JP2004138213A - 移動テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器のポケット内におけるボールのかみ込みを効果的に防止できる移動テーブル装置を提供する。
【解決手段】移動テーブル装置は、固定テーブル１と、固定テーブル１の上方に移動可能に配置された移動テーブル２と、固定テーブル１の上向き面に設けられてボール収容ポケット４を有する複数の保持器３と、各保持器３のポケット４内に収容されて固定テーブル１に対して移動テーブル２を移動可能に支持する複数のボール５と、固定テーブル１に対して移動テーブル２を移動させる移動装置６とを備えており、各保持器３が、固定テーブル１の上向き面に、該面と平行な方向に移動しうるように取り付けられている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置やマイクロマシンなどの製造装置において使用されるＸＹθテーブル装置あるいはＸＹテーブル装置などの移動テーブル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＸＹテーブル装置は、固定テーブルの上に移動テーブルであるＸテーブルとＹテーブルを上下に積み重ねた構造を有し、ＸＹθテーブル装置は、さらにＹテーブルの上に移動テーブルであるθテーブルを積み重ねた構造を有していた。
【０００３】
このため、移動テーブル全体の高さおよび重量を小さくすることが困難であった。また、移動テーブル全体の重量が大きいため、移動の高速化が困難であった。さらに、移動テーブルはガイドやベアリングを介してその下のテーブルに支持されるが、ガイドやベアリングでは移動テーブルの一部分しか支持できないため、移動テーブルが大型化すると、自重で移動テーブルにたわみが生じるという問題があった。
【０００４】
従来の移動テーブルにはこのような問題があったため、大荷重用の移動テーブル装置は例が少なかった。
【０００５】
そこで、固定テーブルの上に１つの移動テーブルが配置され、両テーブルの間に配置された保持器のポケット内に収容された多数のボールにより移動テーブルが支持され、固定テーブルに対して移動テーブルがＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させられる移動テーブル装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２５７８５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１に記載された移動テーブル装置では、従来の移動テーブル装置における前記の問題が解決される。
【０００８】
しかしながら、保持器のポケット内に比較的小径のボールが多数収容されるため、ポケット内のボールが一方向に片寄って、かみ込みが生じることがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、保持器のポケット内におけるボールのかみ込みを効果的に防止できる移動テーブル装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１の移動テーブル装置は、固定テーブルと、固定テーブルの上方に移動可能に配置された移動テーブルと、固定テーブルの上向き面に設けられてボール収容ポケットを有する複数の保持器と、各保持器のポケット内に収容されて固定テーブルに対して移動テーブルを移動可能に支持する複数のボールと、固定テーブルに対して移動テーブルを移動させる移動手段とを備えており、各保持器が、固定テーブルの上向き面に、該面と平行な方向に移動しうるように取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
保持器は、固定テーブルの上向き面に対して、該面と平行な全方向に移動しうるように取り付けられるのが好ましい。
【００１２】
固定テーブルに対する保持器の移動範囲は、テーブルの大きさなどに応じて適宜決定されるが、保持器の少なくともポケットの部分が固定テーブルから外れないようにすることが必要である。また、移動範囲はさほど大きくする必要はなく、たとえば、全方向に１〜数ｍｍ程度移動しうるようにする。
【００１３】
請求項１の移動テーブル装置によれば、保持器が固定テーブルに対して移動することにより、ポケット内のボールが一方向に片寄ってかみ込みが生じることを防止することができる。
【００１４】
請求項２の移動テーブル装置は、請求項１のものにおいて、固定テーブルと保持器のいずれか一方に、少なくとも２つのピン穴が設けられ、同他方に、ピン穴に対して隙間をもってはめられたピンが固定状に設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
ピン穴およびピンは、通常、円形である。ピン穴とピンの隙間の大きさは、テーブルの大きさなどに応じて適宜決定され、たとえば、直径で１〜数ｍｍである。
【００１６】
請求項２の移動テーブル装置によれば、固定テーブルと保持器のいずれか一方に設けられたピン穴に、同他方に固定状に設けられたピンが隙間をもってはめられていることにより、固定テーブルに対して保持器を移動可能にして、ボールのかみ込みを防止することができ、ピン穴とピンの組み合わせが少なくとも２つあることにより、固定テーブルに対する保持器の移動を所望の範囲内に規制することができる。
【００１７】
請求項３の移動テーブル装置は、固定テーブルと、固定テーブルの上方に移動可能に配置された移動テーブルと、固定テーブルの上向き面に設けられてボール収容ポケットを有する複数の保持器と、各保持器のポケット内に収容されて固定テーブルに対して移動テーブルを移動可能に支持する複数のボールと、固定テーブルに対して移動テーブルを移動させる移動手段とを備えており、各保持器のポケットの内周面が弾性変形可能であることを特徴とするものである。
【００１８】
ポケットの内周面全体が弾性変形可能であってもよいし、ポケットの内周面の一部が弾性変形可能であってもよい。
【００１９】
請求項３の移動テーブル装置によれば、保持器のポケットの内周面が弾性変形することにより、ポケット内のボールが一方向に片寄ってかみ込みが生じることを防止することができる。
【００２０】
請求項４の移動テーブル装置は、請求項３のものにおいて、各保持器がポケットの内周に弾性体製のダンパを有し、ダンパの内周面が弾性変形可能になっていることを特徴とするものである。
【００２１】
ダンパを構成する弾性体としては、たとえば、ゴムが用いられる。
【００２２】
ダンパは、ポケットの内周の全周に設けられてもよいし、ポケットの内周の一部に設けられてもよい。
【００２３】
請求項４の移動テーブル装置によれば、保持器がポケットの内周に弾性体製のダンパを有することにより、ポケットの内周面を弾性変形可能にして、ボールのかみ込みを防止することができる。
【００２４】
請求項５の移動テーブル装置は、請求項３のものにおいて、剛体よりなる各保持器のポケットの内周寄りの部分にスリットが形成されて、スリットより内周側の部分に弾性変形可能な薄肉部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２５】
好ましくは、スリットおよび薄肉部は複数形成される。
【００２６】
請求項５の移動テーブル装置によれば、剛体よりなる保持器のポケットの内周寄りの部分にスリットが形成されて、スリットより内周側の部分に弾性変形可能な薄肉部が形成されていることにより、ポケットの内周面を弾性変形可能にして、ボールのかみ込みを防止することができる。
【００２７】
請求項６の移動テーブル装置は、請求項１または２のものにおいて、各保持器のポケットの内周面が弾性変形可能であることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項６の移動テーブル装置によれば、保持器が固定テーブルに対して移動するとともに、保持器のポケットの内周面が弾性変形することにより、ポケット内のボールが一方向に片寄ってかみ込みが生じることを防止することができる。
【００２９】
請求項１〜６の移動テーブル装置において、各保持器のポケットが方形状をなし、ポケットの隅部がボール半径より大きい曲率半径を有する曲面、たとえば円筒面になっていることが望ましい。
【００３０】
このようにすれば、ボールのポケットの隅部への片寄りを防止して、ボールのかみ込み防止の効果をより高めることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明をＸＹθテーブル装置に適用した実施形態について説明する。
【００３２】
図１および図２は移動テーブル装置の全体構成を示し、図３および図４はその一部を拡大して示している。
【００３３】
図１および図２に示すように、移動テーブル装置は、下側の固定テーブル（１）と、その上方に移動可能に配置された上側の移動テーブル（２）と、固定テーブル（１）の上に取り付けられた複数の保持器（３）と、各保持器（３）のボール収容ポケット（４）に収容されて固定テーブル（１）に対して移動テーブル（２）を移動可能に支持する複数のボール（５）と、固定テーブル（１）に対して移動テーブル（２）を移動させる移動手段である移動装置（６）とを備えている。
【００３４】
両テーブル（１）（２）の外形は平面から見て方形であり、その中央部に方形の開口（７）（８）が形成されている。
【００３５】
移動装置（６）は、両テーブル（１）（２）の外側４辺にそれぞれ対応する４つのアクチュエータである流体圧シリンダ（１０）を備えている。各シリンダ（１０）のシリンダ本体（１０ａ）の基端部が固定テーブル（１）の外側面に固定されたブラケット（１１）に回動自在に取り付けられ、ピストンロッド（１０ｂ）の先端部が移動テーブル（２）の外側面に固定されたブラケット（１２）に回動自在に取り付けられている。そして、これら４つのシリンダ（１０）を適宜駆動させることにより、移動テーブル（２）が、固定テーブル（１）に対して、互いに直角をなす水平方向であるＸ方向およびＹ方向、ならびに鉛直軸を中心とする回転方向であるθ方向のいずれにも移動させられる。
【００３６】
たとえば、両テーブル（１）（２）の外形の大きさは１１００ｍｍ×１３５０ｍｍ、移動テーブル（２）の移動ストロークは、Ｘ方向およびＹ方向に±２ｍｍ、θ方向に±０．１５°である。
【００３７】
保持器（４）の部分の詳細が、図３および図４に示されている。
【００３８】
開口（７）の周縁部の固定テーブル（１）の上面に、保持器（３）の部分へのごみなどの侵入を防止するための方形環状の間座（１３）が固定され、その外側の固定テーブル（１）の上面に、耐摩耗性材料よりなる複数の方形のプレート（下部プレート）（１４）が固定されている。プレート（１４）を構成する耐摩耗性材料としては、たとえば、鋼を焼入れ後研削したものなどが使用される。プレート（１４）の上面（１４ａ）は、水平な上向きの保持器取付面およびボール接触面となっている。
【００３９】
移動テーブル（２）の下面の下部プレート（１４）に対応する位置に、同数の同様の耐摩耗性材料製プレート（上部プレート）（１５）が固定されている。プレート（１５）の下面（１５ａ）は、水平な下向きのボール接触面となっている。
【００４０】
固定テーブル（１）の各下部プレート（１４）の上に、剛体製保持器（３）がのせられている。保持器（３）は、方形の板の周辺部を除く部分に方形のポケット（４）が形成されたものであり、ポケット（４）の４つの隅部（４ａ）は、隣接する辺に連続しボール半径より大きい曲率半径を有する曲面（この例では円筒面）となっている。保持器（３）は、平面的な大きさがプレート（１４）（１５）より少し小さく、プレート（１４）の上面（１４ａ）にのって、上面（１４ａ）と平行な全方向に移動しうるようになっている。
【００４１】
保持器（３）の２箇所、たとえば、隣接する２つの頂点近傍に、保持器（３）を上下に貫通する円形のピン穴（１６）が形成されている。固定テーブル（１）の上面に、２つの円形のピン（１７）がピン穴（１６）と同じ間隔をおいて形成されている。ピン（１７）は、下部が固定テーブル（１）に固定され、下部プレート（１４）を貫通して上方に突出している。ピン（１７）の外径はピン穴（１６）の内径より少し小さく、各ピン（１７）がピン穴（１６）に隙間をもってはめられている。ピン穴（１６）の内径とピン（１７）の外径の差を適当に決めることにより、各保持器（３）が、下部プレート（１４）上において、所定範囲を個別に移動しうるようになっている。ピン穴（１６）の内径とピン（１７）の外径の差は、たとえば、１ｍｍ程度である。
【００４２】
複数のボール（５）が、各保持器（３）のポケット（４）内にわずかな隙間をあけて収容され、下部プレート（１４）の上にのっている。ボールの外径は保持器（３）の高さより少し大きく、ボール（５）の上部は保持器（３）より少し上方に出ており、この部分に、移動テーブル（２）の上部プレート（１５）がのせられている。
【００４３】
この移動テーブル装置では、固定テーブル（１）の上方に１つの移動テーブル（２）が配置されているだけで、移動テーブル（２）のＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の移動ができる。したがって、移動テーブル装置全体の高さを低くして、移動部分の重量を軽くすることができる。また、両テーブル（１）（２）の間に複数の保持器（３）が配置されて、これらの保持器（３）のポケット（４）に収容された多数のボール（５）によって移動テーブル（２）が支持されているので、移動テーブル（２）の動きが軽く、移動テーブル（２）が大型化してもたわみが生じることがない。したがって、大荷重の移動テーブル装置を実現することができる。
【００４４】
さらに、各保持器（３）が固定テーブル（１）に対して個別に移動することにより、ポケット（４）内のボール（５）が一方向に片寄ってかみ込みが生じることを防止することができる。さらに、ポケット（４）の隅部（４ａ）が曲面になっていることにより、ボール（５）のポケット（４）の隅部（４ａ）への片寄りを防止して、ボール（５）のかみ込み防止の効果をより高めることができる。
【００４５】
しかしながら、ポケット（４）の隅部（４ａ）は、必ずしも曲面にする必要はない。また、保持器（３）の数、保持器（３）およびポケット（４）の形状は、上記実施形態のものに限らない。さらに、上記実施形態では、各保持器（３）にポケット（４）が１つずつ設けられているが、１つの保持器にポケットが２つ以上設けられてもよく、保持器によってポケットの数が異なっていてもよい。
【００４６】
図５および図６は、保持器（３）の２つの変形例を示している。図５および図６において、上記実施形態のものと同じ部分には同一の符号を付している。
【００４７】
これら２つの変形例では、保持器（３）のポケット（４）の内周面が弾性変形可能になっている。
【００４８】
図５の例（第１変形例）では、ポケット（４）の内周寄りの部分に、剛体製保持器（３）を上下に貫通する複数のスリット（２０）が形成されて、スリット（２０）より内周側の部分に、弾性変形可能な薄肉部（２１）が形成されることにより、ポケット（４）の内周面が弾性変形可能になっている。
【００４９】
図６の例（第２変形例）では、保持器（３）は、方形で環状の剛体製保持器本体（２２）と、その内周面に固定された同様の形状のダンパ（２３）とから構成され、ダンパ（２３）の内側がポケット（４）となっている。ダンパ（２３）はたとえばゴムなどの弾性体よりなり、ダンパ（２３）の内周面すなわちポケット（４）の内周面が弾性変形可能になっている。また、ポケット（４）の４つの隅部（４ａ）は、ボール半径より大きい曲率半径を有する曲面となっている。
【００５０】
第１および第２変形例では、図３および図４に示すものに加えて、保持器（３）のポケット（４）の内周面が弾性変形することにより、ポケット（４）内のボール（５）が一方向に片寄ってかみ込みが生じることを防止することができ、ボール（５）のかみ込み防止の効果がさらに向上する。
【００５１】
しかしながら、第１および第２変形例の場合、ポケット（４）の隅部（４ａ）を必ずしも曲面にする必要はない。また、各保持器（３）は、固定テーブル（１）に固定されてもよい。
【００５２】
移動テーブル装置の各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【００５３】
上記実施形態には、ＸＹθテーブル装置を示したが、本発明は、たとえばＸＹテーブル装置など、他の形式の移動テーブル装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明をＸＹθテーブル装置に適用した実施形態を示す移動テーブル装置の一部切り欠き平面図である。
【図２】図２は、図１の移動テーブル装置の正面図である。
【図３】図３は、図１の移動テーブル装置の保持器の部分を拡大して示す垂直断面図である。
【図４】図４は、図３の保持器の部分の平面図である。
【図５】図５は、保持器の第１変形例を示す図４相当の図面である。
【図６】図６は、保持器の第２変形例を示す図４想到の図面である。
【符号の説明】
（１）　　　　　　　　固定テーブル
（２）　　　　　　　　移動テーブル
（３）　　　　　　　　保持器
（４）　　　　　　　　ポケット
（５）　　　　　　　　ボール
（６）　　　　　　　　移動装置
（１６）　　　　　　　ピン穴
（１７）　　　　　　　ピン
（２０）　　　　　　　スリット
（２１）　　　　　　　薄肉部
（２３）　　　　　　　ダンパ

Claims (6)

1. 固定テーブルと、固定テーブルの上方に移動可能に配置された移動テーブルと、固定テーブルの上向き面に設けられてボール収容ポケットを有する複数の保持器と、各保持器のポケット内に収容されて固定テーブルに対して移動テーブルを移動可能に支持する複数のボールと、固定テーブルに対して移動テーブルを移動させる移動手段とを備えており、
   各保持器が、固定テーブルの上向き面に、該面と平行な方向に移動しうるように取り付けられていることを特徴とする移動テーブル装置。
2. 固定テーブルと保持器のいずれか一方に、少なくとも２つのピン穴が設けられ、同他方に、ピン穴に対して隙間をもってはめられたピンが固定状に設けられていることを特徴とする請求項１の移動テーブル装置。
3. 固定テーブルと、固定テーブルの上方に移動可能に配置された移動テーブルと、固定テーブルの上向き面に設けられてボール収容ポケットを有する複数の保持器と、各保持器のポケット内に収容されて固定テーブルに対して移動テーブルを移動可能に支持する複数のボールと、固定テーブルに対して移動テーブルを移動させる移動手段とを備えており、
   各保持器のポケットの内周面が弾性変形可能であることを特徴とする移動テーブル装置。
4. 各保持器がポケットの内周に弾性体製のダンパを有し、ダンパの内周面が弾性変形可能になっていることを特徴とする請求項３の移動テーブル装置。
5. 剛体よりなる各保持器のポケットの内周寄りの部分にスリットが形成されて、スリットより内周側の部分に弾性変形可能な薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項３の移動テーブル装置。
6. 各保持器のポケットの内周面が弾性変形可能であることを特徴とする請求項１または２の移動テーブル装置。

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