage with respect to a temperature change occurs in a different temperature range, the proximity sensor 2 may be arranged with respect to the ball screw 1 on the same basis as described above.
【００１０】ボールネジ１の端部は回転軸に対してなる
べく高い垂直度となるように、さらにその端部はなるべ
く高い面精度をもつようにすることが望ましい。これら
が高ければ高いほど一般には精度が向上する。ただし、
近接センサ２は回転する端部の時間平均としての端部位
置を検出するので、サーボモータに適切な補正が加えら
れる程度の垂直度や面精度が保たれれば目的を達成でき
る。たとえば、端部の表面粗さは０．１ｓ〜０．２ｓ，
さらにネジ端面と近接センサ２との間の平行度は０．３
μｍとなるようにする。It is desirable that the end of the ball screw 1 has as high a perpendicularity as possible with respect to the rotation axis, and that the end has as high a surface accuracy as possible. The higher these are, generally, the better the accuracy. However,
Since the proximity sensor 2 detects the end position of the rotating end as a time average, the object can be achieved if the verticality and the surface accuracy are maintained to the extent that the servomotor can be appropriately corrected. For example, the surface roughness of the end is 0.1 s to 0.2 s,
Furthermore, the parallelism between the screw end face and the proximity sensor 2 is 0.3
μm.
【００１１】以下、上記構成において、どのように端面
検出をおこなうかについて説明する。ボールネジ１を回
転させない状態でボールネジ１の長さＬを測定する。次
に、サーボモータ１３によりボールネジ１を回転させ
て、サーボモータ１３（ボールネジ１）の回転とテーブ
ル１１の位置との対応関係（初期対応関係とよぶ）を取
得する。また、近接センサ２により、この時の端部１ａ
の位置を測定しこれを基準となる距離Ｄとする。ボール
ネジ１が温度上昇で熱膨張を始めるとボールネジ１が伸
びてくるので前記初期対応関係に不整合が生じる。この
状態で、ある任意の予定した位置にテーブル１１を移動
させるべくサーボモータ１３を前記初期対応関係に基づ
いて回転させるとボールネジ１が伸び分ΔＬに対応する
量だけテーブル１１は余計に移動し、加工時にはこれが
誤差となる。この状態ではボールネジ１が伸びているの
で、近接センサ２が測定する端部１ａと検出面との距離
は前記基準となる距離Ｄよりもボールネジが伸びたΔＬ
だけ短くなる。従って、この短くなった距離を測長し
て、予定した回転量よりも回転量を減じるようにＮＣ制
御装置１４からサーボモータ１３に信号を与えれば、ボ
ールネジ１の熱膨張による伸びで初期対応関係がくずれ
てもテーブル１１は予定した位置に移動させることがで
き、ボールネジ１の伸びΔＬの影響を除去でき、ひいて
は前記加工時の誤差を除去できる。Hereinafter, how to detect the end face in the above configuration will be described. The length L of the ball screw 1 is measured without rotating the ball screw 1. Next, the ball screw 1 is rotated by the servo motor 13 to acquire a correspondence (referred to as an initial correspondence) between the rotation of the servo motor 13 (ball screw 1) and the position of the table 11. Also, the proximity sensor 2 detects the end 1a at this time.
Is measured, and this is set as a reference distance D. When the ball screw 1 starts to thermally expand due to a rise in temperature, the ball screw 1 expands, and thus the initial correspondence is mismatched. In this state, when the servo motor 13 is rotated based on the initial correspondence to move the table 11 to an arbitrary predetermined position, the ball screw 1 moves extra by an amount corresponding to the extension ΔL, This becomes an error during processing. In this state, since the ball screw 1 is extended, the distance between the end 1a measured by the proximity sensor 2 and the detection surface is ΔL at which the ball screw is extended beyond the reference distance D.
Only shorter. Therefore, if the length of the shortened distance is measured and a signal is sent from the NC control device 14 to the servo motor 13 so as to reduce the rotation amount from the predetermined rotation amount, the initial correspondence is obtained by the expansion due to the thermal expansion of the ball screw 1. Even if the table is dislocated, the table 11 can be moved to a predetermined position, the influence of the elongation ΔL of the ball screw 1 can be eliminated, and the error during the processing can be eliminated.
【００１２】なおこの測長の原理に加えて、環境温度の
変化による近接センサ出力電圧の変化を考慮する必要が
有り、たとえば次のように行う。仮に環境温度に変化が
なかったと仮定すれば、近接センサ２の出力電圧Ｖは距
離（Ｄ−ΔＬ）に直接相当する電圧である。しかし、環
境温度が近接センサ２の初期設定時の温度ＴIよりもΔ
Ｔだけ増加しているとすれば、その出力電圧Ｖは温度増
加分ΔＴに対応するだけ電圧ΔＶを含んでいる。このΔ
Ｖは（ＴI＋ΔＴ）の温度に対する出力電圧Ｖ2からＴI
の温度に対する出力電圧Ｖ1を差し引いた電圧に対応す
る。従って、このΔＶを前記出力電圧Ｖに加えるか若し
くは差し引く補正を行う。その補正後の電圧Ｖ’に対応
する距離が実際の熱膨張による伸びΔＬとなる。これら
の補正は、図１に示した近接センサ２の出力がフィード
バックされる回路に設けられる補正器１８において近接
センサー用アンプ１７の出力に対して実行する。その補
正後の出力はＮＣ制御装置１４を介してサーボアンプ１
９に入力される。ボールネジ端部１ａの表面粗さ，ボー
ルネジ端面部と近接センサ２との平行度、およびボール
ネジ１に対する近接センサの位置を本実施例のとおり設
定したとすれば、その保障精度は１μｍ以内とすること
ができる。[0012] In addition to the principle of the length measurement, it is necessary to consider a change in the output voltage of the proximity sensor due to a change in the environmental temperature. Assuming that there is no change in the environmental temperature, the output voltage V of the proximity sensor 2 is a voltage directly corresponding to the distance (D−ΔL). However, the ambient temperature is ΔΔ less than the temperature T I at the time of initial setting of the proximity sensor 2.
If it is increased by T, the output voltage V includes the voltage ΔV by an amount corresponding to the temperature increase ΔT. This Δ
V is from output voltage V 2 to T I for a temperature of (T I + ΔT).
Corresponding to the voltage obtained by subtracting the output voltages V 1 with respect to the temperature of the. Therefore, a correction for adding or subtracting this ΔV to or from the output voltage V is performed. The distance corresponding to the corrected voltage V ′ is the elongation ΔL due to the actual thermal expansion. These corrections are performed on the output of the proximity sensor amplifier 17 in the corrector 18 provided in the circuit to which the output of the proximity sensor 2 shown in FIG. 1 is fed back. The output after the correction is sent to the servo amplifier 1 via the NC controller 14.
9 is input. Assuming that the surface roughness of the ball screw end 1a, the parallelism between the ball screw end face and the proximity sensor 2, and the position of the proximity sensor with respect to the ball screw 1 are set as in this embodiment, the guaranteed accuracy is within 1 μm. Can be.
【００１３】近接センサ２は汎用の非接触変位センサー
を利用すればよい。たとえば、本実施例では、渦電流を
測定して変位を測定する近接センサ２を想定している。
センサヘッドの内部のコイルに高周波電流を流してセン
サヘッドの前面から高周波磁界を発生させると、対向す
る端部１ａに電磁誘導作用によって渦電流が発生する。
この渦電流は近接センサ２との位置によって変化する。
逆に近接センサ２側では該渦電流の変化によりセンサコ
イルのインピーダンスが変化する。従って、この変化を
電圧または電流等の電気信号に変換させれば、予め近接
センサ２と端部１ａとの距離差と該電気信号と対応づけ
と比較して距離が測定できる。The proximity sensor 2 may use a general-purpose non-contact displacement sensor. For example, in this embodiment, the proximity sensor 2 that measures displacement by measuring eddy current is assumed.
When a high-frequency current is caused to flow through a coil inside the sensor head to generate a high-frequency magnetic field from the front surface of the sensor head, an eddy current is generated at the opposite end 1a by electromagnetic induction.
This eddy current changes depending on the position of the proximity sensor 2.
Conversely, on the proximity sensor 2 side, the impedance of the sensor coil changes due to the change of the eddy current. Therefore, if this change is converted into an electric signal such as a voltage or a current, the distance can be measured by comparing the distance difference between the proximity sensor 2 and the end 1a with the electric signal in advance.
【００１４】[0014]
【発明の効果】検出ヘッド面が該端面に近接するように
配置される該近接センサを設けることにより、該検出ヘ
ッド面と該端面との間の距離を測定して、当初の距離と
の変化を求めることにより、測長スケールを利用せずに
容易にボールネジ長を測定することが可能となる。According to the present invention, the distance between the detection head surface and the end surface is measured by providing the proximity sensor that is arranged so that the detection head surface is close to the end surface. , The ball screw length can be easily measured without using a length measuring scale.
【図１】本発明が適用されるボールネジ部を示した全体
図であり、FIG. 1 is an overall view showing a ball screw portion to which the present invention is applied;
【図２】図１の全体図のうちボールネジ端部１ａ付近を
拡大した図である。FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a ball screw end 1a in the overall view of FIG.
【図３】従来のフィードバック方式の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a conventional feedback system.
【図４】近接センサの出力電圧に対する温度変化の依存
性の例を示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of dependency of a temperature change on an output voltage of a proximity sensor.
１ ボールネジ １ａ ボールネジ端部 ２ 近接センサ １０ ボールネジナット １１ テーブル １２ 工具 １３ サーボモータ １４ ＮＣ制御装置 １５ 加工対象品 １６ 測長スケール １７ 近接センサー用アンプ １８ 補正器 １９ サーボアンプ ２１、２２ ベアリング ２３ 結合子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball screw 1a Ball screw end 2 Proximity sensor 10 Ball screw nut 11 Table 12 Tool 13 Servo motor 14 NC controller 15 Workpiece 16 Measurement length scale 17 Proximity sensor amplifier 18 Corrector 19 Servo amplifier 21, 22 Bearing 23 Connector
Claims (6)
所定の温度において検出ヘッド面が該端面と一定の距離
をもって近接して配置される近接センサとを備える工作
機械であって、該近接センサは該検出ヘッド面と該端面
との間の距離を測定し、該一定の距離と比較することに
より該ボールネジ長さの伸び量を測定することを特徴と
する工作機械。A ball screw having one end face exposed;
A machine tool comprising a proximity sensor in which a detection head surface is arranged at a predetermined temperature in close proximity to the end surface, wherein the proximity sensor measures a distance between the detection head surface and the end surface. A machine tool for measuring an elongation of the length of the ball screw by comparing with a predetermined distance.
面の位置に応じて生じる該渦電流の変化を該近接センサ
が検出し電気信号に変換することにより測定することを
特徴とする工作機械。2. The machine according to claim 1, wherein the distance is measured by detecting a change in the eddy current generated according to the position of the end face by the proximity sensor and converting the change into an electric signal. machine.
ンサの電気信号の変化量を予め把握し、前記測定におい
て変換された該電気信号から該変化量を補正することに
より温度の変化を除去した前記伸び量を測定するするこ
とを特徴とする工作機械。3. The method according to claim 2, wherein the amount of change in the electric signal of the proximity sensor with respect to the temperature is grasped in advance, and the change in temperature is removed by correcting the amount of change from the electric signal converted in the measurement. A machine tool for measuring the amount of elongation.
接センサの内部に備えられたコイルを流れる高周波電流
によって生じる高周波磁界に応じて発生することを特徴
とする工作機械。4. A machine tool according to claim 2, wherein said eddy current is generated in response to a high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing through a coil provided inside said proximity sensor.
ネジの螺刻に従って移動するテーブルと、該テーブルを
ボールネジの方向に移動させるサーボモータとを備え、
前記伸び量に応じて該サーボモータの回転量に補正を加
える工作機械。5. The apparatus according to claim 1, further comprising: a table that moves in accordance with the threading of the ball screw; and a servomotor that moves the table in the direction of the ball screw.
A machine tool for correcting a rotation amount of the servomotor according to the extension amount.
センサが前記一定の距離を保った条件の下で、該テーブ
ルの任意の位置と該サーボモータの任意の回転量とが一
対一に対応する初期対応関係を備え、該補正は該伸び量
に対応する回転量を該初期対応関係における回転量に付
加または削除することで補正することを特徴とする工作
機械。6. An apparatus according to claim 1, wherein an arbitrary position of said table and an arbitrary rotation amount of said servomotor are one-to-one under the condition that said proximity sensor keeps said constant distance. A machine tool having a corresponding initial correspondence, wherein the correction is performed by adding or deleting a rotation amount corresponding to the elongation amount to or from a rotation amount in the initial correspondence relationship.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006030970A1 (en) * | 2006-07-03 | 2008-01-17 | Claas Selbstfahrende Erntemaschinen Gmbh | Method for data configuration and provision especially for agricultural machines |
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-
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- 2000-07-14 JP JP2000214371A patent/JP2002028836A/en active Pending
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