JP2015074064A - 直動テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの低減化及び装置の小型化を図ることができる直動テーブル装置を提供する。【解決手段】右ねじ部３０ａに螺合する駆動ナット３２ｂ及び固定ブラケット３２ａと、左ねじ部３０ｂに螺合する従動ナット３６ｂと、この従動ナットをテーブル２８に固定し、リニアガイド２６に係合して送りねじ軸３０に沿って移動する第１移動ブラケット３６ａと、中間支持部３５と、ねじ軸支持部３３，３４とを備え、中間支持部３５及びねじ軸支持部３３，３４は別体構造で基台上に設けられている。そして、中間支持部３５は、送りねじ軸３０に沿って移動する第２移動ブラケット３７に設けた軸受保持穴と、この軸受保持穴に構成された軸受３８が軸方向の位置決めが設定されて配置されている。【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、例えば、図５に示す直動テーブル装置が使用されている。この装置は、基台１の長手方向の両端に配置した軸受２ａ，２ｂに、ねじ軸３の長手方向両端が回転自在に支持され、ねじ軸３の外周にナット４が螺合している。基台１上には、紙面の奥行き方向に平行に一対のテーブルガイド５ｂが長手方向に延在して設けられおり、これら一対のテーブルガイド５ｂに、移動テーブル６に固定したテーブル取付部材６ａ，６ｂが係合している。移動テーブル６にはナットハウジング７が固定されており、このナットハウジング７に前述したナット４が回転不能に保持されている。そして、基台１上に固定したモータ８の回転駆動力がねじ軸３に伝達されると、ねじ軸３の回転力がナット４を介して移動テーブル６に直線駆動力として伝達され、移動テーブル６は、テーブルガイド５ａ，５ｂに支持されながら基台１の長手方向に移動するようになっている。

この図５の直動テーブル装置は、高速で回転したねじ軸３の回転数がラジアル方向固有振動数（以下、固有振動数と称する）に近づくと、ねじ軸３が、回転振れ回り力により励振され、共振を起こして大きな振幅で激しく振動し、高速送りができなくなるおそれがある。
このため、ねじ軸の中間部を支持する中間サポートを設けて取付け間距離を短くし、共振を起こさないように固有振動数を高くすることで、高速送りを可能にする技術が知られている（例えば特許文献１）。

この特許文献１の直動テーブル装置は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、一端側に右ねじ溝からなる右ねじ部及び左ねじ溝からなる左ねじ部の一方１０ａが形成され、他端側に右ねじ部及び左ねじ部の他方１０ｂが形成されているねじ軸１０と、このねじ軸１０の右ねじ部及び左ねじ部の一方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の右ねじ部及び左ねじ部の他方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６（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、図５で示した装置と比較して２倍のストロークで高速送りを行う。そして、ねじ軸１０の長手方向中央部の外周１０ｃを中間サポートとしての軸受２３が支持しているので、共振を起こさない程度に固有振動数を高くすることができる。

特開２００３−１２７０４４号公報

ところで、図６（ａ）、（ｂ）で示した直動テーブル装置の駆動モータ１７は、重量が大きいボールねじサポート部１８を移動させるので大きな駆動トルクを必要とする。そのため、大きな駆動トルクを発生する大型の駆動モータを備えなければならず、製造コストが増大し、大型の装置となるおそれがある。
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、製造コストの低減化及び装置の小型化を図ることができ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、直動テーブル装置のある態様は、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、上記送りねじ軸を、軸方向中央部の中間円筒部を境として一端側に右ねじ溝を有する右ねじ部を形成し、他端側に左ねじ溝を有する左ねじ部の他方を形成した軸とし、上記右ねじ部及び上記左ねじ部の一方に螺合する駆動ナットと、この駆動ナットを上記基台上に固定する固定ブラケットと、上記右ねじ部及び上記左ねじ部の他方に螺合する従動ナットと、この従動ナットをテーブルに固定し、上記リニアガイドに係合して前送りねじ軸に沿って移動する第１移動ブラケットと、上記送りねじ軸の中間円筒部を回転自在に支持し、前送りねじ軸に沿って上記基台上に移動自在に設けた中間支持部と、上記送りねじ軸の両端部を回転自在に支持し、前送りねじ軸に沿って上記基台上に移動自在に設けたねじ軸支持部と、を備え、上記中間支持部及び上記ねじ軸支持部は、互いに別体構造で上記基台上に設けられている。また、上記中間支持部は、上記送りねじ軸に沿って移動する第２移動ブラケットに設けた軸受保持穴と、この軸受保持穴に挿通した上記中間円筒部との間に、複数の内輪と１つの外輪と上記内輪及び上記外輪の間に転動自在に配置した複数の転動体とで構成された軸受が上記軸方向の位置決めが設定されて配置されている。

また、上記直動テーブル装置は、上記ねじ軸支持部は、上記送りねじ軸の一端側の端部を支持する一端側支持部と、上記送りねじ軸の他端側の端部を支持する他端側支持部とからなる別体構造で上記基台上に設けられてもよい。
また、上記直動テーブル装置は、上記中間円筒部の軸方向の一端部に、当該中間円筒部より径方向外方に突出した肩部を形成し、この肩部に上記軸受の側面が当接することで、当該軸受の軸方向の位置が設定されてもよい。

本発明に係る直動テーブル装置によれば、中間支持部及びねじ軸支持部が、互いに別体構造で上記基台上に設けられており、送りねじ軸とともに移動する支持部材の軽量化を図って小さな駆動トルクの小型の駆動モータとすることができるので、製造コストの低減化及び装置の小型化を図ることができる。

本発明に係る直動テーブル装置を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明に係る送りねじ軸の中間円筒部の構造を示す図である。 本発明に係る中間支持部の構造を示す図である。 図３の要部拡大図である。 従来の直動テーブル装置の構造を示す図である。 他の従来の直動テーブル装置の構造を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。

以下、本発明に係る直動テーブル装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る直動テーブル装置の一実施形態を示すものであり、（ａ）が側面図、（ｂ）は平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の長手方向に互いに平行に延在している一対のガイド壁２９上にそれぞれ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。

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溝からなる右ねじ部３０ａが形成され、他端側の外周に、右ねじ部３０ａに対して同一外径で同一ねじピッチの左ねじ溝からなる左ねじ部３０ｂが形成されている。
また、図２に示すように、右ねじ部３０ａ及び左ねじ部３０ｂの境界の長手方向中央部の外周には、右ねじ部３０ａ及び左ねじ部３０ｂより大きな外径の中間円筒部３０ｃが形成されている。そして、中間円筒部３０ｃに隣接して右ねじ部３０ａに寄った位置に、後述する軸受３８の軸方向の位置決めを行う、中間円筒部３０ｃより外方に突出した肩部３０ｄが形成されている。また、中間円筒部３０ｃに隣接して左ねじ部３０ｂに寄った位置には、雄ねじ３０ｅが形成されている。

そして、本実施形態の直動テーブル装置は、ねじ軸３０の右ねじ部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部３０ａを支持する第１支持部３２と、ねじ軸３０の右ねじ部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の左ねじ部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の右ねじ部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の右ねじ部３０ａ側（図１（ａ）の右側）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の右ねじ部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の右ねじ部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３支持部３４は、ねじ軸３０の左ねじ部３０ｂ側（図１（ａ）の左側）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の左ねじ部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。

図３は、第４支持部３５の具体的な構造を示すものである。また、図４は、図３の要部拡大図である。
図３及び図４に示すように、軸受３８は２列の玉軸受で構成されており、１つの外輪３８ａと、２つの内輪３８ｂと、外輪３８ａ及び内輪３８ｂの間に転動自在に配置した複数の転動体３８ｃとで構成されている。すなわち、軸受３８は、２つの外輪３８ａと、２つの内輪３８ｂと、複数の転動体３８ｃとで構成された従来の２列の玉軸受に対して、外輪３８ａを一体にした構成をなしている。なお、本実施形態における軸受３８は、内輪３８ｂの数（軌道の数）は２つに限られず、１つの外輪３８ａと、複数の内輪３８ｂと、外輪３８ａ及び内輪３８ｂの間に転動自在に配置した複数の転動体３８ｃとで構成されていればよい。
ブラケット３７には軸受保持穴３９が形成されている。この軸受保持穴３９は、一端側の内周面３９ａが軸受３８の外輪３８ａの外周面に当接するように形成され、軸受保持穴３９の他端側には、内周面３９ａより小径で、ねじ軸３０の肩部３０ｄ（図２参照）より大径な外輪係止部３９ｂが形成されている。

また、ブラケット３７の軸受保持穴３９に中間円筒部３０ｃが位置するようにねじ軸３０を挿通した後、軸受３８は、外輪３８ａの外周面が軸受保持穴３９の内周面３９ａに当接し、内輪３８ｂの内周面が中間円筒部３０ｃの外周面に当接するように配置されている。
そして、ブラケット３７の一端側の側面には、外輪３８ａの外周面から径方向に突出した外輪保持部４０がボルト４１を介して固定されている。このように、ボルト４１を介して外輪保持部４０をブラケット３７に固定することにより、外輪３８ａが直接的かつ強固に固定され、軸受３８の組付け精度を高くすることができる。その結果、テーブルの位置決め精度を高くすることができる。

また、中間円筒部３０ｃにはカラー４２が外挿され、そのカラー４２は、軸受３８の２列の内輪３８ｂの一端側（図３の左側）に当接する。そして、ねじ軸３０の雄ねじ３０ｅにロックナット４３を螺合することで、カラー４２を軸受３８の２列の内輪３８ｂの一端側に押圧し、カラー４２及び肩部３０ｄにより２列の内輪３８ｂが挟持される。
本実施形態の直動テーブル装置によると、駆動モータ３１からねじ軸３０に右回りの回転力が伝達されると、第１支持部３２で右ねじ部３０ａが螺合しているねじ軸３０が図１の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も図１の左方向に移動する。また、ねじ軸３０が図１の左方向に送り駆動されると、ねじ軸３０の左ねじ部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に左回りの回転力が伝達されると、ねじ軸３０が図１の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も図１の右方向に移動する。また、ねじ軸３０が図１の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、ねじ軸３０の長手方向中央部（中間円筒部３０ｃ）を第４支持部３５が支持しているので、共振を起こさない程度に固有振動数を高くすることができる。
また、ねじ軸３０の長手方向中央部を支持する第４支持部３５は、ねじ軸３０の長手方向の両端部を支持している第２支持部３３及び第３支持部３４に対して別体構造で基台２５に移動自在に支持されており、第２支持部３３及び第３支持部３４も互いに別体構造で基台２５に移動自在に支持されており、本実施形態の装置は、ねじ軸３０とともに移動する大重量の支持部材が存在しない。したがって、ねじ軸３０とともに移動する支持部材の軽量化を図って小さな駆動トルクの小型の駆動モータ３１とすることができるので、製造コストの低減化及び装置の小型化を図ることができる。

さらに、ねじ軸３０の長手方向中央部（中間円筒部３０ｃ）には、第４支持部３５の軸受３８の軸方向の位置決めの外径の大きな肩部３０ｄが形成されており、軸受３８の内輪３８ｂを肩部３０ｄに当接することで、軸受３８の位置決めを簡単に行うことができる。
そして、第４支持部３５に配置した軸受３８の外輪３８ａの固定は、ブラケット３７の軸受保持穴３９の他端側に、外輪３８ａの側面が当接する外輪係止部３９ｂを設け、軸受保持穴３９の一端側から外輪保持部４０を固定することで、軸受３８の外輪３８ａを挟持して固定している。また、第４支持部３５の軸受３８の内輪３８ｂは、その他端側の側面を肩部３０ｄに当接した状態で、一端側をロックナット４３によりカラー４２を介して押圧し、カラー４２及び肩部３０ｄで挟持されている。これにより、第４支持部３５の軸受３８の組付けを容易に行うことができる。

なお、本発明のリニアガイドがリニアガイド２６に対応し、本発明のテーブルが第２テーブル２８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、本発明の一端側支持部が第２支持部３３及び第３支持部３４の一方に対応し、本発明の他端側支持部が第２支持部３３及び第３支持部３４の他方に対応している。

２５…基台、２６…リニアガイド、２６ａ…レール、２６ｂ…スライダ、２６ｃ…スライダ、２７…第１テーブル、２８…第２テーブル、２９…ガイド壁、３０…ねじ軸、３０ａ…右ねじ部、３０ｂ…左ねじ部、３０ｃ…中間円筒部、３０ｄ… 肩部、３１…駆動モータ、３２…第１支持部、３２ａ…ナットブラケット、３２ｂ…第１ナット、３３…第２支持部、３３ａ…レール、３３ｂ… 支持架台、３３ｃ…軸受、３３ｄ…スライダ、３４…第３支持部、３４ａ…レール、３４ｂ…支持架台、３４ｃ…軸受、３４ｄ…スライダ、３５…第４支持部、３６…第５支持部、３６ａ…ナットブラケット、３６ｂ…第５ナット、３７…ブラケット、３８…軸受、３８ａ…外輪、３８ｂ…内輪、３８ｃ…転動体、３９…軸受保持穴、３９ａ…内周面、３９ｂ…外輪係止部、４０…外輪保持部、４１…ボルト、４２…カラー、４３…ロックナット

Claims (3)

1. 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、
   前記送りねじ軸を、軸方向中央部の中間円筒部を境として一端側に右ねじ溝を有する右ねじ部を形成し、他端側に左ねじ溝を有する左ねじ部の他方を形成した軸とし、
   前記右ねじ部及び前記左ねじ部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、
   前記右ねじ部及び前記左ねじ部の他方に螺合する従動ナットと、この従動ナットをテーブルに固定し、前記リニアガイドに係合して前送りねじ軸に沿って移動する第１移動ブラケットと、
   前記送りねじ軸の中間円筒部を回転自在に支持し、前送りねじ軸に沿って前記基台上に移動自在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し、前送りねじ軸に沿って前記基台上に移動自在に設けたねじ軸支持部と、を備え、
   前記中間支持部及び前記ねじ軸支持部は、互いに別体構造で前記基台上に設けられ、
   前記中間支持部は、前記送りねじ軸に沿って移動する第２移動ブラケットに設けた軸受保持穴と、この軸受保持穴に挿通した前記中間円筒部との間に、複数の内輪と１つの外輪と前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配置した複数の転動体とで構成された軸受が前記軸方向の位置決めが設定されて配置されていることを特徴とする直動テーブル装置。
2. 前記ねじ軸支持部は、前記送りねじ軸の一端側の端部を支持する一端側支持部と、前記送りねじ軸の他端側の端部を支持する他端側支持部とからなる別体構造で前記基台上に設けら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. 前記中間円筒部の軸方向の一端部に、当該中間円筒部より径方向外方に突出した肩部を形成し、この肩部に前記軸受の側面が当接することで、当該軸受の軸方向の位置が設定されることを特徴とする請求項１記載の直動テーブル装置。

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