JPH0368629B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は可動体の駆動装置に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点 従来リニアパルスモータのようにそれ自身で駆
動方向の案内手段と推力発生機能を有する駆動手
段により案内手段を有する可動体を駆動する場
合、リニアパスルモータの可動部と前記可動体は
剛体結合されており、可動部の送り方向に垂直方
向の振れ即ちラジアル振れは可動体に忠実に伝達
されることになる。可動体とその案内手段のみの
組合せにおいては可動体の直進精度は良くても、
リニアパルスモータ（以下Ｌ・Ｐと略す）を組合
せることにより前記理由から可動体の直進精度の
劣化が生じていた。近年可動体の高い直進精度を
必要とされる箇所に空気軸受形式の直進案内が使
用されつつあるが、空気軸受はころがり案内やす
べり案内に比較して高い直進精度が得られる反
面、剛性が低くＬ・Ｐのわずかなラジアル振れに
よつても可動体の直進精度が大きく劣化し易く、
空気軸受を使用する価値が半減することもしばし
ばあつた。

これらの問題点を解決するため、従来では次の
２つの方法が考えられていた。第１の方法はＬ・
Ｐの可動体と可動体を弾性体で結合すること、第
２の方法は駆動方向に初張力を掛けたワイヤで結
合することである。しかしながら第１、第２の方
法共に駆動方向の剛性に比較してラジアル振れ方
向の剛性を低くすることはできるが、その２つの
剛性の差を非常に大きくすることは困難であり、
何れか一方が優利になると他方が不利になるとい
う基本的な欠点を有していた。

第１の方法を例えば空気軸受形式の案内を用い
て実施したものについて第１図及び第２図に基づ
いて説明する。１は公知の直進空気軸受、２は矩
形断面を有する案内体、３は前記案内体２を取り
囲むように構成された可動体である。図示しない
が、可動体３と案内体２の間には高圧空気が圧送
されており、可動体３は案内体２から非接触で浮
上し、矢印Ａ方向にのみ移動自在である。４は円
弧部５を有する板ばねで、平面部６にて、ねじ７
により可動体３に固定されている。又板ばね４は
円弧部５の先端に形成された折曲部８にてビス９
により公知のＬ・Ｐ１０（駆動体）の可動部１１
に固定されている。Ｌ・Ｐ１０は公知の回転型パ
ルスモータを直線状に構成した構造であり、図示
しないがコイルを巻回した歯１２を有する可動部
１１と歯１３が形成された固定部１４により構成
されている。前記コイルに通電することにより前
記歯１２と１３の間に生じる磁気吸引力により、
矢印Ａ方向の推力が発生する。又このとき、推力
の10倍程度発生する磁気吸引力により歯１２と１
３が接触しないように可動部１１に植設された４
本の軸１５に回転自在に支持された４個の車輪１
６が設けられている。又車輪１６は固定部１４に
設けられた段部１７により上下方向に位置規制さ
れることにより可動部１１は矢印Ａ方向のみの移
動の自由度を有することになる。板ばね４は送り
方向即ち矢印Ａ方向には比較的大きな剛性を有
し、矢印Ａと垂直方向即ち矢印Ｂ方向及びＤ，Ｅ
方向は板ばね４に設けた円弧部５が撓み易いので
剛性は比較的小ない。従つてＬ・Ｐ１０の固定部
１４の反り、曲り、ねじれ等による可動部１１の
矢印Ｂ方向のラジアル振れ及び矢印Ｃ，Ｄ，Ｅ方
向の振れが生じても前記円弧部５の撓みにより可
動体３に加わる矢印Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ方向の力は軽
減される。しかしながら、矢印Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ方
向の振れが可動体３の直進精度にほとんど影響を
与えないようにするには、矢印Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ方
向の剛性を極端に低くする必要があるが、そうす
ると矢印Ａ方向の剛性も低下し、可動部１１の運
動を可動体に忠実に伝達し難くなるという基本的
な欠点を有する。

次に第２の方法について第３図に基づき説明す
る。尚この方法と前記第１の方法との違いは、前
記板ばね４の代りに可動体３にピン１８ａ，１８
ｂを植設し、このピン１８ａ，１８ｂ間に初張力
を与えてワイヤ１９を張架し、このワイヤ１９に
可動部１１に植設されたピン１８ｃを固定してい
る。このような構成においてもワイヤ１９の初張
力を弱くすればするほど前記矢印Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ
方向の剛性は下るが、矢印Ａ方向の剛性も下ると
いう前記第１の方法と同様な基本的な欠点を有す
る。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、駆
動体に送り方向と垂直方向に振れがあつてその振
れが可動体に伝達されて可動体の直進精度或いは
回転精度を劣化させることなく、しかも駆動体の
送り方向運動を可動体に忠実に伝達し得る駆動装
置を提供することを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の可動体の駆
動装置は、所定方向にのみ移動を許す第１の案内
手段により案内される可動体と、この可動体の移
動方向と略同方向にのみ移動を許す第２の案内手
段により案内されると共に前記可動体を駆動する
駆動体と、前記可動体に固定され、かつ前記所定
方向に垂直な２つの対向面を有する孔を備えたハ
ウジング部と、前記駆動体に固定され、かつ前記
垂直な対向面とそれぞれ平行に対向する平面を有
する軸部とを備え、前記垂直な対向面と対向面に
平行に対向する平面との間に球体を保持するよう
構成したものである。

実施例の説明 以下本発明の実施例について図面に基づいて説
明する。尚前記従来例と同一部分は同一符号を以
つて示し、その詳細説明は省略する。先ず可動体
の案内に空気軸受を用いた第１実施例について第
４図〜第８図に基づき説明する。第４図〜第６図
において、２０はＬ・Ｐ１０の可動部１１に直角
に植立された角軸、２１は直進空気軸受１の可動
体３にねじ３にねじ２２により直角に固定された
略コの字形のハウジングで、このハウジング２１
の一側面開口部に板２３がねじ２４により固定さ
れている。２５は角筒状の保持器２７の一組の対
向側板に遊嵌された鋼球で、前記ハウジング２１
と板２３が形成する角孔２６及び保持器２７に遊
嵌する前記角軸２０に接当して保持されている。
２８はコイルばねで、一端が保持器２７内面の盲
穴２９ａに、他端が前記角軸２０外面の盲穴２９
ｂに嵌合して位置決めされており、このコイルば
ね２８により保持器２７は前記角軸２０及び前記
角孔２６との間に適度な間隔を保たれて支持され
る。従つて保持器２７は鋼球２５による角軸２０
と角孔２６の間でのあらゆる方向の転動に対して
無理なく柔軟に追従し、しかも鋼球２５はばね２
８と保持器２７により角軸２０と角孔２６の間の
所定の位置に配設される。又角軸２０と角孔２６
と鋼球２５の嵌め合いはマイナス隙間となるよう
に各要素の寸法が設定されている。

これらの組立は鋼球２５を保持した保持器２７を
ばね２８を介して角軸２０に装着して角軸２０を
前記略コの字形のハウジング２１に嵌め込み、そ
の後板２３を取付ければ容易である。なお、ばね
２８は保持器２７が角軸２０と角孔２６の隙間の
中央部に位置するようにして組立てればばね２８
を省略することが可能である。また、保持器２７
とばね２８は組立時に鋼球２５を所定の位置に保
持することを目的としている。従つて可動部１１
と可動部３は角軸２０と鋼球２５とハウジング２
１と板２３を介して結合されたことになる。以上
の構成からわかるように可動部１１の移動方向即
ち第４図矢印Ａ方向には鋼球２５を圧縮する方向
に力が加わるため大きな剛性を有する。強いて言
えば剛性を低下せしめる要因は鋼球２５と角軸２
０及び角孔２６との接触部の変形であるが、前者
３者の嵌め合いがマイナス隙間、即ち与圧を大き
くすれば容易に剛性を上げることができる。一方
図中矢印Ｂ，Ｃ方向の変位は鋼球２５が角軸２０
の外平面２０ａ，２０ｂ及び角孔２６の内平面２
１ａ，２３ａを転がることにより抵抗なく変位し
得る。又、図中矢印Ｄ，Ｅ方向の変位に対して
は、例えばＤ方向の変位に対しては第７図のよう
に変位してもほとんど抵抗なく変位し得る。例え
ば角軸２０の巾Ｗが10mm、鋼球２５の径が３mm、
与圧量が鋼球１個３〜5μｍの場合、第７図にお
いて角軸θ＝±４〜6゜の範囲であればほとんど抵
抗なく変位し得る。又、Ｅ方向も同様である。従
つて本構成によれば可動部１１は忠実に可動体３
に運動を伝達し、しかも可動部１１の矢印Ｂ方向
のラジアル振れ及び矢印Ｃ，Ｄ，Ｅ方向の振れは
ほとんど可動体３に伝達されることがないので可
動体３の本来の直進精度を何ら損なうことのない
きわめて高精度の駆動装置を非常に簡単な構成に
て実現し得る。

以上述べた第１実施例からも明らかなように、
角軸２０と角孔２６及びこれらが構成する２組の
対向平面間に挿入された鋼球２５とにより本発明
の目的を達成するものであり、角軸を可動体に、
角孔を可動部に設けても本発明の目的を達成でき
ることはいうまでもない。さらに、この目的は第
８図及び第９図に示す第２実施例の構成によって
も達成することができる。以下第８図及び第９図
に基づき第２実施例について説明する。即ちこの
実施例は角軸２０と角孔２６が構成する２つの各
対向平面間に鋼球２５を４個づつ、計８個設けた
ものである。この構成では前記矢印Ａ方向の剛性
は大きくなり、高精度の運動伝達に適する。しか
しながら矢印Ｄ，Ｅ方向の変位に対する剛性も大
きくなるが、矢印Ｄ，Ｅ方向の変位成分は矢印Ｂ
方向の変位成分に比べて小さいので実用上支障が
ないことが多い。又矢印Ｄ方向の変位が比較的大
きい場合は、第９図において矢印Ｆ方向にのみ複
数個、矢印Ｅ方向の変位が比較的大きい場合は矢
印Ｉ方向にのみ複数個鋼球２５を配設すれば良
い。又駆動手段はリニアパルスモータである必要
はなく、駆動方向にのみ移動を許されて推力を発
生するもの或いは外部から推力を与えられるもの
であっても良い。

以上すべて可動部１１と可動体３が共に直進運
動する場合について述べたが、共に回転運動する
ものであっても良い。その例を第１０図において
説明する。３０は図示しないが例えば空気軸受等
で回転自在に支持された高精度で回転する被駆動
軸で、この軸３０の端部には前記角軸２０と同様
な２本の角軸３１，３２が植設されている。３３
は図示しないが、モータ等により回転駆動される
原動軸である。３４，３５は前記保持器２７と同
様な保持器であり、図示しないが前記コイルばね
２８と同様なコイルばねにより角軸３１，３２に
支持されている。但し鋼球２５は保持器３４側に
のみ装着されている。３６，３７は夫々略コの字
形の構造部３８，３９を有するハウジングであ
る。板４０，４１は夫々ねじ４２，４３によって
前記ハウジング３６，３７に固定され、前記コの
字形の構造部３８，３９と組合わされて前記角孔
２６と同様な角孔４４，４５を形成している。ハ
ウジング３６，３７はねじ４６，４７により前記
軸３３に固定される。又保持器３４，３５はねじ
４８により板４９に固定されて互いに連結され
る。以上の構成により、回転動力はハウジング３
６からのみ角軸３１に鋼球２５を介して伝達され
る。角軸３２、保持器３５、ハウジング３７等は
回転時の吊り合いを取るためにのみ設けたもので
あり、又保持器３４も板４９を介して保持器３５
に結合されているので保持器３４の吊り合いも保
たれており、軸３３が高速回転しても動作に支障
はない。従って原動軸３３に第１１図矢印Ｈ（ラ
ジアル方向）及び１（スラスト方向）方向の服れ
があっても前記直進運動の場合と同様に被駆動軸
３０の回転精度を何ら損うことなく鋼球２５を介
して確実に回転運動を伝達し得る。

発明の効果 以上のように本発明は、可動体に固定され、か
つ所定方向に垂直な２つの対向面を有する孔を備
えたハウジング部と、駆動体に固定され、かつ垂
直な２つの対向面とそれぞれ平行に対向する平面
を有する軸部とを備え、前記垂直な対向面と、前
記対向面に平行に対向する平面との間に球体を保
持するように構成したことにより、駆動体は可動
体に忠実に運動を伝達し、しかも駆動体のラジア
ル振れは可動体にほとんど伝達されることがない
ので可動体の本来の案内精度を何ら損うことのな
いきわめて高精度の駆動装置を非常に簡単な構成
にて実現し得る。従って空気軸受のような剛性の
低い案内を用いても本来有する高精度の案内精度
を何ら損なうことはない。又回転運動の伝達にお
いても同様な効果を有する。更には従来の構成に
おいては直進運動であれば可動体と駆動体の運動
方向が正確に平行になるように、回転運動であれ
ば２本の軸芯が正確に合うように組立てる必要が
あったが、本構成はそれらの組立誤差を容易に吸
収し得るので組立ても熟練を要することなく簡単
に短時間に行ない得る等の従来にはない多大の効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の従来例の分解斜視図、第２図は
同側面図、第３図は第２の従来例の分解斜視図、
第４図は本発明の第１実施例の分解斜視図、第５
図は同一部切欠側面図、第６図は第５図のＸ−Ｘ
断面図、第７図は同動作説明図、第８図は補足説
明図、第９図は本発明の第２実施例の要部側面
図、第９図は第８図のＹ−Ｙ断面図、第１０図は
本発明の第３実施例の要部分解斜視図である。 １……直進空気軸受、２……案内体、３……可
動体、１０……Ｌ・Ｐ、１１……可動部、１４…
…固定部、２０……角軸、２１……ハウジング、
２３……板、２５……鋼球、２６……角孔、２７
……保持器、２８……コイルばね、３０……被駆
動軸、３１，３２……角軸、３３……原動軸、３
４，３５……保持器、３６，３７……ハウジン
グ、４０，４１……板、４４，４５……角孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 案内手段により所定方向に案内された可動体
   と、前記所定方向と略同一方向に案内された駆動
   体と、前記可動体と前記駆動体とを連結する連結
   手段を具備してなる可動体の駆動装置であつて、 前記連結手段は、 平行な対向面を内壁面に有する角筒状のハウジ
   ング部と、 前記ハウジング部に挿入される軸部と、 前記ハウジング部の内壁面と前記軸部との間に
   介装した保持器と、 前記対向面に接する前記保持器の面の穴に配設
   される球体 から構成され、 前記軸部には、前記ハウジング部に挿入されて
   前記ハウジング部の前記対向面に向き合う平面が
   形成されており、 前記球体は、前記ハウジング部の前記対向面と
   前記軸部の前記平面との間において圧接状態で配
   設されると共に、 前記ハウジング部は、その前記対向面が前記所
   定方向に対して直交する様に、前記駆動体または
   前記可動体の一方に固定され、 前記軸部は、前記駆動体または前記可動体の他
   方に固定された 可動体の駆動装置。