JPH11262832A - 工作機械の移動体駆動装置 - Google Patents
工作機械の移動体駆動装置Info
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- JPH11262832A JPH11262832A JP6639898A JP6639898A JPH11262832A JP H11262832 A JPH11262832 A JP H11262832A JP 6639898 A JP6639898 A JP 6639898A JP 6639898 A JP6639898 A JP 6639898A JP H11262832 A JPH11262832 A JP H11262832A
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Abstract
動体を円滑に移動させるようにする。 【解決手段】 支持体2に形成されたV字形軌道部9,
10により摺動自在に支持された移動体3を設け、略鉛
直面をもって平行に対向する移動体3の移動体側面3
a,3bと支持体2の支持体側面2a,2bとの間に、
吸引力が互いに相殺し合うように二組のリニアモータ1
9,20を設けた。これにより、移動体3を支持体2に
よって単に載置状態で支えることにより支持体2の案内
面8の寸法管理を容易にするとともに、移動体3をV字
形軌道部9,10に荷重を与えることなく円滑に移動さ
せるようにする。
Description
駆動装置に関する。
ル等の移動体を往復移動させるために種々の駆動方式が
採用されている。例えば、油圧シリンダによる駆動方
式、移動体に螺合したボールねじをモータで回転させる
ボールねじ方式、移動体に設けたラックに噛合させたピ
ニオンをモータで回転させるラック/ピニオン方式等が
ある。これらの駆動方式にはそれぞれ長所と短所があ
る。
トロークでの単位時間当たりの往復回数の増加、位置決
めの高精度化等、従来の駆動方式の短所を改善するため
に、リニアモータを用いる工作機械が開発されている。
記載された発明では、移動体を摺動可能に案内する案内
面の変形を防止するために、移動体の周囲を囲む形状の
枠体を設け、この枠体の内側に移動体を駆動する二つの
リニアモータを左右方向に配設し、移動体の左右上下方
向の各面を複数の案内面で案内するようにしている。
スに案内レールを介して摺動自在に保持された移動体
(コラム基板)の一面に、角筒状のリニアモータケース
を固定的に設け、このリニアモータケースの中心に、移
動体を案内する案内レールを有する軌道プレートを挿通
し、この軌道プレートの両側面とモータケースの両内側
面との間に固定子と可動子とを配置してリニアモータを
形成する構成が記載されている。
4号公報に記載された発明は、移動体の左右上下方向の
各面のそれぞれを均一に案内面で摺動自在に支持するに
は、案内面を極めて精密に加工しなければならないの
で、製作が非常に困難であると予想される。
載された構造は、移動体を摺動自在に案内するとともに
リニアモータの固定子を支持するための軌道プレート
が、周囲が閉塞されたリニアモータケースの中心に挿通
されているため、この軌道プレートを固定するにはその
両端を支持するしかない。したがって、軌道プレートの
全長が移動体のストロークの長さに対応して長い場合に
は、その軌道プレートを両端だけで支持する構造では、
その軌道プレートの中央部が変形するおそれがある。さ
らに、移動体にリニアモータを囲繞するリニアモータケ
ースを設けているので、移動体の質量が増加してしま
う。移動体の質量が増加すると、この移動体を摺動自在
に案内する案内面にも負担がかかるだけでなく、移動体
の発進停止の応答性にも影響が生ずる。
少なくとも一条のV字形軌道部を含む案内面を有する支
持体と、前記V字形軌道部により位置決めされる係合部
を有して前記案内面に摺動自在に支えられた移動体と、
前記移動体における略鉛直面上で平行に対向配置された
二つの移動体側面とこれらの移動体側面のそれぞれに対
向する前記支持体の二つの支持体側面との相対向する対
向面に配設された二組のリニアモータとを備え、二組の
前記リニアモータは固定子と可動子との間に発生する吸
引力が互いに相反する方向に作用する向きで配置されて
いる。
た支持体によって単に載置状態で支えられるため、移動
体の重力を支える面だけに案内面を形成すればよい。こ
れにより、V字形軌道部を含む案内面は一方向からの研
削加工で形成することが可能となり、加工が容易とな
る。また、移動体の両側に配設された二組のリニアモー
タの固定子と可動子との間に吸引力が発生するが、その
吸引力はリニアモータ同士で互いに相殺されるため、リ
ニアモータの吸引力により移動体がその移動方向と直交
する方向に変位することがない。これにより、移動体は
V字形軌道部に荷重を与えることなくそのV字形軌道部
に沿って移動し得る。
明において、移動体における略鉛直面上で平行に対向配
置された二つの移動体摺動面とこれらの移動体摺動面の
それぞれに対向する前記支持体の二つの支持体摺動面と
の間に、リニアモータの可動子と固定子との間隙よりも
狭い間隙を設けた。
する方向から外力が作用したとしても、移動体摺動面と
支持体摺動面とは互いに当接してストッパとして機能す
る。これにより、リニアモータの固定子と可動子との接
触を防止することが可能となる。
づいて説明する。まず、図2は工作機械としての平面研
削盤の正面図である。図2に示すように、フレーム1に
は支持体としてのサドル2が前後方向(紙面に垂直な方
向、Y軸方向)に往復移動自在に支持され、このサドル
2には移動体としてのテーブル3が左右方向(X軸方
向)に移動自在に設けられている。また、フレーム1の
後方にはコラム4が上下方向(Z軸方向)に移動自在に
設けられている。このコラム4には砥石ヘッド5が設け
られている。
上にワークを固定し、サドル2を移動させてワークのY
軸方向の位置を決め、テーブル3をX軸方向に往復移動
させる過程で砥石ヘッド5の砥石6をワークに接触さ
せ、砥石ヘッド5をZ軸方向に送りをかけてワークを研
削する。
ーブル3とを示す縦断側面図である。この図1において
は、テーブル3は紙面に対して垂直なX軸方向に往復駆
動される。すなわち、サドル2は上方が開口するコの字
形の断面形状をもって形成され、内方に凹部7が形成さ
れている。また、サドル2の上面にはテーブル3を案内
する案内面8が形成されている。この案内面8は、サド
ル2の前縁(紙面左方向)に形成されたV字形軌道部9
と、後縁(紙面右方向)に形成されたV字形軌道部10
とによって形成されている。
9,10により位置決めされる係合部11,12がX軸
方向の全長にわたって形成されている。これらの係合部
11,12は断面がV字形の形状をもってテーブル3に
一体に形成されたものであるが、凹状のV字形軌道部
9,10の両面に接触する回転自在のボール又はローラ
に置換してもよい。
は、二条のV字形軌道部9,10により形成されている
が、V字形軌道部9,10の何れか一方を平坦面にして
もよい。この場合には、その平坦面に見合った摺動面を
係合部11,12の何れか一方に代えてテーブル3に形
成すればよい。また、サドル2のV字形軌道部9,10
は断面形状がV字形の溝形状であるがV字形の山形形状
であってもよい。サドル2のV字形軌道部が山形形状の
場合は、テーブル3に形成する係合部はV字形の溝形状
でも回転自在なボール又はローラであってもよい。
ルト13によって固定された部材14を有する。テーブ
ル3の一部を構成する部材14の両外側面には鉛直面上
で平行に対向配置された二つの移動体側面3a,3bが
形成され、これらの移動体側面3a,3bのそれぞれに
は可動子(コイル)15,16が支持されている。サド
ル2は部材14を収容する一面開口の凹部7を有し、こ
の凹部7の両内側面には移動体側面3a,3bと対向す
る支持体側面2a,2bが形成され、これらの支持体側
面2a,2bには固定子(永久磁石)17,18が固定
されいる。ここで、可動子15と固定子17とは一方の
リニアモータ19を形成し、可動子16と固定子18と
は他方のリニアモータ20を形成している。なお、二組
のリニアモータ19,20は固定子17,18と可動子
15,16との間に発生する吸引力がテーブル3の相反
する方向に作用する向きで配置する条件さえ遵守すれ
ば、サドル2に可動子15,16を設け、テーブル3に
固定子17,18を設けた構成でもよい。
動することにより、テーブル3をX軸方向に駆動するこ
とができる。このとき、可動子15と固定子17との間
に発生する吸引力と、可動子16と固定子18との間に
発生する吸引力とは互いに相殺されるので、テーブル3
の移動方向とは直交する方向(図1では左右方向)への
変位量は少なく、サドル2のV字形軌道部9,10に対
してテーブル3の係合部11,12を比較的均一な接触
圧によって接触させることができる。もちろん、両者の
間に油層の静圧をかけることも可能である。
材14の両外側面には摺動部材21,22が設けられて
いる。この摺動部材21は、サドル2を構成する材料よ
りも摩擦係数が低い材料により形成されている。サドル
2側に摺動部材を設けた場合はテーブル3を構成する材
料より摩擦係数の低い材料により形成する。もちろん、
キサゲ加工等の油膜保持面をもつ硬質の摺動部材を用い
ることも可能である。
その移動方向と直交する方向の外力が作用した場合に、
その外力が作用する方向へのテーブル3の片寄りを制限
するために、摺動部材21の両外側面に形成された移動
体摺動面21a,21bと、支持体2の凹部7の下部両
内側面に形成された支持体摺動面2c,2dとの間の間
隙S2、並びに摺動部材22の両外側面に形成された移
動体摺動面22a,22bと、支持体2の凹部7の上部
両内側面に形成された支持体摺動面2e,2fとの間の
間隙S2は、固定子17,18と可動子15,16との
間の間隙S1a,S1bよりも狭い値に定められてい
る。
ニアモータ、特に、永久磁石(固定子17,18)を用
いたリニアモータ19,20では、可動子15,16と
可動子17,18との間隙と吸引力との関係は、図5に
示すように、間隙が小さくなるほど吸引力が増大する特
性を有する。この吸引力は非常に大きく、飽和磁束密度
を[T]とすると、単位面積当たりの吸引力は約4[k
gf/cm2 ]にもなる。二つのリニアモータ19,20
を対向させた場合の吸引力Fは、図4に示すように、間
隙S1aの吸引力と間隙S1bの吸引力の合計の特性と
なり、左右のリニアモータ19,20の吸引力がつり合
うCの点でゼロになる。
方向からの研削加工で形成することが可能となり、特開
平9−150334号公報に記載されたように、移動体
の左右上下方向の各面のそれぞれを均一に案内面で摺動
自在に支持する場合に比して加工が容易である特長があ
るが、上記リニアモータ19,20が外力を受けても、
可動子15,16と固定子17,18とが吸着しな条件
がある。若し、サドル2のV字形軌道部9,10の斜面
に沿ってをテーブル3がせり上がった場合には、リニア
モータ19,20のリニアモータ19,20の吸引力F
によりテーブル3がせり上がる力がさらに大きくなる場
合がある。
右のリニアモータ19,20の間隙S1a,S1bが異
なった場合、図3に示すように、鉛直線23に対するV
字形軌道部9,10の片側の開き角度をθ、テーブル3
の質量をM、重力加速度をg、リニアモータ09,20
に発生する吸引力をFとしたとき、テーブル3がV字形
軌道部9,10の中心(図4におけるC)に戻ろうとす
る条件について説明する。
心Cからずれた場合、V字形軌道部9,10をテーブル
3がせり上がろうとする力は、そのずれた変位量Sの関
数として、F(S) sinθとなる。テーブル3がV字形
軌道部9,10の中心Cに戻そうとする力は、Mg cos
θであるから、テーブル3が何らかの外力によりずれた
場合に中心Cに戻す条件は、 F(S) sinθ<Mg cosθ……(式1) であるから、 F(S)< cosθ・Mg/ sinθ=Mg/ tanθ……(式2) であることが、テーブル3を中心Cに戻す条件となる。
された移動体摺動面21a,21bと、支持体2の凹部
7の下部両内側面に形成された支持体摺動面2c,2d
との間の間隙S2、摺動部材22の両外側面に形成され
た移動体摺動面2a,2bと、支持体2の凹部7の上部
両内側面に形成された支持体摺動面2e,2fとの間の
間隙S2は、上記条件を満たすF(S)から逆算できる
Sよりも小さい値に設定されている。
と支持体摺動面2c,2dとにより、また移動体摺動面
22a,22bと支持体摺動面2e,2fとによりテー
ブル3の移動方向と直交する方向の動きを規制し、可動
子15,16と固定子17,18との接触を防止するこ
とができる。また、摺動部材21,22はサドル2を構
成する材料よりも摩擦係数が小さい低摩擦部材により形
成されているので、サドル2に当接してもテーブル3を
円滑に移動させることができる。このことは、摺動部材
21,22をサドル2側に設けても同様である。
載置状態で支持されるため、案内面8の寸法管理が容易
である。
が開口する凹部7を有し、テーブル3は下部中心にサド
ル2の凹部7に収容される部材14を有し、部材14の
両外側面(移動体側面3a,3b)と凹部7の両内側面
(支持体側面2a,2b)との間にリニアモータ19,
20を配設した形態で説明した。
テーブル3の部材14と同様の部材を上方に突出させて
設け、この突出された突部を収容する下面開口の凹部を
テーブル3に形成し、そのサドル2の突部の部分の両外
側面とテーブル3の凹部の両内側面との間にリニアモー
タ19,20を配置してもよい。
における構成を天地方向に逆にした場合、サドル2とテ
ーブル3とは上下方向の位置が逆になる。このときに上
方になる部材(2)をテーブルとし、下方になる部材
(3)をサドルとする構成である。この場合には、上方
のテーブルの凹部の両内側面とサドルの突部部分の両外
側面との間にリニアモータ19,20が配置されること
になる。
における略鉛直面上で平行に対向配置された二つの移動
体側面とこれらの移動体側面のそれぞれに対向する支持
体の二つの支持体側面との相対向する対向面に配設され
ていればよいということである。
のV字形軌道部を含む案内面を有する支持体と、前記V
字形軌道部により位置決めされる係合部を有して前記案
内面に摺動自在に支えられた移動体と、前記移動体にお
ける略鉛直面上で平行に対向配置された二つの移動体側
面とこれらの移動体側面のそれぞれに対向する前記支持
体の二つの支持体側面との相対向する対向面に配設され
た二組のリニアモータとを備え、二組の前記リニアモー
タは固定子と可動子との間に発生する吸引力が互いに相
反する方向に作用する向きで配置されているので、移動
体をその下方に配置された支持体によって単に載置状態
で支えることができる。これにより、支持体の案内面の
寸法管理を容易にすることができる。また、移動体の両
側に配設された二組のリニアモータの固定子と可動子と
の間に吸引力が発生するが、その吸引力はリニアモータ
同士で互いに相殺されるため、リニアモータの吸引力に
より移動体がその移動方向と直交する方向に変位するこ
とがない。これにより、移動体をV字形軌道部に荷重を
与えることなくそのV字形軌道部に沿って移動させるこ
とができる。
明において、移動体における略鉛直面上で平行に対向配
置された二つの移動体摺動面とこれらの移動体摺動面の
それぞれに対向する前記支持体の二つの支持体摺動面と
の間に、リニアモータの可動子と固定子との間隙よりも
狭い間隙を設けたので、移動体にその移動方向と直交す
る方向から外力が作用したとしても、移動体摺動面と支
持体摺動面とは互いに当接してストッパとして機能す
る。これにより、リニアモータの固定子と可動子との接
触を防止することが可能となる。
面図である。
ある。
る様子を示す説明図である。
変化を示す説明図である。
力との関係を示す特性図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも一条のV字形軌道部を含む案
内面を有する支持体と、前記V字形軌道部により位置決
めされる係合部を有して前記案内面に摺動自在に支えら
れた移動体と、前記移動体における略鉛直面上で平行に
対向配置された二つの移動体側面とこれらの移動体側面
のそれぞれに対向する前記支持体の二つの支持体側面と
の相対向する対向面に配設された二組のリニアモータと
を備え、二組の前記リニアモータは固定子と可動子との
間に発生する吸引力が互いに相反する方向に作用する向
きで配置されていることを特徴とする工作機械の移動体
駆動装置。 - 【請求項2】 移動体における略鉛直面上で平行に対向
配置された二つの移動体摺動面とこれらの移動体摺動面
のそれぞれに対向する前記支持体の二つの支持体摺動面
との間に、リニアモータの可動子と固定子との間隙より
も狭い間隙を設けたことを特徴とする請求項1記載の工
作機械の移動体駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6639898A JPH11262832A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 工作機械の移動体駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6639898A JPH11262832A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 工作機械の移動体駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11262832A true JPH11262832A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13314677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6639898A Pending JPH11262832A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 工作機械の移動体駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11262832A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002283172A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 工作機械のテ−ブル送り装置 |
JP2008221412A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Univ Of Electro-Communications | レンズ芯出し装置 |
JP2010115744A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Toshiba Mach Co Ltd | 垂直移動テーブルの駆動装置 |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP6639898A patent/JPH11262832A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002283172A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 工作機械のテ−ブル送り装置 |
JP2008221412A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Univ Of Electro-Communications | レンズ芯出し装置 |
JP2010115744A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Toshiba Mach Co Ltd | 垂直移動テーブルの駆動装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060405 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060411 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060606 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060803 |