JP3152408B2 - Screw drive - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、高精度な位置決め装
置の送りの駆動に用いるもので、例えば半導体製造装置
の位置決めや工作機械の送りの駆動に用いるねじ駆動装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw driving device used for driving a high-precision positioning device, for example, for positioning a semiconductor manufacturing device or driving a machine tool.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、高精度な送り機構として、流体静
圧を用いた送りねじが注目されている。これは、ナット
とねじ軸を高圧空気等の流体静圧で螺合し、固体摩擦な
しで回転運動を並進運動に変換するもので、超高精度の
位置決めに用いられている。このような送りねじは、ね
じ軸を支える軸受けも固体摩擦のない流体静圧軸受けを
用いるのが通常で、駆動装置の回転運動を機構的な歪み
なしに、正確にねじ軸に伝え得るように設計している。
このような流体軸受けは両端支持ではあるが、片方はラ
ジアル軸受け、他方はラジアルとスラストの両者を受け
る軸受け構造としている。2. Description of the Related Art In recent years, a feed screw using hydrostatic pressure has attracted attention as a high-precision feed mechanism. In this method, a nut and a screw shaft are screwed together with a hydrostatic pressure of high-pressure air or the like to convert rotational motion into translational motion without solid friction, and are used for ultra-high precision positioning. Such a feed screw usually uses a hydrostatic bearing having no solid friction as a bearing for supporting the screw shaft so that the rotational motion of the driving device can be accurately transmitted to the screw shaft without mechanical distortion. It is designed.
Although such a fluid bearing is supported at both ends, one has a radial bearing, and the other has a bearing structure that receives both radial and thrust.
【０００３】図３は、従来のねじ駆動装置を示した断面
図である。同図に於いて、１は環状のステータ、２はロ
ータ、３は流体静圧ねじ、４はステージ、５はブラシ、
６はラジアル軸受け、７はラジアルスラスト軸受け、８
はフレキシブルカップリング、９は電動機１０のベアリ
ングである。上記のような高精度の送りねじを駆動する
装置として、送りねじの動作を拘束しないように、電動
機１０のロータ２とねじ軸３は、フレキシブルカップリ
ング８で接続されている。このフレキシブルカップリン
グ８によって、電動機１０の取付け誤差を吸収すると共
に、電動機１０の軸方向誤差を伝えないようにする方法
が採られていた。FIG. 3 is a sectional view showing a conventional screw driving device. In the figure, 1 is an annular stator, 2 is a rotor, 3 is a hydrostatic screw, 4 is a stage, 5 is a brush,
6 is a radial bearing, 7 is a radial thrust bearing, 8
Denotes a flexible coupling, and 9 denotes a bearing of the electric motor 10. As a device for driving the feed screw with high precision as described above, the rotor 2 of the electric motor 10 and the screw shaft 3 are connected by a flexible coupling 8 so as not to restrict the operation of the feed screw. A method has been adopted in which the flexible coupling 8 absorbs the mounting error of the electric motor 10 and does not transmit the axial error of the electric motor 10.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフレキシブルカップリング８を用いたものでは、カ
ップリング部分で十分な機械強度が得られず、回転軸の
共振が位置決め精度を悪くするものであった。However, in the case where such a flexible coupling 8 is used, sufficient mechanical strength cannot be obtained at the coupling portion, and the resonance of the rotating shaft deteriorates the positioning accuracy. Was.
【０００５】このような課題を解決するべく、フレキシ
ブルカップリングを介さずに、ロータとねじ軸をダイレ
クトドライブにすることが多く採られている。図４は、
このダイレクトドライブタイプのねじ駆動装置を示した
断面図である。このねじ駆動装置は、ステータ１を円環
状に並べ、円筒状のロータ２を回転軸に直接接続して電
動機１０を構成するものである。[0005] In order to solve such a problem, a direct drive between the rotor and the screw shaft without using a flexible coupling is often adopted. FIG.
It is sectional drawing which showed this direct drive type screw drive. In this screw drive device, an electric motor 10 is configured by arranging a stator 1 in an annular shape and directly connecting a cylindrical rotor 2 to a rotating shaft.
【０００６】ところが、このような構成のダイレクトド
ライブでは、ステータ１とロータ２の軸に偏心が生じた
場合、磁場に偏りが生じ、軸直角変位を生じて、トルク
変動が生じる。これは、高精度な送りを実現する上では
大きな誤差となる。これを防止するには、ロータの接続
されているねじ軸のラジアル軸受け７の剛性を高くし
て、ロータ２とステータ１の加工精度を、非常に高精度
なものとしなければならない。However, in the direct drive having such a structure, when the axis of the stator 1 and the axis of the rotor 2 are eccentric, the magnetic field is deviated, and the axis is displaced at right angles to the axis, causing torque fluctuation. This is a large error in realizing high-precision feeding. To prevent this, it is necessary to increase the rigidity of the radial bearing 7 of the screw shaft to which the rotor is connected, and to make the processing accuracy of the rotor 2 and the stator 1 extremely high.
【０００７】このように、円筒状のロータとステータの
構造のダイレクトドライブでは、機械的な偏心が生じた
場合には、ラジアル方向の力が生じ、これがトルク変
動、更には変位を生じさせて、高精度な位置決めが困難
になるものであった。As described above, in the direct drive having the structure of the cylindrical rotor and the stator, when mechanical eccentricity occurs, a radial force is generated, which causes torque fluctuation and further displacement. High-precision positioning becomes difficult.
【０００８】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、機械的な偏心が生じた場合にも、トルク変動、変位
が生じて、高精度な位置決めが困難になることのないね
じ駆動装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a screw drive device that does not cause torque fluctuations and displacements even when mechanical eccentricity occurs, thereby making high-precision positioning difficult. The purpose is to provide.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、流
体静圧で螺合する静圧送りねじの駆動装置に於いて、ね
じ軸に直角に取付けられるもので、少なくともその表面
上に電流導線が配置される円盤状のロータと、このロー
タを挟んで対峙するもので、磁束を該ねじ軸に平行にす
るべく設定した環状のステータとを有して駆動する電動
機を具備することを特徴とする。That is, the present invention relates to a driving device for a hydrostatic feed screw screwed by hydrostatic pressure, which is mounted at right angles to a screw shaft, and a current conducting wire is provided on at least the surface thereof. An electric motor driven by a disk-shaped rotor to be disposed and an annular stator opposed to the rotor with the rotor set therebetween to set a magnetic flux parallel to the screw axis is provided. .
【００１０】またこの発明は、上記電流導線が上記ロー
タの回転軸の法線に対して所定角度の傾斜を有し、且つ
上記ロータの表裏面上で該法線に対して等しい角度とな
ることを特徴とする。Further, according to the present invention, the current conducting wire has an inclination of a predetermined angle with respect to a normal to a rotation axis of the rotor, and has an equal angle to the normal on the front and back surfaces of the rotor. It is characterized by.
【００１１】[0011]
【作用】この発明のねじ駆動装置にあっては、ステータ
の磁束が回転軸に平行になるよう、磁石を配置したステ
ータと、円盤状で軸法線方向にコイルを形成するロータ
トとでダイレクトドライブの電動機を構成する。これに
より、流体潤滑で支持された送りねじの駆動を行う。In the screw drive device according to the present invention, the stator in which the magnets are arranged so that the magnetic flux of the stator is parallel to the rotation axis and the disk-shaped rotat in which the coil is formed in the axis normal direction are directly driven. Of the electric motor. Thus, the feed screw supported by the fluid lubrication is driven.
【００１２】更に、上記ロータの電流導線を円盤状の表
裏で回転の接線方向に等しい角度となるように形成す
る。これにより、電流の正と負の両方向で法線方向の推
力は打ち消し合い、接線方向の回転力を得ることができ
る。Further, the current conducting wires of the rotor are formed so as to have an angle equal to the tangential direction of rotation on the front and back surfaces of the disk. Thus, the thrusts in the normal direction in both the positive and negative directions of the current cancel each other out, and a rotational force in the tangential direction can be obtained.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１４】図１は、この発明のねじ駆動装置に従った
実施例を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は電動機
の主要部を表した図、（ｃ）は電流導線の配置を示した
図、（ｄ）は磁束と推力との関係を表した図である。FIGS. 1A and 1B show an embodiment according to the screw driving device of the present invention, wherein FIG. 1A is a sectional view, FIG. 1B is a diagram showing a main part of an electric motor, and FIG. FIG. 3D is a diagram illustrating the arrangement, and FIG. 4D is a diagram illustrating the relationship between magnetic flux and thrust.
【００１５】同図に於いて、ステータ１１が円盤上のロ
ータ１２の表面及び裏面上に配置されている。そして上
記ステータ１１は、このロータ１２と磁束が回転軸と平
行になるように、且つロータ１２を挟んで対峙するよう
な位置に磁石を配置している。また、ロータ１２の表面
上には、ブラシ５が配置されている。上記ステータ１
１、ロータ１２及びブラシ５で構成される電動機１３
は、その回転軸が静圧流体ねじ３に直接に接続されてい
る。尚、４はステージ、６はラジアル軸受け、７はラジ
アルスラスト軸受けである。In FIG. 1, a stator 11 is arranged on the front and back surfaces of a rotor 12 on a disk. In the stator 11, a magnet is arranged at a position such that the rotor 12 and the magnetic flux are parallel to the rotation axis and opposed to each other with the rotor 12 interposed therebetween. The brush 5 is arranged on the surface of the rotor 12. The above stator 1
1, an electric motor 13 composed of a rotor 12 and a brush 5
Has its rotating shaft directly connected to the hydrostatic fluid screw 3. Reference numeral 4 denotes a stage, 6 denotes a radial bearing, and 7 denotes a radial thrust bearing.
【００１６】上記ロータ１２の表面、側面及び裏面上に
は、図１（ｂ）に示されるように、電流導線１４が配置
されている。すなわち、ロータ１２には、磁束と垂直の
方向に電流が流れるようなコイルが形成されている。そ
して、ここに電流が流れることによって、図１（ｄ）に
示されるように、回転方向の推力が生じて回転するよう
になっている。As shown in FIG. 1B, a current conducting wire 14 is arranged on the front, side and back surfaces of the rotor 12. That is, a coil is formed in the rotor 12 such that a current flows in a direction perpendicular to the magnetic flux. Then, when a current flows here, as shown in FIG. 1 (d), a thrust in a rotational direction is generated and the motor rotates.
【００１７】このような構成にすることにより、従来に
比べてロータ１２の厚さを薄くしているので、磁力強度
が略一様となる領域にロータ１２を置くことができる。
そして、そのため、軸法線方向の力を加えずに回転を実
現することができる。すなわち、軸と平行の磁束に軸法
線方向に電流を流すことにより、回転方向の推力を生ぜ
しめる。更に、このような構成にすることにより、軸直
角面内の偏心が生じたとしても、磁束変動は少なく、ト
ルク変動は非常に小さく抑えることができる。With this configuration, the thickness of the rotor 12 is made thinner than in the prior art, so that the rotor 12 can be placed in a region where the magnetic force intensity is substantially uniform.
Thus, rotation can be realized without applying a force in the normal direction of the axis. That is, by applying a current to a magnetic flux parallel to the axis in a direction normal to the axis, a thrust in a rotational direction is generated. Further, by adopting such a configuration, even if eccentricity occurs in the plane perpendicular to the axis, the fluctuation of the magnetic flux is small, and the fluctuation of the torque can be suppressed very small.
【００１８】図１（ｃ）は、電流導線１４の配置の一例
を示したものである。同図に於いて、電流導線１４は、
ロータ１２の表裏で、回転軸法線方向に対して所定の角
度を有して傾斜され、且つ接線方向に等しい角度となる
ように形成されている。FIG. 1C shows an example of the arrangement of the current conducting wires 14. In the figure, the current conducting wire 14
On the front and back sides of the rotor 12, the rotor 12 is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the normal direction of the rotation axis and to be equal to the tangential direction.
【００１９】このように電流導線１４を配置すると、軸
法線方向の成分は打消し合い、軸の回転方向の成分のみ
が生じ、回転推力となる。すなわち、軸の接線方向の回
転力を、電流の正と負の両方向で得ることができる。When the current conducting wires 14 are arranged in this manner, the components in the normal direction of the shaft cancel each other out, and only the component in the rotating direction of the shaft is generated, resulting in rotational thrust. That is, the rotational force in the tangential direction of the shaft can be obtained in both the positive and negative directions of the current.
【００２０】図２は、この発明に従った他の実施例を示
すもので、（ａ）は電動機の主要部を表した図、（ｂ）
は電流導線の配置を示した図である。その他の構成部分
は、上述した第１の実施例と同じであるので説明は省略
する。FIGS. 2A and 2B show another embodiment according to the present invention, wherein FIG. 2A shows a main part of an electric motor, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of current conducting wires. The other components are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted.
【００２１】この第２の実施例では、ロータ１２の片面
側（表面）上に於いて、ロータ１１の内側と外側に、そ
れぞれ環状にブラシ５が配置されている。そして、上記
ロータ１２の表面上で、軸法線方向、すなわち中心部か
ら放射状に電流導線１５が配置されている。In the second embodiment, the brushes 5 are arranged annularly inside and outside the rotor 11 on one side (front surface) of the rotor 12. On the surface of the rotor 12, the current conducting wires 15 are arranged in the axial normal direction, that is, radially from the center.
【００２２】このような構成とすることにより、電流導
線１５はロータ１２の片面側だけ形成すればよいので、
上述した第１の実施例に比べて、電流導線を減らすこと
ができる。With such a configuration, the current conducting wire 15 needs to be formed only on one side of the rotor 12, so that
Compared with the first embodiment, the number of current conducting wires can be reduced.
【００２３】このように、電動機内のロータの厚さを従
来よりも薄く、円盤状に形成することにより、軸直角面
内の偏心に対してトルク変動を生じることなく、正確な
回転力を与えることが可能になる。したがって、一定ト
ルクを得るには、モータの回転軸と、送りねじの回転軸
を正確に一致させる必要がなく、組立てが容易になると
いう利点がある。As described above, by forming the rotor in the electric motor thinner than in the prior art and forming it in a disk shape, an accurate rotational force can be applied without causing torque fluctuation with respect to eccentricity in the plane perpendicular to the axis. It becomes possible. Therefore, in order to obtain a constant torque, it is not necessary to exactly match the rotation axis of the motor and the rotation axis of the feed screw, and there is an advantage that the assembly becomes easy.
【００２４】更に、ロータを送りねじの軸受けに直接的
に取付けることにより、モータ自体の軸受けが不要とな
り、装置全体を小型化することができる。Further, by directly attaching the rotor to the bearing of the feed screw, the bearing of the motor itself is not required, and the entire apparatus can be downsized.
【００２５】尚、上述した例では直流電動機によるもの
について述べたが、ステータ部を交流磁界とする交流電
動機により、このねじ駆動装置を構成しても同様の効果
を得ることができる。In the above-described example, a DC motor has been described. However, the same effect can be obtained even if this screw drive device is constituted by an AC motor having an AC magnetic field in the stator.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、機械的
な偏心が生じた場合にも、トルク変動、変位が生じて、
高精度な位置決めが困難になることのないねじ駆動装置
を提供することができる。As described above, according to the present invention, even when mechanical eccentricity occurs, torque fluctuation and displacement occur.
It is possible to provide a screw drive device that does not make high-precision positioning difficult.
【００２７】また、この発明によれば、軸法線方向に電
流導線を形成したものよりも小型のねじ駆動装置を提供
することができる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a screw driving device which is smaller than a screw driving device in which a current conducting wire is formed in a direction normal to the axis.
【図１】この発明のねじ駆動装置に従った実施例を示す
もので、（ａ）は断面図、（ｂ）は電動機の主要部を表
した図、（ｃ）は電流導線の配置を示した図、（ｄ）は
磁束と推力との関係を表した図である。FIGS. 1A and 1B show an embodiment according to a screw drive device of the present invention, wherein FIG. 1A is a sectional view, FIG. 1B is a diagram showing a main part of an electric motor, and FIG. (D) is a diagram showing the relationship between magnetic flux and thrust.
【図２】この発明に従った他の実施例を示すもので、
（ａ）は電動機の主要部を表した図、（ｂ）は電流導線
の配置を示した図である。FIG. 2 shows another embodiment according to the invention;
FIG. 2A is a diagram illustrating a main part of the electric motor, and FIG. 2B is a diagram illustrating an arrangement of a current conducting wire.
【図３】従来のねじ駆動装置を示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional screw driving device.
【図４】他の従来例で、ダイレクトドライブタイプのね
じ駆動装置を示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a direct drive type screw drive device in another conventional example.
１、１１…ステータ、２、１２…ロータ、３…流体静圧
ねじ、４…ステージ、５…ブラシ、６…ラジアル軸受
け、７…ラジアルスラスト軸受け、８…フレキシブルカ
ップリング、９…ベアリング、１０、１３…電動機、１
４、１５…電流導線。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 ... Stator, 2, 12 ... Rotor, 3 ... Hydrostatic screw, 4 ... Stage, 5 ... Brush, 6 ... Radial bearing, 7 ... Radial thrust bearing, 8 ... Flexible coupling, 9 ... Bearing, 10, 13. Electric motor, 1
4, 15 ... current conducting wires.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 7/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02K 7/06
Claims (2)
装置に於いて、 ねじ軸に直角に取付けられるもので、少なくともその表
面上に電流導線が配置される円盤状のロータと、このロ
ータを挟んで対峙するもので、磁束を該ねじ軸に平行に
するべく設定した環状のステータとを有して駆動する電
動機を具備することを特徴とするねじ駆動装置。1. A drive device for a hydrostatic feed screw screwed by hydrostatic pressure, which is mounted at right angles to a screw shaft, and has a disk-shaped rotor on which a current conducting wire is arranged at least on its surface; A screw drive device comprising: an electric motor which is opposed to the rotor and has an annular stator set so as to make a magnetic flux parallel to the screw axis, and driven.
線に対して所定角度の傾斜を有し、且つ上記ロータの表
裏面上で該法線に対して等しい角度となる請求項１に記
載のねじ駆動装置。2. The method according to claim 1, wherein the current conducting wire has a predetermined angle of inclination with respect to a normal to the rotation axis of the rotor, and has an equal angle to the normal on the front and back surfaces of the rotor. A screw drive as described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32179692A JP3152408B2 (en) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | Screw drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32179692A JP3152408B2 (en) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | Screw drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06169553A JPH06169553A (en) | 1994-06-14 |
| JP3152408B2 true JP3152408B2 (en) | 2001-04-03 |
Family
ID=18136516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32179692A Expired - Fee Related JP3152408B2 (en) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | Screw drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3152408B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102006187B1 (en) * | 2015-03-11 | 2019-08-01 | 엘에스산전 주식회사 | Battery Disconnect Unit Cover |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6799946B2 (en) | 2016-05-26 | 2020-12-16 | Ntn株式会社 | Electric linear actuator |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP32179692A patent/JP3152408B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102006187B1 (en) * | 2015-03-11 | 2019-08-01 | 엘에스산전 주식회사 | Battery Disconnect Unit Cover |
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| JPH06169553A (en) | 1994-06-14 |
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