JPH0211377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はテーブル本体等の第１の部材と基台等
の第２の部材との対向面間にリニアモータを介在
させたリニアモータ付テーブルに関する。 （従来の技術） 従来、この種のテーブルは、たとえば第１の部
材としてのテーブル本体と第２の部材としての基
台との間に駆動源としてのリニアモータが組み込
まれることから省スペースを図ることができるこ
と、さらに回転モータにより駆動する場合のよう
に、モータの回転をテーブル本体の往復運動に変
換する駆動機構が不要であること等から小型軽量
化を図ることができ、さらに正確な位置決めがで
きるといつた優れた長所を有するものである。リ
ニアモータの固定子と可動子との間には所定の間
隙が設けられ、テーブル本体は一定の推力で移送
されると共に、停止位置で電磁力により自己保持
される。 （発明が解決しようとする問題点） しかし斯かる従来例の場合には、テーブル本体
上で機械加工等の作業をする場合、リニアモータ
の固定子と可動子間の吸引力だけではテーブル本
体が動いて安定しないため、別体のクランプ装置
等によりテーブル本体を機械的に固定しなければ
ならなかつた。すなわち固定子と可動子の間隙を
小さくすれば吸引力が大きくなり、停止位置での
保持力も大きくすることができるが、あまり間隙
を小さくすると、テーブル本体と基台間のガタつ
き等により可動子と固定子が干渉するおそれがあ
り、このガタつき等を吸収するためにある程度の
大きさの間隙が必要であつた。そのためクランプ
装置等を取付けるスペースが必要となり、リニア
モータを使用したことによる省スペースの効果が
半減するという問題があつた。またクランプ装置
等を取付けなければならず、テーブルの組付けが
面倒であるという問題があつた。さらにクランプ
装置等によるテーブル本体の固定は、テーブル本
体の一部を保持してテーブル本体を動かないよう
にしているだけで、テーブル本体を均等に固定す
ることができない。そのためテーブル本体が保持
部を支点として回動したり浮き上つたりするとい
つた問題があつた。 本発明は従来技術の斯かる問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、
リニアモータの固定子と可動子間の間隙を可変に
して、第１の部材と第２の部材とを固定する場合
には間隙を可及的に小さくあるいはゼロにして保
持力を増大させ、リニアモータの吸引力だけで第
１の部材と第２の部材を固定し得るリニアモータ
付テーブルを提供することにある。 （問題点を解決するための手段） そこで、本発明は、上記の目的を達成するため
に、第１の部材と第２の部材をリニアベアリング
を介して相対移動可能に支持し、上記第１の部材
と第２の部材の対向面間に固定子と可動子が対向
して配置されるリニアモータを介在させ、上記リ
ニアベアリングと上記第１の部材および第２の部
材のいずれか一方との間に弾性体を介装し、該弾
性体の撓みにより上記リニアベアリングを上記第
１の部材と第２の部材の対向面間の間隙を変える
方向に移動させ、上記リニアモータの固定子と可
動子の間隙を可変にしたものから構成されてい
る。 （実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。第１図乃至第１０図には本発明の第一実施例
が示されている。この第一実施例に係るリニアモ
ータ付テーブルの全体構成を示す第１図乃至第４
図において、１はベツド等の固定物（図示せず）
に固定される第１の部材としての基台で、この基
台１には左右各２対のリニアベアリング２，２；
２，２を介して第２の部材としてのテーブル本体
３が長手方向に沿つて直線移動可能に取付けられ
ている。 基台１の上面両側には、その長手方向に延びる
ガイド壁４，４が一体に上方に向つて突出形成さ
れ、このガイド壁４，４に沿つてリニアベアリン
グ２，２：２，２が配設されており、ボルト５に
よつて基台１上面に固定されている。 一方、テーブル本体１の下面中央部には基台１
の上面に向つて突出する突出部６が形成されてお
り、突出部６の両側面は上記した基台１のガイド
壁４，４と対向している。この突出部６の両側面
には２条の負荷ボール転走溝７，７がそれぞれ形
成されており、リニアベアリング２の負荷ボール
を案内するようになつている。 上記したリニアベアリング２はボルト５により
基台１上面に弾性体としての皿ばね８を介して取
付けられている。ボルト５はリニアベアリング２
に設けられたボルト挿通孔９とは遊嵌状態となつ
ており、皿ばね８の撓みによつてリニアベアリン
グ２は基台１上面とリニアベアリング２との間に
形成された間隙ｌだけ移動可能となつている。こ
の間隙ｌは後記するリニアモータ１７の固定子１
８と可動子１９間の隙間ｇと等しく形成されてい
る。この間隙ｌとｇの関係はｌ＞ｇとなるように
してもよい。この場合は固定子１８と可動子１９
が密着した状態でまだ間隙ｌに余裕がある状態と
なる。またｌ＜ｇとしてもよいが、この場合は、
リニアベアリング２と基台１との隙間がゼロにな
つた状態で、まだ固定子１８と可動子との隙間が
開いていることになるので、ｇはできるだけｌに
近い値に形成することが望ましい。 各リニアベアリング２，２は第１１図乃至第１
３図に示すように、片側に２条のボール転走溝１
０，１０が設けられ、かつ内部にボール逃げ穴１
１，１１が設けられたベアリングブロツク１２
と、２条の負荷ボール列を保持する保持器１３
と、ボール転走溝１０，１０とボール逃げ穴１
１，１１とを連通する一対の側蓋１４，１４とか
ら構成されている。負荷ボール１５，１５…はボ
ール転走溝１０，１０およびボール逃げ穴１１，
１１間を循環するようになつている。このボール
転走溝１０，１０と負荷ボール１５，１５…との
接触角αは略45度となつているが、45度に限定さ
れるものではなく30〜60度の範囲であればよい。
また第３図に示すように基台１とテーブル本体３
との間のリニアベアリング２，２；２，２とテー
ブル本体３の突出部６の両側面との隙間は、隙間
調整ボルト１６，１６…によつて調整されてい
る。すなわち隙間調整ボルト１６，１６…を締め
込むことによつてリニアベアリング２，２はテー
ブル本体３の突出部６側に押圧されるとともに、
隙間調整ボルト１６，１６…の押圧力の反力が反
対側のリニアベアリング２，２に作用して負荷ボ
ール１５，１５…に予圧をかけている。 一方、基台１とテーブル本体３との間にはリニ
アモータ１７が介在されている。リニアモータ１
７は本実施例においてはリニアパルスモータで、
固定子１８と可動子１９との組合せにより構成さ
れており、パルス発生源（図示せず）から可動子
１９にパルスを入力することにより作動するよう
になつている。固定子１８はテーブル本体３の突
出部６の下面に取付けられ、可動子１９は基台１
上面に取付けられているが、逆の配置であつても
よい。 以下にリニアモータ１７の構成について第１４
図ａおよび第１４図ｂを参照して詳細に説明す
る。図中３はテーブル本体で、テーブル本体３下
面には磁性体よりなる平板状の固定子１８が長手
方向に配置されている。一方基台１の上面には固
定子１８に対面させて、可動子１９が取付けられ
ている。各可動子１９は、永久磁石２０を中心に
介在させてその左右に２つの磁気コア２１，２２
を対向配置して構成されており、一方の磁気コア
２１には永久磁石２０によりＮ極に磁化された第
１の磁極２３および第２の磁極２４が形成され、
他方の磁気コア２２には永久磁石２０によりＳ極
に磁化された第３の磁極２５および第４の磁極２
６が形成されている。 固定子１８には、第１４図ａに示すように長手
方向と略直交する方向に延びる断面コ字形状の固
定歯１８ａが長手方向に略全長にわたつて、同一
ピツチＰで等間隔に設けられている。各磁極２３
〜２６にも固定子１８と同一のピツチの磁極歯２
３ａ〜２６ａがそれぞれ形成されている。 Ｎ極側の第１の磁極２３および第２の磁極２４
には、第１のコイル２７および第２のコイル２８
が巻かれており、電流が流れた際に互いに逆向き
の磁束が発生するように直列に結線されており、
パルス発生源（図示せず）に電気的に接続されて
いる。一方Ｓ極側の第３の磁極２５および第４の
磁極２６にも、同様に直列に結線された第３のコ
イル２９および第４のコイル３０が巻かれてお
り、パルス発生源（図示せず）に接続されてい
る。ここで、説明の都合上、例えば第１の磁極２
３の磁極歯２３ａに対して第２の磁極２４の磁極
歯２４ａは位相が1/2ピツチ（1/2Ｐ）だけずれて
おり、また第３の磁極２５の磁極歯２５ａに対し
て第４の磁極２６の磁極歯２６ａも同様に位相が
１／２ピツチ（1/2Ｐ）だけずれているものとし、さ
らにＮ極側の第１の磁極２３および第２の磁極２
４の磁極歯２３ａ，２４ａに対してＳ極側の第３
の磁極２５および第４の磁極２６の磁極歯２５
ａ，２６ａは1/4ピツチ（1/4Ｐ）だけ位相がずれ
ているものとする。 ここで本実施例のリニアパルスモータの動作原
理について説明する。第１５図ａ〜ｄは、リニア
パルスモータの動作原理を示す概略図を示してお
り、第１のコイル２７と第２のコイル２８には端
子ａから、第３のコイル２９と第４のコイル３０
には端子ｂからパルスが入力されるようになつて
いる。第１５図ａでは、端子ａに第１の磁極２３
を励磁する方向に（モード）、第１５図ｂでは
端子ｂに第４の磁極２６を励磁する方向に（モー
ド）、第１５図ｃでは端子ａに第２の磁極２４
を励磁する方向に（モード）、第１５図ｄでは
端子ｂに第３の磁極２５を励磁する方向に（モー
ド）、それぞれパルスが入力された状態を示し
ている。 ここで第１表にモードないしの場合の各磁
極の磁気力発生状態を示す。

【表】

【表】 第１表に示すようにモードの場合にはＮ極側
の第１の磁極２３の磁力が強力で、第１の磁極２
３と固定子１８の固定歯１８ａとの間の吸引力に
より可動子１９は保持され安定状態にある。一方
Ｓ極側の第３および第４の磁極２５，２６はそれ
ぞれ固定子１８の固定歯１８ａに対して1/4ピツ
チだけ位相がずれている。モードでは第１の磁
極２３のコイル２７による磁力はなくなり、代つ
てＳ極側の第４の磁極２６の磁力が強力になつ
て、可動子１９は第４の磁極２６が固定子１８の
固定歯１８ａと位相が合致する方向に相対的に移
動して1/4ピツチ（1/4Ｐ）だけ進むことになる。
このときＮ極側の第１および第２の磁極２３，２
４が1/4ピツチ（1/4Ｐ）だげ位相がずれる。 さらにモードではＮ極側の第２の磁極２４の
磁力が強力になり、第２の磁極２４が固定子１８
の固定歯１８ａと位相が合致する方向に可動子１
９は相対的に移動して1/4ピツチ（1/4Ｐ）進み、
Ｓ極側の第３および第４の磁極２５，２６は1/4
ピツチ（1/4Ｐ）だけ位相がずれる。モードは
Ｓ極側の第３の磁極２５の磁力が強力となり、第
３の磁極２５が固定子１８の固定歯１８ａと位相
が合致する方向に可動子１９は相対的に移動して
１／４ピツチ（1/4Ｐ）進む。さらに再びモードに
戻つてＮ極側の第１の磁極２３の磁力が強力とな
つて可動子１９は1/4ピツチ（1/4Ｐ）だけ相対的
に進み第１５図ａの状態となる。このようにモー
ドからの繰り返しによつて１パルス当り1/4
ピツチ（1/4Ｐ）ずつ移動するようになつている。 このような構成のリニアモータ付テーブルにあ
つては、リニアモータ１７の可動子１９にパルス
発生源（図示せず）よりパルスを入力すると、該
可動子１９はテーブル本体３の下面の固定子１８
に対して１パルスにつき1/4ピツチ（1/4Ｐ）ずつ
相対移動し、従つてテーブル本体３は基台１の長
手方向に１パルス当り1/4ピツチ（1/4Ｐ）ずつ移
送される。移送中の可動子１９と固定子１８の間
の間隙はテーブル本体３から加えられる荷重と可
動子１９と固定子１８間の吸引力と、各リニアベ
アリング２と基台１との間に介装された皿ばね８
の弾性係数により決まり、所定の間隙ｇを保ちな
がら移動する。 つぎにテーブル本体３を固定する場合、リニア
モータ１７の可動子１９に流す電流を大きくして
固定子１８と可動子１９間の吸引力を強くする。
この吸引力の増大に伴つて皿ばね８は撓んで固定
子１８と可動子１９間の間隙ｇは小さくなる。間
隙ｇが小さくなると吸引力は間隙ｇの自乗に反比
例して大きくなるため、吸引力は急激に大きくな
りテーブル本体３は強い力で保持される。また皿
ばね８によるリニアベアリング２と基台１との間
の間隙ｌはゼロとなつた時点で固定子１８は可動
子１９に密着し、テーブル本体３上にかかる荷重
は基台１によつて受け持たれ、テーブル本体３は
安定して保持される。 さらにテーブル本体３に負荷がかかつた場合で
も、リニアベアリング２，２…には予圧がかけら
れているので、テーブル本体３と基台１との間に
ガタつきが生じることはなく、さらにボール転走
溝１０と負荷ボール１５との接触角を45度付近に
とつているので、上下左右の四方向からの荷重を
均一に支承することができ、テーブル本体３の移
送中リニアモータの可動子と固定子との隙間寸法
は一定に保たれ、常に推力は一定に保持される。
また転がり軸受であるリニアベアリング２，２…
を使用しているので摩耗が少ないため、テーブル
本体３に負荷がかかつた場合でも可動子と固定子
が干渉するおそれは無く、したがつて可動子と固
定子との隙間を狭くして大きな推力および停止保
持力を得ることができる。 また本実施例のリニアパルスモータにおいて
は、１パルス当り固定歯の1/4ピツチずつ移動す
るようになつているが、１パルス当り一定量だけ
移動するモータであればよく、また、リニアパル
スモータに限るものではなくリニア直流モータ、
リニア同期モータ等他の方式のものでもよい。 つぎに第１６図乃至第１８図には、本発明の第
二実施例を示しており、第一実施例と同一の構成
部分については同一の符号を付して説明すると、
第二実施例では、第１の部材と第２の部材が２段
重ねの構成となつている。即ち第１の部材として
の基台１上に第１のリニアベアリング３１を介し
て移動可能に第２の部材としての中間摺動台３２
が支持されており、さらに第１の部材としての中
間摺動台３２上に第２のリニアベアリング３３を
介して移動可能に第２の部材としてのテーブル本
体３が支承されている。基台１と中間摺動台３２
間には第１のリニアモータ３４が、中間摺動台３
２とテーブル本体３との間には第２のリニアモー
タ３５が介装されている。 第１のリニアモータ３４は中間摺動台３２下面
に取付けられた第１の固定子３４ａと、基台１上
面に取付けられた第１の可動子３４ｂとから構成
されている。また第２のリニアモータ３５は中間
摺動台３２上面に取付けられた第２の固定子３５
ａと、テーブル本体３下面に取付けられた第２の
可動子３５ｂとから構成されている。第１のリニ
アベアリング３１は、基台１上面に皿ばね３６を
介してボルト３７により取付けられており、第１
の可動子３４ｂと第１の固定子３４ａ間の間隙g₁
を閉じる方向に移動可能となつている。第２のリ
ニアベアリング３５は、中間摺動台３２上面に皿
ばね３８を介してボルト３９により取付けられて
おり、第１のリニアベアリング３１と同様、第２
の可動子３５ｂと第２の固定子３５ａ間の間隙g₂
を閉じる方向に移動可能となつている。 さらに第１のリニアモータ３４の第１の固定子
３４ａの磁極歯のピツチP₁と第２のリニアモー
タ３５の固定子３５ａの磁極歯のピツチP₂は異
なつている。 このような構成のリニアモータ付テーブルにあ
つては、早送り、微動送りが可能となつており、
まず早送りする場合には、第１のリニアモータ３
４の第１の可動子３４ｂにパルス発生源（図示せ
ず）よりパルスを入力すると、該第１の可動子３
４ｂは中間摺動台３２の下側の第１の固定子３４
ａに対して１パルスにつき1/4ピツチ（1/4P₁）
ずつ相対移動し、従つて中間摺動台３２とともに
テーブル本体３は基台１の長手方向に１パルス当
り1/4ピツチ（1/4P₁）ずつ移送され、一方第２
のリニアモータ３５（テーブル本体３側）の第２
の可動子３５ｂにパルス発生源（図示せず）より
逆極性のパルスを入力とすると、該第２の可動子
３５ｂは中間摺動台３２の上側の第２の固定子３
５ａに対して１パルスにつき1/4ピツチ（1/4P₂）
ずつ第１のリニアモータ３４の移動方向と同方向
に相対移動し、従つてテーブル本体３は中間摺動
台３２に対して第１リニアモータ３４による移動
方向と同方向に相対的に移動される。この結果、
テーブル本体３は基台１に対して１パルスにつき
距離（１／４P₁＋１／４P₂）だけ移動、すなわち早送 りされる。 つぎに微動送りする場合には、第１のリニアモ
ータ３４の第１の可動子３４ｂおよび第２のリニ
アモータ３５の第２の可動子３５ｂに同一極性の
パルスを入力すると、第１のリニアモータ３４に
よりテーブル本体３は中間摺動台３２とともに基
台１の長手方向に１パルス当り1/4ピツチ（1/4
P₁）ずつ移送され、一方第２のリニアモータ３
５によりテーブル本体３は中間摺動台３２に対し
て第１のリニアモータ３４による移動方向と逆方
向に１パルス当り1/4ピツチ（1/4P₂）ずつ移動
されるので、結局該テーブル本体３は基台１に対
して距離（１／４P₁−１／４P₂）だけ移動、すなわち 微動送りされる。 テーブル本体３を停止させ固定する場合は、第
一実施例と同様に第１のリニアモータ３４と第２
リニアモータ３５の第１の可動子３４ｂ及び第２
の可動子３５ｂに流す電流を大きくし、皿ばね３
６，３８を撓ませて第１の固定子３４ａ及び第１
の可動子３４ｂ間の間隙g₁、第２の固定子３５ａ
及び第２の可動子３５ｂ間の間隙g₂を可及的に小
さくあるいはゼロにして、固定するものである。
その他の構成および作用は前記第一実施例と略同
様であり、説明を省略する。 以上の実施例の説明において、可動子と固定子
の配置は、基台１、テーブル本体３および中間摺
動台３２のいずれに配設してもよいことはもちろ
んである。 また本実施例においては２段構成について示し
たが、３段構成等の他段構成としてもよい。 （発明の効果） 本発明は以上の構成および作用から成るもの
で、リニアベアリングと第１の部材および第２の
部材のいずれか一方との間に弾性体を介装したの
で、第１の部材と第２の部材を固定する際、可動
子に大電流を流して固定子と可動子間の吸引力を
強くすると、弾性体は撓んで固定子と可動子間の
間隙は小さくなり、さらに固定子と可動子間の吸
引力は距離の自乗に反比例して大きくなつて強力
な停止保持力が得られ、テーブル上の機械作業等
により第１の部材と第２の部材とが相対的に動く
おそれはなくなる。したがつて従来のようなテー
ブル固定用のクランプ装置等が必要なくなり、構
造が単純化され、汎用性の高いリニアモータ付テ
ーブルが得られる。さらにクランプ装置等の組付
作業が必要なくなるので、生産性が向上すると共
に、部品点数も削減されコスト低減を図ることが
できる。さらにクランプ装置等により機械的に保
持するのではなく、電気的に制御するだけでテー
ブル本体を固定することができるので、応答性が
きわめて早くなり、作業能率が向上する。また固
定子と可動子間が全体的に吸引されるので、第１
の部材と第２の部材は対向面全面にわたつて均等
に保持され、従来のように部分的に保持すること
から生じるテーブルの浮上り等の不具合が防止さ
れ、より安定して保持される等の種々の効果が得
られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例に係るリニアモー
タ付テーブルの正面断面図、第２図は第１図の装
置のリニアベアリング近傍を示す部分拡大断面
図、第３図は第１図の装置の一部破断平面図、第
４図は第１図の装置の一部破断側面図、第５図は
テーブル本体の底面図、第６図は第５図のテーブ
ル本体の正面図、第７図は第５図−線断面
図、第８図は基台の平面図、第９図は第８図−
線断面図、第１０図は第８図の−線断面
図、第１１図はリニアベアリングの正面図、第１
２図はリニアベアリングの一部を破断した平面
図、第１３図は第１２図の−線断面図、
第１４図ａはリニアモータの拡大側面図、第１４
図ｂは第１４図ａのＢ−Ｂ線断面図、第１５図ａ
乃至ｄはリニアモータの作動原理を示す部分側面
図、第１６図は本発明の第二実施例に係るリニア
モータ付テーブルの正面断面図、第１７図は第１
６図の装置の平面図、第１８図は第１６図の装置
の一部破断側面図である。 符号の説明、１……基台（第１の部材）、２…
…リニアベアリング、３……テーブル本体（第２
の部材）、８……皿ばね（弾性体）、１７……リニ
アモータ、１８……固定子、１９……可動子、ｇ
……間隙、Ｐ……固定子の磁極歯のピツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の部材と第２の部材をリニアベアリング
   を介して相対移動可能に支持し、上記第１の部材
   と第２の部材の対向面間に固定子と可動子が対向
   して配置されるリニアモータを介在させ、上記リ
   ニアベアリングと上記第１の部材および第２の部
   材のいずれか一方との間に弾性体を介装し、該弾
   性体の撓みにより上記リニアベアリングを上記第
   １の部材と第２の部材の対向面間の間隙を変える
   方向に移動させ、上記リニアモータの固定子と可
   動子の間隙を可変にしたことを特徴とするリニア
   モータ付テーブル。