JP2584875B2 - 直線摺動用ベアリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば、NCマシン等の工作機械や工業用
ロボット等のスライド部において、摺動させるべき可動
体を直線的に案内する直線摺動用ベアリングに関するも
のである。

［従来の技術］ 近年、工作機械等の分野においてはNC化が急速に推し
進められており、被加工物あるいは加工ツール等の可動
体を加工位置あるいは待機位置に送りこむ目的で使用さ
れる直線摺動用ベアリングは、加工の高精度化、高速化
を達成する上で重要な役割を果していると言える。

この種の直線摺動用ベアリングを用いて可動体を直線
案内する場合には、第15図に示すように、固定部ａに軌
道台ｂを配設する一方、この軌道台ｂに沿って移動する
摺動台ｃ上にテーブルｄを固定し、このようにして構成
されたテーブルユニットを用いてテーブルｄ上に載置さ
れた可動体を直線案内するのが一般的である。

そして、このようなテーブルユニットを用いて可動体
の直線案内をNC化するには、軌道台ｂ上におけるテーブ
ルｄの位置を検出する位置検出装置が必要である。その
ため、従来は、テーブルｄの一側に位置検出用パターン
が記録されたスケールｅを取付ける一方、固定部ａには
上記位置検出用パターンを読取るための読取りヘッドｆ
を配設するといった構成が採用されている。そして、こ
の構成に基づいて、所謂クローズドループ方式の制御、
即ち、コントローラ等からの指令によりテーブルｄが起
点から移動した実際の移動量を読取りヘッドｆがスケー
ルｅから読取り、指令値との誤差分をコントローラにフ
ィードバックする制御を行い、テーブルｄを軌道台ｂ上
の適切な位置に移動させることが可能となっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記した位置検出装置としては、摩耗等に
よる経時劣化が無い等の理由から非接触式のもの、例え
ば、光学式エンコーダやレーザ干渉測長器、磁気式エン
コーダ等が多用されているが、これら非接触式の位置検
出装置においてスケールの移動量を読取りヘッドで確実
に読取るためには、スケール及び読取りヘッドの取付け
を高精度で行わなければならない。

即ち、スケールの軌道台との平行度、スケールをテー
ブルに取付けるブラケットの取付精度、読取りヘッドの
固定部への取付精度、スケールと読取りヘッド相互間の
間隙等の高精度化である。

しかし、このような高精度の取付けを行うためには、
テーブルユニット組立て前にテーブル及び固定部の取付
面の精度出しを行い、更に、組立て時においても各取付
面と軌道台との平行度出し、スケールと読取りヘッドと
の間隙調製等の諸作業を行う必要があり、作業工程数の
増加及びこれに伴うコストアップを避けることはできな
かった。

また、上記した諸作業は経験を多分に要するものであ
り、その実施に際しては熟練作業者に頼らざるを得ない
という不都合も有している。

更に、位置検出装置はブラケット等の部材を介してテ
ーブル側部に配設されるため、テーブルユニットのコン
パクト化の妨げになると共に構成部品の点数が増加する
といった問題点も有している。

また、第15図に示すようなテーブルユニットは、通
常、テーブル下方の中央に設けられたボールねじ等の送
り機構を用いて駆動されるが、駆動時においてはボール
ねじあるいはベアリングの諸精度等から僅かではあるが
テーブルにピッチング（テーブル移動方向と直交する軸
の周りの振動）、ヨーイング（テーブルに垂直な軸の周
り振動）あるいはローリング（テーブル移動方向と平行
な軸の周りの振動）が生じていると言える。それ故、テ
ーブル側方で検出したテーブル移動量が必ずしも実際の
テーブル移動量と合致しているとは言い難く、正確なテ
ーブル移動量がコントローラにフィードバックされない
という問題点も有している。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、位置検出装置を必要とす
る直線案内装置の組立て時における作業工程数の削減、
及び当該装置のコンパクト化を達成可能な直線摺動用ベ
アリングを提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、テーブルユニット等の直
線案内装置に使用することにより、テーブル移動の高精
度化を可能とする直線摺動用ベアリングを提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の直線摺動用ベア
リングは、軸方向に沿ってボール又はローラー等の転動
体の転走する転走面を有し、ベッドあるいはテーブル等
の固定部上に配設されるレール状の軌道台と、上記転走
面と相対面する負荷転走面を含む転動体の無限軌道を備
え、上記軌道台に沿って固定部上を移動可能な摺動台
と、上記無限軌道内を循環して摺動台の負荷転走面と軌
道台の転走面との間で荷重を負荷する多数の転動体と、
上記軌道台上における摺動台の位置を検出すべく、該軌
道レールに対しその長手方向に沿って取り付けられたス
ケールと、上記摺動台に取り付けられ、該摺動台の移動
に伴って上記スケールに記録された検出用パターンを読
み取る読取手段とを備え、上記軌道台には上記スケール
が敷設されると共に該スケールの取付基準となる取付溝
が設けられ、且つ、この取付溝と上記転動体の転走面と
は複数の砥石を用いて同時に研削加工されることを特徴
とするものである。

この様な技術的手段において、上記摺動台としては、
転動体の循環する無限軌道を有し、軌道台上を自在に摺
動可能であるならば、形状及び構造等を適宜選択して差
支えなく、上記無限軌道としてその条数や負荷転走面の
傾斜角度等をベアリングの使用用途や摺動台の構造等に
よって適宜設計変更して差支えない。

また、上記無限軌道内を循環する転動体としては、円
筒ローラー、樽型ローラー、ボール等適宜選択して差支
えない。

更に、このような直線摺動用ベアリングに配設される
位置検出手段としては、光学式のものあるいは磁気式の
もの等、摺動台や軌道台の形状構成により適宜選択して
差支えないが、機械油や塵芥によるスケールの汚れに対
しても安定した性能を得ることができるという観点から
すれば、磁気式エンコーダを用いるのが好ましい。

更に、上記スケールは軌道台の軸方向、即ち転走面と
平行に配設されていれば、上面あるいは側面等、軌道台
表面のいずれの部位に設けられていても差支えなく、そ
の取付方法もビスを用いたねじ止め、あるいは接着剤、
両面テープを用いた接着等適宜選択して差支えない。

また、上記読取ヘッドはスケールに記録された位置検
出パターンを読取ることができれば、摺動台の移動方向
端面等、その配設部位を適宜設計変更して差支えない
が、よりコンパクトな直線摺動用ベアリングを得るとい
う観点からすれば、スケールと対面する摺動台の内面に
組込むのが好ましい。

［作用］ このような技術的手段によれは、軌道台にはスケール
を敷設するための取付溝が設けられており、しかも該取
付溝は軌道台に転動体の転走面を研削加工する際に同時
に研削加工されることから、かかる取付溝を基準として
スケールを敷設すると、自ずから該スケールは転動体の
転走面と平行な状態で軌道台に取り付けられることとな
る。

このため、転動体の転走に伴って軌道台上を移動する
摺動台の移動方向とスケールの延伸方向とは完全に合致
するので、摺動台に取り付けられた読取手段は該摺動台
の移動に伴いスケールに記録された検出パターンを正確
に読み取ることが可能となる。

［実施例］ 以下、添附図面に基づいて本発明の直線摺動用ベアリ
ングを詳細に説明する。

◎第１実施例 本実施例における直線摺動用ベアリングは、第１図乃
至第５図に示すように、水平部1aとその両端から垂下す
る左右袖部1bを有して断面略倒Ｃ形状に形成され下面部
に凹部を備えた摺動台本体１と、この摺動台本体１の前
後両端部に取付けられる一対の蓋体３と、上記摺動台本
体１の左右袖部1b下端及び水平部1a下面側に取付けられ
たボール保持器４と、機械装置等の固定部５に固定され
る軌道台２と、上記摺動台本体１、蓋体３及びボール保
持器４により形成されたボール無限軌道内を循環し摺動
台１と軌道台２との間で荷重を負荷する多数のボール６
と、上記摺動台本体１及び軌道台２に夫々取付けられる
読取ヘッド71とスケール72とからなる位置検出装置７と
で構成されている。

先ず、本実施例において使用する位置検出装置７は、
磁気式エンコーダ（商品名：デジルーラソニーマグネス
ケール（株）製）であり、一定周期の磁気パターンが記
録されたスケール72と、磁界の変化により信号電流を発
する磁気ヘッド71（読取ヘッド）とから構成されてい
る。そして、所定の間隙を有して対面する磁気ヘッド71
がスケール72上を移動すると、変位距離に相当するパル
ス信号が磁気ヘッド71から得られ、このパルス信号のカ
ウント数から磁気ヘッド71とスケール72の相対変位量を
検出することができるようになっている。

上記磁気ヘッド71が取付けられる摺動台本体１は、第
１図及び第５図に示すように、断面略倒Ｃ形状に形成さ
れ、その左右袖部1bの内面側に軸方向に沿ってボール６
が転走する上部負荷転走面及び下部負荷転走面がボール
半径よりも大きい曲率半径で曲面状に形成されている。
上記上部負荷転走面は斜め下方に、下部負荷転走面は斜
め上方に向けて夫々水平より45°ずつ傾斜した設けられ
ており、摺動台本体１の軸方向断面に作用する４方向の
荷重を均等に負荷可能になっている。又、左右袖部1bに
は上部負荷転走面及び下部負荷転走面に対応した無負荷
転走孔13が形成されている。そして、このように形成さ
れた摺動台本体１の水平部1a下面中央に上記磁気ヘッド
71が取付けられ、水平部1aに穿設された貫通孔14を通し
て磁気ヘッド71のリード線73がコントローラ等の外部装
置（図示せず）に接続されるようになっている。尚、符
号15は、取付面16にテーブルを固定するためのボルト取
付孔である。

又、上記蓋体３は、剛性を有する硬質合成樹脂により
作成されている。そして、第８図乃至第11図に示すよう
に、その内面側には、上記摺動台本体１の軸方向端部に
この蓋体３を取付けた際に、摺動台本体１に形成された
上部及び下部負荷転走面とこれらに対応する無負荷転走
孔13とを夫々連通連結するボール旋回路32が設けられて
おり、負荷転走面あるいは無負荷転走孔13を転走する各
ボール６をこのボール旋回路32で方向転換して無負荷転
走孔13あるいは負荷転走面に案内するようになってい
る。又、上記ボール旋回路32は、負荷転走面に連続する
案内面34を有する半円形状のＲピース33を蓋体３に形成
されたボール案内溝35に嵌合させることにより形成され
る。更に、この蓋体３には六角孔付ボルト31が貫通する
貫通孔36が穿設されており、当該ボルトにより摺動台本
体の前後両端面に取付けられる。

更に、上記ボール保持器４は、金属板のプレス成形や
硬質合成樹脂の射出成形等により形成されており、夫々
のボール保持器４を摺動台本体１の袖部1b下端、摺動台
本体１の水平部1a下面にビス（図示せず）で取付けるこ
とにより、各負荷転走面を転走するボール６が摺動台本
体１から脱落するのを防止している。

そして、上記蓋体３及びボール保持器４を摺動台本体
１に取付けることにより摺動台Ｂが形成され、上記負荷
転走面、ボール旋回路32及び無負荷転走孔13からなる無
限軌道が４条構成されてボール６を無限循環させること
が可能となっている。

一方、上記スケール72が敷設される軌道台２は、第６
図及び第７図に示すように、矩形の両側面を台形状に切
欠くと共に左右の両肩部を切欠いた断面形状であり、こ
れら台形状切欠部の下向き傾斜面には摺動台本体側袖部
1bの内面側に設けられる下部負荷転走面12に対応した下
部転走面22が設けられる一方、両肩切欠部の上向き傾斜
面には摺動台本体袖部1bの上方に設けられた上部負荷転
走面11に対応した上部転走面21が設けられている。そし
て、スケール72は軌道台２上面の中央に敷設されるが、
本実施例においては、スケール72表面と軌道台２の上面
とを同一平面にすべく、スケール72敷設部位に取付溝23
を軸方向と平行に形成している。

尚、上記した４条の各転走溝21,22は、摺動抵抗の少
ない高精度の直線運動を得るうえで、高い平行度が要求
される。又、上記スケール72も、検出した移動量の正確
さを期す上で、摺動台移動方向との平行な取付けが要求
される。それ故、本実施例では、第12図に示すように、
各転走溝21,22及び取付溝23に対応した５つの砥石24を
夫々所定角度で軌道台２に押付け、これら砥石24を回転
させながら軸方向に移動させて研削加工を行う所謂ワン
パス研削法を用いて各転走溝21,22及び取付溝23を形成
している。

又、このように構成されたた軌道台２は、スケール72
を軌道台２の上面に敷設したため、スケール72取付後お
いては固定ボルトを用いて直接固定部５に軌道台２を固
定することは不可能である。それ故、第５図に示すよう
に、軌道台２の一方の下部側面に形成された上向き傾斜
面25に当接する固定片26を固定ボルト27で固定部５に固
定し、軌道台の他方の下部側面28を固定部５に形成され
た基準面29に押付けて固定する方法を採用している。但
し、スケール72は接着により軌道台２に固着されるの
で、取付溝23を設けるなどして容易に平行度を確保可能
なよう配慮がなされている場合には、軌道台２の固定後
にスケール72を取付けることも可能である。それ故、第
13図に示すように、ボルト貫通孔30を取付溝23内に穿設
し、締結した固定ボルト27をスケール72が覆う構成とし
ても差支えない。又、第14図に示すように、軌道台２上
面の幅が広いタイプのベアリングであれば、スケール72
の敷設によりボルト貫通孔30の形成が阻害されることは
ない。

そして、このように構成された本実施例の直線摺動用
ベアリングにおいては、摺動台を軌道台に組付けること
により、水平部下面に取付けられた磁気ヘッドが軌道台
に敷設されたスケールと対面し、摺動台の走行に伴って
スケールの磁気パターンを読みとることとなる。

このとき、本実施例の直線摺動用ベアリングによれ
ば、摺動台Ｂが軸方向断面に作用する四方向の荷重を負
荷しつつ高精度で軌道台２上を走行するので、精度出し
等の手間の係る調整を行わずとも、磁気ヘッド71が所定
の精度でスケール72上を移動し、正確な摺動台移動量を
検出するものである。

従って、この直線摺動用ベアリングを使用すれば、容
易に可動体の直線案内装置を構成しその自動化を図るこ
とができるものである。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の直線摺動用ベアリ
ングによれば、軌道台に対してスケールの取付溝と転動
体の転走面とを同時に研削加工すると共に、該取付溝を
取付基準として上記スケールを軌道台に敷設するように
したので、上記スケールの読取手段を備えた摺動台の移
動方向とスケールの延伸方向とを完全に合致させること
ができ、上記読取手段によって軌道台上における摺動台
の移動量、ひいてはベッド等の固定部に対する摺動台の
移動量を正確に検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直線摺動用ベアリングの第一実施例を
示す切欠斜視図、第２図、第３図及び第４図はその正面
図、側面図及び平面図、第５図はその断面図、第６図は
第一実施例に係る軌道台へのスケールの敷設状態を示す
分解斜視図、第７図は軌道台の断面図、第８図は第一実
施例に係る蓋体を示す正面図、第９図は第８図のＩ−Ｉ
断面図、第10図は第９図のII-II断面図、第11図はＲピ
ースを示す斜視図、第12図は軌道台の転走溝及び取付溝
の形成方法を示す断面図、第13図は固定部に対する軌道
台固定方法の一例を示す斜視図、第14図は本発明の他の
実施例を示す断面図、第15図はテーブルユニットにおけ
る位置検出装置の取付け例を示す正面図である。 ［符号の説明］ 1:摺動台本体、2:軌道台 3:蓋体、4:ボール保持器 5:固定部、6:ボール 13:無負荷転走孔、21,22:転走面 71:磁気ヘッド（読取りヘッド） 72:スケール B:摺動台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−226762（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140112（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−67065（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−131701（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−152114（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−113586（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−79146（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に沿ってボール又はローラー等の転
   動体の転走する転走面を有し、ベッドあるいはテーブル
   等の固定部上に配設されるレール状の軌道台と、上記転
   走面と相対面する負荷転走面を含む転動体の無限軌道を
   備え、上記軌道台に沿って固定部上を移動可能な摺動台
   と、上記無限軌道内を循環して摺動台の負荷転走面と軌
   道台の転走面との間で荷重を負荷する多数の転動体と、
   上記軌道台上における摺動台の位置を検出すべく、該軌
   道レールに対しその長手方向に沿って取り付けられたス
   ケールと、上記摺動台に取り付けられ、該摺動台の移動
   に伴って上記スケールに記録された検出用パターンを読
   み取る読取手段とを備えた直線摺動用ベアリングにおい
   て、 上記軌道台には上記スケールが敷設されると共に該スケ
   ールの取付基準となる取付溝が設けられ、且つ、この取
   付溝と上記転動体の転走面とは複数の砥石を用いて同時
   に研削加工されることを特徴とする直線摺動用ベアリン
   グ。