JPH08243866A - リニアモータにより駆動される２軸テーブル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リニアモータを用いた２軸テーブル装置のケ
ーブル処理を改善する。 【構成】 固定ベッド３８の上方に２つの直線移動要
素、つまり、第１テーブル部４０、第２テーブル部４２
を有した２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）テーブル装置のＸ軸駆動手
段、Ｙ軸駆動手段を構成する２つのリニアモータ４８、
５０の固定磁石要素４８ａ、５０ａと励磁コイル要素４
８ｂ、５０ｂとの配設構造を工夫すると共に一つの帯状
可撓ケーブル支持部材６０のみを用いてケーブル処理を
行う２軸テーブル装置を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータにより駆
動される２軸テーブル装置に関し、特に、リニアモータ
に対する導電線や冷却媒体の供給ホース等の配線、配管
処理を簡略化を図ることが可能な構造を備えた２軸テー
ブル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械のワークテーブル等において、
リニアモータを駆動源としたテーブル移動機構は既に提
案されている。駆動源と用いられるリニアモータの一般
的な構成は、図８の斜視図に示す通りであり、リニアモ
ータ１０は、Ｎ極およびＳ極の極面を上向きにした固定
磁石片１２、１３が直線路に沿って例えば、図示例のよ
うに磁性材料（例えば鉄板）から成る機台１４上に２列
配置（１列配置とする場合もある）で延設されたステー
タ要素１１を備え、このステータ要素１１の上方に適正
な作用空隙Ｇを介して励磁コイル要素１５が図示されて
いない周知の直線案内機構によって上記作用空隙Ｇを維
持しつつ、直線方向に移動可能に設けられている。

【０００３】なお、ステータ要素１１の上表面は、固定
磁石片１２、１３のＮ極面、Ｓ極面を包含した略平らな
表面領域として形成され、所要に応じて樹脂モールドの
流し込みにより平滑面に形成されている。他方、上記励
磁コイル要素１５は、直方体形状の機枠体の内部に図示
されていない励磁コイルを内蔵し、樹脂モールドによっ
て固化させた構造からなり、内蔵の励磁コイルがステー
タ要素１１の固定磁石片１２、１３と電磁相互作用を行
うことにより、矢印Ｌで示す直線方向の移動力を得るよ
うに構成されている。そして、この励磁コイル要素１５
に破線で図示した、例えば、工作機械や計測機械のテー
ブル等の移動体１６をボルト止め等の結合手段で固定す
ると、同移動体１６が励磁コイル要素１５と一緒に直線
移動するものである。

【０００４】なお、励磁コイル要素１５には励磁電流が
図示されていない導電線を介して供給され、また、同要
素１５の内部には適宜の流入口１７ａ、１７ｂから圧力
空気を導入し、励磁コイル要素１５と固定磁石片１２、
１３との電磁相互作用時に発生する渦電流損等に基づく
発生熱を空冷する構成がとられるのが一般的である。他
方、上述のようなリニアモータ１０を直線移動の駆動源
にした２軸テーブル装置の従来から採用されている一般
的な構成は図６の正面図、図７の側面図に示す通りであ
る。

【０００５】図６、図７は、工作機械のＸ，Ｙテーブル
装置をリニアモータによって駆動するように構成した従
来の１例を示し、ベッド１８の上側にＹ軸方向に直線移
動するサドル２０を配設し、このサドル２０の上側にワ
ークテーブル２２をＸ軸方向に直線移動可能に設けた２
軸テーブル装置である。このテーブル装置においてはサ
ドル２０が左右１対に配置した案内レールと摺動ナット
とから成る周知の直線案内手段２４の案内によってＹ軸
方向に摺動し、ワークテーブル２２は同様に左右１対に
配置した直線案内手段２６の案内によってＸ軸方向に摺
動する。ここでベッド１８とサドル２０との間にはリニ
アモータから成るＹ軸駆動手段２８が設けられており、
同サドル２０とワークテーブル２２との間にはリニアモ
ータから成るＸ軸駆動手段３０が設けられている。この
場合に、Ｙ軸駆動手段２８の固定磁石部２８ａはベッド
１８の上面に固定配置され、この固定磁石部２８ａと協
動する励磁コイル部２８ｂはサドル２０の底面側に取着
されている。

【０００６】また、Ｘ軸駆動手段３０の固定磁石部３０
ａは、サドル２０の上面に配設されており、この固定磁
石部３０ａと協動する励磁コイル部３０ｂは、ワークテ
ーブル２２の底面側に取着されている。このような構成
によれば、サドル２０及びワークテーブル２２の夫々の
直線移動体に取着されたＸ軸駆動手段３０、Ｙ軸駆動手
段２８の励磁コイル部３０ｂ、２８ｂに対して励磁電流
の供給および冷却媒体（一般的には冷却用の加圧空気）
の供給が必要とされるために、直線運動体の運動に追従
してケーブル類が移動可能な配線、配管３２、３４の構
成をとる設計が必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような配線、配管
３２、３４の手段として工作機械や産業用ロボットのロ
ボット機体に多く採用される実用手段としては、例え
ば、周知の導電線や流体供給ホース等を内部に収納して
運動体に追従移動可能なように形成された帯状構造のケ
ーブル支持部材をＵ字型にして湾曲配設して用いるもの
が典型的であるが、上述した図６、７のようなテーブル
装置の構成では、ワークテーブル２２の底面に取着され
たＸ軸駆動手段３０の励磁磁石部３０ｂに対してサドル
２０の側面から余裕長を有するように延設する配線、配
管３２を周知のケーブル支持部材によって構成すること
は、リニアモータ３０の低い高さ構造に対してケーブル
支持部材のＵ字型構造部の曲率を十分に得ることができ
ないことや直線運動の高速性を考慮すると多くは別途
の、例えば、可撓パイプ等を用いた配線、配管等により
ケーブル処理を行う必要がある等の理由から設計を困難
にすると言う解決すべき課題がある。

【０００８】また、上記した帯状ケーブル支持部材によ
って無理に配線、配管３２を構成しようとすれば、必然
的にサドル２０からワークテーブル２２の上面に至る高
さ距離を大きく設計する必要があり、リニアモータを採
用してテーブル装置高さを低減させると言う要請に違背
する結果となり、解決手段にならない不利がある。以上
の問題点に鑑み、本発明の目的は、リニアモータを直線
運動の駆動手段とする有利を確保しつつ、帯状の可撓ケ
ーブル支持部材を有効に活用してケーブル処理を達成す
ることが可能な２軸テーブル装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の発明の目的に鑑み
て、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段を構成する２つのリニ
アモータの固定磁石部と励磁コイル部との配設構造を工
夫すると共に一つの帯状可撓ケーブル支持部材のみを用
いて２軸テーブル装置を形成し、ケーブル処理の改善を
図った新規な構成としたものである。

【００１０】すなわち、本発明によれば、固定ベッドの
上方で第１のリニアモータ手段を介して第１の軸方向に
直線移動する第１のテーブル部と、該第１のテーブル部
の上方で第２のリニアモータを介して前記第１の所定軸
方向と直交した第２の軸方向に直線移動する第２のテー
ブル部とを備えたリニアモータにより駆動される２軸テ
ーブル装置において、少なくとも前記第１テーブル部の
上方に配設された第２テーブル部を駆動する前記第２リ
ニアモータにおける固定磁石要素は該第２テーブル部の
底面に設け、かつ、前記第１テーブル部と共に移動可能
に該第１テーブル部に一端を結合した可撓ケーブル支持
部材を設け、前記第２リニアモータにおける励磁コイル
要素を前記第２テーブル部に固定するとき共に該励磁コ
イル要素に前記可撓ケーブル支持部材から導電線、配流
ホースを静止配線、配管した、リニアモータにより駆動
される２軸テーブル装置を提供するものである。

【００１１】なお、好ましくは、上記の第１リニアモー
タおよび第２リニアモータの夫々のモータにおける励磁
コイル要素を前記第１テーブル部の表裏両面にそれぞれ
固定し、該表裏面に該第１テーブル部の直線案内手段に
おける摺動子を設け、相手側の固定ベッド及び第２テー
ブル側に該直線案内手段の案内レールを設けた構成を有
する２軸テーブル装置とする。

【００１２】また、第１リニアモータの励磁コイル要素
を固定ベッドに設け、第２リニアモータの励磁コイル要
素を中間の第１のテーブル部の上面に設けた構成として
も良く、この場合には、該第１リニアモータの励磁コイ
ル要素が完全に静止要素であることから、この励磁コイ
ル要素に対する導電配線や冷却流体の供給は、独立に固
定配線により配線することができる。

【００１３】

【作用】上述した構成によれば、２軸テーブル装置にお
ける最上段要素である第２のテーブル部の直線移動を駆
動する第２のリニアモータにおいて励磁コイル要素に対
して、該第２テーブル部の下方の第１テーブル部と共に
移動可能に該第１テーブル部に一端を結合した単一の可
撓ケーブル支持部材から配設し得ることから、第１、第
２テーブル部の間には何らのケーブル処理手段を設ける
必要が無い結果となった。このために、リニアモータを
テーブル駆動源としてテーブル高さを低く維持する構成
を保持したまま、導電線や配管類等のケーブル類の処理
を簡略化することが可能となった。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて更に詳細に説明する。さて、図１は本発明に係る２
軸テーブル装置の第１の実施例の基本的な構成を示す略
示断面図、図２は同装置の略示側面図、図３は本発明に
係る２軸テーブル装置の第２の実施例の基本的な構成を
示す略示断面図、図４は同装置の略示側面図、図５は、
直線案内手段における摺動子の配置の好適な実施例を示
す略示斜視図、図６は従来の２軸テーブル装置の構成を
略示する断面図、図７は、同装置の略示側面図、図８
は、リニアモータの一般的な構成を示す斜視図である。

【００１５】図１、図２を参照すると、本発明の実施例
に係る２軸テーブル装置は、固定ベッド部３８と、該固
定ベッド部３８の上方に配設された第１テーブル部４０
と、該第１テーブル部４０の上方に配設された第２テー
ブル部４２とを有し、第１テーブル部４０は固定ベッド
部３８に対して案内レール４４ａ、案内摺動子４４ｂか
ら成る直線案内手段４４によって１つの直線方向、つま
り図２に図示のＹ軸方向に直線摺動可能に設けられてい
る。

【００１６】また第２テーブル部４２は、第１テーブル
部４０に対して案内レール４６ａ、案内摺動子４６ｂか
ら成る直線案内手段４６によって１つの直線方向、つま
り上記Ｙ軸方向と直交した図１に図示のＸ軸方向に直線
摺動可能に設けられている。ここで、第１テーブル部４
０をＹ軸方向に直線移動させる駆動源を構成している第
１のリニアモータ４８においては、その固定磁石要素４
８ａが固定ベッド３８の上面に静止配置で設けられてお
り、この固定磁石要素４８ａと協動する励磁コイル要素
４８ｂは第１テーブル部４０の底面側に取着されてい
る。このために第１テーブル部４０に取着された励磁コ
イル要素４８ｂに対して導電線の配線と冷却媒体（通常
は加圧空気流）を供給する配管とが必要となる。

【００１７】他方、第２テーブル部４２をＸ軸方向に直
線摺動させる駆動源を構成している第２のリニアモータ
５０においては、その固定磁石要素５０ａが、第１テー
ブル部４２の底面に固定されており、該固定磁石要素５
０ａと協動する励磁コイル要素５０ｂは第１テーブル部
４０の上面側に取着されている。このために、第１テー
ブル部４０の上面部に取着された励磁コイル要素５０ｂ
に対して導電線の配線と冷却媒体を供給する配管とが必
要になる。

【００１８】上述した構成によれば、固定ベッド３８と
最上段の第２テーブル部４２との間に介在する第１テー
ブル部４０に集中的に第１、第２リニアモータ４８、５
０の励磁コイル要素４８ｂ、５０ｂが取着されているこ
とから、これらに対する導電線および冷却流体供給ホー
スは、該第１テーブル部４０に一端を固定した可撓ケー
ブル支持部材６０に収納した導電線６２および流体供給
ホース６４を配線、配管することによって達成する。

【００１９】なお、上記可撓ケーブル支持部材６０の他
の一端は、図２に示すように、固定ベッド３８の側面部
を通過して適宜の固定位置に結合し、その結合点で、内
部に収納した導電線６２、流体供給ホース６４を外部の
導電線や流体供給源からの配管に接続すれば良いのであ
る。上記可撓ケーブル支持部材６０は固定ベッド３８側
から第１のテーブル部４０にＵ字型を形成するように余
裕長を有して配設され、第１テーブル部４０の直線移動
に従って従動する構成を有している。

【００２０】上述した本発明の１実施例では、第１、第
２のリニアモータ４８、５０の両リニアモータにおい
て、上段側の第２リニアモータ５０に対する配線、配管
等のケーブル処理も第１テーブル部４０と固定ベッド３
８との間に配設した可撓ケーブル支持部材６０を用いて
遂行することができることから、リニアモータが有する
高さの低い駆動源の特徴を有効に発揮せしめることがで
きる。勿論、第１テーブル部４０と固定ベッド３８との
間に介挿される第１のリニアモータ４８に関しても可撓
ケーブル支持部材６０を静止要素である固定ベッド３８
の側面を迂回して配置できるので、該可撓ケーブル支持
手段６０のＵ字型配置に何らの支障を来すことなく、ケ
ーブル処理を遂行し得るのである。

【００２１】次に、図３、図４を参照すると、同図には
本発明の他の実施例に係る２軸テーブル装置の構成が示
されている。この実施例によれば、固定テーブル３８、
第１テーブル部４０、第２テーブル部４２の三者に付い
ては、上述した第１の実施例の場合と不変である。ま
た、第１テーブル部４０、第２テーブル部４２の直線移
動を案内する直線案内手段４４、４６に付いても構造的
には全く同じ構成を有しているが、固定ベッド３８に対
してＹ軸方向に直線摺動する第１テーブル４０の直線案
内手段４４に関し、その案内レール４４ａが第１テーブ
ル部４０の底面に止着され、摺動子４４ｂは、固定ベッ
ド３８の上面に止着されている。このように僅かに構成
を変更した理由に関しては後述する。

【００２２】さて、本第２実施例では、第１テーブル部
４０を駆動する第１のリニアモータにおいて、その固定
磁石要素４８ａは第１テーブル部４０の底面に取着した
構成を取り、該固定磁石要素４８ａと協動する励磁コイ
ル要素４８ｂは固定ベッド３８の上面に不動配置で設け
られている。そして、この励磁コイル要素４８ｂは、上
述のように、固定構造体である固定ベッド３８に不動に
配置されていることから、その励磁コイル要素４８ｂに
対する導電線や冷却流体ホースの配線、配管には移動可
能な要件がない。このために、外部から延長した敷設配
線６３、６４を直接、該励磁コイル要素４８ｂの一端に
設けた適宜のコネクタ手段やホース継手へ接続すれば良
いのである。

【００２３】他方、最上段の第２テーブル部４２をＸ軸
方向に駆動する第２リニアモータ５０は既述した第１実
施例の第１リニアモータ５０と全く同一構造、同一配置
で設けられているので、第１テーブル部４０の上面に取
着された励磁コイル要素５０ｂに対して単一の可撓ケー
ブル支持部材６０に収納した導電線６２、冷却媒体供給
用のホース６４を同励磁コイル要素５０ｂに配線、配管
するケーブル処理が行われている。なお、励磁コイル要
素５０ｂと協動する固定磁石要素５０ａは、第２テーブ
ル部４２の裏面側に取着されている。

【００２４】上述した本発明の第２実施例では、可撓ケ
ーブル支持部材６０中には、第２リニアモータ５０に対
する電流、冷却媒体の供給を行う導電線６２、流体供給
ホース６４が収納されるのみであることから、ケーブル
処理は既述した第１実施例の場合のケーブル処理よりも
更に簡単化される。なお、図５に示すように、第１実施
例における第１テーブル部４０や第２実施例における固
定ベッド３８のように、駆動用リニアモータの励磁コイ
ル８０ａを内蔵した励磁コイル要素８０が取着された構
造体、移動体８２に取着される直線案内手段の要素は、
案内レールよりも案内摺動子８４ａを設ける構成とする
ことが好ましい。これは、リニアモータの電磁相互作用
による直線運動の駆動に置いては固定磁石要素と励磁コ
イル要素との間で大きな磁気吸引力が作用し、特に励磁
コイル要素８０は移動体８２の中央域に取付けられるた
めに、この部分に局部的な磁気吸引力が作用する。この
ような磁気吸引力は、移動体８２において局部的な変形
現象を誘起するため、直線案内手段８４の要素として
は、むしろ長尺な案内レールよりも単体要素である摺動
子８４側を移動体８２の面に励磁コイル要素８０と共に
取着する構成をとった方が上記の局部変形の影響を受け
ないこととなり、直線案内手段の機械的な剛性と使用寿
命との観点から好ましいのである。

【００２５】以上、本発明を２つの実施例に基づいて説
明したが、これらは、最も好ましい実施例であり、本発
明の範囲内で種々改変、変更が可能であることは言うま
でもない。例えば、可撓ケーブル支持部材６０の配置に
付いては、図示例の配置と異なる配置も可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、２つの直線移動
要素、つまり、第１テーブル部、第２テーブル部を有し
た２軸テーブル装置において、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動
手段を構成する２つのリニアモータの固定磁石部と励磁
コイル部との配設構造を工夫すると共に一つの帯状可撓
ケーブル支持部材のみを用いてケーブル処理を行う２軸
テーブル装置を形成したものであるから、２軸テーブル
装置の高さ規模はリニアモータの利用により、嵩高とな
るのを回避し、かつ、単一の可撓ケーブル支持部材を使
用するだけで導電線および流体供給用ホースの両者のケ
ーブル処理を行うことができるので、テーブル回りの簡
素化を図り、テーブルの設計をより容易化して製造コス
トの低減を図りえると共に、使用上でも複雑なケーブル
の匍匐、配線等が無いことから、適用性能の高い２軸テ
ーブル装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る２軸テーブル装置の第１の実施例
の基本的な構成を示す略示断面図である。

【図２】同装置の略示側面図である。

【図３】本発明に係る２軸テーブル装置の第２の実施例
の基本的な構成を示す略示断面図である。

【図４】同装置の略示側面図である。

【図５】直線案内手段における摺動子の配置の好適な実
施例を示す略示斜視図である。

【図６】従来の２軸テーブル装置の構成を略示する断面
図である。

【図７】同装置の略示側面図である。

【図８】リニアモータの一般的な構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

３８…固定ベッド ４０…第１テーブル部 ４２…第２テーブル部 ４４…直線案内手段 ４６…直線案内手段 ４８…第１リニアモータ ５０…第２リニアモータ ４８ａ…固定磁石要素 ４８ｂ…励磁コイル要素 ５０ａ…固定磁石要素 ５０ｂ…励磁コイル要素 ６０…可撓ケーブル支持部材 ６２…流体供給ホース ６４…導電線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定ベッドの上方で第１のリニアモータ
   手段を介して第１の軸方向に直線移動する第１のテーブ
   ル部と、該第１のテーブル部の上方で第２のリニアモー
   タを介して前記第１の所定軸方向と直交した第２の軸方
   向に直線移動する第２のテーブル部とを備えたリニアモ
   ータにより駆動される２軸テーブル装置において、 少なくとも前記第１テーブル部の上方に配設された第２
   テーブル部を駆動する前記第２リニアモータにおける固
   定磁石要素は該第２テーブル部の底面に設け、 かつ、前記第１テーブル部と共に移動可能に該第１テー
   ブル部に一端を結合した可撓ケーブル支持部材を設け、 前記第２リニアモータにおける励磁コイル要素を前記第
   ２テーブル部に固定すると共に該励磁コイル要素に前記
   可撓ケーブル支持部材から導電線、配流ホースを静止配
   線、配管した、ことを特徴とするリニアモータにより駆
   動される２軸テーブル装置。
2. 【請求項２】 前記第１リニアモータおよび第２リニア
   モータの夫々のモータにおける励磁コイル要素を前記第
   １テーブル部の表裏面に固定し、該表裏面に該第１テー
   ブル部の直線案内手段における摺動子を設け、相手側の
   固定ベッドおよび第２テーブル部に該直線案内手段の案
   内レールを設けた構成を特徴とする請求項１に記載のリ
   ニアモータにより駆動される２軸テーブル装置。