JPS5921271A - 可動体の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は可動体の駆動装置舊に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来リニアパルスモータのようにそれ自身で駆動方向の
案内手段と推力発生機能を有する駆動手段により案内手
段を有する可動体を駆動する場合、リニアパルスモータ
の可動部と前記可動体は剛体結合されており、可動部の
送り方向に垂直方向の振れ即ちラジアル振れは可動体に
忠実に伝達されることになる。可動体とその案内手段の
みの組合せにおいそは可動体の直進精度は良くても、リ
ニアパルスモータ（以下Ｌ・Ｒと略す）を組合せること
により前記理由から可動体の直進精度の劣化が生じてい
た。近年可動体の高い直進精度を必要とされる箇所に空
気軸受形式の直進案内が使用されつつあるが、空気軸受
はころがり案内やすべり案内に比較して高い直進精度が
得られる反面、剛性が低くＬ・Ｐのわずかなラジアル振
れによっても可動体の直進精度が大きく劣化し易く、空
気軸受を使用する価値が半減することもしばしばあった
。 これらの問題点を解決するため、従来では次の２つの方
法が考えられていた。第１の方法はＬ−Ｐの可動部と可
動体を弾性体で結合すること、第２の方法は駆動方向に
初張力を掛けたワイヤで結合することである。しかしな
がら第１．第２の方法共に駆動方向の剛性に比較してラ
ジアル張れ方向の剛性を低くすることはできるが、その
２つの剛性の差を非常に大きくすることは困難であり、
何れか一方が便利になると他方が不利になるという基本
的な欠点を有していた。 第１の方法を例えば空気軸受形式の案内を用いて実施し
たものについて第１図及び第２図に基づ２いて説明する
。（１）は公知の直進空気軸受、（２）は矩形断面を有
する案内体、（３）は前記案内体（２）を取り囲むよう
に構成された可動体である。図示しないが、可動体（３
）と案内体（２）の間には高圧空気が圧送されており、
可動体（３）は案内体（２）から非接触で浮上し、矢印
入方向にのみ移動自在である。（４）は円弧部（５）を
有する板ばねで、平面部（６）にて、ねじ（７）により
可動体（３）に固定されている。又板はね（４）は円弧
部（りの先端に形成されミニ折曲部（８）にてビス（９
）により公知のＬ・Ｐ（１０）（駆動体）の可動部（１
１）に固定されている。Ｌ・Ｐ（１０）は公知の回転型
パルスモータを直線状に構成した構造であり、図示しな
いがコイルを巻回した歯（１２）を有する可動部（１１
）と歯（１３）が形成された固定部（１４）により構成
されている。前記コイルに通電することにより前記歯（
１２）と（１３）の間に生じる磁気吸引力にまり、矢印
Ａ方向の推力が発生する。又このとき、推力の１０倍程
度発生する磁気吸引力により歯（１２）と（１３）が接
触しないように可動部（１１）に植設された４本の軸（
１６）に回転自在に支持された４個の車輪（１６）が設
けられている。又車輪（１６）は固定部（１４）に設け
られた段部（１７）により上下方向に位置規制されるこ
とにより可動部（１１）は矢印Ａ方向のみの移動の自由
度を有することになる。板ばね（４）は送り方向即ち矢
印入方向には比較的大きな剛性を有し、矢印Ａと垂直方
向即ち矢印Ｂ方向及びり。 Ｅ方向は板ばね（４）に設けた円弧部（５）が撓み易い
ので剛性は比較的小さい。従ってＬ−Ｐ（１０）の固定
部（１４）の反り、曲り、ねじれ等による可動部（１１
）の矢印Ｂ方向のラジアル振れ及び矢印Ｃ、Ｄ、Ｅ方向
の振れが生じても前記円弧部（５）の撓みにより可動体
（３）に加わる矢印Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ方向の力は軽減され
る。しかしながら、矢印Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ方向の振れが可
動体（３）の直進精度にほとんど影響を与えないように
するには、矢印Ｂ、Ｃ，Ｄ；’Ｅ方向の剛性番極端に低
くする必要があるが、そうすると矢印Ａ方向の剛性も低
下し、可動部（１１）の運動を可動体に忠実に伝達し難
くなるという基本的な欠点を有する。 次に第２の方法について第８図に基づき説明する。尚こ
の方法と前記第１の方法との違いは、前記板ばね（４）
の代りに可動体（３）にピン（１８ａ）（１８ｂ）を植
設し、このピン（１８ａ）（１８ｂ）間に初張力を与え
てワイヤ（１９）を張架し、このワイヤ（１９）に可動
部（１１）に植設されたピン（１８ｃ）を固定している
。このような構成においてもワイヤ（１０）の初張力を
弱くすればするほど前記矢印Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ方向の剛性
は下るが、矢印Ａ方向の剛性も下るという前記第１の方
法と同様な基本的な欠点を有する。 発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、駆動体に送
り方向と垂直方向に振れがあってもその振れが可動体に
伝達されて可動体の直進精度或いは回転精度を劣化させ
ることなく、シかも駆動体の送り方向運動を可動体に忠
実に伝達し得る駆動装置を提供することを目的とする。 発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の可動体の駆動装置は
、直進或いは回転方向にのみ移動を許す第１の案内手段
により案内される可動体と、この可動体の移動方向と略
同方向にのみ移動を許す第２の案内手段により案内され
ると共に駆動力を有し前記可動体を駆動する駆動体と、
前記可動体或いは駆動体の何れか一方に設けられてあっ
て前記可動体の移動方向に対して垂直方向に２つの平面
を有する第１の部材と、前記可動作成いは駆動体の何れ
か他方に設けられてあって前記第１の部材の２つの平面
を挾んでこの２つの平面に夫々平行な２つの平面を有す
る第２の部けど、前記第１及び第２の部材の夫々の平面
が形成する２組の対向平面の間に配設され前記平面を転
勤可能な球体とにより構成し、前記可動体と駆動体を前
記第１と第２の部材及び前記球体とにより結合したもの
である。 実施例の説明 以下本発明の実施例について図面に基づいて説明する。 尚前記従来例と同一部分は同一符号を以って示し、その
詳細説明は省略する。先ず可動体の案内に空気軸受を用
いた第１実施例１こつぃて第４図〜第７図に基づき説明
する。（２０）はＬ・Ｐ（１０）の可動部（１１）に直
角に植立された角軸、（２１）は直進空気軸受（１）の
可動体（３）にねじ（２４）により直角に固定された略
コの字形のハウジングで、このハウジング（２１）の一
側面開口部に板（２３）がねじ（２４）により固定され
ている。（２５）は角筒状の保持器（２７）の一組の対
向側板に遊嵌された鋼球で、前記ハウジング（２１）と
板（２３）が形成する角孔（２０）及び保持器（２７）
に遊嵌する前記角軸接当して保持されている。（２８）
はコイルばねで、一端が保持器（２７）内面の盲穴（２
９ａ）に、他端が前記角軸翰外面の盲穴（２９ｂ）に嵌
合して位置決めされており、このコイルばね（２８）に
より保持器（２７）は前記角軸（２０）及び前記角孔（
イ）との間に適度な間隔を保たれて支持される。従って
保持器（２７）は鋼球（２５）による角軸（２０）と角
孔（２０）の間でのあらゆる方向の転勤に対して無理な
く柔軟に追従し、しかも鋼球（２５）はばね（２８）と
保持器（２７）により角軸（２０）と角孔（２６）の間
の所定の位置に配設される。又角軸（２０）と角孔（２
６）と鋼球（２５）の嵌め合いはマイナス隙間となるよ
う各要素の寸法が設定されている。これらの組立は鋼球
（２５）を保持した保持器（２７）をばね（２３）を介
して角軸（２０）に装着して角軸（３０）を前記略コの
字形のハウジング（２１）に嵌め込み、その後板（２３
）を取付ければ容易である。従って可動部（１１）と可
動体（３）は角軸（２０）と鋼球（２５）とハウジング
（２１）と板（２３）を介して結合されたことになる。 以上の構成かられかるように可動部（１１）の移動方向
即ち第４図矢印Ａ方向には鋼球（２５）を圧縮する方向
に力が加わるため大きな剛性を有する。強いて言えば剛
性を低下せしめる要因は鋼球（２５）と角軸（２０）及
び角孔（２６）との接触部の変形であるが、前記８者の
嵌め合いがマイナス隙間、即ち与圧を大きくすれば容易
に剛性を上げることができる。一方図中矢印Ｂ、Ｃ方向
の変位は鋼球（２５）が角軸（２０）の外平面（２０ａ
）（２０ｂ）及び角孔弼の内平面（２１ａ）（２３ａ）
を転がることにより抵抗なく変位し得る。又、図中矢印
Ｄ、Ｅ方向の変位に対しては、例えばＤ方向の変位に対
しＣは第７図のように変位してもほとんど抵抗なく変位
し得る。例えば角軸（２０）の巾Ｗが１０ｍｍ、鋼球（
２５）の径が８ｍｍ、与圧量が鋼球１個当り８〜５μｍ
の場合、第７図において角軸θ＝±４〜６°の範囲であ
ればほとんど抵抗なく及位し得る。又、Ｅ方向も同様で
ある。従って本構成によれば可動部（１１）は忠実に可
動体（３）に運動を伝達し、しかも可動部（１１）の矢
印Ｂ方向のラジアル振れ及び矢印Ｃ、Ｄ、Ｅ方向の振れ
はほとんど可動体（３）に伝達されることがないので可
動体（３）の本来の直進積置を何ら損なうことのないき
わめて高精度の駆動装置を非常に簡単な構成にて実現し
得る。 以上述べた第１実施例からも明らかなように、角軸（２
０）と角孔（２６）及びこれらが構成する２組の対向平
面間に挿入された鋼球（２５）とにより本発明の目的を
達成するものであり、この目的は第８図及び第９図に示
す第２実施例の構成によっても達成することができる。 以下第８図及び第９図に基づき第２実施例について説明
する。即ちこの実施例は角軸（２０）と角孔（２６）が
構成する２つの各対向平面間に鋼球（２５）を４個づつ
、計８個設けたものである。この構成では前記矢印Ａ方
向の剛性は大きくなり、高精度の運動伝達に適する。し
かしながら矢印Ｄ、Ｅ方向の変位に対する剛性も大きく
なるが、矢印り。 Ｅ方向の変位成分は矢印Ｂ方向の変位成分に比べて小さ
いので実用上支障がないことが多い。又矢印り方向の変
位が比較的大きい場合は、第８図において矢印Ｆ方向に
のみ複数個、矢印Ｅ方向の変位が比較的大きい場合は矢
印１方向にのみ複数個鋼球（２５）を配設すれば良い。 又駆動手段はリニアパルスモータである必要はなく、駆
動方向にのみ移動を許されて推力を発生するもの或いは
外部から推力を与えられるものであっても良い。 以上すべて可動部（１１）と可動体（３）が共に直進運
動する場合について述べたが、共に回転運動するもので
あっても良い。その例を第１０図において説明する。（
３０）は図示しないが例えば空気軸受等で回転自在に支
持された高精度で回転する被駆動軸で、この軸（３０）
の端部には前記角軸（２０）と同様な２本の角軸（３１
）（３２）が植設されている。（３３）は図示しないが
、モータ等により回転駆動される原動軸である。（３４
）（３５）は前記保持器（２７）と同様な保持器であり
、図示しないが前記コイルばね（２８）と同様なコイル
ばねにより角軸（３１）（３２）に支持されている。但
し鋼球（２５）は保持器（３４）側にのみ装着されでい
る。（３６）（３７）は夫々略コの字形の構造部（３８
）（３９）を有するハウジングである。板（４０）（４
１）は夫々ねじ（４２）（４３）によって前記ハウジン
グ（３８）（３９）に固定され、前記コの字形の構造部
（３８）（３９）と組合わされて前記角孔（２０）と同
様な角孔（４４）（４５）を形成している。 ハウジング（３６）（３７）はねじ（４６）（４７）に
より板（４９）に固定される。又保持器（３４）（３５
）はねじ（４８）により板（４９）に固定されて互いに
連結される。以上の構成により、回転動力はハウジイグ
（３６）からのみ角軸（３１）に鋼球（２５）を介して
伝達される。角軸（３２）、保持器（３５）、ハウジン
グ（３７）等は回転時の吊り合いを取るためにのみ設け
たものであり、又保持器（３４）も板（４９）を介して
保持器　　・１・、′（３５）に結合されているので保
持器（３４）の吊り合いも保たれており、軸（３３）が
高速回転しても動作に支障はない。従って原動軸（３３
）第１０図矢印Ｈ（ラジアル方向）及びＩ（スラスト方
向）方向の振れがあっても前記直進運動の場合と同様に
被駆動軸（３０）の回転精度を何ら損うことなく鋼球（
２５）を介して確実に回転運動を伝達し得る。　　　 発明の効果 本発明は以上述べたように実施し得るものであり、直進
方向にのみ移動可能な可動体と可動体と略同方向にのみ
移動可能な駆動体との何れが一方に設けられてあって前
記移動方向に対して垂直方向に２つの平面を有する第１
の部材〔角軸〕と、他方に設けられてあって前記第１の
部材の２つの平面を挾んで２つの平面に夫々平行な２つ
の平面を有する第２の部材〔ハウジング及び板〕と、前
記平面が夫々形成する２組の対向平面に配設された球体
〔鋼球〕とにより可動体と駆動体を結合したことにより
、駆動体は可動体に忠実に運動を伝達し、しかも駆動体
のラジアル振れは可動体にほとんど伝達されることがな
いので可動体の本来の案内精度を何ら損うことのないき
わめて高精度の駆動装置を非常に簡単な構成にて実現し
得る。従って空気軸受のような剛性の低い案内を用いて
も本来有する高精度の案内精度を何ら損なうことはない
。又回転運動の伝達においても同様な効果を有する。更
には従来の構成においては直進運動であれば可動体と駆
動体の運動方向が正確に平行になるように、回転運動で
あれば２本の軸芯が正確に合うように組立てる必要があ
ったが、本、構成はそれらの組立誤差を容易に鉄収し得
るので組立ても熟練を要することなく簡単に短時間に行
ない得る等の従来にはない多大の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の従来例の分解斜視図、第２図は同側面図
、第３図は第２の従来例の分解斜視図、第４図は本発明
の第１実施例の分解斜視図、第５図は同一部切欠側面図
、第６図は第６図のＸ−Ｘ断面図、第７図は同動作説明
図、第８図は本発明の第２実施例の要部側面図、第９図
は第８図のＹ−Ｙ断面図、第１０薗は本発明の第８実施
例の要部分解斜視図である。 （１）・・・直進空気軸受、（２）・・・案内体、（３
）・・・可動体、（１０）・・・Ｌ・Ｐ、（１１）・・
・可動部、（１４）・・・固定部、（２０）・・・角軸
、（２１）・・・ハウジング、（２８）・・・板、（２
５）・・・鋼球、（２６）・・・角孔、（２７）・・・
保持器、（２８）・・・コイルばね、（３０）・・・被
駆動軸、（３１）（３２）・・・角軸、（３３）・・・
原動軸、（３４）（３５）・・・保持器、（３６）（３
７）・・・ハウジング、（４０）（４１）・・・板、（
４４）（４５）・・角孔代理人　森本義弘 第１図 第３図 ′″０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直進或いは回転方向にのみ移動を許す第１の案内手
   段により案内される可動体と、この可動体の移動方向と
   略同方向にのみ移動を許す第２の案内手段により案内さ
   れると共に駆動力を有し前記可動体を駆動する駆動体と
   、前記可動体酸いは駆動体の何れか一方に設けられてあ
   って前記可動体の移動方向に対して垂直方向に２つの平
   面を有する第１の部材と、前記可動体酸いは駆動体の何
   れか他方に設けられてあって前記第１の部材の２つの平
   面を挾んでこの２つの平面に夫々平行な２つの平面を有
   する第２の部材と、前記第１及び第２の部材の夫々の平
   面が形成する２組の対向平面の間に配設され前記平面を
   転勤可能な球体とにより構成し、前記可動体と駆動体を
   前記第１と第２の部材及び前記球体とにより結合した可
   動体の駆動装置。 ２、第１と第２の部材とに遊嵌して球体を所定の位置に
   保持する保持器にて前記球体を前記第１及び第２の部材
   が形成する２組の対向平面の間に配設した特許請求の範
   囲第１項記載の可動体の駆動装置。 ３、可動体の移動方向に対して垂直方向に保持器に弾性
   的に作用して保持器を前記垂直方向の所定の位置に支持
   する弾性体を設けた特許請求の範囲箱１項又は第２項記
   載の可動体の駆動装置。