JP2005153034A - 精密送り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 停電により移動体が落下するような事態になっても、案内面などをかじらせ傷つけることのないリニアモータ駆動の精密送り装置を提供する。
【解決手段】 コラム４の前面に平行に配置される一対の案内面８ａ、８ｂと、案内面８ａ、８ｂの反対側に一対のスライド面１７ａ、１７ｂを形成し、テーブル６の背面側に取り付けられエアの噴出によりスライド面１７ａ、１７ｂと非接触状態を保持する静圧エアパッド部１８を設け、テーブル６の背面側に配置されるコイル２２と、テーブル６をコラム４に引き付ける方向に吸引力が作用するようにコラム４に配置される永久磁石１２と、からリニアモータ１５を構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、工作機械等における移動体の精密送り装置に係り、特に、リニアモータ駆動の精密送り装置に関する。

工作機械でテーブルなどの移動体を移動させる送り装置において、従来は一般にボールネジ送り機構が利用されてきた。近年では、ボールネジに代えて、リニアモータ駆動の送り装置が精密加工機を中心に用いられるようになってきている。

リニアモータ駆動式の送り装置では、リニアモータの他に、テーブルなどの移動体の移動を案内する案内面を有するガイド部材と、圧縮空気を噴射するなどしてテーブルをガイド部材に対して非接触に保つ手段が設けられている（特許文献１参照）。

リニアモータは、電磁コイルからなるステータと永久磁石から構成され、ステータと永久磁石の反発力を移動体の推力に利用するものであるが、ステータを移動体側に取り付け、永久磁石をコラムなどの固定体側に配置した場合、永久磁石は常に移動体に吸引力を及ぼすので、精密加工機のように高精度の運動精度が要求される機械では、永久磁石の吸引力が移動体の運動精度に悪影響を及ぼすことが問題とされる。

そこで、永久磁石の吸引力が移動体に作用してないように構成したリニアモータ駆動式送り装置が提案されている（特許文献２参照）。この送り装置では、テーブルの駆動に用いる駆動用リニアモータに加えて、駆動に関与しないダミーのリニアモータを駆動用リニアモータに対向させて対称に配置し、ダミーのリニアモータと駆動用リニアモータの永久磁石同士で吸引力を相殺させている。
実開平７−４４４５７号公報 特開２００２−１７６７６３号公報

リニアモータ駆動式の送り装置は、ベッド上を水平方向に移動する移動体だけでなく、例えば、コラムの案内面に沿って鉛直方向にする移動体を送るのにも広く利用されている。

鉛直方向に移動する移動体の送り装置の場合、問題となるのは移動体とコラムとを非接触の状態を保つために供給するエアの供給が、停電などが原因で機械の稼働中に停止してしまうことである。

エアの供給が停止すると、移動体とコラムの間に本来必要な隙間がなくなることから、テーブルが僅かながらも前倒れの姿勢に傾き、落下する際に案内面をかじらせ傷をつけてしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、停電により移動体が落下するような事態になっても、案内面などをかじらせ傷つけることのない精密送り装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、
固定構造体の案内面に沿って移動する移動体をリニアモータを駆動源にして送る精密送り装置において、
前記固定構造体の前面に平行に配置される一対の案内面と、
前記移動体の背面側に配置されるコイルと、前記移動体を前記固定構造体に引き付ける方向に吸引力が作用するように当該固定構造体に配置される永久磁石と、からなるリニアモータと、
前記固定構造体の前記案内面の反対側に形成され、前記案内面と平行に延びる一対のスライド面と、
前記移動体の背面側に取り付けられエアの噴出により前記スライド面と非接触状態を保持する静圧エアパッド部と、
を具備したことを特徴とするものである。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、停電により移動体が落下するような事態になっても、案内面などをかじらせ傷つけることのない精密送り装置とすることができる。

以下、本発明による精密送り装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、移動体としてのテーブルを鉛直方向に送る垂直軸に本発明を適用した実施の形態を示す。図１において、参照番号２はベッドを示す。参照番号４は固定構造体としてのコラムで、参照番号６が移動体としてのテーブルである。ベッド２の上面から鉛直に立ち上がるこのコラム４の前面には、テーブル６の移動を案内する案内面としての平行な一対のＶ溝転がり案内面８ａ、８ｂが設けられている。

コラム４ではＶ溝転がり案内面８ａ、８ｂの間に高さ方向に延びる箱形の凹部１０が形成されている。参照番号１５は、テーブル６の駆動源として用いられるリニアモータを示し、コラム４の凹部１０の底面中央には、リニアモータ１５を構成する複数の永久磁石１２からなる永久磁石列がＶ溝転がり案内面８ａ、８ｂと平行にかつ中心線上に配列されている。

次に、図２は、図１のII−II横断面を示す。テーブル６の裏面側には、コラム４の凹部１０に嵌入する中央凸部１４が形成されているとともに、中央凸部１４の両側には、Ｖ溝転がり案内面８ａ、８ｂを転動するＶ形断面のスライド部１６ａ、１６ｂが設けられている。

コラム４の凹部１０は、左右両側の段部を介して奥行きが拡がるようになっており、この左右両側の段部はスライド面としての平滑面１７ａ、１７ｂが形成されている。

他方、テーブル６の中央凸部１４の背面には、静圧エアパッド部１８が取り付けられている。この静圧エアパッド部１８の内部にはエア通路１９から左右に何本もの通路２０が延びており、エア通路１９には、図示しない外部の精密制御レギュレータを介して精密に圧力制御されたエアが供給されている。これらの通路２０の末端は静圧エアパッド部１８の両側部の裏面に噴出口２１として開口しており、上記した平滑面１７ａ、１７ｂに向けてエアを噴出し、これにより、静圧エアパッド部１８と平滑面１７ａ、１７ｂの間に隙間が形成され、非接触状態が保持されているようになっている。

静圧エアパッド部１８の背面には、リニアモータ１５を構成する複数のコイル２２からなるコイル列が永久磁石１２と対向するように配列されている。

本実施形態による精密送り装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。

コイル２２に通電し、リニアモータ１５を駆動すると、コイル２２の列と永久磁石１２の列の相互の反発力はテーブル６の推力となり、この推力を利用してテーブル６はＶ溝転がり案内面８ａ、８ｂに案内されて上下方向に移動する。

テーブル６がリニアモータ１５に駆動されて移動する間は、静圧エアパッド部１８にはエアの供給があり、噴出口２１からのエアの噴出によってコラム４側の平滑面１７ａ、１７ｂとの間に隙間が確保されているので、テーブル６を円滑に高い運動精度で送ることができる。

図３に示すように、矢印Ａは静圧エアパッド部１８が受けるエアの反力、矢印Ｂは永久磁石２２の吸引力を示している。本実施形態による精密送り装置では、エアの反力Ａと吸引力Ｂが同じ方向でかつ平行であり、その合力でテーブル６をコラム４に対して引き付け、これによりＶ溝転がり案内面８ａ、８ｂには十分な押し付ける力が付加される構造となっている。しかも、吸引力Ｂはテーブル６に対してモーメントを与える方向に働かないので、テーブル６の運動精度に悪影響を及ぼすことがない。

なんらかの原因により停電が発生して電源から電力が供給されなくなった場合には、コイル２２の通電がなくなりリニアモータ１５が停止すると同時に静圧エアパッド部１８にエアが供給されなくなってしまう。

本実施形態による精密送り装置では、正常に働いていた段階で、静圧エアパッド部１８が受けるエアの反力Ａと、永久磁石の吸引力Ｂの合力によってＶ溝転がり案内面８ａ、８ｂにテーブル６が押し付けられた状態になっているので、急に停電しても、テーブル６が正面手前側に倒れにくくなっており、しかも、コイル２２に通電されなくても永久磁石１２の吸引力は常にテーブル６を引き付けているので、テーブル６が落下する間も平滑面１７ａ、１７ｂをかじり傷つけることがない。

次に、図４は、他の実施形態として、コラム４の案内面として図１のＶ溝転がり案内面８ａ、８ｂの代わりにＶ溝すべり案内面３０ａ、３０ｂを適用した実施の形態である。他の構成要素は図２と同一であり、その説明は省略する。

この実施形態のように、案内面としてＶ溝すべり案内面３０ａ、３０ｂを用いる場合は、停電時にテーブル６が落下しても、Ｖ溝すべり案内面３０ａ、３０ｂ、また平滑面１７ａ、１７ｂをかじり傷つけることがない。

以上、本発明の精密送り装置について、垂直軸の送り装置として構成した実施形態を挙げて説明したが、本発明は水平軸の送り装置として構成できることはもちろんである。すなわち、コラム４がベッドに相当する以外は、図２または図４の構成をそのまま適用するができる。

この水平軸の送り装置の場合には、垂直軸の場合とちがって停電時に案内面やスライド面をかじり傷つける可能性はもともとないので、案内面やスライド面のかじり防止という効果はないが、従来のように永久磁石の吸引力を相殺する構造を不要とすることにより、よりコンパクトなリニアモータの構造とすることができるという利点がある。

本発明による精密送り装置の一実施形態を示す正面図。 同精密送り装置のII−II横断面図である。 同実施形態による精密送り装置においてエア反力と永久磁石の吸引力の作用を示す図。 本発明の他の実施形態による精密送り装置の横断面図。

符号の説明

２ ベッド
４ コラム（固定構造体）
６ テーブル（移動体）
８ａ、８ｂ Ｖ溝転がり案内面
１２ リニアモータの永久磁石
１５ リニアモータ
１６ａ、１６ｂ スライド部
１７ａ、１７ｂ 平滑面（スライド面）
１８ 静圧エアパッド部
１９ エア通路
２０ 噴出口
２２ リニアモータのコイル
３０ａ、３０ｂ Ｖ溝すべり案内面

Claims (5)

1. 固定構造体の案内面に沿って移動する移動体をリニアモータを駆動源にして送る精密送り装置において、
   前記固定構造体の前面に平行に配置される一対の案内面と、
   前記移動体の背面側に配置されるコイルと、前記移動体を前記固定構造体に引き付ける方向に吸引力が作用するように当該固定構造体に配置される永久磁石と、からなるリニアモータと、
   前記固定構造体の前記案内面の反対側に形成され、前記案内面と平行に延びる一対のスライド面と、
   前記移動体の背面側に取り付けられエアの噴出により前記スライド面と非接触状態を保持する静圧エアパッド部と、
   を具備したことを特徴とする精密送り装置。
2. 前記静圧エアパッド部の背面に前記コイルを固定し、このコイルに対向するように前記永久磁石を固定構造体に取り付け、前記静圧エアパッド部が受ける反力と同方向に前記永久磁石の吸引力を移動体に作用させ、前記反力と吸引力との協働により前記移動体を前記案内面に押付ける構造を構成したことを特徴とする請求項１に記載の精密送り装置。
3. 前記固定構造体の案内面は、移動体を鉛直方向に送る垂直軸の案内面からなることを特徴とする請求項２に記載の精密送り装置。
4. 前記案内面は、Ｖ溝転がり案内面からなることを特徴とする請求項３に記載の精密送り装置。
5. 前記案内面は、Ｖ溝すべり案内面からなることを特徴とする請求項３に記載の精密送り装置。

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