(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿って複数列の転動体転動溝を有する案内レールと、前記案内レールの転動体転動溝と対向する複数列の転動体転動溝を有し、前記両転動体転動溝間に転動自在に介装した転動体を介して前記案内レールの軸方向に相対移動するスライダとからなる直動装置におけるスライダの姿勢調整方法において、
前記転動体の予圧量を、前記転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更して姿勢を調整することを特徴とする直動装置におけるスライダの姿勢調整方法。
【請求項２】
軸方向に沿って複数列の転動体転動溝を有する案内レールと、前記案内レールの転動体転動溝と対向する複数列の転動体転動溝を有し、前記両転動体転動溝間に転動自在に介装した転動体を介して前記案内レールの軸方向に相対移動するスライダとからなる直動装置において、
前記転動体の予圧量を、前記転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更したことを特徴とする直動装置。
【請求項３】
軸方向に沿って複数列の転動体転動溝を有する案内レールと、前記案内レールの転動体転動溝と対向する複数列の転動体転動溝を有し、前記両転動体転動溝間に転動自在に介装した転動体を介して前記案内レールの軸方向に相対移動するスライダとからなる複数の直動装置と、前記複数の直動装置のスライダに搭載されたテーブルとからなるテーブル装置の姿勢調整方法において、
前記転動体の予圧量を、前記転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更して前記テーブルの姿勢を調整することを特徴とするテーブル装置の姿勢調整方法。
【請求項４】
軸方向に沿って複数列の転動体転動溝を有する案内レールと、前記案内レールの転動体転動溝と対向する複数列の転動体転動溝を有し、前記両転動体転動溝間に転動自在に介装した転動体を介して前記案内レールの軸方向に相対移動するスライダとからなる複数の直動装置と、前記複数の直動装置のスライダに搭載されたテーブルとからなるテーブル装置において、
前記転動体の予圧量を、前記転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更したことを特徴とするテーブル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、工作機械、産業用機械等に用いられる直動装置、テーブル装置及び姿勢調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械としてのマシニングセンタや産業用機械としてのロボット等においては、ワークテーブル等の直進移動を円滑に行わせるために、リニアガイドが用いられている。
【０００３】
リニアガイド１は、図９に示すように、両側面に軸方向に沿ってボール転動溝２を有する案内レール３と、この案内レール３に嵌合するスライダ４とからなり、このスライダ４の内面に案内レール３のボール転動溝２と対向するボール転動溝５が設けられている。前記両ボール転動溝２，５間に多数のボール６を転動自在に介装し、ボール６を介してスライダ４が案内レール３の軸方向に相対移動するようになっている。
【０００４】
図１０及び図１１は、前述したリニアガイド１を２組使用したテーブル装置７を示し、各リニアガイド１は、１本の案内レール３と、２個のスライダ４ａ，４ｂとから構成されている。テーブル装置７のテーブルプレート８はスライダ４ａ，４ｂの上面にボルト等によって固定され、テーブルプレート８の左右の位置決めはテーブルプレート８の側面基準面８ａを左側のリニアガイド１（基準側リニアガイド）のスライダ４の側面基準面４ｃに押し当てることで行っている。
【０００５】
それぞれのリニアガイド１の案内レール３を取り付ける取付け面１０ａ，１０ｂの間には、通常、加工誤差などに基づく高さ誤差が存在する。特に、形状の制約などで左右の取付け面１０ａ，１０ｂを同時に加工できない場合、左右の取付け面１０ａ，１０ｂ間で高さ誤差が生じ易い。
【０００６】
図１２は、取付け面１０ａ，１０ｂの間に、加工誤差などに基づく高さ誤差が生じている場合であり、左側の取付け面１０ａに対して右側の取付け面１０ｂが相対的に上方に位置している。このような取付け面１０ａ，１０ｂに案内レール３を取り付け、各スライダ４ａ，４ｂにテーブルプレート８を固定した場合、テーブルプレート８の上面は側面基準面４ｃに対して傾き誤差を持ってしまう。同時に、スライダ４ａ，４ｂを取り付ける面に高さ誤差がある場合にも、テーブルプレート８に傾き誤差が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、テーブル装置７は、図１３に示すように、テーブルプレート８の上面が基準面１０からの高さを正確に調整することが必要な場合があり、図１４に示すように、スライダ４の上面とテーブルプレート８の下面との間にシムＸを挟み込み、テーブルプレート８の傾き、高さを調整する方法があるが、この方法は、極微小な姿勢調整を行うことは困難である。
【０００８】
また、図１５に示すように、リニアガイド１を単体で使用する場合にも、自重や外部荷重によってテーブルプレート８が実線と２点鎖線で示すように、変位や傾きなどの姿勢変化が発生する。このため、精度が必要な位置（例えばＡ点）において、設計上の狂い値に対する誤差が生じる。このような場合についても、シムＸを用いた姿勢調整方法では、スライダ４の姿勢を精度良く調整することは困難である。
【０００９】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、案内レールの軸方向に相対移動するスライダの姿勢を高精度に調整することができる直動装置及びテーブル装置を提供することにある。
【００１０】
また、この発明は、直動装置及び直動装置を用いたテーブル装置のテーブルの姿勢を高精度に調整することができる姿勢調整方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、軸方向に沿って複数列の転動体転動溝を有する案内レールと、前記案内レールの転動体転動溝と対向する複数列の転動体転動溝を有し、前記両転動体転動溝間に転動自在に介装した転動体を介して前記案内レールの軸方向に相対移動するスライダとからなる直動装置におけるスライダの姿勢調整方法において、前記転動体の予圧量を、前記転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更して姿勢を調整することを特徴とする。
【００１２】
請求項２は、軸方向に沿って複数列の転動体転動溝を有する案内レールと、前記案内レールの転動体転動溝と対向する複数列の転動体転動溝を有し、前記両転動体転動溝間に転動自在に介装した転動体を介して前記案内レールの軸方向に相対移動するスライダとからなる直動装置において、前記転動体の予圧量を、前記転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３は、軸方向に沿って複数列の転動体転動溝を有する案内レールと、前記案内レールの転動体転動溝と対向する複数列の転動体転動溝を有し、前記両転動体転動溝間に転動自在に介装した転動体を介して前記案内レールの軸方向に相対移動するスライダとからなる複数の直動装置と、前記複数の直動装置のスライダに搭載されたテーブルとからなるテーブル装置の姿勢調整方法において、前記転動体の予圧量を、前記転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更して前記テーブルの姿勢を調整することを特徴とする。
【００１４】
請求項４は、軸方向に沿って複数列の転動体転動溝を有する案内レールと、前記案内レールの転動体転動溝と対向する複数列の転動体転動溝を有し、前記両転動体転動溝間に転動自在に介装した転動体を介して前記案内レールの軸方向に相対移動するスライダとからなる複数の直動装置と、前記複数の直動装置のスライダに搭載されたテーブルとからなるテーブル装置において、前記転動体の予圧量を、前記転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１，２の構成によれば、転動体転動溝の転動体の予圧量を適切に選ぶことで、スライダの上下方向、左右方向、ローリング方向の各方向について、姿勢を調整することができる。
【００１６】
請求項３，４の構成によれば、各直動装置のスライダの上下変位量を適切に与えることで、テーブルの上下方向、左右方向の変位、ローリング方向とピッチング方向とヨーイング方向の回転について、姿勢を調整することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図４は第１の実施形態を示し、図１は直動装置としてのリニアガイドの断面図である。リニアガイドの軸方向の延びる案内レール１１の両側面にはそれぞれ２条のボール転動溝１２が案内レール１１の軸方向に設けられている。この案内レール１１にはこれを跨いだ状態で、スライダ１３が嵌合されている。スライダ１３の内面には案内レール１１のボール転動溝１２と対向するそれぞれ２条のボール転動溝１４が設けられている。
【００１９】
案内レール１１とスライダ１３のボール転動溝１２と１４との間には転動体としての鋼球からなる多数のボール１５が転動自在に介装され、ボール１５を介して案内レール１１の軸方向にスライダ１３が相対移動するようになっている。
【００２０】
前述のように構成されるリニアガイドの組立時に、案内レール１１の上部２条のボール転動溝１２ａ，１２ａに予圧量δｕのボール１５を挿入し、案内レール１１の下部２条のボール転動溝１２ｂ，１２ｂに予圧量δ１  のボール１５を挿入する。予圧量δｕとδ１  を適当に選ぶことで、案内レール１１の下面に対するスライダ１３の上面の上下方向位置を調整する。すなわち、δｕ＝δ１  の場合のスライダ１３の高さを基準とすると、スライダ１３は、δｕ＞δ１  とした場合は上方に、δｕ＜δ１  とした場合は下方に変位する。
【００２１】
次に、数式を用いて具体的に説明する。図１のように、全て同一の寸法形状の４個のボール転動溝１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂを有し、各ボール１５の接触角がαであるリニアガイドについて述べる。一般に、ボール１５に作用する荷重Ｑとボール１５の弾性変形量δとの関係は、次式（１）で表すことが知られている。
【００２２】
【数１】
0003988445.tif 000002
【００２３】
ここで、Ｋは比例定数であり、ボール１５及びボール転動溝１２の寸法・材質で決定される。
【００２４】
案内レール１１の上部２条のボール転動溝１２ａと下部２条のボール転動溝１２ｂのボール予圧量をそれぞれδｕ、δ１  とする。δｕ＝δ１  の時のスライダ１３の位置を基準とした、スライダ１３の上方向への変位量をΔｖとする。ボール接触角度をαとして、次式（２）と（３）が成り立つ。
【００２５】
【数２】
0003988445.tif 000003
【００２６】
ここで、Ｑｕ、Ｑ１  は、それぞれ上部２条のボール転動溝１２ａと下部２条のボール転動溝１２ｂのボール荷重であり、力の釣り合いにより、次式（４）が成立する。
【００２７】
【数３】
0003988445.tif 000004
【００２８】
以上から、スライダ１３の上方向への変位量Δｖは次式（５）となる。
【００２９】
【数４】
0003988445.tif 000005
【００３０】
上式（５）に基づき、α＝４５°の場合について、ボール予圧量の差（δｕ−δ１  ）と、スライダ１３の上方向変位量Δｖとの関係を計算した結果を図２に示す。図２において、Δｖ＞０はスライダ１３が上方に、Δｖ＜０はスライダ１３が下方に変位することを示す。
【００３１】
以上のように、上部２条のボール転動溝１２ａと下部２条のボール転動溝１２ｂで、予圧量を変更することで、スライダ１３の上下方向の姿勢変化を与えることができる。この例では、ボール１５を１μｍ刻みに用意すれば、約０．７μｍ刻みの微小な上下方向の変位調整が可能である。
【００３２】
同様に、案内レール１１の左側の上下のボール転動溝１２ａ，１２ｂのボール予圧量をδＬ  、案内レール１１の右側の上下のボール転動溝１２ａ，１２ｂのボール予圧量をδＲ  とした時の、δＬ  −δＲ  と左方向の変位量ΔＨの関係を計算した結果を図３に示す。
【００３３】
同様に、案内レール１１の右上と左下のボール転動溝１２ａ，１２ｂのボール予圧量をδ１  、案内レール１１の左上と右下のボール転動溝１２ａ，１２ｂのボール予圧量をδ２  とした時の、δ１  −δ２  とローリング方向（直動方向回り、反時計回りの回転方向）の回転量の関係を計算した結果を図４に示す。
【００３４】
以上のように、ボール転動溝１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂのボール予圧量を適切に選ぶことで、上下方向ａ、左右方向ｂ、ローリング方向ｃの各方向について、スライダ１３の姿勢を調整することができる。
【００３５】
なお、第１の実施形態では、上下方向ａ、左右方向ｂ、ローリング方向ｃのうち、単一の方向のみの姿勢調整について示したが、各ボール転動溝のボールを適宜変更することで、上下方向ａ、左右方向ｂ、ローリング方向ｃの姿勢を同時に調整することができる。また、図１に示すように、ボール転動溝が上下左右で溝形状が対称の場合について説明したが、対称でない形状の場合、つまり、図５に示すように、案内レール１１に設けられたボール転動溝１２ａ，１２ｂが上下非対称のリニアガイドについても、同様の方法で姿勢調整が可能である。
【００３６】
また、転動体が鋼球などのボールの場合について説明したが、ローラなどのボール以外の転動体を用いたリニアガイドにも同様の方法で姿勢調整が可能である。
【００３７】
図６は第２の実施形態を示し、（ａ）はテーブル装置の平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。本実施形態は、２組のリニアガイドを使用した場合であり、各リニアガイドは、１本の案内レール１１と２個のスライダ１３と各スライダ１３に搭載されたテーブルプレート１６とから構成されている。このように構成されたテーブル装置は、第１の実施形態と同様の姿勢調整によって各スライダ１３の上下変位量を適切に与えることで、図６に示す各方向（上下方向ａ、左右方向ｂの変位、ローリング方向ｃとピッチング方向ｄとヨーイング方向ｅの回転）について、次に示すように、テーブルプレート１６の姿勢を調整することができる。
【００３８】
（１）上下方向ａの姿勢調整方法。
【００３９】
第１の実施形態の方向を用いて、４個のスライダ１３を全て上方に、Δ１  だけ変位するように姿勢調整すれば、テーブル装置のテーブルプレート１６をΔ１  だけ上方に変位させることができる。
【００４０】
（２）左右方向ｂの姿勢調整方法。
【００４１】
第１の実施形態の方向を用いて、４個のスライダ１３の全てを左方に、Δ２  だけ変位するように姿勢調整すれば、テーブル装置のテーブルプレート１６をΔ２  だけ左方に変位させることができる。
【００４２】
（３）ローリング方向ｃの姿勢調整方法。
【００４３】
第１の実施形態の方向を用いて、左側２個のスライダＡ，Ｂの上面が、右側２個のスライダＣ，Ｄの上面に対して、Δ３  だけ低くなるように姿勢調整する。案内レール１１間のスパンをＬとすると、ローリング方向ｃに略Δ３  ／Ｌだけ、テーブル装置のテーブルプレート１６を姿勢調整することができる。
【００４４】
（４）ピッチング方向ｄの姿勢調整方法。
【００４５】
第１の実施形態の方向を用いて、手前側２個のスライダＡ，Ｃの上面が、奥側２個のスライダＢ，Ｄの上面に対して、Δ４  だけ低くなるように姿勢調整する。スライダ１３間のスパンをＳとすると、ピッチング方向ｄに略Δ４  ／Ｓだけ、テーブル装置のテーブルプレート１６を姿勢調整することができる。
【００４６】
（５）ヨーイング方向ｅの姿勢調整方法。
【００４７】
第１の実施形態の方向を用いて、基準側のスライドガイドの手前側のスライダＡの側面基準面が、奥側のスライダＢの側面基準面に対して、Δ５  だけ右方に位置するように姿勢調整する。スライダ１３間のスパンをＳとすると、ヨーイング方向ｅに略Δ５  ／Ｓだけ、テーブル装置のテーブルプレート１６を姿勢調整することができる。
【００４８】
なお、第２の実施形態においては、単一の方向のみの姿勢調整について説明したが、各スライダの姿勢を適宜調整することによって、テーブル装置のテーブルプレートを姿勢調整することができる。
【００４９】
また、図７に示すように、スライダ１３の側面にテーブルプレート１６をボルト等で固定する形式のリニアガイドにおいては、各スライダ１３に左右方向に変位を与えることで、テーブルプレート１６の姿勢を調整できる。
【００５０】
なお、第２の実施形態においては、スライダが４個のテーブル装置について説明したが、スライダが多数あるいは少数の場合についても、同様の方法でテーブルプレートの姿勢を調整できる。
【００５１】
図８は第３の実施形態を示し、案内レール１１に４個のスライダ１〜４を有するリニアガイドを２組用いてテーブル装置を構成したものである。このテーブル装置において、ピッチング方向ｄの変位を調整する方法について説明する。
【００５２】
各スライダ中心間の距離Ｓとする。スライダ１と１’を下方に３Δ６  ／２、スライダ２と２’を下方にΔ６  ／２、スライダ３と３’を上方にΔ６  ／２、スライダ４と４’を上方に３Δ６  ／２だけ変位させることで、ピッチング方向に略Δ６  ／Ｓのだけテーブルプレート１６を姿勢調整することができる。
【００５３】
なお、より大きな姿勢調整量が必要なときは、従来のようにシムを用いた大まかな調整とこの発明の方法とを組み合わせすることで精密な調整を行うことができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、転動体の予圧量を、転動体転動溝に介装される転動体列ごとに変更して姿勢を調整したことを特徴とする。
【００５５】
従って、案内レールの軸方向に相対移動するスライダの姿勢を高精度に調整することができる直動装置及びテーブル装置を提供できる。
【００５６】
また、この発明は、直動装置及び直動装置を用いたテーブル装置のテーブルの姿勢を高精度に調整することができる姿勢調整方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、リニアガイドの断面図。
【図２】同実施形態を示し、ボール予圧量の差と、スライダの上方向変位量の関係を示すグラフ。
【図３】同実施形態を示し、ボール予圧量の差と、スライダの右方向変位量の関係を示すグラフ。
【図４】同実施形態を示し、ボール予圧量の差と、スライダのローリング方向回転量の関係を示すグラフ。
【図５】同実施形態の変形例を示し、リニアガイドの断面図。
【図６】この発明の第２の実施形態を示し、（ａ）はテーブル装置の平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。
【図７】同実施形態の変形例を示し、テーブル装置の側面図。
【図８】この発明の第３の実施形態を示し、（ａ）はテーブル装置の平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。
【図９】従来のリニアガイドの一部を切欠した斜視図。
【図１０】従来のテーブル装置の斜視図。
【図１１】従来のテーブル装置の正面図。
【図１２】従来のテーブル装置のテーブルに傾き誤差が生じた正面図。
【図１３】従来のテーブル装置の正面図。
【図１４】従来のテーブル装置のテーブルを姿勢調整した状態の正面図。
【図１５】従来のリニアガイドのスライダの姿勢変化を示す正面図。
【符号の説明】
１１…案内レール
１２，１４…ボール転動溝（転動体転動溝）
１３…スライダ
１５…ボール（転動体）
１６…テーブルプレート
【図１】
0003988445.tif 000006
【図２】
0003988445.tif 000007
【図３】
0003988445.tif 000008
【図４】
0003988445.tif 000009
【図５】
0003988445.tif 000010
【図６】
0003988445.tif 000011
【図７】
0003988445.tif 000012
【図８】
0003988445.tif 000013
【図９】
0003988445.tif 000014
【図１０】
0003988445.tif 000015
【図１１】
0003988445.tif 000016
【図１２】
0003988445.tif 000017
【図１３】
0003988445.tif 000018
【図１４】
0003988445.tif 000019
【図１５】
0003988445.tif 000020