JP2004091161A

JP2004091161A - 有限回転型のテーブル装置

Info

Publication number: JP2004091161A
Application number: JP2002256448A
Authority: JP
Inventors: Junji Koyama; 小山　順二
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】大径の回転テーブルを備えた有限回転型のテーブル装置を寸法および重量の増加を招くことなく実現すること。
【解決手段】有限回転型のテーブル装置１は、ベース４の上にクロスローラベアリング３からなるテーブル支持部を介して回転テーブル２が回転自在の状態で支持されている。回転テーブル２を回転させるためのアクチュエータ５は、支持アーム６によってベース４の側に支持され、その回転出力軸５１の回転が駆動アーム７を介して回転テーブル２に伝達される。アクチュエータ５を駆動すると、その中心軸線５ａを中心として一対のアーム６、７が相対的に開閉し、アクチュエータ５が移動しながら、回転テーブル２が所定方向に所定角度だけ回転する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型プリント基板や液晶基板の角度修正に用いられる有限回転型の回転テーブル装置に関し、回転テーブルの支持部と回転テーブルの駆動部とを分離することにより装置全体の軽量化を図った有限回転型の回転テーブル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型プリント基板や液晶基板の角度修正に用いられるθテーブルあるいはθステージなどと呼ばれている有限回転型の回転テーブル装置は、一般に、Ｘ−Ｙステージに搭載され、数度の動作範囲で高い分解能が要求されることが多い。また、乗せるワークの大型化に伴って、より大型の回転テーブルが要求されるようになってきている。大型のワークを乗せるための大型の回転テーブル装置では、回転テーブルを有限回転させるためのトルクは小さくても良い。しかし、そのテーブル支持部は、大型の回転テーブルが安定するように大径で面振れなく精度良く回転テーブルを支持できる必要がある。
【０００３】
例えば、大型プリント基板や液晶基板の角度修正に用いる回転テーブル装置の要求仕様は次の通りである。
動作角度：数度（一般に、プラスマイナス１０°程度以下の範囲）
動作速度：最大でも数ｒｐｍ
出力トルク：要求は低い（慣性駆動のみ）
テーブル支持部：大径であること（安定性重視）
耐荷重：一定アキシャル荷重のみ
精度：高分解能と応答性重視
形状：薄型、軽量
価格：低価格
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような仕様を満足する有限回転型のテーブル装置は市販あるいは提案されておらず、無限回転型のテーブル装置が流用されているのが現状である。入手可能な無限回転型のテーブル装置の一般仕様は例えば次の通りである。
動作角度：無限角
動作速度：数十ｒｐｍ以上
出力トルク：高出力重視
テーブル支持部：出力相応で大径化
耐荷重：アキシャル、ラジアル荷重
精度：絶対位置決め精度、反復位置決め精度重視
形状：出力相応で厚型化、重量増
価格：高出力化・高分解能化に伴って高騰
【０００５】
従って、特に大型のワークを乗せるために大径の回転テーブルを必要とする場合には、テーブル装置の重量や厚みが増加し、これに伴い、当該テーブル装置を支持しているＸ−Ｙステージを大型化して耐荷重性能を高める必要がある。さらに、これら回転テーブル装置およびＸ−Ｙテーブルを支持しているフレームも大型化して高剛性のものとする必要があるので、装置全体が大型化して、その運搬・設置作業が困難になり、結果としてコストアップを招くことになる。
【０００６】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、大径の回転テーブルを有限角度だけ回転させるための小型で軽量な有限回転型のテーブル装置を提案することにある。
【０００７】
【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、本発明の有限回転型のテーブル装置では、大径の回転テーブルを支持するためのテーブル支持部と、回転テーブルを回転駆動するための駆動部とを分離し、駆動部を可動状態に支持する構成を採用している。
【０００８】
すなわち、本発明の有限回転型のテーブル装置は、
回転テーブルと、
この回転テーブルを定まったテーブル回転中心線の周りに回転可能な状態で支持しているテーブル支持部と、
前記回転テーブルを前記テーブル回転中心線の周りに有限角度だけ回転させるためのアクチュエータと、
前記テーブル支持部を支持しているベースと、
前記アクチュエータを支持している支持アームと、
前記アクチュエータの出力回転を前記回転テーブルに伝達する駆動アームとを有しており、
前記支持アームは、その一端が、前記テーブル回転中心線に平行な回転中心線の周りに回転可能な状態で前記ベースに取り付けられ、その他端が、前記アクチュエータのハウジングに固定されており、
前記駆動アームは、その一端が、前記出力回転軸に固定され、その他端が、前記回転テーブル中心線に平行な回転中心線の周りに回転可能な状態で前記回転テーブルに取り付けられていることを特徴としている。
【０００９】
ここで、前記テーブル支持部としてはクロスローラベアリングを採用することができる。
【００１０】
また、前記アクチュエータとしては、モータおよび減速機を備えた構成のものを採用することができる。この場合、当該減速機の減速回転出力要素が前記回転出力軸である。ここで、前記減速機として、円環状の内歯歯車と、この内側に配置されている可撓性の外歯歯車と、この外歯歯車を半径方向に撓めて前記内歯歯車に部分的に噛み合わせると共に両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えた波動歯車装置を用いることができる。
【００１１】
さらに、前記モータおよび前記減速機を同軸状態に連結し、これらの中心軸線上に、前記支持アームおよび前記駆動アームの前記アクチュエータに対する連結部分の中心が位置するように、各アームをアクチュエータに連結した構成を採用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した有限回転型のテーブル装置の一例を説明する。
【００１３】
図１（ａ）、（ｂ）は本例の有限回転型のテーブル装置を示す平面構成図および側面構成図であり、図２はそのアクチュエータの部分を示す説明図である。これらの図を参照して説明すると、本例のテーブル装置１は、ワーク（図示せず）を乗せるための長方形の回転テーブル２を備え、この回転テーブル２は、クロスローラベアリング３からなるテーブル支持部を介して固定側のベース４によって、テーブル回転中心線２ａの周りに回転自在の状態で支持されている。また、回転テーブル２とベース４の間には、テーブル支持部とは分離させた状態で、回転テーブル２をテーブル回転中心線２ａの周りに有限角度だけ回転させるためのアクチュエータ５が取り付けられている。
【００１４】
アクチュエータ５は支持アーム６によってベース４の側に支持されており、当該アクチュエータ５の回転出力軸５１は駆動アーム７を介して回転テーブル２に連結されている。
【００１５】
すなわち、支持アーム６は、その一端６１が、テーブル回転中心線２ａに平行な回転中心線６ａの周りに回転可能な状態でベース４に支持され、その他端６２が、アクチュエータ５の本体側ハウジング５１に対して、その中心軸線５ａに対して同軸状態に固定されている。
【００１６】
駆動アーム７は、その一端７１がアクチュエータの回転出力軸５１に対して同軸状態に固定され、その他端７２が、回転テーブル中心線２ａに平行な回転中心線７ａの周りに回転可能な状態で回転テーブル２に取り付けられている。また、駆動アーム７は支持アーム６と同一長さ、すなわち、それらのスイング半径は同一であり、相対的に、アクチュエータ中心軸線５ａを中心としてスイングする。
【００１７】
本例のアクチュエータ５は、モータ１１および減速機１２を備えた構成のものを採用しており、当該減速機１２の減速回転出力要素が回転出力軸５１である。本例の減速機１２は、例えば、円環状の内歯歯車と、この内側に配置されている可撓性の外歯歯車と、この外歯歯車を半径方向に撓めて内歯歯車に部分的に噛み合わせると共に両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させるための楕円形をした波動発生器とを備えた波動歯車装置である。
【００１８】
このように構成した本例のテーブル装置１の動作を説明する。例えば、アクチュエータ５を駆動して、その回転出力軸５１に固定されている駆動アーム７を他方の支持アーム６の側に回転させる。このようにアクチュエータ５を駆動すると、アクチュエータ自体が支持アーム６の一端６１を中心として移動しながら、駆動アーム７が旋回し、回転テーブル２がその回転中心線２ａを中心として反時計方向に回転する。アクチュエータ５を逆向きに駆動した場合にも同様であり、アクチュエータ５が移動しながら、駆動アーム７が支持アーム６に対して開く方向に旋回して、回転テーブル２が時計周りに回転する。
【００１９】
本例のテーブル装置１でのテーブルの位置決め分解能は、基本的にアクチュエータ５の持つ分解能に、テーブル半径および駆動アームの半径の比を乗算したものとなる。
【００２０】
すなわち、図１（ａ）に示すように、支持アーム６の一端６１に対する駆動アーム７の一端７２の移動距離をＸとし、そのときの回転テーブル２の回転角をθ１、そのときの駆動アーム７の回転角をθ２とし、テーブル回転中心線２ａから駆動アーム７の連結端までの距離（テーブル半径）をＲ１、駆動アーム７の長さ（半径）をＲ２とする。
【００２１】
この場合、
Ｘ＝Ｒ１×２Ｓｉｎ（θ１／２）＝Ｒ２×２Ｓｉｎ（θ２／２）
の関係にあるから、
Ｓｉｎ（θ１／２）＝Ｒ２／Ｒ１×Ｓｉｎ（θ２／２）
となる。θ２がアクチュエータ５の最小回転角（１ステップ）程度の微小角度の場合、
θ１≒Ｒ２／Ｒ１×θ２
と考えることができる。
【００２２】
本例のテーブル装置１は、例えば次のような用途に用いることができる。要求される回転角度が微小角度の場合の用途としては、光学系部品（ミラー、プリズムなど）のアライメント調整などの用途、プリント基板、液晶パネルなどの置き角度修正などがある。また、要求回転角度が広角である場合の用途としては、チップ部品のテープマウンタなどの等分割移動用途、ワークの搬送、反転などのハンドリング用途（反復動作用途）、金属加工機のθテーブル（ＮＣ制御）などの用途（自在動作用途）などがある。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有限回転型のテーブル装置では、回転テーブルの支持部からアクチュエータを分離し、アクチュエータを回転テーブルとベースの間において一対のスイングアーム（支持アームおよび駆動アーム）によって可動状態で支持した構成を採用している。本発明によれば、大径の回転テーブルを備えたテーブル装置を、寸法および重量の増加を招くことなく実現できる。また、回転テーブルの回転半径Ｒ１と駆動アームの回転半径Ｒ２の比を適切に設定することにより、所望の分解能で回転テーブルを位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した有限回転型のテーブル装置の平面構成図および側面構成図である。
【図２】図１のテーブル装置におけるアクチュエータの部分を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　テーブル装置
２　　回転テーブル
２ａ　テーブル回転中心線
３　　クロスローラベアリング（テーブル支持部）
４　　ベース
５　　アクチュエータ
５ａ　中心軸線
５１　回転出力軸
５２　ハウジング
６　　支持アーム
６ａ　回転中心線
６１、６２　支持アームの端
７　　駆動アーム
７ａ　回転中心線
７１、７２　駆動アームの端
１１　モータ
１２　減速機

Claims

回転テーブルと、
この回転テーブルを定まったテーブル回転中心線の周りに回転可能な状態で支持しているテーブル支持部と、
前記回転テーブルを前記テーブル回転中心線の周りに有限角度だけ回転させるためのアクチュエータと、
前記テーブル支持部を支持しているベースと、
前記アクチュエータを支持している支持アームと、
前記アクチュエータの出力回転を前記回転テーブルに伝達する駆動アームとを有しており、
前記支持アームは、その一端が、前記テーブル回転中心線に平行な回転中心線の周りに回転可能な状態で前記ベースに取り付けられ、その他端が、前記アクチュエータのハウジングに固定されており、
前記駆動アームは、その一端が、前記出力回転軸に固定され、その他端が、前記回転テーブル中心線に平行な回転中心線の周りに回転可能な状態で前記回転テーブルに取り付けられている有限回転型のテーブル装置。
請求項１において、
前記テーブル支持部はクロスローラベアリングを備えていることを特徴とする有限回転型のテーブル装置。
請求項１において、
前記アクチュエータは、モータおよび減速機を備え、当該減速機の減速回転出力要素が前記回転出力軸であることを特徴とする有限回転型のテーブル装置。
請求項３において、
前記減速機は、円環状の内歯歯車と、この内側に配置されている可撓性の外歯歯車と、この外歯歯車を半径方向に撓めて前記内歯歯車に部分的に噛み合わせると共に両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えた波動歯車装置であることを特徴とする有限回転型のテーブル装置。
請求項３または４において、
前記モータおよび前記減速機は同軸状態に連結されており、これらの中心軸線上に、前記支持アームおよび前記駆動アームの前記アクチュエータに対する連結部分の中心が位置していることを特徴とする有限回転型のテーブル装置。