JPH0440138B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はたとえば工作機械等に使用されるテー
ブル移送装置に関する。 （従来の技術） 従来テーブル移送装置は、固定ベツドに可動テ
ーブルが摺動自在に取付けられ、この可動テーブ
ルの送り機構はボールネジとボールネジを回転さ
せるサーボモータもしくはステツピングモータ等
の回転モータとにより構成されており、ボールネ
ジの回転運動で可動テーブルの直線運動を制御し
て高精度に位置決めするのが一般的であつた。し
かしボールネジのバツクラツシユ等により始動
時、停止時の応答性が悪く、位置決め精度を高精
度にできないこと、また堺精度にするためにボー
ルネジのピツチを小さくすると高速性が劣るこ
と、さらにボールネジと回転モータを組付ける必
要があることから装置が大型化する等の欠点があ
つた。これに対し、リニアモータを使用すると、
ボールネジ等による機械的な駆動伝達機構が必要
ないために、応答性がよく、また高速に駆動し得
ること、さらにリニアモータの可動子および固定
子が可動テーブルと固定ベツドとの間に組み込む
ことができ小型化できる等の利点があり、リニア
モータを使用したテーブル移送装置が種々提案さ
れている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし斯かる従来例の場合には、通常固定子を
固定ベツド側に固定して、その上を可動テーブル
が移動するので可動テーブルの移動し得る範囲
は、固定子の長さ分の範囲内に限られていた。そ
のために長い距離を移動させる場合には、長い固
定子を製作する必要があつた。一方固定子の固定
子歯は鉄板等をエツチングすることにより形成さ
れるが、固定子を長くすると、それだけエツチン
グ用の長いバスが必要となり、生産設備の増大を
招きコストアツプにつながる。さらに固定子自体
もその長さに比例して製作コストが増大するとい
う問題があつた。このような問題を解決するため
に、短い長さの固定子を複数個継ぎ足して長い固
定子を形成することも考えられるが、各固定子の
継ぎ目部分を固定子歯のピツチと同一の精度で継
ぎ足すことが困難で、たとえば１mmピツチで走行
していても継ぎ目部分で1.5mmピツチとオーバー
したり、少なかつたりして可動テーブルの走行精
度が悪くなるという問題があつた。さらに固定子
歯の精度等によりなお送りピツチがばらつくとい
う問題があつた。 本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、固定子の長
さに関係なく、固定子の長さ以上の長い距離でも
無限に移動可動でかつ精密送り可能なテーブル移
送装置を提供することにある。 （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、本発明にあつて
は、固定ベツド上に第１可動テーブルおよび第２
可動テーブルを上下方向に離隔させて設け、該第
１可動テーブルおよび第２可動テーブルをそれぞ
れリニアベアリングを介して同一方向に移動自在
に取付け、上記第１可動テーブルおよび第２可動
テーブルには、該第１可動テーブルおよび第２可
動テーブルを上記固定ベツドに対して固定せしめ
るブレーキ手段が取付けられ、上記第１可動テー
ブルと第２可動テーブルの間に複数のリニアモー
タを介在させ、該第１可動テーブルおよび第２可
動テーブルをブレーキ手段にて交互に固定ベツド
に固定して交互に移動させることにより歩進運動
可能に構成して成るものから成つている。 （実施例） 以下に、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。本発明の第一実施例に係るリニアモータを
示す第１図乃至第６図において、１は固定ベツド
で、その両側端には上方に向つて突出して長手方
向に互いに平行に延びるフランジ２，２が形成さ
れており、両フランジ２，２の内側面に沿つて平
行に軌道台３，３がボルト等の固着具４によつて
固定ベツド１に固着されている。軌道台３，３に
はリニアベアリングを介して第１可動テーブル５
と第２可動テーブル６が軌道台３，３に沿つて移
働自在に支承されている。第１可動テーブル５と
第２可動テーブル６の対向面間には、２組のリニ
アモータ７，８（本実施例にあつてはリニアパル
スモータ）が介在せしめられている。このリニア
モータ７，８のうち一方の第１リニアモータ７の
固定子７ｂと可動子７ａの配置は、第１可動テー
ブル５側に固定子７ｂが第２可動テーブル６側に
は可動子７ａが配置されており、他方の第２リニ
アモータ８の固定子８ｂと可動子８ａの配置は、
第１リニアモータ７とは逆に、第１可動テーブル
５側には可動子８ａが、第２可動テーブル６側に
は固定子８ｂが配置されている。第１および第２
可動テーブル５，６は、それぞれ４対のリニアベ
アリング９，…；１０…により軌道台３，３に支
承されている。すなわち第２可動テーブル６を例
にとつて説明すると、テーブル下面に取付けた第
１リニアモータ７の可動子７ａの両側に２対のリ
ニアベアリング９，…がボルト等の固着具１１…
により固着されており、第２リニアモータ８の固
定子８ｂの両側に２対のリニアベアリング９，…
が固着具１１…により固着されている。さらにこ
のリニアベアリング９，９の間には、一対のブレ
ーキ手段としての電磁ブレーキ１２，１２が固着
され、さらに第２リニアモータ８の固定子８ｂの
中央部両側にもリニアベアリング９，９の間に一
対の電磁ブレーキ１２，１２が固着されている。
第１可動テーブル５についても第２可動テーブル
６と同様の構成で、４対のリニアベアリング１
０，…と２対の電磁ブレーキ１２，…が取付けら
れている。 一方軌道台３，３には第１可動テーブル５と第
２可動テーブル６に取付けられた各リニアベアリ
ング９，１０が案内されるボール転走溝３ａ…が
上下２ケ所に形成されており、第１可動テーブル
５は下側のボール転走溝３ａ…に沿つてリニアベ
アリング１０…を介して移動すると共に、第２可
動テーブル６については上側のボール転走溝３ａ
…に沿つてリニアベアリング９…を介して移動す
る。各第１および第２可動テーブル５，６は電磁
ブレーキ１２，…によつて固定ベツド１に対して
固定されるが、この電磁ブレーキ１２，…は、第
７図に示すように制動する際に軌道台３に押し付
けられるブレーキシユー１３と、ブレーキシユー
１３を軌道台３に対して直角方向に進退させるプ
ランジヤ１４と、プランジヤ１４を作動させる電
磁コイル１５とから成つており、通電時にプラン
ジヤ１４が吸引されてブレーキシユー１３が軌道
台３から離れ、非通電時にはスプリング１６によ
りブレーキシユー１３が軌道台に押付けられるよ
うになつている。 各リニアベアリング９，１０は第８図乃至第１
０図に示すように、片側に２条のボール転走溝１
７，１７が設けられ、かつ内部にボール逃げ孔１
８，１８が設けられたベアリングブロツク１９
と、２条の負荷ボール列を保持する保持器２０
と、ボール転走溝１７，１７とボール逃げ孔１
８，１８とを連通する一対の側蓋２１，２１とか
ら構成されている。負荷ボール２２，２２…はボ
ール転走溝１７，１７およびボール逃げ孔１８，
１８間を循環するようになつている。このボール
転走溝１７，１７と負荷ボール２２，２２…との
接触角αは略45度となつているが、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。
また各リニアベアリング９，…１０，…と軌道台
３，３との隙間は、たとえば第１図に示すような
隙間調整ボルト２３，…によつて調整される。す
なわち隙間調整ボルト２３を締め込むことによつ
てリニアベアリング９，…，１０，…は軌道台３
を介して他方の軌道台３側に押圧されるととも
に、隙間調整ボルト２３，…の押圧力の反力が反
対側のリニアベアリング９に作用して負荷ボール
２２…に予圧がかけられる。予圧をかける方法と
しては他に偏心ピンを用いてもよく、テーパギブ
等を用いてもよい。 つぎに第１１図には本実施例に使用された第１
リニアモータ７の要部が示されており、可動子７
ａは、たとえば永久磁石２４を中心に介在させて
その左右に２つの磁気コア２５，２６を対向配置
して構成されており、一方の磁気コア２５には永
久磁石２４によりＮ極に磁化された第１の磁極２
７および第２の磁極２８が形成され、他方の磁気
コア２６には永久磁石２４によりＳ極に磁化され
た第３の磁極２９および第４の磁極３０が形成さ
れている。 固定子７ｂには、第１１図に示すように長手方
向と略直交する方向に延びる断面コ字形状の固定
歯７b′が長手方向に略全長にわたつて、同一ピツ
チＰで等間隔に設けられている。各磁極２７〜３
０にも固定子７ｂと同一のピツチの磁極歯２７ａ
〜３0aがそれぞれ形成されている。 Ｎ極側の第１の磁極２７および第２の磁極２８
には、第１のコイル３１および第２のコイル３２
が巻かれており、電流が流れた際に互いに逆向き
の磁束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２９および第４の
磁極３０にも、同様に直列に結線された第３のコ
イル３３および第４のコイル３４が巻かれてお
り、パルス発生源（図示せず）に接続されてい
る。ここで、説明の都合上、例えば第１の磁極２
７の磁極歯２７ａに対して第２の磁極２８の磁極
歯２８ａの位相が1/2ピツチ（1/2Ｐ）だけずれて
おり、また第３の磁極２９の磁極歯２９ａに対し
て第４の磁極３０の３０ａも同様に位相が1/2ピ
ツチ（1/2Ｐ）だけずれているものとする。さら
にＮ極側の第１の磁極２７および第２の磁極２８
の磁極歯２７ａ，２８ａに対してＳ極側の第３の
磁極２９および第４の磁極３０の磁極歯２９ａ，
３０ａは1/4ピツチ（1/4Ｐ）だけ位相がずれてい
るものとする。 ここで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１２図ａ〜ｄは、リニア
パルスモータの働作原理を示す概略図を示してお
り、第１のコイル３１と第２のコイル３２には端
子ａから、第３のコイル３３と第４のコイル３４
には端子ｂからパルスが入力されるようになつて
いる。第１２図ａでは、端子ａに第１の磁極２７
を励磁する方向に（モード）、第１２図ｂでは
端子ｂに第４の磁極３０を励磁する方向に（モー
ド）、第１２図ｃでは端子ａに第２の磁極２８
を励磁する方向に（モード）、第１２図ｄでは
端子ｂに第３の磁極２９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。

【表】 第１表に示すようにモードの場合にはＮ極側
の第１の磁極２７の磁力が強力で、第１の磁極２
７と固定子７ｂの固定歯７b′との間の吸引力によ
り可動子７ａは保持され安定状態にある。一方Ｓ
極側の第３および第４の磁極２９，３０はそれぞ
れ固定子７ｂの固定歯７b′に対して1/4ピツチだ
け位相がずれている。モードでは第１の磁極２
７のコイル３１による磁力はなくなり、代つてＳ
極側の第４の磁極３０の磁力が強力になつて、可
動子７ａは第４の磁極３０が固定子７ｂの固定歯
７b′と位相が合致する方向に相対的に移動して1/
４ピツチ（1/4Ｐ）だけ進むことになる。このとき
Ｎ極側の第１および第２の磁極２７，２８が1/4
ピツチ（1/4Ｐ）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２８の
磁力が強力になり、第２の磁極２８が固定子７ｂ
の固定歯７b′と位相が合致する方向に可動子７ａ
は相対的に移動して1/4ピツチ（1/4Ｐ）進み、Ｓ
極側の第３および第４の磁極２９，３０は1/4ピ
ツチ（1/4Ｐ）だけ位相がずれる。モードでは
Ｓ極側の第３の磁極２９の磁力が強力となり、第
３の磁極２９が固定子７ｂの固定歯７b′と位相が
合致する方向に可動子７ａは相対的に移動して1/
４ピツチ（1/4Ｐ）進む。さらに再びモードに戻
つてＮ極側の第１の磁極２７の磁力が強力となつ
て、可動子６は1/4ピツチ（1/4Ｐ）だけ相対的に
進み第１２図ａの状態となる。このようにモード
からの繰り辺しによつて１パルス当り1/4ピ
ツチ（1/4Ｐ）ずつ移動するようになつている。 以上の説明では１相励磁について説明したが、
常時２相の電流を流す２相励磁により駆動しても
よく、また１相と２相に交互に電流を流す１−２
相励磁方式をとつてもよい。 このような構成のリニアモータにおいては、次
のようにして駆動される。まず第１可動テーブル
５の電磁ブレーキ１２，……をオフとして第１可
動テーブル５を軌道台３，３に対して個定し、第
２可動テーブル６の電磁ブレーキ１２，…をオン
として第２可動テーブル６を軌道台３，３に対し
てフリー状態にして、第１，第２リニアモータ
７，８の各可動子７ａ，８ａにパルスが入力さ
れ、第１３図ａ，ｂ，ｃに示すように第２可動テ
ーブル６が所定量前進駆動（図中左方向）され
る。この場合は、第１リニアモータ７の可動子７
ａは固定子７ｂに対して前進するが、第２リニア
モータ８については固定子８ｂを移動させるた
め、軌道台３に固定された第１可動テーブル５に
付けられた可動子８ａには固定子８ｂに対して後
退する方向（図中右方向）にパルスが入力され、
その反作用として固定子８ｂが移動される。つぎ
に第２可動テーブル６が所定量前進して停止した
後、第２可動テーブル６の電磁ブレーキ１２をオ
フとして、第２可動テーブル６を軌道台３，３に
対して固定し、第１可動テーブル５の電磁ブレー
キ１２，…をオンとして第１可動テーブル５を軌
道台３，３に対してフリー状態にする。第１，第
２リニアモータ７，８の各可動子７ａ，８ａに、
第１可動テーブル５に対して第２可動テーブル６
が後退（図中右方向）する方向にパルスを入力す
る。すると第１可動テーブル５が第１３図ｃ乃至
ｅに示すように前進（図中左方向）して所定位置
で停止する。さらに第１３図ｅの状態で再び第１
可動テーブル５の電磁ブレーキ１２をオフとして
第１可動テーブル５を軌道台３，３に対して固定
して、第２可動テーブル６の電磁ブレーキ１２，
…をオンとして第２可動テーブル６をフリーと
し、上記した動作を繰り返して第２可動テーブル
６および第１可動テーブル５は交互に歩進（図中
左方向）して、軌道台３，３に沿つて無限に移動
する。 このようにリニアモータを２連構成としたの
で、各可動テーブル５，６の推進力は２倍とな
る。また各第１，第２リニアモータ７，８による
１パルス当りの送り量にばらつきが生じた場合、
たとえば一方のリニアモータが所定の送り量より
も進み過ぎて、他方の送り量が遅れた場合は、送
り量の誤差は相殺される。また双方とも所定の送
り量よりも進み過ぎた場合は、各テーブル５，６
の送り量の誤差は双方のリニアモータ７，８の誤
差中間に抑えることができ、第１リニアモータ７
と第２リニアモータ８が相互に補正し合つて各テ
ーブル５，６の送り精度は向上する。 さらに第１リニアモータ７と第２リニアモータ
８の固定子７ｂ，８ｂと可動子７ａ，８ａの配置
を逆にしたので、第１可動テーブル５と第２可動
テーブル６を同一形状となつており、１つの可動
テーブルで第１，第２可動テーブル５，６として
共用でき、汎用性が高くなる。 またリニアベアリング９，…，１０，…を介し
て各第１，第２可動テーブル５，６は移動される
ので、摺動抵抗は小さく、大きい負荷がかかつた
場合でも摩擦抵抗の増大は小さく、円滑に摺動さ
れる。また本実施例のリニアベアリング９，…，
１０，…を使用することにより、リニアベアリン
グ９，…，１０，…を使用しない場合に比べて10
〜100倍の負荷を支えることが可能となる。さら
にリニアベアリング９，…，１０，…の負荷ボー
ル２２…とボール転走面１７…との接触角を略45
度としたので、第１，第２可動テーブル５，６に
かかる上下左右の四方向の荷重を均等に支えるこ
とができる。さらに予圧をかけることにより高剛
性となつているので、第１可動テーブル５と第２
可動テーブル６のギヤツプが一定に保持され、安
定した走行性能が得られ、走行時のピツチがばら
つくピツチング蛇行するヨーイング、さらに左右
に回動しながら移動するローリング等の不具合が
防止される。 つぎに第１４図乃至第１９図には本発明の第二
実施例が示されており、第一実施例と同一の構成
部分については同一の符号を付して説明すると、
本実施例にあつては、第一実施例と同様にリニア
モータ７，８が２連構成となつているが、軌道台
３，３には２条のボール転走溝１７しか設けられ
ておらず第１可動テーブル５に固着されたリニア
ベアリング１０，…と、第２可動テーブル６に固
着されたリニアベアリング９，…が同一のボール
転走溝１７に沿つて移動するようになつている。
このような構成にすれば第一実施例と異なりテー
ブルを共用することができないが、リニアベアリ
ングの厚さ分だけ装置を薄形に形成することが可
能となるる。その他の構成および作用については
第一実施例と同一であるので説明を省略する。 以上本第一，第二実施例にあつては、各リニア
モータの固定子と可動子の配置が逆になつている
が、第１可動テーブル側に固定子を２ケ、第２可
動テーブル側に可動子を２ケ設けた構成、あるい
はその逆の構成としたものでもよい。また２つの
リニアモータの例を示したが、３つ以上取付けて
もよい。さらにリニアモータとしてパルス信号に
よつて駆動するリニアパルスモータを使用した
が、リニア誘導モータ、リニア直流モータ等を用
いてもよい。 （発明の効果） 本発明は以上の構成および作用からなるもの
で、第１可動テーブルおよび第２可動テーブルに
それぞれブレーキ手段を設け、第１可動テーブル
および第２可動テーブルの一方を択一的に固定ベ
ツドに固定し、第１可動テーブルおよび第２可動
テーブルを交互に移動させるようにしたので、固
定子の長さに関係なく無限に長い距離が移動可能
となる。したがつて長い距離を搬送する場合で
も、従来のように長い固定子を製作する必要がな
く、装置の製作が容易になりコスト低減を図るこ
とができる。また従来のように固定子をつないだ
場合に継目部において生ずる固定子間のピツチず
れがなく、精密な送りができる。またリニアベア
リングを使用したので、テーブルの前後方向の走
行のばらつき（ピツチング）、蛇行（ヨーイン
グ）、右左に回動する横揺れ（ローリング）等が
なく、安定した滑らかな走行性能が得られる。さ
らにリニアモータを複数配置したので数倍の推進
力が得られると共に、各リニアモータ個々の送り
量がばらついた場合でも、互いに補正し合つて送
り量の誤差は低減され、送り精度を高くすること
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図は本発明の第一実施例に係るテーブル移
送装置の平面図、第２図は第１図の装置の縦断面
図、第３図は第１図の−線断面図、第４図は
第１図の−線断面図、第５図は第１図の−
線断面図、第６図は本発明の−線断面図、
第７図は第１図の装置の電磁ブレーキの要部縦断
面図、第８図は第１図の装置のリニアベアリング
の正面図、第９図は第８図の装置の平面図、第１
０図は第９図の−線断面図、第１１図は可動
子および固定子の要部拡大断面図、第１２図ａ乃
至ｄはリニアパルスモータの動作原理を示すリニ
アパルスモータの概略正面図、第１３図ａ乃至ｅ
は第１図の装置の動作状態を示す概略正面断面
図、第１４図は、本発明の第二実施例に係るテー
ブル移送装置の平面図、第１５図は第１４図の装
置の縦断面図、第１６図は第１４図の−
線断面図、第１７図は第１４図の−線断
面図、第１８図は第１４図の−線断面
図、第１９図は−線断面図である。 符号の説明、１…固定ベツド、５…第１可動テ
ーブル、６…第２可動テーブル、７…第１リニア
モータ、８…第２リニアモータ、９，１０…リニ
アベアリング、１２…電磁ブレーキ（ブレーキ手
段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定ベツド上に第１可動テーブルおよび第２
   可動テーブルを上下方向に離隔させて設け、該第
   １可動テーブルおよび第２可動テーブルをそれぞ
   れリニアベアリングを介して同一方向に移動自在
   に取付け、上記第１可動テーブルおよび第２可動
   テーブルには、該第１可動テーブルおよび第２可
   動テーブルを上記固定ベツドに対して固定せしめ
   るブレーキ手段が取付けられ、上記第１可動テー
   ブルと第２可動テーブルの間に複数のリニアモー
   タを介在させ、該第１可動テーブルおよび第２可
   動テーブルをブレーキ手段にて交互に固定ベツド
   に固定して交互に移動させることにより歩進運動
   可能に構成して成ることを特徴とするるテーブル
   移送装置。 ２ 前記第１可動テーブルと第２可動テーブルの
   間には該第１および第２可動テーブルの移動方向
   に並べて２個のリニアモータが介在され、該リニ
   アモータの一方の可動子は第１可動テーブル側に
   配置され、他方のリニアモータの可動子は第２可
   動テーブル側に配置されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のテーブル移送装置。