JP2006175538A

JP2006175538A - Biaxial actuator

Info

Publication number: JP2006175538A
Application number: JP2004370089A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Taguchi; 俊文田口
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-07-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biaxial actuator capable of accurately driving a driven part in both directions of the X-axis and the Y-axis orthogonal to each other. <P>SOLUTION: The biaxial actuator is provided with a base 2, slide tables 4A, 4B provided on the base 2 via a linear guide 6, ball screws 8A, 8B for respectively and independently feeding and driving the slide tables 4A, 4B in the X-axis direction, and driving motors 10A, 10B for respectively and independently driving the ball screws 8A, 8B. One of the slide tables 4A, 4B has a rack gear 14 extended in the X-axis direction. The other slide table has a pinion gear meshed with the rack gear 14 and a belt-type feed mechanism 18 for feeding and driving the driven part HU in the Y-axis direction in cooperation with the pinion gear. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、同一平面内で互いに直交するＸ軸及びＹ軸の両方向に被駆動部（例えば電子部品吸着ノズルなどが搭載された被駆動部等）を駆動する二軸アクチュエータに関する。 The present invention relates to a biaxial actuator that drives a driven portion (for example, a driven portion on which an electronic component suction nozzle or the like is mounted) in both directions of an X axis and a Y axis that are orthogonal to each other in the same plane.

同一平面内で互いに直交するＸ軸及びＹ軸の両方向に被駆動部を駆動する装置として、図５〜図７に示されるような二軸アクチュエータが知られている。この二軸アクチュエータはプレート状の固定ベース３０を備えており、固定ベース３０の上面には、被駆動部ＨＵをＸ軸方向に駆動するＸ方向駆動機構３１が設けられているとともに、被駆動部ＨＵをＹ軸方向に駆動するＹ方向駆動機構３６がＸ方向駆動機構３１を介して設けられている。 A biaxial actuator as shown in FIGS. 5 to 7 is known as an apparatus for driving a driven part in both directions of X axis and Y axis orthogonal to each other in the same plane. The biaxial actuator includes a plate-like fixed base 30, and an X-direction drive mechanism 31 that drives the driven unit HU in the X-axis direction is provided on the upper surface of the fixed base 30. A Y-direction drive mechanism 36 that drives the HU in the Y-axis direction is provided via the X-direction drive mechanism 31.

Ｘ方向駆動機構３１はガイドレール３２ａ及びスライダ３２ｂからなる複数のリニアガイド３２（図６参照）を介して固定ベース３０の上面に設けられたスライドテーブル３３を備えており、このスライドテーブル３３をＸ軸方向に送り駆動するボールねじ３４のねじ軸３４ａは、固定ベース３０に固定された駆動モータ３５により回転駆動されるようになっている。 The X-direction drive mechanism 31 includes a slide table 33 provided on the upper surface of the fixed base 30 via a plurality of linear guides 32 (see FIG. 6) including guide rails 32a and sliders 32b. The screw shaft 34 a of the ball screw 34 that is fed and driven in the axial direction is rotationally driven by a drive motor 35 fixed to the fixed base 30.

一方、Ｙ方向駆動機構３６はスライドテーブル３３の上面に設置されたプレート状の可動ベース３７を備えており、この可動ベース３７の上面には、ガイドレール３８ａ及びスライダ３８ｂからなる複数のリニアガイド３８（図６参照）を介してスライドテーブル３９が設けられている。また、Ｙ方向駆動機構３６はスライドテーブル３９をＹ軸方向に送り駆動するボールねじ４０を備えており、このボールねじ４０のねじ軸４０ａは、可動ベース３７に固定された駆動モータ４１により回転駆動されるようになっている。 On the other hand, the Y-direction drive mechanism 36 includes a plate-like movable base 37 installed on the upper surface of the slide table 33, and a plurality of linear guides 38 including guide rails 38 a and sliders 38 b are provided on the upper surface of the movable base 37. A slide table 39 is provided via (see FIG. 6). The Y-direction drive mechanism 36 includes a ball screw 40 that feeds and drives the slide table 39 in the Y-axis direction. A screw shaft 40 a of the ball screw 40 is rotationally driven by a drive motor 41 fixed to the movable base 37. It has come to be.

したがって、駆動モータ３５によりボールねじ３４を駆動すると、スライドテーブル３３及びＹ方向駆動機構３６がＸ軸方向に移動するので、被駆動部ＨＵをＸ軸方向に移動させることができる。また、駆動モータ４１によりボールねじ４０を駆動すると、スライドテーブル３９がＹ軸方向に移動するので、被駆動部ＨＵをＹ軸方向に移動させることができる。 Therefore, when the ball screw 34 is driven by the drive motor 35, the slide table 33 and the Y-direction drive mechanism 36 move in the X-axis direction, so that the driven part HU can be moved in the X-axis direction. Further, when the ball screw 40 is driven by the drive motor 41, the slide table 39 moves in the Y-axis direction, so that the driven part HU can be moved in the Y-axis direction.

しかしながら、上述した二軸アクチュエータでは、ボールねじ３４，４０を駆動する二つの駆動モータ３５，４１のうち一方の駆動モータ４１が可動部に設けられている。このため、スライドテーブル３３をＸ軸方向に移動させたときの慣性力のほうがスライドテーブル３９をＹ軸方向に移動させたときの慣性力よりも大きくなり、ボールねじ３４を駆動する駆動モータの負荷が大きくなる。さらに、スライドテーブル３３をＸ軸方向に移動させたときに駆動モータ４１の給電ケーブルも動くことになるため、引き摺られて損傷するおそれがあり、これを防止するために、駆動モータ４１の給電ケーブルを保護するための方策も必要となり、より安全なものは大掛かりなものとなり、しかもスライドテーブル３３をＸ軸方向に移動させたときに騒音や塵埃が発生するという問題がある。 However, in the above-described biaxial actuator, one of the two drive motors 35 and 41 that drives the ball screws 34 and 40 is provided in the movable portion. Therefore, the inertial force when the slide table 33 is moved in the X-axis direction is larger than the inertial force when the slide table 39 is moved in the Y-axis direction, and the load of the drive motor that drives the ball screw 34 is increased. Becomes larger. Furthermore, since the power supply cable of the drive motor 41 also moves when the slide table 33 is moved in the X-axis direction, there is a risk of being dragged and damaged. To prevent this, the power supply cable of the drive motor 41 is used. Therefore, there is a problem in that noise and dust are generated when the slide table 33 is moved in the X-axis direction.

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、電子部品装着ヘッド等の被駆動部を互いに直交するＸ軸及びＹ軸の両方向に精度よく駆動することのできる二軸アクチュエータを提供することを目的とするものである。また、本発明の他の目的は、ケーブルの保護具に起因する騒音や塵埃の発生を抑制することのできる二軸アクチュエータを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems, and is a biaxial actuator capable of accurately driving a driven part such as an electronic component mounting head in both directions of the X axis and the Y axis perpendicular to each other. Is intended to provide. Another object of the present invention is to provide a biaxial actuator that can suppress the generation of noise and dust caused by a cable protector.

上記の目的を達成するために、本発明は、同一平面内で互いに直交するＸ軸及びＹ軸の両方向に被駆動部を駆動する二軸アクチュエータであって、ベースと、このベース上にリニアガイドを介して設けられた二つのスライドテーブルと、これらのスライドテーブルを前記Ｘ軸方向に各々独立に送り駆動する二つのテーブル送り機構と、これらのテーブル送り機構を各々独立に駆動する二つの駆動モータとを備え、前記二つのスライドテーブルのうち一方のスライドテーブルが前記Ｘ軸方向に延びるラックギヤを有し、かつ前記二つのスライドテーブルのうち他方のスライドテーブルが前記ラックギヤに噛合するピニオンギヤを有すると共に該ピニオンギヤと協働して前記被駆動部を前記Ｙ軸方向に送り駆動するベルト式送り機構を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a biaxial actuator that drives a driven part in both directions of the X axis and the Y axis orthogonal to each other in the same plane, and a base and a linear guide on the base. , Two table feed mechanisms for independently feeding and driving these slide tables in the X-axis direction, and two drive motors for independently driving these table feed mechanisms One slide table of the two slide tables has a rack gear extending in the X-axis direction, and the other slide table of the two slide tables has a pinion gear that meshes with the rack gear, and A belt-type feed mechanism that cooperates with a pinion gear to feed and drive the driven part in the Y-axis direction; And it features.

本発明に係る二軸アクチュエータによれば、二つのスライドテーブルのうち一方のスライドテーブルにＸ軸方向に延びるラックギヤを設けるとともに、ラックギヤと噛合するピニオンギヤおよび該ピニオンギヤと協働して被駆動部をＹ軸方向に送り駆動するベルト式送り機構を他方のスライドテーブルに設けたことにより、テーブル送り機構を各々独立に駆動する駆動モータをベースに固定した状態で被駆動部をＸ軸及びＹ軸の両方向に駆動することができる。したがって、二つのスライドテーブルのうち一方のスライドテーブルに駆動モータやボールねじ等の重量物を搭載する必要がない。 According to the biaxial actuator according to the present invention, one of the two slide tables is provided with the rack gear extending in the X-axis direction, and the pinion gear meshing with the rack gear and the driven portion is set in cooperation with the pinion gear. By providing a belt-type feed mechanism that feeds in the axial direction on the other slide table, the driven part can be moved in both the X-axis and Y-axis directions with the drive motor that independently drives the table feed mechanism fixed to the base. Can be driven. Therefore, it is not necessary to mount a heavy object such as a drive motor or a ball screw on one of the two slide tables.

また、ボールねじを駆動する駆動モータとして高出力で高価なモータを用いることなく被駆動部をＸ軸及びＹ軸の両方向に駆動することができるので、コストの低減を図ることができる。さらに、テーブル送り機構を各々独立に駆動する二つの駆動モータをベースに固定した状態で被駆動部をＸ軸及びＹ軸の両方向に駆動することができ、これにより、駆動モータの給電ケーブルも移動することがなくなるため、これを保護する特別な保護具が必要がなくなり、このような保護具に起因する騒音や塵埃の発生もなくなるため、静粛性や清浄性が求められる用途にも好適に使用できる。 In addition, since the driven part can be driven in both the X-axis and Y-axis directions without using a high-output and expensive motor as a driving motor for driving the ball screw, the cost can be reduced. In addition, the driven part can be driven in both the X-axis and Y-axis directions with the two drive motors that independently drive the table feed mechanism fixed to the base, which also moves the power supply cable of the drive motor This eliminates the need for special protective equipment to protect this, and eliminates the generation of noise and dust caused by such protective equipment, making it suitable for applications that require quietness and cleanliness. it can.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る二軸アクチュエータの平面図であり、同図に示すように、第１の実施形態に係る二軸アクチュエータはベース２を備えている。このベース２はプレート状に形成されており、ベース２の上面にはスライドテーブル４Ａ，４Ｂがそれぞれ複数（例えば二つ）のリニアガイド６を介してスライド可能に設けられている。これらのスライドテーブル４Ａ，４Ｂはテーブル送り機構としてのボールねじ８Ａ，８ＢによりそれぞれＸ軸方向に送り駆動されるようになっており、ベース２の上面に設置されたモータブラケット１２Ａ，１２Ｂには、上記ボールねじ８Ａ，８Ｂのねじ軸８ａを各々独立に回転駆動する駆動モータ１０Ａ，１０Ｂが取り付けられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a biaxial actuator according to a first embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the biaxial actuator according to the first embodiment includes a base 2. The base 2 is formed in a plate shape, and slide tables 4A and 4B are slidably provided on the upper surface of the base 2 via a plurality of (for example, two) linear guides 6, respectively. These slide tables 4A and 4B are driven to be fed in the X-axis direction by ball screws 8A and 8B as table feed mechanisms, respectively. The motor brackets 12A and 12B installed on the upper surface of the base 2 include Drive motors 10A and 10B for rotating and driving the screw shafts 8a of the ball screws 8A and 8B, respectively, are attached.

図２は図１のII−II断面図、図３は図２のIII−III断面図、図４は図２のIV−IV断面図であり、図２に示すように、スライドテーブル４Ａ，４Ｂのうち一方のスライドテーブル、例えばスライドテーブル４ＡにはＸ軸方向に延びるラックギヤ１４が設けられ、ラックギヤ１４を有していない他方のスライドテーブル４Ｂにはピニオンギヤ１６が設けられている。 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. One slide table, for example, the slide table 4A, is provided with a rack gear 14 extending in the X-axis direction, and the other slide table 4B that does not have the rack gear 14 is provided with a pinion gear 16.

ラックギヤ１４及びピニオンギヤ１６は互いに噛合しており、ピニオンギヤ１６が設けられたスライドテーブル４Ｂには、ピニオンギヤ１６と協働して被駆動部ＨＵをＹ軸方向に送り駆動するベルト式送り機構１８が設けられている。このベルト式送り機構１８はタイミングベルト２０と複数のタイミングプーリ２２を備えており、これらタイミングプーリ２２の一つがピニオンギヤ１６と一体に回転するようになっている。また、ベルト式送り機構１８は被駆動部ＨＵをＹ軸方向に案内するガイド部材２４を備えており、各タイミングプーリ２２は上記ガイド部材２４にプーリ軸を介して回転自在に支持されている。 The rack gear 14 and the pinion gear 16 are meshed with each other, and the slide table 4B provided with the pinion gear 16 is provided with a belt-type feeding mechanism 18 that cooperates with the pinion gear 16 to feed and drive the driven portion HU in the Y-axis direction. It has been. The belt-type feed mechanism 18 includes a timing belt 20 and a plurality of timing pulleys 22, and one of the timing pulleys 22 rotates integrally with the pinion gear 16. The belt-type feed mechanism 18 includes a guide member 24 that guides the driven portion HU in the Y-axis direction. Each timing pulley 22 is rotatably supported by the guide member 24 via a pulley shaft.

なお、リニアガイド６はガイドレール６ａ及びスライダ６ｂ（図２参照）を備えて構成されており、ガイドレール６ａはベース２に固定され、スライダ６ｂはスライドテーブル４Ａ，４Ｂに固定されている。また、ボールねじ８Ａ，８Ｂのナット８ｂはスライドテーブル４Ａ，４Ｂの下面に固定されている。
このような構成において、被駆動部ＨＵをＹ軸方向に移動させる場合は、ボールねじ８Ａ，８Ｂを駆動する二つの駆動モータ１０Ａ，１０Ｂのうち駆動モータ１０Ａを駆動してスライドテーブル４ＡのみをＸ軸方向に移動させる。そうすると、スライドテーブル４Ｂに設けられたピニオンギヤ１６がスライドテーブル４Ａに設けられたラックギヤ１４の移動量に応じて回転するので、スライドテーブル４Ｂに設けられたベルト式送り機構１８により被駆動部ＨＵをＹ軸方向のみに移動させることができる。 The linear guide 6 includes a guide rail 6a and a slider 6b (see FIG. 2). The guide rail 6a is fixed to the base 2, and the slider 6b is fixed to the slide tables 4A and 4B. The nuts 8b of the ball screws 8A and 8B are fixed to the lower surfaces of the slide tables 4A and 4B.
In such a configuration, when the driven portion HU is moved in the Y-axis direction, only the slide table 4A is driven by driving the drive motor 10A out of the two drive motors 10A and 10B for driving the ball screws 8A and 8B. Move in the axial direction. Then, the pinion gear 16 provided on the slide table 4B rotates in accordance with the amount of movement of the rack gear 14 provided on the slide table 4A, so that the driven portion HU is moved to Y by the belt-type feed mechanism 18 provided on the slide table 4B. It can be moved only in the axial direction.

また、被駆動部ＨＵをＸ軸方向に移動させる場合は、ボールねじ８Ａ，８Ｂを駆動する二つの駆動モータ１０Ａ，１０Ｂを駆動してスライドテーブル４Ａ，４Ｂの両方を同じ速度でＸ軸方向に移動させることにより、被駆動部ＨＵをＸ軸方向のみに移動させることができる。さらに、被駆動部ＨＵをＸ軸及びＹ軸の両方向に同時に移動させる場合は、ボールねじ８Ａ，８Ｂを駆動する二つの駆動モータ１０Ａ，１０Ｂの回転速度を適宜の値とすればよく、例えば、駆動モータ１０Ｂを駆動してスライドテーブル４ＢのみをＸ軸方向に移動させることにより、被駆動部ＨＵをＸ軸とＹ軸の両方向に同時に移動させることができ、Ｘ軸方向の移動量とＹ軸方向の移動量との比はピニオンギヤ１４及びタイミングプーリ２２の径の比に応じた値となる。 Further, when the driven part HU is moved in the X-axis direction, the two drive motors 10A and 10B for driving the ball screws 8A and 8B are driven to move both the slide tables 4A and 4B in the X-axis direction at the same speed. By moving, the driven part HU can be moved only in the X-axis direction. Furthermore, when the driven part HU is simultaneously moved in both the X-axis and Y-axis directions, the rotational speeds of the two drive motors 10A and 10B that drive the ball screws 8A and 8B may be set to appropriate values. By driving the drive motor 10B and moving only the slide table 4B in the X-axis direction, the driven part HU can be moved simultaneously in both the X-axis and Y-axis directions. The ratio to the amount of movement in the direction is a value corresponding to the ratio of the diameters of the pinion gear 14 and the timing pulley 22.

上述したように、第１の実施形態に係る二軸アクチュエータでは、スライドテーブル４Ａ，４Ｂのうち一方のスライドテーブル４Ａにラックギヤ１４をＸ軸方向に沿って設けるとともに、ラックギヤ１４と噛合するピニオンギヤ１６およびピニオンギヤ１６と協働して被駆動部ＨＵをＹ軸方向に送り駆動するベルト式送り機構１８を他方のスライドテーブル４Ｂに設けたことにより、ボールねじ８Ａ，８Ｂを駆動する駆動モータ１０Ａ，１０Ｂをベース２に固定した状態で被駆動部ＨＵをＸ軸及びＹ軸の両方向に移動させることができる。したがって、二つのスライドテーブル４Ａ，４Ｂのうち一方のスライドテーブルに駆動モータやボールねじ等の重量物を搭載する必要がない。 As described above, in the biaxial actuator according to the first embodiment, the rack gear 14 is provided on one slide table 4A of the slide tables 4A and 4B along the X-axis direction, and the pinion gear 16 meshed with the rack gear 14 and By providing the other slide table 4B with a belt-type feed mechanism 18 that feeds and drives the driven portion HU in the Y-axis direction in cooperation with the pinion gear 16, drive motors 10A and 10B that drive the ball screws 8A and 8B are provided. The driven unit HU can be moved in both the X-axis and Y-axis directions while being fixed to the base 2. Therefore, it is not necessary to mount a heavy object such as a drive motor or a ball screw on one of the two slide tables 4A and 4B.

また、ボールねじ８Ａ，８Ｂを駆動する駆動モータとして高出力で高価なモータを用いることなく被駆動部ＨＵをＸ軸及びＹ軸の両方向に駆動することができるので、コストの低減を図ることができる。
さらに、ボールねじ８Ａ，８Ｂを各々独立に駆動する二つの駆動モータ１０Ａ，１０Ｂをベース２に固定した状態で被駆動部ＨＵをＸ軸及びＹ軸の両方向に駆動することができ、これにより、駆動モータの給電ケーブルも移動しなくなるため、例えば給電ケーブルをケーブルベア（登録商標）のような保護具で保護する必要がないので、このような保護具に起因する騒音や塵埃の発生を抑制することができるので、静粛性や清浄性が求められる用途にも好適に使用できる。さらに、ベルトによる駆動を最も負荷の小さい被駆動部ＨＵのＹ軸方向移動のみにし、他の駆動は剛性の高いボールねじ及びラックギヤとピニオンギヤとの噛合により行っているので、可動部の軽量化と高精度位置決めの両立も可能である。 In addition, since the driven unit HU can be driven in both the X-axis and Y-axis directions without using a high-output and expensive motor as a drive motor for driving the ball screws 8A and 8B, the cost can be reduced. it can.
Furthermore, the driven portion HU can be driven in both the X-axis and Y-axis directions with the two drive motors 10A and 10B that independently drive the ball screws 8A and 8B being fixed to the base 2, whereby Since the power supply cable of the drive motor also does not move, for example, it is not necessary to protect the power supply cable with a protective device such as a cable bear (registered trademark), so that generation of noise and dust caused by such a protective device is suppressed. Therefore, it can be suitably used for applications that require quietness and cleanliness. Furthermore, the driving by the belt is performed only in the Y-axis direction movement of the driven part HU having the smallest load, and the other driving is performed by the engagement of the rigid ball screw and the rack gear and the pinion gear. Both high-precision positioning is possible.

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した第１の実施形態ではスライドテーブル４Ａ，４ＢをＸ軸方向に各々独立に送り駆動するテーブル送り機構としてボールねじを用いた場合を例示したが、スライドテーブルをＸ軸方向に各々独立に送り駆動するテーブル送り機構として、例えばリニアモータやベルト式送り機構を用いてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the first embodiment described above, a case where a ball screw is used as a table feed mechanism for independently feeding and driving the slide tables 4A and 4B in the X-axis direction is exemplified. However, the slide table is independent in the X-axis direction. For example, a linear motor or a belt-type feed mechanism may be used as the table feed mechanism that feeds and feeds.

本発明の第１の実施形態に係る二軸アクチュエータの平面図である。It is a top view of the biaxial actuator concerning a 1st embodiment of the present invention. 図１のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of FIG. 図２のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 図２のIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing of FIG. 従来の二軸アクチュエータの平面図である。It is a top view of the conventional biaxial actuator. 図５のVI−VI断面図である。It is VI-VI sectional drawing of FIG. 図５のVII−VII断面図である。It is VII-VII sectional drawing of FIG.

Explanation of symbols

２ベース
４Ａ，４Ｂスライドテーブル
６リニアガイド
６ａガイドレール
６ｂスライダ
８Ａ，８Ｂボールねじ
８ａねじ軸
８ｂナット
１０Ａ，１０Ｂ駆動モータ
１２Ａ，１２Ｂモータブラケット
１４ラックギヤ
１６ピニオンギヤ
１８ベルト式送り機構
２０タイミングベルト
２２タイミングプーリ
２４ガイド部材 2 Base 4A, 4B Slide table 6 Linear guide 6a Guide rail 6b Slider 8A, 8B Ball screw 8a Screw shaft 8b Nut 10A, 10B Drive motor 12A, 12B Motor bracket 14 Rack gear 16 Pinion gear 18 Belt type feed mechanism 20 Timing belt 22 Timing pulley 24 Guide member

Claims

A biaxial actuator that drives a driven part in both directions of X axis and Y axis orthogonal to each other in the same plane, a base, two slide tables provided on the base via a linear guide, and these Two table feed mechanisms for independently feeding and driving the slide table in the X-axis direction, and two drive motors for independently driving these table feed mechanisms, and one of the two slide tables is provided. The slide table has a rack gear extending in the X-axis direction, and the other slide table of the two slide tables has a pinion gear that meshes with the rack gear and cooperates with the pinion gear to move the driven portion to the Y A biaxial actuator having a belt type feed mechanism that feeds in an axial direction.