JP2021055775A

JP2021055775A - 直動案内装置

Info

Publication number: JP2021055775A
Application number: JP2019180336A
Authority: JP
Inventors: 岳見浅井; Takemi Asai
Original assignee: Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-08

Abstract

【課題】ころと保持器を組み合わせた案内部品を案内面に介在させて使用する工作機械の姿勢の安定化を可能とする。【解決手段】複数の案内面を介して固定部と可動部が、ころと保持器を組合せた案内部品を介して支持される直動案内装置であって、前記案内部品は、各案内面対にそれぞれ別々に選定配置され、各案内面対に一つまたは複数連結させて部品組として使用する案内部品であり、ころの間隔を平均ｐとしてｒｉをランダムな小さな値としてｐ＋ｒｉとして配置し、更に、案内面対ごとに平均ピッチｐをずらす。【選択図】図３

Description

本発明は、直動案内装置に関し、特に、工作機械のベッドなどのすべり案内部を転がり案内へ変更するのに用いる直動案内装置に関する。

従来、工作機械のベッドなどのすべり案内部を転がり案内へ変更するため等の用途で、多くの直動案内装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような直動案内装置において、直動案内面のＶ−Ｖ案内、Ｖ−平案内等は、通常面同士の間にころを挟み摺動抵抗を転がり抵抗に置き換えることで、可動側の動きを軽くするようにしている。但し、ころは単独で使用すると間隔が不均一になったり、ころ同士が接触したりして、抵抗が大きくなってしまう。そこで、保持器を用いてころを保持した構造にしている（例えば、特許文献２参照）。例えば、ころと保持器を組み合わせた構造で、ころの直径を断面高さとする低断面な有限直動案内も知られており、工作機械のベッドなどのすべり案内部を転がり案内へ変更するのに用いられている。小さなピッチの保持器でころを組み込んでいるので、摩擦抵抗が小さく、安定した直線運動が得られるが、この保持器の中で、ころは、略一定間隔で保持されている。

特開２０１７−２２３３３１実用公開昭５６−４０２２４

しかしながら、直動案内をしようすると可動側の姿勢変化を生じることがあり、このような場合、保持器の中のころの間隔を基本周期とする成分が大きく表れやすくなる。基本周期と述べているのはその周期成分と１／２、１／３、１／４等、整数分の１の成分の重ね合わせと言う意味である。この周期的な姿勢変化は繰り返し性の範囲内なら補正可能であるが、補正せずにそのまま使用することも多い。そこで、周期的に大き目の姿勢変化が現れるのを避けるため、Ｖ−Ｖの各案内同士で、ころの周期をずらし大き目の姿勢変化が現れる確率を低めにすることが行われる。

本発明の目的は、ころと保持器を組み合わせた案内部品を固定部と可動部の案内面に介在させて使用する工作機械の姿勢の安定化を可能とする技術を提供することにある。

本発明者は、ころと保持器を組み合わせた案内部品を固定部と可動部の案内面に介在させて使用する工作機械の姿勢の安定化を可能とする技術について、鋭意研究した結果、その構成として、複数の案内面を介して固定部と可動部が、ころと保持器を組合せた案内部品を介して支持される直動案内装置であって、且つ前記案内部品は、前記固定部と可動部の各案内面対にそれぞれ別々に選定配置され、各案内面対に一つまたは複数連結させて部品組として使用する案内部品であり、ころの間隔を平均ｐとしてｒｉをランダムな小さな値としてｐ＋ｒｉとして配置し、更に前記各案内面対ごとに平均ピッチｐをずらすことを見出した。

即ち、本発明の様相によれば、複数の案内面を介して固定部と可動部が、ころと保持器を組合せた案内部品を介して支持される直動案内装置であって、且つ前記案内部品は、前記固定部と可動部の各案内面対にそれぞれ別々に選定配置され、各案内面対に一つまたは複数連結させて部品組として使用する案内部品であり、ころの間隔を平均ｐとしてｒｉをランダムな小さな値としてｐ＋ｒｉとして配置し、更に案内面対ごとに平均ピッチｐをずらすことを特徴とする直動案内装置が得られる。

また、本発明の他の様相によれば、複数の案内面を介して固定部と可動部が、ころと保持器を組合せた案内部品を介して支持される直動案内装置であって、且つ前記案内部品は、前記固定部と可動部の各案内面対にそれぞれ別々に選定配置され、各案内面対に複数連結させて部品組として使用する案内部品であり、当該案内部品対は、案内部品間にころの間隔ｐの整数倍と異なる間隔を与えるような連結部品を挟んで連結させ、且つ前記連結部品同士も長さが整数倍とならないように調整され、更に、各案内面対にころの間隔ｐないし連結部品内のころの平均間隔pもしくはその両方がどちらかの整数倍にならないように調整をしてずらされていることを特徴とする直動案内装置が得られる。

本発明によれば、ころと保持器を組み合わせた案内部品を固定部と可動部の案内面に介在させて使用する工作機械の姿勢の安定化を可能とする技術を提供することができる。

本発明の直動案内装置が適用される工作機械（研削盤）の基本構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る直動案内装置をローラゲージに用いる例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る直動案内装置をローラゲージ用Ｖ溝に用いる例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る直動案内装置の基本構成を示す図である。

図１は、本発明の直動案内装置が適用される工作機械（研削盤）の基本構成を示す斜視図である。本発明が適用される研削盤１０は、図１に示すように、ベッド１２上にテーブル送り装置３６およびテーブル３０がレール１６を介してＹ軸方向（前後方向）へ移動可能に支持されている。コラム１４はベッド１２に固定されているが、前述の通り、テーブル送り装置３６との間にはレール１６に沿った方向に相対運動を与えることができる。ベッド１２の後部には図示しないテーブル送り装置３６の移動用モータが配設され、このモータにより後述する直動案内等を介してテーブル送り装置３６がレール１６に沿って前後移動されるようになっている。コラム１４にはヘッド１８がＷ軸方向に移動可能（昇降可能）に支持され、そのヘッド１８の先端には砥石軸２０が設けられており、砥石軸２０の先端には、図示しない砥石が取付けられる。コラム１４の上部には図示しないヘッド昇降用モータが配設され、このモータにより図示しないボールネジ等を介してヘッド１８が昇降されるようになっている。ヘッド１８の後部には図示しない砥石軸（回転用）モータが配設され、このモータにより砥石軸２０が回転されるようになっている。

先に述べた通り、ベッド１２上にはレール１６を介してテーブル送り装置３６が載っている。このテーブル送り装置３６は、レール１６の方向に沿ってＹ方向に前後直線運動できるように構成されている。このテーブル送り装置３６の上に更に図示しないレールを介してテーブル３０が支持されている。このテーブル３０はテーブル送り装置３６に対して左右方向に直線運動できるように構成されている。その上面には図示しないワークが着脱可能に設置固定されるようになっている。当然ながらベッド１２にはテーブル送り装置３６を移動する用のモータが配設され、このモータにより図示しないボールネジ、直動案内等を介してテーブル送り装置３６がレール１６に沿って移動されるようになっている。テーブル３０についても同様に図示しないモータおよびボールネジ等を介してテーブル送り装置３６上を動くようになっている。そして、上記砥石軸回転用モータにより砥石軸２０が回転された状態で、上記ヘッド昇降用モータによりヘッド１８（砥石軸２０）が下降されて、砥石軸２０の先端に取り付けられた砥石がテーブル３０上のワークの面に接触させられる。テーブル３０は上述の２つのモータでＸ−Ｙ方向に自由に可動させられる。これにより、ワークの表面が砥石にて研削されるようになっている。

ここで、本発明の直動案内装置を適用するため、工作機械（研削盤）１０では、レール１６部分にＶ字の溝を設けて、ころを介して上側の部品を載せており、テーブル３０の下にはＶ−平の溝を設けて、ころを介して上側の部品を載せるようにしている。以下、図２乃至図４を参照して、本発明の実施形態に係る直動案内装置について述べる。図２は、本発明の第１の実施形態に係る直動案内装置をローラゲージに用いる例を示す図である。図２では、Ｖ−Ｖ案内にローラゲージを設置しており、（ａ）は、その要部を抽出して示す断面図、（ｂ）は、その要部を抽出して示す上面図である。図２（ａ）（ｂ）に示すように、固定側２２上を摺動する可動側２４を案内（直動案内）するためにＶ−Ｖ案内２６(図２の左側のＶ案内２６Ｌ、右側のＶ案内２６Ｒ)が設けられている。このような直動案内装置において、直動案内面のＶ−Ｖ案内２６(図２の左側のＶ案内２６Ｌ、右側のＶ案内２６Ｒ)は、それぞれ略９０度の角度で折れ曲がったローラケージ２８Ｌ、２８ＲをＶ溝２１Ｌ、２１Ｒ内にそれぞれ設けることで、それぞれの通常面２２ＬＡと２４ＬＢ、２２ＲＡと２４ＲＢ同士の間にころを挟み摺動抵抗を転がり抵抗に置き換えることで、可動側２４の動きを軽くするようにしている。

但し、ころは、単独で使用すると間隔が不均一になったり、ころ同士が接触したりして、抵抗が大きくなってしまう。そこで、本発明の実施形態に係る直動案内装置においても、保持器３０を用いてころを保持した構造にしている。図３は、本発明の第１の実施形態に係る直動案内装置をローラゲージ用Ｖ溝２１Ｌ、２１Ｒ（図２参照）にそれぞれ用いる例を示す図である。図３に示すように、略９０度の角度で折れ曲がったローラケージ２８Ｌ、２８Ｒ（図２参照）をそれぞれ構成する保持器３０（図３では、左右の保持器の一方のみ示す）には、Ｖ型の摺動面３０Ａ、３０Ｂにそれぞれころ３２が組み込まれている。本明細書の冒頭で述べた従来例では、かかる保持器の中で、ころは、略一定間隔で保持されていた。しかしながら、本実施形態に係る直動案内装置では、図２に示した複数の（左右の）案内面２２ＬＡ、２４ＬＢ、２２ＲＡ、２４ＲＢを介して固定部（側）２２と可動部（側）２４が、ころ３２と保持器３０を組合せた案内部品（ローラケージ２８Ｌ、２８Ｒ）を介して支持される直動案内装置であって、前記案内部品（ローラケージ２８Ｌ、２８Ｒ）は、図２に示すように、左右のＶ−Ｖ案内２６Ｌ、２６Ｒのそれぞれ、即ち、図２における左側のＶ案内２６Ｌ、右側のＶ案内２６Ｒにそれぞれ用いられ、左側のＶ案内２６Ｌ、右側のＶ案内２６Ｒのそれぞれにおける案内面対２２ＬＡ、２４ＬＢ、２２ＲＡ、２４ＲＢにそれぞれ使用する案内部品であり、左右のローラケージ２８Ｌ、２８Ｒがそれぞれ、図３に示すように、ころ３２の間隔を平均ｐとしてｒｉをランダムな小さな値としてｐ＋ｒｉとして配置し、更に、左右の案内面対２２ＬＡ、２４ＬＢと２２ＲＡ、２４ＲＢとで平均ピッチｐをずらすことを特徴としている。

本明細書の段落０００４で述べた従来例では、周期的に大き目の姿勢変化が現れるのを避けるため、Ｖ−ＶないしＶ−平の各案内同士で、ころの周期をずらし大き目の姿勢変化が現れる確率を低めにすることが行われていた。
ただ、これでは案内同士のずれだけでもう少し確率を下げたい。そのため、本発明の第１の実施形態に係る直動案内装置では、ころ３２の間隔を平均ｐとしてｒiをランダムな小数として平均は変えずにｐ＋ｒiとして各ころ３２同士でばらつかせる。但し、まだ平均間隔の影響が残留するため、案内同士でｐに差をもける。これにより、大き目の姿勢変化が現れる確率を低めに寄せることが出来る。

しかしながら、例えば、工作機械のメーカが直動案内装置を内製せずに、ローラケージとして購入している場合には、各ころ同士の間隔は調整することが出来ない。そこで、本発明者は、本発明の第２の実施形態に係る直動案内装置をも案出した。図４は、本発明の第２の実施形態に係る直動案内装置の基本構成を示す図である。この第２の実施形態に係る直動案内装置では、図２に示した複数の案内面２２Ａ、２４Ｂを介して固定部（側）２２と可動部（側）２４が、ころ３２と保持器３０を組合せた案内部品（ローラケージ２８）を介して支持される直動案内装置であって、前記案内部品（ローラケージ２８）は、図２に示した固定部２２と可動部２４の各案内面対２２Ａ、２４Ｂにそれぞれ別々に選定配置され、各案内面対２２Ａ、２４Ｂに複数連結させて部品組として使用する案内部品（ローラケージ２８）であり、該案内部品（ローラケージ２８）対は、案内部品（ローラケージ２８）間にころ３２の間隔ｐの整数倍と異なる間隔を与える連結部品である連結板４２、４４を挟んで連結させ、且つ当該連結部品である連結板４２、４４同士も長さが整数倍とならないように調整され、更に、各案内面対２２Ａ、２４Ｂにころ３２の間隔ｐがどちらかの整数倍にならないように調整をしてずらされていることを特徴としている。このように、本発明の第２の実施形態に係る直動案内装置では、ローラケージ２８同士に連結部品である連結板４２、４４をはさみ連結の間隔を変えることで、第１の実施形態と同等でないが、同様の効果を狙うことも可能になる。

２１Ｌ、２１Ｒ（ローラゲージ用）Ｖ溝、２２固定部（側）、
２４可動側（部）、２６Ｖ−Ｖ案内、
２２ＬＡ、２４ＬＢ、２２ＲＡ、２４ＲＢ通常面、
２６Ｌ左側のＶ案内、２６Ｒ右側のＶ案内、
２８Ｌ、２８Ｒローラケージ、
３０保持器、３０Ａ、３０Ｂ摺動面、３２ころ、

Claims

複数の案内面を介して固定部と可動部が、ころと保持器を組合せた案内部品を介して支持される直動案内装置であって、且つ前記案内部品は、前記固定部と可動部の各案内面対にそれぞれ別々に選定配置され、各案内面対に一つまたは複数連結させて部品組として使用する案内部品であり、ころの間隔を平均ｐとしてｒｉをランダムな小さな値としてｐ＋ｒｉとして配置し、更に案内面対ごとに平均ピッチｐをずらすことを特徴とする直動案内装置。
複数の案内面を介して固定部と可動部が、ころと保持器を組合せた案内部品を介して支持される直動案内装置であって、且つ前記案内部品は、前記固定部と可動部の各案内面対にそれぞれ別々に選定配置され、各案内面対に複数連結させて部品組として使用する案内部品であり、当該案内部品対は、案内部品間にころの間隔ｐの整数倍と異なる間隔を与えるような連結部品を挟んで連結させ、且つ前記連結部品同士も長さが整数倍とならないように調整され、更に、各案内面対にころの間隔ｐないし連結部品内のころの平均間隔pもしくはその両方がどちらかの整数倍にならないように調整をしてずらされていることを特徴とする直動案内装置。