JP2010101469A - Frictional driving device - Google Patents

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JP2010101469A JP2008275849A JP2008275849A JP2010101469A JP 2010101469 A JP2010101469 A JP 2010101469A JP 2008275849 A JP2008275849 A JP 2008275849A JP 2008275849 A JP2008275849 A JP 2008275849A JP 2010101469 A JP2010101469 A JP 2010101469A
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Hiroshi Saito
浩 齋藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frictional driving device with extended wear life by avoiding lowering of thrust due to an excessive preload. <P>SOLUTION: This frictional driving device includes a driving roller 3 and a slide bar 2, with which the peripheral surface of the driving roller 3 is brought into contact in the state of giving a required preload, so that the slide bar 2 can be relatively moved by rotation of the driving roller 3. Relation between a slip factor and the generated thrust of the driving roller 3 and the slide bar 2 and relation between the slip factor and the preload are previously obtained, In operation of the frictional driving device, the slip factor of the driving roller 3 and the slide bar 2 is set to a required slip factor in a range not exceeding a value, which takes the peak of the generated thrust, and a preload led from the relation with the preload based on the slip factor is applied between the driving roller 3 and the slide bar 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、駆動ローラとバックアップローラとの間に挟んで配置したスライドバーを、上記駆動ローラの回転駆動により相対的に移動させる機構を備えた摩擦駆動装置の運転方法に関するものである。   The present invention relates to an operation method of a friction drive device including a mechanism for moving a slide bar, which is disposed between a drive roller and a backup roller, by relative rotation of the drive roller.

近年、半導体関連の製造、検査等の精密な位置決めを行う精密機械では、搬送ステージ(搬送テーブル)等の移動体を該機械の固定部に対して移動させるときに、移動体の精密な位置決め、たとえば、μmオーダー以下の精度での位置決めを行うことが要求されることがある。   In recent years, in precision machines that perform precise positioning such as semiconductor-related manufacturing and inspection, when moving a moving body such as a transfer stage (transfer table) with respect to a fixed part of the machine, For example, it may be required to perform positioning with an accuracy of the order of μm or less.

そのために、上記のような精密機械における移動体を移動させると共に該移動体の精密な位置決めを行うことができ且つ長ストローク化を図ることを可能にするための駆動装置として、図4及び図5(イ)(ロ)に示す如き摩擦駆動装置が提案されている。   Therefore, as a driving device for moving the moving body in the precision machine as described above and accurately positioning the moving body and increasing the stroke, FIGS. 4 and 5 are used. (B) A friction drive device as shown in (b) has been proposed.

すなわち、図4及び図5(イ)(ロ)に示した摩擦駆動装置は、搬送テーブル1の移動方向に延びるスライドバー2を備え、且つ上記搬送テーブル1側に、上記スライドバー2の一側面に接触させる一側面側ローラ3と、該一側面側ローラ3に対するテーブル移動方向の前後両側位置で上記スライドバー2の他側面に接触させる複数の他側面側ローラ4と、上記一側面側ローラ3及び他側面側ローラ4のすべて、又は、いずれかをテーブル移動方向と直角の方向に個別に変位させるためのピエゾアクチュエータ等の変位機構5と、上記一側面側及び他側面側の各ローラ3,4のうちのいずれか1つのローラ3にたわみ継手6を介し連結して、該ローラ3を駆動ローラ3として回転駆動させるための駆動モータ7とを設けた構成としてある。   That is, the friction drive device shown in FIG. 4 and FIGS. 5A and 5B includes a slide bar 2 extending in the moving direction of the transfer table 1, and one side surface of the slide bar 2 on the transfer table 1 side. One side roller 3 to be brought into contact with, a plurality of other side rollers 4 to be brought into contact with the other side surface of the slide bar 2 at both front and rear positions in the table moving direction with respect to the one side roller 3, and the one side roller 3 And a displacement mechanism 5 such as a piezo actuator for individually displacing all or any one of the other side surface rollers 4 in a direction perpendicular to the table moving direction, and each of the rollers 3 on the one side surface side and the other side surface side. A driving motor 7 is provided that is connected to any one of the rollers 3 through a flexible joint 6 and rotationally drives the roller 3 as the driving roller 3.

更に、上記駆動ローラ3の変位機構5には、該変位機構5により駆動ローラ3をスライドバー2に押し当てるときの反力を受けるロードセル8を装備して、該ロードセル8により、上記駆動ローラ3をスライドバー2に押し当てる際の予圧力の値を検出することができるようにしてある。   Further, the displacement mechanism 5 of the drive roller 3 is equipped with a load cell 8 that receives a reaction force when the drive roller 3 is pressed against the slide bar 2 by the displacement mechanism 5. It is possible to detect the value of the pre-pressure when the is pressed against the slide bar 2.

以上の構成としてある摩擦駆動装置によれば、上記各変位機構5により上記駆動ローラ3を上記スライドバー2の一側面に、又、他の各ローラ4をバックアップローラ4として上記スライドバー2の他側面にそれぞれ所要の予圧力を付して押し当てた状態にて、上記駆動モータ7の正逆転駆動により上記駆動ローラ3を回転駆動させることで、上記駆動ローラ3と上記スライドバー2との接触面に作用する摩擦を利用して、上記移動体としての搬送テーブル1を上記スライドバー2の長手方向に移動させることできるようにしてある 更に、上記摩擦駆動装置にて搬送テーブル1の位置決めを精度よく行わせるために、該搬送テーブル1の位置を検出するための位置検出器として、たとえば、搬送テーブル1の案内機構として機能する上記スライドバー2の上面に該スライドバー2の長手方向に延びるよう取り付けた検出ヘッド10と、上記搬送テーブル1の所要個所に上記検出ヘッド10と非接触で近接させて取り付けたリニアスケール11とからなる位置検出用リニアエンコーダ9を設ける構成とすることも提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   According to the friction drive apparatus having the above-described configuration, the drive roller 3 is placed on one side of the slide bar 2 by the displacement mechanisms 5, and the other rollers 4 are used as backup rollers 4. The drive roller 3 and the slide bar 2 are brought into contact with each other by rotating the drive roller 3 by forward / reverse drive of the drive motor 7 in a state where each side is pressed with a required pre-pressure. The conveying table 1 as the moving body can be moved in the longitudinal direction of the slide bar 2 by utilizing the friction acting on the surface. Further, the positioning of the conveying table 1 is accurately performed by the friction driving device. In order to perform well, as the position detector for detecting the position of the transport table 1, for example, the above-mentioned scan functioning as a guide mechanism for the transport table 1 A position comprising a detection head 10 attached to the upper surface of the id bar 2 so as to extend in the longitudinal direction of the slide bar 2, and a linear scale 11 attached to a required portion of the transport table 1 in a non-contact manner with the detection head 10 It has also been proposed to provide a detection linear encoder 9 (see, for example, Patent Document 1).

ところで、上記のような摩擦駆動装置では、その機構上、駆動ローラ3とスライドバー2との接触部には、微小な転がりすべりが生じている。   By the way, in the friction drive device as described above, due to its mechanism, a minute rolling slip occurs at the contact portion between the drive roller 3 and the slide bar 2.

そのため、摩擦駆動装置において安定した位置決めを行うには、駆動ローラとスライドバーとの接触部におけるすべりを小さくすることが有利に作用する。そこで、従来は、上記駆動ローラとスライドバーとのすべりを抑制するための対策として、上記駆動ローラをスライドバーに押し付ける際の予圧力を上げるなどの手法が採られてきている(たとえば、特許文献2参照)。   Therefore, in order to perform stable positioning in the friction drive device, it is advantageous to reduce the slip at the contact portion between the drive roller and the slide bar. Therefore, conventionally, as a measure for suppressing the slip between the drive roller and the slide bar, a method of increasing a pre-pressure when the drive roller is pressed against the slide bar has been employed (for example, Patent Documents). 2).

なお、本発明者は、先の出願(特願2008−145321号)において、摩擦駆動装置等における転がりすべりを行う2つの部材間のトラクション係数を精密に計測できると共に、耐久性検証試験をも行うことができる試験装置として、図6に示す如きトラクション計測用試験装置を提案している。   In addition, in the previous application (Japanese Patent Application No. 2008-145321), the present inventor can precisely measure the traction coefficient between two members that perform rolling and sliding in a friction drive device or the like, and also performs a durability verification test. As a test apparatus capable of doing so, a traction measurement test apparatus as shown in FIG. 6 has been proposed.

上記図6に示したトラクション計測用試験装置は、円筒状の駆動側試験片12を着脱可能に取り付けた駆動側回転軸13に、ACサーボモータ14の出力側が連結してある。又、上記駆動側試験片12の側方に配置する円筒状の負荷側試験片15を着脱可能に取り付けた負荷側回転軸16に、トルク計17と負荷トルク可変型のブレーキ装置18を連結すると共に、該負荷側回転軸16の所要個所にロータリーエンコーダ19を装備させてある。更に、上記駆動側回転軸13に取り付けた駆動側試験片12の外周面を、負荷側回転軸16に取り付けた負荷側試験片15の外周面に、使用する錘21の質量に応じた予圧力を付した状態で押し付けて面接触させるための予圧力付与手段20を備えてなる構成としてある。   In the traction measurement test apparatus shown in FIG. 6, the output side of the AC servo motor 14 is connected to a drive side rotary shaft 13 to which a cylindrical drive side test piece 12 is detachably attached. Further, a torque meter 17 and a load torque variable brake device 18 are connected to a load side rotating shaft 16 to which a cylindrical load side test piece 15 disposed on the side of the driving side test piece 12 is detachably attached. At the same time, a rotary encoder 19 is provided at a required portion of the load side rotating shaft 16. Further, the preload corresponding to the mass of the weight 21 to be used is applied to the outer peripheral surface of the driving side test piece 12 attached to the driving side rotating shaft 13 on the outer peripheral surface of the load side test piece 15 attached to the load side rotating shaft 16. It is set as the structure provided with the pre-pressure provision means 20 for pressing and making a surface contact in the state which attached | subjected.

以上の構成としてあるトラクション計測用試験装置によれば、上記予圧力付与手段20で使用する錘21の質量を所要質量に調整することで、上記駆動側試験片12と負荷側試験片15とを所要の予圧力を付して押し付けた状態とした後、上記ACサーボモータ14により上記駆動側回転軸13と一体に駆動側試験片12を一定の回転数で回転駆動させて、該駆動側試験片12と面接触している負荷側試験片15に回転駆動力を伝達させて、該負荷側試験片15を負荷側回転軸16と一体に回転させる。   According to the traction measurement test apparatus having the above-described configuration, the drive-side test piece 12 and the load-side test piece 15 are adjusted by adjusting the mass of the weight 21 used in the preload applying means 20 to a required mass. After the required pre-pressure is applied and pressed, the AC servomotor 14 rotates the driving-side test piece 12 integrally with the driving-side rotating shaft 13 at a constant rotational speed, and the driving-side test is performed. A rotational driving force is transmitted to the load side test piece 15 that is in surface contact with the piece 12, and the load side test piece 15 is rotated integrally with the load side rotating shaft 16.

この状態にて、上記駆動側と従動側となる負荷側の各試験片12と15同士の間のトラクション係数を計測する場合は、上記負荷側回転軸16に接続してある負荷トルク可変型のブレーキ装置18の負荷を徐々に増大させ、この際、得られるデータを基に、トラクション係数μとすべり率λとを、以下の式により計測する。
μ=T/(P・R
λ={(N−N)/N}×100
ここで、
:負荷側トルク[N・m]
P :与圧力[N]
:負荷側ローラ径[m]
:駆動側回転数[rpm]
:負荷側回転数[rpm]
である。
In this state, when measuring the traction coefficient between the test pieces 12 and 15 on the load side that is the driving side and the driven side, a load torque variable type connected to the load side rotating shaft 16 is used. The load of the brake device 18 is gradually increased, and at this time, the traction coefficient μ and the slip rate λ are measured by the following equations based on the obtained data.
μ = T b / (P · R b )
λ = {(N m −N b ) / N m } × 100
here,
T b : Load side torque [N · m]
P: Pressure [N]
R b : Load-side roller diameter [m]
N m : Drive side rotational speed [rpm]
N b : Load side rotational speed [rpm]
It is.

その後、縦軸に上記トラクション係数μを、横軸に上記すべり率λをプロットすることで、図7に示す如きトラクションカーブを得ることができ、該トラクションカーブにおける線形限界点Xに達する値として、すべりが殆どない状態で動力を伝達することが可能となるトラクション係数の値を求めることができるようにしてある。   Thereafter, by plotting the traction coefficient μ on the vertical axis and the slip ratio λ on the horizontal axis, a traction curve as shown in FIG. 7 can be obtained. As a value reaching the linear limit point X in the traction curve, The value of the traction coefficient that enables transmission of power with almost no slip can be obtained.

一方、上記各試験片12及び15の耐久性検証試験を行う場合には、上記と同様にしてACサーボモータ14により上記駆動側回転軸13と一体に駆動側試験片12を一定回転数で回転駆動させ、該駆動側試験片12と面接触している負荷側試験片15へ回転駆動力を伝達させて、該負荷側試験片15を負荷側回転軸16と一体に回転させるようにした後、上記トルク計17により負荷側トルクを常時監視し、該トルク計17によって計測される負荷側トルクが所要の値で一定になるように、上記負荷トルク可変型のブレーキ装置18をフィードバック制御することで、負荷一定運転を行わせるようにし、この負荷一定運転を所要期間、たとえば、2週間程度継続させる。その後、上記駆動側と負荷側の各試験片12及び15について、それぞれ摩耗体積V[m]と、負荷側回転数より求めた転走距離L[m]とから、摩耗特性を示す摩耗体積比α[m/m]を、以下の式により求めることができるようにしてある。
α=V/L
On the other hand, when the durability verification test of each of the test pieces 12 and 15 is performed, the drive side test piece 12 is rotated at a constant rotational speed integrally with the drive side rotary shaft 13 by the AC servo motor 14 in the same manner as described above. After driving, the rotational driving force is transmitted to the load side test piece 15 in surface contact with the drive side test piece 12 so that the load side test piece 15 rotates together with the load side rotation shaft 16. The load side torque is constantly monitored by the torque meter 17, and the load torque variable brake device 18 is feedback controlled so that the load side torque measured by the torque meter 17 is constant at a required value. Thus, the constant load operation is performed, and the constant load operation is continued for a required period, for example, about two weeks. Then, for each of the test pieces 12 and 15 on the drive side and the load side, the wear volume showing wear characteristics from the wear volume V [m 3 ] and the rolling distance L [m] obtained from the load side rotational speed, respectively. The ratio α [m 3 / m] can be obtained by the following equation.
α = V / L

特開2008−103663号公報JP 2008-103663 A 特公平2−15742号公報Japanese Patent Publication No. 2-15742

ところが、上記特許文献2に示されているように、駆動ローラとスライドバーとのすべりを小さくするために駆動ローラをスライドバーに押し付けるときの予圧力を上げる手法では、ローラが摩耗することで生じる装置寿命の低下については考慮されていないというのが実状である。   However, as shown in Patent Document 2, the technique of increasing the preload when pressing the drive roller against the slide bar in order to reduce the sliding between the drive roller and the slide bar is caused by wear of the roller. The actual situation is that no consideration is given to the reduction of the device life.

すなわち、上記特許文献2では、予圧力を上げるとすべり率は低減するとされているが、予圧力の増大は、摩耗量の増加に繋がってしまう。そのために、短期間の駆動しか想定されない摩擦駆動装置であれば、摩耗量を無視して上記のような予圧力を上げることですべりを小さくする手法を採用することは可能であると考えられるが、長期間の使用が予定される摩擦駆動装置では、上記のような手法を取ることは難しい。   That is, in Patent Document 2, it is said that the slip rate is reduced when the preload is increased, but an increase in the preload leads to an increase in the amount of wear. For this reason, if it is a friction drive that can only be driven for a short period of time, it is considered possible to adopt a technique to reduce slip by ignoring the amount of wear and increasing the preload as described above. In a friction drive device that is expected to be used for a long time, it is difficult to take the above-described method.

しかも、後述するように、本発明者の得た知見によれば、駆動ローラをスライドバーに押し付けるときの予圧力を過度に上昇させると、すべり率は上昇してしまう。したがって、駆動ローラをスライドバーに押し付けるときの予圧力を増加させても、必ずしもすべり率の低下に繋がらなくなる虞が懸念されるという問題もある。   Moreover, as will be described later, according to the knowledge obtained by the present inventor, if the preload when pressing the drive roller against the slide bar is excessively increased, the slip ratio will increase. Therefore, there is also a problem that there is a concern that even if the preload when pressing the drive roller against the slide bar is increased, the slip rate may not necessarily be reduced.

そこで、本発明は、摩擦駆動装置における摩耗寿命の向上と過度な与圧による推力低下を回避することができるようにするための摩擦駆動装置の運転方法を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention intends to provide a method for operating the friction drive device so that the wear life of the friction drive device can be improved and thrust reduction due to excessive pressurization can be avoided.

本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に対応して、駆動ローラの外周面を所要の予圧力を付した状態でスライドバーに接触させ、上記駆動ローラの回転駆動により上記スライドバーを駆動ローラに対して相対移動させることができるようにしてある摩擦駆動装置の運転方法において、予め、駆動ローラとスライドバーのすべり率と発生推力との相関関係、及び、上記すべり率と上記予圧力との相関関係を求めておき、上記駆動ローラとスライドバーのすべり率が、発生推力のピークを取る値を超えない範囲の所要のすべり率となるように、該所要のすべり率を得るための予圧力を、上記すべり率と上記予圧力との相関関係より導いて、上記駆動ローラとスライドバーとの間に印加するようにする摩擦駆動装置の運転方法とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention, corresponding to claim 1, contacts the slide bar with the outer peripheral surface of the drive roller with a required pre-pressure, and the slide is driven by the rotation of the drive roller. In the operation method of the friction drive device that allows the bar to move relative to the drive roller, the correlation between the slip rate of the drive roller and the slide bar and the generated thrust, and the slip rate and the above Obtain the required slip rate so that the slip rate of the drive roller and the slide bar is within the range that does not exceed the peak value of the generated thrust. For this reason, a friction driving device operating method in which a pre-pressure for this purpose is derived from the correlation between the slip ratio and the pre-pressure and is applied between the driving roller and the slide bar.

本発明の摩擦駆動装置の運転方法によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
(1)駆動ローラの外周面を所要の予圧力を付した状態でスライドバーに接触させ、上記駆動ローラの回転駆動により上記スライドバーを駆動ローラに対して相対移動させることができるようにしてある摩擦駆動装置の運転方法において、予め、駆動ローラとスライドバーのすべり率と発生推力との相関関係、及び、上記すべり率と上記予圧力との相関関係を求めておき、上記駆動ローラとスライドバーのすべり率が、発生推力のピークを取る値を超えない範囲の所要のすべり率となるように、該所要のすべり率を得るための予圧力を、上記すべり率と上記予圧力との相関関係より導いて、上記駆動ローラとスライドバーとの間に印加するようにしてあるので、摩擦駆動装置を運転するときに、駆動ローラとスライドバーとの間のすべり率を監視して、過度な予圧力による発生推力の低下が未然に防止されるすべり率に常に設定することができる。よって、過度な与圧による推力低下を回避することができる。
(2)又、過度な予圧力によって摩耗量が大きくなる虞を未然に防止できるため、摩耗寿命の向上化を図ることができる。
According to the operation method of the friction drive device of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) The outer peripheral surface of the drive roller is brought into contact with the slide bar with a required preload, and the slide bar can be moved relative to the drive roller by the rotational drive of the drive roller. In the operation method of the friction drive device, the correlation between the slip rate of the drive roller and the slide bar and the generated thrust, and the correlation between the slip rate and the preload are obtained in advance, and the drive roller and the slide bar are obtained. The preload for obtaining the required slip rate is a correlation between the slip rate and the preload so that the slip rate is a required slip rate in a range not exceeding the peak value of the generated thrust. Since it is more guided and applied between the drive roller and the slide bar, the slip rate between the drive roller and the slide bar is reduced when the friction drive device is operated. And vision, can always be set to slip rate reduction of thrust generated by the excessive preload force can be prevented. Therefore, it is possible to avoid a reduction in thrust due to excessive pressurization.
(2) Moreover, since it is possible to prevent a possibility that the amount of wear increases due to excessive preload, it is possible to improve the wear life.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1(イ)(ロ)乃至図3は本発明の摩擦駆動装置の運転方法の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。   1 (a) (b) to FIG. 3 show an embodiment of the operation method of the friction drive device of the present invention, which is as follows.

すなわち、本発明の摩擦駆動装置の運転方法の実施に用いる装置は、図1(イ)(ロ)に示すように、図4及び図5(イ)(ロ)に示したと同様に、スライドバー2の長手方向における搬送テーブル1の位置を検出するための位置検出機構としての位置検出用リニアエンコーダ9を備えてなる摩擦駆動装置において、駆動ローラ3の外周面の回転量を正確に検出するための回転量検出機構として、たとえば、駆動モータ7の出力軸側に装備したロータリーエンコーダ23と、上記ロータリーエンコーダ23からの信号を入力して、該ロータリーエンコーダ23による上記駆動ローラ3の回転角度(回転数)と該駆動ローラ3の円周寸法との積を演算する演算器24とからなる回転量検出機構22を設ける。   That is, as shown in FIGS. 1 (a) and (b), the apparatus used for carrying out the operation method of the friction drive device of the present invention is a slide bar as shown in FIGS. 2 for accurately detecting the amount of rotation of the outer peripheral surface of the drive roller 3 in a friction drive apparatus including a position detection linear encoder 9 as a position detection mechanism for detecting the position of the transport table 1 in the longitudinal direction of 2. As a rotation amount detection mechanism, for example, a rotary encoder 23 provided on the output shaft side of the drive motor 7 and a signal from the rotary encoder 23 are input, and the rotation angle (rotation) of the drive roller 3 by the rotary encoder 23 is input. The rotation amount detection mechanism 22 is provided which includes a calculator 24 that calculates the product of the number of the drive roller 3 and the circumferential dimension of the drive roller 3.

更に、上記位置検出用リニアエンコーダ9からの信号と、上記回転量検出機構22からの信号を入力して、該各信号を基に、駆動ローラ3とスライドバー2とのすべり率を求めると共に、該すべり率を監視して、上記駆動ローラ3をスライドバー2に押し付ける予圧力を制御するための制御装置25を備えてなる構成とする。   Further, a signal from the position detection linear encoder 9 and a signal from the rotation amount detection mechanism 22 are input, and based on each signal, a slip ratio between the driving roller 3 and the slide bar 2 is obtained. The sliding rate is monitored, and a control device 25 is provided for controlling the pre-pressure that presses the drive roller 3 against the slide bar 2.

その他の構成は図4及び図5(イ)(ロ)に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。   Other configurations are the same as those shown in FIGS. 4 and 5 (a) and 5 (b), and the same components are denoted by the same reference numerals.

ここで、本発明の摩擦駆動装置の運転方法の導出について詳述する。   Here, the derivation | leading-out of the operating method of the friction drive device of this invention is explained in full detail.

本出願人が先の出願で提案している図6に示した如きトラクション計測用試験装置を用いて、上記摩擦駆動装置における駆動ローラ3とスライドバー2をそれぞれ模擬した駆動側試験片12と負荷側試験片15、たとえば、上記摩擦駆動装置における駆動ローラ3の外周面とスライドバー2における駆動ローラ接触面を共にクロムナイトライド(CrN)コーティングする場合を模擬するためのものとして、外周面をCrNコーティングした駆動側試験片12と、外周面をCrNコーティングした負荷側試験片15を用いて、トラクション係数μとすべり率λを算出すると共に、上記駆動側試験片12と負荷側試験片15の耐久性検証試験を行って、摩耗体積(摩耗量)Vを求め、更に、以下の式で表される推力F[N]を求めておく。
F=μ・P
ここで、
μ:トラクション係数
P:予圧力[N]
である。
Using the traction measurement test apparatus as shown in FIG. 6 proposed by the present applicant in the previous application, the drive side test piece 12 and the load simulating the drive roller 3 and the slide bar 2 in the friction drive apparatus, respectively. As a side test piece 15, for example, to simulate the case where the outer peripheral surface of the driving roller 3 in the friction drive device and the driving roller contact surface of the slide bar 2 are both coated with chromium nitride (CrN), the outer peripheral surface is CrN. Using the coated drive side test piece 12 and the load side test piece 15 whose outer peripheral surface is CrN coated, the traction coefficient μ and the slip ratio λ are calculated, and the durability of the drive side test piece 12 and the load side test piece 15 is calculated. A wear verification (amount of wear) V is obtained by conducting a property verification test, and a thrust F [N] represented by the following equation is obtained in advance.
F = μ · P
here,
μ: Traction coefficient P: Preload [N]
It is.

更に、同一面圧下、たとえば、上記CrNコーティングされた駆動側試験片12と負荷側試験片15を用いる場合は、面圧が所要の圧力で一定となるようにした状態で、ブレーキ装置18により負荷トルクを変更することですべり率λを変化させた試験を行い、このすべり率をパラメータとした推力Fと摩耗体積Vの変化を求め、横軸をすべり率λとしてプロットすることで図2に示す如きグラフを得た。   Further, when the driving side test piece 12 and the load side test piece 15 coated with CrN are used under the same surface pressure, for example, the load is applied by the brake device 18 in a state where the surface pressure is constant at a required pressure. Fig. 2 shows a test with varying slip ratio λ by changing the torque, the change in thrust F and wear volume V using this slip ratio as parameters, and the horizontal axis plotted as slip ratio λ. A graph like this was obtained.

上記図2の結果から、面圧∝予圧力Pが一定の場合、図2における◇でプロットした点を線形近似した線aで示す摩耗体積Vは、すべり率λの増加に伴ってほぼ線形的に増加するが、図2における□でプロットした点の近似曲線bで示す推力Fは、すべり率λが或る一定の値λxとなるときにピークをとり、それ以上すべり率λが増加すると、推力Fは次第に減少することが明らかとなった。   From the results shown in FIG. 2, when the surface pressure preload P is constant, the wear volume V indicated by the line a obtained by linearly approximating the points plotted with ◇ in FIG. 2 is almost linear as the slip ratio λ increases. 2, the thrust F indicated by the approximate curve b of the point plotted by □ in FIG. 2 takes a peak when the slip rate λ reaches a certain value λx, and when the slip rate λ increases further, It became clear that the thrust F gradually decreased.

又、上記試験で得られた予圧力Pとすべり率λとの相関を、予圧力Pを横軸とし、すべり率λを縦軸としてプロットすることで図3に示す如きグラフを得た。   Further, the graph shown in FIG. 3 was obtained by plotting the correlation between the preload P and the slip ratio λ obtained in the above test with the preload P as the horizontal axis and the slip ratio λ as the vertical axis.

上記図3の結果から、上記予圧力Pとすべり率λは、一次直線の単調増加で示される相関関係にあることが明らかとなった。   From the results shown in FIG. 3, it is clear that the preload P and the slip ratio λ have a correlation indicated by a monotonic increase in the linear line.

以上の点に鑑みて、本発明の摩擦駆動装置の運転方法では、予め、図6に示した如きトラクション計測用試験装置を用いて、摩擦駆動装置で使用する駆動ローラ3とスライドバー2を模擬した駆動側試験片12と負荷側試験片15とを用いて、図2に示したと同様のすべり率λをパラメータとする発生推力Fの変化についてのグラフと、図3に示したと同様の予圧力Pとすべり率λの相関関係を表すグラフとを、制御装置25のデータベースに保存するようにしておく。   In view of the above points, in the operation method of the friction drive device of the present invention, the driving roller 3 and the slide bar 2 used in the friction drive device are simulated in advance using a traction measurement test device as shown in FIG. Using the drive-side test piece 12 and the load-side test piece 15, the graph of the change in the generated thrust F having the slip ratio λ as the parameter shown in FIG. 2 as a parameter, and the same preload as shown in FIG. A graph representing the correlation between P and the slip rate λ is stored in the database of the control device 25.

更に、上記制御装置25では、摩擦駆動装置の運転時に、位置検出用リニアエンコーダ9からの入力信号と、上記回転量検出機構22からの入力信号を基にすべり率λが求まると、この求められたすべり率λが、上記データベースに保存された図2に示したと同様のすべり率λをパラメータとする発生推力Fの変化についてのグラフにて、発生推力Fがピークとなるときのすべり率の値λx以下となる範囲で、すべり率λを設定するようにしてある。   Further, the control device 25 obtains the slip ratio λ when the friction drive device is operated based on the input signal from the position detection linear encoder 9 and the input signal from the rotation amount detection mechanism 22. The slip rate λ is the same as that shown in FIG. 2 stored in the above-mentioned database, but the value of the slip rate when the generated thrust F reaches a peak in the graph of the change in the generated thrust F using the slip rate λ as a parameter. The slip ratio λ is set within a range of λx or less.

具体的には、大きな推力Fの発生が望まれる場合は、すべり率λを、上記図2にて発生推力Fがピークの値を取るときのすべり率の値λxに設定するようにしてある。又、寿命を考慮した所要の摩耗量が所望される場合は、すべり率λを、図2にてλx以下で且つ上記所要の摩耗量に対応する摩耗体積Vの値を取るときのすべり率λに設定するようにしてある。   Specifically, when generation of a large thrust F is desired, the slip rate λ is set to the slip rate value λx when the generated thrust F takes a peak value in FIG. Further, when a required wear amount considering the life is desired, the slip rate λ when the slip rate λ is not more than λx in FIG. 2 and the wear volume V corresponding to the required wear amount is taken. It is set to.

更に、上記制御装置25は、上記のようにして所望のすべり率λが設定されると、データベースに保存された図3と同様の予圧力Pとすべり率λの相関関係を表すグラフを基に、上記設定されたすべり率λの得るために必要とされる予圧力Pを求めて、この求められた予圧力Pと、駆動ローラ3をスライドバー2に押し付けるときの予圧力、すなわち、駆動ローラ3側に取り付けてある変位機構5に装備してあるロードセル8によって検出される予圧力が一致するように、駆動ローラ3及びバックアップローラ4にそれぞれ装備してある変位機構5の伸縮作動を制御するようにしてある。   Further, when the desired slip rate λ is set as described above, the control device 25 is based on a graph representing the correlation between the preload P and the slip rate λ similar to that shown in FIG. The pre-pressure P required to obtain the set slip rate λ is obtained, and the obtained pre-pressure P and the pre-pressure when the drive roller 3 is pressed against the slide bar 2, that is, the drive roller The expansion / contraction operation of the displacement mechanism 5 provided in each of the drive roller 3 and the backup roller 4 is controlled so that the pre-pressures detected by the load cell 8 provided in the displacement mechanism 5 installed on the 3 side coincide with each other. It is like that.

したがって、以上の構成としてある摩擦駆動装置を運転するときには、制御装置25に、大きな推力Fを必要とするか、又は、装置寿命を考慮した摩耗量が所望されるかに設定しておけば、摩擦駆動装置の運転時に、位置検出用リニアエンコーダ9からの入力信号と、上記回転量検出機構22からの入力信号を基に上記制御装置25で求められるすべり率λが、摩耗を考慮した適正なすべり率λ、及び、過度な予圧力Pによる発生推力Fの低下が未然に防止されるすべり率λに常に設定されるようになる。   Therefore, when operating the friction drive device having the above configuration, if the control device 25 requires a large thrust F or a wear amount considering the device life is desired, During the operation of the friction drive device, the slip rate λ obtained by the control device 25 based on the input signal from the position detection linear encoder 9 and the input signal from the rotation amount detection mechanism 22 is an appropriate value considering wear. The slip rate λ is always set to the slip rate λ that prevents the generated thrust F from being lowered due to the excessive preload P.

このように、本発明の摩擦駆動装置の運転方法によれば、駆動ローラ3とスライドバー2のすべり率λを監視して、予め得られている予圧力Pとの相関関係に従い適切な予圧力Pを印加させることができるため、摩耗寿命の向上、及び、過度な与圧による推力低下を回避することができる。   Thus, according to the operation method of the friction drive device of the present invention, the slip rate λ of the drive roller 3 and the slide bar 2 is monitored, and an appropriate preload is obtained according to the correlation with the preload P obtained in advance. Since P can be applied, it is possible to avoid an increase in wear life and a reduction in thrust due to excessive pressurization.

更には、予圧力Pとすべり率λの相関関係が既知となるため、予圧力Pを可変としなくても、駆動ローラ3やスライドバー2の摩耗状態の予測、摩耗寿命の予測を行う場合に有利なものとすることが可能となる。   Further, since the correlation between the preload P and the slip rate λ is known, the wear state of the drive roller 3 and the slide bar 2 and the wear life can be predicted without changing the preload P. It can be advantageous.

又、図1(イ)(ロ)に示した摩擦駆動装置によれば、駆動ローラ3の摩耗によりローラ径が減少すると、回転量検出機構22にて、該駆動ローラ3の円周寸法とロータリーエンコーダ23による上記駆動ローラ3の回転角度(回転数)とを積算して算出される値が小さくなるため、この値を基にして制御装置25で求められるすべり率λが、見かけ上増大するようになる。よって、すべり率λの増加を監視することによっても、駆動ローラ3の交換時期を推定することが可能になる。   Further, according to the friction drive device shown in FIGS. 1A and 1B, when the roller diameter decreases due to wear of the drive roller 3, the rotation amount detection mechanism 22 determines the circumferential dimension of the drive roller 3 and the rotary. Since the value calculated by integrating the rotation angle (number of rotations) of the driving roller 3 by the encoder 23 is small, the slip rate λ obtained by the control device 25 based on this value is apparently increased. become. Therefore, it is possible to estimate the replacement time of the drive roller 3 by monitoring the increase in the slip rate λ.

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、駆動ローラ3をスライドバー2に所要の予圧力を付して接触させた状態で、上記駆動ローラ3を回転駆動することで、上記スライドバー2に対して相対的に移動させるようにしてある形式の摩擦駆動装置であれば、図4及び図5(イ)(ロ)に示した以外の形式の摩擦駆動装置に適用してもよい。   The present invention is not limited only to the above-described embodiment, and the drive roller 3 is driven to rotate in a state where the drive roller 3 is brought into contact with the slide bar 2 with a required pre-pressure. Any type of friction drive device that is moved relative to the slide bar 2 can be applied to a friction drive device of a type other than that shown in FIG. 4 and FIGS. May be.

又、駆動ローラ3やスライドバー2はクロムナイトライドによるコーティングを有する以外のいかなる材質の駆動ローラ3やスライドバー2を備えた形式の摩擦駆動装置に適用してもよい。この場合は、摩擦駆動装置で実際に使用する駆動ローラ3及びスライドバー2を模擬した駆動側試験片及び負荷側試験片を用いた図6に示した如きトラクション性能試験装置によって、図2に示したようなすべり率λをパラメータとする推力F及び摩耗体積Vの関係を示すグラフや、図3に示したような予圧力Pとすべり率λの相関関係を表すグラフを求めて、制御装置25のデータベースに保存しておくようにすればよい。   Further, the drive roller 3 and the slide bar 2 may be applied to a friction drive device of a type provided with the drive roller 3 and the slide bar 2 of any material other than having a coating made of chrome nitride. In this case, the traction performance test apparatus shown in FIG. 6 using the drive side test piece and the load side test piece simulating the drive roller 3 and the slide bar 2 actually used in the friction drive apparatus is shown in FIG. The control device 25 obtains a graph showing the relationship between the thrust F and the wear volume V using the slip rate λ as a parameter, and a graph showing the correlation between the preload P and the slip rate λ as shown in FIG. You can save it in the database.

搬送テーブル1の位置検出機構は、スライドバー2の長手方向における搬送テーブル1の位置を正確に検出できるようにしてあれば、位置検出用リニアエンコーダ9以外のいかなる形式の位置検出機構を採用してもよい。   As long as the position detection mechanism of the conveyance table 1 can accurately detect the position of the conveyance table 1 in the longitudinal direction of the slide bar 2, any type of position detection mechanism other than the position detection linear encoder 9 is adopted. Also good.

駆動ローラ3の回転量検出機構22は、駆動ローラ3の外周面の回転量を正確に検出できるようにしてあれば、ロータリーエンコーダ23と演算器24からなる構成以外のいかなる形式の回転量検出機構22を採用してもよい。   As long as the rotation amount detection mechanism 22 of the drive roller 3 can accurately detect the rotation amount of the outer peripheral surface of the drive roller 3, any type of rotation amount detection mechanism other than the configuration including the rotary encoder 23 and the calculator 24 is possible. 22 may be adopted.

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Of course, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の摩擦駆動装置の運転方法の実施の一形態を示すもので、(イ)は摩擦駆動装置をスライドバーの長手方向の一方より見た概略切断側面図、(ロ)は制御ブロックを示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an embodiment of an operation method for a friction drive device according to the present invention, where (A) is a schematic cut side view of the friction drive device as seen from one side in the longitudinal direction of the slide bar, and (B) is a control block. FIG. すべり率をパラメータとして摩擦駆動装置の推力と摩耗体積との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thrust of a friction drive device, and a wear volume by using a slip ratio as a parameter. 摩擦駆動装置の予圧力とすべり率の相関関係を表すグラフである。It is a graph showing the correlation of the pre-pressure of a friction drive device and a slip ratio. 従来提案されている摩擦駆動装置を示す概略切断平面図である。It is a general | schematic cutting top view which shows the friction drive device proposed conventionally. (イ)は図4のA−A方向矢視図、(ロ)は(イ)のB部を拡大して示す図である。(A) is an AA direction arrow line view of FIG. 4, (b) is a figure which expands and shows the B section of (a). 本出願人が先の出願で提案しているトラクション計測用試験装置を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the test apparatus for traction measurement which the present applicant has proposed by the previous application. 図6の試験装置によって得られるトラクション係数μを縦軸に、すべり率λを横軸にプロットして得たトラクションカーブを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a traction curve obtained by plotting the traction coefficient μ obtained by the test apparatus of FIG. 6 on the vertical axis and the slip ratio λ on the horizontal axis.

符号の説明Explanation of symbols

2 スライドバー
3 駆動ローラ
2 Slide bar 3 Drive roller

Claims (1)

駆動ローラの外周面を所要の予圧力を付した状態でスライドバーに接触させ、上記駆動ローラの回転駆動により上記スライドバーを駆動ローラに対して相対移動させることができるようにしてある摩擦駆動装置の運転方法において、予め、駆動ローラとスライドバーのすべり率と発生推力との相関関係、及び、上記すべり率と上記予圧力との相関関係を求めておき、上記駆動ローラとスライドバーのすべり率が、発生推力のピークを取る値を超えない範囲の所要のすべり率となるように、該所要のすべり率を得るための予圧力を、上記すべり率と上記予圧力との相関関係より導いて、上記駆動ローラとスライドバーとの間に印加するようにすることを特徴とする摩擦駆動装置の運転方法。   A friction drive device in which the outer peripheral surface of the drive roller is brought into contact with the slide bar with a required pre-pressure, and the slide bar can be moved relative to the drive roller by rotational driving of the drive roller. In this driving method, the correlation between the sliding rate of the driving roller and the slide bar and the generated thrust, and the correlation between the sliding rate and the pre-pressure are obtained in advance, and the sliding rate of the driving roller and the slide bar. Therefore, the prestress for obtaining the required slip rate is derived from the correlation between the slip rate and the preload so that the required slip rate does not exceed the peak value of the generated thrust. An operation method for a friction drive device, wherein the drive roller and the slide bar are applied.
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