定位装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种定位装置，测定基台（2）、支承部件（5）以及支承部件（6）的温度，并计算由规定温度与基准温度之间的温差引起的基台（2）、支承部件（5）以及支承部件（6）的伸缩量。测定滚珠丝杠（7）相对于支承部件（6）的伸缩量。根据以上的伸缩量的总和来计算滚珠丝杠的导程的伸缩量，并相对于基准温度时的滚珠丝杠的旋转量，来调整规定温度时的与导程的伸缩量对应的滚珠丝杠的旋转量。
【专利说明】定位装置
[0001]本申请主张于2012年6月7日提出的日本专利申请N0.2012-129638的优先权，并在此引用包含说明书、附图、以及摘要的全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明涉及定位装置，是使用了滚珠丝杠的机床等的定位装置，且能够更准确地修正由温度的变化弓I起的误差。
【背景技术】
[0003]在利用固定于基台上的基准保持部件和测定保持部件来支承滚珠丝杠的两端部并且使用该滚珠丝杠定位可动体的定位装置中，公知有热位移修正方法，在该方法中，与由基台的温度变化引起的基台的伸缩量和滚珠丝杠相对于测定保持部件的伸缩量对应地，调整滚珠丝杠的旋转量，来修正定位量的误差。(参照日本特开2010-284737号公报)
[0004]在日本特开2010-284737号公报所记载的现有的定位装置中，基准保持部件和测定保持部件的温度与基台的温度相同，测定基台的温度仅求出基台的伸缩量来修正定位量。因此，在基准保持部件和测定保持部件的温度与基台不同的情况下，伸缩量产生误差。通常，由于在滚珠丝杠保持部产生由轴承的滚动摩擦引起的热量，所以基准保持部件和测定保持部件的温度比基台高。因此，在现有的方法中，包含基于基准保持部件和测定保持部件的伸缩量的误差。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种能够更准确地检测滚珠丝杠的伸缩量，从而能够更加提高定位精度的定位装置。
[0006]根据本发明的实施例的特征，涉及一种定位装置，该定位装置具备:
[0007]基台；
[0008]可动体，该可动体被支承为能够相对于上述基台向规定的轴向往复移动；
[0009]滚珠丝杠，该滚珠丝杠卡合于上述可动体并使上述可动体往复移动；
[0010]驱动马达，该驱动马达卡合于上述滚珠丝杠的第一端并传递旋转动力使上述滚珠丝杠旋转；
[0011]第一支承单元，该第一支承单元固定于上述基台的第一固定位置，并在从上述第一固定位置离开规定的轴向距离的第一基准位置处将上述滚珠丝杠的上述第一端的附近支承为能够旋转且不能沿轴向移动；
[0012]第二支承单元，该第二支承单元固定于上述基台的第二固定位置，并将上述滚珠丝杠的第二端支承为能够旋转且能够沿轴向移动；
[0013]距离检测单元，该距离检测单元相对于上述第二端的端面在上述滚珠丝杠的轴向上离开任意的距离，并且在从上述第二固定位置离开规定的轴向距离的第二基准位置处固定于上述第二支承单元，并能够检测从该距离检测单元到上述端面为止的距离；[0014]温度检测单元，该温度检测单元能够检测上述基台、上述第一支承单元以及上述第二支承单元的温度；以及
[0015]控制单元,该控制单元控制上述驱动马达，
[0016]上述定位装置的特征在于，
[0017]在上述控制单元中，存储有:
[0018]基台基准长度，该基台基准长度是基准温度时的上述基台在上述第一固定位置与上述第二固定位置之间的长度；
[0019]第一支承单元基准长度，该第一支承单元基准长度是基准温度时的上述第一支承单元在上述第一固定位置与上述第一基准位置之间的长度；
[0020]第二支承单元基准长度，该第二支承单元基准长度是基准温度时的上述第二支承单元在上述第二固定位置与上述第二基准位置之间的长度；以及
[0021]滚珠丝杠基准长度，该滚珠丝杠基准长度是上述基准温度测定时的从上述第一基准位置到上述滚珠丝杠的上述端面为止的长度，
[0022]上述控制单元基于上述基台基准长度的伸缩量、上述第一支承单元基准长度的伸缩量、上述第二支承单元基准长度的伸缩量以及检测距离来求出从上述第一基准位置到上述端面为止的长度即滚珠丝杠实际长度，基于上述滚珠丝杠实际长度和上述滚珠丝杠基准长度来修正上述驱动马达的控制量，其中，
[0023]上述基台基准长度的伸缩量基于上述基台基准长度和由上述温度检测单元检测出的上述基台的检测温度通过运算而求出，
[0024]上述第一支承单元基准长度的伸缩量基于上述第一支承单元基准长度和由上述温度检测单元检测出的上述第一支承单元的检测温度通过运算而求出，
[0025]上述第二支承单元基准长度的伸缩量基于上述第二支承单元基准长度和由上述温度检测单元检测出的上述第二支承单元的检测温度通过运算而求出，
[0026]检测距离由上述距离检测单元检测出。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]通过结合附图对实施例进行的以下的描述，本发明的上述以及其它目的、特征及优点会变得更加清楚，其中，用相同的数字表示相同的元件，其中:
[0028]图1是表示本实施方式的定位装置I的整体结构的示意图。
[0029]图2是表示定位装置I的基准温度时的滚珠丝杠部的截面的图。
[0030]图3是表示定位装置I的热位移产生时的滚珠丝杠部的截面的图。
【具体实施方式】
[0031]以下，结合附图对本发明的实施例进行说明。
[0032]如图1所示，对定位装置I而言，在基台2的上部固定有一对引导件3，该定位装置I具备被引导件3支承为能够在X轴方向上往复移动的可动体4。利用支承部件5和支承部件6将两端部支承为能够旋转的滚珠丝杠7与可动体4卡合，固定于支承部件5的马达8与滚珠丝杠7连结。由此，定位装置I通过马达8的旋转使可动体4往复移动。
[0033]另外，定位装置I具备控制装置30，控制装置30具备:记录各种数据的记录部301 ;进行运算的运算部302 ;以及控制马达8的旋转的马达控制部303等。根据以上说明，定位装置I通过控制马达8的旋转来控制可动体4的X轴方向上的位置。
[0034]基于图2对滚珠丝杠保持部的详细情况进行说明。构成第一支承单元的支承部件5通过螺栓13固定于基台2的上部。将螺栓13的中心位置称为第一固定位置a。支承部件5保持构成第一支承单元的轴承51的外圈。构成滚珠丝杠7的滚珠丝杠轴70的第一端附近插入到轴承51的内圈，并且利用紧固部件11按压于内圈的端部，从而滚珠丝杠轴70的第一端附近被支承为能够旋转且不能沿X轴方向移动。将该轴承51的X轴方向上的中央位置称为第一基准位置C。另外，在支承部件5的端部固定有马达8，马达8的输出轴81与滚珠丝杠轴70的第一端结合。
[0035]构成第二支承单元的支承部件6通过螺栓14固定于基台2的上部。将螺栓14的中心位置称为第二固定位置b。支承部件6保持构成第二支承单元的轴承61的外圈，轴承61的内圈通过紧固部件12固定于滚珠丝杠轴70的第二端附近。轴承61的外圈和内圈能够相对旋转且能够沿X轴方向移动。根据以上的构造，滚珠丝杠轴70被保持为能够在X轴方向上以支承部件5的第一基准位置c为基准进行伸缩。
[0036]在支承部件6的端部d固定有保持部件9，保持部件9将距离检测单元10保持于距离检测单元10的检测基准面101与支承部件6的端部d在X轴方向上一致的位置。由此，检测基准面101配置于从滚珠丝杠轴70的第二端的端面701离开规定的距离DL的位置。
[0037]构成滚珠丝杠7的滚珠丝杠螺母71以能够相对旋转并能够相对移动的方式卡合于滚珠丝杠轴70，滚珠丝杠螺母71固定于可动体4。另外，在基台2、支承部件5以及支承部件6设置有温度检测单元TS，该温度检测单元TS能够检测基台2、支承部件5以及支承部件6的各自的温度。
[0038]对定位装置I的相对于由滚珠丝杠7的热位移产生的进给量误差的定位修正方法进行说明。在图2中，将基准温度时的基台2在第一固定位置a和第二固定位置b之间的距离设为KL，将基准温度时的支承部件5在第一固定位置a和第一基准位置c之间的距离设为SL1，将基准温度时的支承部件6在第二固定位置b和端部d之间的距离设为SL2。另夕卜，基准温度时的滚珠丝杠轴70的从第一基准位置c到第二端的端面701为止的距离为BL，基准温度时的滚珠丝杠轴70的从另一端部701到检测基准面101 (端部d)为止的距离为DL。根据以上说明，KL+SL2=SL1+BL+DL成立。另外，此时的滚珠丝杠7的导程为L。
[0039]接下来，基于图3对各部分的温度变化为规定温度时的关系进行说明。将规定温度时的基台2在第一固定位置a和第二固定位置b之间的距离设为KL+ Δ KL,将规定温度时的支承部件5在第一固定位置a和第一基准位置c之间的距离设为SLl+ Δ SLl，将规定温度时的支承部件6在第二固定位置b和端部d之间的距离设为SL2+ Δ SL2。另外，基准温度时的滚珠丝杠轴70的从第一基准位置c到端面701为止的距离为BL+Λ BL，规定温度时的滚珠丝杠轴70的从另一端部701到检测基准面61 (端部d)为止的距离为DL+Λ DL。根据以上说明，KL+ Δ KL+SL2+ Δ SL2=SL1+ Δ SLI+BL+ Δ BL+DL+ Δ DL成立。另外，此时的滚珠丝杠的导程为L+AL。
[0040]从规定温度时的各部分的距离的关系式KL+ Λ KL+SL2+ Λ SL2=SL I + Λ SLI +BL+ ΛBL+DL+ Λ DL中减去基准温度时的各部分的距离的关系式KL+SL2=SL I +BL+DL，从而式子Δ KL+ Δ SL2= Δ SLl+ Δ BL+ Δ DL 成立。
[0041]此处，由于基台2、支承部件5、支承部件6由相同的铁类的材料制造，所以将线膨胀系数设为相同的P，将基台2的基准温度和规定温度的温差设为Atl，则AKL为由温差Atl引起的距离KL的基台2的伸缩量，所以AKL=P.Atl.KL0同样，将支承部件5的基准温度和规定温度的温差设为At2，则ASLl=P.Λ t2.SLl，将支承部件6的基准温度和规定温度的温差设为At3，则ASL2=P.At3.SL20
[0042]根据以上说明，P.Atl.KL+P.Δ t3.SL2= P.Λ t2.SLl+Λ BL+Λ DL 成立，ABL 能够使用式子 ABL=P.Atl.KL+P.Δ t3.SL2-P.Λ t2.SLl-Λ DL 来计算。此处，能够由温度检测单元TS测定Atl、At2、At3，能够由距离检测单元6测定ADL，且P、KL、SL2、SLl是已知的，所以能够根据温度检测单元TS和距离检测单元6的测定值来测定滚珠丝杠轴70的从第一基准位置c到端面701为止的距离的变化量ABL。由于导程的变化量AL与滚珠丝杠轴70的从第一基准位置c到端面701为止的距离的变化量ABL成比例，所以可表示为AL=ABL.L/BLo
[0043]接下来，对由温度变化引起的进给量变动的修正进行说明。将滚珠丝杠轴70的旋转角度设为Θ，将导程设为L，则基准温度时的可动体4的移动量TO由式子TO=L.Θ /360表示。另外，规定温度时的可动体4的移动量Tl表示为Tl= (L+AL).Θ/360。为了使基准温度时的可动体4的移动量与规定温度时的可动体4的移动量相同，只要与由温度变化引起的导程的变化量AL对应地调整旋转角度Θ增减Λ Θ即可。S卩，在规定温度时，只要进行使TO=L.Θ /360= (L+AL).( θ +Δ Θ )/360成立这样的修正角度Λ Θ的修正即可。若对上式进行变形，则能够根据L.Θ = (L+AL).( θ +Δ Θ )，由式子Λ θ =- Δ L.Θ /(L+AL)计算修正角度Λ Θ。
[0044]以下，对具体的进给量的修正方法进行说明。首先，测定基台2、支承部件5、支承部件6、滚珠丝杠7在基准温度时的KL、SL2、SL1、BL、DL、L并记录于记录部301，进而，基台
2、支承部件5、支承部件6的线膨胀系数P的值和基准温度t0的值也记录于记录部301。在下达可动体4的移动量TO的指令的情况下，利用温度检测单元TS测定基台2的温度tl、支承部件5的温度t2、支承部件6的温度t3，且利用距离检测单元6测定DL+Λ DL并记录于记录部301。
[0045]在运算部302中，由以下的式子Atl=tl_t0、Δ t2=t2~t0> Δ t3=t3_t0来运算规定温度与基准温度之间的温差，进而由以下的式子ABL=P -Atl -KL+P *At3*SL2-p.Δt2.SLl-Δ DL来运算Δ BL,由Δ L= Δ BL.L/BL来运算Δ L并记录于记录部301。由式子Θ O=T0.360/L运算用于使可动体4移动TO的基准温度时的滚珠丝杠7的旋转量Θ 0，由式子Λ Θ =- Λ L.Θ / (L+ Λ L)运算用于在规定温度下使可动体4移动TO的滚珠丝杠7的修正旋转量Λ Θ。通过马达控制部303下达指令使马达旋转角度Θ+Λ Θ。
[0046]作为距离检测单元6可以使用非接触式的电容式传感器，也可以使用接触式的电动测微仪。另外，还可以使用其他公知的距离测量器。作为温度检测单元TS，可以使用热电偶、热敏电阻其他公知的温度检测器。
[0047]如上所述，根据本实施例的定位装置1，能够准确地测定滚珠丝杠的热位移，并能够准确地修正由该热位移引起的进给误差，所以能够实现可准确地进行定位的定位装置。
【权利要求】
1.一种定位装置，该定位装置具备: 基台; 可动体，该可动体被支承为能够相对于所述基台向规定的轴向往复移动； 滚珠丝杠，该滚珠丝杠卡合于所述可动体并使所述可动体往复移动； 驱动马达，该驱动马达卡合于所述滚珠丝杠的第一端并传递旋转动力使所述滚珠丝杠旋转； 第一支承单元，该第一支承单元固定于所述基台的第一固定位置，并在从所述第一固定位置离开规定的轴向距离的第一基准位置处将所述滚珠丝杠的所述第一端的附近支承为能够旋转且不能沿轴向移动； 第二支承单元，该第二支承单元固定于所述基台的第二固定位置，并将所述滚珠丝杠的第二端支承为能够旋转且能够沿轴向移动； 距离检测单元，该距离检测单元相对于所述第二端的端面在所述滚珠丝杠的轴向上离开任意的距离，并且在从所述第二固定位置离开规定的轴向距离的第二基准位置处固定于所述第二支承单元，并能够检测从该距离检测单元到所述端面为止的距离； 温度检测单元，该温度检测单元能够检测所述基台、所述第一支承单元以及所述第二支承单元的温度；以及 控制单元,该控制单元控制所述驱动马达， 所述定位装置的特征在于， 在所述控制单兀中，存储有: 基台基准长度，该基台基准长度是基准温度时的所述基台在所述第一固定位置与所述第二固定位置之间的长度； 第一支承单元基准长度，该第一支承单元基准长度是基准温度时的所述第一支承单元在所述第一固定位置与所述第一基准位置之间的长度； 第二支承单元基准长度，该第二支承单元基准长度是基准温度时的所述第二支承单元在所述第二固定位置与所述第二基准位置之间的长度；以及 滚珠丝杠基准长度，该滚珠丝杠基准长度是所述基准温度测定时的从所述第一基准位置到所述滚珠丝杠的所述端面为止的长度， 所述控制单元基于所述基台基准长度的伸缩量、所述第一支承单元基准长度的伸缩量、所述第二支承单元基准长度的伸缩量以及检测距离来求出从所述第一基准位置到所述端面为止的长度即滚珠丝杠实际长度，基于所述滚珠丝杠实际长度和所述滚珠丝杠基准长度来修正所述驱动马达的控制量，其中， 所述基台基准长度的伸缩量基于所述基台基准长度和由所述温度检测单元检测出的所述基台的检测温度通过运算而求出， 所述第一支承单元基准长度的伸缩量基于所述第一支承单元基准长度和由所述温度检测单元检测出的所述第一支承单元的检测温度通过运算而求出， 所述第二支承单元基准长度的伸缩量基于所述第二支承单元基准长度和由所述温度检测单元检测出的所述第二支承单元的检测温度通过运算而求出， 检测距离由所述距离检测单元检测出。
【文档编号】G05B19/404GK103481118SQ201310220413
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】佐佐木雄二, 岩井英树, 大西主洋, 樱井康匡 申请人:株式会社捷太格特