JPH05285758A

JPH05285758A - 直線送り装置の動特性制御システム

Info

Publication number: JPH05285758A
Application number: JP11530292A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Hatamura; 村洋太郎畑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-11-02
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JP2522741B2

Abstract

(57)【要約】【目的】直線送り装置の動特性を制御するシステムを
提供する。【構成】軌道レール１と、軌道レール１に沿って摺動
自在に設けられる摺動台３と、前記軌道レール１と摺動
台３に設けられた互いに対向する転動体転走溝間に介在
される転動体２と、前記摺動台３に取りつけられるテー
ブル等の被送り部材１００と、該被送り部材１００を駆
動する駆動系１０１と、を備えた直線送り装置におい
て、前記転動体２に加える予圧を調整することによって
直線送り装置の動特性を変化させることを特徴とする。
動特性は外力に対する変位振幅の比である動剛性であ
り、動作状態に応じて動剛性を可変とすることを特徴と
する。動特性は外部から加えられた振動を吸収する特性
である減衰性であり、予圧を大きくすることによって外
力に対する減衰性を高め位置決め制定時間を短くするこ
とを特徴とする。動特性は直線送り装置の固有振動数で
あり、予圧を大きくすることによって固有振動数を高く
して共振点をずらすことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば半導体製造装
置，工作機械，各種検査装置等に用いられる直線送り装
置に関し、特にその動特性を制御するシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体技術に代表されるように微
細加工の高精度化の要求が高まっている。ＮＣ（数値制
御）が開発されて以来、位置制御により加工精度は飛躍
的に向上した。このような位置制御を高精度にするため
に、直線案内部に転がり接触形の直線運動用案内装置が
広く用いられている。

【０００３】この直線運動用案内装置は、軌道レール
と、この軌道レールに転動体を介して摺動自在に設けら
れる摺動台と、から構成される。

【０００４】このような直線運動用案内装置で高精度に
位置決めを行う場合には、直線運動用案内装置に予圧を
与えることによって、転動体と転動体転走溝間の隙間を
ゼロにすると共に、剛性を高めて転動体に加わる荷重に
対する弾性変位量を小さくしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、案内面の長所
と考えられていた低摩擦が、動特性の面から考えると問
題になる。

【０００６】すなわち、送り軸方向に負荷が加えられた
際、摩擦が低いために駆動系で負荷を受けなければなら
ず、また位置決めは振動的になり、長い制定時間が必要
になる。

【０００７】送り軸方向の摩擦が高いほど送り軸方向の
振幅変位が小さく、位置決めの制定時間も短くする効果
をもっているので動特性はよいことが知られている。し
かし、案内面の摩擦は位置決め誤差を増すことになり、
位置決め精度の上から好ましくない。

【０００８】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、直
線送り装置の動特性を制御するシステムを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、軌道レールと、該軌道レールに
沿って摺動自在に設けられる摺動台と、前記軌道レール
と摺動台に設けられた互いに対向する転動体転走溝間に
介在される転動体と、前記摺動台に取りつけられるテー
ブル等の被送り部材と、該被送り部材を駆動する駆動系
と、を備えた直線送り装置において、前記転動体に加え
る予圧を調整することによって直線運動装置の動特性を
変化させることを特徴とする。

【００１０】予圧の調整は、軌道レールと摺動台の少な
くともいずれか一方に、転動体が介在される相対する転
動体転走溝間の間隔を調整可能とする予圧調整用伸縮部
を設け、該予圧調整用伸縮部を伸縮させることにより行
うことを特徴とする。

【００１１】また、摺動台が複数設けられている場合に
は、複数の摺動台のうち少なくとも一つの摺動台に予圧
調整用伸縮部を設けておけばよい。

【００１２】動特性は外力に対する変位振幅の比である
動剛性であり、動作状態に応じて動剛性を可変とするこ
とを特徴とする。

【００１３】動特性は外部から加えられた振動を吸収す
る特性である減衰性であり、予圧を大きくすることによ
って外力に対する減衰性を高め位置決め制定時間を短く
することを特徴とする。

【００１４】動特性は直線送り装置の固有振動数であ
り、予圧を大きくすることによって固有振動数を高くし
て共振点をずらすことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明の直線送り装置の動特性制御システムに
あっては、走行時等の低摩擦が要求される場合には予圧
を小さくして軽快に移動させる。また、位置決め停止時
の制定時間を短くしたい場合には予圧を大きくして減衰
性を高める。

【００１６】もちろん走行・停止時だけでなく、走行中
あるいは停止状態で変動荷重が加わるような場合には、
動剛性を増大させるべく予圧を大きくして変位振幅を小
さくする。

【００１７】また、外部から加えられた振動が直線送り
装置の固有振動数に近い場合、予圧を大きくすることに
よって固有振動数を高くして共振点をずらし、共振を避
けることができる。さらに、予圧を大きくすれば、上記
したように減衰性も高まるので、振動を吸収して振幅自
体も小さくなる。

【００１８】

【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。

【００１９】図１は本発明の直線送り装置の動特性制御
システムのシステム構成を示している。直線送り装置
は、軌道レール１と、この軌道レール１に沿ってボール
やコロ等の転動体２を介して摺動自在に設けられる摺動
台３と、この摺動台３に取り付けられるテーブル等の被
送り部材１００と、被送り部材１００を駆動するボール
ねじ等の駆動系１０１と、から構成されている。転動体
２は、軌道レール１と摺動台３に設けられた互いに対向
する転動体転走溝４，５間に介在されており、予圧調整
手段１０２で転動体２の予圧を調整することにより、直
線送り装置の動特性を制御するようになっている。

【００２０】予圧量は予圧検出手段９によって常時検出
され、検出情報が動特性制御回路にフィードバックされ
てている。

【００２１】図示例では、一対の軌道レール１に４つの
摺動台３を介して被送り部材１００を支持しており、こ
の摺動台３の少なくとも一つについて、予圧調整手段を
設けておけば動剛性を変化させることができる。また、
４つ摺動台３とは別に、図１(b) に示すように、摺動台
３の間に動特性を可変とするための予圧調整手段付きの
摺動台３を設けてもよい。

【００２２】動特性とは、送り荷重に時間的に変動する
荷重、あるいはテーブル等の加減速によって生じる慣性
力等が加わった時等、これらの外力に対する影響除去能
力のことをいい、予圧を調整することによって動特性を
向上させる。

【００２３】予圧によって向上する動特性としては、た
とえば動剛性と、減衰性と、固有振動数である。

【００２４】動剛性とは、外部から時間変化する荷重を
加えた時の、荷重変化の振幅に対する変位変化振幅の比
である。荷重と変位は周波数の関数になる。

【００２５】予圧を加えることにより、外力に対する変
位の振幅が小さくなる。

【００２６】減衰性とは、外部から加えられた振動を機
械内部で吸収する特性のことであり、減衰性がよいと位
置決め制定時間を短くできる。

【００２７】固有振動数とは機械構造物に振動を与えた
時に共振を起こす周波数のことであり、予圧を与えるこ
とにより固有振動数を高くすることができ、共振を避け
ることができる。

【００２８】すなわち、送り装置の被送り部材１００の
動きの状態を加速度ピックアップ等の動き監視手段１０
３を通じてモニタしたり、予めプログラムされたプログ
ラム情報１０４から動特性に関する動特性情報１０５を
得てこの動特性情報１０５を動特性制御回路１０６に入
力する。動きの監視は、予圧検出手段９により予圧状態
の変化によってもモニタすることができ、この予圧状態
を動きの情報として利用するようにしてもよい。

【００２９】そして、動特性制御回路１０６において、
所定の動特性を得るための予圧量を演算し、予圧調整手
段１０２対して指令信号を出力する。この指令信号に基
づいて予圧調整手段１０２が作動して予圧量を適切な大
きさに調整する。

【００３０】図２は、予圧によって動特性が向上する状
態を示している。

【００３１】すなわち、同図(a) は周波数特性を示すも
ので、予圧を加えると共振点がｆ０→ｆ１にずれ、かつ
振幅ＡがＡ０→Ａ１に小さくなった状態を示している。

【００３２】また、図２(b) ，(c) は、予圧を大きくす
ることにより、制定時間がｔ０→ｔ１と短くなった状態
を示している。

【００３３】また図２(d) は停止時のオーバーシュート
状態を示すもので、予圧を大きくすることによってオー
バーシュートの量が短くなり、位置決め精度の向上を図
ることができる。

【００３４】被送り部材１００の走行停止に関する望ま
しい動特性としては、高速で移動させる場合には予圧を
小さくして高速で動けるようにする。停止時には予圧を
大きくして減衰性を高め制定時間を短くする。このよう
な特性は、走行停止の作動状態によって定まるもので、
作動状態が予め分かっている場合には、作動状態に応じ
て予め予圧量をデータとして入れておけば、この作動状
態に応じ動特性となるように適切な予圧量が調整され
る。

【００３５】また、実際の動特性に関する作動状態を動
特性情報として常時監視し、検出された動特性情報に基
づいて、作動状態における最も適切な動特性が得られる
ように予圧を調整すればよい。

【００３６】たとえば、外部から作用する振動の影響を
避けるために、振動を状態状態をモニタしておいて共振
が起こりかけると、共振しないように予圧を高くして固
有振動数を高め、共振点をずらす。

【００３７】また、走行中等における急な加減速時に振
動が発生した場合、加速度を検出することによって予圧
を増大させ、加減速時の振動を吸収する。また、加速度
を検出するのではなく振動自体を検出して、振動が発生
し始めると、振動を減衰させるように予圧を増大させる
ようにしてもよい。

【００３８】以上の動特性制御システムに用いられる予
圧調整手段１０２としては、予圧を調整可能な構成であ
ればよく、特定の構成に限定されるものではないが、図
３以下に示す可変予圧直線運動用案内装置を用いること
が好適である。

【００３９】図３(a) 〜(d) は、この動剛性制御システ
ムに用いる可変予圧直線運動用案内装置の基本的な構成
を示している。すなわち、Ａは直線運動用案内装置全体
を示すもので、直線的に延びる軌道レール１と、この軌
道レール１に転動体としての左右二列のボール２を介し
て組みつけられる摺動台３と、から構成される。摺動台
３は軌道レール１を跨ぐように配置される下面側が開い
た断面コ字形状のブロック体で、上面部３１と、この上
面部３１の左右両端から下方に伸びる左右スカート部３
２，３３と、から構成されている。そして、軌道レ−ル
１の左右両側面と対向する摺動台３の左右両スカート部
３２，３３内側面に、それぞれ転動体転動溝４，５が形
成されており、ボール２はこの転動体転動溝４，５間に
転動自在に介在されている。そして、この軌道レール１
と摺動台３の少なくともいずれか一方に、転動体転動溝
４，５間の間隔を調整する予圧調整用伸縮部６を設けて
いる。この予圧調整用伸縮部６は、転動体転動溝４，５
間の間隔を拡大縮小する方向に伸縮可能で、転動体転走
溝４，５間の間隔を可変制御することにより予圧量を制
御するようになっている。そして、予圧調整用伸縮部６
には、予圧量を検出するための予圧検出手段９が設けら
れている。この予圧検出手段９については、代表例とし
て図３(a) にのみ図示するものとする。

【００４０】予圧調整用伸縮部６の場所は、図３(a) ，
(b) に示すように摺動台３側に設ける場合と、図３(c)
に示すように軌道レール１側に設ける場合がある。

【００４１】図３(a) は摺動台３の上面部３１に左右に
伸縮する予圧調整用伸縮部６を設けたものであり、予圧
調整用伸縮部６を収縮させることにより、予圧を付与す
るようになっている。

【００４２】図３(b) は摺動台３の一方のスカート部３
３に左右に伸縮する予圧調整用伸縮部６を形成したもの
である。

【００４３】図３(c) は左右に伸縮する予圧調整用伸縮
部６を軌道レール１に設けたものである。すなわち、予
圧調整用伸縮部６を伸長させることで、左右のボール２
に予圧を付与する。

【００４４】図３(d) はモーメントを利用して左右のボ
ールに予圧を付与するようにしたものである。すなわ
ち、予圧調整用伸縮部６を伸縮作動させることによって
摺動台３を軌道レール１の回りに回転させるモーメント
を作用させ、左右のボールの転動体転走溝４，５間が狭
まる方向に加圧してボール２に予圧を付与するようにし
たものである。

【００４５】なお、図３(e) はこの直線運動用案内装置
Ａの概略斜視図である。

【００４６】図４(a) 〜(f) は、軌道レール１の左右側
面に上下二列づつ計４列のボール２を有する直線運動用
案内装置、特に左右２列ずつのボール２が軌道レール１
の左右側面に突出形成した突堤部７を上下から挟むよう
に配置されるタイプの直線運動用案内装置に、予圧調整
用伸縮部６を形成する場合の各種変形例を示す。

【００４７】すなわち、図４(a) は図３(a) に対応する
もので、摺動台３の上面部３１に左右に伸縮する予圧調
整用伸縮部６を設けたものである。

【００４８】図４(b) は、摺動台３の左右スカート部３
２，３３に上下に伸縮する予圧調整用伸縮部６を設けた
もので、予圧調整用伸縮部６を収縮させることで上下の
ボール２に予圧を付与している。

【００４９】図４(c) は摺動台３の上面部３１に上下に
伸縮する予圧調整用伸縮部６を形成したもので、この予
圧調整用伸縮部６を伸長させることで上下のボール２に
予圧を付与するようになっている。

【００５０】図４(d) は摺動台３の一方のスカート部３
３に左右に伸縮する予圧調整用伸縮部６を設けたもので
あり、図３(b) に示す例と同様である。

【００５１】図４(e) は軌道レール１に左右に伸縮する
予圧調整用伸縮部６を設けたもので、図３(c) と同様で
ある。

【００５２】図４(f) は軌道レール１に上下に伸縮する
予圧調整用伸縮部６を設けたもので、この予圧調整用伸
縮部６を伸長させることにより、上下のボール２に予圧
を付与するようになっている。

【００５３】図５(a) 〜(f) は、図４と同様の軌道レー
ル１の左右側面に上下二列づつ計４列のボール２を有す
る直線運動用案内装置であるが、この例は特に左右２列
ずつのボール２が摺動台３の左右のスカート部３２，３
３の内側面に形成した突堤部左右の今Ｍス軌道レール１
の左右側面に突出形成した突堤部８を上下から挟むよう
に配置されるタイプの直線運動用案内装置に、予圧調整
用伸縮部６を形成する場合の各種変形例を示す。

【００５４】すなわち、図５(a) は図３(a) に対応する
もので、摺動台３の上面部３１に左右に伸縮する予圧調
整用伸縮部６を設けたものである。

【００５５】図５(b) は、図４(b) と同様に摺動台３の
左右スカート部３２，３３に上下に伸縮する予圧調整用
伸縮部６を設けたもので、予圧調整用伸縮部６を伸長さ
せることで上下のボール２に予圧を付与している。

【００５６】図５(c) は摺動台３の上面部３１に上下に
伸縮する予圧調整用伸縮部６を形成したもので、この予
圧調整用伸縮部６を収縮させることで上下のボール２に
予圧を付与するようになっている。

【００５７】図５(d) は摺動台３の一方のスカート部３
３に左右に伸縮する予圧調整用伸縮部６を設けたもので
あり、図３(b) に示す例と同様である。

【００５８】図５(e) は軌道レール１に左右に伸縮する
予圧調整用伸縮部６を設けたもので、図３(c) と同様で
ある。

【００５９】図５(f) は軌道レール１に上下に伸縮する
予圧調整用伸縮部６を設けたもので、この予圧調整用伸
縮部６を伸長させることにより、上下のボール２に予圧
を付与するようになっている。予圧検出手段７として
は、図６(a) に示すように予圧調整用伸縮部６の変位を
検出する変位検出手段１０を用い、予圧に対応する変位
から予圧を検出するものと、図６(b) に示すように、予
圧調整用伸縮部６に加わる荷重を検出する力検出手段１
１を用い、予圧に対応する軸方向荷重から予圧を検出も
のがある。

【００６０】図７(a) ，(b) は、予圧調整用伸縮部６の
基本構成を示すもので、いずれの例も、予圧調整方向に
弾性変形可能でかつその他の方向には剛な弾性部材１２
と、この弾性部材１２を軸方向に伸縮させるための微小
変位手段１３と、を備えている。図７(a) に示す例は、
弾性部材１２と微小変位手段１３を互いに並べて設けた
ものである。図７(b) に示す例は、摺動台３あるいは軌
道レール１の予圧調整用伸縮部６を介して互いに対向す
る対向端部１４，１５間には弾性部材１２のみを介在さ
せ、対向端部１４，１５に設けた第１，第２フランジ部
１４ａ，１５ａに係合する連結部材１６を用いたもので
ある。すなわち、連結部材１６の両端には、対向端部１
４，１５の第１，第２フランジ部１４ａ，１５ａと対向
するように第１，第２座部１６ａ，１６ｂが突出してお
り、第１，第２座部１６ａ，１６ｂの内の一方の座部、
図示例では第２座部１６ｂを第２フランジ部１５ａに固
定し、第１座部１６ａと第１フランジ部１４ａとの間に
微小変位手段１３を介在させている。もちろん、微小変
位手段１３を第２座部１２ｂと第２フランジ部１５ａ間
に介在させる構成としてもよい。この微小変位手段１３
は、指令値を与えると指令値に比例して伸縮する手段で
あり、たとえば、圧電素子または電歪素子の他に、物体
の熱膨張を利用して伸縮される熱アクチュエータや、図
７(c) ，(d) に示すような流体圧によって伸縮するアク
チュエータ１３ａ、その他ボイスコイルや磁歪素子を用
いたアクチュエータ等、要するに指令値に基づいて指令
値に比例して伸縮する各種アクチュエータを適用するこ
とができる。図７(e) は、弾性部材の一例を示してい
る。この弾性部材１２Ａは平板形状の薄肉部によって構
成される板ばねであり、形状的に予圧調整のための伸縮
方向に弾性変形可能でかつその他の方向に剛な構造にな
っている。変位検出手段１０としては、たとえば、図８
(a) に示すようなひずみゲージ等の抵抗式センサ１０
ａ、同図(b) に示すような圧電素子や電歪素子等を用い
て変位を電圧変化として検出する電圧式センサ１０ｂ、
同図(c) に示すような作動トランスやうず電流センサ等
の電磁誘導式センサ１０ｃ、同図(d) に示すような静電
容量式のセンサ１０ｄ、同図(e) に示すような光りファ
イバ等を用いた光干渉方式のセンサ１０ｅ等、微小変位
を検出可能な公知の種々のセンサを用いることができ
る。また、図８(f) ， (g)には力検出手段１１の一例を
示している。すなわち、図８(f) に示すものは、軸方向
荷重に応じて軸方向に弾性変形する弾性部材１１ｂと、
この弾性部材１１ｂの歪み量を検出する抵抗式センサ１
０ａと、から構成されており、弾性部材１１ｂの歪み量
の検出値から軸方向荷重を検出するものである。

【００６１】図８(g) に示す例は、弾性部材１１ｂと、
この弾性部材１１ｂと並べて配置される圧電素子１１ｃ
とから構成したものである。もちろん、力検出手段と
しては、この図示例の他種々の検出手段を用いることが
できる。図９は本発明の第１の具体例を示している。

【００６２】この例は図４(a) の基本構成を具体化した
もので、予圧調整用伸縮部６の構成として図７(a) の構
成を採用したものである。すなわち、摺動台３を摺動台
本体３Ａと摺動台本体３Ａの外周を取り囲む外枠部材１
７とから構成し、摺動台本体３Ａの上面部３１に図７
(e) に示したような板ばね状の弾性部材１２Ａを介在さ
せ、この弾性部材１２Ａに変位検出手段としての抵抗式
センサ１０ａが貼着されている。そして、外枠部材１７
内側面と摺動台本体３Ａの左右スカート部３２，３３の
背面との間に圧電素子等の微小変位手段１３が介在され
ている。

【００６３】図１０は、図９の装置の制御ブロック図を
示している。すなわち、圧電素子等の微小変位手段１３
を動作させるため、指令値をアナログ信号に変換するＤ
／Ａコンバータ２００と、この信号を増幅するドライブ
アンプ２０１と、弾性部材１２に張りつけられた抵抗式
センサ１０ａの抵抗値を読むためのストレインアンプ２
０２と、ストレインアンプ１０２から出力されたアナロ
グの検出値をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバー
タ２０３と、それを処理しコントロールする演算回路１
０４と、から構成されている。そして、抵抗式センサ１
０ａによって予圧状態を常時モニタし、検出値を演算回
路２０４にフィードバックして適切な予圧状態となるよ
うに圧電素子等の微小変位手段１１を制御する。

【００６４】もっとも、図中点線で示すように、抵抗式
センサ１０ａからのアナログ情報をディジタル情報に変
換しないで、直接アナログ情報のままで比較するように
クローズドループを構成することもできる。

【００６５】また、この抵抗式センサ１０ａからの検出
情報は、荷重変化等の動特性変化に対応して変化するの
で、この検出情報を動特性情報として動特性の制御に用
いることができる。

【００６６】図１１は本発明の第２具体例を示してい
る。

【００６７】この例は図４(b) の基本構成を具体化した
もので、予圧調整用伸縮部の構成として図８(b) の構成
を採用したものである。すなわち、摺動台３の左右スカ
ート部３２，３３に上下方向に伸縮する弾性部材１２を
介在させている。また、摺動台３の上面部３１左右両端
から下方に向かって側板１８，１８が延びており、この
側板１８，１８の下端に内向きに屈曲して左右スカート
部３２，３３の下面に対向する係合座部１８ａ，１８ａ
が設けられ、この係合座部１８ａと左右スカート部３
２，３３下面の間に微小変位手段１３，１３が介在され
ている。

【００６８】図１２は本発明の第３具体例を示してい
る。

【００６９】この例は図４(c) の基本構成を具体化した
もので、予圧調整用伸縮部の構成として図６(a) の構成
を採用したものである。すなわち、摺動台３は、左右に
配されるボール２，２，２，２のうち、上側のボール
２，２が転動するボール転動溝４，４を有するレース部
材１９と、このレース部材１９を取り囲むように設けら
れる断面略リップ付きコ字形断面の外枠２０と、から構
成され、このレース部材１９と外枠２０の上面部２１の
間に、弾性部材１２と微小変位手段１３が介在されてい
る。

【００７０】図１３は本発明の第４具体例を示している
この例は図４(e) に示す基本構成を具体化したものであ
る。すなわち、軌道レール１を左右のボール転動溝５，
５を分離するように縦割りに分割し、この軌道レール１
の左右半体１Ａ，１Ａの間に微小変位手段１３を介在さ
せたものである。

【００７１】図１４は本発明の第５具体例を示してい
る。

【００７２】この第５具体例は、第４具体例のように軌
道レール１を完全に分離しないで、軌道レール１に縦溝
１Ａを設けて左右に弾性変形可能とし、縦溝１Ａに微小
変位手段１３を介在させたものである。そして、微小変
位手段１３として軌道レール１よりも熱膨張率の高い異
材質の熱アクチュエータを用い、軌道レール１との接触
部には断熱材を介在させている。この熱アクチュエータ
１３Ａの材質としては、たとえば軌道レール１が鉄系の
材料の場合にアルミ系材料が用いられる。

【００７３】図１５は本発明の第６具体例を示してい
る。

【００７４】この例は図３(d) の基本構成を具体化した
もので、予圧調整用伸縮部の構成として図７(e) の構成
を採用したものである。この摺動台３は、ボール摺動台
本体部と予圧調整用伸縮部が分離され別体構成となって
いる。

【００７５】すなわち、軌道レール１の図中左側に位置
するボールは、軌道レールの右側方に突出形成される突
堤１Ａと、この突堤１Ａの下面と対向して設けられる摺
動台本体３１の左スカート部３２に形成されるリップ部
３４の間に介装されている。一方、軌道レール１の図中
右側に位置するボール２は、軌道レール１上面の右側縁
に形成された転動体転動溝５と、摺動台本体３１下面に
形成された転動体転動溝４間に介在されている。

【００７６】一方、予圧調整用伸縮部６としては、図７
(e) の板ばね状の弾性部材１２と変位手段１３とが並列
して設けられた構成で、変位手段１３の位置を図中右側
ボール２の方に近づけてある。

【００７７】このようにすれば、変位手段を伸長させる
と、摺動台本体３１を軌道レール１回りに図中時計回り
に回転させようとするモーメントが作用することにな
り、左側のボールが２介在される転動体転動溝４，５間
の間隔および、右側のボール２が介在される転動体転動
溝４，５間の間隔を狭められて予圧が大きくなる。

【００７８】図１６は本発明の第７具体例を示してい
る。

【００７９】この第７具体例は、図１２に示した第３具
体例の変形例に相当するもので、第３具体例と異なり、
予圧調整用伸縮部６を流体圧アクチュエータのみにより
構成したものである。

【００８０】すなわち、外枠２０の上にテーブル等が取
付けられる取付台部２１を設け、この取付台部２１と、
外枠２０内に設けられるレース部材１９を連結部材２２
を介して一体的に連結している。この連結部材２２は、
外枠２２に設けられるガイド孔２３に流体密の状態で摺
動自在に挿入されており、レース部材１９と外枠２０の
間に油等の流体室２４を形成している。そして、流体室
２４に油等の所定圧の流体２５を封入し、この流体圧を
制御することによってレース部材１９と外枠２０との締
めつけ力を変化させて、予圧量を制御するものである。

【００８１】なお、このようにボール２に付与する予圧
を可変とすることによって、静的に剛性を適切な値に制
御するだけでなく動剛性を可変にして、走行状態では予
圧を軽減させて軽快に高速で動けるようにし、停止後は
予圧を大きくして剛性を大きくするように制御すること
が可能である。

【００８２】このような動剛性を可変とする場合には、
転動体転走溝４，５は、図１７(a)に示すような２点で
接触する断面円弧状のサーキュラアーク溝よりも、同図
(b)に示すような４点で接触するゴシックアーチ溝の構
成とすることが好ましい。もっとも、ゴシックアーチ溝
に限定されるものではない。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は軌道レー
ルと摺動台の少なくとも一方に設けた予圧調整用伸縮部
を伸縮させるようにしたので、予圧を適切な値に調整す
ることができる。

【００８４】また、予圧検出手段を設けて予圧を直接検
出し、伸縮部を伸縮させて予圧を調整することにより、
予圧状態を正確に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は本発明の直線送り装置の動剛性制御
システムのシステム構成を示す図、同図(b) は動剛性制
御用の摺動台を設けた直線送り装置の平面図、同図(c)
は直線運動用案内装置の一例を模式的に示す断面図であ
る。

【図２】図２動特性の内容を示すもので、同図(a) は予
圧を変化させた場合の送り装置に加える加振周波数と送
り装置の振幅の関係を示すグラフ、同図(b) ，(c) は予
圧を加えない場合と予圧を加えた場合の制定時間を示す
グラフ、同図(d) は位置決め字のオーバーシュート状態
を示す図である。

【図３】図３(a) 〜(d) は本発明の可変予圧直線運動用
案内装置の概念構成を示す図、同図(e) は概略斜視図で
ある。

【図４】図４(a) 〜(f) は左右２列ずつのボール列を有
する可変予圧直線運動用案内装置の各種変形例の概念構
成を示す図である。

【図５】図５(a) 〜(f) は左右２列ずつのボールを有す
る他の可変予圧直線運動用案内装置の各種変形例を示す
概念構成を示す図である。

【図６】図６(a) は予圧検出手段として変位検出手段を
用いた場合の予圧調整用伸縮部近傍の構成図、同図(b)
は予圧検出手段として力検出手段を用いた場合の予圧調
整用伸縮部近傍の構成図である。

【図７】図７(a) は予圧調整用伸縮部の基本構成を示す
図、同図(b) は連結部材を用いた予圧調整用伸縮部の構
成を示す図、同図(c) ，(d) は微小変位手段として流体
圧シリンダを用いた場合の概略構成を示す図、同図(e)
は弾性部材の一例を示す要部断面図である。

【図８】図８(a) 〜 (g)は変位検出手段の各種態様を模
式的に示す構成図である。

【図９】図９は本発明の可変予圧直線運動用案内装置の
第１の具体例を示す概略断面図である。

【図１０】図１０は図９の装置の制御ブロック図であ
る。

【図１１】図１１は本発明の可変予圧直線運動用案内装
置の第２の具体例を示す概略断面図である。

【図１２】図１２は本発明の可変予圧直線運動用案内装
置の第３の具体例を示す概略断面図である。

【図１３】図１３は本発明の可変予圧直線運動用案内装
置の第４の具体例を示す概略断面図である。

【図１４】図１４は本発明の可変予圧直線運動用案内装
置の第５の具体例を示す概略断面図である。

【図１５】図１５は本発明の可変予圧直線運動用案内装
置の第６の具体例を示す概略断面図である。

【図１６】図１６は本発明の可変予圧直線運動用案内装
置の第７の具体例を示す概略断面図である。

【図１７】図１７(a) はサーキュラアーク溝の断面図、
同図(b) はゴシックアーチ溝の断面図である。

【符号の説明】

１軌道レール２ボール（転動体）３摺動台４，５ボール転動溝１００被送り部材１０１駆動系１０２予圧調整手段１０３動き監視手段１０４プログラム情報１０５動特性情報１０６動特性制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軌道レールと、該軌道レールに沿って摺
動自在に設けられる摺動台と、前記軌道レールと摺動台
に設けられた互いに対向する転動体転走溝間に介在され
る転動体と、前記摺動台に取りつけられるテーブル等の
被送り部材と、該被送り部材を駆動する駆動系と、を備
えた直線送り装置において、前記転動体に加える予圧を調整することによって直線運
動装置の動特性を変化させることを特徴とする直線送り
装置の動特性制御システム。
【請求項２】軌道レールと摺動台の少なくともいずれ
か一方に、転動体が介在される相対する転動体転走溝間
の間隔を調整可能とする予圧調整用伸縮部を設け、該予
圧調整用伸縮部を伸縮させることにより予圧を調整する
請求項１に記載の直線送り装置の動特性制御システム。
【請求項３】摺動台は複数設けられ、該複数の摺動台
のうち少なくとも一つの摺動台に予圧調整用伸縮部を設
けた請求項１または２に記載の直線送り装置の動特性制
御システム。
【請求項４】動特性は外力に対する変位振幅の比であ
る動剛性であり、動作状態に応じて動剛性を可変とする
請求項１，２または３に記載の直線送り装置の動特性制
御システム。
【請求項５】動特性は外部から加えられた振動を吸収
する特性である減衰性であり、予圧を大きくすることに
よって外力に対する減衰性を高め位置決め制定時間を短
くする請求項１，２または３に記載の直線送り装置の動
特性制御システム。
【請求項６】動特性は直線送り装置の固有振動数であ
り、予圧を大きくすることによって固有振動数を高くし
て共振点をずらす請求項１，２または３に記載の直線送
り装置の動特性制御システム。