JP3991000B2 - リニアスケールの取付方法及び装置 - Google Patents
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【０００１】
【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
【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。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003082290A JP3991000B2 (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | リニアスケールの取付方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003082290A JP3991000B2 (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | リニアスケールの取付方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004286710A JP2004286710A (ja) | 2004-10-14 |
| JP3991000B2 true JP3991000B2 (ja) | 2007-10-17 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003082290A Expired - Fee Related JP3991000B2 (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | リニアスケールの取付方法及び装置 |
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| CN106225653B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-01-11 | 湖北三环成套工业有限公司 | 一种检测镗床主轴箱主轴和立柱垂直度的装置 |
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-
2003
- 2003-03-25 JP JP2003082290A patent/JP3991000B2/ja not_active Expired - Fee Related
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