JP2010161926A - アクチュエータ及びテーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び運動精度の高精度化を図ること。
【解決手段】固定軸３に沿って移動可能な可動子４３を有するリニアモータと、可動子を内側に挟んでガイドし、且つ固定側とされたガイドレール４２と、ガイドレールと可動子との間に介在され、可動子を移動可能に支持する支持手段４１と、を備え、支持手段が、互いの支持中心が可動子の厚み方向に直交し且つ固定軸の軸芯を含む水平面に沿って軸芯から逆方向に同距離離れるように配設され、ガイドレールのガイド面を支持する静圧パッド５１、５７と、流路５２、５７ｃを介して静圧パッドに流体を供給する供給手段とを有し、固定軸はケーブルが接続されたコイルを有し、可動子に静圧パッドが形成され、可動子が内部に永久磁石４を有し、且つケーブルを引きずることなく移動可能とされ、流路がガイドレールに設けられ、可動子と共に移動しないアクチュエータ７０を提供する。
【選択図】図２２

Description

本発明は、リニアモータを有するアクチュエータ、これを備えたテーブル装置に関するものである。

一般的にリニアモータは、永久磁石等の固定軸とコイル等の可動子との組み合わせで構成されている。また、リニアモータは、通常移動方向に対する案内機構を持たないので、テーブル等に組み込んで使用する場合、可動子が移動する方向に向けて直進又は曲線のリニアガイド（案内機構）を設ける必要がある。即ち、案内機構であるリニアガイドとリニアモータとが別々に設けられて構成されている。このようなリニアモータをテーブル等に組み込んだアクチュエータは、様々なものが提供されている（例えば、特許文献１、２及び３参照）。

特開２００２−２９１２２０号公報（段落番号００２８−００６１、図１−図１４） 特開２００３−１２１５７３号公報（段落番号００２４−００５５、図１−図９） 特開平７−１７０７１０号公報（段落番号００１０−００１８、図１−図５）

しかしながら、上述したアクチュエータは、リニアガイドとリニアモータとを、例えば、図２３及び図２４に示すように、上下方向に別々に構成する必要があるので、全体的に大きな形状となってしまい小型化が困難であった。また、リニアガイドブロックとリニアガイドレールとの間に介在されているボールの中心と、リニアモータの中心との高さ方向の距離Ｈがあいてしまうので、高さ方向のモーメント等が発生することにより可動子やテーブル等の姿勢変位が発生し、精度良く移動させることが困難であった。
また、仮に、リニアモータと独立した２本のリニアガイドブロック中央にリニアモータを配置した構成にして、モーメントによる影響を受けないようにしても、可動子やテーブル等の移動方向に対してガイド幅が大きくなってしまうので、ナローガイドに設計することができず、直進性が劣り、やはり精度良く移動させることが困難であった。なお、図２３及び図２４に示すように、ボールを利用したリニアガイドではなく、例えば、静圧ガイドを利用したリニアガイドの場合でも同様に、ナローガイドに設計することが難しく、精度良く移動させることが困難であった。
このように、全体的な小型化とナローガイドの設計とを両立させることが困難であった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、小型化及び運動精度の高精度化を図ることができるアクチュエータ、これを備えたテーブル装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係るアクチュエータは、所定の方向に延在する固定軸と該固定軸に沿って移動可能な可動子とを有するリニアモータと、前記固定軸に平行して延在すると共に、前記可動子を内側に挟んでガイドし、且つ固定側とされたガイドレールと、前記可動子を挟んで向かい合うように前記ガイドレールと前記可動子との間に介在され、可動子を移動可能に支持する一対の支持手段と、を備え、前記一対の支持手段が、互いの支持中心が前記可動子の厚み方向に直交し且つ前記固定軸の軸芯を含む水平面に沿って軸芯から逆方向に同距離離れるように配設され、前記一対の支持手段が、それぞれ前記可動子の表面で前記ガイドレールのガイド面を支持する静圧パッドと、該静圧パッドに接続された流路と、該流路を介して前記静圧パッドに所定の圧力で流体を供給する供給手段とを有し、前記固定軸が、ケーブルが接続されたコイルを有し、前記可動子に、前記静圧パッドが形成され、前記可動子が、内部に永久磁石を有し、且つ前記ケーブルを引きずることなく移動可能とされ、前記流路が、前記ガイドレールに設けられ、前記可動子と共に移動しないことを特徴とする。

また、本発明に係るアクチュエータは、上記本発明のアクチェエータにおいて、前記固定軸が、周囲に前記コイルが巻回されるように取り付けられ、内部に該コイルを冷却する流体が供給される中空軸状のセンターパイプを有していることを特徴とする。

また、本発明に係るテーブル装置は、上記本発明のアクチェエータと、前記可動子に固定されたテーブルと、を有することを特徴とする。

本発明に係るアクチュエータ及びテーブル装置によれば、小型化及び軽量化を図ることができると共に、可動子及びテーブルを高精度に移動させることができる。

本発明に係るアクチュエータの第１実施形態を示す上面図である。 図１に示すアクチュエータの側面図である。 図１に示すアクチュエータの正面図である。 （ａ）は、図１に示すアクチュエータの断面矢視Ａ−Ａ図であって、（ｂ）は、固定子の断面図である。 図４（ａ）に示すアクチュエータの断面矢視Ｂ−Ｂ図である。 第１実施形態のアクチュエータの変形例を示す断面図である。 本発明に係るアクチュエータの第２実施形態を示す上面図である。 図７に示すアクチュエータの断面矢視Ｃ−Ｃ図である。 本発明に係るアクチュエータの第３実施形態及びこれを備えた本発明に係るテーブル装置を示す正面図である。 図９に示すテーブル装置の側面図である。 図１０に示すテーブル装置の上面図である。 図１１に示すテーブル装置の断面矢視Ｄ−Ｄ図である。 図１２に示すテーブル装置の断面矢視Ｅ−Ｅ図である。 図１２に示すテーブル装置の断面矢視Ｆ−Ｆ図である。 図１３に示すテーブル装置の断面矢視Ｇ−Ｇ図である。 本発明に係るアクチュエータの第４実施形態及びこれを備えた本発明に係るテーブル装置を示す正面図である。 図１６に示すテーブル装置の側面図である。 図１６に示すテーブル装置の上面図である。 図１８に示すテーブル装置の断面矢視Ｈ−Ｈ図である。 図１９に示すテーブル装置の断面矢視Ｊ−Ｊ図である。 図１９に示すテーブル装置の断面矢視Ｋ−Ｋ図である。 図２０に示すテーブル装置の断面矢視Ｌ−Ｌ図である。 従来のアクチュエータの一例を示す側面図である。 図２３に示すアクチュエータの断面矢視Ｍ−Ｍ図である。

以下、本発明に係るアクチュエータの第１実施形態を、図１から図６を参照して説明する。
本発明のアクチュエータ１は、図１から図５に示すように、所定の方向に延在するコイル２を有する固定子（固定軸）３と、該固定子３に沿って移動可能な永久磁石（磁石）４を有する可動子５とを有するリニアモータ６と、固定子３に平行して延在すると共に可動子５を内側に挟んでガイドするガイドレール７と、該ガイドレール７と可動子５との間に介在され、可動子５を移動可能に支持する一対の支持手段８とを備えている。
また、本実施形態のアクチュエータ１は、一対の支持手段８の作用点と固定子３の軸芯とが一致するように、即ち、一方の支持手段８が可動子５に対して作用させる作用点と固定子３の軸芯との距離と、他方の支持手段８が可動子５に対して作用させる作用点と固定子３の軸芯との距離とが一致し、且つ、一対の支持手段８の両作用点を通る平面が固定子３の軸芯と一致するようになっている。これについては、後に詳細に説明する。
なお、本実施形態のアクチュエータ１を構成する上記リニアモータ６は、直線方向に移動するロッドタイプとして説明する。

上記固定子３は、図４（ｂ）に示すように、中空軸状に形成されたセンターパイプ３ａと、該センターパイプ３ａの周囲に巻回するように取り付けられた上記コイル２と、該コイル２の周囲を覆うように取り付けられたステンレス等の金属部材である外部パイプ３ｂとにより筒状に構成されている。この固定子３は、図１及び図２に示すように、エンドプレート１０によって両端が挟まれた状態で、ワッシャやボルト等の結合部材１１によりエンドプレート１０に固定されている。また、この際、コイル２には、図示しない制御部に接続されたケーブル１２が接続されている。また、センターパイプ３ａには、図示しない管路が接続されており、中空部内にコイル２を冷却するための流体、例えば、油等の液体やエアー等の気体を供給できるようになっている。

また、上記エンドプレート１０間には、固定子３と同様に上記ガイドレール７が挟まれるように固定されている。このガイドレール７は、図４（ａ）に示すように、上方に開口を有するように底面７ａと、該底面７ａ両端から上方に折曲した壁部７ｂとにより断面略コ型形状に形成されている。
上記永久磁石４は、図４（ａ）に示すように、固定子３の軸方向に所定の長さを有して該固定子３を覆うように円筒状に形成されている。また、上記可動子５は、この永久磁石４と、永久磁石４を覆うように該永久磁石４に固定された直方体状のブロック５ａとから構成されている。このブロック５ａは、上記ガイドレール７の内側、即ち、両壁部７ｂの間に嵌るように横幅寸法が設定されており、また、両壁部７ｂの上部から突出するように高さ寸法が設定されている。なお、図４（ａ）に示すように、可動子５の横幅方向の中心（軸芯）と固定子３の中心（軸芯）とが一致するようになっている。

上記一対の支持手段８は、図４及び図５に示すように、可動子５表面、即ち、ブロック５ａの表面であって両壁部７ｂの対向面５ｂに、ガイドレール７に沿う方向に複数設けられたボール（転動体）１５を有している。各ボール１５は、ブロック５ａの対向面５ｂ及び両壁部７ｂの表面（可動子５との対向面）に形成された案内溝５ｃ、７ｃ間に挟まれた状態で転動するようになっている。これら案内溝５ｃ、７ｃは、ガイドレール７の軸方向に形成されており、それぞれ断面形状が２つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ方式となっている。これにより、ボール１５は、各案内溝５ｃ、７ｃに対してそれぞれ２点接触、即ち、両案内溝５ｃ、７ｃに対して４点接触するようになっており、転動する際に上下左右の４方向の荷重を支持できるようになっている。従って、各ボール１５は、がたつくことなく、円滑にガイドレール７の軸方向に移動するようになっている。

また、ボール１５は、両案内溝５ｃ、７ｃにより案内されながらガイドレール７上を転動した後、ブロック５ａの両端に一体的に組み付けられたエンドキャップ９によってガイドレール７上から離間するようにすくい上げられ、ブロック５ａの内部に形成された貫通孔５ｄに送られるようになっている。なお、貫通孔５ｄは、案内溝５ｃに隣接すると共に略同一の高さになる位置に、ボール１５を通過させることが可能な大きさに形成されている。また、貫通孔５ｄ内に送られたボール１５は、再度エンドキャップ９によって両案内溝５ｃ、７ｃ間に送られるようになっている。つまり、可動子５がガイドレール７に沿って移動すると、複数のボール１５は両案内溝５ｃ、７ｃと貫通孔５ｄとの間を循環しながら転動するようになっている。上述した両案内溝５ｃ、７ｃ及び貫通孔５ｄも、上記一対の支持手段８を構成している一部である。
また、本実施形態においては、図４に示されるように、固定子３を挟んで右側が一方の支持手段８、左側が他方の支持手段８としている。また、固定子３及び一対の支持手段８の位置関係は、上述したように一方の支持手段８の作用点、即ち、ボール１５が２点接触により案内溝５ｃを介して可動子５に作用させる力の合力である作用点と固定子３の軸芯との距離と、他方の支持手段８の作用点と固定子３の軸芯との距離とが一致するようになっている。つまり、固定子３は、横幅方向において、両側のボール１５間の中間に軸芯が位置するようになっている。更に、一対の支持手段８の両作用点を通る平面が固定子３の軸芯と一致するようになっている。つまり、固定子３の軸芯と作用点の高さとが一致するようになっている。

また、ガイドレール７には、図３に示すように、一方の壁部７ｂの外側にリニアセンサ用スケール１６が軸方向に沿って取り付けられている。また、可動子５の上部側面（壁部７ｂから上方に突出した位置における側面）には、リニアセンサ用スケール１６に対向するようにリニアセンサ１７が取り付けられており、ケーブル１８を介して図示しない制御部に接続されている。これにより、ガイドレール７の軸方向に対する可動子５の移動量が計測できるようになっている。

このように構成されたアクチュエータ１を作動させる場合について以下に説明する。
制御部によりコイル２に通電を行うと、永久磁石４との間に作用する磁束により推進力を得て、該永久磁石４が固定子３の軸方向に沿って移動、即ち、可動子５が一対の支持手段８を介してガイドレール７に沿って移動する。なお、移動方向は、コイル２への通電方向により設定される。この際、本実施形態のリニアモータ６は、ロッドタイプ、即ち、永久磁石４がコイル２の周囲を覆う構成であるので、磁束を効率良く推進力に変えることができる。
このように、可動子５は、リニアモータ６としての機能と、リニアガイドのような案内機構としての機能を有している。これにより、ガイドレール７が、可動子５自体のガイドを行えるので、従来のものと比較してコンパクトに設計でき、小型化及び軽量化を図ることができる。

また、可動子５が移動すると、該可動子５と共にボール１５が両案内５ｃ、７ｃ及び貫通孔５ｄとの間を循環しながら転動する。これにより、可動子５は、円滑に案内溝５ｃ、７ｃに沿って、ガイドレール７の軸方向に移動する。この際、ボール１５は、両案内溝５ｃ、７ｃと貫通孔５ｄとの間を循環する無限軌道タイプであるので、可動子５の移動量に係わらず常に、同一条件で可動子５の支持が行える。従って、可動子５のストローク（移動量）が長い場合でも、可動子５を確実且つ円滑に移動させることができる。なお、可動子５の移動量は、リニアセンサ用スケール１６及びリニアセンサ１７により測定され、制御部に送られるようになっている。
また、ガイドレール７は、可動子５を内側に挟んでガイドするので、一対の支持手段８により可動子５を支持する横幅をできるだけ小さくすることができ、ナローガイドに設計することができる。従って、可動子５の直進性が向上し、高精度化を図ることができる。
更に、固定子３の軸芯と一対の支持手段８の作用点とが高さ方向に略同一になるように構成されているので、高さ方向のモーメントがなくなり、可動子５の姿勢変位が抑えられ真直度運動精度が高まる。
更に、横幅方向においても、両側のボール１５間の中間に固定子３の軸芯が位置するようになっているので、リニアモータ６の推力による可動子５へのモーメント荷重の発生が抑えられ、可動子５の姿勢変位を抑えたまま移動させることができ、より真直度運動精度を高めることができる。

また、ケーブル１２を有するコイル２が固定側で、永久磁石４が可動側であるので、可動子５の移動の際に、配線等のケーブル１２を引きずることはない。従って、ケーブル１２からの抵抗を受けることはなく、より高精度に可動子５を移動させることができる。
更に、コイル２が固定側であるので、コイル２の発熱対策も固定することができるので容易に発熱を抑えることができ、信頼性を向上することができる。特に、管路から固定子３のセンターパイプ３ａ内に、冷却用の流体を供給することで、コイル２の発熱をさらに抑えることができ、信頼性を向上することができる。

上述したように、本発明のアクチュエータ１によれば、可動子５をリニアモータとしての機能とリニアガイドのような案内機構としての機能を持たせることで、小型化及び軽量化を図ることができると共に、可動子５を高精度に移動させることができる。なお、可動子５に図示しないテーブルを固定して本発明のテーブル装置とした場合には、テーブルを高精度に移動させることができる。

なお、上記実施形態において、各ボール１５同士の接触をなくすように連結するリテーナ等のボール保持器を設けても構わない。こうすることで、より円滑且つ低騒音状態でボール１５を転動させることができる。
また、上記実施形態においては、支持手段８が、可動子５の表面でガイドレール７に沿う方向に、転動体として複数のボール１５を配したが、これに限らず転動体に、ころを使用しても良い。
また、転動体がエンドキャップ９から可動子５の貫通孔５ｄを通って再度可動子５の表面に送り込まれる転動体循環型の無限軌道タイプを採用したが、図６に示すように、転動体としてクロスローラチェーン２０を設け、転動体を可動子内部に循環させない有限軌道タイプの構成にしても構わない。このクロスローラチェーン２０は、プレートに、ガイドレール７に沿う方向に転動可能な円筒状のローラが、ガイドレール７に沿う方向に所定間隔を空けて複数取り付けられたものである。
また、上記実施形態においては、転動体の条数が２条であったが、これに限らず、４条や６条等の多数条にしても構わない。

次に、本発明に係るアクチュエータの第２実施形態を、図７及び図８を参照して説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、ガイドレール７が可動子５を間に挟むような断面略コ型形状に形成されていたのに対し、第２実施形態のアクチュエータ３０は、図８に示すように、可動子５が、ガイドレール３１を間に挟むように断面略コ型形状に形成されたブロック３２を有している点である。即ち、ガイドレール３１は、可動子５に挟まれるように該可動子５の内側からガイドを行うようになっている。
本実施形態のガイドレール３１の両側面には、該ガイドレール３１の軸方向に向けて溝３１ａが形成されており、これにより可動子５のブロック３２に向けて突出すると共に、第１の斜面３３ａ及び第２の斜面３３ｂを有する突起部３３が設けられている。なお、第１の斜面３３ａは、上方略４５度の角度を向くように、第２の斜面３３ｂは、下向き略４５度の角度を向くように形成されている。

上記ブロック３２は、上述したように断面略コ型形状であって、ガイドレール３１の形状に沿うように形成されている。また、ブロック３２は、第１の斜面３３ａ及び第２の斜面３３ｂに対向する位置に、第１の対向面３２ａ及び第２の対向面３２ｂが形成されている。また、本実施形態においては、第１の斜面３３ａと第１の対向面３２ａとの間、第２の斜面３３ｂと第２の対向面３２ｂとの間にボール１５が位置するように配されている。即ち、ボール１５は、接触角度が上向き４５度、又は下向き４５の角度になるように配されている。また、第１実施形態と同様に、ボール１５は、各位置においてブロック３２内部に形成された貫通孔３２ｃと、第１の対向面３２ａ又は第２の対向面３２ｂとの周囲を循環できるようになっている。これらボール１５、貫通孔３２ｃ、第１の対向面３２ａ及び第２の対向面３２ｂ、第１の斜面３３ａ及び第２の斜面３３ｂは、支持手段３５を構成している。
なお、本実施形態においては、ボール１５は、アンギュラコンタクト方式で支持されている。また、本実施形態についても第１実施形態と同様に、固定子３の軸芯と一対の支持手段３５の作用点とが高さ方向に略同一になるように構成されている。

このように構成されたアクチュエータ３０においては、第１実施形態のアクチュエータ１と同様の作用効果に加え、ガイドレール３１と可動子５との間に配されたボール１５の数が増えているので、より安定して可動子５を移動させることができる。特に、ボール１５は、上下略４５度の接触角度を持って可動子５を左右から移動可能に支持するアンギュラコンタクト方式で支持するので、可動子５に上向き荷重や、捻り等が作用したとしても、いずれかのボール１５が荷重を受け持つので、外荷重による可動子５の姿勢変位を抑えることができ、信頼性が向上する。
なお、上記実施形態においては、ボール１５の接触角度が略４５度になるように構成したが、これに限定されず、可動子５を支持可能な角度であれば接触角度は何度でも構わない。また、上記実施形態においては、ボール１５の接触方式がアンギュラコンタクト方式であったが、ゴシックアーチ方式による４点接触方式でも構わない。
また、本実施形態のアクチュエータ３０は、第１実施形態のアクチュエータ１と同様に、可動子５に図示しないテーブルを固定して本発明のテーブル装置とした場合には、テーブルを高精度に移動させることができる。

次に、本発明に係るアクチュエータの第３実施形態を、図９から図１５を参照して説明する。なお、第３実施形態において、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、支持手段８がボール１５を利用して可動子５を移動可能に支持していたのに対し、第３実施形態のアクチュエータ４０は、支持手段４１が流体を利用した静圧ガイドとされている点である。
なお、第３実施形態のアクチュエータ４０は、本発明のテーブル装置６０を構成している一部である。

本実施形態のテーブル装置６０は、図１５に示すように、テーブル６１及びベース６２を備えており、ベース６２の上面に、アクチュエータ４０のガイドレール４２が可動子４３を間に挟むように載置されている。
ガイドレール４２は、外側に突出した突起部４２ａが上部側に形成されている。なお、本実施形態のガイドレール４２は、静圧ガイドの固定側として機能するようになっている。
可動子４３は、ガイドレール４２間に配され、略直方体状に形成されたブロック４４を有している。なお、固定子３の中心と可動子４３の中心とは、一致するようになっている。また、可動子４３の上面には、上記テーブル６１が固定されている。

テーブル６１は、両側が下方に折曲した壁部６１ａを有する断面略コ型形状に形成されている。また、壁部６１ａは、ガイドレール４２の外側に位置すると共に、その先端は突起部４２ａの下面と同一高さになるように形成されている。更に、壁部６１ａの先端には、突起部４２ａの下面とベース６２の上面との間に位置する静圧ガイドブロック６３が取り付けられている。
また、テーブル６１の側面には、リニアセンサ用スケール４５が取り付けられており、該リニアセンサ用スケール４５に対向するように、ベース６２の側面に立設されたセンサ用架台６５を介してリニアセンサ４６が取り付けられている。

上記支持手段４１は、可動子４３の表面でガイドレール４２のガイド面を支持する第１のリセス部５０を有する第１の静圧パッド（静圧パッド）５１と、該第１の静圧パッド５１に接続された第１の配管路（流路）５２と、該第１の配管路５２を介して第１の静圧パッド５１に所定の圧力及び流量で流体を供給する供給手段５３とを備えている。
上記第１のリセス部５０は、図１４及び図１５に示すように、可動子４３の表面、即ち、ブロック４４のガイドレール４２との対向面に、ガイドレール４２に沿う方向に伸びた略楕円状に形成されている。また、図１４に示すように、第１のリセス部５０以外の領域は、第１のランド部５０ａとされ、該第１のランド部５０ａと第１のリセス部５０とで上記第１の静圧パッド５１を構成している。なお、本実施形態においては、第１の静圧パッド５１は、片側に隣接して２つ、即ち、両側合計で４つ形成されている。
また、図１４に示すように、第１の静圧パッド５１間には、第１のランド部５０ａの表面（ランド面）より一段低い位置に、後述する回収路５９に接続された回収溝５９ａが形成されている。これにより第１のランド部５０ａから溢れた流体を、回収溝５９ａを介して回収路５９に流すことができるようになっている。

上記第１の配管路５２は、可動子４３の内部に設けられている。即ち、図１５に示すように一端が第１のリセス部５０の略中心に接続され、他端が可動子４３、テーブル６１を通って該テーブル６１の上面において、共通配管路５４に接続されている。
この共通配管路５４は、図９から図１１に示すように、テーブル６１の上面に、油や水、空気等の流体を供給する流体供給源に接続可能な接続口５５に接続されている。また、第１の配管路５２には、例えば、流体の流量を絞るテーパ絞り等の静圧絞り５６が介在されており、流体を所定の圧力及び流量で第１の静圧パッド５１に供給できるようになっている。これら接続口５５、流体供給源及び静圧絞り５６は、上記供給手段５３を構成している。
なお、上記第１の配管路５２及び供給手段５３は、各第１の静圧パッド５１にそれぞれ設けられている。また、本実施形態についても第１実施形態と同様に、ガイドレール４２は可動子４３を内側に挟んでガイドしていると共に、一方の支持手段４１の作用点、即ち、第１の静圧パッド５１がガイドレール４２のガイド面に対して作用する作用面と固定子３の軸芯との距離と、他方の支持手段４１の作用点と固定子３の軸芯との距離とが一致するようになっている。つまり、固定子３は、横幅方向において、両支持手段４１の中間に軸芯が位置するようになっている。更に、第１実施形態と同様に、固定子３の軸芯と支持手段４１の中心、即ち、第１の静圧パッド５１の中心とが一致するようになっている。

また、上記第１の静圧パッド５１と同様に、静圧ガイドブロック６３の上面と突起部４２の下面との間に、第２の静圧パッド（静圧パッド）５７が配され、静圧ガイドブロック６３の下面とベース６２の上面との間に、第３の静圧パッド（静圧パッド）５８が配されている。
第２の静圧パッド５７は、図１３に示すように、第１の静圧パッド５１と同様にガイドレール４２に沿う方向に伸びた略楕円状に形成された第２のリセス部５７ａと第２のランド部５７ｂとから構成されている。同様に、第３の静圧パッド５８も同様に、図１５に示すように、ガイドレール４２に沿う方向に伸びた略楕円状に形成された第３のリセス部５８ａと図示しない第３のランド部とから構成されている。
なお、第２の静圧パッド５７及び第３の静圧パッド５８は、第１の静圧パッド５１と同様にそれぞれ片側に隣接して２つ、即ち、両側合計で４つ形成されている。また、図１３に示すように、第２の静圧パッド５７間には、第２のランド部５７ｂの表面（ランド面）より一段低い位置に、後述する回収路５９に接続された回収溝５９ｂが形成されており、第２のランド部５７ｂから溢れた流体を、回収溝５９ｂを介して回収路５９に流すことができるようになっている。第３の静圧パッド５８間にも同様に図示しない回収溝が形成されており、第３のランド部から溢れた流体を、回収溝を介して回収路５９に流すことができるようになっている。

これら第２の静圧パッド５７及び第３の静圧パッド５８には、第２の配管路（流路）５７ｃ及び第３の配管路（流路）５８ｃの一端が接続されており、他端が静圧ガイドブロック６３、テーブル６１を通って、該テーブル６１の上面で共通配管路５４にそれぞれ接続されている。また、第２の配管路５７ｃ及び第３の配管路５８ｃにも、静圧絞り５６が介在されている。
また、上記第１の静圧パッド５１と同様に、第２の配管路５７ｃ及び静圧絞り５６は各第２の静圧パッド５７にそれぞれ設けられており、第３の配管路５８ｃ及び静圧絞り５６は各第３の静圧パッド５８にそれぞれ設けられている。
なお、上述した各配管路５２、５７ｃ、５８ｃは、それぞれ隣接して配されている。また、ベース６２内には、図１２に示すように各静圧パッド５１、５７、５８から溢れた流体を図示しない回収タンクに導く回収路５９が形成されている。

このように構成されたテーブル装置６０及びアクチュエータ４０においては、供給手段５３により所定の圧力及び流量に調整された流体が、各配管路５２、５７ｃ、５８ｃを介して各リセス部５０、５７ａ、５８ａに常に供給されている。そして、各リセス部５０、５７ａ、５８ａに貯まった流体は、ガイドレール４２の側面及び下面を押圧すると共に、ベース６２の上面を押圧する。即ち、可動子４３及びテーブル６１に固定された静圧ガイドブロック６３と、ガイドレール４２及びベース６２との間に、流体が挟まれた状態となっている。従って、可動子４３及びテーブル６１を移動させた際に、流体が可動子４３及びテーブル６１とガイドレール４２及びベース６２との間の摩擦力を低減すると共に、潤滑の役割を果たすので、可動子４３及びテーブル６１をより高精度に移動させることができる。特に、可動子４３及びテーブル６１とガイドレール４２及びベース６２との間は、機械的な接触ではないため、振動等をより防止することができると共に、キズや摩耗等を防止することができる。
また、各配管路５２、５７ｃ、５８ｃは、可動側に設けられているので、可動子４３の移動に伴って同時に移動を行い、可動子４３の移動量（ストローク）に関係なく常にガイドレール４２のガイド面を支持する。従って、ストロークを気にせずに設計できるので、設計の自由度を向上することができる。

また、第１の静圧パッド５１が可動子４３に設けられているので、ガイドレール４２が可動子４３を内側からガイドでき、可動子４３の横幅をより小さく、ナローガイドに設計できるので、直進性が向上する。また、第１の静圧パッド５１の中心と、固定子３の中心とが略同一であることからも、移動時の姿勢変化等が抑えられ、高精度化を図ることができる。

次に、本発明に係るアクチュエータの第４実施形態を、図１６から図２２を参照して説明する。なお、第４実施形態において、第３実施形態と同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。
第４実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、各配管路５２、５７ｃ、５８ｃが可動子４３側に設けられていたのに対し、第４実施形態のアクチュエータ７０は、配管路５２、５７ｃ、５８ｃが、ガイドレール４２側に設けられている点である。
なお、本実施形態のアクチュエータ７０は、第３実施形態と同様に、本発明のテーブル装置８０を構成している一部である。

第１の配管路５２は、図２２に示すように、一端がガイドレール４２の側面に接続され、他端がガイドレール４２及びベース６２を通って、ベース６２の側面にて共通配管路５４に接続されている。また、第２の配管路５７ｃも同様に、他端がガイドレール４２及びベース６２を通って、共通配管路５４に接続されている。また、第３の配管路５８ｃは、他端が共通配管路５４に接続されている。なお、本実施形態には、共通配管路５４の接続口５５は、ベース６２の側面に設けられている。また、各配管路５２、５７ｃ、５８ｃは、それぞれ隣接するように配されている。
また、本実施形態においては、テーブル６１の移動範囲は、各配管路５２、５７ｃ、５８ｃの流体出口（各静圧パッド５１、５７、５８へ流体を供給する流体出口）が各静圧パッド５１、５７、５８に形成されているリセスの範囲から外れない位置になるように設定されている。

このように構成されたテーブル装置８０及びアクチュエータ７０によれば、各配管路５２、５７ｃ、５８ｃが固定側であるガイドレール４２及びベース６２に配されているので、可動子４３及びテーブル６１を移動させる際、各配管路５２、５７ｃ、５８ｃを共に移動させる（引きずる）ことはない。これにより、固定側から可動側への流路が必要なく、途中の流路に屈伸又は伸縮可能な配管ホース等を設ける必要がない。そのため、配管ホース等の屈伸又は伸縮による反力が発生することがない。従って、可動子４３及びテーブル６１に余計な抵抗を与えることはないので、より円滑に可動子４３及びテーブル６１を移動させることができる。また、テーブル６１のスペースを有効に利用することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第１実施形態及び第２実施形態では、可動子を固定子に沿って直線的に移動させたが、直線移動に限られず、固定子が所定の方向に向けて曲線状に延在しても構わない。また、各実施形態において、固定子がコイルを有し、可動子が永久磁石を有した構成にしたが、固定子が永久磁石を有し、可動子がコイルを有しても構わない。また、磁石は、永久磁石に限られるものではない。また、磁石及びコイルを円筒状に形成したが、この形状に限られるものではない。例えば、平板状や角型状に形成しても構わない。
更に、各静圧パッドは、片側２つ毎の合計４つ設けた構成にしたが、これに限らず、片側１つ毎の合計２つ設けた構成でも、片側３つ以上毎の合計６つ以上設けた構成でも構わない。
また、リセス部をガイドレールの長手方向に伸びた楕円形状としたが、楕円形状に限らず、円でも真四角でも構わないし、長手方向に短くても良く、ガイドレールのガイド面を支持する構成であれば良い。なお、エア静圧を採用する場合には、多孔質の静圧パッドを用いても良い。
また、第１実施形態及び第２実施形態のアクチュエータを有するようにテーブル装置を構成しても構わない。更に、このテーブル装置を有するように、軸受加工装置を構成すると良い。こうすることで、軸受加工装置全体の小型化及び軽量化が図れると共に、高精度に作動するテーブル装置を使用することができる。

１、３０、４０、７０ アクチュエータ
２ コイル
３ 固定子（固定軸）
４ 永久磁石（磁石）
５、４３ 可動子
６ リニアモータ
７、３１、４２ ガイドレール
８、３５、４１ 支持手段
１５ ボール（転動体）
２０ クロスローラチェーン（転動体）
５１ 第１の静圧パッド（静圧パッド）
５２ 第１の配管路（流路）
５３ 供給手段
５７ 第２の静圧パッド（静圧パッド）
５７ｃ 第２の配管路（流路）
５８ 第３の静圧パッド（静圧パッド）
５８ｃ 第３の配管路（流路）
６０、８０ テーブル装置
６１ テーブル

Claims (3)

1. 所定の方向に延在する固定軸と該固定軸に沿って移動可能な可動子とを有するリニアモータと、
   前記固定軸に平行して延在すると共に、前記可動子を内側に挟んでガイドし、且つ固定側とされたガイドレールと、
   前記可動子を挟んで向かい合うように前記ガイドレールと前記可動子との間に介在され、可動子を移動可能に支持する一対の支持手段と、を備え、
   前記一対の支持手段は、互いの支持中心が前記可動子の厚み方向に直交し且つ前記固定軸の軸芯を含む水平面に沿って軸芯から逆方向に同距離離れるように配設され、
   前記一対の支持手段は、それぞれ前記可動子の表面で前記ガイドレールのガイド面を支持する静圧パッドと、該静圧パッドに接続された流路と、該流路を介して前記静圧パッドに所定の圧力で流体を供給する供給手段とを有し、
   前記固定軸は、ケーブルが接続されたコイルを有し、
   前記可動子には、前記静圧パッドが形成され、
   前記可動子は、内部に永久磁石を有し、且つ前記ケーブルを引きずることなく移動可能とされ、
   前記流路が、前記ガイドレールに設けられ、前記可動子と共に移動しないことを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチェエータにおいて、
   前記固定軸は、周囲に前記コイルが巻回されるように取り付けられ、内部に該コイルを冷却する流体が供給される中空軸状のセンターパイプを有していることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１又は２に記載のアクチェエータと、
   前記可動子に固定されたテーブルと、を有することを特徴とするテーブル装置。

Images