JP5945995B2 - 位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじを用いた工作機械等の位置決め装置において、温度の変化による誤差をより適切に補正することができる位置決め装置に関する。

従来より、精度が要求される工作機械等の位置決め装置として、ボールねじを用いて可動体の位置決めを行なう位置決め装置が知られている。
従来の位置決め装置１００は、図３に示すように、基台ＢＳと、基台ＢＳに固定された支持部材２０、２１と、支持部材２０、２１に回転可能に支持されるボールねじＮＸと、ボールねじＮＸを回転駆動する駆動モータＭＸと、ボールねじＮＸのねじ溝に係合されてボールねじＮＸの回転角度に応じてボールねじＮＸの長手方向の位置が変化する係合部４１と、係合部４１に連結された可動体ＸＢと、を備えている。
なお、駆動モータＭＸに近い側にて支持部材２０（第１支持手段に相当）に回転可能に支持されているボールねじＮＸの被支持部は、長手方向に移動不能に支持されており、駆動モータＭＸから遠い側にて支持部材２１（第２支持手段に相当）に回転可能に支持されているボールねじＮＸの被支持部は、長手方向に移動可能に支持されている。
ボールねじＮＸのねじ溝は高精度に加工されており、目標位置に応じた回転角度にボールねじＮＸを回転させることで、回転角度とねじ溝のリードＬに応じた位置に可動体ＸＢを位置決めすることができる。
しかし、工作機械等では数μｍ〜数十μｍの位置決め精度が要求され、稼働開始からの温度上昇や設置場所の環境温度の変化等によってボールねじＮＸが伸縮し、要求精度を満足できなくなる場合がある。
そこで、特許文献１に記載された従来技術では、図３に示すように、ボールねじＮＸの先端に非接触式の距離検出手段ＮＸＳを設け、当該距離検出手段ＮＸＳからボールねじＮＸの先端までの基準温度時の距離（Ｘ）の距離変化量（ΔＢ）を測定し、ボールねじＮＸの長さが、基準温度時の長さ（Ａ）から（ΔＢ）だけ伸縮した、とみなして、位置決めの制御量を補正している。
特許文献１に記載された従来の位置決め装置１００（図３参照）では、図３（Ａ）に示すように、基準温度時におけるボールねじＮＸの長さＡと、基準温度時における距離検出手段ＮＸＳからボールねじＮＸの先端までの距離Ｘと、を予め求めておく。そして、位置決め装置１００を稼動させてボールねじＮＸの熱変位が発生した状態（図３（Ｂ）参照）において、距離検出手段ＮＸＳからボールねじＮＸの先端までの距離の変位量（この場合、−ΔＢ）を求め、このΔＢだけボールねじＮＸが伸縮し、ボールねじＮＸの長さはＡ＋ΔＢである、とみなして、リードＬがＬ＊（１＋ΔＢ／Ａ）に変化している、とみなして制御量を補正している。

特開２００１−１３８１７８号公報

特許文献１に記載された従来の位置決め装置１００では、基台ＢＳの伸縮は無視できるほど小さいとみなしており、ボールねじＮＸの伸縮が発生していても、基準位置ＳＴＸから距離検出手段ＮＸＳまでの距離が不変であるとみなしている。
熱変位発生時において、ボールねじＮＸには、環境温度の変化、及び運動による係合部４１との摩擦で発生する熱による伸縮が発生している。また熱変位発生時において、基台ＢＳには、環境温度の変化等による伸縮が発生しており、ボールねじＮＸの伸縮に対して
無視できるほど小さいとは限らない。
基台ＢＳが伸縮すると、基準位置ＳＴＸから距離検出手段ＮＸＳまでの距離も伸縮することになるので、変化量ΔＢがボールねじＮＸの変化量であるとは限らない。例えば、ボールねじＮＸの伸縮量と、基台ＢＳの伸縮量（基準位置ＳＴＸから距離検出手段ＮＸＳの先端までの基台ＢＳの伸縮量）が同じであった場合、距離検出手段ＮＸＳによる変化量ΔＢはゼロであるが、実際にはボールねじＮＸは伸縮しており、補正を必要としている。
従って、変化量ΔＢをボールねじＮＸの伸縮量とみなす従来の方法では、基台ＢＳの伸縮量に基づいた誤差を含んでいる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ボールねじの伸縮量をより適切に検出し、位置決め精度をより向上させることができる位置決め装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの位置決め装置である。
請求項１に記載の位置決め装置は、基台と、前記基台に対して往復移動可能に支持された可動体と、前記可動体に係合されて前記可動体を往復移動させるボールねじと、前記ボールねじの一端に回転動力を伝達して前記ボールねじを回転させる駆動モータと、前記駆動モータの側の前記ボールねじの一端の近傍を回転可能且つ軸方向移動不能に支持して前記基台に固定された第１支持手段と、前記駆動モータを制御する制御手段と、前記ボールねじの他端に対して前記ボールねじの軸方向に任意の距離だけ離れているとともに、前記基台に対して固定された位置に設けられて、前記ボールねじの他端までの距離を検出可能な距離検出手段と、前記基台の温度を検出可能な温度検出手段と、を備えたボールねじの熱変位補正装置である。
前記制御手段には、基準温度時における前記第１支持手段に設定された基準位置から前記距離検出手段までの前記基台の長さである基台基準長さと、前記基準温度時における前記基準位置から前記ボールねじの他端までの長さであるボールねじ基準長さと、が記憶されている。
そして前記制御手段は、前記基台基準長さと、前記基台基準長さと前記温度検出手段にて検出した検出温度とに基づいて演算にて求めた熱変位による前記基台基準長さの伸縮量と、前記ボールねじ基準長さと、前記距離検出手段にて検出した検出距離と、に基づいて、前記ボールねじの伸縮量を求め、求めた前記ボールねじの伸縮量と前記ボールねじ基準長さから、前記基準位置から前記ボールねじの他端までの実長さであるボールねじ実長さを求め、求めたボールねじ実長さと、前記ボールねじ基準長さと、に基づいて求めた前記ボールねじのリードまたはピッチの変化に対して、前記可動体を位置決めするボールねじを回転させる駆動モータの制御量を補正する。
そして、前記制御手段は、前記ボールねじの伸縮量を求める際、予め記憶している前記基台基準長さをＫ、演算にて求めた前記基台基準長さの伸縮量をΔＫ、前記距離検出手段にて検出した検出距離であって前記基準温度時の検出距離からの差分ではなく熱変位発生時における前記距離検出手段から前記ボールねじの他端までの距離である前記検出距離をΔＸ、予め記憶している前記ボールねじ基準長さをＡ、前記ボールねじの伸縮量をΔＡとした場合、ΔＡ＝Ｋ＋ΔＫ−Ａ−ΔＸの演算式から前記ボールねじの伸縮量ΔＡを求める。

また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの位置決め装置である。
請求項２に記載の位置決め装置は、請求項１に記載の位置決め装置であって、前記制御手段は、前記ボールねじのリードの変化に対して、前記可動体を位置決めするボールねじを回転させる駆動モータの制御量を補正する際、前記基準温度時における前記リードをＬ、前記リードの伸縮量をΔＬとした場合、熱変位が発生している状態における前記リードであるＬ＋ΔＬを、Ｌ＋ΔＬ＝Ｌ＊（Ａ＋ΔＡ）／Ａの演算式から求める。

また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの位置決め装置である。
請求項３に記載の位置決め装置は、請求項１または２に記載の位置決め装置であって、前記制御手段は、前記ボールねじのピッチの変化に対して、前記可動体を位置決めするボールねじを回転させる駆動モータの制御量を補正する際、ｎ番目のピッチのピッチ誤差をＰｎ、ボールねじの伸縮量を重畳したピッチ誤差をＰｎ’、前記ピッチ誤差Ｐｎに相当する位置の座標をＤｎとした場合、Ｐｎ’＝Ｐｎ＋Ｄｎ＊ΔＡ／Ａの演算式からピッチ誤差Ｐｎ’を求める。

請求項１に記載の位置決め装置では、図２（Ｂ）に示すように、温度検出手段ＳＸを用いて基台ＢＳの温度を測定し、基台基準長さＫの伸縮量ΔＫを求める。更に、距離検出手段ＮＸＳを用いてボールねじＮＸの先端までの検出距離ΔＸを求める。これらより、ボールねじ実長さ＝Ｋ＋ΔＫ−ΔＸであると求めることができる。
そして、ボールねじ基準長さ（Ａ）と、ボールねじ実長さ（Ｋ＋ΔＫ−ΔＸ）とから、リードＬ（またはピッチ）の伸縮量ΔＬを求め、このΔＬ分を補正した制御量にて駆動モータを制御する。
このため、基台ＢＳの伸縮量を含めて、適切にボールねじＮＸの伸縮量を求めることができるので、位置決め精度をより向上させることができる。

また、本実施の形態に記載の位置決め装置によれば、複数の温度検出手段から求めた温度の平均温度を用いて基台ＢＳの伸縮量を求めることで、基台ＢＳの温度分布のバラツキを平均化することができるので、より適切に基台ＢＳの伸縮量ΔＫを求めることができる。
これにより、基台ＢＳの伸縮量を含めて、適切にボールねじＮＸの伸縮量を求めることができるので、位置決め精度を更に向上させることができる。

また、本実施の形態に記載の位置決め装置によれば、軸方向に比較的長いボールねじであっても、より安定的にボールねじを支持することが可能であり、また、距離検出手段の取付けも容易である。

本発明の位置決め装置１を備えた工作機械１０の例を説明する図である。 本発明の位置決め装置１の一実施の形態における構成の例を説明する図である。 従来の位置決め装置１００の例を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の位置決め装置１を備えた工作機械１０の一実施の形態における概略斜視図を示している。
なお、図中においてＸ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直上向きを示しており、Ｚ軸は工具ＴがワークＷに切り込む方向を示している。

●［工作機械の概略構成（図１）］
図１を用いて、本発明の位置決め装置１を備えた工作機械１０の例について説明する。
工作機械１０には、Ｘ軸ガイドＧＸに沿って基台ＢＳに対してＸ軸方向に往復移動可能なコラムＸＢと、Ｙ軸ガイドＧＹに沿ってコラムＸＢに対してＹ軸方向に往復移動可能な主軸保持部材ＹＢと、主軸保持部材ＹＢに対してＺ軸方向に往復移動可能な主軸Ｍと、主軸Ｍの先端に取り付けられた工具Ｔとを備えている。また基台ＢＳには、ワークＷを保持するワーク台Ｄが設けられている。
また、工作機械１０には、数値制御装置等の制御手段（図示省略）が備えられており、当該制御手段は、（Ｘ軸）駆動モータＭＸに制御信号を出力してボールねじＮＸを回転させ、ボールねじＮＸに係合されているナット（係合部に相当）をＸ軸方向に移動させ、当該ナットに連結されたコラムＸＢをＸ軸方向に移動させる（図２参照）。なお、コラムＸＢのＸ軸方向の位置を検出するために、（Ｘ軸）駆動モータＭＸにはエンコーダ等の（Ｘ軸）位置検出手段ＥＸが設けられており、制御手段は（Ｘ軸）位置検出手段ＥＸからの検出信号に基づいてコラムＸＢのＸ軸方向の位置決め制御を行なう。
同様に、制御手段は、（Ｙ軸）駆動モータＭＹと（Ｙ軸）位置検出手段ＥＹを用いて主軸保持部材ＹＢのＹ軸方向の位置決め制御を行い、（Ｚ軸）駆動モータ（図示省略）と（Ｚ軸）位置検出手段（図示省略）を用いて主軸ＭのＺ軸方向の位置決め制御を行なう。
工作機械１０は、コラムＸＢのＸ軸方向の位置決めを行う位置決め装置と、主軸保持部材ＹＢのＹ軸方向の位置決めを行う位置決め装置と、主軸ＭのＺ軸方向の位置決めを行う位置決め装置を備えている。

また工作機械１０の基台ＢＳには、基台ＢＳの温度を測定するための温度検出手段ＳＸが設けられている。温度検出手段ＳＸは、Ｘ軸方向にコラムＸＢを移動させるためのボールねじＮＸを支持している支持部材が取り付けられている基台ＢＳの温度を計測する。
同様に、コラムＸＢには、コラムＸＢの温度を測定するための温度検出手段ＳＹが設けられており、温度検出手段ＳＹは、Ｙ軸方向に主軸保持部材ＹＢを移動させるためのボールねじを支持している支持部材が取り付けられているコラムＸＢの温度を計測する。また、主軸保持部材ＹＢには、主軸保持部材ＹＢの温度を測定するための温度検出手段が設けられており、当該温度検出手段は、Ｚ軸方向に主軸Ｍを移動させるためのボールねじを支持している支持部材が取り付けられている主軸保持部材ＹＢの温度を計測する。

●［位置決め装置の構成（図２（Ａ））］
次に図２（Ａ）を用いて、コラムＸＢのＸ軸方向の位置を位置決めする位置決め装置１の構成の例について説明する。図２（Ａ）は、基準温度時（例えば２５℃時）の位置決め装置１の状態を示している。
位置決め装置１は、基台ＢＳと、コラムＸＢ（可動体に相当）と、ボールねじＮＸと、支持部材２０（第１支持手段に相当）と、支持部材２１（第２支持手段に相当）と、（Ｘ軸）駆動モータＭＸと、駆動モータＭＸを制御する制御手段（図示省略）と、距離検出手段ＮＸＳと、温度検出手段ＳＸにて構成されている。
コラムＸＢは基台ＢＳに対して往復移動可能に支持されており、ボールねじＮＸはコラムＸＢに連結されたナット４１に係合されてコラムＸＢを往復移動させる。

コラムＸＢは、基台ＢＳに対してボールねじＮＸの軸方向に往復移動可能に支持（図１の例ではＸ軸ガイドＧＸに支持）されており、ボールねじＮＸに係合するナット４１を備え、ボールねじＮＸの回転に応じて軸方向に沿った位置に位置決めされる。
支持部材２０、２１は、単数であっても複数であってもよく、ボールねじＮＸを少なくとも１個所で回転可能に支持し、基台ＢＳに固定されている。
支持部材２０は、ボールねじＮＸの一端（または一端の近傍）を回転可能且つ軸方向移動不能に支持するため、支持部材２０に対して位置が固定されたベアリング２０Ａを備えている。そして支持部材２０には位置決めの基準位置ＳＴＸが設定されている。この位置決め装置１では、基準位置ＳＴＸからの距離で位置決めを行うものとする。
支持部材２１は、ボールねじＮＸの他端（または他端の近傍）を回転可能且つ軸方向移動可能に支持するため、支持部材２１に対して軸方向に往復移動可能なベアリング２１Ａを備えている。
（Ｘ軸）駆動モータＭＸは、ボールねじＮＸの一方の端部近傍に回転動力を伝達してボールねじＮＸを回転させる。図２に示す例では、（Ｘ軸）駆動モータＭＸは、ボールねじＮＸの一方の端部に連結部材３０Ｃを介して接続されているが、接続方法は特に限定せず、ギア等を介して回転動力を伝達するように接続されていてもよい。

距離検出手段ＮＸＳは、ボールねじＮＸの他端（この場合、支持部材２１の側の端部）に対して軸方向に任意の距離だけ離れた位置となるように、支持部材２１に取り付けられている。
距離検出手段ＮＸＳは、例えば電磁誘導式やレーザ式のセンサであり、制御手段は、当該距離検出手段ＮＸＳの先端からボールねじＮＸの先端までのＸ軸方向（ボールねじＮＸの軸方向）の距離ΔＸ（検出距離に相当）を非接触で測定可能である。
温度検出手段ＳＸは、基準位置ＳＴＸから距離検出手段ＮＸＳまでの基台ＢＳに設けられている。制御手段は、温度検出手段を用いて、基準位置ＳＴＸから距離検出手段ＮＸＳまでの基台部分の温度（検出温度に相当）を測定可能である。
なお、温度検出手段ＳＸは単数であっても複数であってもよく、複数の場合、例えば制御手段は、それぞれの温度検出手段ＳＸからの検出信号に基づいて、それぞれの温度を求めて平均化し、基台ＢＳの平均温度を求める。

そして制御手段には、基準温度時における、基準位置ＳＴＸから距離検出手段ＮＸＳの先端までの基台ＢＳの長さである基台基準長さＫと、基準位置ＳＴＸからボールねじＮＸの他端（支持部材２１の側の端部）までの長さであるボールねじ基準長さＡと、が記憶されている。

●［伸縮したボールねじＮＸを用いた位置決め制御における補正方法（図２（Ａ）、（Ｂ））］
次に、図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、ボールねじＮＸの熱変位（伸縮）に対する位置決め制御の補正方法について説明する。図２（Ａ）は基準温度時（例えば２５℃時）の位置決め装置１の状態を示しており、図２（Ｂ）は熱変位が発生している位置決め装置１の状態を示している。
以下の手順にて、制御手段を用いて、熱変位が発生しているボールねじＮＸの実際の長さを求め、位置決め制御の補正量を求める。

［基準位置ＳＴＸから距離検出手段ＮＸＳまでの距離（Ｋ＋ΔＫ）を求める］
基準温度時では、基準位置ＳＴＸから距離検出手段ＮＸＳまでの距離は、基台基準長さ（＝Ｋ）であるが、熱変位が発生しているので、この部分の基台ＢＳはΔＫだけ伸縮している。
制御手段は、以下の演算式より伸縮量ΔＫを求めることができる。なお、基準温度からの温度変化量［℃］は、温度検出手段ＳＸからの検出信号から求めた温度に基づいて求めることができる。
ΔＫ＝（基台ＢＳの熱膨張係数［１／℃］）＊（基準温度からの温度変化量［℃］）＊（基台基準長さ［ｍ］） （式１）
ここで、例えば基台ＢＳが鉄である場合、熱膨張係数は、１１．７＊１０^-6［１／℃］である。
例えば、基台ＢＳが鉄であり、基準温度（２５℃）における基台基準長さＫ＝０．５ｍであり、検出した温度が３５℃（温度変化量＝１０℃）であった場合、伸縮量ΔＫは、以下のようにして求めることができる。
ΔＫ＝１１．７＊１０^-6［１／℃］＊１０［℃］＊０．５［ｍ］＝５．８５＊１０^-6［ｍ］

［距離検出手段ＮＸＳからボールねじＮＸの先端までの距離（ΔＸ）を求める］
制御手段は、距離検出手段ＮＸＳからの検出信号に基づいて、距離検出手段ＮＸＳからボールねじＮＸの先端までの距離ΔＸを求める。

［熱変位が発生しているボールねじＮＸの長さを求める］
制御手段は、基台基準長さＫと、（基台ＢＳにおける基台基準長さＫに対する）伸縮量ΔＫと、距離検出手段ＮＸＳからボールねじＮＸの先端までの距離ΔＸを用いて、基準位置ＳＴＸからボールねじＮＸの他端までの長さであるボールねじ実長さ（Ａ＋ΔＡ）を、以下の式にて求めることができる。（なお、基台ＢＳの温度は、主に環境温度によるものであるが、ボールねじＮＸの温度は、環境温度と運動によって発生した熱によるものであり、基台ＢＳの温度とボールねじＮＸの温度は一致するとは限らない。）
Ａ＋ΔＡ＝Ｋ＋ΔＫ−ΔＸ （式２）
これらより、ボールねじＮＸの伸縮量ΔＡは、既知の値であるボールねじ基準長さＡ、基台基準長さＫ、基台の伸縮量ΔＫ、検出距離ΔＸを用いて、以下の式にて求めることができる。
ΔＡ＝Ｋ＋ΔＫ−Ａ−ΔＸ （式３）

［リードＬの伸縮量ΔＬを求める］
ボールねじＮＸが、Ａ−−＞Ａ＋ΔＡへと伸縮し、その伸縮がボールねじＮＸの全体で均等に伸縮した、と考える。
この場合、熱変位が発生している状態におけるリード（Ｌ＋ΔＬ）は、以下の式にて求めることができる。なお、Ｌは基準温度時のリードを示しており、ΔＬはリードの伸縮量を示している。
Ｌ＋ΔＬ＝Ｌ＊（Ａ＋ΔＡ）／Ａ＝Ｌ＊（１＋ΔＡ／Ａ） （式４）

［位置決め制御の補正量を求める］
例えば、基準温度時においてリードＬ＝１０ｍｍである場合、可動体を１０ｍｍ移動させるには、基準温度時ではボールねじを３６０度回転させればよい。
ここで、例えば基準温度時のボールねじ基準長さＡ＝４８０ｍｍ、更に、上記で求めた伸縮量ΔＡが０．１ｍｍであった場合、ボールねじＮＸを３６０度回転させると、（式４）より、１０＊（１＋０．１／４８０）＝１０＋１／４８０［ｍｍ］となり、１／４８０［ｍｍ］分、遠い位置に位置決めされる。この誤差を補正するようにボールねじＮＸの回転角度を補正し、補正した制御量にて駆動モータＭＸを制御することで、より正確な位置決めを行うことができる。
以上、ボールねじの伸縮をリードＬの変化と捕らえ、これを補正する方法の例を説明したが、同様にしてボールねじの伸縮をピッチの変化と捕らえ、これを補正することもできる。すなわち、ボールねじの各位置におけるピッチ誤差を予め測定し記憶しておき、このピッチ誤差で可動体の位置を補正する方法が知られているが、このピッチ誤差にボールねじの伸縮量を重畳して補正するものである。具体的には、ｎ番目のピッチのピッチ誤差をＰｎとして、ボールねじの伸縮量を重畳したピッチ誤差Ｐｎ’は、以下の式にて求めることができる。なお、Ｄｎはピッチ誤差Ｐｎに相当する位置の座標（基準位置ＳＴＸからＰｎに相当する位置までの距離）である。
Ｐｎ’＝Ｐｎ＋Ｄｎ＊ΔＡ／Ａ （式５）

なお、図１、図２に示す位置決め装置１では、各軸方向に対して温度検出手段を３個設けた例を示しているが、各軸に対して温度検出手段は１個でも良いし、複数個であってもよい。
例えば、基準位置から距離検出手段までの基台（ボールねじが保持されているベース部分）に対して位置に応じた温度変化がほとんどない場合は温度検出手段は１個でも良い。基準位置から距離検出手段までの基台（ボールねじが保持されているベース部分）に対して位置に応じた温度変化がある場合は、複数の温度検出手段を設けて、その平均温度から基台（ボールねじが保持されているベース部分）の伸縮量を求めることが、より好ましい。

以上、Ｘ軸方向の位置決め装置１を例として説明したが、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向も同様であるので、Ｙ軸方向（この場合、コラムＸＢが基台ＢＳに相当し、主軸保持部材ＹＢが可動体に相当）及Ｚ軸方向（この場合、主軸保持部材ＹＢが基台ＢＳに相当し、主軸Ｍが可動体に相当）については説明を省略する。
以上の構成を有することで、本発明の位置決め装置１では、環境温度が１０℃〜４０℃の間で変化する室内においても、誤差５μｍ／４００ｍｍという、高い精度を確保できることを確認することができた。
また、本実施の形態にて説明した位置決め装置１は、特開２００１−１３８１７８の構成に対して、温度検出手段を追加して制御手段の補正プログラムを変更することで対応可能である。このため、既存の位置決め装置を小改造するだけで比較的簡単に、温度変化に対してより高精度な位置決めが可能な位置決め装置へと改造することができる。
以上、本実施の形態の説明では、支持部材２０（第１支持手段）、支持部材２１（第２支持手段）を備えた位置決め装置１の例を説明したが、支持部材２１は省略してもよい。
支持部材２１を省略した場合、例えば基台ＢＳに固定した板状部材に距離検出手段ＮＸＳを取付ければよい。

本発明の位置決め装置１は、本実施の形態で説明した外観、形状、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

１ 位置決め装置
１０ 工作機械
２０ 支持部材（第１支持手段）
２１ 支持部材（第２支持手段）
２０Ａ、２１Ａ ベアリング
３０Ｃ 連結部材
４１ ナット（係合部）
ＢＳ 基台
ＥＸ、ＥＹ 位置検出手段
Ｍ 主軸（可動体）
ＭＸ、ＭＹ 駆動モータ
ＮＸ ボールねじ
ＮＸＳ 距離検出手段
ＳＸ、ＳＹ 温度検出手段
ＳＴＸ 基準位置
Ｔ 工具
Ｗ ワーク
ＸＢ コラム（可動体）
ＹＢ 主軸保持部材（可動体）
Ａ ボールねじ基準長さ
ΔＡ 伸縮量
Ｋ 基台基準長さ
ΔＫ 伸縮量
ΔＸ （検出）距離

Claims (3)

1. 基台と、
   前記基台に対して往復移動可能に支持された可動体と、
   前記可動体に係合されて前記可動体を往復移動させるボールねじと、
   前記ボールねじの一端に回転動力を伝達して前記ボールねじを回転させる駆動モータと、
   前記駆動モータの側の前記ボールねじの一端の近傍を回転可能且つ軸方向移動不能に支持して前記基台に固定された第１支持手段と、
   前記駆動モータを制御する制御手段と、
   前記ボールねじの他端に対して前記ボールねじの軸方向に任意の距離だけ離れているとともに、前記基台に対して固定された位置に設けられて、前記ボールねじの他端までの距離を検出可能な距離検出手段と、
   前記基台の温度を検出可能な温度検出手段と、を備えた位置決め装置であって、
   前記制御手段には、
   基準温度時における前記第１支持手段に設定された基準位置から前記距離検出手段までの前記基台の長さである基台基準長さと、
   前記基準温度時における前記基準位置から前記ボールねじの他端までの長さであるボールねじ基準長さと、が記憶されており、
   前記制御手段は、
   前記基台基準長さと、
   前記基台基準長さと前記温度検出手段にて検出した検出温度とに基づいて演算にて求めた熱変位による前記基台基準長さの伸縮量と、
   前記ボールねじ基準長さと、
   前記距離検出手段にて検出した検出距離と、に基づいて、前記ボールねじの伸縮量を求め、求めた前記ボールねじの伸縮量と前記ボールねじ基準長さから、前記基準位置から前記ボールねじの他端までの実長さであるボールねじ実長さを求め、
   求めたボールねじ実長さと、前記ボールねじ基準長さと、に基づいて求めた前記ボールねじのリードまたはピッチの変化に対して、前記可動体を位置決めするボールねじを回転させる駆動モータの制御量を補正し、
   前記制御手段は、前記ボールねじの伸縮量を求める際、予め記憶している前記基台基準長さをＫ、演算にて求めた前記基台基準長さの伸縮量をΔＫ、前記距離検出手段にて検出した検出距離であって前記基準温度時の検出距離からの差分ではなく熱変位発生時における前記距離検出手段から前記ボールねじの他端までの距離である前記検出距離をΔＸ、予め記憶している前記ボールねじ基準長さをＡ、前記ボールねじの伸縮量をΔＡとした場合、ΔＡ＝Ｋ＋ΔＫ−Ａ−ΔＸの演算式から前記ボールねじの伸縮量ΔＡを求める、
   位置決め装置。
2. 請求項１に記載の位置決め装置であって、
   前記制御手段は、前記ボールねじのリードの変化に対して、前記可動体を位置決めするボールねじを回転させる駆動モータの制御量を補正する際、前記基準温度時における前記リードをＬ、前記リードの伸縮量をΔＬとした場合、熱変位が発生している状態における前記リードであるＬ＋ΔＬを、Ｌ＋ΔＬ＝Ｌ＊（Ａ＋ΔＡ）／Ａの演算式から求める、
   位置決め装置。
3. 請求項１または２に記載の位置決め装置であって、
   前記制御手段は、前記ボールねじのピッチの変化に対して、前記可動体を位置決めするボールねじを回転させる駆動モータの制御量を補正する際、ｎ番目のピッチのピッチ誤差をＰｎ、ボールねじの伸縮量を重畳したピッチ誤差をＰｎ’、前記ピッチ誤差Ｐｎに相当する位置の座標をＤｎとした場合、Ｐｎ’＝Ｐｎ＋Ｄｎ＊ΔＡ／Ａの演算式からピッチ誤差Ｐｎ’を求める、
   位置決め装置。

Images