JPH04506868A - 測定装置を備えた案内装置 - 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】 測定装置を備えた案内装置 本発明は、対をなして互いに案内方向に移動可能に案内され、第一案内体は第二 案内体に対し案内レールとして構成されている案内体を有すると共に、案内方向 における案内体の相対移動を測定するため　定装置を有し、この測定装置は相互 に作用する二つの測定部からなり、これら二つの測定部の第一測定部は目盛とし て形成されて前記第一案内体上に設けられ、第二測定部は目盛と相互に作用する 測定ヘッドとして構成されている案内装置に関する。

−測定装置を備えた案内装置は工作機械等、多くの機械に設けられている。これ らの実例は、例えばドイツ特許公報第２７１２４２１号、同第２９００１１３号 、同第３４４３３９９号、ドイツ特許公開公報第３６１３７５５号、ドイツ特許 公報第３７２２５１８号、スイス特許公報第３０９６０８号、または欧州特許公 開公報第０Ｏ３００４７号等に見られる。この種の案内装置に於いては、測定部 は案内体から独立しており、案内体とは別に製造される。機械の組み立てに際し ては、案内体と測定部とは、例えば機械の基台上とか、機械の移動可能なスライ ド上などに別々に整合載置される。

それ故、機械の組立に際して、機械上で案内体と測定部とが互いに関係を持つよ うにするためには特別な処置が必要となる。特に、測定部ならびに案内体につい ては、特別に加工された組み立て用の表面と適切な調整手段及び保持手段が用意 されなければならず、これらは全て非常に高い費用につくことになる。

測定部の一部が案内体から独立していない測定装置を備えた案内装置は例えばオ ーストリヤ特許公報第３８３２１２号によって開示されている。この案内装置で は、目盛が案内レール上に形成されている。

このオーストリヤ特許公報第３８３２１２号による案内装置の第一の実施例では 、目盛は案内レールにつけたスライドカバーに刻み込んである。また、このオー ストリヤ特許公報第３８３２１２号による案内装置の第二の実施例では、目盛は 案内レールとスライドカバーの間に填め込んである、即ち案内レールに刻み込み それをスライドカバーで覆うようにしている。

このオーストリヤ特許公報第３８３２１２号による解決策の不利な点は、先ず第 一に案内方向と直角な方向に於ける案内装置の精度を損なう点である。と言うの は、案内体の間にスライドカバーが介在し、その厚さが可成なものであり、かつ その材料から見て案内体自体を加工する時のような高い精度と形状の安定性をも って加工することは不可能であるからである。

オーストリヤ特許公報第３８３２　］、　２号による解決策のもう一つの不利な 点は、スライドカバーを通して力が伝達される点（例えば、案内装置を介して機 械の基台上に機械のスライドを支持する場合）であり、その結果スライドカバー は押圧効果を受けて磨耗し、従って前述の場合と同様、案内方向における案内装 置の精度を損なうことになる。

オーストリヤ特許公報第３８３２１２号による解決策の更にもう一つの不利な点 は、スライドカバーがそれぞれの案内体とは独立に加工し得ない点である。即ち 、目盛の構造、製造、適当な位置、仕上げ加工が案内レール及び特にその滑動面 の構造、製造、適当な位置、仕上げ加工から独立していない声、である。

最後に、オーストリヤ特許公報第３８３２１２号は、案内レール上を案内される スライド上に測定ヘッドを設けることを提案している。しかし、このことは目盛 に整合した測定ヘッドと案内レール上を滑動する案内体とが互いに独立であるこ とを意味し、このことによって、測定ヘッドと第二案内体に関して既に述べた上 述の現状技術における不利な点を生ずることになる。更に、そうした構成は実際 に得策とは言いがたい。機械の製造に際して、スライドガイドに対しては、一対 の案内体の長尺な部分（オーストリヤ特許公報第３８３２１２号に於ける案内レ ール）を硬質の耐摩耗性材料から作り、他方一対の案内体の短い部分（オースト リヤ特許公報第３８３２１２号に於けるスライド）を軟質の滑りのよい材料を用 いて作り、それが摩耗した場合には取り替えると言うのが通例である。それ故、 オーストリヤ特許公報第３８３２１２号の不利な点はスライドカバーが案内トレ ール上に設けられている点にある。即ち、一対の案内体のこの部分の長さの故に スライドカバーの摩耗はこの長さ全体にわたって均一とはならず、従ってその交 換を更に難しいものとし、かつスライドに対してほんの短いテーブルストローク しか許さないことになる。

それゆえ、本発明の目的は本明細書の導入部に述べた種類の経済的に有利な案内 装置であって、少ない費用で製造組み立てが可能であり、かつ必要な精度に関し て譲歩することなく機械の製造に利用し得る案内装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本明細書の導入部に述べた種類の経済的に有利な案 内装置は、案内レールが複数の案内面を備え、この案内面の少なくとも第一の案 内面は第二案内体を支承するために設けられ、第二の案内面は目盛を受け入れる ために設けられ、測定ヘッドが第二案内体上に設けられることを特徴としている 。

目盛は第二案内面に直接付設するか、または伸長した担体材料上またはその中に 付設し、更にこの担体を第二案内面に付設することが可能である。

案内装置は第一案内体上を案内され、かつ往復台として形成された少なくとも一 個の第二案内体を含む単一レールの案内装置として設けることも可能である。

測定ヘッドからの信号を評価するための回路ユニットに対する測定ヘッドからの 信号送信は光学的に実施することが可能であり、測定ヘッド上に設けた発信器と 、回路ユニットに電気的に接続された固定受信器との間で、その間の空間を介し てワイヤレスで行なっても、また光ガイドを介して行なってもよい。

本発明による案内装置では、その案内方向は直線状でも、円形状でもよい。言う までもないことながら、案内方向が円形状である場合、案内面は回転対象であっ て、円の中心を通り円の面に直角な対称軸を有するものでなくてはならない。

本発明による案内装置では、目盛は案内レール上に設けられ、測定ヘッドは第二 案内体上に設置されるので、二つの測定部は言わば案内装置に統合された形とな り、機械の組み立てに際しては機械上に案内体のための基準面のみを用意するこ とが必要となる。更に、機械の組み立てに当たって、測定部と案内体を相互に整 合させる面倒な作業も必要なくなる。このことによって節減される費用は予想に も増して遥かに大きいものである。種々ある中で、このことに対する一つの理由 は、本発明が互いに調整された案内体を大量に製造することを可能にし、また測 定部の案内体への統合が量産の結果としてより効率化され、そのため本発明によ る案内装置の生産をそれだけ経済的なものとしているからである。他方、本発明 による案内装置に於いては、別々の案内面が第二案内体を支持し、目盛を受け入 れるために使用されているので、測定装置がいかなる力の伝達からも解放される 。案内機能と測定機能の分離の結果は大幅な精度の向上、測定装置の劣化防止に つながっている。更に、このことは測定可能な移動の長さはか、そのまさに原理 によって制限されないことを保証している。

目盛は、例えば光学的に、あるいは電気的に、あるいはまたその他の仕方で読み 取り可能な形の目盛であることが可能である。

本発明による案内装置は単一レールの案内装置として構成するのにきわめて適し ている。この構成の場合、単一レールは複数の案内面を備え、例えば多角形の断 面を有している。案内レールの一個またはそれ以上の案内面によって支持された 一個またはそれ以上の往復台は、例えば回転ローリングボディ・ベアリングを介 して案内レール上を走行する。ローリングボディとしてはボールまたはクロスロ ーラを使用することが出来る。この様な単一レール案内装置は二つの案内体の案 内を完全なものとし、更に他の案内部品を必要としない。このことはまた測定部 間の関係を極めて密接なものとし、これによって測定精度が改善される。

同様に、本発明による案内装置は、例えばローリングボディを介して互いに案内 され、かつ相互に作用する二本の案内レールを備えた案内装置に非常に適してい る。

しかし、本発明の案内装置は案内体のその他の組合せに対しても良好に採用され 得るものである。

現在ローリングボディを介して案内体を支持することが特に有利の様ではあるが 、それにも拘らずエアクッション、磁気クッション等と言ったその他の摩擦減少 手段をも使用することは可能である。

測定ヘッドからの信号の回路ユニットに対する光学的送信は実質上誤りの無い送 信という利点があり、それ故よく知られている電気ケーブルの動きによって発生 される干渉信号を抑制するための電気ケーブルの使用に必要な費用の節減にもつ ながる。

以下、例として揚げた二つの実施例によって本発明を詳述する。

図に於いて、 第１図は本発明による加工台の案内装置の第一実施例を示す一部切り欠き部を含 む斜視図。

第２図は第１図に示した案内装置の側面図。

第３図は第１図に示した案内レールとその近傍にある案内装置の案内体の一部の 側断面図。

第４図は本発明による案内装置の第二実施例の正面図であり、その前後面部を除 いた図。

第５図は第１図の矢印Ｖの方向から見たときの第１図に示す案内装置の側面図で 、その前後面部を断面として示した図。

第１図乃至第３図において、記号Ｍは案内レール上に設けた目盛の可能な表示位 置を示し、ｌは機械の基台、２は機械の基台１上に設けた目盛を付していない案 内レール、３は機械の基台１上に設けた目盛３０を付した案内レール、４は測定 ヘッドを備えていない往復台として設けられ、それぞれ案内レール２または３上 を案内される案内体、５は測定ヘッド５０を備えた往復台として設けられ、案内 レール３上を案内される案内体、５１は往復台４および５に設けた幾つかのロー ラ、６は往復台４およびＳによって案内レール２および３上を案内される加工台 、７は加工台６のためのモータ８を備えたスピンドル駆動装置、そして９は測定 ヘッド５０からの信号を評価すると共にモータ８を制御するための回路ユニット を示している。

第４図及び第５図において、１０は第一の機械部分ｌｌ上の案内レール、１２は 回転ボールベアリング、１３は第二の機械部分を示し、この部分には回転ボール ベアリング１２が固定されている。

第１図乃至第３図に関する加工台のための案内装置において、二本の案内レール ２および３は本来知られている方法で機械の基台１に固定されている。案内レー ル２は案内機能のみを有し、第一の案内面２９を介して二個の単純往復台４を支 承し、その−個のみが図示されている。案内レール３もまた案内機能を有し、第 一の案内面３９を介して、これもまた案内機能のみを有する一個の単純往復台４ と、以下に詳述する測定ヘッド５０を備えた一個の特別往復台５を支承している 。

案内レール３は目盛３０を付けた第二の案内面３８を有している。往復台４およ び５はこの第二の案内面３８あるいは目盛３０のいづれによっても支承されては いない。

測定ヘッド５０に関連する特徴を除けば、特別往復台５は単純往復台４と同一の 構造を備えている。特に、案内レール３と往復台５の間に設けられているローラ ５１は第３図に示されている。同様に、目盛３０に関連する特徴を除けば、案内 レール３は案内レール２と同一の構造を備えている。目盛３０に加えて、あるい は目盛３０の代わりに、第３区に示される位置に目盛Ｍを設けることも可能であ り、その場合測定ヘッド５０はそれに従って設置されなければならない。

往復台４および５はスピンドル駆動装置７を介してモータ８によって移動可能な 加工台６を搬送する（モータ８は第２図にのみ示されている）。このことによっ てもたらされる運動は測定ヘッド５０によって目盛３０から読み取られ、その結 果は回路ユニット９に供給され、次いでこの回路ユニットがモータ８を駆動する 。回路ユニット９は手動制御及び自動制御のいずれか一方またはその両用として 本来知られている方法で構成することが可能であり、そのため加工台６の移動は 信頼性をもって望む通りに制御することが可能である。

目盛３０は５例えば第二の案内面３８の場合、案内レール３の材料上あるいは材 料中に直接、例えば蝕刻とか、磁気状刻印等を施して形成することが出来る。

しかし、目盛３０はまた伸長した形、例えば帯状目盛を別途設けて、伸長した担 体材料上あるいはその中に付設して設けることも可能である。この担体は案内レ ール３を製造する際にその第二案内面３８上に付設され、例えば接着剤によって この第二案内面３８に接続される。

測定ヘッド５０は目盛３０の設計（光線、磁気信号等）に適応するものでなけれ ばならない。

測定ヘッド５０からの信号を評価する回路ユニット９に対する測定ヘッド５０か らの信号送信は光学的に行なうことが可能である。

このために測定ヘッド５０上には、例えば発光ダイオード等の発信装置５２が設 けられ、そして静止部、例えば機械の基台１上には回路ユニット９に電気的に接 続された、例えばホトダイオード等の受信装置５３が設けられる。第一の形式で は、発信装置５２と受信装置５３との間における光伝達は中間の空間５４を介し てワイヤレスで行なわれ、第二の形式では、発信装置５２と受信装置５３との間 における光伝達は光ガイド５４を介して行なわれる（画形式とも第２図において 矢印５４によって図示されている）。よく知られている通り、光信号伝達の大き な利点は誤作動のないことである。しかし、誘導信号伝達もまた可能である。

第４図及び第５図において、案内レール１０は第一の機械部分１１　（この機械 部分１１は第５図にのみ図示されている）に着設されている。案内レール１０は 第二の機械部分１３に固定されている回転ボールベアリング１２上で第一案内面 １９を介して支承されている。従って、機械部分１】は案内レール１０と共に回 転ボールベアリング１２に関して案内レール１ｏの長手方向に変位可能になって いる。

目盛１００は（第５図にのみ図示）は案内レール１０の第二案内面９９に着設さ れていて、この第二案内面９９は回転ボールベアリング１２によっては支承され てはいない。目盛１００は、回転ボールベアリング１２に着設した測定ヘッド１ ４によって読み取ることが出来る。測定ヘッド１４と目盛１００との相互作用は 、第２図を参昭して述べた測定ヘッド５０と目盛３０との相互作用と同様な仕方 で行なわれる。

回転ボールベアリング１２を機械部分１３に固定する代わりに、測定ヘッド１４ を搬送し、かつ機械部分１３に固定され、案内レール１０と同じ型の第二の案内 レールを設けて、これら二本の案内レールの間に回転ボールベアリング１２を介 挿して設けることも可能である。

本発明の結果として、機械製造業者は適当な案内体３．５および１０．１２と共 にそこに載置される測定部５０．３０ならびに１００．１４を取り付けることの みが必要であり、それ故これら案内体にとって適切な組み付は位置のみを用意す ればよい。本発明によれば、互いに関連した測定部の正確な位置が自動的、かつ 必要な精度で得られる。

Ｉ０２ 要　約　書 第−案内体が第二案内体（４，５）のための案内レール（２，３）として構成さ れ、対をなして互いに案内方向に移動可能に案内される案内体（２，３，４，５ ）と、これら案内体の相対移動を測定するための相互に作用する二つの測定部か らなる測定装置（３０，５０）とからなる案内装置。第一測定部は目盛（３０） として形成され、第一案内体（３）上に設けられる。第二測定部は測定ヘッド（ ５０）として設けられ、目盛（３０）と相互に作用する。

案内レールは複数の案内面を有し、少なくともその第一案内面（３９）は第二案 内体（５）を支承するために設けられ、第二案内面（３８）は目盛（３０）を受 付けるために設けらる。測定ヘッド（５０）は第二案内体（５）上に設けらる。

目盛（３０）は第二案内面上に直接付設するか、または伸長した担体材料上また はその中に付設し、この担体を第二案内面上に付設することが可能である。

案内装置は一本の案内レールか、または互いに他によって案内される二本の案内 レールを備えた単一レール案内装置として構成することが出来る。

測定ヘッドから回路ユニットへの信号送信は光学的に行なわれる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成３年１２月１２日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．対をなして互いに案内方向に移動可能に案内され、第一案内体が第二案内体 （４、５；１２）のための案内レール（２、３；１０）として構成されている案 内体（２、３、４、５；１０、１２）を有すると共に、案内方向における前記案 内体の相対移動を測定するための測定装置（３０、５０、９、；１００、１４） とを有し、この測定装置は相互に作用する二つの測定部からなっていて、この二 つの測定部の第一測定部は目盛（３０；１００）として形成されて前記第一案内 体（３；１０）上に設けられ、第二測定部（５０；１４）は前記目盛と相互に作 用する測定ヘッドとして構成され、前記案内レール（２、３；１０）は複数の案 内面を有し、少なくともその第一案内面（２９、３９；１９）は前記第二案内体 （４、５；１２）を支承するために設けられ、第二案内面（３８；９９）は前記 目盛（３０；１００）を受付けるために設けられ、前記測定ヘッド（５０；１４ ）は前記第二案内体（４、５；１２）上に設けられていることを特徴とする案内 装置。
2. ２．目盛が第二案内面上に直接付設されていることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の案内装置。
3. ３．目盛が伸長した担体材料上またはその中に付設され、この担体が第二案内面 上に付設されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の案内装置。
4. ４．単一レール案内装置として構成され、第一案内体（３）上を案内され、かつ 往復台として形成された少なくとも一個の第二案内体（５）を含むことを特徴と する請求の範囲第１項乃至第３項に記載の案内装置。
5. ５．両案内体が互いに他によって案内される案内レールとして形成されているこ とを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項に記載の案内装置。
6. ６．測定ヘッド（５０）からの信号を評価するための回路ユニット（９）に対す る測定ヘッドからの信号の送信は、測定ヘッド上に設けた発信器（５２）と、回 路ユニットに電気的に接続された固定受信器（５３）との間の空間（５４）を介 して光学的に、かつワイヤレスで行なわれることを特徴とする請求の範囲第１項 乃至第５項の何れか一つに記載の案内装置。
7. ７．測定ヘッド（５０）からの信号を評価するための回路ユニット（９）に対す る測定ヘッドからの信号の送信は、測定ヘッド上に設けた発信器（５２）と、回 路ユニットに電気的に接続された固定受信器（５３）との間の光ガイド（５４） を介して光学的に行なわれることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項の何 れか一つに記載の案内装置。