JP2886452B2 - 変形量検出手段付き直線運動装置 - Google Patents
変形量検出手段付き直線運動装置Info
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Description
置,ボールスプライン装置,転がり接触形の直線運動案
内装置等の直線運動装置に関し、特に直線軸部材の絶対
的な変形量を検出可能とする変形量検出手段付きの直線
運動装置に関する。
細加工の高精度化の要求が高まっている。NC(数値制
御)が開発されて以来、位置制御により加工精度は飛躍
的に向上した。このような位置制御は、テーブル位置や
工具位置はすべて製品形状で決まるため、あらかじめ加
工テーブルや工具の送り量および手順を決め、駆動機構
側、すなわち送る側の位置をロータリエンコーダ等によ
って監視しながら制御するものがほとんどであった。
る側の位置を監視しているものは、実際に送られている
工具やテーブル位置を推測しているにすぎず、工具やテ
ーブルの本当の位置情報はでてこない。たとえば、送る
側の制御系は雷等の外乱で誤動作する場合があり、誤動
作すると実際の位置と駆動系の制御が合わなくなってし
まう。
しても、工具やテーブルの送り機構のバックラッシュ、
たとえばボールスクリュの逆転時のバックラッシュ等に
よって、工具やテーブルの実際の位置は変化してしま
う。特に、大荷重になればなるほど、バックラッシュの
影響は大きくなる。
にゼロにできたとしても、環境温度の変化や作業時の機
械各部の摩擦発熱により、工具やテーブルの実際の位置
は変化してしまう。
れる側の絶対位置を知ることが要請されている。
る必要があるが、すべての構造部材が熱と力で変形して
おり、各部の絶対的な変形量を逐次検出しなければ絶対
位置を知ることができない。
るためになされたもので、その目的は、位置精度に特に
影響の大きいボールねじやボールスプラインあるいは直
線案内装置等の直線運動装置の直線軸部材に軸方向の絶
対的な変形量検出手段を設けて、実際の軸方向の変形量
を監視可能とすることにある。
に、本発明にあっては、直線軸部材と、該直線軸部材に
沿って移動可能に設けられる移動部材と、を備えた直線
運動装置において、前記直線軸部材の軸方向の絶対的な
変形量を検出する変形量検出手段を設けたことを特徴と
する。
検出すべき部分と平行に設けられ、かつ力が作用しない
状態で保持される基準部材と、該基準部材と直線軸部材
の相対変位量を検出する変位センサと、から構成し、前
記基準部材の一端を前記直線軸部材の変形量を検出すべ
き部分の一端に固定して固定端以外は自由状態に保持す
る片持ち状態とし、さらに変位検出手段により基準部材
の自由端と直線軸部材の変形量を検出すべき部分の他端
との相対変位を検出し、検出した相対変位に基づいて直
線軸部材の絶対的な変形量を求めることを特徴とする。
特徴とする。
あり、検出時の基準部材の温度から基準部材の長さを求
め、当該基準部材の基準長さから直線軸部材の絶対的な
変形量を求めることを特徴とする。
ることを特徴とする。
能な弾性部材と、弾性部材の軸方向変位または歪みを電
気信号に変換して検出する変位または歪み検出手段と、
を具備してなることを特徴とする。
向には剛な構造とし、軸方向に変位可能な薄肉部を備え
ていることが好ましい。また、歪み検出手段として薄肉
部に歪みゲージを貼着することが好適である。
あっては、変形量検出手段を設けたことによって、直線
軸部材の絶対的変形量を検出情報として得ることができ
る。
相対変位を検出することによって、直線軸部材の絶対的
な変形量を検出する。
って構成しておくことによって、熱による絶対変形量に
ついても検出することができる。
材を用いることにより、基準部材が熱膨張したとして
も、検出時の温度がわかっていれば当該検出時の絶対変
形量を検出することができる。
する。
運動装置を示すもので、この実施例は転がり接触型直線
運動用案内装置10に適用したものである。転がり接触
型直線運動用案内装置10は、直線軸部材としての軌道
レール11と、軌道レール11にボールやコロ等の転動
体12を介して移動自在に設けられる移動部材としての
摺動台13と、から構成されている。そして、直線軸部
材としての軌道レール11に軌道レール11の絶対的な
変形量を検出する変形量検出手段1が設けられている。
を、軌道レール11の変形量を検出すべき部分と平行に
設けられかつ力が作用しない状態で保持される基準部材
2と、この基準部材2と軌道レール11の相対変位量を
検出する変位センサ3と、から構成されている。
孔14に挿入され、その一端が軌道レール11の変形量
を検出すべき部分、この実施例では軌道レール11の全
長の一端に固定し、固定端以外は自由状態に保持する片
持ち状態としている。そして、変位センサ3を軌道レー
ル2の他端側に取付けて基準部材2と変位センサ3との
間の相対変位を検出するようになっている。
既知の部材を用いるが、熱膨張の影響を考慮すれば、熱
膨張率がないか無視できる程度に極めて小さいスーパー
インバー棒を用いることが好ましい。
も、検出時点での基準部材2の長さがわかっていればよ
く、所定温度での長さと熱膨張率が既知であれば、検出
時の温度が分かれば、検出時点での基準部材の熱膨張量
がわかる。この熱膨張量分を補正すれば、軌道レール1
1の絶対的な変形量を知ることができる。
膨張率を異ならせておけば、所定温度での両部材の長さ
が予め分かっていれば、変位センサ3によって検出され
た相対変位から、温度を求めることも可能である。した
がって、このような基準部材2と軌道レール11を平行
に配置してその相対変位を検出するだけで、軌道レール
11の軸方向の絶対的な変形量を知ることが可能であ
る。
作用しない状態で保持するための保持手段の各種変形例
を示している。
(d)はシリコンゴム等の弾性部材42により、基準部
材2が上下には変位せず軸方向にのみ変位可能となるよ
うに保持したものである。板ばね41としては、同図
(e)に示すように、薄肉の環状平板構造として外端部
41aを軌道レール11の貫通孔14内周に固定し、内
端部41bを基準部材2外周に固定している。
入れて、この液体43にパイプ状の基準部材2を浮かし
て軸方向にのみ変位可能に保持するようにしたものであ
る。
に、図1(g)に示すような、弾性部材3aと、弾性部
材3a表面に貼着される歪みゲージ3bとを組み合わせ
た変位センサを用いることもできる。すなわち、弾性部
材3aは図1(c)に示した板ばね41と同様の環状平
板構造であり、基準部材2と軌道レール2間の相対変位
に対応して変形する弾性部材3aの歪み量を歪みゲージ
3bによって検出することによって、相対変位量を求め
るものである。
基本的な構成を示す模式図である。すなわち、この変位
センサ3は、軸方向に弾性変形可能な弾性部材3aと、
この弾性部材3aの軸方向変位または歪みを電気振動に
変換して検出する検出手段102と、を具備しており、
弾性部材3aは互いに対向して配置される固定部材10
0と可動部材101の間に介在され、固定部材100と
可動部材101を連結するようになっている。固定部材
100は基準部材2の一端に固定され、可動部材101
は軌道レール11に固定されている。そして、基準部材
2と軌道レール11との相対的変位に応じて弾性部材3
aが弾性変形し、この弾性部材3aの歪みや変位を検出
手段102によって電気信号に変換されて変位が検出さ
れる。
したような基準部材2を保持する板ばね41を利用する
こともできる。すなわち、この板ばね41の変位や歪み
を検出ことによって、基準部材2と軌道レール11間の
相対的な変位を知ることができる。
3の検出手段102の各種変形例が示されている。
様に、検出手段102として歪みゲージ3bを用いて弾
性部材3aの歪みを検出するようにしたものである。
圧電素子や電歪素子を用いて変位を電圧変化として検出
する電圧式センサ3cを用いて弾性部材3aの変位を検
出するようにしたものである。
差動トランスやうず電流センサ等の電磁誘導式センサ3
dを利用して弾性部材3aの変位を検出するようにした
ものである。
静電容量式ギャップセンサ3eを用い弾性部材3aの変
位を電気容量に変換して検出するようにしたものであ
る。
光干渉方式の光りファイバ式センサ3fを利用して弾性
部材3aの変位を検出するようにしたものである。
転がり接触型直線運動用案内装置に適用した場合を例に
とって説明したが、転がり接触型直線運動用案内装置に
限定されるものではなく、たとえば図4に示すようなス
プライン装置20や、図5に示すような送りねじ装置3
0についても同様に適用できる。
部材としてのスプライン軸21と、このスプライン軸2
1にボールやコロ等の転動体22を介して外筒23を移
動自在に嵌合したもので、ボールねじ装置30は、直線
軸部材としてのねじ軸31と、このねじ軸にボール等の
転動体32を介してナット33を移動自在に嵌合したも
のである。
てのスプライン軸21およびねじ軸31に設けたもので
ある。
絶対的な変形量を検出する変形量検出手段を設けること
により、環境温度変化やモータの発熱あるいは作業時の
各部の摩擦発熱による直線軸部材の軸方向の絶対的な変
形量を情報として得ることができ、工具やテーブル等の
位置決めをより精密に行うことが可能となる。
とって変形量検出手段の各種構成例を示すもので、同図
(a)は基本構成図、同図(b)は変形量検出手段を設
けた軌道レールの具体的な構成例を示す断面図、同図
(c),(d)は基準部材の保持手段の一例を示す断面
図、同図(e)は同図(c)の板ばねの平面図、同図
(f)は保持手段の他の構成例を示す断面図、同図
(g)は変位センサの一例を示す概略図である。
構成を模式的に示す断面図である。
種変形例を示す概略断面図である。
た例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 直線軸部材と、該直線軸部材に沿って移
動可能に設けられる移動部材と、を備えた直線運動装置
において、 前記直線軸部材の軸方向の絶対的な変形量を検出する変
形量検出手段を設け、該変形量検出手段を、直線軸部材の変形量を検出すべき
部分と平行に設けられ、かつ力が作用しない状態で保持
される基準部材と、該基準部材と直線軸部材の相対変位
量を検出する変位センサと、から構成し、 前記基準部材の一端を前記直線軸部材の変形量を検出す
べき部分の一端に固定して固定端以外は自由状態に保持
する片持ち状態とし、さらに変位検出手段により基準部
材の自由端と直線軸部材の変形量を検出すべき部分の他
端との相対変位を検出し、検出した相対変位に基づいて
直線軸部材の絶対的な変形量を求めることを 特徴とする
変形量検出手段付き直線運動装置。 - 【請求項2】 基準部材は熱膨張のない部材である請求
項1に記載の変形量検出手段付き直線運動装置。 - 【請求項3】 基準部材は熱膨張率が既知の部材であ
り、検出時の基準部材の温度から基準部材の長さを求
め、当該基準部材の基準長さから直線軸部材の絶対的な
変形量を求める請求項1に記載の変形量検出手段付き直
線運動装置。 - 【請求項4】 変位センサは近接センサによって構成さ
れる請求項1,2または3に記載の変形量検出手段付き
直線運動装置。 - 【請求項5】 変位センサは、軸方向に弾性変形可能な
弾性部材と、該弾性部材の軸方向変位または歪みを電気
信号に変換して検出する変位または歪み検出手段と、を
具備してなることを特徴とする請求項1,2または3に
記載の変形量検出手段付き直線運動装置。 - 【請求項6】 弾性部材を軸方向に弾性変形可能で他の
方向には剛な構造とした請求項5に記載の変形量検出手
段付き直線運動装置。 - 【請求項7】 弾性部材は、軸方向に変位可能な薄肉部
を備えている請求項6に記載の変形量検出手段付き直線
運動装置。 - 【請求項8】 薄肉部に歪みゲージを貼着してなる請求
項7に記載の変形量検出手段付き直線運動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6131171A JP2886452B2 (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 変形量検出手段付き直線運動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6131171A JP2886452B2 (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 変形量検出手段付き直線運動装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07318341A JPH07318341A (ja) | 1995-12-08 |
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ID=15051675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6131171A Expired - Lifetime JP2886452B2 (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 変形量検出手段付き直線運動装置 |
Country Status (1)
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- 1994-05-20 JP JP6131171A patent/JP2886452B2/ja not_active Expired - Lifetime
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