JP2002503940A - 線形駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ウジングと、キャリヤおよびキャリヤハウジング上に設けられてキャリヤおよび
キャリヤハウジング間を相対移動させるために使用される駆動部材とを備えた線
形駆動装置に関する。
工作機械で使用される。特に、このような線形駆動装置は、平行構造体を有する
工作機械のまだ初期の場で使用される。最近では、特に六脚工作機械が知られる
ようになっており、これでは実際の加工モジュールが長さ調節可能な6本のスト
ラットによって機枠上に支持されている。ストラットの長さを目的に合わせて変
更することによって、加工物への工具の送り移動を6つの空間自由度すべてで、
すなわち3つの並進自由度および3つの回転自由度で実現することができる。こ
の形式の工作機械は、たとえば米国特許第5,401,128号から周知であり
、この特許はストラット用の冒頭に述べた形式の線形駆動装置を開示している。
.1号および第P196 36 099.4号から周知である。
関する高い要求を達成しなければならない。高速加工処理または複雑な三次元形
状の製造などの新しい加工戦略を実現するのに適した効率的な制御手段は、最適
利用を行うために、従来の駆動部材では限定的にしか実現できない新しい駆動概
念を必要としている。
が、回転移動を線形移動に変換することによってそれの性能が限定されている。
今日まで工作機械テーブルまたはキャリッジを移動させるために使用されてきた
直接線形駆動装置は、かさばる構造設計のため、上記加工戦略には限定的に使用
できるだけである。
脚工作機械ストラットとして使用されている電気線形モータも、特にそれの動特
性に関して改良の必要がある。
のに特に適した空間的に小型の直接電気駆動装置を提供することである。
する異形材ボディとして与えるという特徴によって達成される。これによって、
特に軽量であるが剛直であり、質量が小さいために高速の加速および減速が可能
であり、したがってこれまでに知られている六脚工作機械と比較して最大可能生
産速度および生産正確度を増加させる構造体を実現することができる。
数の線形駆動装置を配置するための設計自由度を高めることができ、このことは
、特に比較的小型の六脚工作機械の場合に加工モジュールの領域で重要である。
側では特に空間を節約できるようにしてキャリヤの内側表面上に設けられる。
めに、またハウジング上の支持部内でのキャリヤの走行特性を改善するために、
キャリヤの駆動部材が対にして設けられて、キャリヤのそれぞれの対向表面上に
配置されている。
リヤの断面輪郭の開放領域内に配置して、それらが断面輪郭の残留自由空間のほ
ぼ全体を満たすようにした時、特に小型化した実施形態を得ることができ、これ
らの駆動部材の一部分を限定的にキャリヤを超えて延出させてもよい。このこと
は、キャリヤハウジングの駆動部材の一部分がキャリヤの断面輪郭の開放領域内
へ突出した構造設計にも当てはまる。
底面が互いに向き合うように配置された2つのU字異形材ボディを有する。これ
らの底面の間で、軽量の支持部材がキャリヤの中央領域に、すなわち、最小面積
慣性モーメントの領域に配置されており、この軽量支持部材には穴または開口に
よって複数の空スペースが設けられている。
下に説明する。
本のストラットを有する六脚工作機械を示している。ストラット1の各々は、3
つの回転自由度すべてで移動可能な第1ジョイント2を介して外側機枠に結合さ
れている。また、各ストラットは、やはり3つの空間自由度すべてで回転可能な
第2ジョイント3を介して加工モジュールに関節式連結されており、この加工モ
ジュールは、たとえば回転、フライス加工およびドリル加工に適した回転スピン
ドルを備えたユニットである。ストラット1の関節式連結は、スピンドルの軸線
に関して互いに間隔を置いた2平面上で行われて、加工モジュールのスピンドル
軸に大きい剛性を与えるようにしている。これによって、個々のストラット間の
衝突の可能性も低減するであろう。
設計を図2〜図4に基づいて詳細に説明する。
能に支持する対応のキャリヤハウジング5とで構成されている。キャリヤハウジ
ング5は、ロッド状のキャリヤを包囲するほぼスリーブ状の細長い形状であり、
実質的に六角形の断面外形を有する。内部への接近を容易にするために、キャリ
ヤハウジング5は、柱状断面輪郭を有してキャリヤハウジング5の長手方向に沿
って延出した全部で4枚のプレートで構成され、個々のプレートは互いにねじ留
めされている。
る。特に図4からわかるように、このキャリヤ4は複数のサブ構成部材で構成さ
れて、一方では加工モジュールに発生する力を吸収して不都合な変形を伴わない
十分に剛直な構造を実現し、他方では、移動すべき質量を小さくしておくことが
できるように軽量の構造を提供し、また、線形駆動装置の良好な動特性を保証す
ることができるようにしている。このために、図4に示されているキャリヤは、
キャリヤの長手方向軸線に沿って延在する2つのU字ロッド状異形材ボディを含
み、この長手方向軸線は図4に直交する方向に延在している。これらの異形材ボ
ディの底側の間に軽量支持部材7が配置されており、これはそれぞれのウェブ間
に複数の開口を有し、これらの開口は特に図3に示されている。軽量部材の長手
方向延在縁部はもっと堅牢なストリップの形をとっている。
ド部材8の突出部分が、底側の間の空間内へ突出しており、キャリヤはこれらの
ガイド部分を介してキャリヤハウジング5上に載置されている。ガイド部材8は
、直接的に薄壁の格子状軽量支持部材7の縁部ストリップ上に設けることもでき
、この場合には、締結手段によって取り付けられた個別のガイドレールと比較し
て高精度を達成することができる。
することもできる。
の下側脚部がわずかに長く、ハウジング内壁に設けられた長手方向溝にはまって
いる。
に配置されており、一方のガイド部材はキャリヤおよびキャリヤハウジング間の
固定軸受け内に一体化されており、この固定軸受けにはキャリヤハウジング5に
固定されたローラ用の走行表面が設けられている。ローラの代わりに、転がり部
材を備えるか、備えていない他の線形ガイド手段を設けることもできる。しかし
、反対側に配置された軸受けを可動軸受け形ガイド手段として提供することによ
って、ガイド部材内の過剰決定力によって発生する応力を避けることができる。
図4に示されている実施形態では、この可動軸受けが異形材滑りレールの形をと
っている。両側にガイド手段を設ける代わりに、一方側にガイド手段を設けるこ
とも可能である。
ために、キャリヤおよびキャリヤハウジングにモータ部材6,11などの駆動部
材が設けられており、これらは直接電気駆動を可能にするコイルまたは磁石であ
る。これらの駆動部材6,11の構造の様々な実施形態が、第5a図〜第5c図
に示されている。最初に、図4を参照しながら第5c図に従った実施例を詳細に
説明する。キャリヤ側の駆動部材6は、二重T字断面の中央ウェブの部分に、正
確に言えばU字異形材ボディ9の底側のそれぞれのリセス内に配置されている。
キャリヤにその案内方向に作用するトルクを避けるために、2つの駆動部材6が
互いに向き合わせて配置されている。全体では、多数のそのような対の駆動部材
6がキャリヤ4上に長手方向に沿って設けられている(二重室配置)。ハウジン
グ側の駆動部材11は、キャリヤ側の駆動部材6と向き合う関係に配置されるよ
うにしてハウジング5に取り付けられていると共に、ハウジング側の駆動部材1
1は向き合った対の形の規則的な配置モードで配置されているため、長手方向軸
線に対して対称性が得られる。ハウジング側の駆動部材11は、キャリヤ4の断
面輪郭の開放領域全体を満たすように設けられているため、特に小型化した構造
設計が得られる。また、ハウジング側のこれらの駆動部材に関する限りでは、複
数の駆動部材が長手方向軸線に沿ってそれぞれのハウジングプレートの内壁にね
じ留めされているため、それらのプレートを取り外した時、ハウジング側の駆動
部材11も同時に取り外すことができる。
二重T字断面輪郭の外側脚部の内側に配置されている。この場合にはまた、ハウ
ジング側のそれぞれの対向駆動部材11が断面の開放領域内へ、すなわち二重T
字断面の脚部の間に突出している。第5b図による実施形態では、キャリヤ4を
図4の場合と同様にしてハウジング5で案内することができる。
T字断面の外側脚部の外側に配置されている。この場合、キャリヤ用のガイド手
段を二重T字断面の開放領域内に設けることによって、特に小型化された構造設
計を実現することができる。
るキャリヤ4の位置を検出しなければならない。このために、線形測定システム
が設けられており、これは、ハウジング5に取り付けられて好ましくはハウジン
グの一端部に配置された測定ヘッド13を有している。また、線形測定システム
は、キャリヤ上にマーキング手段を有しており、これはガイドレール内に一体化
されており、好ましくはそのガイドレールは線形駆動装置の設置時に上側ガイド
レールになる。さらに、キャリヤ4がハウジング5から完全に抜け落ちることを
防止する***材が設けられている。これらの***材は、機械式であると共に
電気式にすることもできる。図示の実施形態では、***材としてハウジングの
一端部にリミットスイッチ14が示されている一方、キャリヤ4が抜け落ちない
ようにする手段として、無電流作動式安全手段15がハウジングの他端部に設け
られている。
主に六脚構造などの平行構造体の駆動軸に使用するのに適している。
キャリヤを通る断面を示している。
リヤの断面の3種類の実施形態を示している。
の相対長さ調節力とを備え、特に高速工作機械として使用するのに適した六脚工
作機械を提供することである。
る。これによって、特に軽量であるが剛直であり、質量が小さいために高速の加
速および減速が可能であり、したがってこれまでに知られている六脚工作機械と
比較して最大可能生産速度および生産正確度を増加させる構造を実現することが
できる。
細い構成部材として与えることができるので、複数の線形駆動装置を配置するた
めの設計自由度を高めることができ、このことは、特に比較的小型の六脚工作機
械の場合に加工モジュールの領域で重要である。
Claims (10)
- 【請求項1】 キャリヤ(4)と、前記キャリヤ(4)を長手方向に移動可
能に支持するキャリヤハウジング(5)と、前記キャリヤ(4)および前記キャ
リヤハウジング(5)上に設けられて前記キャリヤ(4)および前記キャリヤハ
ウジング(5)間を相対移動させるために使用される駆動部材(6,11)とを
備えた線形駆動装置であって、前記キャリヤ(4)は、開放断面輪郭を有する異
形材ボディとして与えられることを特徴とする線形駆動装置。 - 【請求項2】 前記キャリヤ(4)上に設けられた前記駆動部材(6)は、
前記キャリヤ(4)の内側表面上に設けられている請求の範囲第1項記載の線形
駆動装置。 - 【請求項3】 前記駆動部材(6)は対にして設けられ、前記キャリヤ(4
)のそれぞれの対向表面上に配置されている請求の範囲第1項または第2項記載
の線形駆動装置。 - 【請求項4】 前記キャリヤハウジング(5)上に設けられた前記駆動部材
は、前記キャリヤ(4)の断面輪郭の開放領域内に配置されているか、前記キャ
リヤ(4)の前記開放領域内へ突出していることを特徴とする請求の範囲第1項
〜第3項のいずれか一項記載の線形駆動装置。 - 【請求項5】 前記キャリヤ(4)は、二重T字断面輪郭を有することを特
徴とする請求の範囲第1項〜第4項のいずれか一項記載の線形駆動装置。 - 【請求項6】 前記キャリヤ(4)は、底側が互いに向き合うよう配置さ
れた2つのU字異形材ボディ(9)と共に、前記底側の間に配置されて複数の開
口および/または空スペースを有する軽量支持部材(7)を備えていることを特
徴とする請求の範囲第1項〜第5項のいずれか一項記載の線形駆動装置。 - 【請求項7】 前記キャリヤ(4)の外側に、前記キャリヤ(4)を前記
ハウジング(5)上に支持するガイド部分が設けられており、前記支持は、前記
キャリヤの一方側の固定軸受けと、前記キャリヤの他方側の可動軸受けとによっ
て行われることを特徴とする請求の範囲第1項〜第6項のいずれか一項記載の線
形駆動装置。 - 【請求項8】 前記ガイド部分は、前記キャリヤ(4)の残り部分に取り
付けられて前記キャリヤ(4)の外側に設けられている別体の異形材レール(8
)として与えられていることを特徴とする請求の範囲第7項記載の線形駆動装置
。 - 【請求項9】 線形測定手段(12)が、前記キャリヤの外側のガイド部
分の1つに一体化されており、前記線形測定手段の相対移動を検出するために測
定ヘッド(13)が前記ハウジング(5)に設けられていることを特徴とする請
求の範囲第1項〜第8項のいずれか一項記載の線形駆動装置。 - 【請求項10】 前記ハウジング(5)の外側断面形状は、ほぼ正多角形
、好ましくは六角形または八角形であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第
9項のいずれか一項記載の線形駆動装置。
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