JP2004176825A - ダイナミックダンパ付運動案内装置及びテーブル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】転がり型の運動案内装置において、移動ブロックの移動方向と交差する方向の外力により移動ブロックが振動するのを効果的に抑制することができるダイナミックダンパ付運動案内装置を提供する。
【解決手段】主振動系を構成する運動案内装置の移動ブロックに錘と弾性体を有する副振動系を取り付ける。該副振動系によって、移動ブロックが移動する方向と交差する方向での移動ブロックの振動を抑制する。
【選択図】 図１
【解決手段】主振動系を構成する運動案内装置の移動ブロックに錘と弾性体を有する副振動系を取り付ける。該副振動系によって、移動ブロックが移動する方向と交差する方向での移動ブロックの振動を抑制する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、案内対象の直線又は曲線運動を案内する転がり型の運動案内装置、及び複数の運動案内装置を用いたテーブル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リニアスライダにおいて、可動体を目標位置に素早く位置決めするために、動吸振器を可動体に付加することによって、可動体の振動時間を短くする技術が提案されている（例えば特許文献１、１〜２頁参照）。
【０００３】
この特許文献１では、可動体の上に錘とゴムとで構成された動吸振器を設け、外力によって主振動系を構成する可動体になされる仕事を動吸振器で吸収し、これにより可動体の振動時間を短くしている。
【０００４】
ところで運動案内装置は、案内対象を一直線上又は曲線上を往復運動させる場合に使われる案内装置であり、工作機械やロボットの構成要素として非常に多く用いられている。一般に転がり型の運動案内装置では、案内対象に取り付けられる移動ブロックが多数のボール、ローラ等の転動体を介して軌道レールに組み付けられ、移動ブロックが軌道レールに対して相対的に直線又は曲線運動できるようになっている。
【０００５】
この移動ブロックには、移動ブロックの移動ブロックの移動方向と交差する方向において様々な外力が加わる。移動ブロックはこのような外力を負荷しながら、軌道レールに沿って往復運動する。
【０００６】
【特許文献１】実開平１−１５０２４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような運動案内装置では、移動ブロックの移動方向に交差する方向の外力が移動ブロックに加わると、転動体及び移動ブロックが変形し、移動ブロックが荷重の方向に変位する。このため、外力の変動に伴って移動ブロックが外力の方向に振動する。
【０００８】
例えば上述した運動案内装置では、移動ブロックは、中央部と中央部の両側に設けられた一対の側壁部を有して全体が略鞍形状に形成されている。移動ブロックに外力としてラジアル荷重、すなわち移動ブロックを軌道レールに向かって押し付ける方向の荷重が加わると、転動体が圧縮変形し、また移動ブロックの一対の側壁部が外側、すなわち軌道レールから離れる側に開くように変形する。このためラジアル荷重の変動に伴ってラジアル荷重が加わる方向に移動ブロックが僅かに振動する。この結果、例えば工作機械のびびり振動が励起されて加工能力、加工品位、あるいは工具寿命が低下したり、騒音が発生する等、テーブルに好ましくない影響が生じる。
【０００９】
上述の特許文献１に記載の発明は、可動体が移動する方向における可動体の振動を動吸振器で吸収することができる。しかし該動吸振動器では、可動体が移動する方向と交差する方向の可動体の振動を抑制することができない。
【００１０】
そこで本発明は、転がり型の運動案内装置において、移動ブロックの移動方向と交差する方向の外力により移動ブロックが振動するのを効果的に抑制することができるダイナミックダンパ付運動案内装置及びテーブル装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、転動体転走部が形成される軌道レールと、前記軌道レールの転動体転走部に対応する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、前記軌道レールに対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロックと、前記転動体循環路に配列され、前記移動ブロックの前記軌道レールに対する相対的な運動に伴って、前記軌道レールの前記転動体転走部と前記移動ブロックの前記負荷転動体転走部との間を転がり運動する複数の転動体と、を有する運動案内装置と、主振動系を構成する前記移動ブロックに取り付けられ、錘と弾性体を有する副振動系と、を備え、前記副振動系によって、前記移動ブロックが移動する方向と交差する方向での前記移動ブロックの振動が抑制されることを特徴とする。
【００１２】
前記移動ブロックは、中央部と中央部の両側に設けられた一対の側壁部を有して全体が略鞍形状に形成され、前記移動ブロックの上面となる前記中央部の表面に、テーブルを取り付けることができ、前記副振動系が、前記移動ブロックの側面となる前記側壁部の表面に取り付けられるのが望ましい。
【００１３】
この発明によれば、運動案内装置にテーブルを取り付ける際に、移動ブロックの側面に空くスペースを有効利用して副振動系を設置することができる。
【００１４】
一対の前記副振動系が、前記移動ブロックの両側面となる一対の前記側壁部の表面それぞれに取り付けられるのが望ましい。
【００１５】
この発明によれば、副振動系の錘の質量を大きくすることができ、効果的に主振動系の移動ブロックの振動を吸収することができる。
【００１６】
前記副振動系は、前記移動ブロックに取り付けられ、前記移動ブロックが移動する方向と直交する断面において中空に形成されるケーシングと、前記ケーシング内に前記ケーシングの内周面に接触した状態で設けられ、前記断面において中空に形成される前記弾性体としてのゴム部材と、前記ゴム部材内に前記ゴム部材の内周面と接触した状態で配置される前記錘と、を有することが望ましい。
【００１７】
この発明によれば、移動ブロックが移動する方向と直交する面内において錘がいずれの方向にも振動できるので、前記直交する面内でのいずれの方向における前記移動ブロックの振動をも抑制することができる。
【００１８】
前記錘の質量を変化できるように、前記錘は、複数に分割された分割錘と、該複数の分割錘を連結する連結手段とを有するのが望ましい。
【００１９】
この発明によれば、副振動系を構成する錘の質量の変化が容易になるので、例えば、設計段階ではわからない主振動系の振動の抑制状況に合わせて、現場で副振動系を構成する錘の質量を変化させることができる。
【００２０】
また本発明は、転動体転走部が形成される軌道レールと、前記軌道レールの転動体転走部に対応する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、前記軌道レールに対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロックと、前記転動体循環路に配列され、前記移動ブロックの前記軌道レールに対する相対的な運動に伴って、前記軌道レールの前記転動体転走部と前記移動ブロックの前記負荷転動体転走部との間を転がり運動する複数の転動体と、を有する複数の運動案内装置と、前記軌道レールを平行にして配置される前記複数の運動案内装置のそれぞれの移動ブロックを跨るように取り付けられるテーブルと、主振動系を構成する前記移動ブロックに取り付けられ、錘と弾性体を有する副振動系と、を備え、前記副振動系によって、前記移動ブロックが移動する方向と交差する方向での前記移動ブロックの振動が抑制されることを特徴とするダンパ付テーブル装置としてもよい。
【００２１】
前記移動ブロックは、中央部と中央部の両側に設けられた一対の側壁部を有して全体が略鞍形状に形成され、前記テーブルは、前記移動ブロックの上面となる前記中央部の表面に取り付けられ、前記副振動系は、複数の運動案内装置それぞれの移動ブロックの側面となる側壁部の表面間に介在・取り付けられ、前記移動ブロックが移動する方向と直交する断面において中空に形成されるケーシングと、前記ケーシング内に前記ケーシングの内周面に接触した状態で設けられ、前記断面において中空に形成される前記弾性体としてのゴム部材と、前記ゴム部材内に前記ゴム部材の内周面と接触した状態で配置される前記錘と、を有するのが望ましい。
【００２２】
この発明によれば、移動ブロックが移動する方向と直交する面内において錘がいずれの方向にも振動できるので、前記移動ブロックが移動する方向と直交する面内でのいずれの方向における前記移動ブロックの振動をも抑制することができる。また、複数の移動ブロック間に副振動系の錘を介在させることで、副振動系の錘の質量を大きくすることができ、効果的に主振動系の移動ブロックの振動を吸収することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明が適用されたダイナミックダンパ付運動案内装置を示す。図１は軌道レールが伸びる方向から見た正面図を示し、図２は平面図を示す。いずれの図面においてもダイナミックダンパ、すなわち副振動系１は断面図で示されている。
【００２４】
運動案内装置２は、工作機械のベッド等の固定部３に取り付けられる軌道レール４と、前記軌道レール４に対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロック５と、軌道レール４と移動ブロック５との間に介在される複数のボール６とを備える。軌道レール４には、転動体転走部としてのボール転走溝４ａが形成される。移動ブロック５には、軌道レール４のボール転走溝４ａに対応する負荷転動体転走部としての負荷ボール転走溝５ｄが形成されると共に、該負荷ボール転走溝５ｄを含むボール循環路７が形成される（後述する図５及び図６参照）。複数のボール６は、ボール循環路７に配列され、移動ブロック５の軌道レール４に対する相対的な運動に伴って、軌道レール４のボール転走溝４ａと移動ブロック５の負荷ボール転走溝５ｄとの間を転がり運動する。
【００２５】
移動ブロック５は、中央部５ａと中央部５ａの両側に設けられた一対の側壁部５ｂを有して全体が略鞍形状に形成される。移動ブロック５の上面９となる中央部５ａの表面に、テーブル１０が取り付けられている。運動案内装置の詳細については後述する。
【００２６】
主振動系を構成する移動ブロック５には、錘１１と弾性体１２を有する副振動系１が取り付けられる。この副振動系１は、移動ブロック５の移動方向と交差する方向の外力によって移動ブロック５になされる仕事を吸収し、移動ブロック５の移動方向と交差する方向の移動ブロック５の振動を抑制する。
【００２７】
運動案内装置２にテーブル１０を取り付ける際、移動ブロック５の側面にはスペースＳが空く。このスペースＳを有効利用できるように、副振動系１は移動ブロック５の側面１３となる側壁部５ｂの表面に取り付けられる。副振動系１は、移動ブロック５の側面の一方のみに取り付けられてもよいし、図中２点鎖線で示すように、移動ブロック５の側面１３の両方それぞれに取り付けられてもよい。副振動系１を移動ブロック５の側面１３の一方のみに取り付けるか、両方に取り付けるかは、副振動系１の必要な錘１１の質量に応じて適宜決定される。ここで副振動系１の錘１１の質量を大きくすると、効果的に主振動系の移動ブロック５の振動を吸収することができる。
【００２８】
副振動系１は、移動ブロック５にボルト等で締結され、移動ブロック５の移動方向（図２中Ｚ方向）に細長く伸びるケーシング１４と、ケーシング１４内に収容され、移動ブロック５の移動方向に細長く伸びる弾性体としてのゴム部材１２と、該ゴム部材１２内に収容され、移動ブロック５の移動方向に細長く伸びる錘１１とで構成される。ケーシング１４は、移動ブロック５が移動する方向と直交する断面（図１に示される断面）において、中空の四角形枠状に形成される。ゴム部材１２は、ケーシング１４内にケーシング１４の内周面に接触した状態で設けられ、前記断面において同様に中空の四角形状に形成される。錘１１は、ゴム部材１２内にゴム部材１２の内周面と接触した状態で配置される。ゴム部材１２の厚みは副振動系１のばね定数に影響を与える。図中Ｘ方向に配置されるゴム部材１２ａの厚さ、及び図中Ｙ方向に位置されるゴム部材１２ｂの厚さは、この実施形態では等しく設定されるが、外力が移動ブロック５に加わる方向、及び振動数に応じて異なって設定されてもよい。錘１１の周囲がゴム部材１２で覆われているので、外力によって移動ブロック５が例えば図中上下方向、すなわちＹ方向に振動されると、副振動系１の錘１１も図中上下方向、すなわちＹ方向に振動する。一方外力によって移動ブロック５が例えば図中左右方向、すなわちＸ方向に振動されると、副振動系１の錘１１も図中左右方向、すなわちＸ方向に振動する。副振動系１は移動ブロック５が移動する方向と直交する面内において、錘１１をいずれの方向にも振動させることができるように構成され、これにより、前記直交する面内でのいずれの方向の外力が移動ブロック５に加わっても、移動ブロック５の振動を抑制することができるようになっている。
【００２９】
錘１１は、移動ブロック５の移動方向に複数に分割されている。分割錘１１ａはそのＺ方向における厚さが、薄いものから厚いものまで様々に設定される。複数の分割錘１１ａは連結手段としての通しボルト１６によって連結され、必要に応じて錘１１に入れ込まれたり、錘１１から出されたりする。このため、副振動系１を構成する錘１１の質量を変化させるのが容易になり、例えば設計段階ではわからない主振動系の振動の抑制状況に合わせて、現場で副振動系１を構成する錘１１の質量を変化させることができる。
【００３０】
図３はダイナミックダンパ付運動案内装置の主振動系及び副振動系１のモデルの一例を示す。このモデルでは、錘の変位が少ないことからゴム部材が粘性減衰を有さないものと仮定する。
【００３１】
ｍ：主振動体（移動ブロック）の質量、ｋ１：主振動系のばね定数、ｍｄ：副振動系１の錘質量、ｋ２：副振動系１のばね定数（ゴム部材のばね定数）、ｘｓｔ：主振動体（移動ブロック）の静的変位（＝Ｐ／ｋ１）、ωｎ＝√（ｋ１／ｍ）：主振動系固有振動数、ωｄ＝√（ｋ２／ｍｄ）：ダンパ系固有振動数、Ｒ＝ｍｄ／ｍ：質量比とすると、主振動体（移動ブロック）に周期的外力Ｐｓｉｎωｔが働くときの運動方程式は下記数１で表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
このような系の角振動数ωをもった強制振動の振幅は下記数２で表される。
【００３４】
【数２】
【００３５】
数２よりω＝ωｄのとき主振動体（移動ブロック）の変位が０になることがわかる。したがって、副振動系１の固有振動数ωｄを外力の振動数に一致させれば、外力によって主振動体（移動ブロック）になされる仕事を副振動系１の振動として吸収することができる。
【００３６】
図４ないし図６は運動案内装置の詳細図を示す。図４は一部断面図を含む斜視図を示し、図５は移動ブロックが移動する方向と直交する面内での断面図を示し、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図を示す。
【００３７】
軌道レール４は長手方向に直角な断面が略矩形状に形成され、固定ボルトを挿通するための取付け孔２１が長手方向に適宜間隔を開けて貫通されている。軌道レール４の上面には例えば２条のボール転走溝４ａが形成される。軌道レール４の両側面にも例えば一条のボール転走溝４ａが形成される。
【００３８】
移動ブロック５は、ブロック本体２２と、ブロック本体２２の前後両端面に取り付けられる一対のエンドキャップ２３とから構成される。ブロック本体２２の上面には、テーブル１０を移動ブロック５にボルト固定するためのねじ穴２４が複数形成されている。ブロック本体２２の中央部５ａ及び側壁部５ｂには、軌道レール４のボール転走溝４ａに向かい合う負荷ボール転走溝５ｄが形成され、また負荷ボール転走溝５ｄに平行にボール戻し路２５が形成されている。負荷ボール転走溝５ｄとボール転走溝４ａで構成される負荷転走路と、負荷ボール戻し路２５とはエンドキャップ２３に形成されるＵ字状の方向転換路２６で連結されている。エンドキャップ２３には軌道レール４に密着するシール部材２７が装着され、移動ブロック５の内部に異物が侵入するのを防止している。
【００３９】
ボール戻し路２５はブロック本体２２に空けられた貫通穴２８の内周面を樹脂の管状体２９で被覆することで形成されている。ブロック本体２２の中央部５ａの下面側及び側壁部５ｂの内面側にも、樹脂の被覆部３０が形成される。この被覆部３０は後述するボール連結体３１のベルト３２を案内する。管状体２９及び被覆部３０は、インサート成形法により成形される。
【００４０】
複数のボール６は数珠状に繋げたボール連結体３３として無限循環路に組み込まれている。図７はボール連結体３３の一例を示す。かかるボール連結体３３は、可撓する連結体ベルト３４と、この連結体ベルト３４に摺動・回転可能に保持された複数のボール６とから構成される。連結体ベルト３４はボール６間に介在された複数の間座部３５を有すると共に、これら間座部３５をベルト３２で連結して構成されている。各間座部３５にはボール６の球面に対応した球面凹部３６が形成されている。
【００４１】
図６に示すように、軌道レール４に対する移動ブロック５の相対的な移動に伴い、軌道レール４のボール転走溝４ａと移動ブロック５の負荷ボール転走溝５ｄとの間の負荷転送路をボール６が転がる。負荷転送路の一端まで到達したボール６は、無負荷域の方向転換路２６及びボール戻し路２５を経由しての他端に戻され、再び負荷転送路を転がる。
【００４２】
図８及び図９は本発明が適用されるテーブル装置を示す。図８は軌道レール４の伸びる方向から見たテーブル装置の正面図を示し、図９はテーブル装置の平面図を示す。このテーブル装置の運動案内装置２は、上記ダイナミックダンパ付運動案内装置の運動案内装置２と同様な構成を有し、工作機械のベッド等の固定部３に取り付けられる軌道レール４と、前記軌道レール４に対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロック５と、軌道レール４と移動ブロック５との間に介在される複数のボールとを備える。このテーブル装置では、運動案内装置２が複数、例えば２つ、軌道レール４を平行にして配置され、複数の運動案内装置２のそれぞれの移動ブロック５を跨るようにテーブル１０が取り付けられる。
【００４３】
移動ブロック５は、中央部５ａと中央部５ａの両側に設けられた一対の側壁部５ｂを有して全体が略鞍形状に形成される。移動ブロック５の上面９となる中央部５ａの表面に、テーブル１０が取り付けられている。
【００４４】
副振動系１は、複数の運動案内装置２それぞれの移動ブロック５の側面１３となる側壁部５ｂの表面間に介在・取り付けられる。この実施形態では、各運動案内装置２に一対の移動ブロック５が組み付けられ、合計４つの移動ブロック５間に副振動系１が介在されている。
【００４５】
副振動系１のケーシング１４は、移動ブロック５が移動する方向と直交する断面において中空に形成され、その両端が移動ブロック５の側面１３に取り付けられる。ケーシング１４内には、ケーシング１４の内周面に接触した状態で弾性体としてのゴム部材１２が設けられる。このゴム部材１２も前記断面において中空に形成される。ゴム部材１２内には、ゴム部材１２の内周面と接触した状態で錘１１が配置される。
【００４６】
このテーブル装置でも、移動ブロック５が移動する方向と直交する面内において錘１１がいずれの方向にも振動できるので、移動ブロック５が移動する方向と直交する面内でのいずれの方向における移動ブロック５の振動をも抑制することができる。また、複数の移動ブロック５間に副振動系１の錘１１を介在させることで、副振動系１の錘１１の質量を大きくすることができ、効果的に主振動系の移動ブロック５の振動を吸収することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、主振動系を構成する運動案内装置の移動ブロックに錘と弾性体を有する副振動系を取り付け、該副振動系によって、移動ブロックが移動する方向と交差する方向での移動ブロックの振動を抑制するので、移動ブロックの移動方向と交差する方向の外力により移動ブロックが振動するのを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるダイナミックダンパ付運動案内装置を示す図（軌道レールが伸びる方向から見た正面図）。
【図２】本発明の一実施形態におけるダイナミックダンパ付運動案内装置を示す平面図図。
【図３】ダイナミックダンパ付運動案内装置の主振動系及び副振動系のモデルの一例を示す図。
【図４】運動案内装置を示す斜視図（一部断面図を含む）。
【図５】運動案内装置を示す断面図（移動ブロックが移動する方向と直交する面内での断面図）。
【図６】図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図。
【図７】ボール連結体の一例を示す斜視図。
【図８】本発明の一実施形態におけるテーブル装置を示す図（軌道レールの伸びる方向から見たテーブル装置の正面図）。
【図９】テーブル装置の平面図。
【符号の説明】
１…副振動系（ダイナミックダンパ）
２…運動案内装置
４…前記軌道レール
４ａ…ボール転走溝
５…移動ブロック
５ａ…中央部
５ｂ…側壁部
５ｄ…負荷ボール転走溝
６…ボール（転動体）
７…ボール循環路
９…移動ブロックの上面
１０…テーブル
１１…錘
１１ａ…分割錘
１２…ゴム部材（弾性体）
１３…移動ブロックの側面
１４…ケーシング
１６…通しボルト（連結手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、案内対象の直線又は曲線運動を案内する転がり型の運動案内装置、及び複数の運動案内装置を用いたテーブル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リニアスライダにおいて、可動体を目標位置に素早く位置決めするために、動吸振器を可動体に付加することによって、可動体の振動時間を短くする技術が提案されている（例えば特許文献１、１〜２頁参照）。
【０００３】
この特許文献１では、可動体の上に錘とゴムとで構成された動吸振器を設け、外力によって主振動系を構成する可動体になされる仕事を動吸振器で吸収し、これにより可動体の振動時間を短くしている。
【０００４】
ところで運動案内装置は、案内対象を一直線上又は曲線上を往復運動させる場合に使われる案内装置であり、工作機械やロボットの構成要素として非常に多く用いられている。一般に転がり型の運動案内装置では、案内対象に取り付けられる移動ブロックが多数のボール、ローラ等の転動体を介して軌道レールに組み付けられ、移動ブロックが軌道レールに対して相対的に直線又は曲線運動できるようになっている。
【０００５】
この移動ブロックには、移動ブロックの移動ブロックの移動方向と交差する方向において様々な外力が加わる。移動ブロックはこのような外力を負荷しながら、軌道レールに沿って往復運動する。
【０００６】
【特許文献１】実開平１−１５０２４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような運動案内装置では、移動ブロックの移動方向に交差する方向の外力が移動ブロックに加わると、転動体及び移動ブロックが変形し、移動ブロックが荷重の方向に変位する。このため、外力の変動に伴って移動ブロックが外力の方向に振動する。
【０００８】
例えば上述した運動案内装置では、移動ブロックは、中央部と中央部の両側に設けられた一対の側壁部を有して全体が略鞍形状に形成されている。移動ブロックに外力としてラジアル荷重、すなわち移動ブロックを軌道レールに向かって押し付ける方向の荷重が加わると、転動体が圧縮変形し、また移動ブロックの一対の側壁部が外側、すなわち軌道レールから離れる側に開くように変形する。このためラジアル荷重の変動に伴ってラジアル荷重が加わる方向に移動ブロックが僅かに振動する。この結果、例えば工作機械のびびり振動が励起されて加工能力、加工品位、あるいは工具寿命が低下したり、騒音が発生する等、テーブルに好ましくない影響が生じる。
【０００９】
上述の特許文献１に記載の発明は、可動体が移動する方向における可動体の振動を動吸振器で吸収することができる。しかし該動吸振動器では、可動体が移動する方向と交差する方向の可動体の振動を抑制することができない。
【００１０】
そこで本発明は、転がり型の運動案内装置において、移動ブロックの移動方向と交差する方向の外力により移動ブロックが振動するのを効果的に抑制することができるダイナミックダンパ付運動案内装置及びテーブル装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、転動体転走部が形成される軌道レールと、前記軌道レールの転動体転走部に対応する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、前記軌道レールに対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロックと、前記転動体循環路に配列され、前記移動ブロックの前記軌道レールに対する相対的な運動に伴って、前記軌道レールの前記転動体転走部と前記移動ブロックの前記負荷転動体転走部との間を転がり運動する複数の転動体と、を有する運動案内装置と、主振動系を構成する前記移動ブロックに取り付けられ、錘と弾性体を有する副振動系と、を備え、前記副振動系によって、前記移動ブロックが移動する方向と交差する方向での前記移動ブロックの振動が抑制されることを特徴とする。
【００１２】
前記移動ブロックは、中央部と中央部の両側に設けられた一対の側壁部を有して全体が略鞍形状に形成され、前記移動ブロックの上面となる前記中央部の表面に、テーブルを取り付けることができ、前記副振動系が、前記移動ブロックの側面となる前記側壁部の表面に取り付けられるのが望ましい。
【００１３】
この発明によれば、運動案内装置にテーブルを取り付ける際に、移動ブロックの側面に空くスペースを有効利用して副振動系を設置することができる。
【００１４】
一対の前記副振動系が、前記移動ブロックの両側面となる一対の前記側壁部の表面それぞれに取り付けられるのが望ましい。
【００１５】
この発明によれば、副振動系の錘の質量を大きくすることができ、効果的に主振動系の移動ブロックの振動を吸収することができる。
【００１６】
前記副振動系は、前記移動ブロックに取り付けられ、前記移動ブロックが移動する方向と直交する断面において中空に形成されるケーシングと、前記ケーシング内に前記ケーシングの内周面に接触した状態で設けられ、前記断面において中空に形成される前記弾性体としてのゴム部材と、前記ゴム部材内に前記ゴム部材の内周面と接触した状態で配置される前記錘と、を有することが望ましい。
【００１７】
この発明によれば、移動ブロックが移動する方向と直交する面内において錘がいずれの方向にも振動できるので、前記直交する面内でのいずれの方向における前記移動ブロックの振動をも抑制することができる。
【００１８】
前記錘の質量を変化できるように、前記錘は、複数に分割された分割錘と、該複数の分割錘を連結する連結手段とを有するのが望ましい。
【００１９】
この発明によれば、副振動系を構成する錘の質量の変化が容易になるので、例えば、設計段階ではわからない主振動系の振動の抑制状況に合わせて、現場で副振動系を構成する錘の質量を変化させることができる。
【００２０】
また本発明は、転動体転走部が形成される軌道レールと、前記軌道レールの転動体転走部に対応する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、前記軌道レールに対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロックと、前記転動体循環路に配列され、前記移動ブロックの前記軌道レールに対する相対的な運動に伴って、前記軌道レールの前記転動体転走部と前記移動ブロックの前記負荷転動体転走部との間を転がり運動する複数の転動体と、を有する複数の運動案内装置と、前記軌道レールを平行にして配置される前記複数の運動案内装置のそれぞれの移動ブロックを跨るように取り付けられるテーブルと、主振動系を構成する前記移動ブロックに取り付けられ、錘と弾性体を有する副振動系と、を備え、前記副振動系によって、前記移動ブロックが移動する方向と交差する方向での前記移動ブロックの振動が抑制されることを特徴とするダンパ付テーブル装置としてもよい。
【００２１】
前記移動ブロックは、中央部と中央部の両側に設けられた一対の側壁部を有して全体が略鞍形状に形成され、前記テーブルは、前記移動ブロックの上面となる前記中央部の表面に取り付けられ、前記副振動系は、複数の運動案内装置それぞれの移動ブロックの側面となる側壁部の表面間に介在・取り付けられ、前記移動ブロックが移動する方向と直交する断面において中空に形成されるケーシングと、前記ケーシング内に前記ケーシングの内周面に接触した状態で設けられ、前記断面において中空に形成される前記弾性体としてのゴム部材と、前記ゴム部材内に前記ゴム部材の内周面と接触した状態で配置される前記錘と、を有するのが望ましい。
【００２２】
この発明によれば、移動ブロックが移動する方向と直交する面内において錘がいずれの方向にも振動できるので、前記移動ブロックが移動する方向と直交する面内でのいずれの方向における前記移動ブロックの振動をも抑制することができる。また、複数の移動ブロック間に副振動系の錘を介在させることで、副振動系の錘の質量を大きくすることができ、効果的に主振動系の移動ブロックの振動を吸収することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明が適用されたダイナミックダンパ付運動案内装置を示す。図１は軌道レールが伸びる方向から見た正面図を示し、図２は平面図を示す。いずれの図面においてもダイナミックダンパ、すなわち副振動系１は断面図で示されている。
【００２４】
運動案内装置２は、工作機械のベッド等の固定部３に取り付けられる軌道レール４と、前記軌道レール４に対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロック５と、軌道レール４と移動ブロック５との間に介在される複数のボール６とを備える。軌道レール４には、転動体転走部としてのボール転走溝４ａが形成される。移動ブロック５には、軌道レール４のボール転走溝４ａに対応する負荷転動体転走部としての負荷ボール転走溝５ｄが形成されると共に、該負荷ボール転走溝５ｄを含むボール循環路７が形成される（後述する図５及び図６参照）。複数のボール６は、ボール循環路７に配列され、移動ブロック５の軌道レール４に対する相対的な運動に伴って、軌道レール４のボール転走溝４ａと移動ブロック５の負荷ボール転走溝５ｄとの間を転がり運動する。
【００２５】
移動ブロック５は、中央部５ａと中央部５ａの両側に設けられた一対の側壁部５ｂを有して全体が略鞍形状に形成される。移動ブロック５の上面９となる中央部５ａの表面に、テーブル１０が取り付けられている。運動案内装置の詳細については後述する。
【００２６】
主振動系を構成する移動ブロック５には、錘１１と弾性体１２を有する副振動系１が取り付けられる。この副振動系１は、移動ブロック５の移動方向と交差する方向の外力によって移動ブロック５になされる仕事を吸収し、移動ブロック５の移動方向と交差する方向の移動ブロック５の振動を抑制する。
【００２７】
運動案内装置２にテーブル１０を取り付ける際、移動ブロック５の側面にはスペースＳが空く。このスペースＳを有効利用できるように、副振動系１は移動ブロック５の側面１３となる側壁部５ｂの表面に取り付けられる。副振動系１は、移動ブロック５の側面の一方のみに取り付けられてもよいし、図中２点鎖線で示すように、移動ブロック５の側面１３の両方それぞれに取り付けられてもよい。副振動系１を移動ブロック５の側面１３の一方のみに取り付けるか、両方に取り付けるかは、副振動系１の必要な錘１１の質量に応じて適宜決定される。ここで副振動系１の錘１１の質量を大きくすると、効果的に主振動系の移動ブロック５の振動を吸収することができる。
【００２８】
副振動系１は、移動ブロック５にボルト等で締結され、移動ブロック５の移動方向（図２中Ｚ方向）に細長く伸びるケーシング１４と、ケーシング１４内に収容され、移動ブロック５の移動方向に細長く伸びる弾性体としてのゴム部材１２と、該ゴム部材１２内に収容され、移動ブロック５の移動方向に細長く伸びる錘１１とで構成される。ケーシング１４は、移動ブロック５が移動する方向と直交する断面（図１に示される断面）において、中空の四角形枠状に形成される。ゴム部材１２は、ケーシング１４内にケーシング１４の内周面に接触した状態で設けられ、前記断面において同様に中空の四角形状に形成される。錘１１は、ゴム部材１２内にゴム部材１２の内周面と接触した状態で配置される。ゴム部材１２の厚みは副振動系１のばね定数に影響を与える。図中Ｘ方向に配置されるゴム部材１２ａの厚さ、及び図中Ｙ方向に位置されるゴム部材１２ｂの厚さは、この実施形態では等しく設定されるが、外力が移動ブロック５に加わる方向、及び振動数に応じて異なって設定されてもよい。錘１１の周囲がゴム部材１２で覆われているので、外力によって移動ブロック５が例えば図中上下方向、すなわちＹ方向に振動されると、副振動系１の錘１１も図中上下方向、すなわちＹ方向に振動する。一方外力によって移動ブロック５が例えば図中左右方向、すなわちＸ方向に振動されると、副振動系１の錘１１も図中左右方向、すなわちＸ方向に振動する。副振動系１は移動ブロック５が移動する方向と直交する面内において、錘１１をいずれの方向にも振動させることができるように構成され、これにより、前記直交する面内でのいずれの方向の外力が移動ブロック５に加わっても、移動ブロック５の振動を抑制することができるようになっている。
【００２９】
錘１１は、移動ブロック５の移動方向に複数に分割されている。分割錘１１ａはそのＺ方向における厚さが、薄いものから厚いものまで様々に設定される。複数の分割錘１１ａは連結手段としての通しボルト１６によって連結され、必要に応じて錘１１に入れ込まれたり、錘１１から出されたりする。このため、副振動系１を構成する錘１１の質量を変化させるのが容易になり、例えば設計段階ではわからない主振動系の振動の抑制状況に合わせて、現場で副振動系１を構成する錘１１の質量を変化させることができる。
【００３０】
図３はダイナミックダンパ付運動案内装置の主振動系及び副振動系１のモデルの一例を示す。このモデルでは、錘の変位が少ないことからゴム部材が粘性減衰を有さないものと仮定する。
【００３１】
ｍ：主振動体（移動ブロック）の質量、ｋ１：主振動系のばね定数、ｍｄ：副振動系１の錘質量、ｋ２：副振動系１のばね定数（ゴム部材のばね定数）、ｘｓｔ：主振動体（移動ブロック）の静的変位（＝Ｐ／ｋ１）、ωｎ＝√（ｋ１／ｍ）：主振動系固有振動数、ωｄ＝√（ｋ２／ｍｄ）：ダンパ系固有振動数、Ｒ＝ｍｄ／ｍ：質量比とすると、主振動体（移動ブロック）に周期的外力Ｐｓｉｎωｔが働くときの運動方程式は下記数１で表される。
【００３２】
【数１】
このような系の角振動数ωをもった強制振動の振幅は下記数２で表される。
【００３４】
【数２】
数２よりω＝ωｄのとき主振動体（移動ブロック）の変位が０になることがわかる。したがって、副振動系１の固有振動数ωｄを外力の振動数に一致させれば、外力によって主振動体（移動ブロック）になされる仕事を副振動系１の振動として吸収することができる。
【００３６】
図４ないし図６は運動案内装置の詳細図を示す。図４は一部断面図を含む斜視図を示し、図５は移動ブロックが移動する方向と直交する面内での断面図を示し、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図を示す。
【００３７】
軌道レール４は長手方向に直角な断面が略矩形状に形成され、固定ボルトを挿通するための取付け孔２１が長手方向に適宜間隔を開けて貫通されている。軌道レール４の上面には例えば２条のボール転走溝４ａが形成される。軌道レール４の両側面にも例えば一条のボール転走溝４ａが形成される。
【００３８】
移動ブロック５は、ブロック本体２２と、ブロック本体２２の前後両端面に取り付けられる一対のエンドキャップ２３とから構成される。ブロック本体２２の上面には、テーブル１０を移動ブロック５にボルト固定するためのねじ穴２４が複数形成されている。ブロック本体２２の中央部５ａ及び側壁部５ｂには、軌道レール４のボール転走溝４ａに向かい合う負荷ボール転走溝５ｄが形成され、また負荷ボール転走溝５ｄに平行にボール戻し路２５が形成されている。負荷ボール転走溝５ｄとボール転走溝４ａで構成される負荷転走路と、負荷ボール戻し路２５とはエンドキャップ２３に形成されるＵ字状の方向転換路２６で連結されている。エンドキャップ２３には軌道レール４に密着するシール部材２７が装着され、移動ブロック５の内部に異物が侵入するのを防止している。
【００３９】
ボール戻し路２５はブロック本体２２に空けられた貫通穴２８の内周面を樹脂の管状体２９で被覆することで形成されている。ブロック本体２２の中央部５ａの下面側及び側壁部５ｂの内面側にも、樹脂の被覆部３０が形成される。この被覆部３０は後述するボール連結体３１のベルト３２を案内する。管状体２９及び被覆部３０は、インサート成形法により成形される。
【００４０】
複数のボール６は数珠状に繋げたボール連結体３３として無限循環路に組み込まれている。図７はボール連結体３３の一例を示す。かかるボール連結体３３は、可撓する連結体ベルト３４と、この連結体ベルト３４に摺動・回転可能に保持された複数のボール６とから構成される。連結体ベルト３４はボール６間に介在された複数の間座部３５を有すると共に、これら間座部３５をベルト３２で連結して構成されている。各間座部３５にはボール６の球面に対応した球面凹部３６が形成されている。
【００４１】
図６に示すように、軌道レール４に対する移動ブロック５の相対的な移動に伴い、軌道レール４のボール転走溝４ａと移動ブロック５の負荷ボール転走溝５ｄとの間の負荷転送路をボール６が転がる。負荷転送路の一端まで到達したボール６は、無負荷域の方向転換路２６及びボール戻し路２５を経由しての他端に戻され、再び負荷転送路を転がる。
【００４２】
図８及び図９は本発明が適用されるテーブル装置を示す。図８は軌道レール４の伸びる方向から見たテーブル装置の正面図を示し、図９はテーブル装置の平面図を示す。このテーブル装置の運動案内装置２は、上記ダイナミックダンパ付運動案内装置の運動案内装置２と同様な構成を有し、工作機械のベッド等の固定部３に取り付けられる軌道レール４と、前記軌道レール４に対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロック５と、軌道レール４と移動ブロック５との間に介在される複数のボールとを備える。このテーブル装置では、運動案内装置２が複数、例えば２つ、軌道レール４を平行にして配置され、複数の運動案内装置２のそれぞれの移動ブロック５を跨るようにテーブル１０が取り付けられる。
【００４３】
移動ブロック５は、中央部５ａと中央部５ａの両側に設けられた一対の側壁部５ｂを有して全体が略鞍形状に形成される。移動ブロック５の上面９となる中央部５ａの表面に、テーブル１０が取り付けられている。
【００４４】
副振動系１は、複数の運動案内装置２それぞれの移動ブロック５の側面１３となる側壁部５ｂの表面間に介在・取り付けられる。この実施形態では、各運動案内装置２に一対の移動ブロック５が組み付けられ、合計４つの移動ブロック５間に副振動系１が介在されている。
【００４５】
副振動系１のケーシング１４は、移動ブロック５が移動する方向と直交する断面において中空に形成され、その両端が移動ブロック５の側面１３に取り付けられる。ケーシング１４内には、ケーシング１４の内周面に接触した状態で弾性体としてのゴム部材１２が設けられる。このゴム部材１２も前記断面において中空に形成される。ゴム部材１２内には、ゴム部材１２の内周面と接触した状態で錘１１が配置される。
【００４６】
このテーブル装置でも、移動ブロック５が移動する方向と直交する面内において錘１１がいずれの方向にも振動できるので、移動ブロック５が移動する方向と直交する面内でのいずれの方向における移動ブロック５の振動をも抑制することができる。また、複数の移動ブロック５間に副振動系１の錘１１を介在させることで、副振動系１の錘１１の質量を大きくすることができ、効果的に主振動系の移動ブロック５の振動を吸収することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、主振動系を構成する運動案内装置の移動ブロックに錘と弾性体を有する副振動系を取り付け、該副振動系によって、移動ブロックが移動する方向と交差する方向での移動ブロックの振動を抑制するので、移動ブロックの移動方向と交差する方向の外力により移動ブロックが振動するのを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるダイナミックダンパ付運動案内装置を示す図（軌道レールが伸びる方向から見た正面図）。
【図２】本発明の一実施形態におけるダイナミックダンパ付運動案内装置を示す平面図図。
【図３】ダイナミックダンパ付運動案内装置の主振動系及び副振動系のモデルの一例を示す図。
【図４】運動案内装置を示す斜視図（一部断面図を含む）。
【図５】運動案内装置を示す断面図（移動ブロックが移動する方向と直交する面内での断面図）。
【図６】図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図。
【図７】ボール連結体の一例を示す斜視図。
【図８】本発明の一実施形態におけるテーブル装置を示す図（軌道レールの伸びる方向から見たテーブル装置の正面図）。
【図９】テーブル装置の平面図。
【符号の説明】
１…副振動系（ダイナミックダンパ）
２…運動案内装置
４…前記軌道レール
４ａ…ボール転走溝
５…移動ブロック
５ａ…中央部
５ｂ…側壁部
５ｄ…負荷ボール転走溝
６…ボール（転動体）
７…ボール循環路
９…移動ブロックの上面
１０…テーブル
１１…錘
１１ａ…分割錘
１２…ゴム部材（弾性体）
１３…移動ブロックの側面
１４…ケーシング
１６…通しボルト（連結手段）
Claims (7)
- 転動体転走部が形成される軌道レールと、
前記軌道レールの転動体転走部に対応する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、前記軌道レールに対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロックと、
前記転動体循環路に配列され、前記移動ブロックの前記軌道レールに対する相対的な運動に伴って、前記軌道レールの前記転動体転走部と前記移動ブロックの前記負荷転動体転走部との間を転がり運動する複数の転動体と、を有する運動案内装置と、
主振動系を構成する前記移動ブロックに取り付けられ、錘と弾性体を有する副振動系と、を備え、
前記副振動系によって、前記移動ブロックが移動する方向と交差する方向での前記移動ブロックの振動が抑制されることを特徴とするダイナミックダンパ付運動案内装置。 - 前記移動ブロックは、中央部と中央部の両側に設けられた一対の側壁部を有して全体が略鞍形状に形成され、
前記移動ブロックの上面となる前記中央部の表面に、テーブルを取り付けることができ、
前記副振動系が、前記移動ブロックの側面となる前記側壁部の表面に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックダンパ付運動案内装置。 - 一対の前記副振動系が、前記移動ブロックの両側面となる一対の前記側壁部の表面それぞれに取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のダイナミックダンパ付運動案内装置。
- 前記副振動系は、
前記移動ブロックに取り付けられ、前記移動ブロックが移動する方向と直交する断面において中空に形成されるケーシングと、
前記ケーシング内に前記ケーシングの内周面に接触した状態で設けられ、前記断面において中空に形成される前記弾性体としてのゴム部材と、
前記ゴム部材内に前記ゴム部材の内周面と接触した状態で配置される前記錘と、を有することを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のダイナミックダンパ付運動案内装置。 - 前記錘の質量を変化できるように、
前記錘は、複数に分割された分割錘と、該複数の分割錘を連結する連結手段とを有することを特徴とする請求項４に記載のダイナミックダンパ付運動案内装置。 - 転動体転走部が形成される軌道レールと、
前記軌道レールの転動体転走部に対応する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、前記軌道レールに対して相対的に移動可能に組み付けられる移動ブロックと、
前記転動体循環路に配列され、前記移動ブロックの前記軌道レールに対する相対的な運動に伴って、前記軌道レールの前記転動体転走部と前記移動ブロックの前記負荷転動体転走部との間を転がり運動する複数の転動体と、を有する複数の運動案内装置と、
前記軌道レールを平行にして配置される前記複数の運動案内装置のそれぞれの移動ブロックを跨るように取り付けられるテーブルと、
主振動系を構成する前記移動ブロックに取り付けられ、錘と弾性体を有する副振動系と、を備え、
前記副振動系によって、前記移動ブロックが移動する方向と交差する方向での前記移動ブロックの振動が抑制されることを特徴とするダイナミックダンパ付テーブル装置。 - 前記移動ブロックは、中央部と中央部の両側に設けられた一対の側壁部を有して全体が略鞍形状に形成され、
前記テーブルは、前記移動ブロックの上面となる前記中央部の表面に取り付けられ、
前記副振動系は、
複数の運動案内装置それぞれの移動ブロックの側面となる側壁部の表面間に介在・取り付けられ、前記移動ブロックが移動する方向と直交する断面において中空に形成されるケーシングと、
前記ケーシング内に前記ケーシングの内周面に接触した状態で設けられ、前記断面において中空に形成される前記弾性体としてのゴム部材と、
前記ゴム部材内に前記ゴム部材の内周面と接触した状態で配置される前記錘と、を有することを特徴とする請求項６に記載のダイナミックダンパ付テーブル装置。
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2002
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