ボール螺子熱変位補正装置
【課題】指令値に対する移動量の誤差を抑えることができるボール螺子熱変位補正装置を提供する。
【解決手段】装置は、軸長方向（矢印Ｋ方向）に沿って延びると共に中心軸心Ｐ１の回りで回転可能なボール螺子２と、中心軸心Ｐ１の回りでボール螺子２を回転可能に支持する支持部３１，３２と、軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する固定部４と、ボール螺子２を回転させる駆動部５と、ボール螺子２の回転に伴い軸長方向（矢印Ｋ方向）に沿って移動する可動部６と、可動部６に保持され原点からの被検知部８１，８２，８３の距離を検知する検知センサ７と、ボール螺子２の軸長方向の熱膨張に起因する補正移動量を演算で求め、補正移動量に基づいて可動部６を移動させる制御部９とを有する。
【解決手段】装置は、軸長方向（矢印Ｋ方向）に沿って延びると共に中心軸心Ｐ１の回りで回転可能なボール螺子２と、中心軸心Ｐ１の回りでボール螺子２を回転可能に支持する支持部３１，３２と、軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する固定部４と、ボール螺子２を回転させる駆動部５と、ボール螺子２の回転に伴い軸長方向（矢印Ｋ方向）に沿って移動する可動部６と、可動部６に保持され原点からの被検知部８１，８２，８３の距離を検知する検知センサ７と、ボール螺子２の軸長方向の熱膨張に起因する補正移動量を演算で求め、補正移動量に基づいて可動部６を移動させる制御部９とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボール螺子の軸長方向の熱膨張に対して補正するボール螺子熱変位補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等においては、ボール螺子を有する装置が提供されている（特許文献１，２）。ボール螺子は、これの中心軸心の回りで螺旋状に形成された溝をもつ軸状体と、軸状体の溝に転動可能に保持された複数個の球状の転動体と、軸状体の回転により軸状体の軸長方向に沿って移動する可動部とを備えている。軸状体は中心軸心の回りで駆動モータにより回転される。可動部には処理工具が取り付けられている。軸状体がこれの中心軸心の回りで一方向に回転すると、可動部が前進し、処理工具が前進する。軸状体がこれの中心軸心の回りで逆方向に回転すると、可動部が後退し、処理工具が後退する。処理工具を有する可動部の前進量および後退量は、制御部が駆動モータの駆動回路に指令値を出力することにより実行される。
【特許文献１】特開平１１−２５４２７２号公報
【特許文献２】特開平１１−２５４２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ボール螺子がこれの中心軸心の回りで回転駆動するとき、転動体と軸状体の溝の壁面との間の摩擦熱などの影響で、ボール螺子が発熱して昇温することがある。この場合、ボール螺子が熱膨張によりこれの軸長方向に伸張する。ボール螺子はこれの軸長方向に沿っているため、この熱膨張量は、可動部の高い位置決め精度を実現させるためには、無視できない。このため、制御部の指令値に基づいて工具が移動するとき、指令値に対して工具を有する可動部の移動量の誤差が発生するおそれがある。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、指令値に対する移動量の誤差を効果的に抑えることができるボール螺子熱変位補正装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るボール螺子熱変位補正装置は、軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部と、前記軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する固定部と、前記ボール螺子に接続され前記ボール螺子を前記中心軸心の回りで回転させる駆動部と、前記ボール螺子に係合され前記ボール螺子の回転に伴い前記軸長方向に沿って移動する可動部と、前記可動部に保持され計測原点から前記複数個の被検知部までのそれぞれの距離を前記可動部の移動に伴い検知する検知センサと、前記ボール螺子の軸長方向における熱膨張に起因する補正移動量を演算で求め、前記補正移動量に基づいて前記可動部を移動させる制御部とを具備することを特徴とする。
【０００６】
駆動部によりボール螺子が一方向に回転駆動されると、ボール螺子の軸長方向に沿って可動部が前進する。駆動部によりボール螺子が他方向に回転駆動されると、ボール螺子の軸長方向に沿って可動部が後退する。検知センサは可動部と共に移動する。このため検知センサは、計測原点から被検知部までの距離を、可動部の移動に伴い検知する。制御部は、ボール螺子の軸長方向の熱膨張に起因する補正値を演算で求める。制御部は、補正値に基づいて可動部の移動量を補正し、可動部を移動させる。
【０００７】
本発明に係る装置は次の好適態様を採用できる。
【０００８】
・可動部は、ワークに対して何らかの処理を行う処理工具を有することが好ましい。処理としては、機械加工処理、研磨処理、塗布処理、けがき処理などが挙げられる。従って、処理工具としては、ドリル、バイト等の切削処理工具、研磨処理工具、ワークに対してけがきするけがき処理工具、ワークに着色する着色処理工具等が挙げられる。ワークは、金属でもセラミックスでもその他の材料でも良い。
【０００９】
・検知センサは、被検知部に接近または接触すると、被検知部を検知するものであり、渦電流に基づいて検知するセンサ、光式センサ、静電容量式センサ、磁気式センサ、差動コイル式センサ等が例示される。検知センサは、計測原点から各被検知部までの距離を計測する。なお、被検知部の材質および構造は検知センサの検知原理に応じて設定できる。
【００１０】
・固定部は、ボール螺子の軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する。複数個並設されている被検知部の間隔ピッチについては、均等ピッチでも良い。あるいは、当該間隔ピッチについては、可動部の移動の下流側は、可動部の移動の上流側よりも狭く設定されていることもできる。この場合、可動部の移動の下流側が可動部の移動の上流側よりも熱膨張による変位が大きい場合に有効である。
【００１１】
・好ましくは、被検知部は、可動部の前進方向の上流に設けられた上流被検知部と、可動部の前進方向の下流に設けられた下流被検知部と、上流被検知部と下流被検知部との間に位置する中間被検知部とで形成されている。
【００１２】
ボール螺子の軸長方向における熱膨張の変位形態としては、一直線状に熱膨張する形態、必ずしも一直線状に熱膨張しない形態が挙げられる。ボール螺子の軸長方向における熱膨張の変位形態が一直線状である形態の場合には、上流被検知部および下流被検知部の使用で済むことが多い。これに対して、ボール螺子の軸長方向における熱膨張の変位形態が一直線状でない形態の場合には、上流被検知部および下流被検知部の他に、中間被検知部が設けられていれば、かかる形態に対処し易い。
【００１３】
・好ましくは、固定部は、第１固定部と、第１固定部に保持され且つ被検知部を有する第２固定部とを備えている。第１固定部と第２固定部との接触面積が大きい場合には、第１固定部の熱膨張は、第２固定部の長さに影響を与え、第２固定部に設けられている被検知部の位置に影響を与えるおそれがある。このため、第１固定部と第２固定部との接触面積はできるだけ小さいことが好ましい。そこで、第２固定部は、第１固定部に対面して接触する接触面と、第１固定部に対面するものの第１固定部に非接触な非接触面とを有することが好ましい。ここで、第２固定部の非接触面の表面積は、第２固定部の接触面の表面積よりも大きいことが好ましい。この場合、第１固定部と第２固定部との相互接触度が低減される。故に、第１固定部の熱膨張が第２固定部の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては、第２固定部に設けられている被検知部の位置に影響を与えることが抑制される。
【００１４】
・好ましくは、可動部は、固定部に対して軸長方向に沿って可動する第１可動部と、第１可動部に保持され且つ検知センサを有する第２可動部とを備えている。第１可動部と第２可動部との接触面積が大きい場合には、第１可動部の熱膨張は、第２可動部の長さに影響を与え、第２可動部に設けられている検知センサの位置に影響を与えるおそれがある。この場合、検知センサによる距離検知精度を低下させるおそれがある。このため第１可動部と第２可動部との接触面積はできるだけ小さいことが好ましい。そこで、第２可動部は、第１可動部に対面して接触する接触面と、第１可動部に対面するものの第１可動部に非接触な非接触面とを有することが好ましい。この場合、第２可動部の非接触面の表面積は、第２可動部の接触面の表面積よりも大きいことが好ましい。この結果、第１可動部の熱膨張が第２可動部の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては、第２可動部に設けられている検知センサの位置に影響を与えることが抑制される。
【００１５】
・好ましくは、第２固定部および第２可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料（例えばセラミックス等）で形成されている。第２固定部および第２可動部の双方の熱膨張を対応させるためには、第２固定部および第２可動部の双方は、同一材料または同系材料で形成されていることが好ましい。
【００１６】
・好ましくは、第１固定部および第１可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料（例えばセラミックス等）で形成されている。ただし、第１固定部および第１可動部のうちの双方は、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄で形成されていても良い。
【００１７】
・好ましくは、固定部について、後述する実施形態で述べるように、第１固定部のうち後退側の端面と第２固定部のうち後退側の端面との距離をＬＡ１とし、可動部について、第１可動部のうち後退側の端面と第２可動部のうち後退側の端面との距離をＬＡ２として示すとき、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されている。この場合、固定部および可動部が熱膨張するとき、ＬＡ１の熱膨張量およびＬＡ２の熱膨張量を対応させることができる。この結果、可動部の位置決めにあたり、熱膨張の影響が一層低減され、可動部の位置決め精度が一層高くなる。なお、第２可動部および第２固定部は、熱膨張係数が同一または近似した同一材料または同系材料であることが好ましい。更に第１可動部および第１固定部は、熱膨張係数が同一または近似した同一材料または同系材料であることが好ましい。熱膨張係数が近似するとは、双方の材料の熱膨張係数の比（高い熱膨張係数／低い熱膨張係数）が１．０超〜２．０の範囲内、１．０超〜１．５の範囲内、１．０超〜１．２の範囲内が例示される。
【００１８】
・好ましくは、制御部は、ボール螺子の回転に伴い可動部を検知センサと共に軸長方向に沿って移動させることにより、複数個の被検知部の位置にそれぞれ対応する複数個のパルス信号を求め、計測原点から複数個のパルス信号のそれぞれまでの距離を計測し、更に、基準の計測（例えば前回の計測）と今回の計測との間における距離の変位を求め、距離の変位の傾きを求め、変位の傾きに基づいて補正移動量を求め、補正移動量に基づいて可動部を移動させて可動部の位置決めを行う。これにより可動部の位置決めが良好となる。
【００１９】
・本発明によれば、被検知部はボール螺子の軸長方向において複数個並設されているものの、検知センサの数は単数とすることができ、高価なセンサのコストが極力低減される。ところで、単数の検知センサを用いる場合とは異なり、単数の被検知部を可動部に設け、複数個の検知センサをボール螺子の軸長方向に沿ってそれぞれ固定部に並設させる方式も考えられる。しかしこの場合には、可動部が単数の被検知部と共に前進すると、前進する単数の被検知部を複数個の検知センサが個別に検知する。この場合、単数の被検知部の移動に伴い、複数個の検知センサが単数の被検知部をそれぞれ検知するため、複数個の検知センサがそれぞれ有する計測誤差がそれぞれ累積されてしまうおそれがある。この結果、可動部の移動量を補正する補正量の精度が大きく低下してしまうおそれがある。この点について本発明によれば、可動部に設けられている単数の検知センサが複数個の被検知部をそれぞれ検知するため、複数個の検知センサがそれぞれ有する計測誤差がそれぞれ累積されることが抑えられる。結果として、可動部の移動量を補正する補正量の精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、指令値に対する移動量の誤差を抑えることができるボール螺子熱変位補正装置を提供することができる。
【００２１】
更に本発明によれば、可動部に設けられている単数の検知センサが固定部の複数個の被検知部をそれぞれ検知するため、複数個の検知センサが有する計測誤差がそれぞれ累積されることが抑えられる。結果として、可動部の移動量を補正する補正量の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図７を参照しつつ説明する。本実施形態に係るボール螺子熱変位補正装置（以下、装置という）は、加工対象物であるワーク１５に対して機械加工を行う機械加工装置に適用されている。ワーク１５は、金属を母材とする機械加工可能な材料で形成されている。金属は鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金等が挙げられる。ワーク１５は基体１または固定部４に保持されている。矢印Ｙ方向は上下方向を示す。装置は、設置面に設置されている基体１と、基体１に設けられ水平方向に沿って延設されている中心軸心Ｐ１の回りで回転可能なボール螺子２と、基体１に保持され中心軸心Ｐ１の回りでボール螺子２を回転可能に支持する支持部としての第１軸受３１および第２軸受３２と、基体１に固定された固定部４と、基体１のボール螺子固定部１２に保持された駆動部としての駆動モータ５と、可動部６と、可動部６に保持された検知センサ７と、駆動モータ５を制御する制御部９とを有する。
【００２３】
図１に示すように、ボール螺子２は水平方向に沿って配設されており、軸長方向としての矢印Ｋ方向（水平方向）に沿って延びている。ボール螺子２は、これの中心軸心Ｐ１の回りで螺旋状に形成された溝２０をもつ軸状体２１と、軸状体２１の溝２０に転動可能に保持された複数個の球状の転動体２２とを備えている。ボール螺子２にはボール螺子ナット２５を介してホルダ２６が設けられている。ホルダ２６は、ボール螺子ナット２５に固定された第１ホルダ部２６１と、矢印Ｋ方向に沿って延設された第２ホルダ部２６２とを有する。
【００２４】
固定部４は、矢印Ｋ方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部としての第１ドグ８１（上流被検知部）、第２ドグ８２（中間被検知部）および第３ドグ８３（下流被検知部）を有する。各ドグ８１〜８３は、鉄等の金属を母材として形成されており、突起状をなす。可動部６は、ホルダ２６およびボール螺子ナット２５を介してボール螺子２に係合している。ボール螺子２の回転に伴い、可動部６は矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に前進したり、矢印Ｋ２方向に後退したりする。
【００２５】
固定部４は、基体１に固定されている第１固定部４１と、第１固定部４１よりもサイズが小さく軽量な片持ち支持構造の第２固定部４２とを備えている。第１固定部４１は端面４１ａ，４１ｂ，４１ｃをもつ。第１固定部４１の端面４１ｂにはガイドレール４３（案内部）が矢印Ｋ方向に沿って延設されている。第２固定部４２は端面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄをもつ。ここで、第２固定部４２には第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３が間隔を隔てて矢印Ｋ方向に沿って並設されている。
【００２６】
駆動モータ５は、ボール螺子２の基端部に連結部２８を介して連結されており、ボール螺子２をこれの中心軸心Ｐ１の回りで回転させるサーボモータである。制御部９は信号線５２ｃを介して駆動モータ５の駆動回路に指令値Ｓｃを指令し、これに基づいて駆動モータ５が回転し、ボール螺子２が回転し、ホルダ２６と共に可動部６が矢印Ｋ方向に移動する。駆動モータ５の回転軸には回転数センサ５１（例えばロータリエンコーダ）が設けられている。回転数センサ５１が検知した信号Ｓｒは、信号線５２ａを介して制御部９に入力される。これにより駆動モータ５はフィードバツク制御される。
【００２７】
図１に示すように、可動部６は、ホルダ２６の第２ホルダ部２６２の先端部２６２ｃに保持された第１可動部６１と、第１可動部６１よりもサイズが小さく軽量な第２可動部６２とを備えている。第１可動部６１は、ワーク１５を加工処理する処理工具６８（処理部）を工具ホルダ６６を介して有する。処理工具６８は工具ホルダ６６に対して矢印Ｙ方向において昇降可能とされている。
【００２８】
図２に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１の側面６１ｓにボルト６９（保持具）により着脱可能に片持ち支持構造で保持されており、端面６２ａ，６２ｃを有する。更に、前記した第２固定部４２は、第１固定部４１の側面４１ｓにボルト４４（保持具）により着脱可能に保持されている。
【００２９】
可動部６は検知センサ７を有する。検知センサ７は非接触センサであり、各ドグ８１，８２，８３に接近すると、各ドグ８１，８２，８３の位置を検知するものであり、具体的には、各ドグに流れる渦電流に基づいて各ドグの位置を検知するセンサである。但し、センサの原理は渦電流式に限定されず、光式、静電容量式、磁気式等でも良い。
【００３０】
図１に示すように、第１可動部６１は、ガイドレール４３に沿って案内されるスライダー６４を有する。ここで、駆動モータ５が一方向に回転してボール螺子２が中心軸心Ｐ１の回りで一方向に回転すると、ホルダ２６を介して可動部６が矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に前進する。また、駆動モータ５が逆方向に回転してボール螺子２が逆方向に回転すると、ホルダ２６を介して可動部６が矢印Ｋ方向において矢印Ｋ２方向に後退進する。
【００３１】
可動部６が矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に前進すると、第２可動部６２に保持されている検知センサ７は、第２可動部６２と共に同方向に移動し、結果として、固定側の第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３にそれぞれ対面する。このように検知センサ７が第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３に対面すると、検知センサ７は、第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３の位置をそれぞれ検知し、ひいては、計測原点ＫＯから第１ドグ８１までの距離Ｓ１、計測原点ＫＯから第２ドグ８２までの距離Ｓ２、計測原点ＫＯから第３ドグ８３までの距離Ｓ３をそれぞれ検知する。検知センサ７が検知した信号Ｓｍは信号線５２ｆによりアンプ９５に入力され、アンプ９５で増幅され、信号線５２ｈを介して制御部９に入力される。制御部９は、入力処理回路とＣＰＵとメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ）と出力処理回路とを有する。
【００３２】
次に、装置の使用形態について説明する。まず、制御部９は、可動部６を矢印Ｋ２方向に後退させて待機位置に待機させる。この状態において、制御部９は、駆動モータ５を回転駆動させることによりボール螺子２を中心軸心Ｐ１の回りで回転させ、回転に伴い可動部６を矢印Ｋ１方向に沿って移動させる。これにより制御部９は、（ｉ）複数個の第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３の位置にそれぞれ対応する複数個のパルス信号を求める第１処理と、（ｉｉ）待機位置である計測原点ＫＯから複数個のパルス信号のそれぞれまでの距離を計測する第２処理と、（ｉｉｉ）基準の計測と今回の計測との間における第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３（被検知部）についての距離の変位を求める第３処理と、（ｉｖ）距離の変位の傾きを求める第４処理と、（ｖ）変位の傾きに基づいて可動部６の補正ストローク（補正移動量）を求め、補正ストロークに基づいて可動部６ひいては処理工具６８の位置決めを行う第５処理とを実行する。このようにして処理工具６８が目標位置に設定されたら、処理工具６８を重力方向の下方に移動させ、ワーク１５に対して加工処理を実施する。更に説明を加える。
【００３３】
（第１処理）まず、制御部９は、可動部６を検知センサ７および処理工具６８と共に、矢印Ｋ２方向側の待機位置（計測原点ＫＯ）に待機させる。このように可動部６が待機している位置において、制御部９は駆動モータ５に指令値を出力し、駆動モータ５を一方向に回転させる。すると、ボール螺子２の回転に伴い、可動部６は処理工具６８および検知センサ７と共に矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に向けて前進する。この場合、ガイドレール４３に沿ってスライダー６４が移動するため、移動は円滑である。第２可動部６２に保持されている検知センサ７は、第２可動部６２と共に同方向に移動し、第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３に順にそれぞれ対面する。このように検知センサ７が第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３にそれぞれ対面すると、検知センサ７は、第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ド８３グの位置をそれぞれ順に検知する。その信号Ｓｍは信号線５２ｆを介してアンプ９５に入力され、アンプ９５で増幅され、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３となり（図３）、信号線５２ｈを介して制御部９に入力される。
【００３４】
（第２処理）次に、制御部９は、計測原点ＫＯからパルス信号Ｐ１までの距離Ｓ１を求め、且つ、計測原点ＫＯからパルス信号Ｐ２までの距離Ｓ２を求め、且つ、計測原点ＫＯからパルス信号Ｐ３までの距離Ｓ３を求める。この場合、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の立ち上がりを基準とする。図４は、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置と、計測原点ＫＯからの距離Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との関係を示す。図４において、特選線Ｗ１は、基準となる計測においてパルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を計測した場合の特性を示す。基準となる計測は、ボール螺子２の発熱が少なく、ボール螺子２の昇温が少ないときにおける計測を意味する。例えば、多数のワーク１５を加工する加工日における初回の計測、あるいは、ボール螺子２が長時間にわたり停止した後における初回の計測が例示される。
【００３５】
特選線Ｗ２は、今回にパルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を計測した場合の特性を示す。ボール螺子２の発熱による熱膨張の影響で、今回の計測における距離は、基準の計測における距離よりも長めとなる。
【００３６】
（第３処理）制御部９は、基準の計測と今回の計測との間における距離Ｓ１の変位δ１（図４参照）を求める。更に、制御部９は、基準の計測と今回の計測との間における距離Ｓ２の変位δ２（図４参照）を求める。更に、制御部９は、基準の計測と今回の計測との間における距離Ｓ３の変位δ３（図４参照）を求める。ここで、δ１＜δ２＜δ３の関係となる。
【００３７】
（第４処理）図４に示すように、制御部９は、第１パルス信号Ｐ１と第２パルス信号Ｐ２との間を第１領域ＬＦとして取り扱う。第１領域ＬＦのピッチをＬ１として示す。制御部９は、第２パルス信号Ｐ２と第３パルス信号Ｐ３との間を第２領域ＬＳとして取り扱う。第２領域ＬＳのピッチをＬ２として示す。制御部９は、第１領域ＬＦに関して、差ΔδＡ＝δ２−δ１の演算式により、差ΔδＡ（図５参照）を求める。更に制御部９は、第２領域ＬＳに関して、差ΔδＢ＝δ３−δ２の演算式により、差ΔδＢ（図５参照）を求める。次に、制御部９は、第１領域ＬＦにおける変位の傾きθ１（θ１＝ΔδＡ／Ｌ１）を求める。更に制御部９は、第２領域ＬＳにおける変位の傾きθ２（θ２＝ΔδＢ／Ｌ２）を求める。
【００３８】
（第５処理）第１ドグ８１の位置に相当するパルスＰ１の位置（立ち上がり位置）を可動部６の移動原点ＸＯ（図５参照）とし、移動原点ＸＯを起点として可動部６を矢印Ｋ１方向に向けて前進させる指令ストロークをＸ（図５参照）とする。指令ストロークＸに基づく検知センサ７の目標位置が第１領域ＬＦ内に存在するときには、制御部９は、Ｘα＝（θ１＊Ｘ）＋δ１の演算式により、補正ストロークＸαを求める。＊は乗算を意味する。ここで、補正ストロークＸαは、指令ストロークＸの目標位置が第１領域ＬＦ内に存在するとき、ボール螺子２の熱膨張の熱変位などに起因する補正量を考慮し、指令ストロークＸに対して補正量を加えた後の補正ストロークを意味する。従って、制御部９は、移動原点ＸＯから補正ストロークＸαぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。
【００３９】
また、移動原点ＸＯを起点として可動部６を矢印Ｋ１方向に向けて移動させる指令ストロークをＸとする。指令ストロークＸに基づく検知センサ７の目標位置が第２領域ＬＳ内に存在するときには、制御部９は、Ｘβ＝［θ２＊（Ｘ−Ｌ１）］＋δ２の演算式により、補正ストロークＸβを求める。ここで、補正ストロークＸβは、移動原点ＸＯから可動部６を移動させる指令ストロークＸの目標位置が第２領域ＬＳ内に存在するとき、ボール螺子２の熱膨張などに起因する補正量を考慮し、指令ストロークＸを補正した後の指令ストロークを意味する。従って、制御部９は、補正ストロークＸβぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。これにより本実施形態によれば、ボール螺子２の温度変化の影響を抑制させつつ、可動部６を目標位置に移動させることができる。この結果、可動部６の位置決め精度を高めることができる。ひいては処理工具６８による加工精度を高めることができる。
【００４０】
（フローチャート）
図６は、制御部９のＣＰＵが実行する制御形態を示すフローチャートの一例を示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。制御部９は、可動部６および検知センサ７を待機位置から矢印Ｋ１方向に前進させる計測補正工程を実施した後、可動部６を再び待機位置に戻し、その後、可動部６を処理工具６８と共に矢印Ｋ１方向に前進させて加工を行う加工工程とを順に実施する。
【００４１】
まず、計測補正工程を行うべき、制御部９は、レジスタ、メモリの所定のエリアなどを初期設定した後（ステップＳ１０２）、駆動モータ５を駆動させてボール螺子２を回転させ、可動部６および検知センサ７を待機位置（計測原点）に待機させる（ステップＳ１０４）。次に、制御部９は、駆動モータ５を駆動させてボール螺子２を回転させ、可動部６および検知センサ７を矢印Ｋ１方向に前進させる（ステップＳ１０６）。これにより検知センサ７が第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３を順に通過するように、可動部が矢印Ｋ１方向に前進される。次に制御部９は、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の立ち上がり位置を演算で求め、メモリに記憶させる（ステップＳ１０８，ステップＳ１１０）。場合によっては、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の立ち上がり位置ではなく、立ち下がり位置を求めることにしても良い。更に制御部９は、上記した変位δ１，変位δ２，変位δ３を求め（ステップＳ１１２）、更に、上記した差ΔδＡ，差ΔδＢを求める（ステップＳ１１４）。次に制御部９は、可動部６の指令ストロークをＸとするとき、指令ストロークＸに対して補正した補正ストロークＸα，Ｘβを演算で求める（ステップＳ１１６）。ここで、制御部９は、前記した演算式（Ｘα＝（θ１＊Ｘ）＋δ１）により、補正ストロークＸαを求める。また、制御部９は、Ｘβ＝［θ２＊（Ｘ−Ｌ１）］＋δ２の演算式により、補正ストロークＸβを求める。
【００４２】
次に、制御部９は補正ストロークＸα，Ｘβをメモリに記憶させる（ステップＳ１１８）。これにより計測補正工程を終了する。次に、制御部９は、可動部６を待機位置に戻す（ステップＳ１２０）。次に加工工程に移行する。すなわち制御部９は、加工工程における可動部６の目標位置が第１領域ＬＦ内であるか否か判定する（ステップＳ１２２）。可動部６の目標位置が第１領域ＬＦであれば（ステップＳ１２２のＹＥＳ）、制御部９は補正ストロークＸαを設定する（ステップＳ１２４）。加工工程における可動部６の目標位置が第２領域ＬＳであれば（ステップＳ１２２のＮＯ）、制御部９は補正ストロークＸβを設定する（ステップＳ１２６）。
【００４３】
制御部９は、補正ストロークＸαまたは補正ストロークＸβに基づいて、ボール螺子２を回転させ、可動部６および処理工具６８を矢印Ｋ１方向に前進させる（ステップＳ１２８）。制御部９は、可動部６が目標位置に到達したか否か判定する（ステップＳ１３０）。このとき、制御部９は、回転数センサ５１が検知するボール螺子２の回転数に基づいて判定する。可動部６が目標位置に到達していれば（ステップＳ１３０のＹＥＳ）、制御部９はワーク１５に対して可動部６の処理工具６８で加工する指令を出力する（ステップＳ１３２）。具体的には、処理工具６８（例えば切削ドリル）を下降させる指令を出力する。
【００４４】
加工が終了したら（ステップＳ１３４のＹＥＳ）、次の加工作業があるか判定する（ステップＳ１３６）、次の加工作業がなければ、メインルーチンにリターンする（ステップＳ１４４）。次の加工作業があれば（ステップＳ１３６のＹＥＳ）、制御部９は、データをリセットするか否か判定する（ステップＳ１３８）。データをリセットする必要があれば（ステップＳ１３８のＹＥＳ）、データをリセットし（ステップＳ１４０）、補正ストロークＸα，Ｘβをメモリのエリアから消去し、ステップＳ１０４に戻る。このようにデータをリセットして消去すれば、制御部９は、ワーク１５の加工毎に補正ストロークＸα，Ｘβを演算で求めるため、ワーク１５を加工する毎に、可動部６の位置決め精度、ワーク１５に対する加工精度を高めることができる。
【００４５】
これに対してデータをリセットする必要がなければ、ステップＳ１２０に戻る。この場合には、メモリに格納されている前回の補正ストロークＸα，Ｘβが使用される。このため、計測および補正に必要される時間が短縮され、ワーク１５の加工に対する生産性が向上する。ここで、複数個のワーク１５に対して補正を１回実行することにすれば、補正回数が低減され、生産性が向上する。従って、ステップＳ１３８は、データ（前回の補正ストロークＸα，Ｘβ等）をリセットするか否かを判定する判定要素として機能することができる。
【００４６】
以上説明したように本実施形態によれば、ボール螺子２における熱変動の影響で、第１可動部６１が矢印Ｋ方向において熱膨張するときであっても、可動部６の移動ストロークを補正して補正ストロークを設定するため、可動部６の位置決め精度を高めることができ、ひいては処理工具６８の位置決め精度を高めることができる。
【００４７】
ところで第１可動部６１と第２可動部６２との接触面積が大きい場合には、矢印Ｋ方向における第１可動部６１の熱膨張は、第２可動部６２の長さに影響を与え、ひいては第２可動部６２に設けられている検知センサ７の位置に微小量ではあるが影響を与えるおそれがある。この場合、可動部６の位置決め精度が低下するおそれがある。そこで本実施形態によれば、図７（Ａ）に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１に対面して接触する接触面６２ｃｏと、第１可動部６１に対面するものの隙間６２ｒにより第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎとを有する。特に、第２可動部６２において、第１可動部６１に対面するものの第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎの表面積は、第２可動部６２の接触面６２ｃｏの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１可動部６１と第２可動部６２との相互接触度が低下する。この結果、矢印Ｋ方向においてサイズが大きな第１可動部６１の熱膨張が発生するときであっても、それが第２可動部６２の長さの変動に影響を与えることが抑制される。ひいては、第２可動部６２に設けられている検知センサ７の位置に影響を与えることが抑制される。従って検知センサ７のセンシング精度の低下が抑制される。従ってワーク１５の加工精度が確保される。
【００４８】
更に本実施形態によれば、ボール螺子２における熱変動の影響で、第１固定部４１が矢印Ｋ方向に熱膨張するときがある。この場合、可動部６の位置決め精度に影響を与えるおそれがある。すなわち、第１固定部４１と第２固定部４２との接触面積が大きい場合には、矢印Ｋ方向におけるサイズが大きな第１固定部４１の熱膨張は、第２固定部４２の長さに影響を与え、第２固定部４２に設けられている第１ドグ８１、第２ドグおよび第３ドグのそれぞれの位置に影響を与えるおそれがある。そこで本実施形態によれば、図７（Ｂ）に示すように、第２固定部４２は、第１固定部４１に対面して接触する接触面４２ｃと、第１固定部４１に対面するものの隙間４２ｒにより第１固定部４１に非接触な非接触面４２ｎとを有する。これにより第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。ひいては、可動部６を位置決めする位置決め精度に影響を与えることが抑制されている。従ってワーク１５の加工精度が確保される。
【００４９】
更に、第２固定部４２の非接触面４２ｎの表面積は、第２固定部４２の接触面４２ｃの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１固定部４１と第２固定部４２との相互接触度が抑えられている。この結果、矢印Ｋ方向における第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制されている。ひいては、第２固定部４２に設けられている第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３の位置に影響を与えることが抑制される。従って可動部６の位置決め精度が確保され、ワーク１５の加工精度が確保される。
【００５０】
加えて本実施形態によれば、第２固定部４２および第２可動部６２は、炭素鋼よりも熱膨張係数が小さな低熱膨張材料で形成されている。熱膨張係数は、室温〜１００℃において１０×１０−６／℃以下、８×１０−６／℃以下、６×１０−６／℃以下、殊に５×１０−６／℃以下、４×１０−６／℃以下、２×１０−６／℃以下が好ましい。低熱膨張材料としては低熱膨張金属、セラミックスが例示される。セラミックスとしてはアルミナ、シリカ、マグネシア、窒化硅素、ジルコニア、炭化硅素、快削性セラミックスなどが例示される。快削性セラミックスはマイカ系、窒化ホウ素系、チタン酸アルミ系が例示される。
【００５１】
更に本実施形態によれば、第１固定部４１および第１可動部６１は、炭素鋼よりも熱膨張係数が小さな低熱膨張材料で形成されていることが好ましい。但しこれに限定されるものではない。このように第１固定部４１および第１可動部６１が低熱膨張材料で形成されている場合には、矢印Ｋ方向における第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。更に、矢印Ｋ方向における第１可動部６１の熱膨張が第２可動部６２の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては可動部６を位置決めする位置決め精度が良好に確保される。
【００５２】
更に、本実施形態によれば、図７（Ｂ）に示すように、矢印Ｋ方向において、固定部４について、第１固定部４１のうち後退側の端面４１ａと第２固定部４２のうち後退側の端面４２ａとの距離をＬＡ１として示す。更に図７（Ａ）に示すように、矢印Ｋ方向において、可動部６について、第１可動部６１のうち後退側の端面６１ａと第２可動部６２のうち後退側の端面６２ａとの距離をＬＡ２として示す。ここで、端面６１ａの位置と端面４１ａの位置とは、矢印Ｋ方向において、同じ位置とされている。更に、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されている。更に、０．９〜１．１の範囲内、あるいは、０．９５〜１．０５の範囲内に設定されていることが好ましい。殊に、ＬＡ１／ＬＡ２＝１．０に設定されていることが好ましい。
【００５３】
このような本実施形態によれば、矢印Ｋ方向における第１固定部４１の熱膨張による変位、矢印Ｋ方向における第１可動部６１の熱膨張による変位が発生したとしても、固定部４における変位量と可動部における変位量とを互いに接近させたり、同一とすることができる。従って、固定部４の熱膨張によるドグ８１，８２，８３の変位量と、可動部６の熱膨張による検知センサ７の変位量とが高い精度で対応することになる。故に、可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させて可動部６を位置決めさせるにあたり、位置決めの精度を高めるのに一層貢献できる。第１固定部４１の熱膨張係数εｃおよび第１可動部６１の熱膨張係数εｍは、近似していることが好ましい。εｃ／εｍは０．８〜１．２の範囲内、０．９〜１．１の範囲内、０．９５〜１．０５の範囲内が好ましい。従って、第１固定部４１および第１可動部６１は、同一材料または同系材料で形成されていることが好ましい。
【００５４】
ところで、単数の検知センサ７を用いる本実施形態とは異なり、単数のドグを可動部６に設け、複数個の検知センサ７を固定部４に矢印Ｋ方向にそれぞれ並設させる方式も考えられる。しかしこの方式が採用されている場合には、可動部６がドグと共に移動すると、固定されている複数個の検知センサ７は、移動する単数のドグをそれぞれ個別に検知する方式となる。この場合、複数個の検知センサ７は、矢印Ｋ１方向に移動する単数のドグをそれぞれ検知するため、検知センサ７のそれぞれの計測誤差が累積され、結果として、可動部６の位置決め精度が大きく低下してしまうおそれがある。この点について本実施形態によれば、単数の検知センサ７が複数個のドグをそれぞれ検知するため、複数個の検知センサ７の計測誤差がそれぞれ累積されることが抑えられる。結果として、可動部６の位置決め精度を高めることができる。
【００５５】
（実施形態２）
図８は本発明の実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１〜図６（図２を除く）を準用する。以下、異なる部分を中心として説明する。図８（Ａ）に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１に対面して接触する接触面６２ｃｏと、第１可動部６１に対面するものの隙間６２ｒにより第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎとを有する。隙間６２ｒは矢印Ｋ方向において複数個並設されている。特に、第２可動部６２において、第１可動部６１に対面するものの第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎの表面積は、第２可動部６２の接触面６２ｃｏの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１可動部６１と第２可動部６２との相互接触度が低下する。
【００５６】
図８（Ｂ）に示すように、第２固定部４２は、第１固定部４１に対面して接触する接触面４２ｃと、第１固定部４１に対面するものの隙間４２ｒにより第１固定部４１に非接触な非接触面４２ｎとを有する。隙間４２ｒは矢印Ｋ方向において複数個並設されている。これにより第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。ひいては、可動部６を位置決めする位置決め精度に影響を与えることが抑制されている。従ってワーク１５の加工精度が確保される。
【００５７】
更に、第２固定部４２の非接触面４２ｎの表面積は、第２固定部４２の接触面４２ｃの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１固定部４１と第２固定部４２との相互接触度が抑えられている。
【００５８】
（実施形態３）
図９は本発明の実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。第２固定部４２には、ドグ８１，８２，８３が嵌合される凹状をなす複数個のドグ取付部４２ｗが矢印Ｋ方向において間隔を隔てて並設されている。ドグ取付部４２ｗの個数をＮ１とする。ドグ８１，８２，８３の個数をＮ２とする。ここで、Ｎ１＞Ｎ２とされている。従ってボール螺子２の熱膨張等の事情に応じて、ドグ８１，８２，８３を任意のドグ取付部４２ｗに取り付けることができる。この場合、ボール螺子２の熱膨張等の事情に対応し易い。図９に示すように、矢印Ｋ方向において複数個並設されている凹状をなす複数個のドグ取付部４２ｗの間隔ピッチについて、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の下流側は、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の上流側よりも狭く設定されている。従って、ドグの間隔ピッチについても、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の下流側は、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の上流側よりも狭く設定することが可能となる。
【００５９】
（実施形態４）
図１０および図１１は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１，図６を準用することができる。本実施形態に係るボール螺子２によれば、熱膨張による変位特性は一直線状ではなく、図１０に示すように、第１領域ＬＦにおける変位量よりも、第２領域ＬＳにおける変位量が非線形的に増大する傾向がある。ボール螺子２の溝２０のピッチの公差等の影響と推察される。変位量が非線形的に増大するようになる部位を転換基準点δｗ（図１０参照）として取り扱う。ここで、第１領域ＬＦは、パルス信号Ｐ１とパルス信号Ｐ２との間とされており、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の上流側に相当する。第２領域ＬＳは、パルス信号Ｐ２とパルス信号Ｐ３との間とされており、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の下流側に相当する。
【００６０】
本実施形態によれば、第２ドグ８２（中間被検知部）は、矢印Ｋ方向において転換基準点δｗの位置にセットされており、従って、第１ドグ８１（上流被検知部）よりも第３ドグ８３（下流被検知部）に近い位置に設けられている。この結果、矢印Ｋ方向において、第２ドグ８２によるパルス信号Ｐ２は、第１ドグ８１によるパルス信号Ｐ１よりも、第３ドグ８３によるパルス信号Ｐ３に近い位置に検出される。従って、第２領域ＬＳにおけるＬ２は、第１領域ＬＦにおけるＬ１よりも小さくされている（Ｌ２＜Ｌ１）。
【００６１】
図１１に示すように、移動原点ＸＯ（パルス信号Ｐ１の立ち上がり）から可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させる指令ストロークをＸとする。指令ストロークＸにより可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させる目標位置が第１領域ＬＦ内に存在するとき、前述同様に、制御部９は、Ｘα＝（θ１＊Ｘ）＋δ１の演算式により、補正ストロークＸαを求める。従って、制御部９は、補正ストロークＸαぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。
【００６２】
また指令ストロークＸにより可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させる目標位置が第２領域ＬＳ内に存在するときには、前述同様に、制御部９は、Ｘβ＝［θ２＊（Ｘ−Ｌ１）］＋δ２の演算式により、補正ストロークＸβを求める。従って、指令ストロークＸにより可動部６を移動させる目標位置が第１領域ＬＦに存在するときには、制御部９は、補正ストロークＸβぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。
【００６３】
このような本実施形態によれば、ボール螺子２の昇温の影響を抑制させつつ、可動部６を目標位置に高精度で移動させることができる。ひいては、可動部６に保持されている処理工具６８を目標位置に高精度で移動させることができ、処理工具６８による加工精度を高めることができる。更にドグ８１，８２，８３も３個で済むため、制御部９による演算速度の短縮、ドグコストの低減を図り得る。
【００６４】
本実施形態によれば、前述したように、ドグ取付部４２ｗの個数をＮ１とし、ドグ８１，８２，８３の個数をＮ２とするとき、Ｎ１＞Ｎ２の関係に設定することができる。従ってボール螺子２の熱膨張等の事情に応じて、ドグ８１，８２，８３を任意のドグ取付部４２ｗに取り付けることができる。
【００６５】
（その他）上記した実施形態によれば、被検知部であるドグの数は３個とされているが、４個でも、それ以上でも良い。ドグの数を増加したとしても、高価な検知センサ７の数は単数で済むため、コストアップが抑えられる。本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
［付記項１］軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部と、前記軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する固定部と、前記ボール螺子を回転させる駆動部と、前記ボール螺子の回転に伴い軸長方向に沿って移動する可動部と、前記可動部に設けられ処理工具を保持するための工具ホルダと、前記可動部に保持され計測原点からの前記被検知部の距離を検知する検知センサと、前記ボール螺子の軸長方向の熱膨張に起因する補正値を演算で求め、前記補正値に基づいて前記可動部の移動量を補正して前記可動部を移動させる制御部とを具備することを特徴とする機械加工装置。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は例えばＮＣ工作機械、高精度組立機等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態１に係り、装置を模式的に示す側面図である。
【図２】実施形態１に係り、第２固定部および第２可動部付近を模式的に示す概念図である。
【図３】実施形態１に係り、各ドグに対応するパルス信号を模式的に示す図である。
【図４】実施形態１に係り、各ドグに対応するパルス信号と距離との関係を示すグラフである。
【図５】実施形態１に係り、距離の変位量を示すグラフである。
【図６】実施形態１に係り、制御装置が実行するフローチャートである。
【図７】（Ａ）は実施形態１に係り、第２可動部付近を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は実施形態１に係り、第２固定部付近を模式的に示す平面図である。
【図８】（Ａ）は実施形態２に係り、第２可動部付近を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は実施形態２に係り、第２固定部付近を模式的に示す平面図である。
【図９】実施形態３に係り、第２固定部および第２可動部付近を模式的に示す概念図である。
【図１０】実施形態４に係り、各ドグに対応するパルス信号と距離との関係を示すグラフである。
【図１１】実施形態４に係り、距離の変位量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１は基体、２はボール螺子、２１は軸状体、３１，３２は軸受（支持部）、４は固定部、４１は第１固定部、４２は第２固定部、４２ｃは第２固定部の接触面、４２ｎは第２固定部の非接触面、５は駆動モータ（駆動部）、６は可動部、６１は第１可動部、６２は第２可動部、６２ｃｏは第２可動部の接触面、６２ｎは第２可動部の非接触面、６８は処理工具、７は検知センサ、８１は第１ドグ（被検知部，上流被検知部）、８２は第２ドグ（被検知部，中間被検知部）、８３は第３ドグ（被検知部，下流被検知部）、９は制御部を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明はボール螺子の軸長方向の熱膨張に対して補正するボール螺子熱変位補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等においては、ボール螺子を有する装置が提供されている（特許文献１，２）。ボール螺子は、これの中心軸心の回りで螺旋状に形成された溝をもつ軸状体と、軸状体の溝に転動可能に保持された複数個の球状の転動体と、軸状体の回転により軸状体の軸長方向に沿って移動する可動部とを備えている。軸状体は中心軸心の回りで駆動モータにより回転される。可動部には処理工具が取り付けられている。軸状体がこれの中心軸心の回りで一方向に回転すると、可動部が前進し、処理工具が前進する。軸状体がこれの中心軸心の回りで逆方向に回転すると、可動部が後退し、処理工具が後退する。処理工具を有する可動部の前進量および後退量は、制御部が駆動モータの駆動回路に指令値を出力することにより実行される。
【特許文献１】特開平１１−２５４２７２号公報
【特許文献２】特開平１１−２５４２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ボール螺子がこれの中心軸心の回りで回転駆動するとき、転動体と軸状体の溝の壁面との間の摩擦熱などの影響で、ボール螺子が発熱して昇温することがある。この場合、ボール螺子が熱膨張によりこれの軸長方向に伸張する。ボール螺子はこれの軸長方向に沿っているため、この熱膨張量は、可動部の高い位置決め精度を実現させるためには、無視できない。このため、制御部の指令値に基づいて工具が移動するとき、指令値に対して工具を有する可動部の移動量の誤差が発生するおそれがある。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、指令値に対する移動量の誤差を効果的に抑えることができるボール螺子熱変位補正装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るボール螺子熱変位補正装置は、軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部と、前記軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する固定部と、前記ボール螺子に接続され前記ボール螺子を前記中心軸心の回りで回転させる駆動部と、前記ボール螺子に係合され前記ボール螺子の回転に伴い前記軸長方向に沿って移動する可動部と、前記可動部に保持され計測原点から前記複数個の被検知部までのそれぞれの距離を前記可動部の移動に伴い検知する検知センサと、前記ボール螺子の軸長方向における熱膨張に起因する補正移動量を演算で求め、前記補正移動量に基づいて前記可動部を移動させる制御部とを具備することを特徴とする。
【０００６】
駆動部によりボール螺子が一方向に回転駆動されると、ボール螺子の軸長方向に沿って可動部が前進する。駆動部によりボール螺子が他方向に回転駆動されると、ボール螺子の軸長方向に沿って可動部が後退する。検知センサは可動部と共に移動する。このため検知センサは、計測原点から被検知部までの距離を、可動部の移動に伴い検知する。制御部は、ボール螺子の軸長方向の熱膨張に起因する補正値を演算で求める。制御部は、補正値に基づいて可動部の移動量を補正し、可動部を移動させる。
【０００７】
本発明に係る装置は次の好適態様を採用できる。
【０００８】
・可動部は、ワークに対して何らかの処理を行う処理工具を有することが好ましい。処理としては、機械加工処理、研磨処理、塗布処理、けがき処理などが挙げられる。従って、処理工具としては、ドリル、バイト等の切削処理工具、研磨処理工具、ワークに対してけがきするけがき処理工具、ワークに着色する着色処理工具等が挙げられる。ワークは、金属でもセラミックスでもその他の材料でも良い。
【０００９】
・検知センサは、被検知部に接近または接触すると、被検知部を検知するものであり、渦電流に基づいて検知するセンサ、光式センサ、静電容量式センサ、磁気式センサ、差動コイル式センサ等が例示される。検知センサは、計測原点から各被検知部までの距離を計測する。なお、被検知部の材質および構造は検知センサの検知原理に応じて設定できる。
【００１０】
・固定部は、ボール螺子の軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する。複数個並設されている被検知部の間隔ピッチについては、均等ピッチでも良い。あるいは、当該間隔ピッチについては、可動部の移動の下流側は、可動部の移動の上流側よりも狭く設定されていることもできる。この場合、可動部の移動の下流側が可動部の移動の上流側よりも熱膨張による変位が大きい場合に有効である。
【００１１】
・好ましくは、被検知部は、可動部の前進方向の上流に設けられた上流被検知部と、可動部の前進方向の下流に設けられた下流被検知部と、上流被検知部と下流被検知部との間に位置する中間被検知部とで形成されている。
【００１２】
ボール螺子の軸長方向における熱膨張の変位形態としては、一直線状に熱膨張する形態、必ずしも一直線状に熱膨張しない形態が挙げられる。ボール螺子の軸長方向における熱膨張の変位形態が一直線状である形態の場合には、上流被検知部および下流被検知部の使用で済むことが多い。これに対して、ボール螺子の軸長方向における熱膨張の変位形態が一直線状でない形態の場合には、上流被検知部および下流被検知部の他に、中間被検知部が設けられていれば、かかる形態に対処し易い。
【００１３】
・好ましくは、固定部は、第１固定部と、第１固定部に保持され且つ被検知部を有する第２固定部とを備えている。第１固定部と第２固定部との接触面積が大きい場合には、第１固定部の熱膨張は、第２固定部の長さに影響を与え、第２固定部に設けられている被検知部の位置に影響を与えるおそれがある。このため、第１固定部と第２固定部との接触面積はできるだけ小さいことが好ましい。そこで、第２固定部は、第１固定部に対面して接触する接触面と、第１固定部に対面するものの第１固定部に非接触な非接触面とを有することが好ましい。ここで、第２固定部の非接触面の表面積は、第２固定部の接触面の表面積よりも大きいことが好ましい。この場合、第１固定部と第２固定部との相互接触度が低減される。故に、第１固定部の熱膨張が第２固定部の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては、第２固定部に設けられている被検知部の位置に影響を与えることが抑制される。
【００１４】
・好ましくは、可動部は、固定部に対して軸長方向に沿って可動する第１可動部と、第１可動部に保持され且つ検知センサを有する第２可動部とを備えている。第１可動部と第２可動部との接触面積が大きい場合には、第１可動部の熱膨張は、第２可動部の長さに影響を与え、第２可動部に設けられている検知センサの位置に影響を与えるおそれがある。この場合、検知センサによる距離検知精度を低下させるおそれがある。このため第１可動部と第２可動部との接触面積はできるだけ小さいことが好ましい。そこで、第２可動部は、第１可動部に対面して接触する接触面と、第１可動部に対面するものの第１可動部に非接触な非接触面とを有することが好ましい。この場合、第２可動部の非接触面の表面積は、第２可動部の接触面の表面積よりも大きいことが好ましい。この結果、第１可動部の熱膨張が第２可動部の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては、第２可動部に設けられている検知センサの位置に影響を与えることが抑制される。
【００１５】
・好ましくは、第２固定部および第２可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料（例えばセラミックス等）で形成されている。第２固定部および第２可動部の双方の熱膨張を対応させるためには、第２固定部および第２可動部の双方は、同一材料または同系材料で形成されていることが好ましい。
【００１６】
・好ましくは、第１固定部および第１可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料（例えばセラミックス等）で形成されている。ただし、第１固定部および第１可動部のうちの双方は、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄で形成されていても良い。
【００１７】
・好ましくは、固定部について、後述する実施形態で述べるように、第１固定部のうち後退側の端面と第２固定部のうち後退側の端面との距離をＬＡ１とし、可動部について、第１可動部のうち後退側の端面と第２可動部のうち後退側の端面との距離をＬＡ２として示すとき、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されている。この場合、固定部および可動部が熱膨張するとき、ＬＡ１の熱膨張量およびＬＡ２の熱膨張量を対応させることができる。この結果、可動部の位置決めにあたり、熱膨張の影響が一層低減され、可動部の位置決め精度が一層高くなる。なお、第２可動部および第２固定部は、熱膨張係数が同一または近似した同一材料または同系材料であることが好ましい。更に第１可動部および第１固定部は、熱膨張係数が同一または近似した同一材料または同系材料であることが好ましい。熱膨張係数が近似するとは、双方の材料の熱膨張係数の比（高い熱膨張係数／低い熱膨張係数）が１．０超〜２．０の範囲内、１．０超〜１．５の範囲内、１．０超〜１．２の範囲内が例示される。
【００１８】
・好ましくは、制御部は、ボール螺子の回転に伴い可動部を検知センサと共に軸長方向に沿って移動させることにより、複数個の被検知部の位置にそれぞれ対応する複数個のパルス信号を求め、計測原点から複数個のパルス信号のそれぞれまでの距離を計測し、更に、基準の計測（例えば前回の計測）と今回の計測との間における距離の変位を求め、距離の変位の傾きを求め、変位の傾きに基づいて補正移動量を求め、補正移動量に基づいて可動部を移動させて可動部の位置決めを行う。これにより可動部の位置決めが良好となる。
【００１９】
・本発明によれば、被検知部はボール螺子の軸長方向において複数個並設されているものの、検知センサの数は単数とすることができ、高価なセンサのコストが極力低減される。ところで、単数の検知センサを用いる場合とは異なり、単数の被検知部を可動部に設け、複数個の検知センサをボール螺子の軸長方向に沿ってそれぞれ固定部に並設させる方式も考えられる。しかしこの場合には、可動部が単数の被検知部と共に前進すると、前進する単数の被検知部を複数個の検知センサが個別に検知する。この場合、単数の被検知部の移動に伴い、複数個の検知センサが単数の被検知部をそれぞれ検知するため、複数個の検知センサがそれぞれ有する計測誤差がそれぞれ累積されてしまうおそれがある。この結果、可動部の移動量を補正する補正量の精度が大きく低下してしまうおそれがある。この点について本発明によれば、可動部に設けられている単数の検知センサが複数個の被検知部をそれぞれ検知するため、複数個の検知センサがそれぞれ有する計測誤差がそれぞれ累積されることが抑えられる。結果として、可動部の移動量を補正する補正量の精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、指令値に対する移動量の誤差を抑えることができるボール螺子熱変位補正装置を提供することができる。
【００２１】
更に本発明によれば、可動部に設けられている単数の検知センサが固定部の複数個の被検知部をそれぞれ検知するため、複数個の検知センサが有する計測誤差がそれぞれ累積されることが抑えられる。結果として、可動部の移動量を補正する補正量の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図７を参照しつつ説明する。本実施形態に係るボール螺子熱変位補正装置（以下、装置という）は、加工対象物であるワーク１５に対して機械加工を行う機械加工装置に適用されている。ワーク１５は、金属を母材とする機械加工可能な材料で形成されている。金属は鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金等が挙げられる。ワーク１５は基体１または固定部４に保持されている。矢印Ｙ方向は上下方向を示す。装置は、設置面に設置されている基体１と、基体１に設けられ水平方向に沿って延設されている中心軸心Ｐ１の回りで回転可能なボール螺子２と、基体１に保持され中心軸心Ｐ１の回りでボール螺子２を回転可能に支持する支持部としての第１軸受３１および第２軸受３２と、基体１に固定された固定部４と、基体１のボール螺子固定部１２に保持された駆動部としての駆動モータ５と、可動部６と、可動部６に保持された検知センサ７と、駆動モータ５を制御する制御部９とを有する。
【００２３】
図１に示すように、ボール螺子２は水平方向に沿って配設されており、軸長方向としての矢印Ｋ方向（水平方向）に沿って延びている。ボール螺子２は、これの中心軸心Ｐ１の回りで螺旋状に形成された溝２０をもつ軸状体２１と、軸状体２１の溝２０に転動可能に保持された複数個の球状の転動体２２とを備えている。ボール螺子２にはボール螺子ナット２５を介してホルダ２６が設けられている。ホルダ２６は、ボール螺子ナット２５に固定された第１ホルダ部２６１と、矢印Ｋ方向に沿って延設された第２ホルダ部２６２とを有する。
【００２４】
固定部４は、矢印Ｋ方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部としての第１ドグ８１（上流被検知部）、第２ドグ８２（中間被検知部）および第３ドグ８３（下流被検知部）を有する。各ドグ８１〜８３は、鉄等の金属を母材として形成されており、突起状をなす。可動部６は、ホルダ２６およびボール螺子ナット２５を介してボール螺子２に係合している。ボール螺子２の回転に伴い、可動部６は矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に前進したり、矢印Ｋ２方向に後退したりする。
【００２５】
固定部４は、基体１に固定されている第１固定部４１と、第１固定部４１よりもサイズが小さく軽量な片持ち支持構造の第２固定部４２とを備えている。第１固定部４１は端面４１ａ，４１ｂ，４１ｃをもつ。第１固定部４１の端面４１ｂにはガイドレール４３（案内部）が矢印Ｋ方向に沿って延設されている。第２固定部４２は端面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄをもつ。ここで、第２固定部４２には第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３が間隔を隔てて矢印Ｋ方向に沿って並設されている。
【００２６】
駆動モータ５は、ボール螺子２の基端部に連結部２８を介して連結されており、ボール螺子２をこれの中心軸心Ｐ１の回りで回転させるサーボモータである。制御部９は信号線５２ｃを介して駆動モータ５の駆動回路に指令値Ｓｃを指令し、これに基づいて駆動モータ５が回転し、ボール螺子２が回転し、ホルダ２６と共に可動部６が矢印Ｋ方向に移動する。駆動モータ５の回転軸には回転数センサ５１（例えばロータリエンコーダ）が設けられている。回転数センサ５１が検知した信号Ｓｒは、信号線５２ａを介して制御部９に入力される。これにより駆動モータ５はフィードバツク制御される。
【００２７】
図１に示すように、可動部６は、ホルダ２６の第２ホルダ部２６２の先端部２６２ｃに保持された第１可動部６１と、第１可動部６１よりもサイズが小さく軽量な第２可動部６２とを備えている。第１可動部６１は、ワーク１５を加工処理する処理工具６８（処理部）を工具ホルダ６６を介して有する。処理工具６８は工具ホルダ６６に対して矢印Ｙ方向において昇降可能とされている。
【００２８】
図２に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１の側面６１ｓにボルト６９（保持具）により着脱可能に片持ち支持構造で保持されており、端面６２ａ，６２ｃを有する。更に、前記した第２固定部４２は、第１固定部４１の側面４１ｓにボルト４４（保持具）により着脱可能に保持されている。
【００２９】
可動部６は検知センサ７を有する。検知センサ７は非接触センサであり、各ドグ８１，８２，８３に接近すると、各ドグ８１，８２，８３の位置を検知するものであり、具体的には、各ドグに流れる渦電流に基づいて各ドグの位置を検知するセンサである。但し、センサの原理は渦電流式に限定されず、光式、静電容量式、磁気式等でも良い。
【００３０】
図１に示すように、第１可動部６１は、ガイドレール４３に沿って案内されるスライダー６４を有する。ここで、駆動モータ５が一方向に回転してボール螺子２が中心軸心Ｐ１の回りで一方向に回転すると、ホルダ２６を介して可動部６が矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に前進する。また、駆動モータ５が逆方向に回転してボール螺子２が逆方向に回転すると、ホルダ２６を介して可動部６が矢印Ｋ方向において矢印Ｋ２方向に後退進する。
【００３１】
可動部６が矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に前進すると、第２可動部６２に保持されている検知センサ７は、第２可動部６２と共に同方向に移動し、結果として、固定側の第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３にそれぞれ対面する。このように検知センサ７が第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３に対面すると、検知センサ７は、第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３の位置をそれぞれ検知し、ひいては、計測原点ＫＯから第１ドグ８１までの距離Ｓ１、計測原点ＫＯから第２ドグ８２までの距離Ｓ２、計測原点ＫＯから第３ドグ８３までの距離Ｓ３をそれぞれ検知する。検知センサ７が検知した信号Ｓｍは信号線５２ｆによりアンプ９５に入力され、アンプ９５で増幅され、信号線５２ｈを介して制御部９に入力される。制御部９は、入力処理回路とＣＰＵとメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ）と出力処理回路とを有する。
【００３２】
次に、装置の使用形態について説明する。まず、制御部９は、可動部６を矢印Ｋ２方向に後退させて待機位置に待機させる。この状態において、制御部９は、駆動モータ５を回転駆動させることによりボール螺子２を中心軸心Ｐ１の回りで回転させ、回転に伴い可動部６を矢印Ｋ１方向に沿って移動させる。これにより制御部９は、（ｉ）複数個の第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３の位置にそれぞれ対応する複数個のパルス信号を求める第１処理と、（ｉｉ）待機位置である計測原点ＫＯから複数個のパルス信号のそれぞれまでの距離を計測する第２処理と、（ｉｉｉ）基準の計測と今回の計測との間における第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３（被検知部）についての距離の変位を求める第３処理と、（ｉｖ）距離の変位の傾きを求める第４処理と、（ｖ）変位の傾きに基づいて可動部６の補正ストローク（補正移動量）を求め、補正ストロークに基づいて可動部６ひいては処理工具６８の位置決めを行う第５処理とを実行する。このようにして処理工具６８が目標位置に設定されたら、処理工具６８を重力方向の下方に移動させ、ワーク１５に対して加工処理を実施する。更に説明を加える。
【００３３】
（第１処理）まず、制御部９は、可動部６を検知センサ７および処理工具６８と共に、矢印Ｋ２方向側の待機位置（計測原点ＫＯ）に待機させる。このように可動部６が待機している位置において、制御部９は駆動モータ５に指令値を出力し、駆動モータ５を一方向に回転させる。すると、ボール螺子２の回転に伴い、可動部６は処理工具６８および検知センサ７と共に矢印Ｋ方向において矢印Ｋ１方向に向けて前進する。この場合、ガイドレール４３に沿ってスライダー６４が移動するため、移動は円滑である。第２可動部６２に保持されている検知センサ７は、第２可動部６２と共に同方向に移動し、第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３に順にそれぞれ対面する。このように検知センサ７が第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３にそれぞれ対面すると、検知センサ７は、第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ド８３グの位置をそれぞれ順に検知する。その信号Ｓｍは信号線５２ｆを介してアンプ９５に入力され、アンプ９５で増幅され、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３となり（図３）、信号線５２ｈを介して制御部９に入力される。
【００３４】
（第２処理）次に、制御部９は、計測原点ＫＯからパルス信号Ｐ１までの距離Ｓ１を求め、且つ、計測原点ＫＯからパルス信号Ｐ２までの距離Ｓ２を求め、且つ、計測原点ＫＯからパルス信号Ｐ３までの距離Ｓ３を求める。この場合、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の立ち上がりを基準とする。図４は、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置と、計測原点ＫＯからの距離Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との関係を示す。図４において、特選線Ｗ１は、基準となる計測においてパルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を計測した場合の特性を示す。基準となる計測は、ボール螺子２の発熱が少なく、ボール螺子２の昇温が少ないときにおける計測を意味する。例えば、多数のワーク１５を加工する加工日における初回の計測、あるいは、ボール螺子２が長時間にわたり停止した後における初回の計測が例示される。
【００３５】
特選線Ｗ２は、今回にパルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を計測した場合の特性を示す。ボール螺子２の発熱による熱膨張の影響で、今回の計測における距離は、基準の計測における距離よりも長めとなる。
【００３６】
（第３処理）制御部９は、基準の計測と今回の計測との間における距離Ｓ１の変位δ１（図４参照）を求める。更に、制御部９は、基準の計測と今回の計測との間における距離Ｓ２の変位δ２（図４参照）を求める。更に、制御部９は、基準の計測と今回の計測との間における距離Ｓ３の変位δ３（図４参照）を求める。ここで、δ１＜δ２＜δ３の関係となる。
【００３７】
（第４処理）図４に示すように、制御部９は、第１パルス信号Ｐ１と第２パルス信号Ｐ２との間を第１領域ＬＦとして取り扱う。第１領域ＬＦのピッチをＬ１として示す。制御部９は、第２パルス信号Ｐ２と第３パルス信号Ｐ３との間を第２領域ＬＳとして取り扱う。第２領域ＬＳのピッチをＬ２として示す。制御部９は、第１領域ＬＦに関して、差ΔδＡ＝δ２−δ１の演算式により、差ΔδＡ（図５参照）を求める。更に制御部９は、第２領域ＬＳに関して、差ΔδＢ＝δ３−δ２の演算式により、差ΔδＢ（図５参照）を求める。次に、制御部９は、第１領域ＬＦにおける変位の傾きθ１（θ１＝ΔδＡ／Ｌ１）を求める。更に制御部９は、第２領域ＬＳにおける変位の傾きθ２（θ２＝ΔδＢ／Ｌ２）を求める。
【００３８】
（第５処理）第１ドグ８１の位置に相当するパルスＰ１の位置（立ち上がり位置）を可動部６の移動原点ＸＯ（図５参照）とし、移動原点ＸＯを起点として可動部６を矢印Ｋ１方向に向けて前進させる指令ストロークをＸ（図５参照）とする。指令ストロークＸに基づく検知センサ７の目標位置が第１領域ＬＦ内に存在するときには、制御部９は、Ｘα＝（θ１＊Ｘ）＋δ１の演算式により、補正ストロークＸαを求める。＊は乗算を意味する。ここで、補正ストロークＸαは、指令ストロークＸの目標位置が第１領域ＬＦ内に存在するとき、ボール螺子２の熱膨張の熱変位などに起因する補正量を考慮し、指令ストロークＸに対して補正量を加えた後の補正ストロークを意味する。従って、制御部９は、移動原点ＸＯから補正ストロークＸαぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。
【００３９】
また、移動原点ＸＯを起点として可動部６を矢印Ｋ１方向に向けて移動させる指令ストロークをＸとする。指令ストロークＸに基づく検知センサ７の目標位置が第２領域ＬＳ内に存在するときには、制御部９は、Ｘβ＝［θ２＊（Ｘ−Ｌ１）］＋δ２の演算式により、補正ストロークＸβを求める。ここで、補正ストロークＸβは、移動原点ＸＯから可動部６を移動させる指令ストロークＸの目標位置が第２領域ＬＳ内に存在するとき、ボール螺子２の熱膨張などに起因する補正量を考慮し、指令ストロークＸを補正した後の指令ストロークを意味する。従って、制御部９は、補正ストロークＸβぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。これにより本実施形態によれば、ボール螺子２の温度変化の影響を抑制させつつ、可動部６を目標位置に移動させることができる。この結果、可動部６の位置決め精度を高めることができる。ひいては処理工具６８による加工精度を高めることができる。
【００４０】
（フローチャート）
図６は、制御部９のＣＰＵが実行する制御形態を示すフローチャートの一例を示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。制御部９は、可動部６および検知センサ７を待機位置から矢印Ｋ１方向に前進させる計測補正工程を実施した後、可動部６を再び待機位置に戻し、その後、可動部６を処理工具６８と共に矢印Ｋ１方向に前進させて加工を行う加工工程とを順に実施する。
【００４１】
まず、計測補正工程を行うべき、制御部９は、レジスタ、メモリの所定のエリアなどを初期設定した後（ステップＳ１０２）、駆動モータ５を駆動させてボール螺子２を回転させ、可動部６および検知センサ７を待機位置（計測原点）に待機させる（ステップＳ１０４）。次に、制御部９は、駆動モータ５を駆動させてボール螺子２を回転させ、可動部６および検知センサ７を矢印Ｋ１方向に前進させる（ステップＳ１０６）。これにより検知センサ７が第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３を順に通過するように、可動部が矢印Ｋ１方向に前進される。次に制御部９は、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の立ち上がり位置を演算で求め、メモリに記憶させる（ステップＳ１０８，ステップＳ１１０）。場合によっては、パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の立ち上がり位置ではなく、立ち下がり位置を求めることにしても良い。更に制御部９は、上記した変位δ１，変位δ２，変位δ３を求め（ステップＳ１１２）、更に、上記した差ΔδＡ，差ΔδＢを求める（ステップＳ１１４）。次に制御部９は、可動部６の指令ストロークをＸとするとき、指令ストロークＸに対して補正した補正ストロークＸα，Ｘβを演算で求める（ステップＳ１１６）。ここで、制御部９は、前記した演算式（Ｘα＝（θ１＊Ｘ）＋δ１）により、補正ストロークＸαを求める。また、制御部９は、Ｘβ＝［θ２＊（Ｘ−Ｌ１）］＋δ２の演算式により、補正ストロークＸβを求める。
【００４２】
次に、制御部９は補正ストロークＸα，Ｘβをメモリに記憶させる（ステップＳ１１８）。これにより計測補正工程を終了する。次に、制御部９は、可動部６を待機位置に戻す（ステップＳ１２０）。次に加工工程に移行する。すなわち制御部９は、加工工程における可動部６の目標位置が第１領域ＬＦ内であるか否か判定する（ステップＳ１２２）。可動部６の目標位置が第１領域ＬＦであれば（ステップＳ１２２のＹＥＳ）、制御部９は補正ストロークＸαを設定する（ステップＳ１２４）。加工工程における可動部６の目標位置が第２領域ＬＳであれば（ステップＳ１２２のＮＯ）、制御部９は補正ストロークＸβを設定する（ステップＳ１２６）。
【００４３】
制御部９は、補正ストロークＸαまたは補正ストロークＸβに基づいて、ボール螺子２を回転させ、可動部６および処理工具６８を矢印Ｋ１方向に前進させる（ステップＳ１２８）。制御部９は、可動部６が目標位置に到達したか否か判定する（ステップＳ１３０）。このとき、制御部９は、回転数センサ５１が検知するボール螺子２の回転数に基づいて判定する。可動部６が目標位置に到達していれば（ステップＳ１３０のＹＥＳ）、制御部９はワーク１５に対して可動部６の処理工具６８で加工する指令を出力する（ステップＳ１３２）。具体的には、処理工具６８（例えば切削ドリル）を下降させる指令を出力する。
【００４４】
加工が終了したら（ステップＳ１３４のＹＥＳ）、次の加工作業があるか判定する（ステップＳ１３６）、次の加工作業がなければ、メインルーチンにリターンする（ステップＳ１４４）。次の加工作業があれば（ステップＳ１３６のＹＥＳ）、制御部９は、データをリセットするか否か判定する（ステップＳ１３８）。データをリセットする必要があれば（ステップＳ１３８のＹＥＳ）、データをリセットし（ステップＳ１４０）、補正ストロークＸα，Ｘβをメモリのエリアから消去し、ステップＳ１０４に戻る。このようにデータをリセットして消去すれば、制御部９は、ワーク１５の加工毎に補正ストロークＸα，Ｘβを演算で求めるため、ワーク１５を加工する毎に、可動部６の位置決め精度、ワーク１５に対する加工精度を高めることができる。
【００４５】
これに対してデータをリセットする必要がなければ、ステップＳ１２０に戻る。この場合には、メモリに格納されている前回の補正ストロークＸα，Ｘβが使用される。このため、計測および補正に必要される時間が短縮され、ワーク１５の加工に対する生産性が向上する。ここで、複数個のワーク１５に対して補正を１回実行することにすれば、補正回数が低減され、生産性が向上する。従って、ステップＳ１３８は、データ（前回の補正ストロークＸα，Ｘβ等）をリセットするか否かを判定する判定要素として機能することができる。
【００４６】
以上説明したように本実施形態によれば、ボール螺子２における熱変動の影響で、第１可動部６１が矢印Ｋ方向において熱膨張するときであっても、可動部６の移動ストロークを補正して補正ストロークを設定するため、可動部６の位置決め精度を高めることができ、ひいては処理工具６８の位置決め精度を高めることができる。
【００４７】
ところで第１可動部６１と第２可動部６２との接触面積が大きい場合には、矢印Ｋ方向における第１可動部６１の熱膨張は、第２可動部６２の長さに影響を与え、ひいては第２可動部６２に設けられている検知センサ７の位置に微小量ではあるが影響を与えるおそれがある。この場合、可動部６の位置決め精度が低下するおそれがある。そこで本実施形態によれば、図７（Ａ）に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１に対面して接触する接触面６２ｃｏと、第１可動部６１に対面するものの隙間６２ｒにより第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎとを有する。特に、第２可動部６２において、第１可動部６１に対面するものの第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎの表面積は、第２可動部６２の接触面６２ｃｏの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１可動部６１と第２可動部６２との相互接触度が低下する。この結果、矢印Ｋ方向においてサイズが大きな第１可動部６１の熱膨張が発生するときであっても、それが第２可動部６２の長さの変動に影響を与えることが抑制される。ひいては、第２可動部６２に設けられている検知センサ７の位置に影響を与えることが抑制される。従って検知センサ７のセンシング精度の低下が抑制される。従ってワーク１５の加工精度が確保される。
【００４８】
更に本実施形態によれば、ボール螺子２における熱変動の影響で、第１固定部４１が矢印Ｋ方向に熱膨張するときがある。この場合、可動部６の位置決め精度に影響を与えるおそれがある。すなわち、第１固定部４１と第２固定部４２との接触面積が大きい場合には、矢印Ｋ方向におけるサイズが大きな第１固定部４１の熱膨張は、第２固定部４２の長さに影響を与え、第２固定部４２に設けられている第１ドグ８１、第２ドグおよび第３ドグのそれぞれの位置に影響を与えるおそれがある。そこで本実施形態によれば、図７（Ｂ）に示すように、第２固定部４２は、第１固定部４１に対面して接触する接触面４２ｃと、第１固定部４１に対面するものの隙間４２ｒにより第１固定部４１に非接触な非接触面４２ｎとを有する。これにより第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。ひいては、可動部６を位置決めする位置決め精度に影響を与えることが抑制されている。従ってワーク１５の加工精度が確保される。
【００４９】
更に、第２固定部４２の非接触面４２ｎの表面積は、第２固定部４２の接触面４２ｃの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１固定部４１と第２固定部４２との相互接触度が抑えられている。この結果、矢印Ｋ方向における第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制されている。ひいては、第２固定部４２に設けられている第１ドグ８１、第２ドグ８２および第３ドグ８３の位置に影響を与えることが抑制される。従って可動部６の位置決め精度が確保され、ワーク１５の加工精度が確保される。
【００５０】
加えて本実施形態によれば、第２固定部４２および第２可動部６２は、炭素鋼よりも熱膨張係数が小さな低熱膨張材料で形成されている。熱膨張係数は、室温〜１００℃において１０×１０−６／℃以下、８×１０−６／℃以下、６×１０−６／℃以下、殊に５×１０−６／℃以下、４×１０−６／℃以下、２×１０−６／℃以下が好ましい。低熱膨張材料としては低熱膨張金属、セラミックスが例示される。セラミックスとしてはアルミナ、シリカ、マグネシア、窒化硅素、ジルコニア、炭化硅素、快削性セラミックスなどが例示される。快削性セラミックスはマイカ系、窒化ホウ素系、チタン酸アルミ系が例示される。
【００５１】
更に本実施形態によれば、第１固定部４１および第１可動部６１は、炭素鋼よりも熱膨張係数が小さな低熱膨張材料で形成されていることが好ましい。但しこれに限定されるものではない。このように第１固定部４１および第１可動部６１が低熱膨張材料で形成されている場合には、矢印Ｋ方向における第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。更に、矢印Ｋ方向における第１可動部６１の熱膨張が第２可動部６２の長さに影響を与えることが抑制され、ひいては可動部６を位置決めする位置決め精度が良好に確保される。
【００５２】
更に、本実施形態によれば、図７（Ｂ）に示すように、矢印Ｋ方向において、固定部４について、第１固定部４１のうち後退側の端面４１ａと第２固定部４２のうち後退側の端面４２ａとの距離をＬＡ１として示す。更に図７（Ａ）に示すように、矢印Ｋ方向において、可動部６について、第１可動部６１のうち後退側の端面６１ａと第２可動部６２のうち後退側の端面６２ａとの距離をＬＡ２として示す。ここで、端面６１ａの位置と端面４１ａの位置とは、矢印Ｋ方向において、同じ位置とされている。更に、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されている。更に、０．９〜１．１の範囲内、あるいは、０．９５〜１．０５の範囲内に設定されていることが好ましい。殊に、ＬＡ１／ＬＡ２＝１．０に設定されていることが好ましい。
【００５３】
このような本実施形態によれば、矢印Ｋ方向における第１固定部４１の熱膨張による変位、矢印Ｋ方向における第１可動部６１の熱膨張による変位が発生したとしても、固定部４における変位量と可動部における変位量とを互いに接近させたり、同一とすることができる。従って、固定部４の熱膨張によるドグ８１，８２，８３の変位量と、可動部６の熱膨張による検知センサ７の変位量とが高い精度で対応することになる。故に、可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させて可動部６を位置決めさせるにあたり、位置決めの精度を高めるのに一層貢献できる。第１固定部４１の熱膨張係数εｃおよび第１可動部６１の熱膨張係数εｍは、近似していることが好ましい。εｃ／εｍは０．８〜１．２の範囲内、０．９〜１．１の範囲内、０．９５〜１．０５の範囲内が好ましい。従って、第１固定部４１および第１可動部６１は、同一材料または同系材料で形成されていることが好ましい。
【００５４】
ところで、単数の検知センサ７を用いる本実施形態とは異なり、単数のドグを可動部６に設け、複数個の検知センサ７を固定部４に矢印Ｋ方向にそれぞれ並設させる方式も考えられる。しかしこの方式が採用されている場合には、可動部６がドグと共に移動すると、固定されている複数個の検知センサ７は、移動する単数のドグをそれぞれ個別に検知する方式となる。この場合、複数個の検知センサ７は、矢印Ｋ１方向に移動する単数のドグをそれぞれ検知するため、検知センサ７のそれぞれの計測誤差が累積され、結果として、可動部６の位置決め精度が大きく低下してしまうおそれがある。この点について本実施形態によれば、単数の検知センサ７が複数個のドグをそれぞれ検知するため、複数個の検知センサ７の計測誤差がそれぞれ累積されることが抑えられる。結果として、可動部６の位置決め精度を高めることができる。
【００５５】
（実施形態２）
図８は本発明の実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１〜図６（図２を除く）を準用する。以下、異なる部分を中心として説明する。図８（Ａ）に示すように、第２可動部６２は、第１可動部６１に対面して接触する接触面６２ｃｏと、第１可動部６１に対面するものの隙間６２ｒにより第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎとを有する。隙間６２ｒは矢印Ｋ方向において複数個並設されている。特に、第２可動部６２において、第１可動部６１に対面するものの第１可動部６１に非接触な非接触面６２ｎの表面積は、第２可動部６２の接触面６２ｃｏの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１可動部６１と第２可動部６２との相互接触度が低下する。
【００５６】
図８（Ｂ）に示すように、第２固定部４２は、第１固定部４１に対面して接触する接触面４２ｃと、第１固定部４１に対面するものの隙間４２ｒにより第１固定部４１に非接触な非接触面４２ｎとを有する。隙間４２ｒは矢印Ｋ方向において複数個並設されている。これにより第１固定部４１の熱膨張が第２固定部４２の長さに影響を与えることが抑制される。ひいては、可動部６を位置決めする位置決め精度に影響を与えることが抑制されている。従ってワーク１５の加工精度が確保される。
【００５７】
更に、第２固定部４２の非接触面４２ｎの表面積は、第２固定部４２の接触面４２ｃの表面積よりも大きく設定されている。従って、第１固定部４１と第２固定部４２との相互接触度が抑えられている。
【００５８】
（実施形態３）
図９は本発明の実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。第２固定部４２には、ドグ８１，８２，８３が嵌合される凹状をなす複数個のドグ取付部４２ｗが矢印Ｋ方向において間隔を隔てて並設されている。ドグ取付部４２ｗの個数をＮ１とする。ドグ８１，８２，８３の個数をＮ２とする。ここで、Ｎ１＞Ｎ２とされている。従ってボール螺子２の熱膨張等の事情に応じて、ドグ８１，８２，８３を任意のドグ取付部４２ｗに取り付けることができる。この場合、ボール螺子２の熱膨張等の事情に対応し易い。図９に示すように、矢印Ｋ方向において複数個並設されている凹状をなす複数個のドグ取付部４２ｗの間隔ピッチについて、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の下流側は、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の上流側よりも狭く設定されている。従って、ドグの間隔ピッチについても、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の下流側は、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の上流側よりも狭く設定することが可能となる。
【００５９】
（実施形態４）
図１０および図１１は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１，図６を準用することができる。本実施形態に係るボール螺子２によれば、熱膨張による変位特性は一直線状ではなく、図１０に示すように、第１領域ＬＦにおける変位量よりも、第２領域ＬＳにおける変位量が非線形的に増大する傾向がある。ボール螺子２の溝２０のピッチの公差等の影響と推察される。変位量が非線形的に増大するようになる部位を転換基準点δｗ（図１０参照）として取り扱う。ここで、第１領域ＬＦは、パルス信号Ｐ１とパルス信号Ｐ２との間とされており、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の上流側に相当する。第２領域ＬＳは、パルス信号Ｐ２とパルス信号Ｐ３との間とされており、可動部６の移動方向（矢印Ｋ１方向）の下流側に相当する。
【００６０】
本実施形態によれば、第２ドグ８２（中間被検知部）は、矢印Ｋ方向において転換基準点δｗの位置にセットされており、従って、第１ドグ８１（上流被検知部）よりも第３ドグ８３（下流被検知部）に近い位置に設けられている。この結果、矢印Ｋ方向において、第２ドグ８２によるパルス信号Ｐ２は、第１ドグ８１によるパルス信号Ｐ１よりも、第３ドグ８３によるパルス信号Ｐ３に近い位置に検出される。従って、第２領域ＬＳにおけるＬ２は、第１領域ＬＦにおけるＬ１よりも小さくされている（Ｌ２＜Ｌ１）。
【００６１】
図１１に示すように、移動原点ＸＯ（パルス信号Ｐ１の立ち上がり）から可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させる指令ストロークをＸとする。指令ストロークＸにより可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させる目標位置が第１領域ＬＦ内に存在するとき、前述同様に、制御部９は、Ｘα＝（θ１＊Ｘ）＋δ１の演算式により、補正ストロークＸαを求める。従って、制御部９は、補正ストロークＸαぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。
【００６２】
また指令ストロークＸにより可動部６を矢印Ｋ１方向に移動させる目標位置が第２領域ＬＳ内に存在するときには、前述同様に、制御部９は、Ｘβ＝［θ２＊（Ｘ−Ｌ１）］＋δ２の演算式により、補正ストロークＸβを求める。従って、指令ストロークＸにより可動部６を移動させる目標位置が第１領域ＬＦに存在するときには、制御部９は、補正ストロークＸβぶん可動部６を矢印Ｋ１方向に前進させる指令を出力する。
【００６３】
このような本実施形態によれば、ボール螺子２の昇温の影響を抑制させつつ、可動部６を目標位置に高精度で移動させることができる。ひいては、可動部６に保持されている処理工具６８を目標位置に高精度で移動させることができ、処理工具６８による加工精度を高めることができる。更にドグ８１，８２，８３も３個で済むため、制御部９による演算速度の短縮、ドグコストの低減を図り得る。
【００６４】
本実施形態によれば、前述したように、ドグ取付部４２ｗの個数をＮ１とし、ドグ８１，８２，８３の個数をＮ２とするとき、Ｎ１＞Ｎ２の関係に設定することができる。従ってボール螺子２の熱膨張等の事情に応じて、ドグ８１，８２，８３を任意のドグ取付部４２ｗに取り付けることができる。
【００６５】
（その他）上記した実施形態によれば、被検知部であるドグの数は３個とされているが、４個でも、それ以上でも良い。ドグの数を増加したとしても、高価な検知センサ７の数は単数で済むため、コストアップが抑えられる。本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
［付記項１］軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部と、前記軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する固定部と、前記ボール螺子を回転させる駆動部と、前記ボール螺子の回転に伴い軸長方向に沿って移動する可動部と、前記可動部に設けられ処理工具を保持するための工具ホルダと、前記可動部に保持され計測原点からの前記被検知部の距離を検知する検知センサと、前記ボール螺子の軸長方向の熱膨張に起因する補正値を演算で求め、前記補正値に基づいて前記可動部の移動量を補正して前記可動部を移動させる制御部とを具備することを特徴とする機械加工装置。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は例えばＮＣ工作機械、高精度組立機等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態１に係り、装置を模式的に示す側面図である。
【図２】実施形態１に係り、第２固定部および第２可動部付近を模式的に示す概念図である。
【図３】実施形態１に係り、各ドグに対応するパルス信号を模式的に示す図である。
【図４】実施形態１に係り、各ドグに対応するパルス信号と距離との関係を示すグラフである。
【図５】実施形態１に係り、距離の変位量を示すグラフである。
【図６】実施形態１に係り、制御装置が実行するフローチャートである。
【図７】（Ａ）は実施形態１に係り、第２可動部付近を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は実施形態１に係り、第２固定部付近を模式的に示す平面図である。
【図８】（Ａ）は実施形態２に係り、第２可動部付近を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は実施形態２に係り、第２固定部付近を模式的に示す平面図である。
【図９】実施形態３に係り、第２固定部および第２可動部付近を模式的に示す概念図である。
【図１０】実施形態４に係り、各ドグに対応するパルス信号と距離との関係を示すグラフである。
【図１１】実施形態４に係り、距離の変位量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１は基体、２はボール螺子、２１は軸状体、３１，３２は軸受（支持部）、４は固定部、４１は第１固定部、４２は第２固定部、４２ｃは第２固定部の接触面、４２ｎは第２固定部の非接触面、５は駆動モータ（駆動部）、６は可動部、６１は第１可動部、６２は第２可動部、６２ｃｏは第２可動部の接触面、６２ｎは第２可動部の非接触面、６８は処理工具、７は検知センサ、８１は第１ドグ（被検知部，上流被検知部）、８２は第２ドグ（被検知部，中間被検知部）、８３は第３ドグ（被検知部，下流被検知部）、９は制御部を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、
前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部と、
前記軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する固定部と、
前記ボール螺子に接続され前記ボール螺子を前記中心軸心の回りで回転させる駆動部と、
前記ボール螺子に係合され前記ボール螺子の回転に伴い軸長方向に沿って移動する可動部と、
前記可動部に保持され計測原点から前記複数個の被検知部までのそれぞれの距離を前記可動部の移動に伴い検知する検知センサと、
前記ボール螺子の軸長方向における熱膨張に起因する補正移動量を演算で求め、前記補正移動量に基づいて前記可動部を移動させる制御部とを具備することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項２】
請求項１において、複数個並設されている前記被検知部の間隔ピッチについて、前記可動部の移動の下流側は、前記可動部の移動の上流側よりも狭く設定されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記被検知部は、前記可動部の前進方向の上流に設けられた上流被検知部と、前記可動部の前進方向の下流に設けられた下流被検知部と、前記上流被検知部と前記下流被検知部との間に位置する中間被検知部とで形成されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記固定部は、第１固定部と、前記第１固定部に保持され且つ前記被検知部を有する第２固定部とを備えており、
前記第２固定部は、前記第１固定部に対面して接触する接触面と、前記第１固定部に対面するものの前記第１固定部に非接触な非接触面とを有することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記可動部は、前記固定部に対して前記軸長方向に沿って可動する第１可動部と、前記第１可動部に保持され且つ前記検知センサを有する第２可動部とを備えており、
前記第２可動部は、前記第１可動部に対面して接触する接触面と、前記第１可動部に対面するものの前記第１可動部に非接触な非接触面とを有することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項６】
請求項４または５において、前記第２固定部および前記第２可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料で形成されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項７】
請求項４〜６のうちの一項において、前記第１固定部および前記第１可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料で形成されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項８】
請求項５〜７のうちの一項において、前記固定部について、前記第１固定部のうち後退側の端面と前記第２固定部のうち後退側の端面との距離をＬＡ１とし、前記可動部について、前記第１可動部のうち後退側の端面と前記第２可動部のうち後退側の端面との距離をＬＡ２として示すとき、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちの一項において、前記制御部は、前記ボール螺子の回転に伴い前記可動部を前記検知センサと共に前記軸長方向に沿って移動させることにより、複数個の前記被検知部の位置にそれぞれ対応する複数個のパルス信号を求め、前記計測原点から複数個のパルス信号のそれぞれまでの距離を計測し、更に、基準の計測と今回の計測との間における前記距離の変位を求め、前記距離の変位の傾きを求め、前記変位の傾きに基づいて補正移動量を求め、前記補正移動量に基づいて前記可動部を移動させて前記可動部の位置決めを行うことを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項１】
軸長方向に沿って延びると共に中心軸心の回りで回転可能なボール螺子と、
前記中心軸心の回りで前記ボール螺子を回転可能に支持する支持部と、
前記軸長方向に沿って間隔を隔てて並設された複数個の被検知部を有する固定部と、
前記ボール螺子に接続され前記ボール螺子を前記中心軸心の回りで回転させる駆動部と、
前記ボール螺子に係合され前記ボール螺子の回転に伴い軸長方向に沿って移動する可動部と、
前記可動部に保持され計測原点から前記複数個の被検知部までのそれぞれの距離を前記可動部の移動に伴い検知する検知センサと、
前記ボール螺子の軸長方向における熱膨張に起因する補正移動量を演算で求め、前記補正移動量に基づいて前記可動部を移動させる制御部とを具備することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項２】
請求項１において、複数個並設されている前記被検知部の間隔ピッチについて、前記可動部の移動の下流側は、前記可動部の移動の上流側よりも狭く設定されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記被検知部は、前記可動部の前進方向の上流に設けられた上流被検知部と、前記可動部の前進方向の下流に設けられた下流被検知部と、前記上流被検知部と前記下流被検知部との間に位置する中間被検知部とで形成されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記固定部は、第１固定部と、前記第１固定部に保持され且つ前記被検知部を有する第２固定部とを備えており、
前記第２固定部は、前記第１固定部に対面して接触する接触面と、前記第１固定部に対面するものの前記第１固定部に非接触な非接触面とを有することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記可動部は、前記固定部に対して前記軸長方向に沿って可動する第１可動部と、前記第１可動部に保持され且つ前記検知センサを有する第２可動部とを備えており、
前記第２可動部は、前記第１可動部に対面して接触する接触面と、前記第１可動部に対面するものの前記第１可動部に非接触な非接触面とを有することを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項６】
請求項４または５において、前記第２固定部および前記第２可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料で形成されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項７】
請求項４〜６のうちの一項において、前記第１固定部および前記第１可動部のうちの少なくとも一方は、炭素鋼よりも熱膨張が小さな低熱膨張材料で形成されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項８】
請求項５〜７のうちの一項において、前記固定部について、前記第１固定部のうち後退側の端面と前記第２固定部のうち後退側の端面との距離をＬＡ１とし、前記可動部について、前記第１可動部のうち後退側の端面と前記第２可動部のうち後退側の端面との距離をＬＡ２として示すとき、ＬＡ１／ＬＡ２＝０．８５〜１．１５の範囲内に設定されていることを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちの一項において、前記制御部は、前記ボール螺子の回転に伴い前記可動部を前記検知センサと共に前記軸長方向に沿って移動させることにより、複数個の前記被検知部の位置にそれぞれ対応する複数個のパルス信号を求め、前記計測原点から複数個のパルス信号のそれぞれまでの距離を計測し、更に、基準の計測と今回の計測との間における前記距離の変位を求め、前記距離の変位の傾きを求め、前記変位の傾きに基づいて補正移動量を求め、前記補正移動量に基づいて前記可動部を移動させて前記可動部の位置決めを行うことを特徴とするボール螺子熱変位補正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−５７４３（Ｐ２０１０−５７４３Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６８５７４（Ｐ２００８−１６８５７４）
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
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