JPH1071534A - Ｘ−ｙテーブル駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 円弧切削加工を行う場合に、種々の条件が変
化したとしても、安定した真円度と直径精度を得ること
のできるＸ−Ｙテーブル駆動装置を提供する。 【解決手段】 Ｘ−Ｙテーブル２０は２本の第一レール
１４に沿ってＸ方向に移動自在であると共に、第二レー
ル１８に沿ってＹ方向に移動自在となっている。駆動軸
２４を有する駆動モータが備えられ、その駆動軸２４の
先端に回転部材が固定されている。この回転部材に駆動
軸２４と偏心する偏心軸２８を固定し、その偏心軸２８
を前記Ｘ−Ｙテーブル２０に固定しない状態で係合す
る。駆動軸２４を回転させることによって、偏心軸２８
が駆動軸２４の回りを遊星回転運動運動し、偏心軸２８
の遊星回転運動運動に伴ってＸ−Ｙテーブル２０は安定
した円弧運動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械における
Ｘ−Ｙテーブルの位置決めを行うための駆動装置に関
し、特に、円弧の加工を正確に行うことのできるＸ−Ｙ
テーブル駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械工作において種々の複雑な形状の切
削加工を行う場合には、従来からＸ−Ｙ方向に移動可能
なＸ−Ｙテーブルを備えたＸ−Ｙテーブル駆動装置を使
用している。ここで、従来のＸ−Ｙテーブル駆動装置を
図７及び図８に示す。床または壁面等のベース７０に固
定部材７２が固定され、その固定部材７２の上面には、
一方の方向であるＸ方向に平行な２本の第一レール７４
が固定されている。この２本の第一レール７４の上に
は、それに沿ってＸ方向に移動自在な移動部材７６が備
えられている。この移動部材７６は、Ｘ軸送りネジ７８
とそのＸ軸用サーボモータ８０とによって、前記２本の
第一レール７４に沿ってＸ軸方向に自由に移動できるよ
うになっている。前記移動部材７６の上面には、Ｘ方向
と直角なＹ方向に平行な２本の第二レール８２が固定さ
れている。この２本の第二レール８２の上には、それに
沿ってＹ方向に移動自在なＸ−Ｙテーブル８４が備えら
れている。このＸ−Ｙテーブル８４は、Ｙ軸送りネジ８
６とそのＹ軸用サーボモータ８８とによって前記２本の
第二レール８２に沿ってＹ軸方向に自由に移動できるよ
うになっている。

【０００３】Ｘ−Ｙテーブル駆動装置を使用して切削加
工する場合には、一般には、加工されるワーク（図示せ
ず）をＸ−Ｙテーブル８４に固定し、切削工具（図示せ
ず）をＸ−Ｙテーブル８４に対向して設置する。ここ
で、切削工具をワークに接触させると共に、ワークを固
定したＸ−Ｙテーブル８４をＸ−Ｙ方向に移動させるこ
とによって、切削加工を行うことができる。なお、Ｘ−
Ｙテーブル８４には、ワークではなくて、切削工具を固
定する場合もある。

【０００４】従来のＸ−Ｙテーブル駆動装置を用いて円
弧切削加工を行う場合には、Ｘ軸用サーボモータ８０を
作動させてＸ軸送りネジ７８の働きによってＸ−Ｙテー
ブル８４をＸ方向に移動させると共に、Ｙ軸用サーボモ
ータ８８を作動させてＹ軸送りネジ８６の働きによって
Ｘ−Ｙテーブル８４をＹ方向に移動させる。即ち、プロ
ットを細かく円弧状に順に辿るように移動する（円弧補
間を行う）ことによって、Ｘ−Ｙテーブル８４を円弧状
に移動させるようにする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ−Ｙテーブル
駆動装置による円弧切削加工では、Ｘ−Ｙテーブル８４
は直線移動するＸ軸及びＹ軸を円弧補間制御することで
円弧状に移動させるため、種々の要因によって、ワーク
の真円度と直径精度が劣化する（誤差が生じる）という
不具合があった。このような、ワークの真円度と直径精
度が劣化する原因として、(1) Ｘ−Ｙテーブル駆動装置
に用いるボールネジのネジリ剛性（ネジリ方向の弾性変
形）やバックラッシ等によるＸ−Ｙ象限の切り替り部の
突起による誤差、(2) Ｘ−Ｙボールネジピッチを含むエ
ラーによる楕円及びＸ−Ｙ軸の直行エラーによる誤差、
(3) Ｘ−Ｙサーボゲイン差による楕円の誤差、(4) 各軸
サーボ遅れによる直径の縮小（送り速度に依存する）に
よる誤差等が考えられる。これらの誤差は、数値制御技
術によって補償することが可能であるが、機械系の誤差
を制御系で補償するため、いずれかの条件（例えば、温
度や機械系のガタ等）が変化すると、最適の補償を行え
なくなり、総合精度が低下するものであった。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、円弧切削加工を行う場合に、種々の条件の変化に関
係なく、安定した真円度と直径精度とを得ることのでき
るＸ−Ｙテーブル駆動装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、Ｘ方向とＹ方向とに自由に移動可能なＸ−
Ｙテーブルと、駆動モータ並びにその駆動軸と、その駆
動軸によって回転させられる回転部材と、その回転部材
に一端を固定し他端を前記Ｘ−Ｙテーブルに固定せずに
係合する偏心軸とを有し、その偏心軸の軸中心を前記駆
動軸の軸中心と偏心させるようにしたものである。

【０００８】本発明は更に、Ｘ方向とＹ方向とに自由に
移動可能なＸ−Ｙテーブルと、筒状のクランク中心軸
と、そのクランク中心軸を回転させる第二サーボモータ
と、前記筒状のクランク中心軸の内部を挿通するもので
あってそのクランク中心軸の軸中心と同一の軸中心とを
有する駆動軸と、その駆動軸を回転させる第一サーボモ
ータと、前記クランク中心軸に回転自在に保持される変
位伝達部材と、前記駆動軸の回転を前記変位伝達部材に
伝達する回転力伝達手段と、前記変位伝達部材に固定さ
れるものであって前記Ｘ−Ｙテーブルに固定せずに係合
する偏心軸とを有し、前記第一サーボモータを駆動させ
て偏心軸とそのクランク中心軸との偏心量を決定した状
態で前記第一サーボモータと前記第二サーボモータとを
同期運転させるようにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係るＸ−Ｙテーブル駆動装置の
一実施態様を示す平面図、図２は図１の断面図である。
床または壁面等のベース１０に固定部材１２が固定さ
れ、その固定部材１２の上面には、一方の方向であるＸ
方向に平行な２本の第一レール１４が固定されている。
この２本の第一レール１４の上には、それに沿ってＸ方
向に移動自在な移動部材１６が備えられている。この移
動部材１６の上面には、Ｙ方向（Ｘ方向と直角な方向）
に平行な２本の第二レール１８が固定されている。この
２本の第二レール１８の上には、それに沿ってＹ方向に
移動自在なＸ−Ｙテーブル２０が備えられている。この
Ｘ−Ｙテーブル２０は、第一レール１４に沿ってＸ方向
に移動自在であると共に、第二レール１８に沿ってＹ方
向に移動自在である。即ち、Ｘ−Ｙテーブル２０は、Ｘ
−Ｙ平面方向には自由に移動できるようになっている。

【００１０】前記固定部材１２には駆動モータ２２が固
定され、その駆動モータ２２の駆動軸２４の先端に円盤
状の回転部材２６が取付けられる。この回転部材２６に
おいては、前記駆動軸２４を固定した面の反対側の面
に、駆動軸２４と平行に偏心軸２８を固定する。ここ
で、駆動軸２４の軸中心をＰとし、偏心軸２８の軸中心
をＱとすると、ＰとＱとの平行間の距離がｒとなるよう
に、回転部材２６への偏心軸２８の固定位置と駆動軸２
４の固定位置とを決定する。回転部材２６に固定した偏
心軸２８の他端を、前記Ｘ−Ｙテーブル２０にガタの無
い状態で係合挿入する。しかし、この偏心軸２８はＸ−
Ｙテーブル２０とは固定しないようにする。

【００１１】次に、動作について説明する。駆動軸２４
が回転することによって回転部材２６は駆動軸２４を中
心に回転し、その回転部材２６に固定された偏心軸２８
は駆動軸２４を中心に半径ｒで遊星回転運動をする。即
ち、図３に示すように、偏心軸２８の軸中心Ｑは、Ｐを
中心とした半径ｒの円周上を移動する。偏心軸２８はＸ
−Ｙテーブル２０に固定されずに係合しているので、Ｘ
−Ｙテーブル２０は偏心軸２８の駆動軸２４を中心とす
る遊星回転運動に伴って同じ動きで円周移動する。ここ
で、図１の状態から偏心軸２８が反時計方向に角度θだ
け変位した状態を図４に示す。図１及び図４から、駆動
軸２４の軸中心Ｐに対してＸ−Ｙテーブル２０の位置が
変位していることが分かる。このように、Ｘ−Ｙテーブ
ル２０は駆動軸２４の軸中心Ｐを中心に半径ｒで移動す
るので、Ｘ−Ｙテーブル２０に図示しないワークか切削
工具を固定し、それに対向する位置に図示しない切削工
具かワークを備え、駆動モータ２２を駆動させれば、ワ
ークに円弧切削加工を行うことができる。なお、円弧の
直径を変えたい場合には、偏心軸２８を固定した回転部
材２６を駆動軸２４に対して着脱自在とし、駆動軸２４
との取付け位置に対する偏心軸２８の固定位置との間の
半径ｒを変えた多数の回転部材２６を用意しておき、所
望の回転部材２６を駆動軸２４にとりつけるようにす
る。

【００１２】以上のように、本発明においては、Ｘ−Ｙ
テーブル２０は、偏心軸２８の動きに伴う運動をする。
即ち、Ｘ−Ｙテーブル２０は、駆動軸２４を中心とする
半径ｒの円運動を行う。従って、本発明では、数値制御
技術によって種々の誤差を補償しながら、Ｘ−Ｙテーブ
ルをＸ方向とＹ方向とに移動させて円弧を加工する従来
のものと違って、本来的に真円運動を行うものに伴って
Ｘ−Ｙテーブル２０に円運動を行わせるので、安定した
真円度と直径精度の円弧加工を施すことができる。

【００１３】図１及び図２に示した発明の実施の形態に
おいては、加工するワークの円弧の半径が異なる度に、
その円弧の半径に合致する偏心軸２８を固定した回転部
材２６に取替える必要がある。ここで、図５に、加工す
るワークの円弧の半径がどのようなものであっても、部
品を交換することなく所望の半径の円弧切削加工を行え
るようにしたＸ−Ｙテーブル駆動装置を示す。ベース３
０には、筒状の固定部材３２が固定されている。この筒
状の固定部材３２の内部空間に、筒状のクランク中心軸
３４が回転自在に備えられている。更に、筒状のクラン
ク中心軸３４の内部空間には、回転軸３６がベアリング
３８を介して回転自在に備えられている。ここで、筒状
のクランク中心軸３４の軸中心と回転軸３６の軸中心と
は同一となるよう設定されている。

【００１４】回転軸３６の一端は筒状のクランク中心軸
３４より外方に突出し、その突出した一端は第一サーボ
モータ４０と連結されている。前記筒状のクランク中心
軸３４の一端は筒状の固定部材３２より外方に突出し、
その突出した一端付近の外壁に、環状の第一歯車４２が
固定される。この第一歯車４２には、第二サーボモータ
４４に直結する第二歯車４６が噛み合っている。即ち、
第二サーボモータ４４が駆動すると、その駆動力が第二
歯車４６と第一歯車４２とに伝達されて、筒状のクラン
ク中心軸３４が回転するように設定されている。筒状の
クランク中心軸３４の他端は固定部材３２より外方に突
出し、その突出したクランク中心軸３４の端は、内径や
外径が拡大した容器状の保持部４８となっている。その
容器状の保持部４８は、内部に空間５０を有し、先端が
開口した形状となっている。前記回転軸３６の他端は前
記保持部４８の空間５０に至り、その回転軸３６の先端
には回転力伝達手段としての第三歯車５２が固定されて
いる。

【００１５】前記容器状の保持部４８の開口部には、ベ
アリング５４を介して保持部４８に対して回転自在な円
盤状の変位伝達部材５６が保持されている。この変位伝
達部材５６における空間５０側には、前記第三歯車５２
と噛み合う回転力伝達手段としての第四歯車５８が固定
されている。この第四歯車５８は変位伝達部材５６の円
形の中心に位置しており、第三歯車５０が回転すること
によって、変位伝達部材５６は保持部４８に保持された
状態で第四歯車５８の位置を中心として回転する。即
ち、円盤状の変位伝達部材５６は、前記保持部４８に対
して同一の位置を保ちながら回転する。この変位伝達部
材５６において、空間５０と反対側には、クランク偏心
軸６０が固定されている。このクランク偏心軸６０の取
り付け位置は、第四歯車５８の軸中心と前記回転軸３６
の軸中心との距離Ｒだけ離れた位置に取り付ける。ここ
で、クランク中心軸３４並びに回転軸３６の軸中心をＯ
とし、第四歯車５８の軸中心をＯ’とすると、ＯとＯ’
との間の距離はＲとなる。このクランク偏心軸６０は、
Ｘ−Ｙテーブル２０にガタ無く係合挿入するが、固定し
ないものとする。

【００１６】次に、動作について説明する。第一サーボ
モータ４０が駆動して回転軸３６が回転すると、その回
転力が第三歯車５２と第四歯車５８を経由して変位伝達
部材５６に伝達され、変位伝達部材５６が、保持部４８
に保持された状態で、軸中心Ｏ’を中心に回転する。即
ち、図６に示すように、クランク偏心軸６０は、Ｏ’を
中心に半径Ｒの円周上を遊星移動する。ここで、クラン
ク偏心軸６０の軸中心の位置が、クランク中心軸３４並
びに回転軸３６の軸中心Ｏと一致した位置にある時は、
その軸中心Ｏとクランク偏心軸６０の軸中心との距離は
ゼロとなり、加工する円弧の半径はゼロとなる。この状
態から、回転軸３６が回転することによって、クランク
偏心軸６０の軸中心の位置は、Ｏ’を中心に半径Ｒの円
周上を徐々に移動する。クランク偏心軸６０の軸中心の
位置が前記軸中心Ｏと一致した位置からずれた位置（例
えば図６の点Ｓ）にある時は、図６で点Ｏと点Ｓを結ん
だ距離が、加工する円弧の半径となる。加工する円弧の
最大半径は、図６で点Ｏと点Ｏ’の距離Ｒの２倍の２Ｒ
となる。

【００１７】このように、図５に示した装置では、クラ
ンク偏心軸６０の軸中心の位置と、クランク中心軸３４
並びに回転軸３６の軸中心Ｏの位置との偏心距離を、ゼ
ロから２Ｒまでの範囲で任意に変化させることができ
る。従って、加工する円弧の半径が２Ｒの範囲内のもの
であれば、どのような半径の円弧にも適用することがで
き、部品交換の手間を省くことができる。偏心距離を決
定した後は、第一サーボモータ４０と第二サーボモータ
４４とを同期運転させることによって、偏心距離を一定
に保ちながらクランク中心軸３４を回転させることがで
きる。この結果、Ｘ−Ｙテーブル２０は、真円に基づく
円運動を行い、安定した真円度と直径精度の円弧加工を
施すことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によるＸ−Ｙテーブ
ル駆動装置によれば、円弧切削加工を行う際に、本来的
に円周運動をする偏心軸に従ってＸ−Ｙテーブルを移動
させるので、従来の円弧補間を行う際のずれを生じるこ
とがなく、安定した真円度と直径精度を得ることができ
る。本発明では更に、クランク中心軸の軸中心に対する
偏心軸の軸中心との偏心距離を変位させ、その決定した
偏心距離を保持した状態で、偏心軸をクランク中心軸を
中心に遊星回転運動運動を行わせるようにした。これに
よって、クランク中心軸と偏心軸との間の偏心距離を任
意に可変でき、部品を変えることなく、どのような半径
の円弧切削加工にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ−Ｙテーブル駆動装置の一実施
態様を示す平面図である。

【図２】図１の断面図である。

【図３】駆動軸の軸中心Ｐを中心とする偏心軸の軸中心
Ｑの移動範囲を示す拡大構成図である。

【図４】図１の状態から駆動軸を中心としてＸ−Ｙテー
ブルが移動した状態を示す平面図である。

【図５】本発明に係るＸ−Ｙテーブル駆動装置の他の実
施態様を示す断面図である。

【図６】駆動軸の軸中心Ｏを中心とする偏心軸の軸中心
Ｏ’の移動範囲を示す拡大構成図である。

【図７】従来のＸ−Ｙテーブル駆動装置の平面図であ
る。

【図８】図７の側面図である。

【符号の説明】

２０ Ｘ−Ｙテーブル ２２ 駆動モータ ２４ 駆動軸 ２６ 回転部材 ２８ 偏心軸 ３４ クランク中心軸 ３６ 回転軸 ４０ 第一サーボモータ ４４ 第二サーボモータ ５２ 第三歯車 ５６ 変位伝達部材 ５８ 第四歯車 ６０ クランク偏心軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ方向とＹ方向とに自由に移動可能なＸ
   −Ｙテーブルと、駆動モータ並びにその駆動軸と、その
   駆動軸によって回転させられる回転部材と、その回転部
   材に一端を固定し他端を前記Ｘ−Ｙテーブルに固定せず
   に係合する偏心軸とを有し、その偏心軸の軸中心を前記
   駆動軸の軸中心と偏心させることを特徴とするＸ−Ｙテ
   ーブル駆動装置。
2. 【請求項２】 前記偏心軸を固定した回転部材を前記駆
   動軸に対して交換可能としたことを特徴とする請求項１
   記載のＸ−Ｙテーブル駆動装置。
3. 【請求項３】 Ｘ方向とＹ方向とに自由に移動可能なＸ
   −Ｙテーブルと、筒状のクランク中心軸と、そのクラン
   ク中心軸を回転させる第二サーボモータと、前記筒状の
   クランク中心軸の内部を挿通するものであってそのクラ
   ンク中心軸の軸中心と同一の軸中心とを有する回転軸
   と、その回転軸を回転させる第一サーボモータと、前記
   クランク中心軸に回転自在に保持される変位伝達部材
   と、前記回転軸の回転を前記変位伝達部材に伝達する回
   転力伝達手段と、前記変位伝達部材に固定されるもので
   あって前記Ｘ−Ｙテーブルに固定せずに係合する偏心軸
   とを有し、前記第一サーボモータを駆動させて偏心軸と
   そのクランク中心軸との偏心量を決定した状態で前記第
   一サーボモータと前記第二サーボモータとを同期運転さ
   せるようにしたことを特徴とするＸ−Ｙテーブル駆動装
   置。
4. 【請求項４】 前記変位伝達部材に固定される偏心軸の
   軸中心が前記クランク中心軸の軸中心と一致する時点が
   あるようにしたことを特徴とする請求項３記載のＸ−Ｙ
   テーブル駆動装置。