JPH0396748A

JPH0396748A - 位置決め移動機構

Info

Publication number: JPH0396748A
Application number: JP23041689A
Authority: JP
Inventors: Yusaku Azuma; 雄策我妻; Katsumi Ishihara; 勝己石原; Takeo Tanida; 武雄谷田; Yasuhiro Sawada; 康宏澤田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1991-04-22

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、物体の位置決め移動機構に関し、特に、工
業用ロボット、ＮＣ工作機械、測定気等に使用され精密
な送り機能が要求される位置決め移動機構に関する。

［従来の技術］本出願人は、先に特願昭６２−１１３８６７号として、
高速かつ高精度で直線運動を行なうことのできる技術と
して、ローラの摩擦力により、ガイドバーを扶持した状
態で走行可能な移動機構を提案した。

この提案によれば、固定台上に敷設されたガイドレール
上を移動自在な移動台と、固定台上にガイドレールと平
行に配設されたガイドバーと、ガイドバーに圧接し、移
動台に設けられた駆動源により駆動され、移動台を移動
する駆動ローラと、上記の移動台に関連して設けられ、
移動台の移動位置を検出する手段と備え、この検出手段
を介して、駆動源による移動台の移動を制御するように
したことを特徴とするものである。このように構成する
ことによって、高精度で移動位置を検出することが可能
であり、しかも移動台をガイドレールに沿って高速に移
動させることができるものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述したような移動機構では、高速に移
動させる場合とか、又は重量物を移動させる場合におい
て、ガイドバーと駆動ローラとの摩擦力でトルクを伝達
している為、圧接力を大きく設定する必要がある。ここ
で、圧接力が大きくなるのに比例して、駆動ローラとガ
イドバーとの問のコロガリ抵抗が増加する。このコロガ
リ抵抗が増加すると、移動させたい目標位置からわずか
にずれた状態では、コロガリ抵抗に充分打ち勝つ大きな
力を発生しないと、目標位置に正確に達しないことにな
る。しかし、ずれに対する復元力をあまり大きく取ると
、目標位置を通りすぎて再度逆方向にもどされ、所謂振
動を起してしまう。

また、高精度に位置決めを行なうため、位置の検出部を
高精度にするに比例して、わずかなずれに対する復元力
も同じ様に減少し、復元力（位置のフィードバックゲイ
ン）の大きくしすぎると振動を始めてしまう。

この発明は上述した課題に鑑みなされたもので、この発
明の目的は、振動することなく、高精度に位置決めする
ことのできる位置決め移動装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明
の第１に係わる位置決め移動装置は、固定台と、この固
定台上に固定され、任意形状の延出面を有するガイド部
材と、前記固定台上で、前記ガイド部材の延出面に沿っ
て移動可能に支持された移動台と、この移動台に回転自
在に軸支された駆動ローラと、この駆動ローラを回転駆
動する駆動手段と、前記駆動ローラをガイド部材の延出
面に圧接させる圧接力発生手段と、前記移動台の移動量
を検出する検出手段とを具備し、前記駆動ローラのガイ
ド部材への圧接力を、前記検出手段で検出された移動量
に比例させて変化させることを特徴としている。

また、この発明の第２に係わる位置決め移動機構は、固
定台と、この固定台に移動自在に支持された移動台と、
この移動台に固定され、任意形状の延出面を有するガイ
ド部材と、前記固定台上で、前記ガイド部材の延出面に
係合しつつ、回転自在に軸支された駆動ローラと、この
駆動ローラを回転駆動する駆動手段と、前記駆動ローラ
をガイド部材の延出面に圧接させる圧接力発生手段と、
前記移動台の移動量を検出する検出手段とを具備し、前
記駆動ローラのガイド部材への圧接力を、前記検出手段
で検出された移動量に比例させて変化させることを特徴
としている。

また、この発明に係わる位置決め移動機構において、前
記圧接力発生手段がピエゾ素子を備えることを特徴とし
ている。

［作用］以上のように構成される位置決め移動装置においては、
摩擦保合により移動台に駆動力を伝達し、検出手段によ
り移動台の移動量を検出し、目標位置に高精度に位置決
めを行なう移動機構において、目標位置に近づき、移動
スピードも低下し、大きな駆動力を必要としなくなった
場合、または、移動速度が小さくて良い場合には、駆動
ローラのガイド部材への圧接力を落とし、転がり抵抗を
下げてやることにより、僅かなずれでも、少ない復元力
で、目標位置に高精度に位置決めすることが可能になる
。

［実施例］以下に、この発明に係わる位置決め移動装置の一実施例
の構成を、直線移動装置に適用した場合につき、添付図
面の第ｉ図乃至第４図を参照して、詳細に説明する。

第１図及び第２図に示すように、この直線移動装置１０
は、図示しない土台上に矢印Ａで示すー方向（第１図に
おいては紙面に直交する方向、第２図においては、左右
方向）に沿って延出する固定台１２を備えている。この
固定台１２上には、第１図に示すように、一対のレール
部材１４ａ，１４ｂが、上述した一方向Ａに沿って延出
した状態で互いに平行に載置されている。これらレール
部材１４ａ，１４ｂに夫々上方から摺動自在に嵌合した
状態で、摺動部材１６ａ，１６ｂが設けられており、こ
れら摺動部材１６ａ，１６ｂは、移動台１８の下面に固
定されている。このようにして、この移動台１８は、一
方向Ａに沿って移動自在に支持されることになる。

この移動台１８は、内部が中空の直方体状に形成されて
おり、一方向Ａに沿う前後の両端面は開放されている。

そして、第２図に示すように、この移動台１８内の略中
央部には、一方向Ａに沿って延出するように形成された
ガイドバー２０が貫通している。ここで、このガイドバ
ー２０は、その両端を支持台２　２　ａ，　　２　２　
ｂを介して固定台１２の上面に固定されている。このガ
イドバー２０の一方向Ａに沿って延出する両側面２０ａ
２０ｂは、上述したレール部材１４ａ，１４ｂと正確に
平行となるように設定されている。

一方、この移動台２０には、ガイドバ−２０の一方の側
面２０ａに転接する外周面を有する駆動ローラ２４が、
上下一対のベアリング２６ａ，２６ｂを介して、垂直軸
回りに回転自在に軸支されている。ここで、この駆動ロ
ーラ２４の直上方には、これを回転駆動するための駆動
モータ２８が、その駆動軸２８ａを下方に向けて延出し
た状態で、取付ステイ３０を介して移動台１８上に固定
されている。そして、この駆動軸２８ａの下端と駆動ロ
ーラ２４の上端とは、カップリング３２を介して互いに
連結されている。

ここで、駆動モータ２８の起動に応じて、駆動ローラ２
４は回転駆動することになるが、この駆動ローラ２４と
ガイドバー２０とが所定の圧接力で摩擦係合していない
と、駆動ローラ２４の回転に応じて、移動台１８は、移
動しないことになる。このため、第１図に示すように、
移動台１８内であって、ガイドバ−２０の他方の側面２
Ｏｂ側には、ガイドバー２０と駆動ローラ２４とを互い
に圧接して、両者を摩擦係合させるための圧接機構３４
が配設されている。

この圧接機構３４は、移動台１８内において、上述した
一方向Ａと直交する他方向Ｂに沿って移動可能な圧接ハ
ウジング３６を備えている。この圧接ハウジング３６は
、内部を中空とすると共に、ガイドバ−２０の他方の側
面２０ｂに対向する面が全面的に開放されている。そし
て、この圧接ハウジング３６内には、上下に延出した支
軸３８が固定されている。また、この支軸３８には、ベ
アリング４０を介して圧接ローラ４２が回転自在に軸支
されている。この圧接ローラ４２は、ガイドバ−２０の
他方の側面２０ｂに転接（圧接）するように設定されて
いる。

一方、この圧接ハウジング３６の、ガイドバー２０が設
けられた側とは反対側には、この圧接ハウジング３６を
ガイドバー２０に向けて圧接するための圧接力を発生す
る圧接力発生部材４４が配設されている。この一実施例
においては、圧接力発生部材４４は、圧接力を任意な値
に高速で変更可能とするために、ピエゾ素子が採用され
ている。

このように圧接機構３４は構成されているので、圧接力
発生部材４４で発生した圧接力は、先ず、圧接ハウジン
グ３６に伝えられ、ここから、支軸３８、ベアリング４
０、圧接ローラ４２を介して、ガイドバー２０の他方の
側面２０ｂに伝えられることになる。このようにして、
圧接ローラ４２とガイドバー２０の他方の側面２０ｂと
の圧接力の反力として、移動台１８は、矢印Ｂで示すよ
うに偏倚され、この結果、この移動台１８に取り付けら
れている駆動ローラ２４は、ガイドバー２０の一方の側
面２０ａに所定の圧接力で圧接することになる。

このようにして、この一実施例においては、王接ローラ
２４とガイドバー２０との間の摩擦係合が達成されるこ
とになる。

尚、上述した圧接力発生部材４４で発生した圧接力が強
くなれば、駆動ローラ２４とガイドバー２０との間の圧
接力も高くなり、発生する圧接力が弱くなれば、両者の
間の圧接力も弱くなるものである。

また、この一実施例においては、移動台１８の固定台１
２に対する移動位置（移動量）を検出するために、移動
量検出機構４６が配設されている。この移動量検出機構
４６は、第１図に示すように、一方のレール部材１４ａ
に隣接して、一方向Ａに沿って延出した状態で、ラック
部材４８がステイ５０を介して固定台１２上に取り付け
られている。一方、移動台ｌ８の、ラック部材４８が配
設された側の側面には、ステイ５２を介して、ロータリ
エンコーダ５４が取り付けられている。

このロータリエンコーダ５４は、下方に突出する状態で
検出軸５４ａを備えており、ロータリエンコーダ５４は
、この検出軸５４ａの回転量に基づいて、移動台ｌ８の
移動量を検出するように構成されている。このため、こ
の検出軸５４ａの下端には、上述したラック部材４８に
噛合するビニオンギャ５６が同軸に取り付けられている
。このように移動量検出機構４６は構成されているので
、移動台１８の移動量は、ロータリエンコーダ５４から
の検出結果に基づき、正確に検出されることになる。

以上のように直線移動装置１０は構成されているので、
これが符合Ａ，Ｄで示す２点間を移動するときには、第
３図（Ａ）に示すように、移動速度と移動時間との関係
において、横軸に移動時間をとり、縦軸に移動速度をと
ると、直線移動装置１０の移動量は、ハツチングで示し
た面積となる。

一方、第３図（Ａ）において、点Ａから点Ｂまでが加速
領域、点Ｂから点Ｃまでが等速領域、点Ｃから点Ｄまで
が減速領域として規定される。ここで、第３図（Ｂ）は
、第３図（Ａ）に示す移動態様における移動の為の必要
トルクが示されている。この第３図（Ｂ）から明白なよ
うに、点Ｄにおいて最終的に高精度に位置決めを行なわ
せるときは、最終の移動速度は充分に落ち、その時点で
の必要トルクも大きなものを必要としないものである。

しかしながら、第４図の示す様に、圧接力と転がり抵抗
とは、ほぼ比例関係にある為、点Ｄ近傍で、大きな圧接
力で駆動ローラ２４をガイドバー２０に対して押し付け
ていると、転がり抵抗が大きくなり、大きな復元力を要
することとある。この結果、圧接力をあまり大きくする
と振動してしまうことになる。そこで、第３図（Ｃ）に
示す様に、必要トルクの絶対値にほぼ比例させた状態で
、圧接力を調整してやると、点Ｄにおいて高精度に位置
決めが行なえ、振動することも少なくなる効果が達成さ
れることになる。

また、例えば、第３１ｆｆｌ（Ａ）におけるａ部及びｂ
部において、必要なトルクを伝達するのに圧接力をコン
スタントに与えておくと、全体の負荷抵抗の７０％程度
が転がり抵抗で、残りの３０％がその他の部分たとえば
ベアリング等の抵抗となり、０．１ｍｍ程度の位置決め
精度しか得られないことになる。

しかしながら、この一実施例においては、Ｄ点付近で、
押付力を下げることにより、０．０１ｍｍ程度の位置決
めが可能となる。また、全域で、必要な圧接力で押して
いる為、移動時間も延びることなく、高精度に位置決め
移動が可能となる。また、必要以上に強く押しあてるこ
ともなく、駆動ローラ２４やガイドバー２０の摩擦量も
減少して、耐久性をも向上させることが出来ることにな
る。

この発明は、上述したー実施例の構成に限定されること
なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
であることは言うまでもない。

例えば、上述したー実施例においては、圧接力発生部材
として、圧接力を高速にかつ高精度に変化させることが
可能なピエゾ素子を用いるように説明したが、この発明
は、このような構成に限定されることなく、流体シリン
ダー等を用いてもなんら問題ない。

また、上述したー実施例においては、この発明を直線移
動装置に適用する場合について説明したが、この発明は
、このような適用に限定されるものではなく、例えば、
第５図にこの発明の他の実施例として示すように、回転
移動装置に適用し得るものである。

以下に、この発明を回転移動装置に適用した場合の他の
実施例の構成を、第５図を参照して説明する。尚、以下
の説明において、上述したー実施例と同一部分には同一
符合を付して、その説明を省略する。

即ち、この他の実施例においては、第５図に示すように
、固定台１２上には、円筒状の支持部材６０が固定され
ている。そして、この支持部材６０の上部の外周には、
下面が開放された略円筒状の移動台６２が嵌合され、ベ
アリング６４を介して回転自在に軸支されている。ここ
で、この移動台６２は、天板部分を構成する回転板６２
ａと、この回転板６２ａの下面外周部に固定されたリン
グ状のガイドリング６２ｂとから構成されている。この
ようにして、他の実施例においては、移動台６２が固定
台１２の上方で回転自在に支持されることになる。

この移動台６２の側方の固定台ｌ２上には、移動台６２
に対向する面が開放され、内部が中空となされた取付ハ
ウジング６６が固定されている。

そして、この取付ハウジング６６内には、移動台６２に
対向する面が開放され、内部が中空となされた圧接ハウ
ジング６８が、移動台６２に対して進退自在に取り付け
られている。この圧接ハウジング６８内には、上下をベ
アリング２６ａ，２６ｂにより、駆動ローラ２４が垂直
軸回りに回転自在に軸支されている。

ここで、この駆動ローラ２４は、上述したー実施例にお
いけるガイドバーとして機能するガイドリング６２ｂの
外周面に、転接（圧接）するように設定されている。

尚、駆動ローラ２４を回転駆動するための駆動モータ２
８は、駆動ローラ２４の上方に位置する状態で、圧接ハ
ウジング６８の上部に固定されており、これの駆動軸２
８ａは、カップリング３２を介して、駆動ローラ２４に
連結されている。

そして、この他の実施例においては、ガイドリング６２
ｂと駆動ローラ２４とを互いに圧接して、両者を摩擦係
合させるために、圧接ハウジング６８と取付ハウジング
６６との間には、圧接ハウジング６８を移動台６２に向
けて付勢して、両者の間に圧接力を発生させる圧接力発
生部材４４が介設されている。この圧接力発生部材４４
は、上述したー実施例と同様に、ピエゾ素子から構成さ
れている。

また、この他の実施例においては、移動台６２の固定台
１２に対する回転位置（回転量）を検出するために、回
転量検出機構７０が配設されている。この回転量検出機
構７０は、回転板６２ａの下面中央部に下方に突出した
被検出部７２と、固定台■２上にステイ５２を介して固
定されたロータリエンコーダ５４と、このロータリエン
コーダ５４の検出軸５４ａと被検出部７２とを連結する
カップリング７４とから構成されている。

このようにして、ロータリエンコーダ５４は、回転板６
２ａの回転に基づき回転する検出軸５４ａの回転量に基
づいて、移動台６２の回転量を検出することとなる。こ
のように回転量検出機構７０は構成されているので、移
動台６２の回転量は、ロータリエンコーダ５４からの検
出結果に基づき、正確に検出されることになる。

このように他の実施例を構成することにより、この発明
に係わる位置決め移動装置は、回転移動装置にも良好に
適用することが出来るものである。

また、上述したー実施例においては、駆動ローラ２４を
備える移動台１８が、固定台１２上に固定されたガイド
バー２０に沿って移動する様に説明したが、この発明は
、このような構成に限定されることなく、駆動ローラ２
４を支持する部分を固定台１２上に固定して、ガイドバ
−２０を固定台１２上で一方向に沿って移動する様に構
成しても何等問題ない。

同様に、上述した他の実施例においても、ガイドリング
６２ｂを固定台１２上に固定し、駆動ローラ２４を支持
する取付ハウジング６６が、固定台１２上において、ガ
イドリング６２ｂの外周に沿って回転移動するように構
成しても何等問題ないものである。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明の第１に係わる位置決め
移動装置は、固定台と、この固定台上に固定され、任意
形状の延出面を有するガイド部材と、前記固定台上で、
前記ガイド部材の延出面に沿って移動可能に支持された
移動台と、この移動台に回転自在に軸支された駆動ロー
ラと、この駆動ローラを回転駆動する駆動手段と、前記
駆動ローラをガイド部材の延出面に圧接させる圧接力発
生手段と、前記移動台の移動量を検出する検出手段とを
具備し、前記駆動ローラのガイド部材への圧接力を、前
記検出手段で検出された移動量に比例させて変化させる
ことを特徴としている。

従って、この発明によれば、振動することなく、高精度
に位置決めすることのできる位置決め移動装置が提供さ
れることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる位置決め移動装置の一実施例
を、直線移動装置に適用した場合の構成を示す正面図；第２図は第１図に示す直線移動装置の側面図；第３図は
移動経過時間に対して変化する、速度、必要トルク、そ
して、圧接力の変化状態を夫々示す線図；第４図は圧接力と転がり抵抗との関係を示す線図；そし
て、第５図はこの発明に係わる位置決め移動機構を回転移動
機構に適用した場合の他の実施例の構成を示す正面図で
ある。図中、１０・・・直線移動装置、１２・・・固定台、１
４ａ；１４ｂ・−レール部材、１６ａ，１６ｂ・＝摺動
部材、１８・・・移動台、２０・・・ガイドパー２２ａ
；２２ｂ・・・支持台、２４・・・駆動ローラ、２６ａ
　；　２６ｂ・・・ベアリング、２８・・・駆動モータ
、２８ａ・・・駆動軸、３０・・・取付ステイ、３２・
・・カップリング、３４・・・圧接機構、３６・・・圧
接ハウジング、３８・・・支軸、４０・・・ベアリング
、４２・・・圧接ローラ、４４・・・圧接力発生部材、
４６・・・移動量検出機構、４８・・・ラック部材、５
０・・・ステイ、５２・・・ステイ、５４・・・ロータ
リエンコーダ、５４ａ・・・検出軸、５６・・・ピニオ
ンギャ、６０・・・支持部材、６２・・・移動台、６２
ａ・・・回転板、６２ｂ・・・ガイドリング、６４・・
・ベアリング、６６・・・取付ハウジング、６８・・・
圧接ハウジング、７０・・・回転量検出機構、７２・・
・被検出部、７４・・・カップリングである。（Ａ）（日）（Ｃ）第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定台と、この固定台上に固定され、任意形状の延出面を有するガ
イド部材と、前記固定台上で、前記ガイド部材の延出面に沿つて移動
可能に支持された移動台と、この移動台に回転自在に軸支された駆動ローラと、この駆動ローラを回転駆動する駆動手段と、前記駆動ロ
ーラをガイド部材の延出面に圧接させる圧接力発生手段
と、前記移動台の移動量を検出する検出手段とを具備し、前記駆動ローラのガイド部材への圧接力を、前記検出手
段で検出された移動量に比例させて変化させることを特
徴とする位置決め移動機構。
（２）固定台と、この固定台に移動自在に支持された移動台と、この移動
台に固定され、任意形状の延出面を有するガイド部材と
、前記固定台上で、前記ガイド部材の延出面に係合しつつ
、回転自在に軸支された駆動ローラと、この駆動ローラ
を回転駆動する駆動手段と、前記駆動ローラをガイド部
材の延出面に圧接させる圧接力発生手段と、前記移動台の移動量を検出する検出手段とを具備し、前記駆動ローラのガイド部材への圧接力を、前記検出手
段で検出された移動量に比例させて変化させることを特
徴とする位置決め移動機構。
（３）前記圧接力発生手段がピエゾ素子を備えることを
特徴とする請求項第１項または第２項に記載の位置決め
移動機構。