JP2014083651A - Linear motion table device and ball screw support mechanism of linear motion table device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械や半導体製造装置などで用いられる直動テーブル装置に関する。 The present invention relates to a linear motion table device used in a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus, or the like.
工作機械や半導体製造装置などでは、ワークあるいは加工ツール等を所定位置に搬送するユニットとして直動テーブル装置が使用されている。 In a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus, etc., a linear motion table device is used as a unit for transporting a workpiece or a processing tool to a predetermined position.
直動テーブル装置は、基台上にリニアガイドを介して設けた移動テーブルを、駆動モータの動力伝達による送りねじ軸の回転により直線移動させる装置であり、例えば特許文献1の装置が知られている。 The linear motion table device is a device that linearly moves a moving table provided on a base via a linear guide by rotation of a feed screw shaft by power transmission of a drive motor. For example, the device of Patent Document 1 is known. Yes.
この装置は、図3(a)、(b)に示すように、一端側に左ねじ及び右ねじの一方10aが形成され、他端側に左ねじ及び右ねじの他方10bが形成されているねじ軸10と、このねじ軸10の左ねじ及び右ねじの一方10aに螺合している第1ナット11と、この第1ナット11を基台12に固定する第1ナットブラケット13と、ねじ軸10の左ねじ及び右ねじの他方10bに螺合している第2ナット14と、第2ナット14を移動テーブル15に固定する第2ナットブラケット16と、ねじ軸10に回転駆動力を伝達する駆動モータ17と、ねじ軸10の長手方向の両端及び中央部を回転自在に支持するボールねじサポート部18とを備えている。
In this apparatus, as shown in FIGS. 3A and 3B, one of the left and
ボールねじサポート部18は、基台12に設けたリニアガイド19に支持されながら基台13の長手方向に移動する直方体形状の部材であり、このボールねじサポート部18の上部には、移動テーブル15を長手方向に移動させるリニアガイド20が設けられている。
The ball
また、ボールねじサポート部18には、ねじ軸10の右ねじ部及び左ねじ部の他方10b側の端部を回転自在に支持する軸受21と、ねじ軸10の右ねじ部及び左ねじ部の一方10a側の端部を回転自在に支持する軸受22と、ねじ軸10の長手方向の中央部のねじが形成されていない外周10cを回転自在に支持する中間サポートとしての軸受23とが配置されている。
Further, the ball
この図3(a)、(b)の装置によると、駆動モータ17の回転駆動力がねじ軸10に伝達されると、ボールねじサポート部18の左方(或いは右方)移動と同時に移動テーブル15も左方(或いは右方)に移動し、通常のボールねじ装置と比較して2倍のストロークで高速送りを行う。
3 (a) and 3 (b), when the rotational driving force of the
ところで、工作機械や半導体製造装置等のテーブルでボールねじを高速移動(回転)で使用する場合、ねじ軸の回転周期がねじ軸の固有振動数と一致すると共振するため危険となることが想定される。 By the way, when a ball screw is used for high-speed movement (rotation) on a table such as a machine tool or a semiconductor manufacturing apparatus, it is assumed that it is dangerous because it resonates if the rotation period of the screw shaft matches the natural frequency of the screw shaft. The
このような場合、前記特許文献1にも示されるとおり、中間サポートを設けて、ねじ軸の支持スパンを短くし固有振動数を高くすることが知られている。 In such a case, as shown in Patent Document 1, it is known to provide an intermediate support to shorten the support span of the screw shaft and increase the natural frequency.
この構成としては、左右ねじの間に中間サポートとして軸受を配し、中間サポートは、ねじ軸を両端で支持している軸受の固定部材と、中間サポート用の軸受の固定部材が連結しているという特徴がある。 In this configuration, a bearing is arranged as an intermediate support between the left and right screws, and the intermediate support is connected to a bearing fixing member supporting the screw shaft at both ends and a bearing fixing member for the intermediate support. There is a feature.
しかしながら、前記特許文献1の特徴であるねじ軸を両端で支持する軸受の固定部材と、中間サポート用の軸受の固定部材を連結構造とすると、連結部分が必要となり装置全体の質量(慣性質量)が大きくなる。そのため、モータの大型化(大トルクが必要)、装置の大型化等の課題が生じてしまう。 However, if the bearing fixing member that supports the screw shaft at both ends, which is the feature of Patent Document 1, and the bearing fixing member for the intermediate support have a connecting structure, a connecting portion is required and the mass of the entire apparatus (inertial mass). Becomes larger. Therefore, problems such as an increase in the size of the motor (requires a large torque) and an increase in the size of the apparatus arise.
そこで、上記課題を解決するため、中間サポート用軸受の固定部材と、ねじ軸を両端で支持する軸受の固定部材とは別々な部材とし、更には、中間サポート部のサポートの固定部材をリニアガイドで案内することで可動とすることにより中間サポート周りの構造を簡素化し装置全体の質量を下げ得ることを見出し、本発明を完成させた。 Therefore, in order to solve the above-described problems, the fixing member for the intermediate support bearing and the fixing member for the bearing that supports the screw shaft at both ends are separate members, and further, the fixing member for the support of the intermediate support portion is a linear guide. It has been found that the structure around the intermediate support can be simplified by reducing the mass of the entire apparatus by making it movable by guiding, and the present invention has been completed.
本発明の直動テーブル装置及び直動テーブル装置のボールねじサポート機構によれば、装置全体の質量低減による省エネルギー効果、モータ小型化による省エネルギー効果、更にはコストダウンの効果を得られる。 According to the linear motion table device and the ball screw support mechanism of the linear motion table device of the present invention, it is possible to obtain an energy saving effect by reducing the mass of the entire device, an energy saving effect by miniaturizing the motor, and a cost reduction effect.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明に係る第1実施形態の高速送り用直動テーブル装置を示すものであり、(a)は平面図、(b)は側面図を示すものである。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. 1A and 1B show a high-speed feed linear motion table device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a side view.
本実施形態の直動テーブル装置は、基台25上にリニアガイド26を介して設けた第1及び第2テーブル27,28を直線移動させる装置である。
The linear motion table device according to the present embodiment is a device that linearly moves the first and second tables 27 and 28 provided on the
リニアガイド26は、基台25上に平行に延在して固定した一対のレール26aと、第1テーブル27の下面に固定されてレール26a上を摺動するスライダ26bと、第2テーブル28の下面に固定されてレール26a上を摺動するスライダ26cと、で構成されている。
The
ここで、リニアガイド26のスライダ26bは、高負荷容量仕様及び高速仕様の高速送り用スライダが仕様されている。高負荷容量仕様とは、例えばローラガイドを備えたものであって高加減速に耐えるスライダである。また、高速仕様とは、高速用エンドキャップ、セラミックス製転動体を備えたスライダである。
Here, the
本実施形態の直動テーブル装置は、ねじ軸30を備えている。このねじ軸30は、一端側の外周に右ねじ30aが形成され、他端側の外周に、右ねじ30aに対して同一外径で同一ねじピッチの左ねじ30bが形成されている。また、右ねじ30a及び左ねじ30bの境界の長手方向中央部の外周には、中間円筒部30cが形成されている(図1の(b)参照)。
The linear motion table device of this embodiment includes a
そして、本実施形態の直動テーブル装置は、ねじ軸30の右ねじ30a側の端部に連結した駆動モータ31と、ねじ軸30の長手方向中央側の右ねじ30aを支持する第1支持部32と、ねじ軸30の右ねじ30a側の端部を回転自在に支持する第2支持部33と、ねじ軸30の左ねじ30b側の端部を回転自在に支持する第3支持部34と、ねじ軸30の中間円筒部30cを支持しながら第1テーブル27に固定されている第4支持部35と、ねじ軸30の長手方向中央側の左ねじ30bを支持しながら第2テーブル28に連結されている第5支持部36と、を備えている。
The linear motion table device of the present embodiment includes a
第1支持部32は、基台25の上面の長手方向略中央に固定された第1ナットブラケット32aと、ねじ軸30の右ねじ30aに螺合して第1ナットブラケット32aに配置されている第1ナット32bとで構成されている。
The
第2支持部33は、ねじ軸30の右ねじ30a側の基台25上に長手方向に延在して配置した一対のレール33aと、これらレール33a上にスライダ33dを介して載置され、基台25の長手方向に移動自在とされている第2支持架台33bと、ねじ軸30の右ねじ30a側の端部を回転自在に支持し、第2支持架台33bに配置されている軸受33cとを備えており、ねじ軸30の右ねじ30a側の端部に連結されている駆動モータ31は、第2支持架台33b上に配置されている。
The
第2支持部33のスライダ33dは、低負荷容量仕様及び標準速度仕様のスライダが使用されている。低負荷容量仕様とは、高加減速に対して耐久性を有しない簡便な構造のスライダである。また、標準速度仕様とは、通常のエンドキャップ、転動体を備えたスライダである。
As the
第3支持部34は、ねじ軸30の左ねじ30b側の基台25上に長手方向に延在して配置した一対のレール34aと、これらレール34a上にスライダ34dを介して載置され、基台25の長手方向に移動自在とされている第3支持架台34bと、ねじ軸30の左ねじ30b側の端部を回転自在に支持し、第3支持架台34bに配置されている軸受34cとを備えている。
The
第3支持部34のスライダ34dも、低負荷容量仕様及び標準速度仕様のスライダが使用されている。
The
第5支持部36は、第2テーブル28の下面に固定された第5ナットブラケット36aと、ねじ軸30の長手方向中央側の左ねじ30bに螺合して第5ナットブラケット36aに配置されている第5ナット36bとで構成されている。
The
第4支持部35は、第1テーブル27の下面に固定されたブラケット37と、ねじ軸30の中間円筒部30cを回転自在に支持してブラケット37に配置されている軸受38とを備えている。
The
なお、本発明の第1移動テーブルが第2テーブル28に対応し、本発明の第1リニアガイドがリニアガイド26のスライダ26b及びレール26aに対応し、本発明の送りねじ軸がねじ軸30に対応し、本発明の駆動ナットが第1ナット32bに対応し、本発明の固定ブラケットがナットブラケット32aに対応し、本発明の従動ナットが第5ナット36bに対応し、本発明の第1移動ブラケットがナットブラケット36aに対応し、本発明の中間支持部が第4支持部35に対応し、本発明のねじ軸支持部が第2支持部33及び第3支持部34に対応し、本発明の第2リニアガイドが、第2支持部33のレール33a及びスライダ33d、第3支持部34のレール34a及びスライダ34dに対応している。
The first moving table of the present invention corresponds to the second table 28, the first linear guide of the present invention corresponds to the
本実施形態の直動テーブル装置は、駆動モータ31からねじ軸30に、図1(a)の矢印A方向から見て時計回りの右回りの回転力が伝達されると、第1支持部32で右ねじ30aが螺合しているねじ軸30が左方向に送り駆動され、第2支持部33、第3支持部34及び第4支持部35も左方向に移動する。
In the linear motion table device of the present embodiment, when a clockwise clockwise rotational force as viewed from the direction of arrow A in FIG. Then, the
また、ねじ軸30が左方向に送り駆動されると、ねじ軸30の左ねじ30bに螺合している第5支持部36の第5ナット36bが、ねじ軸30のストロークに対して2倍のストロークで左方向に移動し、この第5ナット36bに第5ナットブラケット36aを介して連結する第2テーブル28が高速で左方向に移動する。
When the
一方、駆動モータ31からねじ軸30に、図1(a)の矢印A方向から見て反時計回りの左回りの回転力が伝達されると、ねじ軸30が右方向に送り駆動され、第2支持部33、第3支持部34及び第4支持部35も右方向に移動する。また、ねじ軸30が右方向に送り駆動されると、第5支持部36の第5ナット36bが、ねじ軸30のストロークに対して2倍のストロークで右方向に移動し、第2テーブル28は高速で右方向に移動する。
On the other hand, when a counterclockwise counterclockwise rotational force as viewed from the direction of arrow A in FIG. 1A is transmitted from the
次に、本実施形態の直動テーブル装置の効果について説明する。 Next, the effect of the linear motion table device of the present embodiment will be described.
本実施形態の高速送り用直動テーブル装置は、高速送りで移動する第2テーブル28を移動自在に支持するリニアガイド26として高負荷容量仕様及び高速仕様のスライダ26bを備えているので、第2テーブル28を高加減速及び高速で移動しても、移動制御の精度を向上させることができる。
The linear motion table device for high speed feed of the present embodiment includes the
また、ねじ軸30の両端部を回転自在に支持し、且つ基台25上を移動自在とする第2支持部33及び第3支持部34は、低負荷容量仕様及び標準速度仕様のスライダ33d,34dを備えているので、高速送り用直動テーブル装置の装置コストの低減化を図ることができる。
Further, the
次に、図2は、本発明に係る第2実施形態の低速送り用直動テーブル装置を示すものであり、(a)は平面図、(b)は側面図を示すものである。なお、図1で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付して説明を省略する。 Next, FIG. 2 shows the low-speed feed linear motion table apparatus of 2nd Embodiment based on this invention, (a) shows a top view, (b) shows a side view. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the structure shown in FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
本実施形態の直動テーブル装置は、基台25上にリニアガイド40を介して設けた第3テーブル41を直線移動させる装置である。
リニアガイド40は、基台25上に平行に延在して固定した一対のレール40aと、第3テーブル41の下面に固定されてレール40a上を摺動するスライダ40bと、で構成されている。
The linear motion table device of this embodiment is a device that linearly moves a third table 41 provided on a
The linear guide 40 includes a pair of
リニアガイド40のスライダ40bは、高負荷容量仕様、低速仕様及び揺動仕様の低速送り用スライダが仕様されている。低速仕様とは、極圧添加剤グリース封入、ローラガイドを使用したスライダである。また、揺動仕様とは、耐フレッティンググリース、ローラガイドを使用したスライダである。
As the
本実施形態のねじ軸42は、一端側の外周に右ねじ42aが形成され、他端側の外周に、右ねじ42aに対して同一外径であり、右ねじ42aのリードに対して僅かに小さな値のリードを有する左ねじ42bが形成されている。具体的には、右ねじ42aのリードが10mmであり、左ねじ42bのリードが9.9mmに設定されている。
The
そして、本実施形態の直動テーブル装置は、ねじ軸42の右ねじ42a側の端部に連結した駆動モータ31と、ねじ軸42の長手方向中央側の右ねじ42aを支持する第1支持部32と、ねじ軸42の右ねじ42a側の端部を回転自在に支持する第2支持部33と、ねじ軸42の左ねじ42b側の端部を回転自在に支持する第3支持部34と、ねじ軸42の長手方向中央側の左ねじ42bを支持しながら第3テーブル41に連結されている第5支持部36と、を備えている。
The linear motion table device according to the present embodiment includes a
第2支持部33のスライダ33dは、低負荷容量仕様及び標準速度仕様のスライダが使用されている。また、第3支持部34のスライダ34dも、低負荷容量仕様及び標準速度仕様のスライダが使用されている。
As the
第5支持部36は、第3テーブル41の下面に固定された第5ナットブラケット36aと、ねじ軸42の長手方向中央側の左ねじ42bに螺合して第5ナットブラケット36aに配置されている第5ナット36bとで構成されている。
The
なお、本発明の第2移動テーブルが第3テーブル28に対応し、本発明の第3リニアガイドがリニアガイド40のレール40a及びスライダ40bに対応し、本発明の送りねじ軸がねじ軸42に対応し、本発明の駆動ナットが第1ナット32bに対応し、本発明の固定ブラケットがナットブラケット32aに対応し、本発明の従動ナットが第5ナット36bに対応し、本発明の第2移動ブラケットがナットブラケット36aに対応し、本発明のねじ軸支持部が第2支持部33及び第3支持部34に対応し、本発明の第4リニアガイドが、第2支持部33のレール33a及びスライダ33d、第3支持部34のレール34a及びスライダ34dに対応している。
The second moving table of the present invention corresponds to the third table 28, the third linear guide of the present invention corresponds to the
本実施形態の直動テーブル装置は、駆動モータ31からねじ軸42に、図2(a)の矢印B方向から見て時計回りの右回りの回転力が伝達されると、第1支持部32で右ねじ42aが螺合しているねじ軸42が左方向に送り駆動され、第2支持部33及び第3支持部34も左方向に移動する。ここで、ねじ軸42が左方向に10mm移動すると、第5支持部36のねじ軸42の左ねじ42bに螺合している第5ナット36bが右方向に9.9mm移動し、第3テーブル41は基台25に対して左方向に0.1mm移動することになり、第3テーブル41は左方向への低速送りとなる。
In the linear motion table device of the present embodiment, when a clockwise clockwise rotational force as viewed from the direction of arrow B in FIG. 2A is transmitted from the
一方、駆動モータ31からねじ軸42に、図2(a)の矢印B方向から見て反時計回りの左回りの回転力が伝達されると、ねじ軸42が右方向に送り駆動され、第2支持部33及び第3支持部34も右方向に移動する。そして、ねじ軸42が左方向に10mm移動すると、第5ナット36bが左方向に9.9mm移動し、第3テーブル41は基台25に対して右方向に0.1mm移動することになり、第3テーブル41は右左方向への低速送りとなる。
On the other hand, when a counterclockwise counterclockwise rotational force as viewed in the direction of arrow B in FIG. 2A is transmitted from the
次に、本実施形態の直動テーブル装置の効果について説明する。
本実施形態の低速送り用直動テーブル装置は、低速送りで移動する第3テーブル41を移動自在に支持するリニアガイド40として高負荷容量仕様、低速仕様及び揺動仕様のスライダ40bを備えているので、第3テーブル41を高加減速及び低速で移動しても、移動制御の精度を向上させることができる。
Next, the effect of the linear motion table device of the present embodiment will be described.
The low-speed feed linear motion table device of the present embodiment includes a
また、ねじ軸42の両端部を回転自在に支持し、且つ基台25上を移動自在とする第2支持部33及び第3支持部34は、低負荷容量仕様及び標準速度仕様のスライダ33d,34dを備えているので、低速送り用直動テーブル装置の装置コストの低減化を図ることができる。
In addition, the
更に、本発明に係る直動テーブル装置及び直動テーブル装置のボールねじサポート機構は、ねじ軸42が2分割軸であること、及び、第1支持部32の構造に特徴を有する。より具体的には、第1支持部32において、分割されたねじ軸42を結合する形態となっている。
Furthermore, the linear motion table device and the ball screw support mechanism of the linear motion table device according to the present invention are characterized in that the
図4に、第1支持部32の形態の一例を示す。図5は図4に示す第一支持部32の分解図である。
In FIG. 4, an example of the form of the
第1支持部32は、分割されたねじ軸42fと42gを結合させるための締結部材であるカップリング302と、カップリング302の外周に取り付けられている転がり軸受200と、転がり軸受200を収容するハウジング100を有している。
The
ねじ軸42f、42gは、それぞれ一方の軸端に段部を有し細軸部42hと42iを備えている。それぞれの細軸部42hと42iをカップリング302の中央の孔部304に挿入し、止めねじ303を締め付けることにより、ねじ軸42fと42gが同心かつ強固に締結される。
Each of the
ここで、カップリング302は、図示した形態のものに限定されず、その外周に転がり軸受が取り付けられるものであれば各種の形態のものが使用できる。
Here, the
カップリング302の外周には、ハウジング100に収容された転がり軸受が取り付けられており、カップリング301を介してねじ軸42f、42gを回転自在に支持している。
A rolling bearing accommodated in the
カップリング302の外周には、止め輪溝305が2本設けられており、止め輪溝305に止め輪301を係合させることで転がり軸受200の軸方向の動きを規制している。
Two retaining
止め輪は、各種の形態のものが使用できるが、いわゆるC型の止め輪が安価であり好適に使用できる。 Although various types of retaining rings can be used, a so-called C-type retaining ring is inexpensive and can be suitably used.
ハウジング200に収容された転がり軸受は、ねじ111によりハウジング100に固定される係止部材120により、ハウジング内に固定されている。
The rolling bearing accommodated in the
上記構成とすることにより、第一支持部32の構造を簡略化することができる。また、ねじ軸42を分割することができるため、それぞれのねじの製造工程におけるコストダウン効果も期待できる。
By setting it as the said structure, the structure of the
32 第1支持部 32 1st support part
Claims (2)
前記右ねじ及び前記左ねじの一方に螺合する駆動ナットと、この駆動ナットを前記基台上に固定する固定ブラケットと、
前記右ねじ及び前記左ねじの他方に螺合する従動ナットと、この従動ナットを第1移動テーブルに固定する第1移動ブラケットと、
前記第1移動テーブルを前記送りねじ軸に沿う方向に移動自在に支持する第1リニアガイドと、
前記送りねじ軸の中間円筒部を回転自在に支持し、前記第1リニアガイドに前記送りねじ軸に沿う方向に移動自在となるように設けた中間支持部と、
前記送りねじ軸の両端部を回転自在に支持する一対のねじ軸支持部と、
これらねじ軸支持部を前送りねじ軸に沿う方向に移動自在に支持する第2リニアガイドと、
を備えることを特徴とする直動テーブル装置。 A right-handed screw is formed on one end and a left-handed screw is formed on the other end with the middle cylindrical portion in the axial center as a boundary. One feed that transmits rotational driving force in the forward and reverse directions from the drive motor. A screw shaft;
A drive nut screwed into one of the right screw and the left screw, and a fixing bracket for fixing the drive nut on the base;
A driven nut screwed into the other of the right screw and the left screw; a first moving bracket for fixing the driven nut to the first moving table;
A first linear guide that movably supports the first moving table in a direction along the feed screw shaft;
An intermediate support portion that rotatably supports an intermediate cylindrical portion of the feed screw shaft, and is provided on the first linear guide so as to be movable in a direction along the feed screw shaft;
A pair of screw shaft support portions for rotatably supporting both ends of the feed screw shaft;
A second linear guide for supporting these screw shaft support portions movably in a direction along the forward feed screw shaft;
A linear motion table device comprising:
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CN109176112A (en) * | 2018-10-23 | 2019-01-11 | 沈阳景宏数控设备有限公司 | A kind of gun turret milling machine feeding mechanism with interpolation function |
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