JPH01301033A - リニアモータ付ｘｙテーブル - 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） 本発明は駆動部にリニアモータを使用したＸＹ子テーブ
ル関する。

（従来の技術） 従来のＸＹ子テーブルおいては、中間サドルを介して基
台に取付けられたテーブル本体が互いに直交するＸ軸、
Ｙ軸方向に摺動自在とな仝ように構成されており、その
送シ機構はゲールねじとサー？モータもしくはステッピ
ングモータ等の回転モータが組合わされて構成されてい
た（特開昭５８−２１４０１５号）ｃ。

すなわち、基台上部には回動自在のねじ軸がＸ軸方向へ
配設され、このねじ軸に螺合されるナツトが中間サドル
に固定されていて、ねじ軸端部に連結された回転モータ
の回転によシ、この中間サドルがねじ軸に沿ってＸ軸方
向（移送されていた、さらに中間サドル上部にも同様に
ゲールねじのねじ軸が上記ねじ軸と直交するＹ軸方向に
配設されており、ねじ軸に螺合されるナツトがテーブル
本体下部に置屋され、ねじ軸端部に連結された回転モー
タの回転によシテーブル本体を中間サドルに対してＹ軸
方向に移送するようになっていた。

また？−ルねじの回転とともに、ナツトも相対的に回転
するようにして１Ｍ−ルねじとナツトとの回転の和と差
によシテーグル本体の微動および早送りを可能とした移
送装置も知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記した従来例の構造にあっては、回転モー
タの回転を制御することによシテーグル本体のＹ軸、Ｙ
軸方向の移送が制御されているが、回転モータやボール
ねじ等が搭載されるために移動部分の慣性力が大きく、
始動時や停止時の応答性が悪くなって位置決め精度が悪
くなるという問題があった。

またボールねじを使用するため、回転トルクによシねじ
軸にねじれが生じたシ、ねじ軸とナンドとの間にバック
ラッシュが生じて応答性が悪く。

やはり位置決め精度を高精度にできないという問題があ
った、 また回転モータおよびボールねじを取付けるスペースが
必要となシ、ＸＹテーブル全体の大きさが大きくなると
いった問題もあった。

また微動および早送シ可能のものでは、ボールねじを回
転させるモータの他にナツトを回転させるモータが必要
となシ、Ｙ軸およびＹ４１１１方向にそれぞれ２個ずつ
搭載する必要があシ、−層重量が増大して慣性力が大き
くなシ、位置決め精度が悪くなるとともに、ｘＹテーブ
ル全体の大きさがさらに大きくなるという問題があった
。

そこで本発明は、テーブル本体等の移動部の軽計化を図
シ、始動時および停止時の応答性を同上させてテーブル
本体の位置決め精度を同上させ、−５９＋ｚ、＠量化を
達成しかつ微動および早送υ可能のＸＹテーブルを提供
することも目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために２オ腿明にイ参モリニマモ
ー２イ仔×工〒−フル−３、リニアベアリングを介して
基台に中間サドルがＸ軸方向へ摺動自在に取付けられる
と共に、中間サドルにはリニアベアリングを介してテー
ブル本体がＹ軸と直交するＹ軸方向へ摺動自在に取付け
られ、中間サドルと基台との間および中間サドルとテー
ブル本体との間にそれぞれ固定子と可動子とから成るリ
ニアモータが介在されている。基台の上面または中間サ
ドルの下面のいづれか一方に、複数の固定子が各々の固
定歯の位相がずれるように平行配置されると共に、他方
に該固定子と対応する複数の可動子が並設されている。

さらに中間サドルの上面またはテーブル本体の下面のい
づれか一方に、複数の固定子が各々の固定歯の位相がず
れるように平行配置されると共に、他方に該固定子と対
応する複数の可動子が並設されている、 （゛実施例） μ下に本発明を図示の実施例知基づいて説明する。本発
明の一実施例に係るリニアモータ付ＸＹテーブルを示す
第１図ないし第６図において１１．】は基台であシ、３
は中間サドル２を介して基台１に取付けられるテーブル
本体である。

基台１の長平方向をＹ軸、基台】の上面と平行であって
Ｙ軸と直交する方向をＹ軸とすると、基台】の上面には
Ｘ軸方向に延びる軌道台４，４が平行に配設されておシ
、これらの軌道台４，４は中間サドル２の下面に取付け
られた４個のリニアベアリング５，５，５，５によシ挾
持され、中間サドル２は軌道台４，４の軸方向に摺動自
在となっている。さらに中間サドル２上面にも４個のリ
ニアベアリング５，５．５．５が取付けられ、このリニ
アベアリング５，５，５．５によってテーブル本体３の
下面にＹ軸方向に配設された軌道台６．６が挾持され、
テーブル本体３は基台】に対してＹｌ１１ｈ方向に摺動
自在となっている。

リニアベアリング５．・・・は第３図に示すように。

片側に２条のボール転走溝５ａ、５ａが設けられかつ内
部に１？−ル逃げ穴５ｂ、５ｂが設けられたベアリング
ブロック５Ｃと、２条の負荷ボール列を保持する保持器
５ｄと、ボール転走溝５ａ、５ａとボール逃げ穴５ｂ、
５ｂとを連通する側蓋５ｅ。

５ｅとから構成されておシ、負荷ボール５ｆ、・、・は
ボール転走溝５ａ、５ａおよびボール逃げ穴５ｂ。

５ｂ間を循環するようになっている。このボール転走ａ
５　ａ　ｌ　５　ａと負荷ボール５ｆとの接触角αはほ
ぼ４５度となっているが、４５度に限定されるものでは
なく３０〜６０度の範囲であればよい。

また基台１と中間サドル２との間、および中間サドル２
とテーブル本体３との間のリニアベアリング５．５，５
．５と軌道台４，４および６，６との隙間は、隙間調整
ボルト７、・・・によって調整されている。すなわち隙
間調整？ルト７．・・・を締め込むこ°とによってリニ
アベアリング５，５は軌道台４側に押圧されるとともに
、隙間調整？ルト７゜７の押圧力の反力が中間サドル２
を介して反対側のリニアベアリング５．５に作用し、軌
道台４側に押圧して負荷ボール５ｆ、・・・に予圧をか
けている。

一方、中間サドル２と基台】との間、および中間サドル
２とテーブル本体３との間にはそれぞれリニアモータが
介在されている。リニアモータは本実施例においてはり
ニアノ（ルスモータで、可動子８と固定子９との組合せ
によシ構成されておシ、パルス発生源（図示せず）から
可動子８にパルスを入力することによシ作動するように
なっている〇すなわち基台】上には、軌道台４．４と平
行に田性体よシなる２列の平板状の第１の固定子９ａと
第２の固定子９ｂとがＸ軸方向に配設されておシ、一方
中間サドル２の下面には第１の固定子９ａおよび第２の
固定子９ｂに対面させて、可動子８゜８　、、８　、８
が取付けられている。各可動子８は永久磁石８ａを中心
に介在させてその左右に２つの磁気コアを対向配置して
構成されておシ、一方の磁気コアには永久研石８ａによ
υＮ極に磁化された第１の磁極８ｂおよび第２の磁極８
Ｃが形成され、他方のｍスコアには永久研石８ａにより
Ｓ極に硼化された第３の磁極８ｄおよび第４の磁極８ｅ
が形成されている。

第１の固定子９ａおよび第２の固定子９ｂには、第６邸
に示すようにＸ軸を横切って延びる断面コ字形状の固定
歯］０がＸ軸方向に略全長にわたって、同一ピッチＰで
等間隔に設けられている。各磁極８　ｂ　、　＆　ｃ　
、　＋３　ｄ　、　＋３　ｅにも第１の固定子９ａおよ
び第２の固定子９ｂと同一のピッチの磁極歯が形成され
ている。

Ｎ極側の第１のＳ極８ｂおよび第２の磁極８Ｃには、第
】のコイルｌｌａおよび第２のコイル１１ｂが巻かれて
おり、電流が流れた際に互いに逆回きの出来が発生する
ように直列に結線されており、パルス発生源（図示せず
）に電気的に接続されている。一方Ｓ極側の第３の磁極
８ｄおよび第４の磁極８ｅにも、同様に直列に結線され
た第３のコイル１１Ｃおよび第４のコイル１１．ｄが巻
かれており、パルス発生源に接続されている。

ここで、たとえば第】の磁極８ｂに対して第２のｍ極８
Ｃは磁極歯の位相が】／２ピッチだけずれておシ、また
第３の磁極８ｄに対して第４の磁極８ｅも同様に磁極歯
の位相が】／２ピッチだけずれているものとする。さら
にＮ極側の第】の磁極８ｂおよび第２の磁極８Ｃの磁極
歯に対してＳ極側の第３の磁極８ｄおよび第４０研極８
ｅの磁極歯は１７′４ピツチだけ位相がずれており、さ
らにまた上記した第１の固定子９ａと第２の固定子９ｂ
はそれぞれ】／８ピンチだけ位相がずれている条件の下
で以下に説明する。

まず本実施例のリニアパルスモータの動作原理について
説明する。第７図（イ）ないしに）は、リニアパルスモ
ータの動゛作原理を示す概略図を示しており、第１のコ
イルＩＩＩＬと第２のコイル］１．ｂ、には端子ａから
、第３のコ・イルＩｌｅと第４のコイルＩｌｄには端子
すからパルスが入力されるようになっている。第７図（
イ）では、端子ａに第１のＳ極８ｂを励磁する方向に（
モード■）、第７図１０）では端子すに第・４の磁極８
ｅを励磁する方向に（モート−■）、第７図Ｈでは端子
ａに第２の磁極８Ｃを励磁する方向に（モード■）、第
７図に）では端子すに第３の磁極−８ｄを励磁する方向
に（モード■）、それぞれパルスが入力された状態を示
している。

ここで第１表にモード■ないし■の場合の各磁極の磁気
力発生状態を示す。

京下金白 第１表 第１表に示すようにモード■の場合にはＮ極側の第１の
Ｓ極８ｂの磁力が強力で、第１の磁極８ｂと固定子９の
固定歯との間の吸引力によシ可動子８は保持され安定状
聾にある、一方Ｓ極側の第３および第４のＳ極ｓａ、ｓ
ｅはそれぞれ固定子９の固定歯に対して】／４ピッチだ
け位相がずれている。モード■では第】の１Ｗ８ｓｂの
コイルＩｌａによる母方はなくな９１代ってＳ極側の第
４の磁極８ｅの磁力が強力になって、可動子８は第４の
Ｓ極８ｅが固定子９の固定歯と位相が合致する方向に移
動して１／４ピツチだけ進むことになる。このときＮ極
側の第１および第２のＳ極８ｂ、８ｃが１／４ピツチだ
け位相がずれる。

さらにモード■ではＮ極側の第２の磁極８ｃの母方が強
力になシ、第２の磁極８ｃが固定子９の固定歯と位相が
合致する方向に可動子８は移動して】／４ピッチ進み、
Ｓ極側の第３および第４のＳ極は】／４ピンチだけ位相
がずれる。モード■ではＳ極側の第３のＳ極８ｄの磁力
が強力となシ、第３の１ｉｌＥｉ極８ｄが固定子９の固
定歯と位相が合致する方向に可動子８は移動して１／４
ピッチ進む。さらに再びモード■に戻ってＮ極側の第１
の磁極８ｂの母方が強力となって可動子８は１／４ピツ
チだけ進み第７１（イ）の状態となる。このようにモー
ドΦから■の繰シ返しによって１パルス当＃）］／４ピ
ッチずつ移動するようになっている、 本実施例の場合、１個の固定子９に対して２個の可動子
８，８によって一組のモータを構成しているが、動作原
理は上記した１個の固定子に対して１個の可動子の場合
と同様であシ、］パルス当クシ１４ピッチずつ移動する
よう罠なっている。このように２個の可動子を使用する
ことによシ推進力を２倍にしている。

一方中間サドル２とテーブル本体３との間にも、テーブ
ル本体３下面側に軌道台６．・６と平行に第３の固定子
９Ｃおよび第４の固定子９ｄがＹ軸方向に配設されてお
シ、一方中間サドル２の上面側に可動子８　、８．８　
、８が取付けられている。可動子８には前記した可動子
と同様に永久研石８ａによって砒化されたＮ極側の第１
の磁極８ｂおよび第２の磁極８ｃと、Ｓ極側の第３のＳ
極８ｄおよび第４の磁極８ｅが形成されておシ、それぞ
れの磁極に第１のコイル１１ａ１第２のコイル］】ｂ。

第３のコイルｌｌｃおよび第゛４のコイルｌｉｄが巻か
れている。さらにこの第１のコイルｌｌａ、第２のコイ
ル】１ｂ１第３のコイルｌｌｃおよび第４のコイルｌｌ
ｄはパルス発生源に電気的に接続されておシ、パルス発
生源からのパルスによりテーブル本体３を中間サドル２
に対してＹ軸方向に駆動するようになっている、 なお図中１２はボビン、１３はヨークである。

つぎに本実施例のりニアモータ付ＸＹテーブルの作用に
ついて説明するＣ、まずテーブル本体３をｘａｈ方向に
早送シする場合は、基台１上の第１の固定子９Ｃまたは
第２の固定子９ｄのいづれか一方に対面する可動子８．
８にパルス発生源よシパルスを入力し、−組の固定子と
可動子によシ駆動する、この場合゛は可動子は固定子に
対して１パルスにつき］／４ピンチずつ移動し、可動子
が取付けられている中間サドル２を介してテーブル本体
３はＸａｈ方同方向パルス当シ１／４ピツチずつ移送さ
れる。

つぎに微動送りする場合は、第１の固定子９Ｃに対面す
る可動子８，８および第２の固定子９ｂに対面する可動
子８，８に交互にノ（ルスを入力する。第１の固定子９
ａおよび第２の固定子９ｂに対しては、それぞれ１／４
ピンチずつ移動するが、第１の固定子９ａと第２固足子
９ｂとは固定歯の位相が１７８ピツチずれているので、
交互に）（ルスを入力することによってテーブル本体３
はＸ軸方向に１７８ピンチで微動送シされ、−列の場合
の２倍の分解能が得られる。

また、テーブル本体３のＹ軸方向への移送においても、
テーブル本体３と中間サドルとの間に取付けられたりニ
アモータによシＸ軸方向と同様に駆動される。第３の固
定子９Ｃもしくは第４の固定子９ｄのいづれか一方に対
面する可動子にパルスを入力して駆動するか、２列の固
定子９Ｃおよび９ｄに対面するそれぞれの可動子に交互
にパルスを入力して駆動することによシ、］／４ピッチ
で送るか】／８ピッチで微動送シとするかを選択し得る
ようになっている点も同様である。

なおテーブル本体３の移送速度は、パルスの周波数を高
くすると速くなシ、低くすることによシ遅くなる。また
入力するパルスの数によシ移送距離がａＬ’４整される
。

さらにテーブル本体３に負荷がかかった場合でも、リニ
アベアリング５．・・・には予圧がかけられているので
、テーブル本体３と中間サドル２並びに中間サドル２と
基台］との間にガタつきが生じることはなく、さらにボ
ール転走溝５ａと負荷ゴール５ｆとの接触角を４５度付
近にとっているので、上下左右の四方向からの荷重を均
一に支承することかでき、リニアモータの可動子と固定
子との隙間寸法は一定に保たれ、常に推力は一定に保持
される。またテーブル本体３に負荷がかかった場合でも
可動子と固定子が干渉するおそれは無く、したがって可
動子と固定子との隙間を狭くすることができるので、大
きな推力および停止保持力が得られる。

なお、本実施例においては固定子を２列としたが、３列
、４列、・・・等にしてもよく、３列の場合は固定歯の
位相を１／４ピツチの】／３すなわち】／】２ピツチ、
４列の場合は】／４ピレチの１７４すなわちＪ／１６　
　ピンチずつ位相をずらせばよく、それぞれ３倍、４倍
の分解能が得られる。

１だ本実施例のリニアパルスモークにおいては、】パル
ス当シ固定歯の１７４ピンチずつ移動するようになって
いるが、】パルス当シ一定量だけ移動するモータであれ
ばよく、また、リニアパルスモータに限るものでは無く
リニア直流モータ、リニア同期モータ等地の方式のもの
でもよい。

（発明の効果） １伯１１＋３．ＩＪ上の構成及び作用から成るもので、
リニアベアリングを使用することによりテーブル本体は
軽快に移動するとともに、リニアモータを使用すること
によシボールねじ等を使用する必要がなくなって軽量化
が図られるので、慣性力が小さくなシ始動時および停止
時の応答性が同上し、位置決め精度が向上する。

４（ｚ、各固定子に対向する各可動子に交互にパルスを
入力することにょシ、テーブル本体を一つの固定子の場
合の１つのパルスの送シ量よシも微小な送シ惜で送るこ
とができるので、必要に応じて微動送シまたは早送シと
することができ、きわめて正確に位置決めされるという
効果が得□られる。

さらに従来のようにボールねじ等のねじ軸のねじれやね
じ軸とナツトとのパンクラッシュが無いので、位置決め
精度がより同上する４、また口伝モータ等のスペースが
無くなシ、薄形コンパクトで汎用性の高いＸＹテーブル
が得られる。

捷だ部品点数を削減することができるので、コストタ゛
ウンを図ることができると共に、組立精度が同上し、さ
らに構造が単純化されるので故障の発生の防止を図るこ
とができる等の種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一笑施例に係るリニアモータ付ＸＹテ
ーブルの平面因、第２図は第１因の装置のＩｔ　−Ｉｔ
線に沿う断面図、第３図（イ）、（ロ）およびＥつは第
１図の装置のリニアベアリングの正面図、平面図および
ハーバ線断面図、第４図（イ）、（ロ）および（ハ）は
第１図の装置の中間サドルの平面図、ローロ線断面ヅお
よびハーバ線断面図、第５図（イ）および（ロ）は第１
図の装置のテーブル本体の部分拡大底面図および第５図
（イ）のローロ線断面図、第６図１（イ）および（ロ）
は第１図の装置の可動子と固定子の拡大正面断面図およ
びローロ線断面図、第７図げ）ないしに）は本実施例；
のリニアパルスモータの動作原理を示スリニアパルスモ
ータの概略正面図で６る、符号の説明 １・・・基台　　　　　　２・・・中間サドル：３・・
・テーブル本体　　５・・・リニアベアリング８・・リ
ニアモータの可動子９・・・リニアモータの固定子特許
出願人　　寺　　町　　　　　博 第３図 （イノ 第５メ； Ｃイノ ζ口）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 リニアベアリングを介して基台に中間サド ルをＸ軸方向へ摺動自在に取付けると共に、上記中間サ
   ドルにはリニアベアリングを介してテーブル本体を上記
   Ｘ軸と直交するＹ軸方向へ摺動自在に取付け、上記中間
   サドルと基台との間および中間サドルとテーブル本体と
   の間にそれぞれ固定子と可動子とから成るリニアモータ
   を介在させたものであつて、前記基台の上面または中間
   サドルの下面のいづれか一方に、複数の固定子を各々の
   固定歯の位相がずれるように平行配置すると共に、他方
   に該固定子と対応する複数の可動子を並設し、前記中間
   サドルの上面またはテーブル本体の下面のいづれか一方
   に、複数の固定子を各々の固定歯の位相がずれるように
   平行配置すると共に、他方に該固定子と対応する複数の
   可動子を並設したことを特徴とするリニアモータ付ＸＹ
   テーブル。