JP2005297189A

JP2005297189A - Ｘｙテーブル装置

Info

Publication number: JP2005297189A
Application number: JP2005157827A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Komori; 竜夫小森
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】ＸＹテーブル装置のサーボ特性を高帯域化することにより、従来にない高加減速位置決めが可能なＸＹテーブル装置を提供する。
【解決手段】Ｘ軸方向に直線移動するＸ軸テーブル１及びＹ軸方向に直線移動するＹ軸テーブル２に連繋され、ＸＹ平面上を任意の方向に移動して所定位置に位置決めされる出力テーブル３を備えたＸＹテーブル装置において、出力テーブル３とＹ軸テーブル２とを連繋するＹ軸カップリングを直動案内装置であるリニアガイド装置９で構成し、そのリニアガイド装置９の案内レール９ＲをＹ軸テーブル２側に、スライダ９Ｓを出力テーブル３側に固定した。これにより出力テーブル３のヨーイングが防止できる。さらに出力テーブル３とＹ軸テーブル２とをほぼ同一高さに配設するとピッチングも防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＸＹテーブル装置に係り、特に高加減速位置決め用ＸＹテーブル装置の位置決め特性の改良に関する。

従来の高加減速位置決め用ＸＹテーブル装置としては、例えば図４ないし図６に示すようなものがある。一般的なＸＹテーブル装置がボールねじ駆動のＸ軸テーブルとＹ軸テーブルとを上下二段に積み重ねて各軸の負荷重量を軽減する構成となっているのに対して、このものは、Ｘ軸テーブル１とＹ軸テーブル２とが積み重ねることなく平面方向にずらして配置されている。そして、Ｘ軸テーブル１の上に、被搬送物を取り付ける出力テーブル３が重ねて配設され、それら両テーブル１，３はＸ軸の力を伝達する直動案内装置であるリニアガイド装置４（以下、Ｘ軸カップリングという）を介して連結されている。このＸ軸カップリング４は、二基一対のリニアガイド装置からなり、その案内レール４ＲはＸ軸テーブル１の直動案内装置としてベースＢ上に左右一対に配したリニアガイド装置６に対し直交させて出力テーブル３の下面に取り付けられている。一方、Ｙ軸テーブル２の方は、ベースＢ上に配されているリニアガイド装置６に支持されており、そのテーブル面上に高さ調整用部材８を介して取り付けたＹ軸の力を伝達する直動案内装置であるリニアガイド装置９（以下、Ｙ軸カップリングという）により出力テーブル３に連結されている。

この場合、Ｘ軸テーブル１，Ｙ軸テーブル２とも、テーブル駆動手段としては、サーボモータ１０とこれにカップリング１１を介してねじ軸１２が連結されたボールねじ式走行装置１３を備えており、図示しない位置検出器の位置情報に基づいてサーボモータ１０を駆動し、出力テーブル３の位置をフィードバック制御する。

ＸＹテーブル装置において高加減速の位置決めを行うためには、サーボ特性の高帯域化換言すれば剛性の向上が不可欠である。
しかしながら、従来のＸＹテーブル装置では、サーボモータ１０で駆動されるＹ軸テーブル２とこれに連繋する出力テーブル３との間に介在しているＹ軸カップリング９がサーボ特性の帯域を制限しているため、より高加減速の位置決めはできないという問題点がある。具体的には、図６に示すように、出力テーブル３とＹ軸テーブル２とがＸ軸方向にずれている状態では、Ｙ軸カップリング９のスライダ９Ｓを介して加えられるＹ軸テーブル２からの駆動力Ｆの方向は、スライダ９Ｓが案内レール９Ｒに沿って移動するために出力テーブル３の重心からずれる。ところがこの場合、Ｙ軸テーブル２の方は、図４，図５に示すようにリニアガイド装置６の案内レール６ＲがベースＢに固定されていてヨーイング剛性が高いのに対し、出力テーブル３はＸ軸カップリング４を介してＸ軸テーブル１に固定されていることからヨーイング剛性がＹ軸テーブル２より低くなっている。そのため出力テーブル３に、矢印ｙ₀（図６）のようなヨーイングが発生する。

また、出力テーブル３とＹ軸テーブル２とは高さに段差があり、これを高さ調整用部材８を介して取り付けた一台のリニアガイド装置からのみ構成されているＹ軸カップリング９で連携している。そのため出力テーブル３にＹ軸テーブル２による駆動力を伝達する際に、高さ調整用部材８が図４に矢印ｐ₀で示すように上下に揺動してしまい、出力テーブル３にピッチングが発生する。
そこで本発明は、このような従来の高加減速のＸＹテーブル装置の問題点に着目してなされたもので、前記出力テーブルのヨーイング及びピッチングを除去することにより、従来にない高加減速位置決めが可能なＸＹテーブル装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成する本発明に係る請求項１の発明は、ベースと、該ベース上に互いに平行に配置された複数のリニアガイド装置からなる第１のテーブル支持機構と、該第１のテーブル支持機構によりＸ方向に移動可能に支持されたＸ軸テーブルと、該Ｘ軸テーブルをＸ方向に駆動するボールねじ式走行装置からなるＸ軸テーブル駆動手段と、前記第１のテーブル支持機構のリニアガイド装置に対して水平面内で直角に且つ互いに平行に配置された複数のリニアガイド装置からなる第２のテーブル支持機構と、該第２のテーブル支持機構によりＹ方向に移動可能に支持され、前記Ｘ軸テーブルと垂直方向に積み重ねることなく水平方向にずらして配置されたＹ軸テーブルと、該Ｙ軸テーブルをＹ方向に駆動するボールねじ式走行装置からなるＹ軸テーブル駆動手段と、前記Ｘ軸テーブル上に前記第１のテーブル支持機構のリニアガイド装置と直交するように配置された複数のリニアガイド装置からなる第３のテーブル支持機構と、該第３のテーブル支持機構を介して前記Ｘ軸テーブル上に配置され、前記Ｘ軸テーブル及び前記Ｙ軸テーブルに連繋してＸＹ方向に移動することにより所定位置に位置決めされる出力テーブルとを備えたＸＹテーブル装置において、前記出力テーブルと前記Ｙ軸テーブルとを直動案内装置を介して連繋すると共に、該直動案内装置の案内レールはＹ軸テーブル側に、スライダは出力テーブル側に固定したことを特徴とするものである。
また、本発明に係る請求項２の発明は、請求項１における出力テーブルとＹ軸テーブルとをほぼ同一高さに配設したことを特徴とするものである。

以上説明したように、本発明のＸＹテーブル装置によれば、ＸＹ平面上を任意の方向に移動して所定位置に位置決めされる出力テーブル３とＹ軸テーブル２とを連繋するにあたり、Ｙ軸テーブル２からＹ軸カップリング９を介して伝達する駆動力が、常時、出力テーブル３の重心に向かうようにしたため、従来のように出力テーブル３にヨーイングは発生せず、ＸＹテーブル装置の剛性が高くなり、高加減速の位置決めが実現できるという効果を奏する。
また、出力テーブル３とＹ軸テーブル２とを同一高さにしたものにあっては、従来のように出力テーブル３にピッチングが発生せず、さらにＸＹテーブル装置の剛性が高くなり、より高加減速の位置決めが実現できるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る高加減速位置決め用ＸＹテーブル装置の実施の形態の一例を示す側面図，図２はその平面図であり、従来と同一の部分には同一の符号を付してある。
先ず、構成を説明すると、ベースＢ１上に、直動案内装置としての一対のリニアガイド装置６を介してＸ軸テーブル１が取り付けられている。リニアガイド装置６はいわゆるリニアモーション・ベアリングである。すなわち、側面に転動体転動溝を有する案内レール６Ｒ上に、多数の転動体（ボール又はころ）が循環移動する無限循環経路を備えたスライダ（ベアリング）６Ｓが跨架され、転動体が転動体転動溝に沿って転動循環することにより案内レール６Ｒとスライダ６Ｓとが相対直線運動をする。その案内レール６Ｒの方をベースＢ１上にＸ軸に沿って平行に固定してある。スライダ６Ｓは各案内レール６Ｒごとに２台づつ取り付けてあり、計４台のスライダ６ＳでＸ軸テーブル１を支持している。

そのＸ軸テーブル１の走行駆動システムは、従来のものと同じくサーボモータ１０とこれにカップリング１１を介してねじ軸１２が連結されたボールねじ式走行装置１３であり、図外のボールねじナットがＸ軸テーブル１の下面に固定されている。そして、図示しない位置検出器の位置情報に基づいてサーボモータ１０を駆動し、Ｘ軸テーブル１の位置をフィードバック制御する。
Ｘ軸テーブル１の上面と出力テーブル３との間に配設されて両者を連繋するＸ軸カップリング４も前記一対のリニアガイド装置６と同タイプのものであるが、スライダ４Ｓを下に配置してＸ軸テーブル１に固定し、上に位置する案内レール４ＲがＹ軸に沿って出力テーブル３の下面に固定されている。

一方、Ｙ軸テーブル２の方は、ベースＢ１より高くして段差をつけたベースＢ２の上に、一対のリニアガイド装置６で支持され、出力テーブル３と同一の高さにされている。二本の案内レール６ＲはＹ軸に沿って平行にベースＢ２に固定されており、各レール６Ｒごとに２台づつ取り付けた４台のスライダ６ＳがＹ軸テーブル２の下面に固定されている。この場合、そのＹ軸テーブル２の一端面は出力テーブル３の一端面と相い対しており、両者を連繋するリニアガイド装置からなるＹ軸カップリング９は、従来とは異なり案内レール９Ｒの方がＹ軸テーブル２の端面に固定され、スライダ９Ｓの方は、出力テーブル３の幅の中心に位置させてテーブル端面に固定されている。すなわち、Ｙ軸テーブル２からＹ軸カップリング９を介して出力テーブル３に加えられる駆動力が、出力テーブル３の重心に作用するようにしてある。なお、この例は出力テーブル３上に負荷が載っていない場合のものであるが、負荷が載置される場合にはその負荷を含めた出力テーブル３の重心に力が作用するように、Ｙ軸テーブル２の高さを調節してもよい。
Ｙ軸テーブル２の走行駆動システムは、Ｘ軸テーブル１と同一のボールねじ式走行装置１３であり、図示されないボールねじナットがＹ軸テーブル２の下面に取り付けられている。

次に上記ＸＹテーブル装置の作用を説明する。
Ｘ軸テーブル１及びＹ軸テーブル２は、それぞれ、ボールねじ式走行装置１３により駆動されて、リニアガイド装置６に案内されつつ直線運動する。出力テーブル３はＸ軸テーブル１によりＸ軸方向に、Ｙ軸テーブル２によりＹ軸方向に駆動されて二次元運動を行い所定位置に位置決めされる。
しかして、図３に示すように出力テーブル３とＹ軸テーブル２とがＸ軸方向にずれている状態でも、Ｙ軸カップリング９のスライダ９Ｓを介して加えられるＹ軸テーブル２からの駆動力Ｆの方向は、常に出力テーブル３の重心線に一致している。そのためヨーイング剛性が低い出力テーブル３にモーメント力が働からず、したがって出力テーブル３にヨーイングは発生しない。
また、出力テーブル３とＹ軸テーブル２とは同一高さにあるから、出力テーブル３にＹ軸カップリング９を介してＹ軸テーブル２による駆動力を伝達する際に、出力テーブル３にピッチングは発生しない。

なお、上記の実施の形態では、Ｘ軸テーブル１及びＹ軸テーブル２の支持機構としていわゆるリニアモーション・ベアリングタイプのリニアガイド装置６を採用した場合を示したが、これに限らず、その他例えばＶ溝を有して対向する二本のレールの間に多数の円筒ころを交互に９０°づつ位相をずらして配列してなる非循環式の転がり案内装置のようなタイプの直線案内機構であっても良く、要はリニアモータ２０の固定子と可動子との間の所定ギャップを維持し且つＸ軸テーブル１やＹ軸テーブル２の直線移動を滑らかに案内できるものであれば良い。
また、上記実施の形態では、Ｘ軸テーブル１及びＹ軸テーブル２の走行駆動システムとしてボールねじ式走行装置１３を用いたが、ボールねじ式走行装置１３の代わりにＸ軸テーブル１及びＹ軸テーブル２の下面側にリニアモータを配設した走行装置を用いてもよい。

本発明に係るＸＹテーブル装置の一例の側面図である。その平面図である。そのＹ軸カップリングの作用を説明する平面図である。従来のＸＹテーブル装置の側面図である。その平面図である。従来のＸＹテーブル装置のＹ軸カップリングの作用を説明する平面図である。

符号の説明

１Ｘ軸テーブル
２Ｙ軸テーブル
３出力テーブル
４リニアガイド装置（Ｘ軸カップリング）
６リニアガイド装置（直動案内装置）
９リニアガイド装置（Ｙ軸カップリング）
９Ｒ案内レール
９Ｓスライダ
１３ボールねじ式走行装置

Claims

ベースと、該ベース上に互いに平行に配置された複数のリニアガイド装置からなる第１のテーブル支持機構と、該第１のテーブル支持機構によりＸ方向に移動可能に支持されたＸ軸テーブルと、該Ｘ軸テーブルをＸ方向に駆動するボールねじ式走行装置からなるＸ軸テーブル駆動手段と、前記第１のテーブル支持機構のリニアガイド装置に対して水平面内で直角に且つ互いに平行に配置された複数のリニアガイド装置からなる第２のテーブル支持機構と、該第２のテーブル支持機構によりＹ方向に移動可能に支持され、前記Ｘ軸テーブルと垂直方向に積み重ねることなく水平方向にずらして配置されたＹ軸テーブルと、該Ｙ軸テーブルをＹ方向に駆動するボールねじ式走行装置からなるＹ軸テーブル駆動手段と、前記Ｘ軸テーブル上に前記第１のテーブル支持機構のリニアガイド装置と直交するように配置された複数のリニアガイド装置からなる第３のテーブル支持機構と、該第３のテーブル支持機構を介して前記Ｘ軸テーブル上に配置され、前記Ｘ軸テーブル及び前記Ｙ軸テーブルに連繋してＸＹ方向に移動することにより所定位置に位置決めされる出力テーブルとを備えたＸＹテーブル装置において、
前記出力テーブルと前記Ｙ軸テーブルとを直動案内装置を介して連繋すると共に、該直動案内装置の案内レールはＹ軸テーブル側に、スライダは出力テーブル側に固定したことを特徴とするＸＹテーブル装置。
前記出力テーブルと前記Ｙ軸テーブルとをほぼ同一高さに配設したことを特徴とする請求項１記載のＸＹテーブル装置。