JPH01199748A - 直線案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ＮＧマシン等の工作機械におけるＸ−Ｙ−
Ｚ軸、自動工具交換装置、自動溶接機、射出成型−、工
業用ロボット等の一般産業機械のスライド部において直
線往復運動を案内する直線案内装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、左右両肩部長手方向に沿ってそれぞれ一対の
ボール転送溝を有する軌道台と、この軌道台の上方に配
設された摺動台と、この摺動台の左右両側部に設けられ
、上記軌道台の各ボール転送溝内を上下左右方向の荷重
を負荷しながら転送する多数のボールを有するベアリン
グとからなる直線案内装置が知られている。

このような直線案内装置は、摺動台に作用する上下左右
方向の荷重をこの摺動台と軌道台との間に組込まれたベ
アリングの多数のボールで負荷するので、これら各ボー
ルを精度良く摺動台と軌道台との間に組込むことにより
、安定した直線摺動と直線案内を行うことができるとい
う利点がある。

、〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、軌道台に対して摺動台を軌道台に沿って
直線摺動させるための送り機構をこの直線案内装置とは
別に組込まなければならず、それだけ装置が大型化する
ほか、この送り機構として手動式の送りハンドルを採用
した場合には正確な微動送りや目的に応じた送り石の決
定が難しく、早送りにおいて多大の労力を必要とすると
いう問題があり、また、この送り機構としてサーボモー
タを使用した自動送り機構を採用した場合には歯車減速
機構が必要になって複雑な構造になるほか、微小高精度
送りを達成するためにはエンコーダの分割精度を高くす
る必要があり、このエンコーダ分割精度を高くするとサ
ーボモータ自体にかかる負荷が増大し、結局微小高精度
送りを得ることができないという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かかる観点に鑑み、上記各問題点を解決する
ために提案されたもので、先ず、その第１の発明は、左
右長手方向に沿ってそれぞれボール転送溝を有する軌道
台と、この軌道台の上方にその上面から所定の間隙を保
持して配設された摺動台と、この摺動台の左右両側部に
設けられ、上記軌道台の各ボール転送溝内を荷重を負荷
しながら転送する多数のボールを有するベアリングとか
らなり、上記軌道台の上面には幅方向に延びる多数の歯
を有する固定子を軌道台長手方向に沿って取付けると共
に、上記摺動台の下面側には上記固定子との間に所定の
クリアランスを維持して複数の励磁部を備えた可動子を
取付け、上記固定子と可動子とで上記摺動台を駆動する
リニアモータ機構を構成した直線案内装置である。

本発明の直線案内装置は、原理的には軌道台と摺動台と
の間に固定子と可動子とからなるリニアモータ機構を組
込んだもので、このリニアモータ機構としては、可変リ
ラクタンス型、永久磁石型あるいはこれらを複合した複
合型のいずれのものであってもよいが、高精度、高推力
を得る上で好ましくは永久磁石と励磁コア先端部に固定
子の歯と相対峙する複数の誘導子歯を備えた複数の電磁
石とを備えた複合型のものがよい。

また、上記リニアモータ機構の可動子に組込まれた複数
の励磁部を励磁する方式としては、この可動子励磁部に
対して常時１相だけ電流を流してステップ送りをする１
相励磁力式であってもよく、また、可動子励磁部に対し
て常時２相電流を流してステップ送りをする２相励磁力
式であってもよいが、好ましくは高推力を得ることがで
き、しかも、減衰撮動が少なく、かつ、広い周波数範囲
に対して応答が可能な２相励磁力式がよい。

また、上記リニアモータ機構が組込まれる軌道台と摺動
台とについては、従来公知のものをそのまま採用するこ
ともできるが、好ましくはリニアモータ機構の推力及び
保持力をコントロールできるようにその固定子及び可動
子が取付けられる軌道台と摺動台との間のクリアランス
を調整できるようにする。

この軌道台と摺動台との間のクリアランスを調整するた
めの手段としては、摺動台とその左右両側部下面側に設
けられる各ベアリングのベアリングブロックとをそれぞ
れ別体で形成し、この摺動台と各ベアリングブロックと
の間にリニアモータ機構の固定子と可動子との間のクリ
アランスを調整するシムを介装する方法や、これら摺動
台と各ベアリングブロックとの間の接合面を研削して高
さ調整をする方法等があるが、これらの方法ではクリア
ランス調整の際に装置を分解する必要があり、クリアラ
ンス調整に多大の手間を要する。

このようなりリアランス調整の問題を解決したものが活
動台をボディ本体とテーバギブとで構成した第２の発明
である。

すなわち、第２の発明は、上記第１の発明の直線案内装
置において、その摺動台を、上面前後方向に沿って傾斜
する摺動テーパ面とリニアモータ機構の可動子が前後方
向所定の移動スペースを維持してＴｉ１Ｋする透孔とを
備えたボディ本体と、このボディ本体の上記摺動テーパ
而に移動可能に取付けられると共に下面側には上記可動
子が取付けられるテーバギブとで構成し、ボディ本体の
摺動テーパ面上で上記テーバギブを前後方向に移動さ、
せてリニアモータ機構の固定子と可動子との間のクリア
ランスを調整できるようにした直線案内装置である。

さらに、上記第１及び第２の発明の直線案内装置におい
ては、安定した直線摺動と直線案内を行うために、軌道
台の左右長手方向に沿ってそれぞれ一対のボール転送溝
を有すると共に摺動台の左右両側部に設けられたベアリ
ングの多数のボールが軌道台の各ボール転送溝内を上下
左右方向の荷重を負荷しながら転送する構成のものが好
ましく、また、その軌道台と活動台との間で荷重を負荷
するベアリングを予圧調整可能に形成することが好まし
い。

このようにベアリングの予圧を調整するための手段とし
ては、例えば、摺動台の少なくとも左右いずれか一方に
設けられるベアリングのベアリングブロックを活動台と
別体に形成し、このベアリングブロックを偏心ピンを介
して摺動台に取付ける方法がある。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明の直線案内装置を具体的
に説明する。

第１図ないし第１１図において、本発明の実施例に係る
直線案内装置が示されている。この直線案内装置は、左
右長手方向に沿ってそれぞれ一対のボール転送溝（５）
を有づる軌道台（１）と、この軌道台（１）の上方にそ
の上面から所定の間隙を保持して配設された摺動台（２
）と、この活動台（２）の左右両側部に設けられ、上記
軌道台（１）の各ボール転送溝（５）内を上下左右方向
の荷重を負荷しながら転送する多数のボール（２６）を
有するベアリング（３）と、上記軌道台（１）側に取付
けられた固定子（７）及び上記摺動台（２）側に取付け
られた可動子（１１）からなり活動台（２）を駆動する
リニアモータ機構（４）とで構成されている。

上記軌道台（１）は、その両側部にボール転送溝（５）
を有する一本のレール（６）で構成され、その上面中央
部長手方向に沿って固定子（７）が設けられており、そ
の固定子（７）には幅方向にのびる多数のｍ（９）が形
成されている。なお、上記軌道台（１）は、必ずしも一
本のレール（６）で形成する必要はなく、第１３図に示
すように、一対のレール（６）とポルスター（８）とか
らなる分割型に形成してもよい。

一方、上記活動台（２）は、その下面側に上記固定子（
７）との間に所定のクリアランスを維持して複数の励磁
部（１０）を備えたリニアモータ機構（４）の可動子（
１１）が取付けられ、上記固定子（７〉と可動子（１１
）との間に働く磁気作用により駆動されるようになって
いる。

上記固定子（７）と可動子（１１）とで構成されたリニ
アモータ機構（４）は、この実施例において可変リラク
タンスと永久磁石とを併用した複合型のものが採用され
ており、第５図に示すように、永久磁石（１２）と励磁
コア（１２Ｎとを漏えている。また、上記励磁コア（１
２′）の先端下面には上記固定子（７）の歯（９）と相
対峙する複数の誘導子歯（１３）が形成されている。な
お、このリニアモータ機構（４）を励磁する励磁方式は
、高推力を得ることができ、減衰振動が少なく、しかも
、広い周波数範囲に対して応答が可能な２相励磁力式が
採用されている。

この実施例において、上記リニアモータ機構（４）が組
込まれる軌、０台（１）と摺動台（２）との関係は、固
定子（７）と可動子（１１）との間のクリアランスを調
整してリニアモータ機構（４）の推力及び保持力の調整
ができるように、軌道台（１）と摺動台（２）との間の
間隔を調整することができるようになっている。

すなわち、第５図及び第６図に示すように、上記ＰＰｉ
勤台（２）が、上面前後方向に沿って傾斜する摺動テー
バ面（１４ａ）及び可動子（１１）が前後方向所定の移
動スペースを維持して′Ｍ嵌し得る透孔（１４１））と
を備えたボディ本体（１４）と、このボディ本体（１４
）の上記摺動テーパ而（１４ａ）に移動可能に取付けら
れると共にその下面側には上記可動子（１１）が取付け
られるテーバギブ（１５）とで構成され、そして、ボデ
ィ本体（１４）の上聞開動テーバ面（１４ａ）上で上記
テーバ１！ブ（１５）盆前後方向に移動させることによ
り、リニアモータ機構（４）の固定子（７）と可動子（
１１）との間のクリアランスを調整することができるよ
うになっている。この場合、上記ボディ本体（１４）の
上面にねじ孔（１６）を設け、また、テーパギブ〈１６
）には前後方向にのびる長孔（１７）を穿設しておき、
この長孔（１７）を介してねじ孔（１６）にねじ結合す
る泡付はボルト（１８）によりボディ本体（１４）とテ
ーパギブ（１５）との結合を行い、この際に、ボディ本
体（１４）の前後側一端に固定ねじ（１９）により固定
されたプレート（２０）にねじ結合しながら０通する押
しねじ（２１）の先端を上記テーパギブ（１５）に当接
させて押圧することにより、テーパギブ（１５）を移動
ざ「て固定子（７）と可動子（１１）との間のクリアラ
ンスを調整できるようになっている。この結果、固定子
（７）と可動子（１１）との間のクリアランスを最小に
調整して推力及び保持力を最大に発揮させることができ
るほか、可動子（１１）をボディ本体の透孔（１４ｂ）
内に位置さけているので、全体を薄型コンパクトに形成
することができて安定性が向上りるはか、可動部分の軽
量にすることができ、それだけ慣性力を小さくすること
ができるので、応答性や直線案内運動の精度が向上ツる
。

一方、上記ベアリング（３）は、第７図ないし第１１図
並びに第４図に示すように、上記摺動台（２）の左右両
側部にボルト（２２）あるいは偏心ピン（２３）にて取
付けられたベアリングブロック（２４）と、このベアリ
ングブロック（２４）の両端面に取付けられた側ｆｌ（
２５）と、軌道台（１）の各ボール転送溝（５）内を荷
重を負荷しながら転送する多数のボール（２６）と、こ
れら各ボール（２６）を保持する保持器（２７）とで構
成されており、摺動台（２）に作用する上下及び左右方
向の荷重を負荷し得るようになっている。このため、こ
の実施例においては、摺動台（２）に上下及び左右方向
の荷重が作用しても、固定子（７）と可動子（１１）と
の間のクリアランスが変化することがなく、常に安定し
た推力と保持力とを得ることができる。

なお、上記実施例では、摺動台（２）の左右両側部に設
けられるベアリング（３）の各ベアリングブロック（２
４）が摺動台（２）と別体に形成された場合について説
明したが、必ずしも別体である必要はなく、例えば第１
２図に示すように、摺動台（２）と各ベアリング（３）
のベアリングブロック（２４）とを一体に形成してもよ
い。

〔発明の効果〕

本発明の直線案内装置によれば、軌道台の上面に固定子
を取付けると共に摺動台の下面側には上記固定子との間
に所定のクリアランスを維持して複数の励磁部を備えた
可動子を取付け、上記固定子と可動子とで上記摺動台を
駆動するリニアモータ機構を構成して摺動台の直線往復
運動を行うようにしているので、送り機構を別個に設け
る必要がなく、装置の小型化を図ることができる。しか
も、従来のサドル式の場合と異なって、モーターカップ
リングねじ軸がなく可動部分を軽石にすることができる
ほか、ねじ軸やカップリングモーターのような回＠部分
が無いので、応答性がよく、また、正確な微動送りや目
的に応じた送り聞を高精度で達成することができる。加
えて、ボールを利用した転がり接触であるため、摩耗が
少なく、また、軌道台と摺動台との間の間隔が一定に保
たれるのでリニアモータ機構の推力及び保持力が安定し
、安定した推力及び保持力を発揮する直線案内装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る直線案内装置の平面図、
第２図は第１図の側面図、第３図は第１図の正面図、第
４図は第１図のＩＶ　−ＩＶ線断面図、第５図は第１図
の■−■線断面図、第６図は第１図の摺動台の分解斜視
図、第７図は第１図のベアリングを示す平面図、第８図
は第７図の側面図、第９図は第７図のＩＸ　−ＩＸ線断
面図、第１０図は第７図のＸ−Ｘ線断面図、第１１図は
第８図のＸｌ−ｘＩｐ；ＡＩｆＪｉ面図、第１２図は摺
動台の変形例を示１断面図、第１３図は軌道台の変形例
を示す部分斜視図である。 符号の説明 （１）・・・・軌道台　　　　（２）・・・・摺動台（
３）・・・・ベアリング （４）・・・・リニアモータ機構 （５）・・・・ボール転送溝　（６）・・・・レール（
７）・・・・固定子　　　　（８）・・・・ポルスター
（９）・・・・歯　　　　　　（１０）・・・・励磁部
（１１）・・・・可動子　　　　（１２）・・・・永久
磁石（１２′）・・・・励磁コア　　（１３）・・・・
誘導子歯（１４）・・・・ボディ本体 （１４ａ）・・・・摺動テーパ面 （１４ｂ）・・・・透孔　　　　（１５）・・・・テー
パギブ（１Ｇ）・・・・ねじ孔　　　　（１７）・・・
・長孔（１８）・・・・取付ボルト　　（１９）・・・
・固定ねじ（２０）・・・・プレート　　　（２１）・
・・・押しねじ（２２）・・・・ボルト　　　　（２３
）・・・・偏心ビン（２４）・・・・ベアリングブロッ
ク （２５）・・・・側蓋　　　　　（２６）・・・・ボー
ル（２７）・・・・保持器 特許出願人　　　　　　　　寺　町　　　博代　　理　
　人　　　　　弁理士　　　成　　瀬　　　勝　　夫（
外３名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）左右長手方向に沿つてそれぞれボール転送溝を有
   する軌道台と、この軌道台の上方にその上面から所定の
   間隙を保持して配設された摺動台と、この摺動台の左右
   両側部に設けられ、上記軌道台の各ボール転送溝内を荷
   重を負荷しながら転送する多数のボールを有するベアリ
   ングとからなり、上記軌道台の上面には幅方向に延びる
   多数の歯を有する固定子を軌道台長手方向に沿つて取付
   けると共に、上記摺動台の下面側には上記固定子との間
   に所定のクリアランスを維持して複数の励磁部を備えた
   可動子を取付け、上記固定子と可動子とで上記摺動台を
   駆動するリニアモータ機構を構成したことを特徴とする
   直線案内装置。
2. （２）軌道台はその左右長手方向に沿つてそれぞれ一対
   のボール転送溝を有すると共に、摺動台の左右両側部に
   設けられたベアリングの多数のボールが軌道台の各ボー
   ル転送溝内を上下左右方向の荷重を負荷しながら転送す
   る特許請求の範囲第１項記載の直線案内装置。
3. （３）摺動台と各ベアリングを構成するベアリングブロ
   ックとが一体に形成されている特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の直線案内装置。
4. （４）軌道台がボール転送溝を有する一対のレールとこ
   れら一対のレール間に位置して上面に固定子を有するポ
   ルスターとで構成されている特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の直線案内装置。