JP2003025171A - ＸＹθ移動装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 θ方向の移動量を大きくすることができ、か
つ設計上の柔軟性に富み小型化及び軽量化が可能な、固
定ベースと移動ベースとの２層からなるＸＹθ移動装置
と、その制御方法とを提供すること。 【解決手段】 移動ベースまたは固定ベースのいずれか
一方のベースに配設されたＸＹ平面に平行な３本の直線
ガイドと、ＸＹ平面に平行な面内で回動可能に、他方の
ベースに配設された３つの近接回動体と、直線ガイドに
近接回動体を近接させる近接手段と、他方のベースに配
設された３つの駆動機構とを備えており、３本の直線ガ
イドはＸＹ平面視で、少なくとも１つの交点を持ち、ま
た近接回動体は、接触中心軸で回動自在に軸着された回
動半径提供部と接触半径提供部とから構成され、回動半
径提供部は回動軸で駆動機構に連結され、さらに近接手
段により直線ガイドが接触半径提供部に近接して移動可
能であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種製造装置や検
査装置において物品（ワーク）の位置決めを必要とする
分野、並びに、ワークのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向への
移動もしくはこれらの合成方向への移動を必要とする分
野に用いられるＸＹθ移動装置及びその制御方法に関す
る。なお、ここでＸ、Ｙは直交する２軸からなる座標平
面における各軸を指し、また、θはＸＹ平面上の点を回
転中心とするＸＹ平面内における回転を指す。

【０００２】

【従来の技術】図２９は固定ベース（１）、Ｘ方向移動
ベース（２Ｘ）、Ｙ方向移動ベース（２Ｙ）及びθ方向
移動ベース（２θ）の４層からなる従来のＸＹθ移動装
置の中立状態を示す図である。（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は正面図である。図において、モーター（ＭＸ）
を駆動することによりボールネジ軸（ＢＸ）が回転して
ボールネジナット（ＮＸ）がＸ方向に移動し、ボールネ
ジナットが固着されたＸ方向移動ベース（２Ｘ）がＸ方
向に移動する。モーター（ＭＹ）もモーター（ＭＸ）と
同様に、モーター（ＭＹ）を駆動することによりＹ方向
移動ベース（２Ｙ）がＹ方向に移動する。モータ（Ｍ
θ）に関しては、モーター（Ｍθ）を駆動することによ
りウォーム（ＷＧ）が回転して、その回転がホイール
（ＨＧ）に伝達され、ホイールが固着されたθ方向移動
ベース（２θ）がθ方向に回転する。従って、θ方向移
動ベースにワークを乗せた場合にはこれら３つのモータ
を駆動制御することにより、ワークの移動、位置決めを
行うことができる。

【０００３】次に、図３０は固定ベース（１）及び移動
ベース（２）の２層からなる従来のＸＹθ移動装置の一
例の中立状態を示す図である。（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は平面図である。図において、固定ベース（１）
の上に移動ベース（２）が保持器付スラストボール軸受
（３０２）を介して保持されており、移動ベースはＸ方
向、Ｙ方向及びθ方向に移動可能に構成されている。移
動は、固定ベースの側辺に取り付けられた、移動ベース
を含む平面内で伸縮するアームを有する３つのリニアア
クチュエータ（ＬＡ１、ＬＡ２及びＬＡ３）と、各リニ
アアクチュエータと対をなし、移動ベースの側辺に取り
付けられたスライドガイドレール（ＧＲ１、ＧＲ２及び
ＧＲ３）と、該スライドガイドレールにスライド可能、
かつアームに対して回動可能なスライドガイドブロック
のような継手（ＧＬ１、ＧＬ２及びＧＬ３）とによって
行われる。すなわち、３つのリニアアクチュエータを駆
動すると、継手を介してそれぞれのスライドガイドレー
ルが変位し、従動的に移動ベースが移動する。従って、
移動ベースにワークを乗せた場合にはこれら３つのリニ
アアクチュエータを駆動制御することにより、ワークの
移動、位置決めを行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図２９に示す４層から
なる従来のＸＹθ移動装置では、移動装置全体の容積と
重量とが大きくなり小型化、軽量化及び高速化には不適
当であるという問題点がある。また、図３０に示す２層
からなる従来のＸＹθ移動装置では、アームの剛性とス
トロークとの関係により、アームのストロークを大きく
するとアームがたわみ易くなり、位置決め精度が低下す
るため、移動ベースのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向への移
動量を大きくできないという問題点がある。実際、図３
０に示す２層からなる従来のＸＹθ移動装置では、θ方
向の移動限界は正方向、負方向それぞれ９０°未満であ
る。従って、ＸＹθ移動装置に要求されるθ方向の移動
量が９０°以上あるいは−９０°以下の場合では、図３
０に示す２層からなる従来のＸＹθ移動装置を採用する
ことができない。

【０００５】また、２層からなる従来のＸＹθ移動装置
では、アクチュエータの作用する方向をＸ方向及びそれ
に直交するＹ方向とし、そして１方向に１つのアクチュ
エータを作用させ、直交方向に２つのアクチュエータを
作用させることによりθ方向への移動を可能にしてお
り、直感的にそれぞれのアクチュエータの駆動量を把握
容易にしている。しかしながら、アクチュエータの作用
する方向を直交させることにより、それらの配設位置が
制約され、設計上の柔軟性に欠ける点が揚げられる。

【０００６】本発明は、これらの問題点を解決するため
になされたものであり、従来２層からなるＸＹθ移動装
置では不可能であったθ方向の移動量を正方向及び負方
向にそれぞれ９０°以上にすることを可能とし、また駆
動機構の設置位置や直線ガイドの設置角度に関して柔軟
に対応可能とすることにより、要求されるＸ方向、Ｙ方
向及びθ方向の移動量を満足し、かつ設計上の柔軟性に
富み小型化及び軽量化が可能な、固定ベースと移動ベー
スとの２層からなるＸＹθ移動装置と、そのＸＹθ移動
装置の制御方法とを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の構成は次の通りとする。

【０００８】すなわち、第１構成（請求項１）のＸＹθ
移動装置は、固定ベースと、ＸＹ平面に垂直な方向（Ｚ
方向）に安定的に支持され、かつＸＹ平面を移動可能な
移動ベースとの２層で構成されるＸＹθ移動装置におい
て、前記移動ベースまたは固定ベースのいずれか一方の
ベースに配設された３本の直線ガイドと、各直線ガイド
と対をなし、ＸＹ平面に平行な面内で回動可能に、他方
のベースに配設された３つの近接回動体と、各直線ガイ
ドに近接回動体を近接させる近接手段と、各近接回動体
を回動させる、前記他方のベースに配設された３つの回
動機構（駆動機構）とを備えており、前記直線ガイドは
それぞれＸＹ平面に平行な直線形状であり、かつそれら
の長さ方向の軸線あるいはその延長線が、ＸＹ平面視
で、少なくとも１つの交点を持ち、また前記近接回動体
は、回動の中心軸となる回動軸から接触中心軸までの所
要距離（回動半径）を提供する回動半径提供部と、接触
中心軸から直線ガイドの軸線までの所要距離（接触半
径）を提供する接触半径提供部とから構成され、回動半
径提供部は回動軸で前記他方のベースに配設され、かつ
前記回動機構により回動可能であり、接触半径提供部は
近接手段により直線ガイドと近接して移動可能であり、
回動半径提供部と接触半径提供部とは、ＸＹ平面に平行
な面内で回動自在に、接触中心軸で軸着され、さらに前
記近接手段は、直線ガイドを接触半径提供部に摺接させ
る摺接機構、または直線ガイドを接触半径提供部に常時
圧接する常時押圧機構、または前記移動ベースの停止時
のみ直線ガイドを接触半径提供部に圧接し、移動時には
圧接しない停止時押圧機構、または引力により直線ガイ
ドを接触半径提供部に密接させる引力手段のいずれかで
あることである。

【０００９】また、第２構成（請求項２）のＸＹθ移動
装置は、固定ベースと、ＸＹ平面に垂直な方向（Ｚ方
向）に安定的に支持され、かつＸＹ平面を移動可能な移
動ベースとの２層で構成されるＸＹθ移動装置におい
て、前記移動ベースまたは固定ベースのいずれか一方の
ベースに配設された３本の直線ガイドと、各直線ガイド
と対をなし、ＸＹ平面に平行な面内で回動自在に、他方
のベースに配設された３つの近接回動体と、各直線ガイ
ドに近接回動体を近接させる近接手段と、前記近接回動
体を直線移動（直動）させる３つの直動機構（駆動機
構）とを備えており、前記直線ガイドはそれぞれＸＹ平
面に平行な直線形状であり、かつそれらの長さ方向の軸
線あるいはその延長線が、ＸＹ平面視で、少なくとも１
つの交点を持ち、また前記近接回動体は、回動の中心軸
となる回動軸から接触中心軸までの所要距離（回動半
径）を提供する回動半径提供部と、接触中心軸から直線
ガイドの軸線までの所要距離（接触半径）を提供する接
触半径提供部とから構成され、回動半径提供部は回動軸
で前記他方のベースに軸着され回動自在であり、接触半
径提供部は近接手段により直線ガイドと近接し、かつ前
記直動機構により直動可能であり、回動半径提供部と接
触半径提供部とは、ＸＹ平面に平行な面内で回動自在
に、接触中心軸で軸着され、さらに前記近接手段は、直
線ガイドを接触半径提供部に摺接させる摺接機構、また
は直線ガイドを接触半径提供部に常時圧接する常時押圧
機構、または前記移動ベースの停止時のみ直線ガイドを
接触半径提供部に圧接し、移動時には圧接しない停止時
押圧機構、または引力により直線ガイドを接触半径提供
部に密接させる引力手段のいずれかであることである。

【００１０】また、第３構成（請求項３）のＸＹθ移動
装置は、第１または２構成に加え、前記近接回動体の少
なくとも１つにおいて、回動半径提供部と接触半径提供
部とが、ＸＹ平面に平行な面内で回動自在に、接触中心
軸で軸着されることに替えて、回動半径提供部と接触半
径提供部とが一体に形成された偏心円盤または円形端付
きアームであることである。

【００１１】また、第４構成（請求項４）のＸＹθ移動
装置は、第１ないし３のいずれか１構成に加え、前記接
触半径提供部と直線ガイドとの接触部において、転がり
要素を持つことである。

【００１２】また、第５構成（請求項５）のＸＹθ移動
装置は、第１ないし４のいずれか１構成に加え、前記３
つの近接回動体に関して、回動半径提供部における回動
半径が回動軸を原点としてＸ方向となす角度（回動角
度）と、接触半径提供部における接触半径が接触中心軸
を原点としてＸ方向となす角度（接触角度）との角度差
が、それぞれ同時に直角になる状態（平行移動中立状
態）を取ることが可能であることである。

【００１３】さらに、第６構成（請求項６）のＸＹθ移
動装置の制御方法は、第１ないし５のいずれか１構成の
ＸＹθ移動装置に加えて、該ＸＹθ移動装置を制御する
に当たり必要な定数データを記憶する基本データ記憶手
段と、移動ベースのＸ方向の平行移動量（ΔＸ）、Ｙ方
向の平行移動量（ΔＹ）及び回転移動量（Δθ）からな
る目標移動量、並びに回転中心の座標Ｐｃ（Ｘｃ，Ｙ
ｃ）を取得する移動データ取得手段と、駆動機構の制御
量を計算する計算手段と、該計算手段による計算結果を
記憶する計算データ記憶手段と、計算結果に基づき駆動
機構を駆動制御する駆動制御手段と、からなるＸＹθ移
動装置において、目標移動量及び回転中心の座標を取得
すること、該目標移動量及び回転中心の座標と移動ベー
スの現在状態における移動可能領域とから、移動ベース
を目標状態に移動可能か判断すること、これが移動可能
なら、それぞれの駆動機構に対して、最小駆動量となる
駆動量単位で、最適目標駆動量を計算し、目標移動量
（ΔＸ、ΔＹ及びΔθ）を補正すること、移動ベースの
移動中、実際の移動量（ΔＸｔ、ΔＹｔ及びΔθｔ）が
補正された目標移動量（ΔＸｒ、ΔＹｒ及びΔθｒ）を
逐次按分しながら、移動が進行するように、時系列にそ
れぞれの駆動量を計算すること、それらの駆動量に基づ
いて逐次３つの駆動機構を連動させて制御すること、移
動後の状態を新たな現在状態として更新すること、を含
むことである。

【００１４】そして、第７構成（請求項７）のＸＹθ移
動装置の制御方法は、第１ないし５のいずれか１構成の
ＸＹθ移動装置に加えて、該ＸＹθ移動装置を制御する
に当たり必要な定数データを記憶する基本データ記憶手
段と、移動ベースの平行移動方向（Ｄｐ）及び回転移動
方向（Ｄｒ）からなる目標移動方向データと平行移動速
度（Ｖｐ）及び回転移動速度（Ｖｒ）からなる目標移動
速度データとを取得する移動方向取得手段と、駆動機構
の制御量を計算する計算手段と、該計算手段による計算
結果を記憶する計算データ記憶手段と、計算結果に基づ
き駆動機構を駆動制御する駆動制御手段と、からなるＸ
Ｙθ移動装置において、移動ベースの平行移動方向（Ｄ
ｐ）または回転移動方向（Ｄｒ）の目標移動方向データ
を取得したら移動工程を開始すること、移動工程は複数
の周期からなること、第１周期において先ず目標移動方
向データ及び目標移動速度データを取得すること、該目
標移動方向データ及び所定の回転中心の座標Ｐｃ（Ｘ
ｃ，Ｙｃ）と移動ベースの現在状態とから、移動ベース
を目標移動方向に移動可能か判断すること、これが移動
可能なら、目標移動方向データ、目標移動速度データ及
び回転中心の座標と移動ベースの現在状態とから移動可
能領域内における目標移動量（ΔＸ、ΔＹ及びΔθ）を
計算すること、それぞれの駆動機構に対して、最小駆動
量となる駆動量単位で、最適目標駆動量を計算し、適宜
目標移動量を補正すること、移動ベースが移動中、実際
の移動量（ΔＸｔ、ΔＹｔ及びΔθｔ）が補正された目
標移動量（ΔＸｒ、ΔＹｒ及びΔθｒ）を逐次按分しな
がら、目標移動速度で移動が進行するように、時系列に
それぞれの駆動量を計算し、それらの駆動量に基づいて
逐次３つの駆動機構を連動させて制御すること、第１周
期が終了したら、終了時の状態を新たな現在状態として
更新すること、第１周期と同様に順次周期を繰り返すこ
と、前記移動ベースを目標移動方向に移動可能かの判断
が移動不可能なら移動しないこと、前記目標移動方向デ
ータを取得できないときは移動工程を停止すること、を
含むことである。

【００１５】図１は、前記のように構成されたＸＹθ移
動装置を説明するための平面図である。図２は、ＸＹθ
移動装置の設計原理を説明するために、各構成要素を平
面上に図示した概念図であり、実際に各構成要素を配置
したＸＹθ移動装置とは異なっている。以下、前記のよ
うに構成されたＸＹθ移動装置の設計原理を説明する。

【００１６】図２において、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３はＸＹ
座標系に固定された近接回動体の回動軸であり、Ｃ１、
Ｃ２及びＣ３は近接回動体の接触中心軸であり、Ｔ１、
Ｔ２及びＴ３はＸＹ座標系を移動する直線ガイドであ
る。近接回動体の回動軸から接触中心軸までの所要距離
（回動半径）をｄ１、ｄ２及びｄ３、接触中心軸から直
線ガイドまでの所要距離（接触半径）をｒ１、ｒ２及び
ｒ３、回動半径が回動軸を原点としてＸ方向となす角度
（回動角度）をτ１、τ２及びτ３、接触半径が接触中
心軸を原点としてＸ方向となす角度（接触角度）をψ
１、ψ２及びψ３とする。また、直線ガイドあるいはそ
の延長線の交点をＡ、Ｂ及びＣとする三角形において、
∠ＣＡＢをλ１、∠ＡＢＣをλ２及び∠ＢＣＡをλ３、
辺ＢＣ、ＣＡ及びＡＢの長さをＬ１、Ｌ２及びＬ３とす
る。このとき、近接回動体と三角形ＡＢＣとの間に数１
なる関係式が成り立つ。

【００１７】

【数１】

【００１８】数１において、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は回動
軸Ｐ１、Ｐ２及びＰ３のＸ座標を、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３
は同じくＹ座標を示す。また、ｓｉｇｎ（ψ１）はＰ１
を回動軸とする近接回動体の接触半径提供部が直線ガイ
ド（Ｔ１）の点Ａ側にあるときは１を、点Ａ側にないと
きは−１をとる関数である。同様に、ｓｉｇｎ（ψ２）
はＰ２を回動軸とする近接回動体の接触半径提供部が直
線ガイド（Ｔ２）の点Ｂ側にあるときは１を、点Ｂ側に
ないときは−１をとる関数であり、ｓｉｇｎ（ψ３）は
Ｐ３を回動軸とする近接回動体の接触半径提供部が直線
ガイド（Ｔ３）の点Ｃ側にあるときは１を、点Ｃ側にな
いときは−１をとる関数である。

【００１９】

【数２】

【００２０】数２は三角形ＡＢＣが点Ｇ（Ｇｘ０，Ｇｙ
０）を中心として角度ω回転移動し、かつＸ方向及びＹ
方向にＧｘ及びＧｙ平行移動するときの各近接回動体の
関係式である。数２において、ψ１０、ψ２０及びψ３
０は移動前の接触角度を、τ１０、τ２０及びτ３０は
移動前の回動角度を、ψ１、ψ２及びψ３は移動後の接
触角度を、τ１、τ２及びτ３は移動後の回動角度を示
す。ここで、数２における３つの関係式の右辺は移動前
の状態を示し、左辺は移動後の状態を示している。ま
た、接触角度ψ１、ψ２及びψ３は回転移動に伴い角度
ωだけ変化する変数で、移動が平行移動のみのときは一
定である。数１及び数２の関係式から、回動角度τ１、
τ２及びτ３を含む余弦関数が−１以上かつ１以下とな
り、τ１、τ２及びτ３が実数となる範囲内で回転移動
及び平行移動することが可能である。

【００２１】次に、回動半径ｄ１、ｄ２及びｄ３と接触
半径ｒ１、ｒ２及びｒ３との大小関係について、図２に
おいては、ｄ１＞ｒ１≧０、ｄ２＞ｒ２≧０及びｄ３＞
ｒ３≧０となり、近接回動体の形状は回動するアームに
円形体を固着した構造になる。また、０＜ｄ１≦ｒ１、
０＜ｄ２≦ｒ２及び０＜ｄ３≦ｒ３のときは図３（ａ）
の概念図に図示するように、近接回動体の形状は偏心円
盤形になる。ここで、円形体は直線ガイドと円形体の中
心点との距離を一定に保つために、また偏心円盤は直線
ガイドと偏心円盤の中心点との距離を一定に保つために
あるので、図３（ｂ）の概念図に図示するように、直線
ガイドに対して一定角度（ｈ１、ｈ２及びｈ３）を持っ
て一定距離（ｒ１、ｒ２及びｒ３）を保つ、アームに対
して回動自在に軸着された連結継手（Ｊ１、Ｊ２及びＪ
３）でもよい。このときの接触半径はｒ１、ｒ２及びｒ
３、接触角度はψ１、ψ２及びψ３である。

【００２２】次に、三角形ＡＢＣの特殊なケースとし
て、次の３通りがある。 ３本の直線ガイドあるいはその延長線が１点で交差す
る（＊型） ２本の直線ガイドあるいはその延長線が平行で、それ
らに他の直線ガイドあるいはその延長線が２点で交差す
る（≠型） ２本の直線ガイドあるいはその延長線が一致し、それ
らに他の直線ガイドあるいはその延長線が１点で交差す
る（＋型） のケースは、三角形ＡＢＣが無限に小さくなったもの
として捕らえ、３辺ＢＣ、ＣＡ及びＡＢの長さを０とし
て、この原理を適用することができる。また、のケー
スは、三角形ＡＢＣの２辺の長さが無限に大きくなり、
かつその２辺のなす角が限りなく０に近づいたものとし
て捕らえ、２辺の長さを無限大（∞）、かつその２辺の
なす角を０として、この原理を適用することができる。
さらに、のケースは、三角形ＡＢＣの２辺の長さが無
限に大きくなり、その２辺のなす角が限りなく０に近づ
き、かつ他の１辺の長さが限りなく０に近づいたものと
して捕らえ、２辺の長さを無限大（∞）、その２辺のな
す角を０、かつ他の１辺の長さを０として、この原理を
適用することができる。

【００２３】図４はＸＹ平面視で３本の直線ガイドの配
置例を図示したものである。基本型はΔ型の他に前記＊
型、≠型及び＋型の４種類あり、それぞれの応用例とし
て種々のものがある。＋型においてＸＹ平面視で２本の
直線ガイドの一部が一致する場合は、その応用例は２本
の線分からなる。また、直線ガイドまたはその延長線の
交差する角度は特に限定されるものではなく、柔軟に設
定することが可能である。

【００２４】次に、図２においてはＸＹ座標系に近接回
動体の回動軸を固定することにより、直線ガイドを移動
させている。しかしながら、近接回動体と直線ガイドと
の座標位置関係を相対的に捕らえると、逆にＸＹ座標系
に直線ガイドを固定することにより回動軸を移動させる
ことができる。この原理は実施態様に応じて、どちらを
ＸＹ座標系に固定しても適用可能である。ただし、回動
軸を固定する場合と直線ガイドを固定する場合とでは、
平行移動及び回転移動の方向が逆になる。

【００２５】さらに、図３（ｂ）において、直線ガイド
が連結継手に接触しながらスムーズに連続移動する過程
においては、回動角度τ１、τ２及びτ３が定まると、
一意的に直線ガイドの座標位置と連結継手の接触角度と
が定まる。それとは逆に、連結継手を直線ガイドに接触
させながらスムーズに連続移動させる過程においては、
連結継手と直線ガイドとが接触する座標位置（接触座標
位置）が定まると、回動角度τ１、τ２及びτ３と連結
継手の接触角度とが一意的に定まる。すなわち、直線ガ
イドと接触半径提供部との接触座標位置が定まると回動
角度と接触角度とが一意的に定まる。このことにより、
駆動機構により回動半径提供部を回動させる代わりに、
駆動機構により接触半径提供部を直線ガイドに沿って移
動させても、この原理を適用することができる。

【００２６】図５は接触座標位置の変位による直線ガイ
ドの移動を図示した概念図である。図において、Δｔ
１、Δｔ２及びΔｔ３は接触座標位置の変位量を示して
いる。接触座標位置を変位させることにより、回動角
度、接触角度及び直線ガイドの位置が、図３（ｂ）に示
す状態から図５に示す状態に変化するのである。

【００２７】ここで、スムーズに連続移動する過程につ
いて説明する。数１及び数２の関係式において、回動角
度τ１、τ２及びτ３は余弦関数の変数となっているた
め、２つの値を取り得ることになるが、回動角度は逐次
変化するものであり、ある一時点における回動角度は直
前の回動角度の近傍になければならないので、通常は１
つの値が定まる。例外として、直前の余弦関数が１ある
いは−１になるときのみ、回動角度として取り得る２つ
の値は共に近傍にあるが、移動ベースが連続移動してい
る限り、ＸＹθ移動装置における移動ベース及び駆動機
構の慣性により、回動角度の増減方向（正負）が定めら
れ、１つの値が選ばれることになる。このように、移動
ベースが連続移動している限り、回動角度が定まれば直
線ガイドの座標位置と連結継手の接触角度とが定まり、
それとは逆に、接触座標位置が定まれば回動角度が定ま
る。このような関係を保持しながら移動ベースが連続移
動する過程を、スムーズに連続移動する過程という。

【００２８】

【数３】

【００２９】数３は三角形ＡＢＣが点Ｇ（Ｇｘ０，Ｇｙ
０）を中心として角度ω回転移動し、かつＸ方向及びＹ
方向にＧｘ及びＧｙ平行移動するときの接触座標位置と
近接回動体との関係式である。数３において、Ｌｔ１、
Ｌｔ２及びＬｔ３は接触座標位置を示しており、Ｌｔ１
は点Ｂからの距離を点Ｃ方向を正方向として、Ｌｔ２は
点Ｃからの距離を点Ａ方向を正方向として、Ｌｔ３は点
Ａからの距離を点Ｂ方向を正方向として示している。ま
た、Ｃｏｎｓｔ１、Ｃｏｎｓｔ２及びＣｏｎｓｔ３は移
動前の状態（数２における右辺）を示している。数１な
いし３の関係式からも、直線ガイドと接触半径提供部と
が接触しながらスムーズに連続移動する過程において
は、回動角度が定まれば接触座標位置を定めることが可
能であり、逆に、接触座標位置が定まれば回動角度τ
１、τ２及びτ３を実数となる範囲内で定めることが可
能である。

【００３０】また、この原理における大切な条件とし
て、直線ガイドは近接回動体に近接して移動しなければ
ならないことがある。ここで近接とは、接して存在する
こと、または近くにあることを意味する。図６は直線ガ
イドと近接回動体とが遊離することにより、接触角度が
異なる状態へ転移（状態転移）することを図示した概念
図である。図において、（ａ）は接触角度の変域帯が別
の変域帯へ転移（変域転移）することを伴う状態転移の
１例を図示した概念図であり、（ｂ）は変域転移を伴わ
ない状態転移の１例を図示した概念図である。

【００３１】図６（ａ）において、実線は本来の状態
を、破線は状態転移した状態を示しており、近接回動体
の回動角度（τ１、τ２及びτ３）は同じであるが、２
つの状態を比べると、接触角度（ψ１、ψ２及びψ３）
の変域の組合せに違いがあり、それぞれの変域の組合せ
が交わりを持たない別個の変域帯として存在する。個々
の変域帯の中では、スムーズに連続して移動することが
可能であるが、他の変域帯への転移（変域転移）は、少
なくとも１つ以上の直線ガイドと近接回動体との遊離を
伴わなければ不可能である。このような状態転移を回避
するために、直線ガイドは近接回動体に近接して移動
し、変域転移するほど遊離してはならない。そして、移
動終了時における近接回動体及び三角形ＡＢＣの位置を
定めるために、移動終了時には、直線ガイドと近接回動
体とが接触していなければならない。また、移動ベース
の移動経路そのものが重要である場合は、直線ガイドと
近接回動体とを常時接触させ、移動ベースがガタ付かな
いようにしなければならない。

【００３２】次に、図６（ｂ）に図示する例のように、
直線ガイドと近接回動体との関係が１つの変域帯しか取
り得ない場合は、変域転移を考える必要はないが、１つ
の変域帯の中で状態転移を起こし得るので、スムーズに
連続して移動させるために、直線ガイドと近接回動体と
を常時接触させることが好ましい。

【００３３】また、この原理に基づくＸＹθ移動装置の
設計において、Ｘ方向及びＹ方向に対する平行移動可能
量と回転に対する回転移動可能量とが、正方向及び負方
向に適当な大きさを持ち、全方向への移動が可能な状態
（中立状態）を設定するに当たり、近接回動体の回動角
度と接触角度との角度差がそれぞれ同時に直角になる状
態（平行移動中立状態）としてもよい。すなわち、数１
の関係式において、回動角度τ１、τ２及びτ３を含む
余弦関数の値が０となる状態であり、余弦関数の正負方
向への振幅の中央値となる状態である。この平行移動中
立状態は移動可能範囲の中の１つの状態を意味するもの
で、Ｘ方向及びＹ方向への平行移動における正負方向へ
の移動可能量が同量となる状態である。尚、回転移動に
ついては正負方向への移動可能量が必ずしも同量となる
わけではない。

【００３４】また、図７に図示するように、近接回動体
の回動角度と接触角度との角度差がそれぞれ同時に直角
になる状態を取り得ない場合でも、中立状態を定めるこ
とは可能であり、この原理を適用することは可能であ
る。図７において、（ａ）は角度差が直角でない中立状
態を図示した概念図であり、（ｂ）は平行移動により２
つの角度差が直角になる状態を図示した概念図である。

【００３５】以下、順を追って本発明の構成における作
用を記載する。以下の記載では、近接回動体が配設され
たベースをＸＹ座標系に固定し、直線ガイドが配設され
たベースがＸＹ座標系を移動するものとして説明する。

【００３６】第１構成のＸＹθ移動装置において、１つ
の駆動機構を駆動させると、その駆動量分だけ回動軸を
中心として近接回動体の回動半径提供部が回動する。す
ると接触半径提供部が変位し、近接手段の作用により接
触角度が適宜変化しながら、直線ガイドが該接触半径提
供部に近接して移動する。そのとき、他の２つの近接回
動体も含めた３つの近接回動体の回動角度の関係によ
り、各接触角度及び接触座標位置が定まり、３本の直線
ガイドの座標位置が決定される。すなわち、１つの駆動
機構を駆動させると、３本の直線ガイドが変位し、それ
ら直線ガイドが固定されたベースの他方ベースに対する
相対位置が従動的に定まる。さらに、３つの駆動機構を
駆動させる場合も、１つの駆動機構を駆動させる場合と
同様に、３つの近接回動体の回動角度の関係により、各
接触角度及び接触座標位置が定まり、３本の直線ガイド
の座標位置が決定され、従動的に移動ベースの位置が定
まる。従って、移動ベースにワークを乗せた場合にはこ
れら３つの駆動機構を駆動制御することにより、ワーク
の移動、位置決めを行うことができる。

【００３７】また、前記近接手段は、直線ガイドと接触
半径提供部とを常時摺接させる構造を持つ摺接機構、ま
たは直線ガイドを接触半径提供部に常時圧接する構造を
持つ常時押圧機構、または前記移動ベースの停止時のみ
直線ガイドを接触半径提供部に圧接固定し、移動時には
直線ガイドと接触半径提供部とが遊びを持ちながら係合
移動する構造を持つ停止時押圧機構、または重力、磁力
及び分子間引力等により直線ガイドを接触半径提供部に
密接させる引力手段のいずれかである。例えば、ＸＹ平
面が水平面と充分な角度をなし、移動ベースの自重によ
り、直線ガイドと近接回動体とが常時密接している場合
は、重力そのものが近接手段となる。該近接手段により
直線ガイドが接触半径提供部に近接して移動することが
可能になる。

【００３８】さらに、３本の直線ガイドの位置関係につ
いて、３本の直線ガイドの長さ方向の軸線あるいはその
延長線が平行もしくは一致する場合、１つの駆動機構を
駆動させると、回動半径提供部が回動し、接触半径提供
部が変位することにより、接触角度が変化しながら直線
ガイドが移動する。直線ガイドの移動方向を、その長さ
方向とそれに垂直な方向とに分解すると、垂直な方向へ
の移動分が発生するとき、他の２つの回動半径提供部が
停止した状態では、３本の直線ガイドと接触半径提供部
とを密接させることができない。すなわち、３本の直線
ガイドの内の１本が近接手段で保持不能となり、移動ベ
ースの位置を従動的に定めることができない。そこで、
ＸＹ平面視で、３本の直線ガイドの長さ方向の軸線ある
いはそれらの延長線の内、少なくとも１本は他の２本と
平行もしくは一致してはならない。すなわち、３本の直
線ガイドの長さ方向の軸線あるいはそれらの延長線を少
なくとも１点で交差させることにより、常に３本の直線
ガイドを近接手段で保持可能とすることができる。

【００３９】次に、第２構成のＸＹθ移動装置におい
て、１つの駆動機構を駆動させると、その駆動量分だけ
直線ガイドに近接して接触半径提供部が移動し、接触座
標位置が変位する。すると近接回動体の接触中心軸も変
位するため、接触角度が適宜変化しながら、回動半径提
供部が回動し、回動角度が変化する。そのとき、他の２
つの近接回動体も含めた３つの近接回動体の接触座標位
置の関係により、各接触角度及び回動角度が定まり、３
つの回動軸に対する直線ガイドの相対的な座標位置が決
定される。すなわち、１つの駆動機構を駆動させると、
３つの近接回動体の回動角度が変化し、それらの近接回
動体が軸着されたベースに対する他方ベースの相対位置
が従動的に定まる。さらに、３つの駆動機構を駆動させ
る場合も、１つの駆動機構を駆動させる場合と同様に、
３つの近接回動体の接触座標位置の関係により、各接触
角度及び回動角度が定まり、３つの回動軸に対する直線
ガイドの相対的な座標位置が決定され、従動的に移動ベ
ースの位置が定まる。従って、移動ベースにワークを乗
せた場合にはこれら３つの駆動機構を駆動制御すること
により、ワークの移動、位置決めを行うことができる。

【００４０】また、３本の直線ガイドの位置関係につい
て、３本の直線ガイドの長さ方向の軸線あるいはその延
長線が平行もしくは一致する場合、１つの駆動機構を駆
動させると、接触座標位置が変位することにより、接触
角度が変化しながら、回動半径提供部が回動し、すなわ
ち回動角度が変化して、回動軸に対する直線ガイドの相
対的な位置が移動する。３本の直線ガイドは、回動軸が
固定されたＸＹ座標系において同一方向に移動しなけれ
ばならないが、他の２つの接触座標位置が固定された状
態では、同一方向に移動することができない。すなわ
ち、３本の直線ガイドの内の１本が近接回動体で保持不
能となり、移動ベースの位置を従動的に定めることがで
きない。そこで、ＸＹ平面視で、３本の直線ガイドの長
さ方向の軸線あるいはそれらの延長線の内、少なくとも
１本は他の２本と平行もしくは一致してはならない。す
なわち、３本の直線ガイドの長さ方向の軸線あるいはそ
れらの延長線を少なくとも１点で交差させることによ
り、常に３本の直線ガイドを近接手段で保持可能とする
ことができる。

【００４１】次に、第３構成のＸＹθ移動装置におい
て、第１構成の近接回動体を偏心円盤または円形端付き
アームに替えた場合、駆動機構を駆動させると、その駆
動量分だけ偏心円盤または円形端付きアームが回動軸を
中心として回動し、近接手段の作用により接触角度が適
宜変化しながら、直線ガイドが偏心円盤または円形端の
外周に近接して移動する。そして他の２つの近接回動体
も含めた３つの近接回動体の回動角度の関係により、各
接触角度及び接触座標位置が定まり、３本の直線ガイド
の座標位置が決定され、直線ガイドが固定されたベース
の他方ベースに対する相対位置が従動的に定まる。

【００４２】また、第２構成の近接回動体を偏心円盤ま
たは円形端付きアームに替えた場合、駆動機構を駆動さ
せると、その駆動量分だけ偏心円盤または円形端が、近
接手段の作用により直線ガイドにその外周を近接させて
移動し、接触座標位置が変位する。すると、接触角度及
び回動角度が適宜変化しながら、回動軸に対して直線ガ
イドが相対的に移動する。そして他の２つの近接回動体
も含めた３つの近接回動体の接触座標位置の関係によ
り、各接触角度及び回動角度が定まり、回動軸に対する
３本の直線ガイドの座標位置が相対的に決定され、直線
ガイドが固定されたベースの他方ベースに対する相対位
置が従動的に定まる。

【００４３】次に、第４構成のＸＹθ移動装置において
は、第１ないし３のいずれか１構成に加え、接触半径提
供部と直線ガイドとの接触部に転がり要素を持たせ、接
触半径提供部と直線ガイドとの摩擦を減らし、移動ベー
スがスムーズに移動するようにしたものである。ここ
で、転がり要素が接触半径提供部に装着されたものであ
れば、該転がり要素を接触半径提供部の一部として見な
すことができ、直線ガイドに装着されたものであれば、
直線ガイドの一部として見なすことができる。さらに、
近接手段と直線ガイドとの接触部に転がり要素を持たせ
てもよい。

【００４４】次に、第５構成のＸＹθ移動装置において
は、第１ないし４のいずれか１構成に加え、近接回動体
の回動角度と接触角度との角度差が、それぞれ同時に直
角になる状態（平行移動中立状態）を取ることを可能に
したものである。この平行移動中立状態においては、Ｘ
方向及びＹ方向への平行移動における正負方向への移動
可能量が同量となる。尚、回転移動については正負方向
への移動可能量が必ずしも同量となるわけではない。

【００４５】また、第１ないし５のいずれか１構成のＸ
Ｙθ移動装置の設計に当たり、該ＸＹθ移動装置が平行
移動中立状態を取る場合、それぞれの近接回動体の回動
軸の座標位置、回動半径、接触半径、回動角度、接触角
度、並びに直線ガイドの長さ及び座標位置からなる設計
要因に関して、それらの内の１要因は、他の要因が全て
設定されると、設計原理に基づいて必然的に決定され、
移動ベースの移動可能領域が求まる。このとき制約要因
として、移動ベースがはみ出てはならない領域（移動制
約領域）を追加設定してもよい。そこで、ＸＹθ移動装
置を実装するに当たり、装置を小型化したり、周辺機器
との空間的干渉回避のために、設計要因の座標位置や長
大さを制限したりする必要がある場合は、先ず制限すべ
き設計要因を設定することにより、目的とするＸＹθ移
動装置を柔軟に設計することが可能である。

【００４６】図８は移動制約領域の影響を図示した概念
図であり、（ａ１）ないし（ａ４）は移動制約領域が未
設定のＸＹθ移動装置、及び（ｂ１）ないし（ｂ４）は
移動制約領域（２５）が設定されたＸＹθ移動装置にお
ける回転移動を図示した概念図である。（ａ１）ないし
（ａ４）において、実線は平行移動中立状態を示し、破
線は最大回転中心（ＭａｘＣ）を回転中心として、最大
回転角度分だけ回転移動した状態を示し、２点鎖線は最
小回転中心（ＭｉｎＣ）を回転中心として、最小回転角
度分だけ回転移動した状態を示す。また、直線ガイド
（４）は移動ベース（２）に配設されており、該移動ベ
ースの平行移動可能領域（２６）が、平行移動中立状態
における移動ベース左上端部に図示されている。前記平
行移動可能領域（２６）は六角形で表され、移動ベース
左上角部が平行移動可能な領域を示している。さらに、
これらの全図において、近接回動体（５）の回動軸の座
標位置、回動半径及び接触半径が同じであり、かつ各図
の平行移動中立状態において、それぞれの接触角度が３
０°、９０°、または１５０°のいずれかである、Δ型
の直線ガイドの配置である。

【００４７】（ａ１）と（ａ３）とを比較すると、直線
ガイドの配置が右部と中央部とで逆になっただけ、すな
わち接触角度が右部と中央部とで逆になっただけである
が、最大回転角度、最小回転角度及び直線ガイドの長さ
が大きく相違する。（ａ２）と（ａ４）との比較におい
ても同様である。次に（ａ１）と（ａ２）とを比較する
と、直線ガイドの配置が左部と中央部とで逆になり、す
なわち接触角度が左部と中央部とで逆になり、最大回転
角度と最小回転角度との大きさが同値で逆になってい
る。（ａ３）及び（ａ４）の場合は、最大回転角度と最
小回転角度との大きさが同じであるため解りにくいが、
直線ガイドの配置が左部と右部とで逆になり、すなわち
接触角度が左部と右部とで逆になり、（ａ１）と（ａ
２）との比較の場合と同様に、最大回転角度と最小回転
角度との大きさが同値で逆になっている。つまり、（ａ
１）と（ａ２）、及び（ａ３）と（ａ４）とは、共役な
関係にある。

【００４８】移動制約領域（２５）が設定された（ｂ
１）ないし（ｂ４）は原点（１５）を回転中心として正
方向（反時計方向）に回転移動した状態を図示した概念
図である。これらを移動制約領域が未設定の（ａ１）な
いし（ａ４）と比較すると、部分的に直線ガイドの長さ
が短くなっている。特に（ｂ３）及び（ｂ４）では短く
なる度合が大きい。このことは、移動制約領域の設定に
より、移動可能領域を十分には利用できてないことを意
味している。また、移動制約領域が設定された（ｂ１）
ないし（ｂ４）を比較すると、平行移動可能領域及び原
点を中心とした回転角度に違いがなく、同じような移動
領域を有している。これらのことから、移動制約領域を
設定する場合、（ｂ１）及び（ｂ２）は、（ｂ３）及び
（ｂ４）に比較して、設計要因の利用効率が良いと言え
る。具体的には（ｂ１）及び（ｂ２）の方が、近接回動
体の回動角度τ１、τ２及びτ３の変域が広くなり、駆
動機構の駆動量単位当りの移動ベースの移動量が精細に
なるという点が挙げられる。

【００４９】ＸＹθ移動装置を設計するに当たり、前記
のような設計要因が及ぼす平行移動可能領域及び回転移
動角度への影響や、移動制約領域の設定が及ぼす設計要
因への影響を考慮して設計要因を設定することにより、
設計原理に基づいて柔軟に対処することが可能である。

【００５０】次に、図９は第６構成のＸＹθ移動装置の
制御方法を図示したフローチャートであり、図１０は該
制御方法を実施する制御装置のブロック線図である。図
９において、目標移動量（ΔＸ、ΔＹ及びΔθ）と回転
中心の座標Ｐｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）とを取得する方法とし
て、例えば、 移動量入力手段によりオペレーターに直に移動ベース
の目標移動量と回転中心の座標とを入力してもらう 状態入力手段により移動ベースに載値されたワークの
現在状態と目標状態を直に入力してもらい、それら２つ
の状態から目標移動量と回転中心の座標とを計算する 状態検出手段によりワークの現在状態を検出し、その
現在状態と予め設定された目標状態とから目標移動量と
回転中心の座標とを計算する 等の方法がある。では、それぞれの目標移動量ΔＸ、
ΔＹ及びΔθと回転中心の座標値Ｘｃ及びＹｃとが確定
するものの、一般に、回転移動を伴う場合、回転中心を
どこに定めるかにより、ワークを現在状態から目標状態
に移動する経路が異なるため、及びでは一意的にそ
れらの目標移動量と回転中心の座標値とを定めることが
できない。そこで、ワークに２点以上の検出点を設定
し、現在状態における検出点のＸ座標値及びＹ座標値の
平均値を求め、その値を回転中心の座標値Ｘｃ及びＹｃ
として、目標移動量ΔＸ、ΔＹ及びΔθを定めてもよ
い。または、回転中心の座標として所定の点を予め設定
してもよい。

【００５１】前記目標移動量及び回転中心の座標と、移
動ベースの現在状態における移動可能領域とから移動ベ
ースの移動可能性を判断する。ここで、移動可能領域と
は設計原理に基づいて算定される移動可能な領域のこと
である。また、固定ベース、移動ベース及びＸＹθ移動
装置のその他構成部品による空間的干渉の回避のために
移動制約領域が設定されている場合は、該移動制約領域
も加味して移動可能性を判断する必要がある。判断の結
果、次の２つの場合に移動不可能となる。 （ア）目標状態を移動可能領域内で実現できない （イ）目標状態を移動可能領域内で実現できるものの、
移動中、一時的に移動可能領域内で実現できなくなる （ア）の場合は実質的に移動不可能である。（イ）の場
合は形式的に移動可能であることから、１回の移動を、
移動可能領域内で実現可能な複数回の移動に分けて段階
的に行い、最終的に目標状態を実現させることで達成可
能である。

【００５２】目標状態に移動可能であれば、それぞれの
駆動機構に対して、最小駆動量となる駆動量単位で、最
適目標駆動量を計算し、目標移動量を補正する。ここ
で、最小駆動量となる駆動量単位とは、例えば駆動機構
にステッピングモーター、サーボモーターもしくはダイ
レクトドライブモーターが使用されていれば、１パルス
が駆動量単位となる。目標移動量と回転中心の座標とか
らそれぞれの近接回動体の回動角度または直線ガイドの
接触座標位置を計算し、さらにそれらの計算結果を駆動
量単位に換算して目標駆動量を算出すると、小数部分を
含むことがある。そこで、小数部分を排除するために、
それぞれの目標駆動量の近傍における整数化された駆動
量の組合せの中から、目標状態に最も近い状態となる１
つの駆動量の組合せを選び、それを最適目標駆動量とす
る。

【００５３】ここで、目標状態に最も近い状態とは、前
記の目標移動量と回転中心の座標とを取得する方法の
場合、整数化された駆動量分だけ駆動した状態における
検出点と目標状態おける検出点との距離の分散が最小と
なる状態としてもよい。また、及びの方法の場合
は、移動ベースまたはワーク上に予め複数の検出点を定
めておき、それらの検出点に対しての方法の場合と同
様に、検出点の距離の分散が最小となる状態としてもよ
い。または、目標駆動量の少数部分を四捨五入し、その
分だけ駆動したときの状態としてもよい。そして、目標
移動量を、現在状態から最適目標駆動量分だけ駆動した
状態への移動量に補正する。

【００５４】移動ベースの移動中、駆動機構の駆動速度
がそれぞれの許容速度を越えないように、かつ実際の移
動量がそれぞれの補正された目標移動量（ΔＸｒ、ΔＹ
ｒ及びΔθｒ）を逐次按分しながら移動が進行するよう
に、すなわち、移動中の一時点までの移動量（ΔＸｔ、
ΔＹｔ及びΔθｔ）が数４記載の関係式を満たしながら
移動が進行するように、それぞれの駆動機構の駆動量を
時系列に逐次計算し、それらの駆動量に基づいて駆動機
構を時系列に逐次制御する。このとき、駆動量の時系列
計算と駆動機構の時系列制御とを並列処理してもよい
し、駆動量の時系列計算を一括処理した後、駆動機構の
時系列制御を一括処理してもよい。

【００５５】

【数４】

【００５６】そして、移動ベースの移動が終了したら、
終了時の状態を現在状態として更新し、１回の移動を終
える。

【００５７】次に、図１１は第７構成のＸＹθ移動装置
の制御方法を図示したフローチャートであり、図１２は
該制御方法を実施する制御装置のブロック線図である。
図１１において、目標移動方向データ（Ｄｐ及びＤｒ）
を取得する方法として、例えば、ジョイスティク型方向
入力スイッチや移動方向毎に分割された複数の押圧型ス
イッチを有する集合スイッチを用いて、オペレーターに
直に移動方向を入力してもらう方法がある。また、目標
移動速度データ（Ｖｐ及びＶｒ）を取得する方法とし
て、例えば、ロータリスイッチ等による段階的速度設定
方法や加減抵抗器等を利用した連続的速度設定方法があ
る。ここで、目標移動速度が一定でよい場合は、基本デ
ータ記憶手段に記憶された目標移動速度データを読み込
む方法でもよい。

【００５８】前記目標移動方向データが入力されている
間、移動ベースは移動する。入力が途切れ目標移動方向
データを取得できなくなると、移動ベースは停止する。
さらに移動中、目標移動方向及び目標移動速度の変化に
追従するために、定期的に目標移動方向データ及び目標
移動速度データを取得する。この取得間隔が１周期であ
る。

【００５９】取得された目標移動方向データと移動ベー
スの現在状態における移動可能領域とから、移動ベース
を目標移動方向に移動可能かを判断し、移動可能であれ
ば目標移動量（ΔＸ、ΔＹ及びΔθ）を計算し、駆動量
単位で目標移動量を補正し、時系列に駆動量を計算し、
逐次駆動機構を制御し、本周期が終了したら終了時の状
態を現在状態として更新し、次周期に移行する。前記、
移動ベースを目標移動方向に移動可能かの判断が移動不
可能であれば、本周期においては移動せず次周期に移行
する。

【００６０】目標移動量は１周期中に移動する量、ある
いはそれ以上であり、周期終了時に目標移動量を達成し
なくてもよい。すなわち、目標移動方向に移動可能であ
るにも拘わらず、周期途中で目標移動量を達成し、次周
期まで移動が停止することのないように、目標移動量を
設定しなければならない。ただし、周期途中に移動可能
領域の限界に到達する場合はその限りではなく、到達後
次周期まで停止してもよい。数５は目標移動量の関係式
である。数５においてΔｔは１周期を示す。また、比例
定数ｋは目標移動量を、１周期中に移動する量あるいは
それ以上の量に設定するための定数である。

【００６１】

【数５】

【００６２】そして、１周期においては、駆動量の時系
列計算と駆動機構の時系列制御とが並列処理され、駆動
量計算中及び周期移行時にも、移動ベースが連続してス
ムーズに移動することが好ましい。

【００６３】図１３は駆動機構のパルス制御を図示した
タイムチャートの概念図である。図において、３つの駆
動機構をパルス制御可能な駆動機構１、駆動機構２及び
駆動機構３とし、それぞれの駆動機構に発信されるパル
スがΠ形で示されている。各周期は複数分割されたパル
ス発信サイクルからなり、各パルス発信サイクルにおけ
るパルス発信の有無が時系列に示されている。そして１
周期内において、該周期の始めから各パルス発信サイク
ルまでの移動量（ΔＸｔ、ΔＹｔ及びΔθｔ）が、数４
記載の関係式を満たし、補正された目標移動量（ΔＸ
ｒ、ΔＹｒ及びΔθｒ）を按分している。尚、パルス制
御ではパルス単位の移動となるので、正確に言うと、１
パルス分未満の移動量誤差が数４記載の関係式に存在す
る。

【００６４】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図１４はこの発明の適用さ
れるＸＹθ移動装置と状態検出手段とを備えた印刷版位
置決め装置の正面図である。図１５は状態検出手段及び
外枠を省略した外観斜視図である。該印刷版位置決め装
置はパンチャー（１９１）に付設され、複数枚の印刷版
からなる多色刷り印刷版に、それらの同一位置にレジス
ター孔を穿設するための印刷版位置決め装置として使用
される。

【００６５】図１４及び図１５において、針状ころ軸受
（８０１）を外嵌した偏心円盤（５３１）を、カップリ
ング（７０３）を介してステッピングモーター（７０
１）に連結し、該ステッピングモーター（７０１）をモ
ーター軸受取付金具（７０４）を用いて、固定アングル
（１０３）に配設し、さらに、ワーク吸着板（２１）の
傾倒を保持するフリーベア（３０１）を配設した背面板
（１０４）を固定アングル（１０３）に固定する。ここ
で、固定アングル及び背面板は、本発明におけるＸＹθ
移動装置の固定ベース（１）に該当する。このように、
固定ベースは１枚の板である必要はなく、偏心円盤及び
駆動機構を配設する支持体であれば、フレーム枠、構築
物、盤、台等、特に定めるものではない。

【００６６】また、直線ガイド（４）をワーク吸着板
（２１）の裏面に配設し、該直線ガイド（４）と偏心円
盤（５３１）とが係合するように、ワーク吸着板（２
１）を固定ベース（１）に載架する。ここで、ワーク吸
着板は本発明におけるＸＹθ移動装置の移動ベースに該
当する。なお、移動ベースは固定ベースと同様に、１枚
の板である必要はなく、直線ガイドを配設する支持体で
あれば、フレーム枠、構築物、盤、台等、特に定めるも
のではない。

【００６７】ワーク吸着板の中立状態における、接触角
度と回動角度との角度差はそれぞれ直角になっており、
ワーク吸着板が外枠（１０５）（移動制約領域（２
５））の内側で任意の平行移動及び回転移動が可能とな
るように、直線ガイド（４）の長さが設けられている。
さらに、移動制約領域（２５）内におけるワーク吸着板
（２１）のいかなる状態においても、直線ガイド（４）
と偏心円盤（５３１）とがワーク吸着板の自重により、
針状ころ軸受（８０１）を介して常に密接した状態にな
っている。そして、該針状ころ軸受により摩擦が小さく
なり、ワーク吸着板はスムーズに移動することが可能で
ある。

【００６８】また、ＣＣＤカメラを装着した２つのカメ
ラユニット（９２２）を、それぞれ対向しながら逆方向
に移動可能となるように、左右ネジを螺刻した台形ネジ
（９２３）に配置し、さらに、該台形ネジを固定アング
ルの左右に配設した２つのボールネジユニット（９２
４）で、上下方向に移動可能とした状態検出手段（位置
検出ユニット（９２１））を設ける。台形ネジはその左
端部にカップリングを介して設けたステッピングモータ
ー（９２６）で駆動され、２つのボールネジユニット
（９２４）は、１つのステッピングモーター（９２
６’）と図示しないタイミングベルトで繋がれ、同期を
取りながら駆動される。

【００６９】本実施例における印刷版位置決め装置にお
いて、先ず、１枚目の印刷版をワーク吸着板（２１）に
近づけると図示しない近接スイッチが作動し、固定アン
グルに出没可能に装着された図示しない印刷版支えピン
が出て印刷版を支持する。次いで、図示しない制御装置
のスタートスイッチを押すと、ワーク吸着板が減圧さ
れ、印刷版がワーク吸着板に吸着される。その後、印刷
版支えピンが没して、位置検出ユニット（９２１）が作
動して、印刷版のサイズに応じて予め設定された位置
（目標位置）にカメラユニット（９２２）が移動し、印
刷版上の２つの＋形状のトンボマークを検出する。カメ
ラユニットは、目標位置でトンボマークを検出できない
ときは、目標位置を中心として、所定の移動ルートで移
動しながらトンボマークを探索する。制御装置は、ＣＣ
Ｄカメラの画像情報と台形ネジ駆動用ステッピングモー
ター（９２６）及びボールネジユニット駆動用ステッピ
ングモーター（９２６’）の駆動量とから、トンボマー
クの現在位置の座標を計算する。次いで、トンボマーク
を目標位置に移動するためのワーク吸着板の目標移動量
データと回転中心の座標とを計算する。ここで、回転中
心の座標は２つのトンボマークを結ぶ線分の中点であ
る。そして、それぞれの偏心円盤用ステッピングモータ
ー（７０１）の目標駆動量をパルス単位で計算する。こ
のとき、目標駆動量に小数部分が発生するときは、駆動
後のトンボマークの位置と目標位置との距離分散が最小
となるように目標駆動量を整数化し目標移動量を補正す
る。なお、制御装置は補正された目標位置を記憶する。
さらに、ワーク吸着板が移動中、偏心円盤用ステッピン
グモーターのパルス周波数がそれぞれの許容パルス周波
数を越えないように、かつ実際の移動量がそれぞれの補
正された目標移動量を逐次按分しながら、移動が進行す
るように、それぞれの偏心円盤用ステッピングモーター
のパルス量を逐次計算し、それらのパルス量に基づいて
駆動制御する。位置決め後、目的とする処理（レジスタ
ー孔の穿設）を施し、ワーク吸着板の圧力を大気圧に戻
し印刷版の吸着を解く。

【００７０】次に、２枚目の印刷版も、１枚目の印刷版
と同様の方法で位置決めし、目的とする処理を施す。た
だし、２枚目の印刷版においては、トンボマークの目標
位置は１枚目の印刷版で制御装置に記憶された、補正さ
れた目標位置に置き換えられる。以下、３枚目以降の印
刷版については、２枚目の印刷版と同様である。

【００７１】本実施例の印刷版位置決め装置では、３つ
のステッピングモーター（７０１）を固定アングル（１
０３）に並設し、また、近接手段として引力手段を採用
したことにより、ＸＹθ位置決め機構が構造上単純化さ
れた。

【００７２】次に第２の実施例を示す。図１６はその斜
視図であり、図１７はその平面図であり、図１８はＡ
Ａ’面における正面断面図である。第２の実施例は、±
３６０°回転可能なＸＹθ位置決めテーブルである。

【００７３】図において、先端部に針状ころ軸受（８０
１）を軸着した回動アーム（５１１）を円筒状の外輪
（７１１）の上端部に外嵌固定し、ウォームホイール
（７１３）をその下端部に外嵌固定した３つのアームユ
ニット（５７１）を、シャフト（７１４）を中心とし
て、保持器付針状ころ（７１６）を介して３層に周設す
る。それぞれのアームユニットは、シャフトの外側にな
るに従い、外輪の全長は短くなり、１つ内側のアームユ
ニットの回動アームとウォームホイールとの間に収容さ
れている。また、それぞれのウォームホイールの下にス
ラスト針状ころ軸受（７１７）を設け、外輪に内接する
保持器付針状ころ（７１６）と合わせて、それぞれアー
ムユニットを独立してスムーズに回動可能としている。
シャフト（７１４）は固定ベース（１）の中央にシャフ
トホルダ（７１５）によって固定されている。ここで、
回動アーム（５１１）は回動半径提供部であり、針状こ
ろ軸受（８０１）は接触半径提供部である。また、回動
アームの先端部には、針状ころ軸受（８０１）と同軸
に、針状ころ軸受（８０１’）を軸着した摺接リンク
（６１１）が回動自在に軸着されている。ここで、６つ
の針状ころ軸受（８０１及び８０１’）は、それぞれ同
じ高さである。また、カップリング（７０３）を介して
ウォーム（７１２）を連結したステッピングモーター
（７０１）が、ウォームとウォームホイール（７１３）
とが噛合するように、図示しないモーター軸受取付金具
を介して固定ベース（１）に固定されている。さらに、
移動テーブル（２２）の底面には３本の直線ガイド
（４）が配設され、該直線ガイド（４）が摺接リンクの
両端の針状ころ軸受（８０１及び８０１’）で滑動可能
に挟持されている。そして、移動テーブル（２２）は保
持器付スラストボール軸受（３０２）を介して、固定ベ
ース（１）に載置されている。

【００７４】この実施例における中立状態は、それぞれ
の回動アームの回動角度が他の２つの回動アームの回動
角度と１２０°の角度差を共に持ち、さらに、それぞれ
の接触角度が回動角度より９０°小さい角度になる状態
であり、移動テーブルの原点はシャフトの中心、すなわ
ち３つの近接回動体の回動軸となっている。この状態を
保ちながら、３つの回動アームを同じ角速度で回転する
と、その回転角に応じて、移動テーブルは原点を中心と
して回転する。また、本ＸＹθ位置決めテーブルの構成
部品が物理的に干渉しない移動制約領域から、移動テー
ブルがはみ出ない範囲内で、原点以外の点を中心とし
て、該移動テーブルを回転させることも可能である。

【００７５】次に第３の実施例は、ＸＹθ位置決めテー
ブルである。図１９はその斜視図であり、図２０はその
平面図であり、図２１はその正面図である。

【００７６】図において、３本のボールネジ軸（７２
１）を、その支持側軸端及び固定側軸端をサポートユニ
ット（７２２）で支持して、固定ベース（１）の側面に
配設する。支持側軸端はカップリング（７０３）を介し
てステッピングモーター（７０１）に連結され、ステッ
ピングモーターはモーター軸受取付金具（７０４）を介
して、固定ベース（１）の側面に固定されている。ボー
ルネジナット（７２３）に固定された連結金具（５２
４）には、回動アーム（５１１）の端部が回動自在に軸
着され（接触中心軸（５５））、さらに、回動アーム
（５１１）の他端部が移動テーブル（２２）の底面に回
動自在に軸着されている（回動軸（５４））。移動テー
ブル（２２）はフリーベア（３０１）を介して、固定ベ
ース（１）の上面に移動可能に載置されている。ここ
で、ボールネジ軸（７２１）は直線ガイドであり、ボー
ルネジナット（７２３）及び連結金具（５２４）は接触
半径提供部であり、回動アーム（５１１）は回動半径提
供部である。また、ボールネジナットがボールネジ軸に
螺合して移動する直動のメカニズムが、近接手段として
の摺接機構であり、かつステッピングモーターを含めて
直動機構（駆動機構）を形成している。

【００７７】本実施例のＸＹθ位置決めテーブルでは、
３本の直線ガイドを≠型に配置し、平行な２本の直線ガ
イドと他の１本の直線ガイドとを直交させ、ステッピン
グモーターを固定ベースの正面側（図２０平面図の下
側）に集約している。

【００７８】次に第４の実施例は、リフト装置における
ＸＹθ移動フォークユニットである。図２２はその斜視
図であり、図２３は近接手段部分の拡大正面図である。

【００７９】図において、上下１対の偏心円盤（５３
１）を、カップリングを介して両軸シャフトのサーボモ
ーター（７０２）に連結した３つのサーボ駆動偏心円盤
ユニット（５７２）を固定板（１０１）に配設する。そ
れぞれの偏心円盤の中心には、微小なストロークを有す
る油圧シリンダー（６３１）を固定した押圧リンク（６
０１）が回動自在に軸着されている。油圧シリンダーの
ロッドの先端には押圧ブロック（６３２）が装着され、
ロッド突出時に直線ガイド（４）を偏心円盤（５３１）
に押圧する機能を担っている。直線ガイド（４）はフォ
ーク枠（２０１）に上下１対に配設されている。該直線
ガイド（４）の断面形状はＬ形をしており、偏心円盤が
近接する部分にレール溝が形設されている。そして、フ
ォーク枠は、フォーク枠に突設した上支持板（２０２）
を、スラストボール軸受（３０３）を介して、固定板に
突設した下支持板（１０２）で支持することにより、Ｚ
方向に安定的に支持されている。

【００８０】本実施例のＸＹθ移動フォークユニットで
は、上下３対の直線ガイドを＋型に配置し、１直線に重
なる２本の直線ガイドと他の１本の直線ガイドとを直交
させ、サーボモーター（７０２）を固定板（１０１）に
並設している。

【００８１】本ＸＹθ移動フォークユニットは、前後左
右の４方向及びそれらの合成方向を指示可能な図示しな
いジョイスティックで平行移動方向に操作可能であり、
左右の２方向を指示可能な図示しないジョイスティック
で回転移動方向に操作可能である。回転移動の回転中心
はフォーク枠の梁部中央に固定されている。また、平行
移動速度及び回転移動速度は、操作上の安全性を考慮し
て、一定値が割り当てられている。平行移動方向または
回転移動方向を指示するジョイスティックがニュートラ
ルからシフトし移動方向が入力されると、目標移動方向
データの取得、移動可能かの判断、目標移動量の計算、
目標移動量の補正、時系列に駆動量の計算、移動ベース
の移動及び現在状態の更新からなる１周期が順次繰り返
され、ジョイスティックからの移動方向の入力が途切れ
るまで、あるいは移動可能領域の限界に到達するまで、
所定の移動速度で移動し続ける。

【００８２】ジョイスティックからの移動方向が未入力
のとき、前記油圧シリンダー（６３１）のロッドが突出
して直線ガイド（４）を偏心円盤（５３１）に押圧して
おり、フォーク枠（２０１）は固定されている。移動方
向が入力され、第１周期における移動可能かの判断で移
動可能であれば、ロッドが微小に後退して押圧が解除さ
れ、フォーク枠は移動可能となる。そして移動方向の入
力が途切れると、あるいは移動可能領域の限界に到達す
ると、再度ロッドが突出してフォーク枠が固定される。

【００８３】次に、本発明に係るＸＹθ移動装置の構成
部品の実施態様について記載する。図２４はベアリング
（８０２）を外嵌した偏心円盤（５３１）からなる近接
回動体における近接手段の実施態様の図である。（ａ
１）ないし（ａ５）は左側面図であり、（ｂ１）ないし
（ｂ５）は斜視図である。また、図２５は回動半径提供
部（５１）と転がり要素を有する接触半径提供部とが接
触中心軸（５５）で回動自在に軸着された近接回動体に
おける近接手段の実施態様の図である。（ａ１）ないし
（ａ７）は左側面図であり、（ｂ１）ないし（ｂ７）は
斜視図である。

【００８４】図２４及び２５において、第１（ａ１及び
ｂ１）はベアリング（８０２）の半径が接触半径であ
り、磁力や重力等の引力手段が近接手段である。第２
（ａ２及びｂ２）は端部にベアリング（８０２’）を軸
着した摺接リンク（６１１）を、その他端部で接触中心
軸（５５）に回動自在に軸着した摺接機構が近接手段で
ある。第３（ａ３及びｂ３）は端部に弾性体モールドベ
アリング（８０３）を軸着した押圧リンク（６０１）
を、その他端部で接触中心軸（５５）に回動自在に軸着
した常時押圧機構が近接手段である。第４（ａ４及びｂ
４）は引張りバネ（６２１）により接触中心軸（５５）
に向かって弾発付勢されたベアリング（８０２’）を端
部に装着した押圧リンク（６０１）を、その他端部で接
触中心軸（５５）に回動自在に軸着した常時押圧機構が
近接手段である。第５（ａ５及びｂ５）はロッド先端に
ベアリング（８０２）’が装着された油圧シリンダー
（６３１）を、接触中心軸（５５）に向かって出没可能
に、端部に装着した押圧リンク（６０１）を、その他端
部で接触中心軸（５５）に回動自在に軸着した停止時押
圧機構が近接手段である。

【００８５】第５の実施態様において、ロッド先端にベ
アリングが装着された油圧シリンダーに換えて、ロッド
先端にベアリングが装着された空気圧シリンダー、また
はプランジャー先端にベアリングが装着されたプッシュ
型もしくはプル型ソレノイドであってもよい。

【００８６】図２５において、第６（ａ６及びｂ６）は
スライドガイドレール（４０１）が直線ガイドであり、
スライドガイドブロック（５２１）及び該スライドガイ
ドブロックを接触中心軸（５５）に回動自在に連結する
金具（５２４）が接触半径提供部であり、かつスライド
ガイドの摺接メカニズムが近接手段である。第７（ａ７
及びｂ７）はリニアシャフト（４０２）が直線ガイドで
あり、リニアベアリング（５２２）及び該リニアベアリ
ングを接触中心軸（５５）に回動自在に連結する金具
（５２４）が接触半径提供部であり、かつリニアシャフ
ト及びリニアベアリングの摺接メカニズムが近接手段で
ある。

【００８７】第６または７の実施態様において、ＸＹ平
面視で直線ガイドの中心軸上に接触中心軸がある場合、
前記中心軸を直線ガイドの長さ方向の軸線とすると、接
触半径提供部は長さ０の接触半径を提供するものとな
る。しかしながら、直線ガイドの柱面における任意の母
線を直線ガイドの長さ方向の軸線とすると、接触半径は
０以外の値を取ることになる。また、本発明に係るＸＹ
θ移動装置の設計原理は、接触半径が０でも何ら問題な
く適用することが可能である。これらのことから、本発
明に係るＸＹθ移動装置は、長さ０の接触半径を提供す
る接触半径提供部を許すものである。

【００８８】また、第６の実施態様においてスライドガ
イドブロックの許容モーメントが十分に大きく、移動ベ
ースをＺ軸方向に安定的に支持可能な場合は、固定ベー
スと移動ベースとの間に、スラスト軸受等の間隔を一定
に保ち摩擦抵抗を軽減する機構を省略することが可能で
ある。同様に、第７の実施態様においてリニアシャフト
及びリニアベアリングに替えてスプラインシャフト及び
ボールスプラインナットを用いることにより、ボールス
プラインナットの許容モーメントが十分に大きく、移動
ベースをＺ軸方向に安定的に支持可能な場合は、固定ベ
ースと移動ベースとの間に、スラスト軸受等の間隔を一
定に保ち摩擦抵抗を軽減する機構を省略することが可能
である。

【００８９】次に、図２６は近接回動体の回動半径提供
部と接触半径提供部とが接触中心軸で軸着された直動機
構の実施態様の斜視図である。（ａ１）及び（ａ３）は
直線ガイドが直動のメカニズムを有するもの（一致直動
機構）であり、（ｂ１）ないし（ｂ３）は直線ガイドが
直動機構と分別されるもの（分別直動機構）である。

【００９０】第１（ａ１及びｂ１）は直動のメカニズム
としてボールネジ・ユニットを用いたものである。（ａ
１）の一致直動機構では、ボールネジ軸（７２１）が直
線ガイドであり、ボールネジナット（７２３）が接触半
径提供部（５２）の一部となっている。（ｂ１）の分別
直動機構では、リニアシャフト（４０２）が直線ガイド
であり、リニアベアリング（５２２）を装着した接触半
径提供部（５２）が該直線ガイドに摺動自在である。接
触半径提供部（５２）あるいはその延長部にはボールネ
ジナット（７２３）が装着され、該ボールネジナット、
リニアシャフトに平行に配設されたボールネジ軸（７２
１）及びモーター（７０５）で直動機構を形成してい
る。本実施態様では、モーターは直線ガイドを配設した
ベースに固定され、ボールネジ軸に連結されている。

【００９１】第２（ｂ２）は直動のメカニズムとしてワ
イヤー及びワイヤープーリーを用いたものである。（ｂ
２）の分別直動機構では、リニアシャフト（４０２）が
直線ガイドであり、リニアベアリング（５２２）を装着
した接触半径提供部（５２）が該直線ガイドに摺動自在
である。接触半径提供部（５２）あるいはその延長部に
はワイヤー（７３１）が固定され、該ワイヤーはワイヤ
ープーリー（７３２）によりリニアシャフトに平行に張
設され、ワイヤープーリーを回転させることにより接触
半径提供部を直動可能にしている。本実施態様では、モ
ーター（７０５）は直線ガイドを配設したベースに固定
され、ワイヤープーリーに連結されており、ワイヤー、
ワイヤープーリー及びモーターで直動機構を形成してい
る。

【００９２】第３（ａ３及びｂ３）は直動のメカニズム
としてラック・ピニオンを用いたものである。（ａ３）
の一致直動機構では、ラック軸（７３３）が直線ガイド
であり、ピニオンを装着したモーター（７０５）が接触
半径提供部（５２）の一部となっている。（ｂ３）の分
別直動機構では、リニアシャフト（４０２）が直線ガイ
ドであり、リニアベアリング（５２２）を装着した接触
半径提供部（５２）が該直線ガイドに摺動自在である。
接触半径提供部（５２）あるいはその延長部にはピニオ
ンを装着したモーター（７０５）が固定され、該ピニオ
ン、リニアシャフトに平行に配設されたラック軸（７３
３）及びモーター（７０５）で直動機構を形成してい
る。本実施態様では、モーターが接触半径提供部あるい
はその延長部に固定されている。

【００９３】前記第１及び２の実施態様においては、モ
ーターが直線ガイドを配設したベースに固定され、第３
の実施態様においては、接触半径提供部あるいはその延
長部に固定されている。このように、直動機構における
モーターの固定箇所は直動機構の構造に応じて決定され
る。

【００９４】前記第１ないし３の実施態様の他に、ボー
ルネジ・ユニット内蔵１軸テーブルやリニアモーターを
一致直動機構における直動のメカニズムとして用いても
よい。また、ボールネジ・ユニット内蔵１軸テーブル、
リニアモーター、チェーン及びスプロケット、タイミン
グベルト及びタイミングプーリー、または直線ガイドに
沿って移動可能な自走式車両等を分別直動機構における
直動のメカニズムとして用いてもよい。

【００９５】次に、図２７は近接回動体が偏心円盤であ
る直動機構の実施態様の斜視図である。図において、ベ
アリング（８０２）を外嵌した偏心円盤（５３１）が近
接手段により直線ガイド（４）に摺接して移動可能であ
る。ここで近接手段は、端部にワイヤー（７３１）を固
定し、途中にベアリング（８０２’）を軸着した摺接リ
ンク（６１１）を、その他端部で接触中心軸（５５）に
回動自在に軸着した摺接機構である。該ワイヤーはワイ
ヤープーリー（７３２）により直線ガイドに平行に張設
され、ワイヤープーリーを回転させることにより偏心円
盤を直動可能にしている。本実施態様では、モーター
（７０５）は直線ガイドを配設したベースに固定され、
ワイヤープーリーに連結されており、ワイヤー、ワイヤ
ープーリー及びモーターで直動機構を形成している。

【００９６】図２７は分別直動機構の一例を図示したも
のであるが、偏心円盤においても、図２６に図示した実
施態様と同様に設計原理に基づいて一致直動機構でも実
現することが可能である。また、直動機構は図２４また
は２５に図示したような種々の近接手段と種々の直動の
メカニズムとの組み合わせにより、様々な態様を実現す
ることが可能である。

【００９７】次に、図２８に直線ガイドのその他の実施
態様を図示する。図２８（ａ）において、近接回動体
は、回動半径提供部（５１）と接触半径提供部（５２）
とが接触中心軸（５５）で軸着され、さらに接触半径提
供部が連結金具（５２４）にスライドブロック（５２
５）を固着して形成されており、該スライドブロックが
スライド溝レール（４１１）に刻設された溝に摺接して
直線移動可能である。ここで、該スライド溝レールに刻
設された溝は直線ガイドとして作用している。このよう
に直線ガイドは直線形状の溝でもよい。直線形状の溝
は、本実施態様のように所定の部材に形成された溝でも
よいし、固定ベースあるいは移動ベースに直に形成され
た溝でもよい。

【００９８】また、図２８（ｂ）において、近接回動体
は、回動半径提供部（５１）と接触半径提供部（５２）
とが接触中心軸（５５）で軸着され、さらに接触半径提
供部が連結金具（５２４）にスライドシャフト（５２
６）を固着して形成されており、該スライドシャフトが
１対のシャフトガイド（４１２）に保持され、該シャフ
トガイドの内面に摺接して直線移動可能である。ここ
で、１対のシャフトガイド（４１２）は、仮想的に１本
のシャフトガイドが複数に分割され、空間的に連結金具
（５２４）と干渉する部位が排除され、かつスライドシ
ャフト（５２６）の直線移動を支持する上で十分な部位
が残されたものと解釈でき、該シャフトガイドの内面は
直線ガイドとして作用していると言える。このように直
線ガイドは接触半径提供部の直線移動を支持するため
に、１直線上に並べて設けられた１つ（１本）以上の直
線形状のガイドでもよい。

【００９９】本発明は前記した実施例や実施態様に限定
されるものではなく、ＸＹθ移動装置の設計原理に基づ
き、特許請求の精神及び範囲を逸脱せずに種々の変形を
含むものである。

【０１００】

【発明の効果】本発明の構成により、従来の２層からな
るＸＹθ移動装置に比べて、θ方向の移動量を大きくす
ることが可能となり、また駆動機構の設置位置や直線ガ
イドまたは直線ガイドの設置角度に関して柔軟に対応で
きるので、要求されるＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の移動
量を満足し、かつ設計上の柔軟性に富み小型化及び軽量
化が可能な、固定ベースと移動ベースとの２層からなる
ＸＹθ移動装置を提供することができる。

【０１０１】また、本発明で採用された設計原理は、マ
イクロマシンのような極小装置におけるＸＹθ位置決め
機構に採用することや、巨大な構造物のＸＹθ移動機構
に採用することできるため、本発明に係るＸＹθ移動装
置を産業上の広範囲の分野において利用することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＸＹθ移動装置の平面図である。

【図２】ＸＹθ移動装置の設計原理を説明するための概
念図である。

【図３】ＸＹθ移動装置の設計原理を説明するための概
念図である。

【図４】直線ガイドの配置例の図である。

【図５】接触座標位置の変位による直線ガイドの移動を
図示した概念図である。

【図６】ＸＹθ移動装置において、状態転移を例示した
概念図である。

【図７】角度差が直角でない中立状態を図示した概念図
である。

【図８】移動制約領域の影響を図示した概念図である。

【図９】ＸＹθ移動装置の制御方法を図示したフローチ
ャートである。

【図１０】制御装置のブロック線図である。

【図１１】ＸＹθ移動装置の制御方法を図示したフロー
チャートである。

【図１２】制御装置のブロック線図である。

【図１３】駆動機構のパルス制御を図示したタイムチャ
ートの概念図である。

【図１４】第１の実施例のＸＹθ移動装置を図示した正
面図である。

【図１５】第１の実施例のＸＹθ移動装置を図示した斜
視図である。

【図１６】第２の実施例のＸＹθ位置決めテーブルの斜
視図である。

【図１７】第２の実施例のＸＹθ位置決めテーブルの平
面図である。

【図１８】第２の実施例のＡＡ’面における正面断面図
である。

【図１９】第３の実施例のＸＹθ位置決めテーブルの斜
視図である。

【図２０】第３の実施例のＸＹθ位置決めテーブルの平
面図である。

【図２１】第３の実施例のＸＹθ位置決めテーブルの正
面図である。

【図２２】第４の実施例のＸＹθ移動フォークユニット
の斜視図である。

【図２３】第４の実施例の近接手段部分の拡大正面図で
ある。

【図２４】ＸＹθ移動装置の近接手段の実施態様の図で
ある。

【図２５】ＸＹθ移動装置の近接手段の実施態様の図で
ある。

【図２６】ＸＹθ移動装置の直動機構の実施態様の斜視
図である。

【図２７】ＸＹθ移動装置の直動機構の実施態様の斜視
図である。

【図２８】ＸＹθ移動装置の直線ガイドの実施態様の斜
視図である。

【図２９】４層からなる従来のＸＹθ移動装置の中立状
態を示す図である。

【図３０】２層からなる従来のＸＹθ移動装置の中立状
態を示す図である。

【符号の説明】

１ 固定ベース １０１ 固定板 １０２ 下支持板 １０３ 固定アングル １０４ 背面板 １０５ 外枠 ２ 移動ベース ２１ ワーク吸着板 ２２ 移動テーブル ２０１ フォーク枠 ２０２ 上支持板 ２５ 移動制約領域 ２６ 平行移動可能領域 ３ スラスト軸受 ３０１ フリーベア ３０２ 保持器付スラストボール軸受 ３０３ スラストボール軸受 ４ 直線ガイド ４０１ スライドガイドレール ４０２ リニアシャフト ４１１ スライド溝レール ４１２ シャフトガイド ５ 近接回動体 ５１ 回動半径提供部 ５１１ 回動アーム ５２ 接触半径提供部 ５２１ スライドガイドブロック ５２２ リニアベアリング ５２４ 連結金具 ５２５ スライドブロック ５２６ スライドシャフト ５３１ 偏心円盤 ５３２ 円形端付きアーム ５４ 回動軸 ５５ 接触中心軸 ６ 近接手段 ６０１ 押圧リンク ６１ 摺接機構 ６１１ 摺接リンク ６２ 常時押圧機構 ６２１ 引張りバネ ６３ 停止時押圧機構 ６３１ 油圧シリンダー ６３２ 押圧ブロック ６４ 引力手段 ７ 駆動機構 ７０１ ステッピングモーター ７０２ サーボモーター ７０３ カップリング ７０４ モーター軸受取付金具 ７０５ モーター ７１１ 外輪 ７１２ ウォーム ７１３ ウォームホイール ７１４ シャフト ７１５ シャフトホルダ ７１６ 保持器付針状ころ ７１７ スラスト針状ころ軸受 ７２１ ボールネジ軸 ７２２ サポートユニット ７２３ ボールネジナット ７３１ ワイヤー ７３２ ワイヤープーリー ７３３ ラック軸 ７３４ ピニオン ８ 転がり要素 ８０１ 針状ころ軸受 ８０２ ベアリング ８０３ 弾性体モールドベアリング ９ 制御装置 ９１ 基本データ記憶手段 ９２ 移動データ取得手段 ９２１ 位置検出ユニット ９２２ カメラユニット ９２３ 台形ネジ ９２４ ボールネジユニット ９２５ カップリング ９２６ ステッピングモーター ９３ 移動方向取得手段 ９４ 計算手段 ９５ 計算データ記憶手段 ９６ 駆動制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F078 CA01 CA08 CB12 3C048 BC02 DD06 DD11 5F031 HA13 HA53 JA04 JA13 JA22 JA38 JA51 KA06 KA08 LA07 LA09 LA12 LA13 LA14 LA15 5H303 AA01 AA04 AA20 BB03 BB09 BB12 BB14 CC10 DD01 DD03 DD04 DD09 DD25 EE01 EE03 EE10 FF13 GG01 KK08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定ベースと、ＸＹ平面に垂直な方向（Ｚ
   方向）に安定的に支持され、かつＸＹ平面を移動可能な
   移動ベースとの２層で構成されるＸＹθ移動装置におい
   て、前記移動ベースまたは固定ベースのいずれか一方の
   ベースに配設された３本の直線ガイドと、各直線ガイド
   と対をなし、ＸＹ平面に平行な面内で回動可能に、他方
   のベースに配設された３つの近接回動体と、各直線ガイ
   ドに近接回動体を近接させる近接手段と、各近接回動体
   を回動させる、前記他方のベースに配設された３つの回
   動機構（駆動機構）とを備えており、前記直線ガイドは
   それぞれＸＹ平面に平行な直線形状であり、かつそれら
   の長さ方向の軸線あるいはその延長線が、ＸＹ平面視
   で、少なくとも１つの交点を持ち、また前記近接回動体
   は、回動の中心軸となる回動軸から接触中心軸までの所
   要距離（回動半径）を提供する回動半径提供部と、接触
   中心軸から直線ガイドの軸線までの所要距離（接触半
   径）を提供する接触半径提供部とから構成され、回動半
   径提供部は回動軸で前記他方のベースに配設され、かつ
   前記回動機構により回動可能であり、接触半径提供部は
   近接手段により直線ガイドと近接して移動可能であり、
   回動半径提供部と接触半径提供部とは、ＸＹ平面に平行
   な面内で回動自在に、接触中心軸で軸着され、さらに前
   記近接手段は、直線ガイドを接触半径提供部に摺接させ
   る摺接機構、または直線ガイドを接触半径提供部に常時
   圧接する常時押圧機構、または前記移動ベースの停止時
   のみ直線ガイドを接触半径提供部に圧接し、移動時には
   圧接しない停止時押圧機構、または引力により直線ガイ
   ドを接触半径提供部に密接させる引力手段のいずれかで
   ある、ことを特徴とするＸＹθ移動装置。
2. 【請求項２】固定ベースと、ＸＹ平面に垂直な方向（Ｚ
   方向）に安定的に支持され、かつＸＹ平面を移動可能な
   移動ベースとの２層で構成されるＸＹθ移動装置におい
   て、前記移動ベースまたは固定ベースのいずれか一方の
   ベースに配設された３本の直線ガイドと、各直線ガイド
   と対をなし、ＸＹ平面に平行な面内で回動自在に、他方
   のベースに配設された３つの近接回動体と、各直線ガイ
   ドに近接回動体を近接させる近接手段と、前記近接回動
   体を直線移動（直動）させる３つの直動機構（駆動機
   構）とを備えており、前記直線ガイドはそれぞれＸＹ平
   面に平行な直線形状であり、かつそれらの長さ方向の軸
   線あるいはその延長線が、ＸＹ平面視で、少なくとも１
   つの交点を持ち、また前記近接回動体は、回動の中心軸
   となる回動軸から接触中心軸までの所要距離（回動半
   径）を提供する回動半径提供部と、接触中心軸から直線
   ガイドの軸線までの所要距離（接触半径）を提供する接
   触半径提供部とから構成され、回動半径提供部は回動軸
   で前記他方のベースに軸着され回動自在であり、接触半
   径提供部は近接手段により直線ガイドと近接し、かつ前
   記直動機構により直動可能であり、回動半径提供部と接
   触半径提供部とは、ＸＹ平面に平行な面内で回動自在
   に、接触中心軸で軸着され、さらに前記近接手段は、直
   線ガイドを接触半径提供部に摺接させる摺接機構、また
   は直線ガイドを接触半径提供部に常時圧接する常時押圧
   機構、または前記移動ベースの停止時のみ直線ガイドを
   接触半径提供部に圧接し、移動時には圧接しない停止時
   押圧機構、または引力により直線ガイドを接触半径提供
   部に密接させる引力手段のいずれかであることを特徴と
   するＸＹθ移動装置。
3. 【請求項３】前記近接回動体の少なくとも１つにおい
   て、回動半径提供部と接触半径提供部とが、ＸＹ平面に
   平行な面内で回動自在に、接触中心軸で軸着されること
   に替えて、回動半径提供部と接触半径提供部とが一体に
   形成された偏心円盤または円形端付きアームであること
   を特徴とする請求項１または２記載のＸＹθ移動装置。
4. 【請求項４】前記接触半径提供部と直線ガイドとの接触
   部において、転がり要素を持つことを特徴とする請求項
   １ないし３のいずれか１記載のＸＹθ移動装置。
5. 【請求項５】前記３つの近接回動体に関して、回動半径
   提供部における回動半径が回動軸を原点としてＸ方向と
   なす角度（回動角度）と、接触半径提供部における接触
   半径が接触中心軸を原点としてＸ方向となす角度（接触
   角度）との角度差が、それぞれ同時に直角になる状態
   （平行移動中立状態）を取ることが可能であることを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれか１記載のＸＹθ移
   動装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１記載のＸＹ
   θ移動装置に加えて、該ＸＹθ移動装置を制御するに当
   たり必要な定数データを記憶する基本データ記憶手段
   と、移動ベースのＸ方向の平行移動量（ΔＸ）、Ｙ方向
   の平行移動量（ΔＹ）及び回転移動量（Δθ）からなる
   目標移動量、並びに回転中心の座標Ｐｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）
   を取得する移動データ取得手段と、回動機構または直動
   機構（以下、駆動機構と総称する）の制御量を計算する
   計算手段と、該計算手段による計算結果を記憶する計算
   データ記憶手段と、計算結果に基づき駆動機構を駆動制
   御する駆動制御手段と、からなるＸＹθ移動装置におい
   て、目標移動量及び回転中心の座標を取得すること、該
   目標移動量及び回転中心の座標と移動ベースの現在状態
   における移動可能領域とから、移動ベースを目標状態に
   移動可能か判断すること、これが移動可能なら、それぞ
   れの駆動機構に対して、最小駆動量となる駆動量単位
   で、最適目標駆動量を計算し、目標移動量（ΔＸ、ΔＹ
   及びΔθ）を補正すること、移動ベースの移動中、実際
   の移動量（ΔＸｔ、ΔＹｔ及びΔθｔ）が補正された目
   標移動量（ΔＸｒ、ΔＹｒ及びΔθｒ）を逐次按分しな
   がら、移動が進行するように、時系列にそれぞれの駆動
   量を計算すること、それらの駆動量に基づいて逐次３つ
   の駆動機構を連動させて制御すること、移動後の状態を
   新たな現在状態として更新すること、を含むことを特徴
   とするＸＹθ移動装置の制御方法。
7. 【請求項７】請求項１ないし５のいずれか１記載のＸＹ
   θ移動装置に加えて、該ＸＹθ移動装置を制御するに当
   たり必要な定数データを記憶する基本データ記憶手段
   と、移動ベースの平行移動方向（Ｄｐ）及び回転移動方
   向（Ｄｒ）からなる目標移動方向データと平行移動速度
   （Ｖｐ）及び回転移動速度（Ｖｒ）からなる目標移動速
   度データとを取得する移動方向取得手段と、駆動機構の
   制御量を計算する計算手段と、該計算手段による計算結
   果を記憶する計算データ記憶手段と、計算結果に基づき
   駆動機構を駆動制御する駆動制御手段と、からなるＸＹ
   θ移動装置において、移動ベースの平行移動方向（Ｄ
   ｐ）または回転移動方向（Ｄｒ）の目標移動方向データ
   を取得したら移動工程を開始すること、移動工程は複数
   の周期からなること、第１周期において先ず目標移動方
   向データ及び目標移動速度データを取得すること、該目
   標移動方向データ及び所定の回転中心の座標Ｐｃ（Ｘ
   ｃ，Ｙｃ）と移動ベースの現在状態とから、移動ベース
   を目標移動方向に移動可能か判断すること、これが移動
   可能なら、目標移動方向データ、目標移動速度データ及
   び回転中心の座標と移動ベースの現在状態とから移動可
   能領域内における目標移動量（ΔＸ、ΔＹ及びΔθ）を
   計算すること、それぞれの駆動機構に対して、最小駆動
   量となる駆動量単位で、最適目標駆動量を計算し、適宜
   目標移動量を補正すること、移動ベースが移動中、実際
   の移動量（ΔＸｔ、ΔＹｔ及びΔθｔ）が補正された目
   標移動量（ΔＸｒ、ΔＹｒ及びΔθｒ）を逐次按分しな
   がら、目標移動速度で移動が進行するように、時系列に
   それぞれの駆動量を計算し、それらの駆動量に基づいて
   逐次３つの駆動機構を連動させて制御すること、第１周
   期が終了したら、終了時の状態を新たな現在状態として
   更新すること、第１周期と同様に順次周期を繰り返すこ
   と、前記移動ベースを目標移動方向に移動可能かの判断
   が移動不可能なら移動しないこと、前記目標移動方向デ
   ータを取得できないときは移動工程を停止すること、を
   含むことを特徴とするＸＹθ移動装置の制御方法。