JP5774743B2 - 3軸共平面型駆動式平台 - Google Patents
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Description
そして、本発明の3軸共平面型駆動式平台は、台座平面に設置する3つの駆動モジュールにより作業台の2次元移動と回転を制御することができるため、高規格のサーボ部品(即ち、リニアモータと液体静圧摺動レール)を使用する必要がなく、作業台の安定、高解像度と高精度の特性を提供できることにより、エネルギーを節約できる長所を有する。
前記第2駆動モジュールと前記第1駆動モジュールは、X軸上に互いに対向して配置され、前記第3駆動モジュールと前記第2駆動モジュールは、Y軸上に互いに対向して配置され、かつ前記第3駆動モジュールと前記第1駆動モジュールは、X軸とY軸との間の対角線上に互いに対向して配置される。
そして、上記の第1駆動モジュール、第2駆動モジュールと第3駆動モジュールのいずれも、それぞれ駆動ユニットと、前記駆動ユニットの上に設けられると共に、前記駆動ユニットの駆動により往復摺動する摺動ユニットとを備える。
また、前記第1駆動モジュール、前記第2駆動モジュールと前記第3駆動モジュールのそれぞれの摺動ユニットの上には、作業台が設けられる。
そのうち、第2駆動モジュールの駆動ユニットを単独運転するように制御する場合、第2駆動モジュールの摺動ユニットが前記作業台を前記駆動ユニットの上に前記X軸に沿って摺動するように連動する。
そして、第1駆動モジュールの駆動ユニットと第3駆動モジュールの駆動ユニットを協働運転するように制御する場合、第1駆動モジュールの摺動ユニットと第3駆動モジュールの摺動ユニットが前記作業台を2つの前記駆動ユニットの上に前記Y軸に沿って摺動するように連動する。
また、第1駆動モジュール、第2駆動モジュールと第3駆動モジュールのそれぞれの駆動ユニットを協働運転するように制御する場合、第1駆動モジュール、第2駆動モジュールと第3駆動モジュールのそれぞれの摺動ユニットが前記作業台を前記第1平面軸と前記第2平面軸で構成される平面上に回転するように連動する。
また、前記第3駆動モジュール12cは、前記台座11の上に設けられ、かつ前記台座11の中心点から第3距離d3隔たる。そして、前記第3駆動モジュール12cと前記第2駆動モジュール12bは、Y軸上に互いに対向して配置される。また、前記第3駆動モジュール12cと前記第1駆動モジュール12aは、X軸とY軸との間の対角線上に互いに対向して配置される。前記3軸共平面型駆動式平台1の配置中において、前記第1距離d1が前記第2距離d2と相等しく、かつ前記第1距離d1が前記第3距離d3と相等しい。
前記サーボモータ1214は、前記ねじ軸1212に電気的に接続される。そして、前記サーボモータ1214の運転によりねじ軸1212を回転するように駆動することによって、前記第1摺動ブロック1213を第1摺動レール1211内に往復摺動するように駆動する。
図示のように、前記第2摺動ブロック1221は、前記第1摺動ブロック1213の上に設けられると共に、収容溝12211が形成される。前記摺動ロッド1222は、前記第2摺動ブロック1221の上に設けられ、かつ前記摺動ロッド1222が前記収容溝12211内に部分的に収容される。そして、第3摺動ブロック1224は、台座11の上に設けられる第2摺動レール1223の上に設けられると共に、第2摺動レール1223の上に往復摺動可能となる。
前記第3摺動レール1226は、摺動ロッド1222と第3摺動ブロック1224の上に位置する連結具1225の上に設けられると共に、前記第2摺動レール1223と相対的に直交する。最後に、前記第4摺動ブロック1227は、前記第3摺動レール1226の上に設けられると共に、第3摺動レール1226の上に往復摺動可能となり、そのうち、前記第4摺動ブロック1227の上には枢支軸12271が形成される。
この他に、作業台13の上には、前記第1駆動モジュール12a、前記第2駆動モジュール12bと前記第3駆動モジュール12cのそれぞれの摺動ユニット122の枢支軸12271をそれぞれ枢支するための3つの枢支孔131が設けられる。第1距離d1、第2距離d2と第3距離d3との間の関係に対応して、前記3つの枢支孔131は、それぞれ前記作業台13の中心点から第1間隔距離、第2間隔距離と第3間隔距離隔たる。そして、前記第1間隔距離が前記第2間隔距離と相等しく、かつ前記第1間隔距離が前記第3間隔距離と相等しい。
特に、本発明の設計において、第1摺動ブロック1213が第1摺動レール1211に沿って摺動することによる生じる変位量と、前記摺動ロッド1222が前記収容溝12211内に摺動する変位量との間では、傾斜駆動角θを角度とする三角関数関係が存在する。このため、技術スタッフは、摺動ロッド1222とねじ軸1212との間の三角関数関係により、異なるピッチ精度のねじ軸1212に対して、最適な平台の変位量と位置決め解像度を設計(または調整)できる。
続いて、図5Bに示すように、第2駆動モジュール12bの駆動ユニット121を単独運転するように制御する場合、前記第2駆動モジュール12bの摺動ユニット122の連結具1225を斜向駆動原理によりX軸に沿って摺動させると共に、前記第1駆動モジュール12aの摺動ユニット122と前記第3駆動モジュール12cの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227も、それぞれ属する前記第3摺動レール1226上にX軸に沿って摺動させる。
この場合、前記第2駆動モジュール12bの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227が、属する前記第3摺動レール1226上に摺動することで、Y軸の値を保持するようになっている。これにより、前記作業台13を前記駆動ユニット121の上にX軸に沿って摺動するように連動する。
この場合、前記第1駆動モジュール12aの摺動ユニット122と前記第3駆動モジュール12cの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227が、それぞれ属する前記第3摺動レール1226上にX軸に沿って摺動することにより、前記作業台13を前記駆動ユニット121の上にY軸に沿って摺動するように連動する。
この場合、前記第1駆動モジュール12aの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227が、属する前記第3摺動レール1226上にX軸の逆方向に沿って摺動し、かつ前記第2駆動モジュール12bの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227が、属する前記第3摺動レール1226上にY軸の正方向に沿って摺動すると共に、前記第3駆動モジュール12cの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227が、属する前記第3摺動レール1226上にX軸の正方向に沿って摺動する。こうして、第1駆動モジュール12a、第2駆動モジュール12bと第3駆動モジュール12cのそれぞれの摺動ユニット122が前記作業台13をX軸とY軸で構成される平面上に反時計方向へ回転するように連動する。
この場合、前記第1駆動モジュール12aの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227が、属する前記第3摺動レール1226上にX軸に沿って摺動し、かつ前記第2駆動モジュール12bの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227が、属する前記第3摺動レール1226上にY軸の逆方向に沿って摺動すると共に、前記第3駆動モジュール12cの摺動ユニット122の第4摺動ブロック1227が、属する前記第3摺動レール1226上にX軸の逆方向に沿って摺動する。こうして、第1駆動モジュール12a、第2駆動モジュール12bと第3駆動モジュール12cのそれぞれの摺動ユニット122が前記作業台13をX軸とY軸で構成される平面上に正時計方向へ回転するように連動する。
11 台座
12a 第1駆動モジュール
12b 第2駆動モジュール
12c 第3駆動モジュール
13 作業台
121 駆動ユニット
122 摺動ユニット
131 枢支孔
1211 第1摺動レール
1212 ねじ軸
1213 第1摺動ブロック
1214 サーボモータ
1215 モータ台座
1216 固定ブロック
1221 第2摺動ブロック
1222 摺動ロッド
1223 第2摺動レール
1224 第3摺動ブロック
1225 連結具
1226 第3摺動レール
1227 第4摺動ブロック
12211 収容溝
12271 枢支軸
X 第1平面軸
Y 第2平面軸
θ 傾斜駆動角
Claims (6)
- X軸及びY軸が定義された台座と、前記台座の上に当該台座の中心点から第1距離を隔てて設けられた第1駆動モジュールと、前記台座の上に当該台座の中心点から第2距離を隔てて設けられた第2駆動モジュールと、前記台座の上に当該台座の中心点から第3距離を隔てて設けられた第3駆動モジュールとを備える3軸共平面型駆動式平台であって、
前記第2駆動モジュールと前記第1駆動モジュールは、前記X軸上に互いに対向して配置され、前記第3駆動モジュールと前記第2駆動モジュールは、前記Y軸上に互いに対向して配置され、前記第3駆動モジュールと前記第1駆動モジュールは、前記X軸と前記Y軸との間の対角線上に互いに対向して配置され、
前記第1駆動モジュール、前記第2駆動モジュール、及び前記第3駆動モジュールの各々は、駆動ユニットと、当該駆動ユニットの上に設けられると共に当該駆動ユニットに駆動されて往復摺動する摺動ユニットとを備え、
前記第1駆動モジュール、前記第2駆動モジュール、及び前記第3駆動モジュールのそれぞれの前記摺動ユニットの上には、作業台が設けられ、
前記第1駆動モジュール、前記第2駆動モジュール、及び前記第3駆動モジュールの各々の前記駆動ユニットは、前記台座の上に設けられた第1摺動レールと、前記第1摺動レール内に設けられたねじ軸と、前記ねじ軸の上に設けられて当該ねじ軸の回転により前記第1摺動レール内で往復摺動する第1摺動ブロックと、前記ねじ軸を回転駆動して前記第1摺動ブロックを前記第1摺動レール内で往復摺動させるべく当該ねじ軸に接続されたサーボモータとを備え、
前記第1駆動モジュール、前記第2駆動モジュール、及び前記第3駆動モジュールの各々の前記摺動ユニットは、前記駆動ユニットの前記第1摺動ブロックの上に設けられて収容溝を有する第2摺動ブロックと、前記ねじ軸と傾斜駆動角をなすように前記第2摺動ブロックの上の前記収容溝内に部分的に収容された摺動ロッドと、前記摺動ロッドと互いに直交するように前記台座の上に設けられた第2摺動レールと、前記第2摺動レールの上に設けられて当該第2摺動レールの上で往復摺動する第3摺動ブロックと、前記摺動ロッドと前記第3摺動ブロックとの上に設けられた連結具と、前記連結具の上に前記第2摺動レールと互いに直交するように設けられた第3摺動レールと、前記第3摺動レールの上に設けられて当該第3摺動レールの上で往復摺動する第4摺動ブロックとを備え、
前記第2駆動モジュールの前記駆動ユニットを単独運転するように制御する場合、当該第2駆動モジュールの前記摺動ユニットが、前記作業台を当該駆動ユニットの上で前記X軸に沿って摺動するように駆動して、前記第1駆動モジュール及び前記第3駆動モジュールのそれぞれの前記摺動ユニットの前記第4摺動ブロックが、それぞれに該当する前記第3摺動レールの上で前記X軸に沿って摺動するように連動させ、
前記第1駆動モジュールの前記駆動ユニットと前記第3駆動モジュールの前記駆動ユニットを共に運転するように制御する場合、前記第1駆動モジュールの前記摺動ユニットと前記第3駆動モジュールの前記摺動ユニットが前記作業台を2つの前記駆動ユニットの上に前記Y軸に沿って摺動するように駆動して、前記第2駆動モジュールの前記摺動ユニットの前記第4摺動ブロックが、該当する前記第3摺動レールの上で前記Y軸に沿って摺動するように連動させ、
前記第1駆動モジュールの前記駆動ユニット、前記第2駆動モジュールの前記駆動ユニット、及び前記第3駆動モジュールの前記駆動ユニットを共に運転するように制御する場合、前記第1駆動モジュールの前記摺動ユニット、前記第2駆動モジュールの前記摺動ユニット、及び前記第3駆動モジュールの前記摺動ユニットが前記作業台を前記X軸と前記Y軸で構成される平面上に回転するように駆動する
ことを特徴とする、3軸共平面型駆動式平台。 - 前記駆動ユニットは、
前記サーボモータと前記ねじ軸との間に設けられて当該サーボモータを固定すると共に当該ねじ軸を安定するように補助するためのモータ台座と、
前記サーボモータに対向するように前記台座の上に設けられて前記第1摺動レールと前記ねじ軸に連結すると共に当該第1摺動レールと当該ねじ軸を前記台座の上に固定するための固定ブロックと
をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の3軸共平面型駆動式平台。 - 前記作業台には3つの枢支孔が設けられ、
前記第1駆動モジュール、前記第2駆動モジュール、及び前記第3駆動モジュールの各々の前記第4摺動ブロックの上に形成された枢支軸は、前記3つの枢支孔にそれぞれ連結される
ことを特徴とする、請求項1に記載の3軸共平面型駆動式平台。 - 前記第1距離と前記第2距離と前記第3距離とは互いに等しいことを特徴とする、請求項1に記載の3軸共平面型駆動式平台。
- 前記3つの枢支孔は、前記作業台の中心点から第1間隔距離、第2間隔距離、及び第3間隔距離だけ隔てたことを特徴とする、請求項3に記載の3軸共平面型駆動式平台。
- 前記第1間隔距離と前記第2間隔距離と前記第3間隔距離とは互いに等しいことを特徴とする、請求項5に記載の3軸共平面型駆動式平台。
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