JPH09158949A - Driving gear for linear bearing - Google Patents

Driving gear for linear bearing

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JPH09158949A
JPH09158949A JP32180895A JP32180895A JPH09158949A JP H09158949 A JPH09158949 A JP H09158949A JP 32180895 A JP32180895 A JP 32180895A JP 32180895 A JP32180895 A JP 32180895A JP H09158949 A JPH09158949 A JP H09158949A
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JP
Japan
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movable body
linear motion
drive device
force
external force
Prior art date
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Application number
JP32180895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshinori Sato
俊徳 佐藤
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To hold balance and bear a reverse direction load by easily following a change of external force of a movable body and improve speed accuracy without being influenced by a motional direction and a speed change of a swiveling member. SOLUTION: A direct acting gas bearing 14 linearly moving a movable unit 20 guided by a fixed unit 19 and a linear driving gear 13 of the movable unit 20 are concurrently provided, further a voice coil motor 15, generating thrust in a reverse direction balanced with one-way external force (for instance, gravitational force) applied to the movable unit 20, is arranged. Unbalance of force can be easily adjusted by controlling a current value of the voice coil motor 15 to generate a reverse force to the gravity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、各種精密測定装置等
に利用される直動軸受の駆動装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a drive device for a linear motion bearing used in various precision measuring devices and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の装置としては、例えば図
8,図9に示すようなものが一般に知られている。この
ものは、基台1に支柱2を垂直に立てて、その支柱2で
上下を支えられた直線駆動装置としての送りねじ装置3
と直動気体軸受4とが平行に併設されている。モータ5
で回転駆動される送りねじ装置3のねじ軸6に螺合した
ナット7は、直動気体軸受4の可動体(スライダ)8に
直結して連結されている。モータ5で送りねじ装置3の
ねじ軸6を回転させると、ナット7が回転方向に応じて
上下に垂直移動し、このナット7の直線移動と共に直動
気体軸受4の可動体8が固定体9に案内されてナット7
と同方向に直線移動する。
2. Description of the Related Art As a conventional device of this type, those shown in FIGS. 8 and 9 are generally known. This is a feed screw device 3 as a linear drive device in which a column 2 is erected vertically on a base 1 and is vertically supported by the column 2.
And the direct-acting gas bearing 4 are installed in parallel. Motor 5
The nut 7 screwed onto the screw shaft 6 of the feed screw device 3 which is rotationally driven by is directly connected to the movable body (slider) 8 of the linear motion gas bearing 4 and is connected thereto. When the screw shaft 6 of the feed screw device 3 is rotated by the motor 5, the nut 7 vertically moves vertically according to the rotation direction, and the movable body 8 of the linear motion gas bearing 4 moves along with the fixed body 9 along with the linear movement of the nut 7. Guided by Nut 7
Move straight in the same direction as.

【0003】その可動体8に例えば精密測定装置の測定
ヘッド等を搭載して、駆動用のモータ5の駆動力で上下
方向に移動させて測定ヘッド等を搬送し、所定の位置に
精密に制御して位置決めするのに使用できる。その場
合、制御性を向上させるには、モータ5の駆動力が上方
向と下方向とで一定になることが望ましい。従来の制御
性向上の手段としては、可動体8の重量と同じ重量のカ
ウンタウエイト10を、回転可能なプーリ10pに案内
される揺動部材のワイヤロープ10wを用いて連結する
のが一般的である。これにより可動体8に反重力方向の
力を加えて、軸方向の力の不釣り合いを除去している。
For example, a measuring head of a precision measuring device is mounted on the movable body 8 and moved vertically by the driving force of a driving motor 5 to convey the measuring head or the like and precisely control it at a predetermined position. Can be used for positioning. In that case, in order to improve controllability, it is desirable that the driving force of the motor 5 be constant in the upward and downward directions. As a conventional means for improving controllability, it is general to connect a counterweight 10 having the same weight as that of the movable body 8 by using a wire rope 10w of a swinging member guided by a rotatable pulley 10p. is there. As a result, a force in the antigravity direction is applied to the movable body 8 to eliminate the imbalance of the axial force.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の直動軸受の駆動装置にあっては、搭載する測定ヘッ
ドが交換されたりして可動体8の重量が変化した場合等
には、その都度、カウンタウエイト10の重量をも変化
させる必要があるため、カウンタウエイト10を新たに
製作したり、取り付けたりしなければならず、そのため
の費用と時間とを要するばかりでなく、釣り合わせの微
調整が難しいという問題点がある。
However, in the above-described conventional linear motion bearing drive device, when the weight of the movable body 8 changes due to replacement of the mounted measuring head or the like, each time. Since it is necessary to change the weight of the counterweight 10 as well, the counterweight 10 must be newly manufactured or attached, which requires not only the cost and time for that, but also the fine adjustment of the balance. There is a problem that is difficult.

【0005】また、可動体8の外力と同じ重量の物を吊
るために、全体重量が増えて装置の軽量化が困難になる
という問題点もある。更に、直線運動中に揺動部材(ワ
イヤロープ10w)の運動方向及び速度が変化するの
で、その結果プーリ10pのトルク変動や、揺動部材の
弾性変形による少量の伸び縮みが発生して釣り合いのバ
ランスが微妙に変化し、速度精度の悪化を招くという問
題点がある。
Further, since an object having the same weight as the external force of the movable body 8 is hung, there is a problem that the total weight increases and it becomes difficult to reduce the weight of the apparatus. Furthermore, since the movement direction and speed of the swinging member (wire rope 10w) change during linear movement, as a result, torque fluctuations of the pulley 10p and a small amount of expansion and contraction due to elastic deformation of the swinging member occur, resulting in a balance. There is a problem in that the balance changes delicately and the speed accuracy deteriorates.

【0006】そこで、この発明は、可動体の外力の変化
に容易に追従して逆方向の荷重を負荷しバランスを保持
すると共に、揺動部材の運動方向や速度変化に左右され
ず速度精度が向上する直動軸受の駆動装置を提供するこ
とを目的としている。
Therefore, according to the present invention, the change of the external force of the movable body is easily followed, the load is applied in the opposite direction to maintain the balance, and the speed accuracy is not affected by the movement direction of the rocking member or the speed change. It is an object of the present invention to provide an improved linear motion bearing drive device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る発明は、固定体に案内されて可動体が直線移動する直
動軸受と該可動体の直線駆動装置とが併設されている直
動軸受の駆動装置に係り、前記可動体に加わる一方向の
外力に釣り合わせる逆方向の推力を発生するボイスコイ
ルモータを備えたことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, a linear bearing in which a movable body is linearly moved by being guided by a fixed body and a linear drive device for the movable body are provided side by side. A dynamic coil drive device is provided with a voice coil motor that generates thrust in a reverse direction that balances with external force in one direction applied to the movable body.

【0008】また、この発明の請求項2に係る発明は、
固定体に案内されて可動体が直線移動する直動軸受と該
可動体の直線駆動装置とが併設されている直動軸受の駆
動装置に係り、前記可動体に加わる一方向の外力に釣り
合わせる逆方向の推力を発生して前記可動体に伝達する
エアシリンダを備えたことを特徴とするものである。ま
た、この発明の請求項3に係る発明は、固定体に案内さ
れて可動体が直線移動する直動軸受と該可動体の直線駆
動装置とが併設されている直動軸受の駆動装置に係り、
前記可動体に加わる一方向の外力に釣り合わせる逆方向
のトルクを発生し揺動部材を介して前記可動体に伝達す
る回転形モータを備えたことを特徴とするものである。
The invention according to claim 2 of the present invention is
The present invention relates to a linear motion bearing driving device in which a linear motion bearing for linearly moving a movable body guided by a fixed body and a linear driving device for the movable body are provided side by side, and is balanced with an external force in one direction applied to the movable body. An air cylinder for generating thrust in the opposite direction and transmitting the thrust to the movable body is provided. Further, the invention according to claim 3 of the present invention relates to a linear motion bearing drive device in which a linear motion bearing for linearly moving a movable body guided by a fixed body and a linear drive device for the movable body are provided side by side. ,
It is characterized in that it is provided with a rotary motor which generates a torque in a reverse direction to balance an external force applied to the movable body in one direction and transmits the torque to the movable body via an oscillating member.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1はこの発明の第1の実施の
形態の正面図、図2は平面図である。まず構成を説明す
ると、基台11に支柱12を垂直に立設し、その支柱1
2の上下に水平に張り出した支持台12a,12bによ
り直線駆動装置としての送りねじ装置13が垂直に支持
されている。また、その送りねじ装置13と平行に、直
動軸受として直動気体軸受14が併設されて支柱12に
支持されている。更に、その直動気体軸受14と隣り合
わせにリニアモータであるボイスコイルモータ(VC
M)15が同じく垂直に支柱12に取り付けられてい
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a front view of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view. First, the structure will be described. A support 12 is vertically installed on a base 11, and the support 1
A feed screw device 13 as a linear drive device is vertically supported by support bases 12a and 12b that horizontally extend above and below the two. Further, a direct acting gas bearing 14 as a direct acting bearing is provided side by side in parallel with the feed screw device 13 and is supported by the column 12. Further, a voice coil motor (VC), which is a linear motor, is provided adjacent to the linear motion gas bearing 14.
M) 15 is also vertically attached to the column 12.

【0010】送りねじ装置13はタイプを限定する必要
はないが、図示のものは例えば循環チューブ式ボールね
じ装置を用いている。すなわち、支持台12a,12b
で上下を回転自在に支持されたねじ軸16は外周面にボ
ールねじみぞを有し、そのねじ軸16に、ねじ軸のボー
ルねじみぞに対向したボールねじみぞを内周面に有する
ボールナット17が、両ボールねじみぞの間に嵌合され
た図示しない多数のボールを介して螺合され、それらの
ボールはねじ軸駆動モータ18によるねじ軸16の回転
と共にみぞ内を転動しつつボールナット17に設けた不
図示の循環チューブを経由して循環するようにしたもの
である。
The feed screw device 13 need not be limited in type, but the one shown in the drawing uses, for example, a circulating tube type ball screw device. That is, the supports 12a and 12b
The screw shaft 16 rotatably supported at the top and bottom has a ball screw groove on the outer peripheral surface, and a ball nut 17 having a ball screw groove on the inner peripheral surface facing the ball screw groove of the screw shaft. Is screwed through a large number of balls (not shown) fitted between the ball screw grooves, and these balls roll in the groove as the screw shaft 16 is rotated by the screw shaft drive motor 18 while rotating the ball nut. It is configured to circulate through a circulation tube (not shown) provided at 17.

【0011】直動気体軸受14もタイプを限定する必要
はないが、図示のものは例えば多孔質形静圧気体軸受を
用いている。すなわち、支持台12c,12dで上下が
固定支持された角柱状の固定体19の四平面からなる外
面が受面になっており、その固定体19を囲んで取り付
けた四角の枠形の可動体20は、固定体19の受面に軸
受すき間を介して対向した四平面からなる内面が軸受面
になっている。その可動体20の軸受面には図示されな
い多孔質材が取り付けてあり、可動体20に設けられて
いる通気孔を経て供給される圧縮気体が多孔質材内の微
細気孔を経て適宜の圧力に絞られた後に軸受面から軸受
すき間に噴出して流体膜を形成し、これにより可動体2
0を固定体19に対し非接触で四面拘束して支持するも
のである。前記送りねじ装置13のボールナット17
は、連結部材17Aを介して直動気体軸受14の可動体
20の一方の側面に連結されている。
It is not necessary to limit the type of the direct acting gas bearing 14 either, but the illustrated one uses, for example, a porous static pressure gas bearing. That is, the outer surface formed by the four planes of the prismatic fixed body 19 whose upper and lower sides are fixedly supported by the support bases 12c and 12d is the receiving surface, and the rectangular frame-shaped movable body surrounding the fixed body 19 is attached. 20 has a bearing surface on the inner surface formed of four flat surfaces facing the receiving surface of the fixed body 19 with a bearing gap therebetween. A porous material (not shown) is attached to the bearing surface of the movable body 20, and the compressed gas supplied through the ventilation holes provided in the movable body 20 passes through the fine pores in the porous material to an appropriate pressure. After being squeezed, it squirts from the bearing surface into the bearing gap to form a fluid film, whereby the movable body 2
0 is supported on the fixed body 19 in a non-contact manner by restraining it on all four sides. Ball nut 17 of the feed screw device 13
Is connected to one side surface of the movable body 20 of the linear motion gas bearing 14 via the connecting member 17A.

【0012】ボイスコイルモータ15は、直動気体軸受
14の可動体20に作用する重力の影響により、上下方
向の力のバランスが崩れて、送りねじ装置13による可
動体20の位置決めや上下移動の速度の制御性が低下す
ることを防止する手段として設置したもので、そのタイ
プを特に限定する必要はない。コイルとマグネットのい
ずれか一方が可動子で他方は固定子であるが、図示のも
のは例えば、可動子22がコイル、固定子23がマグネ
ットとされたものを用いており、固定子23のヨークの
内側面に固定されたマグネットに挟まれ、ギャップを介
して可動子22のコイルが非接触に対向配置されてい
る。その可動子22のコイルが巻かれたボビンと直動気
体軸受14の可動体20の他方の側面とが一体的に連結
されている。
The voice coil motor 15 loses the balance of the vertical force due to the influence of gravity acting on the movable body 20 of the linear motion gas bearing 14, and the feed screw device 13 positions and moves the movable body 20 up and down. It is provided as a means for preventing the controllability of speed from decreasing, and its type does not need to be particularly limited. One of the coil and the magnet is the mover and the other is the stator, but the one shown in the figure uses, for example, the mover 22 as a coil and the stator 23 as a magnet, and the yoke of the stator 23 is used. It is sandwiched by magnets fixed to the inner surface of the coil, and the coil of the mover 22 is arranged so as to face each other in a non-contact manner via a gap. The bobbin around which the coil of the mover 22 is wound and the other side surface of the movable body 20 of the linear motion gas bearing 14 are integrally connected.

【0013】次に作用を説明する。ねじ軸駆動モータ1
8を回転させると、送りねじ装置13のねじ軸16が回
転する。このねじ軸16の回転が、直動気体軸受14の
可動体20に連結しているボールナット17とねじ軸1
6との間に介装されているボールの螺旋運動を介してボ
ールナット17の直線運動に変換される。これにより、
直動気体軸受14の可動体20は固定体19に案内され
て垂直に移動する。
Next, the operation will be described. Screw shaft drive motor 1
When 8 is rotated, the screw shaft 16 of the feed screw device 13 rotates. The rotation of the screw shaft 16 causes the ball nut 17 connected to the movable body 20 of the linear motion gas bearing 14 and the screw shaft 1 to rotate.
6 is converted into a linear movement of the ball nut 17 through a spiral movement of a ball interposed between the ball nut 17 and the ball 6. This allows
The movable body 20 of the linear motion gas bearing 14 is guided by the fixed body 19 and moves vertically.

【0014】このとき、可動体20自体に作用する重力
(外力)が下向きの不釣り合い荷重となってボールナッ
ト17に負荷されており、そのままでは、ねじ軸駆動モ
ータ18の正逆回転における所要トルクは異なるものと
なり、可動体20の下降時と上昇時との速度に差が生じ
て、装置の位置決め精度や速度精度が低下する事態を招
く。しかし、この実施の形態によれば、ボイスコイルモ
ータ15が可動体20に作用する重力と同じ大きさで方
向反対の推力で可動体20を上に引っ張り上げて、釣り
合いを保ちつつ同伴して垂直に移動する。
At this time, gravity (external force) acting on the movable body 20 itself is applied to the ball nut 17 as a downward unbalanced load, and if it is left as it is, a required torque for forward and reverse rotation of the screw shaft drive motor 18 is maintained. Are different from each other, and a difference occurs in the speed when the movable body 20 descends and when the movable body 20 rises, resulting in a situation in which the positioning accuracy and speed accuracy of the device are reduced. However, according to this embodiment, the voice coil motor 15 pulls up the movable body 20 with the thrust of the same magnitude as the gravity acting on the movable body 20 and in the opposite direction, and the voice coil motor 15 accompanies while keeping the balance and vertically. Move to.

【0015】その引張り力(推力)の大きさは、ボイス
コイルモータ15の推力定数と電流値とから次式により
決定される。 引張り力[kg]=推力定数[kg/A]×電流[A] 即ち、引張り力の微調整は、ボイスコイルモータ15の
電流値を変化させる(又は推力定数を変える)ことによ
り、容易に行うことが可能である。
The magnitude of the pulling force (thrust) is determined by the following equation from the thrust constant of the voice coil motor 15 and the current value. Pulling force [kg] = Thrust force constant [kg / A] × Current [A] That is, the fine adjustment of the pulling force is easily performed by changing the current value of the voice coil motor 15 (or changing the thrust constant). It is possible.

【0016】かくして、この第1の実施の形態の直動気
体軸受の駆動装置によれば、可動体20に作用する外力
が変動しても、従来のようにその都度、カウンタウエイ
トの重量を変化させるというような面倒で費用と時間が
かかる調整を行う必要はなくなり、電気的な調整で簡単
かつ高精度に釣り合いの微調整ができるという効果が得
られる。
Thus, according to the drive device for the linear motion gas bearing of the first embodiment, even if the external force acting on the movable body 20 changes, the weight of the counterweight changes each time as in the conventional case. There is no need to perform the troublesome and costly and time-consuming adjustment, and the effect that the fine adjustment of the balance can be easily and highly accurately performed by the electric adjustment can be obtained.

【0017】また、カウンタウエイトを使用せずに、可
動体20を実質的に無重力状態で浮上支持することか
ら、装置重量が従来より軽減できて軽量化が達成できる
という効果が得られる。更に、従来のような弾性変形し
て伸び縮みが発生する揺動部材(ワイヤロープ10W)
を使用しないから、釣り合いのバランスが微妙に変化し
て速度精度の悪化を招くという現象も発生する余地がな
く、安定したストロークで位置決めや速度の精度が向上
するという効果が得られる。
Further, since the movable body 20 is levitationally supported in a substantially weightless state without using a counterweight, the weight of the apparatus can be reduced and weight reduction can be achieved. Furthermore, a rocking member (wire rope 10W) that elastically deforms and expands and contracts as in the conventional case
Since there is no need to use, there is no room for the phenomenon that the balance of balance is subtly changed and the speed accuracy is deteriorated, and positioning and speed accuracy are improved with a stable stroke.

【0018】図3〜図5に第2の実施の形態を示す。な
お、第1の実施の形態と同一部分には同一の符号を符号
を付して重複する説明を省略する。この実施の形態は、
直動気体軸受14の可動体20に作用する重力の影響に
より、可動体20の制御性が低下することを防止する手
段として、ボイスコイルモータ15に代えてエアシリン
ダ30を支柱12に固定した点が上記第1の実施の形態
とは異なっている。
A second embodiment is shown in FIGS. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In this embodiment,
As a means for preventing the controllability of the movable body 20 from deteriorating due to the influence of gravity acting on the movable body 20 of the linear motion gas bearing 14, an air cylinder 30 is fixed to the column 12 instead of the voice coil motor 15. Is different from the first embodiment.

【0019】このエアシリンダ30には、ピストンロッ
ドを有しないいわゆるロッドレスシリンダを利用してい
る。図5でその概要を説明すると、シリンダチューブ3
1は軸方向のスリットを有しているが、そのスリットを
挟んで張設された内外二枚の可撓性シールベルト32,
33でシールすることで気密を保つようになっている。
ピストン34は、前記スリットを抜けてシリンダ外に突
き出したピストンヨーク35を介して外部の可動テーブ
ル36に一体的に連結されている。ピストンヨーク35
の上面には外側のシールベルト32を通す案内溝37
が、また下面には内側のシールベルト33を通す案内溝
38が形成されている。
As the air cylinder 30, a so-called rodless cylinder having no piston rod is used. The outline thereof will be described with reference to FIG.
1 has a slit in the axial direction, but two flexible seal belts 32, one inside and one outside, stretched across the slit,
By sealing with 33, the airtightness is maintained.
The piston 34 is integrally connected to an external movable table 36 via a piston yoke 35 that protrudes out of the cylinder through the slit. Piston yoke 35
On the upper surface of the guide groove 37 for passing the outer seal belt 32
However, a guide groove 38 for passing the inner seal belt 33 is formed on the lower surface.

【0020】シリンダ内に圧縮空気を送ってピストン3
4を作動させると、ピストンヨーク35で両シールベル
ト32,33を分離させながらピストン34と共に可動
テーブル36が移動する。両シールベルト32,33は
ピストンヨーク35の通過とともに再び一体に結合され
て、ピストン34の作動に沿ってシールしていくもので
ある。
The piston 3 is fed by sending compressed air into the cylinder.
When 4 is operated, the movable table 36 moves together with the piston 34 while separating the seal belts 32 and 33 by the piston yoke 35. Both seal belts 32 and 33 are integrally joined again as the piston yoke 35 passes, and seal along with the operation of the piston 34.

【0021】上記のエアシリンダ30の可動テーブル3
6が、直動気体軸受14の可動体20の他方の側面に一
体的に連結されて、可動体20の下向きの荷重に釣り合
う上向きの押し上げ力を加える。その押し上げ力は、エ
アシリンダ30のシリンダチューブ31の内径と供給圧
力とにより決定される。押し上げ力の微調整は、エアシ
リンダ30への供給圧力をエアレギュレータで調整する
ことで容易に行うことができる。また、必要に応じてシ
リンダチューブ31の径を変えることによって押し上げ
力を調整することも可能である。
The movable table 3 of the air cylinder 30 described above.
6 is integrally connected to the other side surface of the movable body 20 of the linear motion gas bearing 14 to apply an upward pushing force that balances the downward load of the movable body 20. The pushing force is determined by the inner diameter of the cylinder tube 31 of the air cylinder 30 and the supply pressure. The fine adjustment of the pushing force can be easily performed by adjusting the supply pressure to the air cylinder 30 with an air regulator. Further, the pushing force can be adjusted by changing the diameter of the cylinder tube 31 as needed.

【0022】ボイスコイルモータより低コストのエアシ
リンダを利用することにより、コストダウンができる利
点がある。その他の作用・効果は第1の実施の形態と同
様である。なお、上記のタイプのロッドレスシリンダの
可動テーブル36と可動体20をワイヤやロープなどの
揺動部材を用いて連結することもできる。
There is an advantage that the cost can be reduced by using an air cylinder lower in cost than the voice coil motor. Other functions and effects are similar to those of the first embodiment. The movable table 36 of the rodless cylinder of the type described above and the movable body 20 can be connected by using a swing member such as a wire or a rope.

【0023】また、エアシリンダは、ロッドレスシリン
ダに限らず、ロッド付きのシリンダでも良い。しかし、
ロッドレスシリンダはロッド付きのシリンダよりも軸方
向長さが短かいから、取付けスペースが小さくてすむ利
点がある。図6,図7に第3の実施の形態を示す。な
お、第1の実施の形態と同一部分には同一の符号を符号
を付して重複する説明を省略する。
The air cylinder is not limited to the rodless cylinder, but may be a cylinder with a rod. But,
Since the rodless cylinder has a shorter axial length than the cylinder with a rod, there is an advantage that the mounting space is small. 6 and 7 show a third embodiment. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

【0024】この実施の形態は、直動気体軸受14の可
動体20に作用する重力の影響により、可動体20の制
御性が低下することを防止する手段として、ボイスコイ
ルモータ15に代えてトルクを一定に保つ回転形モータ
40と揺動部材41との組み合わせを採用した点が上記
第1の実施の形態とは異なっている。すなわち、この場
合は、直動気体軸受14の可動体20の真上位置に突き
出すように支柱12の上部に突設した腕部材42で、プ
ーリ43を回転可能に支持すると共に、支柱12の背面
に取り付けた架台44に回転形モータ40を配置して、
その回転形モータ40の出力軸に巻取りプーリ45を一
体回転可能に取り付け、その巻取りプーリ45に巻き付
けた揺動部材としてのワイヤロープ41をプーリ43を
経て可動体20に連結している。
In this embodiment, as a means for preventing the controllability of the movable body 20 from deteriorating due to the influence of gravity acting on the movable body 20 of the linear motion gas bearing 14, torque is used instead of the voice coil motor 15. This is different from the first embodiment in that a combination of a rotary motor 40 and a swinging member 41 that keeps constant is adopted. That is, in this case, the pulley 43 is rotatably supported by the arm member 42 projecting above the column 12 so as to project to a position directly above the movable body 20 of the linear motion gas bearing 14, and the rear surface of the column 12 is supported. Place the rotary motor 40 on the mount 44 attached to
A take-up pulley 45 is integrally rotatably attached to the output shaft of the rotary motor 40, and a wire rope 41 as an oscillating member wound around the take-up pulley 45 is connected to the movable body 20 via a pulley 43.

【0025】回転形モータ40は、その出力トルクを容
易に制御できるものであればタイプを問わないが、この
実施の形態では例えば、高トルク・高位置決め精度を有
することが特徴とされる減速機不要の直接駆動(DD)
モータの一種であるバリュアブルリラクタンス型(VR
型)ステップモータを採用している。この回転形モータ
40は、可動体20に作用する重力と同じ大きさで方向
反対の引張り力で可動体20を上に引っ張り、釣り合い
を保ちつつ可動体20の移動に同調してワイヤロープ4
1を巻き取ったり、巻き戻したりする。
The rotary motor 40 may be of any type as long as its output torque can be easily controlled. In this embodiment, for example, a reduction gear characterized by high torque and high positioning accuracy. Unnecessary direct drive (DD)
Variable reluctance type (VR
(Type) Step motor is used. The rotary motor 40 pulls the movable body 20 upward by a pulling force having the same magnitude as the gravity acting on the movable body 20 and opposite directions, and in synchronization with the movement of the movable body 20 while maintaining balance, the wire rope 4
Take up and rewind 1.

【0026】その引張り力の大きさは、モータの出力ト
ルクと巻取りプーリ45の半径により次式のように決定
される。 引張り力[kg]=出力トルク[kg・cm]×プーリ
の半径[cm] 引張り力の微調整は、回転形モータ40の電流値を変化
させて出力トルクを変えることにより容易に行うことが
できる。また、必要に応じて巻取りプーリ45の径を変
えることによって引張り力を調整することも可能であ
る。
The magnitude of the pulling force is determined by the following equation according to the output torque of the motor and the radius of the winding pulley 45. Pulling force [kg] = Output torque [kg · cm] × Pulley radius [cm] Fine adjustment of the pulling force can be easily performed by changing the output torque by changing the current value of the rotary motor 40. . It is also possible to adjust the pulling force by changing the diameter of the winding pulley 45, if necessary.

【0027】この第3の実施の形態では、ボイスコイル
モータより高出力のDDモータを利用することにより、
可動体20により大きな外力が作用する場合にも適用で
きる利点がある。かくして、この第3の実施の形態の直
動気体軸受の駆動装置によれば、可動体20に作用する
外力が変動しても、電気的な調整で簡単かつ高精度に釣
り合いの微調整ができ、また、カウンタウエイトを使用
せずに、可動体20を実質的に無重力状態で浮上支持す
ることから、装置重量が従来より軽減できるという効果
が得られる。
In the third embodiment, by using the DD motor having a higher output than the voice coil motor,
There is an advantage that it can be applied even when a large external force acts on the movable body 20. Thus, according to the drive device for a linear motion gas bearing of the third embodiment, even if the external force acting on the movable body 20 changes, the fine adjustment of the balance can be performed easily and with high accuracy by electrical adjustment. In addition, since the movable body 20 is supported by levitation in a substantially weightless state without using a counterweight, the weight of the apparatus can be reduced more than before.

【0028】なお、上記の各実施の形態では、可動体2
0が上下に垂直に運動する場合、換言すれば可動体20
に作用する外力が重力に起因する場合について説明した
が、この発明は、重力以外の何らかの外力が可動体20
の静止時及び運動時に変化するような場合にも適用可能
であり、外力の変化に応じてボイスコイルモータ,エア
シリンダ,回転形モータ等の釣り合い調整の手段で容易
に釣り合いを維持することが可能である。
In each of the above embodiments, the movable body 2
When 0 moves vertically up and down, in other words, the movable body 20
The case where the external force acting on the movable body is caused by gravity has been described. However, according to the present invention, some external force other than gravity is applied to the movable body 20.
It can also be applied to the case where it changes when it is stationary or in motion, and it is possible to easily maintain the balance by means of adjusting the balance of the voice coil motor, air cylinder, rotary motor, etc. according to changes in external force. Is.

【0029】また、各実施の形態では、可動体20の直
線駆動手段として送りねじ装置13を用いたが、これに
限らず、その他例えばリニアモータ等の直線駆動装置を
用いることができる。さらに、直動軸受は直動転がり軸
受でも、直動すべり軸受でも良い。
Further, in each of the embodiments, the feed screw device 13 is used as the linear driving means of the movable body 20, but the invention is not limited to this, and other linear driving devices such as a linear motor can be used. Further, the linear motion bearing may be a linear motion rolling bearing or a linear motion sliding bearing.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る直
動気体軸受の駆動装置によれば、可動体の重量またはそ
の他なんらかの外力が運動時及び静止時に変化した場合
にも、その変化に応じてボイスコイルモータまたはエア
シリンダまたは回転形モータの出力を調整して適切な釣
り合い荷重をかけることにより、容易に可動体の重量な
いし外力の変化を吸収して釣り合いを維持することがで
き、その結果、可動体の駆動装置の制御性が向上して位
置決め精度や速度精度等の運動精度が向上するという効
果を奏する。
As described above, according to the drive device for a direct acting gas bearing according to the present invention, even if the weight of the movable body or some other external force changes during movement and at rest, the change can be accommodated. By adjusting the output of the voice coil motor or air cylinder or rotary motor to apply an appropriate balance load, it is possible to easily absorb the change in the weight or external force of the movable body and maintain the balance. The controllability of the drive device for the movable body is improved, and the motion accuracy such as positioning accuracy and speed accuracy is improved.

【0031】また、可動体に搭載する搭載物の重量が大
きな場合でも、装置の全体重量を変化させることなく調
整ができるため、装置の軽量化が可能になる。上記発明
の効果に加えて、さらに、請求項1に係る発明によれ
ば、ボイスコイルモータを用いたため、その出力(釣り
合い力)を非接触で取り出して可動体に釣り合い荷重を
負荷することができ、これにより、ストローク中のトル
ク変動が極めて少なくなり速度精度が大幅に向上すると
いう効果がある。請求項2に係る発明によれば、安価な
エアシリンダを用いたため、釣り合い力を低コストで得
られるという効果がある。請求項3に係る発明によれ
ば、回転形モータを用いたため、大きな釣り合い力を取
り出すことができて、大型の装置にも容易に適用できる
という効果がある。
Further, even if the weight of the mounted object mounted on the movable body is large, the weight of the apparatus can be reduced because the adjustment can be performed without changing the overall weight of the apparatus. In addition to the effects of the above invention, according to the invention of claim 1, since the voice coil motor is used, its output (balance force) can be taken out in a non-contact manner to apply a balance load to the movable body. Thus, there is an effect that the torque fluctuation during the stroke is extremely reduced and the speed accuracy is significantly improved. According to the invention of claim 2, since an inexpensive air cylinder is used, there is an effect that a balance force can be obtained at low cost. According to the third aspect of the invention, since the rotary motor is used, a large balance force can be taken out, and there is an effect that it can be easily applied to a large apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施の形態の正面図である。FIG. 1 is a front view of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.

【図3】この発明の第2の実施の形態の正面図である。FIG. 3 is a front view of a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の平面図である。FIG. 4 is a plan view of FIG. 3;

【図5】図3に示すものに用いたロッドレスエアシリン
ダの模式断面図である。
5 is a schematic cross-sectional view of a rodless air cylinder used in the one shown in FIG.

【図6】この発明の第3の実施の形態の正面図である。FIG. 6 is a front view of the third embodiment of the present invention.

【図7】図6の側面図である。FIG. 7 is a side view of FIG. 6;

【図8】従来の直動気体軸受の駆動装置の正面図であ
る。
FIG. 8 is a front view of a conventional drive device for a linear motion gas bearing.

【図9】図8の側面図である。FIG. 9 is a side view of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13 直線駆動装置 14 直動気体軸受 15 ボイスコイルモータ 19 固定体 20 可動体 30 エアシリンダ 40 回転形モータ 41 揺動部材(ワイヤロープ) 13 Linear drive device 14 Direct acting gas bearing 15 Voice coil motor 19 Fixed body 20 Movable body 30 Air cylinder 40 Rotary motor 41 Swing member (wire rope)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定体に案内されて可動体が直線移動す
る直動軸受と該可動体の直線駆動装置とが併設されてい
る直動軸受の駆動装置において、前記可動体に加わる一
方向の外力に釣り合わせる逆方向の推力を発生し前記可
動体に伝達するボイスコイルモータを備えたことを特徴
とする直動軸受の駆動装置。
1. A drive device for a linear motion bearing in which a linear motion bearing for linearly moving a movable body guided by a fixed body and a linear drive device for the movable body are provided side by side in one direction added to the movable body. A drive device for a linear motion bearing, comprising: a voice coil motor that generates a thrust in a reverse direction that balances with an external force and transmits the thrust to the movable body.
【請求項2】 固定体に案内されて可動体が直線移動す
る直動軸受と該可動体の直線駆動装置とが併設されてい
る直動軸受の駆動装置において、前記可動体に加わる一
方向の外力に釣り合わせる逆方向の推力を発生し前記可
動体に伝達するエアシリンダを備えたことを特徴とする
直動軸受の駆動装置。
2. A drive device for a linear motion bearing in which a linear motion bearing for linearly moving a movable body guided by a fixed body and a linear drive device for the movable body are provided side by side in one direction added to the movable body. A drive device for a linear motion bearing, comprising: an air cylinder that generates a thrust in the opposite direction balanced with an external force and transmits the thrust to the movable body.
【請求項3】 固定体に案内されて可動体が直線移動す
る直動軸受と該可動体の直線駆動装置とが併設されてい
る直動軸受の駆動装置において、前記可動体に加わる一
方向の外力に釣り合わせる逆方向のトルクを発生し揺動
部材を介して前記可動体に伝達する回転形モータを備え
たことを特徴とする直動軸受の駆動装置。
3. A drive device for a linear motion bearing in which a linear motion bearing for linearly moving a movable body guided by a fixed body and a linear drive device for the movable body are provided side by side in one direction added to the movable body. A drive device for a linear motion bearing, comprising: a rotary motor that generates a torque in the opposite direction that balances with an external force and transmits the torque to the movable body via a swing member.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116054526A (en) * 2023-02-25 2023-05-02 佛山市增广智能科技有限公司 Actuator with linear and rotary motion

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