JP2004317293A

JP2004317293A - Table positioning device

Info

Publication number: JP2004317293A
Application number: JP2003111540A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kanayama; 尚樹金山; Jiro Chiba; 次郎千葉
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a table positioning device capable of dispensing with a pre-load mechanism. <P>SOLUTION: This table positioning device has a rotatable moving table 4 progressing in parallel with X, Y-axis directions on a reference plane 3, and three pairs of table moving mechanisms 5, 6, 7 for moving the moving table 4. Eccentric rotation cams 54 of the table moving mechanisms 5-7 abut respectively on thrust application faces 21, 22, 23 formed on the side of the moving table 4. The thrust application faces 21-23 are positioned respectively on three planes forming a triangle when viewing from the direction perpendicular to the reference plane 3. The moving table 4 can be moved to a target position by rotating each eccentric rotation cam 54 individually, while keeping the abutting state on the thrust application faces 21-23. Hereby, the pre-load mechanism for keeping the eccentric rotation cams 54 in the abutting state on the thrust application faces 21-23 can be omitted. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基準平面上を移動および回転可能な移動テーブルを目標位置に位置決めするためのテーブル位置決め装置に関するものである。更に詳しくは、簡単な構成で、効率良く移動テーブルを移動可能なテーブル移動機構を備えた廉価なテーブル位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テーブル位置決め装置としては、偏心回転カムを利用したアクチュエータにより、移動テーブルを基準平面上においてＸおよびＹ方向に移動させると共に回転させることのできる構成のものが提案されている（特許文献）。このテーブル位置決め装置では、移動テーブルをＸ軸方向に移動させるための２つのアクチュエータとＹ軸方向に移動させるための１つのアクチュエータとを備えている。また、移動テーブルと各アクチュエータの偏心回転カムの外周面とを常に当接状態を保持するために、各アクチュエータに移動テーブルを押し付ける３台のプリロード機構を備えている。
【０００３】
【特許文献】
特開２００１−１１６８６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この構成のテーブル位置決め装置では、各アクチュエータはプリロード機構によるテーブル押付け力に対抗する余分な推力を発生して、移動テーブルを移動させる必要がある。また、移動テーブルは、各アクチュエータに押されて移動する方向とプリロード機構に押されて移動する方向があり、移動テーブルの移動方向によっては当該移動テーブルに作用する推力が不均等になることがある。
【０００５】
本発明の課題は、このような問題点に鑑みて、プリロード機構を不要にすることで、構成が簡単で、効率良く移動テーブルを移動することができる廉価なテーブル位置決め装置を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のテーブル位置決め装置は、
基準平面上を移動および回転可能な移動テーブルと、
前記移動テーブルを移動および回転させるための複数組のテーブル移動機構と、
前記移動テーブルの位置を検出するテーブル位置検出手段と、
前記テーブル位置検出手段の検出結果に基づき、前記テーブル移動機構を駆動制御して前記移動テーブルを目標位置に位置決めする駆動制御手段とを有し、
複数組の前記テーブル移動機構は、第１、第２および第３のテーブル位置決め機構を含み、
前記移動テーブルは、前記第１のテーブル移動機構による推力が作用する第１の推力作用面と、前記第２のテーブル移動機構による推力が作用する第２の推力作用面と、前記第３のテーブル移動機構による推力が作用する第３の推力作用面とを備え、
前記基準平面に垂直な方向から見た場合に、前記第１ないし第３の推力作用面をそれぞれ含む３つの平面によって三角形が形成されるように、これら第１ないし第３の推力作用面が配置されており、
各テーブル移動機構は、各推力作用面に円形外周面が当接している偏心回転カムを備えていることを特徴としている。
【０００７】
ここで、前記テーブル位置検出手段は、前記移動テーブルにおける前記第１ないし第３の推力作用面に直交する方向の位置を検出する第１ないし第３の位置センサを備えた構成とすることができる。
【０００８】
本発明のテーブル位置決め装置では、第１ないし第３のテーブル移動機構の偏心回転カムの回転量を制御することにより、各偏心回転カムの円形外周面を移動テーブルの各推力作用面に押し付けた状態のままで、移動テーブルを基準平面上において直交する２方向に並進させることができる。また、移動テーブルを基準平面上において回転させることができる。よって、各偏心回転カムの円形外周面を移動テーブルの各推力作用面に押し付けるためのプリロード機構が不要である。この結果、プリロード機構による押し付け力に対抗させるための余分な推力が不要となり、また、移動テーブルに不均等な推力が作用してしまうことを回避できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したテーブル位置決め装置の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態に係るテーブル位置決め装置を示す概略構成図である。テーブル位置決め装置１は、基準固定テーブル２と、この基準固定テーブル２の表面によって規定されている基準平面３と、この基準平面３に移動自在の状態で乗せられている移動テーブル４とを有している。また、移動テーブル４を基準平面３上においてＸおよびＹ軸方向に並進させると共に回転させるための３組のテーブル移動機構５、６、７と、移動テーブル４の位置を検出するための３組のテーブル位置センサ８、９、１０とを有している。さらに、これらテーブル位置センサ８、９、１０の検出結果に基づき、ドライバ１１、１２、１３を介して各テーブル移動機構５、６、７を駆動制御して、移動テーブル４を外部指令によって指示される目標位置となるように位置決めする駆動制御装置１４を有している。
【００１１】
移動テーブル４は、テーブル移動機構５による推力が作用する推力作用面２１と、テーブル移動機構６による推力が作用する推力作用面２２と、テーブル移動機構７による推力が作用する推力作用面２３とを備えている。これらの推力作用面２１ないし２３は基準平面３に垂直な面とされている。
【００１２】
また、移動テーブル４の輪郭形状は、正方形の板における隣接する２つの角を４５度の傾斜角度で切り取った形状となっており、推力作用面２１に対して推力作用面２２、２３が４５度傾斜している。すなわち、基準平面３に垂直な方向から見た場合に、各推力作用面２１、２２、２３をそれぞれ含む３つの平面によって、図において想像線で示すように三角形が形成されるように、これらの推力作用面２１ないし２３が配置されている。
【００１３】
本例のテーブル位置センサ８、９、１０は、これら推力作用面２１、２２、２３における各推力作用面に直交する方向の位置を検出するためのものである。
【００１４】
次に、図２（ａ）および（ｂ）はテーブル移動機構５を示す平面図および側面図である。他のテーブル移動機構６、７も同一構成であるので、それらの説明は省略する。
【００１５】
テーブル移動機構５は、サーボモータ５１と、その出力側に連結されている減速機５２と、減速機出力軸５３に偏心状態で固定されている偏心回転カム５４を備えている。偏心回転カム５４は、一定厚さの円盤であり、その円形外周面５４ａが移動テーブル４の推力作用面２１に当接しており、当該推力作用面２１に平行な偏心回転軸線（減速機出力軸５３の軸線５３ａ）を中心として偏心回転する。
【００１６】
偏心回転カム５４を回転させると、その回転角度に応じて、円形外周面５４ａと移動テーブル４との接触点５５がＹ軸方向に向けて所定のストロークで往復直線運動する。図２（ｃ）には、偏心回転カム５４の回転角度に対する接触点５５の移動軌跡を示してある。この図に示すように、接触点５５は正弦波状の軌跡を描く。
【００１７】
このように構成した本例のテーブル位置決め装置１では、その駆動制御装置１４のＲＯＭ等の格納されている制御プログラムに従って、各テーブル位置センサ８、９、１０から得られる位置情報に基づき、移動テーブル４の位置決めを行う。
【００１８】
すなわち、外部から移動テーブル４を所定の目標位置に位置決めさせるための指令が入力されると、移動テーブル４が固定基準テーブル２に対してアンクランプ状態とされ、各テーブル移動機構５、６、７によって基準平面３上を移動可能になる。
【００１９】
この後は、３組のテーブル移動機構５、６、７を駆動して、移動テーブル４を目標位置に向けて移動させる。ここで、駆動制御装置１４は、３組のテーブル移動機構５、６、７の偏心回転カム５４の外周面５４ａがそれぞれ、推力作用面２１、２２、２３に当接した状態を保持しながら、各偏心回転カム５４の回転量を制御して、移動テーブル４を外部から設定される目標位置に移動する。
【００２０】
テーブル位置センサ８、９、１０によって移動テーブル４が目標位置に到ったことが検出されると、各テーブル移動機構５、６、７の駆動を止めて、移動テーブル４を固定基準テーブル２に不図示のクランプ機構によりクランプする。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のテーブル位置決め装置では、３組のテーブル移動機構における各偏心回転カムの円形外周面を、三角形を描くように配置された移動テーブルの推力作用面に当接させた状態を保持し、この状態を保持しながら各偏心回転カムの回転量を個別に制御することにより、基準平面上において移動テーブルをＸおよびＹ軸方向に並進させると共に回転させるようにしている。
【００２２】
従って、本発明によれば、偏心回転カムの円形外周面を移動テーブルの推力作用面に押し付けた状態を保持するためのプリロード機構を省略することができる。よって、テーブル位置決め装置を小型で廉価に製造することができる。また、プリロード機構による押し付け力に対抗させるための推力が不要となるので、効率良く移動テーブルを移動させることができる。さらには、各テーブル移動機構に対してプリロード機構を対向配置する必要がないので、部品配置の自由度が向上する。さらにまた、移動テーブルに対して推力が不均等に作用することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したテーブル位置決め装置の概略全体構成図である。
【図２】図１のテーブル位置決め装置のテーブル移動機構を示す平面図、側面図および偏心回転カムの円形外周面と移動テーブルの推力作用面との接触点の移動軌跡を示すグラフである。
【符号の説明】
１テーブル位置決め装置
２固定基準テーブル
３基準平面
４移動テーブル
５、６、７テーブル移動機構
５１サーボモータ
５２減速機
５３減速機出力軸
５３ａ偏心回転軸線
５４偏心回転カム
５４ａ円形外周面
５５接触点
８、９、１０テーブル位置センサ
１１、１２、１３ドライバ
１４駆動制御装置
２１、２２、２３推力作用面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a table positioning device for positioning a movable table that can move and rotate on a reference plane at a target position. More specifically, the present invention relates to an inexpensive table positioning device provided with a table moving mechanism capable of efficiently moving a moving table with a simple configuration.
[0002]
[Prior art]
As a table positioning device, there has been proposed a configuration in which an actuator using an eccentric rotary cam can move and rotate a moving table on a reference plane in X and Y directions (Patent Document). This table positioning device includes two actuators for moving the moving table in the X-axis direction and one actuator for moving the moving table in the Y-axis direction. Also, in order to always keep the moving table and the outer peripheral surface of the eccentric rotary cam of each actuator in contact, there are provided three preload mechanisms for pressing the moving table against each actuator.
[0003]
[Patent Document]
JP 2001-116868 A
[Problems to be solved by the invention]
In the table positioning apparatus having this configuration, each actuator needs to generate an extra thrust against the table pressing force by the preload mechanism to move the moving table. Further, the moving table has a direction in which the actuator is moved by being pushed by each actuator and a direction in which the moving table is moved by being pushed by a preload mechanism, and the thrust acting on the moving table may be uneven depending on the moving direction of the moving table. .
[0005]
An object of the present invention is to provide an inexpensive table positioning device that has a simple configuration and can move a moving table efficiently by eliminating the need for a preload mechanism in view of such problems. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the table positioning device of the present invention is
A moving table that can move and rotate on a reference plane;
A plurality of sets of table moving mechanisms for moving and rotating the moving table;
Table position detecting means for detecting the position of the moving table;
Drive control means for controlling the drive of the table moving mechanism to position the moving table at a target position based on the detection result of the table position detecting means,
The plurality of sets of table moving mechanisms include first, second, and third table positioning mechanisms,
The moving table has a first thrust acting surface on which a thrust by the first table moving mechanism acts, a second thrust acting surface on which a thrust acts by the second table moving mechanism, and the third table. A third thrust acting surface on which the thrust by the moving mechanism acts,
These first to third thrust action surfaces are arranged such that a triangle is formed by three planes each including the first to third thrust action surfaces when viewed from a direction perpendicular to the reference plane. Has been
Each table moving mechanism is characterized by having an eccentric rotary cam having a circular outer peripheral surface abutting on each thrust acting surface.
[0007]
Here, the table position detecting means may be configured to include first to third position sensors for detecting positions of the moving table in a direction orthogonal to the first to third thrust action surfaces. .
[0008]
In the table positioning device of the present invention, the circular outer peripheral surface of each eccentric rotary cam is pressed against each thrust action surface of the movable table by controlling the amount of rotation of the eccentric rotary cam of the first to third table moving mechanisms. As it is, the moving table can be translated in two orthogonal directions on the reference plane. Further, the moving table can be rotated on the reference plane. Therefore, a preload mechanism for pressing the circular outer peripheral surface of each eccentric rotary cam against each thrust acting surface of the moving table is unnecessary. As a result, an extra thrust for opposing the pressing force by the preload mechanism is not required, and it is possible to prevent the uneven thrust from acting on the moving table.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a table positioning device to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a table positioning device according to the present embodiment. The table positioning device 1 has a reference fixed table 2, a reference plane 3 defined by the surface of the reference fixed table 2, and a moving table 4 mounted on the reference plane 3 so as to be movable. ing. Further, three sets of table moving mechanisms 5, 6, 7 for translating and rotating the moving table 4 in the X and Y axis directions on the reference plane 3, and three sets of detecting mechanisms for detecting the position of the moving table 4 are provided. Table position sensors 8, 9 and 10 are provided. Further, based on the detection results of these table position sensors 8, 9, and 10, the table moving mechanisms 5, 6, and 7 are driven and controlled via the drivers 11, 12, and 13, and the moving table 4 is instructed by an external command. And a drive control device 14 for performing positioning so as to be a target position.
[0011]
The moving table 4 includes a thrust acting surface 21 on which a thrust by the table moving mechanism 5 acts, a thrust acting surface 22 on which a thrust by the table moving mechanism 6 acts, and a thrust acting surface 23 on which a thrust by the table moving mechanism 7 acts. Have. These thrust action surfaces 21 to 23 are surfaces perpendicular to the reference plane 3.
[0012]
The contour shape of the moving table 4 is a shape obtained by cutting two adjacent corners of a square plate at an inclination angle of 45 degrees, and the thrust action surfaces 22 and 23 are 45 degrees with respect to the thrust action surface 21. It is inclined. That is, when viewed from a direction perpendicular to the reference plane 3, the three planes including the respective thrust action surfaces 21, 22, and 23 form triangles as shown by imaginary lines in the drawing. Thrust acting surfaces 21 to 23 are arranged.
[0013]
The table position sensors 8, 9, and 10 of this example are for detecting the positions of the thrust acting surfaces 21, 22, and 23 in the direction orthogonal to the respective thrust acting surfaces.
[0014]
Next, FIGS. 2A and 2B are a plan view and a side view showing the table moving mechanism 5, respectively. Since the other table moving mechanisms 6 and 7 have the same configuration, their description is omitted.
[0015]
The table moving mechanism 5 includes a servomotor 51, a speed reducer 52 connected to an output side thereof, and an eccentric rotary cam 54 eccentrically fixed to a speed reducer output shaft 53. The eccentric rotary cam 54 is a disk having a constant thickness, and its circular outer peripheral surface 54 a is in contact with the thrust action surface 21 of the moving table 4, and an eccentric rotation axis parallel to the thrust action surface 21 (the reduction gear output shaft). Eccentric rotation about the axis 53a) of 53.
[0016]
When the eccentric rotary cam 54 is rotated, the contact point 55 between the circular outer peripheral surface 54a and the moving table 4 reciprocates linearly with a predetermined stroke in the Y-axis direction according to the rotation angle. FIG. 2C shows the movement locus of the contact point 55 with respect to the rotation angle of the eccentric rotary cam 54. As shown in this figure, the contact point 55 draws a sinusoidal locus.
[0017]
In the table positioning device 1 of the present embodiment configured as described above, the moving table is controlled based on the position information obtained from each of the table position sensors 8, 9, and 10 according to a control program stored in the ROM or the like of the drive control device 14. 4 is performed.
[0018]
That is, when a command for positioning the moving table 4 at the predetermined target position is input from the outside, the moving table 4 is brought into an unclamped state with respect to the fixed reference table 2, and each table moving mechanism 5, 6, 7 Thereby, it can be moved on the reference plane 3.
[0019]
Thereafter, the three sets of table moving mechanisms 5, 6, 7 are driven to move the moving table 4 toward the target position. Here, the drive control device 14 maintains the state in which the outer peripheral surfaces 54a of the eccentric rotary cams 54 of the three sets of table moving mechanisms 5, 6, 7 are in contact with the thrust action surfaces 21, 22, 23, respectively. By controlling the amount of rotation of each eccentric rotary cam 54, the moving table 4 is moved to a target position set from outside.
[0020]
When the table position sensors 8, 9, and 10 detect that the moving table 4 has reached the target position, the driving of the table moving mechanisms 5, 6, and 7 is stopped, and the moving table 4 is changed to the fixed reference table 2. It is clamped by a clamp mechanism (not shown).
[0021]
【The invention's effect】
As described above, in the table positioning device of the present invention, the circular outer peripheral surface of each eccentric rotating cam in the three sets of table moving mechanisms is brought into contact with the thrust acting surface of the moving table arranged so as to draw a triangle. By maintaining the state and individually controlling the amount of rotation of each eccentric rotary cam while maintaining this state, the moving table is translated and rotated in the X and Y axis directions on the reference plane.
[0022]
Therefore, according to the present invention, the preload mechanism for maintaining the state in which the circular outer peripheral surface of the eccentric rotary cam is pressed against the thrust acting surface of the moving table can be omitted. Therefore, the table positioning device can be manufactured small and inexpensively. In addition, since the thrust for opposing the pressing force by the preload mechanism is not required, the moving table can be moved efficiently. Further, since there is no need to dispose the preload mechanism opposite to each table moving mechanism, the degree of freedom in arranging parts is improved. Furthermore, it is possible to prevent the thrust from acting unequally on the moving table.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a table positioning device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan view, a side view, and a graph showing a movement locus of a contact point between a circular outer peripheral surface of an eccentric rotary cam and a thrust action surface of a moving table of the table positioning mechanism of the table positioning device of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Table positioning device 2 Fixed reference table 3 Reference plane 4 Moving table 5, 6, 7 Table moving mechanism 51 Servo motor 52 Reduction gear 53 Reduction gear output shaft 53a Eccentric rotation axis 54 Eccentric rotation cam 54a Circular outer peripheral surface 55 Contact point 8, 9, 10 Table position sensors 11, 12, 13 Driver 14 Drive control devices 21, 22, 23 Thrust acting surface

Claims

基準平面上を移動および回転可能な移動テーブルと、
前記移動テーブルを移動および回転させるための複数組のテーブル移動機構と、
前記移動テーブルの位置を検出するテーブル位置検出手段と、
前記テーブル位置検出手段の検出結果に基づき、前記テーブル移動機構を駆動制御して前記移動テーブルを目標位置に位置決めする駆動制御手段とを有し、
複数組の前記テーブル移動機構は、第１、第２および第３のテーブル位置決め機構を含み、
前記移動テーブルは、前記第１のテーブル移動機構による推力が作用する第１の推力作用面と、前記第２のテーブル移動機構による推力が作用する第２の推力作用面と、前記第３のテーブル移動機構による推力が作用する第３の推力作用面とを備え、
前記基準平面に垂直な方向から見た場合に、前記第１ないし第３の推力作用面を含む３つの平面によって三角形が形成されるように、これら第１ないし第３の推力作用面が配置されており、
各テーブル移動機構は、各推力作用面に円形外周面が当接している偏心回転カムを備えていることを特徴とするテーブル位置決め装置。A moving table movable and rotatable on a reference plane,
A plurality of sets of table moving mechanisms for moving and rotating the moving table;
Table position detecting means for detecting the position of the moving table;
Drive control means for controlling the drive of the table moving mechanism to position the moving table at a target position based on the detection result of the table position detecting means,
The plurality of sets of table moving mechanisms include first, second, and third table positioning mechanisms,
The moving table has a first thrust acting surface on which a thrust by the first table moving mechanism acts, a second thrust acting surface on which a thrust acts by the second table moving mechanism, and the third table. A third thrust acting surface on which the thrust by the moving mechanism acts,
These first to third thrust action surfaces are arranged such that a triangle is formed by three planes including the first to third thrust action surfaces when viewed from a direction perpendicular to the reference plane. And
A table positioning device, wherein each table moving mechanism includes an eccentric rotary cam having a circular outer peripheral surface in contact with each thrust action surface.

請求項１において、
前記テーブル位置検出手段は、前記移動テーブルにおける前記第１ないし第３の推力作用面に直交する方向の位置を検出する第１ないし第３の位置センサを備えていることを特徴とするテーブル位置決め装置。In claim 1,
The table positioning device, wherein the table position detecting means includes first to third position sensors for detecting positions of the moving table in a direction orthogonal to the first to third thrust action surfaces. .