(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドと、そのガイドに沿って１方向に移動できるスライドで構成される直線駆動手段の２つが交差するように配置された構造を有する直線駆動装置において、前記２つの直線駆動手段のスライド間に、前記ガイド部分を覆うジャバラ構造の防塵カバーが折り曲げられて取り付けられ、前記直線駆動手段のガイドに対してスライドが静圧空気軸受で支持され、固体摩擦が生じないことを特徴とする防塵構造を備えた直線駆動装置。
【請求項２】
前記ジャバラ構造の防塵カバーはコの字形をしており、コの字形の端部を覆うように静止部材が取り付けられることで、前記防塵カバーと前記静止部材によってラビリンス構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の防塵構造を備えた直線駆動装置。
【請求項３】
前記直線駆動手段のスライドを駆動させる機構がリニアモータとなっている請求項１乃至２の内いずれか１項に記載の防塵構造を備えた直線駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械やロボット及び各種産業機械等に用いられる直線駆動装置に関し、直線駆動手段を少なくとも２つ備え、該直線駆動手段による駆動方向が交差するような構成された直線駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械やロボット、さらには各種産業機械においては、可動部材を移動させる手段として、ガイドとガイドに沿って１方向に移動できるスライドを備えた直線駆動手段を備える直線駆動装置が知られている。この直線駆動手段はスライドがガイドに沿って移動するものであることから、このスライドの摺動面であるガイドに、塵芥が付着してスライドの摺動抵抗が増大することを防止する方法として、ガイドの露出部分に防塵を目的として防塵カバーを設けることが知られている。
【０００３】
特に、工作機械においては、加工しようとするワークを直交する２つ軸方向に直線移動させ、さらには、ワークに対して工具をワーク移動方向と直交する方向に移動させてワークに加工を施すものが多く、直線駆動手段による移動方向は直交するものが多い。又、直交する直線移動軸ではなく、移動軸方向が９０度以外の角度で交差た傾斜軸を備えた工作機械も公知である。このような工作機械においては、加工に伴って発生する切粉が直線駆動手段のガイド等の部材に付着すると、ガイドに沿って移動させられるスライドの移動に支障をきたし、加工精度を悪くするという問題がある。
【０００４】
同様に、ロボットにおいても、ロボットが設置された作業環境においては、ロボットの直線駆動手段のガイド等の部材に塵芥が付着することによって、ロボットの動作精度を低下させる。そのため、このガイド部分をジャバラ構造のカバーで覆い塵芥の侵入を防止するようにしたものも知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
又、工作機械やロボット以外にも、直線駆動手段を備えて、スライド等の可動部を直線移動させる産業機械において、塵芥が直線駆動手段の内部まで侵入することを防止するためにスライドを案内するガイドの露出面を覆うジャバラ等で構成された防塵カバーを備える直線駆動装置は知られている。
【０００６】
このジャバラ構造を持つ防塵カバーは、その一端をスライドに取り付け、他端をガイド端等の固定部に取り付けられ、スライドの移動に伴って、伸縮してガイドの露出部分を覆うように構成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３９７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４は、直線駆動方向が水平方向と垂直方向で直線駆動方向が直交するように配置された２つの直線駆動手段を備える従来の直線駆動装置の斜視図である。水平方向の直線駆動手段１は、水平スライド１０を水平方向にガイドするガイド１１を有し、水平スライド１０はガイド１１によって水平方向に案内されて直線移動する。又、垂直方向の直線駆動手段２も同様に垂直スライド２０と垂直方向に延びるガイド２１を備え、垂直スライド２０は垂直方向のガイド２１で案内されて垂直方向に移動する。各直線駆動手段１，２のスライド１０，２０の一端にはジャバラ構造の防塵カバー１２，２２がそれぞれ取り付けられ、該防塵カバー１２，２２の他端は、ガイド１１又はガイド２１の他端もしくは他端部における固定部材に取り付けられている。
【０００９】
水平スライド１０，垂直スライド２０がガイド１１，２１に案内されて直線移動するにつれて防塵カバー１２，２２のジャバラ構造は伸縮し、ガイド１１，２１の露出面の覆いを保持し、塵芥がガイド１１，２１の表面や直線駆動手段の内部まで侵入し付着することを防止する。
【００１０】
図５は、水平スライド１０の移動によって水平方向の直線駆動手段における防塵カバー１２のジャバラ構造の伸縮状態を説明する正面図であり、図５（ａ）の状態から、矢印Ｂ方向に水平スライド１０が駆動された状態を図５（ｂ）に表す。この図５（ｂ）の状態では、防塵カバー１２の収縮したジャバラ構造より水平スライド１０は移動方向とは逆方向の力を受けることになる。  
同様に、垂直駆動手段２においても、垂直スライド２０が下側に移動し、防塵カバー２２のジャバラ構造を収縮させると垂直スライド２０はその移動方向とは逆方向の上方への力を受ける。
【００１１】
このように、防塵カバー１２、２２のジャバラ構造を収縮させたとき、このジャバラ構造の収縮によってスライド１０，２０は力を受け、該スライド１０，２０を駆動する駆動手段のモータの駆動電流は増大することになる。  
図６は、スライド１０（又は２０）の位置とスライド１０（又は２０）を駆動するモータの駆動電流の関係を実験して求めたグラフである。
【００１２】
スライド１０（又は２０）の直線移動ストロークが１５０ｍｍであり、図６において、右方向が防塵カバー１２（又は２２）のジャバラ構造を収縮する方向であり、左方向は伸長させる方向である。  
スライド１０（又は２０）を移動させてジャバラ構造を収縮させたとき（横軸のスライドの位置が１５０ｍｍ）、ジャバラ構造の収縮に伴って発生する反発力によりスライド１０（又は２０）を駆動するモータの駆動電流は増大している。一方、ジャバラ構造を伸長させたときも（横軸のスライドの位置が０ｍｍ）、モータの駆動電流は増大している。これは、ジャバラ構造を伸長させたときスライド１０（又は２０）を引っ張る力がジャバラ構造に発生することから生じるものである。
【００１３】
このように、スライド１０（又は２０）の位置によってスライド１０（又は２０）を駆動させるための電流が異なることは、スライド１０（又は２０）の動きを制御するための最適なゲインがスライド１０（又は２０）の位置によって異なってしまうので、スライドを精密に位置決めさせるためには不利な要因となる。  
さらに、ジャバラ構造が完全に収縮したとき、又は、完全に伸長したとき、スライドはそれ以上移動できなくなる。
【００１４】
又、ジャバラ構造の収縮させたとき、スライド１０（又は２０）に作用する力と、伸長させたときにスライド１０（又は２０）に作用する力との関係は、ジャバラ構造の長さによって決まる。
【００１５】
防塵カバー１２，２２のジャバラ構造を伸長させたときにスライド１０、２０に作用する引っ張り力を小さくするには、防塵カバー１２，２２のジャバラ構造を長くすればよいが、ジャバラ構造を長くすると、該ジャバラ構造を収縮させたときスライド１０、２０にかかる反発力が大きくなりモータの駆動電流が増大するという問題がある。
【００１６】
この問題は、駆動方向が交差するような２つの直線駆動手段を備えることに起因するものである。スライドの移動ストロークに比べ防塵カバーのジャバラ構造が長く取ることができ、ジャバラ構造の伸縮、伸長によって格別な力がスライドにかからないようにすれば、この問題はないものである。例えば、図５において、水平スライド１０の左側、垂直スライド２０の上端側には、防塵カバーが記載されていない。しかし、この部分にも、通常、防塵カバーが設けられる。水平スライド１０の左側の駆動方向延長線上、垂直スライド２０の上端側の駆動方向延長線上には、格別障害となるものがなく、スライド１０，２０に防塵カバーを取り付けてスライド１０、２０の移動と共に防塵カバーも移動して、ガイド１１，２１の表面部を覆うようにしてガイド１１，２１が外部に露出しないように構成することができる。又、ジャバラ構造で防塵カバーを構成したときも、ジャバラ構造部分を長くすることによって、ジャバラ構造の収縮、伸長によって、ジャバラ構造よりスライドが格別大きな力を受けないように構成することができる。
【００１７】
しかし、２つの直線駆動手段の駆動方向が交差する交差点側においては、スライドに取り付ける側とは反対側の防塵カバーの端部位置に制限を受ける。例えば、図５において、水平方向の直線駆動手段１のジャバラ構造の防塵カバー１２のガイド端部側に取り付ける位置は、垂直方向の直線駆動手段２のジャバラ構造の防塵カバー２２を越えて右側に取り付けることはできない。又、当然ジャバラ構造以外の板状の防塵カバーを水平スライド１０に取り付けた場合、該防塵カバーと垂直方向の直線駆動手段２の防塵カバー２２とが干渉することになり、このような防塵カバーも取り付けることができない。
【００１８】
同様に、垂直方向の直線駆動手段２のジャバラ構造の防塵カバー２２においても、ガイド２１の端部よりも離れた下方部分でジャバラ構造の防塵カバー２２を取り付けることも難しい。通常、水平方向の直線駆動手段１を取り付けるベース等がこの垂直方向の直線駆動手段２の駆動方向下方には配置されていることから、ジャバラ構造の端部を取り付ける位置に制限を受けて、防塵カバーのジャバラ構造の長さに制限を受け、ジャバラ構造の収縮、伸長に伴って発生する力を小さくすることは難しい。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、少なくとも２つの直線駆動手段を備え、その駆動方向が交差する直線駆動装置において、該直線駆動手段のスライドが受けるジャバラ構造の防塵カバーの収縮、伸長による力を小さくした直線駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、ガイドと、そのガイドに沿って１方向に移動できるスライドで構成される直線駆動手段の２つが交差するように配置された構造を有する直線駆動装置において、前記２つの直線駆動手段のスライド間に、前記ガイド部分を覆うジャバラ構造の防塵カバーが折り曲げられて取り付けた構造とした。これによって、ジャバラ構造の伸縮によってスライドが受ける力を小さくした。
【００２１】
又、ジャバラ構造の防塵カバーをコの字形とし、コの字形の端部を覆うように静止部材が取り付け、防塵カバーと静止部材によってラビリンス構造を形成するようにした。さらに、前記直線駆動手段のガイドに対してスライドが静圧空気軸受で支持される構造とした。又、直線駆動手段のスライドの駆動をリニアモータとした。
【発明の効果】
【００２２】
２つの直線駆動手段が交差する側では、ガイドを覆う防塵カバーとして、共通のジャバラ構造の防塵カバーとしたので、その分、ジャバラ構造を長くでき、一方の直線駆動手段のスライドがジャバラ構造を収縮させるように移動しても、他方の直線駆動手段のガイドを覆う部分までジャバラ構造は収縮され、ジャバラ構造の収縮によって発生する反発力は小さくなり、スライドが受ける力は小さくなる。同様に、ジャバラ構造を伸長させたときも同じである。そのため、スライドを駆動するモータの位置制御等が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態の直線駆動装置の要部説明図である。図１（ａ）は、同実施形態の斜視図、図１（ｂ）は、同正面図である。図４、図５に示した従来の直線駆動装置における対応する部材は同一符号を付している。そして、従来の直線駆動装置と相違する点は、水平方向の直線駆動手段と垂直方向の直線駆動手段のその駆動方向線が交差する側のジャバラ構造の防塵カバーが共通とされている点である。
【００２４】
この直線駆動装置は、水平方向の直線駆動手段１と垂直方向の駆動手段２を備え、水平方向の直線駆動手段１は図示しないベース等の固定部材に設けられたガイド１１と、該ガイド１１の上方に配置され、図示しないモータによってガイド１１に沿って水平方向に移動させられる水平スライド１０を有する。又、垂直方向の直線駆動手段２もコラム等の固定部材に取り付けられたガイド２１と、該ガイド２１上を該ガイド２１で案内され、図示しないモータによって、駆動される垂直スライド２０を有する。
【００２５】
水平方向の直線駆動手段１の水平スライド１０が移動するガイド１１の移動方向中心線と垂直方向の直線駆動手段２のスライド２０が移動するガイド２１の移動方向中心線は直交し、交わっている。又、水平方向及び垂直方向の直線駆動手段１、２のスライド１０，２０を案内するガイド１１，２１の面は他方の直線駆動手段の前記移動方向中心線と直交している。
【００２６】
そして、スライド１０，２０が案内するガイド１１、２１の移動方向中心線が交差する側には、２つの直線駆動手段１，２のガイド１１、２１を覆うための共通のジャバラ構造で構成された防塵カバー３が設けられている。すなわち、ジャバラ構造の防塵カバー３の一端は水平方向の直線駆動手段１の水平スライド１０に取り付けられ、該ジャバラ構造の防塵カバー３は折り曲げられ、他端は垂直方向の直線駆動手段２の垂直スライド２０に取り付けられている。このジャバラ構造の防塵カバー３によって、各ガイド１１，２１は、覆われ、塵芥がガイド１１，２１の部分等の直線駆動手段１，２の内部に侵入することを防止している。なお、スライド１０，２０の他端側、すなわち、図１（ｂ）において、水平スライド１０の左側、垂直スライド２０の上側にも防塵カバーは設けられるものであるが、この場合、前述したように、取り付け方法に格別規制を受けないので、スライド１０，２０の移動によってこの防塵カバーから受ける力は小さくてすむものである。
【００２７】
図１（ｂ）の矢印Ａ方向に示すように、水平スライド１０を垂直スライド２０に近づける方向に移動させると、防塵カバー３のジャバラ構造の折り曲げ部分を介して、垂直スライド２０側のジャバラ構造も縮むので、水平スライド１０は、より垂直スライド２０に近づける方向に移動でき、またジャバラ構造の防塵カバー３からスライド１０への反力も小さくなる。又、水平スライド１０又は垂直スライド２０を防塵カバー３のジャバラ構造を伸長させる方向に移動させたときも、従来と比較し、ジャバラ構造が長い分、スライド１０，２０にかかる力は小さくなる。さらに、防塵カバー３のジャバラ構造は従来の構造を長くしただけのものを用いるので、従来のジャバラ構造の２つの防塵カバーを使う方式よりも部品点数が減り、コスト面でも有利となる。
【００２８】
又、図１において、水平スライド１０が右方向に移動し、かつ垂直スライド２０が下方に移動した場合、防塵カバー３のジャバラ構造は両方から収縮されることになり、各スライド１０，２０が防塵カバー３から受ける力は増大するが、このとき受ける力は、図４，図５に示した従来例と同じ程度である。又、このような力を受けるケースは、水平スライド１０が右方向に移動し、かつ垂直スライド２０が下方に移動した特殊な状態であり、このような状態が生じるのは希な状態である。図４，図５示した従来例と比較し、スライド１０，２０が受ける力が増大するケースは非常に少ないものである。
【００２９】
図２は、本発明の第２の実施形態の要部説明図であり、この第２の実施形態は防塵カバー３のジャバラ構造の端部を覆い、該端部より塵芥が内部に侵入することを防止するラビリンス構造の静止部材３１を設けたものである。第１の実施形態と同一の部材は同一の符号を付している。
【００３０】
図２（ａ）はこの第２の実施形態の要部斜視図であり、図２（ｂ）は、防塵カバー３のジャバラ構造部分を水平スライド１０（又は垂直スライド２０）の移動方向に対して垂直な方向に切断したときの断面図である。
【００３１】
防塵カバー３のジャバラ構造はコの字形をしており、このコの字形の防塵カバー３と、ガイド１１，２１の取り付け面によって、ガイド１１，２１の部分を覆い、塵芥が内部に侵入することを防止するもである。そのため、移動するコの字形の防塵カバー３の端部から内部に塵芥が侵入する可能性があるので、この部分から塵芥が侵入するのを防止するために、防塵カバー３のジャバラ構造の端部を覆うように、静止部材３１を設けるものである。この静止部材３１は防塵カバー３とジャバラ構造の端部からの立ち上がり部との間に隙間３２を形成し、この隙間３２によって塵芥が内部に侵入することを防止したラビリンス構造としたものである。図２に示す例では、図２（ｂ）の断面図において、隙間３２がコの字形に形成されて、塵芥が内部に侵入することを防止するラビリンス構造とされている。なお、この静止部材３１は９０度折り曲げた防塵カバー３のジャバラ構造の形状に沿う形状をしている。
【００３２】
図３は、本発明の第３の実施形態の説明図で、この第３の実施形態は、ガイド１１，２１とスライド１０、２０の間を空気軸受構造とした点と、スライド１０、２０を駆動する駆動源をリニアモータとした点で、図１，図２の各実施形態と相違するものであり、図１，図２に示す第１、第２の実施形態にこの空気軸受構造、及びリニアモータを適用したものである。
【００３３】
図３は、スライド１０（２０）とガイド１１（２１）をスライド移動方向に対して垂直方向に切断した断面図である。  
ガイド１１（２１）とスライド１０（２０）が対向する面に、微小な間隔が形成され、スライド１０（２０）側、又はガイド１１（２１）側から圧縮空気を供給して、空気軸受面４を形成し、スライド１０（２０）をガイド１１（２１）に対して浮上させた状態を保持するように構成されている。スライド１０（２０）はガイド１１（２１）に接触せず、移動可能となるから、個体接触による摩擦が生ぜず、スライド１０（２０）が移動するときの摩擦力がなくなり、スライド１０（２０）の位置決め精度が向上する。
【００３４】
さらに、図３に示すように、スライド１０（２０）とガイド１１（２１）の対向面の一方にマグネット５を配設し、他方の面にコイル６を配設して（図３ではガイド１１（２１）にマグネットをスライド１０（２０）にコイル６を配置した例を示している）、リニアモータを形成している。このリニアモータによって、スライド１０（２０）をガイド１１（２１）に沿って移動させることになる。
【００３５】
なお、スライド１０（２０）をリニアモータ以外の通常の回転モータとボールネジ／ナット機構のような回転運動を直線運動に変える変換機構を備えた駆動源によって駆動するときも上述した空気軸受構造を設けてもよいものである。
【００３６】
上述した各実施形態では、２つの直線駆動手段のスライドの移動方向が直交するときの場合で例を示したが、傾斜軸を備える工作機械等に用いられる直線駆動装置は、２つの直線駆動手段のスライドの移動方向が９０度ではなく傾いた９０度ではない角度で交差する場合がある。このような場合においても、交差点側のジャバラ構造の防塵カバーを２つの直線駆動手段に対して共通に設けてもよいものである。
【００３７】
２つの直線駆動手段のスライドを駆動するガイドの移動方向中心線が交わり、スライドが案内されるガイド面がねじれることなく傾いて交差しているような２つの直線駆動手段、つまり、２つの直線駆動手段のスライドを駆動するガイドの移動方向中心線が交わり、該移動方向中心線に垂直でスライドのガイド面と平行な軸が互いに平行な２つの直線駆動手段に対して、その交差点側の防塵カバーとして、上述したような共通のジャバラ構造の防塵カバーを適用してよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の直線駆動装置は、工作機械、ロボット、各産業機械において、可動部等を直線移動させる直線駆動手段を２つ以上備え、その２つの直線駆動手段の直線駆動方向が交差するような場合の直線駆動装置に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態の要部説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の要部説明図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の要部説明図である。
【図４】２つの直線駆動手段を備える従来の直線駆動装置の要部斜視図である。
【図５】同従来の直線駆動装置の動作説明図である。
【図６】同従来の直線駆動装置において、スライドの移動による該スライドを駆動するモータの電流変化を表す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  水平方向の直線駆動手段
２  垂直方向の直線駆動手段
３  ジャバラ構造の防塵カバー
４  空気軸受面
５  マグネット
６  コイル
１０  水平スライド
１１  水平方向のガイド
２０  垂直スライド
２１  垂直方向のガイド
３１  静止部材
３２  隙間
【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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