JPH075298Y2 - 直動テーブルユニット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、案内レールとその上に跨架されたボールの転
動を介して軸方向に移動可能なスライダとを備えた直動
テーブルユニットに関し、特に前記ボールの予圧方式の
改良に関する。

〔従来の技術〕

この種の直動テーブルユニットにあっては、テーブルの
ピッチング，ヨーイング等を抑制し、更に外部荷重に対
する弾性変位量を小さくして剛性を高めるための手段と
して、案内レールとスライダとの間に介挿されるボール
に予圧を与えることが一般に行われている。

しかして、この予圧設定方法としては例えば第10図ない
し第13図に示すような方法が用いられている。各図はい
ずれも直動テーブルユニットの半横断面を示し、図中１
は軸方向に延長された案内レール、２はこの案内レール
１に跨架されたスライダである。スライダ２は、被移動
体が取付けられるテーブル部材2Aと、案内部であるリニ
アガイドブロック2Bとで構成されている。案内レール１
の外側面にはボール転動溝３が軸方向に延長して形成さ
れている。一方、このボール転動溝３に対向するボール
転動溝４が、スライダ２のリニアガイドブロック2Bに形
成されている。そして、これらの互いに対向するボール
転動溝3,4内に多数のボール（鋼球）５が転動自在に挿
入されており、そのボール５の転動を介してスライダ２
が案内レール１に沿い直線移動するようになっている。

第10図の場合は、対向するボール転動溝3,4の溝空間よ
り僅かに大きなボール５（オーバーサイズボール）を挿
入することにより、ボール５を溝面に圧接させて予圧を
与えている。

第11図の場合は、スライダのテーブル部材2Aに螺着した
調整ボルト６でリニアガイドブロック2Bを押圧すること
により、ボール５を溝面に圧接させて予圧を与えてい
る。

第12図の場合は、スライダのテーブル部材2Aとリニアガ
イドブロック2Bとの間に嵌挿したテーパーギブ7,8でリ
ニアガイドブロック2Bを押圧することにより、ボール５
を溝面に圧接させて予圧を与えている。

第13図の場合は、スライダのテーブル部材2Aにリニアガ
イドブロック2Bを偏心ピン９で取付け、この偏心ピン９
の回動を調節することにより、ボール５を溝面に圧接さ
せて予圧を与えている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例はいずれも、案内レール１と
リニアガイドブロック2Bの相対位置が固定される定位置
予圧を用いているため、ボール転動溝3,4の溝面やボー
ル５の初期摩耗とか、熱変形等により予圧変化が生じて
も補正することができないという問題点があった。

そこで本考案は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、ボール転動溝の溝空間を自在に制御して常
に一定の大きさの予圧を与えることができる定圧予圧方
式の直動テーブルユニットを提供して、上記問題点を解
決することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本考案は、両側面に軸方向の
ボール転動溝を有して延長された案内レールと、該案内
レールの側面のボール転動溝に夫々対向するボール転動
溝を内側面に有し前記案内レールのボール転動溝とこれ
と対向する前記ボール転動溝内に転動自在に挿入された
多数のボールの転動を介して軸方向に直線移動可能に前
記案内レールの両側に夫々配された第１及び第２のリニ
アガイドブロックと、該リニアガイドブロックに固定さ
れ前記リニアガイドブロック同士を前記案内レールを跨
いで連結するテーブル部材よりなるスライダとを備え、
前記テーブル部材は直線案内軸受を介して幅方向に摺動
自在とされたＴ字型テーブル部材とコ字型テーブル部材
とからなり、各テーブル部材は前記リニアガイドブロッ
クを前記案内レールに向かって付勢し、対向するボール
転動溝内のボールに予圧を負荷する予圧負荷手段を介し
て連結されていることを特徴とする。

前記予圧負荷手段は、一方の一方のテーブル部材に形成
された孔を通して他方のテーブル部材に螺合された予圧
調整ボルトと、前記一方のテーブル部材との間に配され
た弾性部材で構成することができる。

又、前記負荷予圧手段は、案内レールを横切る板ばねよ
りなり、その一端側が一方のテーブル部材とこれに取付
けたリニアガイドブロックとで挟持され、他端側が他方
のテーブル部材とこれに取付けたリニアガイドブロック
とで挟持されている構成とすることができる。

又、前記予圧負荷手段は、一方のテーブル部材に挿通さ
れ、他方のテーブル部材に螺合された予圧調整ボルト
と、該予圧調整ボルトに挿通され通電により伸長して予
圧調整ボルトを伸ばして予圧を制御する圧電素子とを備
えたものとすることができる。

〔作用〕

案内レールの幅方向に離開可能なテーブル部材を直線案
内軸受を介して連結したためテーブル部材同士が軽く且
つ正確に相対平行移動し、これによりスライダの幅を自
在に伸縮させることができる。その各テーブル部材同士
を連結した予圧負荷手段の操作で、スライダの幅を調整
してボールに定圧予圧を負荷する。そのため部材の摩耗
や温度変化等による予圧変動を自動的に補正できる。

更に、予圧を圧電素子を用いて外部より制御するものに
あっては、切削等の負荷がかからない早送り時は作動抵
抗の小さい低予圧とし、切削等の負荷のかかる切込み時
には剛性の大きな高予圧とし、必要な時に必要な性能を
得る予圧にコントロールすることができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図とともに説明する。

第１図ないし第５図は、本考案の第１実施例を示すもの
である。案内レール10の左右の外側面10a,10bに、ボー
ル転動溝11a,11bがそれぞれ上下２条づつ、軸方向に平
行に形成されている。この案内レール10に分離型のスラ
イダ12が跨架されている。

すなわち、スライダ12は、案内レールの左外側面10aの
ボール転動溝11aに対向するボール転動溝13aを内側面に
有する左リニアガイドブロック14aと、案内レールの右
外側面10bのボール転動溝11bに対向するボール転動溝13
bを内側面に有する右リニアガイドブロック14bとを有し
ており、それら左右のリニアガイドブロック14a,14bが
案内レール10を跨いで連結するテーブル部材20にボルト
止めされている。

更に詳細に説明すると、リニアガイドブロック14a（14
b）は、その内側面に形成したボール転動溝13a（13b）
に平行なボール通路となる貫通孔15a（15b）を肉厚内に
有すると共に、軸方向端部に前記ボール転動溝13a（13
b）と貫通孔15a（15b）とを連通させる半ドーナツ状の
湾曲ボール溝16a（16b）を有しており、これらボール転
動溝13a（13b）と貫通孔15a（15b）と湾曲ボール溝16a
（16b）とでボール無限循環路が形成される。このボー
ル無限循環路内には多数のボール17が転動自在に装着さ
れている。

上記テーブル部材20は、案内レール10の上面を横切る分
割テーブルとしてのＴ字型テーブル部材21と、同じく案
内レール10の上面を横切る分割テーブルとしてのコ字型
テーブル部材22との２部材を組み合わせることにより、
案内レール10の幅方向に離開可能に形成されている。左
リニアガイドブロック14aは、Ｔ字型テーブル部材21の
案内レールと平行な端縁部21Aの下面に六角穴付ボルト2
3で固着され、右リニアガイドブロック14bはコ字型テー
ブル部材22の案内レールと平行な端縁部22Aの下面に同
じく六角穴付ボルト23で固着されている。上記Ｔ字型の
テーブル部材21の凸状の胴部21Bは、コ字型テーブル部
材22の凹状の胴部22Bに組み合わせてある。その組み合
わせ部分には、両テーブル部材21,22の案内レール幅方
向の相対移動、すなわちスライダ12の幅の伸縮を滑らか
に案内するべく、直線案内軸受としてのクロスローラガ
イド25が介挿してある。このクロスローラガイド25は一
対の90°Ｖ溝レール26,27の間に保持器28付ローラ29を
組み込んだもので、各ローラ29を交互に直交して配し、
モーメント荷重を含むあらゆる方向の荷重を支えること
ができるようになっている。

このクロスローラガイド25の一方のＶ溝レール26は、Ｔ
字型テーブル部材21の胴部21Bに形成された張出し部21C
（第３図参照）に、ねじ穴21Dを設けて六角穴付ボルト3
0で固着されている。又、他方のＶ溝レール27は、コ字
型テーブル部材22の胴部22Bに同じく形成された張出し
部22Cに固着されている。これによりＴ字型テーブル部
材21とコ字型テーブル部材22とは、クロスローラガイド
25を介して低摩擦且つ高剛性で軽く相対平行移動するこ
とができる。この相対平行移動の範囲は、ボール17の予
圧量を調整するものであるから、極めて小さくてよい。
そのため、Ｔ字型テーブル部材の胴部21Bの張出し部21C
にピン31を水平に突設し、一方、コ字型テーブル部材の
胴部22Bの張出し部22Cには、このピン31が緩く差し込ま
れる切欠き32を設けて、相対平行移動の範囲を規制して
いる（第４図，第５図参照）。

かくして、スライダ12は、案内レール10の幅方向に、規
制された範囲で伸縮可能である。

更に、両テーブル部材21,22は、予圧負荷手段35で弾性
的に連結されている。この実施例の予圧負荷手段35は、
コ字型テーブル部材22に圧縮コイルばね36を伴って挿通
され、Ｔ字型テーブル部材21に螺合された予圧調整ボル
ト37により構成される。すなわち、コ字型テーブル部材
22の端縁部22Aの側面を案内レール幅方向に貫通するね
じ挿通孔38とばね座穴39を設けるとともに、Ｔ字型テー
ブル部材21の胴部21Bの端面にねじ穴40を形成してあ
る。ばね座穴39に圧縮コイルばね36を装着した後、ねじ
挿通孔38に予圧調整ボルト37を挿通して、Ｔ字型テーブ
ル部材21のねじ穴40に螺合してある。上記圧縮コイルば
ね36の代わりに皿ばねを用いることもできる。

なお、コ字型テーブル部材22の二叉の胴部22Bの上面
は、スライダ12に取付ける被移動体の座面となるため小
高く形成され、取付けボルト用のねじ穴41が設けてあ
る。

次に作用を述べる。

いま、スライダ12を案内レール10に取付けた状態で、予
圧負荷手段35の予圧調整ボルト37を締めつけると、スラ
イダ12の幅が縮小して、ボール転動溝11a,11b内のボー
ル17に対し予圧が負荷される。この予圧は圧縮コイルば
ね36の弾性力を介して負荷される定圧予圧である。案内
レールのボール転動溝11a,11bやスライダ12のボール転
動溝13a,13bの溝面やボール17の球面に摩耗が生じたり
熱変形して予圧変化が生じると、圧縮コイルばね36の弾
性力で追従して、自動的に補正することができる。

スライダ12を案内レール10の幅方向に移動させると、案
内レールのボール転動溝11a（11b）とスライダ12のボー
ル転動溝13（13b）との溝面で挟まれて予圧されている
ボール17は、スライダ12の移動とともに溝内を転動しつ
つ案内レール10に対しスライダ12と同方向に移動し、ニ
リアガイドブロック14a（14b）の一端側において湾曲ボ
ール溝16a（16b）に入り、Ｕターンして貫通孔15a（15
b）を通り、反対側の湾曲ボール溝16a（16b）で再度Ｕ
ターンし、ボール転動溝11a（11b）、13a（13b）内に戻
る循環を繰り返す。これによりスライダ12の移動は非常
に軽く行われる。しかもボール17に予圧が負荷されてい
るから、スライダ12のピッチング，ヨーイング等が抑制
され、更にテーブル20に負荷される外部荷重に対する弾
性変位量も小さくなり剛性が高く、高精度の位置決めが
できる。

第６図，第７図には他の第２実施例を示す。

このものは、予圧負荷手段35の構成が上記実施例とは異
なる。すなわち、この場合の予圧負荷手段35は、案内レ
ール10を横切る２枚の短冊形の板ばね50よりなる。各板
ばね50は、スライダ12の前後に配され、その一端側がＴ
字型テーブル部材21の端縁部21Aとこれに取付けたリニ
アガイドブロック14aとで挟持され、他端側がコ字型テ
ーブル部材22の端縁部22Aとこれに取付けた他方のリニ
アガイドブロック14bとで挟持されている。ボール17は
対向するボール転動溝11a（11b）,13a（13b）で形成さ
れる溝空間より僅かに大きなオーバーサイズボールを使
用してボール17を溝面に圧接させて予圧を与える。しか
してＴ字型テーブル部材21とコ字型テーブル部材22とが
クロスローラガイド25で拘束されており、このため板ば
ね50は引っ張られる力を受け長さ方向に弾性変形してい
る。その板ばね50の復元力（ばね力）が常時ボール17に
かかる定圧予圧が負荷されている。これにより摩耗や熱
変形による予圧の変動を自動補正することができる。

第８図，第９図には更に他の第３実施例を示す。

この実施例の予圧負荷手段35は、圧電素子60と歪ゲージ
61を利用し、予圧をフィードバック制御する予圧可変式
である。すなわち、コ字型テーブル部材22の端縁部22A
の側面に案内レール幅方向に貫通する挿通孔62と座金穴
63を設け、一方、Ｔ字型テーブル部材21の胴部21Bの端
面には、ねじ穴64と圧電素子取付穴65を形成してある。
そして、座金66と円筒状の圧電素子60を装着した予圧調
整ボルト67を挿通し、ねじ穴64に螺合している。

又、Ｔ字型テーブル部材21とコ字型テーブル部材22との
両側面に懸け渡して歪ゲージ61が固着してある。この歪
ゲージ61と圧電素子60とは、コントローラ70を介して接
続される。

はじめ、予圧調整ボルト67を強く締めつける。これによ
り、Ｔ字型テーブル部材21とコ字型テーブル部材22が接
近するように相対平行移動してスライダ12全体の幅が狭
まり、ボール転動溝11a,11bとボール転動溝13a,13bの溝
内にあるボール17に大きめの予圧がかかる。この状態で
圧電素子60に通電して伸長させると、予圧調整ボルト67
が引き延ばされて、Ｔ字型テーブル部材21とコ字型テー
ブル部材22が離開する方向に相対平行移動するから、先
に負荷した予圧が弱められる。

歪ゲージ61は、上記Ｔ字型テーブル部材21とコ字型テー
ブル部材22との離接移動に感応して変位検出信号を発信
する。この変位検出信号をコントローラ70で受けて圧電
素子60への通電を制御することにより、ボール17に対す
る予圧をクローズドループで制御する。

また、スライダ12を早送りする場合のように剛性を必要
としないときには、圧電素子60に通電する電流を大きく
してボール17を予圧を大きく減少させることが可能で、
作動抵抗を少なくすることができると共に、ボール17や
ボール転動溝11a,11b,13a,13bの溝面の摩耗を減らし耐
久性を向上させることができる。

又、予圧調整ボルト67を強く締めつけてあることから、
電源オフのときや故障時には大きめの予圧が負荷される
こととなり、スライダ12の位置ずれが防止され、高い位
置決め精度を確保することができる。

なお、上記各実施例では、リニアガイドブロックはボー
ル転動式としたものを説明したが、これに限らずローラ
転動式のものにも適用可能である。

又、スライダの分割テーブル間に設けた直線案内軸受と
してクロスローラガイドを用いたが、その他のタイプの
直線案内軸受を用いてもよい。

又、スライダのテーブル部材はＴ字型テーブル部材とコ
字型テーブル部材との組み合わせとしたが、これに限定
するものではなく、要は案内レールの幅方向に相対移動
可能な組み合わせであればよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、スライダを案内
レールの両側に夫々配された第１及び第２のリニアガイ
ドブロックと、該リニアガイドブロックに固定され前記
リニアガイドブロック同士を前記案内レールを跨いで連
結するＴ字型テーブル部材とコ字型テーブル部材とによ
り構成し、テーブル部材は直線案内軸受を介して案内レ
ールの幅方向に摺動自在とし、ボール転動溝の溝空間を
自在に制御して定圧予圧を与えるように構成した。その
ため、ボール転動溝の溝面やボールの初期摩耗とか、熱
変形等により予圧変化が生じても自動的に補正すること
ができるという効果が得られる。

予圧可変手段として圧電素子を用いたものにあっては、
使用状態に応じて適正な予圧に制御することができ、大
きな負荷が加わる場合には予圧力を大きくして高剛性を
得、小さな負荷の場合には予圧力を小さくして作動抵抗
を減少することができ、駆動力のロスを減じることがで
きると共に寿命を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本考案の第１実施例を示し、第１
図は要部平面図、第２図は第１図のII−II線断面図、第
３図は一方のテーブル部材の斜視図、第４図は第２図の
IV矢視部分断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、
第６図は本考案の第２実施例を示す要部平面図、第７図
は同正面図、第８図は本考案の第３実施例を示す要部平
面図、第９図は同正面図、第10図，第11図，第12図，第
13図はそれぞれ従来の直動テーブルユニットの要部の半
横断面図である。 1,10は案内レール、3,11a,11b,13a,13bはボール転動
溝、12はスライダ、2B,14a,14bはリニアガイドブロッ
ク、5,17はボール、2A,20はテーブル部材、21,22はＴ字
型テーブル部材、コ字型テーブル部材、25は直線案内軸
受、35は予圧負荷手段、36は弾性部材、37,67は予圧調
整ボルト、50は板ばね、60は圧電素子。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】両側面に軸方向のボール転動溝を有して延
   長された案内レールと、該案内レールの側面のボール転
   動溝に夫々対向するボール転動溝を内側面に有し前記案
   内レールのボール転動溝とこれと対向する前記ボール転
   動溝内に転動自在に挿入された多数のボールの転動を介
   して軸方向に直線移動可能に前記案内レールの両側に夫
   々配された第１及び第２のリニアガイドブロックと、該
   リニアガイドブロックに固定され前記リニアガイドブロ
   ック同士を前記案内レールを跨いで連結するテーブル部
   材よりなるスライダとを備え、前記テーブル部材は直線
   案内軸受を介して幅方向に摺動自在とされたＴ字型テー
   ブル部材とコ字型テーブル部材とからなり、各テーブル
   部材は前記リニアガイドブロックを前記案内レールに向
   かって付勢し、対向するボール転動溝内のボールに予圧
   を負荷する予圧負荷手段を介して連結されていることを
   特徴とする直動テーブルユニット。
2. 【請求項２】前記予圧負荷手段は、一方のテーブル部材
   部材に形成された孔を通して他方のテーブル部材に螺合
   された予圧調整ボルトと、前記一方のテーブル部材との
   間に配された弾性部材よりなる請求項（１）記載の直動
   テーブルユニット。
3. 【請求項３】前記予圧負荷手段は、前記案内レールを横
   切る板ばねよりなり、その一端側が一方のテーブル部材
   とこれに取付けたリニアガイドブロックとで挟持され、
   他端側が他方のテーブル部材とこれに取付けたリニアガ
   イドブロックとで挟持されている請求項（１）記載の直
   動テーブルユニット。
4. 【請求項４】前記予圧負荷手段は、一方のテーブル部材
   に挿通され、他方のテーブル部材に螺合された予圧調整
   ボルトと、該予圧調整ボルトに挿通され通電により伸長
   して予圧調整ボルトを伸ばして予圧を制御する圧電素子
   とを備えてなる請求項（１）記載の直動テーブルユニッ
   ト。