JP2009133410A - 往復移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】毎分数百回を超える高速で往復移動することの可能な往復移動装置とその駆動手段を提供し、この高速な往復移動に対処できる往復移動装置とその駆動手段、安定して駆動する駆動源とその制御手段、及び高速な激しい振動を抑える制振手段を提供する。
【解決手段】ガイドウェイと、このガイドウェイに支持されて往復動し、下面にガイドウェイに直交して形成された駆動溝を有する移動台と、この駆動溝に嵌入する駆動ピンをそれぞれ有する２個の回転アームと、この２個の回転アームを同期して相互に逆方向に回転させる駆動源とを有することを特徴とする往復移動装置によって達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、往復移動装置に関するものであり、特に、１対のガイドウェイと、このガイドウェイに支持されて移動台が往復動する往復移動装置に関するものである。

このような往復移動装置は、各種の機械装置に使用されており、例えば、工作機械においては、特許文献１や特許文献２に示すように、工具台等を移動させ、或いは被加工物を移動させるのに使用されている。しかしながら、これらの往復移動台は、通常は、一定の速度で比較的ゆっくりと移動させることが多く、毎分数百回を超える高速で往復移動をすることは稀である。

このような高速で往復移動をする往復移動装置は、特許文献１や特許文献２に示すような送りねじを使用した送り装置では、送り速度が大幅に不足する。このため、より高速な往復移動に対処できる往復移動装置を開発することが求められていた。

このためには、高速な往復移動に対処できる往復移動装置とその駆動手段を開発する必要があり、この駆動手段を安定して駆動する駆動源とその制御手段、並びに、高速な往復移動による激しい振動を抑える制振手段も開発しなければならない。

特開２００３−９４２７７号公報 実開平５−６３７５４号公報

本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を全て解決して、毎分数百回を超える高速で往復移動することの可能な往復移動装置とその駆動手段を提供しようとするものであり、この高速な往復移動に対処できる往復移動装置とその駆動手段、並びに、この駆動手段を安定して駆動する駆動源とその制御手段、及び高速な往復移動による激しい振動を抑える制振手段を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、ガイドウェイと、このガイドウェイに支持されて往復動し、下面に前記ガイドウェイに直交して形成された駆動溝を有する移動台と、この駆動溝に嵌入する駆動ピンをそれぞれ有する２個の回転アームと、この２個の回転アームを同期して相互に逆方向に回転させる駆動源とを有することを特徴とする往復移動装置を提供するものである。

ここで、前記ガイドウェイが、相互に平行な２本のガイドバーと、このガイドバーを嵌着して支持するスライドベアリングとからなることが望ましく、また、前記スライドベアリングが、静圧軸受であることが望ましい。

そして、前記駆動溝は、前記駆動ピンの移動範囲における両端部では前記駆動ピンとの間に隙間がなく、中央部では前記駆動ピンとの間にわずかな隙間が設けられていることが望ましく、前記駆動ピンは、駆動ピン自体が回転可能に構成されていることが望ましい。

更に、前記２個の回転アームが、単一の駆動源によって相互に逆方向に回転するように駆動され、前記駆動ピンの位置が、前記２個の回転アームの中央を通り且つ前記ガイドウェイに平行な線を中心にして相互に線対称の位置になるように配置されていることが望ましく、或いは、前記２個の回転アームが、それぞれ独立して駆動する２個のサーボモータによって相互に逆方向に回転するように駆動され、前記駆動ピンの位置が、前記２個の回転アームの中央を通り且つ前記ガイドウェイに平行な線を中心にして相互に線対称の位置になるように前記サーボモータを制御する制御手段を有することが望ましい。

そして、前記２個のサーボモータの一方をマスターモータとし、他方をスレーブモータとして、前記制御手段が、前記スレーブモータの回転角を前記マスターモータの回転角に一致させる補正手段を有することが望ましく、或いは、前記２個のサーボモータの一方をマスターモータとし、他方をスレーブモータとして、前記制御手段が、前記スレーブモータの出力トルクを前記マスターモータの出力トルクに一致させる補正手段を有することが望ましい。

また、前記移動台が中間台に配置された第１のガイドウェイによって支持されており、更に、この中間台が前記移動台と同一方向に移動するほぼ同一の構造を有する第２のガイドウェイによって基台に支持されていることが望ましく、前記中間台には、前記移動台が往復移動することによって発生する振動を消去する制振手段を有することが望ましい。そして、前記制振手段が、前記中間台と前記基台の間に配置されたダンパと制振バネであることが望ましく、或いは、前記制振手段が、前記中間台と逆位相で移動するカウンターウェイトであることが望ましい。そして、前記カウンターウェイトが、基台に設けられたピニオンと、中間台とカウンターウェイトのそれぞれに設けられたラックとによって相互に連結されていることが望ましい。

更に、前記ガイドウェイを構成する相互に平行な２本のガイドバーの少なくとも１本が中空のパイプであって、この中空のパイプの内部が、配線又は配管の経路となっていることが望ましい。

本発明は、以上のように構成されているので、毎分数百回を超える高速で往復移動することの可能な往復移動装置の駆動手段を提供することができ、この高速な往復移動に対処できる往復移動装置の駆動手段と、この駆動手段を安定して駆動する駆動源とその制御手段、高速な往復移動による激しい振動を抑える制振手段を提供することができる。

以下、本発明を最良の実施形態を示す図面に基づいて説明する。図１は、本発明の往復移動装置の１例を示す斜視図であり、図２は、図１の実施例の分解斜視図、図３は、移動台の駆動溝と回転アームに設けられた駆動ピンとの関係を示す平面断面図、図４は、回転アームの駆動源を示す図３のＡ−Ａ線断面図、図５は、駆動溝と駆動ピンとの隙間を誇張して描いた説明図、図６は、駆動源の他の実施例を示す下側から見た斜視図、図７は、中間台と基台の間に配置されたラック装置を示す斜視図である。

本発明の往復移動装置１は、工具や被加工物などの移動物体（図示しない）を往復台２に固定し、この往復台２をガイドウェイに沿って高速で往復移動させるものである。これを実施するために、本発明の往復移動装置１の実施形態を示す本実施例におけるガイドウェイは、図１及び図２に示すように、工具や被加工物などを取り付ける移動台２のベースであって、両側の側壁３ａと連結部３ｂとからなる上が開いたコの字状の形状をした中間台３と、この中間台３の両側の側壁３ａに設けられたスライドベアリング４と、移動台２に固定され、スライドベアリング４に嵌着して支持された相互に平行な２本のガイドバー５とを有しており、移動台２に固定された相互に平行な２本のガイドバー５が、中間台３に設けられたスライドベアリング４に挿通して嵌着されてガイドウェイを形成しており、このガイドウェイによって、移動台２が中間台３に対して往復移動するように構成されている。

しかしながら、ガイドウェイの構造はこれに限定されるものではなく、通常用いられているスライド機構などの任意のガイドウェイとすることができる。しかし、移動台２が高速移動するので、振動を抑制し、駆動力を軽減するために軽量化する必要があると共に、移動台２の姿勢を安定して移動する必要がある。このため、本実施例では、ガイドウェイを、相互に平行な２本のガイドバー５を移動台２に固定して、中間台３の両側の側壁３ａにスライドベアリング４を配置し、このスライドベアリング４でガイドバー５を嵌着して支持する構成とすることによって、スライドベアリング４の間隔を大きくして移動台２の姿勢の変化を最小限にしたものである。

本実施例ではこのように構成されているが、一方では、後述するように、ガイドバー５の内部に配線や配管を通す場合には、ガイドバー５が移動台２とともに移動しないことが望ましいので、２本のガイドバー５を中間台３に固定し、移動台２にスライドベアリング４を設けてガイドバー５が移動しないようにすることを選択することもできる。

また、スライドベアリング４は、軸受ブッシュを用いたすべり軸受やボールブッシュを用いた任意のころがり軸受でもよいが、本実施例では、摩擦抵抗が少なく、かつ制振効果のある静圧軸受を採用した。このように構成することによって、ガイドウェイの剛性を高くし、振動等による移動台２の姿勢の変化を減少させる効果を得ることができる。

移動台２の下面には、図３に示すように、このガイドウェイに直交して駆動溝６が形成されており、その下方から、回転アーム７に設けられた駆動ピン８が駆動溝６に嵌入している。この駆動ピン８に設けられた２個の回転アーム７は、図示の実施例では振動の発生をできるだけ防ぐために円盤状となっているが、必要なのは駆動ピン８を回転させることのみなので、レバー状のアームになっていても支障はない。

そして、図３に示すように、駆動ピン８は、２個の回転アームの中央を通り且つガイドウェイに平行な線Ｂを中心にして相互に対称な位置になるように配置されており、線Ｂに対して常に線対称の位置を維持しながら同期して逆回転するものであって、例えば、図４に示すように、２個の回転アーム７は、回転軸１１を介して歯車９で相互に噛合うように構成されており、これを単一の駆動源であるモータ１０によって相互に逆方向に回転するように駆動されている。

この回転アーム７の駆動機構をより詳細に説明すると、回転アーム７の回転軸１１は、中間台３の連結部３ｂに固定されたフレーム１２にボールベアリング１３で回転可能に支持されている。そして、それぞれボールベアリング１３で支持された２個の回転軸１１に固定された歯車９が相互に噛合っており、この歯車９をモータ１０に固定された歯車１４で駆動している。

このとき、双方の回転アーム７に設けられた駆動ピン８の位置は、図３に示すように、２個の回転アームの中央を通り且つガイドウェイに平行な線Ｂを中心にして相互に対称な位置になるように配置して、同じ歯数の歯車９で相互に噛合わせて組み立てれば、その後は、駆動ピン８の位置の変化は考慮する必要がなく、駆動ピン８が、線Ｂに対して常に線対称の位置を維持しながら同期して逆回転するように駆動することができる。

従って、この実施例における往復移動装置１は、ガイドウェイと、このガイドウェイに支持されて往復動し、下面にガイドウェイに直交して形成された駆動溝６を有する移動台２と、この駆動溝６に嵌入する駆動ピン８をそれぞれ有する２個の回転アーム７と、この２個の回転アーム７を同期して相互に逆方向に回転させる駆動源としてのモータ１０とを有している。

そして、このガイドウェイが、相互に平行な２本のガイドバー５とこのガイドバー５を嵌着して支持するスライドベアリング４とからなっており、この実施例では、スライドベアリング４として、静圧軸受を採用している。静圧軸受は、周知のように、オイルポケットに高圧の潤滑油を注入し、この潤滑油の圧力で軸を支持するもので、支持できる負荷に比べて摩擦抵抗が小さく、制振効果があるので振動するものを支持するのに適していることが知られている。

図５に示すように、移動台２の駆動溝６の溝幅ｗと、この駆動溝６に貫入する駆動ピン８の外径ｄは、振動を生じさせないためには、ｄ＝ｗとするか、わずかなシマリバメとすることが望ましい。しかし、ｄ＝ｗ或いはシマリバメとした場合には、常に移動台２の駆動溝６の両側面と駆動ピン８の外径とが接触しているので、駆動ピン８自体が回転可能なものであろうと回転しないピン状のものであろうと、必然的に滑りが生じて磨耗が発生する。

そして、一旦磨耗が発生すると、駆動ピン８自体が回転可能であれば、磨耗した面が移動台２の駆動溝６の側面に当たるときに一番安定するようになるので、常に駆動ピン８の磨耗した面が駆動溝６の側面に接触する状態で安定し、同じ磨耗した面のみが移動台２の駆動溝６の側面に接するようになって、その面のみが更に磨耗することになる。一方、駆動ピン８自体が回転しないピン状のものである時には、駆動溝６と駆動ピン８との間は常にすべりが生じているので磨耗が発生する。このため、いずれにしても駆動溝６と駆動ピン８との間に磨耗が生じて、駆動溝６と駆動ピン８との間に隙間が生じ、この隙間が振動の原因となる。

これを防止するために、本実施例では、図５に誇張して示すように、回転アーム７の回転によって駆動ピン８が駆動溝６内を移動する移動範囲における両端部では駆動ピン８の外径ｄと駆動溝６の幅ｗとの間に隙間がなく、中央部では駆動ピン８の外径ｄと駆動溝６の幅ｗ’との間にわずかな隙間ｓが設けられている。実際には、この隙間はわずかなものであって、０．０１〜０．５ｍｍ程度とすることが望ましい。そして、この隙間ｓは、図５に実線で示すように片側のみに設けてもよく、或いは、想像線で示すように両側に設けても良い。

そして、このわずかな隙間ｓを設ける加工を容易にするために、少なくとも駆動溝６の隙間ｓを設ける側の側面にスペーサ６ａを設けて、このスペーサ６ａにわずかな隙間ｓを設ける加工を行って貼り付けることができる。また、駆動ピン８は、図３、図４では回転しないピン状のものであるかにように描かれているが、本実施例では、駆動溝６の移動範囲の中央部（隙間のある部分）において、駆動ピン８が駆動溝６に沿って移動するときに摩擦による抵抗が生じないように、図１、図２に示されているように、駆動ピン８自体が回転可能に構成されている。

移動台２は、駆動ピン８が図３に示す位置（外側又は内側の左右端の位置）にあるときに、ガイドウェイに沿った移動台２の移動方向（上下方向）に移動する移動速度が最高速度となり、駆動ピン８が９０度回転して上端又は下端に位置するときに移動速度がゼロになって、この位置で移動方向が反転する。即ち、移動台２の移動速度は、駆動ピン８が上端又は下端に位置するときを原点とするサインカーブとなり、加速度は、これを微分したコサインカーブとなる。

このことは、移動台２に加えられる力（加速度）は、駆動ピン８が図３に描かれた位置（左右端の位置）にあるときにゼロで、駆動ピン８が９０度回転して上端又は下端の位置になったとき、即ち、駆動ピン８が駆動溝６の移動範囲の中央部に位置するときに最大となることを示している。従って、駆動ピン８が駆動溝６の移動範囲の中央部に位置するときが移動台２に最大の加速度が加えられているときとなり、駆動溝６と駆動ピン８とが最大の力で押し付けられているときになることを示している。

このため、駆動溝６と駆動ピン８との間に最大でｓの隙間があっても、最大の力で駆動溝６の側面に駆動ピン８が押し付けられているので、駆動溝６と駆動ピン８とが離れることはなく、振動が発生することはない。一方、加速度がゼロとなる位置（図３に描かれた左右端の位置）では、駆動溝６と駆動ピン８との間に隙間がないので、ここでも振動が発生することはない。

このことは、駆動ピン８の特定の位置のみが磨耗することを防止するために、図５に示すように、駆動溝６と駆動ピン８との関係を、駆動ピン８の回転範囲における両端部では駆動ピン８の外径ｄと駆動溝６の幅ｗとの間に隙間がなく、中央部では駆動ピン８の外径ｄと駆動溝６の幅ｗ’との間にはわずかな隙間ｓが設けるように構成しても、この構成が振動の原因にはならないことを示している。

駆動溝６と駆動ピン８との間の摩擦抵抗を減少し、部分的な磨耗を防止するために、本実施例では、駆動ピン８自体が回転可能な駆動ピンを採用している。この回転可能な駆動ピンとしては、市販のカムフォロアを使用し、或いは、ニードルベアリングをそのまま、又はニードルベアリングに耐摩耗性の高い外筒を嵌めて使用することが望ましい。特に、本実施例では、外筒を薄肉にすることによって生じる外筒の変形を最小にするために、ニードルベアリングに嵌着する外筒にフランジを形成して、このフランジによって外筒の剛性の不足をカバーするように構成している。

このように、回転可能な駆動ピン８を採用するときには、本実施例では、駆動溝６と駆動ピン８との間には隙間ｓが設けられているので、駆動溝６の両端部を除き、駆動ピン８は自由に回転することができる。そして、この回転によって、駆動溝６の両端部の隙間がない部分で接触する駆動ピン８の位置は、同じ位置になることはなく、特定の位置のみが磨耗することは生じなくなる。

図６は、回転アーム７の駆動源の他の実施例を示すものである。この実施例では、２個の回転アーム７を、それぞれ独立して駆動する２個のサーボモータ１５（図２にも図示）と、このサーボモータ１５と回転アーム７の回転軸１１とに設けられ、互いに噛合う傘歯車１６、１７とを有している。この傘歯車１６、１７は、連続して噛合うように、まがり歯傘歯車とすることが望ましい。

このとき、この２個のサーボモータ１５は、完全に同期して回転する必要があり、回転アーム７の駆動ピン８の位置が、ガイドウェイによる移動台２の移動方向に対して線対称の位置にあるように制御しなければならない。このため、詳細は後述する制御手段によって、同期して回転するように制御されている。

図１及び図２に示すように、移動台２が配置された中間台３は、更に、移動台２の移動方向と同一方向に移動可能となるように、ほぼ同一の構造を有するガイドウェイによって基台２１に支持されている。具体的には、基台２１にスライドベアリング２２が設けられており、このスライドベアリング２２に、中間台３に固定され、相互に平行な２本のガイドバー２３が挿通している。

このスライドベアリング２２とガイドバー２３の組み合わせが２組設けられており、ガイドウェイを構成している。しかし、このガイドウェイは、この構造に限定されるものではないことは、前述した中間台３に配置された移動台２と同様である。

中間台３には、移動台２が往復移動することによって発生する振動を消去する制振手段が設けられている。この実施例における制振手段は、図１、図２に示す制振バネ２５と、図２に示す中間台３と基台２１の間に配置されたダンパ装置２６との組と、図１、図２に示すカウンタウェイト２７と、図７に示す中間台３と基台２１の間に配置され、相互に噛合うラック装置２８との組とが設けられており、移動台２が往復移動することによって中間台３に発生する振動を効率的に消去して、基台２１に振動を伝えないようにすることができるように構成されている。

ここで、制振バネ２５は、中間台３とストッパプレート２９との間に配設された圧縮コイルバネであって、中間台３の沈み孔３ｃとストッパプレート２９に設けられたガイドピン３０との間に圧縮された状態で保持されており、２個のストッパプレート２９は、連結パイプ３１で相互に連結されている。

また、ダンパ装置２６は、通常のオイルダンパであって、図２に示すように、中間台３の下側の位置に、両側に向かって固定されており、先端が、基台２１の対応する位置に設けられた２個のストッパ３２（図２には１個のみ図示されている）と当接して設けられている。制振バネ２５とダンパ装置２６との組は、このように構成されているので、機械的なＣＲダンパを構成して、中間台３に発生する振動を効率的に消去する。

カウンタウェイト２７は、図１、図２に示すように、基台２１の両側に１個ずつ配置されており、２個で中間台３とほぼ同じ質量に設定されていて、連結ロッド３２で相互に連結されている。ラック装置２８は、このカウンタウェイト２７を中間台３と逆方向に移動させるための機構であって、図７に示すように、基台２１に設けられたピニオン３３と、中間台３とカウンタウェイト２７とに固定されたラック３４、３５とからなっており、基台２１に回転可能に取り付けられたピニオン３３に、中間台３に固定されたラック３４が上方から、カウンタウェイト２７に固定されたラック３５が下側から噛み合って、常に、基台２１に対して中間台３とカウンタウェイト２７とが逆方向に移動するように構成されている。

カウンタウェイト２７と、中間台３と基台２１の間に配置され、相互に噛合うラック装置２８との組は、このように構成されているので、中間台３が振動すれば直ちにラック装置２８を介してカウンタウェイト２７に伝えられ、中間台３とほぼ同じ質量に設定されているカウンタウェイト２７を動かすことになるので、中間台３とカウンタウェイト２７との動きが相殺されて、全体の振動を消去することができる。

本実施例では、移動台２が往復移動することによって発生する中間台３の振動を消去する制振手段として、制振バネとダンパ装置との組と、カウンタウェイトとラック装置との組との２組の制振手段が採用されているが、本実施例では、移動台を移動させながら精密な加工を行うために制振手段を２組使用して振動を最大限に消去したものであり、この２組の制振手段を採用することは必須ではなく、いずれか一方の制振手段でも充分に効果があることは明らかである。また、制振手段は、ここに例示した制振バネとダンパ装置との組やカウンタウェイトとラック装置との組に限定されるものではなく、他の任意の制振手段を採用できることは当然である。

なお、この実施例では、図１に示すように、ガイドバー５は中空のパイプであって、その内部に、これも中空のパイプの連結パイプ３１が配置されており、この連結パイプ３１の内側に配線３６、３７が通してある。そして、図２に示すように、この配線３６，３７は、左側のサーボモータ１５のための配線である。このように、ガイドウェイを構成する相互に平行な２本のガイドバー５の少なくとも１本を中空のパイプとして、この中空のパイプの内部を配線又は配管の経路とすることができる。

このとき、配線又は配管の経路となる中空のパイプが移動すると、内部の配線又は配管もこの移動によって振られるので好ましくない。そこで、本実施例では、移動するガイドバー５の内側に、更に中空のパイプである連結パイプ３１を通し、この連結パイプ３１の内側に配線３６、３７を通すことによって、この問題を解消している。

前述したように、図６に示すように、回転アーム７をそれぞれ独立して駆動する２個のサーボモータによって相互に逆方向に回転するように駆動させるときには、この２個のサーボモータ１５を完全に同期して回転する必要があり、回転アーム７の駆動ピン８の位置が、２個の回転アーム７の中央を通り且つガイドウェイに平行な線Ｂを中心にして相互に線対称の位置になるように制御しなければならない。

このため、この実施例では、２個のサーボモータ１５の一方をマスターモータとし、他方をスレーブモータとして、制御手段には、スレーブモータの回転角をマスターモータの回転角に一致させる補正手段が設けられている。

図８は、２個のサーボモータ１５の一方をマスターモータとし他方をスレーブモータとしたときの制御手段の１例を示すブロック図である。始動指令４１を入力すると、図示しない駆動ピン位置検出機構で、駆動ピン８が所定の位置で、且つ、２個の駆動ピン８が２個の回転アーム７の中央を通り且つガイドウェイに平行な線Ｂを中心にして相互に線対称の位置にあることを確認し、制御パルス発生装置４２から第１の制御パルス４３を出力する。

第１の制御パルス４３は、マスターモータ４６を駆動する側の回路（上側）とスレーブモータ４７を駆動する側の回路（下側）とに分けられ、それぞれアンプ４４を介して増幅されて駆動パルス４５となり、マスターモータ４６とスレーブモータ４７に入力されて、マスターモータ４６とスレーブモータ４７をそれぞれ回転する。

マスターモータ４６とスレーブモータ４７との回転は、マスターモータ４６とスレーブモータ４７とによって駆動される被動体４８の移動を検出するセンサ、例えば、サーボモータからの出力が、本実施例のように、歯車による輪列のように位相のずれを生じることのない伝達手段で伝達されるときには、マスターモータ４６とスレーブモータ４７に設けられたエンコーダ４８によって検出され、それぞれの回転アーム７における駆動ピン８の位置の回転角４９、５０として比較装置５１に入力する。

比較装置５１では、それぞれの回転角４９、５０を比較して位相差５２を算出し、この位相差５２をスレーブモータ４７の回転角をマスターモータ４６の回転角に一致させる補正手段である補正パルス発生装置５３に入力して、補正パルス発生装置５３で補正パルス５４に変換して出力する。補正パルス５４は、加算器５５でスレーブモータ４７側の第１の制御パルス４３に加算され、第２の制御パルス５６となり、アンプ４４で増幅されて駆動パルス４５となってスレーブモータ４７を補正して回転する。

マスターモータ４６の回転及び補正されたスレーブモータ４７の回転によって駆動された被動体４８の動きは、回転アーム７の駆動ピン８を介して移動台２に伝えられ、移動台２は、サーボモータの回転が補正手段で補正されることによって、回転アーム７の駆動ピン８の位置が、２個の回転アーム７の中央を通り且つガイドウェイに平行な線Ｂを中心にして相互に線対称の位置になるように制御された往復移動を行う。

図９は、２個のサーボモータの一方をマスターモータとし他方をスレーブモータとしたときの制御手段の他の例を示すブロック図である。始動指令６１を入力すると、図示しない駆動ピン位置検出機構で、駆動ピン８が所定の位置で、且つ、２個の駆動ピン８が２個の回転アーム７の中央を通り且つガイドウェイに平行な線Ｂを中心にして相互に線対称の位置にあることを確認し、モータ制御装置６２から第１の制御電流６３を出力する。この第１の制御電流６３は、マスターモータ６８を駆動する側の回路（上側）とスレーブモータ６９を駆動する側の回路（下側）とに分流して、それぞれアンプ６４、６５で増幅して駆動電流６６、６７となり、マスターモータ６８とスレーブモータ６９とにそれぞれ入力されて、マスターモータ６８とスレーブモータ６９を回転駆動する。

このとき、マスターモータ６８とスレーブモータ６９との出力トルクを、電流計等のトルク検出装置７０、７１で検出し、検出したそれぞれの出力トルク（電流値）７２、７３を比較装置７４に入力する。比較装置７４では、出力トルク（電流値）７２、７３を比較して、マスターモータ６８に対するスレーブモータ６９の出力トルク（電流値）の差７５を算出し、この出力トルク（電流値）の差７５によって、補正値発生装置７６で補正値７７を算出する。

加算器７８では、この補正値７７を加減算することによってスレーブモータ６９に出力する電流を計算して、スレーブモータ６９の出力トルクがマスターモータ６８の出力トルクに一致する第２の制御電流７９を出力し、スレーブモータ６９の出力トルクとマスターモータ６８の出力トルクとを一致させる。

この実施例においても、マスターモータ６８の回転及び補正されたスレーブモータ６９の回転によって駆動される回転アーム７の動きは、駆動ピン８を介して移動台２に伝えられ、移動台２は、サーボモータの回転が補正手段で補正されることによって、回転アーム７の駆動ピン８の位置が、２個の回転アーム７の中央を通り且つガイドウェイに平行な線Ｂを中心にして相互に線対称の位置になるように制御された往復移動を行う。

本発明の往復移動装置は、以上に説明したように構成されているので、毎分数百回を超える高速で往復移動することの可能な往復移動装置とその駆動手段を提供することができるとともに、この高速な往復移動に対処できる往復移動装置とその駆動手段、並びに、この駆動手段を安定して駆動する駆動源とその制御手段、及び高速な往復移動による激しい振動を抑える制振手段を提供することができる。

本発明の往復移動装置の１例を示す斜視図である。 図１の実施例の分解斜視図である。 移動台の駆動溝と回転アームに設けられた駆動ピンとの関係を示す平面断面図である。 回転アームの駆動源を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。 駆動溝と駆動ピンとの隙間を誇張して描いた説明図である。 駆動源の他の実施例を示す下側から見た斜視図である。 中間台と基台の間に配置されたラック装置を示す斜視図である。 ２個のサーボモータ１５の一方をマスターモータとし他方をスレーブモータとしたときの制御手段の１例を示すブロック図である。 ２個のサーボモータの一方をマスターモータとし他方をスレーブモータとしたときの制御手段の他の例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 往復移動装置
２ 移動台（往復台）
３ 中間台
３ａ 側壁
３ｂ 連結部
３ｃ 沈み孔
４ スライドベアリング
５ ガイドバー
６ 駆動溝
６ａ スペーサ
７ 回転アーム
８ 駆動ピン
９，１４ 歯車
１０ モータ
１１ 回転軸
１２ フレーム
１３ ボールベアリング
１５ サーボモータ
１６，１７ 傘歯車
２１ 基台
２２ スライドベアリング
２３ ガイドバー
２５ 制振バネ
２６ ダンパ装置
２７ カウンタウェイト
２８ ラック装置
２９ ストッパプレート
３０ ガイドピン
３１ 連結パイプ
３２ 連結ロッド
３３ ピニオン
３４，３５ ラック
３６，３７ 配線
４１ 始動指令
４２ 制御パルス発生装置
４３ 第１の制御パルス
４４ アンプ
４５ 駆動パルス
４６ マスターモータ
４７ スレーブモータ
４８ 被動体（エンコーダ）
４９，５０ 回転角
５１ 比較装置
５２ 位相差
５３ 補正パルス発生装置
５４ 補正パルス
５５ 加算器
５６ 第２の制御パルス
６１ 始動指令
６２ モータ制御装置
６３ 第１の制御電流
６４，６５ アンプ
６６，６７ 駆動電流
６８ マスターモータ
６９ スレーブモータ
７０，７１ トルク検出装置
７２，７３ 出力トルク（電流値）
７４ 比較装置
７５ 出力トルク（電流値）の差
７６ 補正値発生装置
７７ 補正値
７８ 加算器
７９ 第２の制御電流

Claims (15)

1. ガイドウェイと、
   このガイドウェイに支持されて往復動し、下面に前記ガイドウェイに直交して形成された駆動溝を有する移動台と、
   この駆動溝に嵌入する駆動ピンをそれぞれ有する２個の回転アームと、
   この２個の回転アームを同期して相互に逆方向に回転させる駆動源とを有することを特徴とする往復移動装置。
2. 前記ガイドウェイが、相互に平行な２本のガイドバーと、このガイドバーを嵌着して支持するスライドベアリングとからなることを特徴とする請求項１に記載の往復移動装置。
3. 前記スライドベアリングが、静圧軸受であることを特徴とする請求項２に記載の往復移動装置。
4. 前記駆動溝は、前記駆動ピンの移動範囲における両端部では前記駆動ピンとの間に隙間がなく、中央部では前記駆動ピンとの間にわずかな隙間が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の往復移動装置。
5. 前記駆動ピンは、駆動ピン自体が回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載の往復移動装置。
6. 前記２個の回転アームが、単一の駆動源によって相互に逆方向に回転するように駆動され、前記駆動ピンの位置が、前記２個の回転アームの中央を通り且つ前記ガイドウェイに平行な線を中心にして相互に線対称の位置になるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の往復移動装置。
7. 前記２個の回転アームが、それぞれ独立して駆動する２個のサーボモータによって相互に逆方向に回転するように駆動され、前記駆動ピンの位置が、前記２個の回転アームの中央を通り且つ前記ガイドウェイに平行な線を中心にして相互に線対称の位置になるように前記サーボモータを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の往復移動装置。
8. 前記２個のサーボモータの一方をマスターモータとし、他方をスレーブモータとして、前記制御手段が、前記スレーブモータの回転角を前記マスターモータの回転角に一致させる補正手段を有することを特徴とする請求項７に記載の往復移動装置。
9. 前記２個のサーボモータの一方をマスターモータとし、他方をスレーブモータとして、前記制御手段が、前記スレーブモータの出力トルクを前記マスターモータの出力トルクに一致させる補正手段を有することを特徴とする請求項７に記載の往復移動装置。
10. 前記移動台が中間台に配置された第１のガイドウェイによって支持されており、更に、この中間台が前記移動台と同一方向に移動するほぼ同一の構造を有する第２のガイドウェイによって基台に支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の往復移動装置。
11. 前記中間台は、前記移動台が往復移動することによって発生する振動を消去する制振手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の往復移動装置。
12. 前記制振手段が、前記中間台と前記基台の間に配置されたダンパと制振バネであることを特徴とする請求項１１に記載の往復移動装置。
13. 前記制振手段が、前記中間台と逆位相で移動するカウンターウェイトであることを特徴とする請求項１１に記載の往復移動装置。
14. 前記カウンターウェイトが、基台に設けられたピニオンと、中間台とカウンターウェイトのそれぞれに設けられたラックとによって相互に連結されていることを特徴とする請求項１３に記載の往復移動装置。
15. 前記ガイドウェイを構成する相互に平行な２本のガイドバーの少なくとも１本が中空のパイプであって、この中空のパイプの内部が、配線又は配管の経路となっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の往復移動装置。

Images