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検出器一体型の軸受機構およびこれを備えたアクチュエータ コモンズ

国内特許コード P110002987
整理番号 RJ005P05
掲載日 2011年6月9日
出願番号 特願2002-109289
公開番号 特開2003-301855
登録番号 特許第3948998号
出願日 平成14年4月11日(2002.4.11)
公開日 平成15年10月24日(2003.10.24)
登録日 平成19年4月27日(2007.4.27)
発明者
  • 森 英季
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 検出器一体型の軸受機構およびこれを備えたアクチュエータ コモンズ
発明の概要 (57)【要約】【課題】 可動部材の移動量を高い精度で測定することが可能な検出器一体型の軸受機構およびこれを備えたアクチュエータを提供することにある。【解決手段】 軸受機構12は、軸受部16と、この軸受部により移動自在に支持された可動部材18とを備え、この可動部材には、被測定部26が直接作り込まれている。被検出部に対向して設けられ検出器28が設けられ、被検出部に基づき可動部材の移動量を測定する。
従来技術、競合技術の概要
工作機械や精密測定器に用いられている精密級の移動テーブルやステージは、油動圧あるいはベアリング球又はローラを配置したリニアガイドで支持されている。駆動部として回転型のサーボモータを用いる場合、モータの回転力はボールねじ等によって直動の推力に変換され、移動テーブルやステージに伝達される。これにより、移動テーブルやステージは、加工物、測定物、工具、あるいは測定機器を前後又は左右に移動させている。
【0003】
通常、回転型のサーボモータは、フレキシブルカップリング等を介してボールねじの端に接続されている。そして、テーブルあるいはステージの移動量は、サーボモータに搭載され磁極位置および回転角度を検出する回転検出器(エンコーダ)と、ボールねじのリードピッチとの関係(回転角度×mm/1rev)によって推定される。
【0004】
高精度の位置測定が要求される場合、ボールねじの遊びやフレキシブルカップリング等によるロストモーションが影響するが、磁気式あるいは光学式の測長スケールでテーブルやステージの変位を直接計測しフィードバックすることにより、精度向上を図ることができる。しかしながら、テーブルやステージに用いられる機構部材料と、磁気スケールや光学スケールの基材として用いられる材料との熱膨張係数の相違から生じる位置誤差等を完全に改善することは困難となっている。また、通常、測長スケールは、テーブルやステージの側面や上部等に配置され、測定位置がテーブルやステージの移動中心からずれているため、高精度で正確な位置決めは構造的に限界があった。
【0005】
リニアモータのような直動型モータの場合、磁気スケールや光学スケールと同等の位置検出器が、磁極の検出も含めてテーブルやステージを兼ねたモータ自身に内蔵されているため、モータ構造自体が高精度化に適した構成となっている。しかし、リニアモータには、冷却を配慮したものも見受けられるが、テーブルやステージの直下に推力発生部があり熱の影響を受け易い。そのため、リニアモータは、回転型のサーボモータとボールねじとによって構成された機構よりも、熱膨張の影響が位置決め誤差となって現れ易い。
【0006】
また、回転スピンドルや角度割出しテーブルにおいて、そのモータ部は、直結あるいはフレキシブルカップリングを介して、空気軸受あるいはベアリング球による回転支持部に取り付けられている。モータ部の磁気検出および回転角度の割出しに用いられるエンコーダは、通常、モータの発熱の影響を避けるためモータ出力部の後部に配置されている。従って、モータ部が直結されている場合でも、出力発生部と検出部とが離れているため、直動型と同様に、ロストモーション等によって実際のスピンドルの回転角とエンコーダの検出角度との間に角度ずれが生じる可能性がある。
産業上の利用分野
この発明は、検出器一体型の軸受機構および軸受機構を備えたアクチュエータに関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 0.04×10-6/K以下の低熱膨張係数を有した低熱膨張ガラスにより形成されているとともに、軸受案内を形成した内面を有する筒状の軸受部と、0.04×10-6/K以下の低熱膨張係数を有した低熱膨張ガラスにより形成されているとともに、前記軸受部に挿通され前記軸受案内により直線的に移動自在に支持されたスライダと、このスライダに直接作り込まれ前記軸受案内に対向する被検出部と、前記軸受部の外側で前記被検出部に対向して設けられ、被検出部に基づき前記スライダの移動量を測定する検出器と、を備え、前記軸受部は、前記軸受案内の内面に開口した複数の給気孔と、前記供給孔から前記軸受案内とスライダ外面との間に加圧空気を供給し前記スライダを非接触で支持する給気手段と、を備えている検出器一体型の軸受機構。
【請求項2】 上記被検出部は、光学スケールを有していることを特徴とする請求項1に記載の検出器一体型の軸受機構。
【請求項3】 上記被検出部は、磁気スケールを有していることを特徴とする請求項1に記載の検出器一体型の軸受機構。
【請求項4】 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の検出器一体型の軸受機構と、
上記軸受機構の軸受部に支持されたスライダを移動させる直動型の駆動部と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
産業区分
  • 機械要素
  • 機構・伝動
  • 切削
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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