JP2575881B2

JP2575881B2 - 案内装置

Info

Publication number: JP2575881B2
Application number: JP1169033A
Authority: JP
Inventors: 政行梨木; 好雄浜田
Original assignee: OOKUMA KK
Current assignee: OOKUMA KK
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPH0335951A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、工作機械等のテーブル駆動部等に用いら
れ、精密なテーブル案内が行なえる案内装置に関する。

（従来の技術）第11図（Ａ）は従来の工作機械等におけるテーブル駆
動部の一例の送り方向の概略断面図であり、同図（Ｂ）
はそのＡ−Ａ線断面図である。モータ１によって得られ
る回転駆動力はプーリ2,3及びベルト４を介してボール
ネジ５に伝達され、ボールネジ５に螺合するボールネジ
ナット６により直線駆動力に変換され、支えブラケット
７を介して被駆動体（テーブル）８を直線駆動してい
る。ここで、テーブル８は同図（Ｂ）に示すように固定
部（ベッド）９に対して矢印ａで示す摺動部により案内
されている。

（発明が解決しようとする課題）上述した従来の工作機械等におけるテーブル駆動部で
テーブル８を精密に案内するためには、摺動部ａにおけ
るスキを無くす必要があるが、テーブル８はベッド９に
対して相対的にスベリ運動をしながら案内されている
為、スキを無くすと摩擦からくる発熱による焼付、ある
いはこじれによる食い付きなどの問題が発生して機能上
不都合を生じる。また、これらの問題に至らないまでも
テーブル８を駆動中に大きな負荷変動が生じて、送り速
度ムラが発生したり異常音が出たりすることが十分考え
られる。そこで、摺動部ａには精密なテーブル案内を行
なううえで支障をきたさない程度の一定量のスキが通常
設けられる。このスキはスキマ調整用板10により調整さ
れるが、正確な調整が難しく、調整のバラツキによって
はスキが少なくなって上記焼付又は食い付きの問題が発
生し、また逆にスキが大きくなるとテーブル８はベッド
９に対してスキ分だけ蛇行しながら動くこととなり、結
局工作機械等においてはその加工精度を低下させる要因
となっている。また、摺動抵抗特性は非線形であって負
性抵抗を示すため、スティックスリップ現象が発生する
等制御上不都合な点もある。

このようなスキ調整の必要がない案内としては油圧静
圧案内及びコロガリ案内等がある。ところが、油圧静圧
案内は摺動部を油圧で浮かす必要がある為、装置及び部
品の製造を考えると非常に高価になり、剛性が高く取れ
ず、高速送りの場合に油の粘性抵抗によるテーブルの浮
き上がりが発生して精度が悪くなるなどの欠点がある。
又、コロガリ案内の場合は案内用ボールガイド或いはロ
ーラガイド等の精度誤差及び固定側ガイド部の精度誤差
により案内部での抵抗が均一でない事からテーブル送り
時の速度ムラが発生するという欠点がある。

本発明は上述したような事情から成されたものであ
り、本発明の目的は、摺動部を必要とせず、被駆動体を
精密に案内することができる案内装置を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段）本発明は、工作機械等のテーブル駆動部等に用いら
れ、精密なテーブル案内が行なえる案内装置に関するも
のであり、本発明の上記目的は、工作機械等の案内を有
するベッド等の固定部と案内に従って移動可能なテーブ
ル等の被駆動体との案内装置であって、前記固定部と被駆動体とを固定、分離し、前記被駆動
体の移動方向に微小距離移動可能な固定分離用微動アク
チュエータと、該固定分離用微動アクチュエータを一端
に固着すると共に、他端を前記固定部内側に固着した支
柱とからなる案内ユニットを複数個備え、該各案内ユニ
ットの前記固定分離用微動アクチュエータの相互の伸縮
動作により、前記固定部と前記被駆動体との間隔を一定
に保ちつつ前記被動体の移動を摺動を伴うことなく所定
の軌道にて案内するようにしたことにより達成される。

（作用）本発明の案内装置は、複数個設けられた微動アクチュ
エータのうちのいずれかが、被駆動体を所定位置で常に
支え、かつ被駆動体の駆動に伴って移動するので、摺動
部が無くなり、安定した案内を行なうことができる。

（実施例）第１図は本発明の案内装置の一例を第11図（Ｂ）に対
応させて示す断面図であり、同一構成箇所は同符号を付
してある。モータ（図示せず）によって得られる回転駆
動力がボールネジ５に伝達され、ボールネジ５に螺合す
るボールネジナット６により直線駆動力に変換され、支
えブラケット７を介して被動体（テーブル）11を直線駆
動する。被動体（テーブル）11はその駆動方向に直交す
る方向の断面が略Ｔ字形を成し、テーブル11の上部が中
空角柱状の固定部（ベッド）12に設けられたスリットか
ら突出し、このスリットに沿って移動するように、テー
ブル11の上部を除く部分とボールネジ5,ボールネジナッ
ト6,支えブラケット７とがベッド12の内部に収納されて
いる。そして、棒状の支柱21の一端21aがベッド12の内
側面に固着され、支柱21の他端21bに圧電素子等の伸縮
自在の固定分離用微動アクチュエータ22の一端が固着さ
れ、微動アクチュエータ22の他端がその伸縮によってテ
ーブル11の下部に接触，離脱可能な構成の案内ユニット
が４箇所放射状に配置されている。同図はテーブル11が
各案内ユニット20A,20B,20C,20Dによって固定，位置決
めされている状態を示し、テーブル11の上下方向の固
定，位置決めは案内ユニット20A及び20Bの上向きの力F_a
及びF_bと案内ユニット20C及び20Dの下向きの力F_C1及びF
_d1（それぞれはF_c及びF_dの分力）により行なわれ、テー
ブルの左右方向の固定，位置決めは案内ユニット20Cの
右向きの力F_C2（F_cの分力）と案内ユニット20Dの左向き
の力F_d2（F_dの分力）により行なわれるようになってい
る。

第２図は第１図に示す案内装置の概略側面断面図であ
り、上述した案内ユニット20A,20B,20C,20Dから成るユ
ニット群がテーブル11の駆動方向に３列配置されてい
る。このような構成においてその動作例を第３図のタイ
ムチャートに示し、各時点における動作を以下説明す
る。

（１）時点t₀ 第１ユニット群及び第３ユニット群は共に固定モード
であり、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチ
ュエータ22が伸状態にあってテーブル11を固定，位置決
めすると共に、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの支柱2
1がテーブル11の駆動方向に弾性変形している。そこ
で、微動アクチュエータ22とテーブル11との接触部は支
柱21がテーブル11の駆動方向に弾性変形しても本体12か
らの距離が変わらない形状（例えば円弧）となってい
る。

第２ユニット群は分離モードであり、各案内ユニット
20A,20B,20C,20Dの微動アクチュエータ22が縮状態にあ
ってテーブル11と分離した自由な状態にある。

（２）時点t₁₁ 第２ユニット群は分離モードから固定モードに移り、
各案内ユニット20A,20B,20C,20Dは微動アクチュエータ2
2が伸状態となってテーブル11を固定，位置決めする。

第１ユニット群及び第３ユニット群は固定モードを維
持し、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュ
エータ22は伸状態にあってテーブル11を固定，位置決め
している。

（３）時点t₁₂〜時点t₁₃ 第３ユニット群は固定モードから分離モードに移り、
各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュエータ2
2が縮状態となってテーブル11から分離すると同時に、
各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの支柱21はその弾性力
により復元する。そして、直ちに次の固定モードに移
り、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュエ
ータ22が伸状態となってテーブル11を固定，位置決めす
る。

第１ユニット群及び第２ユニット群は固定モードを維
持し、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュ
エータ22は伸状態にあってテーブル11を固定，位置決め
している。

（４）時点t₁₄〜時点t₁₅ 第１ユニット群は固定モードから分離モードに移り、
各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュエータ2
2が縮状態となってテーブル11から分離すると同時に、
各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの支柱21はその弾性力
により復元する。そして、直ちに次の固定モードに移
り、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュエ
ータ22が伸状態となってテーブル11を固定，位置決めす
る。

第２ユニット群及び第３ユニット群は固定モードを維
持し、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュ
エータ22は伸状態にあってテーブル11固定，位置決めし
ている。

（５）時点t₁₆〜時点t₁₇ 第２ユニット群は固定モードから分離モードに移り、
各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュエータ2
2が縮状態となってテーブル11から分離すると同時に、
各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの支柱21はその弾性力
により復元する。そして、直ちに次の固定モードに移
り、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの微動アクチュエ
ータ22が伸状態となってテーブル11を固定，位置決めす
る。

以上の動作を連続して行なうことにより、テーブル11
はいずれかのユニット群に常に固定，位置決めされた状
態で案内されることになる。テーブル11の駆動速度は微
動アクチュエータ22の応答時間の関係と支柱21の弾性限
度の関係とから支柱21の弾性限度を越えない範囲で任意
に決められるが、案内ユニットはテーブル11の駆動速度
とは無関係に上記動作を常時繰返す。

第４図は本発明の案内装置の第２の実施例を第２図に
対応させて示す概略側面断面図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。この案内はベッド12の
内側に一端を固着した固定ガイド23が各案内ユニットの
間にあって、各ユニットから所定の距離隔てて配置され
ている。テーブル11の駆動速度は上述したように微動ア
クチュエータ22の応答時間の関係と支柱21の弾性限度の
関係とから支柱21の弾性限度を越えない範囲で決められ
ているが、テーブル11の駆動速度制御が異常となった場
合や微動アクチュエータ22が正常に動作しなくなった場
合に支柱21はその弾性限度を越えて曲げられて破壊に致
る場合がある。このような異常事態が発生した場合でも
上記固定ガイド23により支柱21の曲げが制限されるの
で、支柱21はその弾性限度を越えて曲げられることは無
く、支柱21の破壊を未然に防止することができる。

なお、上述した第１及び第２の実施例においては、駆
動機構としてボールネジ等を使用したが、例えばリニア
モータを使用した駆動機構であっても本発明を適用する
ことが可能である。このリニアモータを使用した駆動機
構の場合は、テーブル側を固定とし、本体側を可動とし
ても本発明を適用することができる。

第５図は本発明の案内装置の第３の実施例を第２図に
対応させて示す概略側面断面図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。この案内はブラケット
24が各ユニット群の間であって案内ユニット20A,20B側
に配置され、ブラケット24の一端はベッド12に固着され
ている。さらに、ブラケット24と案内ユニット20A（20
B）の支柱21とが駆動用微動アクチュエータ25により連
結されている。この微動アクチュエータ25の伸縮により
支柱21は弾性変形を繰返し、テーブル11が駆動される。
従って、この案内はボールネジ等の駆動機構が不要とな
る。このような構成においてその動作例を第６図のタイ
ムチャートで説明する。なお、案内ユニット20A,20Bを
下ユニット、案内ユニット20C,20Bを上ユニットと呼
ぶ。

（１）時点t₀〜時点t₂₂ 第１ユニット群及び第３ユニット群の各案内ユニット
20A,20B,20C,20Dの固定分離用微動アクチュエータ22は
固定モードにあってテーブル11を固定，位置決めしてお
り、下ユニット20A,20Bの駆動用微動アクチュエータ25
は伸状態にあって下ユニット20A,20Bの支柱21を弾性変
形させ、テーブル11を駆動している。このとき上ユニッ
ト20C,20Dの支柱21もテーブル11の動きに従って弾性変
形している。第２ユニット群の下ユニット20A,20Bの駆
動用微動アクチュエータ25は縮状態から伸状態に移って
下ユニット20A,20Bの支柱21を弾性変形させる。その
後、下ユニット20A,20Bの支柱21とテーブル11の相対速
度が一定値以下となった時点で、各案内ユニット20A,20
B,20C,20Dの固定分離用微動アクチュエータ22が分離モ
ードから固定モードに移ってテーブル11を固定，位置決
めし、下ユニット20A,20Bの支柱21がその弾性変形によ
りテーブル11を駆動する。このとき上ユニット20C,20D
の支柱21もテーブル11の動きに従って弾性変形する。

（２）時点t₂₂〜時点t₂₄ 第３ユニット群の各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの
固定分離用微動アクチュエータ22は固定モードから分離
モードに移ってテーブル11から分離し、上ユニット20C,
20Dの支柱21はそれ自体の弾性力により復元する。その
後の時点t₂₃に下ユニット20A,20Bの駆動用微動アクチュ
エータ25が伸状態から縮状態に移って下ユニット20A,20
Bの支柱21の変形を復元させる。

第１ユニット群及び第２ユニット群の各案内ユニット
20A,20B,20C,20Dの固定分離用微動アクチュエータ22は
固定モードにあってテーブル11を固定，位置決めしてお
り、下ユニット20A,20Bの駆動用微動アクチュエータ25
は伸状態にあって下ユニット20A,20Bの支柱21を弾性変
形させ、テーブル11を駆動している。このとき上ユニッ
ト20C,20Dの支柱21もテーブル11の動きに従って弾性変
形している。

（３）時点t₂₄〜時点t₂₅ 第３ユニット群の下ユニット20A,20Bの駆動用微動ア
クチュエータ25が縮状態から伸状態に移って下ユニット
20A,20Bの支柱21を弾性変形させる。その後、下ユニッ
ト20A,20Bの支柱21とテーブル11の相対速度が一定値以
下となった時点で、各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの
固定分離用微動アクチュエータ22が分離モードから固定
モードに移ってテーブル11を固定，位置決めし、下ユニ
ット20A,20Bの支柱21がその弾性変形によりテーブル11
を駆動する。このとき上ユニット20C,20Dの支柱21もテ
ーブル11の動きに従って弾性変形する。

（４）時点t₂₆ 第１ユニット群の各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの
固定分離用微動アクチュエータ22は固定モードから分離
モードに移ってテーブル11から分離するが、第２ユニッ
ト群及び第３ユニット群の各案内ユニット20A,20B,20C,
20Dの固定分離用微動アクチュエータ22が固定モードに
あってテーブル11を固定，位置決めしており、下ユニッ
ト20A,20Bの駆動用微動アクチュエータ25が伸状態にあ
って下ユニット20A,20Bの支柱21を弾性変形させ、テー
ブル11を駆動している。

以上の動作が所定の時間差をもって第１ユニット群か
ら第３ユニット群まで順次繰返されるので、テーブル11
は常に第１ユニット群から第３ユニット群までのいずれ
か２つ以上のユニット群の固定分離用微動アクチュエー
タ22により固定，位置決めされると共に、駆動用微動ア
クチュエータ25により駆動されることになり、その動き
としては第６図下方に示すようにテーブル11が停止する
ことなく連続した送りを行なうことができる。

第７図は本発明の案内装置の第４の実施例を第５図に
対応させて示す概略側面断面図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。この案内は案内ユニッ
ト20A,20Bの支柱21の代わりにベッド12上をテーブル11
の駆動方向に滑動自在な可動台26が配置されており、こ
の可動台26上に先端が平坦な固定分離用微動アクチュエ
ータ220が固着されている。さらに、可動台26の一端と
ブラケット24とが駆動用微動アクチュエータ25により連
結され、可動台26の他端と別のブラケット24とが圧縮バ
ネ27により連結されている。この圧縮バネ27は固定分離
用微動アクチュエータ220がテーブル11から離脱し、駆
動用微動アクチュエータ25が縮状態に移るときに可動台
26を元の位置に戻す役目をする。この場合の動作は第６
図のタイムチャートと同様になるが、先端が平坦な固定
分離用微動アクチュエータ220を使用しているため、テ
ーブル11の固定及び駆動により安定に行なうことができ
る。

第８図は本発明の案内装置の第５の実施例を第７図に
対応させて示す概略側面断面図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。この案内は可動台26の
代わりに一部に切欠き穴210aを有する支柱210がベッド1
2に固着されている。この切欠き穴210aにより支柱210は
テーブル11の駆動方向と平行な方向に弾性変形し易くな
っている。この場合の動作例も第６図のタイムチャート
と同様になる。

なお、上述した第３実施例〜第５実施例においては駆
動用微動アクチュエータ25を下ユニット20A,20B側に配
置したが、上ユニット20C,20D側に配置しても同様の効
果を呈する。

第９図は本発明の案内装置の第６の実施例を第８図に
対応させて示す概略側面断面図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。この案内は各案内ユニ
ット20A,20B,20C,20Dの固定分離用微動アクチュエータ2
20が２列配置され、それぞれの一端がベッド12に固着さ
れている支持台28にピン接合され、それぞれの他端がテ
ーブル11に接触，離脱可能なブロック29にピン接合され
ている。さらに、駆動用微動アクチュエータ25の一端が
ブロック29の一端にピン接合され、駆動用微動アクチュ
エータ25の他端がブラケット24にピン接合されている。
そして、ブロック29の他端と別のブラケット24とが圧縮
バネ27により連結されている。この場合の動作例も第６
図のタイムチャートと同様になる。

なお、上述した第１〜第６の各実施例においては３つ
のユニット群で構成される案内装置について説明したが
特に限定されるものではなく、複数のユニット群にて構
成可能である。また、案内ユニットをテーブル側に固着
して、ベッド側に対して動作させるようにしても同様の
効果を呈する。

（変形例）第10図は本発明の案内装置の変形例を第１図に対応さ
せて示す断面図であり、同一構成箇所は同符号を付して
説明を省略する。各案内ユニット20A,20B,20C,20Dの支
柱21と固定分離用微動アクチュエータ22の間には圧力セ
ンサ30が装着されており、テーブル11を固定したときの
力と同一の圧縮力が検出され、各案内ユニット20A,20B,
20C,20Dの力が適正値となるように各固定分離用微動ア
クチュエータ22が制御されるようになっている。このよ
うな制御が可能となることで、本体12とテーブル11との
間に加工誤差が生じている場合でもテーブル11の位置決
めを高精度に行なうことができる。

なお、このような圧力センサ30の装着は上述した第１
〜第６の各実施例について適用可能である。

（発明の効果）以上のように本発明の案内装置によれば、摺動部が無
いため精密なテーブル案内を行なうことが可能となり、
例えば工作機械に適用した場合は加工精度を大幅に向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の案内装置の一例を示す断面図、第２図
はその概略側面断面図、第３図はその動作例を説明する
タイムチャート、第４図，第５図，第７図，第８図及び
第９図はそれぞれ本発明の案内装置の別の一例を示す概
略側面断面図、第６図はその動作例を説明するタイムチ
ャート、第10図は本発明の案内装置の変形例を示す断面
図、第11図（Ａ）は従来の案内装置の一例を示す側面断
面図、同図（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。１……モータ、2,3……プーリ、４……ベルト、５……
ボールネジ、６……ボールネジナット、７……支えブラ
ケット、8,11……被駆動体（テーブル）、９……固定部
（ヘッド）、10……スキマ調整用板、12……固定部（ヘ
ッド）、20A,20B,20C,20D……案内ユニット、21,210…
…支柱、22,220……固定分離用微動アクチュエータ、23
……ガイド、24……ブラケット、25……駆動用微動アク
チュエータ、26……可動台、27……圧縮バネ、28……支
持台、29……ブロック、30……圧力センサ、210a……切
欠き穴。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械等の案内を有するベッド等の固定
部と案内に従って移動可能なテーブル等の被駆動体との
案内装置であって、前記固定部と被駆動体とを固定、分離し、前記被駆動体
の移動方向に微小距離移動可能な固定分離用微動アクチ
ュエータと、該固定分離用微動アクチュエータを一端に
固着すると共に、他端を前記固定部内側に固着した支柱
とからなる案内ユニットを複数個備え、該各案内ユニッ
トの前記固定分離用微動アクチュエータの相互の伸縮動
作により、前記固定部と前記被駆動体との間隔を一定に
保ちつつ前記被動体の移動を摺動を伴うことなく所定の
軌道にて案内するようにしたことを特徴とする案内装
置。
【請求項２】前記固定分離用微動アクチュエータが被駆
動体の移動方向への過大な動きを阻止するように案内ユ
ニットの固定ガイドを設けた請求項１に記載の案内装
置。
【請求項３】前記案内ユニットのそれぞれに固定分離用
微動アクチュエータの発生する力の検出手段を設けた請
求項１に記載の案内装置。
【請求項４】前記固定部に設けたブラケットと前記支柱
とを駆動用微動アクチュエータにより連結し、前記固定
分離用アクチュエータを被駆動体の移動方向に微小距離
移動させる請求項１に記載の案内装置。
【請求項５】前記駆動用微動アクチュエータの速度と被
駆動体の速度との差が所定値以下になったときに、前記
各案内ユニットの固定分離用微動アクチュエータが縮状
態から固定状態である伸状態へ動作するようにした請求
項４に記載の案内装置。