JPS61142040A - 精密位置決定方法及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は位置決定装置に関し、特に可動部材の制御され
た精密位置決定に使用される位置決定装置に関する。

背景技術 工具や切削具等の部材の位置決定に今日使用されている
位置決定装置は代表的には、玉軸受装置と共に時々移動
するスライダと、駆動力と位置決定を与える親ねじとを
含む。これらのスライダては、５０Ｘ１０’インチ未満
の個々の動きを妨げる３個の問題がある。それらは、ス
ティックスリップ（焼付滑シ）、パラクララシー及び軸
受面の摩耗である。

スティックスリップとは、スライダの移動部材が定常状
態において、隣接面との摩擦の故に焼付く又は固着する
傾向を示すことである。この問題は当初玉軸受スライダ
によって克服されたが、摩耗と汚れは最終的πはスティ
ックスリップを生来する。この問題の唯一の解決はスラ
イダが動く捷で、更にある程度インフィード送シをする
かスライダを全鍵で叩くことである。

第１の方法を用いるとその結果の動きは、通常、所望の
ものの２〜３倍になる突進又は跳躍となる。スライダを
全鍵で叩くのは荒っぽいものの、効果的であるが極めて
精密な位置決定には常に信頼性があるとはいえない。

パラクララシーは、親ねじがスライダの部材上に圧力を
かける前に、自由な動きをする傾向のあることである。

これは特に、逆方向動作が要求される場合、例えば部材
が送られすき′、僅かな戻しが必要な場合に見られる。

理論上バラクララシーは、ねじとナツトが固定されない
ようにするために、これらの間に隙間が必要なことによ
って発生する。しかしねじが逆回しされると、ねじ山の
背面が使用され、与えられた隙間を通って、ねじ山の前
面からねじ山の背面へ移るときに、遊び又は余隙が生じ
る。この・ぐツクラッシーは重要でないように見えるが
、屡々要求される精密、微細増分位置決定を妨げる。

現在の位置決定装置の第３の主問題は、スライダ面の摩
耗である。上記のように、当初の結果は、特に玉軸受ス
ライダによって満足すべきものであった。しかし、表面
間の摩擦は摩耗を生じ、最終的にはスライダに遊びがで
き、位置決定が不正確になるのが避けられない。この問
題は、殆んどの工作において生成される異物による汚れ
によって更に助長される。

加えである点でスライダをしっかり固定する手段を必要
とする機械もある。これは異った手段で実施できるが、
通常、スライダを曲げ、位置決定を不正確にする。

これ迄、可動部材の精密位置決定用に、種々の方法と装
置が提案されている。そのよう々方法と装置の例は以下
の米国特許に記述されている。

１．１２２．７１３　　　　Ｆｉｓｈｅｒｌ、３２２．
３５２　　　５ｃｈｅｌｌｅｎｂａｃｈ２．０６５．９
６６　　　　Ｂｒｕｎｉｎｇ２．３７０，７４２　　　
　Ｍｅｒｅｅｒ２．３７７，２３９　　　　Ｋａｓｅｎ
２．３９１．１４２　　　　Ｄｒａｋｅ２．８５２．９
６６　　　　　０１ｓｏｎ３．３６１．０１８　　　　
　　ＤｒｕｃｋｍａｎＦｉｓｈｅｒの米国特許第１，１
２２．７１３号は、ラッチ用の工具調節を開示している
。この特許は、切削具を動かし、親ねしによって駆動さ
れるスライダに軸方向の負荷を与えるために該スライダ
に取付けられた分銅を有するスライダを開示している。

５ｃｈｅ　１１ｅｎｂａｃｈの米国特許第１，３２２．
３５２号は、切削具を動かし、親ねじによって駆動され
るスライダを使用する自動旋盤を開示している。

Ｂｒｕｎｉｎｇの米国特許第２．０６５，９６６号は、
切削具用の弾性を有する保持装置を開示している。

この特許は該切削具又は被加工物が破損又は破壊の恐れ
のある場合に、該切削具を弾性を用いて取シ除く切削具
保持装置を開示している。該弾性部材は、板バネ又は複
数個の重ね合せ板バネにより構成される。

Ｍｅｒｅｅｒの米国特許第２．３７０，７４２号は、変
形又は破壊を防ぐことが可能であって、やはり板バネを
使用する他の工具保持装置を開示している０ Ｋａｓｅｎの米国特許第２，３７７，２３９号は、ねじ
で調節され得るカムによって駆動されるスライダ上を、
切削具が動かされる設定及び調節手段を開示している。

該スライダは更に、螺旋バネによって与えられる軸方向
の力を受ける。

Ｄｒａｋｅの米国特許第２．３９１．１４２号は、工具
が被加工物から移動することを許す工具保持装置を開示
している。このための手段は、該工具の動きを制御する
ため、異った張力を与えるために変化され得るバネ率（
ｓｐｒｉｎｇ　ｒａｔｅ）を有する螺旋バネによって得
られる。

Ｑｌｓｏｎの米国特許第２．８５２，９６６号は、損傷
を与えずに切削面から引離れ、かつ微調節が可能な切削
具保持装置を開示している。この特許は螺旋バネによっ
て与えられる力をかけられたスライダにそって動く工具
保持装置を開示している。

Ｄｒｕｃｋｍａｎの米国特許第３，３６１．０１８号は
、旋盤用工具保持具を開示している。該保持具は、平板
の平行な板ばねの形態で、下端は旋盤に確保され、上端
は工具保持具を搭載している。

以下により詳細に説明するように、本発明の装置は、５
Ｘ１０−６インチ内に部材の精密位置決定を繰返し行う
ことのできる位置決定装置を提供する。この精度はこれ
まで実現されたことのないものであシ、上記の問題に左
右されない、かつ最少の保守で最も厳しい製造環境にお
いて機能しつづける低価格の信頼性のある、よシ堅固な
装置に提供される。

更に、本発明の装置は従来提案された装置と比べ、表面
間の摩擦を受けない上に位置決定が始動又は逆方向に実
行される前に自由な動きを全く示さず、かつ、完全に直
線上を動く逓増位置決定装置を提供する点で異なる。

発明の概要 本発明によれば、基板と、該基板から離れた搭載手段と
、該基板上に搭載された少くとも２個の搭載ブロックと
、該搭載手段を横切って該搭載手段に固定されたたわみ
手段であって、該たわみ手段の各端において該搭載ブロ
ックに固定されたたわみ手段とを含む可動部材精密位置
決定を制御するための装置が提供される。該搭載手段は
、該基板から離れた該手段の軸にそって前後尾移動可能
であり、該たわみ手段からの軸方向の力を受ける。

添付の図面を参照すると、第１図は本発明の教示【従っ
て構築された極めて正確な位置決定装置１０を示す。該
図は、旋盤１６上に搭載された被加工物１４を研削する
ため、該装置１０上に搭載された研削盤１２を含んでい
る。

該装置１０は、旋盤１６に隣接又は離れた台座１８上に
搭載され、モータ又はギアレジーーサ２２を含むねじ送
り駆動部２０によって駆動される。

該装置１０は基板２４を有し、該基板２４上には４個の
ブロック３１−３４が搭載される。

各ブロック３１−３４は、ぎン又は合くき°５１゜５２
．５３又は５４（第２図）を受けるための透孔４１，４
２．４３又は４４（第２図）を有する。各ピン又は合く
ぎは低い方の端で基板２４に固定される。

該装置１０は更に、基板２４上の動きのために置かれた
搭載枠６０を含む。該棒６０はねじ送り駆動部２０が動
作する近接端６２と、遠隔端６４と、研削盤１２が搭載
される上面６６とを有する。

搭載枠６０は基板２４上での動きのため、たわみ機構７
０により支持される。該たわみ機構７０は、２個の屈曲
平板バネ７２．７４を含み各バネの端は、各々ブロック
３１．３２及び３３゜３４に固定されている。搭載枠６
０は以下に詳述するように、板バネ７２と７４に搭載さ
れる。

位置決定装置１０を第２図に示すが、ここでは被加工物
７８を切削するため、搭載枠６０の遠隔端６４に搭載さ
れた切削具７６と共に画かれている。

遠隔端６４ば、切削具７６等の工具を搭載又は取付ける
ため、特殊な構造であってもよい。

更に、第１図の研削盤１２等の工作機械を搭載するため
、棒６０の上面６６にはボルト穴８１−８４を設けても
よい。

第３図に示すように搭載枠６０には２個の平行に間隔を
有する穴８６．８８がある。板バネ７２は穴８６によっ
て、板バネ７４は穴８８によって各々受止められる。板
バネ７２．７４は棒６０に対して適当な位置に各々ピン
９０．９２を用いて棒６０°て固定され、第３図、第４
図に最適に示されるように、端ブ０ツク９４，９６を通
して受は止められる締付具（図示せず）によって棒６０
に締付けられる。

ねじ送シ駆動部２０は、搭載枠６０を動かすため、端ブ
ロック９４上で作動する。この動作によって、工作機械
７６又は研削盤１２は、工作対象の被加工物１４又１ｄ
７８に嵌合したシ、又はこれらを解放したシできる。搭
載枠６０は基板２４の上部に懸垂しているので、これら
の部材間には注油は不要であり、搭載枠６０は、工作対
象の被加工物１４又は７８から堆積される可能性のある
汚れ、くず、残滓等によって影響されない。この搭載枠
６０の搭載方法は、既に説明したスティックスリップの
発生を妨げる。

各ブロック３１−３４は、第６図にブロック３１の断面
として穴ｌＯをもって最適に示すように、各内部に穴１
０１−１０４を有する。板バネ７２の端は、穴１０１に
受は止められ、図示したように止めねじ１０８であって
もよいピン１０８によって保持される。

第３図と第４図に示すように、搭載枠６０の近接端６２
の方向への軸方向の力が搭載枠６０にかかるように、平
板たわみバネ７２と７４を設置することが望ましい。こ
の軸方向の力は、所望のバネ率を有するバネ７２および
７３を選択することと、たわみバネ７２と７４が搭載ブ
ロック３１−３４に搭載されたときに、該板バネ７２と
７４が搭載枠６０の近接端６２を指す孤を形成するよう
にすることとによって得られる。該軸方向の力は、既に
説明したねじ送シ駆平板たわみバネ７２および７４ｒｆ
ｉ、車軸懸下装置に使用される重ね板バネ等であっても
よい。

搭載ブロック３１−３４のピボット的搭載と、ピン５１
のピボット軸１１０と板バネ２２の平面１１２（実際に
は穴１０１の中央平面）との間の距離Ｄ（第６図）とは
、（ａ）搭載ブロック３１−３４がピン５１−５４の周
囲に自由にピボット可能で、ねじ送シ駆動装置が、平板
たわみパーネ７２と７４からの軸方向の力に抗して自由
に駆動棒６０を動かせるように、及び（ｂ）スロット８
６と８８が搭載ブロック穴１０１と１０２及びｉｏａと
１０４に各々整列した時に、板バネ７２および７４が第
４図に示すように、しわを生ずることなく真直ぐしてい
るように選択される。

このため、穴１０１−１０４は、各透孔４１−４４から
更に離れて形成されてもよいし、第６図に示すように開
いていなくてもよい。

使用に当って、位置決定装置は、工作対象物（被加工物
１４又は７８）に隣接して置がれる。

ねじ送シ駆動部２０は、搭載枠６ｏに横方向の変位を生
じさせずに完全な直線上を移動する搭載枠６０の近接端
６２に、駆動力をかけるために運転される。当然、この
駆動力は、たわみ機構７０からの軸方向の力を越えるの
に十分であって、工作機械（研削盤１２又は切削具７６
）を被加工物に接触させ、所望の仕様に工作するために
移動させるものでなければなら々い。仕様が達成される
と、ねじ送シ駆動部２０は戻される。

実験によれば、装置１０から継続的圧力又は軸方向の力
を該工作機械（１２又は７６）にかけた状態で、工作機
械の位置は、約５Ｘ１０　’（０，０００００５）イン
チという極めて精密な制御ができた。

位置決定装置１０を、切削具７６又は研削盤１２に関し
て示したが本発明の装置１ｏは、精密に制御された正確
な位置決定が必要な場合、例えば自然科学に於る装置、
ペレタイザ羽根位置決め装置等における他の可動部材に
も同様に適用可能であると解すべきである。

更に、装置１０は、２個の駆形板バネ７２および７４と
共に示されているが、同様な機能を持つ、他の形式のた
わみバネも使用できると解すべきである。

以上の説明から明らかなように、本発明の装置１０は多
くの長所を持ち、それらの一部は説明した通シであシ、
他の長所は本発明に固有のものである。更に、本発明の
教示を逸脱せずに、装置１０を修正、変更できることは
明らかである。従って、本発明は、特許請求の範囲に記
載事項によってのみ制限される。

本発明を要約すると、工作機械等の可動部材の精密位置
決定のため、極めて精密な逓増位置決定装置が運転可能
となる。該装置は、該部材　　□を搭載するための搭載
枠を有する基板を含む。

但し、該基板と該搭載枠は離れている。該棒はその遠隔
端を該棒の延長軸にそって前後に移動するために、該棒
の近接端にかけられた駆動力によって、該軸にそって移
動可能である。該棒は該棒を横切って延びる２個の平行
に間隔をあけた板バネ上に搭載される。これらのバネは
、該棒上の軸方向の力を保持するため、該棒に固定され
、該基板上にピボット的に設置されたブロックに各端で
搭載さｎる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の教示に従って構築され、旋盤に関連
して示された精密位置決定装置に設置された研削盤の正
面からの外観図、 第２図は、本発明の精密位置決定装置の一実施例を、切
削具をその搭載部材の端に設置して示した上部の外観図
、 第３図は、第２図の装置の停止位置の状態の上面図、 第４図は、該装置の作業位置における上面図、第５図は
、第３図の線５−５に沿った、該装置の垂直方向断面図
、 第６図は、第３図の線６−６に沿った、該装置の搭載ブ
ロックの断面図である。 主要部分の符号の説明 １０・・精密位置決定装置 ２０・・・ねじ送り駆動部 ２４・・・基板 ３１〜３４・・・ブロック ６０・・・搭載枠 ７０・・・たわみ機構 ７２．７４・・・板バネ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可動部材の精密位置決定を制御するための装置にお
   いて、該装置は、基板と、 前記基板から離れ、部材を搭載するための搭載手段であ
   って、前記搭載手段が沿って移動する軸と、より遠くに
   ある端と、及び前記軸にそって前記遠隔端を移動させる
   ため、印加された駆動力によって移動され得る近接端と
   を含む搭載手段と、 前記搭載手段を横切って延びるたわみ手段であって、前
   記搭載手段上の軸方向の力を維持するため前記搭載手段
   に固定されたたわみ手段と、前記たわみ手段の制限され
   た動作を許す方法で、前記たわみ手段の各端を前記基板
   に搭載する手段とを含むことを特徴とする精密位置決定
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記搭
   載手段は、前記たわみ手段の両端の、ほぼ中間で、前記
   たわみ手段に固定されることを特徴とする精密位置決定
   装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記た
   わみ手段は、前記搭載手段に対して、前記搭載手段の近
   接端の方向に、軸方向の圧縮力をかけるために構築、規
   模決定、及び配列されることを特徴とする精密位置決定
   装置。 ４　特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記た
   わみ手段は、前記搭載手段に固定された、少くとも２個
   の平行に間隔をおいた長板バネを含むことを特徴とする
   精密位置決定装置。 ５、特許請求の範囲第４項記載の装置において、停止位
   置における前記各板バネは、前記搭載手段の近接端方向
   への弧状突出部を有することを特徴とする精密位置決定
   装置。 ６、特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記搭
   載手段は４個のブロックを含み、前記各ブロックは固定
   ピボット軸の周囲での制限された動作のため、前記基板
   上にピボット的に搭載され、前記各板バネの各端は、前
   記ブロックの１個に搭載されることを特徴とする精密位
   置決定装置。 ７、特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記ピ
   ボット軸と前記ブロックの１個に搭載された各板バネの
   端の面との距離は、前記ブロック内の前記板バネの前記
   端が前記ピボット軸の周囲にピボット時に、各板バネに
   しわを発生しないで、前記板バネが前記屈曲構成から直
   線状になる位置に移動するのを許すように、前記屈曲板
   バネの曲率に関連することを特徴とする精密位置決定装
   置。 ８、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記搭
   載手段は、前記板バネを受けるための２個の隙間を有す
   る棒であることを特徴とする精密位置決定装置。 ９、特許請求の範囲第１項記載の装置において、該装置
   は、各々が前記基板の端に固定された４個のピンを更に
   含み、前記各ブロックは、前記各ブロックが前記ピンの
   １個の周囲にピボットできるようにするため、前記ピン
   の１個を受けるための孔を有することを特徴とする精密
   位置決定装置。 １０、特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記
   各ブロックは隙間を有し、前記板バネの１個の板バネの
   端は、前記搭載ブロックの１個にある前記隙間の１個に
   はめ合わされ、確保されることを特徴とする精密位置決
   定装置。 １１、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   搭載手段は、前記遠隔端において、工作機械を有するこ
   とが可能なことを特徴とする精密位置決定装置。 １２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   搭載手段は上面を有し、前記上面に取付けられた研磨器
   を有することが可能なことを特徴とする精密位置決定装
   置。 １３、特許請求の範囲第１項記載の装置において、該装
   置は、前記搭載手段の前記近接端に連結されたネジ送り
   駆動機構に結合されることを特徴とする精密位置決定装
   置。 １４、可動部材の高精度位置決定の制御方法において、
   該方法は、 該可動部材にバネ力をかけることのできるたわみ部材上
   に該可動部材を搭載するステップと、基板に隣接かつ間
   隔をもって前記たわみ手段を位置づけるステップと、 該基板に隣接しかつ並行な直線方向に該たわみ部材の制
   限された動きを許すように、該たわみ手段を該基板に搭
   載するステップと、 該可動部材を前後に精密距離だけ移動させるため、該可
   動部材の近接端に駆動力を加えるステップとを含むこと
   を特徴とする精密位置決定方法。 １５、特許請求の範囲第１４項記載の方法において、前
   記精密距離は、少くとも約±１２７×１０＾−＾６ｍｍ
   （約±５×１０＾−＾６インチ）の公差で制御されるこ
   とを特徴とする精密位置決定方法。