JP2005121215A - 測定装置を備えたガイド装置及びそのようなガイド装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単で且つ位置的確な測定ヘッドの組み立てが可能である、測定装置を備えたガイド装置を提供すること。
【解決手段】 測定装置を備えたガイド装置（１０）であって、このガイド装置が、縦軸線（Ａ）を有するガイドベース（１２）と、ガイドベース（１２）上で縦軸線（Ａ）の方向に案内されるランナー（１４）と、ガイドベース（１２）の縦軸線（Ａ）の方向におけるランナー（１４）の位置を測定する又はガイドベース（１２）の状態を測定する測定装置（２０）とを含んでいて、この測定装置（２０）が、ランナー（１４）に配設されていて評価回路と接続されている、ガイドベース（１２）をスキャンするための測定ヘッド（２２）を有する、前記ガイド装置において、測定ヘッド（２２）とランナー（１４）との間にアダプタープレート（３０）が配設されていること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定装置を備えたガイド装置に関し、このガイド装置は、縦軸線を有するガイドベースと、ガイドベース上で縦軸線の方向に案内されるランナーと、ガイドベースの縦軸線の方向におけるランナーの位置を測定する位置測定装置とを含んでいて、この位置測定装置は、ガイドベースに配設されていて縦軸線の方向に延びているスケールと、ランナーに配設されていて評価回路と接続されている、スケールをスキャンするための測定ヘッドとを有する。

測定装置を備えたこの種のリニアガイド装置は例えば非特許文献１から知られている（図２）。

組込式測定システムを備えた周知のリニアガイド装置１０は、縦軸線Ａを有するガイドレール１２を有し、このガイドレール１２上でランナー１４が非図示の転動体を介して縦方向可動に支持されている。

測定システム２０は、別個のスキャンユニット（測定ヘッド）２２と、ガイドレールに組み込まれているスケール２４とにより形成される。ランナーに直接的に取り付けられている測定ヘッドは信号調整処理のためのセンサ装置と電子装置とを含んでいる。スケールは、高精度構造の鋼製目盛であり、ガイドレールの溝内に配設されていて、また、密に溶接されている錆ない特殊鋼により保護されている。

組込式測定システムを備えた周知のリニアガイド装置には、ランナーに測定ヘッドを直接的に装着することにより許容誤差が原因で角度偏倚が発生し得て、これらの角度偏倚が測定結果に悪影響を及ぼすという短所がある。更に周知のシステムでは、測定ヘッド内に配設されているセンサの調節に多くの手間を必要とする。

第２の観点により、本発明は、測定装置を備えたガイド装置に関し、このガイド装置は、縦軸線を有するガイドベースと、ガイドベース上で縦軸線の方向に案内されるランナーと、ガイドベースの状態を測定する測定装置とを含んでいて、この測定装置は、ランナーに配設されていて評価回路と接続されている測定ヘッドを有する。

レックスロート・スター・ゲーエムベーハー社（Rexroth Star GmbH）のパンフレット RD 82 350/11.98 「スター 組込式測定システムを備えたボールレールガイド装置及びローラレールガイド装置（STAR- Kugel- und Rollenschienenfuehrungen mit integriertem Messsystem）」

本発明の課題は、簡単で且つ位置的確な測定ヘッドの組み立てが可能である、測定装置を備えたガイド装置を提供することにある。

前記の課題は、本発明に従い、測定ヘッドとランナーとの間にアダプタープレートが配設されていることにより解決される。

アダプタープレートにより測定ヘッドの位置的確な状態が保証され、この状態は、測定ヘッドが交換された場合にも、ガイドベースに対するセンサの予め定められた間隔を保証する。更に、ランナーと測定ヘッドとを別個に保管するという可能性が達成され、それにより、必要な場合には、手間のかかる調整過程を用いずにそれらを位置的確に組み立てることが可能である。

本発明に従うガイド装置は、ガイドベースと、ガイドベース上でその縦軸線の方向に縦方向可動に支持されているランナーとを有する。ガイド装置としては、スライドガイド装置、転がりガイド装置、流体ガイド装置、又は磁気ガイド装置という種類のリニアガイド装置又はカーブガイド装置に係るものである。

ガイドベースは、シャフト、スプライン、又は異形レールの形式で、直線的に又は湾曲されて形成され得る。ガイドベースにはスケールが装着され得る。スケールは、好ましくはガイドベースの溝内に配設され、カバーバンドにより外部影響から保護されている。また、スケールをガイドベース上に外部に取り付けることも考慮可能である。

ガイド装置の種類に応じ、ランナーは、スライドブロック、そり、又はガイドキャリッジとして形成され得る。ガイドベースの縦軸線に対して実質的に直角に延在するランナーの端面にアダプタープレートが装着されている。このアダプタープレートに測定ヘッドが固定されている。

測定ヘッドは、少なくとも１つのセンサが受容されている別個のハウジングとして形成されている。そのセンサは行程センサ（距離センサ）であり得る。本発明の第２の観点においてそのセンサは、ガイドベースの状態を検知するためのセンサ、特に、ガイドベース上における潤滑剤の存在を検知するためのセンサに係る。

ハウジングに装着可能なシールとカバーはハウジングを密閉し、それにより、測定ヘッドを、汚れや冷却潤滑液体のような外部影響から保護されているユニットとする。

アダプタープレートは位置決め手段を有し、これらの位置決め手段はハウジングにおける位置決め対抗手段と対応する。この際、アダプタープレートにおける位置決め手段は、孔として、ハウジングにおける位置決め対抗手段は、ピンとして形成され得る。また、アダプタープレート及びハウジングにおける位置決め手段を孔として形成することも可能であり、その際にはそれらの孔内に別個のピンが受容されている。

アダプタープレートにおける位置決め手段は長穴としても形成され得る。それにより、ガイドベースの縦軸線に対して直角に延在する平面内でハウジングを後調整することが可能である。

アダプタープレート及びハウジングは互いにネジ固定され得る。そのために両方の構成部材には対応する固定凹部が設けられていて、これらの固定凹部内には固定手段及び固定対抗手段が受容され得る。

位置決め手段及び固定手段が、構成部材のうちの１つ、即ちアダプタープレート又はハウジングに既に装着されている或いは設けられていると有利であり得て、それにより在庫管理と組み立てが容易化される。

測定装置を備えたそのようなガイド装置の製造方法は以下のステップを含んでいる：
− ランナーにアダプタープレートを固定し、このランナーをガイドベース上又は補助装置上に押し込む、又は、ランナーをガイドベース上又は補助装置上に押し込み、このランナーにアダプタープレートを固定すること、
− アダプタープレートにおいてガイドベースの縦軸線に対して直角に延在し且つランナーとは反対側の面を平面加工すること、
− 平面加工されたアダプタープレートの面内に位置決め手段を提供すること、
− アダプタープレートに測定ヘッドを固定すること。

この方法に従い、ランナーはガイドベース上又は補助装置上にある。この際、アダプタープレートは、ランナーをガイドベース或いは補助装置上に押し込む前又は押し込んだ後にネジを用いてランナーに固定され得る。

ランナーがガイドベース或いは補助装置上にあり、アダプタープレートがランナーに設けられている場合、アダプタープレートにおいてガイドベースの縦軸線に対して直角に延在し且つランナーとは反対側の面を平面加工することが行われる。この平面加工は平面フライスに係るものであり得る。

平面加工に続き、平面加工されたアダプタープレートの面には位置決め手段が提供される。この際、位置決め手段は、好ましくは孔又は長穴に係る。

更に、ハウジングには位置決め対抗手段が装備されていて、これらの位置決め対抗手段は、ハウジングと一体式に結合され得る、又は、ハウジングに取り付けられているピンとして形成され得て、それによりハウジングが直接的にアダプタープレート上に差し込まれ得る。

アダプタープレートの位置決め手段を長穴の形式で形成する場合、測定ヘッドの補助調整が可能であり、即ち、ガイドベースの縦軸線に対して直角に延在する平面内においてである。そのために第１ステップでは、基準部材、例えばボール又はピンが、アダプタープレートの長穴内に取り入れられる。引き続き、ハウジングの差し込みが行われる。好ましくはガイドベースの縦軸線に対して直角に螺入可能な固定手段を用い、ハウジングの位置決め対抗手段が基準部材に対して押し付けられる。この状態で、ガイドベースに対する測定ヘッドの位置の測定が行われる。この位置に修正が必要な場合には、基準部材が、必要とされた寸法ずれを有する部材と交換される。

最後のステップとして、測定ヘッドとアダプタープレートの固定が、そのために設けられている固定手段及び固定対抗手段を使って行われる。

次に、本発明の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。

図１に描かれているリニアガイド装置１０は、ガイドレール１２とガイドキャリッジ１４とを有するボール・レールガイド装置に係り、ガイドキャリッジ１４には測定ヘッド２２が固定されている。

ガイドレール１２は縦軸線Ａを有する。縦方向に延在する両方のレール側面には非図示のボールのための走行軌道１６が作り込まれている。ボール走行軌道１６間には、レール１２の軸方向全長に渡り、レール側面に配設されているスケール２４が設けられていて、このスケール２４はカバーバンドにより密に溶接されている。

ガイドキャリッジ１４は、ほぼＵ字形状の本体と、その端面にネジ１８を用いて固定されている２つのエンドプレートとから構成されている。本体にはボールのための支持走行軌道が作り込まれていて、これらの走行軌道はレール側の走行軌道１６と対応している。また本体には孔として形成されているボール戻り走行軌道が配設されていて、これらのボール戻り走行軌道は、支持走行軌道と、エンドプレート内に設けられている転向軌道と共に、閉じたボール循環路を形成する。

キャリッジ１４のエンドプレートにはアダプタープレート３０が固定されている。この実施形態においてエンドプレートの固定ネジ１８は、雌ネジを備えたネジヘッドを有し、その雌ネジにはアダプタープレート３０の固定ネジ３２が螺入され得る。アダプタープレート３０のセンタリングを達成するために、センタリングヘッドを有する固定ネジ１８が実施されていて、このセンタリングヘッドは、螺入された状態で軸方向においてエンドプレートを越えて突出し、それによりアダプタープレート３０内の対応するセンタリング凹部と協働する。

更にアダプタープレート３０には、受容孔３４、横孔３６、位置決め孔３８が作り込まれている。

孔３４、３６は、アンカ４２或いは止めネジ４４のような固定手段を受容するために設けられていて、それに対し、位置決め孔３８は、ピン４０のような位置決め対抗手段を受容するために用いられる。

位置決め孔３８は長穴３８’としても実施され得て、このことは図面において点線で示唆されている。

測定ヘッド２２は、センサ装置と電子装置が格納されているハウジング２６から実質的に構成されている。様々なシールとカバーがハウジング２６を閉鎖し、外部影響から保護されている密なユニットとしている。

ハウジング２６にはピン４０並びにアンカ４２のための孔が配設されている。

次に、測定装置を備えた本発明に従うリニアガイド装置の製造方法について説明する。

ガイドレール１２とガイドキャリッジ１４とを有するリニアガイド装置も、測定ヘッド２２も、一式として予め製造されている構成部材であり、これらは例えば倉庫に置かれている。この際、測定ヘッド２２にピン４０並びにアンカ４２が既に装着されていることは有利である。

アルミニウム合金から構成され得るアダプタープレート３０は、位置決め孔３８を除き、エンドプレートにおける固定のため及び測定ヘッド２２の受容のために必要な全ての穴を有する。アダプタープレート３０も、予め製造されている構成部材に係り、この構成部材は倉庫に置かれ得る。

ガイドキャリッジ１４がガイドレール１２上に押し込まれる。キャリッジ１４を押し込む前又は押し込んだ後、アダプタープレート３０がネジ３２を使ってキャリッジ１４に固定される。

そのように組み立てられたリニアガイド装置においてアダプタープレート３０の平面フライスが行われ、それにより、平面加工された面は、ガイドレール１２の縦軸線Ａに対して正確に直角に延在する平面を形成する。

その後、ピン４０並びにアンカ４２がそのために設けられている位置決め孔３８或いは受容孔３４に嵌め込まれることにより、完全な測定ヘッド２２がアダプタープレート３０に固定される。横孔３６内に止めネジ４４を捩じ込むことにより、アダプタープレート３０における測定ヘッド２２の位置的確な固定が最終的に行われる。

ガイドレール１２の縦軸線Ａに対して直角に延在する平面内で測定ヘッド２２の後調整が望まれる場合には、アダプタープレート３０において位置決め孔３８の代りに長穴３８’が配設されていて、これらの長穴３８’内で、測定ヘッドに装着されているピン４０が非図示の調節手段を使って摺動され得る。そのために第１ステップではその大きさに関して周知の基準ボールが長穴３８’内に入れられ、この基準ボールに対してピン４０が押し付けられる。ガイドレール１２に対して測定ヘッド２２の位置を決定した後、測定ヘッド２２がアダプタープレート３０とネジ固定される。測定ヘッド２２の所望の位置が達成されなかった場合、基準ボールの交換が行われる。

本発明の実施形態を示す図である。 従来技術を示す図である。

符号の説明

Ａ 縦軸線
１０ リニアガイド装置
１２ ガイドレール
１４ ガイドキャリッジ（ランナー）
１６ 走行軌道
１８ 固定ネジ
２０ 測定システム
２２ 測定ヘッド
２４ スケール
２６ ハウジング
３０ アダプタープレート
３２ 固定ネジ
３４ 受容孔
３６ 横孔
３８ 位置決め孔
３８’ 長穴
４０ ピン
４２ アンカ
４４ 止めネジ

Claims (14)

1. 測定装置を備えたガイド装置（１０）であって、このガイド装置が、縦軸線（Ａ）を有するガイドベース（１２）と、ガイドベース（１２）上で縦軸線（Ａ）の方向に案内されるランナー（１４）と、ガイドベース（１２）の縦軸線（Ａ）の方向におけるランナー（１４）の位置を測定する又はガイドベース（１２）の状態を測定する測定装置（２０）とを含んでいて、この測定装置（２０）が、ランナー（１４）に配設されていて評価回路と接続されている、ガイドベース（１２）をスキャンするための測定ヘッド（２２）を有する、前記ガイド装置において、
   測定ヘッド（２２）とランナー（１４）との間にアダプタープレート（３０）が配設されていることを特徴とするガイド装置。
2. アダプタープレート（３０）が、ランナー（１４）においてガイドベース（１２）の縦軸線（Ａ）に対して直角に延在する側に配設されていて、縦軸線（Ａ）に対して正確に直角に延在する平面を形成する面を有することを特徴とする、請求項１に記載のガイド装置。
3. アダプタープレート（３０）が、ランナー（１４）とネジ固定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガイド装置。
4. 測定ヘッド（２２）が、少なくとも１つのセンサを備えた別個のハウジング（２６）として形成されていて、このハウジング（２６）がアダプタープレート（３０）と取外し可能に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のガイド装置。
5. 測定ヘッド（２２）が、アダプタープレート（３０）において縦軸線（Ａ）に対して直角に延在する平面内で調整可能に配設されていることを特徴とする、請求項４に記載のガイド装置。
6. アダプタープレート（３０）が位置決め手段を有し、これらの位置決め手段が、ハウジング（２６）の位置決め対抗手段と係合状態にもたらされ得ることを特徴とする、請求項１又は５に記載のガイド装置。
7. アダプタープレート（３０）における位置決め手段が、孔（３８）又は長穴（３８’）として、ハウジング（２６）における位置決め対抗手段が、ピン（４０）として形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のガイド装置。
8. アダプタープレート（３０）及びハウジング（２６）が固定孔（３４、３６）を有し、これらの孔内には、アダプタープレート（３０）及びハウジング（２６）を相互に結合するために固定手段（４２、４４）が差込み可能或いは螺入可能であることを特徴とする、請求項１に記載のガイド装置。
9. 測定装置を備えたガイド装置（１０）の製造方法であって、このガイド装置が、縦軸線（Ａ）を有するガイドベース（１２）と、ガイドベース（１２）上で縦軸線（Ａ）の方向に案内されるランナー（１４）と、ガイドベース（１２）の縦軸線（Ａ）の方向におけるランナー（１４）の位置を測定する又はガイドベース（１２）の状態を測定する測定装置（２０）とを備え、この測定装置（２０）が、ランナー（１４）に配設されていて評価回路と接続されている、ガイドベース（１２）をスキャンするための測定ヘッド（２２）を有する、前記方法において、
   − ランナー（１４）にアダプタープレート（３０）を固定し、このランナー（１４）をガイドベース（１２）上又は補助装置上に押し込む、又は、ランナー（１４）をガイドベース（１２）上又は補助装置上に押し込み、このランナー（１４）にアダプタープレート（３０）を固定するステップ、
   − アダプタープレート（３０）においてガイドベース（１２）の縦軸線（Ａ）に対して直角に延在し且つランナー（１４）とは反対側の面を平面加工するステップ、
   − 平面加工されたアダプタープレート（３０）の面内に位置決め手段（３８、３８’）を提供するステップ、
   − アダプタープレート（３０）に測定ヘッド（２２）を固定するステップ
   を含むことを特徴とする方法。
10. アダプタープレート（３０）の固定が固定ネジ（３２）を用いて行われ、これらの固定ネジ（３２）が、エンドプレートのための固定ネジ（１８）のネジヘッド内に捩じ込まれることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. アダプタープレート（３０）の平面加工が平面フライスであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
12. アダプタープレート（３０）における測定ヘッド（２２）の固定が次のように行われること、即ち、測定ヘッド（２２）に配設されている位置決め対抗手段（４０）が位置決め手段（３８、３８’）内に取り入れられるようにであり、それにより引き続いて固定手段（４２、４４）を固定孔（３４、３６）内に取り入れることにより測定ヘッド（２２）を位置的確にロックすることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
13. 固定手段（４４）が、縦軸線（Ａ）に対して直角に延在する平面に対して平行にアダプタープレート（３０）内に取り入れられることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 位置決め手段（３８’）内に配置されていて測定ヘッド（２２）と結合されている位置決め対抗手段（４０）が、アダプタープレート（３０）に測定ヘッド（２２）を最終的に固定する前に、調整手段を使い、ガイドベース（１２）の縦軸線（Ａ）に対して直角に延在する平面内で移動され得ることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。