JPH0457892B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はリニア形の駆動装置、特に、長手軸
方向に延在する軌条、その上を走行するスライダ
ーおよび駆動手段からなつて、スライダーは軌条
に、長手方向に延在するころ軸受けを介して装着
され、軌条とスライダー間に前記駆動手段を介し
て相対的な移動が行なわれるものに関する。

〔従来技術〕

この種のリニア形駆動装置は、例えば、制御操
作技術の分野において知られている。そこではこ
れらが線形（リニア形）あるいは門形の装置とし
て利用されており、それぞれにおいては一つの部
材が他の部材に対して直線状の軸に沿い、詳しく
述べれば液体や気体による圧力媒体の力あるいは
電気的もしくは磁気的な駆動力によつて、移動す
る形式となつている。この装置は、さらに別のリ
ニア形や回転形の装置へと発展する基本装置とし
て構成されることがある。

つまり、操作機器の運動を任意な軸に沿つて行
うために、ブロツク状に組立てられることがあ
る。数個のこの種の装置を組立ててなるアームの
自由端には通常、把持具や工具が装備されていて
その所定の移動軌跡に沿つて移送や組立操作を行
うことができる。

初めに紹介した公知なリニア形駆動装置は角張
つた断面の軌条と、これに合致する通孔を備えて
軌条をぐるりと取り囲んで装着されるスライダー
とからなる。軌条はその長手方向の側壁が硬化加
工され、また研磨されており、スライダーは側壁
に対向する個所にローラーを備えて、軌条とスラ
イダー間に、このようにして形成された長手方向
に延在するころ軸受によつて軽快な相対移動が行
なわれるようにしている。

しかしこの種の操作機器を用いている分野から
は相互に相反する要求がしだいに大きく持ち上が
りつつある。その一方は、操作機器の外形や重量
をできるだけ小さくしたいという要求であり、今
一つはその操作機器の部材がより大きな負荷に堪
えられるようにしたいという要求である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上述したリニア形サーボ駆動装置を改
良してより小さな、あるいは、少なくとも現状の
外形でもつて重量を削減すると共に、担持し得る
負荷をより向上させること、を課題とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の課題は、軌条はラジアル横断面を有
し、その際中央の範囲はフランジ状の端範囲とＸ
状に結合しており、その際ころ軸受の平面を変形
する、ラジアル方向に平行に向いた表面部切欠が
設けられていることによつて解決される。

即ち断面Ｘ形状の軌条は捩じりモーメントや曲
げモーメントに対しても剪断力に対すると同様
に、従来の断面角形の軌条よりも良好な機械的特
性を示す。

本発明の他の実施例による軌条では切欠がほぼ
90゜の間隔で延在する。

このような形態はＸ字形断面の故に、４つのこ
ろ軸受を対称的に配置できる利点がある。また、
このような断面形態は従来の角形断面にくらべ、
捩りモーメントでほぼ８倍、曲げモーメントで
2.2倍、剪断力に対して2.7倍の数値を示した。

本発明の他の実施例では切欠にガイド縁を備え
る。この場合、スライダーはローラーを備え、そ
の回転軸をガイド縁と平行にする。

ガイド縁を硬化加工し、研磨することは実作業
の中から選定されたことである。運動する側が反
対になつた時は、ガイド縁をスライダーに、これ
に対するローラーを軌条に配置して同じような効
果を得られることは明らかである。

本発明のスライダーは軌条の放射状断面に対応
して同様形状の通孔を有する。

本発明の実施態様では、軌条の中央におけるシ
リンダーとしての筒が高品位の鋼あるいはガラス
繊維または炭素繊維で強化の合成樹脂等から成つ
て、軸方向に配置されている。

この実施態様では、シリンダーとしての筒の中
をロツド付きのあるいはロツドのないピストンが
走行する。高品位の鋼からなる筒や合成樹脂の筒
を用いるのは、市場で普通の製品を用いても、特
に筒の内部表面は充分に使用に堪えるものであ
り、高精度で高価な部材を用いる必要がないから
である、また、市販の筒であつてもピストンの走
行性能はその表面精度で保証されており、筒を正
しい方向に配置することも良好に行なえる。

他の実施態様として電気ケーブルを挿通するた
めや圧力媒体を流通させるために軸方向に延在す
る孔や管（複）を備えた軌条がある。

この実施態様では軌条の管に双方向駆動のシリ
ンダーを配置することができる。すなわち、シリ
ンダーは両側から圧力媒体の作用を受けるのであ
るが、前記の今一つの管を通じて一方側から他方
側へ連絡をつけることができるので、電気的なス
イツチや流体圧弁などを一方側にのみ配置してお
けるという利点がある。また、軌条の一端に供給
された流体圧あるいは電気的な信号は、軌条の他
端側に取付けられたもう一つの操作具や工具にも
伝達される。

これにより、本発明のリニア形駆動装置はより
一層コンパクトになり、また圧力媒体の導入路が
非常に短かくなつて、充てん体積がわずかとなり
動特性が向上する。

さらに他の実施態様では、軌条がガラス繊維や
炭素繊維で補強された合成樹脂の被覆を持ち、そ
の被覆で囲まれた空間には発泡性樹脂が充てんさ
れている。この充てん部には必要に応じて放射状
の補強桟が配置される。

この実施態様では、ガイドとして機械的な強度
を要しない個所は非常に軽い合成樹脂から構成さ
れているので、重量がさらに削減される。この実
施態様の軌条はまた、その放射状の断面形状の故
に、高い耐荷重性を有し、据付け作業や組立作業
に充分な耐荷重性である。さらに、この軌条は重
量が格段に小さいので、リニア形駆動装置、ひい
ては操作機器全体の作動速度が格別に高くなり、
高速を必要とするような条件下では大きな効果を
発揮する。

さらに他の実施態様では、軌条が側壁部に凹部
を備え、そこには距離測定装置の部材が配置され
ていて、スライダーに配置されたもう一方の部材
と協働するようになつている。特に、凹部にはガ
ラス製の指標バーが配置され、スライダーにはこ
の指標バーをフオーク状に取り囲んだ光学的な測
定装置が配置されている。これに替えて、ポラン
シヨメーターや磁気誘導的な距離測定器を用いる
こともできる。

この実施態様では距離測定装置が上記のように
して埋め込まれた形となつていて、側方にとび出
したりしていないから、不測に損傷を受けるとい
うことがない。また、環境からの影響、例えば汚
染から格別に保護されている。さらにこのよう
に、測定装置を深く沈め込んだ構成としたので、
光学的な測定機構が外部光によつて阻害されるこ
とを防止するという利点をある。

ある種の実施態様では前記の凹溝がジヤロジー
タイプの覆いで被覆されており、この覆いはスラ
イダーの両側に延在して、しかもこれに固定され
て共に移動する。

そして、このような手段は距離測定装置を機密
に閉鎖するとの利点を発揮する。

また本発明による他の種の実施態様では、軌条
がスライダーに備えたブレーキと協働する表面を
持つものがある。特に、この表面は平らに形成さ
れて二つの端縁部が結合された形となつている。

この実施態様はその他に、所定の位置では相対
移動を止めるべくブレーキが働くので、高速に直
線運動が行なわれている場合であつてもその大部
分で測定をすることができる。したがつて、ブレ
ーキ装置を備えないこの種の駆動装置にくらべ、
より高い走行（運動）速度を目指すことができ
る。ブレーキ装置を備えないものでは、設定位置
からオーバーランしてしまつたり、設定位置を中
心に振動したりすることを避けるため、速度を大
きくとることはできなかつた。また、非常ブレー
キを設けたりブレーキを用いて静止位置を維持し
たりすることも可能である。

その他の利点は以下の図面を用いた説明から明
らかとなつてくる。

〔実施例の説明〕

第１図において記号１はリニア形駆動装置の全
体を示し、長手方向の軸１０に沿つて駆動が行な
われる。この目的で軌条１１にスライダー１２が
移動可能に配置されている。軌条１１は長手方向
にシリンダー腔１３が貫通して設けられており、
この中をピストン１４が走行する。シリンダー腔
１３の両端部、換言すればピストン１４の両側に
は開孔１５，１６があつて、ここから矢示１５
ａ，１６ａで例示するように圧力媒体、例えば圧
搾空気とかの流体圧が供給される。ピストン１４
はピストンロツド無しで走行する。ピストン１４
は両端面にザイル１７あるいはバンドを連結して
おり、これは軌条１１の正面（一方の端面）に設
けた、圧力シールを備えた通孔１８を介して外に
導かれ、そこで転回ローラー１９によつて向きを
変え、その先でスライダー１２に連結されてい
る。

圧力媒体を矢示１５ａ，１６ａ通りにシリンダ
ー１３へ導くとピストン１４は左に移動し、右側
の転回ローラー１９は時計方向に回転し、そして
スライダー１２が右に移動する。ピストン１４と
スライダー１２のこのような反対方向の移動はシ
リンダー腔１３の長さによつて決まる範囲内で行
なわれる。軌条１１とスライダー１２および両部
材間のガイド構造２０の詳細については、第２図
に断面構成を第３図に平行構成を示して次に説明
する： 第２図では軌条２９をスライダー３０が走行す
る。この目的に沿うよう、スライダー３０は軌条
２９の放射状断面に合わせて通孔３１を有してい
る。

軌条２９は、この実施例では中央にシリンダー
腔３２を備え、これにシリンダー筒３３が同心で
長手軸方向に配置されている。シリンダー腔３２
の中央部に対し、フランジ様の端縁部３４が星形
に形成されており、そのため、軌条２９と挿通孔
３１の全体的な断面形状はほぼＸ字形を呈する。

フランジ状の端縁部３４は内方向へ傾斜した切
欠３５を有し、これには軸方向に延在するガイド
縁３６が取り付けられている。ガイド縁３６は例
えば軸１０のまわりに90間隔でほぼ半径方向に配
置されている。

このガイド縁３６に対向してスライダー３０に
はローラー３７が配置され、その回転軸３８は、
ガイド縁３６に平行、つまり軸１０に対する半径
方向に平行に配置されている。これら回転軸３８
は実際上ではピボツトピンであり、軸孔３９に配
置される。スライダー３０の断面はその外形が実
質的に正方形であり、その一対の側面には台形状
の凹部４０があつて、その傾斜壁面にはポケツト
状の空洞が設けられている。そしてこの空洞には
ローラー３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃを側方か
ら装着して、ピボツトピンを軸孔３９に装てんす
ることで取付けることができる。

部材３６，３７および３８は軌条２９とスライ
ダー３０間の長手方向に延在したころ軸受となつ
ているが、これに、組立て上の偶発的なミスに対
処して補正できるような調整装置を備えること
は、もちろん可能である。

第２図にはまた、中央にあつてピストン１４が
走行する（第１図参照）シリンダー筒３３の他
に、二つの長手方向に延びる孔４５，４６が示さ
れている。これら管の１つは長いスリツトとして
もよい。また、これらの管の１つは例えば圧力媒
体の導入用に用い、他の管またはスリツトには電
気ケーブルを挿通させる等する。長手方向に延び
る管４５，４６を介して軌条２９はその端面どう
しを連結することができ、その結果、制御用のあ
るいは後続の部材は軌条２９の一つの端面にのみ
配置すればよいことになる。

軌条２９の下面は二つの端縁部が結合されて平
らに形成されている。下面４７は図示していない
が軌条２９とスライダー３０間の制動面として機
能させることもできる。

第２，３図に示されているように軌条２９はそ
の上面に凹部４８を備え、これにはスライダー３
０に取り付けた測定装置４９が配置されている。
測定装置４９は例えば、フオーク形の光格子を備
えていて、この格子の間に指標バー５０、特にガ
ラス製の指標バーが貫通している。スライダー３
０が移動すると指標バーに刻まれた線マークが光
格子を通過し、測定装置４９中にインパルスを生
じる。このインパルスの増減で長手方向の精確な
位置の認知が可能となり所定の距離を計測する。

凹部４８の上部にはよろい炉状の覆い５２を配
置する。これは例えばその長手方向の端部５３で
巻き取られる。覆い５２はスライダー３０の両側
に固定されていて、すなわち、スライダー３０は
この部分で覆い５２に窓を作つていて、この窓か
ら測定装置４９が凹部４８に突出している。スラ
イダー３０が移動するときは覆い５２を伴つて動
き、覆い５２の端部５３はそれにつれて巻き取ら
れるから、凹部４８は常時、気密に閉鎖されてい
る。

そして、スライダー３０の側壁面には周知の手
段でねじやねじ穴あるいはフランジ等が設けられ
ていて、これらに別なサーボ駆動装置やリニア形
あるいは回転形の駆動装置を装着することができ
る。

第４図に示す軌条６０は第２図に示す軌条２９
と同様な断面を有しているが、その機械的な構成
がわずかに相違している。すなわち、合成樹脂の
被覆６１を有し、この被覆６１は炭素繊維で強化
あるいはガラス繊維で強化の合成樹脂からなる。
被覆６１に沿つて、第２図で示したガイド縁６２
が形成され、第２図における場合と同じようにス
ライダーと協働する。

被覆６１で囲まれた内部は、中央の筒６３や管
６４，６５の部分を除いて発泡性の合成樹脂６
６、例えばポリウレタン等を充てんし発泡させ
る。充てんすべき空間部に補強桟を配置しておく
こともできる。

第４図における実施例では、軌条６０の重量を
より削減するために筒６３や管６４，６５をも炭
素繊維やガラス繊維で強化した合成樹脂で作るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ピストンロツドを持たない駆動体に
よるリニア形サーボ駆動装置の機構を説明するた
めの図、第２図は、複数の部材からなるリニア形
駆動装置の断面を示す図、第３図は、第２図のも
のにおける平面図、第４図は、軌条の他の実施例
を示す断面図 １：リニア形駆動装置、１０：長手方向軸、１
１：軌条、１２：スライダー、１３：シリンダー
腔、１４：ピストン、１５，１６：開孔、１７：
ザイル、１８：通孔、１９：転回ローラー、２
０：ガイド構造、２９：軌条、３０：スライダ
ー、３１：通孔、３２：シリンダー腔、３３：シ
リンダー筒、３４：端縁部、３５：切欠、３６：
ガイド縁、３７：ローラー、３８：回転軸、３
９：軸孔、４０：凹部、４５，４６：管、４７：
下面、４８：凹部、４９：測定装置、５０：指標
バー、５１：側壁面、５２：覆い、５３：端部、
６０：軌条、６１：被覆、６２：ガイド縁、６
３：筒、６４，６５：管、６６：充てんした合成
樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 長手方向の軸１０に沿つて延びる軌条１１；
   ２９；６０と、この軌条を走行するスライダ１
   ２；３０とピストン及び引張手段から成る駆動機
   構１４，１７，１９とを備えて、スライダ１２：
   ３０は軌条１１；２９；６０に長手方向に延びる
   ころ軸受を介して装着され、前記駆動装置１４，
   １７，１９によつてスライダ１２；３０が軌条１
   １；２９；６０上を移動させられるリニア形駆動
   装置において、 軌条２９；６０は放射状の横断面を有し、その
   際中央の範囲３２はフランジ状の端範囲３４とＸ
   状に結合しており、その際ころ軸受の平面を特定
   する、ラジアル方向に平行に向いた表面部切欠３
   ５が設けられていることを特徴とする前記リニア
   形駆動装置。 ２ 表面部切欠３５が90゜間隔で配置されて延在
   している特許請求の範囲第２項記載のリニア形駆
   動装置。 ３ 表面部切欠３５にガイド縁３６；６２が配置
   されている、特許請求の範囲第１項又は２項記載
   のリニア形駆動装置。 ４ スライダ３０がローラ３７，３７ａ〜３７ｃ
   を備え、これらのローラの軸３８がそれぞれのガ
   イド縁３６；６２に平行に配置されている、特許
   請求の範囲第４項記載のリニア形駆動装置。 ５ スライダ３０が軌条２９；６０に対応してた
   放射状横断面の通孔３１を備えている、特許請求
   の範囲第１項から第５項までのうちのいずれか一
   記載のリニア形駆動装置。 ６ 軌条２９；６０は中央の範囲３２には高級鋼
   やガラス繊維で又は炭素繊維で強化した合成樹脂
   から成るシリンダ筒３３；６３が軸方向に配置さ
   れている、特許請求の範囲第１項から第５項まで
   のうちのいずれか一記載のリニア形駆動装置。 ７ 軌条２９；６０には孔４５，４６又は管６
   ４，６５が、電気ケーブルや圧力媒体を通すため
   に軸方向に配置されている、特許請求の範囲第１
   項から第６項までのうちのいずれか一記載のリニ
   ア形駆動装置。 ８ 軌条６０がガラス繊維又は炭素繊維で強化さ
   れた被覆６１を有し、その内部には発泡樹脂６６
   が充填されており、必要に応じて半径方向の補強
   桟が配置されている、特許請求の範囲第１項から
   第７項までのうちのいずれか一記載のリニア形駆
   動装置。 ９ 軌条２９；６０は側壁面に凹部４８を有し、
   この凹部は距離測定装置の部材が配置されてい
   て、この部材はスライダ３０に配置した部材と協
   働する、特許請求の範囲第１項から第８項までの
   うちのいずれか一記載のリニア形駆動装置。 １０ 凹部４８には、ガラス製の指標バー５０
   が、またスライダ３０には、指標バー５０をフオ
   ーク状に取り囲む光学的な測定装置４９が配置さ
   れている、特許請求の範囲第９項記載のリニア形
   駆動装置。 １１ 凹部４８はよろい戸状の覆い５２を備え、
   これはスライダ３０の両側に延在してスライダに
   固定されかつこれはと共に移動する、特許請求の
   範囲第１０項又は１１項記載のリニア形駆動装
   置。 １２ 軌条２９；６０の下面４７はスライダ３０
   に設けられたブレーキと協働する特許請求の範囲
   第１項から第１１項までのうちのいずれか一記載
   のリニア形駆動装置。 １３ 下面４７は二つの端縁部３４が結合されて
   平らに形成されている、特許請求の範囲第１２項
   記載のリニア形駆動装置。