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課題

モータの最適回転制御することにより、長距離の移動でも従来よりもボールねじの径を細くし、また、モータの容量を少なくして高速位置決めを可能にした回転制御方法およびその装置並びにそれを用いた板材加工機板材位置決め方法および装置を提供することにある。

解決手段

回転自在なボールねじ31に移動部材を備えたナット部材37を螺合せしめ、前記ボールねじ31をサーボモータ35により回転せしめてナット部材37を介して移動部材を前記ボールねじ31の軸方向へ移動せしめる際、前記ナット部材37の位置を位置検出手段41により検出して、この検出された検出値制御装置61へフィードバックし、このフィードバックされた検出値から許容回転数演算し、演算された許容回転数を越えないようにサーボモータ35へ回転数指令することを特徴とする。

概要

背景

従来、図8に示されているように、移動部材101を図8において実線の位置から2点鎖線の位置へ移動せしめる駆動手段として例えばサーボモータ103、ボールねじ105およびナット部材107が用いられる。図8において、左右方向へ延伸したボールねじ105の左右両端軸受け109、111で回転自在に支承されている。前記ボールねじ105にはナット部材107が螺合されると共にボールねじ105の例え左端には前記サーボモータ103が連結されている。しかも、前記ナット部材107には前記移動部材101が備えられている。

上記構成により、サーボモータ103を駆動せしめると、ボールねじ105が回転されるからナット部材107を介して移動部材101が図8において実線の位置から2点鎖線の位置へ移動されることになる。

ところで、上述した従来の駆動手段において、ボールねじ105の許容回転数を決定する条件として、DN値と、ボールねじ危険速度がある。

例えばボールねじ105のねじ軸谷径をd、ねじ軸外径をD、取付間距離をLとすれば、ボールねじ危険速度による許容回転数N1は、N1=λ・d/L2×107(λ:定数)である。また、DN値による許容回転数N2は、N2=δ/D(δ:定数)である。

従来の駆動手段においては、DN値による許容回転数N2以下で、なお且つ取付間距離Lが最大の場合で計算して得た危険速度による許容回転数N1以下で駆動手段の許容回転数を決定しているので、ボールナット107がどの位置にあっても許容回転数が低い回転数の一定の値に設定されていた。

よって、取付間距離Lが長いとボールねじ105の回転数を上げられず、回転数を上げるためには、ボールねじ105のねじ軸谷径dを大きくしなければならない。つまり、ボールねじ105の径を太くする必要があり、その結果、サーボモータ103の容量のアップにつながるという問題がある。

移動部材を高速移動するために、特許文献1に開示されているように、ボールねじを回転する場合のナット位置を2箇所の位置検出手段で検出し、ナットが中央部寄りにある場合に第1の許容回転速度にし、ナットが移動端寄りにある場合は第2の許容回転速度にし、ナットが中央寄りにある範囲で移動端寄りにある場合に比べて高速に回転速度を切り換え高速位置決めを可能としている。
特開平3−149157号公報

概要

モータの最適回転制御することにより、長距離の移動でも従来よりもボールねじの径を細くし、また、モータの容量を少なくして高速位置決めを可能にした回転制御方法およびその装置並びにそれを用いた板材加工機板材位置決め方法および装置を提供することにある。 回転自在なボールねじ31に移動部材を備えたナット部材37を螺合せしめ、前記ボールねじ31をサーボモータ35により回転せしめてナット部材37を介して移動部材を前記ボールねじ31の軸方向へ移動せしめる際、前記ナット部材37の位置を位置検出手段41により検出して、この検出された検出値制御装置61へフィードバックし、このフィードバックされた検出値から許容回転数を演算し、演算された許容回転数を越えないようにサーボモータ35へ回転数を指令することを特徴とする。

目的

この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、モータの最適回転制御することにより、長距離の移動でも従来よりもボールねじの径を細くし、また、モータの容量を少なくして高速位置決めを可能にした回転制御方法およびその装置並びにそれを用いた板材加工機の板材位置決め方法および装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

回転自在なボールねじ移動部材を備えたナット部材螺合せしめ、前記ボールねじをサーボモータにより回転せしめてナット部材を介して移動部材を前記ボールねじの軸方向へ移動せしめる際、前記ナット部材の位置を位置検出手段により検出して、この検出された検出値制御装置フィードバックし、このフィードバックされた検出値から許容回転数演算し、演算された許容回転数を越えないようにサーボモータへ回転数指令することを特徴とする回転制御方法

請求項2

回転自在なボールねじに移動部材を備えたナット部材を螺合せしめ、前記ボールねじをサーボモータにより回転せしめて複数のナット部材を介してそれぞれの移動部材を前記ボールねじの軸方向へ移動せしめる際、前記複数のナット部材のそれぞれの位置を位置検出手段により検出して、この検出されたそれぞれの検出値を制御装置へフィードバックし、このフィードバックされた検出値からそれぞれ演算された許容回転数のうち、最大の許容回転数を抽出し、抽出された最大の許容回転数を越えないように前記サーボモータへ回転数を指令することを特徴とする回転制御方法。

請求項3

回転自在なボールねじと、このボールねじに螺合され、かつ移動部材を備えたナット部材と、前記ボールねじを回転せしめるサーボモータと、前記ナット部材の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により検出された検出値に基づき前記サーボモータの許容回転数を演算する演算部と、この演算部で演算された許容回転数を越えないように前記サーボモータの制御部に回転数を指令する指令部と、を備えてなることを特徴とする回転制御装置

請求項4

加工すべきワークがクランプされたワーククランプを備えたキャレッジをX軸方向へ移動せしめると共にこのキャレッジを備えたキャレッジベースをY軸方向へ移動せしめて前記ワークの所望位置を加工手段の加工位置へ移動位置決めしてワークに前記加工手段で板材加工を行う板材加工機において、回転自在なボールねじに前記キャレッジおよびキャレッジベースに備えたナット部材を螺合せしめ、前記ボールねじをサーボモータにより回転せしめてナット部材を介してワーククランプおよびキャレッジベースを前記ボールねじの軸方向へ移動せしめる際、ナット部材の位置を位置検出手段により検出して、この検出された検出値を制御装置へフィードバックし、このフィードバックされた検出値から許容回転数を演算し、演算された許容回転数を越えないようにサーボモータへ回転数を指令することを特徴とする板材加工機の板材位置決め方法

請求項5

加工すべきワークがクランプされたワーククランプを備えた複数のキャレッジをそれぞれX軸方向へ移動せしめると共にキャレッジを備えたキャレッジベースをY軸方向へ移動せしめて前記ワークの所望位置を加工手段の加工位置へ移動位置決めしてワークに前記加工手段で板材加工を行う板材加工機において、回転自在なボールねじに前記キャレッジに備えた複数のナット部材を螺合せしめ、前記ボールねじをサーボモータにより回転せしめて複数のナット部材を介してワーククランプを前記ボールねじの軸方向へ移動せしめる際、前記複数のナット部材のそれぞれの位置を位置検出手段により検出して、この検出されたそれぞれの検出値を制御装置へフィードバックし、このフィードバックされた検出値からそれぞれ演算された許容回転数のうち、最大の許容回転数を抽出し、抽出された最大の許容回転数を越えないように前記サーボモータへ回転数を指令することを特徴とする板材加工機の板材位置決め方法。

請求項6

加工すべきワークがクランプされたワーククランプを備えたキャレッジをX軸方向へ移動せしめると共にこのキャレッジを備えたキャレッジベースをY軸方向へ移動せしめて前記ワークの所望位置を加工手段の加工位置へ移動位置決めしてワークに前記加工手段で板材加工を行う板材加工装置において、回転自在なボールねじと、このボールねじに螺合され、かつ前記キャレッジおよびキャレッジベースを備えたナット部材と、前記ボールねじを回転せしめるサーボモータと、前記ナット部材の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により検出された検出値に基づき前記サーボモータの許容回転数を演算する演算部と、この演算部で演算された許容回転数を越えないように前記サーボモータの制御部に回転数を指令する指令部と、を備えてなることを特徴とする板材加工機の板材位置決め装置

請求項7

加工すべきワークをクランプするワーククランプを備えた複数のキャレッジをそれぞれX軸方向へ移動せしめると共にこのキャレッジを備えたキャレッジベースをY軸方向へ移動せしめて前記ワークの所望位置を加工手段の加工位置へ移動位置決めしてワークに前記加工手段で板材加工を行う板材加工機において、回転自在なボールねじと、このボールねじに螺合され、かつ前記キャレッジを備えた複数のナット部材と、前記ボールねじを回転せしめるサーボモータと、前記複数のナット部材の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により検出された検出値に基づき複数のナット部材に対応するサーボモータの許容回転数をそれぞれ演算する演算部と、この演算部で演算されたそれぞれの許容回転数のうち最大の許容回転数を比較抽出する抽出部と、この抽出部で抽出された最大の許容回転数を越えないように前記サーボモータの制御部へ回転数を指令する指令部と、を備えてなることを特徴とする板材加工機の板材位置決め装置。

技術分野

0001

この発明は、回転制御方法およびその装置並びにそれを用いた板材加工機板材位置決め方法および装置に関する。

背景技術

0002

従来、図8に示されているように、移動部材101を図8において実線の位置から2点鎖線の位置へ移動せしめる駆動手段として例えばサーボモータ103、ボールねじ105およびナット部材107が用いられる。図8において、左右方向へ延伸したボールねじ105の左右両端軸受け109、111で回転自在に支承されている。前記ボールねじ105にはナット部材107が螺合されると共にボールねじ105の例え左端には前記サーボモータ103が連結されている。しかも、前記ナット部材107には前記移動部材101が備えられている。

0003

上記構成により、サーボモータ103を駆動せしめると、ボールねじ105が回転されるからナット部材107を介して移動部材101が図8において実線の位置から2点鎖線の位置へ移動されることになる。

0004

ところで、上述した従来の駆動手段において、ボールねじ105の許容回転数を決定する条件として、DN値と、ボールねじ危険速度がある。

0005

例えばボールねじ105のねじ軸谷径をd、ねじ軸外径をD、取付間距離をLとすれば、ボールねじ危険速度による許容回転数N1は、N1=λ・d/L2×107(λ:定数)である。また、DN値による許容回転数N2は、N2=δ/D(δ:定数)である。

0006

従来の駆動手段においては、DN値による許容回転数N2以下で、なお且つ取付間距離Lが最大の場合で計算して得た危険速度による許容回転数N1以下で駆動手段の許容回転数を決定しているので、ボールナット107がどの位置にあっても許容回転数が低い回転数の一定の値に設定されていた。

0007

よって、取付間距離Lが長いとボールねじ105の回転数を上げられず、回転数を上げるためには、ボールねじ105のねじ軸谷径dを大きくしなければならない。つまり、ボールねじ105の径を太くする必要があり、その結果、サーボモータ103の容量のアップにつながるという問題がある。

0008

移動部材を高速移動するために、特許文献1に開示されているように、ボールねじを回転する場合のナット位置を2箇所の位置検出手段で検出し、ナットが中央部寄りにある場合に第1の許容回転速度にし、ナットが移動端寄りにある場合は第2の許容回転速度にし、ナットが中央寄りにある範囲で移動端寄りにある場合に比べて高速に回転速度を切り換え高速位置決めを可能としている。
特開平3−149157号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、特許文献1においては、移動速度を低速と高速を2段階に切り換えているだけであり、ある程度高速の移動を可能としているが、いまだ高速化が十分とはいえない。

0010

この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、モータの最適回転制御することにより、長距離の移動でも従来よりもボールねじの径を細くし、また、モータの容量を少なくして高速位置決めを可能にした回転制御方法およびその装置並びにそれを用いた板材加工機の板材位置決め方法および装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

上記発明が解決しようとする課題を達成するために請求項1によるこの発明の回転制御方法は、回転自在なボールねじに移動部材を備えたナット部材を螺合せしめ、前記ボールねじをサーボモータにより回転せしめてナット部材を介して移動部材を前記ボールねじの軸方向へ移動せしめる際、
前記ナット部材の位置を位置検出手段により検出して、この検出された検出値制御装置フィードバックし、このフィードバックされた検出値から許容回転数を演算し、演算された許容回転数を越えないようにサーボモータへ回転数を指令することを特徴とするものである。

0012

請求項2によるこの発明の回転制御方法は、回転自在なボールねじに移動部材を備えたナット部材を螺合せしめ、前記ボールねじをサーボモータにより回転せしめて複数のナット部材を介してそれぞれの移動部材を前記ボールねじの軸方向へ移動せしめる際、
前記複数のナット部材のそれぞれの位置を位置検出手段により検出して、この検出されたそれぞれの検出値を制御装置へフィードバックし、このフィードバックされた検出値からそれぞれ演算された許容回転数のうち、最大の許容回転数を抽出し、抽出された最大の許容回転数を越えないように前記サーボモータへ回転数を指令することを特徴とするものである。

0013

請求項3によるこの発明の回転制御装置は、回転自在なボールねじと、このボールねじに螺合され、かつ移動部材を備えたナット部材と、前記ボールねじを回転せしめるサーボモータと、前記ナット部材の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により検出された検出値に基づき前記サーボモータの許容回転数を演算する演算部と、この演算部で演算された許容回転数を越えないように前記サーボモータの制御部に回転数を指令する指令部と、を備えてなることを特徴とするものである。

0014

請求項4によるこの発明の板材加工機の板材位置決め方法は、加工すべきワークがクランプされたワーククランプを備えたキャレッジをX軸方向へ移動せしめると共にこのキャレッジを備えたキャレッジベースをY軸方向へ移動せしめて前記ワークの所望位置を加工手段の加工位置へ移動位置決めしてワークに前記加工手段で板材加工を行う板材加工機において、
回転自在なボールねじに前記キャレッジおよびキャレッジベースに備えたナット部材を螺合せしめ、前記ボールねじをサーボモータにより回転せしめてナット部材を介してワーククランプおよびキャレッジベースを前記ボールねじの軸方向へ移動せしめる際、
ナット部材の位置を位置検出手段により検出して、この検出された検出値を制御装置へフィードバックし、このフィードバックされた検出値から許容回転数を演算し、演算された許容回転数を越えないようにサーボモータへ回転数を指令することを特徴とするものである。

0015

請求項5によるこの発明の板材加工機の板材位置決め方法は、加工すべきワークがクランプされたワーククランプを備えた複数のキャレッジをそれぞれX軸方向へ移動せしめると共にキャレッジを備えたキャレッジベースをY軸方向へ移動せしめて前記ワークの所望位置を加工手段の加工位置へ移動位置決めしてワークに前記加工手段で板材加工を行う板材加工機において、
回転自在なボールねじに前記キャレッジに備えた複数のナット部材を螺合せしめ、前記ボールねじをサーボモータにより回転せしめて複数のナット部材を介してワーククランプを前記ボールねじの軸方向へ移動せしめる際、
前記複数のナット部材のそれぞれの位置を位置検出手段により検出して、この検出されたそれぞれの検出値を制御装置へフィードバックし、このフィードバックされた検出値からそれぞれ演算された許容回転数のうち、最大の許容回転数を抽出し、抽出された最大の許容回転数を越えないように前記サーボモータへ回転数を指令することを特徴とするものである。

0016

請求項6によるこの発明の板材加工機の板材位置決め装置は、加工すべきワークがクランプされたワーククランプを備えたキャレッジをX軸方向へ移動せしめると共にこのキャレッジを備えたキャレッジベースをY軸方向へ移動せしめて前記ワークの所望位置を加工手段の加工位置へ移動位置決めしてワークに前記加工手段で板材加工を行う板材加工装置において、
回転自在なボールねじと、このボールねじに螺合され、かつ前記キャレッジおよびキャレッジベースを備えたナット部材と、前記ボールねじを回転せしめるサーボモータと、前記ナット部材の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により検出された検出値に基づき前記サーボモータの許容回転数を演算する演算部と、この演算部で演算された許容回転数を越えないように前記サーボモータの制御部に回転数を指令する指令部と、を備えてなることを特徴とするものである。

0017

請求項7によるこの発明の板材加工機の板材位置決め装置は、加工すべきワークをクランプするワーククランプを備えた複数のキャレッジをそれぞれX軸方向へ移動せしめると共にこのキャレッジを備えたキャレッジベースをY軸方向へ移動せしめて前記ワークの所望位置を加工手段の加工位置へ移動位置決めしてワークに前記加工手段で板材加工を行う板材加工機において、
回転自在なボールねじと、このボールねじに螺合され、かつ前記キャレッジを備えた複数のナット部材と、前記ボールねじを回転せしめるサーボモータと、前記複数のナット部材の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により検出された検出値に基づき複数のナット部材に対応する前記サーボモータの許容回転数をそれぞれ演算する演算部と、この演算部で演算されたそれぞれの許容回転数のうち最大の許容回転数を比較抽出する抽出部と、この抽出部で抽出された最大の許容回転数を越えないように前記サーボモータの制御部へ回転数を指令する指令部と、を備えてなることを特徴とするものである。

発明の効果

0018

この発明によれば、ナット位置に応じた最適な許容回転数でボールねじを駆動することにより、より高速な移動位置決めを可能とするもので、従来と同様の駆動手段においてもより高速移動位置決めが可能である。また、長距離の移動でも従来よりもボールねじの径を細くし、また、モータの容量を少なくしても高速移動位置決め可能とし、板材加工機の稼働率の向上を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0019

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

0020

図1を参照するに、板材加工機としての例えばタレットパンチプレス1は、門型形状フレーム3が立設されており、このフレーム3は下部フレーム5とこの下部フレーム5の左右両側に一体化されたサイドフレーム7、9とこのサイドフレーム7、9の上部に一体化された上部フレーム11とで構成されている。

0021

前記門型形状のフレーム3内には切り欠き部Gが形成されており、この切り欠き部G内において前記上部フレーム11には回転自在な回転軸13が下方へ向けて支承されていると共にこの回転軸13の下部には上部タレット15が設けられている。この上部タレット15の円周上には適宜な間隔で複数のパンチPが交換自在に装着されている。

0022

前記切り欠き部G内において前記下部フレーム5には回転自在な回転軸17が上方へ向けて支承されていると共にこの回転軸17の上部には下部タレット19が設けられている。この下部タレット19の円周上には適宜な間隔で前記パンチPに対応してダイDが交換自在に装着されている。

0023

そして、図1において右側にあるパンチPとダイDの位置が加工位置Kであって、この加工位置Kの上方における前記上部フレーム11には前記パンチPを上下動せしめるための駆動手段としての油圧シリンダ21が設けられていると共にこの油圧シリンダ21に装着されたピストンロッド23の下部にはラム25が一体化されている。

0024

上記構成により、複数のパンチPとダイDから選択された所望のパンチPとダイDを上部タレット15、下部タレット19をそれぞれ例えば同期をとって回転せしめて前記加工位置Kに割り出し位置決めする。そして、この状態で後述するワーク移動位置決め装置により所望のワークを前記加工位置Kに移動位置決めした後、油圧シリンダ21を作動せしめてラム25を上下動せしめることにより、パンチPとダイDとの協動によりワークにパンチング加工が行われることとなる。

0025

前記ワーク移動位置決め装置27としては、図1において前記切り欠き部G内の右側に設けられている。より詳細には、前記下部タレット19の右側にワークテーブル29が配置されていて、このワークテーブル29上をワークWがX軸方向およびY軸方向へ移動されるようになっている。前記上部フレーム11の下方にはY軸方向へ延伸されたボールねじ31が設けられており、このボールねじ31の左端は前記上部フレーム11の下部に設けられた軸受け33で回転自在に支承されていると共にボールねじ31の右端にはサーボモータ35が連結されている。

0026

このサーボモータ35にはナット部材37が螺合されていると共にこのナット部材37にはキャレッジベース39が一体化されている。前記上部フレーム11の下部にはY軸方向へ延伸された位置検出手段としての例えばリニアスケール41が敷設されている。

0027

前記キャレッジベース39の下部には図1において紙面に対して直交した方向すなわちX軸方向へ延伸したガイドレール43が敷設されていると共にこのガイドレール43にはスライダを介してキャレッジ45がX軸方向へ移動可能に設けられている。このキャレッジ45には移動部材としてのワーククランプ47が備えられている。

0028

図2を併せて参照するに、前記キャレッジ45にはナット部材49が一体化されていると共にこのナット部材49にはX軸方向へ延伸されたボールねじ51が螺合されている。このボールねじ51の図2において左右側には軸受け53、55で回転自在に支承されていると共にボールねじ51の図2において左端にはサーボモータ57が連結されている。また、前記ボールねじ51の図2において上方には位置検出手段としての例えばリニアスケール59が設けられている。さらに、図1において、右側には前記タレットパンチプレス1を制御せしめる制御装置としての例えばCNC装置61が配置されている。

0029

上記構成により、サーボモータ35を駆動せしめてボールねじ31を回転せしめると、ナット部材37を介してキャレッジベース39がY軸方向へ移動されることになる。そのときのキャレッジベース39の位置はリニアスケール41で検出されることになる。また、サーボモータ57を駆動せしめてボールねじ51を回転せしめると、ナット部材49を介してキャレッジ45がX軸方向へ移動されることになる。そのときのキャレッジ45の位置はリニアスケール59で検出されることになる。

0030

したがって、キャレッジベース39がY軸方向へ移動される共にキャレッジ45がX軸方向へ移動されることにより、ワーククランプ47に備えられたワークWがY軸方向およびX軸方向へ移動されてワークWの所望の位置が前記加工位置Kに移動位置決めされることとなる。

0031

図2において、軸受け55からナット部材49が移動した2点鎖線の位置までの距離あるいは軸受け53からナット部材49が移動した2点鎖線の位置までの距離のいずれか長い方を取付間距離Lとする。前記ボールねじ51のねじ軸谷径をd、ねじ軸外径をDとすると、その時の許容回転数は、ねじ軸の危険速度とDN値により決定される。

0032

すなわち、危険速度で決定される許容回転数N1は、N1max=λ×d/L2×107となる。但し、λ:定数・・・固定支持のときλ=15.1
上記式は、N1max=1/L2×[λ×d×107] となる。この式において、[λ×d×107]はねじの仕様によって決まる定数である。

0033

DN値により決定される許容回転数N2は、N2max=δ/Dとなる。但し、δは定数・・・精密ボールねじのときδ=70000
よって、危険速度とDN値の両方を考慮した許容回転数Nは、Lの値で決まる許容回転数N1maxと、許容回転数N2max以下の条件を満たすものでなければならない。

0034

今、ここに図2に示されているように、ナット部材47の位置はリニアスケール41で検出されるようになっているから、ナット部材47の位置により上記式で危険速度に基づく許容回転数N1maxとDN値に基づく許容回転数N2maxの両条件を満たす許容回転数Nmaxを演算してCNC装置61がサーボモータ35へ許容回転数Nmaxを越えない範囲で回転数Nを指令する。その結果、図3に示したごとくナット部材17の位置に応じて許容回転数Nの領域(図3太線を含む、それより低い回転数の領域)の回転数でねじ軸を回転することにより高速位置決めを行うことができる。特に、許容回転数Nmax(図3の太線で示した回転数)による回転数を指令することで、より高速に位置決めを行うことができる。

0035

例えばセミクローズトループの場合には、図4に示されているように、CNC装置61からサーボモータ35へアンプ63を許容回転数Nmaxを越えない回転数Nが指令される共にサーボモータ35に備えられたパルスコーダ35Eからフィードバックされ、さらにリニアスケール41からもフィードバックされる。

0036

また、例えばフルセミクローズトループの場合には、図5に示されているように、CNC装置61からサーボモータ35へアンプ63を許容回転数Nmaxを越えない回転数Nが指令される共にリニアスケール41からフィードバックされる。

0037

したがって、高速位置決めを可能にする。また、モータの回転を最適回転で制御せしめることができ、長距離の移動でも従来よりもボールねじの径を細くし、また、モータの容量を少なくしても高速位置決めを可能にすることができる。

0038

図1示されたキャレッジベース39をY軸方向へ移動させる駆動手段についても、上述した説明と同様に作用並びに効果を奏するものである。

0039

図6および図7には他の実施の形態が示されている。図6および図7において、図2における部品と同一の部品には同じ符号を付して重複する説明を省略する。図6および図7において、キャレッジベース39にはX軸方向(図6において左右方向)へ延伸したリニアガイドレール63が敷設されており、このリニアガイドレール63にはキャレッジ45を介してワーククランプ47のうちの例えば2個のワーククランプ47A、ワーククランプ47BがX軸方向に移動自在に設けられている。また、キャレッジ45に備えた前記各ナット部材49A、49Bにはウォームホィール65が一体化されており、このウォームホィール65には図7に示されているように、ウォーム67が 噛合されている。しかも、このウォーム67には図7において上下方向へ延伸したシャフト69が装着されていて、このシャフト69の上部にはベベルギャ71が一体化されている。このベベルギャ71には別のベベルギャ73が歯合されており、このベベルギャ73にはサーボモータ75A、75Bが連結されている。前記ワーククランプ47A、ワーククランプ47Bが移動する下方の位置には図6に示されているように、近接スイッチ図面上では77A、77Bの2つが記載されているが、適宜複数設けられている。

0040

上記構成により、サーボモータ57を駆動せしめてボールねじ51を回転せしめると、ナット部材49A、49Bを介してワーククランプ47A、ワーククランプ47BがX軸方向へ移動されることになる。そのときのワーククランプ47A、ワーククランプ47Bの位置はリニアスケール59または近接スイッチ77A、77Bで検出されることになる。このときの各ワーククランプ47A、ワーククランプ47Bのウォーム67のセルフロック機構によりナット部材49A、49Bが回転するのを防いでいる。

0041

また、サーボモータ75A、75Bを駆動せしめてベベルギャ73を回転せしめると、ベベルギャ71、シャフト69、ウォーム67およびウォームホィール65を介してナット部材49A、49Bが回転してボールねじ51に案内されてX軸方向へ移動されるからキャレッジ45を介してワーククランプ47A、ワーククランプ47BがX軸方向へ移動されることになり、ワーククランプ47A、ワーククランプ47Bの位置が変更されることになる。そのときのワーククランプ47A、ワーククランプ47Bの移動量はリニアスケール59または近接スイッチ77A、77Bで検出されることになる。

0042

したがって、キャレッジベース39がY軸方向へ移動される共にキャレッジ45を介してワーククランプ47A、ワーククランプ47BがX軸方向へ移動されることにより、ワーククランプ47A、47Bに備えられたワークWがY軸方向およびX軸方向へ移動されてワークWの所望の位置が前記加工位置Kに移動位置決めされることとなる。

0043

図6において、軸受け53の中心からワーククランプ47Aの移動したナット部材49Aの中心、あるいは、軸受け55からの中心からワーククランプ47Aの移動したナット部材49Aの中心までの距離のいずれか長い方を取付間距離L1A’とする。

0044

また、軸受け53の中心からワーククランプ47Bの移動したナット部材49Bの中心、あるいは、軸受け55からの中心からワーククランプ47Bの移動したナット部材49Bの中心までの距離のいずれか長い方を取付間距離L1B’とする。

0045

ボールねじ51のねじ軸谷径をd’、ねじ軸外径をD’とすると、その時の許容回転数は、ねじ軸の危険速度とDN値によりそれぞれ決定される。

0046

ナット部材49Aに関する危険速度に基づく許容回転数N1A’は、N1A’max=(1/L1A’)2×[λ×d’×107]となる。

0047

また、ナット部材49Bに関する危険速度に基づく許容回転数N1B’は、N1B’max=(1/L1B’)2×[λ×d’×107]となる。

0048

このとき、N1A’max<N1B’maxの場合はN1B’maxを選択し、N1A’max>N1B’maxの場合はN1A’maxを選択し、いずれか選択された値と、DN値に基づき求められるN2’max=δ/D’の許容回転数N2’以下となる条件を満たすものとして、危険速度とDN値の両方を考慮した許容回転数N’は演算される。

0049

ここで、ナット部材49A、49Bの位置はリニアスケール59、または近接スイッチ77A、77Bで検出されるようになっているから、ナット部材49A、49Bの位置により、上記式で演算して、CNC装置61がサーボモータ57へ許容回転数、N’maxを越えない範囲の回転数N’を指令することにより、高速の位置決めを行うことができる。

0050

なお、ナット部材37、49、49A、49Bの位置検出はリニアスケール41、59あるいは近接スイッチ77A、77Bにより行ったが、各サーボモータ35、57に備えたパルスコーダからのCNC装置61へのフィードバック信号により、ナット部材37、49、49A、49Bの位置を検出することも可能である。

0051

また、ナット部材37、49、49A、49Bの位置に対応した許容回転数をあらかじめ算出しておき、この情報をCNC装置61にあらかじめ記憶しておき、実際にリニアスケールなどの位置検出手段で検出された検出値に対応する許容回転数を抽出し、その許容回転数にてサーボモータに指令を出すことも可能である。

図面の簡単な説明

0052

板材加工装置としての例えばタレットパンチプレスの正面図である。
ワーククランプを備えたキャレッジをボールねじを用いて移動せしめる駆動手段の平面図である。
ボールねじのストロークと回転数との関係を示した説明図である。
ボールねじをサーボモータで制御せしめるセミクローズドループ構成ブロック図である。
ボールねじをサーボモータで制御せしめるフルセミクローズドループの構成ブロック図である。
ワーククランプをを移動せしめる別の駆動手段の平面図である。
図6における側面図である。
従来の移動部材をボールねじを用いて移動せしめる駆動手段の平面図である。

符号の説明

0053

1タレットパンチプレス(板材加工装置)
27ワーク移動位置決め装置
31ボールねじ
35サーボモータ
37ナット部材
39キャレッジベース
41リニアスケール(位置検出手段)
43ガイドレール
45 キャレッジ
47A、47Bワーククランプ
49A、49B ナット部材
51 ボールねじ
57 サーボモータ
59 リニアスケール(位置検出手段)
61制御装置
63リニアガイドレール
75A、75B サーボモータ
77A、77B近接スイッチ

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