JPS62159812A - 直線案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ＮＣマシン等の工作機械におけるＸ−Ｙ−
Ｚ軸、自動工具交換装置、自動溶接機、射出成型機、工
業用ロボット等の一般産業芸械のスライド部において直
線往復運動を案内する直線案内装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、軌道台と、この軌道台に沿って案内される摺
動台と、これら軌道台と摺動台との間に介装されて上記
摺動台の荷車を負荷しながらこの）′Ｊ！ｊ初台を案内
する案内機構とからなる直線案内装置が知られている。

ところが、この種の直線案内装置においては、直線摺動
させるための送り機構をこの直線案内装置とは別に組込
まなければならず、それだけ装置が大型化するほか、こ
の送り機構として手動式の送りハンドルを採用した場合
には正確な微動送りや目的に応じた送り石の決定が難し
く、♀送りにおいて多大の労力を必要とするという問題
があり、また、この送り機構としてサーボモータを使用
した自動送り機構を採用した場合には歯車減速機構が必
要になってＥ！雑な構造になるほか、微小高精度送りを
達成するためにはエンコーダの分割精度を高くする必要
があり、このエンコーダ分割精度を高くするとサーボモ
ータ自体にかかる負荷が増大し、結局微小高精度送りを
１ｑることができないという問題があった。

そこで、本発明者は、先に、軌道台と、この軌道台の長
手方向に沿って案内される摺動台と、上記軌道台と摺動
台との間に介装されて上記摺動台の荷重を負荷しながら
この摺動台を案内する案内機構と、上記軌道台の上面に
その長手方向に沿って取付けられた幅方向に延びる多数
の歯を有する固定子及び上記摺動台の下面側に上記固定
子との間に所定のクリアランスを維持して取付けられた
複数の励［６部を有する可動子で構成されて上記摺動台
を駆動するりニアモータ機構とからなり、送り機構を別
個に設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができ
るほか、従来のサドル式の場合と異なってモータカップ
リングねじ軸がなく可動部分を軒昂にすることができ、
しかも、ねじ軸やカップリングモータのような回転部分
が無いので応答性がよく、また、正確な微動送りや目的
に応じた送り量を高精度で達成することができる直線案
内装置を提案した（特願昭５Ｌ　１９６．５３４号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記軌道台と摺動台との間にこの摺動台
を駆動するりニアモータ機構を組込んだ直線案内装置に
おいても、何等かの作業をするために目的の地点で摺動
台を一時的に停止させる場合には別にクランプ装置等の
固定手段を設ける必要が生じ、この固定手段を別個に設
ける場合にはそれだけ余分なスペースを必要とするほか
それだけコストアップを招き、しかも、この固定手段に
ついては、直線案内装置に対して高精度の動作が要求さ
れればそれに対応する高精度の動作が要求され、この動
作の精度が低いと直線案内装置自体の動作の精度をも低
下させることになり、円滑な直線案内を行う上でそのバ
ランスが崩れるという問題があり、この点で改善の余地
があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる観点に鑑みて創案されたもので、送り
機構及びクランプ装置等の固定手段を別途に設けること
なく、直線案内及び停止動作を高精度に行なうことが可
能な直線案内装置を提供するものである。

ずなわち、本発明は、軌道台と、このｉｌＩ／１道台の
長手方向に沿って案内される摺動台と、上記軌道台と摺
動台との間に介装されて上記摺動台の荷重を負荷しなが
らこの摺動台を案内する案内機構と、上記軌道台の上面
にその長手方向に沿って取付けられた幅方向に延びる多
数の歯を有する固定子及び上記摺動台の下面側に上記固
定子との間に所定のクリアランスを維持しＣ取付けられ
た複数の励磁部を有する可動子で構成されて上記摺動台
を駆動するりニアモータ機構とからなり、上記リニアモ
ータ機構の可動子が可撓性部材を介して上記摺動台に取
付けられている直線案内装置である。

本発明の直線案内装置は、原理的には軌道台と摺動台と
の間に固定子と可動子とからなるリニアモータ機構を組
込んだもので、このリニアモータ機構としては、可変リ
ラクタンス型、永久磁石型あるいはこれらを複合した複
合型のいずれのものであってもよいが、高精度、高推力
を得る上で好ましくは永久磁石と励磁コア先端部に固定
子の歯と相対峙する複数の誘導子歯を備えた複数の電磁
石とを備えた複合型のものがよい。

また、上記リニアモータ機構の可動子に組込まれた複数
の励磁部を励磁する方式としては、この可動子励磁部に
対して常時−相だけ電流を流してステップ送りをする一
相励磁方式であってもよく、また、可動子励磁部に対し
て常時二相電流責流してステップ送りをする二相励磁方
式であってもよいが、好ましくは高推力を得ることがで
き、しかも、減衰振動が少なく、かつ、広い周波数範囲
に対して応答が可能な二相励磁方式がよい。

また、上記リニアモータ機構の可動子を上記１１！！動
台に取付ける際に使用する可撓性部材としては、板バネ
、重ね板バネ、コイルバネ等の各種のスプリングを挙げ
ることができるが、動作範囲が僅かでよく、また、取付
けを考慮すれば、好ましくは板バネである。

ざらに、上記可撓性部材を介してリニアモータ機構の可
動子を摺動台に取付ける方法についても、摺動台に対し
て可動子が可撓性部材の撓み分だけ動くことができるよ
うに取付けられればよく特に制限はないが、好ましくは
摺動台のボディ本体に開口を形成し、可撓性部材によっ
てこの開口内にリニアモータ機構の可動子を上下方向移
動可能に遊嵌する方法で取付けるのがよい。

そして、この直線案内装置の案内機構についても、特に
制限があるものではないが、安定した直線虐動と直線案
内を行うために、多数のボールを有する直線案内ボール
ベアリングや多数のローラを有する直線案内ローラベア
リングが好ましい。

〔作用〕

本発明の直線案内装置においては、可撓性部材を介して
リニアモータ機構の可動子を摺動台に取付けるようにし
たので、軌道台に対して摺動台を固定する際にはこのリ
ニアモータ機構に作用する電圧を高くして可動子の励磁
部を強（励磁させ、上記可撓性部材を弾性変形させるこ
とにより可動子を固定子に吸着させて固定し、また、軌
道台に対して摺動台を移動させる際にはりニアモータ機
構に作用する電圧を低くして直線案内をさせることが可
能になる。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明の直線案内５Ａ置を具体
的に説明する。

第１図ないし第５図においては、本発明の第一実施例に
係る直線案内装置が示されている。この第一実施例の直
線案内装置は、軌道台１と、この軌道台１の長手方向に
沿って案内される摺動台２と、上記軌道台１と摺動台２
との間に介装されて上記摺動台２の荷車を負荷しながら
この摺動台２を案内する案内機構３と、上記１ｌｌｌ道
台１の上面にその長手方向に沿って取付けられた幅方向
に延びる多数の歯６を有する固定子４及び上記摺動台２
の下面側に上記固定子５との間に所定のクリアランスを
維持して取付番ブられた複数の励磁部７を有する可動子
５で構成されて上記摺動台２を駆動するりニアモータ機
構とで構成される。そして、上記リニアモータ機構の可
動子５は可撓性部材の板バネで形成された天板８を介し
て上記摺動台２に取イ１けられている。

この第一実施例において、上記軌道台１にはＪ第１図及
び第２図に示すように、その左右両肩部の長手方向に沿
ってそれぞれボール転走溝９が形成されていると共に、
その上面中央部長手方向に治って上記固定子４が設けら
れている。なお、この軌道台１は、必ずしも一木のレー
ルで形成する必要はなく、一対のレールとボルスタ−と
からなる分割型に形成してもよい。

また、上記摺動台２は、第１図ないし第３図並びに第５
図に示すように、剛性を有する部材で矩形枠状に形成さ
れて中央部に矩形の開口１１が形成されているボディ本
体１０と、その左右両側辺部下面側に螺子１８で取付け
られ且つ長手方向に沿って軌道台１のボール転走溝９に
相対面する負荷ボール溝１３と無負荷ボール孔１４とが
それぞれ形成されている一対のベアリングブロック１２
とで構成されており、さらに、上記軌道台１と摺動台２
との間に介装されて上記摺動台２の荷車を負荷しながら
この摺動台２を案内する案内（幾構３は、第２図及び第
４図に示すように、上記ベアリングブロック１２と、こ
のベアリングブロック１２の両端に螺子１９で取付けら
れて上記ボール転走溝９及び負荷ボール溝１３側と無負
荷ボール孔１４側とを連通連結してボール無限軌道を構
成する方向転１り溝１６を備えた一対の側蓋１５と、上
記軌道台１と摺動台２のベアリングブロック１２との間
で＋？ｉ［ｉを９荷しながら上記ボール無限軌道内を転
走する多数のボール１１とからなる直線ボールベアリン
グで構成されている。

なお、摺動台２を構成するボディ本体１０と摺動台２及
び案内機構３を構成するベアリングブロック１２とはこ
れら両者を一体に形成してもよいものである。

この第一実施例において、上記軌道台１に取付けられた
固定子４と相俟ってリニアモータ機構を構成する可動子
５は、第２図、第３図及び第５図に示すように、その励
磁部７として永久磁石７ａと励磁コア７ｂとを併用した
複合型のものが採用されており、この励磁コア７ｂの先
端下面には固定子４の歯６と所定のクリアランスを維持
して相対峙する複数の誘導子歯ＩＣが形成されているも
のであり、このような可動子５の一対が上記天板８に固
定されている。なお、このリニアモータ機構を励磁する
励磁方式は、高推力を得ることができ、減衰撮動が少な
く、しかも、広い周波数範囲に対して応答が可能な二相
励磁方式が採用されている。

そして、このように天板８に固定された一対の可動子５
は、第５図に示すように、各可動子５が上記ボディ本体
１０の開口１１内に位置して上下方向移動可能にｆＩ　
ＩＮされるように、天板８の前後両端をボディ本体１０
の前後の辺部に螺子等の止着具３０により固定する方法
で取付けられている。

従って、この第一実施例の直線案内装置によれば、リニ
アモータ機構においてその固定子４と可動子５との間に
発揮される吸引力が可動子５をｌＳ動台２に取付けてい
る可撓性部材の天板８の弾性力よりも大きくなるまで上
記可動子５の励磁部７に作用する電圧を高くしてその吸
引力を高めることにより、天板８が撓んで各可動子５の
誘導子歯７Ｃが固定子４の歯６に吸着し、これらの間の
クリアランスが零となって最大の保持力が発揮され、摺
動台２が軌道台１に固定される。

反対に、軌道台１に沿って摺動台２を直ａ案内する際に
は、固定子４と可動子５との間に発揮される吸引ツノが
天板８の弾性力を越えないように上記可動子５の励磁部
７に作用する電圧を低くしてその吸引力を低下させるよ
うにすればよい。このとき、各可動子５の誘導子歯７Ｃ
と固定子４の歯６との間には所定のクリアランスが確保
されることになり、このクリアランス部分での磁気作用
に基づき、摺動台２は軌道台１に対し直線的に案内され
るのである。

また、この実施例においては、軌道台１と摺動台２との
間の案内機構３が直線案内ボールベアリングで構成され
ているため、案内部がボール１７を利用した転がり接触
となり、案内部における摩耗が少なく抑えられるばかり
か、軌道台１と摺動台２との直線案内時における間隔が
一定に保たれるので、その分、リニアモータ機構の推力
が安定したものになる。

更に、この実施例においては、リニアモータ機構の構成
部材である可動子５は、摺動台２にａヲけるボディ本体
１０の開口１１部分に格納配置される構１ｍになってい
るので、装置自体が薄型コンパクトなものになるばかり
か、可動部分である摺動台２自体をｑ＋ｙ　ｍにするこ
とができ、その分、摺動台２に対する慣性力を小さく抑
えることが可能となり、これに応じて、応答性や直線案
内運動の精度を向上さｌることも可能になる。

次に、第６図ないし第９図に示す第二実施例について説
明Ｊる。

この実施例に係る直線案内装置の基本的構成は第一実施
例と略同様であるが、９す（通合１と摺動台２との間に
介装される案内機構３は、第一実施例と異なり、直線案
内ローラベアリングで構成されている。この実施例にお
いて用いられる直線案内ボールベアリングは、相対向す
る壁面にＶ字状のガイド満２１ａ、２２ａが刻設された
一対のガイドレール２１．２２と、このガイドレール２
１．２２間に介装されるローラケージ２３とからなるも
ので、上記ローラケージ２３としては、長尺なリテーナ
２４の長手方向に多数の保持孔２５を開設し、各保持孔
２５には多数のローラ２６を交互に直交させて回転可能
に傾斜保持すると共に、各ローラ２６の端面及び周面を
上記Ｖ字状のガイド満２１ａ、２２ａに固接させるよう
にしたｂのが用いられている。尚、各ガイドレール２１
．２２は螺子等の止着具２７．２８を介して（す（通合
１、ＩＳ動台２に夫々取付けられている。

従って、この実施例に係る直線案内装置によっても、第
一実施例と同様な作用、効果を奏するばかりか、案内機
構３として直線案内ボールベアリングを用いた場合に比
へで、ホールの無限軌道を１１′Ｉｆｆ成づる必要がな
くなる分、案内は！７４３の１１４逓を簡略化すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明に係る直線案内装置に
よれば、送り機構としてのりニアモータ機構を一体的に
組込んでいるので、送りＩｉ！構を別途設けることな（
、直線案内運動を行なわせることかできるという基本的
効果を奏するぽか、リニアモータ）ｊｌｌ描に作用させ
る電圧を変化させるという簡単な操作によって、軌道台
に対して摺動台を固定若しくは固定解除することができ
るので、摺動台を固定するためのクランプ装置等を別途
設ける必要がなくなり、その分、クランプ装置等の設置
スペースが不要になり、装置自体をコンパクトにするこ
とができると共に装置コストを安くすることができ、更
に、摺動台の停止動作精度についても、クランプ装置等
の固定手段の動作精度に影Ｖ！されることなく、高粘度
なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る直線案内装ｊＨの第一実施例を承
り斜視説明図、第２図及び第３図は第１図中■−■線及
び■−■線断面図、第４図は第２図中ＩＶ　−ＩＶ線断
面図、第５図は実施例に係る摺動台及びリニアモータ機
構の可動子を示す分解斜視図、第６図及び第７図は本発
明に係る直線案内装置の第二実施例を示す第２図及び第
３図に相当する説明図、第８図及び第９図は第６図中■
部及び第７図中ＩＸ部拡大説明図である。 符号の説明 （１）・・・軌道台　　　（２）・・・摺動台（３）・
・・案内機８４　　　（４）・・・固定子（５）・・・
可動子　　　（６）・・・歯（７）・・・励磁部　　　
（８）・・・天板（可撓性部材） 特許出願人　　　　　存　町　　　博 代　理　人　　　　　弁理士　成瀬　勝夫（外２名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軌道台と、この軌道台の長手方向に沿って案内さ
   れる摺動台と、上記軌道台と摺動台との間に介装されて
   上記摺動台の荷重を負荷しながらこの摺動台を案内する
   案内機構と、上記軌道台の上面にその長手方向に沿って
   取付けられた幅方向に延びる多数の歯を有する固定子及
   び上記摺動台の下面側に上記固定子との間に所定のクリ
   アランスを維持して取付けられた複数の励磁部を有する
   可動子で構成されて上記摺動台を駆動するリニアモータ
   機構とからなり、上記リニアモータ機構の可動子が可撓
   性部材を介して上記摺動台に取付けられていることを特
   徴とする直線案内装置。
2. （２）案内機構が多数のボールを有する直線案内ボール
   ベアリングである特許請求の範囲第１項記載の直線案内
   装置。
3. （３）案内機構が多数のローラを有する直線案内ローラ
   ベアリングである特許請求の範囲第１項記載の直線案内
   装置。