JP3418413B2 - 精密直動テーブル - Google Patents

精密直動テーブル

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JP3418413B2
JP3418413B2 JP05840492A JP5840492A JP3418413B2 JP 3418413 B2 JP3418413 B2 JP 3418413B2 JP 05840492 A JP05840492 A JP 05840492A JP 5840492 A JP5840492 A JP 5840492A JP 3418413 B2 JP3418413 B2 JP 3418413B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガイド面に沿って摺動
する移動体を、摩擦駆動により直線往復移動させる精密
直動テーブルに係わり、特に、移動体と該移動体を駆動
する駆動部との結合に、可動継手を使用することなく駆
動系の加工誤差と組立て誤差を吸収し、高精度の位置決
めおよび運動精度を得るのに好適な精密直動テーブルに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高精度の往復動テーブルとして、
押圧力を加えられている圧力ローラを介して剛性の高い
ロッドを駆動軸に圧接し、このロッドと移動体とを、テ
ーブルの移動方向に対して直角方向の平面内で移動可能
な支持足部を介して結合させる構成の位置決め装置(例
えば、特開昭61−230836号公報)が開示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成におい
ては、テーブル移動方向に対し直角方向の平面内で移動
可能な継手(以下、可動継手という)を介して、ロッド
と移動体とを結合し、部品加工誤差と組立て誤差を、可
動継手の平面内での移動により吸収してこれらの誤差に
起因するテーブル駆動外乱を移動体に伝達しない様にし
ている。
【0004】しかし、上記構成からテーブル移動方向の
送り剛性は、可動継手のスラスト方向の剛性で決定され
るものの、可動継手を移動体に取り付ける際の可動継手
の寸法制約からその剛性を大きくすることができず、ま
た、多部品から構成されている可動継手を極めて高精度
に製作する必要があり、さらに、構成上、ロッドが圧力
ローラと駆動軸ローラの接触点を中心としてテーブル移
動方向に対しローリングモーションを発生しやすい等の
問題点を有し、従って高精度の位置決めおよび運動精度
を得るのが困難であるという問題点を有していた。
【0005】本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑
み、移動体と摩擦駆動部との結合部に、可動継手を使用
することなく、駆動系の加工誤差と組立て誤差を吸収
し、高精度の位置決めおよび運動精度を得ることができ
る精密直動テーブルを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、直線往復移動自在にガイド面に沿って摺
動する移動体を、該ガイド面上の任意の位置に微細位置
決めする精密直動テーブルにおいて、溝部を前記移動体
に一体に取り付けられた溝形に形成された溝形部材と、
所定の引張力が予め付与されるように前記溝形部材の溝
部を形成する両端辺部を内方に弾性変形させ、その弾性
変形させた前記両端辺部の端面に両端を取り付け、前記
移動体の移動方向とほぼ平行に配置された平板と、軸受
箱内に軸受を介して支持されて外周面を前記平板に当接
し、モータに接続されて回動する駆動ローラと、該駆動
ローラと相対して前記平板を挾持し、該挟持した平板を
駆動ローラに向けて押圧可能に軸受箱内に軸受を介して
支持され、前記駆動ローラの回動に従って回動する従動
ローラと、該従動ローラと前記平板を介した前記駆動ロ
ーラとの間に所定の摩擦駆動力を発生させるように従動
ローラを押圧し、前記駆動ローラによる前記平板の摩擦
駆動力を任意に設定可能な押圧手段と、を有し、前記駆
動ローラの回動により前記平板および溝形部材を介して
前記移動体を移動可能にする構成にしたものである。
【0007】そして、前記移動体の移動方向と直角方向
のばね定数を、移動体の移動方向のばね定数に比べて、
1/10以下に小さく構成することが望ましい。
【0008】
【作用】上記構成としたことにより、モータを駆動して
駆動ローラを回動させると、押圧手段により駆動ローラ
に向けて押圧されている従動ローラも回動し、両ローラ
の回動により両ローラの間に挟持されている薄肉で帯状
の平板が摩擦駆動され、回動方向に従って直線移動させ
られる。平板の直線移動に伴い、該平板が取り付けられ
ている溝形部材および溝形部材と一体の移動体も同じく
直線移動する。
【0009】前記平板はプリテンションがかかるように
その両端を溝形部材に取り付けられているが、平板の摩
擦駆動部は、駆動ローラと従動ローラとの挟持による弾
性支持になっており、平板の移動方向に直角な方向は、
該平板が薄肉で帯状に形成されていることから容易に弾
性変位が可能な状態になっている。このため、駆動ロー
ラの回転振れや平板の板厚寸法の変動、さらには駆動ロ
ーラと平板との組立誤差等を容易に吸収することが可能
になる。
【0010】また、駆動ローラの摩擦駆動力は、従動ロ
ーラを押圧する押圧手段により任意に設定することが可
能になり、該摩擦駆動力は、平板のばね定数が小さくて
も平板にプリテンションが付与されているため、平板を
変形させることなく摩擦駆動時においてそのまま平板に
伝達される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図5を
参照して説明する。図1は精密直動テーブルの全体外観
を示す斜視図、図2は図1の摩擦駆動部の外観を示す斜
視図、図3は図1の摩擦駆動部の一部断面側面図、図4
は図1に示す精密直動テーブルの位置決め精度測定結果
の一例を示す図、図5は図1に示す精密直動テーブルの
運動精度測定結果の一例を示す図である。
【0012】図において、1,1は一対の脚で、上端面
に所定の長さの移動ストロークを有する直線状の案内7
を支持している。2は案内7に沿って直線往復移動自在
に摺動する移動体、3は溝部3aと両側の端辺3b,3
bとにより溝形に形成された溝形部材で、溝部3aが移
動体2に一体に取り付けられている。4は移動体2の移
動方向とほぼ平行に配置された薄肉(例えば、0.5m
m〜1mm)で帯状の平板で、平板4は所定の引張力が
予め付与されるように、溝形部材3の両端辺3b,3b
を内方に弾性変形させ、その弾性変形させた両端辺3
b,3bの端面に押え板8を介して両端が取り付けられ
ている。5は軸受箱17内に図示しない軸受を介して支
持され、その外周面を平板4に当接している駆動ローラ
で、駆動ローラ5はモータ6の出力軸15に直結されて
いる。9はモータ6および軸受箱17を固着しているモ
ータフレームである。10は駆動ローラ5と相対して平
板4を挟持している従動ローラで、従動ローラ10は平
板4を駆動ローラ5に向けて押圧可能な位置に、軸受箱
18内に図示しない軸受を介して支持されており、該押
圧により駆動ローラ5の回動に従い正逆いずれの方向に
も回動するように構成されている。
【0013】軸受箱18は、図2,3に示すように、そ
の一方の側面を2個のヒンジプレート12により軸受箱
17に連結支持されており、また、他方の側面を該側面
に固着されたL形金具20により軸受箱17の側面に固
着されたL形金具19とボルト14,ナット16を介し
て接続されている。L形金具19,20は、ヒンジプレ
ート12に対応させた位置に配設し、本実施例において
は、平板4の両側に2組が設けられている。ここで、ヒ
ンジプレート12の中間位置(軸受箱17と18との境
界部)には切欠き12aが設けられており、また、ボル
ト14には皿ばね11が嵌装されていて、ナット16を
締め付けることにより、皿ばね11を撓ませるととも
に、切欠き12aの位置を支点にしてヒンジプレート1
2を軸受箱17,18間を狭める方向に弾性変形させ、
従動ローラ10を、挟持している平板4を介して駆動ロ
ーラ5側へ押圧するようになっている。符号11,1
2,14,16,19,20により押圧手段を構成して
いる。
【0014】つぎに、上記構成の作用について説明す
る。モータ6を駆動して駆動ローラ5を回動させると、
前記押圧手段により平板4を介して駆動ローラ5に向け
て押圧されている従動ローラ10も回動し、両ローラの
回動により挟持されている平板4が摩擦駆動され、平板
4を図2の矢印方向へ直線移動させる。平板4の直線移
動に伴い、該平板4が取り付けられている溝形部材3お
よび溝形部材3と一体の移動体2もすべて一体で、同方
向(図1,3に示す矢印H方向)へ直線移動する。
【0015】平板4はプリテンションが付与されるよう
にその両端を溝形部材3の両端辺3b,3bに取り付け
られているが、平板4を摩擦駆動する位置は、前述の如
く駆動ローラ5と従動ローラ10との挟持により弾性支
持されているため、平板4の移動方向に直角な方向は、
該平板4が薄肉の帯状に形成されていることもあって、
ばね定数が、移動方向のばね定数に比べて、1/10以
下と小さく、容易に弾性変位が可能な状態になってい
る。このため、駆動ローラ5の回転振れや平板4の板厚
寸法の変動、さらには駆動ローラ5と平板4との組立誤
差等があっても、これらを容易に吸収することが可能に
なる。
【0016】また、駆動ローラ5による平板4の摩擦駆
動力Fは、前記押圧手段による押圧力Nおよび駆動ロー
ラ5と平板4との摩擦係数μから、F=μ・Nで与えら
れるため、従動ローラ10を押圧する前記押圧手段によ
り任意に設定することが可能になる。そして、上記摩擦
駆動力Fは、平板4にプリテンションが付与されている
ため、平板4がその断面形状によりばね定数が小さくて
も該平板4を変形させることなく、そのまま平板4に対
して伝達される。
【0017】具体例として前記押圧力N=40kgf、
摩擦係数μ=0.1とすると、摩擦駆動力F=4kgf
となる。一方、移動体2と案内7との間は、通常、空気
軸受等の静圧軸受構造が採用されるため、その場合の摩
擦係数μは0.01以下になり、移動体2と該移動体2
に積載される部品との総重量を50kgfとすると、必
要な摩擦駆動力Fは0.5kgfを超える値であれば足
りる。従って、前記摩擦駆動力F=4kgfは十分余裕
のある値で、移動体2をスリップを生ずることなく確実
に精密移動させることが可能になる。
【0018】図4は前記実施例による位置決め精度の測
定例で、0.01μmの精度が得られたことを示してい
る。横軸は時間(単位秒)、縦軸は移動体2の移動量
(単位μm)である。また、図5は前記実施例による運
動精度の測定例で、この場合も0.01μm/100m
mの高精度が得られたことを示している。横軸は移動体
2の移動距離(単位mm)、縦軸は真直度誤差(単位μ
m)である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、移動体に
一体に取り付けられた溝形部材と、所定の引張力が予め
付与されるように前記溝形部材に両端を取り付け、移動
体の移動方向とほぼ平行に配置された薄肉で帯状の平板
と、外周面を前記平板に当接して回動する駆動ローラ
と、該駆動ローラと相対して前記平板を挾持し、該挟持
した平板を駆動ローラに向けて押圧可能に回動する従動
ローラと、前記駆動ローラとの間に所定の摩擦駆動力を
発生させるように従動ローラを押圧する押圧手段とから
なる摩擦駆動部を備え、前記駆動ローラの回動により前
記平板および溝形部材を介して前記移動体を移動可能に
したから、移動体と摩擦駆動部との結合部に、可動継手
を使用することなく、簡単かつ廉価な構成により駆動系
の加工誤差と組立て誤差を吸収し、高精度の位置決めお
よび運動精度を得ることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の精密直動テーブルの全体外
観を示す斜視図である。
【図2】図1の摩擦駆動部の外観を示す斜視図である。
【図3】図1の摩擦駆動部の一部断面側面図である。
【図4】図1に示す精密直動テーブルの位置決め精度測
定結果の一例を示す図である。
【図5】図1に示す精密直動テーブルの運動精度測定結
果の一例を示す図である。
【符号の説明】
1…脚、2…移動体、3…溝形部材、3a…溝部、3b
…端辺、4…平板、5…駆動ローラ、6…モータ、7…
案内、10…従動ローラ、11…皿バネ、12…ヒンジ
プレート、12a…切欠き、14…ボルト、16…ナッ
ト、17,18…軸受箱、19,20…L形金具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−114440(JP,A) 実開 昭53−155194(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 5/34 520 B23Q 1/25

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直線往復移動自在にガイド面に沿って摺
    動する移動体を、該ガイド面上の任意の位置に微細位置
    決めする精密直動テーブルにおいて、 溝部を前記移動体に一体に取り付けられた溝形に形成さ
    れた溝形部材と、 所定の引張力が予め付与されるように前記溝形部材の溝
    部を形成する両端辺部を内方に弾性変形させ、その弾性
    変形させた前記両端辺部の端面に両端を取り付け、前記
    移動体の移動方向とほぼ平行に配置された平板と、 軸受箱内に軸受を介して支持されて外周面を前記平板に
    当接し、モータに接続されて回動する駆動ローラと、 該駆動ローラと相対して前記平板を挾持し、該挟持した
    平板を駆動ローラに向けて押圧可能に軸受箱内に軸受を
    介して支持され、前記駆動ローラの回動に従って回動す
    る従動ローラと、 該従動ローラと前記平板を介した前記駆動ローラとの間
    に所定の摩擦駆動力を発生させるように従動ローラを押
    し、前記駆動ローラによる前記平板の摩擦駆動力を任
    意に設定可能な押圧手段と、 を有し、 前記駆動ローラの回動により前記平板および溝形部材を
    介して前記移動体を移動可能にしたことを特徴とする精
    密直動テーブル。
  2. 【請求項2】 前記移動体の移動方向と直角方向のばね
    定数が、移動体の移動方向のばね定数に比べて、1/1
    0以下に小さく構成されてなる請求項1記載の精密直動
    テーブル。
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