JPH0375294B2 - - Google Patents

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JPH0375294B2
JPH0375294B2 JP58122072A JP12207283A JPH0375294B2 JP H0375294 B2 JPH0375294 B2 JP H0375294B2 JP 58122072 A JP58122072 A JP 58122072A JP 12207283 A JP12207283 A JP 12207283A JP H0375294 B2 JPH0375294 B2 JP H0375294B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/56Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/58Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism a single sliding pair
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    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
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    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/28Electric drives

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、小ストロークの直線運動で精密な
位置決めを必要とする分野、たとえば半導体、光
デイスク、DAD(デジタル・オーデイオ・デイス
ク)等の如き超精密加工を要する分野で利用して
好適なリニアスライドに関するものである。
[従来の技術] 従来、工作機械等に用いられている公知の直線
運動装置の多くは、第1図に示す様な構造で、1
は下部にナツト2が固定された可動部、3は上記
可動部1を直線状に摺動自在に案内する案内部、
4は案内部3と平行に配置され、上記ナツト2と
螺合する精密ボールねじ、5は精密ボールねじ4
を回転させる回転モータである。この装置に於い
て、可動部は、回転型モータ5で精密ボールねじ
4を回転させ、その回転運動をナツト2で直線運
動に変換することによつて、案内部3上を直線状
に移動する。この装置の位置決め精度は、案内部
3の精度以上に、ナツト2及び精密ボールねじ4
の加工精度、取付精度及びバツクラツシユの大小
に影響される。ところで、近年超精密加工分野等
に於いて、小ストロークでサブミクロン精度の位
置決めが可能な直線運動装置の需要が高まつてい
る。しかし、前記の構造の装置で位置決め精度を
向上させるためには、ナツト2及び精密ボールね
じ4の加工精度及び取付精度を向上させ、バツク
ラツシユをなくするための予圧機構を設けなけれ
ばならず、装置が複雑で高価なものになる。ま
た、上記の構造では可動部1が小ストロークのも
のであつても、可動部1、案内部3、ナツト2、
精密ボールねじ4及び回転型モータ5等を組み合
わせるため装置全体が大型になるという欠点があ
つた。
[発明が解決しようとする課題] この発明の目的は、小ストロークの直線運動で
精密な位置決めを必要とする分野で使用されるリ
ニアスライドにおいて、小型かつ高精度の位置決
めを可能にすることである。
[課題を解決するための手段] この発明は、直線運動軸受の固定部材の間の小
さな隙間にブラシレスDCリニアモータを組み込
んで一体化した。すなわち、この発明のリニアス
ライドは、板状の固定部材13と板状の可動部材
14とを対向させ、互いに対向する面に可動部材
14の移動方向に平行して直線状に伸びる平行な
2列のレース面11,11,12,12を互いに
対向させて形成し、上記互いに対向するレース面
11,12,11,12の間に転動体15,15
を介在させて、可動部材14の重量に加えて可動
部材14の移動方向と直交する方向の荷重を支承
させた直線運動軸受Aと、上記両部材13,14
の互いに対向する面のどちらか一方に固定した直
流電流通電用のコイル20と他方の部材の2本の
レース面の間に固定した永久磁石16,17,2
1とからなる、可動部材を移動させるための駆動
装置Bとからなり、上記一方の部材の対向面に固
定したコイル20は、1本のワイヤを矩形渦巻状
に巻回して対辺をなす部分では互いに逆向きの電
流が流れるようにした、全体として薄板状のコイ
ルであつて、一組の対辺をなす部分を可動部材の
移動方向と直交させて配置し、上記他方の部材に
固定した永久磁石16,17,21は、可動部材
の移動方向とコイル20の前記一組の対辺をなす
部分と双方に対し直交する磁束を形成させる磁極
の向きに配置した構造である。
[作用] 全体の形状及び重量をほぼ極限まで小型軽量化
しつつ、直線運動軸受の特性と、ブラシレスDC
リニアモータの特性とが合理的に結合される結
果、サブミクロン精度の位置決め機能を持つ小型
高精度のリニアスライドが得られる。
すなわち、直線運動軸受は、板状の固定部材と
対向させて板状の可動部材を僅小な隙間をもつて
対設し、固定部材と可動部材の移動方向に走るレ
ース面間に転動体を介在させることによつて、可
動部材の移動方向と直交する方向の荷重を支え、
可動部材を円滑かつ性格に移動させる働きをする
ので案内精度が高い。
ブラシレスDCリニアモータは停止位置を無段
階に制御でき、しかも構造が簡単で、摩擦やバツ
クラツシユとは無縁であるから、サブミクロンオ
ーダーの位置決め用駆動手段として適している。
コイルを矩形渦巻形にして全体として薄板状に
形成して可動部材と固定部材の対向面間に配置す
ることによりブラシレスDCリニアモータの駆動
部を構成させるようにしたので、全体として薄型
コンパクトな構造で、重心バランスも良好に構成
することができる。また、ブラシレスDCリニア
モータを直線運動軸受の固定部材と可動部材の間
に組み込んだことにより、その構成要素である永
久磁石が固定部材と可動部材の間に位置すること
により、その結果、固定部材と可動部材を互いに
接近させようとする吸引磁力が作用し、レース面
間の転動体に予圧が与えられる。
[実施例] 第2図及び第3図は、この発明に係るリニアス
ライドの第一の実施例を示すもので、直線運動軸
受Aと、上記直線運動軸受Aに組み込まれた駆動
装置B、即ち直流リニアモータで構成されてい
る。直線運動軸受Aはスライド方向に沿つて平行
に形成された2列のレース面11,12をその対
向面にもつ板状の固定部材13及び板状の可動部
材14と、上記両部材13,14の対向するレー
ス面11,12,11,12の間に収容された転
動体15,15とから成つている。
直流リニアモータBは、固定部材13と可動部
材14との2列のレース面11,12間の中央に
配置されるもので、可動部材14にはスライド方
向両端に、磁極の向きを逆にして2個の永久磁石
16,17を固設し、この2個の永久磁石16,
17の上部を磁性体18で連結し、これと対向し
て固定部材13にも磁性体19を配置して上記永
久磁石16,17の磁束をスライド方向に沿つて
形成させ、かつ、この磁性体19上に前記永久磁
石16,17と所定の隙間を持つて対向させ、し
かも、上記磁束と鎖交させてコイル20を巻回配
置したものである。
第4図及び第5図は、この発明の第二の実施例
で、上記第一の実施例の可動部材14側に設けた
2個の永久磁石16,17の代わりに、アルニコ
系磁石21を使用する場合であつて、この場合に
は、1個のアルニコ系磁石21の両端の磁極N、
Sをスライド方向にして可動部材14に取付け、
この磁石21の両端に磁性体18′,18″を配置
したもので、他の構成は、前記第一の実施例と同
一である。即ち、永久磁石にアルニコ磁石を使用
するときは、上記構成とする方が効率がよい。
上記第一及び第二実施例におけるコイル20の
巻回配置構造は同一であつて、第6図に示す様
に、固定部材13の磁性体19上に、1本のコイ
ル20を矩形渦巻状に巻回配置して、対辺をなす
部分では互いに逆向きの電流が流れるようにし
た、全体として薄板状のコイルであつて、一組の
対辺をなす部分を可動部材14の移動方向と直交
させて配置したもので、これにより、アルニコ系
磁石21の両磁極N、S、又は、2個の永久磁石
16,17の部分でコイル20を流れる電流の向
きを逆にして磁束を横切らせることができる。即
ち、上記コイル20に第6図で矢印イ方向に直流
電流を流せば、可動部材14に第3図、第5図及
び第6図では右向きの推力が発生し、可動部材1
4を固定部材13に対して右方向に移動させるこ
とができる。勿論、電流の向きを逆にすれば、可
動部材14を逆方向に移動させることができる。
尚、可動部材14の最大ストロークは、コイル2
0のスライド方向巻回幅lによつて設定される。
第7図は、直線運動軸受Aの構成を変更した他
の実施例であつて、前記第一及び第二の実施例が
転動体15を総ボール型としていたものを、保持
器22付きに変更したもので、他の構成は前記実
施例と同一である。
尚、以上の説明では直流リニアモータBは、可
動部材14側に永久磁石16,17またはアルニ
コ系磁石21を固定した可動磁石型としたが、可
動部材14側にコイル20を固定した可動コイル
型直流リニアモータとしても何ら差し支えない。
[発明の効果] 以上のように、この発明は、直線運動軸受の板
状の固定部材と板状の可動部材の間に、永久磁石
と矩形渦巻状に巻回し、全体として薄板状のコイ
ルとからなるブラシレスDCリニアモータを組み
込んだものであるから、縦方向、横方向ともにコ
ンパクトで、しかも、構造が簡単で案内精度およ
び軸受剛性が高く、可動部の慣性質量も小さいと
いう直線運動軸受の特性と、停止位置を無段階に
制御できるブラシレスDCリニアモータの特性と
が合理的に結合され、全体の形状及び重量をほぼ
極限まで小型軽量化し、サブミクロン精度の位置
決め機能をもつリニアスライドが容易に構成でき
る。とくに、コイルを平面渦巻形にし、全体とし
て薄板状にして板状の可動部材と板状の固定部材
の対向面間に配置することによりリニアモータの
駆動部を直線運動軸受に一体的に組み込んだの
で、全体として薄型コンパクトな構造で、重心バ
ランスも良好に構成することができる。また、永
久磁石の吸引力によつて直線運動軸受に常時予圧
を付与することになるため、案内精度および軸受
剛性が向上するという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は公知の位置決め装置の概略図、第2図
は本発明の第一の実施例を示す主要部縦断正面
図、第3図は第2図X−X線に於ける縦断側面
図、第4図は第二の実施例を示す主要部縦断正面
図、第5図は第4図のY−Y線に於ける縦断側面
図、第6図は第4図の概略平面図、第7図は、本
発明の更に他の実施例を示す主要部縦断正面図で
ある。 13……固定部材、14……可動部材、15…
…転動体、16,17……永久磁石、18,1
8′,18″,19……磁性体、20……コイル、
21……アルニコ系磁石、A……直線運動軸、B
……可動部材を移動させるための駆動装置(直流
リニアモータ。)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 板状の固定部材と板状の可動部材とを対向さ
    せ、互いに対向する面に、可動部材の移動方向に
    平行して直線状に伸びる2列のレース面を互いに
    対向させて形成し、上記互いに対向するレース面
    の間に転動体を介在させて、可動部材の重量に加
    えて可動部材の移動方向と直交する方向の荷重を
    支承させた直線運動軸受と、上記両部材の互いに
    対向する面のどちらか一方に固定した直流電流通
    電用のコイルと、他方の部材の2本のレース面の
    間に固定した永久磁石とからなる、可動部材を移
    動させるための駆動装置とからなり、 上記一方の部材の対向面に固定したコイルは、
    1本のワイヤを矩形渦巻状に巻回して対辺をなす
    部分では互いに逆向きの電流が流れるようにし
    た、全体として薄板状のコイルであつて、一組の
    対辺をなす部分を可動部材の移動方向と直交させ
    て配置し、 上記他方の部材に固定した永久磁石は、可動部
    材の移動方向とコイルの前記一組の対辺をなす部
    分と双方に対し直交する磁束を形成させる磁極の
    向きに配置したことを特徴とするリニアスライ
    ド。
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