JPS61244439A - 微動および早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ＩＪ　ニアモータを使用した微動およ
び早送り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号明細書に
おいて、固定ベッド上に設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せてボー
ルねじ軸を軸支し、そのボールねじ軸に鋼球を介してボ
ールナツトを回転方向および軸方向に可動に螺合すると
ともに該ざ一ルナッ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が−ルねじ軸に近接してポール
スプライン軸を回転可能に軸支し、そのゴールスプライ
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を介して連
動させ、さらに前記ボールねじ軸とゴールスプライン軸
に２個の回転モータをそれぞれ駆動連結し、２個の回転
モータの回転方向を適当に選択することによって移動テ
ーブルの送りを微小送りから早送りまで段階的に変更制
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、ボールねじやゴール
スプラインを使用するため、回転トルクによりねじ軸や
スプライン軸にねじれが生じたり、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ラッシュ
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
あった。

−また、ボールねじやボールスプラインが移動テーブル
に取付けられているため、移動テーブルの重量増を招い
て慣性力が大きくなり、始動時や停止時の応答性がそれ
だけ悪くなるという問題があったっ さらに回転モータ、ゴールねじおよびゴールスプライン
の取付スペースが必要になシテーブル全体の大きさが大
きくなるという問題もあった。

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、ボールねじやぼ−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、始動時および停止時の応答性を向
上させ、これによりテーブル本体の位置決めｎ度を著し
く向上しうる。

コンノセクトな微動および早送シ可能なりニアモータ付
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） 上記の目的を達成するために、本発明の微動および早送
シ可能なりニアモータ付テーブルは、基台上面に長手方
向全長にわたって延びる凹部を設け、該凹部内に該凹部
の互いに平行に延びる対向壁に固定されるリニアベアリ
ングを介して中間摺動台を相対移動可能に支承し、該中
間摺動台上面に該中間摺動台の移動方向に全長にわたっ
て延びる凹部を設け、該凹部内に該凹部の互いに平行に
延びる対向壁に固定されるリニアベアリングを介してテ
ーブル本体を上記中間摺動台と同一方向に相対移動可能
に支承し、上記基台と上記中間摺動台および該中間摺動
台と上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、上記中間摺動台の下面に第一固定子を長手方
向に沿って配設するとともに、上記基台の上面に該第一
固定子と対応する第一可動子を配設し、上記中間摺動台
の上面に第二固定子を長手方向に沿って配設するととも
に、上記テーブル本体の下面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
うにしたものから構成されている。

（実施例） 以下に、本発明に係る微動および早送り可能なりニアモ
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・の一実施例が示されて
いる。この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図乃至第３図において、１はベッド等
の固定物（図示せず）に固定される基台で、この基台１
上面には長手方向全長にわたって延びる凹部１・゛が形
成されている。

との凹部１′内の互いに平行に延びる対向壁には左右２
対のＩＪ　＝アベアリング２，２：２，２が固定され、
このリニアベアリング２，２；２，２を介して中間摺動
台３が基台１に対して相対移動可能に支承されている。

さらに中間摺動台３上面にはその移動方向に全長にわた
って延びる凹部３′が形成され、この凹部３′内には凹
部３′の互いに平行に延びる対向壁に固定された左右２
対のＩＪ　ニアベアリング５，５：５，５を介してテー
ブル本体４が上記中間摺動台３と同一方向に相対移動可
能に支承されている。

基台１は第４図乃至第６図に示すように、横断面略コ字
状を呈し、その両側部内側の凹部１′の対内壁にボルト
等の固着具６，６によυリニアベアリング２，２がそれ
ぞれ固着されている、また中間摺動台３ば、第１０図乃
至第１２図に示すように、その上面の両側部が上方に突
出する横断面略コ字状で、その下面には下方に向って突
出する突出部７が形成されている。突出部７は中間摺動
台３の全長にわたって延びており、突出部７両側部には
上記リニアベアリング２の負荷ボール１５を案内する２
条の負荷ボール転走溝８，８がそれぞれ形成されている
。この中間摺動台３の幅は基台１０幅と同一に形成され
ている。また中間摺動台３の上面の両側部内側の凹部３
′の対向壁に、テーブル本体４を支承するＩＪ　ニアベ
アリング５，５・・・がゲルト等の固着具６，６によシ
固着されている。

中間摺動台３に支承されるテーブル本体４は、第７図乃
至第９図に示すように、その両側部にはリニアベアリン
グ５，５・・・の負荷ボール１５．・・・を案内する２
条の負荷ボール転走溝９，９が形成されている。上記し
た中間摺動一台３の突出部７０幅とテーブル本体４の幅
とは同一の大きさに形成されている。

上記したように、中間摺動台３の突出部７はその両側端
を基台１に取付けられたリニアベアリング２，２：２，
２によシ両端支持され、さらにテーブル本体４はその両
側端を中間摺動台３に取付けられたリニアベアリング５
，５：５，５によって両端支持されておυ、各テーブル
本体４および中間摺動台３の取付構造は剛性の高い構造
となっている。

各ＩＪ　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粂のボール転走溝１０゜１０が設
けられかつ内部に？−ル逃げ穴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とゼール逃
げ穴１１．１１とを連通ずる一対の側蓋１４，１４とか
ら構成されておシ、負荷ボール１５，１５・・・はボー
ル転走溝１０゜１０およびダール逃げ穴１１．１１間を
循環するようになっている。このボール転走溝１０，１
０と負荷ボール１５．１５・・・との接触角αはほぼ４
５度となっているが、４５度に限定されるものではなく
３０〜６０度の範囲であればよい。また第２図に示すよ
うに、基台１と中間摺動台３との間のリニアベアリング
２，２・・・と中間摺動台３の突出部７両側面との隙間
は隙間調整ゲルト１６，１６・・・によって調整されて
いる。すなわち隙間調整ゲルト１６，１６・・・を締め
込むことによってリニアベアリング２は中ｆ４摺動台３
の突出部７の側面を押圧すると共に、隙間調整ボルト１
６．１６・・・の押圧力の反力が中間摺動台３を介して
反対側のリニアベアリング２に作用して、それらを中間
摺動台３の突出部７側に押圧して負荷ボール１５，１５
・・・に予圧をかけている。さらにリニアベアリング５
．５・・・とテーブル本体４との隙間も隙間調整プル）
１６．１６・・・により調整され負荷が−ルに予圧がか
けられている。

一万、基台１と中間摺動台３との間、および中間摺動台
３とテーブル本体４との間にはそれぞれ第１、第２リニ
アモータ２０．２１が介在されている。各リニアモータ
２０，２１は本実施例においてはリニアパルスモータで
、固定子２２と可動子２３との組合せにより構成されて
おり、パルス発生源（図示せず）から可動子２３にパル
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ζｂ）を診照して第
１リニアモータ２０の構成について説明すると、中間摺
動台３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ｌの上面には固
定子２２に対面させて、可動子２３が取付けられている
。各可動子２３は永久磁石２４を中心に介在させてその
左右に２つの磁気コア２５．２６を対向配置して構成さ
れており、一方の磁気コア２５には永久磁石２４により
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
りＳ極に磁化された第３の磁極２９および第４の磁極３
０が形成されている。

固定子２２には、第１７図（ａ）に示すように長手方向
と略直又する方向に延びる断面コ字形状の固定歯２２ａ
が長手方向に略全長にわたって、同一ピッチＰ、で等間
隔に設けられている。各磁極２７〜３０にも固定子２２
と同一のピッチの磁極歯２７＆〜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
り、電流が流れ死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、パルス発生源（図示せず）
に電気的に接続されている。−万Ｓ極側の第３の磁極２
９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、説明の都合上、例えば第１の磁極２７の磁極歯２７
ａに対して第２の磁極２８の磁極歯２８ａ１．１ は位相が一ピツチ（ＨＰｔ）だけずれており、また第３
の磁極２９の磁極歯２９ａに対して第４の磁極３０の磁
極歯３０ａも同様に位相が１ピツチ（１Ｐｌ）だけずれ
ているものとし、さらにＮ極側の第１の磁極２７および
第２の磁極２８の磁極歯２７ａ。

２８１Ｌに対してＳ極側の第３の磁極２９および第まず
本実施例のリニアパルスモータの動作原理について説明
する。第１８図（ａ）〜ｔｄ）は、リニアパルスモータ
の動作原理を示す概略図を示しており、第１のコイル３
１と第２のコイル３２には端子ａから、第３のコイル３
３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ａに第１の磁極２７を励磁す
る方向に（モード■）、第１８図（ｂ）では端子すに第
４の磁極３０を励磁する方向に（モード■）、第１８図
（Ｃ）では端子ａに第２の磁極２８ｔ−励磁する方向に
（モード■）、第１８図４ｄ）では端子すに第３の磁極
２９を励磁する方向に（モード■）、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
力発生状態を示す。

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の磁極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
され安定状態にある。−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の固定歯２２ａに対
してエピツチだけ位相がずれている。モード■では第１
の′１ｉＩｉ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の磁極３０の磁力が強力になって
、可動子２３は第４の磁極３０が固定子２２の固定歯２
２ａと位相が合致する方向に相対的に移動して■　　・ 一ヒツチ（’ｐ＋）だけ進むことになる。このときＮ．
１　　。

極側の第１および第２の磁極２７．２８か７ヒッ■ チ（７Ｐｌ）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
力になり、第２の磁極２８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
１ピツチ（’ＰＩ）進み、Ｓ極側１　　・ の第３および第４の磁極２９，３０はτヒツチ（’Ｐ＋
）だけ位相がずれる。モード■ではＳ極側の第３の磁極
２９の磁力が強力となり第３の磁極２９が固定子２２の
固定歯２２ａと位相が合致する方１、　　　　　　１ 向に可動子２３は相対的に移動して−ヒツチ（τＰｌ）
進む。さらに再びモード■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は上ピッチ（−！
−ＰＩ）だけ相対的に進み第１８図（ａ）の彷態となる
。このようにモード■から■の繰り返しによって１パル
ス当り上ピッチ（’ＰＩ）ずつ移動するようになってい
る。

一万中間摺動台３とテーブル本体４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３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４の
下面側に配設された可動子４１とからなり、可動子４１
には前記した可動子２３と同様゛に永久磁石４１ａによ
って磁化されたＮ極側の第１の磁極４２および第２の磁
極４３と、Ｓ極側の第３の磁極４４および第４の磁極４
５が形成されており、それぞれの磁極に第１のコイル４
６、第２のコイル４７、第３のコイル４８および第４の
コイル４９が巻かれている。さらにこの第１のコイル４
６、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（□□□示せず）に電気的に
接続されており、パルス発生源からのパルスによりテー
ブル本体４を中間摺動台３に対して基台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Ｂの上、下面に配設
された固定子４０．２２は、上記の固定子４０の磁極歯
４０ａのピッチ（Ｐ、）と下側の固定子２２の磁極歯２
２ａのピッチ（Ｐ、）とが異なっている。また、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
４２に対して第２の磁極４３は磁極歯の位相が１ピツチ
（’Ｐ＊）だけずれており、第３の磁極４４に対して第
４の磁極４５も同様に磁極歯の位相が１ピンチ＜”ｐｔ
）だけずれているものとし、さらにＮ極側の第１の磁極
４２および第２の磁極４３の磁極歯に対してＳ極側の第
３の磁極４４および第４の磁極４５の磁極歯は上ピッチ
（’ｐｔ）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に対してエバ１、　　　１ ルス当りτヒツチ（７Ｐｔ）ずつ移動する。

つぎに、本実施例のりニアモータ付テーブルの作用につ
いて説明する。まずテーブル本体４を基台１に対して早
送りする場合には、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）よりパルスを
入力すると、該可動子２３は中間摺動台３の下側の固定
子２２に対し■　　。

てｌパルスにつき−ヒツチ（”ＰＩ）ずつ相対移動し、
従って中間摺動台３とともにテーブル本体４は基１．１ 台１の長手方向に１パルス゛当り−ヒツチ（４ＰＩ）ず
つ移送され、−万第２リニアモータ２１（テーブル本体
４側）の可動子４１にパルス発生源（図示せず）より逆
極性のパルスを入力すると、該可動子４１は中間摺動台
３の上側の固定子４０に対し１、　　　　　　１ て１パルスにつき−ヒツチ（？Ｐりずつ第１リニアモー
タ２０の移動方向と同方向に相対移動し、従ってテーブ
ル本体４は中間摺動台３に対して第１リニアモータ２０
による移動方向と同方向に相対的に移動される。この結
果、テーブル本体４は基台１に対してｌパルスにつき距
離（’Ｐ＋　＋　’ｈ）だけ移動、すなわち早送りされ
る。

つぎに微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リニアモータ２０
によりテーブル本体４は中間摺動台３とともに基台ｌの
長手方向に１パルス１、　　　１ 当Ｖτヒツチ（４ＰＩ）ずつ移送され一方第２リニアモ
ータ２１によりテーブル本体４は中間摺動台３に対して
第１リニアモータ２０による移動方向と１、　　　１ 逆方向に１パルス当リーヒツチ（４ｈ）ずつ移動される
ので、結局該テーブル本体４は基台１に対して距離（Ｉ
Ｐド’　Ｐ！　）だけ移動、すなわち微動送りされる。

なおテーブル本体４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４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、テーブル本体４と中間摺動台３並び
に中間摺動台３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ｌＯ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
向からの荷重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。また転がり
軸受であるリニアベアリング２，２・・・；５，５・・
・を使用しているので摩耗が少ないため、テーブル本体
４に負荷がかかった場合でも可動子と固定子が干渉する
おそれは無く、したがって可動子と固定子との隙間を狭
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
。

さらにテーブル本体４はその両側端がリニアベアリング
２，２・・・；５，５・・・により両端支持されている
ので、剛性は高くなっており、テーブル本体４上面に左
右不均一の荷重や衝撃が加えられた場合でもテーブル本
体４上面に取付けられた装置は安定して移送される。ま
たリニアベアリング２゜２・・・；５，５・・・を中間
摺動台３および基台１側に取付けたので移送されるテー
ブル本体４および中間摺動台３はリニアベアリング２，
２・・・；５，５・・・の分だけ軽量化され慣性は小さ
くなるので始動および停止の応答性が速い。

なお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１ピツチずつ移動するようになっている
が、１パルス当ク一定量だけ移動するモータであればよ
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、リニア同期モータ等地の方式のものでも
よい。

（発明の効果） 本発明は以上の構成および作用から成るもので、基台上
に中間摺動台をリニアベアリングを介して支承し、さら
に中間摺動台上に、リニアベアリングを介してテーブル
本体を支承したので、デープル本体および中間摺動台は
軽快に移動するとともに、リニアモータを使用すること
によりポールねじ等を使用する必要がなくなって軽量化
が図られ、さらにリニアベアリングを中間摺動台および
基台側に取付けられＴその分だけテーブル本体および中
間摺動台は軽量化されているので、移動する中間摺動台
およびチー１ル本体の慣性力は小さくなり始動時および
停止時の応答性を向上させることができ、位置決め精度
が向上する。またテーブル本体の両側端はリニアベアリ
ングにより両端支持されているので剛性は高く、テーブ
ル本体上面に左右不均一な荷重が加えられたり衝撃が加
えられた場合においても、テーブル本体は安定して移送
される。さらに従来のようにボールねじ等のねじ軸のね
じれやねじ軸とナツトとのバックラッシュが無いので、
位置決め精度が向上する。また基台と中間摺動台間に配
設されたＩＪ　ニアモータの固定子の磁極歯のピッチと
中間摺動台とテーブル本体間に配設されたりニアモータ
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基台に対する中間摺動
台の移動量と該中間摺動台に対するテーブル本体の移動
量との差あるいは和によってテーブル本体を基台に対し
て極めて微小送り、あるいは早送りして高精度の位置決
めを行なうことができる。

さらに回転モータ、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ばかりでなく、部品点
数を削減できるので、コストダウンが可能であるととも
に組立精度が向上し、さらに構造が単純されるので故障
の発生を極力防止することができる等の種々の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るリニアモータ付テーブルの実施例を
表わすもので、第１図乃至第１８図は本発明のｍ−実施
例を示し、第１図はその正面断面図、第２図は第１図の
装置の平面図、第３図は第２図［［−［線断面図、第４
図は基台の平面図、第５図は第４図Ｖ−Ｖ＠断面図、第
６図は第４図■−Ｖｌ線断面図、第７図はテーブル本体
の底面図、第８図はテーブル本体の側面図、第９図は第
７図ＩＸ−ＩＸ線断面図、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１２図は第１０
図■−■線断面図、第１３図は第１２図測−腫線断面図
、第１４図はＩＪ　ニ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した平面図、第１６図
は第１５図ＸＶＩ　−ＸＶＩ線断面図、第１７図＋ａ）
は第１リニアモータの拡大側断面、第１７図（ｂ）は第
１７図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、第１８図（ａ）乃至（
ｄ）は第１リニアモータの作動原理を示す部分側面図で
ある。 符号の説明 ｌ・・・基台　　　　　　１’、３’・・凹部２・・・
・・・リニアベアリング ３・・・中間摺動台　　　　４・・・テーブル本体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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台上面に長手方向全長にわたつて延びる凹部を設け、
   該凹部内に該凹部の互いに平行に延びる対向壁に固定さ
   れるリニアベアリングを介して中間摺動台を相対移動可
   能に支承し、該中間摺動台上面に該中間摺動台の移動方
   向に全長にわたつて延びる凹部を設け、該凹部内に該凹
   部の互いに平行に延びる対向壁に固定されるリニアベア
   リングを介してテーブル本体を上記中間摺動台と同一方
   向に相対移動可能に支承し、上記基台と上記中間摺動台
   および該中間摺動台と上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、上記中間摺動台の下面に第
   一固定子を長手方向に沿つて配設するとともに、上記基
   台の上面に該第一固定子と対応する第一可動子を配設し
   、上記中間摺動台の上面に第二固定子を長手方向に沿つ
   て配設するとともに、上記テーブル本体の下面に該第二
   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
   早送り可能なリニアモータ付テーブル。