JP2014169752A - アクチュエータおよびこれを備えた精密機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】ベルト駆動でガイドレールに沿って往復運動するスライダを備えたアクチュエータにおいて、材質の違いや温度差に伴うガイドレールと基台との伸縮差を吸収する。
【解決手段】アクチュエータを構成するガイドレール２の長手方向一端である駆動プーリ５２側の端部に、リニアガイド装置４のベアリング４２を固定し、リニアガイド装置４の案内レール４１を基台７に固定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、ベルト駆動でガイドレールに沿って往復運動するスライダを備えたアクチュエータに関する。
従来より、高精度な製造装置、検査装置、搬送装置等では、回転モータによるベルト駆動で、スライダがガイドレールに沿って往復運動するアクチュエータが使用されている。このアクチュエータを構成するスライダはガイドレールに対する軸受を備えている。 駆動ベルトは駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡されている。このようなアクチュエータの従来例としては、特許文献１および２に記載されたものが挙げられる。
特許文献１および２に記載されたアクチュエータは、別々のガイドレールに沿って移動する主軸受（搭載物を固定するスライダ）とカウンタ軸受（スライダ）を有している。これらの軸受は、各ガイドレールとの間に静圧空気軸受を形成する静圧パッドを有する。
このようなアクチュエータは、通常、ガイドレールの長手方向一端が基台の駆動プーリ側にボルトで固定され、他端が従動プーリ側にボルトで固定されて使用される。よって、ガイドレールと基台との材質が異なることで熱膨張係数の差が大きいと、温度変化によりガイドレールと基台との間に伸縮差が生じる。また、ガイドレールと基台との材質が同じであっても、両者に温度差が生じると伸縮差が生じる。そして、ガイドレールと基台との間に伸縮差が生じるとガイドレールに歪みが生じるため、これを防止する対策を施す必要がある。
特許文献３には、その対策として、直線案内装置の軌道レールを取り付けるベース（基台）に軌道レールの底部を挿入する溝を設け、この溝に軌道レールの底部を挿入すると共に、軌道レールの少なくとも一側面を溝内側面に向けて押圧する押圧部材を設けることが記載されている。
特開２００１−２４８７０３号公報 特開２００８−１０１６４２号公報 特開２００２−３４９５６４号公報
しかし、特許文献３に記載された対策では、直線案内装置の運動精度が基台に設けた溝の底面および側面の面精度に依存することになり、スライダの直進精度（真直度）が低下する恐れがある。そのため、基台の溝の底面および側面だけでなく、これらの面に接触させるレールの面も高精度に加工する必要があり、加工コストが高くなる。また、基台の材質に応じて専用のレールが必要となる。よって、特許文献３に記載された対策はコスト面で改善の余地がある。
この発明の課題は、ベルト駆動でガイドレールに沿って往復運動するスライダを備えたアクチュエータに関し、基台との間に伸縮差が生じた場合にガイドレールに歪みが生じることを、特許文献３に記載された対策よりもコストが低い対策で防止することである。
上記課題を解決するために、この発明の一態様のアクチュエータは、(1) 駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡された駆動ベルトと、(2) 前記駆動ベルトと並列に配置されたガイドレールと、(3) 前記ガイドレールとの間に静圧空気軸受を形成する静圧パッドを有し、前記駆動ベルトの駆動により前記ガイドレールに沿って往復運動するスライダと、(4) ベアリング、案内レール、および転動体を有するリニアガイド装置と、を有し、(5) 前記ガイドレールの長手方向一端である前記駆動プーリ側の端部に、前記ベアリングが固定され、(6) 前記案内レールを基台に固定して使用される。
この発明の一態様のアクチュエータは、前記構成(1) 〜(3) を有するアクチュエータのガイドレールの長手方向一端である駆動プーリ側（発熱源側）の端部が、リニアガイド装置を介して基台に固定されることで、ガイドレールと基台とに生じた伸縮差が、リニアガイド装置のベアリングが案内レールに対して相対的に直線移動することにより吸収される。よって、ガイドレールと基台とに伸縮差が生じた場合にガイドレールに歪みが生じることが防止される。
この発明の一態様のアクチュエータでは、ガイドレールの長手方向一端である駆動プーリ側の端部に、一般的なリニアガイド装置を設置することで、基台との伸縮差によりガイドレールに歪みが生じることを防止する対策を施している。この対策は特許文献３に記載された対策よりも低コストで実現できる。
この発明の一態様のアクチュエータは、精密機械（精密加工機械、精密検査装置、精密スキャン装置、半導体デバイス製造装置、フラットパネルディスプレイ製造装置など）の直線案内アクチュエータとして好適に使用できる。
この発明のアクチュエータは、特許文献３に記載された対策よりも低コストな対策で、基台との間に伸縮差が生じた場合にガイドレールに歪みが生じることが防止できる。
実施形態のアクチュエータを示す平面図である。 実施形態のアクチュエータを示す側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されるものではない。
この実施形態のアクチュエータは、図１および図２に示すように、駆動ベルト１と、ガイドレール２と、スライダ３と、リニアガイド装置４と、従動プーリ５１と、駆動プーリ５２と、駆動プーリ５２を回転駆動するモータ６とで構成されている。駆動ベルト１は、従動プーリ５１と駆動プーリ５２に掛け渡されている。ガイドレール２は、上側が開放された凹状の断面形状を有し、対向する二つの側部材２１と底板部２２とからなる。
ガイドレール２の長手方向一端は、駆動プーリ５２のハウジング５２ａが固定された駆動側固定板２５に固定されている。ガイドレール２の長手方向他端は、従動プーリ５１のハウジング５１ａが固定された従動側固定板２６に固定されている。駆動側固定板２５はリニアガイド装置４を介して基台７に取り付けられている。ガイドレール２は、例えば、アルミナなどのセラミックス製または鉄鋼製であり、基台７は、例えば、石製、鉄鋼製、アルミニウム合金製である。
図３に示すように、リニアガイド装置４は、案内レール４１と、二個のベアリング４２と、ボール（転動体）４３とからなり、ベアリング４２が駆動側固定板２５にボルト７５で固定されている。案内レール４１は基台側固定板７１にボルト７６で固定されている。基台側固定板７１は基台７にボルト７７で固定されている。また、図４に示すように、従動側固定板２６は、基台７のベースラインＬより高く形成された凸部７ａにボルト７８で固定されている。
すなわち、ガイドレール２の長手方向一端である駆動プーリ５２側の端部は、駆動側固定板２５、リニアガイド装置４、および基台側固定板７１を介して基台７に取り付けられている。また、ガイドレール２の長手方向他端である従動プーリ５１側の端部は、基台７のベースラインＬより高く形成された凸部７ａに固定されている。
スライダ３は、図３および図４に示すように、ガイドレール２の上側に配置される上板３１と、ガイドレール２の底板部２２の下側に配置される底板３２と、ガイドレール２の各側部材２１の外側に配置される一対の側板３３，３４とで構成されている。そして、上板３１の下面の両端側（ガイドレール２の各側部材２１の上面と対向する位置）、底板３２の上面の両端側（ガイドレール２の各側部材２１の上面と対向する位置）、一対の側板３３，３４の内面の上部及び下部に、それぞれグラファイト多孔質で形成された静圧パッド３１ａ〜３４ａが配置されている。これらの静圧パッド３１ａ〜３４ａとガイドレール２の各側部材２１との間に、静圧空気軸受が形成される。
図２〜図４に示すように、駆動ベルト１の下側部はガイドレール２の凹部内に配置されている。駆動ベルト１の固定部（下側部のスライダ３内の中央に配置されている部分）１０が、取り付け部材８を介して、スライダ３の上板３１に固定されている。
図３に示すように、取り付け部材８は、駆動ベルト１の固定部１１を上下から挟む上板部材８１および下板部材８２と板ばね８３からなる。駆動ベルト１の固定部１０が下板部材８２の凹部８２ａに配置され、上板部材８１がボルト９１で下板部材８２に固定されている。また、板ばね８３の一対の裾板８３ａがボルト９２で上板部材８１に固定され、板ばね８３の頂板８３ｂがスライダ３の上板３１にボルト９３で固定されている。
この実施形態のアクチュエータによれば、材質の違いや温度差に伴ってガイドレール２と基台７とに生じた伸縮差が、リニアガイド装置４のベアリング４２が案内レール４１に対して相対的に直線移動することにより吸収されるため、ガイドレール２に歪みが生じることが防止される。また、一般的なリニアガイド装置４を設置することで、基台７との伸縮差によりガイドレール２に歪みが生じることを防止する対策を施している。この対策は特許文献３に記載された対策よりも低コストで実現できる。
なお、この実施形態では、リニアガイド装置としてベアリング４２を二個有し、転動体がボールであるものを使用しているが、ベアリングの数や転動体の種類はこれに限定されない。
１ 駆動ベルト
１０ 駆動ベルトの固定部
２ ガイドレール
２１ 側部材
２２ 底板部
２５ 駆動側固定板
２６ 従動側固定板
３ スライダ
３１ スライダの上板
３２ スライダの底板
３３，３４ スライダの側板
３１ａ〜３４ａ スライダの静圧パッド
４ リニアガイド装置
４１ 案内レール
４２ ベアリング
４３ ボール（転動体）
５１ 従動プーリ
５２ 駆動プーリ
６ モータ
７ 基台
７１ 基台側固定板
８ 取り付け部材
８１ 上板部材
８２ 下板部材
８２ａ 下板部材の凹部
８３ 板ばね
８３ａ 板ばねの裾板
８３ｂ 板ばねの頂板
上記課題を解決するために、この発明の一態様のアクチュエータは、(1) 駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡された駆動ベルトと、(2) 前記駆動ベルトと並列に配置されたガイドレールと、(3) 前記ガイドレールとの間に静圧空気軸受を形成する静圧パッドを有し、前記駆動ベルトの駆動により前記ガイドレールに沿って往復運動するスライダと、(4) ベアリング、案内レール、および転動体を有するリニアガイド装置と、を有し、(5) 前記ガイドレールの長手方向一端は、前記駆動プーリのハウジングの下に固定された駆動側固定板に固定され、前記駆動側固定板に前記ベアリングが固定され、前記案内レールを基台に固定し、前記駆動側固定板を前記リニアガイド装置を介して前記基台に固定して使用され、(6) 前記ガイドレールの長手方向他端は、前記従動プーリのハウジングの下に固定された従動側固定板に固定され、前記従動側固定板を、前記基台のベースラインより高く形成された凸部に固定して使用される。

Claims (2)

  1. 駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡された駆動ベルトと、
    前記駆動ベルトと並列に配置されたガイドレールと、
    前記ガイドレールとの間に静圧空気軸受を形成する静圧パッドを有し、前記駆動ベルトの駆動により前記ガイドレールに沿って往復運動するスライダと、
    ベアリング、案内レール、および転動体を有するリニアガイド装置と
    を有し、
    前記ガイドレールの長手方向一端である前記駆動プーリ側の端部に、前記ベアリングが固定され、
    前記案内レールを基台に固定して使用されるアクチュエータ。
  2. 請求項１記載のアクチュエータを直線案内アクチュエータとして備えた精密機械。
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