JPS63318313A - 直線運動案内機構の予圧調整装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、使用条件によって予圧量を無断階に変え得る
ようにした直線ｉ！！動案内機構の予圧調整装置に関す
る。

（従来の技術） この種直線連動案内機構は、軌道台にポールを介してス
ライダを移動自在に嵌合保持せしめて構成され、工作機
械のワークテーブルの摺動部等に応用される。

ところで、工作機械のワークテーブル等の摺動部に設け
られる直線運動案内機構に軌道台の軸方向ガタや軌道台
と直交する横方向のガタがあると、高精度な機械加工が
望めない、そこで、斯かる直線運動案内機構の軸方向及
び又は横方向のガタを無くして高精度な機械加工を実現
すべく当該直線運動案内機構に予圧を付与することが行
なわれる。而して、この予圧付与の方法としては軌道台
とスライダとの１１１１に大きめのサイズのポールを挿
入するのが一般的である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のＬ記した予圧の付４方法（定圧予
圧）によれば、切削加工時等の荷重の変化、及び切削加
工時と切削加工終了後のテーブル移動時の変化に応じて
予圧量を任意に変えることができないため、一方では予
圧ｈ１の不足にょって、！／Ｊ削加工時にワークテーブ
ルに切削反力や工具側の振動等が作用して切削面のビビ
リ現象等を生じ高精度な機械加工を行なえないといった
問題が生じる。他方、過大な予圧■を付与すると、切削
加工終了後のテーブル移動時に、摺動抵抗が異常に増加
することによってワークテーブルのｌｉｌ、送りや軽快
な送りを行なえないばかりか、発熱や寿命低下の問題を
生じていた。

そこで本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その
［１的とするところは、使用条件によって予圧を任意に
調整できるようになし、これによって一方では加工精度
の向上をに４るとともに、他方では軽快な早送りを行な
える直線連動案内機構の予圧調整装置を提供するにある
。

（問題点を解決するためのｒ段） 上記目的を達成するために、未発ＩＪＩＩに係る直線連
動案内機構の予圧調整装置にあっては、軌道台にスライ
ダを直線移動可能に嵌合し、上記軌道台とスライダとの
対向面間に鋼球を介装して成る直線運動案内機構におい
て、前記スライダの一方側スカート部の内面に圧°市ア
クチュエータを介してベアリングレースを取付け、当該
ヘアリングレースとスカート部との間に存する圧電アク
チュエータの伸縮によってヘアリングレースを軌道台に
向って進退させて鋼球の予圧を調整するようにしたこと
を！ｔ’ｙ徴とする。

（作　　　用） 而して、圧電アクチュエータに一方向の電界を印加すれ
ば圧電気逆効果によって圧電アクチュエータが伸長する
ので、軌道台とスライダ間に介装された鋼球に所定の予
圧を付与することができる。この場合、圧電アクチュエ
ータの電極に印加される電圧と圧電素子の変位州とは比
例関係にあるので、必要に応じて印加電圧の大きさを制
御することにより予圧量を無段階に調整することができ
る。

（実　施　例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説１！Ｉ
＋する。

本発明に係る直線連動案内機構を工作機械の一方向テー
ブノＣに応用した状態を示す第５図において、ｌはハウ
ジング本体２の側壁２ａ、２ｂ間に水モに架設されたね
じ軸であって、該ねじ軸ｌはポールベアリング３．３に
て側壁２ａ、２ｂに回転自在に支承されている。そして
、このねじ輔ｌの一方側端部にはギヤ４が結着されてお
り、該ギャルはモータ５の出力軸端に結着されたギヤ６
にｎ１９合している。

ところで、前記ねじ軸ｌには第４図に示す如く一条の連
続した螺旋溝７が形成されており、該ねじ軸ｌには螺旋
溝７に係合する複数のポール８・・・を介して２つのナ
ツト９．１０が所定の間隔を設けて移動（−Ｉ在に螺合
している。そして両ダブルナッ）９，１０間には単一ま
たは二６１，１りの環状圧電素子１１が介設されている
。この圧電素子には電圧を印加すると素子が伸縮すると
いう特性があるため、本発明においては！′Ｉ該圧主圧
電素子性を利用した圧電アクチュエータ（変位、に子）
として構成している。なお、圧電アクチュエータはねじ
輔ｌにモ行状に配置される複数の棒状圧電素子によって
形成してもよいが、棒状のものに比べて環状の７クチユ
エータの方が伸長幅が均一になるので予圧調整ｊ、１．
の誤差が少ない、以ｔのねじ軸１、ダブルナツト９．１
０及び圧電アクチュエータ１１によりポールねじ機構Ａ
が形成されるようになっている。

また、第５図に示すごとく、両ナツト９゜１０はワーク
テーブル１６に架設したブラケット１５に保持されてお
り、このワークテーブル１６は後述の直線運動案内機構
Ｃを介して紙面垂直方向に互いに上行に′Ｊ！Ｉ設され
た前後一対の軌道台１８．１８に沿って軸方向へ移動自
在に支持され、該ワークテーブル１６上にはワークＷが
セットされている。尚、第５図中、１９は不図示の駆動
源によって回転駆動されてワークＷの上面を機械加工す
るフライス等の工具である。

前記スライドガイド機構Ｃは、第１図乃至第３図（一方
の軌道台のみ１く示）に示すように。

鋼球としてのポール２０を介して軌道台１８にスライダ
２１を直線移動ｉｊ７能に嵌合した構成となっている、
軌道台１８は断面略矩形状を呈し、その左右両側面上端
部には側方に断面山形に突出する突堤２２．２３が設け
られ、各突堤２２．２３の上下斜面にポール転走溝２５
　、２６　、２７　、２８が形成されている。

一方、断面コ字形のブロック体よりなるスライダ２１は
下面に軌道台１８か嵌込まれる凹所２９を備えており、
該凹所２９を挟む左右スカート部３０．３１の一方側の
スカート部３０側面には、軌道台１８の一側面に設けた
ポール転走溝２５．２６に対応させて二条のポール転走
面３５．３６が形成されている。また、他方のスカート
部３１の内側面には取付溝３３がスライダの全長にわた
って長手方向に形成されており、また当該取付溝３３に
は軌道台１８の他側面に設けたポール転走溝２７．２８
に対応するポール転走？Ｍ　３７　、３８を設けたベア
リングレース３２が取付けられけている。

このベアリングレース３２は略断面コ字形状で、前記取
付溝３３内に水モ方向に移動可能に保持されている。取
付１市３３の」二鎖部はスライダ天月面にも延びており
、天井面に形成された取付溝３３の段差３３ａによって
ベアリングレース３２の移動；、：、を規制するもので
ある。

一方、取付溝３３の中央奥端３３ｂには圧電アクチュエ
ータ取付用の四部４１がスライダの全長にわたって長手
方向へ形成されていて、この四部４１に圧電アクチュエ
ータ４０が四部全長にわたり装着されて、いる、而して
圧電アクチュエータ４０に印加する電圧を制御すること
により、圧電アクチュエータ４０を水ｆ方向に伸縮させ
てベアリングレース３２の水平位置を変化させて各ポー
ル２０に付与する予圧を調整するようになっている。す
なわち、ベアリングレース３２のず１面が取付溝３３の
奥端３３ｂに当接した位置で予圧は最小となり、ベアリ
ングレース３２の上端部の先端がスライダ天井画に刻設
された段差３３ａに当接した位置で予圧が最大となる。

またスライダ２１のスカート部３１には上記スカート部
３１外側面から上記圧電アクチュエータ取付用の四部４
１まで貫通する貫通孔４２が穿設されていて、この貫通
孔４２に圧電アクチュエータ４０通電用のリート線４２
ａが通される。

尚・上記ポール２０．・・・は各ポール転走面２５．３
５．２６，３６．２７，３７．２８゜３８間に挟持され
、スライダ２１の左右スカート部３０．３１の中実部に
穿設したポール逃げ孔４５．４６．４７．４８、および
スライダ２１の前後両端面に取付けられた側石４３．４
４に設けられたポール方向転換溝４９，４９，４９．４
９を介して整列循環するようになっている。

ところで、第５図に示す実施例においては前記ポールね
じ機構Ａによりワークテーブル１６を軌道台１８．１８
にそってＸ−Ｘ方向に移送せしめるものであるが、第６
図に示す他の実施例においては、ワークテーブル１６を
ｘ−Ｘ方向のみならずこれと直交するＹ−Ｙ方向にも移
送せしめる別のポールねじ機構Ｂが設けられている。

第６図に示す実施例について更に詳述するに。

第５図に示す実施例と同一の構成要素については同一の
符号を付して説明すると、第６図の実施例にいては、ワ
ークテーブル１６を軌道台１８゜１８に沿ってｘ−Ｘ方
向へ移送させる第一のポールねじ機構Ａ（第５図のポー
ルねじ機構Ａと全く同一のもの）の直下位ｔに、該第−
ポールねじ機構Ａと直交するように第二のポールねじ機
構Ｂが設けられており、軌道台１８’、１Ｂ’に沿って
ワークテーブル１６をＸ−Ｘ方向と直交するＹ−Ｙ方向
に移送せしめるようになっている。而して、この第二ポ
ールねじ機構Ｂも第一ポールねじ機構Ａと回じくねじ軸
、ダブルナツト及び圧電アクチュエータから構成されて
おり、第一ポールねじ機構Ａを保持するハウジング本体
２を軌道台１８゛、１８’沿いにＹ−Ｙ方向へ移動させ
ることにより、テーブルをＹ−Ｙ方向へ移送させるもの
である。要するに、第６図に示すねじ軸１″と不図示の
ダブルナツト及び圧電アクチュエータが該ポールねじ機
構Ｂを構成し、このポールねじ機構Ｂはワークテーブル
を軌道台１８’、１８′に沿ってＹ−Ｙ方向へ移送せし
める。尚、上記ねじ輔工′端部は不図示のギヤを介して
モータ５′に連結されている。

次に、ポールねじ機構Ａ、Ｂ及び直線運動案内機構Ｃの
作用を説明する。

例えば、モータ５を駆動すれば、このモータ５の回転力
はギヤ６．４を経てねじ袖ｌに伝達され、該ねじ軸ｌが
定位置で回転駆動される。そして、このねじ軸ｌの回転
によってこれに螺合するナラ）９．１０がねじ袖１に沿
って直線移動し、この移動によってワークテーブル１６
が軌道台１８．１８に沿ってｘ−Ｘ方向へ移送される。

同様の操作によってワークテーブル１６をＹ−Ｙ方向へ
移送することもできる。

而して、例えばポールねじ機構Ａを構成するナツト９，
１０間に介設される圧電アクチュエータ１１に必要に応
じて電界を加えれば、この圧電アクチュエータ１１は圧
電気逆効果によってねじ軸方向へ伸長し１両ナツト９．
１０を互いに離間する方向へ付勢し、当該ポールねじ機
構Ａの予圧を任意に変える。そして、該ポールねじ機構
Ａの予圧を高めれば、ナツト９．１０のねじ軸ｌに沿う
動き（ガタ）が無くなり、従ってワークテーブル１６の
Ｘ−Ｘ方向に沿う軸方向ガタの解消と剛性の向上を図る
ことができる。同様にしてポールねじ機構Ｂの予圧を必
要に応じて高めれば、ワークテーブル１６のＹ−Ｙ方向
に沿う軸方向ガタも無くなるばかりか剛性を高められる
。

ところで、本発明に係る直線運動案内機構Ｃに設けられ
る圧電アクチュエータ４０にも必要に応じて電界を加え
れば各ポール２０．・・・の予圧が任、ａに調整される
。すなわち、該圧電アクチュエータ４０を水上方向へ伸
長させればベアリングレース３２正而が軌道台１８偶に
向けて押圧される。

これによってベアリングレース３２のポール転走溝３７
．３８と軌道台１８のポール転走１１■２７゜２８間に
挟持されるポール２０．２０が水平力向から圧縮される
と共に、このポール２０．２０からスライダ２１に作用
する反力によって他方のスカート部３０も軌道台・１８
側に押圧され、ポール転走面２５，３５；２６，３６間
に介在されるポール２０．２０も圧縮されて、ワークテ
ーブルに関する軌道台１８の軸方向及びこれと直交する
横方向のガタを解消し得るばかりか剛性を高めることが
できる。

次に以下の場合の予圧調整について説ＩＩする。

（Ａ）一方向テーブルに適用される場合（第５図参照） 例えば、第５図に示す矢印ａ方向（Ｘ−Ｘ方向）にワー
クテーブル１６を移送させながら定位ｔの工Ｊ４１９で
ワークＷをｙＪ削加工する場合。

ポールねじ機構Ａ及び直線案内機構Ｃの予圧を圧電アク
チュエータの作動によって高めていくと。

ワークテーブル１６はｘ−Ｘ方向へ固定されるので、軸
方向ガタを解消し得るのと同面に剛性を確保し得、これ
によりワークＷの切削面のビビリ現象が解消されてワー
クＷは高精度に機械加工され得る。なお、切削加工時の
荷屯が変化すれば、これに応じて予圧量を適宜調整する
こともできる。

そ［７て、機械加工の終了後に圧電アクチュエータに対
する電圧の印加着を減少させることによって予圧ＳＩ′
、、を解消または低減すれば、ワークテーブル１６は摺
動抵抗のない状態で軽快に早送りでき、宵！該ポールね
じ機構Ａ及び直線運動案内機構Ｃの発熱、寿命低下等の
聞届を生じることがない。

（Ｂ）Ｘ−Ｙテーブルに適用される場合（第６図参照） 例えば、第６図に示す矢印す方向（Ｘ−Ｘ方向）にテー
ブル１６を移送させながら定位置の工３４１９でワーク
Ｗを切削加工する場合を例にとって説明すると、Ｘ−Ｘ
方向へのワークテーブル１６の固定または解放は、第５
図のときと同じくポールねじ機構Ａ及び直線運動案内機
構Ｃに対する予圧の付与または解放によって行なわれる
。ところで、ｘ−Ｘ方向へワークテーブル１６を移送さ
せながらワークＷの切削加工を行なう際に、当該ワーク
テーブル１６に対してはｘ−Ｘ方向のみならずＹ−Ｙ方
向にもりＪ削反力や工具側の振動等が作用していること
から、Ｙ−Ｙ方向のガタの解消及び剛性がないと、ワー
クテブル１６がＹ−Ｙ方向へ動いたりして加工精度が出
ない。

従って、第６図に示されるようなＸ−Ｙテーブルに応用
される場合には、切削加工の際にｘ−ｘ方向のみならず
Ｙ−Ｙ方向にも二重に固定しておく必要があり、このた
めポールねじ機構Ｂ及び直線運動案内機構Ｃの予圧を調
整することによってＹ−Ｙ方向のガタの解消と剛性を確
保しておくのである。

尚、ワークテーブル１６をｘ−ｘ方向からＹ−Ｙ方向へ
方向転換して切削加工する場合や加工終了後にテーブル
移動させる場合には、必要に応じてポールねじ機構Ｂ及
び直線連動案内機構Ｃの予圧量を調整すればよい。

（発明の効果） 本発明は以上の構成および作用から成るもので、鋼球を
介して軌道台に直線移動可能に保持されるスライダにベ
アリングレースを移動自在に設け、該ベアリングレース
を圧電アクチュエータによって軌道台に向けて進退させ
ることにより直線運動案内機構の予圧を調整するように
したので、使用条件に応じて予圧を任意に変えることが
でき、これにより軸方向及びこれと直交する水１１方向
のガタの解消と必要な剛性を確保し１１）るので、加工
精度を向上させることができるばかりか寿命の低下、発
熱等の問題を解消することができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る予圧調整装置を備えた直線運動案
内機構の縦断面図、第２図は第１図の■−ＩＩ線に沿う
断面図、第３図は第１図の案内機構の外観斜視図、第４
図はポールねじ機構の断面図、第５図は同直線連動案内
機構を採用して成る工作機械の一方向ワークテーブルの
破断側面図、第６図は同直線運動案内工作機械のＸ−Ｙ
ワークテーブルの乎面図である。 符　　号　　の　説　明 Ｃ・・・直線運動案内機構　１６・・・ワークテーブル
１８・・・軌道台　　　　　２０・・・ポール（鋼球）
２１・・・スライダ ３２・・・ベアリングレース ４０・・・圧電アクチュエータ 第１図 第２図 ｚｄ　　　ｚυ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軌道台にスライダを直線移動可能に嵌合し、上記軌道台
   とスライダとの対向面間に鋼球を介装して成る直線運動
   案内機構において、前記スライダの一方側スカート部の
   内面には圧電アクチュエータを介してベアリングレース
   を取付け、当該ベアリングレースとスカート部との間に
   存する圧電アクチュエータの伸縮によってベアリングレ
   ースを軌道台に向って進退させて鋼球の予圧を調整する
   ようにしたことを特徴とする直線運動案内機構の予圧調
   整装置。