專利名稱：用于防止固定器移位的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用于在機床(machine tool)中用于引導移動物 體(諸如工作臺)的滾動導向裝置的技術，尤其是涉及應用于使用由固
定器支撐的限定滾軸(fimte roller)類型的導向裝置的技術，并且這種 技術能夠有效地防止固定器(retainer)的移位。
背景技術：
精密加工機床一般利用滾動導向件以引導移動物體，諸如工作 臺或滑座(saddle)。這種滾動導向件包括這樣類型的導向件，其使用 借助于固定器支撐在平坦或V形導向表面上的多個限定滾軸。
限定滾軸上的移動物體由滾珠絲桿(ball screw)所驅動。使用限定 滾軸的滾動導向件被當作超精度進給的導向件使用，這是由于它們 具有較小摩擦力和較高移動精度。
圖3到5描述了觀察到的，當物體在帶有由固定器支撐的限定 滾軸的滾動導向件上移動時，固定器相對于移動物體的相對位置變 化。
尤其是，圖3顯示了當工作臺3位于其行程中間位置時，導向 裝置中固定器l， 2相對于工作臺3(移動物體)的相對位置，并且也描 述了固定器1， 2相對于工作臺3沒有移位的情況。固定器1， 2設 置于底座(bed)4的導向表面5, 6上，并且其在此刻相對于工作臺3 呈對稱狀態(tài)。
在滾珠絲桿7由伺服馬達8旋轉式驅動時，固定有圖中未示出 的滾珠絲桿螺母(ball screw nut)的工作臺3移動到圖中的右側和左 側。固定器l, 2具有移動一半的工作臺3移動距離的性質(例如當工
作臺3向左側移動200mm時，固定器1， 2向左側移動100mm)。
在工作臺3的移動被重復時，因為由與限定滾軸的摩擦所引起 的輕微滑動，固定器1， 2逐漸地發(fā)生移位。工作臺3的單次行程 (one-stroke)移動將會產生例如大約若干微米的移位。圖4描述了固定 器1已經移位到了右側的情況。
當工作臺3的移動被重復時，這種移位會逐漸地增加，而在工 作臺3具有較長行程(long stroke)時，工作臺3就可能會部分地滑出 固定器1或2，這會導致意外的產生。而當工作臺3較重時，就會發(fā) 生固定器1, 2不在底座4和工作臺3之間滑動的情況，從而導致固 定器l， 2的彎曲和破損。固定器的修理需要相當長的時間。
因此， 一般在實際中會在工作臺3兩側設置傳感器9a, 9b, 9c 和9d，以用于檢測工作臺3從固定器1或2部分滑動出的情況，并 對移位的固定器進行位置校正，如圖5中所示。
圖5是描述固定器1的位置校正的俯視圖，這種位置校正通過 把工作臺3向右側移動并使固定器1與阻擋件IO接觸而實現(xiàn)。如圖 5中所示，在工作臺3向右側移動時，移位的固定器1就接觸設置在 導向表面5右端處的阻擋件10。 一共有四個阻擋件10設置在導向表 面5， 6的縱向端處。在工作臺3被進一步移向右側，而固定器1保 持與阻擋件10的接觸時，固定器1在工作臺3上滑動，借此就可以 校正移位。
涉及使移位的固定器1或2碰撞抵靠阻擋件10的移位校正方法 可能會引起固定器的變形；因此會對機床的定位精度、平直度等產 生不利影響。
進一步地，考慮到隨著工作臺3移動的重復而使固定器1， 2的 移位不斷增加， 一般在實際中需要周期性地對固定器1或2進行位 置校正，這種位置校正通過使固定器與阻擋件10接觸而實現(xiàn)，而這 會引起不必要的時間浪費。另外，固定器1， 2的移位也不發(fā)生在恒 定方向。這就會使得用傳感器9a， 9b， 9c和9d檢測移位校正方向的操作變得困難，在移位的固定器1或2的位置校正中，如何決定工 作臺3的移動方向也就成了問題。
考慮到上面這些，申請人已經提出了 一種能夠防止固定器移位 的技術，其通過利用當工作臺移動時固定器移動一半的工作臺移動
距離的性質而實現(xiàn)(日本專利公開特許公報No.2004-116592)。該技術 涉及使用除了進給工作臺用的滾珠絲桿之外的滾珠絲桿，以把工作 臺進給滾珠絲桿的旋轉速度降低到一半并把轉矩傳遞到其它的滾珠 絲桿，并且借助于減小速度的滾珠絲桿移動套殼(case),用于防止固 定器移位的阻擋件安裝在該套殼上。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于防止固定器移位的新穎 裝置，其能夠解決現(xiàn)有技術中的上述問題，通過利用固定器移動一 半的工作臺移動距離的性質而改善防止固定器移位的傳統(tǒng)技術，并 且能夠安全地防止移動物體部分地滑動出固定器。
為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明在導向裝置中提供了用于防止固定 器移位的裝置，其中導向裝置帶有由固定器支撐的多個限定滾軸， 并包括導向機構，其用于引導機床的移動物體沿著底座或滑座的導 向面的移動，還包括線性馬達進給機構，其用于進給移動物體。該 防止固定器移位的裝置包括具有阻擋件的移位調節(jié)器，其用于調 節(jié)各固定器的位置，所述調節(jié)器能夠和移動物體的移動相關聯(lián)地移 動；用于驅動移動物體的線性馬達的磁條(magnet plate)線路，所述磁
成平行于導向面；線性馬達機構，其用于在移動物體的相同移動方 向移動調節(jié)器；和線性馬達控制部件，其用于和移動物體的移動同 時移動移位調節(jié)器，其速度為移動物體速度的一半。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，移位調節(jié)器包括用來接觸設置在各 導向面上的各固定器的前端和后端的阻擋件、支撐阻擋件的阻擋件 支撐構件、和把阻擋件之間的距離保持成近似與固定器長度相同并 維持所有阻擋件對稱的結構。
根據(jù)本發(fā)明，移位調節(jié)器能夠以 一 半的移動物體(諸如工作臺)的 速度移動。這使得可以把固定器維持在相對于移動物體恒定的相對 位置，而由阻擋件調節(jié)固定器的位置，因此能夠安全地防止固定器 移位。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的，用于防止固定器移位的裝置的平
面圖2是顯示圖1裝置應用于其上的導向表面的示圖3是顯示工作臺相對于固定器的相對位置的示圖，其中描述 了固定器沒有移位的情況；
圖4是顯示工作臺相對于固定器的相對位置的示圖，其中描述 了其中一個固定器已經發(fā)生了移位的情況；和
圖5是顯示工作臺相對于固定器的相對位置的示圖，其中描述 了用于校正已經發(fā)生移位的固定器的操作。
具體實施例方式
現(xiàn)在來參考附圖介紹本發(fā)明優(yōu)選的實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的、用于防止固定器移位的裝置的平 面圖，其中該裝置應用于機床工作臺的進給導向裝置。
在圖1中，附圖標號4表示底座，而附圖標號11表示工作臺。 底座4具有導向表面12, 13,以用于引導工作臺11在底座4縱向的 移動。固定器14(滾動導向件的組成部分)放置于導向表面12上，而 固定器15則放置于導向表面13上。
如圖2中所示，在這個實施例中，每個導向表面12, 13都具有 V形凹槽的形狀，并且每個凹槽的兩個斜面都用作為滾軸-滾動表面，
大量滾軸16在滾軸-滾動表面上滾動。固定器14， 15是各自把滾軸 16支撐在與V形凹槽一致的V形線路中的支撐件。
工作臺11承載在由固定器14, 15支撐的滾軸16上，并且在滾 軸16上移動，滾軸16在V形凹槽的滾軸-滾動表面上滾動。在這種 情況下，在與工作臺11移動方向相同的方向，固定器14, 15各自 移動工作臺11移動距離的一半。
雖然在這個實施例中，各導向表面12, 13都具有V形凹槽的形 狀，但是它們也可以是平坦表面，或具有倒V形的突起形狀。優(yōu)選 地，導向表面12， 13的滾軸-滾動表面是經過拋光(lapping)或刮擦 (scraping)處理的。
現(xiàn)在來描述用于進給工作臺11的線性馬達進給機構。
來參照圖1,在底座4的縱向，磁條20設置在位于底座4上表 面中心的線上，磁條20的線路(line)組成了線性馬達的定子。線性馬 達的動子21安裝在工作臺U的下表面中。
在圖1中，附圖標號22a至22d表示用于調節(jié)固定器14, 15位 置的阻擋件。阻擋件22a至22d安裝到移位調節(jié)器24上，移位調節(jié) 器24與工作臺11同時移動。
在這個實施例中，移位調節(jié)器24包括前可移動板25和后可移 動板26，其分別設置在工作臺11的前部和后部。前可移動板25借 助細長聯(lián)接構件27a, 27b聯(lián)接到后可移動板26。
前可移動板25和后可移動板26由聯(lián)接構件27a, 27b保持彼此 平行，并且板25, 26之間的距離近似地與固定器14， 15的長度相 同。阻擋件22a, 22b通過托架28a, 28b安裝到前可移動板25的左 側和右側表面。通過與固定器14, 15的前端接觸，阻擋件22a， 22b 能夠調節(jié)固定器的移動。相似地，通過托架28c， 28d,阻擋件22c， 22d安裝到后可移動板26的左側和右側表面。通過與固定器14， 15 的后端接觸，阻擋件22c， 22d能夠調節(jié)固定器的移動。
這種移位調節(jié)器24由線性導向件29a， 29b引導，線性導向件
29a, 29b平行于用于工作臺11的導向表面12， 13延伸。線性馬達 機構用于驅動移位調節(jié)器24的移動。作為線性馬達的定子，磁條20 的線路是與工作臺11共用的，磁條20的線路構成用于驅動工作臺11 的線性馬達的定子。用于驅動移位調節(jié)器24的線性馬達機構的動子 30安裝在前可移動板25的下表面中。
現(xiàn)在來介紹用于與工作臺11的移動同時移動移位調節(jié)器24的 控制單元。
在圖1中，附圖標號40表示線性馬達的控制部分。工作臺11 設有線性編碼器41,以用于檢測工作臺11的位置。當來自NC裝置 (未示出)的位置指令信號被輸入控制部分40時，由線性編碼器41輸 出的位置檢測信號也被導入控制部分40?？刂撇糠?0對比位置指令 信號和來自線性編碼器41的反饋信號，并把指令(其將信號間的誤差 變成零)輸出到用于工作臺11的第一伺月gJ丈大器42,以用于控制驅 動工作臺11的線性馬達的動子21。
另一方面，移位調節(jié)器24設有線性編碼器44，并且由線性編碼 器44輸出的位置檢測信號被導入控制部分40。對于驅動用于移位調 節(jié)器24的線性馬達的第二伺服放大器43而言，控制部分40實現(xiàn)對 工作臺11線性馬達的控制和同步，這通過設定參數(shù)使移位調節(jié)器24 的速度變?yōu)楣ぷ髋_11速度的一半(為了使移位調節(jié)器24的移動距離 變?yōu)楣ぷ髋_11移動距離的一半)而實現(xiàn)。因此，在工作臺11移動的 同時，移位調節(jié)器24能夠以工作臺11速度一半的速度恒定移動， 并且從而能夠移動一半的工作臺11的移動距離。
現(xiàn)在來介紹具有上述構造的固定器移位防止裝置的操作。
由線性馬達驅動的工作臺11移動到圖1中右側和左側。在工作 臺11移動時，借助由固定器14, 15支撐的滾動滾軸16的移動，固 定器14， 15移動工作臺11的移動距離的一半。
在工作臺11移動方向的相同方向，移位調節(jié)器24以工作臺11 速度一半的速度與工作臺11同時移動，并且從而移動工作臺11的
移動距離的一半。
因此，在調節(jié)固定器14, 15的前端位置時，通過托架28a， 28b 安裝到移位調節(jié)器24的前可移動板25的阻擋件22a, 22b,以和固 定器14, 15相同的速度、相同的方向移動。因此，阻擋件22a, 22b 相對于固定器14， 15的相對位置保持不變。相似地，安裝到后可移 動板26的阻擋件22c, 22d相對于固定器14, 15的相對位置也保持 不變。
有了恒定的相對位置，阻擋件22a， 22c能夠通過用支撐固定器 14的前端和后端的方式調節(jié)固定器14的位置，而阻擋件22b， 22d 也能夠通過支撐固定器15前端和后端的方式調節(jié)固定器15的位置。 因此，固定器14, 15關于工作臺11的相對位置保持恒定，也就是 說，固定器14， 15將不會發(fā)生移位。這可以省去對阻擋操作和對固 定器位置進行校正的必要，而按照慣例這些都是需要的。在工作臺11 單次行程移動期間，固定器14, 15只經歷相應于幾微米移位的阻力， 因此不會發(fā)生變形。
進一步，根據(jù)這個實施例，線性馬達用于驅動工作臺11的進給， 另外，線性馬達用于驅動機構，驅動機構以工作臺11速度一半的速 度進給移位調節(jié)器24。相對于使用由伺服馬達驅動的滾珠絲桿進給 機構的傳統(tǒng)裝置，這就提供了不再需要減速機構的優(yōu)點，另外還有 ^口下4尤點
在滾珠絲桿進給機構中，滾珠絲桿會形成降低工作臺移動精度 的彈性系統(tǒng)。相反，線性馬達的使用則能實現(xiàn)較高的移動精度。這 就使得能夠在較高精度下實現(xiàn)上述的控制，這種控制使得移位調節(jié) 器24的移動距離為工作臺11的移動距離的一半。
進一步地，滾珠絲桿機構需要使用潤滑油。潤滑油可能會分散 到滾軸-滾動導向表面并會超出需求地粘附到表面，從而形成可能會 降低移動精度的厚油膜。相反，根據(jù)本發(fā)明，隨著線性馬達的使用， 就不需要擔心由于潤滑油附著到滾軸-滾動導向面12, 13的表面而使移動精度降低的問題。和借助導向表面12， 13的拋光或刮擦處理而
產生的移動精度的提高相結合，這能夠提供最適于超精度處理機床 的限定滾軸型滾動導向件。
進一步根據(jù)此實施例，磁條線路能夠作為用于工作臺11和移位
調節(jié)器24的線性馬達的共同定子使用，從而實現(xiàn)較小的安裝空間并 降低裝置的成本。
雖然已經參考使用工作臺作為移動物體的優(yōu)選實施例對本發(fā)明 作了介紹，本發(fā)明還能應用于在工作臺上移動的滑座用的導向裝置。
權利要求
1.一種用于防止導向裝置中固定器移位的裝置，所述導向裝置具有由固定器支撐的多個限定滾軸，并包括用于沿著底座或滑座的導向面引導機床的移動物體移動的導向機構，和用于進給所述移動物體的線性馬達進給機構，所述防止固定器移位的裝置包括具有阻擋件的移位調節(jié)器，其用于調節(jié)各固定器的位置，所述調節(jié)器能夠與所述移動物體的移動相關聯(lián)地移動；用于驅動所述移動物體的線性馬達的磁條線路，所述磁條線路是用于所述移動物體的線性馬達進給機構的組成部分，并且其平行于所述導向面設置；線性馬達機構，其用于和所述移動物體的移動方向同向地移動所述移位調節(jié)器；及線性馬達控制部件，其用于以所述移動物體速度一半的速度在所述移動物體移動的同時移動所述移位調節(jié)器。
2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述線性馬達機 構和用于驅動所述移動物體的所述線性馬達共用所述石茲條線路。
3. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述移位調節(jié)器 包括所述阻擋件，其用于與設置于各導向面上的各固定器的前端 和后端接觸；阻擋件支撐構件，其支撐所述阻擋件；以及用于使所 述阻擋件之間的距離保持與所述固定器長度近似相同并維持所有所 述阻擋件對稱的結構。
4. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括用于平行 于所述導向表面引導所述移位調節(jié)器的線性導向件。
5. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導向面為平 坦表面或具有V形凹槽形狀或具有倒V形的突起形狀。
6. 根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述導向表面經 過拋光或刮擦處理。
全文摘要
本發(fā)明提供用于防止固定器在滾動導向件中移位的裝置，利用固定器移動一半的移動物體的距離的性質來實現(xiàn)。防止導向裝置(具有多個由固定器支撐的限定滾軸，且包括沿著底座或滑座的導向面引導機床的移動物體移動的導向機構，和用于進給移動物體的線性馬達進給機構)中固定器移位的裝置，包括具有用于調節(jié)各固定器位置的阻擋件的移位調節(jié)器，調節(jié)器與移動物體的移動相關聯(lián)地移動；用于驅動移動物體的線性馬達的磁條線路，其是用于移動物體的線性馬達進給機構的組成部分，且平行于導向表面設置；用于在相同于移動體方向的方向移動移位調節(jié)器的線性馬達機構；和用于以移動物體速度一半的速度使移位調節(jié)器同時與移動物體移動的線性馬達控制部件。
文檔編號B23Q1/26GK101168232SQ20071016822
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權日2006年10月26日
發(fā)明者秋山貴信 申請人:東芝機械株式會社