JPH09236427A - 計測装置 - Google Patents
計測装置Info
- Publication number
- JPH09236427A JPH09236427A JP4478396A JP4478396A JPH09236427A JP H09236427 A JPH09236427 A JP H09236427A JP 4478396 A JP4478396 A JP 4478396A JP 4478396 A JP4478396 A JP 4478396A JP H09236427 A JPH09236427 A JP H09236427A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scale
- base
- bed
- slider
- column
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基台の熱変形に伴う誤差を解消して、基台に
対する移動体の位置を正確に計測する。 【構成】 横型マシニングセンタにおいて、移動体とし
てのコラム4の下面にナット部材11を設け、基台とし
てのベッド5の上面にレール12を突設する。ベッド5
にスケール13をガイドレール12と平行に延びるよう
に設け、コラム4にはスライダ14を一体移動可能に固
定する。スケール13の一端のみをベッド5に固定し、
スケール13の中間部は複数の弾性体16を介してベッ
ド5に支持する。スライダ14の内面に読取部17を設
けるとともに、スケール13をZ方向に相対移動可能で
X,Y方向に相対移動不能に支持する複数の支持部15
を設ける。
対する移動体の位置を正確に計測する。 【構成】 横型マシニングセンタにおいて、移動体とし
てのコラム4の下面にナット部材11を設け、基台とし
てのベッド5の上面にレール12を突設する。ベッド5
にスケール13をガイドレール12と平行に延びるよう
に設け、コラム4にはスライダ14を一体移動可能に固
定する。スケール13の一端のみをベッド5に固定し、
スケール13の中間部は複数の弾性体16を介してベッ
ド5に支持する。スライダ14の内面に読取部17を設
けるとともに、スケール13をZ方向に相対移動可能で
X,Y方向に相対移動不能に支持する複数の支持部15
を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基台上に移動体を
往復動可能に設置してなる機械装置において、基台に対
する移動体の位置を計測する装置に係り、特に、高精度
の位置決め制御が必要とされる工作機械等に好適な計測
装置に関するものである。
往復動可能に設置してなる機械装置において、基台に対
する移動体の位置を計測する装置に係り、特に、高精度
の位置決め制御が必要とされる工作機械等に好適な計測
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、工作機械における移動体の計測装
置としてリニアスケールが用いられている。このリニア
スケールは、ベッド等の基台に複数箇所で固定されたス
ケールと、コラム等の移動体に設けられたスライダとを
備え、スライダの読取部がスケールに描かれたパターン
を非接触の状態で読み取ることにより、基台に対する移
動体の位置を計測できるように構成されている。通常、
工作機械の基台は鋳物製であるから、基台の熱変形に伴
ってスケールが破壊しないように、スケールには熱膨張
率が鋳物と同等又は近似する素材が使用されている。
置としてリニアスケールが用いられている。このリニア
スケールは、ベッド等の基台に複数箇所で固定されたス
ケールと、コラム等の移動体に設けられたスライダとを
備え、スライダの読取部がスケールに描かれたパターン
を非接触の状態で読み取ることにより、基台に対する移
動体の位置を計測できるように構成されている。通常、
工作機械の基台は鋳物製であるから、基台の熱変形に伴
ってスケールが破壊しないように、スケールには熱膨張
率が鋳物と同等又は近似する素材が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の計測
装置によると、スケールを基台に複数箇所で固定してい
るので、基台が熱で膨張又は収縮すると、これに追従し
てスケールも変形し、基準位置からの距離が変化するこ
とで、移動体の位置計測値に誤差が発生する。また、基
台の温度分布は複雑で、その熱膨張量を一義的に求めら
れないため、基台の温度測定値に基づき移動体の位置計
測値を補正することも困難である。
装置によると、スケールを基台に複数箇所で固定してい
るので、基台が熱で膨張又は収縮すると、これに追従し
てスケールも変形し、基準位置からの距離が変化するこ
とで、移動体の位置計測値に誤差が発生する。また、基
台の温度分布は複雑で、その熱膨張量を一義的に求めら
れないため、基台の温度測定値に基づき移動体の位置計
測値を補正することも困難である。
【0004】そこで、本発明の課題は、基台の熱変形に
伴う誤差を解消して、基台に対する移動体の位置を正確
に計測できる装置を提供することにある。
伴う誤差を解消して、基台に対する移動体の位置を正確
に計測できる装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の計測装置は、基台上に移動体を往復動可
能に設置してなる機械装置において、基台に対する移動
体の位置を計測する装置であって、移動体の移動方向と
平行に延びるスケールと、移動体と一体移動可能なスラ
イダとを備え、スケールの一端を基台に固定し、スライ
ダにはスケールと対向する読取部と、スケールを相対移
動可能に支持する支持部とを設けて構成される。好まし
くは、スケールの中間部が弾性体を介して基台に支持さ
れる。或はスケールの中間部付近を複数箇所で支持され
るのが好ましい。
めに、本発明の計測装置は、基台上に移動体を往復動可
能に設置してなる機械装置において、基台に対する移動
体の位置を計測する装置であって、移動体の移動方向と
平行に延びるスケールと、移動体と一体移動可能なスラ
イダとを備え、スケールの一端を基台に固定し、スライ
ダにはスケールと対向する読取部と、スケールを相対移
動可能に支持する支持部とを設けて構成される。好まし
くは、スケールの中間部が弾性体を介して基台に支持さ
れる。或はスケールの中間部付近を複数箇所で支持され
るのが好ましい。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を横型マシニングセ
ンタに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明す
る。図1はマシニングセンタの全体的な構成を示すもの
である。主軸1は主軸頭2に回転自在に支持され、主軸
頭2はサドル3を介しコラム4にY方向へ位置決め可能
に設けられ、コラム4はベッド5上にZ方向へ往復動可
能に設置され、ベッド5の近傍にはテーブル7がX,Y
方向に位置決め可能に配設され、テーブル7上にワーク
6が載置されている。
ンタに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明す
る。図1はマシニングセンタの全体的な構成を示すもの
である。主軸1は主軸頭2に回転自在に支持され、主軸
頭2はサドル3を介しコラム4にY方向へ位置決め可能
に設けられ、コラム4はベッド5上にZ方向へ往復動可
能に設置され、ベッド5の近傍にはテーブル7がX,Y
方向に位置決め可能に配設され、テーブル7上にワーク
6が載置されている。
【0007】主軸頭2、コラム4、及びテーブル7はサ
ーボモータによりボールネジを介して駆動され、サーボ
モータは数値制御装置によって制御される。ワーク6は
ノズル8から吐出される温度調整済みの切削液9により
温度制御されている。マシニングセンタの全体はカバー
10で覆われ、周囲の気流による温度分布が発生しにく
い状態に保持されている。
ーボモータによりボールネジを介して駆動され、サーボ
モータは数値制御装置によって制御される。ワーク6は
ノズル8から吐出される温度調整済みの切削液9により
温度制御されている。マシニングセンタの全体はカバー
10で覆われ、周囲の気流による温度分布が発生しにく
い状態に保持されている。
【0008】図2〜図5はコラム4のZ方向位置計測装
置を示すものである。図2に示すように、移動体として
のコラム4の下面には複数個のナット部材11が設けら
れ、基台としてのベッド5の上面には複数本のガイドレ
ール12が突設されている。ナット部材11は転動体1
8を介しガイドレール12に支持され、これらによって
コラム4がベッド5上にZ方向へ往復動可能に設置され
ている。ベッド5にはスケール13がガイドレール12
と平行に延びるように設けられ、コラム4にはスライダ
14が一体移動可能に固定されている。
置を示すものである。図2に示すように、移動体として
のコラム4の下面には複数個のナット部材11が設けら
れ、基台としてのベッド5の上面には複数本のガイドレ
ール12が突設されている。ナット部材11は転動体1
8を介しガイドレール12に支持され、これらによって
コラム4がベッド5上にZ方向へ往復動可能に設置され
ている。ベッド5にはスケール13がガイドレール12
と平行に延びるように設けられ、コラム4にはスライダ
14が一体移動可能に固定されている。
【0009】図3〜図5に示すように、スケール13は
熱膨張率の小さい素材で長尺状に製作され、その一端は
ボルト21によりスペーサ22を介してベッド5の突条
5aに固定されている。スケール13の中間部複数箇所
はボルト23により弾性体16を介して突条5aに支持
されている。弾性体16はスケール13の重量を複数箇
所で支えるとともに、ベッド5の熱変形を吸収してスケ
ール13に伝えないように作用する。スケール13の他
の部分はスペーサ22及び弾性体16により突条5aと
接触しない位置に保持されている。
熱膨張率の小さい素材で長尺状に製作され、その一端は
ボルト21によりスペーサ22を介してベッド5の突条
5aに固定されている。スケール13の中間部複数箇所
はボルト23により弾性体16を介して突条5aに支持
されている。弾性体16はスケール13の重量を複数箇
所で支えるとともに、ベッド5の熱変形を吸収してスケ
ール13に伝えないように作用する。スケール13の他
の部分はスペーサ22及び弾性体16により突条5aと
接触しない位置に保持されている。
【0010】図2に示すように、スライダ14はスケー
ル13のパターン部13aを抱持するように断面C字形
に形成されている。スライダ14の内面にはスケール1
3と対向してパターン部13aのパターンを非接触で読
み取る光学式又は磁気式の読取部17が設けられるとと
もに、パターン部13aをZ方向に相対移動可能でX,
Y方向に相対移動不能に支持する複数の支持部15が設
けられている。支持部15としては、低摩擦係数の摺接
材又はローラ等の転動体を使用できる。また、支持部1
5にバネ要素を組み込み、これで摺接材又は転動体をス
ケール13に弾性接触させてもよい。
ル13のパターン部13aを抱持するように断面C字形
に形成されている。スライダ14の内面にはスケール1
3と対向してパターン部13aのパターンを非接触で読
み取る光学式又は磁気式の読取部17が設けられるとと
もに、パターン部13aをZ方向に相対移動可能でX,
Y方向に相対移動不能に支持する複数の支持部15が設
けられている。支持部15としては、低摩擦係数の摺接
材又はローラ等の転動体を使用できる。また、支持部1
5にバネ要素を組み込み、これで摺接材又は転動体をス
ケール13に弾性接触させてもよい。
【0011】上記のように構成された計測装置によれ
ば、スケール13が一端のみでベッド5に固定され、そ
の他の部分はベッド5に対し相対移動できるから、ベッ
ド5が熱膨張又は収縮した場合でも、スケール13に応
力が発生せず、変形のおそれがない。従って、常時一定
長さのスケール13のパターンを読取部17で読み取る
ことで、コラム4のZ方向位置を誤差なく正確に計測す
ることができる。また、スケール13の自由端側はスラ
イダ14の支持部15により支持されているので、相当
長いスケール13の場合でも、その自重によるたわみを
抑制して、計測精度を向上させることができる。しか
も、スケール13の中間部は複数箇所で弾性体16を介
してベッド5に支持されているため、コラム4の移動に
伴って長尺のスケール13に振動が発生するおそれがな
く、読取部17の動作不良を防止することができる。
ば、スケール13が一端のみでベッド5に固定され、そ
の他の部分はベッド5に対し相対移動できるから、ベッ
ド5が熱膨張又は収縮した場合でも、スケール13に応
力が発生せず、変形のおそれがない。従って、常時一定
長さのスケール13のパターンを読取部17で読み取る
ことで、コラム4のZ方向位置を誤差なく正確に計測す
ることができる。また、スケール13の自由端側はスラ
イダ14の支持部15により支持されているので、相当
長いスケール13の場合でも、その自重によるたわみを
抑制して、計測精度を向上させることができる。しか
も、スケール13の中間部は複数箇所で弾性体16を介
してベッド5に支持されているため、コラム4の移動に
伴って長尺のスケール13に振動が発生するおそれがな
く、読取部17の動作不良を防止することができる。
【0012】なお、弾性体16としては、ゴム又はスプ
リング等を使用可能であるが、バネ定数が小さくかつ減
衰性の優れたものが好ましい。これは、スケール13の
振動を効果的に抑制できるとともに、製作誤差等によっ
てベッド5とスケール13との相対位置が変化した場合
でも、弾性体16がスケール13を常に一定の力で保持
できるからである。また、弾性体16の個数及び設置箇
所は、スケール13の長さに応じ、かつその自重たわみ
を充分に防止できる観点に立って任意に決定される。
リング等を使用可能であるが、バネ定数が小さくかつ減
衰性の優れたものが好ましい。これは、スケール13の
振動を効果的に抑制できるとともに、製作誤差等によっ
てベッド5とスケール13との相対位置が変化した場合
でも、弾性体16がスケール13を常に一定の力で保持
できるからである。また、弾性体16の個数及び設置箇
所は、スケール13の長さに応じ、かつその自重たわみ
を充分に防止できる観点に立って任意に決定される。
【0013】本発明は、コラム4のZ方向位置の計測装
置のみに限定されるものではなく、主軸頭2のY方向位
置又はテーブル7のX,Y方向位置の計測装置にも適用
でき、マシニングセンタ以外の各種工作機械、或は、工
作機械以外の各種機械装置に応用して実施することもで
きる。なお、上記実施形態においてはスケール13は長
尺の一体に形成されているが、複数の比較的短いスケー
ルを同様の低熱膨張素材の支持部材に固定することによ
り、長尺かつ精密なスケールを作成することなく、上記
実施形態と同等の効果が得られることは明らかである。
また、上記実施形態では、切削液9でワーク6の温度を
制御しているが、ワーク6の温度測定値に基づきその熱
変位量を推定して工具又はワーク6の位置を制御するよ
うに構成してもよい。しかしながら、熱変形に伴う誤差
は計測装置により解消できるので、切削液による温度制
御の方が全体的な構成を簡略化できる利点がある。その
他、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構
成を適宜に変更して具体化することも可能である。
置のみに限定されるものではなく、主軸頭2のY方向位
置又はテーブル7のX,Y方向位置の計測装置にも適用
でき、マシニングセンタ以外の各種工作機械、或は、工
作機械以外の各種機械装置に応用して実施することもで
きる。なお、上記実施形態においてはスケール13は長
尺の一体に形成されているが、複数の比較的短いスケー
ルを同様の低熱膨張素材の支持部材に固定することによ
り、長尺かつ精密なスケールを作成することなく、上記
実施形態と同等の効果が得られることは明らかである。
また、上記実施形態では、切削液9でワーク6の温度を
制御しているが、ワーク6の温度測定値に基づきその熱
変位量を推定して工具又はワーク6の位置を制御するよ
うに構成してもよい。しかしながら、熱変形に伴う誤差
は計測装置により解消できるので、切削液による温度制
御の方が全体的な構成を簡略化できる利点がある。その
他、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構
成を適宜に変更して具体化することも可能である。
【0014】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の発明に
よれば、スケールの一端を基台に固定し、スライダにス
ケールを相対移動可能に支持する支持部を設けたので、
基台の熱変形に伴う誤差を解消して、基台に対する移動
体の位置を正確に計測できるという優れた効果を奏す
る。また、基台のスケール方向への熱変位が移動体の位
置決め精度に影響を与えないことから、基台の温度変化
の位置決め精度上の許容範囲が従来に比較し広くなる。
よって、基台をカバー或は断熱材で大気、切削液等から
断熱することにより、基台そのものの温度ではなく、基
台の各部分での温度差を小さくすることで姿勢及び位置
決め精度を確保することが可能となる。
よれば、スケールの一端を基台に固定し、スライダにス
ケールを相対移動可能に支持する支持部を設けたので、
基台の熱変形に伴う誤差を解消して、基台に対する移動
体の位置を正確に計測できるという優れた効果を奏す
る。また、基台のスケール方向への熱変位が移動体の位
置決め精度に影響を与えないことから、基台の温度変化
の位置決め精度上の許容範囲が従来に比較し広くなる。
よって、基台をカバー或は断熱材で大気、切削液等から
断熱することにより、基台そのものの温度ではなく、基
台の各部分での温度差を小さくすることで姿勢及び位置
決め精度を確保することが可能となる。
【0015】請求項2の発明によれば、スケールの中間
部を弾性体を介して基台に支持したので、長尺スケール
の振動を抑制して、読取部の動作不良を防止できる効果
がある。
部を弾性体を介して基台に支持したので、長尺スケール
の振動を抑制して、読取部の動作不良を防止できる効果
がある。
【図1】本発明の一実施形態を示す横型マシニングセン
タの全体図である。
タの全体図である。
【図2】同マシニングセンタにおいてコラムのZ方向位
置の計測装置を示す断面図である。
置の計測装置を示す断面図である。
【図3】同計測装置のスケールを示す部分正面図であ
る。
る。
【図4】図3のA−A線断面図である。
【図5】図3のB−B線断面図である。
4・・コラム、5・・ベッド、11・・ナット部材、1
2・・ガイドレール、13・・スケール、14・・スラ
イダ、15・・支持部、16・・弾性体、17・・読取
部。
2・・ガイドレール、13・・スケール、14・・スラ
イダ、15・・支持部、16・・弾性体、17・・読取
部。
Claims (2)
- 【請求項1】 基台上に移動体を往復動可能に設置して
なる機械装置において、基台に対する移動体の位置を計
測する装置であって、移動体の移動方向と平行に延びる
スケールと、移動体と一体移動可能なスライダとを備
え、スケールの一端を基台に固定し、スライダにはスケ
ールと対向する読取部と、スケールを相対移動可能に支
持する支持部とを設けてなる計測装置。 - 【請求項2】 スケールの中間部を弾性体を介して基台
に支持した請求項1記載の計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4478396A JPH09236427A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4478396A JPH09236427A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09236427A true JPH09236427A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12701014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4478396A Pending JPH09236427A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09236427A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1462758A2 (en) * | 2003-03-28 | 2004-09-29 | Mitutoyo Corporation | Method and device for attaching an elastic fixture to a length measuring device. |
JP2009101435A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Howa Mach Ltd | 横型マシニングセンタ |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP4478396A patent/JPH09236427A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1462758A2 (en) * | 2003-03-28 | 2004-09-29 | Mitutoyo Corporation | Method and device for attaching an elastic fixture to a length measuring device. |
EP1462758A3 (en) * | 2003-03-28 | 2006-07-26 | Mitutoyo Corporation | Method and device for attaching an elastic fixture to a length measuring device. |
JP2009101435A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Howa Mach Ltd | 横型マシニングセンタ |
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