JP3991000B2 - リニアスケールの取付方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアスケールの取付方法及び装置に係り、特に、リニアガイドやボールねじ等で構成され、工作機械等に用いるのに好適な、ステージの真直運動精度を凹凸に制御することが可能な真直度制御ステージに用いるのに好適な、真直度が変化するかあるいは劣るベースプレート上を移動するトップテーブルの変位を測定するためのリニアスケールの取付方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械等のステージにおいて、高精度な位置決め精度が要求される場合、リニアスケールが用いられる。又、リニアモータを使ったステージでは、リニアスケールを用いたフィードバック制御が必須である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このリニアスケールを、真直度が劣るステージや、ステージの真直運動精度を凹凸に制御しようとするステージ(真直度制御ステージと称する)に使用した場合、リニアスケール4は、図1に示すセンサヘッド部8のスケール部6に対するアジマス方向に許されるピッチングの誤差が極めて小さい(角度数分程度、その他の上下方向、オープニング方向、ヨーイング、ローリングの方向は鈍感)ため、スケールの読取り不良となってしまうという問題点を有していた。
【0004】
一方、本発明に関連するものとして、特許文献1には、静圧気体軸受の供給圧を制御することによって、スライドテーブル等の可動体の真直度等の姿勢を高精度に保つことができる静圧気体軸受装置が記載されているが、リニアスケールの取付けに関しては、一切記載されていない。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−337375公報
【0006】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、真直度制御ステージや真直度が劣るステージに対して、リニアスケールを高精度で使用可能とすることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真直度が変化するか劣るベースプレート上を移動するトップテーブルの変位を測定するためのリニアスケールの取付けに際して、前記リニアスケールのスケール部を、前記ベースプレートと独立した、真直度が高い取付板により架台に取り付けると共に、前記リニアスケールのヘッド部を、該取付板に取付けたリニアガイドにより支持し、前記トップテーブルの変位を、該トップテーブルの移動に伴う上下動を吸収する板ばねを介して前記リニアスケールのヘッド部に伝達するようにして、前記課題を解決したものである。
【0008】
本発明は、又、真直度が変化するか劣るベースプレート上を移動するトップテーブルの変位を測定するためのリニアスケールの取付装置であって、前記リニアスケールのスケール部を架台に取り付けるための、前記ベースプレートと独立した、真直度が高い取付板と、前記リニアスケールのヘッド部を支持するための、該取付板に取付けられたリニアガイドと、前記トップテーブルの変位を、前記リニアスケールのヘッド部に伝達するための、該トップテーブルの移動に伴う上下動を吸収する板ばねとを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【0010】
本発明は、又、前記の装置によって取付けられたリニアスケールを備えたことを特徴とする真直度制御ステージを提供するものである。
【0011】
又、前記の真直度制御ステージを備えたことを特徴とする加工装置を提供するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、真直度制御ステージへの取付に適用した本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0013】
本発明が適用される真直度制御ステージは、図2に示す如く、中央が架台10に固定され、両端部が変位可能とされたベースプレート12と、該ベースプレート12に固定されたリニアガイド14と、該リニアガイド14上を図の矢印Aに示す方向に往復運動するトップテーブル16と、該トップテーブル16を駆動する駆動手段であるサーボモータ18及びボールねじ20と、前記ベースプレート12の両端部の架台10との間隔を変化させるための、例えばベースプレート12の四隅にそれぞれ設けられた加圧装置22と、該加圧装置22によるベースプレート12の四隅の変位を検出するための、同じくベースプレート12の四隅にそれぞれ設けられた4個の変位センサ24とを備えている。
【0014】
前記加圧装置22としては、例えばエアシリンダや油圧シリンダを用いることができ、その圧力を調整して、所定の変位を得る。
【0015】
前記変位センサ24としては、例えば電気マイクロメータや渦電流式センサ等を用いることができる。
【0016】
所望の真直度を得たい場合、例えばトップテーブル16上に固定される部品の真直度を中凹とするため、トップテーブル16を図3に実線Bで示す如く中凸に移動したい場合には、加圧装置22によりベースプレート12の四隅を図2中の矢印Bに示す如く下方向に変位させ、ベースプレート12を弾性変形させる。この際、変位センサ24で検出される変位量が所定量となるように加圧装置22の圧力を調整する。
【0017】
逆に、トップテーブル16上に固定される部品の真直度を中凸としたい場合には、図3に破線Cで示す如く、ステージの真直度を中凹とする。
【0018】
本実施形態では、前記ベースプレート12の撓み及びトップテーブル16運動のピッチング方向変位の影響が、リニアスケール4のスケール部6及びセンサヘッド部8に及ばないようにするため、図4に示す如く、スケール部6の取付板30を、ベースプレート12とは隔離された部分で架台10に取付ける。又、センサヘッド部8は、スケール取付板30に取付けられたリニアガイド32によって支持する。
【0019】
更に、ステージのトップテーブル16とセンサヘッド部8とは、例えばステー34を介してL字形の板ばね36で連結する。該板ばね36としては、例えばステンレス板やばね鋼等を用いることができる。
【0020】
このようにして、板ばね36がトップテーブル16の移動に伴う上下動を吸収するため、ベースプレート12の撓みや、トップテーブル16の運動の真直度変化(アジマス方向の変化に相当)に拘らず、常にセンサヘッド部8とスケール部6が正対するので、リニアスケール読取り不良となることがない。又、板ばね36は、ステージ運動方向Aに対しては高い剛性を持つので、運動方向位置決め精度の劣化を生じることはない。
【0021】
なお、前記実施形態においては、真直度制御ステージのベースプレート12の中央が架台10に固定され、両端部が加圧装置22により上下方向に変位可能とされていたが、ベースプレート12を変位させる方法はこれに限定されず、逆にベースプレート12の両端部を架台10に固定し、中央部に加圧装置22を設けて、中央部を上下方向に変位可能とすることも可能である。この場合には、リニアスケール取付板30も両端部で架台10に固定することが望ましい。
【0022】
又、駆動手段の構成もサーボモータとボールねじの組合せに限定されず、例えばリニアモータを用いることもできる。ステー34や板ばね36の形状もL字型に限定されず、例えばI字型の板ばねを2枚、直角に組合せても良い。
【0023】
又、前記実施形態においては、本発明が、工作機械における真直度制御ステージに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、例えば熱膨張で変形した移動ガイド一般の補正のための真直度制御ステージや、運動真直度が劣るステージ一般のリニアスケール取付けにも同様に適用できることは明らかである。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、運動真直度が変化したり、運動真直度が劣るステージに対しても、リニアスケールを使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】リニアスケールの問題点を説明するための斜視図
【図2】本発明の実施形態の全体構成を示す斜視図
【図3】前記実施形態におけるベースプレートの撓みを示す線図
【図4】同じくリニアスケール取付部の構成を示す断面図
【符号の説明】
4…リニアスケール
6…スケール部
8…センサヘッド部
10…架台
12…ベースプレート
16…トップテーブル
30…スケール取付板
32…リニアガイド
34…ステー
36…板ばね
Claims (4)
- 真直度が変化するか劣るベースプレート上を移動するトップテーブルの変位を測定するためのリニアスケールの取付けに際して、
前記リニアスケールのスケール部を、前記ベースプレートと独立した、真直度が高い取付板により架台に取り付けると共に、
前記リニアスケールのヘッド部を、該取付板に取付けたリニアガイドにより支持し、
前記トップテーブルの変位を、該トップテーブルの移動に伴う上下動を吸収する板ばねを介して前記リニアスケールのヘッド部に伝達することを特徴とするリニアスケールの取付方法。 - 真直度が変化するか劣るベースプレート上を移動するトップテーブルの変位を測定するためのリニアスケールの取付装置であって、
前記リニアスケールのスケール部を架台に取り付けるための、前記ベースプレートと独立した、真直度が高い取付板と、
前記リニアスケールのヘッド部を支持するための、該取付板に取付けられたリニアガイドと、
前記トップテーブルの変位を、前記リニアスケールのヘッド部に伝達するための、該トップテーブルの移動に伴う上下動を吸収する板ばねと、
を備えたことを特徴とするリニアスケールの取付装置。 - 請求項2に記載の装置によって取付けられたリニアスケールを備えたことを特徴とする真直度制御ステージ。
- 請求項3に記載の真直度制御ステージを備えたことを特徴とする加工装置。
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