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JP2004028329A - Linear motion stage - Google Patents

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JP2004028329A
JP2004028329A JP2003091576A JP2003091576A JP2004028329A JP 2004028329 A JP2004028329 A JP 2004028329A JP 2003091576 A JP2003091576 A JP 2003091576A JP 2003091576 A JP2003091576 A JP 2003091576A JP 2004028329 A JP2004028329 A JP 2004028329A
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JP
Japan
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movable member
guide rail
immovable
screw
linear motion
Prior art date
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Application number
JP2003091576A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Kobayashi
小林 三生
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SIGMAKOKI Co Ltd
Original Assignee
SIGMAKOKI Co Ltd
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Publication date
Application filed by SIGMAKOKI Co Ltd filed Critical SIGMAKOKI Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of machining a steel ball guide groove for a linear motion stage, which can accurately form both guide grooves wherein a steel ball is interposed, and to provide a device thereof. <P>SOLUTION: A lower plate 2 as a fixed member of the linear motion stage and an upper plate 3 as a movable member are inserted into a recessed part 25 of a work holder 21 in the condition that guide rail parts 4 and 5 face to each other, and a presser means 31 and a pushing means 32 fix the lower plate 2 and the upper plate 3. An electric discharge machining wire is inserted between the guide rails, and the work holder 21 is two-dimensionally moved in a horizontal surface by a two-dimensional moving device to form the guide groove, in which the steel ball is to be interposed, in opposite surfaces of the guide rail parts 4 and 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不動部材に対して可動部材が直線運動する直線運動ステージに関する。
【0002】
【従来の技術】
研究室等において、研究器具や研究対象物等を正確に直線運動させるための装置として直線運動ステージが使用されている。この直線運動ステージは、不動部材である下板に対して可動部材である上板がころ軸受け手段を構成する鋼球を介して直線運動自在に載置され、上板に研究器具や研究対象物等を固定するものとなっている。従来の直線運動ステージでは、鋼球ガイド溝が形成されたガイドレール部材を上板の下面に間隔を開けて2個取り付け、これらのガイドレール部材の間に配置された下板の鋼球ガイド溝とガイドレール部材の鋼球ガイド溝とを横方向に対向させて両ガイド溝間に鋼球を介入させている。
【0003】
この従来の直線運動ステージによると、少なくとも上板、下板、ガイドレール部材の4部材が必要となり、構造の複雑化、組立作業の煩雑化の問題が生じるため、これを解決した直線運動ステージとして、上板と下板の両方に互いに対向するガイドレール部を設け、これらのガイドレール部に形成したガイド溝に鋼球を介入したものが知られている。この直線運動ステージでは、ガイドレール部同士の対向面にガイド溝を形成するために、上板と下板ごとにガイド溝加工を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
直線運動ステージは下板に対して上板が正確かつ円滑に移動することが要求される精密装置であるため、鋼球に対する両方のガイド溝の形状や位置関係は高度の精度となっていることが必要である。しかし、上述の直線運動ステージでは、上板、下板ごとに行われる加工で形成される両方のガイド溝を鋼球との関係で高精度の形状、位置関係にすることは難しかった。
【0005】
本発明の目的は、鋼球が介入される両方のガイド溝を高精度にして高精度の直線運動を行うことを可能にした直線運動ステージを提供するところにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、第1の手段は、
不動部材と、
この不動部材に対して直線運動自在の可動部材と、を含んで構成され、
これら不動部材と可動部材とは、共にブロック状の部材が、前記可動部材の直線運動方向に延びて該可動部材の直線運動を案内するガイドレール部を有する形状に成形されたものであり、
互いの前記ガイドレール部同士は、前記不動部材、可動部材の幅方向に向かい合わされていると共に、これらガイドレール部同士の対向面には、鋼球と接する面の断面が円弧からなるガイド溝が形成されてあり、
このガイド溝には鋼球が介入されていて、該鋼球が転動することにより、前記可動部材の直線運動が行われるようにした直線運動ステージであって、
前記不動部材と前記可動部材との間には、前記ガイドレール部の長さ方向に延びるコイルばねが配設され、このコイルばねの一端は前記不動部材に結合され、他端は前記可動部材に結合されてあり、
前記不動部材には、ブラケットを介してねじ式送り手段が取り付けられ、
このねじ式送り手段は、回転つまみと、前記可動部材に当接するスピンドルと、前記回転つまみの正回転または逆回転に伴って前記可動部材に当接するスピンドルを該可動部材の直線運動方向に前進または後退させるねじ送り機構と、を有するものであり、
前記回転つまみを正回転すると、前記スピンドルが前進することにより、前記可動部材が前記コイルばねを伸張させながら前記不動部材に対して前進する一方、回転つまみを逆回転すると、前記スピンドルが後退することにより、前記可動部材が前記コイルばねの戻りばね力で前記不動部材に対して後退するようにしたことを特徴とする直線運動ステージである。
第2の手段は、
前記不動部材と前記可動部材とが、少なくとも各二条の前記ガイドレール部を有する形状に成形されることにより、当該各部材によって、前記互いに向かい合うガイドレール部の対が少なくとも2組構成されてあり、
一方の前記ガイドレール部対と、他方の前記ガイドレール部対との間に、前記コイルばねが配設されていることを特徴とする第1の手段にかかる直線運動ステージである。
第3の手段は、
前記不動部材および前記可動部材の幅方向略両端部分に、前記一方のガイドレール部対と、前記他方のガイドレール部対とが構成されていることを特徴とする第2の手段にかかる直線運動ステージである。
第4の手段は、
前記不動部材の側面には、前記可動部材の直線運動方向に延びる長穴を有するストッパプレートが固定され、
前記可動部材の側面には、ストッパねじが螺入されるねじ穴が設けられ、
前記ストッパねじを、前記ストッパプレートの長穴に挿入した後、前記ねじ穴に螺入し、さらに前記ストッパねじを最後まで締め付けると、前記不動部材に対して前記可動部材はその位置で固定状態となるようにしたことを特徴とする第1〜第3の何れかの手段にかかる直線運動ステージである。
第5の手段は、
前記可動部材の直線運動方向に延びる各ガイドレール部の両端面には、大径頭部を有する押さえねじが螺入されるねじ穴が設けられ、
このねじ穴に螺入される前記押さえねじの大径頭部によって、前記鋼球が前記ガイドレール部の端部から抜け落ちるのを防止するようにしたことを特徴とする第1〜第4の何れかの手段にかかる直線運動ステージである。
【0007】
また、上記直線運動ステージの鋼球ガイド溝加工方法は、不動部材と、この不動部材と共に直線運動ステージを構成する可動部材とを、これらの不動部材と可動部材とに設けられて不動部材に対する可動部材の直線運動を案内するガイドレール部同士を向かい合わせた固定状態の位置関係とし、ガイドレール部同士の間に挿通させたワイヤを放電加工の一方の電極とし不動部材および可動部材を他方の電極としながら、このワイヤに対して不動部材および可動部材を前記固定状態の位置関係を維持したままワイヤの延び方向と直角の平面において二次元運動させることにより、ガイドレール部同士の対向面にこれらのガイドレール部間に介入される鋼球のガイド溝を放電加工で形成することを特徴とするものである。
【0008】
この加工方法によると、不動部材と可動部材は固定状態の位置関係を維持したままワイヤの延び方向と直角の平面において二次元運動するため、この二次元運動を鋼球の大きさと対応させることにより、放電加工でガイドレール部同士の対向面に形成される2個のガイド溝の形状や位置関係は、鋼球との関係で高度の精度のものとなる。このため、2個のガイド溝と鋼球とによって構成されるころ軸受け手段は、不動部材に対して可動部材を正確かつ円滑に直線運動させることができるものとなる。
【0009】
以上において、不動部材と可動部材は上下の関係、言い換えると上下板でもよく、あるいは左右の関係、言い換えると2個の側板でもよい。また、不動部材と可動部材は板状の部材でもよく、あるいはブロック状の部材でもよく、その形状は任意である。
【0010】
さらに、二次元運動は単なる円運動でもよく、あるいはガイド溝に潤滑油溜め用の窪み部を設けるようにした複雑な二次元運動でもよい。
【0011】
ガイドレール部同士の対向面にこれらのガイドレール部間に介入される鋼球のガイド溝を放電加工で形成した後、ガイド溝をホーニング加工で仕上げる場合には、不動部材と可動部材との固定状態の前記位置関係を維持したままホーニング加工することが好ましい。
【0012】
このようにすると、放電加工終了時のガイド溝同士の位置関係がホーニング加工にそのまま持ち込まれることになり、ホーニング加工で仕上げられたガイド溝は高精度のものとなる。
【0013】
上記直線運動ステージの鋼球ガイド溝加工装置は、不動部材と、この不動部材と共に直線運動ステージを構成する可動部材とを、これらの不動部材と可動部材とに設けられて不動部材に対する可動部材の直線運動を案内するガイドレール部同士を向かい合わせた状態で挿入する凹部が設けられているとともに、この凹部の底部に前記ガイドレール部間に挿通させた放電加工用のワイヤを貫通させる孔が形成されたワーク保持体と、このワーク保持体をワイヤの延び方向と直角の平面において二次元運動させる二次元運動装置と、不動部材と可動部材との間に介入され、これらの不動部材と可動部材とを互いに離反する方向に押圧して凹部の対向する内壁に押し付ける押し付け手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【0014】
この加工装置によると、不動部材と可動部材とをワーク保持体の凹部に挿入して押し付け手段でこれらの不動部材と可動部材を凹部の対向する内壁に押し付けると、不動部材と可動部材は固定状態の位置関係となり、これにより二次元運動装置でワーク保持体を二次元運動させると、ワイヤによる放電加工でガイドレール部同士の対向面に鋼球のガイド溝が形成される。
【0015】
この加工装置では、不動部材と可動部材とを固定状態の位置関係とするためには、ワーク保持体の凹部に不動部材と可動部材とを挿入して押し付け手段で凹部の対向する内壁に押し付ける作業だけを行えばよいため、作業の容易化と装置の構造の簡単化とを達成できる。
【0016】
ワーク保持体は例えばそれ自体1個のブロックのものでもよく、あるいは複数の部材の組み合わせで形成してもよい。
【0017】
また、ワーク保持体の凹部の幅寸法は不動部材、可動部材の幅寸法と正確に一致していてもよく、あるいは不動部材、可動部材の幅寸法よりも大きくてもよい。
【0018】
ワーク保持体の凹部の幅寸法が不動部材、可動部材の幅寸法よりも大きい場合には、ワーク保持体には、前記凹部に挿入された不動部材と可動部材を幅方向の一方側から他方側に押圧してこれらの不動部材と可動部材を凹部の内壁に押し付けるための押圧手段が設けられことになる。
【0019】
不動部材と可動部材との間に介入され、これらの不動部材と可動部材とを互いに離反する方向に押圧してワーク保持体の凹部の対向する内壁に押し付けるための前記押し付け手段は、例えば楔状部材等の一部品からなるものでもよく、あるいは二部品等の複数部品からなるものでもよい。
【0020】
複数部品からなる押し付け手段の一例は、ねじ軸部材と、このねじ軸部材が螺入されるナット部材とを含んで構成され、ねじ軸部材にはねじ軸部材螺進方向に先細りとなったテーパ部が形成されているとともに、ナット部材にはねじ軸部材螺進方向に延びる割り溝が形成されている。
【0021】
この押し付け手段によると、ねじ軸部材をナット部材に螺入して螺進させると、テーパ部からナット部材は押し広げ力を受けて割り溝により拡開変形するため、ナット部材は不動部材と可動部材とを互いに離反する方向に押圧してこれらをワーク保持体の凹部の対向する内壁に押し付けることになる。そして、ねじ軸部材の螺進量の調整によって押し付け力を適正な大きさにできる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。初めに直線運動ステージを説明する。図1は、直線運動ステージ1の全体図であり、図2は、この直線運動ステージ1を構成する主要部材の分解図である。
【0023】
直線運動ステージ1は、実験机や作業テーブル等に固定されて不動部材となる下板2と、この下板2に対して直線運動自在の可動部材になっている上板3とを含んで構成され、下板2の上面と上板3の下面には上板3の直線運動方向に延びる各二条のガイドレール部4,5が突設されている。下板2のガイドレール部4と上板3のガイドレール部5は下板2、上板3の幅方向に向かい合い、図2の通り、これらのガイドレール部4,5同士の対向面にはガイド溝6が形成され、これらのガイド溝6間に鋼球7が介入されている。ガイドレール部4,5の両端面には押さえねじ8が螺入されるねじ穴9が設けられ、ねじ穴9に螺入された押さえねじ9の大径頭部によって鋼球7がガイドレール部4,5の端部から抜け落ちるのを防止されている。
【0024】
また、下板2と上板3との間はガイドレール部4,5の長さ方向に延びている2本のコイルばね10が配設され、これらのコイルばね10の一端は下板2に、他端は上板3にそれぞれ結合されているため、コイルばね10が自然長より延びていると、下板2に対して上板3がコイルばね10のばね力で直線運動するようになっている。
【0025】
図1に示す通り、下板2の前面にはブラケット11を介してねじ式送り手段12が取り付けられ、このねじ式送り手段12は、回転つまみ13を正回転、逆回転すると、上板3の受圧部材14に当接しているスピンドル15がねじ式送り機構によって前進、後退するようになっているものである。下板2の側面にはストッパプレート16が固定され、上板3の側面にはストッパねじ17の先端のねじ軸部が螺入される図3のねじ穴18が設けられ、このねじ軸部をワッシャ19およびストッパプレート16の長孔16Aに挿入した後、ねじ穴18に螺入し、さらにストッパねじ17を最後まで締め付けると、ストッパねじ17の頭部で押圧されるワッシャ19とストッパプレート16との摩擦力により、下板2に対して上板3はその位置で固定状態となる。
【0026】
以上のことから、ストッパねじ17を緩めてから回転つまみ13を正回転すると、スピンドル15の前進で上板3はコイルばね10を伸張させながら下板2に対して前進し、一方、回転つまみ13を逆回転すると、スピンドル15の後退に伴って上板3はコイルばね10の戻りばね力で下板2に対して後退し、下板2に対して上板3が所望の位置に達したとき、ストッパねじ17を締め付けると、その位置で上板3を固定できる。このため、上板3の上面に形成されているボルト孔20を利用して上板2に研究器具や研究対象物等をボルトで取り付けておくと、この研究器具や研究対象物等を回転つまみ13の目盛り13Aで表示される移動距離分だけ移動させた後に、その位置に停止させることができる。
【0027】
以上の下板2に対する上板3の直線運動は、前記ガイドレール部4,5のガイド溝6間に介入されている鋼球7が転動することにより行われ、このため、これらのガイド溝6の鋼球7に対する精度が上板3の直線運動精度に影響する重要な要素となっている。
【0028】
図3以降は、下板2と上板3のガイドレール部4,5にガイド溝6を形成するための加工方法、およびこの加工方法を実施するために使用する装置を示している。図3の状態になるまでの間に、下板2および上板3は板状素材からフライス加工によりガイドレール部4,5を有する形状に成形されているとともに、ボール盤による孔明け加工、ねじ切り加工により前記ねじ穴9、ボルト孔20が形成されており、さらに、下板2、上板3には焼き入れ、表面研削加工、表面塗装処理が施されている。
【0029】
図3には、下板2、上板3のガイドレール部4,5に放電加工でガイド溝6を形成するときに使用するワーク保持体21が示されている。このワーク保持体21は、底盤22と、底盤22に結合された本体23と、本体23上に2個固定された受け台24とを含んで構成され、本体23には図6の通り上下面まで達する貫通孔23Aが設けられ、この貫通孔23Aと対応する底盤22の箇所には窪み部22Aが形成されている。これらの貫通孔23Aと窪み部22Aとにより、ワーク保持体21にはワークである下板2、上板3を縦にして(言い換えると、ガイドレール部4,5の長手方向を上下方向にして)挿入するための平面細長四角形の凹部25が形成されていることになる。
【0030】
図3において、凹部25の幅寸法W1は下板2、上板3の幅寸法W2よりも少し大きい。また、凹部25の幅方向と直角の奥行き寸法T1は、下板2と上板3とが所定の隙間分開けて対向しているときの下板2と上板3との厚さ方向の合計寸法(言い換えると、直線運動ステージ1の厚さ寸法)T2と同じである。そして、前記2個の受け台24は凹部25に両側に配置され、また、図6に示す通り、ワーク保持体21の底部には孔26が形成されている。
【0031】
さらに、図5に示す通り、ワーク保持体21の側面には押しねじ27を螺入するねじ孔28が形成され、このねじ孔28の底部には凹部25まで達してスペーサ29が挿入される小孔30が穿設されている。これらの押しねじ27とスペーサ29は、凹部25に挿入された下板2と上板3とをこれらの幅方向の一方側から他方側へ押圧して下板2、上板3を凹部25の内壁に押し付ける押圧手段31を構成するものとなっている。
【0032】
本実施形態では、下板2と上板3とを互いに離反する方向に押圧してこれらを凹部25の対向する2つの内壁に押し付けるための図4で示す押し付け手段32も使用される。この押し付け手段32は、ねじ軸部材33と、ねじ軸部材33が螺入される細長四角状のナット部材34とからなり、ねじ軸部材33の首部はねじ軸部材33の螺進方向に先細りとなったテーパ部33Aとなっており、ナット部材34にはナット部材34の長手方向、すなわちねじ軸部材33の螺進方向に延びる割り溝34Aが形成されている。ナット部材34に螺入させたねじ軸部材33を六角レンチ等の工具で螺進させると、テーパ部33Aから受ける押し広げ力によりナット部材34は割り溝34Aから拡開変形する下板2と上板3をワーク保持体21に保持させるためには、下板2と上板3を密着させて凹部25に挿入し、押しねじ27とスペーサ29からなる押圧手段31で下板2、上板3を凹部25の幅方向の内壁に押し付けて位置決めする。また、図3で示されている通り、ねじ軸部材33を螺入した2個のナット部材34を下板2と上板3との間、具体的には、上板3の2個のガイドレール部5の中間に形成された凸条部3Aの両側に挿入し、工具の回転操作によるねじ軸部材33の螺進でナット部材34を拡開変形させることにより、下板2と上板3とをナット部材34で互いに離反する方向に押圧して凹部25の対向する2つの内壁に押し付ける。
【0033】
これにより、下板2と上板3は、ガイドレール部材4,5同士が下板2、上板3の幅方向に向かい合わせられた固定状態の位置関係となってワーク保持体21の凹部25に保持されたことになり、この位置関係は、下板2や上板3等によって直線運動ステージ1が組み立てられたときにおける下板2と上板3との正しい位置関係である。
【0034】
次いで、図3で示されているそれぞれの通電板35を下板2、上板3と前記受け台24との間に架け渡す作業を行う。この作業は、各通電板35の両端に設けられている孔に止めねじ36を挿入し、下板2、上板3側の止めねじ36をこれらの下板2、上板3に予め形成されている前記ねじ穴9に螺入するとともに、受け台24側の止めねじ26をこの受け台24に形成されているねじ穴37に螺入することにより行う。これにより、下板2および上板3が前述の通り表面塗装さされ、この結果、下板2と上板3の表面が非導電状態になっていても、下板2、上板3とワーク保持体21との間は通電板35と止めねじ36とを介して導電状態となる。
【0035】
以上のように下板2、上板3が凹部25に挿入セットされたワーク保持体21は、図6で示す二次元運動装置38の上面に固定される。この二元運動装置38はワーク保持体21を水平面において二次元運動させるためのものであり、上下に積み重ねられた第1、第2運動手段39、40からなる。これらの運動手段39,40は、下側の基板41と、上側の運動板42とを備えており、運動板42は基板41に対してモータや送りねじ機構等からなる駆動手段43で前進、後退する。第1運動手段39の運動板42と第2運動手段40の運動板42との運動方向は水平面で直角をなす二方向であり、第1運動手段39の運動板42の上に第2運動手段40の基板41が固定されているため、第1、第2運動手段39,40の駆動手段43を制御装置で制御しながら駆動させることにより、ワーク保持体21、言い換えるとワーク保持体21に固定状態で保持された下板2、上板3を水平面で二次元運動させることができる。
【0036】
以上の二次元運動装置38を図6で示す放電加工装置の作業テーブル44にセットする。このセット後、放電加工装置の放電加工用のワイヤ45を繰り出しリールから繰り出して下板2のガイドレール部材4と上板3のガイドレール部5との間に上下に挿通し、さらにワイヤ45をワーク保持体21の底部に形成されている前記孔26、二次元運動装置38の各構成部材に形成されている孔46、作業テーブル44に形成されている孔47に挿通し、その先端を巻き取りリールに巻き付ける。そして、ワイヤ45にテンション機構で張力を与える。
【0037】
この後、ガイドレール部4,5に前記ガイド溝6を放電加工で形成する作業を始める。この放電加工作業は、ワイヤ45を一方の電極とし、下板2および上板3に前記通電板35等を介して接続されたワーク保持体21を他方の電極として行われ、ワイヤ45を自動送りしながらワイヤ45の周辺に加工液を供給し、また、二次元運動装置38でワーク保持体21を二次元運動させる。
【0038】
これにより、図5で示されている下板2のガイドレール部4と上板3のガイドレール部5との対向面には、二次元運動装置38による二次元運動と対応した形状のガイド溝6が形成されることになる。これらのガイド溝6はガイド溝6間に介入される前記鋼球7と対応した大きさとされるとともに、鋼球6に供給する潤滑油を溜めるための窪み部6Aを備えたものとされる。このような複雑な形状のガイド溝6は、二次元運動装置38の2個の駆動手段43を制御装置で数値制御駆動することにより正確に加工される。なお、図5に示されている通り、通電板35、止めねじ36がワイヤ45による加工領域に突出している場合には、通電板35、止めねじ36を切除しながらガイド溝6の加工を行う。
【0039】
以上のワイヤ45によるガイド溝6の放電加工は、各1個の下板2、上板3に2個設けられているガイドレール部4,5ごとにワイヤ45をセットし直して行う。放電加工装置に2本のワイヤが設けられていればこれらを同時加工してもよい。また、ワーク保持体を大型とし、この大型ワーク保持体に複数の凹部25を設けることにより、各1個の組み合わせで一組とされた下板2と上板3との複数組を1個のワーク保持体に保持させ、1本または複数本のワイヤが設けられた放電加工装置でガイド溝加工するようにしてもよい。
【0040】
この後、通電板35を取り外して、あるいは通電板35をそのまま残して、ワーク保持体21の凹部25に挿入された下板2と上板3とを前記固定状態の位置関係に維持したまま、ワーク保持体21を図7で示すホーニング盤にセットする。そして、ホーニング盤の回転する加工ヘッド48をガイドレール部4,5のガイド溝6間に挿入してガイド溝6を仕上げ加工する。
【0041】
以上説明した本実施形態によると、ワーク保持体21の凹部25に挿入された下板2と上板3は、ガイドレール部4,5同士を向かい合わせた固定状態の位置関係を維持したまま水平面において二次元運動するため、この二次元運動の大きさを鋼球7の大きさと対応させることにより、放電加工でガイドレール部4,5同士の対向面に形成される2個のガイド溝6の形状や位置関係を鋼球7との関係で要求されている高度の精度のものとすることができ、このため、2個のガイド溝6と鋼球7とによって構成される直線運動ステージ1のころ軸受け手段を不動部材である下板2に対して可動部材である上板3を正確な精度で円滑に直線運動させることができるものとなる。
【0042】
また、本実施形態では、下板2と上板3のガイドレール部4,5同士の対向面にガイド溝6を放電加工で形成した後にガイド溝6をホーニング盤で仕上げるとき、放電加工終了時の下板2と上板3との固定状態の位置関係を維持したままホーニング加工するようにしたため、放電加工終了時のガイド溝6同士の位置関係がホーニング加工にそのまま持ち込まれることになり、このため、ホーニング加工で仕上げられたガイド溝6は高精度のものとなる。
【0043】
また、下板2と上板3とを放電加工時に固定状態の位置関係とするためには、ワーク保持体21の凹部25に下板2、上板3を挿入して押圧手段31でこれらの下板2、上板3を凹部25の幅方向に押し付け位置決めするとともに、ねじ軸部33とナット部材34とからなる押し付け手段32で下板2、上板3を互いに離反する方向に押圧してこれらの下板2、上板3を凹部25の対向する内壁に押し付ければよいため、作業を容易に行え、また、凹部25を有するワーク保持体21の他に押圧手段31と押し付け手段32とを用意すればよいため、装置の構造の簡単化、製作の容易化を実現できる。
【0044】
さらに押し付け手段32は、テーパ部33Aを備えたねじ軸部材33と、割り溝34Aが形成されたナット部材34とからなるため、ねじ軸部材33をナット部材34に螺入して螺進させることにより、ナット部材34の拡開変形で下板2、上板3を凹部25の対向する内壁に確実に押し付けることができるとともに、ねじ軸部材33の螺進量の調整でこの押し付け力を適正な大きさに設定できる。
【0045】
【発明の効果】本発明によると、不動部材と可動部材とを固定状態の位置関係にして放電加工でガイドレール部同士の対向面に鋼球のガイド溝を形成するようにしたため、この加工で得られるガイド溝は高精度のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】直線運動ステージの全体を示す斜視図である。
【図2】直線運動ステージの主要部材を示す分解斜視図である。
【図3】不動部材である下板、可動部材である上板が凹部に挿入される前のワーク保持体を示す斜視図である。
【図4】押し付け手段の構成部材であるねじ軸部材とナット部材を示す正面図である。
【図5】ワーク保持体の凹部に図3で示された下板、上板を挿入した後を示す一部拡大の平面図である。
【図6】ワーク保持体を二次元運動装置に取り付けて放電加工装置の作業テーブルにセットした状態を示す一部断面の正面図である。
【図7】放電加工後に行うホーニング加工時を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 直線運動ステージ
2 不動部材である下板
3 可動部材である上板
4,5 ガイドレール部
6 ガイド溝7 鋼球
21 ワーク保持体
25 凹部
26 孔
31押圧手段
32 押し付け手段
33 ねじ軸部材
33A テーパ部
34 ナット部材
34A 割り溝
35 通電板
38 二次元運動装置
44 放電加工装置の作業テーブル
45放電加工装置のワイヤ48 ホーニング盤の加工ヘッド
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear motion stage in which a movable member moves linearly with respect to a stationary member.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a laboratory or the like, a linear motion stage is used as a device for accurately linearly moving a research instrument or a research target. In this linear motion stage, an upper plate, which is a movable member, is mounted on a lower plate, which is an immovable member, so as to be able to linearly move via steel balls constituting roller bearing means. Etc. are fixed. In a conventional linear motion stage, two guide rail members having steel ball guide grooves are attached to the lower surface of the upper plate at intervals, and the steel ball guide grooves of the lower plate disposed between these guide rail members are provided. The steel ball guide groove and the steel ball guide groove of the guide rail member are laterally opposed to each other, and a steel ball is interposed between the two guide grooves.
[0003]
According to this conventional linear motion stage, at least four members, an upper plate, a lower plate, and a guide rail member, are required, which causes problems of a complicated structure and complicated assembly work. It is known that both upper and lower plates are provided with guide rail portions facing each other, and steel balls are interposed in guide grooves formed in these guide rail portions. In this linear motion stage, guide grooves are formed on the upper plate and the lower plate in order to form guide grooves on the surfaces facing the guide rails.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the linear motion stage is a precision device that requires the upper plate to move accurately and smoothly relative to the lower plate, the shape and positional relationship of both guide grooves with respect to the steel ball must be highly accurate. is necessary. However, in the above-mentioned linear motion stage, it was difficult to form both guide grooves formed by processing performed for each of the upper plate and the lower plate with a high-precision shape and a positional relationship with the steel balls.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a linear motion stage capable of performing high-precision linear motion by making both guide grooves into which steel balls intervene with high precision.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, the first means is:
Immovable members,
And a movable member that can move linearly with respect to the immovable member.
These immovable member and movable member are both formed in a shape of a block-shaped member having a guide rail portion extending in the linear movement direction of the movable member and guiding the linear movement of the movable member,
The guide rail portions of each other are opposed to each other in the width direction of the immovable member and the movable member, and a guide groove having a cross section of an arc having a surface in contact with the steel ball is formed on an opposing surface of these guide rail portions. Is formed,
A linear motion stage in which a steel ball is interposed in the guide groove, and the steel ball rolls to perform a linear motion of the movable member.
A coil spring extending in the length direction of the guide rail portion is provided between the immovable member and the movable member, and one end of the coil spring is connected to the immovable member, and the other end is connected to the movable member. Joined,
Screw-type feed means is attached to the immovable member via a bracket,
The screw-type feed means includes a rotary knob, a spindle abutting on the movable member, and a spindle abutting on the movable member with forward or reverse rotation of the rotary knob being moved forward or forward in the linear movement direction of the movable member. And a screw feed mechanism for retracting,
When the rotary knob is rotated forward, the spindle advances, whereby the movable member advances with respect to the immovable member while extending the coil spring.On the other hand, when the rotary knob is rotated reversely, the spindle retracts. Wherein the movable member is retracted with respect to the immovable member by the return spring force of the coil spring.
The second means is
The immovable member and the movable member are formed into a shape having at least two guide rail portions, so that each member forms at least two pairs of the guide rail portions facing each other,
The linear motion stage according to the first means, wherein the coil spring is disposed between one pair of guide rails and the other pair of guide rails.
The third means is
A linear motion according to a second means, wherein the one guide rail portion pair and the other guide rail portion pair are formed at substantially both end portions in the width direction of the immovable member and the movable member. The stage.
The fourth means is
A stopper plate having a long hole extending in a linear movement direction of the movable member is fixed to a side surface of the immovable member,
A screw hole into which a stopper screw is screwed is provided on a side surface of the movable member,
After inserting the stopper screw into the elongated hole of the stopper plate, screwing into the screw hole, and further tightening the stopper screw to the end, the movable member is fixed at that position with respect to the immovable member. A linear motion stage according to any one of the first to third means, wherein:
The fifth means is
On both end surfaces of each guide rail portion extending in the linear movement direction of the movable member, a screw hole into which a holding screw having a large diameter head is screwed is provided,
The large diameter head of the cap screw screwed into the screw hole prevents the steel ball from falling off from the end of the guide rail portion. It is a linear motion stage according to such means.
[0007]
Further, in the method of machining a steel ball guide groove of the linear motion stage, the stationary member and the movable member constituting the linear motion stage together with the stationary member are provided on the stationary member and the movable member, and are movable with respect to the stationary member. The guide rails for guiding the linear motion of the members are in a fixed positional relationship facing each other, and a wire inserted between the guide rails is used as one electrode for electric discharge machining, and the immovable member and the movable member are used as the other electrode. The two-dimensional movement of the immovable member and the movable member with respect to the wire in a plane perpendicular to the extending direction of the wire while maintaining the positional relationship in the fixed state with respect to the wire causes these surfaces to face each other between the guide rail portions. A guide groove of a steel ball interposed between the guide rail portions is formed by electric discharge machining.
[0008]
According to this processing method, the immovable member and the movable member move two-dimensionally in a plane perpendicular to the extending direction of the wire while maintaining the positional relationship of the fixed state, so that the two-dimensional movement corresponds to the size of the steel ball. The shape and positional relationship of the two guide grooves formed on the opposing surfaces of the guide rail portions by electric discharge machining are highly accurate in relation to the steel balls. For this reason, the roller bearing means constituted by the two guide grooves and the steel balls can accurately and smoothly linearly move the movable member with respect to the immovable member.
[0009]
In the above description, the stationary member and the movable member may be in a vertical relationship, in other words, may be upper and lower plates, or may be in a left and right relationship, in other words, two side plates. Further, the immobile member and the movable member may be plate-shaped members or block-shaped members, and their shapes are arbitrary.
[0010]
Further, the two-dimensional motion may be a simple circular motion or a complicated two-dimensional motion in which a recess for a lubricating oil reservoir is provided in the guide groove.
[0011]
When the guide grooves of steel balls interposed between these guide rails are formed by electric discharge machining on the opposing surfaces of the guide rails, and the guide grooves are finished by honing, the fixing of the immovable member and the movable member It is preferable to perform honing while maintaining the positional relationship in the state.
[0012]
With this configuration, the positional relationship between the guide grooves at the end of the electric discharge machining is directly brought into the honing process, and the guide grooves finished by the honing process have high precision.
[0013]
The linear motion stage steel ball guide groove machining apparatus includes an immovable member, and a movable member that forms a linear motion stage together with the immovable member. The immovable member and the movable member are provided on the immovable member and the movable member. A recess is provided for inserting the guide rails for guiding the linear motion in a state where the guide rails face each other, and a hole is formed at the bottom of the recess for passing a wire for electric discharge machining inserted between the guide rails. A workpiece holder, a two-dimensional motion device for two-dimensionally moving the workpiece holder in a plane perpendicular to the direction in which the wire extends, and a stationary member and a movable member interposed between the stationary member and the movable member. And pressing means for pressing in opposite directions to press against the inner walls of the concave portion facing each other.
[0014]
According to this processing apparatus, when the immovable member and the movable member are inserted into the concave portion of the work holding body and the immovable member and the movable member are pressed against the inner walls of the concave portion by pressing means, the immovable member and the movable member are fixed. When the workpiece holder is two-dimensionally moved by the two-dimensional motion device, a guide groove of a steel ball is formed on the opposing surfaces of the guide rails by electric discharge machining with a wire.
[0015]
In this processing apparatus, in order to bring the stationary member and the movable member into a fixed positional relationship, the work of inserting the stationary member and the movable member into the concave portion of the work holding body and pressing the movable member against the inner wall of the concave portion by pressing means. , The simplification of the operation and the simplification of the structure of the device can be achieved.
[0016]
The work holding body may be, for example, itself a single block, or may be formed by a combination of a plurality of members.
[0017]
Further, the width dimension of the concave portion of the work holding member may be exactly the same as the width dimension of the stationary member or the movable member, or may be larger than the width dimension of the stationary member or the movable member.
[0018]
When the width dimension of the concave portion of the work holding member is larger than the width dimension of the immovable member and the movable member, the work holding member includes the immovable member and the movable member inserted in the concave portion from one side in the width direction to the other side. To press the stationary member and the movable member against the inner wall of the concave portion.
[0019]
The pressing means for intervening between the immovable member and the movable member and pressing the immovable member and the movable member in directions away from each other to press the opposing inner walls of the concave portion of the work holding body includes, for example, a wedge-shaped member. Or a plurality of parts such as two parts.
[0020]
An example of the pressing means composed of a plurality of parts includes a screw shaft member and a nut member into which the screw shaft member is screwed, and the screw shaft member has a taper tapered in the screw shaft member screwing direction. The nut member is formed with a split groove extending in the screw shaft member screwing direction.
[0021]
According to this pressing means, when the screw shaft member is screwed into the nut member and screwed forward, the nut member receives a pushing-expanding force from the tapered portion and is expanded and deformed by the split groove, so that the nut member is movable with the immovable member. The members and the members are pressed in directions away from each other, and are pressed against opposing inner walls of the concave portion of the work holding body. The pressing force can be made appropriate by adjusting the amount of screwing of the screw shaft member.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the linear motion stage will be described. FIG. 1 is an overall view of the linear motion stage 1, and FIG. 2 is an exploded view of main members constituting the linear motion stage 1.
[0023]
The linear motion stage 1 includes a lower plate 2 fixed to a laboratory desk or a work table or the like and serving as an immovable member, and an upper plate 3 serving as a movable member capable of linearly moving with respect to the lower plate 2. On the upper surface of the lower plate 2 and the lower surface of the upper plate 3, two guide rail portions 4 and 5 extending in the direction of linear movement of the upper plate 3 are protruded. The guide rail portion 4 of the lower plate 2 and the guide rail portion 5 of the upper plate 3 face each other in the width direction of the lower plate 2 and the upper plate 3, and as shown in FIG. Guide grooves 6 are formed, and steel balls 7 are interposed between the guide grooves 6. A screw hole 9 into which a holding screw 8 is screwed is provided on both end surfaces of the guide rail portions 4 and 5, and the steel ball 7 is formed by the large diameter head of the holding screw 9 screwed into the screw hole 9. It is prevented from falling off from the ends of 4,5.
[0024]
Two coil springs 10 are provided between the lower plate 2 and the upper plate 3 and extend in the longitudinal direction of the guide rails 4 and 5. One end of each of the coil springs 10 is connected to the lower plate 2. The other end is connected to the upper plate 3, respectively, so that when the coil spring 10 extends beyond its natural length, the upper plate 3 linearly moves with respect to the lower plate 2 by the spring force of the coil spring 10. ing.
[0025]
As shown in FIG. 1, a screw-type feeding means 12 is attached to the front surface of the lower plate 2 via a bracket 11, and the screw-type feeding means 12 rotates the rotary knob 13 forward and backward to rotate the upper plate 3. The spindle 15 in contact with the pressure receiving member 14 is moved forward and backward by a screw feed mechanism. A stopper plate 16 is fixed to a side surface of the lower plate 2, and a screw hole 18 in FIG. 3 into which a screw shaft portion at the tip of a stopper screw 17 is screwed is provided on a side surface of the upper plate 3. After being inserted into the long hole 16A of the washer 19 and the stopper plate 16, the screw is screwed into the screw hole 18, and the stopper screw 17 is further tightened to the end. The upper plate 3 is fixed at that position with respect to the lower plate 2 due to the frictional force.
[0026]
From the above, when the rotary knob 13 is rotated forward after the stopper screw 17 is loosened, the upper plate 3 advances with respect to the lower plate 2 while the coil spring 10 is extended by the advance of the spindle 15, while the rotary knob 13 is rotated. Is rotated in reverse, the upper plate 3 retreats with respect to the lower plate 2 by the return spring force of the coil spring 10 with the retraction of the spindle 15, and when the upper plate 3 reaches a desired position with respect to the lower plate 2. When the stopper screw 17 is tightened, the upper plate 3 can be fixed at that position. For this reason, if a research instrument, a research object, or the like is attached to the upper plate 2 with bolts using a bolt hole 20 formed on the upper surface of the upper plate 3, the research instrument, the research object, or the like is rotated by a rotary knob. After moving by the moving distance indicated by the scale 13A of 13, it can be stopped at that position.
[0027]
The linear motion of the upper plate 3 with respect to the lower plate 2 is performed by rolling the steel balls 7 interposed between the guide grooves 6 of the guide rail portions 4 and 5, and therefore, these guide grooves The precision of the steel plate 6 with respect to the steel ball 7 is an important factor affecting the linear motion precision of the upper plate 3.
[0028]
FIG. 3 et seq. Show a processing method for forming the guide grooves 6 in the guide rail portions 4 and 5 of the lower plate 2 and the upper plate 3, and an apparatus used to carry out this processing method. Until the state shown in FIG. 3, the lower plate 2 and the upper plate 3 are formed from a plate-like material into a shape having guide rail portions 4 and 5 by milling, and are punched by a drilling machine and threaded. Thus, the screw holes 9 and the bolt holes 20 are formed, and the lower plate 2 and the upper plate 3 are subjected to quenching, surface grinding, and surface coating.
[0029]
FIG. 3 shows a workpiece holder 21 used when forming the guide grooves 6 in the guide rail portions 4 and 5 of the lower plate 2 and the upper plate 3 by electric discharge machining. The work holder 21 includes a bottom plate 22, a main body 23 connected to the bottom plate 22, and a receiving stand 24 fixed on the main body 23. The main body 23 has upper and lower surfaces as shown in FIG. A through-hole 23A is provided, and a recess 22A is formed at a location of the bottom plate 22 corresponding to the through-hole 23A. The lower plate 2 and the upper plate 3 which are works are vertically arranged on the work holder 21 by the through-holes 23A and the recesses 22A (in other words, the longitudinal directions of the guide rails 4 and 5 are set in the vertical direction). ) This means that a flat rectangular recess 25 for insertion is formed.
[0030]
In FIG. 3, the width W1 of the recess 25 is slightly larger than the width W2 of the lower plate 2 and the upper plate 3. Further, the depth dimension T1 perpendicular to the width direction of the concave portion 25 is the sum of the thickness directions of the lower plate 2 and the upper plate 3 when the lower plate 2 and the upper plate 3 face each other with a predetermined gap therebetween. It is the same as the dimension (in other words, the thickness dimension of the linear motion stage 1) T2. The two receiving bases 24 are arranged on both sides in the concave portion 25, and a hole 26 is formed in the bottom of the work holder 21 as shown in FIG.
[0031]
Further, as shown in FIG. 5, a screw hole 28 into which a push screw 27 is screwed is formed on a side surface of the work holding body 21, and a small hole into which the spacer 29 is inserted down to the recess 25 at the bottom of the screw hole 28. A hole 30 is drilled. The push screw 27 and the spacer 29 press the lower plate 2 and the upper plate 3 inserted into the concave portion 25 from one side in the width direction to the other side, and the lower plate 2 and the upper plate 3 It constitutes a pressing means 31 for pressing against the inner wall.
[0032]
In the present embodiment, a pressing means 32 shown in FIG. 4 for pressing the lower plate 2 and the upper plate 3 in directions away from each other and pressing them against two opposing inner walls of the recess 25 is also used. The pressing means 32 includes a screw shaft member 33 and an elongated rectangular nut member 34 into which the screw shaft member 33 is screwed. The neck of the screw shaft member 33 tapers in the screwing direction of the screw shaft member 33. The nut member 34 is formed with a split groove 34A extending in the longitudinal direction of the nut member 34, that is, in the screwing direction of the screw shaft member 33. When the screw shaft member 33 screwed into the nut member 34 is screwed with a tool such as a hexagon wrench, the nut member 34 expands and deforms from the split groove 34A by the spreading force received from the tapered portion 33A. In order to hold the plate 3 on the work holder 21, the lower plate 2 and the upper plate 3 are inserted into the recess 25 in close contact with each other, and the lower plate 2 and the upper plate 3 are pressed by the pressing means 31 including the push screw 27 and the spacer 29. Is pressed against the inner wall in the width direction of the concave portion 25 for positioning. As shown in FIG. 3, two nut members 34 into which the screw shaft members 33 are screwed are inserted between the lower plate 2 and the upper plate 3, specifically, two guides of the upper plate 3. The lower plate 2 and the upper plate 3 are inserted into both sides of the ridge 3A formed in the middle of the rail 5, and the nut member 34 is expanded and deformed by the screw shaft member 33 being advanced by the rotation of the tool. Are pressed by the nut member 34 in directions away from each other, and pressed against two opposing inner walls of the recess 25.
[0033]
Accordingly, the lower plate 2 and the upper plate 3 are in a fixed positional relationship in which the guide rail members 4 and 5 are opposed to each other in the width direction of the lower plate 2 and the upper plate 3, and the recess 25 of the work holder 21 is formed. This positional relationship is a correct positional relationship between the lower plate 2 and the upper plate 3 when the linear motion stage 1 is assembled by the lower plate 2 and the upper plate 3 and the like.
[0034]
Next, a work of bridging each of the conductive plates 35 shown in FIG. 3 between the lower plate 2 and the upper plate 3 and the cradle 24 is performed. In this operation, set screws 36 are inserted into holes provided at both ends of each energizing plate 35, and set screws 36 of the lower plate 2 and the upper plate 3 are formed in advance in the lower plate 2 and the upper plate 3, respectively. The screw 24 is screwed into the screw hole 9 and the set screw 26 on the receiving base 24 is screwed into a screw hole 37 formed in the receiving base 24. As a result, the lower plate 2 and the upper plate 3 are coated with the surface as described above. As a result, even if the surfaces of the lower plate 2 and the upper plate 3 are in a non-conductive state, the lower plate 2 and the upper plate 3 The space between the holder 21 and the holder 21 is brought into a conductive state via the conducting plate 35 and the set screw 36.
[0035]
The work holder 21 in which the lower plate 2 and the upper plate 3 are inserted and set in the recesses 25 as described above is fixed to the upper surface of the two-dimensional motion device 38 shown in FIG. The binary motion device 38 is for moving the workpiece holder 21 two-dimensionally in a horizontal plane, and includes first and second motion means 39 and 40 stacked vertically. These movement means 39, 40 are provided with a lower substrate 41 and an upper movement plate 42. The movement plate 42 is advanced with respect to the substrate 41 by driving means 43 including a motor, a feed screw mechanism, and the like. fall back. The movement directions of the movement plate 42 of the first movement means 39 and the movement plate 42 of the second movement means 40 are two directions which are perpendicular to each other in the horizontal plane, and the second movement means is placed on the movement plate 42 of the first movement means 39. Since the substrate 41 of 40 is fixed, the driving means 43 of the first and second moving means 39 and 40 are driven while being controlled by the control device, thereby fixing the work holding body 21, in other words, to the work holding body 21. The lower plate 2 and the upper plate 3 held in the state can be moved two-dimensionally in a horizontal plane.
[0036]
The two-dimensional motion device 38 described above is set on the work table 44 of the electric discharge machine shown in FIG. After this setting, a wire 45 for electric discharge machining of the electric discharge machine is paid out from the payout reel, and is vertically inserted between the guide rail member 4 of the lower plate 2 and the guide rail portion 5 of the upper plate 3, and the wire 45 is further inserted. Insert the hole 26 formed in the bottom of the work holder 21, the hole 46 formed in each component of the two-dimensional motion device 38, and the hole 47 formed in the work table 44, and wind the tip thereof. Wrap around the take-up reel. Then, tension is applied to the wire 45 by a tension mechanism.
[0037]
Thereafter, an operation for forming the guide grooves 6 in the guide rail portions 4 and 5 by electric discharge machining is started. This electric discharge machining operation is performed by using the wire 45 as one electrode, and using the work holder 21 connected to the lower plate 2 and the upper plate 3 via the conducting plate 35 or the like as the other electrode, and automatically feeding the wire 45. The work fluid is supplied to the periphery of the wire 45 while the workpiece holder 21 is two-dimensionally moved by the two-dimensional motion device 38.
[0038]
Thereby, a guide groove having a shape corresponding to the two-dimensional motion by the two-dimensional motion device 38 is formed on the opposing surface of the guide rail portion 4 of the lower plate 2 and the guide rail portion 5 of the upper plate 3 shown in FIG. 6 will be formed. These guide grooves 6 have a size corresponding to that of the steel balls 7 interposed between the guide grooves 6, and have a recess 6A for storing lubricating oil supplied to the steel balls 6. The guide groove 6 having such a complicated shape is accurately machined by numerically controlling and driving the two driving means 43 of the two-dimensional motion device 38 with the control device. As shown in FIG. 5, when the energizing plate 35 and the set screw 36 protrude into the processing region by the wire 45, the guide groove 6 is processed while cutting off the energized plate 35 and the set screw 36. .
[0039]
The electric discharge machining of the guide groove 6 by the wire 45 described above is performed by resetting the wire 45 for each of the two guide rails 4 and 5 provided on the lower plate 2 and the upper plate 3 respectively. If two wires are provided in the electric discharge machine, these may be machined simultaneously. In addition, by making the work holder large and providing a plurality of recesses 25 in this large work holder, a plurality of sets of the lower plate 2 and the upper plate 3 which are one set of each one are combined into one set. The guide groove may be processed by an electric discharge machine provided with one or a plurality of wires while holding the work holder.
[0040]
Thereafter, the energizing plate 35 is removed or the energizing plate 35 is left as it is, and the lower plate 2 and the upper plate 3 inserted into the concave portion 25 of the work holder 21 are maintained in the fixed positional relationship described above. The work holder 21 is set on a honing machine shown in FIG. Then, the rotating processing head 48 of the honing machine is inserted between the guide grooves 6 of the guide rail portions 4 and 5 to finish the guide grooves 6.
[0041]
According to the present embodiment described above, the lower plate 2 and the upper plate 3 inserted into the concave portion 25 of the work holding body 21 are in a horizontal plane while maintaining the fixed positional relationship in which the guide rails 4 and 5 face each other. In this case, the size of the two-dimensional motion corresponds to the size of the steel ball 7, so that the two guide grooves 6 formed on the opposing surfaces of the guide rail portions 4 and 5 by electric discharge machining. The shape and the positional relationship can be of a high degree of accuracy required in relation to the steel ball 7, and therefore, the linear motion stage 1 constituted by the two guide grooves 6 and the steel ball 7 The roller bearing means can smoothly and linearly move the upper plate 3 as a movable member with accurate precision with respect to the lower plate 2 as a stationary member.
[0042]
In this embodiment, when the guide grooves 6 are formed on the opposing surfaces of the guide rails 4 and 5 of the lower plate 2 and the upper plate 3 by electric discharge machining and then the guide grooves 6 are finished with a honing machine, and when the electric discharge machining is completed. Since the honing process is performed while maintaining the fixed positional relationship between the lower plate 2 and the upper plate 3, the positional relationship between the guide grooves 6 at the end of the electric discharge machining is directly brought into the honing process. Therefore, the guide groove 6 finished by the honing process has a high precision.
[0043]
Further, in order to make the lower plate 2 and the upper plate 3 have a fixed positional relationship at the time of electric discharge machining, the lower plate 2 and the upper plate 3 are inserted into the concave portion 25 of the work holder 21 and these are The lower plate 2 and the upper plate 3 are pressed and positioned in the width direction of the concave portion 25, and the lower plate 2 and the upper plate 3 are pressed in directions in which the lower plate 2 and the upper plate 3 are separated from each other by pressing means 32 including a screw shaft portion 33 and a nut member 34. Since the lower plate 2 and the upper plate 3 may be pressed against the inner walls of the recess 25 facing each other, the work can be easily performed. In addition to the work holder 21 having the recess 25, the pressing means 31 and the pressing means 32 , The simplification of the structure of the device and the simplification of the production can be realized.
[0044]
Further, since the pressing means 32 includes the screw shaft member 33 having the tapered portion 33A and the nut member 34 having the split groove 34A, the screw shaft member 33 is screwed into the nut member 34 and screwed. Accordingly, the lower plate 2 and the upper plate 3 can be reliably pressed against the inner walls facing the recess 25 by the expansion deformation of the nut member 34, and the pressing force can be appropriately adjusted by adjusting the amount of screwing of the screw shaft member 33. Can be set to the size.
[0045]
According to the present invention, since the immovable member and the movable member are in the fixed positional relationship, the guide grooves of the steel balls are formed on the opposing surfaces of the guide rail portions by electric discharge machining. The resulting guide groove is of high precision.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an entire linear motion stage.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing main members of a linear motion stage.
FIG. 3 is a perspective view showing a work holder before a lower plate as an immovable member and an upper plate as a movable member are inserted into recesses.
FIG. 4 is a front view showing a screw shaft member and a nut member which are components of the pressing means.
FIG. 5 is a partially enlarged plan view showing a state after the lower plate and the upper plate shown in FIG. 3 have been inserted into recesses of the work holding body.
FIG. 6 is a front view of a partial cross section showing a state in which the work holding body is attached to a two-dimensional exercise device and set on a work table of an electric discharge machine.
FIG. 7 is a perspective view showing honing processing performed after electric discharge machining.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear motion stage 2 Lower plate 3 which is an immovable member 3 Upper plate 4 which is a movable member 5 Guide rail 6 Guide groove 7 Steel ball 21 Work holder 25 Depression 26 Hole 31 Pressing means 32 Pressing means 33 Screw shaft member 33A Taper Part 34 nut member 34A split groove 35 conducting plate 38 two-dimensional motion device 44 work table of electric discharge machine 45 wire of electric discharge machine 48 machining head of honing machine

Claims (5)

不動部材と、
この不動部材に対して直線運動自在の可動部材と、を含んで構成され、
これら不動部材と可動部材とは、共にブロック状の部材が、前記可動部材の直線運動方向に延びて該可動部材の直線運動を案内するガイドレール部を有する形状に成形されたものであり、
互いの前記ガイドレール部同士は、前記不動部材、可動部材の幅方向に向かい合わされていると共に、これらガイドレール部同士の対向面には、鋼球と接する面の断面が円弧からなるガイド溝が形成されてあり、
このガイド溝には鋼球が介入されていて、該鋼球が転動することにより、前記可動部材の直線運動が行われるようにした直線運動ステージであって、
前記不動部材と前記可動部材との間には、前記ガイドレール部の長さ方向に延びるコイルばねが配設され、このコイルばねの一端は前記不動部材に結合され、他端は前記可動部材に結合されてあり、
前記不動部材には、ブラケットを介してねじ式送り手段が取り付けられ、
このねじ式送り手段は、回転つまみと、前記可動部材に当接するスピンドルと、前記回転つまみの正回転または逆回転に伴って前記可動部材に当接するスピンドルを該可動部材の直線運動方向に前進または後退させるねじ送り機構と、を有するものであり、
前記回転つまみを正回転すると、前記スピンドルが前進することにより、前記可動部材が前記コイルばねを伸張させながら前記不動部材に対して前進する一方、回転つまみを逆回転すると、前記スピンドルが後退することにより、前記可動部材が前記コイルばねの戻りばね力で前記不動部材に対して後退するようにしたことを特徴とする直線運動ステージ。
Immovable members,
And a movable member that can move linearly with respect to the immovable member.
These immovable member and movable member are both formed in a shape of a block-shaped member having a guide rail portion extending in the linear movement direction of the movable member and guiding the linear movement of the movable member,
The guide rail portions of each other are opposed to each other in the width direction of the immovable member and the movable member, and a guide groove having a cross section of an arc having a surface in contact with the steel ball is formed on an opposing surface of these guide rail portions. Is formed,
A linear motion stage in which a steel ball is interposed in the guide groove, and the steel ball rolls to perform a linear motion of the movable member.
A coil spring extending in the length direction of the guide rail portion is provided between the immovable member and the movable member, and one end of the coil spring is connected to the immovable member, and the other end is connected to the movable member. Joined,
Screw-type feed means is attached to the immovable member via a bracket,
The screw-type feed means includes a rotary knob, a spindle abutting on the movable member, and a spindle abutting on the movable member with forward or reverse rotation of the rotary knob being moved forward or forward in the linear movement direction of the movable member. And a screw feed mechanism for retracting,
When the rotary knob is rotated forward, the spindle advances, whereby the movable member advances with respect to the immovable member while extending the coil spring.On the other hand, when the rotary knob is rotated reversely, the spindle retracts. Wherein the movable member is retracted with respect to the immovable member by the return spring force of the coil spring.
前記不動部材と前記可動部材とが、少なくとも各二条の前記ガイドレール部を有する形状に成形されることにより、当該各部材によって、前記互いに向かい合うガイドレール部の対が少なくとも2組構成されてあり、
一方の前記ガイドレール部対と、他方の前記ガイドレール部対との間に、前記コイルばねが配設されていることを特徴とする請求項1記載の直線運動ステージ。
The immovable member and the movable member are formed into a shape having at least two guide rail portions, so that each member forms at least two pairs of the guide rail portions facing each other,
2. The linear motion stage according to claim 1, wherein the coil spring is disposed between one of the pair of guide rails and the other of the pair of guide rails. 3.
前記不動部材および前記可動部材の幅方向略両端部分に、前記一方のガイドレール部対と、前記他方のガイドレール部対とが構成されていることを特徴とする請求項2記載の直線運動ステージ。The linear motion stage according to claim 2, wherein the one guide rail portion pair and the other guide rail portion pair are formed at substantially both end portions in the width direction of the immovable member and the movable member. . 前記不動部材の側面には、前記可動部材の直線運動方向に延びる長穴を有するストッパプレートが固定され、
前記可動部材の側面には、ストッパねじが螺入されるねじ穴が設けられ、
前記ストッパねじを、前記ストッパプレートの長穴に挿入した後、前記ねじ穴に螺入し、さらに前記ストッパねじを最後まで締め付けると、前記不動部材に対して前記可動部材はその位置で固定状態となるようにしたことを特徴とする請求項1〜3の何れか記載の直線運動ステージ。
A stopper plate having a long hole extending in a linear movement direction of the movable member is fixed to a side surface of the immovable member,
A screw hole into which a stopper screw is screwed is provided on a side surface of the movable member,
After inserting the stopper screw into the elongated hole of the stopper plate, screwing into the screw hole, and further tightening the stopper screw to the end, the movable member is fixed at that position with respect to the immovable member. The linear motion stage according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記可動部材の直線運動方向に延びる各ガイドレール部の両端面には、大径頭部を有する押さえねじが螺入されるねじ穴が設けられ、
このねじ穴に螺入される前記押さえねじの大径頭部によって、前記鋼球が前記ガイドレール部の端部から抜け落ちるのを防止するようにしたことを特徴とする請求項1〜4の何れか記載の直線運動ステージ。
On both end surfaces of each guide rail portion extending in the linear movement direction of the movable member, a screw hole into which a holding screw having a large diameter head is screwed is provided,
The large diameter head of the cap screw screwed into the screw hole prevents the steel ball from falling off from the end of the guide rail portion. Or linear motion stage described.
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