JPH08121475A - 位置検出装置付きリニアガイド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機械ベッドとテーブルとの温度差による機械の
加工中心のずれ量を検出して補正できるようにした位置
検出装置付きリニアガイド装置を提供する。 【構成】両側面に転動体転動溝３を有する案内レール１
と、案内レール１が遊嵌される凹所２Ａを有して軸方向
に移動可能に案内レール１上に跨架されたスライダ２と
を備え、スライダ２の案内レール１に跨がる凹所２Ａに
沿った外面側には、案内レール１の軸方向と直角をなす
横方向の案内突部とこれに嵌合する案内溝１０とを介し
て横方向にのみ摺動自在なすべりプレート５Ａを取付け
たリニアガイド装置において、そのスライダ２に対する
すべりプレート５Ａの摺動方向の位置を検出する位置検
出装置２０を組み付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械や測定装置な
どの直線可動部を支持し案内するリニアガイド装置に係
り、特に、特定方向に作用する力をよく吸収できるよう
にしたリニアガイド装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアガイド装置は、例えば、案内レー
ルを跨いで断面コ字形のスライダが嵌めこまれている。
案内レールとスライダとの相対する側面には、それぞれ
転動体転動溝が対向して設けられており、その転動体転
動溝内に挿入されたボールやローラ等の転動体の転動を
介して、スライダが案内レールに沿い滑らかに移動でき
るようになっている。そのリニアガイド装置の案内レー
ルは、一般に機械のベッド上に二基を一対として平行に
取り付けてホルトで固定される。一方、スライダの方
は、一基の案内レールにつき二台づつ装着され、都合四
台がそれぞれに一台の機械のテーブルにボルトで固定し
て取付けられる。

【０００３】このようにして、リニアガイド装置に支持
されたテーブルは、荷重やモーメント力の負荷を受け止
めながら安定した高精度の直線往復運動を繰り返すこと
が要求されている。ところが、テーブルにはスピンドル
装置やモータ或いは油圧機器等の装置類が搭載されるこ
とがあり、これらが発熱源となったりあるいはテーブル
上に熱い切粉等が付着したりすると、テーブルが熱膨張
する。

【０００４】テーブルの案内装置がすべり案内装置の場
合は、案内レールとスライダとが広い金属面同士で接触
しているので、テーブルからベッドへの熱伝達が良好で
両者の間に温度差が生じることは殆どない。したがっ
て、テーブルが熱膨張してベッドに対して芯ずれを生じ
るおそれはなく、芯ずれ対策を考慮する必要がない。し
かし、テーブル案内装置がリニアガイド装置の場合に
は、案内レールとスライダとがボール又はローラという
接触面積が非常に小さい転動体を介してのみ接触してい
るので、テーブルからベッドへの熱伝達が悪く、両者の
間に温度差が生じ易い。そのため、リニアガイド装置を
テーブルの案内装置として用いた機械でテーブル上に発
熱体が存在する場合（例えば油圧装置を搭載した工作機
械）は、テーブルの熱膨張により冷たいままのベッドと
の間に介在するリニアガイド装置に大きな横方向（案内
レールに直交する方向）の外力が作用して転動体や転動
溝が過負荷になり、その結果リニアガイド装置の寿命を
低下させることとなる。

【０００５】このようなテーブルの熱膨張の問題に対応
させたリニアガイド装置が、実開平４−６２９２０号公
報に提案されている。このものは、図１６に示すよう
に、案内レール１に跨がるスライダ２の凹所２Ａの反対
の面側に、案内レール１の軸方向と直角をなす横方向の
案内突部７（を有する案内プレート５Ｂ）とこれに嵌合
する案内溝１０とを介して横方向にのみ摺動自在なすべ
りプレート５Ａを取り付けたものである。

【０００６】これにより、テーブルの熱膨張による横方
向の伸びをプレート５Ａの移動で吸収して、リニアガイ
ド装置の転動体や転動溝に大きな横方向の負荷が作用す
ることを防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】テーブルの熱膨張によ
る横方向の伸びは、リニアガイド装置の転動体への過負
荷のみではなく、更には、リニアガイド装置を案内系と
して用いた機械の加工中心の芯ずれという悪影響を及ぼ
す。しかしながら、上記従来のテーブル熱膨張対策を施
したリニアガイド装置は横方向の外力を吸収して転動体
の過負荷を防止することが狙いであり、芯ずれの程度を
検出して補正し加工不良を防止することは考慮されてい
ないという問題点がある。

【０００８】そこで本発明は、このような従来の問題点
に着目してなされたものであり、機械ベッドとテーブル
との温度差による機械の加工中心の芯ずれ量の検出手段
をリニアガイド装置に付加することにより、その芯ずれ
検出信号を機械の制御装置にフィードバックして芯ずれ
を補正することを可能とする位置検出装置付きリニアガ
イド装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のリニアガイド装置は、両側面に転動体の転
動を介してスライダを支持する転動体転動溝を有する案
内レールと、該案内レールが遊嵌される凹所を有して軸
方向に移動可能に案内レル上に跨架されたスライダとを
備え、該スライダの前記案内レールに跨がる凹所沿った
外面側には、案内レールの軸方向と直角をなす横方向の
案内突部とこれに嵌合する案内溝とを介して横方向にの
み摺動自在なすべりプレートを取付けてなるリニアガイ
ド装置において、そのスライダに対する前記すべりプレ
ートの摺動方向の位置を検出する位置検出装置を組み付
けたことを特徴とするものである。

【作用】リニアガイド装置のスライダに取り付けたすべ
りプレートに固定したテーブルが熱膨張して横方向に伸
びると、すべりプレートが案内面に案内されて横方向に
移動してその横方向の伸びを吸収する。同時に、位置検
出装置がすべりプレートに固定したテーブルの芯ずれ量
を検出して信号を発信する。その信号は芯ずれ補正信号
として機械の制御装置にフィードバックされて、芯ずれ
の補正が行われる。

【００１０】そのため、テーブルが熱膨張しても転動体
に過負荷がかかることないばかりか、機械の芯ずれも補
正できて正確な加工が可能になる。 〔実施例〕以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、各実施例の同一または相当部分には同一の
符号を付して重複する説明を省く。

【００１１】先ず構成を説明すると、図１は本発明の位
置検出装置付きリニアガイド装置の一実施例を示す斜視
図、図２はその一部の分解斜視図である。図中１は軸方
向に長く延びた案内レール、２はその上に移動可能に跨
架したスライダである。案内レール１の左右両側面１ｂ
には、それぞれ対称位置に断面半円状の二つのボール転
動溝３が軸方向に平行に形成されている。また、案内レ
ール１の上面１ａから下面１ｃに貫通する取付けボルト
孔４が形成されており、これに通したボルトで機械ベー
ス等に固定される。

【００１２】スライダ２は、下方に開口する凹所２Ａを
有するコ字状に形成され、その両側部の袖部２ｂの内側
面には、案内レール１のボール転動溝３に対向させて図
示されない断面半円形のボール転動溝が形成されてい
る。案内レールのボール転動溝３とスライダ２のボール
転動溝との間には図示されない多数のボールが転動自在
に嵌合されていて、スライダ２の移動につれてこれらの
ボールがスライダ２の内部を無限循環するようになって
いる。

【００１３】スライダ２の上面２ａ側、すなわち案内レ
ール１に跨がる凹所２Ａに沿った外面側には、すべりプ
レート５Ａと案内プレート５Ｂとが取付けられる。案内
プレート５Ｂはレール軸方向の長さをスライダ２の長さ
より長くして張出部１１Ｂが形成されており、ボルト６
でスライダ２の上面２ａに固定されている。そのプレー
ト上面５Ｂａには案内レール１の軸方向と直角をなす方
向の案内突部７が形成されている。この案内突部７は断
面逆台形状で、その上面７ａと両斜面７ｂはすべり案内
面とされている。これに対してすべりプレート５Ａは、
レール軸方向には案内プレート５Ｂより短く形成される
が、レール軸と直交方向（横幅）には取付けボルト穴８
に挿通されるボルト９のぶん案内プレート５Ｂの両側に
はみ出す大きさとされ、その下面に横方向に前記案内突
部７が摺動自在に嵌合する断面逆台形状の案内溝１０が
形成されている。案内突部７の案内面７ａ，７ｂと案内
溝１０の案内面１０ａ，１０ｂとの嵌合は、レール軸に
沿う方向にはガタがないものとされている。

【００１４】案内プレート５Ｂの上面５Ｂａの張出部１
１Ｂには、位置検出装置２０の検出部２１が取り付けら
れ、一方、この検出部２１に対向するスケール部２２が
すべりプレート５Ａの側面に取り付けられている。な
お、位置検出装置２０として、セパレートタイプの直線
位置センサ、例えば磁気式リニアエンコーダ，光学式リ
ニアエンコーダ，レーザ式リニアエンコーダ，磁気式リ
ニアエンコーダ，金属線式ポテンショメータ，磁気式ポ
テンショメータ，磁気式ポテンショメータ，インダクト
シンその他公知のものが使用可能である。

【００１５】図３は、図２に示すリニアガイド装置を用
いたテーブル装置の例である。機械ベッドＢに、二基の
リニアガイド装置ＬＧ_1,ＬＧ₂ が横方向に間隔を隔てて
平行に取付けられている。従動側のリニアガイド装置Ｌ
Ｇ₁ は図１に示されるもので（但し、一本の案内レール
１に二台のスライダ２が取付けてあり、その一台の方に
位置検出装置２０が配設されている）、スライダ２は横
方向にのみ摺動自在なすべりプレート５Ａを有する。基
準側のリニアガイド装置ＬＧ₂ の方は、案内レール１に
二台跨架されたスライダ２の上面に、すべりプレート５
Ａではなく、高さ調整用の固定プレート１５が一体的に
固定して取付けてある。その固定プレート１５に、テー
ブルＴの一方の端部がボルト止めで一体的に固定して取
付けられている。そのテーブルＴの他方の端部は、従動
側のリニアガイド装置ＬＧ₁ のスライダ２に、横方向
（案内レール１の軸方向に対して直角な方向）に移動可
能なすべりプレート５Ａを介して取付けられている。テ
ーブルＴの上面Ｔａには、例えば発熱体であるスピンド
ル装置１６が、基準側のリニアガイド装置ＬＧ₂ の方に
偏らせて固定されている。テーブルＴは、図示されない
駆動装置により、リニアガイド装置ＬＧ₂ の案内レール
１を基準にレール軸方向に移動可能である。

【００１６】次に作用を説明する。スピンドル装置１６
が作動して発熱すると、その熱が伝達されてテーブルＴ
が熱膨張する。これにより、一端側が固定板１５を介し
て基準側のリニアガイド装置ＬＧ₂ に固定されているテ
ーブルＴの横幅が拡大され、従動側のリニアガイド装置
ＬＧ₁ のスライダ２に取付けられたすべりプレート５Ａ
に、案内レールの軸方向と直角をなす横方向の大荷重が
作用する。この横方向負荷は、案内プレート５Ｂに設け
た案内突部７に案内されるすべりプレート５Ａの横方向
移動で吸収される。そのため、スライダ２と案内レール
１との間に介装されているボールに、所定の予圧を大き
く上回る過負荷が加わることはない。

【００１７】このとき、従動側のリニアガイド装置ＬＧ
₁ におけるすべりプレート５Ａの横方向移動量は位置検
出装置２０のスケール部２２の移動距離として検出部２
１で検出され、テーブルＴの中心位置ずれ信号として機
械の制御装置に出力される。このずれ信号に基づいて機
械ベッドを移動させることで、機械中心位置を常に定位
置に維持するようにフィードバック制御することによ
り、加工中心が一定に保たれる。

【００１８】図４は図１の変形例で、案内レール１を垂
直面に固定して使用する場合等に、このようにすべりプ
レート５Ａと案内プレート５Ｂとをスライダ２の側面に
取り付けて用いることもできる。図５〜図１２に、スラ
イダ２に対するすべりプレート５Ａ，案内プレート５
Ｂ，位置検出装置２０等の取付け構造が異なる他の実施
例を幾つか例示する。

【００１９】そのうち図５〜図８のものは案内突部７を
有する案内プレート５Ｂを介してスライダ２の上面にす
べりプレート５Ａが取り付けられる構造であり、図９〜
図１２のものはスライダ２の上面に直接に形成した案内
突部７にすべりプレート５Ａが取り付けられる構造であ
り、案内プレート５Ｂは省略されている。各別に説明す
る。

【００２０】図５のものは、案内プレート５Ｂに凹所２
５を設けて、その凹所２５内に位置検出装置２０の検出
部２１を配置している。一方、スケール部２２はすべり
プレート５Ａの下面に直接に取り付けて、検出部２１に
図で上下に対向している。図６のものは、同じく案内プ
レート５Ｂに凹所２５を設けて、その凹所２５内に位置
検出装置２０の検出部２１を配置している。一方、スケ
ール部２２は取付部材２６を介してすべりプレート５Ａ
の下面に取り付けて、検出部２１に図で水平方向に対向
している。

【００２１】図７のものは、すべりプレート５Ａの方に
張出部１１Ａが設けられており、その張出部１１Ａの下
面に位置検出装置２０のスケール部２２を直接に取り付
け、これに上下対向する検出部２１の方は案内プレート
５Ｂの側面に固定して取り付けられている。図８のもの
は、案内プレート５Ｂの方に張出部１１Ｂが設けられて
おり、その張出部１１Ｂの上面に位置検出装置２０の検
出部２１に固定し、これに水平対向するスケール部２２
の方はすべりプレート５Ａの側面に取り付けられてい
る。

【００２２】図９のものは位置検出装置２０の取り付け
方が図５のものと同じ、図１０のものは位置検出装置２
０の取り付け方が図６のものと同じである。図１１のも
のは、位置検出装置２０のスケール部２２をすべりプレ
ート５Ａの側面に取付部材２６を介して取り付け、これ
に上下対向する検出部２１の方はスライダ２の側面に固
定して取り付けられている。

【００２３】図１２のものは、すべりプレート５Ａの長
さをスライダ２のそれより短く形成して、その側面に位
置検出装置２０のスケール部２２を直接に取り付け、こ
れに水平対向する検出部２１の方はスライダ２の上面端
部に固定して取り付けられている。上記のうち、図５，
図６，図９，図１０のものは、位置検出装置２０がスラ
イダ２からはみ出すことなく内蔵されているため、コン
パクトにできる利点があると共に、位置検出装置２０に
ごみが付着しにくく検出精度を維持できる。

【００２４】これに対して、図７，図８，図１１，図１
２のものは、位置検出装置２０が外部に露出しているの
で取付け，取外し，保守等が容易にできる利点がある。
図１３に更に他の実施例を示す。これらの実施例は、位
置検出装置としてスピンドルタイプの直線位置センサで
ある電気マイクロメータ２０Ａを用いた例である。電気
マイクロメータをスライダ２に取り付けた案内プレート
５Ｂの側面に固定すると共に、すべりプレート５Ａの側
面に当て部材２８を取り付け、この当て部材２８に電気
マイクロメータ２０Ａのスピンドル２９の端部を図外の
内蔵スプリングの弾性力で押し当てるようにして、すべ
りプレート５Ａの横方向の伸縮量を検出する。

【００２５】図１４は、図４におけると同じく、すべり
プレート５Ａと案内プレート５Ｂとをスライダ２の側面
に取り付けた場合について、この電気マイクロメータ２
０Ａを適用した例である。図１５には、すべりプレート
５Ａの組付け構造の他の実施例を示す。この実施例で
は、すべりプレート５Ａの案内溝１０の一方の案内面１
０ｂと、案内プレート５Ｂに設けられている案内突部７
の斜面７ｂとの間に、嵌合すきまを埋めるプレート３１
を介装するものである。このプレート３１の装着は、す
べりプレート５Ａの一側面にねじ穴加工を施してボルト
３２を螺着し、案内プレート５Ｂにすべりプレート５Ａ
を嵌着した後、上記嵌合すきまにプレート３１を挿入
し、ボルト３２を締めこんでプレート３１の裏面を押圧
することで行われる。この実施例によれば、案内突部７
と案内溝１０とのはめあい加工が楽になる利点がある。

【００２６】なお、上記各実施例では、案内プレート５
Ｂまたはスライダ２に案内突部７を設けると共に、すべ
りプレート５Ａの方に案内溝１０を設けたものを説明し
たが、反対に、すべりプレート５Ａの下面側に案内突部
７を設け、これが嵌合する案内溝１０は案内プレート５
Ｂまたはスライダ２の方に設けるようにすることも可能
である。

【００２７】また、本発明を適用できるリニアガイド装
置は、転動体がボールでもローラでも良く、また転動体
転動溝の数も限定されない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リニアガイド装置の案内レールに跨がるスライダに横方
向にのみ摺動自在なすべりプレートを取付けてそのすべ
りプレートの横方向の移動位置を検出する位置検出装置
を組み付けたため、リニアガイド装置で支承された機械
テーブルの熱膨張により作用する横方向力を吸収でき、
その結果、転動体への過負荷が防止されて長寿命が得ら
れるという効果を奏すると共に、機械テーブルの熱膨張
による芯ずれを補正して機械中心線を常に適正に維持で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の斜視図である。

【図２】図１に示すものの一部を取り除いて示した分解
斜視図である。

【図３】本発明のリニアガイド装置を機械テーブルに組
み付けた斜視図である。

【図４】図１に示したものの変形例の斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例の一部を切り欠いて示す側
面図である。

【図６】本発明の他の実施例の一部を切り欠いて示す側
面図である。

【図７】本発明の他の実施例の一部を切り欠いて示す側
面図である。

【図８】本発明の他の実施例の一部を切り欠いて示す側
面図である。

【図９】本発明の他の実施例の一部を切り欠いて示す側
面図である。

【図１０】本発明の他の実施例の一部を切り欠いて示す
側面図である。

【図１１】本発明の他の実施例の一部を切り欠いて示す
側面図である。

【図１２】本発明の他の実施例の一部を切り欠いて示す
側面図である。

【図１３】本発明の他の実施例の斜視図である。

【図１４】本発明の他の実施例の斜視図である。

【図１５】本発明のすべりプレートの組付け構造の他の
実施例の分解斜視図である。

【図１６】従来のリニアガイド装置の分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 案内レール ２ スライダ ３ ボール転動溝 ５Ａ すべりプレート ５Ｂ 案内プレート ７ 案内突部 １０ 案内溝 ２０ 位置検出装置 ２１ 検出部 ２２ スケール部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側面に転動体の転動を介してスライダ
   を支持する転動体転動溝を有する案内レールと、該案内
   レールが遊嵌される凹所を有して軸方向に移動可能に案
   内レール上に跨架されたスライダとを備え、該スライダ
   の前記案内レールに跨がる凹所に沿った外面側には、案
   内レールの軸方向と直角をなす横方向の案内突部とこれ
   に嵌合する案内溝とを介して横方向にのみ摺動自在なす
   べりプレートを取付けてなるリニアガイド装置におい
   て、 前記スライダに対する前記すべりプレートの摺動方向の
   位置を検出する位置検出装置を組み付けたことを特徴と
   する位置検出装置付きリニアガイド装置。