JP2011069389A - Roller driving type device for positioning stage - Google Patents

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浩二 岩佐
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a roller driving type device for positioning a stage which automatically positions a stage to be positioned by a roller driving system. <P>SOLUTION: The roller driving type device for positioning the stage includes: a base 1; a stage assembly 5 movable along a guide rail 2 provided for the base, including the stage 3, and including a track plate 4 integrally assembled to the stage; a feeding roller 6 contacting one surface of the track plate and having an axis along a direction orthogonal to the guide rail; a rotation driving source 7 for rotating/driving the feeding roller; and a pressure roller 8 which contacts the other surface of the track plate to sandwich the track plate by the feeding roller and itself. The stage assembly is displaced via the track plate by rotating the feeding roller. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば、自動組立機あるいは画像処理検査機などの機器装置において、位置決めすべきステージを、ローラ駆動方式により自動位置決めするためのローラ駆動式ステージ位置決め装置に関するものである。   The present invention relates to a roller-driven stage positioning device for automatically positioning a stage to be positioned by a roller driving method in an apparatus such as an automatic assembly machine or an image processing inspection machine.

従来、自動組立機あるいは画像処理検査機などの機器装置において、サーボモータあるいはステッピングモータを用いてステージを移動させ、自動位置決めする手段として、特許文献１および特許文献２に開示されるようなボールねじ駆動方式が知られている。   Conventionally, in an apparatus such as an automatic assembly machine or an image processing inspection machine, a ball screw as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 is used as means for automatically positioning by moving a stage using a servo motor or a stepping motor. The drive system is known.

特許文献１には、ボールねじを大トルクで回転駆動させる場合、大型モータを必要としていた従来技術に対して、一本のボールねじの両端にモータを接続し、この一対のモータによりボールねじを回転することによって、小型モータで大型モータ駆動に相当する回転力を得る構成が開示されている。この特許文献１に開示される技術によれば、当該ボールねじを駆動させるためには、トルクの関係上、ボールねじの一端に大型モータを接続するか、あるいは、ボールねじの両端に一対の小型モータを接続するかという要件が求められるものであって、コストの面においても、モータ設置スペースの面においても大きな課題を有するものであった。   In Patent Document 1, when a ball screw is driven to rotate with a large torque, a motor is connected to both ends of one ball screw, and the ball screw is connected to the pair of motors, compared to the conventional technique that requires a large motor. A configuration is disclosed in which a rotational force equivalent to driving a large motor is obtained with a small motor by rotating. According to the technique disclosed in Patent Document 1, in order to drive the ball screw, a large motor is connected to one end of the ball screw or a pair of small screws at both ends of the ball screw in order to drive the torque. The requirement of connecting a motor is required, and has a big problem in terms of cost and motor installation space.

特許文献２には、その課題として、ボールねじを回転させるためのモータとボールねじナットまでの距離が、被駆動体の移動に伴って変化し、その距離が大きくなるとたわみが生じ、誤差の補正が困難であるという課題を解決するため、位置決め誤差が平均化されて均一になるよう二本のボールねじを対にして平行に配置し、それぞれのボールねじの端部にボールねじ駆動モータを設ける構成が開示されている。この特許文献２に開示される技術によれば、二本のボールねじ、並びに、それぞれを駆動する二つのボールねじ駆動モータを要件とするものであって、特許文献１に開示の技術と同様、コスト面並びに設置スペース面において課題を有するものであった。   In Patent Document 2, as a problem, the distance between the motor for rotating the ball screw and the ball screw nut changes with the movement of the driven body, and when the distance increases, deflection occurs and error correction is performed. In order to solve the problem that the positioning is difficult, two ball screws are arranged in parallel so that positioning errors are averaged and uniform, and a ball screw drive motor is provided at the end of each ball screw. A configuration is disclosed. According to the technique disclosed in Patent Document 2, two ball screws and two ball screw drive motors for driving each of them are required. As in the technique disclosed in Patent Document 1, There were problems in terms of cost and installation space.

特開平１１−１４６６９２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-146692 特開２０００−１４１１５６号公報JP 2000-141156 A

ステージを自動位置決めするための手段としてのボールねじ駆動方式は、上記従来技術にみられる課題に加えて、それらを構成する部品と組立に高い精度が要求されるため、製造コストの低減が困難であるという大きな課題を有している。   The ball screw drive system as means for automatically positioning the stage is difficult to reduce the manufacturing cost because high precision is required for the components and assembly that constitute them, in addition to the problems found in the prior art. It has a big problem of being.

さらに、今日の画像処理技術の目覚ましい向上により、ステージの位置決め精度への依存が低くなっているので、位置決め精度上、オーバースペックになる場合が多いという課題も指摘されている。   Furthermore, due to the remarkable improvement of today's image processing technology, the dependence on the positioning accuracy of the stage has been lowered, and there has been a problem that over-specification often occurs in terms of positioning accuracy.

ステージを自動位置決めするための手段としての他の駆動方法では、安価で高速移動が可能なタイミングベルトによる送り方法がある。このタイミングベルト送り方式のものは、プーリーの慣性モーメントやベルトの張力の影響、柔軟なベルトを使用する構造上、位置決め停止時の振動の制停に時間がかかり、応答性に劣るという大きな課題を有していた。   As another driving method as means for automatically positioning the stage, there is a feeding method using a timing belt that is inexpensive and can be moved at high speed. This timing belt feed system has the following problems: the influence of pulley inertia and belt tension, and the structure using a flexible belt, it takes time to stop vibration during positioning stop, resulting in poor response. Had.

そこで、この発明は、上記するような従来技術にみられる問題点を解消しようとするものであって、自動組立機あるいは画像処理検査機などの機器装置に対して、サーボモータあるいはステッピングモータを用いてステージを移動させ、自動位置決めする手段として、ローラ駆動方式を採用した新規な構成でなるローラ駆動式ステージ位置決め装置を提供することにある。   Accordingly, the present invention is intended to solve the problems found in the prior art as described above, and a servo motor or a stepping motor is used for an apparatus such as an automatic assembly machine or an image processing inspection machine. Accordingly, the present invention provides a roller-driven stage positioning device having a novel configuration employing a roller driving system as means for moving the stage and automatically positioning the stage.

この発明は、上記する目的を達成するにあたって、具体的には、基体と、この基体に設けたガイドレールに沿って移動可能であり、ステージを備え、該ステージに対して一体的に組み立てられたトラックプレートを備えたステージ組立体と、該トラックプレートの一方の面に当接し、ガイドレールに対して直交する方向に沿って軸心を有する送りローラと、該送りローラを回転駆動するための回転駆動源と、トラックプレートの他方の面に当接し、送りローラとによりトラックプレートを挟み込む加圧ローラとを含むものからなり、送りローラを回転することによって、トラックプレートを介してステージ組立体を移動するようにしたことを特徴とするローラ駆動式ステージ位置決め装置を構成するものである。   Specifically, in order to achieve the above-described object, the present invention is movable along a base and a guide rail provided on the base, and includes a stage, and is integrally assembled with the stage. A stage assembly having a track plate, a feed roller that contacts one surface of the track plate and has an axis along a direction orthogonal to the guide rail, and rotation for rotationally driving the feed roller It comprises a drive source and a pressure roller that abuts the other surface of the track plate and sandwiches the track plate with the feed roller. By rotating the feed roller, the stage assembly is moved via the track plate. The present invention constitutes a roller-driven stage positioning device characterized in that it is configured as described above.

さらに、この発明において、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のローラ駆動式ステージ位置決め装置であって、送りローラのローラ径を変更可能に設計してなることを特徴とするものである。   Furthermore, in this invention, the invention according to claim 2 is the roller drive type stage positioning device according to claim 1, wherein the roller diameter of the feed roller is designed to be changeable. It is.

さらに、この発明において、請求項３に記載の発明は、請求項１あるいは請求項２に記載のローラ駆動式ステージ位置決め装置であって、加圧ローラが、一対のローラ対からなり、その各軸心が、前記送りローラの軸心に対して平行であり、前記送りローラの軸心位置から等距離ずつ離れた位置に軸心を有するものからなることを特徴とするものである。   Further, in this invention, the invention according to claim 3 is the roller drive type stage positioning device according to claim 1 or 2, wherein the pressure roller is composed of a pair of rollers, and each axis thereof. The center is parallel to the axis of the feed roller, and has an axis at a position that is equidistant from the position of the axis of the feed roller.

さらに、この発明において、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のローラ駆動式ステージ位置決め装置であって、加圧ローラをトラックプレートに押し付け、当該押し付け圧を任意に設定可能になした押し付け圧設定手段を設けたことを特徴とするものである。   Further, in this invention, the invention according to claim 4 is the roller drive type stage positioning device according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure roller is pressed against the track plate, and the pressing pressure is applied. Is provided with a pressing pressure setting means that can arbitrarily set.

以上の構成になるこの発明のローラ駆動式ステージ位置決め装置は、一つの回転駆動源によって回転制御される送りローラ６と、加圧ローラ８とによって、ステージ組立体５におけるトラックプレート４を挟み込み、送りローラ６の回転駆動によりステージ組立体５を移動させてステージの位置決めを行うようにしたものであり、構造がシンプルであるため、部品加工工数、組立工数を減らすことができ、経済的に極めて有利に作用するとともに、当該装置の設置に関しても省スペース化が図れるという点において極めて有効に作用するものといえる。   The roller-driven stage positioning device of the present invention having the above-described configuration sandwiches the track plate 4 in the stage assembly 5 between the feed roller 6 and the pressure roller 8 that are rotationally controlled by one rotational drive source, and feeds. The stage assembly 5 is moved by the rotational drive of the roller 6 to position the stage. Since the structure is simple, the number of parts processing man-hours and assembly man-hours can be reduced, which is extremely advantageous economically. It can be said that the present invention is extremely effective in that it can save space for installation of the apparatus.

さらに、この発明になるローラ駆動式ステージ位置決め装置は、送りローラ６のローラ径を変更可能にしたことにより、ステージの位置決め精度と移動速度のバランスをとることができ、この点においてをも極めて有効に作用するものといえる。   Furthermore, the roller-driven stage positioning device according to the present invention can balance the positioning accuracy of the stage and the moving speed by making it possible to change the roller diameter of the feed roller 6, and this point is also extremely effective. It can be said that it acts on.

さらに、この発明になるローラ駆動式ステージ位置決め装置は、加圧ローラ８の加圧力を変更制御することにより、移動推力の上限が任意に設定でき、異常時、積載物や周辺機器の損傷を防ぐことができ、この点においてをも極めて有効に作用するものといえる。   Furthermore, the roller drive type stage positioning apparatus according to the present invention can arbitrarily set the upper limit of the moving thrust by changing and controlling the pressing force of the pressure roller 8, and prevents damage to the load and peripheral devices in the event of an abnormality. In this respect, it can be said that it works extremely effectively.

図１は、この発明にかかるローラ駆動式ステージ位置決め装置の具体的な一実施例を示す概略的な斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a specific embodiment of a roller-driven stage positioning apparatus according to the present invention. 図２は、図１におけるＡ−Ａ線に沿って断面にして示す概略的なＡ−Ａ線断面斜視図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional perspective view taken along line AA shown in FIG. 1 along the line AA. 図３は、図１におけるＢ−Ｂ線に沿って断面にして示す概略的なＢ−Ｂ線断面斜視図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional perspective view taken along line BB shown in FIG. 1 along the line BB. 図４は、図２における断面の状態を、矢印Ｙ１の方向からみた概略的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the state of the cross section in FIG. 2 as viewed from the direction of the arrow Y1. 図５は、図３における断面の状態を、矢印Ｙ２の方向からみた概略的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the state of the cross section in FIG. 3 as viewed from the direction of the arrow Y2.

以下、この発明になるローラ駆動式ステージ位置決め装置について、図面に示す具体的な実施例にもとづいて詳細に説明する。
まず、この発明になるローラ駆動式ステージ位置決め装置ＬＤは、例えば、静止系の構成部材である基体１を有し、この基体１に対して相対的に移動するステージ組立体５を組み合わせた構成のものからなっている。前記基体１は、基体プレート１１を介して、当該ステージ位置決め装置ＬＤを取り付けるべき機器装置に対して固定設置されるようになっている。前記基体１には、起立壁部材１２を介して、その上部に一対のガイドレール２、２と、後述する送りローラ６の軸方向両端部を、ベアリング１３、１３を介して軸支する軸受手段１４、１４が設けてある。 Hereinafter, the roller drive type stage positioning apparatus according to the present invention will be described in detail based on specific embodiments shown in the drawings.
First, the roller drive type stage positioning apparatus LD according to the present invention has a structure in which, for example, a base 1 that is a stationary component is provided and a stage assembly 5 that moves relative to the base 1 is combined. It consists of things. The base body 1 is fixedly installed via a base plate 11 with respect to the equipment apparatus to which the stage positioning device LD is to be attached. Bearing means for supporting the base body 1 through bearings 13, 13, with a pair of guide rails 2, 2 and axially opposite ends of a feed roller 6, which will be described later, on the upper part thereof via a standing wall member 12. 14 and 14 are provided.

この基体１に対して、前記ステージ組立体５は、以下に示すような構成のものからなっている。前記ステージ組立体５は、ステージ３と、このステージ３に対して一体的に組み付けられたトラックプレート４とを含むものからなっている。前記トラックプレート４は、前記ステージ３の下面側に、下方向に向けてのびるトラックプレート固定支持部材１５、１５により、前記ステージ３に対して平行する面に沿って一体的に固定支持されている。   The stage assembly 5 is configured as follows with respect to the base body 1. The stage assembly 5 includes a stage 3 and a track plate 4 that is integrally assembled with the stage 3. The track plate 4 is integrally fixed and supported along a plane parallel to the stage 3 by track plate fixing and supporting members 15 and 15 extending downward on the lower surface side of the stage 3. .

前記ステージ組立体５は、前記ステージ３の下面に、前記基体１における一対のガイドレール２、２に摺動可能に嵌り合うガイド溝部材１６、１６を備えており、前記ガイド溝部材１６、１６をガイドレール２、２に嵌め合わせることによって、前記ステージ組立体５を前記基体１に対して、矢印Ｘ方向に往復移動可能なように構成されている。   The stage assembly 5 includes guide groove members 16 and 16 slidably fitted to a pair of guide rails 2 and 2 in the base body 1 on the lower surface of the stage 3. Are fitted to the guide rails 2 and 2 so that the stage assembly 5 can be reciprocated in the direction of the arrow X with respect to the base body 1.

この発明では、前記基体１と前記ステージ組立体５との間には、原点復帰手段９が設けてある。この原点復帰手段９は、その一例において、前記基体１あるいはステージ組立体５のいずれかに設けた原点センサ１０によって構成されており、当該原点センサ１０の出力信号に応答して原点復帰するようになっている。   In the present invention, an origin returning means 9 is provided between the base 1 and the stage assembly 5. In one example, the origin returning means 9 is constituted by an origin sensor 10 provided on either the base 1 or the stage assembly 5 so that the origin is returned in response to an output signal of the origin sensor 10. It has become.

この発明では、前記ステージ組立体５におけるトラックプレート４の下面４ａに対して前記送りローラ６が当接するように構成されており、前記トラックプレート４の上面４ｂに対して、加圧ローラ８が当接するように構成されていて、前記送りローラ６を回転させることによって、前記トラックプレート４を介して、前記ステージ組立体５をストロークＳｔの範囲で往復移動させることができるようになっている。   In the present invention, the feed roller 6 is configured to come into contact with the lower surface 4 a of the track plate 4 in the stage assembly 5, and the pressure roller 8 contacts the upper surface 4 b of the track plate 4. The stage assembly 5 can be reciprocated within the range of the stroke St via the track plate 4 by rotating the feed roller 6.

この発明におけるステージ位置決め装置ＬＤは、前記送りローラ６を回転駆動するための一つの回転駆動源７を備えている。この回転駆動源７は、サーボモータあるいはステッピングモータであり、制御手段２２からの出力信号に応じて、前記送りローラ６を正逆方向に回転駆動制御するように構成してある。前記送りローラ６の軸２３は、カップリング２４によって、前記回転駆動源７の回転軸２５に連結されている。   The stage positioning apparatus LD according to the present invention includes a single rotational drive source 7 for rotationally driving the feed roller 6. The rotational drive source 7 is a servo motor or a stepping motor, and is configured to rotationally control the feed roller 6 in forward and reverse directions in accordance with an output signal from the control means 22. The shaft 23 of the feed roller 6 is connected to the rotary shaft 25 of the rotary drive source 7 by a coupling 24.

この発明において、前記送りローラ６と前記トラックプレート４とは、摩擦接触する構成であり、摩耗による送りローラ６の直径変化は、送り精度に直接影響するため、当該送りローラには、超硬合金など硬度の高い材料が用いられる。また、送りローラ６とトラックプレート４との接触面は、安定した摩擦力を得るため相応の面粗度に仕上げられている。   In the present invention, the feed roller 6 and the track plate 4 are configured to be in frictional contact, and the diameter change of the feed roller 6 due to wear directly affects the feed accuracy. A material with high hardness is used. Further, the contact surface between the feed roller 6 and the track plate 4 is finished to have a corresponding surface roughness in order to obtain a stable frictional force.

さらに、この発明において、前記送りローラ６は、そのローラ径を変更することができるように構成されている。送りローラ６のローラ径を変更することによって、ステージの位置決め精度と移動速度のバランスをとることができるようになっている。   Further, in the present invention, the feed roller 6 is configured so that its roller diameter can be changed. By changing the roller diameter of the feed roller 6, the stage positioning accuracy and the moving speed can be balanced.

一方、この発明において、前記加圧ローラ８は、一対のローラ１７、１７からなっていて、その各軸心１８、１８が前記送りローラ６の軸心１９に対して平行であり、前記送りローラ６の軸心位置から等距離ずつ離れた位置に軸心１８、１８が位置するように設計されている。   On the other hand, in the present invention, the pressure roller 8 is composed of a pair of rollers 17 and 17, and the respective axis centers 18 and 18 are parallel to the axis 19 of the feed roller 6. The shaft centers 18 and 18 are designed to be located at positions that are equidistant from the 6 axis positions.

前記加圧ローラ８は、前記送りローラ６との間にトラックプレート４を挟み込んで、前記送りローラ６を回転することによって、前記トラックプレート４を介して前記ステージ組立体５を移動させるものであり、前記加圧ローラ８は、押し付け圧設定手段２０により前記トラックプレート４に押し付けられるようになっている。   The pressure roller 8 moves the stage assembly 5 through the track plate 4 by sandwiching the track plate 4 between the pressure roller 8 and rotating the feed roller 6. The pressure roller 8 is pressed against the track plate 4 by the pressing pressure setting means 20.

前記押し付け圧設定手段２０は、前記加圧ローラ対１７、１７を前記トラックプレート４に押し付ける方向に作用するスプリング２１、２１によって構成されている。この発明において、前記押し付け圧設定手段２０におけるスプリング２１、２１のばね力を適宜変更することで、移動推力の上限を任意に設定でき、異常時における積載物や周辺機器の損傷を防ぐことができるようになっている。   The pressing pressure setting means 20 includes springs 21 and 21 that act in a direction in which the pressure roller pair 17 and 17 are pressed against the track plate 4. In the present invention, by appropriately changing the spring force of the springs 21 and 21 in the pressing pressure setting means 20, the upper limit of the moving thrust can be arbitrarily set, and the load and peripheral equipment can be prevented from being damaged at the time of abnormality. It is like that.

ＬＤ ローラ駆動式ステージ位置決め装置
１ 基体
２ ガイドレール
３ ステージ
４ トラックプレート
５ ステージ組立体
６ 送りローラ
７ 回転駆動源
８ 加圧ローラ
９ 原点復帰手段
１０ 原点センサ
１１ 基体プレート
１２ 起立壁部材
１３ ベアリング
１４ 軸受手段
１５ トラックプレート固定支持部材
１６ ガイド溝部材
１７ 一対のローラ
１８ 一対のローラの軸心
１９ 送りローラの軸心
２０ 押し付け圧設定手段
２１ スプリング
２２ 制御手段
２３ 送りローラ軸
２４ カップリング
２５ 回転駆動源の回転軸 LD roller drive type stage positioning device 1 base 2 guide rail 3 stage 4 track plate 5 stage assembly 6 feed roller 7 rotary drive source 8 pressure roller 9 home return means 10 home sensor 11 base plate 12 standing wall member 13 bearing 14 bearing Means 15 Track plate fixing support member 16 Guide groove member 17 A pair of rollers 18 Axis center of the pair of rollers 19 Axis center of the feed roller 20 Pressing pressure setting means 21 Spring 22 Control means 23 Feed roller shaft 24 Coupling 25 Rotation drive source Axis of rotation

Claims (4)

基体と、
前記基体に設けたガイドレールに沿って移動可能であり、ステージを備え、該ステージに対して一体的に組み立てられたトラックプレートを備えたステージ組立体と、
前記トラックプレートの一方の面に当接し、前記ガイドレールに対して直交する方向に沿って軸心を有する送りローラと、
前記送りローラを回転駆動するための回転駆動源と、
前記トラックプレートの他方の面に当接し、前記送りローラとにより前記トラックプレートを挟み込む加圧ローラとを含むものからなり、
前記送りローラを回転することによって、前記トラックプレートを介して前記ステージ組立体を移動するようにしたことを特徴とするローラ駆動式ステージ位置決め装置。 A substrate;
A stage assembly that includes a track plate that is movable along a guide rail provided on the base body, includes a stage, and is integrally assembled with the stage;
A feed roller that abuts one surface of the track plate and has an axis along a direction orthogonal to the guide rail;
A rotational drive source for rotationally driving the feed roller;
A pressure roller abutting against the other surface of the track plate and sandwiching the track plate by the feed roller;
A roller-driven stage positioning apparatus characterized in that the stage assembly is moved via the track plate by rotating the feed roller. 前記送りローラのローラ径を変更可能に設計してなることを特徴とする請求項１に記載のローラ駆動式ステージ位置決め装置。   The roller-driven stage positioning device according to claim 1, wherein the roller diameter of the feed roller is designed to be changeable. 前記加圧ローラが、一対のローラ対からなり、その各軸心が、前記送りローラの軸心に対して平行であり、前記送りローラの軸心位置から等距離ずつ離れた位置に軸心を有するものからなることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のローラ駆動式ステージ位置決め装置。   The pressure roller is composed of a pair of rollers, each axis of which is parallel to the axis of the feed roller, and the axis is located at a distance from the axis of the feed roller by an equal distance. The roller-driven stage positioning device according to claim 1 or 2, characterized by comprising: 前記加圧ローラを前記トラックプレートに押し付け、当該押し付け圧を任意に設定可能になした押し付け圧設定手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のローラ駆動式ステージ位置決め装置。   The roller drive type according to any one of claims 1 to 3, further comprising a pressing pressure setting means that presses the pressure roller against the track plate and can arbitrarily set the pressing pressure. Stage positioning device.
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