JP2004204901A

JP2004204901A - 直動式案内装置

Info

Publication number: JP2004204901A
Application number: JP2002372550A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Matsumoto; 政一松本
Original assignee: Nikken Kosakusho Works Ltd
Current assignee: Nikken Kosakusho Works Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】高い予圧をかけ得るとともに低コスト化を可能にした直動式案内装置を提供する。
【解決手段】第１循環路１２及び第２循環路１３とリターン路１１４内に、これらの内部を転動しながら循環走行する多数の中空コロ１４を収容し、この中空コロを弾性変形させて予圧を調整する予圧調整手段１５を備える構成にした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタなどの工作機械におけるスピンドルヘッド、Ｘ−Ｙテーブルなどのような可動体を直線的に案内する直動式案内装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の直動式案内装置は、工作機械のベッド等に設置され、直線状の案内面を有する軌道台と、この軌道台上を案内面に沿って移動するとともにテーブル等の可動体を支持するスライドユニットを備え、このスライドユニット内には、これが軌道台上を移動する時、軌道台の案内面を転動しながらスライドユニットの循環路内を循環する多数の中実コロが案内面の数に対応して複数列設けられ、これにより、軌道台上でのスライドユニットを含む可動体の滑らかな走行と案内装置自体の高い信頼性、高い精度及び剛性を実現できるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１２６１４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の直動式案内装置では、そのスライドユニットと軌道台の案内面との間に介在されるコロに中実コロが用いられているため、剛性の高い案内装置を実現することができる。
しかしながら、中実コロは荷重に対する弾性変形量が小さく、しかも、安定した精度を得るためにコロに対しかけ得る予圧も基本動定格荷重の３％程度と小さいため、あまり大きな予圧をかけることができない。その結果、例えば、Ｘ−Ｙテーブルなどのような可動体を複数のスライドユニットを用いて複数の箇所で軌道台の案内面上に移動可能に支持する場合、均一な荷重分布を得るために各スライドユニットの軌道台案内面に当接する中実コロの面が同一平面となるように、可動体への各スライドユニットの取付け高さを揃える必要がある。
しかし、各スライドユニットの取付け高さを揃えるには、中実コロ及びその支持機構を含めたスライドユニット自体の高さ寸法などを高精度に製作する必要があるため、スライドユニットを含む案内装置がコスト高になるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、高い予圧をかけ得るとともに低コスト化を可能にした直動式案内装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、可動体を支持体に対して直線移動可能に支持し案内する直動式案内装置であって、前記可動体及び支持体の一方に前記可動体の移動方向に沿い形成された案内面と、前記案内面に相対向して前記可動体及び支持体の他方に設けられたコロ保持体と、前記案内面と該案内面に対向する前記コロ保持体との間に形成される第１循環路と、前記コロ保持体の反案内面側に形成され前記第１循環路と両端で連通される第２循環路と、前記第１及び第２循環路内に転動しながら循環走行するように収容された多数の中空コロと、前記コロ保持体を前記案内面に接近する方向に付勢して前記案内面に当接する前記中空コロに予圧を与えるとともに該予圧を調整する予圧調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の直動式案内装置において、前記各中空コロの相隣り合う中空コロの間に、隣り合う中空コロの間を離間するとともに中空コロのスキューを防止するスペーサを介在したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態における直動式案内装置の一部を切り欠いて示す全体の斜視図、図２は図１に示す直動式案内装置の可動体案内部への装着状態を示す説明用縦断面図、図３は図２の３−３線に沿う一部の拡大断面図、図４は本発明の一実施の形態における直動式案内装置を工作機械のＸ軸（またはＹ軸）テーブルの案内に適用した場合の説明用斜視図、図５は図４の５−５線に沿う拡大断面図、図６は本発明の実施の形態における中空コロのたわみ量と荷重との関係を示す特性図である。
【０００９】
図４及び図５において、直動式案内装置１０は、工作機械のＸ軸（またはＹ軸）テーブルなどに相当する可動体２を工作機械の基台（ベッド）などに相当する支持体３上において、Ｘ軸（またはＹ軸）方向に直線移動可能に支持し案内するものであり、この直動式案内装置１０は、可動体２の下面の四隅部分において、案内部材４の上部案内面４ａ、下部案内面４ｂ及び側部案内面４ｃのそれぞれに対応して設けられている。
また、案内部材４は一対有し、この案内部材４は支持体３上において、可動体２の移動方向（Ｘ軸）に平行に、かつＸ軸と直角な方向に所定間隔離して配列されている。
【００１０】
また、前記可動体２の下面に位置する支持体３には、図４に示すように、ボールスクリュー５が可動体２の移動方向（Ｘ軸）に延在して回転可能に設けられており、このボールスクリュー５に螺合するナット部材６は可動体２の下面に固着され、さらに、ボールスクリュー５の一端は支持体３に設けたサーボモータ７に連結され、このサーボモータ７によりボールスクリュー５を正逆方向に回転することにより、可動体２をＸ軸方向に移動できるようになっている。
【００１１】
上記案内部材４の上部案内面４ａ、下部案内面４ｂ及び側部案内面４ｃのそれぞれに対応して設けられる直動式案内装置１０は、図１〜図３に示すように、コロ保持体１１と、第１循環路１２と、第２循環路１３と、多数の中空コロ１４と、予圧調整手段１５とを含む構成になっている。
特に図２は、案内部材４の上部案内面４ａを移動する場合の直動式案内装置について示しているが、下部案内面４ｂ及び側部案内面４ｃについても同様の直動式案内装置が用いられているので、その構成説明は省略する。
【００１２】
前記コロ保持体１１は、図１〜図３に示すように、案内面４の長手方向に長い長方形盤状を呈し、案内部材４の上部案内面４ａと相対向するコロ保持体１１の面と上部案内面４ａとの間には、図１〜図３に示すように、第１循環路１２が上部案内面４ａの長手方向に沿い形成され、この第１循環路１２は、コロ保持体１１の短尺方向の両端寄りに位置してコロ保持体１１の長手方向の全長に亘りに平行に配設した一対の細幅状リテーナ部材１２Ａにより構成される。
また、第１循環路１２と反対のコロ保持体１１の反上部案内面４ａ側の面には、図１〜図３に示すように、第２循環路１３が上部案内面４ａの長手方向に沿い形成され、この第２循環路１３は、コロ保持体１１の短尺方向の両端寄りに位置してコロ保持体１１の長手方向の全長に亘りに平行に配設した側壁１３ａとコロ保持体１１の反上部案内面４ａ側の面に対向して長手方向の全長に亘り形成したカバー壁１３ｂとから構成される。
そして、この第１循環路１２と第２循環路１３の双方の両端は、コロ保持体１１の長手方向の両端に形成したリターン路１１４により連通されている。
【００１３】
前記第１循環路１２及び第２循環路１３とリターン路１１４内には、図１〜図３に示すように、これらの内部を転動しながら循環走行する多数の中空コロ１４が互いに接するようにして収容されている。
また、このような多数の中空コロ１４を組み込んだコロ保持体１１は、図２に示すように、可動体２の下面に形成した凹状収容部２Ａ内に収容され、取付ボルト１８により可動体２に固定される構成になっている。
【００１４】
前記予圧調整手段１５は、コロ保持体１１を上部案内面４ａに接近する方向に付勢して上部案内面４ａに当接する各中空コロ１４に予圧を与え、かつ、この予圧を調整可能にするためのもので、前記可動体２の凹状収容部２Ａ内に装着されたコロ保持体１１に対向して可動体２に設けられている。
この予圧調整手段１５は、図１及び図２に示すように、凹状収容部２Ａの底部内にコロ保持体１１の端尺側両端と当接するように配置された予圧用スプリングパッド１５１と、凹状収容部２Ａの底部にこれを貫通するように螺合され予圧用スプリングパッド１５１を押圧する複数の予圧調節ねじ１５２とを含む構成になっている。
【００１５】
このような本実施の形態に示す直動式案内装置１０において、予圧調整手段１５の予圧調節ねじ１５２を回転操作すると、予圧調節ねじ１５２の予圧用スプリングパッド１５１側への突出量が変化するため、この予圧用スプリングパッド１５１を介してコロ保持体１１に作用する押圧力が変化し、同時に、上部案内面４ａに接する中空コロ１４への押圧力も変化する。これに伴い、中空コロ１４は、これに作用する押圧力の大きさに応じて弾性変形し、案内装置１０にかかる予圧の大きさも変化する。そして、中空コロ１４が押圧力に応じて弾性変形されることにより、可動体２に対する案内装置１０の取付け高さＨを調整することができる。
【００１６】
この実施の形態においては、支持体３の上部案内面４ａ上での可動体２の案内に中空コロ１４が使用され、この中空コロ１４自体の弾性係数は中実コロに比較して大幅に高いため、例えば、図６に示すような寸法を有する中空コロ１４のたわみ量と荷重との関係を表すと、その特性は図６の曲線４１に示すようになり、中実コロの特性曲線４２に比して、その荷重に対するたわみ量は大幅に拡大できる。その結果、案内装置１０にかけ得る予圧の量を大幅に拡大することができるとともに、案内装置１０の取付け高さＨのバラツキに対し、中空コロ１４を弾性変形させて予圧量を調整することで対応することができ、直動式案内装置１０を低コスト化できる。
また、案内装置１０に対しては高い予圧をかけうるため、案内装置１０の剛性を高めることができ、かつ案内装置１０の振動及び異常音の発生を防止できる。
なお、図６において、破線で示すラインは、中空コロ１４の圧壊値である。
【００１７】
次に、図７により本発明にかかる予圧調整手段の他の実施の形態について説明する。
この図７に示す予圧調整手段１５は、可動体２の下面に形成した凹状収容部２Ａ内に上下動可能に挿着され、下面が開放された保持枠体１５３と、凹状収容部２Ａの天井部にこれを貫通して螺合された予圧調節ねじ１５４を備え、上記保持枠体１５３内には案内装置１０が収容され、取付ボルト１５５により固定されている。
【００１８】
このようにした直動式案内装置１０の予圧調整手段１５を構成する予圧調節ねじ１５４を回転操作して予圧調節ねじ１５４のコロ保持体１１側への突出量を変化することにより、案内面４ａに接する中空コロ１４への押圧力を変化させ、同時に、中空コロ１４をこれに作用する押圧力の大きさに応じて弾性変形させることにより、案内装置１０にかかる予圧を中空コロ１４の許容弾性変形値以内で調整することができるとともに、可動体２に対する案内装置１０の取付け高さＨを調整することができる。
【００１９】
次に、図８により本発明にかかる直動式案内装置の他の実施の形態について説明する。
この図８において、図３と同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、図３と異なる部分を重点に説明すると、この他の実施の形態に示す直動式案内装置１０の第１循環路１１２及び第２循環路１１３とリターン路１１４内に転動しながら循環走行するように収納された各中空コロ１４の相隣り合う中空コロ１４間に、隣り合う中空コロ１４間を離間するとともに中空コロ１４のスキューを防止するスペーサ１６を介在したことに特徴を有する。
【００２０】
このような他の実施の形態に示す直動式案内装置によれば、上記一実施の形態と同様な作用効果が得られるほか、第１循環路１１２及び第２循環路１１３とリターン路１１４内を転動しながら循環走行する各中空コロ１４の相隣り合う中空コロ１４間にスペーサ１６を介在したので、隣り合う中空コロ１４同士が接触し合うのを防止でき、これにより、中空コロ１４がスムーズに転動、循環させることができるとともに、中空コロ１４のスキューを防止することができる。
【００２１】
次に、図９により本発明にかかる直動式案内装置の他の使用例について説明する。
図９は本発明にかかる直動式案内装置を工作機械のＸ軸テーブルの案内に適用した場合の他の例を示す説明用斜視図である。
【００２２】
工作機械の基台（ベッド）に相当する支持体３上には、Ｘ軸（またはＹ軸）方向に延在する左右１対の案内部材９１がＸ軸と直角な方向に所定間隔離して配列されている。この案内部材９１は、Ｘ軸テーブルに相当する可動体２をＸ軸方向に移動可能に支持するものであり、可動体２の下面の四隅部分には、左右の案内部材９１上を案内する直動式案内装置９０がそれぞれ設けられている。
前記直動式案内装置９０は、可動体２の下面の隅部箇所に固定された支持ブロック９０１を備え、この支持ブロック９０１の左右両側に設けた支持部９０２と、これに対向して案内部材９１の左右両側面に形成した案内軌道溝９１１との間には、上記図１に示す構造の中空コロ及びその与圧機構を含む案内装置が装着されている。
【００２３】
また、前記可動体２の下面に位置する支持体３には、図４に示すように、ボールスクリュー５が可動体２の移動方向（Ｘ軸）に延在して回転可能に設けられており、このボールスクリュー５に螺合するナット部材６は可動体２の下面に固着され、さらに、ボールスクリュー５の一端は支持体３に設けたサーボモータ７に連結され、このサーボモータ７によりボールスクリュー５を正逆方向に回転することにより、可動体２をＸ軸方向に移動できるようになっている。
【００２４】
なお、本発明における予圧調整手段１５は、上記実施の形態に示す構造のものに限定されず、請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、種々に変形できることは勿論である。
また、上記実施の形態では、直動式案内装置１０の可動体２に装着した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、直動式案内装置１０を支持体３側に設けるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の直動式案内装置によれば、可動体の案内に中空コロを使用し、かつ、この中空コロを弾性変形させて予圧を調整する予圧調整手段を備える構成にしたので、中空コロの弾性係数を大幅に高めることができるととともに、中空コロの荷重に対するたわみ量も大幅に拡大できる。これにより、案内装置にかけうる予圧の量を大幅に拡大することができ、案内装置の取付け高さのバラツキに対し、中空コロを弾性変形させて予圧量を調整することで対応することができるほか、直動式案内装置を低コスト化できる。
【００２６】
また、本発明によれば、第１及び第２循環路内を転動しながら循環走行する各中空コロの相隣り合う中空コロ間にスペーサを介在したので、隣り合う中空コロ同士が接触し合うのを防止でき、これにより、中空コロがスムーズに転動、循環させることができるとともに、中空コロのスキューを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における直動式案内装置の一部を切り欠いて示す全体の斜視図である。
【図２】図１に示す直動式案内装置の可動体案内部への装着状態を示す説明用縦断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿う一部の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における直動式案内装置を工作機械のＸ軸（またはＹ軸）テーブルの案内に適用した場合の説明用斜視図である。
【図５】図４の５−５線に沿う拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態における中空コロのたわみ量と荷重との関係を示す特性図である。
【図７】本発明にかかる予圧調整手段の他の実施の形態を示す説明用縦断面図である。
【図８】本発明にかかる直動式案内装置の他の実施の形態を示す説明用縦断面図である。
【図９】本発明にかかる直動式案内装置を工作機械のＸ軸テーブルの案内に適用した場合の他の例を示す説明用斜視図である。
【符号の説明】
２可動体
３支持体
４案内面
１０直動式案内装置
１１コロ保持体
１２第１循環路
１３第２循環路
１４中空コロ
１５予圧調整手段
１６スペーサ

Claims

可動体を支持体に対して直線移動可能に支持し案内する直動式案内装置であって、
前記可動体及び支持体の一方に前記可動体の移動方向に沿い形成された案内面と、
前記案内面に相対向して前記可動体及び支持体の他方に設けられたコロ保持体と、
前記案内面と該案内面に対向する前記コロ保持体との間に形成される第１循環路と、
前記コロ保持体の反案内面側に形成され前記第１循環路と両端で連通される第２循環路と、
前記第１及び第２循環路内に転動しながら循環走行するように収容された多数の中空コロと、
前記コロ保持体を前記案内面に接近する方向に付勢して前記案内面に当接する前記中空コロに予圧を与えるとともに該予圧を調整する予圧調整手段と、
を備えることを特徴とする直動式案内装置。
前記各中空コロの相隣り合う中空コロの間に、隣り合う中空コロの間を離間するとともに中空コロのスキューを防止するスペーサを介在したことを特徴とする請求項１記載の直動式案内装置。