JP2004151839A

JP2004151839A - 位置決めテーブル

Info

Publication number: JP2004151839A
Application number: JP2002314355A
Authority: JP
Inventors: Takanori Funahashi; 隆憲舟橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】Ｘ軸，Ｙ軸，θ軸方向に移動、回動自在に支持された位置決めテーブルにおける移動、回動運動をスムースに行うためのコンパクトで高精度、高剛性な機構を備えた位置決めテーブルを提供する。
【解決手段】駆動軸１７ａ〜１７ｃの片端にそれぞれ回転可能に支持され、かつ上テーブル１３に接するように設けられた複数個の第１のローラ１９ａ〜１９ｃと、各駆動軸１７ａ〜１７ｃの他端に回転可能に支持された複数個の第２のローラ２３ａ〜２３ｃと、各第２のローラ２３ａ〜２３ｃと当接するクサビ面を有する複数個のクサビブロック２２ａ〜２２ｃと、各駆動軸１７ａ〜１７ｃと上テーブル１３を挟んで対向位置に設けられ、かつ圧縮方向と直角方向に可動自在に支持された複数個の圧縮バネ４４ａ〜４４ｃとを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置決めテーブル、特に、液晶パネルの組立におけるパネルの位置合わせを高精度に行うための位置決めテーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、位置決めテーブルでは、互いに直行するＸ軸、Ｙ軸及び回転軸であるθ軸の移動、回動運動をさせるために、Ｘ軸用の直進型テーブルと、Ｙ軸用の直進型テーブルと、θ軸用の回転型テーブルを重ねて用いるのが普通であるが，この方式では３段重ねとなるために装置の高さ方向の寸法が大きくなり、コンパクトに設計することが難しい上に、上下方向の剛性も低くなるという問題を有している。特に、真空チャンバー内でこの機構を使用する場合、チャンバーの大きさが大きくなり、真空引き時間の短縮や、コスト面でも不利である。
【０００３】
これを改善するために一段構成の位置決めテーブルが提案されており、以下、これら従来の位置決めテーブルについて図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図３は位置決めテーブルの第１従来例の構成を示す斜視図、図４は位置決めテーブルの第２従来例の構成を示す斜視図であり、前者は特許文献１、後者は特許文献２にそれぞれ開示されているものである。
【０００５】
図３において、１はベース板で、２が位置決めされる上テーブルである。ベース板１と上テーブル２の間には円周上に配置された１群のボール群３があり、上テーブル２の自重と共に上テーブル２をベース１の上で一平面上に規制している。上テーブル２にはローラ４ａ，４ｂ，４ｃが設けられている。ベース１にはモータ５ａ，５ｂ，５ｃが取り付けられていて、このモータ５ａ，５ｂ，５ｃによって駆動されるボールネジ６ａ，６ｂ，６ｃによりブロック７ａ，７ｂ，７ｃがガイド８ａ，８ｂ，８ｃに沿って移動する。また、バネ９ａ，９ｂ，９ｃは上テーブル２に作用し、ボールネジ６ａ，６ｂ，６ｃの軸方向においてローラ４ａ，４ｂ，４ｃをブロック７ａ，７ｂ，７ｃに押圧する。ここで、モータ５ａ，５ｂ，５ｃを駆動すると、上テーブル２がＸ軸、Ｙ軸、θ軸の方向に移動する。
【０００６】
この第１従来例では、ボールネジの精度、剛性がテーブルの精度、剛性に直接影響するという欠点があるので、これを解消すべく提案されたのが、図４に示す第２従来例であり、以下、これについて説明する。
【０００７】
図４において、１１はベース板、１２は下テーブル、１３は位置決めされる上テーブルである。下テーブル１２と上テーブル１３の間には円周上に配置された１群のボール群１４ａ，１４ｂ，１４ｃがあり、上テーブル１３の自重とともに上テーブル１３を下テーブル１２の上で一平面上に規制している。上テーブル１３にはローラ１９ａ，１９ｂ，１９ｃが設けられている。ベース１にはガイドブロック２０ａ，２０ｂ，２０ｃが取り付けられると共に、モータ２５ａ，２５ｂ，２５ｃが取り付けられていて、このモータ２５ａ，２５ｂ，２５ｃで回転駆動されるボールネジ２４ａ，２４ｂ，２４ｃとガイドブロック２０ａ，２０ｂ，２０ｃに取り付けられているナット（図示省略）との嵌合により、先端に向って幅が狭くなっているクサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃがその軸方向に摺動移動する。このクサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃにはローラ１９ａ，１９ｂ，１９ｃが当接しており、前記摺動移動に伴い、そのクサビ形状に従って上テーブル１３を駆動する。さらに、この移動方向に対して引っ張りバネ４６，４７により付勢力が働いており、これにより、上テーブル１３の移動量が大きくても、この上テーブル１３に一定方向の力が作用し、移動位置での安定した位置保持力を確保することができ、また、上テーブル１３の精度、剛性は大幅に向上する。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５９−０７２７２７号公報
【特許文献２】
特開昭６２−１０７３１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１従来例の構成では、上テーブル２の移動量が大きい場合、ローラ４ａ，４ｂ，４ｃをブロック７ａ，７ｂ，７ｃに押圧するバネ９ａ，９ｂ，９ｃが、圧縮方向と直角方向に撓みが生じ、その方向に上テーブル２に力が加わるので、高精度に位置決めする場合、この力が無視できなくなるという問題点がある。また、第２従来例では、バネに引っ張りバネ４６，４７を使用し、上テーブル１３の移動量が大きくても、上テーブル１３には、一定方向の力を作用させることができるので、前記第１従来例の問題は解消されるが、上テーブル１３の精度と剛性を上げるには、引っ張りバネ４６，４７の力を大きくする必要があり、そのためにバネの長さをあまり短くできず、バネの径も一定以上にする必要がある。このため、テーブル周辺にバネの占めるスペースが大きくなり、真空チャンバー内にこの機構を設置する場合は、チャンバーの大きさが大きくなって、真空引き時間、コストの面で好ましくないという問題点がある。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、Ｘ軸，Ｙ軸，θ軸方向に移動、回動自在に支持された位置決めテーブルにおける移動、回動運動をスムースに行うためのコンパクトで高精度、高剛性な機構を備えた位置決めテーブルを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置決めテーブルは、平面を有する上テーブルと、前記上テーブルを一平面内で運動するように規制する規制手段と、前記上テーブルと規制手段を中に含む真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に摺動可能に設けられた複数個の駆動軸と、前記それぞれの駆動軸の片端に回転可能に支持され、かつ上テーブルに接するように設けられた複数個の第１のローラと、前記それぞれの駆動軸の他端に回転可能に支持された複数個の第２のローラと、前記それぞれの第２のローラと当接するクサビ面を有する複数個のクサビブロックと、前記それぞれのクサビブロックに固定され、前記それぞれの駆動軸と直角方向に軸方向をもつ複数個のナットと、前記それぞれのナットを駆動する複数個のボールネジと、前記それぞれのボールネジを駆動する複数個のモータと、前記それぞれの駆動軸と前記上テーブルを挟んで対向位置に設けられた複数個の圧縮バネを備えたものである。
【００１２】
本発明によれば、ローラをブロックに押圧するバネとして圧縮バネを用い、その一端を圧縮方向と直角方向に可動自在に支持することにより、バネ部分のスペースを小さくすると共に、上テーブルの移動量が大きい場合でもバネの圧縮方向と直角方向の力を無くすことができ、高精度に位置決めができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、前記従来のものと同一の部分については同一符号を用いるものとする。
【００１４】
図１は本発明の位置決めテーブルの一実施の形態における構成を示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図、図２は図１に示す位置決めテーブルの斜視図である。
【００１５】
本実施の形態に示す位置決めテーブルはＸ軸、Ｙ軸のストロークが共に５ｍｍ、送り分解能は０．１μｍ程度のものである。
【００１６】
まず、本実施の形態に示す位置決めテーブルの側面側に現れる構成から説明する。図１（ｂ）において、１１はベース板、１２は下テーブル、１３は上テーブルであり、下テーブル１２はベース板１１に固定され、上テーブル１３はボール群１４を介して下テーブル１２の上に載置されている。ボール群１４はリテーナ１５により、ボール同士が適当な間隔を保たれ、下テーブル１２とボール群１４は上テーブル１３を一平面内で動かすための規制手段である。また、上テーブル１３、下テーブル１２を中に含むように、真空チャンバー１６が設けられている。なお、本実施の形態では同形のユニットを３組含むので各ユニットに共通の部分については添字ａ，ｂ，ｃを付して示してある。
【００１７】
次に、図１において、１７ａ，１７ｂ，１７ｃは真空チャンバー１６の側壁にＯリング２９ａ，２９ｂ，２９ｃを介して、摺動可能に設けられた駆動軸で、その両端に第１のローラ１９ａ，１９ｂ，１９ｃと第２のローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを回転可能に支持している。この第１のローラ１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、それぞれ上テーブル１３の側面に接しており、第２のローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃはそれぞれ後述のクサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃに接している。
【００１８】
一方、ベース板１１にはガイドブロック２０ａ，２０ｂ，２０ｃが固定され、このガイドブロック２０ａ，２０ｂ，２０ｃにスライドガイド２１ａ，２１ｂ，２１ｃを介してクサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃが摺動可能に取り付けられている。クサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃを駆動するボールネジ２４ａ，２４ｂ，２４ｃとモータ２５ａ，２５ｂ，２５ｃはコネクタ２６ａ，２６ｂ，２６ｃで軸同士を固定されている。ボールネジ２４ａ，２４ｂ，２４ｃはベアリング２７ａ，２７ｂ，２７ｃとブラケット２８ａ，２８ｂ，２８ｃを介してガイドブロック２０ａ，２０ｂ，２０ｃに取り付けられ、モータ２５ａ，２５ｂ，２５ｃもガイドブロック２０ａ，２０ｂ，２０ｃに取り付けられている。さらにボールネジ２４ａ，２４ｂ，２４ｃに嵌合しているナット３０ａ，３０ｂ，３０ｃはクサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ固定されている。
【００１９】
この構成によりモータ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを駆動するとクサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃはボールネジ２４ａ，２４ｂ，２４ｃの軸方向に移動する。なお、クサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃは第２のローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃと当接する平面であるクサビ面３１ａ，３１ｂ，３１ｃを有しており、このクサビ面３１ａ，３１ｂ，３１ｃはボールネジ２４ａ，２４ｂ，２４ｃの回転軸に対して一定の角度αで傾斜している。
【００２０】
一方、第１のローラ１９ａ，１９ｂ，１９ｃと上テーブル１３を挟んで対向位置に圧縮バネ４４ａ，４４ｂ，４４ｃが設けられ、圧縮バネの一端は真空チャンバー１６の内壁に接し、もう一方はスライドガイド４０ａ，４０ｂ，４０ｃを介して上テーブル１３を押圧する。これにより、第１のローラ１９ａ，１９ｂ，１９ｃが、それぞれ上テーブル１３に、第２のローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃがそれぞれクサビブロック２２ａ，２２ｂ，２２ｃに押圧される。
【００２１】
今、ボールネジ２４ａに垂直な方向をＹとし、クサビ面３１ａとボールネジ２４ａの回転軸とのなす角αを、例えば、α＝ｓｉｎ^‐１（１／２０）とし、ボールネジ２４ａのリードを２ｍｍとする。ここで、モータ２５ａを駆動してボールネジ２４ａを１／１０００回転だけ回すと、クサビブロック２２ａは２μｍ移動し、第２のローラ２３ａを介して駆動軸１７ａはＹ方向に０．１μｍ移動する。駆動軸１７ｂ，１７ｃについても同様である。このように駆動軸の位置決めにより、上テーブル１３がＸ軸、Ｙ軸、θ軸方向に対して位置決めされる原理については例えば特許文献１等に開示されているのでここでは省略する。
【００２２】
このようにすれば、図２の全体斜視図からも明らかなように、上テーブル１３を大きく移動させた場合でも、圧縮バネ４４ａ，４４ｂ，４４ｃはスライドガイド４０ａ，４０ｂ，４０ｃにより、圧縮方向と直角方向に撓むことはなく、圧縮方向にのみ力を作用するので、上テーブル１３をなめらかに移動させることができる。なお、上テーブルの他の駆動手段として、第１のローラ１９ａ，１９ｂ，１９ｃを上テーブル１３側に設けても同様である。
【００２３】
以上のように、本実施の形態によれば、ローラをブロックに押圧するバネとして圧縮バネを用い、一端を圧縮方向と直角方向に可動自在に支持することにより、バネ部分のスペースを小さくすると共に、上テーブルの移動量が大きい場合でもバネの圧縮方向と直角方向の力を無くすことができ、高精度の位置決めができ、また、圧縮バネを用いることにより、小さいスペースで構成できるので、真空チャンバー内での使用にも適している。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ローラをブロックに押圧するバネとして圧縮バネを用い、一端を圧縮方向と直角方向に可動自在に支持することにより、バネ部分のスペースを小さくするとともに、上テーブルの移動量が大きい場合でもバネの圧縮方向と直角方向の力を無くすことができ、高精度に位置決めができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置決めテーブルの一実施の形態における構成を示し、（ａ）は平面図（ｂ）は側面図
【図２】図１に示す位置決めテーブルの斜視図
【図３】位置決めテーブルの第１従来例を示す斜視図
【図４】位置決めテーブルの第２従来例を示す斜視図
【符号の説明】
１１ベース板
１２下テーブル
１３上テーブル
１４ボール群
１５リテーナ
１６真空チャンバー
１７ａ〜１７ｃ駆動軸
１９ａ〜１９ｃ第１のローラ
２０ａ〜２０ｃガイドブロック
２１ａ〜２１ｃスライドガイド
２２ａ〜２２ｃクサビブロック
２３ａ〜２３ｃ第２のローラ
２４ａ〜２４ｃボールネジ
２５ａ〜２５ｃモータ
２６ａ〜２６ｃコネクタ
２７ａ〜２７ｃベアリング
２８ａ〜２８ｃブラケット
２９ａ〜２９ｃＯリング
３０ａ〜３０ｃナット
３１ａ〜３１ｃクサビ面
４０ａ〜４０ｃスライドガイド
４４ａ〜４４ｃ圧縮バネ

Claims

平面を有する上テーブルと、前記上テーブルを一平面内で運動するように規制する規制手段と、前記上テーブルと規制手段を中に含む真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に摺動可能に設けられた複数個の駆動軸と、前記それぞれの駆動軸の片端に回転可能に支持され、かつ上テーブルに接するように設けられた複数個の第１のローラと、前記それぞれの駆動軸の他端に回転可能に支持された複数個の第２のローラと、前記それぞれの第２のローラと当接するクサビ面を有する複数個のクサビブロックと、前記それぞれのクサビブロックに固定され、前記それぞれの駆動軸と直角方向に軸方向をもつ複数個のナットと、前記それぞれのナットを駆動する複数個のボールネジと、前記それぞれのボールネジを駆動する複数個のモータと、前記それぞれの駆動軸と前記上テーブルを挟んで対向位置に設けられた複数個の圧縮バネを備えたことを特徴とする位置決めテーブル。
圧縮バネは、一端を圧縮方向と直角方向に可動自在に支持されていることを特徴とする請求項１記載の位置決めテーブル。
駆動軸、第１のローラ、第２のローラ、クサビブロック、ナット、ボールネジ、モータ、圧縮バネは、それぞれ３個であることを特徴とする請求項１記載の位置決めテーブル。