JP2000075072A - テーブル等の駆動方法及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構造が簡単でテーブル全体の高さが低く、また
軽量で安価なＸＹテーブルを提供する。 【構成】軸心回りの回転とその軸心方向の相対的な移動
が自由に支持された２本の円柱状シャフトを、互いの軸
心が概直角になるようにその円筒面同士を圧接する。一
方のシャフトの回転により他方のシャフトが軸心方向に
相対移動させられるので、互いに直角な方向への移動が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械、組立機械ある
いは測定機等に置いてＸＹの２軸方向に移動あるいは位
置決めするテーブルの駆動方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最も一般的な従来の摺動テーブルの駆動
方法は、ベース上のガイドにそって摺動するテーブルに
ナットを固定し、これに螺合する送りネジと、該送りネ
ジに結合されたモータをベースにとりつけ、モータの回
転により送りネジを回転させテーブルを移動させてい
た。そして互いに直交するＸＹ２方向へのテーブルの移
動は、これら１軸方向の移動テーブルユニット２台を、
その摺動方向が該直角になるように重ね合わせたＸＹテ
ーブルにより行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】従来の技術における
ＸＹテーブルでは、１軸方向へ摺動するテーブル２台を
それぞれ直角方向へ移動するように重ねるという構造の
ため、ＸＹテーブル全体の高さが高くなることや、重量
が重くなり高速移動には大きな出力のモータが必要とな
ったり、部品点数が増え高価になるなどの問題点があっ
た。本発明の目的は、構造が簡単でテーブル全体の高さ
が低く、軽量で安価なＸＹテーブルを提供することにあ
る。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】軸心回りの回転とその
軸心方向の移動が自由に支持された２本の円柱状シャフ
トを、互いの軸心が概直角になるようにその円筒面同士
を圧接する。

【０００５】

【作用】いま第１のシャフトを回転させると、これに直
交して圧接している第２のシャフトは第１のシャフトと
の摩擦力によりその軸心方向に相対的に移動する。また
第２のシャフトを回転させると、第１シャフトが第２の
シャフトとの摩擦力によりその軸心方向に相対的に移動
する。したがって、第１のシャフトをベース側に回転自
由に取り付け、第２のシャフトをテーブル側に回転が自
由に取り付け、両者の間にあって、ガイドとテーブルに
対し相対的に移動できる図２に示すホルダ３内で２本の
シャフトを圧接するようにすると、テーブルはベースに
対しＸＹの２方向への相対的な移動が可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、図示した実施例に基づき本発明を説明
する。図１は本発明の請求項１の説明図で本発明の原理
を示している。すなわち軸心回りの回転とその軸心方向
の移動が自由に支持された２本の円柱状シャフト１，２
を、互いの軸心が概直角になるようにその円筒面同士を
圧接する。いま第１シャフト１を矢印ａの向きに回転す
ると、第２シャフト２は軸心方向すなわち矢印Ｙの方向
へ移動する。つぎに、第２シャフト２を矢印ｂの方向へ
回転すると第１シャフト１は矢印Ｘの方向へ移動する。
これら第１シャフト１及び第２シャフト２の移動方向は
互いに直角であり、ＸＹ２方向への移動が可能となる。
なおシャフトの形状としては柱実でも良いし円筒体でも
良い。また材質としては焼き入れ鋼やその表面を窒化チ
タンや炭化珪素などの硬質材でコーティングしたもの、
あるいは超硬合金、セラミックスなどの耐摩耗性が良く
摩擦係数が大きいものの組み合わせが望ましい。

【０００７】図２は請求項２に対応する実施例で、上記
駆動原理を応用したＸＹテーブルの例である。第１シャ
フト１がその両端をベース５の両サイドに固定された側
板９，１０内の図示しされていない軸受により回転自由
に支持されている。第１シャフト１の一端は側板９に固
定されたモータ８の出力軸に結合されている。同様に第
１シャフト１に直交するように配置された第２シャフト
２が、スライダ６の両サイドに固定された側板１１，１
２内の図示しされていない軸受により回転自由に支持さ
れている。第２シャフト２の一端は側板１１に固定され
たモータ７の出力軸に結合されている。これら２本のシ
ャフトはその円筒面が互いに圧接するようにホルダ３に
より拘束されている。図３はホルダ３の内部断面を示す
が、第２シャフト２が第１シャフトと直交するようにホ
ルダ３の両端に取り付けたすべり軸受４ｂ，４ｂ’によ
り支持されている。すべり軸受４ｂ，４ｂ’は第２シャ
フト２の半径方向移動のみを拘束し、その軸心回りの回
転と軸方向移動は自由である。なお第１シャフト１の軸
受は図示されていないが、第２シャフトのすべり軸受４
ｂ，４ｂ’と同様のものである。ホルダ３の底面にはベ
ース５をガイドとする第１シャフトの軸心方向に摺動す
るリニアガイド５Ｓが成形され、上面にはスライダ６を
ガイドとする第２シャフトの軸心方向に摺動するリニア
ガイド６Ｓが成形されている。そして第１シャフト１と
ベース５により第２シャフト２を挟み込み、及び第２シ
ャフトとスライダ６により第１シャフトを挟み込んで圧
接力を与えている。

【０００８】次に本実施例における動作を説明する。図
２において、第１シャフト１をモータ８により回転させ
ると、これに圧接する第２シャフト２は第１シャフト１
の摩擦力により軸心方向に移動する。第２シャフト２は
その両端がスライダ６に固定されており、スライダ６が
ホルダ３のリニアガイド６ｓに沿って移動する。同様に
第２シャフト２がモータ７により回転させると、これに
圧接する第１シャフト１は第２シャフト２の摩擦力によ
り軸心方向に移動する。第１シャフト１はその両端がベ
ース５に固定されており、ベース５はホルダ３のすべり
軸受５ｓに沿って相対的に移動するが、いまベース５を
例えばマシンのフレーム等に固定されているとすると、
ホルダ３と第２シャフト及びスライダ６が第１シャフト
１の軸心方向に移動する。したがって、スライダ６をベ
ース５に対し直交２方向に移動させることができる。

【０００９】図４は請求項３に対応する実施例で、ベー
ス及びテーブルが大きくなった場合の実施例で、１つの
ホルダ２３内に複数本のＸ方向に平行におかれたシャフ
ト１とこれに直交する複数本のＹ方向に平行におかれた
シャフト２が保持されている。それぞれのシャフトの両
端は図２の実施例と同様の形態でベース２５あるいはテ
ーブル２６に結合されている。ホルダ２３はベース２５
に設けられたガイド１５ａ，１５ｂに沿って第１シャフ
ト１ａ，１ｂの軸心方向に摺動可能である。またテーブ
ル２６はスライダ１６が第２シャフト２の軸心方向に設
けてあり、ホルダ２３に対し第２シャフト２の軸心方向
に摺動できる。第１シャフト１ａのみあるいは第１シャ
フト１ｂを第１シャフト１ａに同期して回転させると、
これらに圧接する第２シャフト２は第１シャフト１ａ，
１ｂの摩擦力により軸心方向に移動する。第２シャフト
２はその両端がテーブル２６に回転自由に取り付けられ
ており、テーブル２６はホルダ２３のリニアガイド１６
ｓに沿って移動する。同様に第２シャフト２の回転によ
りこれに圧接されている第１シャフト１ａ，１ｂがその
軸心方向に移動しようとするが、これらをその両端にお
いて回転自由に取り付けているベースがマシンのフレー
ム等に固定されていると、ホルダ２３が第１シャフト１
ａ，１ｂの軸心方向に相対的に移動する。

【００１０】このとき多数個のシャフトの多数の接触点
においてほぼ等しい力で圧接することは、極めて高い部
品精度が要求されるため高価になる。ここでは比較的安
価に複数の接触箇所で一定の押しつけ圧となる構造につ
いて説明する。ホルダ２３内のシャフトを支持するすべ
り軸受はバネにより一定圧で押しつけるように支持され
ている。一例を図４に、図４の側面断面図を図５に示す
が、第２シャフト２のホルダ２３内のすべり軸受２４
ａ，２４ｂがホルダ２３に成形した角形の窪み内を第１
シャフトの方向へのみに摺動自由に、これに直交する２
方向には拘束され、バネ２８がプッシュバー２７を介し
て該すべり軸受けを押して第２シャフト２を第１シャフ
ト１側へ押しつけている。このようにバネを用いてシャ
フトを保持する軸受を押しつけることにより、ほぼ均一
な荷重でシャフト同士を圧接することが出来る。図４で
は第２シャフトのみの軸受支持機構が示されているが、
第１シャフト１ａ，１ｂも同様の構造となっている。

【００１１】図６は請求項３に対する第２の実施例で、
これはテーブルサイズが上記の例よりさらに大きい場合
や、中央部に空間を持たせて使用したい場合の適用例で
ある。本実施例の特徴は、図６に示すように第１シャフ
トが２本と第２シャフトが２本が直交しており、それぞ
れのシャフトの交点において、図３に示すホルダ３によ
り第１と第２のシャフトが圧接されており、第１シャフ
ト１ａ，１ｂに平行にガイド１５ａ，１５ｂがベース３
０上に成形され、第２シャフト２ａ，２ｂに平行にスラ
イダ１６ａ，１６ｂがテーブル３１に成形されているこ
とである。他は第１実施例と同様である。

【００１２】本実施例の動作は上記図４の実施例と同様
に、第１シャフト１ａの回転とこれに同期する第１シャ
フト１ｂの回転により第２シャフトが摩擦力によりその
軸心方向に送られるので、これらに結合されているテー
ブル３１が矢印Ｙ方向に移動する。同様に第２シャフト
２ａ，２ｂを同期して回転させると、摩擦力により第１
シャフト１ａ，１ｂがその軸心方向に移動しようとする
が、第１シャフトを取り付けているベース３０は固定さ
れている場合には、相対的にテーブル３０が矢印Ｘ方向
に移動する。各シャフトには回転駆動用と保持のための
ブレーキ付きモータがそれぞれ結合されているが、負荷
が軽い場合、第１シャフト群のどれか１本に１台、第２
シャフト群のどれか１本に１台でも良いし、ブレーキを
を別に設けモータの代わりに手動ハンドルとすることも
できる。

【００１３】図７は請求項４に対する実施例で、１つの
ベース３０上に２個のテーブル３２ａ，３２ｂを配置し
た場合である。これはテーブル毎にこれをＸ方向に駆動
する第２シャフトとモータとを持たせたものである。こ
の実施例の場合、第１シャフト１ａ，１ｂの回転によ
り、テーブル３２ａとテーブル３２ｂは同時にＹ方向へ
移動するが、Ｘ方向の移動方向と速度は、個々の第２シ
ャフト２ａと２ｂの回転方向と回転速度によって任意に
設定できる。例えば第２シャフト２ａをモータ７ａから
見て右回転させるとテーブル３２ａは図７において左方
向に移動し、第２シャフト２ｂをモータ７ｂから見て左
回転させるとテーブル３２ｂは図７において右方向に移
動する。この例では２個のテーブルをベース３０上に搭
載した場合について図示しているが、多数個のテーブル
をベース３０上に搭載し、個々のテーブルのＸ方向の移
動を個々別々に制御することも可能である。

【００１４】図８、図９は請求項６に対応する実施例を
示したものである。上記図２〜図７に示す実施例ではＸ
Ｙに直交するシャフトを１つのホルダ内に支持して両者
が分離しないようにしていたが、本実施例は両者を分離
し第１シャフトを含むテーブルユニットの上に第２シャ
フトを含むテーブルユニットを乗せるだけという極めて
簡単な構造でＸＹテーブルを構成するものである。第１
テーブルユニットの構造としては、テーブル４２内に第
１シャフト１ａがその両端を軸受５６ａ，５６ｂにより
回転自由に、その円筒面の一部がテーブル面の側面より
外側にでるように支持されている。第１シャフト１ａの
一端にはハンドル５１が固定され、手動で回転できるよ
うになっている。ハンドルの代わりにモータを用いても
良い。そして、第１シャフト１ａの途中には、曲がりを
防止するため、一部が開口したスリーブ４１ａ，４１
ｂ，４１ｃにより支持されている。第１シャフト１ｂも
図示していないが１ａと同様の支持が行われている。第
２シャフトを含む第２テーブルユニットも第１シャフト
と同様の構造である。このような構造の第１、第２テー
ブルユニットを上下に、シャフト同士が互いに接し直交
するように組み合わせてＸＹテーブルを構成する。この
場合、テーブル同士が容易に離れるのを防ぐためテーブ
ルを磁性体で作り、一方のテーブルの他方のテーブルと
対面する面に永久磁石４３を張り付け、永久磁石の吸引
力でテーブルが容易に分離するのを防ぐとともに、シャ
フト同士に適度な圧接力を付加するようにしている。特
に磁石を用いずテーブルの自重のみで圧接力を与えてい
るものが、請求項５に対応する。

【００１５】本実施例の動作を説明する。ハンドル５１
を回すと第１シャフト１ａ，１ｂは第２シャフト２ａ，
２ｂ上を転がり、テーブル４２がＸ方向に移動する。ま
たハンドル４９を回すと、第２シャフト２ａ，２ｂが回
転しこれに乗っている第１シャフト１ａ，１ｂがその軸
心方向に送られてテーブル４２がＹ方向に移動する。こ
れによりテーブル４２のＸＹ２方向への移動が実現され
る。

【００１６】図１０、１１は請求項６に対する第２の実
施例で、上記図８、９の実施例における永久磁石の代わ
りに電磁石６１を複数取り付け、シャフトの回転もモー
タで行い、平行に置かれた複数のシャフト同士をベルト
とプーリを用いて回転の同期を取るようにしたものであ
る。上記図８の実施例の場合、永久磁石を使用している
のでテーブルとベースは常にほぼ一定の力で引き合って
おり、テーブルへの搭載物の重量が重い場合はより大き
な圧接力が働き、軽い場合は小さな圧接力となり変動す
る。そこで永久磁石の代わりに電磁石を用い、搭載物が
軽い場合は、電磁石６１のコイル６２に通電し吸引力を
発生させ圧接力を大きくし、搭載物の重量が重い場合は
電磁石６１のコイル６２への通電を切り圧接力が大きく
なり過ぎるのを防ぐ。また静止時には電磁石６１のコイ
ル６２に通電し吸引力を発生させシャフト間の摩擦力を
大きくし、容易に動き難くする。なおこのときモータ７
５ａ，７５ｂもブレーキ付きとしブレーキを掛けてお
く。また移動時には電磁石６１のコイル６２への通電を
切り、シャフト間の摩擦力を小さくして転がり抵抗を減
らす。このように電磁石を用いることによりコイル６２
に流す電流を制御し電磁石６１の吸引力を制御すること
によりシャフト間に働く圧接力を調整することが出来
る。また搭載物がさらに重い場合は、電磁石をベース側
にも設置しテーブル側との電磁石と反発させる等の非接
触の軸受けを構成しシャフト間の圧接力を軽減させるこ
とも可能である。

【００１７】図１２、１３は請求項６に対する第３の実
施例で、上記図１０の実施例を拡張したもので、広範囲
のＸＹの移動を可能とするものである。構造としては平
行に並んだ多数の第２シャフト８２をモータ８３の回転
に同期して回転するようにベルト８６で連結し、モータ
８７とベルト８９により同期回転する互いに平行な第１
シャフトと複数の電磁石６１を内包する第１テーブルユ
ニットを第２シャフトが並べられた第２テーブルユニッ
ト上に第１シャフトが第２シャフトに直交するように置
いている。これにより第１テーブルユニットは第１テー
ブルユニットの広い範囲でＸＹに移動することが出来
る。

【００１８】図１４は本発明における請求項７に対応す
る実施例で、ＸＹ方向の他これらに直交するＺ方向及び
Ｙ軸回りの回転運動を可能とするものである。これは図
１４に示すようにベース３０に対し２個のガイド上５
ａ，５ｂ上をＸ方向に摺動するホルダ３上をＹ方向に摺
動する３個のスライダ６上にそれぞれＹ方向２列の計６
個のリンク１０２を介してテーブル１０１を取り付けて
いる。

【００１８】次に本実施例の動作を説明する。図１５は
３個のスライダの相対的な位置関係とテーブル１０１の
位置及び姿勢を示したものである。図１５（ａ）を標準
位置とすると、ホルダ３ａが大きく右に動き、ホルダ３
ｂ，３ｃが同量だけ右に移動すると、同図（ｂ）に示す
ように、テーブル１０１は右にすなわちＸ方向に移動
し、同時に下方すなわちＺ方向へ平行移動する。同様に
同図（ｃ）に示すように、ホルダ３ｃ，３ｂが同量だけ
左へ移動し、ホルダ３ａが大きく左へ移動するとテーブ
ル１０１は左方向（Ｘ）へ移動すると同時に上方（Ｚ）
へも平行移動する。同図（ａ）からホルダ３ｃのみを左
または右へ移動させると、同図（ｄ）に示すようにテー
ブルはＹ軸回りに旋回する。本実施例では、このように
テーブル１０１をＸＹＺの３方向への移動、及びＹ軸回
りの旋回を行わせることができる。

【発明の効果】本発明によれば、円筒同士を直交するよ
うに圧接しそれぞれの回転により互いにその軸心方向に
送るという原理を利用してＸＹの２方向に駆動している
ので、構造が極めて簡単でしかも薄く軽量で、場所をと
らない安価なＸＹテーブルを実現することができる。さ
らに、リンク機構を介してテーブルを取り付けることに
よりＺ軸方向及びＹ軸回りの旋回などの複雑な動作も可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に対応する原理説明図。

【図２】本発明の第１の実施例の斜視図。

【図３】本発明の第１実施例の要部断面図。

【図４】本発明の第２実施例の要部断面図。

【図５】図４の側面の断面図。

【図６】本発明の第３実施例の斜視図。

【図７】本発明の第４実施例の斜視図。

【図８】本発明の第５実施例の要部断面図。

【図９】図８の平面図。

【図１０】本発明の第６実施例の要部の平面断面図。

【図１１】本発明の第６実施例の要部の正面断面図。

【図１２】本発明の第７実施例の要部断面図。

【図１３】本発明の第７実施例の正面要部図。

【図１４】本発明の第８実施例の斜視図。

【図１５】本発明の第８実施例の動作説明図。

【符号の説明】

１，８１ 第１シャフト ２，８２ 第２シャ
フト ３，２３ ホルダ ４，２４，４８，５
６ 軸受 ５，１５ ガイド ６，１６ スライダ ５ｓ，６ｓ，１５ｓ，１６ｓ リニアガイド ７，８，７５，８３，８７ モータ ９，１０，１１，１２，４６，４７，５３，５４ 側板 ２５，３０，４５ ベース ２６，３１，４２，６３，１０１ テーブル ２７ プッシュロッド ２８ ばね ２９，５１ 軸受押さえ ４１，４４ スリー
ブ ４３ 永久磁石 ４９ ハンドル ５０ ナット ５７ ブレーキ ６１ 電磁石 ６２ コイル ７１，７２ プーリ ７３，８６，８９，
９０ ベルト ７６，８４ 継手 ９２ モータ固定板 １０２ リンク １０４，１０５ ピ
ンホルダ １０６ ピン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸心回りの回転とその軸心方向の移動が自
   由に支持された２本の円柱状シャフトを、互いの軸心が
   概直角になるようにその円筒面同士を圧接し、一方のシ
   ャフトの回転により他方のシャフトが概略その軸心方向
   に相対的に移動することを特徴とする直交する２方向へ
   のテーブル等の駆動方法。
2. 【請求項２】円柱状の第１シャフト１をその両端を該シ
   ャフトと平行なベース５の両サイドに固定した側板９，
   １０内に組み込んだ軸受により回転自由に支持し、該第
   １シャフトの一端をどちらか一方の側板側に固定したモ
   ータ８の出力軸に結合し、同様に第１シャフトに直交す
   るように配置された第２シャフト２を該シャフトと平行
   なスライダ６の両サイドに固定した側板１１，１２内に
   組み込んだ軸受により回転自由に支持し、第２シャフト
   の一端をどちらか一方の側板側にに固定したモータ７の
   出力軸に結合し、ホルダ３内において第１シャフトと第
   ２シャフトを互いに直交し円筒面同士が圧接するように
   ホルダの４側面に取り付けた軸受によりその軸心回りの
   回転と軸方向移動を自由に支持し、該ホルダの底面には
   ベース５をガイドとするリニアガイド５Ｓを成形し、上
   面にはスライダ６をガイドとなすリニアガイド６Ｓを成
   形し、そして第１シャフトとベースにより第２シャフト
   を挟み込み、及び第２シャフトとテーブルにより第１シ
   ャフトを挟み込むことを特徴とするテーブル等の駆動装
   置。
3. 【請求項３】その内部で平行なシャフト複数本同士が直
   交するようにシャフトを通す複数の穴を設けたホルダ２
   ３と、該ホルダ内にあって各シャフトを支持する軸受の
   シャフトの圧接方向への移動を自由とし、該軸受をバネ
   により支持し一定の圧接力を与えることを特徴とする請
   求項２のテーブル等の駆動装置。
4. 【請求項４】その内部で２本のシャフトが互いに直交す
   るようにシャフトを保持するホルダ３をベース３０上に
   固定した複数のガイド１５上を摺動する様に複数個取り
   付け、該ホルダのガイド側と反対側に設けたリニアガイ
   ド上をガイド１５に対し直角方向に摺動し両端に第２シ
   ャフト２を回転自由に支持する側板を固定したスライダ
   １６を複数個を設け、各第２シャフトがこれを回転駆動
   するモータの出力軸がと合され、これらのスライダが個
   々別々にガイド１５上を摺動できるようにしたことを特
   徴とする請求項２のテーブル等の駆動装置。
5. 【請求項５】テーブル４２内に第１シャフト１ａ，１ｂ
   をその両端を軸受により回転自由に、その円筒面の一部
   がテーブル面の側面より外側にでるように支持し、第１
   シャフト１ａの一端にはハンドル５１を固定し、第１シ
   ャフトの途中を一部が開口したスリーブ４１により支持
   したテーブルユニット４２と、第２シャフトを含む第１
   シャフトと同様の構成を持つベースユニット４５を、第
   １と第２のシャフト同士が互いに接し直交するように組
   み合わせたことを特徴とするテーブル等の駆動装置。
6. 【請求項６】テーブルを磁性体で作り、テーブルのベー
   スと対面する面に磁石を張り付けたことを特徴とする請
   求項４のテーブル等の駆動装置。
7. 【請求項７】ベース３０に固定した２個のガイド上５
   ａ，５ｂ上をＸ方向に摺動するホルダ３上をＹ方向に摺
   動する３個のスライダ６上にそれぞれＹ方向２列の計６
   個のリンク１０２を介してテーブル１０１を取り付ける
   ことを特徴とした請求項４のテーブル等の駆動装置。