JP2000079527A - 一平面内でプラットホ―ムを移動させる駆動装置 - Google Patents
一平面内でプラットホ―ムを移動させる駆動装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 設計および構造が簡単で、コンパクトで剛
性のある、プラットホームを移動させるための装置を提
供する。 【解決手段】 プラットホーム４を移動させるための装
置は、Ｘ軸線に沿った案内レール１１上を同時にまたは
別々に駆動される２個のキャリッジ２，３を備えてい
る。２個のキャリッジはその上に滑動可能に取付けられ
たプラットホーム４を支持している。キャリッジ３上の
プラットホームの滑動手段４１Ａ，４１Ｂの少なくとも
１つは、Ｘ軸線に対して９０以外の角度をなしている。
プラットホーム上に取付けられた工具ホルダースピンド
ルまたは工作物スピンドル５のＸ軸線とＺ軸線を含む平
面のすべての方向に沿った移動は、案内レール１１上で
の２個のキャリッジ２，３の相対的移動または同時移動
によって得られる。
性のある、プラットホームを移動させるための装置を提
供する。 【解決手段】 プラットホーム４を移動させるための装
置は、Ｘ軸線に沿った案内レール１１上を同時にまたは
別々に駆動される２個のキャリッジ２，３を備えてい
る。２個のキャリッジはその上に滑動可能に取付けられ
たプラットホーム４を支持している。キャリッジ３上の
プラットホームの滑動手段４１Ａ，４１Ｂの少なくとも
１つは、Ｘ軸線に対して９０以外の角度をなしている。
プラットホーム上に取付けられた工具ホルダースピンド
ルまたは工作物スピンドル５のＸ軸線とＺ軸線を含む平
面のすべての方向に沿った移動は、案内レール１１上で
の２個のキャリッジ２，３の相対的移動または同時移動
によって得られる。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、機械工具エンジニ
アリングで知られている２本の軸線Ｘ，ＹＺを含む平面
のあらゆる方向に、プラットホームを駆動するための装
置に関する。このプラットホームは物体あるいは機械工
具の場合には工具ホルダースピンドルまたは工作物スピ
ンドルを運ぶことができる。
アリングで知られている２本の軸線Ｘ，ＹＺを含む平面
のあらゆる方向に、プラットホームを駆動するための装
置に関する。このプラットホームは物体あるいは機械工
具の場合には工具ホルダースピンドルまたは工作物スピ
ンドルを運ぶことができる。
【従来の技術】物理的要素でもよいし、また機械工具の
場合には工具ホルダースピンドルまたは工作物スピンド
ルでもよい、このようなプラットホームの変位は一般的
に、互いに直角である、交叉させて重ねられた２個の滑
動路によって得られる。この滑動路はそれぞれ一方また
は他方の方向に別々に駆動されるかまたは組み合わせた
中間方向に同時に駆動される。交叉した滑動路のこの公
知の構造の主要な欠点は、重ねられた２個の滑動路にあ
り、この滑動路は機械の支持フレーム上の下側の滑動路
の案内レールから比較的に離れた工具ホルダースピンド
ルまたは工作物スピンドルを生じる。従って、この案内
レールに対するスピンドルのねじれモーメントが重要で
ある。２個の滑動路の重なりは上述の案内レールとスピ
ンドルの間の構造体の剛性不足を生じる。更に、或る程
度の質量を有する上側の滑動路は、下側の滑動路が移動
するときに常に一緒に駆動され、上側の滑動路が作用し
ないときにも一緒に駆動される。これは下側の滑動路を
駆動するモータの加速度、すなわち動力のを制限する。
２個の滑動路の駆動手段の直交方向の配置は、機械の設
計および構成を一層複雑にする。特開昭６１−２３０８
２９号公報は、２個の駆動モータが平行な軸線上に配置
されている装置を示している。２個の滑動路の重ねに関
する上述の主要な欠点が存在する。
場合には工具ホルダースピンドルまたは工作物スピンド
ルでもよい、このようなプラットホームの変位は一般的
に、互いに直角である、交叉させて重ねられた２個の滑
動路によって得られる。この滑動路はそれぞれ一方また
は他方の方向に別々に駆動されるかまたは組み合わせた
中間方向に同時に駆動される。交叉した滑動路のこの公
知の構造の主要な欠点は、重ねられた２個の滑動路にあ
り、この滑動路は機械の支持フレーム上の下側の滑動路
の案内レールから比較的に離れた工具ホルダースピンド
ルまたは工作物スピンドルを生じる。従って、この案内
レールに対するスピンドルのねじれモーメントが重要で
ある。２個の滑動路の重なりは上述の案内レールとスピ
ンドルの間の構造体の剛性不足を生じる。更に、或る程
度の質量を有する上側の滑動路は、下側の滑動路が移動
するときに常に一緒に駆動され、上側の滑動路が作用し
ないときにも一緒に駆動される。これは下側の滑動路を
駆動するモータの加速度、すなわち動力のを制限する。
２個の滑動路の駆動手段の直交方向の配置は、機械の設
計および構成を一層複雑にする。特開昭６１−２３０８
２９号公報は、２個の駆動モータが平行な軸線上に配置
されている装置を示している。２個の滑動路の重ねに関
する上述の主要な欠点が存在する。
【課題が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、公知の装置の欠点を備えていない、２つの直交軸線
を含む平面のあらゆる方向にプラットホームを移動させ
るための装置を提供することである。本発明の第２の目
的は、設計および構造が簡単で、コンパクトで剛性のあ
る、上述の装置を提供することである。本発明の他の目
的は特に装置の形状に適合した、装置の駆動手段と装置
の位置を制御する手段を提供することである。本発明の
他の目的は、上述の装置を備えた工具ホルダースピンド
ルまたは工作物スピンドルを提供することである。本発
明の他の目的は、上述の装置を有する少なくとも１個の
工具ホルダースピンドルおよびまたは工作物スピンドル
を備えたすべての種類の機械工具を提供することであ
る。
は、公知の装置の欠点を備えていない、２つの直交軸線
を含む平面のあらゆる方向にプラットホームを移動させ
るための装置を提供することである。本発明の第２の目
的は、設計および構造が簡単で、コンパクトで剛性のあ
る、上述の装置を提供することである。本発明の他の目
的は特に装置の形状に適合した、装置の駆動手段と装置
の位置を制御する手段を提供することである。本発明の
他の目的は、上述の装置を備えた工具ホルダースピンド
ルまたは工作物スピンドルを提供することである。本発
明の他の目的は、上述の装置を有する少なくとも１個の
工具ホルダースピンドルおよびまたは工作物スピンドル
を備えたすべての種類の機械工具を提供することであ
る。
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴部分に記載した特徴を有する提供された装置によっ
て達成される。特別な実施形または変形は従属請求項に
記載されている。請求項２０〜２２には機械工具のスピ
ンドルが記載されている。
特徴部分に記載した特徴を有する提供された装置によっ
て達成される。特別な実施形または変形は従属請求項に
記載されている。請求項２０〜２２には機械工具のスピ
ンドルが記載されている。
【発明の実施の形態】次に、添付の図を参照して、本発
明による装置のいろいろな実施の形態を詳しく説明す
る。図１，２には、支持フレーム１０を有する機械工具
１の一部が示してある。この支持フレーム上には、２本
の案内レール１１が直交軸線のＸ軸線に沿って平行に配
置されている。本発明による装置は第１のキャリッジ２
と、第２のキャリッジ３と、プラットホーム４からなっ
ている。このプラットホームは両キャリッジ２，３上に
部分的に重ねて設けられている。このプラットホームに
ついては後述する。プラットホーム４はスピンドル５、
本実施の形態では工具ホルダースピンドルを支持してい
る。しかし、このスピンドルは工作物スピンドルまたは
他の物でもよい。２個のキャリッジ２，３はスライダ２
０，３０を備え、案内レール１１上をＸ軸線に沿って両
方向に移動可能である。プラットホーム４は第１のキャ
リッジ２に重なっているその下面の部分に、スライダ４
０を備えている。このスライダはキャリッジ２の上面に
配置された滑動路２１と協働する。図から判るように、
プラットホーム４の安定性のために、スライダ４０は実
際には 同じ滑動路２１上に配置された２個のスライダ
４０Ａ，４０Ｂから構成されている。同様に、第２のキ
ャリッジ３に重ねて設けられたプラットホーム４の下面
の部分は、キャリッジ３の上面に配置された滑動路３１
と協働するスライダ４１を備えている。このスライダ４
１は同じ滑動路３１上に配置された２個のスライダ４１
Ａ，４１Ｂから構成されている。滑動路２１とスライダ
４０Ａ，４０ＢはＺ軸線に沿って、すなわちＸ軸線に対
して垂直に配列されている。一方、滑動路３１とスライ
ダ４１Ａ，４１Ｂはそれぞれ、案内レール１１、すなわ
ちＸ軸線に対して角度αの軸線に沿って配列されてい
る。上述の配置から理解されるように、両キャリッジ
２，３がＸ軸線に沿って同じ速度で同じ方向に移動する
と、プラットホーム４とスピンドルまたは物体５はＸ軸
線に沿って同じように動く。更に、案内レール１１上の
キャリッジ２の動きを阻止し、Ｘ軸線に沿ってキャリッ
ジ３を移動させると、プラットホーム４、スピンドルま
たは物体５がそれぞれＺ軸線に沿って一方または他方の
方向に移動する。従って、一方または他方の方向へのＸ
軸線に沿ったキャリッジ３の動きは、一方または他方の
方向へのＺ軸線に沿ったプラットホーム４の動きに変換
される。これはスライダ４１Ａ，４１Ｂが角度αで滑動
路３１上を滑動するからである。角度αが好ましくは４
５°であるので、Ｚ軸線に沿ったプラットホーム４の変
位ｄＺは、Ｘ軸線に沿ったキャリッジ３の変位ｄＸと同
じ変位および同じ速度で生じる。装置の幾何学的形状か
らおよび４５°の角度αによって判るように、ｄＸだけ
両キャリッジが互いに近接することにより、図１の上部
にある機械の部分の方への変位ｄＺ＝ｄＸが得られる。
これに対して、両キャリッジをｄＸだけ離れる方向に動
かすことにより、図１の下部にある機械の部分の方への
変位ｄＺ＝ｄＸが得られる。従って、本発明のこの第１
の実施の形態の装置により、両キャリッジ２，３を同時
に同じ速度で同じ方向に同じ距離だけ移動させることに
よって、Ｘ軸線に沿ったプラットホーム４、スピンドル
または物体５の変位が得られる。第１のキャリッジ２の
移動を阻止し、第２のキャリッジ３を移動させることに
より、Ｚ軸線に沿った変位が得られ、そして２個のキャ
リッジ２，３の異なる速度と異なる方向の移動を組み合
わせることによって、Ｘ軸線とＺ軸線の間の中間方向の
変位が得られる。前述のように、変位ｄＸに一致する変
位ｄＺを得るためには、角度αは４５°であることが好
ましい。しかしながら、或る用途にとっては、キャリッ
ジ３の所定の変位のために、ｄＸと異なるプラットホー
ム４の変位ｄＺを有すると一層都合がよいかも知れな
い。これは特に、プラットホーム４がＺ軸線に沿って非
常に正確に位置決めされるときに達成される。一般的に
ｔｇα＝ｄＺ／ｄＸであるので、例えば26.56 °の角度
αのために変位ｄＺ＝ｄＸ／２が生じる。すなわち、Ｚ
軸線に沿った位置決めの精度はＸ軸線に沿った位置決め
の精度の２倍である。他方では、Ｚ軸線に沿ったプラッ
トホーム４の速い移動のためには、４５°以上の角度α
が選択される。角度αの値は必要に応じて選択可能であ
る。本発明の第１の実施の形態による装置の概略斜視図
である図２は、案内手段１１上での２個のキャリッジ
２，３の並んだ位置と、これらの２個のキャリッジ上に
部分的に重ね合わせられたプラットホーム４を示してい
る。本発明による装置の第１の実施の形態を、左側に配
置されたＸ軸線に対して垂直な滑動路を備えたキャリッ
ジ２に基づいて説明したがしかし、対称構造も可能であ
ることは明らかである。２個のキャリッジを駆動し、そ
の移動を制御するための手段について、次に説明する。
図３には、キャリッジ３′が本発明の第１の実施の形態
のキャリッジ２の代わりに取付けられた、前記の装置に
似た装置が示してある。キャリッジ３′はＺ軸線に関し
てキャリッジ３と対称に構成および取付けられ、好まし
くは４５°の角度α′で配置された滑動路３１′を備え
ている。プラットホーム４はＺ軸線に関して対称である
という点で、第１の実施の形態と異なっている。プラッ
トホームは滑動路３１′に面する２個のスライダ４１
Ａ′，４１Ｂ′を備えている。Ｘ軸線に沿ったスピンド
ル５の変位は、２個のキャリッジの両駆動手段を同時に
命令することによって得られる。これに対して、Ｚ軸線
に沿った変位は、２個のキャリッジ３，３′を同じ速度
で同じ変位ｄＸだけ互いに近づくようにまたは互いに離
れるように動かすことによって達成される。上述のよう
に、αとαふん４５°であるときには、２個のキャリッ
ジをｄＸだけ互いに近づけることにより、スピンドル５
は図の上部の機械部分の方に変位ｄＺ＝ｄＸだけ変位し
一方、２個のキャリッジをｄＸだけ互いに離すことによ
り、スピンドル５は図の下部の機械部分の方に変位ｄＺ
＝ｄＸだけ変位する。角度αとα′の値について上記と
同じことが言える。上述の本発明による装置の第１の実
施の形態と比べて、第２の実施の形態はプラットホーム
４と案内レール１１の間で力を一層対称的に分配するこ
とできる。一方、この装置の必要スペースは、キャリッ
ジ３′がＸ方向においてキャリッジ２よりも長いので大
きくなる。本発明による装置の第３の実施の形態は図４
に示すように、キャリッジ３，３′の必要スペースを大
幅に減少することができる。本発明による装置のこの第
３の実施の形態では、２個のキャリッジ６，６′がＺ軸
線に関して互いに対称である。キャリッジはそれぞれ、
２個の滑動路６０，６１と６０′，６１′を備えてい
る。この滑動路は並べてかつ互いに平行に配置されてい
る。キャリッジの２個の滑動路はＸ軸線に対して角度α
またはα′をなして傾斜している。好ましくは上述のよ
うに、α＝α′＝４５°である。従って、プラットホー
ム４は滑動路６０，６１に面してこの滑動路と協働する
スライダ４３Ａ，４３Ｂと、滑動路６０′，６１′に面
してこの滑動路と協働するスライダ４３Ａ′，４３Ｂ′
を備えている。図４を図３と比較するときに、滑動路３
１，３１′上に配列されたスライダ４１Ａ，４１Ｂと４
１Ａ′，４１Ｂ′をそれぞれ、平行な２個の滑動路６
０，６１と６０′，６１′上に並べて配置された２個の
スライダ４３Ａ，４３Ｂと４３Ａ′，４３Ｂ′によって
置き換えることにより、キャリッジ６，６′とプラット
ホーム４のＸ軸線方向に必要スペースが著しく減少す
る。この実施の形態は剛性があり、コンパクトで、スピ
ンドル５と案内手段１１の間の作用力の分配が上述より
も一層良好である装置を提供する。角度αとα′の値に
関する上述と同じことがここでも言える。本発明のこの
第３の実施の形態の変形として、各々のキャリッジは２
本以上の平行な滑動路を備え、プラットホームがこれに
対応するスライダを備えることができる。本発明による
装置の第４の実施の形態について説明する。この第４の
実施の形態では、装置は第１の実施の形態のキャリッジ
２と同じ第１のキャリッジと、図４に示した第３の実施
の形態のキャリッジ６と同じ第２のキャリッジを備えて
いる。従って、Ｘ軸線またはＺ軸線に沿ってあるいは中
間の軸線に沿ってプラットホーム４またはスピンドル５
を移動させるためには、上述の本発明による装置のすべ
ての実施の形態における案内レール１１上で、すなわち
Ｘ軸線だけに沿って、両キャリッジを個別的にまたは同
時に駆動するだけでよい。この構造は、駆動装置が簡単
化されるという利点がある。というのは、２つの移動が
同じ軸線に沿って生じるからでる。図５（この図および
次の図には、滑動路、プラットホームおよび物体は図示
していない）に示した２個のキャリッジを駆動する手段
の第１の実施の形態に従って、モータの二次側（静的部
分）を形成する平らなアーマチュア７０を備えたリニア
モータ７は、２本の案内レール１１に対して平行に、す
なわちＸ軸線に沿って配置されている。各々のキャリッ
ジはモータの一次側（静的部分）を形成する平らなイン
ダクタ７１，７１′を含んでいる。このインダクタは、
アーマチュア７０とインダクタ７１，７１′の間に狭い
隙間を形成するように、キャリッジに面するアーマチュ
ア７０の下方に配置されている。制御ユニット８は各々
のキャリッジを別々にまたは同時に一方向または他の方
向に駆動するように、各々のインダクタ７１，７１′を
別々にまたは同時に一方向または他の方向に命令する。
従って、プラットホームと工具ホルダースピンドルまた
は工作物スピンドルは前述のようにＸ軸線とＺ軸線に沿
ってあるいは中間軸線に沿って移動する。スピンドル５
の変位を制御するためには、案内レール１１上での各々
のキャリッジの位置を正確に知ることが必要である。従
って、Ｘ軸線に沿ったキャリッジの位置を測定するため
の装置が必要である。そのためには特に光学式測定装置
が適している。この光学式測定装置はＸ軸線に沿って配
置されたスケール８０を備えている。このスケールは並
べて設けられた多数の基準模様８１を有する。各々のキ
ャリッジは光学センサ８２，８２′を備えている。この
光学センサはスケール８０に向き合ったキャリッジの下
方に配置され、スケールとセンサの間の隙間は狭くなっ
ている。各々のセンサは、案内レール１１上における各
々のキャリッジの正確な位置を示す信号を制御ユニット
８に送信する。更に、他の位置測定手段、例えば容量
性、誘導性等の位置測定手段を設けることができる。案
内レール１１上の各々のキャリッジの位置を示すセンサ
８２，８２′によって送信された信号から、制御ユニッ
ト８は、スピンドルまたはこのスピンドルが支持する工
作物または工具が位置決めされる座標Ｘ0 ，Ｚ0 を計算
することができる。スピンドルを運ぶべき座標Ｘ1 ，Ｙ
1 が知られていると、制御ユニット８は本実施の形態に
よる角度αと角度α′の値を考慮して、キャリッジの必
要な変位を計算および命令することができる。Ｘ軸線に
沿ったキャリッジの位置を知ることによって、Ｚ軸線に
沿ったプラットホームの位置を正確に測定することがで
きるが、制御のために、プラットホームと一方または他
方のキャリッジがＺ軸線に沿ったプラットホームの位置
を制御するための装置を備えていると便利である。図示
していないこの手段は好ましくは、一方のキャリッジ上
にＺ軸線と平行に配置された、スケール８０に似たスケ
ールと、プラットホームに取付けられた、センサ８２，
８２′に似たセンサとからなっている。２個のキャリッ
ジを駆動する手段の第２の変形が図６に示してある。こ
の場合、案内レール１１に対して平行に親ねじ９が設け
られている。この親ねじ９は回転不可能である。各々の
キャリッジは電動機またはサーボモータ９０，９０′を
備えている。このモータはキャリッジに取付けられたス
テータ９１，９１′と、縦方向穴を有するロータ９２，
９２′からなっている。この穴は親ねじ９おねじに一致
するめねじを有する。従って、ロータが回転すると、キ
ャリッジを移動させることになり、ロータは制御ユニッ
ト８によって命令される方向に、親ねじ９上でねじによ
って往復運動する。キャリッジの変位の精度を改善する
ために、おおび使用に応じて、モータまたはサーボモー
タはステッピングタイプのものでもよい。キャリッジの
位置を測定するための装置は図６に示していないが、上
述のように装置を取付け可能であることは明らかであ
る。プラットホーム４の駆動装置のいろいろな実施の形
態について、その運動の観点からのみ説明および描写
し、当業者に簡単に入手可能な構造的な細部については
説明しなかった。滑動路とスライダの公知の普通の潤滑
方法や、公知の普通のバックラッシュ除去手段を、この
装置に適用可能である。この装置は、滑動路とスライダ
を備えているものとして説明した。これらの滑動路とス
ライダの一方または他方あるいは複数を、説明した以外
の公知の滑り手段、例えば管上を滑るスリーブ、レール
上のベアリング手段、入れ子式のボールベアリングトラ
ベラ等と、非接触滑り手段、例えば静液圧式、空気圧
式、電磁式手段等によって置き換え可能である。キャリ
ッジを駆動する手段の変形については２つだけ説明し
た。この２つの変形は特に、１つの軸線に沿った駆動手
段の配置が構造をかなり簡単にするということを示して
いる。計画された使用に従ってキャリッジの他の駆動手
段、例えば機械式、電気式、空気圧式または液圧式駆動
手段を用いることができる。案内レール上に、すなわち
１つの平面上に並べて配置されたプラットホームの変位
を支配する両キャリッジを有することにより、工具また
は工作物とガイドレール１１との間の差が非常に小さく
なり、それに伴い、構造のコンパクト性と剛性が改善さ
れる。更に、作用しないキャリッジが他のキャリッジに
よって一緒に駆動されないので、駆動質量が小さくな
り、従ってモータの所定の動力の場合、工具または工作
物を移動させる加速が速くなる。
明による装置のいろいろな実施の形態を詳しく説明す
る。図１，２には、支持フレーム１０を有する機械工具
１の一部が示してある。この支持フレーム上には、２本
の案内レール１１が直交軸線のＸ軸線に沿って平行に配
置されている。本発明による装置は第１のキャリッジ２
と、第２のキャリッジ３と、プラットホーム４からなっ
ている。このプラットホームは両キャリッジ２，３上に
部分的に重ねて設けられている。このプラットホームに
ついては後述する。プラットホーム４はスピンドル５、
本実施の形態では工具ホルダースピンドルを支持してい
る。しかし、このスピンドルは工作物スピンドルまたは
他の物でもよい。２個のキャリッジ２，３はスライダ２
０，３０を備え、案内レール１１上をＸ軸線に沿って両
方向に移動可能である。プラットホーム４は第１のキャ
リッジ２に重なっているその下面の部分に、スライダ４
０を備えている。このスライダはキャリッジ２の上面に
配置された滑動路２１と協働する。図から判るように、
プラットホーム４の安定性のために、スライダ４０は実
際には 同じ滑動路２１上に配置された２個のスライダ
４０Ａ，４０Ｂから構成されている。同様に、第２のキ
ャリッジ３に重ねて設けられたプラットホーム４の下面
の部分は、キャリッジ３の上面に配置された滑動路３１
と協働するスライダ４１を備えている。このスライダ４
１は同じ滑動路３１上に配置された２個のスライダ４１
Ａ，４１Ｂから構成されている。滑動路２１とスライダ
４０Ａ，４０ＢはＺ軸線に沿って、すなわちＸ軸線に対
して垂直に配列されている。一方、滑動路３１とスライ
ダ４１Ａ，４１Ｂはそれぞれ、案内レール１１、すなわ
ちＸ軸線に対して角度αの軸線に沿って配列されてい
る。上述の配置から理解されるように、両キャリッジ
２，３がＸ軸線に沿って同じ速度で同じ方向に移動する
と、プラットホーム４とスピンドルまたは物体５はＸ軸
線に沿って同じように動く。更に、案内レール１１上の
キャリッジ２の動きを阻止し、Ｘ軸線に沿ってキャリッ
ジ３を移動させると、プラットホーム４、スピンドルま
たは物体５がそれぞれＺ軸線に沿って一方または他方の
方向に移動する。従って、一方または他方の方向へのＸ
軸線に沿ったキャリッジ３の動きは、一方または他方の
方向へのＺ軸線に沿ったプラットホーム４の動きに変換
される。これはスライダ４１Ａ，４１Ｂが角度αで滑動
路３１上を滑動するからである。角度αが好ましくは４
５°であるので、Ｚ軸線に沿ったプラットホーム４の変
位ｄＺは、Ｘ軸線に沿ったキャリッジ３の変位ｄＸと同
じ変位および同じ速度で生じる。装置の幾何学的形状か
らおよび４５°の角度αによって判るように、ｄＸだけ
両キャリッジが互いに近接することにより、図１の上部
にある機械の部分の方への変位ｄＺ＝ｄＸが得られる。
これに対して、両キャリッジをｄＸだけ離れる方向に動
かすことにより、図１の下部にある機械の部分の方への
変位ｄＺ＝ｄＸが得られる。従って、本発明のこの第１
の実施の形態の装置により、両キャリッジ２，３を同時
に同じ速度で同じ方向に同じ距離だけ移動させることに
よって、Ｘ軸線に沿ったプラットホーム４、スピンドル
または物体５の変位が得られる。第１のキャリッジ２の
移動を阻止し、第２のキャリッジ３を移動させることに
より、Ｚ軸線に沿った変位が得られ、そして２個のキャ
リッジ２，３の異なる速度と異なる方向の移動を組み合
わせることによって、Ｘ軸線とＺ軸線の間の中間方向の
変位が得られる。前述のように、変位ｄＸに一致する変
位ｄＺを得るためには、角度αは４５°であることが好
ましい。しかしながら、或る用途にとっては、キャリッ
ジ３の所定の変位のために、ｄＸと異なるプラットホー
ム４の変位ｄＺを有すると一層都合がよいかも知れな
い。これは特に、プラットホーム４がＺ軸線に沿って非
常に正確に位置決めされるときに達成される。一般的に
ｔｇα＝ｄＺ／ｄＸであるので、例えば26.56 °の角度
αのために変位ｄＺ＝ｄＸ／２が生じる。すなわち、Ｚ
軸線に沿った位置決めの精度はＸ軸線に沿った位置決め
の精度の２倍である。他方では、Ｚ軸線に沿ったプラッ
トホーム４の速い移動のためには、４５°以上の角度α
が選択される。角度αの値は必要に応じて選択可能であ
る。本発明の第１の実施の形態による装置の概略斜視図
である図２は、案内手段１１上での２個のキャリッジ
２，３の並んだ位置と、これらの２個のキャリッジ上に
部分的に重ね合わせられたプラットホーム４を示してい
る。本発明による装置の第１の実施の形態を、左側に配
置されたＸ軸線に対して垂直な滑動路を備えたキャリッ
ジ２に基づいて説明したがしかし、対称構造も可能であ
ることは明らかである。２個のキャリッジを駆動し、そ
の移動を制御するための手段について、次に説明する。
図３には、キャリッジ３′が本発明の第１の実施の形態
のキャリッジ２の代わりに取付けられた、前記の装置に
似た装置が示してある。キャリッジ３′はＺ軸線に関し
てキャリッジ３と対称に構成および取付けられ、好まし
くは４５°の角度α′で配置された滑動路３１′を備え
ている。プラットホーム４はＺ軸線に関して対称である
という点で、第１の実施の形態と異なっている。プラッ
トホームは滑動路３１′に面する２個のスライダ４１
Ａ′，４１Ｂ′を備えている。Ｘ軸線に沿ったスピンド
ル５の変位は、２個のキャリッジの両駆動手段を同時に
命令することによって得られる。これに対して、Ｚ軸線
に沿った変位は、２個のキャリッジ３，３′を同じ速度
で同じ変位ｄＸだけ互いに近づくようにまたは互いに離
れるように動かすことによって達成される。上述のよう
に、αとαふん４５°であるときには、２個のキャリッ
ジをｄＸだけ互いに近づけることにより、スピンドル５
は図の上部の機械部分の方に変位ｄＺ＝ｄＸだけ変位し
一方、２個のキャリッジをｄＸだけ互いに離すことによ
り、スピンドル５は図の下部の機械部分の方に変位ｄＺ
＝ｄＸだけ変位する。角度αとα′の値について上記と
同じことが言える。上述の本発明による装置の第１の実
施の形態と比べて、第２の実施の形態はプラットホーム
４と案内レール１１の間で力を一層対称的に分配するこ
とできる。一方、この装置の必要スペースは、キャリッ
ジ３′がＸ方向においてキャリッジ２よりも長いので大
きくなる。本発明による装置の第３の実施の形態は図４
に示すように、キャリッジ３，３′の必要スペースを大
幅に減少することができる。本発明による装置のこの第
３の実施の形態では、２個のキャリッジ６，６′がＺ軸
線に関して互いに対称である。キャリッジはそれぞれ、
２個の滑動路６０，６１と６０′，６１′を備えてい
る。この滑動路は並べてかつ互いに平行に配置されてい
る。キャリッジの２個の滑動路はＸ軸線に対して角度α
またはα′をなして傾斜している。好ましくは上述のよ
うに、α＝α′＝４５°である。従って、プラットホー
ム４は滑動路６０，６１に面してこの滑動路と協働する
スライダ４３Ａ，４３Ｂと、滑動路６０′，６１′に面
してこの滑動路と協働するスライダ４３Ａ′，４３Ｂ′
を備えている。図４を図３と比較するときに、滑動路３
１，３１′上に配列されたスライダ４１Ａ，４１Ｂと４
１Ａ′，４１Ｂ′をそれぞれ、平行な２個の滑動路６
０，６１と６０′，６１′上に並べて配置された２個の
スライダ４３Ａ，４３Ｂと４３Ａ′，４３Ｂ′によって
置き換えることにより、キャリッジ６，６′とプラット
ホーム４のＸ軸線方向に必要スペースが著しく減少す
る。この実施の形態は剛性があり、コンパクトで、スピ
ンドル５と案内手段１１の間の作用力の分配が上述より
も一層良好である装置を提供する。角度αとα′の値に
関する上述と同じことがここでも言える。本発明のこの
第３の実施の形態の変形として、各々のキャリッジは２
本以上の平行な滑動路を備え、プラットホームがこれに
対応するスライダを備えることができる。本発明による
装置の第４の実施の形態について説明する。この第４の
実施の形態では、装置は第１の実施の形態のキャリッジ
２と同じ第１のキャリッジと、図４に示した第３の実施
の形態のキャリッジ６と同じ第２のキャリッジを備えて
いる。従って、Ｘ軸線またはＺ軸線に沿ってあるいは中
間の軸線に沿ってプラットホーム４またはスピンドル５
を移動させるためには、上述の本発明による装置のすべ
ての実施の形態における案内レール１１上で、すなわち
Ｘ軸線だけに沿って、両キャリッジを個別的にまたは同
時に駆動するだけでよい。この構造は、駆動装置が簡単
化されるという利点がある。というのは、２つの移動が
同じ軸線に沿って生じるからでる。図５（この図および
次の図には、滑動路、プラットホームおよび物体は図示
していない）に示した２個のキャリッジを駆動する手段
の第１の実施の形態に従って、モータの二次側（静的部
分）を形成する平らなアーマチュア７０を備えたリニア
モータ７は、２本の案内レール１１に対して平行に、す
なわちＸ軸線に沿って配置されている。各々のキャリッ
ジはモータの一次側（静的部分）を形成する平らなイン
ダクタ７１，７１′を含んでいる。このインダクタは、
アーマチュア７０とインダクタ７１，７１′の間に狭い
隙間を形成するように、キャリッジに面するアーマチュ
ア７０の下方に配置されている。制御ユニット８は各々
のキャリッジを別々にまたは同時に一方向または他の方
向に駆動するように、各々のインダクタ７１，７１′を
別々にまたは同時に一方向または他の方向に命令する。
従って、プラットホームと工具ホルダースピンドルまた
は工作物スピンドルは前述のようにＸ軸線とＺ軸線に沿
ってあるいは中間軸線に沿って移動する。スピンドル５
の変位を制御するためには、案内レール１１上での各々
のキャリッジの位置を正確に知ることが必要である。従
って、Ｘ軸線に沿ったキャリッジの位置を測定するため
の装置が必要である。そのためには特に光学式測定装置
が適している。この光学式測定装置はＸ軸線に沿って配
置されたスケール８０を備えている。このスケールは並
べて設けられた多数の基準模様８１を有する。各々のキ
ャリッジは光学センサ８２，８２′を備えている。この
光学センサはスケール８０に向き合ったキャリッジの下
方に配置され、スケールとセンサの間の隙間は狭くなっ
ている。各々のセンサは、案内レール１１上における各
々のキャリッジの正確な位置を示す信号を制御ユニット
８に送信する。更に、他の位置測定手段、例えば容量
性、誘導性等の位置測定手段を設けることができる。案
内レール１１上の各々のキャリッジの位置を示すセンサ
８２，８２′によって送信された信号から、制御ユニッ
ト８は、スピンドルまたはこのスピンドルが支持する工
作物または工具が位置決めされる座標Ｘ0 ，Ｚ0 を計算
することができる。スピンドルを運ぶべき座標Ｘ1 ，Ｙ
1 が知られていると、制御ユニット８は本実施の形態に
よる角度αと角度α′の値を考慮して、キャリッジの必
要な変位を計算および命令することができる。Ｘ軸線に
沿ったキャリッジの位置を知ることによって、Ｚ軸線に
沿ったプラットホームの位置を正確に測定することがで
きるが、制御のために、プラットホームと一方または他
方のキャリッジがＺ軸線に沿ったプラットホームの位置
を制御するための装置を備えていると便利である。図示
していないこの手段は好ましくは、一方のキャリッジ上
にＺ軸線と平行に配置された、スケール８０に似たスケ
ールと、プラットホームに取付けられた、センサ８２，
８２′に似たセンサとからなっている。２個のキャリッ
ジを駆動する手段の第２の変形が図６に示してある。こ
の場合、案内レール１１に対して平行に親ねじ９が設け
られている。この親ねじ９は回転不可能である。各々の
キャリッジは電動機またはサーボモータ９０，９０′を
備えている。このモータはキャリッジに取付けられたス
テータ９１，９１′と、縦方向穴を有するロータ９２，
９２′からなっている。この穴は親ねじ９おねじに一致
するめねじを有する。従って、ロータが回転すると、キ
ャリッジを移動させることになり、ロータは制御ユニッ
ト８によって命令される方向に、親ねじ９上でねじによ
って往復運動する。キャリッジの変位の精度を改善する
ために、おおび使用に応じて、モータまたはサーボモー
タはステッピングタイプのものでもよい。キャリッジの
位置を測定するための装置は図６に示していないが、上
述のように装置を取付け可能であることは明らかであ
る。プラットホーム４の駆動装置のいろいろな実施の形
態について、その運動の観点からのみ説明および描写
し、当業者に簡単に入手可能な構造的な細部については
説明しなかった。滑動路とスライダの公知の普通の潤滑
方法や、公知の普通のバックラッシュ除去手段を、この
装置に適用可能である。この装置は、滑動路とスライダ
を備えているものとして説明した。これらの滑動路とス
ライダの一方または他方あるいは複数を、説明した以外
の公知の滑り手段、例えば管上を滑るスリーブ、レール
上のベアリング手段、入れ子式のボールベアリングトラ
ベラ等と、非接触滑り手段、例えば静液圧式、空気圧
式、電磁式手段等によって置き換え可能である。キャリ
ッジを駆動する手段の変形については２つだけ説明し
た。この２つの変形は特に、１つの軸線に沿った駆動手
段の配置が構造をかなり簡単にするということを示して
いる。計画された使用に従ってキャリッジの他の駆動手
段、例えば機械式、電気式、空気圧式または液圧式駆動
手段を用いることができる。案内レール上に、すなわち
１つの平面上に並べて配置されたプラットホームの変位
を支配する両キャリッジを有することにより、工具また
は工作物とガイドレール１１との間の差が非常に小さく
なり、それに伴い、構造のコンパクト性と剛性が改善さ
れる。更に、作用しないキャリッジが他のキャリッジに
よって一緒に駆動されないので、駆動質量が小さくな
り、従ってモータの所定の動力の場合、工具または工作
物を移動させる加速が速くなる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による装置を備えた
機械の一部を概略的に示す平面図である。
機械の一部を概略的に示す平面図である。
【図２】図１の装置の斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による装置を備えた
機械の一部を概略的に示す平面図である。
機械の一部を概略的に示す平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による装置を備えた
機械の一部を概略的に示す平面図である。
機械の一部を概略的に示す平面図である。
【図５】キャリッジの駆動手段の第１の実施の形態を概
略的に示す図である。
略的に示す図である。
【図６】キャリッジの駆動手段の第２の実施の形態を示
す図である。
す図である。
２，３′，６′ 第１のキャリッジ ３，６ 第２のキャリッジ ４ プラットホーム ５ スピンドル ７，９ モータ付き手段 ８ 制御ユニット ２１，４０ 滑り手段 ３１，６０，６１ 滑動路 ４１Ａ，４１Ｂ，４３，４３′ スライダ ７１，７１′，９０，９０′ モータ付き手段 ８０，８２，８２′ 測定手段 ９１，９１′ ステータ ９２，９２′ ロータ Ｘ 第１の直交軸線 Ｚ 第２の直交軸線 ｄＸ，ｄＺ 変位 α，α′ 角度
Claims (22)
- 【請求項１】 ２つの直交軸線（Ｘ，Ｚ）を有する平面
のあらゆる方向にプラットホーム（４）を移動させるた
めの装置において、 ２つの直交軸線の第１の軸線（Ｘ）に沿って駆動可能な
第１のキャリッジ（２；３′；６′）と、 ２つの直交軸線の前記の第１の軸線に沿って駆動可能な
第２のキャリッジ（３；６）とを備え、 プラットホームが、第１のキャリッジに関連する第１の
滑り手段（２１／４０；３２′／４１′；６０′，６
１′／４３′）と、第２のキャリッジに関連する第２の
滑り手段（３１／４１；６０，６１／４３）を有し、 少なくとも１個の滑り手段が直交軸線の第１の軸線に対
して９０°以外の角度（α，α′）で第３の軸線に沿っ
て配置され、この第３の軸線が２つの直交軸線と同じ平
面内にあることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 プラットホームの第３の軸線（α，
α′）に沿ってキャリッジ（３，６，６′）上に配置さ
れた滑り手段が、少なくとも１つのキャリッジ（３，
６，６′）上に第３の軸線に対して平行に配置された少
なくとも１個の滑動路（３１，６０，６１）と、プラッ
トホームに取付けられ前記滑動路（３１，６０，６１）
と協働する少なくとも１個のスライダ（４１Ａ，４１
Ｂ，４３，４３′）を備えていることを特徴とする請求
項１記載の装置。 - 【請求項３】 １個のキャリッジ（２）上のプラットホ
ームの１つの滑り手段（２１／４０）が、第２の直交軸
線（Ｚ）に沿って配置された滑り手段を備えていること
を特徴とする請求項１または２記載の装置。 - 【請求項４】 ２つの直交軸線の第１の軸線（Ｘ）に沿
ったプラットホーム（４）の変位が、２つの直交軸線の
前記第１の軸線に沿った２つのキャリッジ（２，３，
３′，６，６′）の同時の同じ変位によって得られるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の装
置。 - 【請求項５】 ２つの直交軸線の第１の軸線（Ｘ）と異
なっていてこの２つの直交軸線と同じ平面内にある軸線
に沿ったプラットホーム（４）の変位が、２つの直交軸
線の前記第１の軸線に沿った２個のキャリッジ（２，
３，３′，６，６分）の異なる変位によって達成される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の
装置。 - 【請求項６】 ２つの直交軸線の第２の軸線（Ｚ）に沿
ったプラットホーム（４）の変位が、２つの直交軸線の
前記第１の軸線に沿った２個のキャリッジ（２，３，
３′，６，６′）の異なる変位によって得られることを
特徴とする請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 ２つの直交軸線の第２の軸線（Ｚ）に沿
ったプラットホーム（４）の変位が、第２の直交軸線
（Ｚ）に沿って配置された滑り手段（２１／４０）を備
えたキャリッジ（２）の第１の軸線（Ｘ）に沿った移動
を阻止しかつ前記第１の軸線（Ｘ）に沿ってキャリッジ
（３，３′，６，６′）を移動させることによって達成
され、前記キャリッジ上でのプラットホームの滑り手段
が第３の軸線（α，α′）に沿って配置されていること
を特徴とする請求項６記載の装置。 - 【請求項８】 第２の軸線（Ｚ）に沿ったプラットホー
ム（４）の変位の値（ｄＺ）が、角度（α，α′）のタ
ンジェントを掛けた、第１の軸線（Ｘ）に沿った一方ま
たは両方のキャリッジ（３，６，６′）の変位の値（ｄ
Ｘ）に等しいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか
一つに記載の装置。 - 【請求項９】 ９０°と異なる角度（α，α′）が４５
°であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つ
に記載の装置。 - 【請求項１０】 プラットホーム（４）の変位の値（ｄ
Ｚ）が移動すべきキャリッジ（３，３′，６，６分）の
変位の値（ｄＸ）に等しいことを特徴とする請求項９記
載の装置。 - 【請求項１１】 各々のキャリッジ（２，３，３′，
６，６′）が１本の軸線（Ｘ）に沿ってモータ付き手段
（７，９）によって駆動されることを特徴とする請求項
１〜１０のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項１２】 ２本の軸線の第１の軸線（Ｘ）に沿っ
た両キャリッジ（２，３′，６′，３，６）が、それぞ
れキャリッジに作用する２個のモータ付き手段（７１，
７１′；９０，９０′）によって駆動され、２個のモー
タ付き手段が個別的にまたは同時に命令を受けることを
特徴とする請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 ２個のモータ付き手段が二重のリニア
モータからなり、このリニアモータが２つの軸線の第１
の軸線（Ｘ）に沿って平行に配置された平らなアーマチ
ュア（７０）と、アーマチュアに面する一方のカートリ
ッジの下方にそれぞれ配置された平らなインダクタ（７
１，７１′）を備えていることを特徴とする請求項１２
記載の装置。 - 【請求項１４】 ２個のモータ付き手段が２個の電動機
（９０，９０′）からなり、各々の電動機のステータ
（９１，９１′）がキャリッジに取付けられ、両ロータ
（９２，９２′）がそれぞれ、めねじを有する縦方向穴
を備え、両ロータがそのめねじよっておねじを有する軸
（９）上に配置されて係合し、前記軸が第１の軸線
（Ｘ）に対して平行に固定および配置されていることを
特徴とする請求項１２記載の装置。 - 【請求項１５】 ２個のモータ（９０，９０′）がステ
ップモータであることを特徴とする請求項１４記載の装
置。 - 【請求項１６】 第１の軸線（Ｘ）に沿った各々のキャ
リッジの位置を検出することができる測定手段（８０，
８２，８２′）を備えていることを特徴とする請求項１
〜１７のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項１７】 更に、第２の軸線（Ｚ）に沿ったプラ
ットホームの位置を検出することができる測定手段を備
えていることを特徴とする請求項１６記載の装置。 - 【請求項１８】 第１の軸線（Ｘ）に沿った各々のキャ
リッジの位置を示すセンサ（８２，８２′）から信号を
受け取ることができ、かつキャリッジを駆動する各々の
モータ付き手段（７１，７１′；９０，９０′）に別々
にまたは同時に命令する制御ユニット（８）が設けられ
ていることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一
つに記載のする装置。 - 【請求項１９】 制御ユニット（８）が、２つの直交軸
線（Ｘ，Ｙ）のスタート点からこの直交軸線を含む平面
の所定の点に達するために必要であるプラットホームの
変位を計算することができるプログラムを備え、このプ
ログラムが角度（α，α′）の値を考慮に入れているこ
とを特徴とする請求項１８記載の装置。 - 【請求項２０】 請求項１〜１９のいずれか一つに記載
の駆動装置のプラットホーム（４）に取付けられたある
いは前記プラットホームを形成する工具ホールダースピ
ンドル。 - 【請求項２１】 請求項１〜１９のいずれか一つに記載
の駆動装置のプラットホーム（４）に取付けられたある
いは前記プラットホームを形成する工作物スピンドル。 - 【請求項２２】 請求項２０または２１記載の少なくと
も１個の工具ホルダースピンドルおよびまたは少なくと
も１個の工作物スピンドルを備えた機械工具。
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