JP2004284000A - Straightness control stage - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真直度制御ステージに係り、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、比較的簡単に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関する。
【0002】
【従来の技術】
機械部品においては、度々、その部品の真直度を中凹あるいは中凸(数μm〜数百μm程度)に仕上げる必要が生じる。そこで従来は、同時2軸制御、あるいは、部品自身を撓ませて固定し加工する等の方法が用いられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同時2軸制御ではそれほど高速な加工が困難であり、部品自身を撓ませて固定して加工する方法も、部品を毎回変形させて固定する必要があり、多大な手間がかかる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、超磁歪アクチュエータの微小変位を利用して姿勢制御プレートを微小回転するようにした姿勢制御装置を精密加工装置に設けることが記載されているが、本発明のように、板の弾性を利用してガイド部材を撓ませるものではなかった。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−127003号公報
【0006】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、比較的簡単にステージの真直運動精度を凹凸に制御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、真直度制御ステージにおいて、所定位置が架台に固定され、他の部分が変位可能とされたベースプレートと、該ベースプレートに固定されたリニアガイドと、該リニアガイド上を移動するトップテーブルと、該トップテーブルを駆動する駆動手段と、前記ベースプレートの前記他の部分の架台との間隔を変化させるための加圧手段とを備え、前記加圧手段により前記リニアガイドの撓みを制御可能とすることにより、前記課題を解決したものである。
【0008】
又、前記間隔を検出するための変位センサを備えたものである。
【0009】
本発明は、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。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0011】
本実施形態の真直度制御ステージは、図1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に示す方向に往復移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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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2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1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。
【0015】
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2に破線Cで示す如く、ステージの真直度を中凹とする。
【0016】
加圧装置22によりベースプレート12を加圧したときのベースプレート12の加圧量は、図3に示す如く、自由端に集中荷重を受ける片持ちばり13の撓みとして単純化することができる。即ち、集中荷重をW、縦弾性係数をE、断面2次モーメントをIとすると、自由端に集中荷重を受ける長さlの片持ちばり13の端部からの距離がxの位置での撓みyは、次式で表わされる。
【0017】
y={W/(6EI)}(x3−3l2x+2l3) …(1)
【0018】
従って、端部位置lにおける最大撓みymaxは次式で表わされる。
【0019】
ymax=Wl3/(3EI) …(2)
【0020】
この(2)式を変形することによって、必要な集中荷重Wは、次式で表わされる。
【0021】
W=ymax×3EI/l3 …(3)
【0022】
例えばベースプレート12が幅(b)500×長さ1000×厚み(h)30mmであるとすると、断面2次モーメントIは
となる。従って、100μmの撓みとしたい場合には、前記(3)式の関係を用いて、
の加圧をすればよいことになる。
【0023】
一方、ステージ中央位置のトップテーブル16の上面の変位は、例えば図4に示すようになる。即ち、ステージ中央位置(l=0)の上下変位量δ≒yであり、ステージ中央位置からlだけ離れた点の変位yは、次式で表わされる。
【0024】
y={W/(6EI)}(l3−3L2l+2L3) …(4)
【0025】
従って、l=L/2のとき、次式のようになる。
【0026】
【0027】
よって、トップテーブル16のリニアガイド14支持点の長さがベースプレート12の半分であった場合、その変位量としては、ベースプレート12の撓みの約30%程度となる(リニアガイド平均化効果と称する)。従って、例えば、ステージ中央位置に設けられた回転砥石30により加工するとき、ベースプレート12に100μmの中凹の撓みを与えれば、トップテーブル16に固定されたワーク32を、図5に実線Dで示す如く、中凸約30μmの真直度で加工することができる。逆に、ベースプレート12に中凸の撓みを与えれば、ワーク32を、図5に破線Eで示す如く、中凹の真直度で加工することができる。
【0028】
本実施形態においては、全ての加圧装置22に変位センサ24を設けているので、ベースプレート12の変位を正確に制御できる。なお、必要精度によっては、変位センサ24を省略したり、数を減らすこともできる。
【0029】
又、前記実施形態においては、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。
【0030】
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。加工手段も回転砥石に設定されない。
【0031】
なお、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補正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にも同様に適用可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡単にステージの真直運動精度を凹凸に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の構成を示す斜視図
【図2】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3】同じくベースプレートの撓み量の計算モデルを示す線図
【図4】同じく運動真直度の計算例(リニアガイド平均化効果)を説明するための線図
【図5】同じく加工されたワーク形状の例を示す正面図
【符号の説明】
10…架台
12…ベースプレート
14…リニアガイド
16…トップテーブル
18…サーボモータ
20…ボールねじ
22…加圧装置
24…変位センサ
30…回転砥石
32…ワーク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a straightness control stage, and is particularly configured with a linear guide, a ball screw, and the like, and is suitable for use in a machine tool or the like. A straightness control stage.
[0002]
[Prior art]
In the case of mechanical parts, it is often necessary to finish the straightness of the part to be concave or convex (about several μm to several hundred μm). Therefore, conventionally, a method such as simultaneous two-axis control or a method of bending and fixing and working the part itself has been used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, simultaneous two-axis control makes it difficult to perform machining at such a high speed, and the method of bending and fixing the component itself requires deforming and fixing the component each time, which takes a lot of trouble. Had.
[0004]
On the other hand, as related to the present invention, Patent Literature 1 describes that a precision processing device is provided with a posture control device configured to minutely rotate a posture control plate using minute displacement of a giant magnetostrictive actuator. However, the guide member is not bent using the elasticity of the plate as in the present invention.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-127003
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to make it possible to relatively easily control the linear motion accuracy of a stage to be uneven.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a straightness control stage, a predetermined position is fixed to the gantry, the other portion is displaceable base plate, a linear guide fixed to the base plate, a top table that moves on the linear guide, A driving unit for driving the top table, and a pressing unit for changing an interval between the base and the other portion of the base plate, and the bending of the linear guide can be controlled by the pressing unit. This solves the problem.
[0008]
Further, a displacement sensor for detecting the interval is provided.
[0009]
The present invention also provides a processing apparatus including the straightness control stage described above.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
As shown in FIG. 1, the straightness control stage of the present embodiment includes a
[0012]
As the pressure device 22, for example, an air cylinder or a hydraulic cylinder can be used, and the pressure is adjusted to obtain a predetermined displacement.
[0013]
As the displacement sensor 24, for example, an electric micrometer, an eddy current sensor, or the like can be used.
[0014]
If it is desired to obtain a desired straightness, for example, if the straightness of a component fixed on the top table 16 is to be concave, the top table 16 should be moved to a convex as shown by a solid line B in FIG. The four corners of the
[0015]
Conversely, when it is desired that the straightness of the component fixed on the top table 16 be convex, the straightness of the stage is concave as shown by a broken line C in FIG.
[0016]
The amount of pressurization of the
[0017]
y = {W / (6EI) } (x 3 -3l 2 x + 2l 3) ... (1)
[0018]
Therefore, the maximum deflection y max at the end position 1 is expressed by the following equation.
[0019]
y max = Wl 3 / (3EI) (2)
[0020]
By modifying the equation (2), the required concentrated load W is expressed by the following equation.
[0021]
W = y max × 3EI / l 3 (3)
[0022]
For example, assuming that the
It becomes. Therefore, when it is desired to bend 100 μm, using the relation of the above-mentioned equation (3),
That is, it is only necessary to apply pressure.
[0023]
On the other hand, the displacement of the upper surface of the top table 16 at the stage center position is as shown in FIG. 4, for example. That is, the vertical displacement δ ≒ y at the stage center position (l = 0), and the displacement y at a point separated by 1 from the stage center position is expressed by the following equation.
[0024]
y = {W / (6EI) } (l 3 -3L 2 l + 2L 3) ... (4)
[0025]
Therefore, when l = L / 2, the following equation is obtained.
[0026]
[0027]
Therefore, when the length of the support point of the linear guide 14 of the top table 16 is half of that of the
[0028]
In the present embodiment, since the displacement sensors 24 are provided in all the pressing devices 22, the displacement of the
[0029]
Further, in the above-described embodiment, the center of the
[0030]
Further, the configuration of the driving means is not limited to the combination of the servo motor and the ball screw. For example, a linear motor can be used. The processing means is not set to the rotating grindstone.
[0031]
In the above embodiment, the present invention is applied to straightness correction in a machine tool, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention is also applied to correction of a moving guide in general deformed by thermal expansion. It is equally applicable.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to relatively easily control the straightness movement accuracy of the stage to be uneven.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a deflection of a base plate in the embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a calculation model of a deflection amount of the base plate. Similarly, a diagram for explaining a calculation example of the straightness of motion (linear guide averaging effect) [FIG. 5] A front view showing an example of a similarly processed workpiece shape [Description of reference numerals]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...
Claims (3)
該ベースプレートに固定されたリニアガイドと、
該リニアガイド上を移動するトップテーブルと、
該トップテーブルを駆動する駆動手段と、
前記ベースプレートの前記他の部分の架台との間隔を変化させるための加圧手段とを備え、
前記加圧手段により前記リニアガイドの撓みが制御可能とされていることを特徴とする真直度制御ステージ。A base plate whose predetermined position is fixed to the gantry and other parts are displaceable;
A linear guide fixed to the base plate,
A top table moving on the linear guide,
Driving means for driving the top table;
Pressurizing means for changing the interval between the other portion of the base plate and the gantry,
The straightness control stage, wherein the bending of the linear guide is controllable by the pressurizing means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003082289A JP2004284000A (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Straightness control stage |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004284000A true JP2004284000A (en) | 2004-10-14 |
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JP2003082289A Withdrawn JP2004284000A (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Straightness control stage |
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Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110345157A (en) * | 2019-06-14 | 2019-10-18 | 广东工业大学 | A kind of more drivings surveys Coupled Rigid-flexible complex controll experiment porch |
CN111060056A (en) * | 2019-12-17 | 2020-04-24 | 天津大学 | Reconstruction device and reconstruction method for accurately reconstructing parallel contour |
CN111060055A (en) * | 2019-12-17 | 2020-04-24 | 天津大学 | Parallel contour data processing error-free reconstruction device and reconstruction method |
KR102582283B1 (en) * | 2023-06-13 | 2023-09-25 | 주식회사 디에이치테크 | A device for assembling the housing and flange of the drive shaft |
-
2003
- 2003-03-25 JP JP2003082289A patent/JP2004284000A/en not_active Withdrawn
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CN111060056A (en) * | 2019-12-17 | 2020-04-24 | 天津大学 | Reconstruction device and reconstruction method for accurately reconstructing parallel contour |
CN111060055A (en) * | 2019-12-17 | 2020-04-24 | 天津大学 | Parallel contour data processing error-free reconstruction device and reconstruction method |
CN111060056B (en) * | 2019-12-17 | 2021-07-27 | 天津大学 | Reconstruction device and reconstruction method for accurately reconstructing parallel contour |
KR102582283B1 (en) * | 2023-06-13 | 2023-09-25 | 주식회사 디에이치테크 | A device for assembling the housing and flange of the drive shaft |
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