JPH064211B2 - 駆動装置 - Google Patents

駆動装置

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JPH064211B2
JPH064211B2 JP60044122A JP4412285A JPH064211B2 JP H064211 B2 JPH064211 B2 JP H064211B2 JP 60044122 A JP60044122 A JP 60044122A JP 4412285 A JP4412285 A JP 4412285A JP H064211 B2 JPH064211 B2 JP H064211B2
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JP
Japan
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preload
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flick
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movable member
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JP60044122A
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JPS61203245A (ja
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哲治 小貫
正敏 渡海
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/34Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
    • B23Q5/38Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously
    • B23Q5/385Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously using a gear and rack mechanism or a friction wheel co-operating with a rail

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、摩擦力を用いた超精密送り駆動装置に関す
る。
(発明の背景) この種の摩擦力駆動方式の駆動装置は、精密工作機械の
送り装置として最近、最も注目されている。これは、第
7図に示すように、ギヤ駆動の代わりに摩擦円板を用い
るもので、構造的に最も単純だが、現在最も高精度な駆
動力伝達機構と評価されている。第7図の駆動装置は、
『新技術に関する調査−高精度・高品位加工技術に関す
る調査−』(昭和56年3月、財団法人 機械振興協会
技術研究所発行)に開示されているようにフィリップス
の開発したもので、直線位置決め精度0.04μmが達成さ
れている。そこで、この駆動原理を説明する。ステッピ
ングモーター101の駆動力は、その出力軸に固設され
たウォームギア103を介して歯車103、歯車103
に固設された伝達軸104、バネ等からなる予圧部10
7により伝達軸104と摩擦接触されたフリックション
ホィール105、フリックションホィール105に固設
された伝達軸106、予圧部107により伝達軸106
と摩擦接触されたフリックションホィール108、フリ
ックションホィール108に固設された伝達軸109に
伝達して可動部110を駆動する。即ち、ステッピング
モーター101の回転運動が、フリックションホィール
108に固設された伝達軸109の回転運動となり、こ
の伝達軸109に摩擦接触した可動部110は伝達軸1
09の接線方向に直線運動することになる。
しかしながら、第7図の駆動装置は、予圧部107によ
り予圧されたフリックションホィール105,108の
予圧力を打ち消す装置を備えておらず、この予圧力は全
て前記フリックションホィール108の伝達軸109の
軸受け111a,111bと伝達軸104の軸受け11
1cに掛かることになる。そのため、これら軸受けは、
予圧力に耐えうるように軸受けの負荷容量を増さねばな
らない。更に、その予圧力の強さによっては伝達軸10
9に曲げモーメントが掛かりその回転精度に悪影響を及
ぼし、可動部110の位置決め精度にも悪影響を及ぼす
ことに成る。
(発明の目的) 本発明は、予圧部の予圧力に起因する駆動力伝達部材の
回転精度の悪化、更に可動部材の位置決め精度の低下を
解決し、この予圧力が駆動力伝達部材の駆動に悪影響を
及ぼすことのなく且つ可動部材の位置決め精度にも影響
することのない駆動装置を提供することを目的とする。
(発明の概要) 本発明は、上記目的を達成する為に、駆動装置の駆動力
伝達部材の軸中心を通り且つ該軸方向に垂直な方向から
均等な予圧力で駆動力伝達部材と可動部材を挟むととも
に、前記軸方向に垂直な面内で移動可能に支持された予
圧手段により、前記駆動力伝達部材に一方向のみ予圧力
を加えることなく前記駆動力伝達部材と前記可動部材と
を摩擦接触させて駆動できるようにしたことを技術的要
点としている。
(実施例) 第1図から第3図は本発明の第一実施例であり、第1図
は駆動装置の斜視図、第2図は前記駆動装置のA−A矢
視断面での力学モデル図、第3図は前記駆動装置のB−
B矢視断面での力学モデル図を示す。
まず、第1図を用いて駆動装置の構成を説明する。フレ
ーム1〜3とスライド可動部5を案内するガイド部4と
は、不図示の固定台に固定されている。このフレーム1
には、一対のアーム6,7が回転自在にジョイント部1
a,1bで軸支され、この一対のアーム6,7はそれぞ
れローラ8,9が回転自在に取りつけられている。、こ
のローラ8,9は、フレーム12に軸支されたフリック
ションホィール10aをローラ8,9の回転軸とフリッ
クションホィール10aの回転軸10bとが直線で結ば
れる位置関係に成るように挟み込み、アーム6,7の先
端に掛けられてた付勢バネ11の付勢力によりフリック
ションホィール10aとローラ8,9とが摩擦接触する
ように予圧している。アーム6にはモータ12が固定さ
れ、モータ12の出力軸にはローラ8が固定され、モー
タ12の回転力がローラ8に伝達されるよう成ってい
る。フリックションホィール10a,10bはフレーム
2に静圧軸受あるいはアンギュラ軸受などの高精度軸受
13に軸支されている。本実施例において、本発明の出
力部はフリックションホィール10a,10bから構成
されている。
フリックションホィール10aの回転軸10bの回転の
接線方向にスライド可動部5が往復運動可能なように、
スライド可動部5のトラクションバー14と回転軸10
bとを摩擦接触させている。スライド可動部5のトラク
ションバー14と回転軸10bとを摩擦接触させる為
に、フレーム3に一対のアーム15,16が回転自在に
ジョイント部3a,3bで軸支され、このアーム15,
16に回転自在にローラ17,18が軸支されており、
このローラ17,18によりトラクションバー14と回
転軸10bとを挟み込みアーム15,16の先端に掛け
られた付勢バネ19で予圧している。このとき、ローラ
17,18の回転軸と回転軸10bとは直線で結ばれる
位置関係にある。本実施例において、本発明の可動部材
はスライド可動部5とトラクションバー14とで構成さ
れ、また本発明の予圧手段はアーム6,7,15,16
及びローラ8,9,17,18及び付勢バネ11,19
から構成されている。
次に、第1図の駆動装置の動作を第2図、第3図に基づ
き説明する。第1図において、モータ12が駆動される
と、その駆動力はローラ8,ローラ8に摩擦接触したフ
リックションホィール10a,フリックションホィール
10aの回転軸10b,回転軸10bに摩擦接触したト
ラクションバー14の順に伝達され、そして回転軸10
bの回転がその接線方向の直線運動としてトラクション
バー14に伝わりスライド可動部5をガイド部4に沿っ
て直線駆動させる。モータ12の回転速度はフリックシ
ョンホィール10aにより減速され回転軸10bに伝達
され最適な速度でスライド可動部5は駆動されることに
なる。この時、フリックションホィール10a,10b
に掛かる負荷を第2図、第3図に示す。
第2図において、フリックションホィール10aは付勢
バネ11の付勢力により、ローラ8から圧接力Pと、ロ
ーラ9から圧接力−P′を受け、そしてローラ8,9か
ら摩擦力Nを受けることになる。この圧接力Pは、圧接
力P′よりアーム6,7等の自重分だけ大きいだけであ
る。この摩擦力Nによりモータ12の駆動力がローラ8
を介してフリックションホィール10aに伝達され、摩
擦力Nはフリックションホィール10a,10bを回転
運動させる。このように、モータ12の駆動力をフリッ
クションホィール10a,10bに伝達する為に、付勢
バネ11によりフリックションホィール10a,10b
をローラ8,9で挟み込みフリックションホィール10
a,10bに予圧力(圧接力)を加えている。この時、
フリックションホィールの軸方向と垂直方向に掛かる負
荷は、圧接力Pと圧接力−P′とを加算した力となり、
即ちアーム6,7等の自重分の負荷となるが、その自重
分の負荷は無視できるほど小さな負荷力であり、この圧
接力PとP′とは均等な力と見なせる。
同様に、第3図において、フリックションホィール10
aの回転軸10bは付勢バネ19の付勢力により、ロー
ラ17から圧接力P1と、ローラ18から圧接力−P
1′を受け、更にローラ17,18から摩擦力N1を受
けることになる。この圧接力P1は、圧接力P1′より
アーム17,18等の自重分だけ大きい。この摩擦力N
1によりモータ12の駆動力がローラ8を介してフリッ
クションホィール10a,10bに伝達され、摩擦力N
1はフリックションホィール10a,10bを回転運動
させ、回転軸10bに摩擦接触したスライド可動部5の
トラクションバー14を回転軸10bの接線方向に直線
駆動してスライド可動部5の位置制御を行う。このよう
に、モータ12の駆動力をスライド可動部5のトラクシ
ョンバー14に伝達する為に、付勢バネ19によりフリ
ックションホィール10aの回転軸10bとトラクショ
ンバー14とをローラ17,18で挟み込みそれらに予
圧力を加えている。この時、フリックションホィールの
軸方向と垂直方向に掛かる負荷は、圧接力P1と圧接力
−P1′とを加算した力となり、即ちアーム17,18
等の自重分の負荷となるが、この自重分の負荷は無視で
きる負荷力であり、この圧接力P1とP1′とは均等な
力と見なせる。
このように、モータ12の駆動力はフリックションホィ
ール10a,10b,トラクションバー14とローラ
8,9,17,18との摩擦力によりフリックションホ
ィール10a,10bを介してスライド可動部5に伝達
され、モータ12によりスライド可動部5の位置制御を
行っているが、この摩擦力を発生させるための予圧力
(圧接力)は相対する2つのローラ8,9及び17,1
8によりフリックションホィール10a,10bを挟み
込む構造になっているので、フリックションホィールは
反対方向のほぼ等しい圧接力で予圧されるためにその圧
接力どうし打ち消し合いフリックションホィールの回転
軸10bは曲げモーメントを生じることはない。
従って、フリックションホィールに曲げモーメントが生
じないので、フリックションホィール10a,10bの
高精度回転軸受13の回転精度を落とすことなく、更に
フリックションホィールに予圧力を加えた時にスライド
可動部5の直進の際の基準位置がずれずモータの回転に
比例した滑らかな直進運動を与えることが出来、スライ
ド可動部5の位置決め精度を高精度にできる効果があ
る。更に、フリックションホィールに加える予圧力を増
しても前述した如く曲げモーメント等の悪影響がないの
で、スライド可動部5の推力を得たいだけ予圧力を増す
こともできる。
第4図は本発明の第2実施例であり、この第2実施例は
前述した第1実施例とほぼ同様な構成であるので、第1
実施例と異なる構成のみを説明する。第4図において、
フレーム21にはバネ性を有したジョイント部22a,
22bを介してアーム23,24が一体に形成され、同
様に、フレーム25にはバネ性を有したジョイント部2
6a,26bを介してアーム27,28が一体に形成さ
れている。このバネ性を有したジョイント部22a,2
2b,26a,26bが、第1実施例のジョイント部1
a,1b,3a,3bの機能を有し、アーム23,24
の動きを規制することはない。
従って、第2実施例の駆動装置は第1実施例と同様な動
作及び効果を有する。
第5図は本発明の第3実施例であり、第1実施例と異な
る構成はフリックションホィールの予圧のための構成で
ある。第5図において、フレーム31には不図示の案内
溝に嵌合したガイドブロック35aが付勢バネ33によ
り下方に付勢され、また不図示の案内溝に嵌合したガイ
ドブロック35bが付勢バネ34により上方に付勢さ
れ、このガイドブロック35aに軸支されたローラ8と
ガイドブロック35bに軸支されたローラ9とでフリッ
クションホィール10aが挟み込まれ均等な予圧力で予
圧されている。このガイドブロック35aにはモータ1
2が取付けられその駆動力はローラ8に伝達されてい
る。同様に、フレーム32には不図示の案内溝に嵌合し
たガイドブロック36aが付勢バネ37により下方に付
勢され、また不図示の案内溝に嵌合したガイドブロック
36bが付勢バネ38により上方に付勢され、このガイ
ドブロック36aに軸支されたローラ17とガイドブロ
ック36bに軸支されたローラ18とでフリックション
ホィール10aの出力軸10bとスライド可動部5のト
ラクションバー14とが挟み込まれ均等な予圧力で予圧
されている。このフリックションホィール10a,10
bはフレーム2に精密回転軸受けにより回転自由になっ
ている。
従って、第3実施例と第1実施例との違いはフリックシ
ョンホィールの予圧方法の違いだけであり、第3実施例
は第1実施例と同様な効果を有うすることになる。
第6図は本発明の第4実施例であり、第1実施例と異な
る構成は駆動源であるモータ12の出力軸がフリックシ
ョンホィール41となって、ダイレクトにモータ12の
駆動力がスライド可動部5のトラクションバー14に伝
達されるような構成になっている所である。この場合
は、駆動源であるモータ12を低速に駆動制御してやれ
ば、フリックションホィール41は第1実施例と同様な
原理でスライド可動部5のトラクションバー14にフリ
ックションホィール41の回転が高精度で伝達でき、ス
ライド可動部5を直進運動させることができる。
従って、第4実施例では第1実施例の効果に加えてモー
タ12の駆動力をダイレクトにフリックションホィール
41に伝達できるようにしたので、駆動装置自体の構成
を簡単にできるという効果がある。
尚、本発明は上述した実施例に限られることなく、例え
ば、第4実施例のフリックションホィールのダイレクト
駆動方式において、第4図に示したアームの支持方法を
使用しても良く、また第5図に示したフリックションホ
ィールの予圧のための構造を使用してもよい。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、予圧部が伝達部材と可動
部材とを均等な予圧力で挟み込むので、伝達部材に曲げ
モーメント等が生じることなく、伝達部材の回転精度の
低下による可動部材の位置決め精度の悪化を防止できる
という効果がある。
尚、実施例の如く構成すれば、伝達部材の軸受けである
高精度回転軸受けに負担を掛けることなくスライド可動
部材を駆動できるので、駆動装置の位置決め精度の劣化
の防止及び使用期間を延ばすことができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図から第3図は本発明の第一実施例であり、第1図
は駆動装置の斜視図、第2図は前記駆動装置のA−A矢
視断面での力学モデル図、第3図は前記駆動装置のB−
B矢視断面での力学モデル図を示す。 第4図は本発明の第2実施例であり、駆動装置の斜視図
を示す。 第5図は本発明の第3実施例であり、駆動装置の斜視図
を示す。 第6図は本発明の第4実施例であり、駆動装置の斜視図
を示す。 第7図は従来の駆動装置の斜視図を示す。 (主要部分の符号の説明) 1,2,3・・・・・フレーム 6,7,15,16・・・アーム 8,9,17,18・・・ローラ 12・・・・モータ 10a,10b;31・・・フリックションホィール 5・・・スライド可動部 14・・・トラクションバー。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】案内部材に沿って直線運動可能な可動部材
    と、駆動源からの駆動力を受けて回転運動を行うととも
    に前記可動部材と摩擦接触して該可動部材を前記回転運
    動の接線方向に直線運動させる駆動力伝達部材と、 前記可動部材および駆動力伝達部材に予圧を加える予圧
    手段とを備えた駆動装置において、 前記予圧手段が、前記可動部材および駆動力伝達部材を
    該駆動力伝達部材の回転軸の中心を通り且つ該回転軸の
    軸方向に垂直な方向から均等な予圧力で挟み込むととも
    に、少なくとも前記回転軸の軸方向に垂直な面内で移動
    できるように支持されていることを特徴とする駆動装
    置。
  2. 【請求項2】前記予圧手段は、前記駆動力伝達部材と前
    記可動部材とをその接触点を通る直線上で挟み予圧を加
    えることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の駆
    動装置。
JP60044122A 1985-03-06 1985-03-06 駆動装置 Expired - Lifetime JPH064211B2 (ja)

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JPS61203245A JPS61203245A (ja) 1986-09-09
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2579630B2 (ja) * 1987-03-19 1997-02-05 キヤノン株式会社 摩擦駆動装置
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JPS61203245A (ja) 1986-09-09

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