JP3803263B2

JP3803263B2 - ＸＹθテーブル

Info

Publication number: JP3803263B2
Application number: JP2001150692A
Authority: JP
Inventors: 克義鈴木; 透三宅
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP2002341942A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加工装置、組立装置、検査装置等でワークの位置決めに用いられるＸＹθテーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加工装置、組立装置、検査装置等でワークの位置決めに用いられるＸＹθテーブルは、例えば図６に示すように、ＸＹ直交座標系で表現されるＸＹ平面内に配置された可動盤５１を、スラスト転がり軸受５２を介して固定盤５３の上に支持し、固定盤５３側に、第１の駆動手段としてのＹ方向に伸縮する２つの電動リニアアクチュエータ５４と、第２の駆動手段としてのＸ方向に伸縮する１つの電動リニアアクチュエータ５５とを取り付け、可動盤５１側に、各リニアアクチュエータ５４、５５と連結される３つの直動案内手段としてのリニアガイド５６、５７を取り付けたものである。
【０００３】
前記２組のリニアアクチュエータ５４とリニアガイド５６、および１組のリニアアクチュエータ５５とリニアガイド５７とは、それぞれピン結合により回動自在に連結されており、各リニアアクチュエータ５４、５５を伸縮させることにより、可動盤５１をＸＹ平面内で、平行移動のみでなく回転移動もさせることができる。
【０００４】
前記各リニアアクチュエータ５４と連結された２つのリニアガイド５６は互いに平行な方向に向けられ、リニアアクチュエータ５５と連結されたリニアガイド５７は、各リニアガイド５６と直交する方向に向けられている。これは、第１の駆動手段であるリニアアクチュエータ５４のＹ方向の伸縮量と、第２の駆動手段であるリニアアクチュエータ５５のＸ方向の伸縮量とを、それぞれ可動盤５１のＹ方向とＸ方向への各移動量に対応させ、これらの各方向への平行移動量を調節しやすくするためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＸＹθテーブルは、第１の駆動手段と連結された直動案内手段としての２つのリニアガイドが互いに平行な方向に向けられ、第２の駆動手段と連結された１つのリニアガイドが、これらの平行なリニアガイドと直交する方向に向けられているので、各駆動手段による可動盤の移動方向によっては、駆動手段の駆動力が駆動手段と直動案内手段の各連結部のうちの１つに集中することがある。例えば、殆ど第２の駆動手段だけで可動盤を移動させる場合は、第２の駆動手段と直動案内手段との１つの連結部のみに駆動力が作用する。
【０００６】
このように、１つの連結部に駆動力が集中すると、可動盤に大きなモーメント荷重が発生するので、可動盤の円滑な移動が妨げられたり、意図しない回転移動が生じたりして、位置決め精度が低下する問題がある。
【０００７】
また、ＸＹθテーブルは、可動盤が広い面積で固定盤に支持されているので、縦方向（垂直方向）では高い剛性を有するが、横方向（水平方向）の剛性はあまり高くない。この横方向の剛性向上は以前から求められているものであるが、従来のＸＹθテーブルは、横方向の剛性を高くすると直動案内手段の円滑な案内が妨げられ、位置決め精度が低下するので、横方向の剛性を高めることができないという問題もある。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、ＸＹθテーブルの駆動手段と直動案内手段との各連結部に、駆動手段の駆動力をバランスよく作用させることである。
【０００９】
【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、この発明は、ＸＹ直交座標系で表現されるＸＹ平面内に配置された可動盤を、スラスト軸受を介して固定盤の上に支持し、前記固定盤側に、ＸＹ平面と平行なＸＹ平面群内で互いに同じ方向に伸縮する少なくとも２つの第１の駆動手段と、同じくＸＹ平面群内で第１の駆動手段と直交方向に伸縮する少なくとも１つの第２の駆動手段とを取り付け、前記可動盤側に、前記各駆動手段とそれぞれ連結され、ＸＹ平面群内で直線案内可能な係合部を有する直動案内手段を取り付け、前記可動盤をＸＹ平面内で回動可能に前記固定盤に連結して、可動盤をＸ方向、Ｙ方向およびＸＹ平面内の回転方向であるθ方向に移動可能としたＸＹθテーブルにおいて、前記少なくとも２つの第１の駆動手段と連結される各直動案内手段の直線案内方向間に傾斜角を持たせた構成を採用したものである。
【００１０】
すなわち、少なくとも２つの第１の駆動手段と連結される各直動案内手段の直線案内方向間に傾斜角を持たせることにより、第１または第２の駆動手段のみを駆動する場合であっても、この傾斜角を持たせた各直動案内手段の一方の連結部には常に駆動力が作用するようにし、駆動力を供給する駆動手段と連結された連結部と併せて、少なくとも２つの連結部にバランスよく駆動力が作用するようにした。
【００１１】
前記駆動手段と直動案内手段との各連結部を、前記ＸＹ平面内の可動盤の外側に設けることにより、ＸＹθテーブルの高さ寸法をコンパクトに設計することができる。
【００１２】
前記少なくとも１つずつの第１および第２の駆動手段と連結される各直動案内手段の直線案内方向を、互いに直交する方向に向けることにより、これらの直線案内方向を直交方向に向けられた各直動案内手段とそれぞれ連結される第１および第２の駆動手段の各伸縮量を、直交する２つの方向への可動盤の各移動量と対応させ、可動盤の各方向への平行移動量を調節しやすくすることができる。
【００１３】
前記直線案内方向が互いに直交する方向に向く各直動案内手段を、一体に回動可能に前記可動盤と連結することにより、回動可能な連結部を減らして部品点数を少なくすることができる。
【００１４】
前記少なくとも２つの第１の駆動手段を、前記可動盤の中心に対して互いに反対側に取り付け、これらの各駆動手段と連結される前記各直動案内手段の直線案内方向間の傾斜角を、前記可動盤の中心に対して対称に形成することにより、これらの対称な傾斜角を有する２つの直動案内手段と連結される第１の駆動手段の各伸縮量を、直交する２つの方向への可動盤の各移動量と簡単な関係で対応させることができ、可動盤の平行移動量を調節しやすくすることができる。
【００１５】
前記少なくとも１つの直動案内手段を、直線案内可能な一対の平行な係合部を有するものとすることにより、１つの連結部に対する直動案内手段の係合部を２箇所に設け、これらの係合部に作用する駆動手段の駆動力を低減することができる。
【００１６】
前記固定盤の上下両面に転動面を設け、前記可動盤にこれらの各転動面とそれぞれ対向する転動面を設け、これらの対向する固定盤と可動盤の各転動面間にそれぞれスラスト転がり軸受を介在させることにより、ＸＹθテーブルの剛性を縦横両方向で高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１および図２は第１の実施形態を示す。このＸＹθテーブルは、図１に示すように、ＸＹ直交座標系で表現される水平なＸＹ平面内に配置された可動盤１を、スラスト転がり軸受２を介して固定盤３の上に支持し、固定盤３側に、第１の駆動手段としてのＹ方向に伸縮する２つの電動リニアアクチュエータ４ａ、４ｂと、第２の駆動手段としてのＸ方向に伸縮する１つの電動リニアアクチュエータ５とを取り付け、可動盤１側に、水平面内での直動案内手段である３つのリニアガイド６ａ、６ｂ、７を取り付けたものである。
【００１８】
前記各リニアアクチュエータ４ａ、４ｂ、５は、それぞれブラケット８で固定盤３の側面に取り付けられ、各リニアガイド６ａ、６ｂ、７は、それぞれ可動盤１の外側に張り出すベース金具９に取り付けられており、各リニアアクチュエータ４ａ、４ｂ、５と各リニアガイド６ａ、６ｂ、７とは、それぞれ可動盤１の外側で連結されている。
【００１９】
前記各リニアガイド６ａ、６ｂ、７は、互いにスライド自在に係合する案内部１０とスライド部１１とから成り、各スライド部１１がピン結合により各リニアアクチュエータ４ａ、４ｂ、５と回動自在に連結されている。したがって、各リニアアクチュエータ４ａ、４ｂ、５を伸縮させることにより、可動盤１をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向へ移動させることができる。
【００２０】
前記１つずつの第１および第２の駆動手段としてのリニアアクチュエータ４ａ、５と連結された２つのリニアガイド６ａ、７の案内方向は、互いに直交する方向に向けられている。したがって、Ｙ方向に伸縮するリニアアクチュエータ４ａの伸縮量と、Ｘ方向に伸縮するリニアアクチュエータ５の伸縮量とは、それぞれ可動盤１のＹ方向とＸ方向への所望の移動量と容易に対応させることができる。
【００２１】
また、もう１つの第１の駆動手段であるリニアアクチュエータ４ｂと連結されたリニアガイド６ｂの案内方向は、リニアガイド６ａと４５°傾斜する方向に向けられている。したがって、リニアアクチュエータ４ａまたは５のみを駆動する場合は、少なくともこれらの駆動力を供給する駆動手段の連結部と、この４５°傾斜するリニアガイド６ｂとリニアアクチュエータ４ｂとの連結部とには必ず駆動力が作用し、リニアアクチュエータ４ｂのみを駆動する場合は、少なくともこのリニアアクチュエータ４ｂの連結部と、リニアガイド６ｂと相対的に４５°傾斜するリニアガイド６ａとリニアアクチュエータ４ａとの連結部とに必ず駆動力が作用する。
【００２２】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記固定盤３の中央部には貫通孔１２が設けられ、可動盤１の下面側には、固定盤３の下面をスラスト転がり軸受１３を介して挟持する挟持板１４が、貫通孔１２に通された連結部材１５で連結されている。固定盤３の上下面と可動盤１の下面および挟持板１４の上面には、それぞれ各スラスト転がり軸受２、１３用の転動面が設けられている。したがって、このＸＹθテーブルは、可動盤１が固定盤３を上下から挟持しながら移動するので、高い剛性を縦横両方向で確保することができる。なお、可動盤１の移動範囲は、固定盤３の貫通孔１２と連結部材１５の間の間隔で設定される。
【００２３】
図３は第２の実施形態を示す。このＸＹθテーブルは、互いに直交する方向に伸縮する第１の駆動手段の１つであるリニアアクチュエータ４ａと、第２の駆動手段であるリニアアクチュエータ５とが、固定盤３の同一コーナ部に向けられ、これらの各リニアアクチュエータ４ａ、５と連結された２つのリニアガイド６ａ、７の案内方向が、互いに直交する方向に向けられて、Ｌ字状のベース金具９ａに一体に取り付けられている。
【００２４】
また、この可動盤１には、前記ベース金具９ａが位置する固定盤３のコーナ部に向けて張り出すアーム部材１６が設けられて、可動盤１はこのアーム部材１６によりベース金具９ａにピン結合で回動自在に連結され、各リニアガイド６ａ、７のスライド部１１は、ピン結合によらず、それぞれ直接各リニアアクチュエータ４ａ、５と連結されている。したがって、この実施形態では、第１の実施形態よりもピン結合の連結部が１箇所少なくなっている。その他の部分は第１の実施形態と同じであるので、図１と同じ符号で表示した。
【００２５】
このＸＹθテーブルも、第１の実施形態のものと同様に、リニアアクチュエータ４ａまたは５のみを駆動する場合は、これらの駆動力を供給する駆動手段の連結部と、リニアガイド６ｂとリニアアクチュエータ４ｂとの連結部とには必ず駆動力が作用し、リニアアクチュエータ４ｂのみを駆動する場合は、このリニアアクチュエータ４ｂの連結部と、リニアガイド６ａとリニアアクチュエータ４ａとの連結部とに必ず駆動力が作用する。
【００２６】
図４および図５は第３の実施形態を示す。このＸＹθテーブルは、Ｙ方向に伸縮する第１の駆動手段である２つのリニアアクチュエータ４ａ、４ｂと、可動盤１の左右両側でそれぞれ連結された各リニアガイド６ａ、６ｂの案内方向の向きが、可動盤１のＹ方向の中心線に関して互いに対称で逆向きに傾斜している。Ｘ方向に伸縮する第２の駆動手段であるリニアアクチュエータ５と連結されたリニアガイド７の案内方向はＹ方向に向けられている。
【００２７】
前記各リニアガイド６ａ、６ｂ、７は、それぞれ２つのベース金具９ｂ、９ｃに取り付けられた一対の平行な案内部１０を有し、そのスライド部１１は、この平行な各案内部１０と２箇所でスライド自在に係合し、それぞれ各リニアアクチュエータ４ａ、４ｂ、５と回動自在にピン結合されている。これらの結合部は、コンパクトな設計とするために、各係合部と上下２層となるようにスライド部１１の下面側に設けられている。
【００２８】
したがって、この実施形態では、各リニアガイド６ａ、６ｂ、７の係合部に作用する駆動力が低減され、かつ、係合部での遊びも少なくすることができる。その他の部分は第１の実施形態と同じであるので、図１および図２と同じ符号で表示した。
【００２９】
上述した各実施形態では、可動盤が固定盤の上下面を挟持する形式のものとし、２つの第１の駆動手段と１つの第２の駆動手段で可動盤を移動させるようにしたが、本発明に係るＸＹθテーブルは、可動盤を固定盤の上面のみで支持する形式とすることもでき、各駆動手段の個数をさらに増加させることもできる。駆動手段としての電動リニアアクチュエータは、ステッピングモータ、サーボモータ、リニヤモータ等を用いて駆動される。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明のＸＹθテーブルは、少なくとも２つの第１の駆動手段と連結される各直動案内手段の直線案内方向間に傾斜角を持たせ、第１または第２の駆動手段のみを駆動する場合であっても、この傾斜角を持たせた各直動案内手段の一方の連結部には常に駆動力が作用するようにし、駆動力を供給する駆動手段と連結された連結部と併せて、少なくとも２つの連結部にバランスよく駆動力を作用するようにしたので、可動盤に大きなモーメント荷重が発生することがなく、可動盤を円滑に移動させて精度よく位置決めすることができるとともに、ＸＹθテーブルの横方向の剛性を支障なく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のＸＹθテーブルを示す一部切欠き平面図
【図２】ａは図１のＸ方向の側面図、ｂは図１のＹ方向の縦断面図
【図３】第２の実施形態のＸＹθテーブルを示す平面図
【図４】第３の実施形態のＸＹθテーブルを示す平面図
【図５】図４の背面図
【図６】従来のＸＹθテーブルを示す一部切欠き平面図
【符号の説明】
１可動盤
２スラスト転がり軸受
３固定盤
４ａ、４ｂ、５リニアアクチュエータ
６ａ、６ｂ、７リニアガイド
８ブラケット
９、９ａ、９ｂ、９ｃベース金具
１０案内部
１１スライド部
１２貫通孔
１３スラスト転がり軸受
１４挟持板
１５連結部材
１６アーム部材

Claims

ＸＹ直交座標系で表現されるＸＹ平面内に配置された可動盤を、スラスト軸受を介して固定盤の上に支持し、前記固定盤側に、ＸＹ平面と平行なＸＹ平面群内で互いに同じ方向に伸縮する少なくとも２つの第１の駆動手段と、同じくＸＹ平面群内で第１の駆動手段と直交方向に伸縮する少なくとも１つの第２の駆動手段とを取り付け、前記可動盤側に、前記各駆動手段とそれぞれ連結され、ＸＹ平面群内で直線案内可能な係合部を有する直動案内手段を取り付け、前記可動盤をＸＹ平面内で回動可能に前記固定盤に連結して、可動盤をＸ方向、Ｙ方向およびＸＹ平面内の回転方向であるθ方向に移動可能としたＸＹθテーブルにおいて、前記少なくとも２つの第１の駆動手段と連結される各直動案内手段の直線案内方向間に傾斜角を持たせたことを特徴とするＸＹθテーブル。
前記各駆動手段と各直動案内手段との連結部を、前記ＸＹ平面内の可動盤の外側に設けた請求項１に記載のＸＹθテーブル。
前記少なくとも１つずつの第１および第２の駆動手段と連結される各直動案内手段の直線案内方向を、互いに直交する方向に向けた請求項１または２に記載のＸＹθテーブル。
前記直線案内方向が互いに直交する方向に向く各直動案内手段を、一体に回動可能に前記可動盤と連結した請求項３に記載のＸＹθテーブル。
前記少なくとも２つの第１の駆動手段を、前記可動盤の中心に対して互いに反対側に取り付け、これらの各駆動手段と連結される前記各直動案内手段の直線案内方向間の傾斜角を、前記可動盤の中心に対して対称に形成した請求項１または２に記載のＸＹθテーブル。
前記少なくとも１つの直動案内手段を、直線案内可能な一対の平行な係合部を有するものとした請求項１乃至５のいずれかに記載のＸＹθテーブル。
前記固定盤の上下両面に転動面を設け、前記可動盤にこれらの各転動面とそれぞれ対向する転動面を設け、これらの対向する固定盤と可動盤の各転動面間にそれぞれスラスト転がり軸受を介在させた請求項１乃至６のいずれかに記載のＸＹθテーブル。