(57)【要約】【課題】ケーブルに生じる力が外部の構造に伝わりにくい若しくは伝わらない構造の直線駆動装置を提供すること。【解決手段】可動部であるスライド１０、可動部であるカウンタスライド１２、および固定部であるガイド１４を有し、スライド１０とカウンタスライド１２はガイド１４に対して軸受を有し同一直線上を移動可能に構成し、スライド１０の駆動力をカウンタスライド１２とスライド１０の間で発生させる駆動手段を備え、スライド１０を駆動する駆動力の反作用をカウンタスライド１２が受ける構造とした直線駆動装置３００において、スライドに接続されたケーブル３０が、カウンタスライド１２の中継部分３４においてクランプまたは中継されており、カウンタスライド１２の重量がスライド１０の重量より重いことを特徴とする直線駆動装置。【選択図】図１
2010194653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部であるスライド、可動部であるカウンタスライド、および固定部であるガイドを有し、前記スライドと前記カウンタスライドは前記ガイドに対して軸受を有し同一直線上を移動可能に構成し、該スライドの駆動力を該カウンタスライドと該スライドの間で発生させる駆動手段を備え、該スライドを駆動する駆動力の反作用を該カウンタスライドが受ける構造とした直線駆動装置において、
前記スライドに接続されたケーブルが、前記カウンタスライドにおいてクランプまたは中継されており、
前記カウンタスライドの重量が前記スライドの重量より重いことを特徴とする直線駆動装置。
【請求項２】
前記ケーブルは、さらに前記ガイドまたは前記ガイドを支持するガイド固定部においてクランプまたは中継されていることを特徴とする請求項１に記載の直線駆動装置。
【請求項３】
前記直線駆動装置は、該直線駆動装置に接続される複数本のケーブルを有し、複数本の前記ケーブルは、前記スライド及び前記カウンタスライドの駆動軸方向に対して、軸対称に分けて配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の直線駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直線駆動装置に関し、特に、ケーブルクランプを備えた直線駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速、高精度な駆動が要求される場合、スライドの加減速の反動を打ち消す機構が考案されている。図５は、スライドの加減速の反動を打ち消す機構を備えた直線駆動装置２００の構造を示している。固定部であるガイド１４はその両端をガイド固定部１６，１８で支持されている。直線駆動装置２００は、可動部であるスライド１０とガイド１４との間に軸受を備え、同様に可動部であるカウンタスライド１２とガイド１４との間に軸受を備えている。スライド１０はガイド１４の軸方向に沿って矢印２８で示される方向に移動可能である。また、カウンタスライド１２もガイド１４の軸方向に沿って矢印２６方向に移動可能である。直線駆動装置２００は、スライド１０とカウンタスライド１２の間でスライド１０の駆動力を発生させるように駆動機構（図示せず）を備えている。
【０００３】
上記の構造により、スライド１０の加減速による反力はカウンタスライド１２が受け、ガイド１４およびガイド固定部１６，１８に伝わらない。直線駆動装置２００は、理想的にはスライド１０をどれだけ高速に往復駆動してもガイド１４にはスライド１０の加減速による反力は伝わらない構造である。このような直線駆動装置内で駆動力を相殺し、外部の構造物に該駆動力を伝えない構造は特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１には、高速、高精度なスライドの往復運動を可能とするために、スライド部材と該スライド部材をガイドするガイド部材で構成された直線駆動装置において、固定されたベースに前記ガイド部材を流体軸受で軸受し、かつガイド部材とスライド部材が同軸上を移動できるように構成し、前記ガイド部材と前記スライド部材の間で推力を発生させる機構を備えた技術が開示されている。
【０００５】
スライド１０を駆動するためには、スライド１０に内蔵されているリニアモータのコイルなどに電力を供給する必要がある。また、特許文献１に開示された直線駆動装置は静圧流体軸受を有していることから、圧縮空気などの流体を直線駆動装置の外部から供給する必要がある。図５では、スライド１０に電力や圧縮空気を供給するケーブルは、スライド１０からガイド固定部１６を中継して直線駆動装置の電源装置や制御装置、流体供給装置などの外部の装置（図示せず）に接続されている。あるいは、ケーブル２０はガイド固定部１６を中継せず直接外部の装置（図示せず）に接続される。高速かつ高精度な駆動が直線駆動装置に求められている場合、スライド１０の駆動時の動きを妨げないように、ケーブル２０の取りまわしを行う必要がある。
【０００６】
工作機械において、ワークなどを載置するテーブルにホースやケーブルを取り回す技術として、特許文献２には、テーブルと平行して補助テーブルを設け、この補助テーブルにホースまたはケーブルを固定するとともに、補助テーブルをテーブルと同期させて往復運動する構成とし、テーブルの移動によりホース、ケーブルに生じる曲げ力の反力がテーブルに及ばないようにし、テーブルの送りが円滑に行われるようにした駆動テーブルの技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４０７２５５１号公報
【特許文献２】特公平２−３８３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
背景技術で説明したように、工作機械などで使用される直動軸のスライドは、リニアモータの動力線などのケーブルが接続されており、スライドを駆動した時にケーブルがスライドの動きを妨げないようにケーブルを這いまわしている。高速にスライドを往復運動させる場合ケーブルが振れ回るが、一般的な構造のスライドではスライドの加減速による反動の方が、ケーブルの振れ回りによる影響よりもはるかに大きいため、ケーブルの振れ回りによる影響は無視できる。
【０００９】
しかし、背景技術で説明した特許文献１に開示されるような高精度な駆動が求められるスライドでは、高速で駆動してもスライドの加減速による反動は非常に小さい。そのため、ケーブルの振れ回りによる影響を無視できないことが分ってきた。
【００１０】
図５に示されるスライド１０とカウンタスライド１２とガイド１４を備えた直線駆動装置２００は、理想的にはスライド１０の加減速の反作用はカウンタスライド１２が受けるようになっている。この構造は、ガイド固定部１６，１８はスライド１０の運動による反力が伝わらない無反動の構造である。  
ケーブル接続部分２２でスライド１０に接続されるケーブル２０は、ガイド固定部１６に設けられた中継部分２４に固定具等（図示せず）を用いて、ケーブル２０の中途部をガイド固定部１６に固定されている。この構成では、ケーブル２０を介してスライド１０の駆動力の一部がガイド固定部１６に伝わる。特に、スライド１０を高速に往復運動させると、ケーブル２０の振れ回りが加わり、ガイド固定部１６に無視できない力が加わることになり、無反動な構造ではなくなる。
【００１１】
ケーブル２０の長さを長くすることで、ケーブル２０の持つバネ性を緩和することができ、ガイド固定部１６に加わる力を少なくすることができる。しかし、スライド１０が高速に往復運動すると、長いケーブル２０は振れ回り振動や不規則な動きをするため、ガイド固定部１６に余計な力が加わることになる。逆に、ケーブル２０を短くするとケーブル２０が有するバネ性（曲げ力）が強まり、スライド１０を駆動する時にケーブル２０の両端のケーブル接続部分２２と中継部分２４に加わる力が大きくなり、ケーブル２０からガイド固定部１６に加わる力が大きくなる。したがって、駆動時にケーブル２０からガイド固定部１６に伝わる力を無くすことはできない。換言すれば、従来のケーブルの取り回しでは、ケーブル２０を介してガイド固定部１６に伝わる力により完全な無反動な状態にはならないことになる。  
また、スライド１０に接続されたケーブル２０が中途部をガイド固定部１６で中継あるいはクランプされず、直接外部の装置に接続されている場合であっても、接続先は必ず何らかの形で固定されていることから、ケーブル２０を介して外部の装置などにスライド１０の駆動力が伝わるという意味で、同様に無反動にはならない。また、直線駆動装置内で駆動力を相殺するという該直線駆動装置の構造の目的にも反することになる。スライド１０とガイド固定部１６との間のケーブル２０の中途部で外部の装置に固定されている場合も同様に無反動にはならない。
【００１２】
ケーブルからの反力を抑制するために特許文献２に開示されるように、補助テーブルを用いる構成が考えられる。しかし、補助テーブルや補助テーブルを駆動制御する手段を更に設ける必要があり、直線駆動装置全体として装置の大型化、高コスト化、消費する電気エネルギーの増大を招いてしまう。  
そこで本発明の目的は、ケーブルに生じる力が外部の構造に伝わりにくい若しくは伝わらない構造の直線駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願の請求項１に係る発明は、可動部であるスライド、可動部であるカウンタスライド、および固定部であるガイドを有し、前記スライドと前記カウンタスライドは前記ガイドに対して軸受を有し同一直線上を移動可能に構成し、該スライドの駆動力を該カウンタスライドと該スライドの間で発生させる駆動手段を備え、該スライドを駆動する駆動力の反作用を該カウンタスライドが受ける構造とした直線駆動装置において、前記スライドに接続されたケーブルが、前記カウンタスライドにおいてクランプまたは中継されており、前記カウンタスライドの重量が前記スライドの重量より重いことを特徴とする直線駆動装置である。この特徴により、請求項１に係る発明は、カウンタスライド上でケーブルをクランプまたは中継することにより、ケーブルから直線駆動装置の外部に伝わる力を低減することができる。  
請求項２に係る発明は、前記ケーブルは、さらに前記ガイドまたは前記ガイドを支持するガイド固定部においてクランプまたは中継されていることを特徴とする請求項１に記載の直線駆動装置である。この特徴により、請求項２に係る発明は、ガイド上またはガイド固定部上でケーブルをクランプまたは中継することにより、ケーブルから直線駆動装置の外部に力が伝わることを防止できる。  
請求項３に係る発明は、前記直線駆動装置は、該直線駆動装置に接続される複数本のケーブルを有し、複数本の前記ケーブルは、前記スライド及び前記カウンタスライドの駆動軸方向に対して、軸対称に分けて配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の直線駆動装置である。この特徴により、請求項３に係る発明は、複数のケーブルが駆動軸に対して軸対称に配置されることで、ケーブルからの力は駆動軸方向だけに限定されるため、不要なモーメントがケーブルによって発生することが防止でき、スライドの真直運動精度が向上できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、ケーブルに生じる力が外部の構造に伝わりにくい若しくは伝わらない構造の直線駆動装置を提供することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ケーブルをカウンタスライドでクランプあるいは中継させた後、ガイド固定部でクランプあるいは中継させた後、外部に接続する本発明の実施形態を説明する図である。
【図２】スライドおよびカウンタスライドの駆動軸に対して２系統のケーブルを軸対称に配置した本発明の実施形態を説明する図である。
【図３】図１に示される直線駆動装置の水平方向および垂直方向の概略の断面図である。
【図４】カウンタスライドがガイドに対して軸受で支持され、さらにカウンタスライドに対してスライドが軸受で支持されている直線駆動装置において、ケーブルをカウンタスライドでクランプあるいは中継させた後、外部に接続する本発明の実施形態を説明する図である。
【図５】従来技術の直線駆動装置の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
図１は、ケーブルの中途部をカウンタスライドでクランプあるいは中継させた後、ガイド固定部でクランプあるいは中継させた後、外部に接続する本発明の実施形態を説明する図である。直線駆動装置３００において、スライド１０に一端をケーブル接続部分３２で接続されたケーブル３０は、カウンタスライド１２の中継部分３４で中途部を中継された後、更にガイド固定部１６の中継部分３６で中継された後、他端を外部の装置（図示せず）などに接続される。中継部分３４，３６では、ケーブル３０の中途部をカウンタスライド１２やガイド固定部１６に設けられたホックや締め付け具を用いて固定する。
【００１７】
カウンタスライド１２はスライド１０が駆動される駆動力の反作用でガイド１４に沿って矢印２６の方向に移動する。従って、カウンタスライド１２の移動量は重量に反比例するので、カウンタスライド１２の重量がスライド１０の重量よりも大きいほど、カウンタスライド１２の移動量は少なくなる。例えば、カウンタスライド１２の重量がスライド１０の重量の５倍あると、カウンタスライド１２の移動量はスライド１０の移動量の５分の１となり、カウンタスライド１２の移動速度もスライド１０の移動速度の５分の１となる。
【００１８】
ガイド固定部１６は、ケーブル３０のスライド１０とカウンタスライド１２との間で接続されている部分から力を受ける。前述したように、カウンタスライド１２の重量がスライド１０の重量より十分に大きければ、カウンタスライド１２の移動量と移動速度は十分に小さくなる。したがって、このケーブル３０からガイド固定部１６に伝わる力は、図５に示される直線駆動装置２００のケーブルの取り回し構造と比較して大幅に減少する。
【００１９】
図２は、スライドおよびカウンタスライドの駆動軸に対して２系統のケーブルを軸対称に配置した本発明の実施形態を説明する図である。図１で説明した直線駆動装置３００では、駆動軸（ガイド１４の軸受部の中心を通る直線軸）に対して、ケーブル３０の取り回しが片側にのみ取り付けられて非対称になっている。このため、スライド１０、カウンタスライド１２、ガイド固定部１６がケーブルから受ける力は駆動軸方向以外の力（モーメント）が加わる。しかしながら、直線駆動装置３００が相殺する駆動力は、スライド１０、カウンタスライド１２の駆動軸方向の駆動力のみであり、モーメントは相殺されない。したがって、理想的な無反動駆動を行うためには、駆動軸に対して非対称な可動要素が無いことが望ましい。
【００２０】
そこで、図２に示す本発明の実施形態である直線駆動装置４００では、駆動軸に対して２系統のケーブルが対称になるように配置されている。駆動軸に対して軸対称となるようにケーブル４０，４１の取り回しを行うことで、ケーブル４０，４１からスライド１０、カウンタスライド１２、ガイド固定部１６が受ける力は、駆動軸方向以外の成分が相殺される。したがって、このケーブルの取り回し構造により、例えばスライド１０の駆動における真直度精度が向上する。
【００２１】
ここで、直線駆動装置４００に接続されたケーブル４０，４１の取り回しを説明する。直線駆動装置４００において、スライド１０に一端をケーブル接続部分４２で接続されたケーブル４０は、カウンタスライド１２の中継部分４４で中途部を中継された後、更にガイド１４の中継部分４６で中継された後、他端を外部の装置（図示せず）などに接続される。中継部分４４，４６では、ケーブル４０の中途部をカウンタスライド１２やガイド１４に設けられたホックや締め付け具を用いて固定する。
【００２２】
他方、ケーブル４１は、カウンタスライド１２の中継部分４５で中途部を中継された後、更にガイド１４の中継部分４７で中継された後、他端を外部の装置（図示せず）などに接続される。中継部分４５，４７では、ケーブル４１の中途部をカウンタスライド１２やガイド１４に設けられたホックや締め付け具を用いて固定する。図２ではケーブル接続部分４３、中継部分４５，４７が直接的には図示されていないが、スライド１０、カウンタスライド１２、ガイド１４の下面側にケーブル接続部分４２、中継部分４４、４６と同様に配置されている。
【００２３】
ケーブル４０とケーブル４１とを上述したように駆動軸に対して軸対称に配置したことにより、ケーブル４０とケーブル４１とによって生じるそれぞれのモーメントを相殺することができる。なお、ガイド１４に設けられる中継部分４６，４７は、カウンタスライド１２の動作を妨げない位置に設けられる。
【００２４】
ケーブルが２系統になることで、１系統のときよりもスライド１０を駆動する駆動手段に与えるケーブルの負荷が増える。前述した静圧空気軸受を採用している場合などでは、圧縮空気を供給するチューブと電力を供給するケーブルの２系統が元々必要であるので、ケーブルを対称に配置するためだけにケーブルやチューブを用いるわけではなく、ケーブルの負荷が増えるということは欠点にはならない。また、電力のみのケーブルであっても電力を供給するためには必ず２芯線以上必要であるので、２系統に分けることができる。
【００２５】
なお、ケーブルの駆動軸に対する非対称性について前述したが、可動部であるスライド１０、カウンタスライド１２についても、それぞれの重量バランスが駆動軸に対して非対称であれば、駆動時にモーメントを生じるので、理想的な無反動駆動ができない。ケーブルを含めた可動する全ての構造が駆動軸に対して対称構造であることが望ましい。
【００２６】
次に、図３を用いてスライドを駆動する駆動機構について説明する。図３（ａ）は図１に示される直線駆動装置を水平方向（矢印Ｈ）に切断した時の概略の断面図であり、図３（ｂ）は図１に示される直線駆動装置を垂直方向（矢印Ｖ）に切断した時の概略の断面図である。  
直線駆動装置３００は、スライド１０のコイル６とカウンタスライド１２の磁石４ａの間で駆動力を発生させ、駆動軸方向の推力を得るリニアモータ構造を搭載している。駆動力は駆動軸に対して対称になるように発生させることが望ましい。そのため、コイル６と磁石４ａから構成されるリニアモータは駆動軸に対称に配置されている。スライド１０とカウンタスライド１２はガイド１４に対して、静圧空気軸受２で支持されており、摩擦の無い滑らかな駆動が可能となっている。
【００２７】
また、スライド１０にスライド側の反転用磁石４ｃ、カウンタスライド１２にカウンタスライド側の反転用磁石４ｂが搭載されている。スライド１０のストロークの両端では、スライド側の反転用磁石４ｃとカウンタスライド側の反転用磁石４ｂが近接する。この時、反転用磁石４ｂと反転用磁石４ｃとの間に反発力が働くような磁石の向きにそれぞれの磁石が配置されている。この構造によって、スライド１０はストローク両端で動力を使うこと無く、磁石の反発力のみでスライド１０の駆動方向が反転する。磁石による反発力は駆動軸に対して対称に発生させることが望ましい。なお、同様の構造が先行技術文献として提示した特許文献１に開示されている。
【００２８】
図４は、カウンタスライドがガイドに対して軸受で支持され、さらにカウンタスライドに対してスライドが軸受で支持されている直線駆動装置において、ケーブルをカウンタスライドでクランプあるいは中継させた後、外部に接続する本発明の実施形態を説明する図である。直線駆動装置５００において、可動部であるスライド６０は可動部であるカウンタスライド６２に軸受で支持されている。そして、カウンタスライド６２は固定部であるガイド６４に軸受で支持されている。
【００２９】
直線駆動装置５００において、スライド６０に一端をケーブル接続部分５２で接続されたケーブル５０は、カウンタスライド６２の中継部分５４で中途部を中継された後、更にガイド６４の中継部分５６で中継された後、他端を外部の装置（図示せず）などに接続される。中継部分５４，５６では、ケーブル５０の中途部をカウンタスライド６２やガイド６４に設けられたホックや締め付け具を用いて固定する。
【００３０】
上述の説明では、ケーブル３０，４０，４１，５０を連続したケーブルとして、それらのケーブルの中途部を、カウンタスライド、またはガイド固定部若しくはガイドに配置された中継部分をホックや締め付け具を用いてクランプ（固定）する実施形態であった。他の実施形態としては、カウンタスライド、またはガイド固定部若しくはガイドに配置された中継部分において、コネクタやＵ字管などの中継部品を用いてケーブルを接続することによって、連続したケーブルを用いるのと同様に本願発明の効果を達成することができる。また、ケーブルには電力供給用の配線および流体軸受の軸受部に供給する流体を通すチューブも含めてケーブルと称する。
【符号の説明】
【００３１】
２  静圧空気軸受
４ａ  磁石
４ｂ  カウンタスライド側の反転用磁石
４ｃ  スライド側の反転用磁石
６  コイル
１０  スライド
１２  カウンタスライド
１４  ガイド
１６，１８  ガイド固定部
２０  ケーブル
２２  ケーブル接続部分
２４  中継部分
２６  カウンタスライドの移動方向
２８  スライドの移動方向
３０  ケーブル
３２  ケーブル接続部分
３４，３６  中継部分
４０，４１  ケーブル
４２，４３  ケーブル接続部分
４４，４５，４６，４７  中継部分
５０  ケーブル
５２  ケーブル接続部分
５４，５６  中継部分
６０  スライド
６２  カウンタスライド
６４  ガイド
６６  カウンタスライドの移動方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010194653.tif 000006
【図５】
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