JPH10199803A

JPH10199803A - 位置決め装置

Info

Publication number: JPH10199803A
Application number: JP1753597A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Nonaka; 義史野中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】位置決め後の移動体の保持剛性を向上して変
位及び揺動のない高い位置決め精度を確保する。【解決手段】移動体１０の駆動時には、電磁弁１９は
軸受部１１ａへの流体供給が可能な状態で軸受隙間ｄを
保っているが、移動体１０の固定時には、駆動制御手段
からの指令により電磁弁１９が駆動されて、軸受部１１
ａへの流体供給が遮断される。これにより、移動体１０
は自重及び予圧付勢手段である永久磁石１３の吸引力に
よって案内部１４に接近し、軸受部１１ａの流体は徐々
に電磁弁１９の解放側、軸受部１２ａ側、又は永久磁石
１３と案内部１４の間に生ずる隙間に移動し、軸受隙間
ｄを減少させながら最終的に移動体１０と案内部１４が
接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工機械、測定
器、組立検査装置、生産機器等に使用される位置決め装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

(1) 図３２はＮＣ工作機械等に使用されている従来の位
置決め装置の斜視図を示し、滑り案内部１のほぼ中央に
設けられたボールねじ２には、移動体３の下部に取り付
けたナット部４が噛合されている。そして、ボールねじ
２はサーボモータ等のモータ５に連結され、モータ５に
はエンコーダ６が取り付けられ、エンコーダ６の出力は
駆動制御手段７に接続され、駆動制御手段７の出力はモ
ータ５に接続されている。

【０００３】位置決め動作の制御はモータ５とエンコー
ダ６を使用したフィードバック制御により行われ、移動
体３はリニアガイド、油静圧軸受、空気静圧軸受等の軸
受により支持されて案内部１上を移動する。即ち、駆動
制御手段７から駆動指令を受けてモータ５が回転し、モ
ータ５によって回転するボールねじ２の回転が、移動体
３のナット部４において回転運動から直線運動に変換さ
れ、移動体３が移動する。

【０００４】このような装置では、カップリング、ボー
ルねじ２、ボールねじ用サポートベアリング、ボールね
じ用ナット４、モータ５等の弾性体が直列に配置されて
いるために、位置決め後の移動体３の保持剛性を向上す
るには不利な構成であり、また位置決め後も常に制御が
働いているために、モータ５の消費電力の削減が阻害さ
れる要因となっている。

【０００５】このような問題点に対して、モータ５の消
費電力の削減と高精度な位置決めを図る装置が、特開平
６−１８７０４３号公報に開示されており、消費電力の
削減のために、位置決め後はモータ５の駆動電流制御を
一時的にオフして再度制御を開始する方式と、位置決め
後の移動体３の停止時にモータ駆動電流値がゼロに近付
くように制御する方式の２通りが提案されている。そし
て、この装置においては、軸受形式として接触式の転が
り軸受が使用されて、移動体３と案内部１の間に生ずる
摩擦力による影響を排除している。

【０００６】(2) また、特公平７−６７６５５号公報に
は、油静圧軸受における移動体３の停止保持剛性を向上
する方式が開示されており、対向する静圧ポケットに圧
力差を設けて移動体３を片寄せにし、固体接触による摩
擦力が発生しない最小油膜を形成して移動体３を駆動し
ている。そして、固定時には圧力差を設けた対向する静
圧ポケットの一方に供給される流体圧を除去して、他方
に供給される流体圧で移動体３を押し付けることにより
固定する方式が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】

(イ) しかしながら、上述の従来例(1) においては、モー
タ５への通電が遮断されないためにモータ５での発熱が
避けられず、１μｍ以下の位置決め精度が要求される高
精度位置決めを行う場合には、モータ５の発熱によりボ
ールねじ２の熱変位が誘導されて、位置決め精度の劣化
の要因となる。

【０００８】また、ボールねじ２の弾性変形を除去する
ために、モータ駆動電流値をゼロに近付ける方式を採用
しているために、位置決め後の停止状態でもナット部４
を介して移動体３に外力が働くことが推定される。一般
に、位置決め装置はボールねじ２の位置が図３２に示す
ように配置されているので、ボールねじ２等の弾性変形
に起因する外力は、軸受位置において移動体３に対する
モーメントとして作用することになる。軸受の剛性は負
荷方向には高いがモーメントに対しては低いので、位置
決め後の移動体３の停止直後では、エンコーダ６により
検出される位置が許容位置決め誤差内に留まっていて
も、移動体３に搭載される物体の位置では、弾性変形に
よる外力の付加から解放までの間で、ピッチング方向の
変位や揺動を生ずる可能性が高い。

【０００９】特に、リニアガイドや転がり軸受を使用し
た場合には、移動体３の接触状態により、外力による変
位や揺動の再現性がかなり異なるものとなり、単に移動
体３の姿勢変化だけでなく位置決め精度にも影響が生
じ、例えば光学面を計測・加工するような超精密計測加
工の分野で要求される高い位置決め精度と姿勢精度には
対応することができない。また、ボールねじ２とナット
部４が接触して回転から直線への運動転換を行っている
ために、リニアモータ等の非接触駆動方式に適用するこ
とができない。

【００１０】(ロ) また、従来例(2) においては、静圧軸
受隙間を構成するような精度で、台形断面形状の案内部
１と移動体３を設計及び製作することは非常に難しく、
案内部１や移動体３の軸受面の加工精度が確保されない
と、固体接触による摩擦力が発生しないための最小油膜
の厚さが大きくなり、高精度の静圧軸受を形成すること
は困難になる。

【００１１】更に、台形溝の傾斜している軸受面と水平
面内の軸受面に作用する負荷容量とのバランスをとるこ
とが困難で、駆動時において移動体３を片寄せするため
に、対向する傾斜した軸受面に圧力差を設けることも難
しい。しかも、移動体３を片寄せするためには、一方の
傾斜した軸受面により高い供給圧が必要となるので、対
向する傾斜した軸受面間との圧力差は相当に大きくなる
ことが予想される。従って、このような状態で静圧軸受
部への流体を供給した場合には、対向する軸受面に同じ
供給圧で流体を供給した場合よりも、案内部１や移動体
３の弾性変形は大きくなり、かつ対向する軸受面間での
非対称性も大きくなるので、この非対称な変形が水平面
内の軸受隙間にも大きな影響を与えることになり、この
点を考慮して、台形断面を有する案内部１及び移動体３
による軸受の設計及び製作は非常に難しくなる。

【００１２】また、移動体３を片寄せしない場合でも、
傾斜した軸受面と水平面内の軸受面との負荷容量バラン
スをとるためには、傾斜した軸受面には水平面内の軸受
面よりも高い供給圧が必要となり、傾斜した軸受面の水
平面内への投影面積及び傾斜した軸受面に垂直に働く供
給圧に比較して、その重力方向成分（水平面内軸受の負
荷方向成分）が小さいために、高精度の静圧軸受を得る
ことは難しい。更に、位置決め精度や位置決め後の移動
体３の姿勢変化等を保証することも困難であり、特に移
動体３の固定時において、流体供給圧により発生する案
内部１の非対称弾性変形に起因する移動体３の姿勢変化
が発生する可能性もある。

【００１３】本発明の目的は、上述の問題点(イ）、(ロ)
を解消し、位置決め後の移動体の保持剛性を向上して変
位及び揺動のない高い位置決め精度を確保する位置決め
装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１発明に係る位置決め装置は、直線運動を行う移動
体と、１組の対向する軸受面及びこれに直交する軸受面
により前記移動体を案内部に対して支持する静圧流体軸
受と、前記直交する軸受面に配設した予圧付勢手段と、
前記移動体を駆動する駆動手段と、前記移動体の位置を
検出する位置検出手段と、該位置検出手段により検出さ
れた前記移動体の位置を基に前記駆動手段を制御する駆
動制御手段とを備えた位置決め装置において、前記１組
の対向する軸受面及びこれに直交する軸受面にそれぞれ
個別の又は各軸受面毎に個別の流体供給回路を配設し、
該個別の流体供給回路の内の前記直交する軸受面に対応
する流体供給回路には前記駆動制御手段からの指令によ
り任意に流体の供給を遮断又は調整をする流体供給調整
手段を設け、前記移動体の駆動時には前記対向する軸受
面に常時流体を供給し、前記直交する軸受面に前記流体
供給調整手段から流体を供給して前記移動体及び前記案
内部間で前記静圧流体軸受を構成し、前記静圧流体軸受
により前記案内部に対して前記移動体を支持して駆動可
能とし、前記移動体の位置決め後の固定時には、前記駆
動制御手段からの指令により前記流体供給調整手段を動
作させて前記直交する軸受面への流体供給を遮断又は調
整し、前記直交する軸受面とこれに対向する前記案内部
側の軸受面を接触させて前記移動体を固定することを特
徴とする。

【００１５】第２発明に係る位置決め装置は、直線運動
を行う移動体と、１組の対向する軸受面及びこれに直交
する軸受面により前記移動体を案内部に対して支持する
静圧流体軸受と、前記直交する軸受面に配設した予圧付
勢手段と、前記移動体を駆動する駆動手段と、前記移動
体の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段に
より検出した移動体の位置を基に前記駆動手段を制御す
る駆動制御手段とを備えた位置決め装置において、前記
１組の対向する軸受面及びこれに直交する軸受面にそれ
ぞれ個別の又は各軸受面毎に個別の流体供給回路を配設
し、該個別の流体供給回路の内の前記直交する軸受面に
対応する流体供給回路には、供給流体の圧力を検出する
圧力検出手段と、前記直交する軸受面への供給流体の圧
力を調整する圧力調整手段と、前記圧力検出手段により
検出された結果を基に前記圧力調整手段を制御する圧力
制御手段とを設け、前記駆動制御手段には、前記移動体
の位置決めを判定する位置決め判定器と、前記移動体の
前記案内部への接触判定を行う接触判定器と、前記位置
決め判定器及び前記接触判定器の結果を受けて前記駆動
手段への通電を強制的に遮断する強制遮断手段と、前記
位置決め判定器及び前記接触判定器の結果を受けて前記
移動体を支持するために前記直交する軸受面への制御圧
力の設定値を与える目標圧力設定器とを備え、前記移動
体の駆動時には前記対向する軸受面に常時流体を供給
し、前記圧力調整手段で供給流体の圧力を任意に設定及
び変更することにより前記直交する軸受面に流体を供給
して前記移動体及び前記案内部間で前記静圧流体軸受を
構成し、前記静圧流体軸受により前記案内部に対して前
記移動体を支持して駆動可能とし、前記移動体の位置を
所定の許容位置決め誤差内に位置決め完了した後の前記
移動体の固定時には、前記駆動制御手段からの指令によ
り前記直交する軸受面への供給流体の圧力をゼロとし、
前記直交する軸受面とこれに対向する前記案内部側の軸
受面とを接触させて前記移動体を固定することを特徴と
する。

【００１６】第３発明に係る位置決め装置は、直線運動
を行う移動体と、少なくとも１組以上の対向する軸受面
及びこれに直交する軸受面により前記移動体の移動方向
以外の動きを拘束して前記移動体を案内部に対して支持
する静圧流体軸受と、前記移動体を駆動する駆動手段
と、前記移動体の位置を検出する位置検出手段と、該位
置検出手段により検出した前記移動体の位置を基に前記
駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた位置決め装
置において、前記１組以上の対向する軸受面及びこれに
直交する軸受面にそれぞれ個別の又は前記各軸受面毎に
個別の流体供給回路を配設し、該個別の流体供給回路の
内の前記対向する軸受面の何れか一方に対応する流体供
給回路には、前記駆動制御手段からの指令により任意に
流体の供給を遮断又は調整する流体供給調整手段を設
け、前記移動体の駆動時には前記対向する軸受面以外の
軸受面に常時流体を供給し、前記対向する軸受面に前記
流体供給調整手段により流体を供給して前記移動体と前
記案内部間で前記静圧流体軸受を構成し、前記静圧流体
軸受により前記案内部に対して前記移動体を支持して駆
動可能とし、前記移動体の位置決め後の固定時には前記
駆動制御手段からの指令により前記流体供給調整手段を
動作させて前記対向する軸受面の何れか一方の軸受面へ
の流体供給を遮断又は調整し、前記対向する軸受面の一
方の軸受面とこれに対向する前記案内部側の軸受面を接
触させて前記移動体を固定することを特徴とする。

【００１７】第４発明に係る位置決め装置は、直線運動
を行う移動体と、少なくとも１組以上の対向する軸受面
及びこれに直交する軸受面により前記移動体の移動方向
以外の動きを拘束して前記移動体を案内部に対して支持
する静圧流体軸受と、前記移動体を駆動する駆動手段
と、前記移動体の位置を検出する位置検出手段と、該位
置検出手段により検出した前記移動体の位置を基に前記
駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた位置決め装
置において、前記１組以上の対向する軸受面及びこれに
直交する軸受面にそれぞれ個別の又は前記各軸受面毎に
個別の流体供給回路を配設し、該個別の流体供給回路の
内の前記対向する軸受面の何れか一方に対応する流体供
給回路には、供給流体の圧力を検出する圧力検出手段
と、前記対向する軸受面の内何れか一方に対応する軸受
面への供給流体の圧力を調整する圧力調整手段と、該圧
力検出手段により検出された結果を基に前記圧力調整手
段を制御する圧力制御手段とを設け、前記駆動制御手段
には、前記移動体の位置決めを判定する位置決め判定器
と、前記移動体の前記案内部への接触判定を行う接触判
定器と、前記位置決め判定器及び前記接触判定器の結果
を受けて前記駆動手段への通電を強制的に遮断する強制
遮断手段と、前記位置決め判定器及び前記接触判定器の
結果を受けて前記移動体を支持する前記直交する軸受面
への制御圧力の設定値を与える目標圧力設定器とを備
え、前記移動体の駆動時には前記直交する軸受面に常時
流体を供給し、前記圧力調整手段で供給流体の圧力を任
意に設定及び変更することにより前記対向する軸受面に
流体を供給して前記移動体及び前記案内部間で前記静圧
流体軸受を構成し、前記静圧流体軸受により前記案内部
に対して前記移動体を支持して駆動可能とし、前記移動
体の位置が所定の許容位置決め誤差内に位置決めを完了
した後の前記移動体の固定時には、前記駆動制御手段か
らの指令により前記対向する軸受面の内の何れか一方に
対応する軸受面への供給流体の圧力をゼロとし、前記対
向する軸受面の何れか一方に対応する軸受面とこれに対
向する前記案内部側の軸受面を接触させて前記移動体を
固定することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図３１に図示の実
施例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の
斜視図を示し、移動体１０は静圧軸受部１１ａ、１１ｂ
及び静圧軸受部１２ａ、１２ｂと、予圧付勢手段１３で
ある永久磁石とから成る静圧流体軸受により、案内部１
４に対して支持されている。静圧軸受部１１ａ、１１
ｂ、１２ａ、１２ｂのそれぞれに個別に流体供給管路１
５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂが接続されており、流体
供給装置１７から作動流体が流体供給管路１５ａ、１５
ｂ、１６ａ、１６ｂを通って、それぞれの静圧軸受部１
１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂに供給されることによ
り、静圧流体軸受として機能するようになっている。

【００１９】ここで、静圧軸受部１１ａ、１１ｂに対す
る流体供給管路１５ａ、１５ｂは、流体供給装置１７か
らの同一管路から分岐されており、この分岐前の管路中
の流体供給装置１７側に、駆動制御手段１８の指令によ
り作動する流体供給調整手段である電磁弁１９が配置さ
れている。これにより、静圧軸受部１２ａ、１２ｂ、電
磁弁１９には常時流体が供給され、静圧軸受部１１ａ、
１１ｂには電磁弁１９により流体供給が調整できるよう
になっている。

【００２０】また、移動体１０の上部にはナット部２０
が設けられ、ナット部２０はボールねじ２１に噛合さ
れ、ボールねじ２１はサーボモータ２２の中心軸に連結
されており、サーボモータ２２にはエンコーダ２３が取
り付けられている。サーボモータ２２にはモータドライ
バ２４の出力が接続され、エンコーダ２３の出力はカウ
ンタ２５に接続されている。カウンタ２５の出力は駆動
制御手段１８に接続され、駆動制御手段１８の出力はモ
ータドライバ２４に接続されている。なお、ここでは駆
動手段としてサーボモータ２２及びボールねじ２１を使
用し、位置検出手段としてエンコーダ２３等を使用して
いるが、機能的に同等のものであれば、例えば駆動手段
にリニアモータ、位置検出手段にレーザ干渉測長器等を
使用してもよい。

【００２１】図２は駆動制御手段１８のブロック回路構
成図を示し、移動体１０と、ナット部２０及びボールね
じ２１を含む静圧軸受部１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２
ｂと、サーボモータ２２とから成る位置決め装置２６の
出力は、位置検出を行うための位置検出器の一部である
エンコーダ２３に接続され、エンコーダ２３の出力は位
置信号を生成するパルスカウンタ２５に接続されてい
る。そして、カウンタ２５からの出力は検出位置信号P1
として、また移動体１０の位置決めを決定するための目
標位置設定器２７からの出力は目標位置信号P2として、
目標位置と位置検出器により得られる実際位置との位置
ずれを求める減算器２８に接続されている。

【００２２】減算器２８の出力は、移動体１０の位置決
めをするためにフィードバック制御系を安定化する補償
器であるＰＩＤ調整器２９と、位置ずれ信号を基に移動
体１０の位置決め終了を判定する位置決め判定器３０と
に接続され、ＰＩＤ調整器２９の出力はモータドライバ
２４を介して、移動体１０を駆動するためにボールねじ
２１を回転するサーボモータ２２に接続されている。ま
た、位置決め判定器３０の出力は移動体１０及び案内部
１４の接触判定器３１に接続され、接触判定器３１から
の出力は電磁弁駆動指令信号P3として、電磁弁駆動手段
３２を介して流体供給装置１７からの流体供給を調整す
る電磁弁１９に接続されている。なお、接触判定器３１
の代りにタイマを使うことも可能である。

【００２３】先ず、移動体１０を駆動するためには、接
触判定器３１の判定結果を基に、移動体１０と案内部１
４が接触していれば、電磁弁１９が駆動されて静圧軸受
部１１ａ、１１ｂへの流体の供給が開始され、所定の軸
受隙間になるまで移動体１０が浮上する。移動体１０と
案内部１４が接触していない場合は、直ちに駆動制御手
段１８からの指令を受けたドライバ２４に電流が供給さ
れ、サーボモータ２２が回転し、その回転がボールねじ
２０に伝達され、更に移動体１０に取り付けられたナッ
ト部２０により、ボールねじ２１の回転運動が直線運動
に変換され、移動体１０の駆動が開始される。このと
き、サーボモータ２２の回転角はエンコーダ２３により
検出され、カウンタ２５を経て移動体１０の駆動及び位
置決めの制御が行われる。

【００２４】次に、移動体１０を任意の位置に位置決め
するためには、目標位置設定器２７により目標位置信号
P2が与えられ、この目標位置信号P2と、エンコーダ２３
及びカウンタ２５によって検出された検出位置信号P1と
から、減算器２８により位置誤差が計算される。計算に
より求められた位置誤差信号はＰＩＤ調整器２９を介し
てモータドライバ２４に加わり、位置誤差が生じている
場合には、それを補正するようにモータ２２により位置
決め装置２６が駆動され、検出位置信号P1が目標位置信
号P2と一致するように制御される。なお、このフィード
バック制御系において、ＰＩＤ調整器２９は移動体１０
の発振防止や応答性の調整等を行うために使用される。

【００２５】位置決め動作中は、位置決め判定器３０に
より移動体１０の位置誤差信号が検出されて、移動体１
０の位置決め状態が監視される。また、移動体１０の駆
動中に位置決め判定器３０に検出された位置誤差信号が
所定の位置決め誤差許容値に入った段階で、電磁弁駆動
手段３２を介して電磁弁駆動指令信号P3により電磁弁１
９が駆動され、静圧軸受部１１ａ、１１ｂへの流体の供
給が遮断される。この間は、接触判定器３１の判定結果
を基に、移動体１０と案内部１４の接触固定系の特性変
化に対応させて、サーボモータ２２への過電流の回避又
は通電の遮断等を行うことができる。

【００２６】図３は移動体１０の位置決め及び位置決め
完了後の固定に関するシーケンスのフローチャート図を
示し、位置決め後に移動体１０を固定した状態、又は固
定せずに通常の位置決め装置と同様な状態の何れの場合
にも設定が可能である。位置決め後に移動体１０を固定
するシーケンスにおいて、ステップS1で駆動制御手段１
８から移動体１０の駆動指令が出され、ステップS2で移
動体１０の固定状態を解除するために、流体供給調整手
段１９に対して軸受部１１ａ、１１ｂへの流体の供給が
開始される。軸受部１１ａ、１１ｂへの流体の供給開始
後に、ステップS3で移動体１０が浮上し、所定の軸受隙
間に達したかどうかが判定される。このとき、流体供給
開始時からタイマを作動させて所定時間が経過したら、
移動体１０の浮上が正常終了したと判定する。移動体１
０の浮上が終了した後に、ステップS4で移動体１０を駆
動するモータ２２への通電が開始され、ステップS5で移
動体１０の駆動が開始される。

【００２７】駆動中の移動体１０の位置はエンコーダ２
３によりモータ２２の回転角として常時検出されてお
り、この信号を駆動制御手段１８に返すことによりフィ
ードバック制御が行われる。ステップS6で移動体１０の
位置の読み込みが行われ、ステップS7で移動体１０が目
標位置に接近し、目標位置と移動体１０の現在位置が予
め定められた許容誤差内に入ったことが確認されたとき
に、ステップS8で流体供給調整手段１９により軸受部１
１ａ、１１ｂへの流体の供給が調整される。

【００２８】このとき、流体供給調整手段として電磁弁
１９を使用しているために、流体の供給を遮断すること
になるが、サーボバルブ等の他の手段では使用形態に合
わせて、例えば流体供給遮断に至る時間を調整する等の
流体供給調整方式も適用可能である。電磁弁１９による
流体供給の遮断後に、ステップS9で移動体１０の軸受面
と案内部１４の接触判定が行われる。この接触判定は流
体供給遮断時又は電磁弁動作時からタイマを作動させ
て、所定時間が経過したら移動体１０と案内部１４の接
触が正常終了したと判断する。ステップS10 で接触判定
後に移動体１０の固定が終了した段階で位置決めが終了
する。

【００２９】なお、位置決め後の移動体１０の固定を常
時行うか否かは、位置決め装置２６の使用形態により選
択可能であり、位置決め後に移動体１０の保持剛性が必
要なときに限り、位置決め後の固定を行うようにするこ
ともできる。この場合には、図３のスタート時点で軸受
部１１ａ、１１ｂの流体供給が継続されている場合に相
当し、ステップS4からのシーケンスを行う。

【００３０】図４〜図６は移動体１０の位置決め動作の
側面図を示し、移動体１０の駆動時には、電磁弁１９は
軸受部１１ａ、１１ｂへの流体供給が可能な状態で、図
５に示すように軸受隙間ｄを保っているが、移動体１０
の固定時には駆動制御手段１８からの指令を受けて、軸
受部１１ａ、１１ｂへの流体供給を遮断するように駆動
する。これにより、移動体１０は自重及び予圧付勢手段
１３である永久磁石の吸引力により案内部１４に接近
し、軸受部１１ａ、１１ｂの流体は徐々に電磁弁１９の
解放側、軸受部１２ａ、１２ｂ側、又は永久磁石と案内
部１４の間に生ずる隙間に移動し、軸受隙間ｄを減少さ
せながら最終的に図６に示すように移動体１０と案内部
１４は接触する。

【００３１】移動体１０の駆動を開始する場合は、駆動
制御手段１８からの指令を受けた電磁弁１９が、軸受部
１１ａ、１１ｂへの流体供給を開始するように駆動さ
れ、タイマを利用して電磁弁１９の駆動時又は流体供給
開始時から所定の時間が経過した後に、移動体１０の浮
上が終了したと判定され、モータ２２へ通電されて移動
体１０の駆動が開始される。

【００３２】このように、静圧流体軸受部１１ａ、１１
ｂ、１２ａ、１２ｂを使用すれば摩擦力が発生しないの
で、ボールねじ２１による駆動方式を使用しても、リニ
アガイド等の接触式軸受の場合と異なり、位置決め後に
残存するボールねじ２１等の弾性変形による外力の発生
を低く押さえることができる。従って、要求される位置
決め精度及び駆動手段を適当に選択することによって、
移動体１０の位置決め後の保持剛性及び高い位置決め精
度を確保することができる。

【００３３】また、予圧付勢手段１３に電磁石を使用す
れば、移動体１０が固定されて接触判定器３０の判定結
果が接触状態となった後に、電磁石への通電電流を増加
して吸引力を強くすることにより、移動体１０と案内部
１４の間の接触までの時間を短縮したり、固定する力を
増加することができる。また、移動体１０の浮上時に
は、電磁石への通電電流を減少して吸引力を弱めること
により、移動体１０の浮上時間を短縮することができ
る。

【００３４】また、位置決め装置を長期間使用する際に
は、位置決め後に移動体１０の固定を行うことにより、
移動体１０及び案内部１４の軸受面に劣化が生ずるが、
これを防ぐために図７〜図９に示すような対策を施す。

【００３５】図７においては、移動体１０の静圧軸受部
に多孔質セラミックスなどの金属よりも高い硬度を有す
る多孔質体を使用した軸受パッド３３が固定されてお
り、予圧付勢手段１３として永久磁石や電磁石を使用す
る場合には、案内部１４側の材質には磁性体を使用す
る。このとき、移動体１０の軸受パッド３３側が硬度が
高いために、位置決め後の移動体１０の固定を繰り返え
すことにより、案内部１４側の軸受面に平面度の低下や
傷の発生などの劣化を引き起こす可能性があるので、案
内部１４の材質を軸受パッド３３と同程度の硬度を有す
るセラミックスなどの高硬度材料にすることによって耐
摩耗性を向上させる。このとき、案内部１４全体をセラ
ミックスなどの磁性体でない高硬度材料にすると、予圧
付勢手段１３による予圧が発生しなくなるので、案内部
１４に予圧付勢手段１３に対応した磁性体３４を取り付
けるようにする。

【００３６】図８においては、移動体１０の静圧軸受部
に表面絞り等を使用した軸受ポケット３５を設け、移動
体１０の固定による軸受面接触時に、軸受ポケット３５
以外の全表面が接触するようにする。このような場合
に、全表面の耐摩耗性を向上するためには、移動体１０
側と案内部１４側の接触部分にそれぞれ化学ニッケルメ
ッキ等の表面処理層３６、３７が設けられている。な
お、この化学ニッケルメッキは案内部１４が磁性体であ
れば、予圧付勢手段１３によって予圧の発生が可能であ
る。

【００３７】図９においては、移動体１０の静圧軸受部
に高硬度を有する軸受パッド３３を使用し、案内部１４
側の表面に高硬度を付与する表面処理層３７を設けて、
耐摩耗性を向上する。なお、移動体１０側に軸受パッド
３３や軸受ポケット３５などを有する静圧軸受部及び予
圧付勢手段１３と共に配置するのではなく、静圧軸受部
を移動体１０に設け、予圧付勢手段１３を案内部１４側
に設ける配置にしてもよい。

【００３８】以上のように、本実施例は静圧流体軸受部
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂと予圧付勢手段１３を
使用して、案内部１４に対して移動体１０の保持固定を
行うので、位置決め後にモータ２２等の駆動手段の制御
や通電を遮断することによって、位置決め精度を劣化さ
せることなく消費電力の削減が可能となり、また位置決
め後の移動体固定を静圧軸受面の接触により行うことに
より、移動体１０の姿勢変化を生ずることがなくなる。
更に、移動体固定時にはボールねじ２１等の弾性体を介
在させずに、予圧付勢手段１３の吸引力を利用して軸受
面の接触を行うので、保持剛性を向上させることができ
る。これにより、要求される位置決め精度に見合ったリ
ニアモータ等の駆動手段やエンコーダ等の位置検出手段
を選択して、位置決め精度を確保することができる。

【００３９】また、位置決め完了と同時に移動体の固定
を行って、駆動手段の制御や通電を遮断する方式は、例
えばボールねじ２１を介して移動体１０を駆動する場合
でも、位置決め完了・移動体固定後は移動体１０が所要
の位置にあり、ボールねじ２１の弾性変形等の外力は制
御や通電を遮断したモータ側で解放されているために、
位置決め精度を阻害することがない。

【００４０】例えば、位置決め後の移動体の固定時に利
用される軸受面は、移動体１０と案内部１４が共に数μ
ｍ以下の軸受隙間ｄを構成するに足る形状精度、即ち軸
受隙間ｄよりも更に小さな値となるので、案内部１４と
の接触により生ずる移動体１０の傾きは、軸受面の平面
度を２μｍ、軸受面の大きさを５０ｍｍとすると、１０
角度秒を越えることはなく、位置決め後の移動体固定時
に移動体１０の姿勢変化を極めて小さく抑えることがで
きる。

【００４１】また、予圧付勢手段１３の吸引力に起因す
る軸受面間の摩擦力を利用して移動体１０を固定してい
るので、このとき軸受負荷方向に作用する移動体１０の
自重と予圧付勢手段１３の吸引力の和が、軸受部１１
ａ、１１ｂの負荷容量に対してバランスし、流体が供給
されて軸受部１１ａ、１１ｂが静圧流体軸受として機能
するときに必要な剛性を確保するための軸受隙間ｄを形
成するように、予圧付勢手段１３の吸引力が設定され
る。

【００４２】例えば、所望の剛性を満たすときの軸受隙
間ｄにおいて、負荷容量１５０ｋｇの軸受部１１ａ、１
１ｂにより５０ｋｇの移動体を支持する場合には、予圧
付勢手段１３の吸引力は１００ｋｇが必要となり、この
ときに移動体１０を固定すると、接触面に作用するのは
１５０ｋｇとなり、接触面の摩擦係数を０．３とすると
移動体保持力は３０ｋｇとなり、外力がこの値を越えな
い場合は、移動体１０は位置ずれを起こさず、外力によ
る変位は移動体自身の剛性によることになり、保持剛性
向上の点から有利である。

【００４３】なお、位置決め後の移動体１０の固定が必
要ない場合は、静圧流体軸受を使用した通常の位置決め
装置として機能し、位置決め後の移動体１０の固定機能
を移動体保持剛性の必要に応じてオンオフすることが可
能な柔軟な使用にも対応することができる。

【００４４】図１０は第２の実施例の斜視図、図１１は
側面図を示し、第１の実施例の予圧付勢手段１３は使用
せず、静圧軸受部１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの他
に静圧軸受部３８ａ、３８ｂが設けられ、軸受部３８
ａ、３８ｂに対してそれぞれ流体供給管３９ａ、３９ｂ
が追加配置されている。その他は第１の実施例と同様
で、同じ符号は同じ部材を表している。また、駆動制御
手段１８は図２の構成と同様である。

【００４５】本実施例では、流体供給装置１７からの作
動流体が、流体供給管路１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６
ｂ、３９ａ、３９ｂを通って、それぞれ静圧軸受部１１
ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、３８ａ、３８ｂに常時供
給されることにより、静圧軸受として機能するようにな
っている。ここで、軸受部１１ａ、１１ｂに対する流体
供給管路１５ａ、１５ｂは、流体供給装置１７からの同
一管路から分岐を経て流体供給が成されており、この分
岐の流体供給装置１７側の同じ管路中に、駆動制御手段
１８の指令により作動する流体供給調整手段１９が配置
されている。

【００４６】移動体１０の駆動及び位置決め動作は、第
１の実施例の図３のフローチャート図と同様に行われ、
位置決め後の移動体１０の固定状態については、第１の
実施例が予圧付勢手段１３により行ったが、本実施例で
は静圧軸受部３８ａ、３８ｂにより行う。また、その他
の作用は第１の実施例と同様である。

【００４７】図１２〜図１４は移動体１０の位置決め動
作の側面図を示し、図１３に示すように移動体１０の駆
動時には、電磁弁１９は静圧軸受部１１ａ、１１ｂへの
流体供給が可能な状態で軸受隙間ｄを保っているが、図
１４に示すように移動体１０固定時には、駆動制御手段
１８からの指令を受けて静圧軸受部１１ａ、１１ｂへの
流体供給を遮断するように電磁弁１９が駆動される。

【００４８】これにより、移動体１０は自重及び対向す
る静圧軸受部３８ａ、３８ｂが発生する押付力により案
内部１４に接近し、静圧軸受部１１ａ、１１ｂの流体
は、電磁弁１９の解放側又は静圧軸受部１２ａ、１２ｂ
側又は静圧軸受部３８ａ、３８ｂと案内部１４の間に生
ずる接触軸受部以外の隙間に徐々に移動し、軸受隙間ｄ
を減少させながら最終的に移動体１０と案内部１４は接
触する。

【００４９】移動体１０の駆動を開始する場合は、駆動
制御手段１８からの指令を受けた電磁弁１９が静圧軸受
部１１ａ、１１ｂへの流体供給を開始するように駆動さ
れて移動体１０が浮上し、タイマを利用して電磁弁１９
の駆動時又は流体供給開始時から所定の時間が経過した
後に、移動体１０の浮上が終了したと判定されてモータ
２２への通電が開始され移動体１０の駆動が始まる。

【００５０】移動体１０の浮上時には、対向する軸受部
３８ａ、３８ｂへの流体供給圧を低下させることにより
浮上時間を短縮することができ、また移動体１０の接触
固定時には、接触判定器３１の判定結果により対向する
軸受部３８ａ、３８ｂへの流体供給圧を増加して、移動
体１０を案内部１４に固定する押付力を強くすることに
よって、接触までの時間を短縮することができる。

【００５１】本実施例の３個の静圧流体軸受部１１ａ、
１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、３８ａ、３８ｂを使用した場
合に軸受面の耐圧特性を向上するためには、図７〜図９
の場合と同様に、図１５では高硬度の多孔質セラミック
ス等の多孔質体を軸受パッド３３として使用し、案内部
１４の材質を軸受パッド３３と同程度の硬質を有するセ
ラミックス等の材料が使用されている。また、図１６で
は静圧軸受部に表面絞り等を用いた軸受ポケット３５が
設けられ、移動体１０と案内部１４の接続部分に、それ
ぞれニッケルメッキ等の表面処理層３６、７４が設けら
れている。更に、図１７では移動体１０の軸受部に高硬
度の軸受パッド８７が使用され、案内部１４側の表面に
高硬度を付与する表面処理層８７が設けられている。

【００５２】以上のように、３組の静圧流体軸受部１１
ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、３８ａ、３８ｂを使用
し、１組以上の対向する軸受面の何れか一方の軸受面を
接触させて、他方の軸受面への流体供給圧力で移動体１
０を案内部１４に押し付け、この他方の軸受面で発生す
る押付力に起因する軸受面間の摩擦力を利用して移動体
１０を固定しているので、このときの押付力は移動体１
０が案内部１４に対して押し付けられることにより軸受
隙間ｄが静圧軸受として作用しているときよりも大きく
なり、従ってこの軸受隙間ｄにおける圧力が静圧軸受と
して作用しているときより低くなるので、移動体１０の
案内部１４に対する押付力はこの低下した圧力と軸受面
積の積とほぼ等しくなる。

【００５３】例えば、低下した軸受隙間内の圧力がｌｋ
ｇｆ／ｃｍ² で、軸受面積が１００ｃｍ² であれば、押
付力としては約１００ｋｇとなり、このときの軸受面間
の摩擦係数を０．３とすると、移動体１０の保持力は３
０ｋｇとなる。従って、外力がこの値を超えない場合は
移動体１０は位置ずれを起こさず、外力による変位は移
動体１０自身の剛性によることになり、保持剛性向上の
点からも有利である。また、位置決め後に移動体１０が
固定されると、モータ２２の制御や通電が遮断されるた
めに電力を消費することがないので、消費電力削減にも
効果があり、位置決め精度を確保することができる。

【００５４】図１８は第３の実施例の斜視図を示し、流
体供給調整手段としてサーボバルブ４０が配置され、流
体供給管路に軸受部１１ａ、１１ｂの供給流体の圧力を
検出するための圧力センサ４１が配置されている。その
他は第１の実施例と同様で、図１と同じ符号は同じ部材
を表している。

【００５５】図１９は駆動制御手段１８のブロック回路
構成図を示し、エンコーダ２３の出力により位置決め装
置２６の位置信号を生成するカウンタ２５からの出力は
検出位置信号P1として、また移動体１０の位置決めを決
定するための目標位置設定器２７からの出力は目標位置
信号P2として、目標位置と位置検出器により得られた実
際の位置とから位置ずれを求めるための減算器２８に接
続されている。減算器２８の出力は、位置決めのための
フィードバック制御系を安定化するＰＩＤ調整器２９
と、移動体１０の位置決め終了を判定する位置決め判定
器３０とに接続され、ＰＩＤ調整器２９の出力は、モー
タドライバ２４を介して移動体１０への駆動力を遮断す
る機能を兼ねる可変ゲイン器４２、ボールねじ２１を回
転するモータ２２に接続されている。

【００５６】また、ＰＩＤ調整器２９の出力は、移動体
１０と案内部１４の接触状態を判定する接触判定器／モ
ータ電流検出器４３に接続され、位置決め判定器３０と
接触判定器／モータ電流検出器４３の出力は、モータド
ライバ２４のゲインを変更するゲイン調整器４４、目標
圧力設定器４５に接続され、目標圧力設定器４５は位置
決め判定器３０と接触判定器／モータ電流検出器４３の
信号により、軸受部１１ａ、１１ｂへの供給流体の圧力
を設定するようになっている。

【００５７】目標圧力設定器４５の出力は、圧力誤差を
求めるための減算器４６、圧力制御系の安定性と応答性
を調整するためのＰＩＤ調整器４７、軸受部１１ａ、１
１ｂの供給流体圧力を調整するためにサーボバルブ４０
を駆動するサーボバルブ駆動手段４８、サーボバルブ４
０、位置決め装置２６に順次に接続されている。そし
て、位置決め装置２６の出力は、圧力センサ４１、減算
器４６に順次に接続されている。

【００５８】移動体１０を駆動する際には、接触判定器
／モータ電流検出器４３の接触判定結果を基に、移動体
１０と案内部１４が接触していれば、サーボバルブ４０
を駆動して軸受部１１ａ、１１ｂへの流体の供給を開始
して、所定の軸受隙間になるまで移動体１０を浮上させ
る。また、移動体１０と案内部１４が接触していない場
合には、直ちにモータ２２を駆動して移動体１０の駆動
を開始する。

【００５９】次に、移動体１０を任意の位置に位置決め
するために、目標位置設定器２７から目標位置信号P2が
与えられ、この目標位置信号P2とエンコーダ２３とカウ
ンタ２５により検出された検出位置信号P1とから、位置
誤差が減算器２８で計算される。この位置誤差信号はＰ
ＩＤ調整器２９及び可変ゲイン４２を介してモータドラ
イバ２４に加わり、位置誤差が生じている場合には、そ
れを補正するように軸受部１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１
２ｂで支持された位置決め装置２６がモータ２２により
駆動され、検出位置信号P1が目標位置信号P2に一致する
ように制御される。

【００６０】位置決め動作中は、位置決め判定器３０で
移動体１０の位置誤差信号が検出されて、移動体１０の
位置決め状態が監視され、接触判定器／モータ電流検出
器４３でモータ２２の電流指令値が検出されて、移動体
１０と案内部１４が接触するとモータ２２の負荷が変動
し、非接触状態に比べて電流が増加することを利用し
て、移動体１０と案内部１４の接触状態が監視される。

【００６１】この２つの判定結果を基に、目標圧力設定
器４５は軸受部１１ａ、１１ｂへの供給流体の目標圧力
値を変更していく。即ち、駆動開始時の設定圧力値に比
較して、駆動途中で位置決め判定器３０により検出され
た位置誤差が第１段階の許容範囲に入った時点で徐々に
圧力値を下げていき、最終許容範囲に達したら設定圧力
値をゼロにして、移動体１０を案内部１４に接触させ
る。その接触動作が接触判定器／モータ電流検出器４３
により検出されて、移動体１０と案内部１４が接触した
と判定される。

【００６２】予圧付勢手段１３として電磁石を使用すれ
ば、位置決め判定器３０による判定結果が最終許容範囲
であるときに、電磁石への通電電流を増加して移動体１
０を案内部１４に押し付ける力を増加させることができ
る。この接触動作時における流体圧力制御と同時に、位
置決め制御系においてもゲイン調整器４４により可変ゲ
イン４２をゼロにしてモータ２２電流指令値をゼロと
し、移動体１０に対する駆動力を強制的に遮断して移動
体１０の位置決め動作を終了する。

【００６３】本実施例においては、接触判定器／モータ
電流検出器４３はモータ２２の通電電流又は通電電流指
令値を利用しているが、圧力センサ４１の検出圧力信号
を利用して、検出圧力値が設定値又はゼロとなった状態
を接触と判定する判定器や、圧力センサ４１の代りに流
量計を設け、供給流体の流量が設定値又はゼロとなった
状態を接触と判定する判定器等があり、更に変位計４９
を使用して、図２０に示すように移動体１０の動作時に
常時軸受隙間ｄを検出し、図２１に示すように検出隙間
ｄが設定値又はゼロとなった状態を接触と判定してもよ
い。

【００６４】図２２は以上の判定器において個々に検出
される信号と位置決めの関係を示すグラフ図であり、
(a) は移動体１０の位置、(b) は軸受部１１ａ、１１ｂ
への供給流体の圧力又は流量、(c) は軸受部１１ａ、１
１ｂの隙間変位、(d) はモータ２２の通常電流、(e) は
電磁石への通電電流のそれぞれ時間変化を示している。

【００６５】移動体１０の駆動開始時には、軸受部１１
ａ、１１ｂに流体が供給されて、移動体１０が駆動可能
となるように浮上して、設定された軸受隙間ｄが形成さ
れている。駆動が開始され、移動体１０の位置と目標位
置との位置誤差が第１段階の許容範囲に入るまで、この
軸受隙間ｄは一定に保たれ、位置誤差がこの第１段階の
許容範囲に入ると、サーボバルブ４０により流体の供給
圧力又は流量が低下し、これを受けて軸受隙間ｄが徐々
に減少する。

【００６６】このとき、モータ２２への通電電流により
移動体１０が減速し、位置決め誤差を最終許容範囲に近
付ける。位置決め誤差が最終許容範囲に入ると、サーボ
バルブ４０により供給流体の圧力又は流量はゼロとな
り、軸受隙間ｄもゼロとなって、移動体１０と案内部１
４の軸受面は接触を開始する。軸受面の接触に伴いモー
タ２２の通電電流は増加するが、接触判定の閾値を越え
ると強制的にゼロとなり、これを受けて電磁石の通電電
流が増加して移動体１０を案内部１４に押し付ける力が
増加する。

【００６７】このように、接触判定器／モータ電流検出
器４３の信号を利用してサーボバルブ４０を駆動すれ
ば、固定時から移動体１０を駆動する際に、移動体１０
が設定軸受隙間ｄに到達する前の浮上途中からの駆動が
可動となり、また位置決め後の移動体１０の固定時に
は、位置決め誤差が第１の許容範囲から最終許容範囲に
入る過程で徐々に軸受隙間ｄを減少させ、位置決め完了
と同時に移動体１０と案内部１４の接触・固定が完了す
るような位置決め動作も可能である。また、接触判定後
のモータ２２への通電遮断や、電磁石への通電電流増加
のタイミングを、接触判定後にタイマ等を利用して決定
するなどの使用形態に合わせた応用が可能である。

【００６８】本実施例では、流体供給調整手段に電磁弁
１９ではなく、サーボバルブ４０等を使用しているため
に、移動体１０の浮上時のみ流体供給圧を上げるか流量
を増やすことによって、移動体１０の浮上時間を短縮す
ることができる。

【００６９】図２３は第４の実施例の斜視図、図２４は
側面図を示し、予圧付勢手段１３である永久磁石又は電
磁石を使用せずに、第２の実施例と同様に流体軸受部１
１ａ、１１ｂに対応する位置に流体軸受部３８ａ、３８
ｂを配置し、流体供給調整手段として電磁弁１９ではな
く、第３の実施例と同様にサーボバルブ４０と圧力セン
サ４１を使用した構成で、その他は第２の実施例と同様
で、駆動制御手段１８は図１３と同様である。

【００７０】第３の実施例では予圧付勢手段１３として
永久磁石の磁力や電磁石への通電電流により、移動体１
０を案内部１４に押し付ける力を調整しているが、本実
施例では第２の実施例と同様に、対向する軸受部１１
ａ、１１ｂ又は３８ａ、３８ｂの内、接触していない軸
受面に対して流体供給圧を増加させて、移動体１０を案
内部１４に押し付ける力を増している。また、浮上時の
み流体供給圧力を上昇させるか又は流量を増加すること
により、移動体１０の浮上を短時間で行うことができ
る。

【００７１】図２５は第５の実施例の斜視図、図２６は
側面図を示し、第２の実施例では、電磁弁１９は流体供
給装置１７と軸受部１１ａ、１１ｂの間に配置されてお
り、重力方向において対向する軸受面が利用されている
のに対して、本実施例では電磁弁１９は流体供給装置１
７と軸受部１２ｂの間に配置されて、重力方向と直交す
る水平方向に対向する軸受面１２ｂが利用されている。

【００７２】また、図２７、図２８は図２０、図２１と
同様に、変位計４９を使用して軸受隙間ｄを検出し、隙
間ｄが設定値又はゼロとなる状態を移動体１０と案内部
１４の接触と判定する実施例を示している。

【００７３】図２９は第６の実施例の斜視図を示し、垂
直方向の移動体１０の動きは静圧軸受部１２ａ、１２ｂ
で拘束し、水平方向の移動体１０の動きは予圧付勢手段
１３を有する静圧軸受部１１ａ、１１ｂで拘束する構成
とされている。基台５０ａ上には垂直に基台５０ｂが固
定され、基台５０ｂには案内部１４が固定されており、
案内部１４上を移動する移動体１０には、予圧付勢手段
１３を有する静圧軸受部１１ａ、１１ｂと、移動体１０
の垂直方向の動きを拘束する静圧軸受部１２ａ、１２ｂ
が設けられている。基台５０ａ上には、移動体１０を駆
動する手段であるリニアモータ５１が移動体１０の移動
方向に平行に配置されており、移動体１０の位置を検出
するリニアエンコーダ検出部５３が設けられている。

【００７４】静圧軸受部１２ａ、１２ｂには直接流体供
給装置１７が連結され、静圧軸受部１１ａ、１１ｂに
は、供給流体の流量を検出する流量計５４と流体供給調
整手段５５を介して流体供給装置１７が連結されてい
る。また、電気的にはエンコーダ検出部５３と流量計５
４の出力は駆動制御手段１８に接続され、駆動制御手段
１８の出力はリニアモータ５１と流体供給調整手段５５
に接続されている。なお、リニアモータ５１は移動体１
０の駆動が可能であれば、またリニアスケール５２及び
リニアエンコーダ検出部５３は移動体１０の位置が検出
可能であれば、取付位置はこれらの位置に限らない。

【００７５】また、本実施例の接触判定に利用する信号
は、流量計５４で検出される流量信号を使用するが、こ
の流量信号と移動第１０の位置及び移動体１０と案内部
１４の接触状態の関係については、図２８と同様にして
接触判定が行われる。また、移動体１０の駆動手段及び
位置検出手段として、非接触で駆動及び位置検出が可能
なリニアモータ５１とリニアエンコーダ５３を使用して
いるので、ボールねじの弾性変形等の外力が作用するこ
とがなく、位置決め精度の確保や位置決め後の移動体１
０の姿勢変化を減少させるには有利である。また、リニ
アモータ５１のコイルを案内部１４側に固定し、永久磁
石を移動体１０に固定する構成にすれば、発熱源である
コイルの冷却が容易となり、熱等による位置決め精度へ
の悪影響が低減でき、一層の位置決め精度の向上が可能
となる。

【００７６】図３０は第７の実施例の斜視図を示し、第
６の実施例では流体供給装置１７と静圧軸受部１１ａ、
１１ｂとの間に、流量計５４及び流体供給調整手段５５
が接続されているのに対し、本実施例では流体供給装置
１７と静圧軸受部１２ｂとの間に流量計５４及び流体供
給調整手段５５が接続されている。その他は図２９と同
様の構成であり、第６の実施例と同様の作用効果を有す
る。

【００７７】図３１は旋盤形式の加工機に応用した第８
の実施例の平面図を示し、切込軸用案内６０と刃物台テ
ーブル６１において、本発明の位置決め装置が構成され
ている。切込軸用案内６０に刃物台テーブル６１が取り
付けられ、刃物テーブル６１に刃物台６２が搭載され、
刃物台６２の先端にバイトなどの工具６３が取り付けら
れている。刃物台テーブル６１は切込軸用案内部６０と
接触しながら紙面垂直方向に移動して、位置決め後の位
置に固定されるようになっている。切込軸用案内部６０
の移動方向と直角方向の紙面平行方向に送り用案内部６
４が配置されており、送り用案内部６４には加工時の送
り運動を与える送りテーブル６５が載置され、送りテー
ブル６５には主軸６６が固定され、主軸６６の前面には
工作物Ｂを取り付けるための面板６７が取り付けられて
いる。

【００７８】このような加工機において円筒面の加工を
行う場合には、先ず工具６３を有する刃物台テーブル６
１が所定の切込みを与えられた後に、位置決め装置によ
り位置決め及び固定が行われることによって、工具６３
の位置が変動することなく紙面垂直方向に移動する。従
って、ボールねじなどの剛性が低い部分に影響されるこ
となく、保持剛性の向上を図ることができる。また、本
実施例のように固定時の刃物台テーブル６１の移動方向
を位置決め精度に影響を与えない方向にすれば、その他
の加工機、例えばポリゴンミラー加工機などの超精密加
工機や計測機などにも応用可能である。

【００７９】また、切り込み工具６３に影響を与えない
固定方向として、紙面垂直方向及び工作物Ｂの送り方向
の２通りが考えられるが、第５の実施例に示したよう
に、電磁弁１９により移動方向に直交する水平方向の軸
受部１２ｂを制御するようにすれば、移動体１０を工作
物Ｂの送り方向に固定することができる。従って位置決
め精度を必要とする方向によって固定方向を自在に選択
し変更することが可能となる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように第１発明に係る位置
決め装置は、駆動手段の制御や通電が遮断される位置決
め後の移動体の固定を、流体供給調整手段による供給流
体の流量変化を利用して静圧軸受面の接触により行うの
で、位置決め後の移動体の姿勢変化が生ぜず高い位置決
め精度が確保でき、移動体固定時には予圧付勢手段の吸
引力を利用して軸受面の接触により行うので、保持剛性
を向上することができ、更に位置決め後の消費電力の削
減が可能となる。

【００８１】第２発明に係る位置決め装置は、駆動手段
の制御や通電が遮断される位置決め後の移動体の固定
を、圧力調整手段による供給流体の圧力変化を利用して
静圧軸受面の接触により行うので、位置決め後の移動体
の姿勢変化が生ぜず高い位置決め精度が確保でき、移動
体固定時には予圧付勢手段の吸引力を利用して軸受面の
接触により行うので、保持剛性を向上することができ、
更に位置決め後の消費電力の削減が可能となる。

【００８２】第３発明に係る位置決め装置は、駆動手段
の制御や通電が遮断される位置決め後の移動体の固定
を、流体供給調整手段による供給流体の流量変化を利用
して軸受面の接触により行うので、位置決め後の移動体
の姿勢変化が生ぜず高い位置決め精度が確保でき、移動
体固定時には接触しない軸受面の流体供給圧による押付
力を利用して軸受面の接触により行うので、保持剛性を
向上することができ、更に位置決め後の消費電力の削減
が可能となる。

【００８３】第４発明に係る位置決め装置は、駆動手段
の制御や通電が遮断される位置決め後の移動体の固定
を、圧力調整手段による供給流体の圧力変化を利用して
軸受面の接触により行うので、位置決め後の移動体の姿
勢変化が生ぜず高い位置決め精度が確保でき、移動体固
定時には接触しない軸受面の流体供給圧による押付力を
利用して軸受面の接触により行うので、保持剛性を向上
することができ、更に位置決め後の消費電力の削減が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の斜視図である。

【図２】駆動制御手段のブロック回路構成図である。

【図３】位置決め動作のフローチャート図である。

【図４】位置決め動作の側面図である。

【図５】部分拡大側面図である。

【図６】部分拡大側面図である。

【図７】耐圧特性向上軸受面の実施例の側面図である。

【図８】耐圧特性向上軸受面の実施例の側面図である。

【図９】耐圧特性向上軸受面の実施例の側面図である。

【図１０】第２の実施例の斜視図である。

【図１１】側面図である。

【図１２】位置決め動作の側面図である。

【図１３】部分拡大側面図である。

【図１４】部分拡大側面図である。

【図１５】耐圧特性向上軸受面の実施例の側面図であ
る。

【図１６】耐圧特性向上軸受面の実施例の側面図であ
る。

【図１７】耐圧特性向上軸受面の実施例の側面図であ
る。

【図１８】第３の実施例の斜視図である。

【図１９】駆動制御手段のブロック回路構成図である。

【図２０】変位計による移動体固定の側面図である。

【図２１】変位計による移動体固定の側面図である。

【図２２】接触判定における諸量の時間変化のグラフ図
である。

【図２３】第４の実施例の斜視図である。

【図２４】側面図である。

【図２５】第５の実施例の斜視図である。

【図２６】側面図である。

【図２７】変位計による移動体固定の側面図である。

【図２８】変位計による移動体固定の側面図である。

【図２９】第６の実施例の斜視図である。

【図３０】第７の実施例の斜視図である。

【図３１】第８の実施例の斜視図である。

【図３２】従来例の位置決め装置の斜視図である。

【符号の説明】

１０移動体１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、３８ａ、３８ｂ静
圧軸受部１３予圧付勢手段１４案内部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、３９ａ、３９ｂ流
体供給管路１７流体供給装置１８駆動制御手段１９電磁弁２１ボールねじ２２サーボモータ２３エンコーダ２７目標位置設定器３０位置決め判定器３１接触判定器４０サーボバルブ４１圧力センサ４５目標圧力設定器４９変位計５１リニアモータ５３リニアエンコーダ検出部５４流量計５５流体供給調整手段６１刃物台テーブル６３バイト６５送りテーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線運動を行う移動体と、１組の対向す
る軸受面及びこれに直交する軸受面により前記移動体を
案内部に対して支持する静圧流体軸受と、前記直交する
軸受面に配設した予圧付勢手段と、前記移動体を駆動す
る駆動手段と、前記移動体の位置を検出する位置検出手
段と、該位置検出手段により検出された前記移動体の位
置を基に前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備え
た位置決め装置において、前記１組の対向する軸受面及
びこれに直交する軸受面にそれぞれ個別の又は各軸受面
毎に個別の流体供給回路を配設し、該個別の流体供給回
路の内の前記直交する軸受面に対応する流体供給回路に
は前記駆動制御手段からの指令により任意に流体の供給
を遮断又は調整をする流体供給調整手段を設け、前記移
動体の駆動時には前記対向する軸受面に常時流体を供給
し、前記直交する軸受面に前記流体供給調整手段から流
体を供給して前記移動体及び前記案内部間で前記静圧流
体軸受を構成し、前記静圧流体軸受により前記案内部に
対して前記移動体を支持して駆動可能とし、前記移動体
の位置決め後の固定時には、前記駆動制御手段からの指
令により前記流体供給調整手段を動作させて前記直交す
る軸受面への流体供給を遮断又は調整し、前記直交する
軸受面とこれに対向する前記案内部側の軸受面を接触さ
せて前記移動体を固定することを特徴とする位置決め装
置。
【請求項２】前記予圧付勢手段は永久磁石とした請求
項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】前記予圧付勢手段は電磁石とした請求項
１に記載の位置決め装置。
【請求項４】前記流体供給調整手段は電磁弁とした請
求項１に記載の位置決め装置。
【請求項５】前記移動体の軸受面及び前記案内部の軸
受面には耐摩耗性に優れた高硬度材料を使用する請求項
１〜４の何れか１つの請求項に記載の位置決め装置。
【請求項６】前記移動体の軸受面及び前記案内部の軸
受面に高硬度層を付加する表面処理を施した請求項１〜
４の何れか１つの請求項に記載の位置決め装置。
【請求項７】直線運動を行う移動体と、１組の対向す
る軸受面及びこれに直交する軸受面により前記移動体を
案内部に対して支持する静圧流体軸受と、前記直交する
軸受面に配設した予圧付勢手段と、前記移動体を駆動す
る駆動手段と、前記移動体の位置を検出する位置検出手
段と、該位置検出手段により検出した移動体の位置を基
に前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた位置
決め装置において、前記１組の対向する軸受面及びこれ
に直交する軸受面にそれぞれ個別の又は各軸受面毎に個
別の流体供給回路を配設し、該個別の流体供給回路の内
の前記直交する軸受面に対応する流体供給回路には、供
給流体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記直交する
軸受面への供給流体の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記圧力検出手段により検出された結果を基に前記圧力
調整手段を制御する圧力制御手段とを設け、前記駆動制
御手段には、前記移動体の位置決めを判定する位置決め
判定器と、前記移動体の前記案内部への接触判定を行う
接触判定器と、前記位置決め判定器及び前記接触判定器
の結果を受けて前記駆動手段への通電を強制的に遮断す
る強制遮断手段と、前記位置決め判定器及び前記接触判
定器の結果を受けて前記移動体を支持するために前記直
交する軸受面への制御圧力の設定値を与える目標圧力設
定器とを備え、前記移動体の駆動時には前記対向する軸
受面に常時流体を供給し、前記圧力調整手段で供給流体
の圧力を任意に設定及び変更することにより前記直交す
る軸受面に流体を供給して前記移動体及び前記案内部間
で前記静圧流体軸受を構成し、前記静圧流体軸受により
前記案内部に対して前記移動体を支持して駆動可能と
し、前記移動体の位置を所定の許容位置決め誤差内に位
置決め完了した後の前記移動体の固定時には、前記駆動
制御手段からの指令により前記直交する軸受面への供給
流体の圧力をゼロとし、前記直交する軸受面とこれに対
向する前記案内部側の軸受面とを接触させて前記移動体
を固定することを特徴とする位置決め装置。
【請求項８】前記予圧付勢手段は永久磁石とした請求
項７に記載の位置決め装置。
【請求項９】前記予圧付勢手段は電磁石とした請求項
７に記載の位置決め装置。
【請求項１０】前記流体供給調整手段は電磁弁とした
請求項７に記載の位置決め装置。
【請求項１１】前記駆動手段にモータを使用し、該モ
ータの通電電流又は通電電流指令信号を利用して、前記
接触判定器により前記移動体と前記案内部の接触判定を
行う請求項７〜１０の何れか１つの請求項に記載の位置
決め装置。
【請求項１２】前記駆動制御手段に前記直交する軸受
面への供給流体の圧力又は流量を検出する圧力／流量検
出手段を設け、該圧力／流量検出手段の検出結果を利用
して、前記接触判定器により前記移動体と前記案内部の
接触判定を行う請求項７〜１０の何れか１つの請求項に
記載の位置決め装置。
【請求項１３】前記駆動制御手段に前記直交する軸受
面に垂直な方向の前記移動体の変位を検出する変位検出
手段を設け、該変位検出手段の検出結果を利用して、前
記接触判定器により前記移動体と前記案内部の接触判定
を行う請求項７〜１０の何れか１つの請求項に記載の位
置決め装置。
【請求項１４】前記駆動制御手段は、前記移動体の位
置決め完了後の固定時において前記移動体と前記案内部
を接触させる際に、前記予圧付勢手段への通電電流を増
加させると共に、前記移動体に対する駆動力を強制的に
遮断する請求項７〜１３の何れか１つの請求項に記載の
位置決め装置。
【請求項１５】前記移動体の軸受面及び前記案内部の
軸受面には耐摩耗性に優れた高硬度材料を使用する請求
項７〜１４の何れか１つの請求項に記載の位置決め装
置。
【請求項１６】前記移動体の軸受面及び前記案内部の
軸受面に高硬度層を付加する表面処理を施した請求項７
〜１４の何れか１つの請求項に記載の位置決め装置。
【請求項１７】直線運動を行う移動体と、少なくとも
１組以上の対向する軸受面及びこれに直交する軸受面に
より前記移動体の移動方向以外の動きを拘束して前記移
動体を案内部に対して支持する静圧流体軸受と、前記移
動体を駆動する駆動手段と、前記移動体の位置を検出す
る位置検出手段と、該位置検出手段により検出した前記
移動体の位置を基に前記駆動手段を制御する駆動制御手
段とを備えた位置決め装置において、前記１組以上の対
向する軸受面及びこれに直交する軸受面にそれぞれ個別
の又は前記各軸受面毎に個別の流体供給回路を配設し、
該個別の流体供給回路の内の前記対向する軸受面の何れ
か一方に対応する流体供給回路には、前記駆動制御手段
からの指令により任意に流体の供給を遮断又は調整する
流体供給調整手段を設け、前記移動体の駆動時には前記
対向する軸受面以外の軸受面に常時流体を供給し、前記
対向する軸受面に前記流体供給調整手段により流体を供
給して前記移動体と前記案内部間で前記静圧流体軸受を
構成し、前記静圧流体軸受により前記案内部に対して前
記移動体を支持して駆動可能とし、前記移動体の位置決
め後の固定時には前記駆動制御手段からの指令により前
記流体供給調整手段を動作させて前記対向する軸受面の
何れか一方の軸受面への流体供給を遮断又は調整し、前
記対向する軸受面の一方の軸受面とこれに対向する前記
案内部側の軸受面を接触させて前記移動体を固定するこ
とを特徴とする位置決め装置。
【請求項１８】前記駆動制御手段は、前記移動体の位
置決め完了後の固定時において前記移動体と前記案内部
を接触させる際に、前記対向する軸受面で前記案内部と
接触しない軸受面への供給流体の圧力又は流量を増加さ
せると共に、前記移動体に対する駆動力を強制的に遮断
する請求項１７に記載の位置決め装置。
【請求項１９】前記移動体の軸受面及び前記案内部の
軸受面には耐摩耗性に優れた高硬度材料を使用する請求
項１７又は１８に記載の位置決め装置。
【請求項２０】前記移動体の軸受面及び前記案内部の
軸受面に高硬度層を付加する表面処理を施した請求項１
７又は１８に記載の位置決め装置。
【請求項２１】直線運動を行う移動体と、少なくとも
１組以上の対向する軸受面及びこれに直交する軸受面に
より前記移動体の移動方向以外の動きを拘束して前記移
動体を案内部に対して支持する静圧流体軸受と、前記移
動体を駆動する駆動手段と、前記移動体の位置を検出す
る位置検出手段と、該位置検出手段により検出した前記
移動体の位置を基に前記駆動手段を制御する駆動制御手
段とを備えた位置決め装置において、前記１組以上の対
向する軸受面及びこれに直交する軸受面にそれぞれ個別
の又は前記各軸受面毎に個別の流体供給回路を配設し、
該個別の流体供給回路の内の前記対向する軸受面の何れ
か一方に対応する流体供給回路には、供給流体の圧力を
検出する圧力検出手段と、前記対向する軸受面の内何れ
か一方に対応する軸受面への供給流体の圧力を調整する
圧力調整手段と、該圧力検出手段により検出された結果
を基に前記圧力調整手段を制御する圧力制御手段とを設
け、前記駆動制御手段には、前記移動体の位置決めを判
定する位置決め判定器と、前記移動体の前記案内部への
接触判定を行う接触判定器と、前記位置決め判定器及び
前記接触判定器の結果を受けて前記駆動手段への通電を
強制的に遮断する強制遮断手段と、前記位置決め判定器
及び前記接触判定器の結果を受けて前記移動体を支持す
る前記直交する軸受面への制御圧力の設定値を与える目
標圧力設定器とを備え、前記移動体の駆動時には前記直
交する軸受面に常時流体を供給し、前記圧力調整手段で
供給流体の圧力を任意に設定及び変更することにより前
記対向する軸受面に流体を供給して前記移動体及び前記
案内部間で前記静圧流体軸受を構成し、前記静圧流体軸
受により前記案内部に対して前記移動体を支持して駆動
可能とし、前記移動体の位置が所定の許容位置決め誤差
内に位置決めを完了した後の前記移動体の固定時には、
前記駆動制御手段からの指令により前記対向する軸受面
の内の何れか一方に対応する軸受面への供給流体の圧力
をゼロとし、前記対向する軸受面の何れか一方に対応す
る軸受面とこれに対向する前記案内部側の軸受面を接触
させて前記移動体を固定することを特徴とする位置決め
装置。
【請求項２２】前記駆動手段にモータを使用し、該モ
ータの通電電流又は通電電流指令信号を利用して前記接
触判定器により前記移動体と前記案内部の接触判定を行
う請求項２１に記載の位置決め装置。
【請求項２３】前記駆動制御手段に前記対向する軸受
面の内の何れか一方に対する軸受面への供給流体の圧力
又は流量を検出する圧力／流量検出手段を設け、該圧力
／流量検出手段の検出結果を利用して前記接触判定器に
より前記移動体と前記案内部の接触判定を行う請求項２
１に記載の位置決め装置。
【請求項２４】前記駆動制御手段に、前記対向する軸
受面に垂直な方向の前記移動体の変位を検出する変位検
出手段を設け、該変位検出手段の検出結果を利用して前
記接触判定器により前記移動体と前記案内部の接触判定
を行う請求項２１に記載の位置決め装置。
【請求項２５】前記駆動制御手段は、前記移動体の位
置決め完了後の固定時において前記移動体と前記案内部
を接触させる際に、前記対向する軸受面で前記案内部と
接触しない軸受面への供給流体圧力又は流量を増加させ
ると共に、前記移動体に対する駆動力を強制的に遮断す
る請求項２１〜２４の何れか１つの請求項に記載の位置
決め装置。
【請求項２６】前記移動体の軸受面及び前記案内部の
軸受面には耐摩耗性に優れた高硬度材料を使用する請求
項２１〜２５の何れか１つの請求項に記載の位置決め装
置。
【請求項２７】前記移動体の軸受面及び前記案内部の
軸受面に高硬度層を付加する表面処理を施した請求項２
１〜２５の何れか１つの請求項に記載の位置決め装置。