JPH01106206A - 流体シリンダを用いた位置決め機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 流体シリンダを用いた位置決め機構に関し、位置決め精
度が高く、且つ複数段構成の位置決めの実施が容易な、
位置決め機構を提供することを目的とし、 流体シリンダで駆動され、基台上を直線往復運動するテ
ーブルと、該テーブルの前進位置を、制御装置に伝達す
る位置検出センサーと、該テーブルの側面に対向して該
基台上に設置された、長い直方体状の制動ブロックと、
圧電素子積層体の一端が該テーブルの側面に固着し、他
端のブレーキ端板が該制動ブロック（１５）に近接した
状態で、該テーブルに装着されてなる主ブレーキアクチ
ュエーターと、圧電素子積層体の一端が、該テーブルの
運動方向に撓むばね性を有する仮ばねを介して、該テー
ブルの側面に固着し、他端のブレーキ端板が該制動ブロ
ックに近接した状態で、該テーブルに装着されてなる副
ブレーキアクチュエーターとよりなる構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、流体シリンダを用いた位置決め機構に関する
。

電子部品、特に半導体部品等の組立て作業には、数十μ
ｍ程度の精度で部品素子を位置合わせすることが、しば
しば要求されている。

このような電子部品の製造作業１組立て作業に使用する
位置決め機構は、高精度のことと、取り扱いが容易なこ
とが要求されている。

〔従来の技術〕

第５図は従来の流体シリンダを用いた位置決め機構の構
成図である。

第５図において、２は電子部品を移送するテーブルであ
る。テーブル２の下部には、左右方向に並行した一対の
案内孔を設けである。

一方、基台１の上面に一対の並行したガイドバー（図示
せず）を配設し、このガイドバーのそれぞれが、テーブ
ル２の前記案内孔を貫通するように構成しである。よっ
て、テ゛−プル２は、ガイドバーに並行した方向に摺動
移動可能である。

基台１上のテーブル２の後方に、ピストンロッド４がガ
イドバーに並行するよう、流体シリンダ３（例えばエア
シリンダ）を設置し、流体シリンダ３のピストンロッド
４をテーブル２の後端面に連結しである。

したがって、流体シリンダ３を駆動すると、テーブル２
が前進運動を行い、流体シリンダ３を逆駆動すると、テ
ーブル２が後退する。

また、テーブル２に突起２ａを設け、さらに、テーブル
２の側面に沿って、テーブル２の運動方向に並行する如
く、基台１上にスケールブロック５を設置しである。

このスケールブロック５の所望の位置に、ストッパー用
の孔６−、６−２．６−３を１列に配設し、テーブル２
を停止させたい位置に設けた孔を選択して、ストッパー
７を嵌着する。

流体シリンダ３を駆動してテーブル２を前進させ、所望
の位置決め位置にテーブル２が到達すると、テーブル２
の突起２ａがストッパー７に当接するので、テーブル２
の前進が阻止される。

即ち、従来の位置決め機構は、スケールブロック５上の
所望の位置に、ストッパー７を設けるという機構である
。なお、テーブル２に往復運動を付与する手段が流体シ
リンダであるので、他の手段、例えば送りねじをモータ
ーで回転する手段。

或いはステップモーターで駆動する手段等に比較して、
構成が簡単で、低コストである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来のものは、ストッパーを嵌着した
孔位置でテーブルを停止させるという位置決め手段であ
って、ストッパーを嵌入する孔の寸法精度、孔を設ける
位置精度上の理由から、その位置決め精度は、せいぜい
±０．１■■であって、数十μｍ以内の高精度にするこ
とは困難であるという問題点があった。

また、１段目で所定のり、の位置でテーブルを停止し、
次にさらにテーブルを前進して２段目のＬ２の位置で停
止させるという２段構成、或いは３段構成の位置決めは
、困難であるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、位置
決め精度が高く、且つ複数段構成の位置決めの実施が容
易な、位置決め機構を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために本発明は、第１図に例示
したように、制御装置５０を設け、この制御装置５０に
より作動する流体シリンダ３を基台１に設置し、さらに
流体シリンダ３で駆動され直線往復運動を行うテーブル
２を基台１上に設ける。

テーブル２の前進位置を、制御装置５０に伝達する位置
検出センサー４０を設置する。位置検出センサー４０は
、テーブル２に並行するスリット目盛り４２を有し、基
台１に設置するスケール板４１と、スリット目盛り４２
のスリット数をカウントするカウンター４５とより構成
し、カウンター４５はテーブル２に固着する。

テーブル２の側面に対向して基台１上に、長い直方体状
の制動ブロック１５を設置する。

制動ブロック１５に対向するテーブル２の側面に、主ブ
レーキアクチュエーター２０と副ブレーキアクチュエー
ター３０とを設ける。

主ブレーキアクチュエーター２０は、圧電素子積層体の
先端部に設けたブレーキ端板２３が、制動ブロック１５
の側壁に近接するように、根元側の端板をテーブル２の
側面に固着する。この主ブレーキアクチュエーター２０
は、制御装置５０に接続されており、圧電素子積層体に
電圧が印加される軸方向に伸長して、ブレーキ端板２３
が制動ブロック１５に当接して、テーブル２の前進を停
止させる機能を有する。

副ブレーキアクチュエーター３０は、圧電素子積層体の
先端部に設けたブレーキ端板３３が、制動ブロック１５
の側壁に近接するように、根元側の端板側を、テーブル
２の運動方向に撓むばね性を備えた一対の並行した板ば
ね３５を介して、テーブル２の側面に固着しである。

この副ブレーキアクチュエーター３０は、制御装置５０
に接続されており、圧電素子積層体に電圧が印加される
と軸方向に伸長して、ブレーキ端板３３が制動ブロック
１５に当接して密着する。そして、主ブレーキアクチュ
エーター２０の制動を解除した場合に、流体シリンダ３
の推力によりばね３５の撓み量だけテーブル２を前進さ
せるという機能を有する。

〔作用〕

上記本発明の作用を第３図を参照しながら説明する。

テーブル２のカウンター位置Ｓは、流体シリンダ３の駆
動前は第３図（ａ）に示すように、スケール板４１の原
点Ｐ−０に一致している。スケール板４１上のＰは、テ
ーブル２を停止する設定位置である。

なおこの状態では、主ブレーキアクチュエーター２０．
副ブレーキアクチュエーター３０の制動が解除されてい
る。

この状態から流体シリンダ３を駆動してテーブル２を前
進させる。

カウンター４５がスケール板４１上のスリット目盛り４
２のスリット数をカランとして、第３図（１））に示す
ように、カウンター位置Ｓが設定位置Ｐの少し手前（例
えば１ｍ）に達した時に、制御装置５０より主ブレーキ
アクチュエーター２０に電圧を印加し、圧電素子積層体
を伸長させ、ブレーキ端板２３を制動ブロック１５に当
接させ、その摩擦力によりテーブル２を一旦停止させる
。

なお、流体シリンダ３は駆動状態であるので、テーブル
２は流体シリンダ３より推力を受けている。

次に第３図（Ｃ）のように、制御装置５０より副ブレー
キアクチュエーター３０に電圧を印加して、圧電素子積
層体を伸長させ、ブレーキ端板３３を制動ブロック１５
に密着させる。そして、主ブレーキ、アクチュエーター
２０の制動を解除する。

副ブレーキアクチュエーター３０のブレーキ端板３３が
制動ブロック１５に密着しており、且つテーブル２は流
体シリンダ３により推されているので、板ばね３５が撓
み、テーブル２は板ばね３５の撓み量（例えば数十μｍ
）だけ前進し停止する。

次に第３図（ｄ）に示すように、主ブレーキアクチュエ
ーター２０を作動させ、副ブレーキアクチュエーター３
０の制動を解除する。テーブル２はその位置で主ブレー
キアクチュエーター２０により制動され動かないが、圧
電素子積層体３１が縮退するので、ブレーキ端板３３側
がフリーとなり板、ばね３５の撓みが復帰する。即ち、
歩進前の位置に残っていた副ブレーキアクチュエーター
３０の圧電素子積層体が、テーブル２の歩進量（板ばね
３５の撓み量）だけ前進する。

この手順を繰り返して、テーブル２を数回歩進させ、カ
ウンター位置Ｓが設定位置Ｐに達したときに、終了させ
る。

そして、主ブレーキアクチュエーター２０を制動させた
状態で、流体シリンダ３の駆動を停止して、テーブル２
の位置決め作業を終了させる。

なお、複数段構成の位置決めの場合は、あらかじめ制御
装置に位置決めの設定位置を、その順にインプットして
おき、前述のことを繰り返すものとする。　　　　　　
　′ 本発明の位置決め精度は、テーブル２の１歩進量のほぼ
１／２である。なお、スケール板４１のスリット目盛り
４２は、例えば５μｍ幅の高・精度のものが得られる。

また、板ばね３５の最大撓み量を数十μｍのすることも
容易であので、その位置決めの精度が高い。

〔実施例〕

以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第１図は本発明の実施例の構成図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は斜視図、第２図は本発明の要部平面図、第４図
は本発明のフローチャートである。

第１図において、電子部品を移送するテーブル２の下部
に左右方向に並行した一対の案内孔を設けである。基台
１の上面に一対の並行したガイドバー１０を配設し、こ
のガイドバー１０のそれぞれが、テーブル２の案内孔を
貫通するように構成して、テーブル２を摺動移動可能と
しである。

基台１上のテーブル２の後方に、ピストンロッド４がガ
イドバーに並行するよう、流体シリンダ３を設置し、流
体シリンダ３のピストンロッド４をテーブル２の後端面
に連結しである。

したがって、制御装置５０の指令により、流体シリンダ
３が駆動すると、テーブル２が前進運動を行い、流体シ
リンダ３が逆駆動すると、テーブル２が後退する。

テーブル２に並行するように、基台１には、スケール板
４１を設置しである。スケール板４１の長平方向の側縁
には、例えば１０μｍのピッチでスリット、または細径
孔を一列に配列したスリット目盛り４２を設けである。

４５は、発光素子と受光素子とをスリット目盛り４２を
挟んだ対向させたカウンターであって、テーブル２の側
面に搭載しである。カウンター４５は制御装置５０に接
続しである。

テーブル２が前進すると、カウンター４５がスケール板
４１に沿って移動し、１スリツト（または細径孔）毎に
発光素子の発する光が遮断される。受光素子はその点滅
信号数を制御装置５０に伝送する。

したがって、制御装置５０は、カウンター４５の位置、
即ちテーブル２の前進位置を検出することができる。

一方、テーブル２のスケール板４１とは反対側の側面に
対向して、垂直の側壁を有する長い直方体状の制動ブロ
ック１５を、基台１に設置する。

副ブレーキアクチュエーター３０は、詳細を第２図に示
すように、圧電素子積層体３１の先端部に設けたブレー
キ端板３３が、制動ブロック１５の側壁に近接するよう
に、根元側の装着側端板３４を、テーブル２の運動方向
に撓むばね性を備えた一対の板ばね３５を介して、テー
ブル２の側面に固着しである。

圧電素子積層体３１は、中心面に孔を有する多数の圧電
素子３２を、絶縁片を介して積層し、軸心孔に芯棒を貫
通させである。そして、一方の端面に例えば金属円板よ
りなるブレーキ端板３３を、他方の端面に装着側端板３
４を密着させ、ブレーキ端板３３、装着側端板３４の中
心孔を貫通させた芯棒の両端部をかしめて、一体化させ
である。

それぞれの圧電素子３２の端面の電極につながるコード
を制御装置５０に接続し、制御装置５０から電圧を付与
して、圧電素子積層体３１を伸長させ副ブレーキアクチ
ュエーター３０を作動する。

板ばね３５は、弾性ある薄い金属板（５例えば燐青銅板
）であって、基台１の表面に垂直になるようにして、角
形の一方の側縁をテーブル２の側面に設けたスリットに
嵌太し、蝋付は等して固着し１、対向する他の側縁を装
着側端板３４の端面に設けたスリットに嵌太し、蝋付は
等して固着しである。

なお図示例では板ばね３５を２枚用いている。

主ブレーキアクチュエーター２０は、詳細を第２図に示
すように、圧電素子２２を多数積層してなる圧電素子積
層体２１を有し、その先端部に設けたプブレーキ端板２
３が、制動ブロック１５の側壁に近接するように、根元
側の装着側端板２４を、テーブル２の側面に固着しであ
る。

それぞれの圧電素子２２の端面の電極につながるコード
を制御装置５０に接続しである。主ブレーキアクチュエ
ーター２０は、制ｉＢ装置５０より電圧が印加されると
、軸方向に伸長して、ブレーキ端板２３が制動ブロック
１５に当接して、テーブル２の前進を停止させる。

副ブレーキアクチュエーター３０は、制御装置５０より
電圧が印加されると、軸方向に伸長して、ブレーキ端板
３３が制動ブロック１５に当接して密着する。この状態
で、主ブレーキアクチュエーター２０の制動を解除する
と、テーブル２には、流体シリンダ３の推力が付与され
ているので、板ばね３５の弾力に抗して、テーブル２が
前進し、板ばね３５の弾力と、流体シリンダ３の推力が
つりあった位置、即ちばね３５の撓み！！ｋｄだけテー
ブル２が前進しその位置でテーブル２が停止する。

以下第３図、第４図を参照しながら、本発明の作用を詳
述する。

テーブル２が原点Ｐ−０のある状態から、ステップ５１
の如くに流体シリンダ３を駆動すると、ステップ５２で
テーブル２が前進する。そしてカウンター４５がスケー
ル板４１上のスリット目盛り４２のスリット数をカラン
として、カウンター位置Ｓが設定位置Ｐの少し手前（例
えば１ｍｍ）に達した時、即ちステップ５３で、制御装
置５０より主ブレーキアクチュエーター２０に電圧を印
加するとステップ５４の。

ように、テーブル２が停止する。

ステップ５５で副ブレーキアクチュエーター３０を作動
させ、ブレーキ端板３３を制動ブロック１５に密着させ
る。ステップ５６で主ブレーキアクチュエーター２０に
印加している電圧をオフとして、主ブレーキアクチュエ
ーター２０の制動を解除する。

ステップ５７で板ばね３５が撓み、その撓み量だけテー
ブル２が歩進する。

ステップ５８で、カウンター位置Ｓ（テーブル２の基準
位置）が、設定位置Ｐに達したか否かを制御装置が判別
する。

カウンター位置Ｓが設定位置Ｐに達していない場合は、
ステップ６１で主ブレーキアクチュエーター２０を作動
してテーブル２を制動状態に保持する。

そして、ステップ６２で副ブレーキアクチュエーター３
０に印加している電圧をオフにして、圧電素子積層体を
収縮させ、撓んだいた板ばねを復旧させる。そして、ス
テップ５５．５６．５７．５を繰り返してテーブルに次
の歩進を行わせる。

ステップ５８で、カウンター位置Ｓ（テーブル２の基準
位置）が、設定位置Ｐに達した場合には、ステップ７１
で主ブレーキアクチュエーターを作動してテーブル２を
制動状態に保持し、次にステップ７２で副ブレーキアク
チュエーター３０の作動を解除し、さらにステップ７３
で流体シリンダ３の駆動を停止し、位置決め作業を終了
とする。

なお、複数段構成の位置決めの場合は、前述の第１段目
の位置決めが終わり、所望の時間を一過させた後、ステ
ップ５１に戻り流体シリンダ３を駆動した、第２段目の
設定位置にテーブルを移動させるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、主ブレーキアクチュエー
ターと副ブレーキアクチュエーターを交互作動させて、
テーブルを歩進させるという位置決め機構であって、構
造が簡単で低コストで、また、位置決め精度が高く、且
つ複数段構成の位置決めの実施が容易である等、実用上
で優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図で、 （ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、 第２図は本発明の要部平面図、 第３図は本発明の詳細な説明する図、 第４図は本発明のフローチャート、 第５図は従来例の構成図である。 図において、 １は基台、 ２はテーブル、 ３は流体シリンダ、 ４はピストンロンド、 １５は制動ブロック、 ２０は主ブレーキアクチュエーター、 ２１、３１は圧電素子積層体、 ２２、３２は圧電素子、 ２３、３３はブレーキ端板、 ２４、３４は装着側端板、 ３０は副ブレーキアクチュエーター、 ３５は板ばね、 ４０は位置検出センサー、 ４１はスケール板、 ４５はカウンター、 ５０は制御装置を示す。 （ａ−〕 ＜ｂ） 本４トｇ耳の冥施イ列ｌ？楕茂閣 箪１　阿 第５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流体シリンダ（３）で駆動され、基台（１）上を直線往
   復運動するテーブル（２）と、 該テーブル（２）の前進位置を、制御装置（５０）に伝
   達する位置検出センサー（４０）と、 該テーブル（２）の側面に対向して該基台（１）上に設
   置された、長い直方体状の制動ブロック（１５）と、 圧電素子積層体の一端が該テーブル（２）の側面に固着
   し、他端のブレーキ端板（２３）が該制動ブロック（１
   ５）に近接した状態で、該テーブル（２）に装着されて
   なり、電圧を印加することにより該圧電素子積層体が伸
   長し、ブレーキ端板（２３）が該制動ブロック（１５）
   に密着して、該テーブル（２）の前進を停止せしめる主
   ブレーキアクチュエーター（２０）と、 圧電素子積層体の一端が、該テーブル（２）の運動方向
   に撓むばね性を有する板ばね（３５）を介して、該テー
   ブル（２）の側面に固着し、他端のブレーキ端板が該制
   動ブロック（１５）に近接した状態で、該テーブル（２
   ）に装着されてなり、電圧を印加することにより、該圧
   電素子積層体が伸長し該ブレーキ端板（３３）が該制動
   ブロック（１５）に密着し、該流体シリンダ（３）の推
   力により該板ばね（３５）の撓み量だけ該テーブル（２
   ）が前進する、副ブレーキアクチュエーター（３０）と
   を、 具備したことを特徴とする流体シリンダを用いた位置決
   め機構。