(57)【要約】【課題】迅速でスムーズな加減速により高速度化を実現できる、直線案内軸受装置などに用いられると好適なアクチュエータを提供する。【解決手段】モータ１０８の動力に加えて、補助動力手段としてのリニアモータ１５０が加速時には主軸受１２０の加速を支援するように電磁力を発生し、或いは減速時には主軸受１２０の減速を支援するように電磁力を発生し、これにより大容量のモータ１０８を用いることなく、迅速な加速又は減速を実現している。又、定荷重ばね３５３の弾性力を用いて、ストロークに関わらず一定のアシスト力を発生し、低コストでモータ１０８の駆動力を支援できる。【選択図】図３
2010181021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置により回転駆動される駆動プーリと、
回転自在に支持された従動プーリと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け渡されたベルトと、
ガイドレールと、
前記ベルトに接続され、かつ前記ガイドレールに沿って移動可能な主軸受と、
前記主軸受の加減速を支援する補助動力手段と、を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
カウンタガイドレールと、
前記ベルトに対し、前記主軸受が取り付けられた側とは前記両プーリを挟んで反対側において接続され、かつ前記カウンタガイドレールに沿って移動可能なカウンタ軸受と、を有し、
前記補助動力手段は前記カウンタ軸受を支援することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記補助動力手段は、リニアモータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記補助動力手段は、エアシリンダであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記主軸受は、所定のストローク範囲内で往復動作するように駆動され、前記補助動力手段は、該ストロークの末端に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記補助動力手段は、前記両プーリにそれぞれ連結されて回転する一対又は複数対のドラムと、前記一対又は複数対のドラムに巻き付け可能にそれぞれ一端を固定した一対又は複数対の定荷重ばねと、前記一対又は複数対の定荷重ばねの他端同士を連結するワイヤとからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば製造装置、検査装置、搬送装置等の直線案内軸受装置等に用いられると好適なアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば製造装置などにおいては、ワークのごとき物体を駆動するために直線案内軸受装置が用いられている。特許文献１には、無端ベルトに対し、主軸受が取り付けられた側とは駆動プーリ、従動プーリを挟んで反対側において接続され、カウンタガイドレールに沿って移動可能なカウンタ軸受を備えてたアクチュエータが開示されている。この従来技術では、主軸受とカウンタ軸受とを逆方向に移動させることにより、加速時又は減速時などに生じる主軸受の反力を抑えることが出来、それにより振動の抑制を図ることが出来る。
【特許文献１】特開２００８−１０１６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで上述の構成において、近年において顕著である工程の高速度化の要求に応じるため、或いは質量の大きな装置を駆動させようとする場合など、より大きな駆動力が必要になるので、その対策として、駆動プーリを駆動するモータを出力の大きいものにすることが考えられる。しかるに、特許文献１のアクチュエータにおいては、主軸受に釣り合った質量を有するカウンタ軸受を設けているため、移動部の慣性が大きくなっている。よって、更に大出力のモータを用いる場合、一般的にモータの出力に応じて回転子慣性モーメントが増大することから、主軸受とカウンタ軸受の慣性に加えて、装置全体の等価慣性モーメントが大きくなってしまい、動作時の減衰特性が低下し、指令速度に対する応答性の悪化、例えば加減速時の遅れが問題となる。従って、モータの高出力化のみでは、高速度の実現は難しいといえる。また、大出力のモータが消費する電力は一般的に大きいので、省エネに反するという問題もある。
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、迅速でスムーズな加減速により高速度化を実現できる、直線案内軸受装置などに用いられると好適なアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本発明のアクチュエータは、
駆動装置により回転駆動される駆動プーリと、
回転自在に支持された従動プーリと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け渡されたベルトと、
ガイドレールと、
前記ベルトに接続され、かつ前記ガイドレールに沿って移動可能な主軸受と、
前記主軸受の加減速を支援する補助動力手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のアクチュエータによれば、前記主軸受の加減速を支援する補助動力手段を有するので、加減速に必要なモータの力を抑制できるため、モータの低出力化を図ることで回転子慣性モーメントを低減させ、それにより省エネを図りつつ、前記主軸受を迅速且つスムーズに加減速させることができる。
【０００７】
カウンタガイドレールと、前記ベルトに対し、前記主軸受が取り付けられた側とは前記両プーリを挟んで反対側において接続され、かつ前記カウンタガイドレールに沿って移動可能なカウンタ軸受と、を有し、前記補助動力手段は前記カウンタ軸受を支援すると、前記主軸受とのバランスがとれるので好ましい。
【０００８】
前記補助動力手段は、リニアモータであると好ましい。リニアモータの種類には限定されないが、ケーブル寿命等の問題を避けるべく、ムービングマグネット式のリニアアクチュエータを用いると好ましい。又、単純な往復動作の用途に用いるならば、転流制御等の複雑な制御が不要なボイスコイルモータを用いることが望ましい。
【０００９】
前記補助動力手段は、エアシリンダであると好ましい。エアシリンダは、アクチュエータの往復動作を利用して圧縮工程を行い、空気の反発力を用いて減速等を行うものであると好ましい。
【００１０】
前記主軸受及び前記カウンタ軸受は、所定のストローク範囲内で往復動作するように駆動され、前記補助動力手段は、該ストロークの中間ではなく末端に配置されていると好ましい。
【００１１】
前記補助動力手段は、前記両プーリにそれぞれ連結されて回転する一対又は複数対のドラムと、前記一対又は複数対のドラムに巻き付け可能にそれぞれ一端を固定した一対又は複数対の定荷重ばねと、前記一対又は複数対の定荷重ばねの他端同士を連結するワイヤとからなるので、前記定荷重ばねの弾性力を用いて、ストロークに関わらず一定のアシスト力を発生し、低コストで前記モータの駆動力を支援できる。又、適切な長さの前記ワイヤを用いることで、加速及び減速時のみ前記定荷重ばねの弾性力を発揮し、等速度運動時は前記定荷重ばねの弾性力を発揮させないようにできるので、アシスト力を制御するためのコントローラなどが不要であり、既存の装置への追加も容易である。なお、「定荷重ばね」とは、ドラムに巻き付けた板ばねの巻き戻しにより発生する弾性力により、かかるドラムに定荷重のトルクを付与するばねをいい、例えば特開平０３−１１５０９２号公報に開示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置１００の上面図であり、図２は側面図であり、図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た拡大図である。駆動プーリ１０９と、従動プーリ１１０ａと、無端ベルトとしての歯付きベルト１１１と、ガイドレール１０４と、主軸受１２０と、カウンタガイドレール１３１，１３１と、カウンタ軸受１３０と、リニアモータ１５０とでアクチュエータを構成する。
【００１３】
フレームの機能を兼ねるガイドレール１０４の両端には、図１，２に示すように支持板１０２，１０３が固定されている。レール支持板１０２，１０３に掛け渡されるようにして、丸軸状のカウンタガイドレール１３１，１３１が、ガイドレール１０４に平行して配置されている。
【００１４】
図１，２で右側のレール支持板１０３には、モータ１０８が回転軸１０８ａを水平に且つガイドレール１０４の軸線に直交する方向に突出させた状態で取り付けられている。回転軸１０８ａには、歯付きの駆動プーリ１０９が取り付けられている。図１，２で左側のレール支持板１０２には、歯付きの従動プーリ１１０ａを回転自在に支持するプーリハウジング１１０が取り付けられている。駆動プーリ１０９と従動プーリ１１０ａとの間には、ガイドレール１０４に沿った方向に、歯付きベルト（タイミングベルト）１１１が掛け渡されている。そのため、レール支持板１０２、１０３は、歯付きベルト１１１を通すのに必要な開口を有する。この歯付きベルト１１１は、進行方向の両端に駆動プーリ１０９、従動プーリ１１０を介して折り返されており、反対側にはカウンタウェイト用としてカウンタ軸受１３０，１３０が固定されている。
【００１５】
なお、タイミングベルトとしては、無端ベルト（ベルトに切り口がないもの）や、オープンベルト（ベルトに切り口があるもの）等があり、必要に応じて使い分けることができる。
【００１６】
歯付きベルト１１１の一部は、コ字状に折れ曲がった板状の固定具１２１ｂにより主軸受１２０に固定されている。更に固定具１２１ｂの窪んだ上部を覆うようにして、平板状の補強部材１２１ａが主軸受１２０に固定されている。固定具１２１ｂと補強部材１２１ａとはボックス構造となり、歯付きベルト１１１の入力に抗することが出来るよう剛性が向上する。主軸受１２０は、ガイドレール１０４を内包している。かかる構成について、より具体的に説明する。
【００１７】
図３において、ガイドレール１０４は、一対の側壁１０４ａ、１０４ａの下端を底壁１０４ｂで連結した、いわゆる断面が一体的なコ字状である。ガイドレール１０４の底面を１０４ｄとする。主軸受１２０は、底壁１０４ｂに対向する底板１２０ａと、側壁１０４ａ、１０４ａの側面にそれぞれ対向する側板１２０ｂ、１２０ｂと、側壁１０４ａ、１０４ａの上面にそれぞれ対向する頂板１２０ｃ、１２０ｃとを連結して形成されており、ガイドレール１０４の外表面を覆う形を取る。底板１２０ａと、側板１２０ｂ、１２０ｂと、頂板１２０ｃ、１２０ｃのガイドレール１０４に対向する各面には、グラファイト多孔質で形成された静圧パッドＳＰが配置されている。静圧パッドＳＰには、不図示の空気源から圧縮空気が供給され、静圧パッドＳＰよりガイドレール１０４に向かって吐出された気体の圧力によって、ガイドレール１０４に対し主軸受１２０がわずかに離隔するようになり、殆ど摩擦なく移動できるようになっている。
【００１８】
なお、ガイドレールに関しては特に制限がなく、例えば特開２００８−１０１６４２号公報に記載のガイドレールを用いても良い。更に、カウンタ軸受１３０，１３０は省略しても良いが、主軸受１２０の水平移動によるガタの振動を無くす為に、カウンタ軸受１３０，１３０を使用するのは好ましい。
【００１９】
主軸受１２０の頂板１２０ｃ、１２０ｃに、固定具１２１ｂ及び補強部材１２１ａの両端が不図示のボルトにより取り付けられている。固定具１２１ｂは、中央が一段低くなるように折り曲げられており、低くなった中央部に歯付きベルト１１１が固定されている。固定具１２１に取り付けられた歯付きベルト１１１は、ガイドレール１０４の側壁１０４ａ、１０４ａの上端より低い位置に配置されており、即ちガイドレール１０４の内部に配置されている。歯付きベルト１１１と固定具１２１ｂの連結位置を、主軸受１２０の重心位置とすることで、歯付きベルト１１１により駆動されるときに主軸受１２０に無用なモーメントが発生することを抑制できる。
【００２０】
一方、歯付きベルト１１１の一部は、駆動プーリ１０９と従動プーリ１１０ａを挟んで対向する位置において、固定具１２１ｂと同様の固定具１３２ｂによりカウンタ軸受１３０、１３０に固定されている。更に固定具１３２ｂの窪んだ上部を覆うようにして、平板状の補強部材１３２ａがカウンタ軸受１３０、１３０に固定されている。固定具１３２ｂと補強部材１３２ａとはボックス構造となり、歯付きベルト１１１の入力に抗することが出来るよう剛性が向上する。
【００２１】
カウンタ軸受１３０、１３０は、カウンタガイドレール１３１、１３１を挿通する円筒孔を有する直方体状である。かかる円筒孔内には円管状の静圧パッドＳＰ、ＳＰが配置されている。グラファイト多孔質で形成された静圧パッドＳＰ、ＳＰには、不図示の空気源から圧縮空気が供給され、静圧パッドＳＰ、ＳＰよりカウンタガイドレール１３１，１３１に向かって吐出された気体の圧力によって、カウンタガイドレール１３１，１３１に対しカウンタ軸受１３０、１３０がわずかに離隔するようになり、殆ど摩擦なく移動できるようになっている。
【００２２】
主軸受１２０には、用途によって各種の搭載物（往復運動の実現を図りたい搭載物任意でるが、一例を挙げると露光用検出カメラ等）が取り付けられ、それにより移動体の質量が増える。カウンタ軸受１３０，１３０は、その質量バランスをとるため（主軸受１２０＋搭載物）と同じ質量にしている。これにより加速時の反力が相殺され、振動が大幅に改善されている。
【００２３】
カウンタガイドレール１３１、１３１は、主軸受１２０に対して質量バランスをとるためのカウンタ軸受１３０，１３０を案内することを目的とするものであるので、さほど精度は要求されないため、比較的安価に製造できる丸軸としている。但し、カウンタガイドレール１３１が一本だと、カウンタ軸受１３０が回転してしまうので、２本平行して配置し、それぞれに係合するカウンタ軸受１３０，１３０を固定具１３２ｂにより連結することで、軸線方向のみの移動に制限している。歯付きベルト１１１と固定具１３２ｂの連結位置を、カウンタ軸受１３０、１３０の重心位置とすることで、歯付きベルト１１１により駆動されるときにカウンタ軸受１３０、１３０に無用なモーメントが発生することを抑制できる。
【００２４】
質量のバランスをとる手段としては、カウンタ軸受１３０，１３０に別のバランスウェイトを搭載しても良いが、例えば主軸受１２０を比重の小さいアルミ合金で製作し、反対にカウンタ軸受１３０，１３０は比重の大きな鉄系材にするなどして設計すれば、あえてバランスウェイトを付加しなくてもバランスをとることができる。これによりカウンタ軸受１３０，１３０に対して加速時の反力がモーメント負荷として発生しなくなるため、軸受も小形の物でよくなる。
【００２５】
更に、本実施の形態においては、主軸受１２０のストロークの両端において、ガイドレール１０４と主軸受１２０との間に、リニアモータ１５０を設けている。図３に示すように、ムービングマグネット式であるリニアモータ１５０は、ガイドレール１０４の底面１０４ａに配置された固定子としてのコイルユニット１５１と、ストロークの末端でそれに対向するようにして、主軸受１２０に固定された固定具１２１ｂの中央部下面に取り付けられた可動子としての磁石ユニット１５２とを備える。コイルユニット１５１と、これに対向する磁石ユニット１５２との間に、僅かな隙間が生じている。
【００２６】
図４は、リニアモータ１５０の斜視図であるが、ガイドレール１０４と主軸受１２０は省略している。コイルユニット（電機子ユニット）１５１は、内部空間１５３を有するハウジング部１５４と、内部空間１５３に配置されたコイル１５５とを有している。コイル１５５は空芯部１５６を有しており、空芯部１５６には、このコイル１５５を支持する支持部１５７が配置されている。そして、コイル１５５を支持した支持部１５７は、ハウジング部１５４に対して固定される。また、コイル１５５は、主軸受１２０のストローク方向に複数並んで配置されており、各コイル１５５には不図示の制御装置により電流量を制御された駆動用電流が流される。
【００２７】
一方、磁石ユニット１５２は、複数の磁石１５８と、対向するコイルユニット１５１のハウジング部１５４を挟んで設けられたヨーク部１５９を備える。磁石１５８のそれぞれは永久磁石であってヨーク部１５９に、主軸受１２０のストローク方向に複数並んで取り付けられており、異なる磁極の磁石が交互に並んで配置されている。更に、磁石１５８は、ハウジング部１５４を挟んで異なる磁極どうしが互いに対向して配置される。従って、コイルユニット１５１のコイル１５５に通電することにより、主軸受１２０のストロークの末端範囲に進入してコイルユニット１５１に対向するようになった磁石ユニット１５２は、主軸受１２０のストローク方向のいずれかの方向に、制動力もしくは駆動力を発揮するようになっている。
【００２８】
本実施の形態の動作について説明する。主軸受１２０の下面には検査用のカメラ（不図示）が取り付けられ、ワークＷ（図２）の上面を走査可能となっている。まず、不図示の空気源から供給された圧縮空気によって、ガイドレール１０４に対し主軸受１２０がわずかに離隔するようになり、カウンタガイドレール１３１、１３１に対しカウンタ軸受１３０、１３０がわずかに離隔した状態に維持される。
【００２９】
ここで、モータ１０８が駆動プーリ１０９を駆動した場合、歯付きベルト１１１を介して、ガイドレール１０４に沿って主軸受１２０が殆ど摩擦なく、またカウンタガイドレール１３１、１３１に対しカウンタ軸受１３０、１３０が殆ど摩擦なく移動される。この際、主軸受１２０は往復ストロークの末端で、一旦静止しなくてはならないので、工程の高速度化のためには、迅速な加速又は減速が不可欠となる。しかるに、迅速な加速又は減速のためには、大きな駆動力又は制動力が必要になるが、本実施の形態においては、モータ１０８の動力に加えて、補助動力手段としてのリニアモータ１５０が加速時には主軸受１２０の加速を支援するように電磁力を発生し、或いは減速時には主軸受１２０の減速を支援するように電磁力を発生し、これにより大容量のモータ１０８を用いることなく、迅速な加速又は減速を実現している。尚、コイルユニット１５２を主軸受１２０側に設け、磁石ユニット１５１をガイドレール１０４側に設けてもよい。
【００３０】
更に、加速又は減速時に生じる駆動反力は、主軸受１２０に対向して設けられたカウンタ軸受１３０、１３０により相殺され、振動を抑制できるようになっている。なお、主軸受１２０（及びそれに搭載される物体）の質量と、カウンタ軸受１３０、１３０の合計質量とをほぼ一致させるようにすると、駆動反力をより効果的に相殺でき、効果的に振動を抑制できる。又、駆動プーリ１０９と従動プーリ１１０ａは、この装置の最大の発塵源でもあるが、その対策としてカバーＣ（図１の点線）が設けられ、その内部は排気ポンプ（不図示）に接続されて集塵排気が成されるようになっている。これにより高速、高加減速で動作させてもワークＷに対する異物の付着が極めて少ない、好適なアクチュエータが実現できる。
【００３１】
本実施の形態によれば、ガイドレール１０４の断面はコ字形状であり、従って側壁１０４ａ、１０４ａと底壁１０４ｂの外表面は平面からなるので、加工精度（特に真直精度）を向上させ易いという利点がある。又、断面がコ字状のガイドレール１０４の開いた上側から、その内部に歯付きベルト１１１を配置することで、ガイドレール１０４の閉じた下側をワークＷに向けることができ、ワークＷに歯付きベルト１１１から発生した塵埃が付着することを抑制でき、別個にカバーを設ける必要がなく、コストを低減できる。
【００３２】
（第２実施形態）
図５は、第２の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置２００の上面図であり、図６は側面図であり、図７は、図５の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た拡大図である。尚、本実施の形態において、上述した実施の形態と共通する構成については、同様の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態においては、リニアモータの代わりに、補助動力手段としてエアシリンダを用いている。より具体的には、主軸受１２０のストロークの両端において、ガイドレール１０４と主軸受１２０との間に、エアシリンダ２５０を設けている。
【００３４】
図８は、主軸受１２０とエアシリンダ２５０とを示す図である。エアシリンダ２５０は、主軸受１２０に固定された固定具１２１ｂに取り付けられ、ストローク方向に対向して延在する丸軸状の一対のピストン部２５１，２５１と、ガイドレール１４０の底面１４０ｄにおけるストロークの両端に固定され、袋孔２５２ａ、２５２ａを内包した２つのシリンダ部２５２，２５２とを有する。シリンダ部２５２，２５２の袋孔２５２ａ、２５２ａは、対向するピストン部２５１を受け入れ可能に対向している。ピストン部２５１の外径は、袋孔２５２ａの内径より僅かに小さくなっている。各袋孔２５２ａは、バルブＶを介して圧縮空気源Ｐに連通している。尚、シリンダ部２５２を主軸受１２０側に設け、ピストン部２５１をガイドレール１０４側に設けてもよい。
【００３５】
図８に示すように、主軸受１２０がストローク端に接近すると、一方のピストン部２５１が、対向するシリンダ部２５２の袋孔２５２ａに進入する。このとき、バルブＶは閉止しておく。すると、袋孔２５２ａ内の空気が圧縮され、ピストン部２５１の外径と、袋孔２５２ａの内径との間の隙間Ｇを通って外部へと逃げようとするが、かかる隙間Ｇが小さいため、ピストン部２５１に強い減速力が発生するので、主軸受１２０の減速を支援することができる。一方、主軸受１２０が逆方向に加速するときは、バルブＶを開放すると、圧縮空気源Ｐから圧縮空気が袋孔２５２ａに進入するので、それによりピストン部２５１を袋孔２５２ａより押し出して、主軸受１２０の加速を支援することができる。
【００３６】
（第２実施形態の変形例）
図９は、本実施の形態の変形例を示す図８と同様な図である。本変形例においては、各袋孔２５２ａの内周に、不図示の空気源に接続されてなる多孔質状の静圧ラジアル軸受２５２ｂを設けた点が異なる。図８に示すような圧縮空位源Ｐ及びバルブＶは、設けても設けなくても良い。静圧ラジアル軸受２５２ｂは、内側に進入してきたピストン部２５１の外周との微小な隙間に静圧を発生させて、更なる袋孔２５２ａ内部圧力の向上と、加減速時の反力を受ける軸受の役割も果たす事ができるようになっている。なお、ピストン部２５１が反対側に移動している場合は、袋孔２５２ａの入口が開放するため、圧縮空気が漏れやすくなるので、静圧ラジアル軸受２５２ｂは多孔質絞り方式とすることが望ましい。
【００３７】
（第３実施形態）
図１０は、第３の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置２００の斜視図であり、図１１は上面図であり、図１２は側面図である。図１３は、定荷重ばねを分解した状態で示す図である。本実施の形態において、上述の実施の形態と同様な構成については、同じ符号を付して説明を省略し、異なる点を中心に説明する。尚、本実施の形態のタイミングベルトは、いずれでも良いが、ベルト交換時において取付け・取外しが容易である面からみると、オープンベルトが好ましい。
【００３８】
本実施の形態においては、図１０に示すように、モータ１０８の回転軸に連結された駆動プーリ１０９には、第１のドラム３５１が同軸に連結されて一体的に回転するようになっており、また従動プーリ１１０ａには、第２のドラム３５２が同軸に連結されて一体的に回転するようになっている。ただし、互いに同様の形状であるドラム３５１，３５２は、必ずしも駆動プーリ１０９、従動プーリ１１０ａに直結されている必要はなく、ベルトなどによって駆動プーリ１０９、従動プーリ１１０ａと同期して回転する軸に連結されていてもよい。また、ドラム３５１，３５２は定荷重ばね３５３，３５４を巻きつけるためのみに用いられ、大きな荷重を受けることはないため、軽量の素材で製造することができる。したがって、ドラム３５１，３５２を取り付けることにより増加する慣性モーメントは小さく、加減速時のアシスト効果を大きく損なうことはない。
【００３９】
図１３には分解した状態で示すが、第１の定荷重ばね３５３は、ステンレス製の細長い薄板からなり、一端がビス（不図示）により第１のドラム３５１に連結されており、その外周に巻き付けられている。同様の形状を有する第２の定荷重ばね３５４も、ステンレス製の細長い薄板からなり、一端がビス（不図示）により第２のドラム３５２に連結されており、その外周に巻き付けられている。２つの定荷重ばね３５３，３５４の対向する端部同士は、十分に伸びの少ないワイヤ３５５によって連結されている。それぞれの定荷重ばね３５３，３５４の長さは、アクチュエータの動作時にアシストが必要な加速区間または減速区間の長さ以上であればよい。ただし、余裕分としてドラム３５１，３５２に巻きつくための長さは必要である。ワイヤ３５５の長さは、アクチュエータの動作ストロークと、等速区間の距離を足し合わせた長さにすればよい。ドラム３５１，３５２、定荷重ばね３５３，３５４、ワイヤ３５５が補助動力手段を構成する。
【００４０】
モータ１０８の加速時及び減速時においては、定荷重ばね３５３又は３５４が引き伸ばされ、その弾性力に基づきアシスト力が発生する。したがって、アクチュエータの起動時には、定荷重ばね３５３又は３５４の弾性力に抗して、停止位置からストローク端へと主軸受１２０を初期移動させる必要がある。この初期移動は低速で行なっても構わないので、モータ１０８に大きな駆動力を発生させる必要がなく、それによりモータ１０８を小型化できる。
【００４１】
次に、本実施の形態にかかるアクチュエータの動作例について説明する。図１４はアクチュエータの１ストロークのパターン線図であり、横軸に時間をとり、縦軸はそれぞれ（ａ）が速度、（ｂ）がモータトルク、（ｃ）が第１の定荷重ばね３５３の伸び、（ｄ）が第２の定荷重ばね３５４の伸び、（ｅ）が定荷重ばね３５３、３５４のアシストトルクである。なお、図１４（ａ）において、主軸受１２０の速度がＶ１又は−Ｖ１である区間を等速区間といい、それ以外で主軸受１２０が加速する区間を加速区間、減速する区間を減速区間というものとするが、本アクチュエータの構成上、加速区間と減速区間は同じ範囲である。
【００４２】
このアクチュエータにおいて、時刻ｔ0では、第２のドラム３５２に第２の定荷重ばね３５４が完全に巻き付けられているため、弾性力を発揮しないが、ワイヤ３５５により、第１のドラム３５１に巻き付けられた第１の定荷重ばね３５３の端部が引き出された状態であり（図１０参照）、よって第１の定荷重ばね３５３は、第１のドラム３５１に対して所定のトルクＴ１（アシスト力）を付与しているものとする。
【００４３】
よって、アクチュエータ停止時にモータ１０８への電力供給を中断したときは、モータ１０８の回転軸がフリーになるため、第１の定荷重ばね３５３によるトルクＴ１の作用する位置（加速区間）に主軸受１２０を留めおくことができず、主軸受１２０は等速区間におかれることとなる。かかる場合、アクチュエータ起動後において、ストローク端へと主軸受１２０を移動させる初期動作が必要となる。但し、前回のアクチュエータ動作終了時に、加速区間に主軸受１２０をストローク端にロックしておく機構を備えていてもよい。
【００４４】
初期移動は低速でおこなっても構わない。動作時に必要な駆動力は大部分が加速度に比例するので、低速で初期移動を行えば、必要な駆動力は第１の定荷重ばね３５３によるアシスト力とほぼ等しくなる。したがって、第１の定荷重ばね３５３によるアシスト力は、モータ１０８の最大駆動力よりも小さくなければならない。
【００４５】
図１４（ａ）において、アクチュエータの往工程は、時刻ｔ0から開始され、主軸受１２０がストローク端から速度ゼロよりスタートするが、このとき第１の定荷重ばね３５３より発生した一定のトルクＴ１は、第１のドラム３５１を介して駆動プーリ１０９に伝達され、モータ１０８の駆動トルクをアシストする。このため、第１の定荷重ばね３５３がない（アシストなし：図１４（ｂ）の点線参照）ときに比べ、モータ１０８の駆動トルクはＴ１だけ低くて足り、それによりモータ１０８の小型化を図れ、省エネにも貢献する。
【００４６】
モータ１０８の駆動トルクと、第１の定荷重ばね３５３のアシストトルクにより、主軸受１２０は時刻ｔ1まで等加速度運動で加速して速度Ｖ１となる。このとき、第１の定荷重ばね３５３は、第１のドラム３５１の回転と共に外周に巻き込まれ、端部の突出量（伸び）は徐々に短くなり（図１４（ｃ）参照）、時刻ｔ1においては、第１の定荷重ばね３５３が完全に外周に巻き付けられた状態になる。これ以降、第１の定荷重ばね３５３によるアシスト力は発生しない。また、モータ１０８の駆動トルクをゼロとして（或いは摩擦力にうち勝つ程度の微小トルクを付与して）、主軸受１２０を慣性により時刻ｔ2まで速度Ｖ１で等速度運動させる。
【００４７】
時刻ｔ2になったときから、逆極性の電力を付与することでモータ１０８に制動トルクを発生させるが、それと同時にワイヤ３５５を介して、第２のドラム３５２から第２の定荷重ばね３５４の端部が引き出されるようになる。これにより、第２の定荷重ばね３５４には弾性力が発生するので、かかる弾性力により第２のドラム３５４に対して一定のトルクＴ１を付与して、モータ１０８の制動トルクをアシストする。このため、第２の定荷重ばね３５４がない（アシストなし：図１４（ｂ）の点線参照）ときに比べ、モータ１０８の制動トルクはＴ１だけ低くて足り、それによりモータ１０８の小型化を図れ、省エネにも貢献する。モータ１０８の制動トルクと、第２の定荷重ばね３５４のアシストトルクにより、主軸受１２０は時刻ｔ3まで負の等加速度運動で減速し、ストローク端で速度ゼロとなる。
【００４８】
主軸受１２０は時刻ｔ3から時刻ｔ4まで、ストロークの末端で静止するが、このとき第２のドラム３５２に巻き付けられた第２の定荷重ばね３５４の端部が引き出された状態であるから、第２のドラム３５２を回転させようとするトルクＴ１を発生している。よって、主軸受１２０をストローク端に静止させるには、モータ１０８に、それに釣り合う静止トルクＴ１を発生させる必要がある。明らかであるが、主軸受１２０をストローク端に静止させないときは、モータ１０８の静止トルクは不要である。
【００４９】
アクチュエータの復工程は、時刻ｔ4から開始され、主軸受１２０がストローク端から速度ゼロよりスタートするが、このとき第２の定荷重ばね３５４より発生した一定のトルクＴ１は、第２のドラム３５２を介して従動プーリ１１０ａに伝達され、モータ１０８の駆動トルクをアシストする。このため、第２の定荷重ばね３５４がない（アシストなし：図１４（ｂ）の点線参照）ときに比べ、モータ１０８の駆動トルクはＴ１だけ低くて足り、それによりモータ１０８の小型化を図れ、省エネにも貢献する。
【００５０】
モータ１０８の駆動トルクと、第２の定荷重ばね３５４のアシスト力により、主軸受１２０は時刻ｔ5まで等加速度運動で加速して、速度−Ｖ１となる。このとき、第２の定荷重ばね３５４は、第２のドラム３５２の回転と共に外周に巻き込まれ、端部の突出量は徐々に短くなり、時刻ｔ5においては、第２の定荷重ばね３５４が完全に外周に巻き付けられた状態になる。これ以降、第２の定荷重ばね３５４にアシスト力は発生しない。また、モータ１０８の駆動トルクをゼロとして（或いは摩擦力にうち勝つ程度の微小トルクを付与して）、主軸受１２０を慣性により時刻ｔ6まで速度−Ｖ１で等速度運動させる。
【００５１】
時刻ｔ6になったときから、逆極性の電力を付与することでモータ１０８に制動トルクを発生させるが、それと同時にワイヤ３５５を介して、第１のドラム３５１から第１の定荷重ばね３５３の端部が引き出されるようになる。これにより、第１の定荷重ばね３５３には弾性力が発生するので、かかる弾性力により第１のドラム３５３に対して一定のトルクＴ１を付与して、モータ１０８の制動トルクをアシストする。このため、第１の定荷重ばね３５３がない（アシストなし：図１４（ｂ）の点線参照）ときに比べ、モータ１０８の制動トルクはＴ１だけ低くて足り、それによりモータ１０８の小型化を図れ、省エネにも貢献する。モータ１０８の制動トルクと、第１の定荷重ばね３５３のアシストトルクにより、主軸受１２０は時刻ｔ7で負の等加速度運動で減速し、ストローク端で速度ゼロとなる。以上で、アクチュエータの１ストロークの移動が完了する。
【００５２】
なお、定荷重ばねは、不図示のドラムと共に、図１５の断面図に示したように、アクチュエータのカウンタ軸受１３０の右側（Ｒ）に取り付けるほか、カウンタ軸受１３０の左側（Ｌ）、固定具１３２ｂの上方（Ｕ）、Ｕ字状に窪んだ固定具１３２ｂの内側又はカウンタ軸受１３０、１３０の間（Ｃ）のいずれか、又は左右両側（Ｌ、Ｒ）を取付けることも可能である。又、図１０のように、一対のばねを有する構造上に更に両側夫々にばねを追加し、両側に個数が等しいばねを有する構造としても良い。このように、両側にばねを追加することにより、補助動力が強くなる。更に、図３に示すように、固定具１３２ｂの上に被せる補強部材（不図示）でカバーし、ボックス構造にしてもよい。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、補助動力手段はカウンタ軸受側に設けても良い。主軸受１２０には、カメラに限らず種々の物体や処理装置等を搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置１００の上面図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置１００の側面図である。
【図３】図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た拡大図である。
【図４】リニアモータ１５０の斜視図である。
【図５】第２の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置２００の上面図である。
【図６】第２の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置２００の側面図である。
【図７】図５の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た拡大図である。
【図８】主軸受１２０とエアシリンダ２５０とを示す図である。
【図９】本実施の形態の変形例を示す図８と同様な図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置２００の斜視図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置２００の上面図である。
【図１２】第３の実施の形態にかかるアクチュエータを含む直線案内軸受装置２００の側面図である。
【図１３】定荷重ばねを分解した状態で示す図である。
【図１４】アクチュエータの１ストロークのパターン線図である。
【図１５】変形例にかかる図３と同様な断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００、２００ 直線案内軸受装置
１０２，１０３ レール支持板
１０４ ガイドレール
１０４ａ 側壁
１０４ｂ 底壁
１０８ モータ
１０９ 駆動プーリ
１１０ プーリハウジング
１１０ａ 従動プーリ
１１１ ベルト
１２０ 主軸受
１２０ａ 底板
１２０ｂ 側板
１２０ｃ 頂板
１２１ｂ 固定具
１３０ カウンタ軸受
１３１ カウンタガイドレール
１３２ｂ 固定具
１５０  リニアアクチュエータ
２５０  エアシリンダ
３５１  第１のドラム
３５２  第２のドラム
３５３  第１の定荷重ばね
３５４  第２の定荷重ばね
３５５  ワイヤ
Ｃ カバー
ＳＰ 静圧パッド
Ｗ ワーク
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１】
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【図５】
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【図１１】
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