(57)【要約】【課題】パルス駆動モータを使用した１軸駆動装置において、オペレータが安全に、容易に微動送り操作を行うことのできる１軸駆動装置を提供する。【解決手段】１軸駆動装置には、ジョイスティック５２Ａを有し、ジョイスティック５２Ａの傾斜角度に応じた周波数の連続パルスを発生させる可倒型パルス発生手段５２と、ツマミ５１Ａの回転速度に応じた周波数のパルスを発生させるとともに、ツマミ５１Ａの回転角度に応じた数のパルスを発生させてリニアモータ１２を駆動するロータリーエンコーダ５１を設け、高速駆動及び中速駆動は可倒型パルス発生手段５２を用いて行い、低速の微動送りはロータリーエンコーダ５１を用いて行うようにした。【選択図】      図１
2004297884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と移動子とを有し、印加されたパルス電圧によって駆動されるパルス駆動モータと、
固定テーブルと、
該固定テーブルに対し１軸方向に摺動自在に支持されてなる移動テーブルと、を有し、
前記固定子又は移動子の一方が前記固定テーブルに固定され、前記固定子又は移動子の他方が前記移動テーブルに固定されてなる１軸駆動装置において、
前記パルス駆動モータを駆動する電気パルスを発生させる手段であって、ツマミを有し、該ツマミの回転速度に応じた周波数のパルスを発生させるとともに、該ツマミの回転角度に応じた数のパルスを発生させる回転型パルス発生手段が設けられ、
該回転型パルス発生手段で発生させたパルスによって前記移動テーブルを微動送りさせることを特徴とする１軸駆動装置。
【請求項２】
前記パルス駆動モータは、
Ｎ極とＳ極とが交互に配列されてなる棒状磁石である固定子と、
前記固定子に嵌装されるとともに、コイル部材を有し、前記固定子に沿って移動が可能な環状部材である移動子と、
を有するリニアモータであることを特徴とする請求項１に記載の１軸駆動装置。
【請求項３】
前記パルス駆動モータを駆動する電気パルスを発生させる手段であって、可倒型レバーを有し、該可倒型レバーの傾斜角度に応じた周波数の連続パルスを発生させる可倒型パルス発生手段が設けられ、
前記可倒型パルス発生手段で発生させた連続パルスによって前記移動テーブルを連続移動させることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の１軸駆動装置。
【請求項４】
前記移動テーブルの位置を検出するスケールと、
該スケールからの信号によって前記パルス駆動モータをフィードバック制御するサーボアンプと、が設けられ、
該サーボアンプは、前記移動テーブルが停止している時にはサーボ状態をオフにし、前記可倒型パルス発生手段又は回転型パルス発生手段の動作を検出した時にサーボ状態をオンにすることを特徴とする、請求項３に記載の１軸駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス駆動モータを使用した１軸駆動装置に係り、特に、微動送りが可能な１軸駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固定テーブルと、この固定テーブルに対し１軸方向に摺動自在に支持され、この方向に駆動される移動テーブルとで構成される１軸駆動装置（直動装置とも称呼される）が知られている。この１軸駆動装置は、各種のモータ（たとえば、ステッピングモータ、リニアモータ等のパルス駆動モータ）により駆動される構成のものが多い。
【０００３】
図５は、１軸駆動装置の一例を示す斜視図である。同図において、１軸駆動装置１は、固定テーブル２と、固定テーブル２に対し摺動面３、３で１軸方向（図の矢印方向）に摺動自在に支持されている移動テーブル４と、モータ駆動機構５と、を有している。
【０００４】
１軸駆動装置１において、モータ駆動機構５のねじ部材６は軸受７、７を介して固定テーブル２に回動自在に固定されており、ねじ部材６と螺合する図示しないナット部材は移動テーブル４に固定されている。
【０００５】
そして、モータ駆動機構５のうち、固定テーブル２に固定されたモータ８を駆動することにより、ナット部材と一体となった移動テーブル４は、図の矢印方向に前後移動する。
【０００６】
このような１軸駆動装置に使用されるモータとしては、図示のものとは異なり、回動しない構成のリニアモータも適用できる。このリニアモータのうちでも、棒状磁石である固定子と、固定子に嵌装されるとともに、コイル部材を有し、固定子に沿って直線移動が可能な環状部材である移動子とを有するリニアモータは、コギングが少ない、速度ムラが少ない、等の特徴を持っており、市場に出回りつつある（たとえば、ＧＭＣ  ＨＩＬＬＳＴＯＮＥ社製、商品名：シャフトモーター。）。
【０００７】
図６において、このようなリニアモータ１０１の断面が略示されている。Ｎ極とＳ極とが交互に直線状に配列されてなる棒状磁石である固定子１０２に、コイル部材を有する環状部材である移動子１０４が嵌装されている。そして、固定子１０２の磁束と移動子１０４のコイル部材に流される電流との相互作用により、フレミングの左手の法則によって、移動子１０４は固定子１０２に沿って直線移動する。なお、移動子１０４のコイル部材には図示しない駆動回路より電流が供給される。
【０００８】
このようなリニアモータの改良技術として、安定的に精度良く作動できるとする構成のものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００９】
このような１軸駆動装置１においては、操作部にジョイスティックを有しており、ジョイスティックの倒れ角度に応じて低速から高速までマニュアル駆動されるようになっている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−３３１８３４号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平１１−１５０９７３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のジョイスティック操作で移動テーブル４を駆動する場合、高速や中速動作は問題ないが、低速動作を行わせるときにはジョイスティックを微小角度倒れさせて行うか、ステップ送り動作に切換えて行わなければならない。しかし、一般的にジョイスティックの最大倒れ角が小さいため、オペレータが微小な角度の可倒制御を行うことが難しく、移動テーブル４の微動送りが困難であった。
【００１３】
また、図５に示したようなねじ送り機構の場合、ねじ部材６に減速機構を介して微動送り用の手動ツマミを接続し、この手動ツマミをマニュアル回転させることによって移動テーブル４を微動送りする１軸駆動装置１が知られている。しかし、この手動ツマミは電動送りの時にも回転するため危険であった。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、パルス駆動モータを使用した１軸駆動装置において、オペレータが安全に、容易に微動送り操作を行うことのできる１軸駆動装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、固定子と移動子とを有し、印加されたパルス電圧によって駆動されるパルス駆動モータと、固定テーブルと、該固定テーブルに対し１軸方向に摺動自在に支持されてなる移動テーブルと、を有し、前記固定子又は移動子の一方が前記固定テーブルに固定され、前記固定子又は移動子の他方が前記移動テーブルに固定されてなる１軸駆動装置において、前記パルス駆動モータを駆動する電気パルスを発生させる手段であって、ツマミを有し、該ツマミの回転速度に応じた周波数のパルスを発生させるとともに、該ツマミの回転角度に応じた数のパルスを発生させる回転型パルス発生手段が設けられ、該回転型パルス発生手段で発生させたパルスによって前記移動テーブルを微動送りさせることを特徴とする１軸駆動装置を提供する。
【００１６】
本発明によれば、１軸駆動装置には、ツマミの回転速度に応じた周波数のパルスを発生させるとともに、ツマミの回転角度に応じた数のパルスを発生させてパルス駆動モータを駆動する回転型パルス発生手段が設けられているので、ツマミを手動回転させるだけで安全に容易に移動テーブルを微動送りさせることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記パルス駆動モータは、Ｎ極とＳ極とが交互に配列されてなる棒状磁石である固定子と、前記固定子に嵌装されるとともに、コイル部材を有し、前記固定子に沿って移動が可能な環状部材である移動子と、を有するリニアモータであることを特徴とする１軸駆動装置を提供する。
【００１８】
本発明によれば、駆動モータとしてリニアモータを用いているので、移動テーブルをコギングが少なく、また速度ムラも少なく、良好に駆動させることができる。
【００１９】
また、本発明は、前記パルス駆動モータを駆動する電気パルスを発生させる手段であって、可倒型レバーを有し、該可倒型レバーの傾斜角度に応じた周波数の連続パルスを発生させる可倒型パルス発生手段が設けられ、前記可倒型パルス発生手段で発生させた連続パルスによって前記移動テーブルを連続移動させることを特徴とする１軸駆動装置を提供する。
【００２０】
本発明によれば、高速駆動及び中速駆動は可倒型パルス発生手段を用いて行い、低速の微動送りは回転型パルス発生手段を用いて行うことができるので、低速駆動から高速駆動まで安全に、容易に行うことができる。
【００２１】
更に、本発明は、前記移動テーブルの位置を検出するスケールと、該スケールからの信号によって前記パルス駆動モータをフィードバック制御するサーボアンプと、が設けられ、該サーボアンプは、前記移動テーブルが停止している時にはサーボ状態をオフにし、前記可倒型パルス発生手段又は回転型パルス発生手段の動作を検出した時にサーボ状態をオンにすることを特徴とする１軸駆動装置を提供する。
【００２２】
本発明によれば、パルス駆動モータをサーボ駆動するにあたり、移動テーブル停止時にはサーボ状態をオフにし、可倒型パルス発生手段と回転型パルス発生手段のどちらかの動作を検出してサーボ状態をオンにしているので、可倒型パルス発生手段と回転型パルス発生手段とを容易に併用し、使い分けることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る１軸駆動装置の好ましい実施の形態について詳説する。なお、各図において、同一の部材には同一の番号又は記号を付している。図１は、本発明に係る１軸駆動装置の実施形態を表わす構成図である。
【００２４】
１軸駆動装置１０は、テーブル部分を構成する固定テーブル３０、移動テーブル３２、パルス駆動モータとしてのリニアモータ１２、移動テーブル３２の位置を検出するスケールであるリニアスケール２６及び読み取りヘッド２４と、リニアモータ１２を駆動するサーボアンプ６０、及び操作ボックス５０等から構成されている。
【００２５】
図２は、テーブル部分の構造を表わす断面図であり、図３は、リニアモータ１２の要部拡大断面図である。
【００２６】
１軸駆動装置１０のテーブル部分は、図２に示すように、固定テーブル３０と、移動テーブル３２と、固定テーブル３０と移動テーブル３２とを１軸方向に摺動自在に移動可能に連結する直動ガイド３４、３４と（以上の部材は、図１では図示を略している）、固定子１４及び移動子１６を主体としてなるリニアモータ１２と、固定子１４の両端部を固定テーブル３０に固定する固定金具２０、２０と、移動子１６に給電を行うケーブルベア２２と、移動子１６の１軸方向位置を検出するリニアスケール２６及び読み取りヘッド２４と、固定子１４の両端部近傍に設けられ、移動子１６のエンドリミットを検知するリミットセンサ（図示せず）、より構成される。
【００２７】
なお、リニアモータ１２の移動子１６は移動テーブル３２に固着され、読み取りヘッド２４は移動テーブル３２に固着され、リニアスケール２６は固定テーブル３０に固着されている。
【００２８】
直動ガイド３４は、長尺のレール状の固定部３４Ａと移動部３４Ｂとを有し、移動部３４Ｂは固定部３４Ａに対し１軸方向に摺動自在に支持されている。このような摺動機構には、ころがり案内（ボール、コロ等による）、すべり案内等の機構が採用できる。このような直動ガイド３４としては、たとえば、ＴＨＫ社製、商品名：ＬＭガイドが使用できる。なお、直動ガイド３４を使用せず、固定テーブル３０に直接移動テーブル３２を、１軸方向に摺動自在に支持する構成を採用してもよい。
【００２９】
ここで、固定テーブル３０及び移動テーブル３２のうち、少なくともリニアモータ１２周縁の部分が非磁性材料で構成されている必要がある。なお、本実施態様では、固定テーブル３０及び移動テーブル３２の全ての部分を非磁性材料で構成させてある。このような非磁性材料としては、各種セラミックスが好ましく使用できる。また、縦弾性係数等が所定の値以上であれば、各種樹脂材料、特にエンジニアリングプラスチック等が好ましく使用できる。その他、これ以外の各非磁性材料も使用できる。
【００３０】
このようにリニアモータ１２周縁の部分（固定テーブル３０及び移動テーブル３２）が非磁性材料で構成されているので、リニアモータの磁力が周縁の材料の影響を受けることはなく、その結果、リニアモータ１２の駆動推力が変動しにくい。
【００３１】
また、固定テーブル３０と移動テーブル３２との摺動面と、リニアモータ１２の固定子１４の軸心とが略同一平面内に配されている。したがって、ローリングやピッチングの影響は受けにくい。また、ヨーイングの影響を多少受けることがあっても、固定テーブル３０と移動テーブル３２との摺動面長さを所定長とれば、これを軽減できる。
【００３２】
次に、図３等によりリニアモータ１２の詳細について説明する。リニアモータ１２は、いわゆるシャフト型のリニアモータである。リニアモータ１２は、前述のように界磁用のマグネットが形成されている直線棒状のシャフト部材である固定子１４と、コイル部材を主要部として有する環状部材である移動子１６がこれに嵌装されることにより構成されている。
【００３３】
固定子１４は、機械加工が可能で、着磁可能な材料、たとえば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系金属よりなり、断面が円形に形成されている。また、固定子１４は、その長手方向に沿って等ピッチの、好ましくは略矩形の磁束分布となるように着磁されている。これにより、固定子１４には、その長手方向に沿ってＮ極とＳ極とが同じ磁極幅Ｐで交互に並んだ駆動用着磁部が形成されており、これが界磁マグネットとなっている。この磁極幅Ｐは、たとえば３０ｍｍとすることができる。
【００３４】
移動子１６のコイル部材４０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイルを１組とするコイル群の２組（第１組のコイル群及び第２組のコイル群）よりなる。第１組のコイル群は、コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１からなり、この順に固定子１４の長手方向に配置されている。第２組のコイル群は、コイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２からなり、この順に固定子１４の長手方向に配置されている。これらのコイルは、いずれも磁極幅Ｐの１／３の幅に形成されている。
【００３５】
移動子１６のコイル部材４０を構成するこれら各コイルは、その外周面を接着剤によってコーティングするようにして固着され一体化されている。そして、コイル部材４０は、中空直方体状の移動子フレーム４２の中空部分に内蔵されており、かつ、移動子フレーム４２の内周面に一体化して支持されている。
【００３６】
移動子１６の移動子フレーム４２の左右両端部分には、固定子１４に嵌装され、固定子１４に摺動可能な軸受け部４４、４４が設けられている。この軸受け部４４、４４の作用により、移動子１６は固定子１４に沿って滑らかに移動できる。
【００３７】
そして、固定子１４の磁束と移動子１６のコイル部材４０に流される電流との相互作用により、フレミングの左手の法則によって、移動子１６は固定子１４に沿って直線移動する。なお、移動子１６のコイル部材４０には後出のサーボアンプ６０よりケーブルベア２２を介して電流が供給される。
【００３８】
その他、１軸駆動装置１０の他の構成（固定金具２０、ケーブルベア２２、読み取りヘッド２４、リニアスケール２６、リミットセンサ２８）については、いずれも公知のものであることより、その説明は省略する。
【００３９】
図１に示すように、リニアモータ１２を駆動するサーボアンプ６０は、偏差カウンター６１、制御回路部６２、駆動回路部（ドライバー）６３を有し、更に、駆動パルス入力部６４、モータ駆動出力部６５、スケール信号入力部６６等を有している。
【００４０】
スケール信号入力部６６には、リニアスケール２６の読み取りヘッド２４からのスケール信号が入力される。このスケール信号は、Ａ相とＢ相とが９０°位相の異なる矩形波又は正弦波の２相信号として入力される。また、モータ駆動出力部６５からは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の駆動電流が移動子１６のコイル部材４０に供給される。
【００４１】
移動テーブル３２の移動目標値（座標値）がサーボアンプ６０に設定されると、偏差カウンター６１が移動目標値に対応したパルス数をカウントアップし、入力されるスケール信号とカウンター値との偏差を常時カウントする。また、制御回路部６２はリアルタイムに偏差カウンター値をゼロになるように駆動回路部６３に電流を流し、モータ駆動出力部６５を経由してリニアモータ１２を駆動する。
【００４２】
移動テーブル３２をマニュアル駆動する時は、操作ボックス５０から駆動パルス入力部６４に入力されるパルス数に従ってモータ駆動出力部６５から駆動パルス電流が出力され、リニアモータ１２を駆動する。
【００４３】
このようなサーボアンプ６０は市販されている一般的な仕様のものを用いることができる。例えば、日機電装株式会社製ＮＣＲ−ＣＡＢ１０１Ａや、サーボランド株式会社製ＳＶＥＭ２−Ｐ等を用いてもよい。
【００４４】
操作ボックス５０には、ジョイスティック（可倒型レバー）５２Ａを有する可倒型パルス発生手段５２が設けられている。
【００４５】
可倒型パルス発生手段５２では、予めジョイスティック５２Ａの倒れ角度θに応じた速度（周波数）が割り当てられており、ジョイスティック５２Ａが操作されると、倒れ角度θに応じた電圧が出力される。出力された電圧はＡ／Ｄコンバータ５４によってデジタル信号に変換され、パルス発生回路部５５に出力される。
【００４６】
パルス発生回路部５５はＣＰＵを有しており、ＣＰＵは入力された信号から設定速度を選択し、設定速度に対応した周波数のパルスをサーボアンプ６０の駆動パルス入力部６４に出力する。これにより、移動テーブル３２はジョイスティック５２Ａの倒れ角度θに対応した速度で、ジョイスティック５２Ａが倒れている間中連続送りがなされる。
【００４７】
また、操作ボックス５０には、ツマミ５１Ａを有する回転型パルス発生手段としてのロータリーエンコーダ５１が設けられている。ロータリーエンコーダ５１のツマミ５１Ａを回転すると、回転角度に応じたパルス信号が回転速度に応じた周波数で発生し、パルス発生回路部５５で正規の駆動パルスに変換されてサーボアンプ６０に送られる。これにより移動テーブル３２を任意の速度で、任意の距離だけ容易に微動送りすることができる。このロータリーエンコーダ５１として５０パルス／回転のものを使用し、移動テーブル３２を１０μｍ／パルスの分解能で移動できるようになっている。
【００４８】
サーボアンプ６０は、移動テーブル３２が停止している時にはサーボ状態をオフにしている。即ち、閉ループ制御によって移動テーブル３２を位置決めして終わると一旦サーボ制御を停止する。ここでジョイスティック５２Ａが操作され、倒れ角度θに応じた電圧が発生するとサーボ状態をオンにし、ジョイスティック動作を可能にする。
【００４９】
また、サーボアンプ６０は、ロータリーエンコーダ５１のツマミ５１Ａが回転され、エンコーダパルスが連続で入力されたことをトリガ信号としてサーボ状態をオンし、ツマミ５１Ａの回転速度に応じた速度で、また回転角度に応じたパルス数分だけ移動テーブル３２を微動送りする。その後エンコーダパルスが一定時間入力されないことをトリガ信号として、サーボ状態をオフにし、初期状態に戻すように構成されている。
【００５０】
このように構成することにより、可倒型パルス発生手段５２と回転型パルス発生手段としてのロータリーエンコーダ５１との２種類のパルス発生手段を１つの操作ボックス５０内に組込んで、お互いの切換えなしで連続駆動と微動送りとを容易に行わせることができる。
【００５１】
本実施の形態では、１軸駆動装置１０を前述したのように構成することにより、移動テーブル３２を０．０３ｍｍ／Ｓｅｃ〜１００ｍｍ／Ｓｅｃの広範囲な速度で速度制御、連続動作、及びステップ動作を行わせることができる。
【００５２】
次に、前述のように構成された１軸駆動装置１０の作用について説明する。移動テーブル３２を高速又は中速で連続送りする場合は、オペレータは操作ボックス５０に設けられた可倒型パルス発生手段５２のジョイスティック５２Ａを移動方向に向けて倒す。
【００５３】
このとき、ジョイスティック５２Ａの倒れ角度θに応じた電圧が出力されるが、この電圧出力を受けてサーボアンプ６０がサーボオンする。また、この出力された電圧はＡ／Ｄコンバータ５４でディジタル信号に変換され、パルス発生回路部５５に送られる。パルス発生回路部５５では、入力されたディジタル信号を基にＣＰＵが設定速度を選択し、設定速度に応じた周波数の駆動パルスをサーボアンプ６０の駆動パルス入力部６４に入力する。
【００５４】
サーボアンプ６０では、入力された駆動パルスを随時偏差カウンター６１にカウントアップするとともに、モータ駆動出力部６５を経由してリニアモータ１２の移動子１６を励磁して移動子１６をを駆動し、移動テーブル３２を移動させる。このときの移動量はリアルタイムでリニアスケール２６の読み取りヘッド２４で読み取られ、サーボアンプ６０のスケール信号入力部６６に入力される。
【００５５】
また、偏差カウンター６１はリアルタイムでカウントアップしたパルス数とスケール信号との偏差をカウントし、制御回路部６２は偏差カウンター値がゼロになるように駆動回路部６３を制御する。ジョイスティック５２Ａの倒れ角度θがゼロに戻され、偏差カウンター値がゼロになったところで移動テーブル３２は停止し、サーボ状態がオフになる。
【００５６】
このように、ジョイスティック５２Ａを移動方向に倒すだけで、倒れ角度θに応じた速度で倒している間中移動テーブル３２を移動させることができる。
【００５７】
次に、移動テーブル３２を微動送りする場合は、オペレータは操作ボックス５０に設けられたロータリーエンコーダ（回転型パルス発生手段）５１のツマミ５１Ａを移動方向にあわせて回転させる。ツマミ５１Ａが回転されると、回転速度に応じた周波数のパルスが発生し、パルス発生回路部５５で正規の駆動パルスに変換されてサーボアンプ６０に入力される。
【００５８】
サーボアンプ６０は、連続してエンコーダパルスが入力されたことをトリガ信号としてサーボオンし、入力された周波数で入力されたパルス数分だけリニアモータ１２を駆動する。なお、サーボアンプ６０内の各部の作用は前述のジョイスティック駆動と同様なので説明は省略する。
【００５９】
このように、オペレータはロータリーエンコーダ（回転型パルス発生手段）５１のツマミ５１Ａを移動方向にあわせて回転させるだけで、回転速度に応じた速度で、回転角度に応じたパルス数だけ移動テーブル３２を微動送りすることができる。
【００６０】
なお、前述の作用において、ジョイスティック駆動及び回転ツマミ駆動のマニュアル操作においても、スケール信号をフィードバックしたサーボ駆動で説明したが、マニュアル操作の場合は入力されたパルス分だけで駆動するオープンループ制御にしてもよい。
【００６１】
上記の構成の１軸駆動装置１０の用途としては、たとえば、表面粗さ測定装置、輪郭形状測定装置、真円度測定装置、三次元座標測定装置等の駆動部への使用が挙げられる。このような用途に使用した場合、リニアモータ１２の特徴とする、メンテナンスが不用である、磨耗部分がない、低振動駆動が可能である、速度範囲を大きくとれる、高剛性である、構造が簡単である、バックラッシュがない、等の有利な効果が得られる。
【００６２】
図４は、上記の構成の１軸駆動装置１０を表面粗さ輪郭形状測定装置に用いた時の操作ボックス５０を表わしている。図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は正面図である。
【００６３】
表面粗さ輪郭形状測定装置には、被測定物の表面に接触する触針を水平面内のＸ−Ｘ方向に駆動する１軸駆動装置１０と、Ｘ−Ｘ方向と直交するＺ−Ｚ方向に駆動する駆動装置とが組込まれている。
【００６４】
表面粗さ輪郭形状測定装置の操作ボックス５０には、ジョイスティック５２Ａを有する可倒型パルス発生手段５２、ツマミ５１Ａを有する回転型パルス発生手段５１、及びその他表面粗さ輪郭形状測定装置の一般的な操作を行うためのスイッチ類が設けられている。
【００６５】
図４（ａ）に示すように、ジョイスティック５２Ａを有する可倒型パルス発生手段５２は、Ｘ−Ｘ方向及びＺ−Ｚ方向の２方向のジョイスティック駆動に用いられる。ジョイスティック５２ＡをＺ−Ｚ方向に倒すと、倒した方向に、倒した角度に応じた速度で触針を連続して上下移動させることができる。また、ジョイスティック５２ＡをＸ−Ｘ方向に倒すと、倒した方向に、倒した角度に応じた速度で触針を連続して測定方向に移動させることができる。
【００６６】
段差のある被測定物の壁際や穴の中を測定する場合、前述のジョイスティック５２Ａで触針を微小に移動して位置決めするのは困難である。しかし、本発明の１軸駆動装置１０では、ジョイスティック５２Ａを有する可倒型パルス発生手段５２が設けられているとともに、ツマミ５１Ａを有する回転型パルス発生手段としてのロータリーエンコーダ５１が設けられている。
【００６７】
オペレータがロータリーエンコーダ５１のツマミ５１Ａを回すことにより、ツマミ５１Ａの回転速度に応じた速度で、回転角度に応じた量だけ触針をＸ−Ｘ方向に微動送りすることができる。
【００６８】
以上、本発明に係る１軸駆動装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。たとえば、実施形態では直動ガイド３４を２個設ける構成を採用したが、１個のみ設ける構成であってもよい。
【００６９】
また、前述したように、直動ガイド３４を設けずに、固定テーブル３０に直接移動テーブル３２を、１軸方向に摺動自在に支持する構成を採用してもよい。
【００７０】
また、回転型パルス発生手段としてロータリーエンコーダ５１を用いたが、ロータリーエンコーダ５１に限らず、種々の既知の回転型パルス発生手段を用いることができる。
【００７１】
また、１軸駆動装置１０にこのようなリニアモータ１２を適用し、水平に対して傾斜させて使用した場合、移動子１６の自重により駆動推力が変動を受ける。また、このような状態で移動子１６の落下を防止すべく、移動子１６に通電した状態を維持すると、移動子１６に発熱を生じ、この発熱により装置全体の寸法誤差を引き起こし易い。これらの不具合を抑制すべく、以下の構成を採用できる。
【００７２】
すなわち、Ｎ極とＳ極とが交互に直線状に配列されてなる棒状磁石である固定子１４と、固定子１４に嵌装されるとともに、コイル部材４０を有し、固定子１４に沿って直線移動が可能な環状部材である移動子１６と、を有するリニアモー１２を使用した１軸駆動装置であって、バランスウェイトが移動子１６と釣り合うように配されていることを特徴とする１軸駆動装置である。
【００７３】
ここで、「バランスウェイト」とは、「研削加工等において回転体の不釣合いを取り除くために付加するおもり。門型工作機械のクロスレールや中ぐり盤の主軸頭の自重と釣り合わせるのに用いるおもり。」（以上、切削・研削・研磨用語辞典、砥粒加工学会編、１９９５年、工業調査会出版）と説明されているが、本明細書においては、上記のうち、後者の意味で使用する。
【００７４】
このような構成によれば、移動子１６の自重又は移動子１６に他の構成部材（本例では移動テーブル３２）が取り付けられている場合にはこれらと略同一重量のバランスウェイトにより釣り合いがとれる。したがって、移動子１６の自重等による影響はなく、駆動推力が変動を受けず、また、発熱等による寸法精度誤差を生じさせない。
【００７５】
このような構成において、前記バランスウェイトの重量が移動子１６の重量と移動テーブル３２の重量との合計値と略同一であることが好ましい。このように移動子等の自重と略同一重量のバランスウェイトにより釣り合いがとれる。したがって、移動子等の自重による駆動推力が変動を受けず、また、寸法精度誤差を生じさせない。
【００７６】
また、このような構成において、前記バランスウェイトの重量が前記移動子の重量と移動テーブル３２の重量との合計値に対し上下２０％の範囲内であることが好ましい。バランスウェイトの重量がこのような範囲内であれば、移動子の自重等による駆動推力の変動は許容範囲となることが多く、また、寸法精度誤差も生じにくい。
【００７７】
また、このような構成において、前記バランスウェイトは、リニアモータ１２の一端部又は両端部の近傍に設けられる巻き掛け運動伝達支持部材を介して巻き掛け運動伝達部材により移動子１６と連結されていることが好ましい。このように、バランスウェイトが、巻き掛け運動伝達支持部材を介して巻き掛け運動伝達部材により移動子１６と連結されていれば、容易に釣り合いがとれるからである。
【００７８】
なお、「巻き掛け運動伝達部材」とは、機構学での巻き掛け伝達における機械要素で、一般的には、ベルト、チェーン、ワイヤ等が該当する。また、「巻き掛け運動伝達支持部材」とは、同じく巻き掛け伝達における機械要素で、一般的には、プーリ、ベルト車、スプロケット等が該当する。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１軸駆動装置には、ツマミの回転速度に応じた周波数のパルスを発生させるとともに、ツマミの回転角度に応じた数のパルスを発生させてパルス駆動モータを駆動する回転型パルス発生手段が設けられているので、ツマミを手動回転させるだけで安全に容易に移動テーブルを微動送りさせることができる。
【００８０】
また、本発明は、駆動モータとしてリニアモータを用いているので、移動テーブルをコギングが少なく、また速度ムラも少なく、良好に駆動させることができる。
【００８１】
また、パルス駆動モータを駆動する電気パルスを発生させる手段であって、可倒型レバーを有し、該可倒型レバーの傾斜角度に応じた周波数の連続パルスを発生させる可倒型パルス発生手段が設けられているので、高速駆動及び中速駆動は可倒型パルス発生手段を用いて行い、低速の微動送りは回転型パルス発生手段を用いて行うことができるので、移動テーブルの低速駆動から高速駆動までを安全に、容易に行うことができる。
【００８２】
更に、パルス駆動モータをサーボ駆動するにあたり、移動テーブル停止時にはサーボ状態をオフにし、可倒型パルス発生手段と回転型パルス発生手段のどちらかの動作を検出してサーボ状態をオンにしているので、可倒型パルス発生手段と回転型パルス発生手段との２種類のパルス発生手段を１つの操作ボックス内に組込んで、お互いの切換えなしで連続駆動と微動送りとを容易に使い分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る１軸駆動装置の構成を表わすブロック図
【図２】１軸駆動装置のテーブル部分を表わす断面図
【図３】リニアモータの要部拡大断面図
【図４】本発明の１軸駆動装置を用いた表面粗さ輪郭形状測定装置の操作ボックスを表わす平面図、及び正面図
【図５】１軸駆動装置のテーブル部分を表わす斜視図
【図６】リニアモータの概要を示す断面図
【符号の説明】
１０…１軸駆動装置、１２…リニアモータ、１４…固定子、１６…移動子、２４…読み取りヘッド、２６…リニアスケール、２８…リミットセンサ、３０…固定テーブル、３２…移動テーブル、３４…直動ガイド、４０…コイル部材、５０…操作ボックス、５１…ロータリーエンコーダ（回転型パルス発生手段）、５１Ａ…ツマミ、５２…可倒型パルス発生手段、５２Ａ…ジョイスティック（可倒型レバー）、６０…サーボアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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