JP2006269509A - 位置決め装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】製缶構造の缶材の使用本数を削減することで装置の生産効率を向上させると共に高い剛性を有する軽量の位置決め装置を提供する。
【解決手段】複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面状で相互に連結して構築された製缶構造の基台2と、基台の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により案内されるビーム4とを備え、当該ビームを所定位置に位置決めする位置決め装置であって、基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶32が設けられている。
【選択図】 図1
【解決手段】複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面状で相互に連結して構築された製缶構造の基台2と、基台の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により案内されるビーム4とを備え、当該ビームを所定位置に位置決めする位置決め装置であって、基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶32が設けられている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)の製造装置に用いられ、当該基板を高精度に位置決めする位置決め装置に関する。
従来、この種の位置決め装置は、例えば特許文献1に示すように、YXテーブルを支持する基台に石定盤を適用して構成されている。石定盤は、XYテーブルを取り付ける基準面の加工性や、外乱振動に対する振動減衰性に優れているために、従来から多用されている。ところで、近年では、位置決め装置を組込んだ製造装置の生産効率(例えば、生産期間の短縮など)の向上や、装置構成品の再利用などの要求があり、このため、特に基台を石定盤から金属製のものに変更することが望まれている。
また、近年では、ワークの大型化が進んでおり、これにより位置決め装置(基台)も大型化しているが、基台は石定盤で構成されているため、当該基台を大型化すると、これに伴って基台重量が増加してしまう。そこで、位置決め装置が大型化しても基台を軽量化させる技術が望まれている。
このような要望に応えるものとして、基台を製缶構造(缶材による溶接構造)で構築する技術が知られている。しかしながら、基台を軽量化させるには、使用する缶材の本数を減らせばよいが、そうすると、位置決め装置(基台)の構造上必要な剛性を確保することが困難になってしまう。この場合、使用する缶材の本数を増やせば、位置決め装置(基台)の構造上必要な剛性を確保することはできるが、基台の重量が増加してしまう。
また、使用する缶材の本数を増やすと、それに応じて缶材相互を溶接する溶接箇所が増加するだけで無く、ひずみ取り(焼鈍しなど)のための熱処理において缶材の変形量が大きくなる。この場合、仕上げ加工に要する時間が長くなり、装置の生産効率が低下してしまう。更に、装置構成品の再利用する際には、溶接箇所を外したり切除(切断)するといった手間もかかってしまう。
特開平6−320366号公報
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、製缶構造の缶材の使用本数を削減することで装置の生産効率を向上させると共に、高い剛性を有する軽量の位置決め装置を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、複数本の缶材を相互に連結して構築された製缶構造の基台と、基台の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により所定方向に案内されるビームとを備え、当該ビームを所定位置に位置決めする位置決め装置であって、基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶が設けられている。
この発明において、基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に設けられた補強缶に加えて更に、これに交差する方向に補強缶を設けても良い。この場合、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域を矩形状に構成しても良い。また、補強缶を基台と同一平面上に位置決めしても良いし、或いは、基台とは異なる平面上にずらして位置決めしても良い。
本発明によれば、製缶構造の缶材の使用本数を削減することで装置の生産効率を向上させると共に、高い剛性を有する軽量の位置決め装置を実現することができる。
以下、本発明の位置決め装置について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明において、位置決め装置は、例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)を製造する製造装置に用いられる場合を想定しており、当該基板を高精度に位置決めすることができる。
図1(a),(b)には、本発明の第1の実施の形態に係る位置決め装置全体の構成例が概略的に示されている。本実施の形態の位置決め装置は、複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して構築された製缶構造の基台2と、基台2の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により所定方向に案内(移動)されるビーム4とを備えている。
図1(a),(b)には、本発明の第1の実施の形態に係る位置決め装置全体の構成例が概略的に示されている。本実施の形態の位置決め装置は、複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して構築された製缶構造の基台2と、基台2の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により所定方向に案内(移動)されるビーム4とを備えている。
本実施の形態では一例として、基台2は、4本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して矩形状に構築されており、缶材2aと缶材2bとは互いに平行に対向していると共に、缶材2cと缶材2dとは互いに平行に対向している。この場合、各缶材2a,2b,2c,2dの連結方法としては、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法で連結させることが可能である。また、各缶材2a,2b,2c,2dは、軽量化を図るために中空の角柱形状を成しているが、例えば円柱形状や楕円柱形状としても良い。
このような基台2は、除振機構6を介して架台8に支持されており、架台8は、図示しないベースに固定(又は、載置)されている。本実施の形態では一例として、架台8には、4本の支柱8aが立設されており、基台2は、例えばその四隅が除振機構6を介して4本の支柱8aで支持されている。この場合、それぞれの支柱8a相互間には、梁部材8bが介在されており、これにより架台8の剛性が高められている。なお、各支柱8aは、4本に限定されることは無く、例えば基台2の重量や大きさ或いは形状に応じて3本或いは5本以上設けてもよい。
また、基台2と架台8(支柱8a)との間に介在させる除振機構6としては、例えば空気バネやゴムなどの弾性材で基台2の微振動を制御する構成や、磁力作用により基台2の微振動を制御する構成など各種の構成を適用することができる。なお、磁力作用により微振動を制御する構成では、除振テーブルに磁力を作用させることで、基台2の微振動を制御することが可能である。このような除振機構6を基台2と架台8(支柱8a)との間に介在させることにより、外部から架台8を介して働いた振動は、除振機構6で吸収(絶縁)され基台2に伝達されることは無い。また、直動案内によりビーム4を所定方向に移動させる際に生じた振動も除振機構6で吸収(絶縁)されるため、ビーム4を滑らかに移動させて所定位置に高精度に位置決めすることができる。
また、本実施の形態では一例として、直動案内は、互いに平行に対向した缶材2a及び缶材2b上にそれぞれスペーサ10を介在して設けられている。この場合、スペーサ10は、缶材2a及び缶材2b上に沿って延在して設けられており、その上面には直動案内を固定する固定面10sが設けられていると共に、当該固定面10sは、平坦状に仕上げ加工が施されている。これにより、各スペーサ10の固定面10sに固定された各直動案内は、互いに同一平面上に高精度に且つ安定して位置決めされる。なお、各スペーサ10を缶材2a及び缶材2b上に設ける方法としては、例えば接着、ねじ止め、溶接、嵌め込みなどの各種の固定方法を適用することが可能である。
また図1(a)及び図5に示すように、各直動案内は、スペーサ10(缶材2a、缶材2b)の延在方向に沿って延出したガイドレール12と、ガイドレール12に沿って移動自在に配置された案内スライダ14と、この案内スライダ14をガイドレール12に沿って往復動させる駆動機構とを備えて構成されている。なお、案内スライダ14は、ガイドレール12を跨るように形成されており、その状態でガイドレール12に沿って摺動する。この場合、案内スライダ14とガイドレール12との間に複数の転動体(例えば、玉、ころ)を介在させることにより、案内スライダ14をガイドレール12に沿って滑らかに摺動させることができる。例えば案内スライダ14に複数の転動体(図示しない)を循環させる循環路(図示しない)を構成し、案内スライダ14の移動中に循環路を通ってガイドレール12と案内スライダ14との間に複数の転動体を循環させることで、案内スライダ14をガイドレール12に沿って滑らかに摺動させることができる。図示は省略するが、ガイドレール12の幅方向両側及び案内スライダ14の内側面両側には例えば2列の転動溝が設けられている。
案内スライダ14をガイドレール12に沿って往復動させる駆動機構は、ガイドレール12に沿って平行に延出したステータ16と、ステータ16に沿って移動自在に配置された駆動スライダ18とを備えている。この場合、ステータ16には、互いに平行に対向して立ち上げられた一対のステータ壁16aが設けられており、これら一対のステータ壁16aの対向面には、それぞれ複数の永久磁石20が駆動スライダ18の移動方向に沿って所定間隔で対向配列されている。なお、複数の永久磁石20は、その隣り合う永久磁石20の表面(駆動スライダ18に対面する側の面)の磁極(N極とS極)が交互に並ぶように配列されている。
駆動スライダ18は、ステータ16の一対のステータ壁16aの間を通過可能な寸法に構成されており、その両側面(ステータ壁16aに設けられた複数の永久磁石20に対向する面)には、例えば3相のコイル22が永久磁石20の配列方向に沿って所定間隔で固定されている。この場合、各コイル22の固定方法としては、駆動スライダ18の両側面にコア(図示しない)を突設し、これにコイル22を巻きつけて固定する方法や、コアを突設すること無くコイル22を直接駆動スライダ18の両側面に固定する方法などを適用することができる。
このような駆動機構において、図示しないコントローラから3相のコイル22に順次電流を流して、各コイル22の磁極をS極またはN極に変えると、その際の磁極と永久磁石20の磁束とが反応することにより、フレミングの左手の法則に従って駆動スライダ18を矢印S1,S2方向に移動させることができる。例えば駆動スライダ18を矢印S1方向に移動させる場合には、3相のコイル22に電流を流して、移動方向の後方側のコイル22の磁極と永久磁石20の磁束との間で反発力を働かせると共に、移動方向の前方側のコイル22の磁極と永久磁石20の磁束との間で吸引力を働かせれば良い。これにより、駆動スライダ18を矢印S1方向に移動させることができる。
本実施の形態では、上述した駆動機構の駆動スライダ18は、連結板24を介して案内スライダ14に連結されている。この場合、連結板24に案内スライダ14及び駆動スライダ18を連結させる方法としては、例えば接着、ねじ止め、溶接、嵌め込みなどの各種の連結定方法を適用することが可能である。なお、ガイドレール12及びステータ16をスペーサ10の固定面10sに固定する方法も、例えば接着、ねじ止め、溶接、嵌め込みなどの各種の連結定方法を適用することが可能である。
また、連結板24には、ビーム4が連結されている。この場合、駆動スライダ18を移動させると、その際の移動力は連結板24に伝達され、当該連結板24を矢印S1,S2方向に移動させようとする。このとき、連結板24に連結された案内スライダ14がガイドレール12に沿って摺動することにより、当該連結板24を安定して矢印S1,S2方向に移動させることができる。これにより、連結板24に連結されたビーム4を当該連結板24の移動に従って矢印S1,S2方向に移動させることができる。
図1(a)に示すように、ビーム4には、例えば基板検査用器具(例えば、顕微鏡、各種測定器など)、各種加工ツール或いはこれらの昇降機構などを取付可能な可動板26と、可動板26をビーム4に沿って矢印T1,T2方向に移動させる移動機構とが搭載されている。ビーム4には、当該ビーム4に沿って延出した一対のガイドレール28が配設されており、可動板26は、これらガイドレール28に沿って脱落すること無く移動できるように構成されている。また、移動機構は、一対のガイドレール28間に当該ガイドレール28に沿って延出したステータ30と、可動板26の背面(ステータ30に対向した面)に固定された例えば3相のコイル(図示しない)とを備えて構成されている。
この場合、ステータ30には、複数の永久磁石(図示しない)が可動板26の移動方向に沿って所定間隔で配列されており、一方、可動板26の背面に固定された3相のコイルは、永久磁石20の配列方向に沿って所定間隔で配列されている。また、コイルの固定方法は、可動板26の背面にコア(図示しない)を突設し、これにコイルを巻きつけて固定する方法や、コアを突設すること無くコイルを直接可動板26の背面に固定する方法などを適用することができる。なお、可動板26を矢印T1,T2方向に移動させる方法は、上述した駆動機構と同様であるため、その説明は省略する。
このような位置決め装置によれば、上述した駆動機構でビーム4を矢印S1,S2方向に移動させると共に、可動板26を矢印T1,T2方向に移動させることにより、基板検査用器具により例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)全体の検査を行うことができる。この場合、ビーム4及び可動板26を所定位置で停止させる停止制御機構としては、例えばガイドレール12,28に沿って図示しない光センサ(例えば、受発光素子など)を敷設し、案内スライダ14(又は、連結板24)及び可動板26が通過する際に光センサから出力される信号に基づいて、上述した駆動機構及び移動機構を停止制御すれば良い。
なお、実際の装置構成において、基台2を構成する缶材2a,2b,2c,2dの間にワークベースが設けられ、当該ワークベース上に例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)がセットされるが、図面ではワークベースを省略している。また、上述した直動案内の駆動機構に電力を供給するための各種ケーブルが配設されるが、図面では当該ケーブルを省略している。更に、ビーム4に搭載された可動板26を移動させる移動機構に電力を供給するための各種ケーブルが配設されるが、図面では当該ケーブルを省略している。また更に、基板検査用器具を制御したり、検査信号を送信するための各種ケーブルも配設されるが、図面では当該ケーブルを省略している。
このような位置決め装置において、その基台2には、4本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶32が設けられており、当該補強缶32は、基台2と同一平面上に位置決めされている。本実施の形態では一例として、互いに平行に対向した缶材2aと缶材2bと間に、これら缶材2a,2bを横断(例えば、直交)する方向に1本の補強缶32が設けられている。この場合、補強缶32は缶材2a,2bの中央位置であって、当該補強缶32と缶材2c,2dとが等間隔で整列する位置に配置することが好ましい。なお、かかる補強缶32を中央位置よりも缶材2c又は缶材2d寄りに配置しても良い。
補強缶32は、基台2を構成する各缶材2a,2b,2c,2dと同一形状に形成しても良いし、或いは、異なる形状に形成しても良い。なお、図面では、各缶材2a,2b,2c,2dと同一形状の補強缶32を例示している。この場合、補強缶32を基台2に設ける方法としては、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法で固定させることが可能である。ここで、補強缶32や各缶材2a,2b,2c,2dの材質としては、例えば鉄鋼やチタンなどの比較的剛性の高い材料を適用することが好ましい。
このように、基台2の缶材2a,2bを横断する方向に1本の補強缶32を設けた構成によれば、製缶構造の缶材の使用本数を削減することが可能となり、その結果、生産効率に優れた高い剛性の位置決め装置を実現することができる。ここで、長さL=2800mm、幅W=2500mm、高さ(スペーサ10を含めた基台2の高さ)H=370mm、缶材2a,2b,2c,2d及び補強缶32の板厚を12mm、幅を200mm、高さを300mmに設定した基台2を想定すると、本実施の形態の基台2の総重量は約1850kgとなり、従来の石定盤で形成した基台の総重量が約9300kgであるのに比べて大幅に軽量化(約8割の重量減)させることができる。この場合、補強缶32を除いた基台2の総重量が約1660kgとなるのに比べて約1.11倍程度の重量増にとどめることができる。
また、有限要素法(FEM:Finite Element Method)を用いて、補強缶32の有無に対する基台2の剛性に関する解析を行った。FEM解析とは、解析対象とする領域を微小区画に分割し、その各々の微小区画を簡単なモデル(例えば、数式)で近似した後、その近似値を全体的に組み立てて解く手法である。かかるFEM解析では、移動重量に対する基台2の“たわみ(真直度)”と“共振周波数”の2項目について検討した。
たわみ(真直度)の解析(静特性評価)では、基台2の四隅をピボット支持した状態で、直動案内を固定する各スペーサ10の固定面10sに片側400kg(両方で800kg)の移動重量を作用させて、固定面10sの端寄りと中央の2箇所でたわみ量を評価した。まず、移動重量(800kg)を固定面10sの中央に位置付けた状態では、補強缶32が無い基台2の最大たわみ量は22.7μmであるのに対し、補強缶32が有る基台2では20.9μmとなる。この場合、移動重量を固定面10sの端寄りに移動した際のたわみから算出される真直度成分は、補強缶32が無い基台2では12.1μmとなるのに対し、補強缶32が有る基台2では12.2μmとなり、有意の差は認められなかった。これにより、たわみ(真直度)の解析(静特性評価)では、補強缶32の有無で効果に大きな差が無いことが評価された。なお、かかる評価では、基台2の自重は、スペーサ10の固定面10sの仕上げ加工が当該スペーサ10を缶材2a,2b上に固定した後に行われるため、加工時にキャンセルされる成分として計算条件には含めていない。
共振周波数の解析(動特性評価)では、基台2の四隅を鉛直方向にのみ拘束し、水平面内はフリーな状態で評価した。これによれば、補強缶32が有る基台2は、補強缶32が無い基台2に比べて、駆動方向(ビーム4の移動方向S1,S2=基台2の長さL方向)の共振周波数が約1.38倍程度向上する。これは駆動方向へのビーム4の位置決め動作を行う際の応答性が高められたことを意味する。この場合、共振周波数が約1.38倍程度向上したことは、重量が同じ基台2であれば、補強缶32が無い基台2に比べて補強缶32が有る基台2の剛性が約2倍に向上したことと等価の評価結果となる。
また、基台2の幅W方向について共振周波数を解析(動特性評価)すると、補強缶32が有る基台2は、補強缶32が無い基台2に比べて、特に駆動方向に沿って配された一対の缶材2a,2bが開くモードの共振周波数が他のモードよりも高まる。これは基台2の幅W方向への位置決め動作を行う際の応答性が高められたことを意味する。
なお、本発明は、上述した第1の実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更しても同様の効果を得ることができる。
上述した実施の形態では補強缶32を基台2と同一平面上に位置決めしたが、例えば図2(a)に示すように、補強缶32を基台2とは異なる平面上にずらして位置決めしても良い。図面には一例として、補強缶32をスペーサ10とは反対側にずらして位置決めした構成例が示されている。なお、補強缶32のずらし量は、例えば基台2の大きさや形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。この図の例では、補強缶32の長さを缶材2c,2dの長さよりも長くし、缶材2a,2bの下面に接合するようにしている。また、ずらして位置決めした補強缶32と基台2との固定方法は、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法を適用することができる。
このような構成としたことにより、基台2の重心の高さを除振機構6の重心の高さに近付けることができるため、そのことによる除振性能を向上させることができる。また、ビーム4の高さを低くできることにより、可動部の重心の高さを抑制することもできる。この場合、缶材2aと補強缶32、缶材2bと補強缶32との接合部に別途補強材を付加するとより好ましい。
上述した実施の形態では補強缶32を基台2と同一平面上に位置決めしたが、例えば図2(a)に示すように、補強缶32を基台2とは異なる平面上にずらして位置決めしても良い。図面には一例として、補強缶32をスペーサ10とは反対側にずらして位置決めした構成例が示されている。なお、補強缶32のずらし量は、例えば基台2の大きさや形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。この図の例では、補強缶32の長さを缶材2c,2dの長さよりも長くし、缶材2a,2bの下面に接合するようにしている。また、ずらして位置決めした補強缶32と基台2との固定方法は、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法を適用することができる。
このような構成としたことにより、基台2の重心の高さを除振機構6の重心の高さに近付けることができるため、そのことによる除振性能を向上させることができる。また、ビーム4の高さを低くできることにより、可動部の重心の高さを抑制することもできる。この場合、缶材2aと補強缶32、缶材2bと補強缶32との接合部に別途補強材を付加するとより好ましい。
また、上述した実施の形態では、補強缶32を缶材2a,2b間を横断する方向に配置したが、例えば図2(b)に示すように、補強缶32を缶材2c,2d間を横断する方向に配置しても良い。この場合、当該補強缶32を基台2と同一平面上に位置決めしても良いし、或いは、基台2とは異なる平面上に位置決めしても良い。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る位置決め装置について説明する。
なお、本実施の形態は、基台2の改良にかかり、他の構成は上述した第1の実施の形態の構成と同様であるため、以下では改良部分の説明にとどめる。なお、第1の実施の形態と同一の構成については、図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
上述した第1の実施の形態において、基台2には、複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶32を設けたが、図3(a)に示すように、本実施の形態では、当該補強缶32に加えて更に、これに交差する方向に補強缶34a,34bが増設されている。なお、補強缶32及び補強缶34a,34bは、基台2と同一平面上に位置決めされている。
なお、本実施の形態は、基台2の改良にかかり、他の構成は上述した第1の実施の形態の構成と同様であるため、以下では改良部分の説明にとどめる。なお、第1の実施の形態と同一の構成については、図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
上述した第1の実施の形態において、基台2には、複数本の缶材2a,2b,2c,2dを同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶32を設けたが、図3(a)に示すように、本実施の形態では、当該補強缶32に加えて更に、これに交差する方向に補強缶34a,34bが増設されている。なお、補強缶32及び補強缶34a,34bは、基台2と同一平面上に位置決めされている。
具体的には、缶材2cと補強缶32との間を横断する方向に1つの補強缶34aが、そして、補強缶32と缶材2dとの間を横断する方向に1つの補強缶34bがそれぞれ増設されており、これら2つの補強缶34a,34bは、互いに駆動方向(ビーム4の移動方向S1,S2=基台2の長さL方向)に沿って整列している。この場合、各補強缶34a,34bは缶材2a,2bの中央位置であって、当該各補強缶34a,34bと缶材2c,2dとが等間隔で整列する位置に配置することが好ましい。なお、補強缶34aを中央位置よりも缶材2b寄りに配置し、補強缶34bを缶材2d寄りに配置しても良いし、逆に、補強缶34aを中央位置よりも缶材2a寄りに配置し、補強缶34bを缶材2b寄りに配置しても良い。
このような構成によれば、基台2の総重量は約2050kgとなり、従来の石定盤で形成した基台の総重量が約9300kgであるのに比べて大幅に軽量化(約8割弱の重量減)させることができる。この場合、補強缶32及び補強缶34a,34bを除いた基台2の総重量が約1660kgとなるのに比べて約1.23倍程度の重量増にとどめることができる。
また、有限要素法(FEM)を用いて、補強缶32及び補強缶34a,34bの有無に対する基台2の剛性に関する解析を行った。かかるFEM解析では、移動重量に対する基台2の“たわみ(真直度)”と“共振周波数”の2項目について検討した。
たわみ(真直度)の解析(静特性評価)において、移動重量(800kg)を固定面10sの中央に位置付けた状態では、補強缶32及び補強缶34a,34bが無い基台2の最大たわみ量は22.7μmであるのに対し、補強缶32及び補強缶34a,34bが有る基台2では18.7μmとなる。この場合、移動重量を固定面10sの端寄りに移動した際のたわみから算出される真直度成分は、補強缶32及び補強缶34a,34bが無い基台2では12.1μmとなるのに対し、補強缶32及び補強缶34a,34bが有る基台2では10.3μmとなる。これにより、たわみ(真直度)の解析(静特性評価)では、補強缶32及び補強缶34a,34bの有無で効果に大きな差が有ることが評価された。なお、かかる評価では、基台2の自重は、加工時にキャンセルされる成分として計算条件には含めていない。
共振周波数の解析(動特性評価)において、補強缶32及び補強缶34a,34bが有る基台2は、補強缶32及び補強缶34a,34bが無い基台2に比べて、駆動方向(ビーム4の移動方向S1,S2=基台2の長さL方向)の共振周波数が約1.87倍程度向上する。即ち、上記第1の実施の形態に対して約1.35倍程度向上する。これは駆動方向へのビーム4の位置決め動作を行う際の応答性が高められたことを意味する。この場合、共振周波数が約1.87倍程度向上したことは、重量が同じ基台2であれば、補強缶32及び補強缶34a,34bが無い基台2に比べて補強缶32及び補強缶34a,34bが有る基台2の剛性が約3.5倍に向上したことと等価の評価結果となる。
なお、本発明は、上述した第2の実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更しても同様の効果を得ることができる。
例えば図3(b)に示すように、第2の実施の形態の他の構成例として、缶材2aと補強缶32との間を横断する方向に1つの補強缶34aが、そして、補強缶32と缶材2bとの間を横断する方向に1つの補強缶34bをそれぞれ増設しても良い。
例えば図3(b)に示すように、第2の実施の形態の他の構成例として、缶材2aと補強缶32との間を横断する方向に1つの補強缶34aが、そして、補強缶32と缶材2bとの間を横断する方向に1つの補強缶34bをそれぞれ増設しても良い。
また、上述した実施の形態では補強缶32及び補強缶34a,34bを基台2と同一平面上に位置決めしたが、例えば図4(a),(b)に示すように、補強缶32及び補強缶34a,34bを基台2とは異なる平面上にずらして位置決めしても良い。図面には一例として、補強缶32及び補強缶34a,34bをスペーサ10とは反対側にずらして位置決めした構成例が示されている。なお、補強缶32及び補強缶34a,34bのずらし量は、例えば基台2の大きさや形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。図4(a)の例では、補強缶32の長さを缶材2c,2dの長さよりも長くし、缶材2a,2bの下面に接合すると共に、補強缶34aを缶材2cの下面まで延出して接合し、更に、補強缶34bを缶材2dの下面まで延出して接合するようにしている。また、図4(b)の例では、補強缶32の長さを缶材2a,2bと同じ長さとし、缶材2c,2dの下面に接合すると共に、補強缶34aを缶材2aの下面まで延出して接合し、更に、補強缶34bを缶材2bの下面まで延出して接合するようにしている。また、ずらして位置決めした補強缶32及び補強缶34a,34bと基台2との固定方法は、例えば溶接、接着、ボルト締め、嵌め合いなどの各種方法を適用することができる。
このような構成としたことにより、基台2の重心の高さを除振機構6の重心の高さに近付けることができるため、そのことによる除振性能を向上させることができる。また、ビーム4の高さを低くできることにより、可動部の重心の高さを抑制することもできる。この場合、図4(a)の例では、補強缶32と缶材2a,2bとの接合部、補強缶34aと缶材2cとの接合部、補強缶34bと缶材2dとの接合部、また、図4(b)の例では、補強缶32と缶材2c,2dとの接合部、補強缶34aと缶材2aとの接合部、補強缶34bと缶材2bとの接合部にそれぞれ別途補強材を付加するとより好ましい。
このような構成としたことにより、基台2の重心の高さを除振機構6の重心の高さに近付けることができるため、そのことによる除振性能を向上させることができる。また、ビーム4の高さを低くできることにより、可動部の重心の高さを抑制することもできる。この場合、図4(a)の例では、補強缶32と缶材2a,2bとの接合部、補強缶34aと缶材2cとの接合部、補強缶34bと缶材2dとの接合部、また、図4(b)の例では、補強缶32と缶材2c,2dとの接合部、補強缶34aと缶材2aとの接合部、補強缶34bと缶材2bとの接合部にそれぞれ別途補強材を付加するとより好ましい。
ここで、上述した第1及び第2の実施の形態を含めた本発明の位置決め装置において、その基台2の剛性について考察する。
基台2の剛性を高める場合、補強缶(32,34a,34b)の本数を増やせば良いことは自明であるが、本数を増やせばその分だけ基台2の重量が増加してしまう。この場合、剛性は高まるが同時に重量増となり、共振周波数は期待するほど向上しない場合が多い。そこで、上述した第1及び第2の実施の形態において、更に補強缶を増設した基台2について、共振周波数と基台重量との関係に考察を加えた。
基台2の剛性を高める場合、補強缶(32,34a,34b)の本数を増やせば良いことは自明であるが、本数を増やせばその分だけ基台2の重量が増加してしまう。この場合、剛性は高まるが同時に重量増となり、共振周波数は期待するほど向上しない場合が多い。そこで、上述した第1及び第2の実施の形態において、更に補強缶を増設した基台2について、共振周波数と基台重量との関係に考察を加えた。
まず、基台2の幅W方向の共振周波数は、例えば図1(b)に示すように、互いに平行に対向した缶材2aと缶材2bと間に1本の補強缶32を設けるだけで飛躍的に向上する効果が得られる。例えば、当該幅W方向で最も低い共振周波数は、駆動方向(ビーム4の移動方向S1,S2=基台2の長さL方向)で最も低い共振周波数よりも約2倍も向上する。従って、基台2の重量増という犠牲を払ってまで更に補強缶を増設する必要は無い。
次に、駆動方向(基台2の長さL方向)の共振周波数は、例えば図3(a)の基台2に対して更に補強缶を1本増設した場合、補強缶が無い基台2よりも約2.1倍程度向上し、更に補強缶を1本(合計2本)増設した場合、補強缶が無い基台に対して約2.4倍程度向上する。かかる効果について考察すると、補強缶を1本増設する構成よりも2本増設する構成の方が効果的に共振周波数を向上させることができる。しかし、その向上率は、補強缶が無い基台2に対して補強缶32及び補強缶34a,34bを増設した場合の倍率に比べれば低いものとなる。この場合、補強缶(32,34a,34b)が有る基台2に対して更に補強缶を増設した場合の重量増という犠牲を払ってまで更に補強缶を増設する必要は無い。例えば、補強缶を2本増設した場合の基台2の総重量は2400kgとなり、これは補強缶(32,34a,34b)が無い基台2の総重量に対して約1.45倍にもなる。
ここで、基台2の共振周波数と基台重量とを定量的に評価するために、下記の指標を定義し、補強缶(32,34a,34b)が無い基台2に対する比較を行った。
指標=共振周波数/基台重量(ただし、製缶部分の重量で比較する)
この場合、補強缶(32,34a,34b)が無い基台2の指標をα、補強缶32が有る基台2の指標をβ、補強缶34a,34bが有る基台2の指標をγ、補強缶34a,34bに加えて更に2本の補強缶を増設した基台2の指標をδとすると、
β/α=1.17
γ/α=1.37
δ/α=1.43
となり、重量増に対する共振周波数の向上率が低下していることが分る。
指標=共振周波数/基台重量(ただし、製缶部分の重量で比較する)
この場合、補強缶(32,34a,34b)が無い基台2の指標をα、補強缶32が有る基台2の指標をβ、補強缶34a,34bが有る基台2の指標をγ、補強缶34a,34bに加えて更に2本の補強缶を増設した基台2の指標をδとすると、
β/α=1.17
γ/α=1.37
δ/α=1.43
となり、重量増に対する共振周波数の向上率が低下していることが分る。
また、製缶構造を成す基台2の接合箇所数を基準に同様の比較を行うと、
β/α=0.92
γ/α=0.75
δ/α=0.49
となり、共振周波数の向上率に対して、接合箇所の増加率が大きいことが分る。
以上から、例えば図3(a)に示すような補強缶34a,34bが有る基台2を組込んだ位置決め装置が、装置の生産性や軽量化、剛性の向上の点で優れている。
β/α=0.92
γ/α=0.75
δ/α=0.49
となり、共振周波数の向上率に対して、接合箇所の増加率が大きいことが分る。
以上から、例えば図3(a)に示すような補強缶34a,34bが有る基台2を組込んだ位置決め装置が、装置の生産性や軽量化、剛性の向上の点で優れている。
なお、上述した第1及び第2の実施の形態では、補強缶(32,34a,34b)を各缶材に対して直交配置しているが、対角線状に配置しても良い。例えば図1(b)の基台2では、缶材2aと缶材2dの連結部分から缶材2bと缶材2cの連結部分に亘って補強缶32を配置すれば良い。また、例えば図3(a)の基台2では、缶材2aと缶材2dの連結部分から缶材2bと缶材2cの連結部分に亘って補強缶32を配置し、缶材2aと缶材2cの連結部分から缶材2bと缶材2dの連結部分に亘って補強缶34a,34bを配置すれば良い。
また、上述した第1及び第2の実施の形態において、ビーム4や可動板26を往復動させる機構としてリニアモータを想定して例示したが、これに代えて例えばボールねじを配設し、当該ボールねじに螺合して往復動するナットをビーム4や可動板26に接続させても良い。或いは、ベルトにビーム4や可動板26を接続させ、ベルトを走行制御することでビーム4や可動板26を往復動させても良い。
また、上述した第1及び第2の実施の形態では、スペーサ10を配置しているが、各缶材の表面を平坦に精密加工できれば、当該各缶材の平坦面上に直動案内を直付けしても良いことは言うまでも無い。
2 基台
2a,2b,2c,2d 缶材
4 ビーム
6 除振機構
8 架台
10 スペーサ
32 補強缶
2a,2b,2c,2d 缶材
4 ビーム
6 除振機構
8 架台
10 スペーサ
32 補強缶
Claims (5)
- 複数本の缶材を相互に連結して構築された製缶構造の基台と、基台の両側に設けられた直動案内と、直動案内相互間を横断して架設され、当該直動案内により所定方向に案内されるビームとを備え、当該ビームを所定位置に位置決めする位置決め装置であって、
基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に補強缶が設けられていることを特徴とする位置決め装置。 - 基台には、複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域に、当該領域を横断する方向に設けられた補強缶に加えて更に、これに交差する方向に補強缶が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の位置決め装置。
- 複数本の缶材を同一平面上で相互に連結して囲んだ領域は、矩形状を成していることを特徴とする請求項2又は3に記載の位置決め装置。
- 補強缶は、基台と同一平面上に位置決めされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の位置決め装置。
- 補強缶は、基台とは異なる平面上にずらして位置決めされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の位置決め装置。
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