JP2014002165A

JP2014002165A - 小型スライド装置

Info

Publication number: JP2014002165A
Application number: JP2013164688A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Horibe; 博文堀部; Tetsuya Sakai; 哲也坂井
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2014-01-09

Abstract

【課題】位置検出手段を備えたスライド装置を小型化することである。
【解決手段】基台１の取り付け面１ａに固定されたレール２に沿って移動するスライドテーブル３の駆動機構を、軸方向の孔５に固定したボールナット６、ボールナット６にねじ結合したスクリューシャフト７及びモーターＭで構成し、位置検出手段を、取り付け面１ａに設けた組み付け凹部１４に組み付け、ホール素子１６ａを実装したセンサ基板１６と、スライドテーブル３に設けた永久磁石１９とで構成し、ホール素子１６ａの上面が上記組み付け凹部１４から突出しない寸法関係を維持するとともに、上記永久磁石１９が、スライドテーブル３に設けたガイド部材４より基台１側へ突出しない寸法関係を保った。
【選択図】図２

Description

この発明は、スライドテーブルをレールに沿って移動させる小型のスライド装置に関する。

この種のスライド装置として、例えば特許文献１に示すものが従来知られている。こうしたスライド装置は、基台に固定したレール上をスライドテーブルが移動するが、このとき、位置検出手段によってスライドテーブルの位置を検出するようにしている。そして、このスライド装置における位置検出手段は、例えば基台に固定した近接センサやフォトセンサと、このセンサを反応させるためにスライドテーブルに設けたドグとによって構成される。

このような位置検出手段を備えたスライド装置によれば、ドグがセンサに近づくことによって、スライドテーブルの位置を検出することができるので、例えばスライドテーブルをストロークエンドに停止させたり、あるいは原点調整をしてスライドテーブルの位置合わせをしたりすることができる。

特許第３９２７２８５号「図１２」

上記のようなスライド装置は、さまざまな場面で用いられるが、超小型のワークを搬送する場合などには、スライド装置の小型化が要求される。
例えば、上記のスライド装置を半導体素子の搬送に用いる場合には、ワークが超小型で、しかも非常に軽いことから、スライドテーブルをかなり小型化することができる。

しかし、従来のスライド装置においては、センサをスライドテーブルの幅方向外方（スライドテーブルの移動軌跡外）に位置させるとともに、このセンサに対向するように、ドグをスライドテーブルの幅方向に突出させている（特許文献１：図１４参照）。
したがって、スライドテーブルを小型化する場合、位置検出手段を設けることによって、スライド装置全体の幅方向における小型化には、どうしても限度が生じるという問題があった。

この発明の目的は、幅方向における一層の小型化を実現したスライド装置を提供することである。

この発明は、基台と、この基台の取り付け面に固定された一対のレールと、
上記レールに沿って移動するスライドテーブルと、このスライドテーブルの駆動機構と、上記スライドテーブルの位置を検出する位置検出手段とを備えた小型スライド装置において、上記スライドテーブルには、上記レールの軸方向に貫通する孔を形成するとともに、この貫通孔内にボールナットを固定し、このボールナットにねじ結合したスクリューシャフト及びスクリューシャフトを回転させるモーターによって上記駆動機構を構成する一方、基台の上記取り付け面には組み付け凹部を設け、この組み付け凹部に、ホール素子を実装したセンサ基板を組み込み、上記スライドテーブルであって上記取り付け面と対向する面には永久磁石を設け、この永久磁石と上記ホール素子とで位置検出手段を構成し、上記ホール素子の上面すなわちスライドテーブルとの対向面が上記組み付け凹部から突出しない寸法関係を維持するとともに、上記スライドテーブルには、上記レールと摺動可能なガイド部材を設け、上記スライドテーブルに設けた永久磁石が、上記ガイド部材であって上記基台と対向する基台対向面のレベルより基台側へ突出しない寸法関係を保つ点を特徴とする。

この発明によれば、位置検出手段を構成する永久磁石およびホール素子の両者を、スライドテーブルと基台との対向面に設けたので、スライドテーブルの幅方向外方に位置検出手段を外付けしていた従来に比べて、スライド装置の幅方向におけるサイズを小型化することができる。
また、基台に形成した組み付け凹部に、ホール素子を実装したセンサ基板を組み込んだので、スライド装置の高さ方向サイズが大きくなることもない。
もし、基台に組み込むセンサ基板の厚みが厚ければ、組み付け凹部を深くしなければならず、装置の高さ方向のサイズが大きくなってしまうが、上記ホール素子は厚みが非常に薄いので、それを実装したセンサ基板も薄くすることができ、このセンサ基板を基台に組み込んでも、スライド装置の高さ方向のサイズが大きくなることがない。
特に、小型のスライド装置の場合、僅かな寸法変化でも、全体のサイズに対する影響が大きくなってしまうので、センサ基板の厚みが薄いことは、小型スライド装置にとって有用である。

また、この発明によれば、スライドテーブル側に設けた永久磁石が、レールに摺動するガイド部材の基台側表面レベルから基台側へ突出することがないので、永久磁石を、スライドテーブルと基台との間に設けても、スライド装置の高さ方向のサイズに影響を与えることがない。したがって、全体としてスライド装置を小型化できる。

この実施形態に係るスライド装置の概念図である。スライド装置をモーター側から見た断面図である。この実施形態に係るスライド装置の部分拡大図である。基台の上面図である。基台の側面図である。

図１〜図５を用いて、この発明の実施形態に係るスライド装置について説明する。
図１，２に示すように、基台１の取り付け面１ａには、一対のレール２，２を平行に敷設するとともに、このレール２，２に沿ってスライドテーブル３を移動するようにしている。つまり、上記スライドテーブル３であって、取り付け面１ａと対向する面３ａには、断面をコ字状にしたガイド部材４，４を設け、これらガイド部材４，４を上記レール２，２に摺動自在に跨がせている。
また、上記スライドテーブル３には、レール２の軸方向に貫通する孔５を形成するとともに、この孔５内にボールナット６を固定し、当該ボールナット６とスクリューシャフト７のねじ溝とをねじ結合させている。したがって、スクリューシャフト７を回転させたとき、この回転力によってボールナット６およびスライドテーブル３が一体となって、レール２に沿って移動することとなる。

なお、図３に示すように、上記スクリューシャフト７の一端には、キャップ部材８を圧入固定している。このキャップ部材８は、長手方向の一端にフランジ８ａを形成するとともに、このフランジ８ａを形成した一端側から他端側に貫通孔８ｂを貫通させている。この貫通孔８ｂの直径は、その内径を上記スクリューシャフト７の直径よりもわずかに小さくし、当該スクリューシャフト７にキャップ部材８を圧入したとき両者が固定されるようにしている。なお、スクリューシャフト７を圧入する孔は貫通孔ではなく、その一端をふさいだ孔であってもよい。

一方、基台１にはケーシング９を固定しているが、このケーシング９には、上記キャップ部材８が貫通するための孔が形成されている。そして、このケーシング９の上記孔内にアンギュラベアリング１０を組み込むとともに、上記ケーシング９の上記孔の開口には、蓋部材１１を固定して、ケーシング９からアンギュラベアリング１０が抜け出さないようにしている。

上記のようにしたアンギュラベアリング１０の内輪１０ａには、キャップ部材８を挿入して、上記フランジ８ａを内輪１０ａに当接させるとともに、キャップ部材８であってフランジ８ａとは反対端を上記内輪１０ａの外方に突出させている。そして、この突出部分には、カップリング部材１２をはめるとともに、このカップリング部材１２とキャップ部材８とを止めネジＮ１で固定し、両者が一体回転するようにしている。
また、上記のようにしてカップリング部材１２を固定することによって、アンギュラベアリング１０が、このカップリング部材１２とフランジ８ａとの間に挟みこまれる。これにより、キャップ部材８およびこのキャップ部材８を固定したスクリューシャフト７が軸方向にがたつくのを規制している。

そして、上記キャップ部材８とは反対側におけるカップリング部材１２には、モーターＭの回転軸１３を挿入するとともに、この回転軸１３を止めネジＮ２で固定し、カップリング部材１２と回転軸１３とが一体回転するようにしている。したがって、モーターＭが駆動して回転軸１３が回転すれば、それにともなって、カップリング部材１２、キャップ部材８およびスクリューシャフト７が一体回転することになる。また、スクリューシャフト７が回転すれば、それにともなってスライドテーブル３もレール２に沿って移動することになる。

そして、図４，５に示すように、上記基台１の取り付け面１ａには、深さ約１．５ｍｍの組み付け凹部１４，１５を形成するとともに、この組み付け凹部１４，１５のそれぞれに基板１６，１７を組み付けている。上記基板１６には、１つのホール素子１６ａを実装する一方、上記基板１７には、３つのホール素子１７ａ〜１７ｃを、レール２の長手方向に沿って順に実装している。なお、上記基板１６，１７を組み付け凹部１４，１５に組み付けたとき、ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃの上面すなわちスライドテーブル３との対向面が上記凹部１４，１５から突出しない寸法関係を維持している。具体的には、基板１６，１７の厚さとホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃとの厚さ合計は、約１．４ｍｍであり、組み付け凹部１４，１５の深さは１．５ｍｍである。
なお、上記図２，４，５における符号２１は、基板１６，１７に、ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃを実装するために設けたはんだエリアである。

上記基板１６，１７には図示しない電源に接続する複数の配線が接続されている。また、ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃに電流が流れた状態で、これら各素子に磁界を加えると起電力（ホール電圧）が生じるが、この起電力を、配線を介して制御機構に導くようにしている。なお、ここでいう制御機構は、上記ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃからの検出信号に基づいて、モーターＭの駆動を制御する機構であり、これら各素子に接続する配線は、取り付け面１ａに形成した配線用凹部２０に組み込まれている（図４参照）。したがって、各配線が基台１の取り付け面１ａ上に露出してしまい、スライドテーブル３の移動が阻害されるといった不都合を生じることもない。

一方、図２に示すように、上記スライドテーブル３の面３ａには、基台１の取り付け面１ａ側に突出する突部１８を形成するとともに、この突部１８に永久磁石１９を固定している。この永久磁石１９は、スライドテーブル３がレール２，２に沿って移動する過程で、上記基板１６，１７の各ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃに対向する位置に設けている。
したがって、上記ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃに電流を流した状態で、当該ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃに永久磁石１９が近づけば、上記ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃに起電力が生じることとなる。つまり、各ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃと永久磁石１９とによって、スライドテーブル３の位置を検出する位置検出手段を構成することとなる。

なお、上記永久磁石１９がホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃに対向したとき、これら両者の対向間隔は約０．５ｍｍである。
また、図２に示すように、突部１８に設けた永久磁石１９は、両ガイド部材４，４の対向部間に設けられるとともに、ガイド部材４の、基台１に対向する基台対向面４ａのレベルより、基台１側に突出しない寸法関係を保っている。言い換えると、突部１８および永久磁石１９を設けたとしても、スライドテーブル３の高さ方向の寸法を大きくしなくてもよい。

一方、上記した制御機構は、ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃに生じる起電力を信号として、モーターＭの駆動を制御するが、この実施形態においては、ホール素子１６ａおよび１７ｃはリミットセンサとして機能する。また、ホール素子１７ａは原点前センサとして機能するとともに、ホール素子１７ｂは原点センサとして機能する。

スライドテーブル３は、本来、ホール素子１６ａおよび１７ｃが起電力を生じない範囲内（信号を検出しない範囲内）で移動するが、何らかの理由でスライドテーブル３がオーバーランしてしまうことがある。このように、スライドテーブル３がオーバーランしてしまうと、当該スライドテーブル３上のワークが他の機器や装置に衝突して、ワークが破損したり故障したりするおそれがある。
そこで、ホール素子１６ａおよび１７ｃをリミットセンサとして設け、これら両素子から信号が検出されたときに、制御機構がモーターＭの駆動を停止して、スライドテーブル３を停止させるようにしたのである。

例えば、モーターＭが正転してスライドテーブル３がレール２，２に沿って図１中左方向に移動している際に、当該スライドテーブル３がオーバーランして、永久磁石１９がホール素子１６ａの近傍に到達したとする。すると、ホール素子１６ａに起電力が生じるとともに、制御機構が、この起電力を信号として検出し、モーターＭの駆動を停止してスライドテーブル３を停止させる。
一方、スライドテーブル３が、図面右方向に移動している際にオーバーランしたときには、ホール素子１７ｃが上記と同様に、リミットセンサとして機能することとなる。

これに対して、上記ホール素子１７ａ，１７ｂは、例えば、装置に電源を入れたときの、スライドテーブル３の原点合わせに用いる。つまり、装置の電源を入れると、制御機構がモーターＭを駆動してスライドテーブル３を移動させる。そして、スライドテーブル３の永久磁石１９が、ホール素子１７ａの近傍に到達したとき、制御機構はモーターＭを減速させて、スライドテーブル３をゆっくりと図面右方向に移動させる。
スライドテーブル３がゆっくりと移動して永久磁石１９がホール素子１７ｂの近傍に到達したところで、制御機構がモーターＭの駆動を停止する。
このように、ホール素子１７ａを原点前センサとして用い、ホール素子１７ｂを原点センサとして用いることによって、装置に電源を入れたときに、スライドテーブル３を常に一定の場所に位置させることができる。

上記実施形態のスライド装置によれば、基台１の取り付け面１ａとスライドテーブル３の面３ａとに位置検出手段を設けたので、スライドテーブル３の幅方向外方に位置検出手段を設けていた従来の構成に比べて、装置を小型化することができる。
また、取り付け面１ａに組み付け凹部１４，１５を形成するとともに、これら組み付け凹部１４，１５内に基板１６，１７を組み付けたので、装置の高さ方向の小型化も図ることができる。

なお、上記実施形態においては、取り付け面１ａに一対のレール２，２を固定したが、例えばレール２を取り付け面１ａの中央に１つだけ設けても構わない。この場合にも、レール２を避けた位置において、永久磁石１９とホール素子とが対向すればよい。そして、この場合にも、上記レール２に摺動可能なガイド部材４を設け、永久磁石１９が、ガイド部材４の基台対向面４ａのレベルよりも基台１側に突出しない寸法関係を保てば、永久磁石１９を設けても、スライド装置の高さ方向のサイズに影響を与えることがないことは、上記実施形態と同様である。

また、上記実施形態においては、基台１に２つの基板１６，１７を設けたが、位置検出手段を構成する基板はいくつ設けても構わないし、さらには基板に設けるホール素子の数や、制御機構の制御についても必要に応じて適宜決定することができる。
さらに、上記実施形態においては、基板１６，１７を組み付け凹部１４，１５に組み付けたとき、ホール素子１６ａおよび１７ａ〜１７ｃの上面が凹部１４，１５から突出しない寸法関係にした。ただし、上記素子の上面は、取り付け面１ａと面一になるようにしてもよいし、あるいは永久磁石１９と接触しない範囲内で、組み付け凹部１４，１５から僅かに突出してもよいこと当然である。

この発明の装置は、超小型のワークの搬送に適している。

１基台
１ａ取り付け面
２レール
３スライドテーブル
３ａ面
４ガイド部材
４ａ基台対向面
５孔
６ボールナット
７スクリューシャフト
１４，１５組み付け凹部
１６，１７基板
１６ａ，１７ａ，１７ｂ，１７ｃホール素子
１９永久磁石
Ｍモーター

Claims

基台と、この基台の取り付け面に固定された一対のレールと、
上記レールに沿って移動するスライドテーブルと、
このスライドテーブルの駆動機構と、
上記スライドテーブルの位置を検出する位置検出手段とを備えた小型スライド装置において、
上記スライドテーブルには、上記レールの軸方向に貫通する孔を形成するとともに、この貫通孔内にボールナットを固定し、このボールナットにねじ結合したスクリューシャフト及びスクリューシャフトを回転させるモーターによって上記駆動機構を構成する一方、
基台の上記取り付け面には組み付け凹部を設け、この組み付け凹部に、ホール素子を実装したセンサ基板を組み込み、上記スライドテーブルであって上記取り付け面と対向する面には永久磁石を設け、この永久磁石と上記ホール素子とで位置検出手段を構成し、上記ホール素子の上面すなわちスライドテーブルとの対向面が上記組み付け凹部から突出しない寸法関係を維持するとともに、
上記スライドテーブルには、上記レールと摺動可能なガイド部材を設け、上記スライドテーブルに設けた永久磁石が、上記ガイド部材であって上記基台と対向する基台対向面のレベルより基台側へ突出しない寸法関係を保つことを特徴とする小型スライド装置。