JPH0551416B1 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、NC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、
射出成型機、工業用ロボツ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つてそれぞ
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
に沿つ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量の決定が難しく、
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つ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、左右長手方向
に沿つてそれぞれホ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〓
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
あるいはこれを複合した複合型のいずれのもので
あつてもよいが、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
ステツプ送りをする１相励磁方式であつてもよ
く、また、可動子励磁部に対して常時２相電流を
流してステツプ送りをする２相励磁方式であつて
もよいが、好ましくは高推力を得ることができ、
しかも、減衰振動が少なく、かつ、広い周波数範
囲に対して応答が可能な２相励磁方式がよい。

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
まま採用することができる。

さらに、上記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
する構成のものが好ましく、また、その軌道台と
摺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
グブロツクを摺動台と別体に形成し、このベアリ
ングブロツ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、左右長手方向に沿つてそれぞれ一対
のボール転送溝５を有する軌道台１と、この軌道
台１の上方にその上面から所定の間〓を保持して
配設された摺動台２と、この摺動台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からなり摺動台
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
央部長手方向に沿つて固定子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歯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１
３図に示すように、一対のレール６とボルスター
８とからなる分割型に形成してもよい。

一方、上記摺動台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
つている。

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１２′とを備えている。また、上
記励磁コア１２′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相励磁方式が採用されている。

この実施例において、上記摺動台２は、第５図
及び第６図に示すように、下面側に上記可動子１
１が取付けられる天板１５と、この天板１５が固
定される取付面１４ａ及び可動子１１が遊嵌する
透孔１４ｂとを備えたボデイ本体１４と、このボ
デイ本体１４の前後側一端に固定ネジ１９により
固定されるプレート２０とで構成されている。そ
して、上記天板１５とボデイ本体１４との結合
は、取付孔１７を貫通してボデイ本体１４のねじ
孔１６にねじ結合する取付けボルト１８によつて
行われる。この結果、天板１５をボデイ本体１４
に結合すると、可動子１１がボデイ本体１４の透
孔１４ｂ内に位置するので、摺動台２を薄型コン
パクトに形成することができ、軌道台１を走行し
た際の安定性が向上するほか、可動部分を軽量に
することができ、その分だけ慣性力が小さくなつ
て応答性や直線案内運動の精度が向上する。

一方、上記ベアリング３は、第７図ないし第１
１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ツク２４と、この
ベアリングブロツク２４の両端面に取付けられた
側蓋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つている。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ツ
ク２４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１２図に示すように、摺動台２と各ベア
リング３のベアリングブロツク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
に幅方向に延びる多数の歯を有する固定子を取付
けると共に、摺動台の下面側には複数の励磁部を
備えた可動子を取付け、上記固定子と可動子とで
リニアモータ機構を構成して摺動台を軌道台沿つ
て駆動するようにしたので、以下に示す各効果を
得ることができる。

固定子に多数の歯が配列されており、可動子
の励磁部にパルス信号を入力すると摺動台が固
定子の歯のピツチに応じてステツプ送りされる
ので、印加するパルス信号の数に対応した任意
の送り量を摺動台に与えることが可能となる。

摺動台は印加したパルス信号の数に対応した
送り量だけ移動する自己位置決め機能を有して
いるので、エンコーダ等の位置検出装置を別途
設けて摺動台の送り量をクローズドループ制御
する必要がなく、簡単な装置構成で高精度の直
線案内を達成することが可能となる。

軌道台側の固定子には永久磁石や励磁コアを
設ける必要がないので、複数本の軌道台を継ぐ
ことによりロングストロークの直線案内を容易
に行うことが可能となる。

【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−線断面図、
第５図は第１図のＶ−Ｖ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−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XI−
XI線断面図、第１２図は摺動台の変形例を示す断
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……ボルスター、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
イ本体、１４ａ……取付面、１４ｂ……透孔、１
５……テーパギブ、１６……ねじ孔、１７……取
付孔、１８……取付ボルト、１９……固定ねじ、
２０……プレート、２２……ボルト、２３……偏
心ピン、２４……ベアリングブロツク、２５……
側蓋、２６……ボール、２７……保持器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 左右長手方向に沿つてそれぞれホール転送溝
   を有する軌道台と、この軌道台の上方にその上面
   から所定の間隔を保持して配設された摺動台と、
   この摺動台の左右両側に設けられ、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 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 摺動台と各ベアリングを構成するベアリング
   ブロツ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 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
   を有するボ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。