JP5141191B2 - 縦型位置決めテーブル - Google Patents

Description

本発明は縦型ＸＹテーブルのテーブル高さについてある制限された高さを維持するのに好適な縦型位置決めテーブルに関する。

光学レンズ加工の精密な位置決めを要求される場面で縦型ＸＹテーブルが使用されている。この縦型ＸＹテーブルは水平方向に動くＸテーブルと、Ｘテーブル上を直角方向に動く縦型のＹテーブルとで構成される。通常、ＸおよびＹテーブルの双方は案内に高精度のリニアガイドを使用し、運動伝達要素に、いわゆるボールねじを使用し、モータの回転運動を直線運動に変換することにより位置決めを行う。この場合、ＸテーブルでもＹテーブルでも、通常、ボールねじなどの駆動装置はそれぞれのテーブルの下側スペース（ガイドレールと同程度の高さ部分）、もしくはテーブルの側面、つまりサイドスペースに配置している。

一般に、縦型テーブルではテーブル自身と運動伝達要素のステージ片側への集中によりテーブルを配置する作業ステージ側に重心が偏る傾向がある。このため、たとえば案内に曲げモーメントが働くことで、テーブル姿勢精度を維持することが難しい。この精度の低下を軽減するのに幾つかの知られた方法がある。

たとえば、縦に配置する門形のガイド部材を使用して案内要素の数を増し（実際上、４ヶ所が限度）、ワイヤを使って４ヶ所に均等な力が働くようにすれば、重心が偏ることに起因する精度の悪化を食い止めることができる。この方法は確かに目的達成には有効であるが、極めて大きいスペースを必要とし、テーブル高さに制約がある場合には使用することができない。

また、作業ステージ側に重心が偏る傾向を取り除くため背面のスペースを利用する試みもある（たとえば、特開平５−１０２０１１号公報）。この方法では運動伝達要素のうち、駆動源についてステージ背面のスペースに配置したもので、ステージ片側に伝達要素等が集中する弊害は幾分か改善されているが、姿勢精度の低下を抑えるうえで十分とはいえない。
特開平５−１０２０１１号公報、第４頁−第５頁、図１および図２

縦型ＸＹテーブルの小型化に向けてテーブル高さについてより制限された高さで実現することが要望されている。ＸＹテーブルの運動伝達要素に多用されるボールねじおよびサーボ・モータは近年の大リードのもので効率が極めて高く、テーブルの高速化に欠かせない手段となっているが、ボールねじおよびサーボ・モータの構造上幅および高さ寸法がかなり大きい。

一方、ＸＹテーブルに欠かせない案内としてボール循環式リニアガイドが使用されている。これはレールとレール上を走るスライド・ユニットとで構成され、転動体であるボールがレールとスライド・ユニットとの間で転がり、スライド・ユニットの両端にきたとき、ボールがエンド・キャップとリターン・ガイドによって循環孔に送り込まれる循環運動を行うようにしたもので、このような手段も不可避的に高さ寸法が大きくなる。

このようなボールねじおよびリニアガイドの高さ寸法が現状の水準から一段と小さくならないとすれば、目標とするテーブル高さをより制限されるＸＹテーブルとして構成することができない。この点は実用化されている代替可能な送り機構および案内機構を採用したとしても、十分に高さの低い、満足の行くＸＹテーブルを構成することができない。

これに加えて、縦型ＸＹテーブルは特に対策を講じないのであれば、上述した姿勢精度を維持できない傾向が強い。

本発明の目的は縦型ＸＹテーブルのテーブル高さについてより制限された所望の高さを維持すると同時に、より高い姿勢精度を保つようにした縦型位置決めテーブルを提供することにある。

本発明は第１鉛直面および第１鉛直面と背中合わせの第２鉛直面を有するベースと、Ｘ軸およびＹ軸の両方向に個別に移動するテーブルを有するＸＹテーブルとを備え、第２鉛直面側にＸＹテーブルを配設した第２ステージを構成し、ＸＹテーブルのＸテーブルのＸ軸駆動装置を第１鉛直面側に配設した第１ステージを構成し、Ｘ軸駆動装置の可動部にＸテーブルを直接連結するものである。

本発明においては第２鉛直面にＸＹテーブルを配置した第２ステージを構成し、第１鉛直面にＸテーブルのＸ軸駆動装置を配置した第１ステージを構成する。第２ステージにもう１つのＹテーブルのＹ軸駆動装置だけを配置する。

このような配置により作業ステージである第２ステージからのＸ軸駆動装置の分離を図ってステージ片側に縦型テーブルの運動伝達要素等が集中して重心が偏る傾向を取り除く。ＸＹテーブルの第２鉛直面からの高さは通常のテーブルのサイドスペースを利用する場合より格段に小さくなり、この結果、位置決めテーブルの小型化に合わせて高い姿勢精度を得ることができる。

本発明による縦型位置決めテーブルについて図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）において、本発明の位置決めテーブルは垂直方向に動く縦型テーブルとしてＸＹテーブル１を備える。このＸＹテーブル１は水平方向に運動するＸテーブル２と、Ｘテーブル１に沿って直角方向に運動する縦型Ｙテーブル３とで構成され、Ｘテーブル２およびＹテーブル３の双方が後に詳述されるリニアガイドによってＸ軸およびＹ軸（図１（ａ）参照）方向に案内されるようになっている。Ｘテーブル２は送り機構としてのボールねじ式駆動装置４と連結され、Ｙテーブル３はボールねじ式駆動装置５と連結されている。

また、縦型位置決めテーブルはベース６を備える。このベース６は底面に対して垂直度を高く保って加工された第１鉛直面７と、第１鉛直面７と背中合わせの第２鉛直面８とを有する。Ｘテーブル２はこの第１鉛直面７上に水平方向に向く２本のリニアガイド９を備え、また、縦型Ｙテーブル３はＸテーブル２上に直角方向に向く２本のリニアガイド１０を有する。

本実施の形態のリニアガイド９、１０はボールなどの転動体が転動溝に沿って循環しながら、レール上をスライダが高精度な直線運動する案内装置である。このリニアガイド９、１０はまたＸＹテーブル１の高さについてある制限された値に維持するため、可能な限り高さの低いもの（たとえば、望ましくは、標準ガイドレールとスライダとの組み立て高さで１６ｍｍ）で構成する。

図２に示すように、ベース６の第１鉛直面７に駆動装置４が配置され、ボールねじ機構はサーボ・モータ１１に直結されている。ボールねじ機構のねじ軸１２はナット１３と螺合しており、回転運動を直線運動に変換することができる。ベース６を間に第２鉛直面８は第１鉛直面７から隔てられており、このため、図３に示すようなベース６に穿つ長孔１４を貫いてナット１３とＸテーブル２とを連結部材、たとえばナットブラケット１５を介して連結している。なお、図２において、符号１６はモータブラケットを示している。

再び図１（ａ）に戻って、ベース６の第２鉛直面８に駆動装置５が配置され、ボールねじ機構がサーボ・モータ１７に直結されている。ボールねじ機構のねじ軸１８はナット１９と螺合しており、回転運動を直線運動に変換することができる。ねじ軸１８のナット１９とＹテーブル３とを連結するナットブラケット２０と連結部材（図示せず）とが設けられる。なお、図１（ａ）において、符号２１はモータブラケットを示している。

一方、図４にナットブラケット１５を示す。ナットブラケット１５は本実施の形態では直方体に形成されているが、直方体だけなく断面円形に形成してもよい。また、駆動装置４のナット１３とＸテーブル２とを結ぶためにナットブラケット１５は一定の長さを有する。ナットブラケット１５の一方の端面に取付け用雌ねじ２２が刻設される。ナットブラケット１５はこの雌ねじ２２と螺合する複数のボルト２３によってＸテーブル２に固定される。

上記構成において、Ｘ軸のボールねじ式駆動装置４について第１ステージに配置している。この駆動装置４は複数の機構を含む構造上大きい装置であって、こうした駆動装置４をＸテーブル２から分離して配置することで、ステージ片側に縦型テーブルの運動伝達要素等が集中して重心が偏る傾向を取り除くことができる。

この作業ステージである第２ステージからの分離により余裕を持ってもう１つのＹ軸用ボールねじ式駆動装置５を配置することが可能になり、ＸＹテーブル１の第２鉛直面８からの高さについて、たとえば５５ｍｍ程度に抑えることができる。

縦型テーブルではテーブル高さが増加すれば増加するほど、案内に曲げモーメントが働いて姿勢精度を狂わせる傾向が強い。本実施の形態においてはテーブル高さ５５ｍｍという、ほぼ理想的な値を維持することが可能で、一段と高い姿勢精度を保つことができる。

本発明の上記と異なる実施の形態について説明する。図５において、位置決めテーブルは上記実施の形態のものと同一の構成からなる。特に、本実施の形態ではリニアガイド９がベース６の第２鉛直面８にそれぞれ刻設するレール溝２４に装着される。このレール溝２４は第２鉛直面８の平面から一定の深さ（たとえば、５ｍｍ）に刻まれる。

リニアガイド９について、上記実施の形態では標準ガイドレールとスライダの組み立て高さで１６ｍｍを目安にすることが可能であるが、第２鉛直面８の平面から深さ５ｍｍまでレール溝２４を刻設することで、ＸＹテーブル高さについて上記値（第２鉛直面からの高さ５５ｍｍ）からさらに５ｍｍを引いた値まで下げることが可能になる。

本実施の形態においてはＸテーブル２を第２鉛直面８により近接して配置することが可能になり、作業ステージに重心が偏ることに起因して生じる姿勢精度の低下をさらに抑えることができる。

さらに、異なる実施の形態について説明する。図６に示すように、Ｘテーブル２とボールねじ機構のナット１３とを結ぶ連結部材２５が設けられる。この連結部材２５はナットブラケット２６と、ナットブラケット２６を保持する保持プレート２７とで構成される。保持プレート２７はＸテーブル２の一面に複数のボルト２８によって固定される。なお、図において、符号２９はナットブラケット２６と保持プレート２７とを連結するボルトを示している。

本実施の形態においてはナットブラケット２６と保持プレート２７とからなる連結部材２５で運動伝達部を構成するもので、ナットブラケット２６についてより簡素化することができる。

本発明による縦型位置決めテーブルを示すもので、（ａ）は位置決めテーブルの正面図、（ｂ）は位置決めテーブルの側面図である。 図１に示される縦型位置決めテーブルの平面図である。 本発明に係るベースを示すもので、（ａ）はベースの正面図、（ｂ）はベースの側面図である。 本発明によるナットブラケットの一実施の形態を示す正面図である。 本発明による縦型位置決めテーブルの他の実施の形態を示す側面図である。 本発明による連結部材の一実施の形態を示す正面図である。

符号の説明

１… ＸＹテーブル
２… Ｘテーブル
３… Ｙテーブル
４、５… 駆動装置
６… ベース
７… 第１鉛直面
８… 第２鉛直面
９、１０… リニアガイド
１２、１８… ねじ軸
１３、１９… ナット
１５、２６… ナットブラケット

Claims (1)

1. 第１鉛直面および第１鉛直面と背中合わせの第２鉛直面を有するベースと、Ｘ軸およびＹ軸の両方向に個別に移動するテーブルを有するＸＹテーブルとを備え、前記第２鉛直面側に前記ＸＹテーブルを配設した第２ステージを構成し、前記ＸＹテーブルのＸテーブルのＸ軸駆動装置を前記第１鉛直面側に配設した第１ステージを構成し、前記Ｘ軸駆動装置の可動部に前記Ｘテーブルを直接連結している縦型位置決めテーブルであって、
   前記ＸＹテーブルのＸテーブルが前記第２鉛直面に近接して配置され、
   前記ＸＹテーブルのＹテーブルが前記Ｘテーブルに近接して配置され、
   前記Ｘ軸駆動装置がねじ軸と、前記ねじ軸と螺合する可動部とからなるボールねじ機構を備えるとともに、
   前記ベースが前記第１鉛直面から第２鉛直面に前記ベースを貫いて形成される貫通孔を有し、前記Ｘテーブルと前記ボールねじ機構の可動部とを連結するように、連結部材が前記貫通孔を通して直接結ばれるようにしたこと
   を特徴とする縦型位置決めテーブル。

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