JP2008303908A - 有限転がり案内 - Google Patents

Abstract

【課題】微少のうねりの振幅を可及的に抑制することにより、高品位な加工面および高い形状精度を得られるようになす。
【解決手段】工作機械の移動体を案内する転がり案内であって、円筒コロ列が複数並列に配列された有限転がり案内において、任意の円筒コロ列を隣の円筒コロ列に対して半ピッチずれた配列にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、超精密加工機などの工作機械において、テーブル等の移動体を案内する有限転がり案内に係り、特に、移動体の下にコロが出入りするときに生じる微少うねりを可及的に抑制できるようにした有限転がり案内に関する。

超精密加工機では、テーブルやサドルなどの移動体の案内として、転がり案内が利用されている。転がり案内には様々な種類があるが、平面、Ｖ溝等の案内面にリテーナによって保持した多数の円筒コロからなる有限転がり案内がある（例えば、特許文献１）。この種の有限転がり案内を用いた場合は、摩擦が少なく高速送りができ、運動精度が高いという長所がある。

従来、この種の有限転がり案内をテーブルなどの案内に適用した場合の問題点として、テーブルが移動を繰り返していると、有限転がり案内のリテーナの位置がすこしずつずれてくるという問題があった。このリテーナの位置ずれを放置しておくと、テーブルから脱落してしまう。

そこで、本出願人は、リテーナの位置ずれを防止するストッパを移動体の送り速度の半分で送るようにした装置を提案している（特許文献２）。
特開２０００−２０２７２７号公報 特開２００４−１１６５９２号公報

近年、有限転がり案内は、レンズなどの光学部品を成形する金型を超精密加工する加工機の案内として利用されるなど、利用の範囲が拡がってきている。このような超精密加工機では、テーブルが移動するときに発生する微少な上下方向のうねりでさえも問題となる。すなわち、この微少うねりが加工面の形状精度を低下させるという問題があることが判明してきた。

本発明者は、この微少うねりの発生させる要因を鋭意探求した結果、有限転がり案内の上をテーブルが移動するときには、円筒コロがテーブルの下に次々と出入りするが、このコロの出入りに伴ってデーブルがごく微少であるが上下に動くことが大きな要因であることを見い出した。

そこで、本発明の目的は、微少のうねりの振幅を可及的に抑制することにより、高品位な加工面および高い形状精度を得られる超精密加工機の案内として適した有限転がり案内を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、工作機械の移動体を案内する転がり案内であって、円筒コロ列が複数並列に配列された有限転がり案内において、任意の円筒コロ列が、隣の円筒コロ列に対して半ピッチずれた配列になっていることを特徴とするものである。

本発明の好適な実施形態によれば、前記有限転がり案内は、案内面を形成するＶ溝に沿って片側一列の円筒コロ列が配列されたＶ−Ｖ転がり案内として構成される。

また、本発明の好適な実施形態によれば、前記有限転がり案内は、案内面を形成するＶ溝に沿って片側２列の円筒コロ列が配列されたＶ−Ｖ転がり案内として構成される。

本発明によれば、微少のうねりの振幅を可及的に抑制することが可能になるので、高品位な加工面および高い形状精度を得られる超精密加工機の案内として適した有限転がり案内とすることができる。

以下、本発明による有限転がり案内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。
第１実施形態
図１は、本発明による有限転がり案内を工作機械のテーブルの案内に適用した実施形態を示す。この図１において、参照番号１０は、ベッドを示し、参照番号１２はテーブルを示している。

ベッド１０の上面には、Ｖ溝１４が２列平行に形成されている。そして、それぞれＶ溝１４にそって図２に示すような転がり案内ユニット１６が一列に並べて置かれている。

図２において、転がり案内ユニット１６は、Ｖ溝１４に対応させてＶ形に折り曲げられた金属板からなるリテーナ１８を有している。このリテーナ１８には、複数の円筒コロ２０が２列に配列されている。

リテーナ１８は、中心線に沿って折り曲げられており、中心線のそれぞれ両側には、コロ穴２２が長手方向に一定のピッチであけられている。コロ穴２２の左右両端部には、それぞれ一対のカシメ部２３ａ、２３ｂが形成されている。図３に示すように、円筒コロ２０は、カシメ部２３ａ、２３ｂによって両端部を保持されており、これにより円筒コロ２０は、コロ穴２２に遊嵌した状態で回転自在に保持されている。

このようにして、転がり案内ユニット１６では、中心線を境に傾斜したそれぞれリテーナ１８の片面に円筒コロ２０が配設され、全部で左右２列配列になっている。左右の配列相互の関係は、一方の円筒コロ２０の配列に対して、他方の円筒コロ２０の配列は半ピッチだけずれている関係にあることになる。

次に、本実施形態による有限転がり案内の作用効果について説明する。
円筒コロ２０の列が２列に配列されたＶ−Ｖ型の有限転がり案内では、テーブル１２は、円筒コロ２０の上に乗っているだけであり、テーブル１２が移動すると、それに伴って転がり案内ユニット１６はテーブル１２の移動量の１／２だけ同じ方向に移動する。有限転がり案内の場合、摩擦がほとんどなく、高速な送りが可能になるとともに高い運動精度が得られるのが特徴である。このため、超精密加工機でのテーブル案内などに適しているとされる。

ところが、テーブル１２が移動する間、テーブル１２の動きに微少うねりが生じ、その結果、運動精度が低下することが起こる。このような微少うねりが生じる現象は、転がり案内ユニット１６を構成する円筒コロ２０の挙動に原因があることが判明した。

そこで、図４は、円筒コロ２０の挙動を模式的に示す図である。
図４において、円筒コロ２０は、ここでは一列に配列されているものとし、テーブル１２は矢印方向に移動するものとする。

図４（ａ）に示すように、ここでは仮に、４つの円筒コロ２０の上にテーブル１２が乗っているとすると、この状態では、テーブル１２が移動しても微少うねりは生じない。というのは、円筒コロ２０は、テーブル１０の重さによってＶ溝両側の転動面に十分に押し付けられているからである。このとき、円筒コロ２０は、数ミクロンだけ圧縮されていると考えられる。

ところが、実際は、図４（ｂ）に示すように、テーブル１２が移動すると、テーブル１２の下にはあらたに潜り込む円筒コロ２０ａがかならずある。この円筒コロ２０ａに着目すると、それまで重量のかかっていなかった円筒コロ２０ａの上に、テーブル１２が乗り上げることになるので、数ミクロンだけテーブル１２の端が持ち上がることになる。同様の現象はテーブル１２の後端でも起こっていると考えられる。このようなテーブル１２の端が持ち上がる現象が円筒コロ２０の配列間隔周期で惹起し、これが微少うねりの原因である。

ここで、従来の転がり案内のように、１本のＶ溝にそった左右の円筒コロ２０の列が同じ位相で配列されているとすると、同じタイミングで一度に２コの円筒コロ２０（Ｖ溝は２本あるので全体では４コ）に乗り上げ、テーブル１２のうねりが大きくなる傾向がある。

これに対して、左右の円筒コロ２０の配列で、半ピッチずつ位相がずれていれば、図５に示すように、乗り上げるタイミングがずれることによって、うねりの振幅を小さくさせることが可能になる。

これにより、超精密加工機でテーブルの案内に適用した場合、微少うねりの振幅を抑制できる結果、微少うねりに起因する誤差をなくして高品位な加工面や高い形状精度を得ることができるようになる。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態による有限転がり案内について図６を参照しながら説明する。
この第２実施形態では、一つの転がり案内ユニット１６において、片側２列の円筒コロ列を設け、それぞれ隣合う円筒コロ列同士が半ピッチずれるようにした実施の形態である。その他の構成要素は、図２の転がり案内ユニットの構成要素と同様であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその説明は省略する。

以上のような第２実施形態によれば、円筒コロ２０に乗り上げるタイミングをずらす点は同様であるが、円筒コロ２０の数が２倍になるため、円筒コロ２０の一つあたりにかかる荷重が半減するため、第１実施形態よりも微少うねりの振幅をより小さくできるものと考えられる。

以上、本発明に係る有限転がり案内について、好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、Ｖ溝にそって配列したＶ−Ｖ転がり案内に限定されることなく、フラットな案内面を構成する転がり案内や、逆Ｖ型の転がり案内にも同様に適用することが可能である。

本発明による有限転がり案内を工作機械のテーブル案内に適用した実施形態を示す正面図。 有限転がり案内を構成する転がり案内ユニットを示す平面図。 転がり案内ユニットにおいて円筒コロを保持する構造を示す図。 有限転がり案内における円筒コロの挙動の説明図。 円筒コロの配列と微少うねりの関係を示す説明図。 本発明の第２実施形態による転がり案内ユニットを示す平面図。

符号の説明

１０ ベッド
１２ テーブル
１４ Ｖ溝
１６ 転がり案内ユニット
１８ リテーナ
２０ 円筒コロ
２２ コロ穴
２３ａ、２３ｂ カシメ部

Claims (3)

1. 工作機械の移動体を案内する転がり案内であって、円筒コロ列が複数並列に配列された有限転がり案内において、
   任意の円筒コロ列が、隣の円筒コロ列に対して半ピッチずれた配列になっていることを特徴とする有限転がり案内。
2. 案内面を形成するＶ溝に沿って片側一列の円筒コロ列が配列されたＶ−Ｖ転がり案内であることを特徴とする請求項１に記載の有限転がり案内。
3. 案内面を形成するＶ溝に沿って片側２列の円筒コロ列が配列されたＶ−Ｖ転がり案内であることを特徴とする請求項１に記載の有限転がり案内。

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