光学式リニアスケールを取り付けることによる誤差

質問

壁掛けでリニアガイド二本の中央にボールネジ＆サーボを取り付けテーブルを動かす軸があるのですが、この軸を横から見た場合、下記のような位置にリニアスケールの取付をおこなったところリニアスケールを使用する前より送り精度及びバックラッシがひどくなるという現象が起こっています。

　　　　　　　　　　□←リニアスケール
　　リニアガイド→□I
　　　　　　　　　　I
　　ボールネジ　→○I－－－－
　　　　　　　　　　I
　　リニアガイド→□I

レーザー測長器でリニアスケールがない場合は最大10μmの送り誤差、リニアスケールがある場合最大20μmの送り誤差となり、バックラッシも1μm程度だったのが8μmまで増えてしまう状態です。

メーカー側からは「機械的に問題がある」といわれたのですが納得できません。
リニアスケール取付後の方が送り精度が悪くなる原因としては何が考えられますでしょうか？

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

マンガ絵を見た瞬間に、『機械的に問題がある』の意味が理解できました。
多分、光学式リニアスケールのメーカーも具体的な内容まで、過去のFail
例から判っているのではないでしょうか？

さて、光学式リニアスケールの取付仕様は、カタログに記述しています。
検出ヘッドとスケールベースの隙間管理は、スケール最大移動長に対して
±0.1mm～±0.05mmです。
貴殿の図示では、リニアガイドのレールとリニアスケールのベースの平行
度を、スケール最大移動長に対して±0.1mm～±0.05mmに調整しなくては
いけなくなり、大変です。
通常は、調整を簡素化するために、リニアガイドのレールとブロックの
位置関係と同じ様に、リニアスケールの検出ヘッドとスケールベースを
配置します。加工の寸法公差で、精度を確保する配置にします。

お気の毒ですが、配置のミスです。
多分、ゴミ等が落下付着し難い配置としたのでしょうが、それは、カバー
等で対処した方が良かったですね。

参考に、ミツトヨさんのWEB資料を掲載します。
各機種の最下部に『仕様』と記載がある文字をクリックして、内容確認を
して下さい。“以前、同僚が失敗（Fail）した内容です”

取付誤差が…ではなく、調整に時間が掛かり難しい構造と言っています。
調整が難しければ、エンドユーザーに嫌われますし、社内の保全からも
クレーム対象となります。
また、リニアガイドのレールとリニアスケールのベースの平行度は、
段差やピン加工上の寸法精度の他に、
＊ イケール上のブラケットであれば、その直角度
＊ リニアガイドのレールが取り付く平面度（ねじれ）
　 加工時はＯＫでも、組立時にレベル出し等で、多少悪化したりします
等々があり、人の調整（ダイヤルゲージ等を使用してのチェック）が
必要です。

参考URL：

http://www.mitutoyo.co.jp/products/sokuchouunit/sokuchouunit_01.html

お礼

ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり申し訳ございません。

今回レニショーのリニアスケールを使用したのですがスケールベースと検出ヘッドの間隔はカタログ通りに取り付け検出のLEDの点灯も確認しております。

またスケール取り付け面を基準としてリニアガイドをダイヤルゲージで測定しながら平行度10μmで取り付けを行いました。
もちろんリニアガイド自体のローリングやヨーイングを含んでの平行度10μmなのでこれにテーブルを付け検出ヘッドにこのローリング・ヨーイングが影響しているのではと考えそれぞれの角度もレーザー測長器で確認しましたが5/1000度以下でテーブルサイズH200×W350から考えるとスケールと検出ヘッドの間隔が0.1mmもずれることは無いと考えておりました。

やはり取り付け位置に問題があるのでしょうか…

メーカー側からは下側にもリニアスケールをつければ良くなると言われたのですが理由を質問しても今ひとつ的を得た回答がいただけなかったため同様な問題を経験された方がいないかと思い質問をさせて頂きました。

スケール位置を変更する方向で検討を進めたいと思います。

ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

テーブルのサイズやストロークなど構造が良くわからないが

仮にストローク300mmとして
計算上は 1mmの取り付け誤差でも 0.002mm の誤差となる
0.02mmの誤差なら 3.5mmmもずれて取り付けとなる

どうも取り付けの誤差だけが原因では無いと推測します。

テーブルの平面度や真直度、平行なども影響するが・・・・

測定はテーブル中心でしょうか？
考え難いがテーブルがガタでの状態で移動しているような感じです。

テーブルの側面・上面にダイヤルをあてて確認してみては
側面の端にダイヤルあてて押して反対側の端を押してみる

ボールネジがテーブル中心でメネジの上部の位置関係で測定すると
ガタの影響は最小です

しかしスケールはオフセット状態の為、ガタの影響は最大となる

基本はテーブルの精度です。

お礼

ご回答ありがとうございます。

ストロークは1000mmでテーブルサイズはH200×W350です。

レーザー測長器のミラーはテーブル中央に取り付けております。

リニアスケールを無効にした場合に双方向で行きと帰りの誤差は1μmあるかないかの状態ですので影響するようなガタは無いと思いますがいかがでしょうか？

また、ヨーイングなどの角度は5/1000度以内で行きと帰りの誤差は1/10000度あるかないかです。

スケール位置のオフセットも考えられるのですが行きと帰りの誤差(バックラッシ)がリニアスケールを取り付けると増えるというところで迷宮入りしておりました。

ご回答ありがとうございました。