JPH09272031A - テーブル駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のテーブル駆動装置は、１軸テーブル上に
他の１軸テーブルを載せた構成が主流になっている。こ
れは１軸テーブル上に駆動モータを搭載する必要がある
ため、小型化が困難で、また、電気配線等の処理も複雑
になる。 【解決手段】ボールねじ溝３とボールスプライン溝４と
を有する駆動軸２にボールねじナット５とボールスプラ
インナット６とを係合し、両ナット５，６を軸受７を介
してハウジング８に支持するとともに駆動モータ１０，
１１に連結して軸回転と軸直線移動との２自由度を有す
るアクチュエータ１２を構成した。このアクチュエータ
１２の駆動軸２に沿ってＸ案内軸２２を設け、第１のス
ライドテーブル１ＡをＸ軸方向にスライドさせ、その上
にＹ案内軸２４を介して搭載した第２のスライドテーブ
ル１Ｂを、前記駆動軸２に連結した回転運動−直線運動
変換手段２９を介してＹ軸方向にスライドさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械，ロボッ
トその他種々の産業機械装置に好適に利用できるテーブ
ル駆動装置に係り、特に、１軸で軸回転と直線移動との
２自由度を有するアクチュエータにより２台のテーブル
をそれぞれ独立して直交方向に運動させ得るテーブル駆
動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のテーブル駆動装置として
は、例えば実開昭５８−４２９４３号に示されるような
ＸＹテーブル装置が知られている。このものは、図７に
示すように、１軸テーブル１００上に、モータＭを伴っ
た他の１軸テーブル２００を載せて構成されている。す
なわち、下段の１軸テーブル１００は、固定テーブル１
０１上に、ねじ軸回転タイプのボールねじ装置１０２と
二本の直動案内軸１０３とでＸ方向に案内されつつ直線
駆動される可動テーブル１０４を配設してある。上段の
１軸テーブル２００は、前記１軸テーブル１００の可動
テーブル１０４上に固定した可動テーブル２０１上に、
ねじ軸回転タイプのボールねじ装置２０２と二本の直動
案内軸２０３とでＹ方向に案内されつつ直線駆動される
キャリアテーブル２０４を配設してある。

【０００３】そして、ボールねじ装置１０２のねじ軸１
０２ａを、固定テーブル１０１に取り付けた駆動モータ
Ｍ_X で正逆に回転させて、可動テーブル１０４をＸ方向
に直線往復移動させる。また、ボールねじ装置２０２の
ねじ軸２０２ａを、可動テーブル２０１に取り付けた駆
動モータＭ_Y で正逆に回転させて、キャリアテーブル２
０４を、Ｙ方向に直線往復移動させる。こうして、下段
の１軸テーブル１００と上段の１軸テーブル２００とを
それぞれ独立に駆動して、キャリアテーブル２０４をＸ
Ｙ座標の任意の位置に搬送する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のテーブル駆動装置は、上段の１軸テーブル２
００上に駆動モータＭ_Y を載せる必要があり、そのため
に小型化することが難しく、又、配線等の処理も複雑に
なるという未解決の問題点がある。

【０００５】そこで、本発明はこのような従来のテーブ
ル駆動装置の問題点に着目してなされたものであり、１
軸で軸回転と直線移動との２自由度を有するアクチュエ
ータにより２台のテーブルをそれぞれ独立に運動させこ
とにより、小型化が容易であり、配線の処理も固定部の
みなので簡潔になる構造の簡単なテーブル駆動装置を提
供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
テーブル駆動装置は、螺旋状のねじ溝と該ねじ溝と交叉
して軸方向に延びるスプライン溝とを外周面に有する駆
動軸、該駆動軸に嵌合するとともに前記ねじ溝に螺合す
るねじナット及び前記駆動軸に嵌合するとともに前記ス
プライン溝に係合するスプラインナットを備え、それら
両ナットは軸受を介して回転自在にハウジングに支持さ
れるとともにそれぞれ駆動モータに連結されて、前記駆
動軸が軸回転と直線移動との２自由度を有するアクチュ
エータと、前記駆動軸に沿って延設された第１の案内軸
と、この第１の案内軸に係合してＸ方向に案内されると
ともに前記駆動軸の一端に相対回転自在に係合した第１
のスライドテーブルと、第１の案内軸と交叉して前記第
１のスライドテーブル上に延設された第２の案内軸と、
この第２の案内軸に係合するとともに回転運動−直線運
動変換手段を介して前記駆動軸に連結され、前記第１の
案内軸に対し交叉方向に移動可能な第２のスライドテー
ブルとを備えたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態例を図
面を参照して説明する。図１ないし図３は、この発明の
一実施形態例で、Ｘ軸方向に移動する第１のスライドテ
ーブル１Ａと、Ｙ軸方向に移動する第２のスライドテー
ブル１Ｂとを、一本の駆動軸によりそれぞれ独立に駆動
できるものである。先ず構成を説明すると、駆動軸とし
てのボールねじ軸２は、螺旋状のボールねじ溝３と共
に、軸方向に直線状のボールスプライン溝４が軸全長に
わたって形成されているスプライン付ボールねじ軸であ
る。もっとも、ボールスプライン溝４については、ねじ
軸の一端側（図の右端）から適宜の長さ（スライドテー
ブル１Ａの所要の移動範囲に応じた長さ。）としても良
い。

【０００８】このボールねじ軸２のボールスプライン溝
４を有する一端側に、ボールねじナット５とボールスプ
ラインナット６とが、それぞれ図示されない多数のボー
ルを介して螺着されている。それら両ナット５，６は、
それぞれ軸受のボールベアリング７を介して回転自在に
ハウジング８に支持されており、それぞれに駆動モータ
１０，１１に連結されている。これにより、軸回転と軸
直線移動との２自由度を有するボールねじ軸２を備えた
駆動手段（アクチュエータ）１２が構成されている。

【０００９】そして、この駆動手段１２の延長されたボ
ールねじ軸２に沿い、第１の案内軸としてのＸ案内軸２
２がベースＢから延設され、そのＸ案内軸２２にスライ
ドテーブル１Ａが取付けられてＸ軸方向に案内されてス
ライドするようになっている。すなわち、スライドテー
ブル１Ａは、一端（図の左端）に軸受２３が取付けてあ
り、この軸受２３にボールねじ軸２の一端（図の左端）
が回転自在に係合していて、ボールねじ軸２が回転しつ
つ軸方向に移動するとスライドテーブル１Ａが回転する
ことなくＸ軸方向に移動するようになっている。また、
前記スライドテーブル１Ａ上に第２の案内軸としてのＹ
案内軸２４が二基平行に取り付けてあり、そのＹ案内軸
２４，２４にスライドテーブル１Ｂが取付けられてＹ軸
方向に案内されてスライドするようになっている。

【００１０】そのスライドテーブル１Ｂの駆動は、例え
ばベルト伝導などの回転運動−直線運動変換手段２９を
介して行われる。すなわち、スライドテーブル１Ａの上
部には、図に示すように、Ｘ案内軸２２の側方に張出し
た張出部１ＡＨが設けられてその先端の下面側にタイミ
ングベルト用プーリ２５が取り付けてある。一方、ボー
ルねじ軸２にもタイミングベルト用プーリ２６が一体的
に取り付けてあり、両プーリ２５，２６間にタイミング
ベルト２７が張設されている。このタイミングベルト２
７に、スライドテーブル１Ｂが、下方に突設した係合板
２８を介して連結されている。かくして、スライドテー
ブル１Ｂは、ボールねじ軸２の回転に伴い駆動されるタ
イミングベルト２７を介して、Ｙ軸方向に移動するよう
になっている。なお、この例のように、回転運動−直線
運動変換手段２９として、スライドテーブル１Ｂをベル
ト伝導で駆動する代わりに、ラック・ピニオン装置を利
用しても良く、例えばスライドテーブル１Ｂの下面にＹ
軸方向のラックを固定して取り付け、ボールねじ軸２に
取り付けたピニオンギヤをそのラックに噛み合わせるよ
うにすることで、同様にボールねじ軸２の回転によりス
ライドテーブル１ＢをＹ軸方向に移動させることが可能
である。

【００１１】全体構造についてさらに詳細を述べると、
前記駆動手段１２のボールねじナット５は、ボールねじ
溝３に対応する図示されないボールねじ溝を内周面に有
しており、そのナットのボールねじ溝と前記ボールねじ
軸２のボールねじ溝３とで形成される螺旋状空間内に図
示されない多数のボールが転動自在に介装されている。
またボールねじナット５には、図示しないがそれらのボ
ールの循環路が形成されており、ボールはボールねじ軸
２とボールねじナット５との相対回転と共にねじ溝内を
転動しつつ螺旋状に移動し、ねじ溝を１回半ないし３回
半回ってからナット内の戻し通路を経て元の位置に戻
り、循環を繰り返す構造になっている。その循環経路の
構造によって、循環チューブ式，循環駒式，エンドキャ
ップ循環式等の種々のタイプのボールねじナット５が知
られているが、本発明に使用するものはいずれのタイプ
でも良い。

【００１２】一方、ボールスプラインナット６は、ボー
ルねじ軸２に沿って直線的に延びるボールスプライン溝
４に対応する図示されないボールスプライン溝を内周面
に有しており、そのナットのボールスプライン溝とボー
ルねじ軸２のボールスプライン溝４との間に図示されな
い多数のボールが転動自在に介装されている。また、ボ
ールスプラインナット６には、図示しないがそれらのボ
ールの循環路が形成されており、ボールはボールねじ軸
２とボールスプラインナット６との相対的な直線移動と
共にねじ溝内を転動しつつ直線方向に移動し、ナット端
部に至ってナット内の戻し通路に入りＵターンして元の
位置にもどる循環を繰り返す構造になっている。

【００１３】前記ボールねじナット５の一端には、ハウ
ジング８から張り出してプーリ１５が取付けられてい
る。同じくボールスプラインナット６の一端にも、プー
リ１６が取付けられている。また、ハウジング８に接近
させて、共通のベースＢ上に固定配置された２台の駆動
モータ１０，１１の出力軸にそれぞれプーリ１７，１８
が取付けられている。そして、ボールねじナット５はプ
ーリ１５及びプーリ１７に掛け渡したタイミングベルト
１９を介して駆動モータ１０に連結され、ボールスプラ
インナット６はプーリ１６及びプーリ１８に掛け渡した
タイミングベルト２０を介して同期回転可能に駆動モー
タ１１に連結されている。

【００１４】駆動モータ１０，１１は例えばサーボモー
タで、図外の検出器でモータ軸の位置・速度を検出して
セミクローズドループでフィードバック制御される。前
記Ｘ案内軸２２は、例えば直線案内装置（リニアガイド
装置）の断面コ字型の案内レールで構成され、その対向
する両内側面２２ａ，２２ａにそれぞれ図示しない軸方
向の転動体転動溝が延設されている。これに対して、前
記スライドテーブル１Ａはリニアガイド装置のスライダ
で構成されている。例えばスライドテーブル１Ａは、図
示されないが、その両外側面１Ａａ，１Ａａに、前記案
内レールの内側面２２ａに形成された転動体転動溝に対
向する転動体転動溝が形成されると共に、その転動体転
動溝に平行な転動体戻し路が内設され、且つ、前記転動
体転動溝と転動体戻し路とを連結するＵ字路を備えたエ
ンドキャップが両端部に装着され、かくしてエンドレス
の転動体循環経路が両側面部に形成されており、その転
動体循環経路内に多数の転動体（ボールまたはコロ）が
充填された構造を有している。そして、スライドテーブ
ル１Ａが軸方向に移動する際には、同方向にその移動速
度より遅い速度でそれらの転動体が転動体循環経路内を
移動しつつ無限循環を繰り返して滑らかに案内する。

【００１５】また、スライドテーブル１ＢのＹ案内軸２
４の方もリニアガイド装置であるが、この場合のリニア
ガイド装置は断面角型の案内レール３０に断面コ字型の
スライダ３１が二台づつ搭載されており、都合四台のス
ライダ３１でスライドテーブル１Ｂを支持している。

【００１６】次に上記テーブル駆動装置の作用を述べ
る。 （１）スライドテーブルのＸ軸方向への単一作動の場
合：駆動モータ１０を駆動し、駆動モータ１１は停止。
これにより、駆動モータ１０に連結したボールねじナッ
ト５が回転し、駆動モータ１１に連結したボールスプラ
インナット６は停止固定となる。そのため、ボールねじ
軸２が回転を伴わずに軸方向に移動し、その移動につれ
てスライドテーブル１Ａが停止したままのスライドテー
ブル１Ｂを搭載してＸ軸方向に移動する。移動の進退方
向は、駆動モータ１０の回転方向によりきまる。

【００１７】（２）スライドテーブルのＸ軸方向及びＹ
軸方向複合作動の場合：駆動モータ１０は停止し、駆動
モータ１１を駆動させる。これにより、駆動モータ１１
に連結したボールスプラインナット６が回転し、ボール
ねじナット５は停止固定となる。そのため、ボールねじ
軸２は回転しつつＸ軸方向に移動する。その場合の移動
距離は、ボールねじ軸２の１回転につきねじ１リード分
である。このボールねじ軸２の移動に伴いスライドテー
ブル１Ａがボールねじ軸２と一体にＸ軸方向に移動す
る。同時に、ボールねじ軸２の回転で、タイミングベル
ト用プーリ２６も一体に回転してタイミングベルト２７
が駆動され、これに連結しているスライドテーブル１Ｂ
がＹ軸方向に移動する。両スライドテーブル１Ａ，１Ｂ
の移動の進退方向は、駆動モータ１１の回転方向により
きまる。スライドテーブル１Ｂ上に搭載された被搬送物
は、両スライドテーブル１Ａ，１ＢのＸ，Ｙ軸方向移動
を合成した方向に搬送されることになる。

【００１８】（３）スライドテーブルのＹ軸方向への単
一作動の場合：駆動モータ１０及び駆動モータ１１を、
ボールねじナット５とボールスプラインナット６とが同
速度になるように駆動させる。これにより、ボールねじ
ナット５，ボールスプラインナット６は同期回転する。
そのため、ボールねじ軸２は軸方向移動を伴わずに回転
する。このボールねじ軸２の回転に応じてスライドテー
ブル１ＢがＹ軸方向に移動するが、スライドテーブル１
Ａは停止したままである。

【００１９】上記各作動は、本願発明のテーブル駆動装
置のテーブル駆動の一例であって、駆動モータ１０及び
駆動モータ１１のそれぞれの回転量，回転速度と回転方
向を制御することにより、スライドテーブル１Ａ及び１
Ｂを、任意の方向に任意の速度で移動させて、任意の位
置に位置決めすることができる。

【００２０】図４ないし図６に、他の実施形態例を示
す。この第２実施形態例は、第２のテーブルがＺ軸方向
移動のスライドテーブル１Ｃとされ、そのスライドテー
ブル１Ｃが第１のスライドテーブル１Ａ上に垂直に搭載
されている点が上記第１実施形態例とは異なっている。

【００２１】すなわち、このものはＸ軸方向へのスライ
ド移動と、Ｚ軸方向へのスライド移動とが可能なＸ−Ｚ
テーブル駆動装置である。スライドテーブル１Ａの構成
は上記とほぼ同様で良い。スライドテーブル１Ｃの方
は、スライドテーブル１Ａの平面（図では水平面）３５
に直角な面（垂直面）３６を設けて、その垂直面３６
に、前記スライドテーブル１ＢのＹ案内軸２４と同様
の、案内レール３０にスライダ３１が跨架されているリ
ニアガイド装置からなる第２の案内軸としてのＺ案内軸
３７が二基平行に取り付けてある。そのＺ案内軸３７，
３７にスライダ３１を介してスライドテーブル１Ｃが取
付けられてＺ軸方向にスライドするようになっている。
スライドテーブル１Ｃの駆動手段としては、前記第１実
施形態例におけるスライドテーブル１Ｂと同様のベルト
伝導による回転運動−直線運動変換手段２９を採用して
いる。勿論、回転運動−直線運動変換手段２９として、
ベルト伝導で駆動する代わりにラック・ピニオン装置等
を利用しても良い。

【００２２】この第２実施形態例の作動は、前記第１実
施形態例の場合と概ね同様で、ただ第２のスライドテー
ブルの移動方向が水平と垂直とで異なるのみであり、詳
細な説明は省略する。

【００２３】なお、上記各実施形態例では、Ｘ案内軸２
２，Ｙ案内軸２４，Ｚ案内軸３７のどの各案内軸に転が
り案内であるリニアガイド装置を用いたものを示した
が、転がり案内に限定するものではなく、使用態様に応
じてすべり案内構造の案内軸を採用することもできる。

【００２４】また、上記各実施形態例では、アクチュエ
ータとしてボールスプライン付ボールねじを使用した例
を示したが、これに限らずボールを介在させないすべり
スプライン付すべりねじを使用しても良い。

【００２５】また、上記各実施形態例では、第２のテー
ブル１Ｂ又は１Ｃを駆動する回転運動−直線運動変換手
段２９として、ベルト伝導装置を使用したものを説明し
たが、その他ラック・ピニオン装置，チェーン伝導装置
等を利用しても良い。

【００２６】また、上記各実施形態例では第２のテーブ
ルをＹ軸又はＺ軸方向へ移動させる例を示したが、これ
に限らず、Ｙ軸とＺ軸の間の方向へ移動させることもで
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係るテ
ーブル駆動装置によれば、スプライン付ねじ装置を備え
て軸回転と軸直線移動との２自由度を有する駆動手段に
より、（Ｘ）案内軸に案内される第１のスライドテーブ
ルと、これに交叉する他の（Ｙ，Ｚ）案内軸に案内され
る第２のスライドテーブルとをそれぞれ独立に駆動して
スライド作動させるものとしたため、駆動モータを可動
体のテーブルに搭載する必要がなく電気配線等の処理も
容易にできて、全体的に小型で構造の簡単で且つ安価な
１軸２動作のテーブル駆動装置を提供できるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態例の平面図である。

【図２】図１に示すものの軸線部の断面図である。

【図３】図２のIII − III線断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態例の平面図である。

【図５】図４のV − V線断面図である。

【図６】図５のVI− VI 線断面図である。

【図７】従来のテーブル駆動装置の斜視図である。

【符号の説明】 １Ａ 第１のスライドテーブル １Ｂ 第２のスライドテーブル １Ｃ 第２のスライドテーブル ２ 駆動軸 ３ ボールねじ溝 ４ ボールスプライン溝 ５ ボールねじナット ６ ボールスプラインナット ７ 軸受 ８ ハウジング １０ 駆動モータ １１ 駆動モータ １２ アクチュエータ ２２ 第１の案内軸 ２３ 軸受 ２４ 第２の案内軸 ２９ 回転運動−直線運動変換手段 ３７ 第２の案内軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 螺旋状のねじ溝と該ねじ溝と交叉して軸
   方向に延びるスプライン溝とを外周面に有する駆動軸、
   該駆動軸に嵌合するとともに前記ねじ溝に螺合するねじ
   ナット及び前記駆動軸に嵌合するとともに前記スプライ
   ン溝に係合するスプラインナットを備え、それら両ナッ
   トは軸受を介して回転自在にハウジングに支持されると
   ともにそれぞれ駆動モータに連結されて、前記駆動軸が
   軸回転と直線移動との２自由度を有するアクチュエータ
   と、 前記駆動軸に沿って延設された第１の案内軸と、 該第１の案内軸に係合してＸ方向に案内されるとともに
   前記駆動軸の一端に相対回転自在に係合した第１のスラ
   イドテーブルと、 前記第１の案内軸と交叉して前記第１のスライドテーブ
   ル上に延設された第２の案内軸と、 該第２の案内軸に係合するとともに回転運動−直線運動
   変換手段を介して前記駆動軸に連結され、前記第１の案
   内軸に対し交叉方向に移動可能な第２のスライドテーブ
   ルとを備えたことを特徴とするテーブル駆動装置。