JP2017172631A - リニアブレーキの支持方法、リニアブレーキ組付体及びリニアブレーキアダプタ - Google Patents

リニアブレーキの支持方法、リニアブレーキ組付体及びリニアブレーキアダプタ Download PDF

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Abstract

【課題】クランプ時にリニアブレーキ及びそれを構成する部品の変形や移動が、テーブルの変形や移動となることを軽減できるリニアブレーキの支持方法、リニアブレーキ組付体及びリニアブレーキアダプタを提供する。【解決手段】ガイドレール60に対してガイドレール60の延出方向に移動自在に配置されるテーブル20に対し、天板部31をOリング27、28を介して支持するとともに、テーブル20と天板部31間にはクランプ時にリニアブレーキ30の変形を許容する間隙を有して配置する。テーブル20に連結された一対の梁54であって、クランプ部33のクランプ方向の剛性がガイドレール60の延出方向への剛性よりも小さい一対の梁54を、各クランプ部33とガイドレール60との間にそれぞれ配置する。【選択図】図5

Description

本発明は、リニアブレーキの支持方法、リニアブレーキ組付体及びリニアブレーキアダプタに関するものである。
工作機械や液晶・半導体製造装置では、ワークを載置するテーブルの高精度かつ高剛性の位置保持が要求されている。それを実現するための部品の一つに、ガイドレールと併用するリニアブレーキ(特許文献1、特許文献2参照)がある。リニアブレーキは、駆動されるテーブル側に取付けられて、任意の位置でガイドレールをクランプすることで、テーブルとガイドレールとの間に弾性的な結合を発生することが可能である。
前記テーブルを直線移動させるボールネジを用いた一軸アクチュエータでは、リニアブレーキを用いたことによるテーブルの駆動軸方向の弾性的な結合の強さ、すなわち位置保持剛性は、一般的に、ボールネジに結合されたサーボモータによる位置保持剛性に比べて高い。そのため、リニアブレーキの使用によって、負荷時の位置ずれや、振動を抑制したことによる加工の高精度化や高速化を実現することができる。
特開2012−17180号公報 特表2010−525258号公報
ところで、リニアブレーキの技術的課題として、クランプした瞬間の位置ずれがある。すなわち、従来から、リニアブレーキでは、ガイドレールをクランプした瞬間に、テーブルの駆動軸方向と該テーブルに対して垂直な方向とに、それぞれ数μmのずれが発生することが経験的に知られている。このずれの原因は、リニアブレーキを構成する部品の移動や変形、或いはリニアブレーキで生じさせるクランプ力によるテーブルの変形が主な原因である。
本発明の目的は、クランプ時にリニアブレーキ及びそれを構成する部品の変形や移動が、テーブルの変形や移動となることを軽減できるリニアブレーキの支持方法、リニアブレーキ組付体及びリニアブレーキアダプタを提供することにある。
本発明のリニアブレーキの支持方法は、天板部と、該天板部の両端に設けられた側部と、各側部に設けられて相互に相対するクランプ部とを有し、該クランプ部にて両側部間に配置されるガイドレールをクランプするリニアブレーキの支持方法であって、前記ガイドレールに対して該ガイドレールの延出方向に移動自在に配置される支持体に対し、前記天板部を緩衝体を介して支持するとともに、前記支持体と前記天板部との間にはクランプ時に前記リニアブレーキの変形を許容する間隙を有して配置し、前記支持体に連結された一対の梁であって、前記クランプ部のクランプ方向の剛性が前記ガイドレールの延出方向への剛性よりも小さい一対の梁を、各クランプ部とガイドレールとの間にそれぞれ配置するものである。
また、本発明のリニアブレーキ組付体は、天板部と、該天板部の両端に設けられた側部と、各側部に設けられて相互に相対するクランプ部とを有し、該クランプ部にて両側部間に配置されるガイドレールをクランプするリニアブレーキと、前記天板部を緩衝体を介して、前記リニアブレーキを支持した支持体であって、前記天板部との間には前記クランプ部による前記ガイドレールのクランプ時に前記リニアブレーキの変形を許容する間隙を有して位置し、前記ガイドレールに対して該ガイドレールの延出方向に移動自在に配置される支持体と、前記支持体に連結され、前記リニアブレーキの両側部間を連結して相互に並列配置された一対の梁であって、前記クランプ部のクランプ方向の剛性が、前記クランプ方向と直交する延出方向の剛性よりも小さい一対の梁とを有し、各クランプ部が前記ガイドレールをクランプする際に、各梁が前記ガイドレールと各クランプ部間で挟み込みされるものである。
また、前記一対の梁の両端は、一対の取付体にそれぞれ連結されていて、該取付体が前記支持体に対して固定されていることが好ましい。
また、前記支持体がテーブルであってもよい。
また、本発明のリニアブレーキアダプタは、ガイドレールに移動自在に配置されるとともにリニアブレーキを緩衝体を介して支持する支持体に対して取付けられるリニアブレーキアダプタであって、前記支持体に対して、取付けられる一対または二対の取付体と、対を一組として、一組の取付体同士または二組における各組の取付体同士を連結するとともに並列配置された一対の梁とを有し、前記梁は、該梁の延出方向と直交する梁間方向の剛性が前記延出方向の剛性よりも小さくされており、前記リニアブレーキが有する一対のクランプ部が前記ガイドレールをクランプする際に、前記一対の梁が前記ガイドレールと各クランプ部間でそれぞれ挟み込みされるものである。
本発明のリニアブレーキの支持方法及び本発明のリニアブレーキ組付体によれば、リニアブレーキ及びそれを構成する部品の変形や移動が、テーブルの変形や移動となることを軽減できる。
また、本発明のリニアブレーキアダプタは、上記リニアブレーキの支持方法に直接使用できる効果を奏する。
一実施形態のリニアブレーキ組付体の斜視図。 一実施形態のリニアブレーキ組付体の分解斜視図。 一実施形態のリニアブレーキアダプタの斜視図。 一実施形態のリニアブレーキ組付体の要部断面斜視図。 一実施形態のリニアブレーキ組付体の要部断面図。 一実施形態のリニアブレーキアダプタの取付状態を示す断面図。 (a)は他の実施形態の梁の断面図、(b)は他の実施形態の梁の断面図。
(実施形態)
以下、本発明を具体化した実施形態のリニアブレーキの支持方法、リニアブレーキ組付体及びリニアブレーキアダプタ50について、図1〜図6を参照して説明する。
図1、図2に示すように、リニアブレーキ組付体10は、テーブル20、リニアブレーキ30、スライダ40、及びリニアブレーキアダプタ50を有する。
テーブル20は平板状に形成されていて、長手方向の両端下面には、一対のスライダ40が上面から挿通された複数のボルト21により、締付け固定されている。なお、図1では、テーブル20は、一部のみが図示されていて、他の部分は省略して図示されている。前記テーブルは、図示しないボールネジ機構により、一軸方向(後述するガイドレール60の延出方向)に移動可能となっている。
リニアブレーキ組付体10が乗るガイドレール60は、断面I形に形成されており、頭部62及び底部64よりも腰部66の厚みが狭く形成されている。スライダ40は、前記ガイドレール60の断面I形に合致した形状の嵌合溝42を有しており、該嵌合溝42がガイドレール60の頭部62及び腰部66に嵌合した状態でガイドレール60の長手方向に沿って移動自在になっている。
図4、図5に示すようにテーブル20の長手方向の中央部下面には、リニアブレーキ30が取付けられている。
詳説すると、テーブル20の長手方向の中央部上面には、段23付きの取付孔22が複数個設けられている。また、取付孔22は、段23から上方を大径部22aとし、段23からテーブル20下面間には、中径部22b、小径部22c、及び小径部22dが上から順に形成されている。小径部22cの上面及び下面は、第1Oリング座25及び第2Oリング座26としている。
図4、図5に示すように、取付孔22には、テーブル20の上面から、取付ボルト24が挿通されていてリニアブレーキ30の天板部31に穿設されたネジ孔31aに対して螺着されている。
取付ボルト24の頭部は、第1Oリング座25に取付けられたOリング27に係止されて、段23とは接触しないようにされているとともに、大径部22aの内周面とも接触しないように小径となっている。また、第2Oリング座26には、Oリング28が取付けられていて、Oリング28により、テーブル20の下面と、天板部31及び側部32上面とは接触しないように間隙が介在されて離間されている。図5に示すようにこの離間距離は、Lとしている。
この離間距離Lは、後述するリニアブレーキ30のクランプ部33が、ガイドレール60等をクランプしたときの反力により、リニアブレーキ30の側部32が上方へ反って変形するが、この変形時の側部32にテーブル20下面が干渉しないように設定されている。すなわち、側部32の前記変形を許容するように離間距離Lは設定されている。上記のようにして、リニアブレーキ30は、テーブル20に対してOリング27、28を介在させることにより弾性的に吊下げ支持されている。Oリング27、28は、緩衝体の一例である。テーブル20は、支持体の一例である。
なお、後述する梁54を介してクランプ部33がガイドレール60をクランプした時に、緩衝体を介してテーブル20に伝わる力の調整は、緩衝体であるOリング27、28の形状、材質によって調整されている。この調整によって、クランプ部33がガイドレール60をクランプしたときの一軸方向の移動を小さくしている。
図2に示すようにリニアブレーキ30は、天板部31と、天板部31の両端に形成された一対の側部32とにより、門形に形成されている。図5に示すように各側部32には、クランプ部33が設けられている。
クランプ部33は、公知の空圧式、油圧式、或いは、モータ等により回転されるカム式等のいずれでもよく、また、ノーマルオープンタイプ、ノーマルクローズタイプのいずれでもよい。本実施形態のクランプ部33は、空圧式のノーマルオープンタイプとしている。
図5に示すように各クランプ部33は、互いに相対するブレーキシュー34を備えており、各クランプ部33がクランプ方向に作動すると、ブレーキシュー34の側部32内面からの突出量が増大して、両側部32間にあるガイドレール60の頭部62を、後述するリニアブレーキアダプタ50の梁54を介してクランプする。
図2、図3に示すように、リニアブレーキアダプタ50は、一対の取付体51と、両取付体51間に並設して設けられて、両取付体51を連結する一対の梁54とを有する。取付体51は、立方体をなすようにブロック状に形成されており、下面には、ガイドレール60の頭部62の幅よりも溝幅が広く形成された嵌合溝52を有している。図6に示すように、取付体51は、上面に複数のネジ孔53を有していてテーブル20の上面から挿通された取付ボルト29が螺着されることにより、テーブル20に取付け固定されていて、嵌合溝52により、ガイドレール60の頭部62に対して遊びを以て嵌合されている。
両梁54の離間距離は、ガイドレール60の頭部62の幅よりも若干長くされている。そして、図5に示すように、各梁54は、各ブレーキシュー34と、ガイドレール60の頭部62間に介在して配置されている。
梁54は、クランプ部33のクランプ方向の剛性がガイドレール60の延出方向への剛性よりも小さくされている。ここで、前記ガイドレール60の延出方向は、各梁54の延出方向と同方向であり、前記クランプ部33のクランプ方向は、各梁54の梁間方向と同方向である。すなわち、各梁54は、梁54の延出方向と直交する梁間方向の剛性が梁54の延出方向の剛性よりも小さくされている。また、各梁54の外面には、ブレーキシュー34と対向する突部54bを有し、また、突部54bと対応するように、各梁54の内面には、突部54aが形成されている。
一対の梁54は、ガイドレール60の延出方向(図5では紙面と直交する方向)に延びた中心軸Oを含む仮想鉛直面E(図5では上下方向に延びる仮想平面)に対して面対称の形状であることが好ましい。また、一対の梁54は、前記仮想鉛直面Eに対して面対称に配置されていることが好ましい。
また、各梁54の延出方向における中間部を挟む両部は、前記仮想鉛直面Eと直交し、かつ、その延出方向における中間部を通過する仮想平面に対して面対称の形状であることが好ましく、かつ、仮想平面に対して面対称に配置されていることが好ましい。上記のように各梁54が形成されて配置されていることにより、一対の梁54同士における剛性のバランスが良好に得られる、し
クランプ部33がクランプ方向に作動していないときは、梁54は、突部54aがガイドレール60の頭部62に対して離間した状態となるように、かつ突部54bがブレーキシュー34に常時当接するように配置されている。また、クランプ部33がクランプ方向に作動した際には、梁54は、突部54bがブレーキシュー34にクランプ方向に押圧されて、突部54aがガイドレール60の頭部62をクランプするように配置されている。
(実施形態の作用)
さて、上記実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、図示しないボールネジ機構により、テーブル20がガイドレール60の延出方向に移動中は、リニアブレーキ30はアンクランプ状態である。そして、テーブル20が停止した後に、リニアブレーキ30の両クランプ部33がクランプ動作する。図5に示すように、両クランプ部33が作動すると、各ブレーキシュー34が、各梁54の突部54bをクランプ方向に押圧するため、突部54aがガイドレール60の頭部62をクランプする。
リニアブレーキ30のクランプ部33が、梁54を介してガイドレール60をクランプしたときの反力により、リニアブレーキ30の側部32が上方へ反って変形する。しかし、この変形時の側部32にテーブル20下面が干渉しないようにテーブル20下面と側部32上面の離間距離Lが設定されているため、この変形時の側部32にテーブル20下面が干渉することはない。
また、リニアブレーキ30が緩衝体であるOリング27、28を介してテーブル20に支持されているため、リニアブレーキ30のテーブル20による拘束力は、テーブル20に対して直接支持されている場合に比して低い。このため、リニアブレーキ30はテーブル20に対しては、前記Oリング27、28が許容する範囲で移動してクランプを完了する。この移動には、テーブル20の一軸方向(ガイドレール60の延出方向)も含む。
この緩衝体(本実施形態ではOリング27、28)を介したことによるテーブル20の一軸方向(ガイドレール60の延出方向)の剛性の低下は、ガイドレール60とリニアブレーキ30との間に介在配置されている梁54によって補われる。すなわち、梁54は、クランプ部33のクランプ方向の剛性がガイドレール60の延出方向への剛性よりも小さくしていることからクランプ方向(クランプ力が作用する方向)に容易に変形する。また、梁54は、テーブル20の前記一軸方向に対しては大きな剛性を有していることから前述のテーブル20の一軸方向の剛性の低下を補う。
この結果、梁54を介してガイドレール60をクランプ部33にてクランプすることにより、リニアブレーキ及びそれを構成する部品の変形や移動が、テーブルの変形や移動となることを軽減でき、また、テーブルの位置保持剛性を高くすることができる。
本実施形態によれば、下記の特徴がある。
(1)本実施形態のリニアブレーキの支持方法は、ガイドレール60に対してガイドレール60の延出方向に移動自在に配置されるテーブル20(支持体)に対し、天板部31をOリング27、28(緩衝体)を介して支持するとともに、テーブル20と天板部31間にはクランプ時にリニアブレーキ30の変形を許容する間隙を有して配置する。また、テーブル20(支持体)に連結された一対の梁54であって、クランプ部33のクランプ方向の剛性がガイドレール60の延出方向への剛性よりも小さい一対の梁54を、各クランプ部33とガイドレール60との間にそれぞれ配置する。
この結果、本実施形態のリニアブレーキの支持方法によれば、クランプ時にリニアブレーキによって、リニアブレーキ及びそれを構成する部品の変形や移動が、テーブルの変形や移動となることがない。
(2)本実施形態のリニアブレーキ組付体10は、天板部31と、天板部31の両端に設けられた側部32と、各側部32に設けられて相互に相対するクランプ部33とを有し、クランプ部33にて両側部32間に配置されるガイドレール60をクランプするリニアブレーキ30を有する。また、リニアブレーキ組付体10は、天板部31をOリング27、28(緩衝体)を介してリニアブレーキ30を支持したテーブル20(支持体)を有する。テーブル20と、リニアブレーキ30間にはクランプ部33によるガイドレール60のクランプ時にリニアブレーキ30の変形を許容する間隙を有して位置し、ガイドレール60に対してガイドレール60の延出方向に移動自在に配置される。
また、リニアブレーキ組付体10は、テーブル20(支持体)に連結され、リニアブレーキ30の両側部32間を連結して相互に並列配置された一対の梁54を有する。梁54は、クランプ部33のクランプ方向の剛性が、クランプ方向と直交する延出方向の剛性よりも小さくしている。また、リニアブレーキ組付体10は、各クランプ部33がガイドレール60をクランプする際に、各梁54がガイドレール60と各クランプ部33間で挟み込みされる。
この結果、本実施形態のリニアブレーキ組付体10によれば、上記リニアブレーキの支持方法に直接使用することによって、上記方法の作用効果を得ることができる。
(3)本実施形態のリニアブレーキ組付体10では、前記一対の梁54の両端は、一対の取付体51にそれぞれ連結されていて、取付体51がテーブル20(支持体)に対して固定されている。この結果、一対の取付体51をテーブル20(支持体)に取付けることにより、一対の梁54を同時に配置することができる。
(4)本実施形態のリニアブレーキ組付体10は、支持体をテーブル20としていることにより、テーブル20自体を支持体とすることにより、上記の支持方法によってクランプ時にリニアブレーキ及びそれを構成する部品の変形や移動が、テーブルの変形や移動となることを軽減できる。
(5)本実施形態のリニアブレーキアダプタは、テーブル20(支持体)に対して、取付けられる一対の取付体51と、一対の取付体51を連結するとともに並列配置された一対の梁54とを有する。そして、梁54は、梁54の延出方向と直交する梁間方向の剛性が延出方向の剛性よりも小さくされている。そして、一対の梁54は、リニアブレーキ30が有する一対のクランプ部33がガイドレール60をクランプする際に、ガイドレール60と各クランプ部32間でそれぞれ挟み込みされる。
本実施形態のリニアブレーキアダプタ50によれば、上記リニアブレーキの支持方法に直接使用することによって、上記方法の作用効果を得ることができる。
なお、実施形態は、前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
・前記実施形態では、Oリングを緩衝体としたが、緩衝体はOリングに限定するものではない。例えば、緩衝体を筒状に形成し、その緩衝体を、取付孔22に装着し、この緩衝体に挿通した取付ボルト24をリニアブレーキ30の天板部31に螺着してもよい。
・また、取付ボルト24の代りに、天板部31に植え込みボルトを立設し、該植え込みボルトの上部を前記緩衝体の上面から突出させて、突出した部分(突出部)にナットを螺着してもよい。
・また、リニアブレーキ30のテーブル20(支持体)への取付け方法は、ボルト以外の方法であってもよい。
・前記実施形態では、Oリング27、28をそれぞれ設けたが、取付ボルト24をテーブル20に接触しないようにして一方のOリングのみで支持してもよい。
・前記実施形態では、ガイドレール60は、断面I形としたが、ガイドレール60の断面形状は断面I形に限定するものではない。例えば、断面長方形又は正方形のガイドレールとしてもよい。
・前記実施形態では、梁54を頭部62とブレーキシュー34との間に配置したが、梁54をガイドレール60の腰部66に相対するように配置するとともに、ブレーキシュー34を該梁54に相対するように配置して、腰部66を梁54を介してクランプするようにしてもよい。
・前記実施形態では、梁54に突部54bを設けたが、突部54bを省略して、図7(a)に示すように梁54において、ブレーキシューに対向する面を平面としてもよい。また、図7(b)に示すように、梁54において、ブレーキシューに対向する面に凹部54cを設けてもよい。
・前記実施形態では、支持体をテーブル20としたが、支持体はテーブル20に限定するものではない。例えば、テーブル20に一体に取付けられた別部材を支持体としてもよい。そして、この別部材に対して、緩衝体を介してリニアブレーキアダプタ50を支持してもよい。この場合、リニアブレーキ組付体は、少なくともこの別部材と、リニアブレーキと、リニアブレーキアダプタとから構成される。また、テーブル、前記別部材、リニアブレーキ、及びリニアブレーキアダプタとからリニアブレーキ組付体を構成してもよい。
・前記実施形態では、一対の取付体51間を一対の梁54で連結したが、この構成に限定するものではない。一対の取付体51の代りに二対の取付体51を設けて、対をなす取付体間を梁で連結してもよい。すなわち、一対の取付体と、該一対の取付体間を連結する梁とを一組として、二組からなるリニアブレーキアダプタにして構成してもよい。
例えば、図3に示すリニアブレーキアダプタ50を、梁間方向の中央部において、2分割した構成でもよい。
・前記実施形態では、一対の梁54は、ガイドレール60の延出方向(図5では紙面と直交する方向)に延びた中心軸Oを含む仮想鉛直面E(図5では上下方向に延びる仮想平面)に対して面対称の形状とした。また、一対の梁54は、前記仮想鉛直面Eに対して面対称に配置するようにした。しかし、必ずしも、前記梁同士を面対称等にする必要はなく、両梁はその剛性がバランスよくなるようにその形状が形成され、または配置されていればよい。
・前記実施形態では、各梁54の延出方向における中間部を挟む両部は、前記仮想鉛直面Eと直交し、かつ、前記中間部を通過する仮想平面に対して面対称の形状にし、かつ、前記仮想平面に対して面対称に配置した。しかし、必ずしも、各梁を上記のようにする必要はなく、各梁において、中間部を挟む両部の剛性がバランスよく形成または配置されていればよい。
10…リニアブレーキ組付体、20…テーブル(支持体)、21…ボルト、
22…取付孔、22a…大径部、22b…中径部、
22c、22d…小径部、23…段、24…取付ボルト、
25…第1Oリング座、26…第2Oリング座、
27、28…Oリング(緩衝体)、29…取付ボルト、
30…リニアブレーキ、31…天板部、
31a…ネジ孔、32…側部、33…クランプ部、34…ブレーキシュー、
40…スライダ、42…嵌合溝、50…リニアブレーキアダプタ、
51…取付体、52…嵌合溝、53…ネジ孔、54…梁、
54a、54b…突出部、54c…凹部、60…ガイドレール、
62…頭部、64…底部、66…腰部、L…離間距離。

Claims (5)

  1. 天板部と、該天板部の両端に設けられた側部と、各側部に設けられて相互に相対するクランプ部とを有し、該クランプ部にて両側部間に配置されるガイドレールをクランプするリニアブレーキの支持方法であって、
    前記ガイドレールに対して該ガイドレールの延出方向に移動自在に配置される支持体に対し、前記天板部を緩衝体を介して支持するとともに、前記支持体と前記天板部との間にはクランプ時に前記リニアブレーキの変形を許容する間隙を有して配置し、
    前記支持体に連結された一対の梁であって、前記クランプ部のクランプ方向の剛性が前記ガイドレールの延出方向への剛性よりも小さい一対の梁を、各クランプ部とガイドレールとの間にそれぞれ配置するリニアブレーキの支持方法。
  2. 天板部と、該天板部の両端に設けられた側部と、各側部に設けられて相互に相対するクランプ部とを有し、該クランプ部にて両側部間に配置されるガイドレールをクランプするリニアブレーキと、
    前記天板部を緩衝体を介して、前記リニアブレーキを支持した支持体であって、前記天板部との間には前記クランプ部による前記ガイドレールのクランプ時に前記リニアブレーキの変形を許容する間隙を有して位置し、前記ガイドレールに対して該ガイドレールの延出方向に移動自在に配置される支持体と、
    前記支持体に連結され、前記リニアブレーキの両側部間を連結して相互に並列配置された一対の梁であって、前記クランプ部のクランプ方向の剛性が、前記クランプ方向と直交する延出方向の剛性よりも小さい一対の梁とを有し、
    各クランプ部が前記ガイドレールをクランプする際に、各梁が前記ガイドレールと各クランプ部間で挟み込みされるリニアブレーキ組付体。
  3. 前記一対の梁の両端は、一対の取付体にそれぞれ連結されていて、該取付体が前記支持体に対して固定されている請求項2に記載のリニアブレーキ組付体。
  4. 前記支持体がテーブルである請求項2または請求項3に記載のリニアブレーキ組付体。
  5. ガイドレールに移動自在に配置されるとともにリニアブレーキを緩衝体を介して支持する支持体に対して取付けられるリニアブレーキアダプタであって、
    前記支持体に対して、取付けられる一対または二対の取付体と、
    対を一組として、一組の取付体同士または二組における各組の取付体同士を連結するとともに並列配置された一対の梁とを有し、
    前記梁は、該梁の延出方向と直交する梁間方向の剛性が前記延出方向の剛性よりも小さくされており、
    前記リニアブレーキが有する一対のクランプ部が前記ガイドレールをクランプする際に、前記一対の梁が前記ガイドレールと各クランプ部間でそれぞれ挟み込みされるリニアブレーキアダプタ。
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