JP4926758B2 - 粗微動機構 - Google Patents

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Description

本発明は、特性の異なる複数のアクチュエータを組み合わせて構成された粗微動機構に関し、特に、微動機構の保持推力あるいは保持トルクによる制約を受けることなく、粗動機構を高速移動させることのできる粗微動機構に関する。
一般に、大きな可動範囲で高精度の位置決めを行うことのできる高精度位置決め機構は高価である。このため、比較的安く製造できる粗動機構および微動機構を組み合わせた構成の粗微動機構が用いられている。粗動機構は高速・高推力（回転機構の場合にはトルク）駆動が可能であるが、位置決め精度が低い。微動機構は一般に、位置決め精度は高いが推力が低い。これらを組み合わせた構成の粗微動機構では、ワークを目標位置に向けて粗動機構によって高速で移動させ、しかる後に、微動機構によって目標位置に精度良く位置決めするように駆動される。このように、特性の異なる複数のアクチュエータを組み合わせた構成の粗微動機構を用いることにより、ワークを目標位置に短時間で精度良く位置決めすることが可能である。
粗微動機構では、一般に、粗動機構に微動機構が搭載された構造となっており、微動機構に位置決め対象のワークを搭載し、この状態でワークを目標位置に位置決めする動作が行われる。したがって、粗動機構によるワークの高速位置決め時には、ワークが搭載されている微動機構に、高加速移動に伴って発生するワーク慣性負荷などが作用する。このため、粗動機構が高速・高推力駆動が可能であっても、実際には、粗動機構の動作時に、微動機構の保持推力以上の駆動力を掛けることができない。このため、従来の粗微動機構には、粗動機構の高加速駆動性能を十分に活用できていないという解決すべき課題がある。
例えば、図２に示す直動式の粗微動機構１００では、粗動レール１０１に沿ってスライドする粗動スライダ１０２の上に固定された微動レール１０３に沿って微動スライダ１０４がスライドするように構成されている。ワーク１０５を微動スライダ１０４に載せ、粗動スライダ１０２で大きな範囲の大まかなワーク位置決め動作を行い、微動スライダ１０４で小さな範囲内において精密なワーク位置決め動作を行う。
したがって、粗動スライダ１０２の移動によって微動スライダ１０４および、その上に載せたワークにかかる慣性力は、そのまま微動機構の負荷となる。よって、粗動機構が実現できる加速度は微動機構の駆動力で制限される。
本発明の課題は、微動機構の保持推力（保持トルク）による制約を受けずに粗動機構を高加速駆動することのできる粗微動機構を提案することにある。
上記の課題を解決するために、本発明は、ワークを目標位置に位置決めするために、前記ワークを搭載した微動機構を、粗動機構によって第１の位置決め精度で目標位置に移動し、しかる後に、前記微動機構によって前記ワークを前記第１の位置決め精度よりも高い第２の位置決め精度で前記目標位置に位置決めし、前記粗動機構による前記ワークの移動を、当該粗動機構に前記微動機構を機械的に連結した状態で行うことにより、前記微動機構に作用する負荷の少なくとも一部を前記粗動機構に負担させる粗微動機構であって、
前記粗動機構は、粗動レールに沿って第１の範囲を前記第１の位置決め精度でスライドする粗動スライダを備え、
前記微動機構は、前記粗動スライダに取り付けられている微動レールに沿って、前記第１の範囲より狭い第２の範囲を、前記第２の位置決め精度でスライドするワーク搭載用の微動スライダを備え、
前記微動スライダを、前記粗動スライダに機械的に連結した連結状態および前記粗動スライダとの連結が解除された連結解除状態に切り替え可能な切り替え機構を有していることを特徴としている。
切り替え機構としては、微動スライダが粗動スライダに対して相対的に移動しないように、所定のブレーキ力で微動スライダを粗動スライダに連結した状態に保持するためのブレーキ機構を用いることができる。
本発明では、粗動機構による高速・高推力駆動は、微動機構が粗動機構に機械的に連結された状態で行われる。したがって、高速・高推力駆動時に、粗動機構によって高加速度で移動する微動機構に作用するワーク慣性負荷などの負荷は、保持推力の高い側が負担する。よって、微動機構による低い保持推力によって、粗動機構の高加速駆動が制約を受けることを防止でき、あるいは、そのような制約を軽減できる。
したがって、本発明によれば、粗動機構による高速な位置決めと、微動機構による高精度な位置決めを両立させることが可能な粗微動機構を実現できる。
以下に、図面を参照して、本発明を適用した粗微動機構の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した直動式のブレーキ付き粗微動機構を示す模式図である。ブレーキ付き粗微動機構１は粗動機構２と微動機構３とを有しており、粗動機構２は、粗動レール４と、この粗動レール４に沿ってスライドする粗動スライダ５とを備えている。微動機構３は、粗動スライダ５の上に固定した微動レール６と、この微動レール６に沿ってスライドする微動スライダ７とを備えている。微動スライダ７に、位置決め対象のワーク８が搭載されるようになっている。
粗動スライダ５は、微動スライダ７に比べて、高速・高推力で広いスライド範囲をスライドするが、その位置決め精度は低い。微動スライダ７は、低推力で狭いスライド範囲をスライドするが、その位置決め精度は高い。
粗動スライダ５には、微動スライダ７を当該粗動スライダ５に機械的に連結するためにブレーキ機構９が取り付けられている。また、制御盤１０によって、粗動スライダ５、微動スライダ７およびブレーキ機構９の駆動制御が行われる。粗動スライダ５のスライド時には、制御盤１０はブレーキ機構９を駆動して、一定のブレーキ力によって、微動スライダ７を粗動スライダ５に連結固定し、微動スライダ７が粗動スライダ５に対して相対的に移動しないように拘束する。微動スライダ７のスライド時には、制御盤１０はブレーキ機構９によるブレーキ力を解除して、粗動スライダ５と微動スライダ７の連結状態を解除する。
この構成の粗微動機構１では、微動スライダ７に載せたワークを、粗動スライダ５を高速で広い範囲をスライドさせることにより、目標位置に対して大まかに位置決めする。次に、微動スライダ７を所定の速度で狭い範囲をスライドさせることにより、目標位置に対して精度良く位置決めする。また、粗動機構２のみが動作する大まかな位置決め時には、ブレーキ機構９を駆動して微動スライダ７を粗動スライダ５に機械的に連結固定された状態にする。この結果、粗動機構２の加速に伴って微動スライダ７に作用する慣性力が微動機構３には作用せず、粗動機構２に作用する。したがって、粗動機構２は、微動機構３の能力に制約されることなく、高加速の位置決め動作を行うことが可能である。
なお、本発明を直動機構に適用した場合の実施の形態を説明したが、本発明は割り出し盤などの回転式の粗微動機構に対しても同様に適用できることは勿論である。
本発明を適用した直動式の粗微動機構の実施の形態を示す模式図である。 従来の直動式の粗微動機構の例を示す模式図である。
符号の説明
１ ブレーキ付き粗微動機構
２ 粗動機構
３ 微動機構
４ 粗動レール
５ 粗動スライダ
６ 微動レール
７ 微動スライダ
８ ワーク
９ ブレーキ機構
１０ 制御盤

Claims (2)

  1. ワークを目標位置に位置決めするために、前記ワークを搭載した微動機構を、粗動機構によって第１の位置決め精度で目標位置に移動し、しかる後に、前記微動機構によって前記ワークを前記第１の位置決め精度よりも高い第２の位置決め精度で前記目標位置に位置決めし、前記粗動機構による前記ワークの移動を、当該粗動機構に前記微動機構を機械的に連結した状態で行うことにより、前記微動機構に作用する負荷の少なくとも一部を前記粗動機構に負担させる粗微動機構であって、
    前記粗動機構は、粗動レールに沿って第１の範囲を前記第１の位置決め精度でスライドする粗動スライダを備え、
    前記微動機構は、前記粗動スライダに取り付けられている微動レールに沿って、前記第１の範囲より狭い第２の範囲を、前記第２の位置決め精度でスライドするワーク搭載用の微動スライダを備え、
    前記微動スライダを、前記粗動スライダに機械的に連結した連結状態および前記粗動スライダとの連結が解除された連結解除状態に切り替え可能な切り替え機構を有していることを特徴とする粗微動機構。
  2. 前記切り替え機構は、前記微動スライダが前記粗動スライダに対して相対的に移動しないように、所定のブレーキ力で前記微動スライダを前記粗動スライダに連結した状態に保持するためのブレーキ機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の粗微動機構。
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