JP2004044724A - Linear guide apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械において移動体を案内する直線案内装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械において、コラムや、主軸頭、テーブル等の移動体の案内機構に採用されているのは、主としてすべり案内と転がり案内である。
【0003】
すべり案内は、案内面との接触形式が滑り接触であり、静剛性が高く、またビビリの原因となる振動に対する減衰性が転がり案内に比べて優れている。
【0004】
他方、転がり案内は、案内面との接触形式が転がり接触となり、振動に対する減衰性は低いが、摩擦抵抗が小さく高速性や運動精度に関しては、すべり案内よりも優れている。要するに、すべり案内と転がり案内は、お互いに他方の長所とするところを短所とし、他方の短所とするところを長所としている。
【0005】
近年では、転がり案内の欠点を補うために、転がり案内に制動機構等を用いて摩擦力を発生させ、転がり案内に減衰性を付加するようにした直線案内装置が開発されている。このような直線案内装置の従来技術としては、例えば、特開平9−329141号公報、特開平9−217743号公報、特開2001−9655に開示されているものを挙げることができる。
【0006】
特開平9−329141号をはじめとする従来の直線案内装置は、何れも、油圧や空気圧を用いてブレーキシュー等の制動部材をレールに押し付けることにより、摩擦力を発生されて減衰性を得るというものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の直線案内装置では、減衰性を付加する制動機構が複雑になる上に、極僅かでもガタが存在すると、その方向への微少変位を抑制できないため、必要な減衰性が得られないという問題があった。
【0008】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、通常の転がり案内に、ガタのない制動装置を付加することにより、必要十分な減衰性を得ることができるようにした直線案内装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、工作機械おける移動体の基台上での直線運動を案内する案内レールと、前記案内レールを転動する転動体を有する転がり案内部と、前記転がり案内部の減衰性を高めるブレーキ部と、からなる直線案内装置において、前記ブレーキ部は、本体部と、案内レールに設けられたすべり面を摺動する一対のすべりシュー部と、を備え、前記本体部に、前記すべりシュー部を前記すべり面に押圧するばね力を発生するととも前記本体部に撓み性を付加する押圧部を設けたことを特徴とするものである。
【0010】
また、前記発明において、前記押圧部は、前記案内レールを挟み込むようにすべりシュー部を支持する支持部分に形成したノッチ部と、押し代を形成するスペーサとから構成することができる。
【0011】
また、押圧部を、前記すべりシュー部と溝を介して分離し、押圧力を発生する皿ばねと、押圧力を調整する調整手段とを設けるようにしてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による直線案内装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【0013】
第1実施形態
図1は、この直線案内装置を工作機械におけるテーブルの案内に適用した実施の形態を示し、テーブルを移動方向正面から見た図である。
【0014】
図1において、参照符号10はベッドを示し、12がテーブルを示している。ベッド10の上面には、テーブル12の送り機構を構成するボールねじ13が設けられている。このボールねじ13の左右両側には一組のガイドレール14がボールねじ13の軸方向と平行に敷設されている。テーブル12の下面には、案内ユニット15が取り付けられており、それぞれガイドレール14に係合するようになっている。この場合、案内ユニット15は、前後左右の合計4つが取り付けられている。
【0015】
次に、図2は、本実施形態による直線案内装置を示す側面図である。
【0016】
案内ユニット15は、ころがり案内部16とブレーキ部17とからガイドレール14上に配置される単位ユニットが構成されている。この実施形態は、ころがり案内部16とブレーキ部17とは、別体のものとして構成されている。
【0017】
ころがり案内部16は、図3に示されるように、複数のローラ18を内蔵している公知のころがり案内ユニットである。ガイドレール14には、ローラ18が転動する転動面19が左右上下対象にそれぞれ90°角度をなすように2箇所形成されている。テーブル12の重量は、このころがり案内部16で支えるようになっている。
【0018】
次に、図4は、ブレーキ部17の横断面を示す図である。この図4において、参照符号20は、ブレーキ部17の本体部を示し、22はすべりシュー部を構成するすべりプレートを示している。
【0019】
このブレーキ部17の本体部20は、断面コ字状の鋼材製のブロック体である。すべりプレート22は、本体部20の下側に形成されている押圧部21、21に取り付けられている。
【0020】
押圧部21、21は、断面L字形に屈曲する形状を有し、本体部20の下側で対向するように設けられている。この押圧部21は、本体部20から断面が急に減少するノッチ部24と、すべりプレート22をガイドレール14に挟み付けるように押し付けるための押し代を形成するスペーサ25と、スペーサ25の取付部26を含み、本体部20と一体的構造となっている。
【0021】
すべりプレート22は、スペーサ25に固定され、このスペーサ25はボルト27を介して取付部26に着脱可能に取り付けられている。
【0022】
この実施形態では、すべりプレート22は、ガイドレール14の転動面19をすべり面として摺動することができるようになっており、一つのスペーサ25には、2つ一組のすべりプレート22、22が90°の角度をなすように固定されている。
【0023】
なお、図2に示すように、ブレーキ部17の両端部には、ワイパーユニット30が取り付けられ、すべり面として利用するガイドレール14の塵埃を除去すると同時に転動面19に給油するようになっている。このようなワイパユニット30は、ころがり案内部16にも設けられている。
【0024】
次に、ブレーキ部17の押圧部21に必要とされる、すべりプレート22を押し付ける押圧力について、具体的に説明する。
【0025】
この実施形態による直線案内装置について実験を重ねた結果、約1m角のテーブル12を左右2つずつ合計4ユニットのころがり案内部16で支えた場合(実験では4ユニットの55番手リニアローラウェイを用いた)、ブレーキ部17には、1ユニット当たりに約1000Nの押圧力があれば、押圧力が全く無い場合と比較して約3倍の減衰率が得られ、減衰性について必要十分な性能向上が得られることが判明している。
【0026】
図4において、ブレーキ部17の押圧部21が全体で1000Nの押圧力を発生し、ガイドレール14の転動面19にすべりプレート22を押圧する力をそれぞれFRU、FRD、FLU、FLDとすると、
全体の押圧力Fは、
F=FRU+FRD+FLU+FLD=1000(N)である。
【0027】
ガイドレール14の転動面19にかかる力は、左右上下対称であるので、
FRU=FRD=FLU=FLD=1000/4=250(N)
となる。
【0028】
すべりプレート22の幅を8mm、長さを120mmとすると、1個のすべりプレート22にかかる面圧は、
250/0.8×1.2=26(N/cm2)
となり、すべりプレート22がガイドレール14の転動面19を摺動面として利用する場合、適切な面圧範囲となり実用に耐えうる。
【0029】
ブレーキ部17の押圧部21、21の方からみれば、ガイドレール14を左右両側から挟み付ける力をFR、FLとすると、
FR=FL=FRU/√2+FRD/√2=354(N)となる。
【0030】
つまり、ブレーキ部17の左右それぞれの押圧部21、21には、ガイドレール14を354Nの力で挟み込むようなばね力をもたせる必要がある。
【0031】
この程度の大きさのばね力は、スペーサ25の厚さを調整し適切な押し代を設定することで、ノッチ部24がわずかに撓んだ状態を保つようにしてブレーキ部17をガイドレール14に取り付ければ、実現することが可能である。ばね剛性を考慮したノッチ部24の設計をしておけば、すべりプレート22の摩耗に対しても押し付け力の変化を僅かにすることができる。
【0032】
テーブル12が移動している間は、ころがり案内部16により案内され、ころがり案内部16の特徴である高速性を活用してテーブル12を送ることができる。
【0033】
また、テーブル12が移動している間、ガイドレール14の転動面19に対しては、すべりプレート22は上述した押圧力で押し付けられ、適正fな摩擦力が生じ、押圧力が全く無い場合と比較して減衰性が約3倍も増えるので、加工中に生じる切削振動を効果的に減衰させることができる。
【0034】
また、長期間に亘って稼働していると、すべりプレート22がしだいに摩耗していくが、ノッチ部24のばね作用が押し付け力の変化を僅かにすることができるので、メンテナンスフリーで長期間に亘って減衰性を維持することが可能となる。
【0035】
さらに、ノッチ部24を利用した押圧部21は、本体部20と一体構造で、単純な形状を利用し、従来のようなガタが生じうる複雑な機械的構造を持たないようにすることができるので、耐久性、確実性において優れたものにできる。
【0036】
第2実施形態
次に、本発明の第2の実施形態による直線案内装置について、図5を参照しながら説明する。
【0037】
上述した第1実施形態による直線案内装置では、ガイドレール14の転動面19をブレーキ部17のすべり面として利用したものであったのに対して、この第2実施形態では、転動面19とは別に、ガイドレール14の左右側面に、それぞれ上下の転動面19の間に摺動面36を設けている。
【0038】
ブレーキ部17における左右両側の押圧部21は、ノッチ部24とスペーサ25とからなる点は第1実施形態と同様であるが、スペーサ25は摺動面36に対応させて1枚のすべりプレート22を垂直に押圧できるように取付部26に固定されている。すべりプレート22は、スペーサ25に固定され、このスペーサ25はボルト27を介して取付部26に着脱可能に取り付けられている。
【0039】
以上のように構成される第2実施形態によれば、摺動面36をすべりプレート22が押圧する力を力をFR、FLとすれば、第1実施形態と同様に、
全体の押圧力Fは、
F=FR+FL=1000(N)である。
【0040】
ガイドレール14の摺動面36にかかる力は、左右対称であるので、
FR=FL=500(N)
である。
【0041】
すべりプレート22の幅を8mm、長さを120mmとすると、1個のすべりプレート22にかかる面圧は、
500/0.8×1.2=52(N/cm2)
となり、適切な面圧範囲となり実用に耐えうる。
【0042】
また、500N程度の大きさのばね力は、スペーサ25の厚さを調整し適切な押し代を設定することで、ノッチ部24がわずかに撓んだ状態を保つようにしてブレーキ部17をガイドレール14に取り付ければ、実現することが可能であり、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0043】
第3実施形態
次に、図6に示す第3実施形態は、第1実施形態のブレーキ部17の押圧部21において、スペーサ部25、すべりシュー部37を本体部20と一体とした実施の形態である。その他の部分は、図4に示すブレーキ部17と同一であり、その詳細な説明は省略する。
【0044】
この第3実施形態では、すべりシュー部37の端面のすべり面37aがガイドレール14の転動面19を摺動する。この場合、押圧部21の材料は、耐摩耗性とともにばね性を有する金属材料、例えば、りん青銅(PBC−2A)が好適である。
【0045】
第4実施形態
次に、本発明の第4の実施形態による直線案内装置について、図7を参照しながら説明する。
【0046】
図7は、ブレーキ部40の横断面を示す図である。
【0047】
このブレーキ部40の本体部41には、左右両側に長溝42a、42bが長手方向に形成されている。この長溝42a、42bによって、すべりシュー部43と押圧部44とは分離されている。
【0048】
すべりシュー部43は、本体部41の左右両側に対称に配置され、中央部にスリット45が形成されている断面C字形の形状を有している。それぞれすべりシュー部43には、ガイドレール14の転動面19に対応させて90°角度をなすすべり面46が形成されており、このすべり面46は、ガイドレール14の転動面19に押し付けられて摺接するようになっている。なお、この実施形態では、第1実施形態とは異なり、すべりプレート22を用いてはいないが、すべりシュー部43にすべりプレート22を取り付けるようにしてもよい。
【0049】
このようなすべりシュー部43は、本体部41から断面が急に減少するノッチ部47を介して本体部41と一体である。
【0050】
次に、押圧部44について説明する。ブレーキ部40の本体部41の左右両側部には、すべりシュー部43のスリット45と同一平面上にあるように、押圧力調整ボルト48がそれぞれロックナット49を用いて取り付けられている。この押圧力調整ボルト48の先端部は、小径になっており、皿ばね50のばね座を構成するようになっている。なお、この押圧力調整ボルト48の小径の先端部は、すべりシュー部43の背面側に形成されている逃げ孔51に受容されている。
【0051】
以上のように構成される第4実施形態によれば、皿ばね50の弾性力を受けるすべりシュー部43はノッチ部47が撓んでガイドレール14の転動面19に押し付けられ、すべり面46が摺動するときに生じる摩擦力により減衰性が得られる。
【0052】
押圧力を調整する場合には、押圧力調整ボルト48をねじ込むと、皿ばね50が押されてすべりシュー部43を押圧する力を大きくすることができる。
【0053】
また、すべりシュー部43は、スリット45が形成されているので、皿ばね50によって押圧されたときに内側に撓むことができるため、すべりシュー部43のすべり面46とガイドレール14の転動面19との間に隙間やガタが生じることがなく、十分な減衰性を確実に得ることができる。
【0054】
以上、本発明に係る直線案内装置について、好適な実施形態を挙げて説明したが、ころがり案内部16とブレーキ部17は、上述の実施形態のように別体とする他、両者を組み合わせた一体構造のものとしてガイドレール上に配置するようにしてもよい。
【0055】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、通常の転がり案内に、すべりシュー部を前記すべり面に押圧するばね力を発生するととも前記本体ブロックに撓み性を付加する押圧部を有するブレーキ部を組み合わせることにより、必要十分な減衰性を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による直線案内装置が適用されるテーブルを示す正面図。
【図2】本発明の一実施形態による同直線案内装置を示す側面図。
【図3】同直線案内装置のころがり案内部の断面図。
【図4】同直線案内装置のブレーキ部の断面図。
【図5】第2の実施形態によるブレーキ部の一部省略断面図。
【図6】第3の実施形態によるブレーキ部の一部省略断面図。
【図7】第4の実施形態によるブレーキ部の断面図。
【符号の説明】
10 ベッド
12 テーブル
13 ボールねじ
14 ガイドレール
15 案内ユニット
16 ころがり案内部
17 ブレーキ部
18 ローラ
19 転動面
20 ブレーキ部本体
21 押圧部
22 すべりプレート
24 ノッチ部
25 スペーサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear guide device for guiding a moving body in a machine tool.
[0002]
[Prior art]
In a machine tool, sliding guides and rolling guides are mainly used as guide mechanisms for moving bodies such as a column, a spindle head, and a table.
[0003]
The slide guide has a sliding contact with the guide surface, has a high static rigidity, and is superior to a rolling guide in damping against vibrations that cause chatter.
[0004]
On the other hand, the rolling guide is a rolling contact in the form of contact with the guide surface, and has a low damping property against vibration, but has a small frictional resistance and is superior to a sliding guide in terms of high speed and motion accuracy. In short, the sliding guide and the rolling guide have a disadvantage in that each has the other advantage and the other has a disadvantage.
[0005]
In recent years, in order to compensate for the drawbacks of the rolling guide, a linear guide device has been developed in which a frictional force is generated by using a braking mechanism or the like for the rolling guide to add a damping property to the rolling guide. As a conventional technique of such a linear guide device, for example, those disclosed in JP-A-9-329141, JP-A-9-217743, and JP-A-2001-9655 can be cited.
[0006]
In conventional linear guide devices such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-329141, a frictional force is generated by pressing a braking member such as a brake shoe against a rail using hydraulic pressure or air pressure to obtain damping. Things.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional linear guide device, a required damping property cannot be obtained because a braking mechanism for adding damping property is complicated, and if there is a slight play, a minute displacement in the direction cannot be suppressed. There was a problem.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to add a braking device without backlash to a normal rolling guide so that a necessary and sufficient damping property can be obtained. To provide a guidance device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a guide rail for guiding a linear movement of a moving body on a base of a machine tool, a rolling guide having a rolling body for rolling the guide rail, In a linear guide device comprising: a brake portion that enhances the damping property of a rolling guide portion, the brake portion includes a main body portion and a pair of slip shoe portions that slide on a slip surface provided on a guide rail, The main body portion is provided with a pressing portion that generates a spring force for pressing the sliding shoe portion against the sliding surface and also adds flexibility to the main body portion.
[0010]
Further, in the above invention, the pressing portion can be constituted by a notch portion formed on a supporting portion for supporting the sliding shoe portion so as to sandwich the guide rail, and a spacer forming a pressing margin.
[0011]
Further, the pressing portion may be separated from the sliding shoe portion via the groove, and a disc spring for generating a pressing force and an adjusting means for adjusting the pressing force may be provided.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a linear guide device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
First Embodiment FIG. 1 shows an embodiment in which this linear guide device is applied to guide a table in a machine tool, and is a view of the table as viewed from the front in the moving direction.
[0014]
In FIG. 1,
[0015]
Next, FIG. 2 is a side view showing the linear guide device according to the present embodiment.
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
Next, FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
In this embodiment, the
[0023]
As shown in FIG. 2,
[0024]
Next, the pressing force required for the
[0025]
As a result of repeated experiments on the linear guide device according to this embodiment, when the table 12 of about 1 m square is supported on the left and right two by the rolling
[0026]
4, to generate a pressing force of 1000N in total
The overall pressing force F is
F = FRU + FRD + FLU + FLD = 1000 (N).
[0027]
Since the force applied to the rolling
F RU = F RD = F LU = F LD = 1000/4 = 250 (N)
It becomes.
[0028]
When the width of the
250 / 0.8 × 1.2 = 26 (N / cm 2 )
In the case where the sliding
[0029]
Viewed from the side of the
FR = FL = F RU / √2 + F RD / √2 = 354 (N).
[0030]
That is, the right and left
[0031]
The spring force of this magnitude can be adjusted by adjusting the thickness of the
[0032]
While the table 12 is moving, it is guided by the rolling
[0033]
Also, while the table 12 is moving, the sliding
[0034]
Further, if the sliding
[0035]
Further, the
[0036]
Second Embodiment Next, a linear guide device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0037]
In the linear guide device according to the first embodiment described above, the rolling
[0038]
The left and right
[0039]
According to the second embodiment configured as described above, if the
The overall pressing force F is
F = F R + F L = 1000 (N).
[0040]
Since the force applied to the sliding
F R = F L = 500 (N)
It is.
[0041]
When the width of the
500 / 0.8 × 1.2 = 52 (N / cm 2 )
Thus, the surface pressure is in an appropriate range and can be put to practical use.
[0042]
The spring force of about 500 N is used to guide the
[0043]
Third Embodiment Next, a third embodiment shown in FIG. 6 is an embodiment in which the
[0044]
In the third embodiment, the sliding
[0045]
Fourth Embodiment Next, a linear guide device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0046]
FIG. 7 is a diagram showing a cross section of the
[0047]
In the
[0048]
The sliding
[0049]
Such a sliding
[0050]
Next, the
[0051]
According to the fourth embodiment configured as described above, the
[0052]
When adjusting the pressing force, when the pressing
[0053]
In addition, since the sliding
[0054]
As described above, the linear guide device according to the present invention has been described with reference to the preferred embodiment. However, the rolling
[0055]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the normal rolling guide has a pressing portion that generates a spring force for pressing the sliding shoe portion against the sliding surface and also adds flexibility to the main body block. By combining the brake parts, necessary and sufficient damping can be reliably obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a table to which a linear guide device according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a side view showing the straight guide device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a rolling guide portion of the linear guide device.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a brake unit of the linear guide device.
FIG. 5 is a partially omitted cross-sectional view of a brake unit according to a second embodiment.
FIG. 6 is a partially omitted cross-sectional view of a brake unit according to a third embodiment.
FIG. 7 is a sectional view of a brake unit according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ブレーキ部は、本体部と、案内レールに設けられたすべり面を摺動する一対のすべりシュー部と、を備え、
前記本体部に、前記すべりシュー部を前記すべり面に押圧するばね力を発生するととも前記本体部に撓み性を付加する押圧部を設けたことを特徴とする直線案内装置。A guide rail that guides a linear motion of a moving body on a base in a machine tool, a rolling guide having a rolling element that rolls the guide rail, and a brake unit that increases damping of the rolling guide. In the linear guide device
The brake unit includes a main body, and a pair of sliding shoe units that slide on a sliding surface provided on the guide rail,
The linear guide device according to claim 1, wherein the main body has a pressing portion that generates a spring force for pressing the sliding shoe portion against the sliding surface and also adds flexibility to the main body.
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