JP2014087851A - 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 - Google Patents
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Abstract
【課題】移動部の走行条件に最適な仕様のリニアガイドを選択し、装置コストの低減化、移動テーブルの高精度な移動制御を実現することができる直動テーブル装置を提供する。
【解決手段】高速送りの移動テーブル28を移動自在に支持する第1リニアガイド26a,26cを、高負荷容量仕様及び高速仕様のリニアガイドとし、送りねじ軸30の両端部を支持するねじ軸支持部33,34を移動自在に支持する第2リニアガイド33a,33d,34a,34dを、低負荷容量及び標準速度仕様とした。
【選択図】図1
【解決手段】高速送りの移動テーブル28を移動自在に支持する第1リニアガイド26a,26cを、高負荷容量仕様及び高速仕様のリニアガイドとし、送りねじ軸30の両端部を支持するねじ軸支持部33,34を移動自在に支持する第2リニアガイド33a,33d,34a,34dを、低負荷容量及び標準速度仕様とした。
【選択図】図1
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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3bbb3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。
更に、本発明の実施形態の別の例を図4に示す。
図4(a)は側面から見た図、図4(b)は上面から見た図である。いずれも模式的に示してある。
この実施形態では、駆動モータ131が、ボールねじのねじ軸42の真上に配置されている。駆動モータ131の駆動力は、駆動モータ131の回転軸に取り付けられたプーリ132、プーリ132に巻回されたベルト133により第一支持部32に設けられたプーリ相当部に伝達される。
駆動モータ131を、ねじ軸42の上方に配置することにより、基台25の軸方向長さを短くすることができ、装置の小型化に寄与する。
この形態において、駆動モータ131は、第一支持部32とともに移動するが、移動を支持するリニアガイドは共通のものとすることができる。これにより必要なリニアガイドの数量を減少させることができるため、装置の小型化、軽量化に効果がある。
図5は、第一支持部32と駆動モータ131の構成を模式的に示したものである。
第一支持部32は、ねじ軸42と同期して回転するように取り付けられるプーリ相当部材134と、転がり軸受200と、転がり軸受200の軸方向位置を規制する止め輪301と、転がり軸受200を収容するハウジング100と、ハウジング100に転がり軸受200を係止する係止部材120と、係止部材120を係止するためのねじ111からなる。
転がり軸受200は、止め輪301により軸方向位置を規制されているため、この止め輪301をはずすことにより、容易にプーリ相当部材134と分離することができる。そのため、組立は容易であり、メンテナンス性にも優れる。
上記構成によれば、転がり軸受を含む中間サポート部である第一支持部32に、一体にプーリ相当部材134を取り付けることができるため、構造が簡便となり、装置の小型化、軽量化に効果がある。
なお、図6に模式的に示すとおり、駆動モータ131を装置端部に配置する場合に、ねじ軸42の上方に位置するよう配置することによっても、装置の小型化に寄与する。
なお、上記形態では、ベルトとプーリにより駆動力を伝達する形態を開示したが、いわゆるギヤ等を用いることもできる。
32 第1支持部
Claims (3)
- 軸方向中央部の中間円筒部を境として一端側に右ねじが形成され、他端側に左ねじが形成されており、駆動モータから正逆方向の回転駆動力が伝達される1本の送りねじ軸と、
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。 - 前記中間支持部において、ねじ軸が転がり軸受により回転自在に支持されていることを特徴とする請求項1に記載の直動テーブル装置。
- 前記中間支持部において駆動モータからの駆動力の伝達を受けることを特徴とする請求項1〜2に記載の直動テーブル装置。
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