JPS61100334A - 微動および速送り可能なリニアモ−タ付テ−ブル - 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 本発明は駆動部にリニアモータを使用した微動および運
送シ可能なテーブルに関する。

（従来の技術］ 本発明者は、既に特願昭５８−１９８８０３号明ａｉ書
において、固定ベッド丘に一般けた軌道台にリニアベア
リングを介して移動テーブルを移動可能に支持し、前記
固定ベッドに回転方向に可動で且つ軸方向に固定さゼて
ボールねじ軸を軸支し、そのボールねじ軸に銅厚を介し
てボールナットを回転方向および軸方向に可動に螺合す
るとともに訳ボールナツトを前記移動テーブルに連結し
、また前記固定ベッドに前記ボールねじ軸に近接してボ
ールスプライン軸ｔ−（ロ）転可能に軸支し、そのボー
ルスプライン軸に、外筒を軸方向に可動に且つ該ボール
スプライン軸とともに回転しうるように鋼球を介してス
プライン嵌合し、該外筒を前記ボールナツトに連動機構
金倉して連動させ、さらに前記ボールねじ軸とボールス
プライン軸に２個の（ロ）転モータ會七れぞれ駆動連結
し、２個の回転モータの一転方向を適当に選択すること
によって移動テーブルの送シを微小送シから速迭シ１で
段階的に変更制御できるようにしたものを提案した。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記先願の発明では、ホ゛−ルねじやボー
ルスプラインを使用するため、回転トルクによりねじ軸
やスプライン軸にねしｎが生じたシ、ねじ軸とナツトの
間あるいはスプライン軸と外筒間に多少のバック２ツシ
ーが発生するのは避けられず、このため移動テーブルの
応答性が悪く、位置決め精度を大幅に高めることは困難
でめった。

また、ボールねじやボールスフ”ラインが移動テーブル
に取付けられているため、移動チーフルの重量増を招い
て慣性力が大きくなシ、始動時や停止時の応答性がそれ
たけ悪くなるという問題がめった・ さらに回転モータ、ボールねじおよびボールスプライン
の取付スペースが必要になりテーブル全体の大きさが大
きくなるという問題もめったＱ そこで本発明は上記従来の問題点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、ポルねじやボールスプ
ラインを省略することにより、テーブル本体等の移動部
の軽量化を図って、　　　１始動時および停止時の応答
性を向上させ、これ　　　！１によりテーブル本体の位
置決め精度を著しく向上しうる、コンパクトな微動およ
び連込シ可籠なリニアモータ付テーブルを提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の第一発明に係る微動
および速送シ可能なリニアモータ付テーブルにおっては
、基台に中間摺動台およびデープル本体をリニアベアリ
ングを介してそれぞれ同一方向に相対移動可能に配設し
、前記基台と前記中間摺動台および該中間摺動台とテー
ブル本体との間にそれぞれリニアモータを介在させるよ
うに′！Ｉｊｔ成した。

また本発明の第二発明にあっては、基台の上面または中
間摺動台の下面のいずれか一方に配設した第一固定子の
磁極歯のビクテと、中間摺動台の上面またはテーブル本
体の下面のいずれ力・−万に配設された第二固定子の磁
極歯のピッチとが異なるように構成した。

（実施例〉 以下、本発明に係る微動および運送９可能なリニアモー
タ付テーブルの実施例について説明する・ 第１図乃至第１８図には本発明の第一実施例が示されて
いる。この第一実施例によるリニアモータ付テーブルの
全体構成を示す第１区乃至第３図において、１にベッド
等の固定物（図示せず］に同定される基台で、この基台
１には、左右各２対のリニアベアリング２．２ｉ２，２
を介してテーブル本体３が長手方向に沿って直？ＦＭ移
動可能に取付けられてお９、また該テーブル本体３と基
台１との間には中間摺動台４が配設され、この中間摺動
台４は左右各２対の１７　ニアベアリング５＋５；５＊
５を介して長手方向に厘線移動町龍にテーブル本体３に
取付けられている。

第４１乃至第６図に示すように、基台１の上面にはその
長手方向に建ひる軌道台６が一体に突出形成され、鈑軌
道台６０両側面には２条の負荷ボール転走溝６ａ＋６ａ
がそれぞれ形成されている。また中間摺動台４は、第１
０図乃至第１２図に示されるように、扁平な板状体よ）
なジ、その両側面に２条の負荷ボール転走溝４ａ　、　
４ａがそれぞれ形成されている。テーブル本体３は、第
７図乃至第９図に示されるように、横断面略コ字状を呈
し、そのＰｉ側部内側にはボルト等の固着具７，７・・
・によ＃）２個のＩ）　ニアベアリング２．５がそれぞ
れ上下に重ね合わされて固着されている。

各リニアベアリング２．５は第１４図乃至１６図に示す
ように、片側に２条のゼール転走溝１０．１０が設けら
れかつ内部にゴール逃は人１１．１１が設けられたベア
リングブロック１２と、２条の負荷ボール列を保持する
保持器１３と、ボール転走溝１０，１０とボール逃は穴
１１．１１とを連通する一対のＩ１１蓋１４．１４とか
ら構成されておシ、負荷ぎ−ル１５．１５・・・はぎ−
ル転走溝１０，１０およびボール逃は穴１１．１１間を
循環するようになっている。このボール転走＠　１０，
１０と負荷ボール１５　、１５・・・　との接触角べは
はｆよ４５度となっているが、４５度に限定されるもの
ではなく３０〜６０度の範囲であれはよい。また第３図
に示すように、基台１と中間指動台４との間および中間
摺動台４とテーブル本体３との間のｌＪニアベアリング
２，２・・・；５，５・・・と軌道８１の両側面との隙
間は、隙間調整ボルト１６．１６・・・によって調整さ
れている。すなわち隙間調整ボルト１６．１６・・・　
を締め込むことによってリニアベアリング２，５ハ軌道
台６側に押圧されるとともに、隙間調整ボルト１６．１
６・・・の押圧力の反力が中間摺動台４および軌道台６
を介して反対側のリニアベアリング２．５に作用してそ
れらを軌道台６側に押圧して負荷ゼール１５　、１５・
・・に予圧ｔかけている。

−万、基８１と中間摺動台４との間、および中間摺動台
４とテーブル本体３との間にはそれぞれ第１、第２リニ
アモータ２Ｑ、２１が介在されている。各１７　ニアモ
ータ２０．２１は本笑施例におイテｔｒｌ　ｖニアパル
スモータで、固定子２２と可動子２３との組合せによシ
裕奴さ１しておジ、ノ（ルス発生源（図示せずンから可
動子２２に〕ぐパルスを入力することにより作動するよ
うになっている。

まず第１７図ａおよび第１７図ｂ’に参照して第１リニ
アモータ２０の栴凧について説明すると、中間摺動台４
の下面には、磁性体よりなる平板状の固定子２２が長手
方向に配設されており、−刃基台１の上口には固定子２
２に対曲させて、可動子２３が取付けられている。゛各
回動子２３は永久磁石２４を中心に介在させてその五右
に２つの磁気コア２５．２６ｉ対向配置して構Ｊｉｌれ
ており、−刀の磁気コ゛ア２５には永久磁石２４によジ
Ｎ極に磁化された第１の磁極２７および第２の磁極２８
が形成され、他方の磁気コア２６には永久磁石２４によ
ジＳ極に磁化された第３の磁極２９および第４の磁極３
０がル成されている。

固定子２２には、第１７図ａに示すように長手方向と略
直父する方向に延ひる断面コ字形状の同定歯２２ａが長
手方向に略全長にわたって、同一ビッテＰ１で等間隔に
設けられている。各磁極２７〜３０にも尚定子２２と同
一のピッチの磁極歯２７ａ〜３０ａがそれぞれ形成され
ている。

Ｎ極側の第１の磁極２７および第２の磁極２８には、第
１のコイル３１および第２のコイル３２が巻かれておシ
、電流が流れた際に互いに逆向きの磁束が発生するよう
に直列に結線されており、パルス発生諒（図示せずンに
電気的に接続されている。−万Ｓ極側の第３の磁極２９
および第４の磁極３０にも、同様に直列に結線された第
３のコイル３３および第４のコイル３４が巻かれており
、パルス発生源（図示せず）に接続されている。ここで
、ＨＲ，ｑの都合上、例えは第１の磁＆２７の磁極歯２
７ａに対して第２の磁極２８の磁極歯２８ａは位相が＋
ピッチ（＋Ｐｔ　Ｊだけずれておシ、また第３の磁極２
９の磁極歯２９ａに対して第４の磁極３０の磁極歯３０
ａも同様に位相が＋ピッチ（＋Ｐｔ）だけずれているも
のとし、嘔らにＮ極側の第１の磁極２７および第２のａ
極２８の磁極歯２７ａ　＊　２８ａに対してＳ極側の第
３の磁極２９および第４の磁極３０の磁極＠　２９ａ、
３０ａは＋ピッチ（＋Ｐｔ　）だけ位相がすれているも
の−とする。

まず本爽施例のリニアパルスモータの動ｆＩ：ＪＪＡ理
について説明する。第１８図ａ　％　ｄは、＋７　二ア
バルスモータの動作ｉ理を示す概略図を示しており、第
１のコイル３１と第２のコイル３２には端子ａから、第
３のコイル３３と第４のコイル３４には端子すからパル
スが入力されるようになっている。第１８図ａでは、端
子ａＫ第１の磁極２７　’に＃Ｉ磁する方向に（モード
■］、第１８図すでは端子すに第４の＠極３ｏを励鷹す
る方向に（モード■］、第１８図Ｃ″″Ｃは端子ａに第
２の磁極２８を励朧する方向に（モード■）、第１８図
ｄでは端子すに第３の磁極２９を励漬する方向に（モー
ド■ン、それぞれパルスが入力された状態を示している
。

ここで第１表にモード■ないし■の場合の各磁極の磁気
力発生状態金示す。

第　　　１　　　表 第１表に示すようにモード■の場合にはＮ極側の第１の
磁極２７の磁力が強力で、第１の凪＆２７と固定子２２
の固定歯２２ａとの間の吸引力により可動子２３は保持
ちれ安定状態にある・−万Ｓ極側の第３および第４の磁
極２９．３０はそれぞれ固定子２２の固屋歯２２ａに対
して＋ピッチだけ位相がずれている。モード■では第１
の磁極２７のコイル３１による磁力はなくなり、代って
Ｓ極側の第４の磁＆３０の磁力が強力になって、可動子
２３は第４の磁極３０が一固定子２２の固定歯２２ａと
位相が合致する方向に相対的に移動して＋ピッチ（＋Ｒ
）だけ進むことになる。このと＠Ｎ極側の第１および第
２の磁極２７　、２８が＋ピッチ（＋Ｐｓ　）　　だけ
位相がずれる。

さらにモード■ではＮ極側の第２の磁極２８の磁力が強
力になシ、第２の磁極２８が固定子２２の固定歯２２＆
と位相が合致する方向に可動子２３は相対的に移動して
＋ピッチ（＋Ｐ＋　Ｊ進み、Ｓ極側の第３および第４の
磁極２９．３０は＋ピッチ（＋Ｐ１　）だけ位相がずれ
る。モード■ではＳ極側の第３の磁極２９の磁力が強力
とな９、第３の磁極２９が固定子２２の固定歯２２ａと
位相が合致する方向に可動子２３は相対的に移動して＋
ピッチ（＋ＰＩＪ進む。さらに貴ひモード■に戻ってＮ
極側の第１の磁極２７の磁力が強力となって可動子２３
は＋ピッチＣ＋Ｐｓ）たけ相対的に進み第１８図ａの状
態となる。このようにモードのから■の繰り返しによっ
て１パルス当シ＋ピツチ（＋ＰＩＪずつ移動するように
なっている。

一方中間摺動台４とテーブル本体３との間に配設された
第２リニアモータ２１も、第１図乃至第３図および第７
図乃至第１２図に示すように、中間摺動台４の上面側に
長手方向に配設された固定子４０と、テーブル本体３の
下面側に配設された可動子４１とがらなり、可動子４１
には前記した可動子２３と同様に永久磁石４２によって
磁化芒れたＮ憶測の第１の磁極４３および第２の磁慣４
３と、Ｓ極側の第３の磁極４４および第４の磁極４５が
形成されており、それぞれの磁極に第１のコイル４６、
第２のコイル４７、第３のコイル４８および第４のコイ
ル４９がをかれている。さらにこの第１のコイル４６、
第２のコイル４７、第３のコイル４８および第４のコイ
ル４９はパルス発生源（図示せず）に電気的に接続逼れ
ており１，６ルス発生源からのパルスによシテーブル本
体３を中間摺動Ａ対して基台１の長手方向に駆動するよ
うになっている。

第１３図に示すように、中間摺動台４の上、下面に配設
さ〜れた固定子４０．２２は、上側の固定子４０の磁極
歯４０ａのピッチ（Ｐ２）と下側の固定子２２の磁極歯
２２ａのピッチ（Ｐｌ）とが異なりているｏｌだ、説明
の都合上、第２リニアモータ２１でも、例えば第１の磁
極４３．に対して第２の磁極４４は磁極歯の位相が＋ピ
ッチ（＋Ｐｚ）だけすれてお９、第３の磁極４５に対し
て第４のｉ極４６も同様に磁極歯の位相が＋ピッチ（＋
Ｐ２Ｊだけずれているものとし、さらにＮ′＆側の第１
の磁極４３および第２の磁極４４の磁極歯に幻してＳ極
側の第３の磁極４５および第４の磁極４６の磁極ｍは＋
ピッチ＜＋Ｐｚ）だけ位相がずれているものとする。従
って、この場合、第１リニアモータ２０と同様に、可動
子４１は固定子４０に対して１パルス当り＋ピッチ（＋
Ｐｚ）ずつ移動する・ つぎに、本実施例のＩＪ　ニアモータ付テーブルの作用
について説明する。１ずテーブル本体３を基台ｌに対し
て早送）する場合には、第１リニアモータ２０（基台１
側）の可動子２３にパルス発生源（図示せずンよυパル
スを入力すると、該可動子２３は中間摺動台４の下側の
固定子２２に対して１パルスにつき＋ピッチ（＋ＰＩ　
）ずつ相対移動し、従って中間摺動台４とともにデープ
ル本体３は基台１の長手方向に１パルス当シ＋ピツチ（
＋Ｐｔ　Ｊずつ移送さｎ、−万第２リニアモータ２１（
テーブル本体３側ンの可動子４１にパルス発生源（図示
せず］よジ逆極性のパルスを入力すると、駅可動子４１
は中間摺動台４の上側の固定子４０に対して１パルスに
つキ＋ヒツチＣ＋Ｐｔ）ずつ第１リニアモータ２０の移
動方向と四方向に相幻移動し、従ってテーブル本体３は
中間摺動台４に幻して第１９ニアモータ２０による移動
方向と同方向に相対的に移動さＣる。この精米、テーブ
ル本体３は基台ｌに対して１パルスにつさ距離（＋ＰＩ
　＋＋Ｐ２　）だけ移動、すなわち速送υされる。

つき゛に倣動送りする場合には、第１リニアモータ２０
の可動子２３および第２リニアモータ２１の可動子４１
に同一極性のパルスを入力すると、第１す、ニアモータ
２０によシテーブル本体３は中間摺動台４とともに基台
１の長手方向に１７＜ルス当シ＋ピッチ（＋Ｐ、　＞ず
つ移送され、−万第２リニアモータ２１によシテーブル
本体３は中間摺動台４に対して第１リニアモータ２０に
よる移動方向と逆方向に１パルス当シ＋ピツチ（＋Ｐ２
）丁つ移動されるので、結局該テーブル本体３は基台１
に対して距離（＋Ｒ＋Ｐｔ　）たけ移動、すなわち微動
送シされる。

なおテーブル本体３の移送速度は、パルスの周波数を高
くすると速くなり、低くすることにより遅くなる。また
入力するパルスの数により移送距離が調整される。

さらにテーブル本体３に負荷がかかった場合でも、リニ
アベアリング２，２・・・；５，５・・・には予圧がか
けられているので、テーブル本俸３と中間摺動台４韮ひ
に中間摺動台４と基台ｌとの間にガタつきが生じること
はなく、さらにボール転走溝１０と負荷ボール１５との
接触角を４５度付近にとっているので、上下左右の四方
向からの荷Ｎを均一に支承することができ、リニアモー
タの可動子と固定子との隙間寸法は一定に保たれ、常に
推力および停止保持力は一定に保持される。また転が９
軸受であるＩＪ　ニアベアリング２，２・・・；５，５
・・・ｔｌ−使用しているので摩耗が少ないため、テー
ブル本体３に負荷がかかった場合でも可動子と固定子が
干渉するおそ−ｎは無く、したがって可動子と固雉子と
の隙間を狭くして大きな推力および停止保持力を得るこ
とができる。

また本実施例のリニアパルスモータにお・いては、１パ
ルス当り固定歯の＋ピッチすつ移動するようになってい
るが、１パルス当９一定量だけ移動するモータであれは
よく、また、リニアパルスモータに限るものではなくリ
ニア直流モータ、Ｉ）　ニア四則モータ等信の１式のも
のでもよい。

第１９図は本発明の第二実施例を示しており、この実施
例は、基台１に、リニアクロスローラーベアリングより
なるリニアベアリング２／、２／・・・、５／、５／・
・・を介して中間摺動台４およびテーブル本体３を長手
方向に移動可能に取付けたもので、その他の猶底および
作用は前記第一実施例と略同様であり、従ってその群細
な説明は省略する。

第２０図は本発明の第三実施例を示し、この実施例に、
基台１上にリニアボールベアリングよりなるリニアベア
リング５，５・・・を介してｌＩＴ曲工字形の中間指動
台４を長手方向に移動可能に支承し、その中間摺動台４
に１７　ニアゴールペアリングよりなるリニアベアリン
グ２，２・・・を介してテーブル本体３を長手方向に移
動可能に取付け、第１および第２リニアモータ２０，２
１の可動子２３．４１を中間摺動台４の上下両側面に配
設するとともに、固定子２２，４０を基台１の上面およ
びテーブル本体３の下面にそれぞれ配置したもので、そ
の他の構成および作用は前記第一実施例と略同様である
。

尚、第１９図お↓ひ第２０図に示した上記第０・＠−ｊ
！ｍｆｌＪＫｈｚｒ・ｇ−１ｍ？ｌＪ、！：Ｉｍ”０　
　！・部材には同一の符号を付した。

以上の実施例の説明において、第１および第２リニアモ
ータ２０．“２１の固定子２２．４０および可動子２３
．４１は、図示例のように配設するにかシでなく基台１
、テーブル本体３および中間指動台４のいずれに配設し
てもよいことは勿論である。

（発明の効果ン 本発明の第一発明に係る微動および迷送り可能なリニア
モータ付テーブルは、２個のリニアモータを過当に制御
することにより、基台に刈して中間摺動台を移動ちせる
とともに眼中間摺動台に対してテーブル本体を相対移動
させて、基台に対する中間摺動台の移動量と該中間指動
台に対するテーブル本体の移動量との差あるいに和によ
ってテーブル本体を基台に対して極めて正確に微小送り
、あるいは運送シして島稍度の位置決めを行なうことが
できる。

さらに、リニアモータを使用することによジゼールねじ
やボールスプライン等を使用する必要がなくなって軽量
化を図ることができるので、テーブル本体等の移動部の
慣性力が小さくなシ始動時および停止時の応答性が向上
し、位置決め精度が著しく向上する。

筐た、従来のようにボールねじのねじ軸やゴールスプラ
インのスプライン軸等の捩れや、ねじ軸とナツトあるい
はスプライン軸と外筒とのバックラッシ具が無いので、
位置決め精度を一層同上６せることができる。

さらに、同転モータ、ねじ軸およびスプライン軸等の配
置スペースが不要になるので薄形コンパクトで汎用性の
高い移送用のテーブルが得られるはかシでなく、部品点
数を削減することができるので、コストダウンが可能で
あるとともに組立精度が向上し、さらに構造が単純化ち
れるので故障の発生を極力防止することができる。

本第二発明によれは、上記した第一発明による効果に加
えて、基台と中間摺動台間に配設されたリニアモータの
固定子の磁極歯のピッチと中間指動台とテーブル間に配
設されたリニアモータの固定子の磁極歯のピッチとを異
ならせたので、ピッチ差を適当に設定することによって
微小送シ時や速送ｐ時の送り量を任意に質実するぐとが
でさる上、構成自体も極めて簡単であるという効果が得
らｎる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るリニアモータ何テーブルの実施例を
貴わ丁もので、第１図乃至第１８図は本発明の第−実施
例金示し、第１図は七の全体平面図、第２図に第り図ｎ
−ｎ？ＩＭｈ囲図、第３図は第１図１ｌｌ−１ｌｌ断面
図、第４図は基台の平面図、第５図は基台の仙ｊ面図、
第６図は第４図ｖ＋−ｖｔ１１＃断面図、第７図はテー
ブル本体の紙面図、第８図は第７図積−■線断面図、第
９図は第７図ｔｘ−ｔＸＸ線面面図第１０図は中間摺動
台の平面図、第１１図は中間摺動台の側面図、第１図１
ｌｌＯ図Ｘ［Ｉ−Ｘｌ！断面図、第１３図は第１２図履
−盾細断面図、第１４図は１７　＝アベアリングの正面
図、第１５図はリニアベアリングの一部を破断じた平面
図、第１６図は第１５図ＸＷ−ＸＶｌｋ断面図、第１７
図ａは第１リニアモータの拡大側断面、第１７図すに第
１７図ａのＢ−Ｂｉ断面図、第１８図ａ乃至ｄ［第１リ
ニアモータの作動原理を示す部分側面図、第１９図は本
発明の第二実施例を示す、第３図と四様の断面図、第２
０図は本発明の第三実施？ｌＩ　ｋ示す、第３図と同様
の＠面図でるる。 １・・・基台　　　　　　　　２，２′・・・リニアベ
アリング３・・・テーブル本体　　　　４・・・中間摺
動台５．５′・・・リニアベアリング　２０．２１・・
・リニアモータ２２・・・第１固定子　　　　２３・・
・第１可動子４０・・・第２固定子　　　　４１・・・
第２可動子Ｐ、・・・第１固定子の磁極面のピッチＰ２
・・・第２固定子の磁住薗のピッチ特許出願人　　　　
寺　町　　　博 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台に中間摺動台およびテーブル本体をリニアベ
   アリングを介してそれぞれ同一方向に相対移動可能に配
   設し、前記基台と前記中間指動台および該中間摺動台と
   前記テーブル本体との間にそれぞれリニアモータを介在
   させたことを特徴とする微動および速送り可能なリニア
   モータ付テーブル。
2. （２）基台に中間摺動台およびテーブル本体をリニアベ
   アリングを介してそれぞれ同一方向に相対移動可能に配
   設し、前記基台と前記中間摺動台および該中間摺動台と
   前記テーブル本体との間にそれぞれリニアモータを介在
   させたものであって、前記基台の上面または中間摺動台
   の下面のいずれか一方に第一固定子を長手方向に沿って
   配設するとともに、他方に該第一固定子と対応する第一
   可動子を配設し、前記中間摺動台の上面またはテーブル
   本体の下面のいずれか一方に第二固定子を長手方向に沿
   って配設するとともに、他方に該第二固定子と対応する
   第二可動子を配設し、前記第一固定子の磁極歯のピッチ
   と前記第二固定子の磁極歯のピッチとを異ならしめるよ
   うにしたことを特徴とする微動および速送り可能なリニ
   アモータ付テーブル。