JP2014088885A - 直動テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化、装置コストの低減化を図るとともに、高度の制御を不要とした直動テーブル装置を提供する。
【解決手段】基台１に沿って互いに平行に配置された２本の入力側送りねじ軸２及び出力側送りねじ軸３と、入力側送りねじ軸及び出力側送りねじ軸の両端側を回転自在に支持し、送りねじ軸を基台の長手方向に移動自在とするねじ軸支持部１５，１６と、入力側送りねじ軸の一端部に連結された１台の駆動モータ５と、入力側送りねじ軸の回転を出力側送りねじ軸に伝達する回転伝達機構６と、入力側送りねじ軸に螺合している第１ナット７と、出力側送りねじ軸に螺合している第２ナット８と、第１ナットを基台上に固定している固定ブラケット９と、第２ナットを移動テーブル１０に固定している移動ブラケット１１とを備えている。
【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、１本の送りねじ軸を備えた装置（例えば、特許文献１）、互いに平行に配置した２本の送りねじ軸を備えた装置（例えば、特許文献２）が知られている。

特許文献１の装置は、１本の送りねじ軸の一端側及び他端側にねじ溝が形成されており、この送りねじ軸に、回転駆動力を伝達する１台の駆動モータが連結され、送りねじ軸の一端側のねじ溝に第１ナットが螺合し、この第１ナットが基台に固定され、送りねじ軸の他端側のねじ溝に第２ナットが螺合し、この第２ナットが移動テーブルに固定されている。

そして、この装置は、送りねじ軸の一端側のねじ溝を右ねじ及び左ねじの一方、送りねじ軸の他端側のねじ溝を右ねじ及び左ねじの他方とすることで、駆動モータから送りねじ軸に回転力が伝達されると移動テーブルが高速で移動するようになっている。

また、この装置は、送りねじ軸の一端側のねじ溝及び他端側のねじ溝を、同一のねじ方向とすることで、駆動モータから送りねじ軸に回転力が伝達されると移動テーブルが微小送りで移動するようになっている。

また、特許文献２の装置は、移動テーブルの移動方向と同一方向に移動自在に基台上に配置したモータ据付け台と、このモータ据付け台に固定した２台の駆動モータと、これら２台の駆動モータに連結され、移動テーブルが移動する方向に延在し、互いのリード量が異なる２本の送りねじ軸と、これら２本の送りねじ軸の一方に螺合して基台上に固定されている第１ナットと、２本の送りねじ軸の他方に螺合して移動テーブルに固定されている第２ナットとを備えている。

そして、この装置は、２台の駆動モータから２本の送りねじ軸に回転駆動力を伝達することで、第２ナットを介して移動テーブルを高速移動、微小送りで移動させる。

特開昭５８−１１３６５３号公報 特開昭６１−２３６４４３号公報

しかし、特許文献１の装置は、一端側及び他端側の２箇所にねじ溝を形成した送りねじ軸が長尺な部材となり、この送りねじ軸が延在する方向（軸方向）が長尺化した大型の装置となってしまう。

また、特許文献２の装置は、２台の駆動モータを制御するコントローラを必要とするので、装置コストの面で問題があるとともに、２台の駆動モータの制御を行う必要があり、高度の制御が必要となる。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、装置の小型化、装置コストの低減化を図るとともに、高度の制御を不要とする直動テーブル装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、一の実施形態に係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、駆動モータの駆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直動テーブル装置であって、前記基台に沿って互いに平行に配置された２本の入力側送りねじ軸及び出力側送りねじ軸と、これら入力側送りねじ軸及び出力側送りねじ軸の両端側を回転自在に支持し、これら送りねじ軸を前記基台の長手方向に移動自在とするねじ軸支持部と、前記入力側送りねじ軸の一端部に連結された１台の駆動モータと、前記入力側送りねじ軸及び出力側送りねじ軸の他端部に連結され、前記入力側送りねじ軸の回転を前記出力側送りねじ軸に伝達する回転伝達機構と、前記入力側送りねじ軸に螺合している第１ナットと、前記出力側送りねじ軸に螺合している第２ナットと、前記第１ナット及び前記第２ナットの一方を前記基台上に固定している固定ブラケットと、前記第１ナット及び前記第２ナットの他方を移動テーブルに固定している移動ブラケットとを備えている。

また、一の実施形態に係る直動テーブル装置は、前記入力側送りねじ軸及び前記出力側送りねじ軸の一方のねじ溝が右ねじで形成され、前記入力側送りねじ軸及び前記出力側送りねじ軸の他方のねじ溝が左ねじで形成されていることが好ましい。

また、一の実施形態に係る直動テーブル装置は、前記入力側送りねじ軸及び前記出力側送りねじ軸が、同一方向のねじ溝が形成されているととともに、前記入力側送りねじ軸及び前記出力側送りねじ軸のねじ溝のリードを異なる値に設定することが好ましい。

また、一の実施形態に係る直動テーブル装置は、前記回転伝達機構が、前記入力側送りねじ軸の他端部に固定された入力側プーリと、この入力側プーリに対して異なる直径で前記出力側送りねじ軸の他端部に固定された出力側プーリと、前記入力側プーリと前記出力側プーリとの間に掛け渡された無端ベルトとで構成されていることが好ましい。

本発明に係る直動テーブル装置によれば、２本の入力側送りねじ軸及び出力側送りねじ軸が、基台に沿って互いに平行に配置した短尺部材であり、従来装置のような長尺な送りねじ軸が存在しないので、装置の小型化を図ることができる。また、従来装置のような複数の駆動モータを制御するコントローラが不要となり、装置コストの低減化を図ることができるとともに、高度の制御を不要とすることができる。

本発明に係る第１実施形態の直動テーブル装置を示す平面図である。 本発明に係る第１実施形態の直動テーブル装置を示す側面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図である。 本発明に係る第２実施形態の直動テーブル装置を示す平面図である。 本発明の別の実施形態を説明する図である。

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から図３は、本発明に係る第１実施形態として高速送りの直動テーブル装置を示すものであり、図１は平面図、図２は側面図、図３は図１のＡ−Ａ線矢視図である。

本実施形態の直動テーブル装置は、基台１に沿って互いに平行に配置された２本の入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３と、入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３の両端側を回転自在に支持し、これらねじ軸２，３を基台１の長手方向に移動自在とするねじ軸支持部１５，１６と、入力側ねじ軸２の一端部に連結された１台の駆動モータ５と、入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３の他端部に連結されている回転伝達機構６と、入力側ねじ軸２に螺合している駆動ナット７と、出力側ねじ軸３に螺合している従動ナット８と、駆動ナット７を基台１上に固定している固定ブラケット９と、従動ナット８を移動テーブル１０に固定している移動ブラケット１１と、を備えている。

移動テーブル１０は、基台１上に設けたリニアガイド１２を介して基台１の長手方向（図１の左右方向）に移動自在に配置されている。

リニアガイド１２は、基台１の長手方向に互いに平行に延在している一対のレール１２ａと、移動テーブル１０の脚部１０ａに固定されて一対のレール１２ａ上を摺動するスライダ１２ｂとを備えている。

入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３の一端側（図１の左側）を支持するねじ軸支持部１５は、一対のレール１２ａ上を摺動するスライダ１５ａ，１５ｂを介して配置された第１支持架台１５ｃと、入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３の一端側を回転自在に支持し、第１支持架台１５ｃに固定された軸受１５ｄ，１５ｅと、を備えており、入力側ねじ軸２の一端部に連結された駆動モータ５が、第１支持架台１５ｃ上に配置されている。 また、入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３の他端側（図１の右側）を支持するねじ軸支持部１６は、一対のレール１２ａ上を摺動するスライダ１６ａ，１６ｂを介して配置された第２支持架台１６ｃと、入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３の他端側を回転自在に支持し、第２支持架台１６ｃに固定された軸受１６ｄ，１６ｅと、を備えている。

入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３の他端部に配置した回転伝達機構６は、入力側ねじ軸２の他端部に同軸に固定された入力側プーリ６ａと、入力側プーリ６ａと比較して異なる直径に設定され、出力側ねじ軸３の他端部に同軸に固定された出力側プーリ６ｂと、入力側プーリ６ａと出力側プーリ６ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルトからなる無端ベルト６ｃとで構成されている。

そして、本実施形態は、入力側ねじ軸２のねじ溝が右ねじで形成され、出力側ねじ軸３のねじ溝が左ねじで形成されている。また、回転伝達機構６の出力側プーリ６ｂは、入力側プーリ６ａに対して小さな直径に設定されている。

ここで、前述したリニアガイド１２、ねじ軸支持部１５，１６を構成するスライダ１２ｂ、１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは、レール１２ａ上をボールやころ等の転動体を介して移動する構造としているが、レール１２ａ上を摺動する構造としてもよい。

なお、本発明の入力側送りねじ軸が入力側ねじ軸２に対応し、本発明の出力側送りねじ軸が出力側ねじ軸３に対応し、本発明の第１ナットが駆動ナット７に対応し、本発明の第２ナットが従動ナット８に対応している。

次に、本実施形態の高速送りの直動テーブル装置の動作について説明する。

本実施形態の直動テーブル装置によると、駆動モータ５から入力側ねじ軸２に右回り（図１の矢印Ｂ方向から見て時計回り）の回転力が伝達されると、入力側ねじ軸２に螺合する駆動ナット７が固定ブラケット９を介して基台１に固定されているので、ねじ軸支持部１５，１６とともに、入力側ねじ軸２が図１の右方向に移動する。同時に、入力側ねじ軸２の回転力が変速機構６を介して出力側ねじ軸３に伝達され、この出力側ねじ３に螺合する従動ナット８が移動ブラケット１１を介して移動テーブル１０に固定されているので、移動テーブル１０も右方向に移動する。

このとき、本実施形態の回転伝達機構６は、出力側プーリ６ｂが入力側プーリ６ａに対して小さな直径に設定されているので、出力側ねじ
軸３の回転速度は入力側ねじ軸２の回転速度より増速され、出力側ねじ軸３の回転が、移動テーブルに対して右方向の高速送りとして伝達される。そして、入力側ねじ軸２の右ねじのリードと出力側ねじ軸３の左ねじのリードとが同一の値に設定されている場合には、移動テーブル１０は、右方向への２倍速の高速送りとなる。

一方、駆動モータ５から入力側ねじ軸２に左回り（図１の矢印Ｂ方向から見て反時計回り）の回転力が伝達されると、ねじ軸支持部１５，１６とともに、入力側ねじ軸２が図１の左方向に移動する。同時に、移動テーブル１０も左方向の高速送りとなり、入力側ねじ軸２の右ねじのリードと出力側ねじ軸３の左ねじのリードとが同一の値に設定した場合には、移動テーブル１０は左方向への２倍速の高速送りとなる。

次に、本実施形態の直動テーブル装置の作用効果について説明する。

本実施形態の直動テーブル装置は、２本の入力側ねじ軸２及び出力側ねじ軸３が、基台１に沿って互いに平行に配置した短尺部材であり、従来装置のような長尺部材（一端側及び他端側の２箇所にねじ溝を形成した送りねじ軸）が存在しないので、装置の小型化を図ることができる。

また、本実施形態の装置は１台の駆動モータ５を使用し、従来装置のような複数の駆動モータを制御するコントローラが不要となり、装置コストの低減化を図ることができる。

また、複数の駆動モータを制御する必要もないので、高度の制御を不要とすることができる。

さらに、入力側ねじ軸２のねじ溝を右ねじで形成し、出力側ねじ軸３のねじ溝を左ねじで形成することで、移動テーブル１０の高速送りを実現することができる。

さらにまた、回転伝達機構６の出力側プーリ６ｂを入力側プーリ６ａに対して小さな直径に設定することで、さらに増速した移動テーブルの高速送りを行うことができる。

なお、本実施形態では、入力側ねじ軸２に螺合している駆動ナット７を固定ブラケット９を介して基台１に固定し、出力側ねじ軸３に螺合している従動ナット８を移動ブラケット１１を介して移動テーブル１０に固定した構成としたが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、駆動ナット７を移動テーブル１０に固定し、従動ナット８を基台１に固定した構成としても、同様の効果を得ることができる。

次に、図４は、本発明に係る第２実施形態として微小送りの直動テーブル装置を示す平面図である。この図において、図１から図３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は省略する。

本実施形態の直動テーブル装置は、入力側ねじ軸２０及び出力側ねじ軸２１のねじ溝が、同一方向の右ねじで形成されているとともに、入力側ねじ軸２０の右ねじのリードを１０mmとし、出力側ねじ軸２１の右ねじのリードを９．９mmに設定している。

また、本実施形態の回転伝達機構２３は、入力側ねじ軸２０の他端部に同軸に固定された入力側プーリ２３ａと、入力側プーリ２３ａと同一直径に設定され、出力側ねじ軸２１の他端部に同軸に固定された出力側プーリ２３ｂと、入力側プーリ２３ａと出力側プーリ２３ｂとの間に掛け渡された無端ベルト２３ｃとで構成されている。

なお、本発明の入力側送りねじ軸が入力側ねじ軸２０に対応し、本発明の出力側送りねじ軸が出力側ねじ軸２１に対応している。

次に、本実施形態の微小送りの直動テーブル装置の動作について説明する。

本実施形態の直動テーブル装置によると、駆動モータ５から入力側ねじ軸２０に右回り（図４の矢印Ｂ方向から見て時計回り）の回転力が伝達されると、ねじ軸支持部１５，１６とともに、入力側ねじ軸２０が図４の右方向に移動する。同時に、入力側ねじ軸２０の回転力が回転伝達機構２３を介して右ねじの出力側ねじ軸２１に伝達され、この出力側ねじ２１に螺合する従動ナット８が移動ブラケット１１を介して移動テーブル１０に固定されているので、移動テーブル１０は左方向に移動する。ここで、入力側ねじ軸２０及びねじ軸支持部１５，１６が図４の右方向に１０mm移動すると、移動テーブル１０は図４の左方向に９．９mm移動し、移動テーブル１０は基台１に対して図４の右方向に０．１mm移動することになり、移動テーブル１０が右方向への微小送りとなる。

一方、駆動モータ５から入力側ねじ軸２０に左回り（図４の矢印Ｂ方向から見て反時計回り）の回転力が伝達されると、ねじ軸支持部１５，１６とともに、入力側ねじ軸２０が図１の左方向に移動する。同時に、入力側ねじ軸２０の回転力が回転伝達機構２３を介して右ねじの出力側ねじ軸２１に伝達され、この出力側ねじ２１に螺合する従動ナット８が移動ブラケット１１を介して移動テーブル１０に固定されているので、移動テーブル１０は右方向に移動する。

そして、ねじ軸支持部１５，１６が図４の左方向に１０mm移動すると、移動テーブル１０は図４の右方向に９．９mm移動し、移動テーブル１０は基台１に対して図４の左方向に０．１mm移動することになり、移動テーブル１０が左方向への微小送りとなる。

次に、本実施形態の直動テーブル装置の作用効果について説明する。

本実施形態の直動テーブル装置も、２本の入力側ねじ軸２０及び出力側ねじ軸２１が、基台１に沿って互いに平行に配置した短尺部材であり、装置の小型化を図ることができる。

また、第１実施形態と同様に、１台の駆動モータ５を使用するので、装置コストの低減化を図ることができるとともに、複数の駆動モータを制御する必要もないので、高度の制御を不要とすることができる。

さらに、入力側ねじ軸２０及び出力側ねじ軸２１のねじ溝を同一方向のねじで形成し、入力側ねじ軸２０及び出力側ねじ軸２１のねじ溝のリードを異なる値に設定することで、移動テーブル１０の微小送りを行うことができる。

ここで、回転伝達機構２３の出力側プーリ２３ｂの直径を入力側プーリ２３ａと比較して大きく設定し、入力側プーリ２３ａから出力側プーリ２３ｂに伝達される回転速度を減速させる回転伝達機構２３とすることで、さらに小さな送りの移動テーブル装置１０とすることができる。

なお、本実施形態では、入力側ねじ軸２０及び出力側ねじ軸２１のねじ溝を同一方向の右ねじで形成したが、入力側ねじ軸２０及び出力側ねじ軸２１のねじ溝を同一方向の左ねじで形成しても、同様の効果を得ることができる。

また、上述した無端ベルト６ｃ，２３ｃとして、タイミングベルト、平ベルト、Ｖベルトなどの各種ベルトを用いることが可能であり、好ましくは、タイミングベルトが良い。

タイミングベルトを用いると、高トルクが伝達でき、且つ、プーリに掛け渡されるタイミングベルトのズレを防止することができるからである。

図５に本発明の別の実施形態を模式的に示す。本実施形態では、プーリではなく、歯車１０６（１０６ａ、１０６ｂ）の噛み合いにより動力を伝達している。この場合、増速用のテーブルを得るのに、入手性の良い右ねじのボールねじを使用できるため、コスト的にも有利となる。

しかも、本形態では入力側ねじ軸２と出力側ねじ軸３とを、上下方向に平行に配置したため、基台１の幅寸法を小さいものとすることができ、装置の小型化にも寄与する。

１…基台、２…入力側ねじ軸、３…出力側ねじ軸、５…駆動モータ、６…回転伝達機構、６ａ…入力側プーリ、６ｂ…出力側プーリ、６ｃ…無端ベルト、７…駆動ナット、８…従動ナット、９…固定ブラケット、１０…移動テーブル、１０ａ…脚部、１１…移動ブラケット、１２…リニアガイド、１２ａ…レール、１２ｂ…スライダ、１５，１６…ねじ軸支持部、１５ａ，１５ｂ…スライダ、１５ｃ…支持架台、１５ｄ，１５ｅ…軸受、１６ａ，１６ｂ…スライダ、１６ｃ…支持架台、１６ｄ，１６ｅ…軸受、２０…入力側ねじ軸、２１…出力側ねじ軸、２３…回転伝達機構、２３ａ…入力側プーリ、２３ｂ…出力側プーリ、２３ｃ…無端ベルト

Claims (6)

1. 基台上にリニアガイドを介して設けた移動テーブルを、駆動モータの駆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直動テーブル装置であって、 前記基台に沿って互いに平行に配置された２本の入力側送りねじ軸及び出力側送りねじ軸と、 これら入力側送りねじ軸及び出力側送りねじ軸の両端側を回転自在に支持し、これら送りねじ軸を前記基台の長手方向に移動自在とするねじ軸支持部と、 前記入力側送りねじ軸の一端部に連結された１台の駆動モータと、 前記入力側送りねじ軸及び出力側送りねじ軸の他端部に連結され、前記入力側送りねじ軸の回転を前記出力側送りねじ軸に伝達する回転伝達機構と、 前記入力側送りねじ軸に螺合している第１ナットと、 前記出力側送りねじ軸に螺合している第２ナットと、 前記第１ナット及び前記第２ナットの一方を前記基台上に固定している固定ブラケットと、 前記第１ナット及び前記第２ナットの他方を移動テーブルに固定している移動ブラケットと、を備えていることを特徴とする直動テーブル装置。
2. 前記入力側送りねじ軸及び前記出力側送りねじ軸の一方のねじ溝が右ねじで形成され、前記入力側送りねじ軸及び前記出力側送りねじ軸の他方のねじ溝が左ねじで形成されていることを特徴とする請求項１記載の直動テーブル装置。
3. 前記入力側送りねじ軸及び前記出力側送りねじ軸は、同一方向のねじ溝が形成されているととともに、前記入力側送りねじ軸及び前記出力側送りねじ軸のねじ溝のリードを異なる値に設定したことを特徴とする請求項１記載の直動テーブル装置。
4. 前記回転伝達機構は、前記入力側送りねじ軸の他端部に固定された入力側プーリと、この入力側プーリに対して異なる直径で前記出力側送りねじ軸の他端部に固定された出力側プーリと、前記入力側プーリと前記出力側プーリとの間に掛け渡された無端ベルトとで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の直動テーブル装置。
5. 前記回転伝達機構は、前記入力側送りねじ軸の他端部に固定された入力側歯車と、この入力側歯車と噛み合う出力側歯車で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の直動テーブル装置。
6. 前記入力側送りねじ軸と、前記出力側送りねじ軸が上下方向に平行に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の直動テーブル装置。

Images