JP2007190619A

JP2007190619A - テーブル送り装置

Info

Publication number: JP2007190619A
Application number: JP2006008243A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Yamada; 和明山田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】送り方向の負荷抵抗や駆動力を正確にかつ省スペースで計測することができるとともに、力の計測とテーブルの高い支持剛性を両立させたテーブル送り装置を提供する。
【解決手段】リニアモータ4の可動子6が荷重センサ8を介してテーブル2に吊り下げられている。荷重センサ8は、歪みゲージが設けられたビーム部11ならびにその左右両側に設けられた左右剛体部14,15を有するビーム型ロードセルであり、ロードセル8の一方の剛体部14が取付け部14aを介してテーブル2に、他方の剛体部15がが取付け部15aを介してリニアモータ4の可動子6にそれぞれ固定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、工作機械等でワークを支持したテーブルを移動させるのに使用されるテーブル送り装置に関する。

テーブル送り装置として、テーブルとともに移動する可動子およびこれを案内する固定子からなるテーブル移動手段としてのリニアモータを備えているものが知られているが（例えば特許文献１）、この種の装置においては、負荷抵抗や駆動力などの送り方向の力を計測して、力制御などに利用するために荷重センサが使用されている。そのため、従来は、圧縮型ロードセルや圧電センサなどの荷重センサをリニアモータの可動子に取り付け、テーブルを荷重センサで支持することにより、荷重を検出するようになされていた。
特開２００２−８４７８１号公報

テーブルを荷重センサで支持する上記従来の構成では、テーブルおよびテーブルが支持する物品の自重を荷重センサで受けることになるので、この自重が正確な送り方向の力の計測に悪影響を与えるという問題や、機械的に十分なテーブル支持剛性が得られなくなるという問題があった。また、可動子とテーブルとの間のセンサ取付けスペースの確保が難しいという問題もあった。

この発明の目的は、送り方向の負荷抵抗や駆動力を正確にかつ省スペースで計測することができるとともに、力の計測とテーブルの高い支持剛性を両立させたテーブル送り装置を提供することにある。

この発明によるテーブル送り装置は、テーブルとともに移動する可動子およびこれを案内する固定子からなるテーブル移動手段と、テーブル送り方向の力を計測する荷重センサとを備えているテーブル送り装置において、テーブル移動手段の可動子が荷重センサを介してテーブルに吊り下げられていることを特徴とするものである。

テーブルは、リニアガイド（直動ガイド）、エアスライドなどのテーブル支持手段によって移動可能に支持される。テーブル支持手段は、例えば、１本または１対のガイドレールと、ガイドレールに沿って移動可能なスライダとからなるものとされ、スライダがテーブルに一体化される。

テーブル移動手段としては、ボールねじやタイミングベルトをモータを用いて駆動させるものであってもよいが、リニアモータとすることが好ましい。

リニアモータとしては、可動子にヨークが配されないコアレスタイプのものでもよく、可動子にヨークが配されるコア付きタイプのものでもよいが、より好ましくは、シャフト状の固定子および筒状の可動子からなるシャフトモータ式のものとされる。

シャフトモータ式のリニアモータは、コアレスタイプであり、可動子と固定子の吸引力が生じないため、可動子を保持して軸方向に案内するリニアガイドに加わる負荷が小さいので、リニアガイドを簡単な構成とすることができるという利点を有しているとともに、シャフト状の固定子を可動子により包囲するので、固定子により生じた磁界を有効に利用することができる。

荷重センサは、歪みゲージが設けられたビーム部ならびにその両端に設けられた１対の剛体部を有するビーム型ロードセルであり、ロードセルの一方の剛体部がテーブルに、他方の剛体部がテーブル移動手段の可動子に固定されていることが好ましい。

荷重センサは、テーブル移動手段の可動子が荷重センサを介してテーブルに吊り下げられた状態で荷重を検知できるものであれば、ビーム型ロードセルに限定されるものではないが、ビーム型ロードセルは、テーブルのワーク支持用天板の下方に存在する間隙（例えば天板を支持する側板間）に収めることができるので、省スペースとすることができる。

この発明のテーブル送り装置によると、テーブル移動手段の可動子が荷重センサを介してテーブルに吊り下げられているので、送り方向の負荷抵抗や駆動力を正確にかつ省スペースで計測することができるとともに、力の計測とテーブルの高い支持剛性を両立させることができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、図１の上下をいうものとし、同図の右を前、左を後というものとする。また、左右は、後方に向かっていうものとする。

図１から図３までは、この発明によるテーブル送り装置を示しており、テーブル送り装置(1)は、テーブル(2)を前後移動可能に支持するエアスライド（テーブル支持手段）(3)と、シャフト状の固定子(5)および筒状の可動子(6)を有しテーブル(2)を移動させるリニアモータ（テーブル移動手段）(4)と、エアスライド(3)の前後両端部およびリニアモータ(4)の固定子(5)の前後両端部を支持している架台(7)と、テーブル(2)に作用する負荷抵抗や駆動力などの送り方向の力を計測する荷重センサ(8)とを備えている。

テーブル(2)は、ワークを支持するための天板(2a)と、天板(2a)を支持する前後および左右側板(2b)とからなる。

エアスライド(3)は、１本のガイドレール(3a)と、ガイドレール(3a)に静圧軸受（図示略）を介して支持されて前後移動可能に案内されるスライダ(3b)とからなり、テーブル(2)の前後側板(2b)の下端部にスライダ(3b)が一体化されることにより、テーブル(2)が非接触で支持されている。

リニアモータ(4)は、シャフト式リニアモータと称されているもので、固定子(5)には、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に形成されており、可動子(6)は、ヨークを兼ねる直方体状ケーシング(6a)と、ケーシング(6a)内に装着された円筒形コイル（図示略）とからなる。可動子(6)は、所定の間隙をおいて固定子(5)に挿通されており、これにより、固定子(5)に沿って軸方向（前後方向）へ移動自在となっている。

架台(7)は、底壁(7a)、前後壁(7b)および左右壁(7c)を有しており、前後壁(7b)の下端部間にエアスライド(3)の前後両端部が渡し止められ、前後壁(7b)の上部間にリニアモータ(4)の固定子(5)の前後両端部が渡し止められている。テーブル(2)の天板(2a)上面は、前後壁(7b)および左右壁(7c)の上面よりもわずかに上方に突出させられている。

荷重センサ(8)は、ビーム型ロードセルで、左右に長い直方体状起歪体に上下方向に貫通する所定形状の貫通孔(12)が設けられることで形成された前後ビーム部(11)およびその左右両端部の左右剛体部(14)(15)と、前ビーム部(11)の前面および後ビーム部(11)の後面にそれぞれ２枚ずつ設けられた歪みゲージ(13)とを有している。そして、左の剛体部(14)に、テーブル(2)の天板(2a)に取り付けるための取付け部(14a)が一体化され、右の剛体部(15)に、リニアモータ(4)の可動子(6)に取り付けるための取付け部(15a)が一体化され、各取付け部(14a)(15a)が、テーブル(2)の天板(2a)およびリニアモータ(4)の可動子(6)にそれぞれボルト(16)(17)により固定されている。これにより、リニアモータ(4)の可動子(6)がビーム型ロードセルの荷重センサ(8)を介してテーブル(2)に吊り下げられている。

上記のテーブル送り装置(1)によると、リニアモータ(4)の可動子(6)がビーム型ロードセルの荷重センサ(8)を介してテーブル(2)に吊り下げられているので、リニアモータ(4)の可動子(6)、荷重センサ(8)およびテーブル(2)は、上下方向の力に対しては、一体で上下移動する。そして、テーブル(2)は、エアスライド(3)によって支持されているので、図１において矢印Ｖで示すテーブル(2)に下向きに作用する力（自重など）は、結局、エアスライド(3)で受けられ、荷重センサ(8)は、送り方向以外の荷重の影響を受けないものとなる。この条件下で、リニアモータ(4)を駆動して可動子(6)を図１において矢印Ｄで示す方向（前方）に移動させるととともに、例えば、テーブル(2)に支持されたワークに研削力を付与すると、ビーム型ロードセルの荷重センサ(8)は、その右の剛体部(15)が可動子(6)とともに前方に移動しようとするのに対し、左の剛体部(14)はテーブル(2)の天板(2a)から移動を阻止する方向の力を受けるので、図１において矢印Ｒで示す後向きの力がテーブル(2)に作用する。これらの力は、図２において、前後ビーム部(11)を上下方向の軸（垂直軸）回りにねじる方向の力となり、歪みゲージ(13)によってこの力を取り出すことにより、送り方向の負荷抵抗や駆動力を計測することができる。この計測値は、送り方向以外の力の影響を受けないので、精度がよいものとなる。また、エアスライド(3)で直接支持されていることにより、テーブル(2)の支持剛性も十分なものが得られる。したがって、テーブル(2)の位置精度が向上し、これを工作機械に適用した場合には、その加工精度を向上させることができる。

上記において、荷重センサの設置に必要なスペースは、図から分かるように、ロードセルの厚み＋α（取付けに必要な間隙）程度で済み、極めてコンパクトな構成となる。したがって、配置状の制約が多いシャフト式のリニアモータを使用する場合でも、省スペースで力を計測することができる。

なお、上記において、エアスライド(3)のガイドレール(3a)は、左右の中央に１本設けられているが、左右両側に２本のガイドレールが配置されている構成としてももちろんよい。また、ビーム型ロードセルの左右剛体部の取付け部(14a)(15a)の形状は、ロードセル全体として対称形状を保持する範囲で、種々変更可能である。

図１は、この発明によるテーブル送り装置を示す側面図である。図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。図３は、図１のIII-III線に沿う断面図である。

符号の説明

(1) テーブル送り装置
(2) テーブル
(4) リニアモータ（テーブル移動手段）
(5) 固定子
(6) 可動子
(8) 荷重センサ
(11) 前後ビーム部
(13) 歪みゲージ
(14)(15) 左右剛体部

Claims

テーブルとともに移動する可動子およびこれを案内する固定子からなるテーブル移動手段と、テーブル送り方向の力を計測する荷重センサとを備えているテーブル送り装置において、テーブル移動手段の可動子が荷重センサを介してテーブルに吊り下げられていることを特徴とするテーブル送り装置。
荷重センサは、歪みゲージが設けられたビーム部ならびにその両端に設けられた１対の剛体部を有するビーム型ロードセルであり、ロードセルの一方の剛体部がテーブルに、他方の剛体部がテーブル移動手段の可動子に固定されていることを特徴とする請求項１のテーブル送り装置。