JP2007118164A - Xyテーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】 簡単でコンパクトな構造により、高い位置精度を維持しつつ、大きな駆動力を供給可能で、応答速度が速く、制御が容易で、静止部から可動部に対する制御用信号線の配線などの疲労の少ない、信頼性の高いXYテーブルを提供する。
【解決手段】 テーブル2上の複数箇所において、テーブルを支える複数のテーブルスライダー5、6と、これらのテーブルスライダー5、6をそれぞれ摺動可能に保持する複数のテーブルホルダー3、4と、これらのテーブルホルダー3、4の少なくとも一端に装着されるスライダー7、8、9、10と、これらのスライダーを摺動可能に保持するスライダーレール11、12と、少なくとも一つのスライダーに対して、スライダーレールの摺動方向に駆動力を付与可能な駆動部と上記のうち可動な部分の一部を結合する制止部31、34と、駆動部の動作を制御する制御部と、以上の構成要素を保持するベース900と、を備えたXYテーブル。
【選択図】 図1

Description

本発明は、物を載架してXY平面上を移動するXYテーブルに係り、特に、一つの駆動源により制御可能なXYテーブルに係わる。
近年の産業界において、XYテーブルは、主に被加工物を正確な加工位置に送り込む為に使用される。例えば、生産ラインの自動化を図る上で欠くことのできない一要素である。
特許文献1に記載の従来のXYテーブルによれば、XとY方向の駆動用にそれぞれ独立した駆動装置が必要であるために、駆動部を垂直方向に上下2層の構造にして、別の層にX方向の駆動系とY方向の駆動系を設置する必要があった。
このためにコストとサイズが増加し、XYテーブルを各種の用途に適用する際には制約があった。
そこで、特許文献2によれば、このような問題を解決すべく、リニアモーターの配置を工夫して駆動部を一部共有し、駆動部を1層分設けるだけでX−Yの両方向へのテーブル移動を可能とする。これによりコストとサイズに自由度が増えた。
特開平02―116442号公報 国際公開公報PCT/US00/03701
解決しようとする問題点は以下の通りである。特許文献1に記載の発明では、駆動源としてリニアモーターのみが使用可能であり、他の駆動源で同様の構成を実現することが困難である。このため、ステージに重いものを搭載する時のように、大きな駆動力の必要な場面では使用上の制約が残るという問題点がある。
また、その構造上、リニアモーターの一部をテーブルの可動部に搭載する必要があるために、可動部の重量が増大する。このため、上記駆動力の小ささとも相俟って、応答時間の遅れが生じるおそれがあるという問題点がある。
また、さらに、モーターの被駆動部を二つ使用しているので、2系統の制御が必要となり、全体構造が複雑化するとともに全体の体積と質量が増加するという問題点がある。
また、被駆動部にリニアモーターの一部である電気系統を搭載しなくてはならないため、固定部と移動部の間を接続する電気配線が動きにさらされて疲労しやすくなるという問題点がある。
また、Y方向への駆動力や速度を目的に応じて変えられないので、用途に応じたセッテイングができないという問題点がある。
本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたものであり、この目的とするところは、ボールスクリューなど大きな駆動力を伝達可能な駆動装置によってテーブルを駆動し、同時にストッパーを取り入れることで、簡単でコンパクトな構造により、大きな駆動力を供給可能で、応答速度が速く、制御が容易で、電気配線などの疲労の無い、信頼性の高いXYテーブルを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のXYテーブルは、物を載架して所定平面上のXY方向へ移動させるXYテーブルであり、物を載架するテーブルと、上記テーブルの複数箇所において、テーブルを支える複数のテーブルスライダーと、上記複数のテーブルスライダーをそれぞれ摺動可能に保持する複数のテーブルホルダーと、上記複数のテーブルホルダーのそれぞれについて、それらの少なくとも一端に装着されるスライダーと、上記スライダーを摺動可能に保持するスライダーレールと、上記複数のスライダーのうち少なくとも一つのスライダーに対して、スライダーレールの摺動方向に駆動力を付与可能な駆動部と、前記テーブルホルダーとこれに組み合わされるテーブルスライダーと、前記スライダーとこれに組み合わされるスライダーレールまたは駆動部の一部と、の組み合わせ状態の位置関係の固定または固定の解除可能な制止部と、上記駆動部の動作を制御する制御部と、上記駆動部と、上記スライダーレールと、上記制御部と、を保持するベースと、を備える。
また、上記制御部は、さらに上記制止部をその外部から動作制御するものである。
また、上記制止部は、上記テーブルの上記所定平面上の位置を検知して、その検知結果をもとに、上記X方向またはY方向に対する位置関係を所定位置に固定するものである。
上記制止部は、上記テーブルの上記所定平面上のX方向またはY方向の位置に応じて、上記テーブルを固定あるいは解除するものである。
また、さらに、上記XYテーブルでは、上記テーブルを支える2つのテーブルスライダーは、テーブルの下面でテーブルを支え、上記テーブルホルダーは、上記テーブルスライダーに一対一で対応して、テーブルスライダーを摺動可能に保持する2本のテーブルホルダーであり、上記スライダーは、上記テーブルホルダーに一対一で対応して、少なくともその一端に装着される少なくとも2つのスライダーであり、上記駆動部は、上記スライダーのうち少なくとも一つのスライダーに結合され、前記制止部は、前記テーブルホルダーとこれに組み合わされるテーブルスライダーと、前記スライダーとこれに組み合わされるスライダーレールと、の組み合わせ位置関係を結合または結合解除するものである。
また、上記テーブルホルダーのうち少なくとも一つとこれに対応するスライダーの間の角度を調節するアングルアジャスターをさらに備えたものである。
また、上記駆動部は、電力により回転する回転モーターと、上記回転モーターの回転により回転する螺旋状のボールスクリューと、上記ボールスクリューに螺合して、上記ボールスクリューの回転によりボールスクリューの軸心方向に移動可能なナットからなり、上記ナットは、上記スライダーのうち少なくとも一つに対して、その移動を伝達可能に結合されているものである。
また、上記駆動部は、電力により回転する回転モーターと、輪状で無限軌道をたどれるベルトと、上記ベルトを上記ベース上の所定位置に保持するプーリーと、上記回転モーターの回転を上記ベルトに伝えるドライブプーリーと、上記ベルトに固定されるクランプと、からなり、上記クランプは、上記スライダーのうち少なくとも一つに対して、その移動を伝達可能に結合されたものである。
また、上記テーブルホルダーは2本であり、上記テーブルホルダーのうち一方の長手方向が、この一方のテーブルホルダーに対応するスライダーレールの長手方向と交差する角度が90度であり、上記テーブルホルダーのうち他方の長手方向が、この一方のテーブルホルダーに対応するスライダーレールの長手方向と交差する角度が90度でないものである。
また、上記テーブルホルダーは2本であり、上記テーブルホルダーのうち一方の第一の長手方向と、上記テーブルホルダーのうち他方の第二の長手方向と、これら2本のテーブルホルダーに組み合わせられるスライダーレールの第三の長手方向と、について、第一の長手方向と第三の長手方向の形成する内角と、第二の長手方向と第三の長手方向の形成する内角と、が同一であるものである。
本発明のXYテーブルは、1つのモーターのみを使用して、X方向とY方向にテーブルを移動可能である。従来XY方向それぞれに対して最少でも2つ必要だったモーターを1つとできるために、XYテーブルの全体の大きさと高さを抑えることが可能である。大きさと高さを抑えることで、適用の範囲が広がり、狭い場所やスペースへの実装が容易となる。そして同時に、製造コストと使用電力が抑えられる。
この際、XYテーブルの全体の大きさや高さを抑えても、従来のXYテーブルと同様の高い位置精度を維持あるいは向上できる。高さが低くなることで、上下方向での精度誤差が減少することと、高い程そして重いほど増加する傾向にある可動部分の慣性力を抑制できるため、移動精度が向上するからである。また、高さが低くなることで、XYテーブル全体の剛性も向上できる。
また、従来可動部分にその一部が搭載されていたモーターなどの駆動系に代わり、可動部分には簡単なストッパーが搭載されるか、あるいは仕様によっては制御する余分な装置が一切可動部には搭載されないので、可動部分の重さと高さを更に減少できる。可動部分の重さと高さを抑えることは、更なる可動部分の慣性力の抑制を可能とする。この際、簡単なストッパーは、可動部分以外の固定部から制御でき、ストッパーの駆動源としてわずか2本程度の電線によるソレノイド駆動や、1本の可撓性に優れた強靭なチューブを経由して可動部分にある簡単なピストンに油圧や空気圧を送ったり、ワイヤー経由で機械的な駆動力を適用することができる。このため、モーターの配線が可動部分と固定部分の間に配置され常に動きにさらされることによる断線などの心配がない。モーターを動かしたり止めたりせずに、ストッパーの制御だけである程度複雑な動作に対応できるので、制御が容易になる。
可動部分の慣性力を抑制できるために、テーブル移動時の加速度を向上でき、あるいは、駆動力が小さくてもテーブルの加速度を十分早く維持できる。
さらに本発明では、テーブルホルダーのY方向に対する角度を調節することで、XとY方向へのテーブル送り量とその駆動力をX方向とY方向の間の比率をもって調節可能である。もちろん、モーターの回転でもテーブルの送り量とその駆動力の調節が可能であるので、これらを組み合わせて多種のテーブルの送り量とその駆動力の調節が可能である。
さらに本発明では、ボールスクリューやベルトドライブを駆動源として使用できるので、強大な駆動力をテーブルにかけることができる。これにより、テーブルの加速度も向上する。これと先の慣性重量の抑制の相乗効果で、従来のXYテーブルでは不可能だった産業上の利用の方法にまで使用可能となる。
<基本構成の解説>
図1を参照して本実施例を説明する。図中、参照番号1は、本発明に係わるXYテーブルの全体を示す。2は、搬送物を搭載してX−Y平面上に移動させるテーブルである。3は、テーブル2を間接的に保持すると共に、Y方向に移動可能なテーブルホルダーAである。4は、テーブル2を間接的に保持すると共にY方向に移動可能なテーブルホルダーBである。
5は、その一部でテーブル2に固着されこれを保持すると共に、他の一部にてテーブルホルダーA 3上をスライド可能なテーブルスライダーAである。6は、その一部でテーブル2に固着されこれを保持すると共に、他の一部にてテーブルホルダーB 4上をスライド可能なテーブルスライダーBである。
7は、テーブルホルダーA 3の所定位置に固着されてテーブルホルダーA 3をY軸方向にガイドするスライダーADである。8はテーブルホルダーA 3の所定位置に固着されてテーブルホルダーA 3をX軸方向にガイドするスライダーASである。9は、テーブルホルダーB 4の所定位置に固着されてテーブルホルダーB 4をX軸方向にガイドするスライダBD 9である。10はテーブルホルダーB 4の所定位置に固着されてテーブルホルダーB 4をX軸方向にガイドするスライダーASである。
11は、スライダーAD 7とスライダーBD 10とを介して、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とをY軸方向にガイドするスライダーレールDである。12は、スライダーAS 8とスライダーBS 10とを介して、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とをX軸方向にガイドするスライダーレールSである。
図1中には図示しない参照番号20は、テーブルホルダーA 3に対して駆動力を与えるための駆動部を示し、この駆動部は、モーター21、ボールスクリュー22、ナット23、モーター制御部24などからなる。モーター21は、所定のピッチでらせん状にスクリュー突起部が形成された軸状のボールスクリュー22を回転させる。ボールスクリュー22は他端でも支持され、回転による軸心の振れを少なくするように構成される。ナット23は、ボールスクリュー22に螺合され、ボールスクリュー22が回転するとその軸方向に移動するようになっている。ここで、ボールスクリュー22の軸方向は、上記Y方向と一致するように配置されている。ナット23はスライダーAD 7またはテーブルホルダーA 3のいずれかに固着されている。従って、ボールスクリュー22が回転すると、ナット23とこれに固着されたスライダーAD 7及びテーブルホルダーA 3は、Y軸方向に移動する。なお、別途設けたモーター制御部24(図示しない)によってモーター21の回転が制御される。
図1中には図示しない参照番号30は、制止部の一部となるX−Y動作部を示す。このX−Y動作部は、ストッパーB 31、ストッパーBD 32、及びX−Y動作制御部35からなっている。ストッパーB 31はテーブルスライダーB 6またはテーブル2のテーブルホルダーB 4近傍に設けられている。ストッパーB 31は、テーブルスライダーB 6のテーブルホルダーB 4に対するスライド動作に対して、摩擦抵抗をかけることで、テーブル2とテーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4とを結合あるいは半ば結合する。
一方、ストッパーBD 32は、スライダーBD 9またはテーブルホルダーB 4の近傍に設けられている。ストッパーBD 32がスライダーBD 9のスライダーレールD 11に対するスライド動作に対して、摩擦抵抗をかけることで、スライダーBD 9とスライダーレールD 11とを一体化する。
ストッパーB 31あるいはストッパーBD 32のいずれかが摩擦抵抗を発生することによって、テーブル2とテーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4との一体化あるいはスライダーBD 9とスライダーレールD 11との一体化が実現し、上記モーター21の駆動中は、テーブル2がY方向あるいはX及びY方向に移動するようになる。これらY方向の移動あるいはX及びY方向の移動の組み合わせによって、任意のX−Y位置へのテーブル2の移動が可能となる。35は、X−Y動作制御部であり、ストッパーB 31あるいはストッパーBD 32に摩擦力を発生させることで、X方向の移動あるいはX及びY方向の移動を制御する。ここで摩擦力は一定ではなく調節可能である。このため、ストッパーに適宜に摩擦力を生じさせることで様々なX−Y方向への動きを可能とする。
ここで、ストッパーの構造について説明する。図2および図3は、ストッパーB 31、ストッパーBD 32、ストッパーBS 33、及びストッパーA 34に共通して使用可能なストッパー構造の一例である。以下、ストッパーB 31を例に説明する。
図2と3とは、ストッパーB 31が、テーブルホルダーB 4に摺動可能に装着されている状態を示す断面図である。断面は、テーブルホルダーB 4を縦割りにする平面の一断面である。
図2において、311はピストンハウジングを、312はピストンを、315はボールベアリングを、316はX−Y動作制御部35に繋がるチューブを、それぞれ示す。X−Y動作制御部35は空気圧や油圧を供給することで、ピストンハウジング311内に圧力を供給し、ピストン312はその圧を受けて両側からテーブルホルダーB 4を挟み込むように圧迫する。ピストン312の圧迫によって、ストッパーB 31とテーブルホルダーB 4とは結合する。一方、X−Y動作制御部35は空気圧や油圧を負圧側に制御すると、ピストンハウジング311内も負圧となり、ピストン312はテーブルホルダーB 4に対して後退して、ストッパーB 31とテーブルホルダーB 4との結合状態は解除されてお互いに自由となる。ボールベアリング315は、ストッパーB 31とテーブルホルダーB 4の間に介在して、これらの間の摺動抵抗を減少させ、モーター21の駆動力の損失を防ぐようにするものである。摺動抵抗を減少するものであれば、ボールベアリングに限られない。なお、油圧や空気圧を使用する場合、ストッパー構造は図2の形態に限られず、適宜に結合状態を達成できればよい。
次に、図3においては、321は電磁ソレノイドを、322はカムを、323はバネを、324はピボットを、325はボールベアリングを、326は電磁ソレノイドへの電力供給用のケーブルを、それぞれ示す。
X−Y動作制御部35は電力を供給することで、電磁ソレノイドのロッドを突出するように駆動し、カム322はソレノイドのロッドに押圧され、両側からテーブルホルダーB 4を挟み込むように圧迫する。これら複数のカム322のテーブルホルダーB 4に対する当接面には摩擦係数の高い材料が用いられている。カム322の圧迫によって、ストッパーB 31とテーブルホルダーB 4とは結合する。一方、X−Y動作制御部35が電磁ソレノイドのロッドを後退するように制御すると、カム322はバネ323の延長方向への付勢力によって、テーブルホルダーB 4に対して後退する。この時、ストッパーB 31とテーブルホルダーB 4との結合状態は解除されてお互いに自由となる。ボールベアリング325は、図2と同様に、ストッパーB 31とテーブルホルダーB 4の間に介在して、これらの間の摺動抵抗を減少させ、モーター21の駆動力の損失を防ぐようにするものである。摺動抵抗を減少するものであれば、ボールベアリングに限られない。なお、電力を使用する場合、ストッパー構造は図3の形態に限られず、適宜に結合状態を達成できればよい。上記ストッパーには、その他、回転電磁石、ボイスコイル、Eモーター、など、押圧力が適用可能で、外部から制御可能な形態であればいかなるものも使用可能である。
図1に戻り、さらに本実施例のXYテーブルについて説明する。図示しない40は、スイッチ装置である。スイッチ装置にはテーブル2の位置を検出するセンサー41と、テーブル2の位置を示すマーカー43と、連動制御装置42、とが含まれる。連動制御装置42は、センサー41によるテーブル2の位置情報をもとに、上記モーター制御部24とX−Y動作制御部35との連繋動作を制御する。
ここで、以下、テーブルの移動時に少なくとも何らかの移動をする部分を移動部と呼び、一切の移動を生じない静止部と呼ぶ。静止部は通常、ベースに取り付けられる。ベースは、各種装置に取り付け時の台座となる。移動部には、テーブル2、テーブルホルダーA 3、テーブルホルダーB 4、テーブルスライダーA 5、テーブルスライダーB 6、スライダーAD 7、スライダーAS 8、スライダーBD 9、スライダーBS 10、ナット23、ストッパーB 31、ストッパーBD 32、ストッパーBS 33、ストッパーA 34、マーカー43、アングルアジャスターAD 51、アングルアジャスターA 52、アングルアジャスターAS 53、アングルアジャスターBD 54、アングルアジャスターB 55、アングルアジャスターBS 56等を含み、静止部には、スライダーレールD 11、スライダーレールS 12、駆動部20、モーター21、ボールスクリュー22、モーター制御部24、X−Y動作部30、X−Y動作制御部35、センサー41、連動制御装置42等を含む。
<基本構成における純X方向移動の態様>
図1中、θはテーブルホルダーA 3とスライダーAD 7の移動方向であるY方向との間の角度を示す。スライダーレールD 11の伸長方向とスライダーレールS 12の伸長方向とは平行であるので、テーブルホルダーA 3とスライダーAS 8の移動方向であるY方向との角度もθとなる。ΦはテーブルホルダーB 4とスライダーBD 9の移動方向であるY方向との角度である。上記と同様に、テーブルホルダーB 4とスライダーBS 10の移動方向であるY方向との角度もΦとなる。ここでθとΦとは必ずしも同じでなくてもよい。
特に、図4のように、Φを90度とした時には、X方向の成分のみのテーブル2の移動が実現できる。この場合、まず、ストッパーBD 32、ストッパーBS 33、あるいはストッパーBD 32とストッパーBS 33の双方を駆動して押圧力を加える。こうすることで、スライダーBD 9とスライダーBS 10を、それぞれスライダーレールD 11とスライダーレールDS 12に結合する。この状態で、モーター21を回転させるとナット23が移動し、スライダーAD 7はY方向に移動する。Φが90度に固定されていることで、テーブルホルダーB 4はテーブルスライダーB 6をX方向のみに移動可能に制限している。従って、テーブルスライダーB 6に固着されたテーブル2もX方向にのみ移動可能となる。
<位置決めの仕組みの態様>
次に上記スイッチ装置に関して、センサー41は、例えばテーブル2の下部に設けたマーカー43の位置を検知して、そのX−Y上の位置を連動制御装置42に送る。連動制御装置42は、テーブル2の位置に応じて、モーター制御部24やX−Y操作制御部35に動作指示を与える。モーター21の回転やストッパーB 31、ストッパーBD 32、及びストッパーBS 33の制御により、テーブル2を任意のX−Y位置に導くことができるように構成される。
マーカー43の位置は、センサー41との位置関係で決まる。センサー41は大きな平面センサーであってもよいし、ラインセンサーでも良いし、その他の光学的あるいは電磁的な検出素子などが適用可能である。X−Y平面状のあらゆる位置における位置制御を精度よく行う場合には、平面センサーが向いている。一方向の組み合わせを制御する場合はラインセンサーをその方向に合わせて設置すればよい。複数の方向に複数のラインセンサーを設置することで、複数方向における制御が可能である。いくつかの地点だけを経由する場合には、一点または数点を検出可能な受光素子を組み合わせればよい。
この際、マーカー43としては、発光体であるLEDなどが適用可能である。また、その周囲とは、光を含む電磁波が反射する波長や強度が異なる部材をマーカー43として使用して、テーブル裏面に電磁波を照射し、その反射波長や強度をセンサー41で検知することで、テーブル裏のマーカー43の位置を検出可能としてもよい。
なお、マーカー43とセンサー41の位置や位置情報の伝達手段は、図1に示した配置に限らない。マーカー43の存在を何らの形で認識してセンサー41で捕らえられるものであればよい。センサー41で検知された位置は連動制御装置42に送られる。連動制御装置42は、別途入力される条件に従い、XYテーブルの動作のシークエンスを制御する。
<角度変更可能な態様>
図1中、51はアングルアジャスターADを、52はアングルアジャスターAを、53はアングルアジャスターASを、54はアングルアジャスターBDを、55はアングルアジャスターBを、56はアングルアジャスターBSを、それぞれ示す。アングルアジャスターAD 51はスライダーAD 7とテーブルホルダーA 3との間の角度θを調節可能にするものである。例えば,アングルアジャスターAD 51はオスネジであり、スライダーAD 7上のメスネジに螺合する構造とし、テーブルホルダーA 3には、上記オスネジの外径以上の径を有する穴を設けて、上記オスネジによって、テーブルホルダーA 3をスライダーAD 7に押圧して固着することで、角度θを得ることができる。アングルアジャスターBD 54も上記アングルアジャスターAD 51と同様に、スライダーBD 9とテーブルホルダーB 4との間の角度Φを設定可能なものである。
アングルアジャスターAS 53とアングルアジャスターBS 56は、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4の長手方向が、それぞれスライダーレールD 11やスライダーレールS 12の長手方向に対してなす角度θとΦとを変更可能である。角度θとΦの変更に伴って、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4の長さも調節する必要があるため、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4はその長さが調節可能となっている。図1は、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4の上端において長さが調節可能となっているが、他にテーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4の長さを調節できる手段も適用可能である。例えば、外筒と内筒とが入れ子構造になっており、その長さを調節可能な方法も適用可能である。
上述の通り、テーブルホルダーA 3及びテーブルホルダーB 4とテーブル2とは、テーブルスライダーA 5及びテーブルスライダーB 6によって、スライド可能に接続される。ここで、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4の角度θとΦを変更時には、テーブルスライダーA 5及びテーブルスライダーB 6のテーブルに対する角度も変わるので、アングルアジャスターA 52とアングルアジャスターB 55によって角度を変更させる。アングルアジャスターA 52とアングルアジャスターB 55とは、それぞれ自由回転可能でもよいし、固着してもよいが、固着したほうがテーブルの移動精度は向上する。
<ストッパーとモーターの連係動作>
次に、テーブル2のY方向への動作について説明する。テーブル2をY方向に移動するには、モーター21をモーター制御部24により駆動する。例えばモーターが電気モーターである場合には、別途設けられた電源(図示せず)により電力を供給し、モーター21の駆動源とする。この際、モーター制御部24がモーター21と電源との間の回線をONとOFFの間で制御することで回転が制御される。モーター21が回転すると、モーターの回転軸の一端に取り付けられたボールスクリュー22が回転する。ボールスクリュー22に螺合しているナット23は、スライダーAD 7に固着されているので回転することができず、ボールスクリュー22の軸方向、つまりY軸方向、に移動する。モーター21の回転方向を切り替えることでY軸方向における正反対の方向に移動させることもできる。こうして、スライダーAD 7は、スライダーレールD 11にガイドされながらY方向に移動する。
ここで、ストッパーB 31を駆動して、テーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4とを結合すべくロックした場合には、テーブル2も間接的にテーブルホルダーB 4に固定されるので、テーブルスライダーA 5とテーブルホルダーA 3との間の位置関係も固定される。結果的に、テーブルホルダーA 3、テーブルスライダーA 5、テーブル2、テーブルスライダーB 6、及びテーブルホルダーB 4は、一体化することになる。従って、スライダーAD 7、スライダーAS 8、スライダーBD 9、及びスライダーBS 10は、ナット23の移動に伴い、スライダーレールD 11とスライダーレールS 12とに沿ってY軸方向に移動し、テーブル2も共にY軸方向に移動する。なお、上記Y方向に移動中は、ストッパーB 31とストッパーA 34とはロックを維持する。ストッパーA 34を駆動して、テーブルスライダーA 5とテーブルホルダーA 3とを一体化した場合も上記と同様である。さらに、ストッパーB 31とストッパーA 34の双方を駆動した場合も上記と同様である。
X方向への移動は、ストッパーB 31及びストッパーA 34のロックを解除して、ストッパーBD 32及びストッパーBS 33の少なくともいずれか一つをロックすることによって行う。
ストッパーBD 32を駆動してロックすると、スライダーBD 9とスライダーレールD 11の間が固着される。また、ストッパーBS 33を駆動してロックすると、スライダーBS 10とスライダーレールS 12の間が固着される。ストッパーBD 32とストッパーBS 33のいずれをロックしても、スライダーレールD 11とテーブルホルダーB 4とスライダーレールS 12とが一体化される。モーター21が駆動されると、ナット23は移動してテーブルホルダーA 3がY方向に移動する。テーブルホルダーA 3はY方向に対して所定の角度θを維持したまま移動するので、テーブルホルダーB 4との間隔が変化するのに伴い、テーブルスライダーA 5は上下方向であるX方向に移動する。こうしてX方向の移動が実現される。ここで、図1の場合は純粋なX方向の移動ではなく、Y方向へも若干移動する。前述の例の通り、純粋なX方向の移動は、角度Φを90度にすることで実現できる。
以上の通り、実施例1によれば、X−Y座標上のあらゆる位置にテーブルの移動が可能であり、ボールスクリューなど強い力に耐えられる駆動部を使用することにより、強い駆動力及び速い駆動速度を得ることが可能である。また、従来のXYテーブルと同様に高い位置精度を維持できる。また、テーブルのX−Y方向において長い駆動距離を維持することができる。
また、特にテーブルホルダーを駆動方向に垂直なY方向に設定することで、テーブルの移動方向をY方向への移動成分とX方向への移動成分に完全に分離して駆動を制御することが可能である。これにより従来のX―Yテーブルと同様の制御が行いやすいX―Yテーブルが実現可能である。
<ボールスクリュー式の定形動作型の説明>
実施例2は、実施例1における図4に示したストッパーの部分を外部からの制御無しに作動させてテーブルの定型的な動作を実現する例である。図5を参照して、静止した部分にストッパーを設け、定型的で動作を行わせる場合について説明する。
基本的な構成は実施例1における図4と同様であるので、図4に関して既に説明した部分の説明は省略する。また、図4において使用した参照番号は、図5において同等のものを示す。
本実施例によれば、ストッパーBD 32と、ストッパーBS 33と、ストッパーA 34とは必ずしも無くても良いが、ストッパーB 35は必要である。ただし、ストッパーB 36は、外部からケーブルやワイヤーやチューブを使って随時制御するものである必要は無い。例えば、図5と図6に示すように、テーブルスライダーB 61が所定位置に到達時に、テーブルスライダーB 61とテーブルホルダーB 4との間を結合させたり解除したりできるような構成であれば良い。
図6について説明する。図6中、61と62は、テーブルスライダーB 61がテーブルホルダーB 4上の2つの異なる位置にある状態を示したものである。実際には2つの異なる位置に同時に存在することはないので、ある位置からある位置に移動した時の前後を一枚の図に示したものである。36はストッパーBを示す。ストッパーB 36は、突出部361と、テーブルスライダーB 61内を貫通してその長手方向に移動可能な軸部362と、後に説明するブロックと当接する端部363と、全体を図上の右方向に付勢するバネ364と、バネを押さえるバネ押さえ365とからなる。37はブロックであり、図5にも示すように、XYテーブル1の静止部に設けられる。図6中、xはストッパーB 36が、移動する距離を表している。言い換えれば、xは、ストッパーB 36の端部363がブロック37上のカム371と当接したり離れたりすることで移動する長さである。
次に動作を説明する。図5においてスライダーレールS 12寄りにあるテーブルスライダーB 61が、61から62の位置まで移動する様子を示したものが図6である。図6のストッパーB 36をその長手方向に切った一断面が図7に示される。ストッパーB 36は、図1及び4におけるストッパーB 36とはやや異なった構造であり、外部とケーブルやワイヤーやチューブによって結合される事から生じる制約がない。
これに代わり、ストッパーB 36は、バネ364により付勢されているので、その突出部361がテーブルホルダーB 4に設けられた切欠部410と嵌合する。これによって、図5におけるナット23、スライダーAD 7、テーブルホルダーA 3、スライダーAS 8、テーブルスライダーA 5、テーブル2、テーブルスライダーB 61、テーブルホルダーB 4、スライダーBD 9、スライダーBS 10は一体になる。従って、モーター21がボールスクリュー22を駆動すると、ナット23に接続したスライダーAD 7はY軸方向に移動し、同時にテーブル2も同じ方向に同じ移動量だけ移動する。
機械的に結合した端部363が、静止側にあるブロック37のカム部371と当接することで、ストッパーB 36の突出部361がテーブルホルダーB 4に設けられた切欠部410との嵌合を解除される。
移動が継続して、ストッパーB 36と機械的に結合した端部363が、静止側にあるブロック37のカム部371と当接したとき、ストッパーB 36の突出部361とテーブルホルダーB 4の切欠部410との結合が解除される。解除後もモーター21の駆動が続くと、テーブルホルダーB 4はテーブルスライダーB 61を経由してブロック37に押さえられた状態でY方向への移動を停止する。ナット23は、図5上のY方向を右へ移動し続けるので、これに伴って、テーブルホルダーA 3とスライダーAS 8とテーブルスライダーA 5とが一体になってスライダーレールD 11とスライダーレールS 12にガイドされて移動する。この結果、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4との間が狭まって、ストッパーA 34とストッパーB 36とは、それぞれテーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4に沿って図上の下方に移動する。こうしてテーブル2は図上の下方に移動する。
次に、図6上で、テーブルスライダーB 61が62の位置に到達すると、端部363はカム371から離れる。このため、バネ364はストッパーB 36の突出部361をテーブルホルダーB 4の切欠部420と再度、嵌合させる。この結果、ナット23、スライダーAD 7、テーブルホルダーA 3、スライダーAS 8、テーブルスライダーA 5、テーブル2、テーブルスライダーB 61、テーブルホルダーB 4、スライダーBD 9、スライダーBS 10は、再度一体になる。
この状態で、今度はモーター21を逆回転させれば、ボールスクリュー22も逆回転してナット23を図5上、Yの左方向に移動する。この結果、ナット23、スライダーAD 7、テーブルホルダーA 3、スライダーAS 8、テーブルスライダーA 5、テーブル2、テーブルスライダーB 61、テーブルホルダーB 4 、スライダーBD 9、スライダーBS 10は一体にYの左方向へ移動する。
以上のようにして、テーブル2をスライダーレールS 12側にてYの右方向へ移動後、今度はXの下方向に移動させ、さらにスライダーレールD 11側にてYの左方向へ移動させるような動作が可能となる。なお、上記モーター21の逆転への切り替えは、カム371の下端部にセンサーやスイッチを設けることで、端部363の到達したタイミングで自動的に切り替えるよう構成することが可能であるし、あるいは別途逆転切り替えするように構成しても良い。
本実施例の場合、ブロック37とカム371の形状と位置と数量を適宜決定することで、任意のテーブル2の動作を実現できる。なお、ブロック37が一つである例について説明したが、ブロックの数は一個に限らない。例えば、カムを有するブロックをテーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4の間に別途設けて、このカムにも当接するようにストッパーB 36の構成を決定することで、テーブル2をさらにXの上方向に戻すように構成可能である。このようにして、X−Y平面上でテーブル2に任意の動作をさせることが可能となる。なお、上記動作を逆方向にたどるようにテーブルを動作させることも可能である。この際の動作は上述の動作に準ずる。
実施例2によれば、移動部と静止部間にケーブルやワイヤーやチューブなどの制御系を一切設けることなく、テーブル2の任意の動作が可能である。これにより、移動部の重量を低減して応答速度が速く、構造が簡単で、故障が少なく、駆動力の大きなXYテーブルを提供可能となる。
実施例3は実施例2のストッパーB 31をケーブルやワイヤーやチューブなどの制御系によって外部から制御する例である。基本的な構成は実施例1における図4と同様であるので、図4に関して既に説明した部分の説明は省略する。また、図4において使用した参照番号は、図8において同等のものを示す。
本実施例の場合、スライダーBD 9をY方向に挟むようにして、ストッパースイッチA 38とストッパースイッチB 39とが設けられている。ストッパースイッチA 38とストッパースイッチB 39とは、それぞれスライダーBD 9のY方向への移動を制止するとともに、テーブルの移動方向をY方向からX方向に切り替えるタイミングを検知するスイッチの役割を果たす。
図8を参照して動作を説明する。ストッパーB 31は、ケーブルやワイヤーやチューブなどによってX−Y操作制御部35に接続されており、それぞれ電気的、機械的、圧力的な力をもって、テーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4を結合している。この結合は、X−Y操作制御部35からの制御により解除可能である。そのために、例えば電気的に結合を実現するためにソレノイドをストッパーB 31として使用したり、機械的に結合を実現するためにピアノ線などでストッパーB 31を駆動したり、圧力的に結合を実現するためにチューブ経由で空気圧や油圧をピストンであるストッパーB 31に印加したりする。もちろん、ストッパーB 31はこれらに限られず、他の外的に制御が可能な手段でもよい。
このようにストッパーB 31がテーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4とを結合した状態で、モーター21が回転してボールスクリュー22を回転させると、ナット23はスライダーAD 7と一体化したテーブルホルダーA 3、スライダーAS 8、テーブルスライダーA 5、テーブル2、テーブルスライダーB 6、テーブルホルダーB 4、スライダーBD 9、及びスライダーBS 10を移動する。全体が一体となってYの右方向へ移動した場合、スライダーBD 9がストッパースイッチB 39と当接すると、ストッパースイッチB 39は、連動制御装置42にストッパースイッチB 39との当接を知らせる。連動制御装置42は、X−Y操作制御部35に対して、ストッパーB 31によるテーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4との結合を解除するように指令する。
結合が解除されると、スライダーBD 9がストッパースイッチB 39によって制止されていること、及び、テーブルスライダーB 6がテーブルホルダーB 4上を自由に移動可能となる。さらにモーター21はナット23を同じYの右方向に移動しているので、テーブルホルダーA 3は、テーブルホルダーB 4に接近するように進む。これにより、テーブルスライダーA 5はXの下方向に移動し、この結果テーブル2はテーブルスライダーB 4と共にXの下方向に移動する。
ストッパースイッチB 39は、テーブル2の下辺近傍の一部とも当接するようになっており、その当接を上記スライダーBD 9との当接とは別に検知するようになっている。これにより、テーブル2がストッパースイッチB 39と当接すると、ストッパースイッチB 39は、当接を連動制御装置42に知らせる。ストッパースイッチB 39は、X−Y操作制御部35に対して、ストッパーB 31によるテーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4との結合をするように指令する。また、これと同時に、連動制御装置42は、モーター制御部24に対してモーター21の回転方向を逆転するように指示する。モーター21が逆転すると、ボールスクリュー22も逆転してナット23はYの左方向へ移動を開始する。テーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4とが再度結合しているので、ナット23、スライダーAD 7、テーブルホルダーA 3、スライダーAS 8、テーブルスライダーA 5、テーブル2、テーブルスライダーB 6、テーブルホルダーB 4、スライダーBD 9、及びスライダーBS 10は一体となって、Yの左方向へ移動する。このようにして、テーブル2をYの右方向、Xの下方向、そしてYの左方向へと順次移動することが可能となる。さらに複雑なテーブルの動作は、ストッパースイッチA 38その他図示しないストッパーやスイッチを適宜設けることで可能となる。
実施例3によれば、定型的な動作のみをX―Yテーブルに確実に実行させることができる。この際、接触を検知して動作の切り替えを行うために、動作の確実性が高まる。また、比較的安価な接触型センサーを用い、その数も一方向に2つと少ないので全体的なコストを減少できる。また、ストッパー動作のための駆動源として、電気的な伝達、機械的な伝達、圧力的な伝達のいずれも使用可能であるため、使用環境に合わせた設定が可能である。たとえば、磁場存在下での使用には、機械的な伝達や圧力的な伝達を用いる。また、テーブルの動作量の大きい場合に、機械的な伝達では難が出る時は、ケーブルで接続可能な電気的な伝達を選択する。また、無線や遠隔による制御も可能である。
なお、実施例3では、ストッパースイッチB 39やストッパースイッチA 38等を使用した場合を述べたが、図5に示したセンサー41とテーブル2の下面に設けたマーカー43との位置関係をもって制御することも可能である。これらストッパースイッチ、センサー、及びマーカーは必要最小限の範囲で設ければよい。
実施例1から3までは、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とが、それぞれの端部においてスライダーAD 7、スライダーAS 8、スライダーBD 9、及び、スライダーBS 10に支えられ、2本のスライダーレールに挟まれる状態で移動可能となっている例を示した。本実施例では、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とは、それぞれ片側においてのみスライダーレールに支えられる例である。実施例4の場合、その構成は図9−11に示すような形態である。ここで、図11は図9の一部の斜視図であり、図10は図9の一部を変更した態様である。
図9を参照して、本実施例を説明する。なお、特に断らない限り、図1―8と同じ参照番号は、図9中でも同等の要素を示すので、その説明を省略する。参照番号71はスライダーADを、91はスライダーBDを、111はスライダーレールDを、221はボールスクリューを、それぞれ示す。スライダーAD 71は、ボールスクリュー221と螺合するナット部をその内部に有しており、ボールスクリュー221の回転によってY方向に移動する。スライダーBD 91は、ボールスクリュー221とは螺合していないので、ボールスクリュー221の回転とは無関係にスライダーレールD 111上を摺動可能である。
なお、本図では、図1と異なり、ストッパーA 34とを示していないが、これらストッパーを別途に設けたり、あるいは異なる位置に設けることも可能である。
本実施例では、このスライダーレールに特徴があり、スライダーレール111の内部にボールスクリュー221を内蔵した構成となっている。スライダーレールは幅が広いために、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とをそれぞれの片側においてのみ支える構成とするに足るだけの強度があるものとする。また、アングルアジャスターA 52とアングルアジャスターB 55は、上記と同様にテーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とをそれぞれの片側においてのみ支える構成とするに足るだけの強度があるものとする。
次に、図10を参照する。スライダーレールD 111に対して、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とが固定される角度をそれぞれθとΦと呼ぶとき、図10はΦを90度とした構成である。既に、上記実施例1にて説明したと同じ原理により、Φを90度とした時には、テーブル41の純粋なX方向への移動が可能になる。
いうまでも無く、これらアングルアジャスターを設けずに、任意の角度でスライダーAD 71とスライダーBD 91とを、それぞれ直接にテーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とに固着することも可能である。
なお、XYテーブルの操作に関して、モーターの制御、ストッパーの制御、センサーとマーカーやその代わりに設けるストッパーやストッパースイッチ、およびこれらの制御の連係動作については、実施例1−3にて説明したとおりであるので、説明を省略する。
実施例4によれば、スライダーレール111の内部にボールスクリュー221を内蔵し、モーター21をスライダーの筺体に直接取り付けられるので、各部の位置決め精度が向上する。特に、スライダーレール111とボールスクリュー221の平行性は、テーブルの動作に大きな影響を与えるので、一体化されたスライダーレール111とボールスクリューの使用は本発明の実施上大きな利点がある。また、XYテーブルの組み立ても容易となり結果的に製造コストを抑えられる。
さらに、実施例1−3で使用していたスライダーレールS 12、スライダーAS 8,スライダーBS 10、アングルアジャスターAS 53、及びアングルアジャスターBS 56が不要になるので、実施例1−3の態様に比して、強度を維持しながら、XYテーブルのサイズとコストを顕著に抑えることが可能である。
図12を参照して実施例5を説明する。本実施例は、実施例4のボールスクリュー一体型スライダーレールを使用した構成に加えて、実施例1−3で使用していたスライダーレールS 12、スライダーAS 8,スライダーBS 10、アングルアジャスターAS 53、及びアングルアジャスターBS 56をさらに追加したものである。
本実施例において、先の実施例で使用したものと同じ参照番号は同等の要素を示す。また基本動作は実施例1−3にて説明したのと同じである。従って、これら同等の部分についての説明を省略する。
なお、本図では、図1と異なり、ストッパーBS 33とストッパーA 34とを示していないが、これらストッパーを別途に設けたり、あるいは異なる位置に設けることも可能である。
実施例5によれば、テーブルホルダーをその両端で支えてY方向への移動をガイドするとともに、X方向へのテーブル移動時の反力をスライダーレールS 12で受けられるようにしているので、位置決め精度が向上する。特にX−Y平面に直交する方向についての制度の向上が顕著に向上する。また、モーターの力が大きい場合に、テーブルに加わる力が大きい時やテーブル駆動の速度が速い時に、確実にテーブルの移動を支持できる。
図13を参照して実施例6を説明する。実施例1から3までは、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とが、それぞれの端部においてスライダーAに支えられ、2本のスライダーレールに挟まれる状態で移動可能となっている例を示した。本実施例では、2本のスライダーレールに代えて、それぞれボールスクリューを内蔵したスライダーレールを備え、テーブルホルダーA 3の両端からY方向の駆動力を適用する構成となっている。
特に断らない限り、図1−12と同じ参照番号は、図13中でも同等の要素を示すので、その説明を省略する。参照番号71はスライダーADを、81はスライダーASを、91はスライダーBDを、101はスライダーBSを、111はスライダーレールDを、121はスライダーレールS、 221はボールスクリューDを、222はボールスクリューSを、119はギヤボックスDを、129はギヤボックスSを、219はドライブシャフトを、それぞれ示す。
スライダーレールD 111とボールスクリューD 221とギヤボックスD 119とは一体化されている。また、スライダーレールS 121とボールスクリューS 222とギヤボックスS 129とは一体化されている。これらは一個のモーター21にドライブシャフト219で接続されている。ギヤボックスD 119とギヤボックスS 129の内部には、回転方向を90度変換可能なベベルギヤなどが内蔵されており、モーターの回転によって、ボールスクリューD 221とボールスクリューS 222が同時に回転するようになっている。スライダーAD 71とスライダーAS 81とは、それぞれボールスクリューD 221とボールスクリューS 222に螺合するナット部をそれらの内部に有している。従って、モーター21が回転すると、スライダーAD 71とスライダーAS 81とは、それぞれスライダーレールD 111とスライダーレールS 121にガイドされながら、Y軸の同一方向に駆動される。
スライダーBD 91とスライダーBS 101とは、それぞれスライダーレールD 111とスライダーレールS 121にガイドされるが、ナットを有していないので、ボールスクリューの回転とは無関係にY方向に自由に摺動可能である。
次に動作を説明する。モーター21が回転すると、ドライブシャフト219とギヤボックスとをそれぞれ経由して、ボールスクリューD 221とボールスクリューS 222が回転する。それぞれの回転方向はRDとRSで、同一方向の回転である。スライダーAD 71とスライダーAS 81とはそれぞれスライダーレールによってY方向のみに移動可能に装着されるので、その内部のナット部でY方向への駆動力を得て、同一の速度でY軸上同一の方向へ移動する。
このとき、ストッパー34がテーブルスライダーA 5とテーブルホルダーA 3とを結合されているときには、テーブルスライダーA 5、テーブルホルダーA 3、テーブル2、テーブルホルダーB 4、スライダーBD 91、スライダーBS 101が一体となってY方向へ移動する。これにより、テーブル2の純粋なY方向移動が実現される。
ここで、ストッパー34によるテーブルスライダーA 5とテーブルホルダーA 3との結合を解除して、代わりに、ストッパーBS 33を駆動してスライダーBS 101とスライダーレールS 121とを結合する。この場合には、まだモーター21が回転しているために、スライダーBS 101、テーブルホルダーB 4、及びスライダーBD 91が、スライダーレールに対して固定されるので、テーブルスライダーB 6のみが、XとY成分の混ざった方向へ移動する。
上記のようなテーブルの移動を、実施例1−5で説明したのと同様に制御することで、任意の位置へのテーブルの移動が可能となる。
実施例6によれば、ボールスクリューを内蔵したスライダーレールを2本備え、テーブルホルダーA 3の両端からY方向の駆動力を適用するので、両端間のたわみの影響を受けずにテーブルを移動することができる。非常に重い物をテーブル上で移動する場合や非常に速い速度でテーブル送りするような場合に精度を高く維持することが可能である。また、ボールスクリューとスライダーレールとが一体化されているので、XYテーブル組み立ての位置決め精度が向上し、
組み立ての手間も減る。また、特にアングルアジャスターによって角度θを変化させるときでも、ボールスクリューD 221とボールスクリューS 222によって、角度θが維持される。このため、アングルアジャスターAD 51とアングルアジャスターAS 53を所定角度θに固定しなくても、角度θが維持可能となる。
実施例7は、モーター21からプーリーとドライブベルトによってスライダーに駆動力を付加する形態である。図14を参照して、実施例7を説明する。
特に断らない限り、図1−13と同じ参照番号は、図14中でも同等の要素を示すので、その説明を省略する。図14において、参照番号73はスライダーADを、83はスライダーAS、93はスライダーBD、103はスライダーBS、224はベルト、225はドライブプーリー、226はフリープーリーAD,227はフリープーリーBD、228はフリープーリーBS、及び、233はクランプをそれぞれ示す。
実施例1から6は、駆動源としてモーターとボールスクリューを使用していたが、本実施例では駆動力の伝達にベルト224を使用する。モーター21には、ドライブプーリー225が取り付けられているが、ベルト224はドライブプーリー225とかみ合って駆動される。ベルト224として、インデントのついたもの、表面は平坦だが摩擦係数の高い材料が使用さえているもの、など多種多様のものが適用可能である。
スライダーAD 73とスライダーAS 83とは、テーブルホルダーA 3の両端に取り付けられる。スライダーAD 73とスライダーAS 83とは、それぞれ、スライダーレールD 11とスライダーレールS 12にガイドされ、Y軸方向に移動可能である。これにより、テーブルホルダーA 3もY軸方向に移動可能である。
同様に、スライダーBD 93とスライダーBS 103とは、テーブルホルダーB 4の両端に取り付けられる。スライダーBD 93とスライダーBS 103とは、それぞれ、スライダーレールD 11とスライダーレールS 12にガイドされ、Y軸方向に移動可能である。これにより、テーブルホルダーB 4もY軸方向に移動可能である。
ベルト224は、ドライブプーリー 225により駆動力を与えられるが、略矩形状に配置される。ベルトは例えば4箇所でそれぞれフリープーリーAD 226、フリープーリーBD 227、及び、フリープーリーBS 228により保持される。モーター21が回転するとベルト224は図に示したような矩形の状態を維持したまま送り出される。
クランプ 233は、その一部において、スライダーAD 73と固着される。このため、モーター21が回転してベルト224が送り出されると、クランプ 233と一体になったスライダーAD 73は、スライダーレールD 11にガイドされながらY方向に移動する。
この時、ストッパーB 31が駆動されて、テーブルスライダーB 6とテーブルホルダーB 4とが結合されていれば、スライダーAD 73、スライダーAS 83、テーブルスライダーA 5、テーブル2、テーブルスライダーB 6、テーブルホルダーB 4、スライダーBD 93、及びスライダーBS 103は一体となって、Y軸上のベルトの駆動方向に移動する。
しかし、ストッパーB 31は解除されており、ストッパーBD 32あるいはストッパーBS 33の少なくとも一方が駆動されて、スライダーBD 93あるいはスライダーBS 103の少なくとも一方をスライダーレールに結合させていれば、テーブルホルダーB 4は固定され、テーブル2はテーブルスライダーA 5とテーブルスライダーB 6とともに、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4にガイドされてY方向に移動する。ただし、この際のY方向は純粋なY方向ではなくX方向の成分が含まれた移動となる。
実施例7によれば、このようにベルトを駆動源として使用した場合には、ベルトが可撓性を有しているため組み立て誤差を吸収するので、プーリーの位置精度がさほど高くなくてもテーブルをスムーズに移動可能である。また、ボールスクリューのような高精度の部品を使用しないので、製造コストを抑制できる。
図15は、テーブルホルダーB 4の長手方向と、スライダーレールD 11及びスライダーレールS 12のなす角度Φが90度である例を示す。実施例1にて説明したとおり、角度Φが90度である場合には純粋なX方向へのテーブルの移動が可能である。
角度θと角度Φとの調節は、アングルアジャスターAD 51、アングルアジャスターA 52、アングルアジャスターAS 53、アングルアジャスターBD 54、アングルアジャスターB 55、及び、アングルアジャスターBS 56により可能である。言うまでも無く、アングルアジャスターを一切設けずに予めスライダーAD 73、テーブルホルダーA 3、及び、スライダーAS 83を所定角度θで固定しておいてもよいし、スライダーBD 93、テーブルホルダーB 4、及び、スライダーBS 103を所定角度Φで固定しておいてもよい。
実施例7によれば、図15のような構成の場合には、図14の利点に加えて、さらに純粋なY方向とX方向の移動制御が可能なために、制御のロジックが組み立てやすいという利点がある。
図16を参照して、実施例8を説明する。実施例8は、実施例2の駆動源をベルトに置き換えたものである。
特に断らない限り、図1−15と同じ参照番号は、図16中でも同等の要素を示すので、その説明を省略する。また、駆動の原理は実施例2と実施例7において説明したとおりである。
本実施例の場合、ブロック37とカム371の形状と位置と数量を適宜決定することで、任意のテーブル2の動作を実現できる。なお、ブロック37が一つである例について説明したが、ブロックの数は一個に限らない。例えば、カムを有するブロックをテーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4の間に別途設けて、このカムにも当接するようにストッパーB 36の構成を決定することで、テーブル2をさらにXの上方向に戻すように構成可能である。このようにして、X−Y平面上でテーブル2に任意の動作をさせることが可能となる。
実施例8によれば、ベルトが可撓性を有しているため組み立て誤差を吸収するので、プーリーの位置精度がさほど高くなくてもテーブルをスムーズに移動可能である。また、移動部と静止部間にケーブルやワイヤーやチューブなどの制御系を一切設けることなく、テーブル2の任意の動作が可能である。これにより、移動部の重量を低減して応答速度が速く、構造が簡単で、故障が少なく、駆動力の大きなXYテーブルを提供可能となる。また、さらに、角度Φが90度のときは、純粋なY方向とX方向の移動制御が可能なために、制御のロジックが組み立てやすいという利点を併せ持つ。
図17を参照して、実施例9を説明する。実施例9は、実施例7のベルト駆動において、2つのスライダーがベルト駆動を受けることで、角度Φが90度でなくても純粋なX方向の動作を可能とする例である。
特に断らない限り、図1−16と同じ参照番号は、図17中でも同等の要素を示すので、その説明を省略する。また、本実施例に係わるXYテーブルの基本的な動作と制御のうちの一部は、図14を参照して説明した実施例7と同様である。従って、特に断らない限りは実施例7と同様の動作と制御に従う。
以下、図14を参照して説明した実施例7との相違点を説明する。まず、本実施例では、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4のY 軸に対する角度θとΦは同じ角度であるものとする。図14中、参照番号104はスライダーBSを、234は被駆動クランプを、333はベルトストッパーをそれぞれ示す。実施例7においては、スライダーBS 104はストッパーBS 33によって、スライダーレールS 12と結合される場合の他は自由にスライダーレールS 12上を移動できるものであった。
本実施例では、被駆動クランプ234が、スライダーBS 104に固着される。被駆動クランプ234は、外部から制御可能なベルトストッパー333を有している。外部からベルトストッパー333を駆動すると、ベルトストッパー333はベルト224をクランプする。ベルトがクランプされると、ベルト224、ベルトストッパー333、被駆動クランプ234、及び、スライダーBS 10は一体となって移動する。移動は、スライダーレールS 12とスライダーレールD 11とにガイドされるのでY方向となる。
一方、実施例7で説明した通り、クランプ 233は、その一部において、スライダーAD 73と固着される。このため、モーター21が回転してベルト224が送り出されると、クランプ 233と一体になったスライダーAD 73は、スライダーレールD 11にガイドされながらY方向に移動する。
ここで、ベルト224の駆動方向をみれば、ドライブプーリー 225とフリープーリーAD226とによってベルト224の駆動方向が反転させられるので、被駆動クランプ234とクランプ 233とはY軸上では反対方向に駆動される。従って、被駆動クランプ234のベルトストッパー333を駆動してベルトと結合させ、ベルト224を図17上で時計回りに駆動すれば、ベルトストッパー333、被駆動クランプ234、及びスライダーBS 104、テーブルホルダーB 4、及びスライダーBD 9は一体となって、Y軸上を右に移動する。この時、クランプ233、スライダーAD 73、テーブルホルダーA 3、及びスライダーAS 83は一体となってY軸上を左に移動する。テーブル2を支える2本のテ−ブルホルダーA 3とテ−ブルホルダーB 4の間隔がベルトの駆動速度の2倍の速さで離れていくので、テーブルスライダーA 5とテーブルスライダーB 6とは、Y軸に対する平行を維持した状態でX軸上の図面上方向へ駆動される。なお、X軸上のテーブルの移動方向を下の方向へ変えるには、ドライブプーリー225を逆転させてベルト224を逆転させればよい。
次に、Y軸方向へのテーブル2の移動について説明する。テーブル2をY軸方向に移動するには、被駆動クランプ234のベルトストッパー333を解除して、ベルト224とは切り離す。代わりに、ストッパーB 31を駆動して、テーブルホルダーB 4とテーブルスライダーB 6とを一体化する。これにより、被駆動クランプ234、スライダーBS 104、テーブルホルダーB 4、テーブルスライダーB 6、及びスライダーBD 9は一体となって、Y軸方向に自由に移動可能となる。
ベルト224を図17上で時計回りに駆動すれば、クランプ233、スライダーAD 73、テーブルホルダーA 3、及びスライダーAS 83は一体となってY軸上を左に移動する。一体となっている被駆動クランプ234、スライダーBS 104、テーブルホルダーB 4、テーブルスライダーB 6、及びスライダーBD 9は、テーブル2を介して駆動され、テーブル2は純粋なY方向左側に移動する。Y軸上の反対方向にテーブル2を移動するときは、ベルト224を逆回転させればよい。
実施例9によれば、X軸方向へテーブル2を移動する際は、テ−ブルホルダーA 3とテーブルスライダーA 5を経由して左から、テ−ブルホルダーB 4とテーブルスライダーB 6を経由して右からそれぞれ同じ速度でX軸方向へ駆動されるので、テーブル2は純粋なX方向に移動され、重量物を移動するときや移動速度が速いときでも、移動時の位置精度を向上させることもできる。
なお、ベルトストッパー333と被駆動クランプ234を有したスライダーBS 104と同様の構成をスライダーBD 93やスライダーAS 83にも使用して、連動制御装置42とX−Y動作制御部35とモーター制御部24によって制御することで、様々なテーブルの動きをひとつのモーターを使用するだけで可能とする。
実施例9は、他の駆動形式による場合にも適用可能である。その一例として、図18を参照して、ボールスクリューを使用した例を説明する。図18は実施例6において説明した図13と同様の形態からなる。特に断らない限り、図13と同じ参照番号は、図18中でも同等の要素を示すので、その説明を省略する。また、本実施例に係わるXYテーブルの基本的な動作と制御のうちの一部は、上記実施例6にて説明した内容と同様である。参照番号、85はスライダーASを、105はスライダーBSを、118はギヤボックスDを、123はギヤボックスSを、335はナット回転止めを、参照符号rSとrDとは、それぞれボールスクリューD 221とボールスクリューS 222との回転方向の一例を示している。
図中、参照番号105は、スライダーBSであるが、内部にスライダーBS本体に対して回転可能でありボールスクリュー222には螺合するフリーナットを内蔵している。このフリーナットはナット回転止め335によって、スライダーBSに固定されたり解除されたりするように外部から制御できる。
ギヤボックスD 118とギヤボックスS 128の内部には、回転方向を90度変換可能なベベルギヤなどが内蔵されており、モーターの回転によって、ボールスクリューD 221とボールスクリューS 222が同時に反対方向のrSとrDに回転するようになっている。スライダーAS 85は、実施例6とは異なり、自由にスライダーレールS 121にガイドされるようになっており、ボールスクリュー222の回転とは無関係に移動可能である。
スライダーAD 71には、ボールスクリューD 221に螺合するナット部をその内部に有している。従って、モーター21が回転すると常に、スライダーAD 71はスライダーレールD 111にガイドされながら、Y軸方向に駆動されるように構成される。
以下、純粋なX軸方向へのテーブル移動の動作を説明する。まず、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とが、それぞれY軸方向に対してなす角度であるθとΦとは同一であるものとする。
ストッパーB 31及びストッパーA 34の両方を連動制御装置42とX−Y動作制御部35により解除し、テーブルホルダーとテーブルスライダーとの位置関係を自由に開放する。ナット回転止め335は連動制御装置42とX−Y動作制御部35により駆動される。
連動制御装置42とX−Y動作制御部35によってナット回転止め335が駆動された場合、フリーナットがスライダーBS 105内に固定される。この状態で、モーター21が連動制御装置42とモーター制御部24により駆動されると、ドライブシャフト219を経由した回転がギヤボックスD 118とギヤボックスS 128にそれぞれ伝えられる。すると、ボールスクリューD 221とボールスクリューS 222は逆方向rDとrS回転する。ナット経由でボールスクリューD 221に螺合したスライダーAD 71は、Y軸方向に駆動される。一方、フリーナットとナット回転止め335経由でボールスクリューS 222に螺合したスライダーBS 105は、Y軸方向の上記スライダーAD 71とは逆方向に駆動される。
この結果、テーブルホルダーA 3とテーブルホルダーB 4とが、同時に反対方向に動き、そのY軸方向の間隔を広げたり狭めたりする。このため、テーブルスライダーA 3とテーブルスライダーB 4とは、純粋なX軸方向の上下に移動し、テーブル2を純粋なX軸方向に移動する。
次に、純粋なY方向の動作について説明する。ストッパーB 31及びストッパーA 34のうち少なくとも一方を、連動制御装置42とX−Y動作制御部35により駆動し、テーブルホルダーとテーブルスライダーとの位置関係を固着する。ナット回転止め335は連動制御装置42とX−Y動作制御部35により駆動される。
また、連動制御装置42とX−Y動作制御部35によってナット回転止め335を解除して、フリーナットがスライダーBS 105内に回転自由となり、スライダーBS 105はボールスクリューS 222に対して無関係に移動可能となる。
ここで、モーター21を駆動すると、上記と同様にボールスクリューD 221とボールスクリューS 222とは反対方向に回転する。しかし、ボールスクリューS 222は回転しても、図18中の何れの構成要素にもさらに駆動力を伝達することはない。
ナット経由でボールスクリューD 221に螺合したスライダーAD 71は、Y軸方向に駆動される。上記ストッパーB 31及びストッパーA 34のうち少なくとも一方の駆動によって、一体化したスライダーAD 71、テーブルホルダーA 3、及びスライダーAS 85、テーブル2、テーブルスライダーB 6、テーブルホルダーB 4、スライダーBS 105、及びスライダーBD 91は、上記スライダーAD 71の移動方向であるY方向に移動される。
以上、実施例9によれば、テーブル2は純粋なX方向に移動され、重量物を移動するときや移動速度が速いときでも、移動時の位置精度を向上させることもできる。
なお、ナット回転止め335とフリーナットを有したスライダーBS 105と同様の構成をスライダーBD 91やスライダーAS 85にも使用して、連動制御装置42とX−Y動作制御部35とモーター制御部24によって制御することで、様々なテーブルの動きをひとつのモーターを使用するだけで可能とする。
なお、本発明は、駆動源としてのモーターや伝達系にさまざまな公知の動力を使用できる。例えばリニアモーターを一台使用して本発明を実現することも可能である。
また、ストッパー、被駆動クランプ234、及びナット回転止め335として、あらゆる公知の構造が適用可能である。
いずれの実施例においても、アングルアジャスターは適宜角度を変更可能としてもよいし、あるいは、テーブルホルダーとスライダー間の角度を固定式としてアングルアジャスターを使用しなくてもよい。アングルアジャスターを使用時には、駆動源の速度に対するX方向の駆動速度とY方向の駆動速度の比を決定することが可能である。
以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は、上記実施例に記載の範囲に限られるものではなく、本発明の主旨の基、その効果を発揮して実施可能なあらゆる形態を含むものである。
実施例1に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 本発明におけるストッパーとテーブルホルダーの一例を該念的に示す部分断面図である。 本発明におけるストッパーとテーブルホルダーの他の一例を該念的に示す部分断面図である。 実施例1に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例2に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 本発明におけるストッパーとテーブルホルダーの一例を該念的に示す部分断面図である。 図6で示したストッパーとテーブルホルダーの一例を図6と直交する断面で切り取った状態を該念的に示す部分断面図である。 実施例3に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例4に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例4に係わるXYテーブルの他の一態様を説明した概念的な平面図である。 図9で示したXYテーブルの斜視図である。 実施例5に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例6に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例7に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例7に係わるXYテーブルの他の一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例8に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例9に係わるXYテーブルの一態様を説明した概念的な平面図である。 実施例9に係わるXYテーブルの他の一態様を説明した概念的な平面図である。
符号の説明
1 XYテーブル
2 テーブル
3 テーブルホルダーA
4 テーブルホルダーB
5 テーブルスライダーA
6 テーブルスライダーB
7 スライダーAD
8 スライダーAS
9 スライダーBD
10 スライダーBS
11 スライダーレールD
12 スライダーレールS
20 駆動部
21 モーター
22 ボールスクリュー
23 ナット
24 モーター制御部
30 X−Y動作部
31 ストッパーB
32 ストッパーBD
33 ストッパーBS
34 ストッパーA
35 X−Y動作制御部
37 ブロック
40 スイッチ装置
41 センサー
42 連動制御装置
51 アングルアジャスターAD
52 アングルアジャスターA
53 アングルアジャスターAS
54 アングルアジャスターBD
55 アングルアジャスターB
56 アングルアジャスターBS
61 テーブルスライダー
62 テーブルスライダー
71 スライダーAD
73 スライダーAD
81 スライダーAS
83 スライダーAS
91 スライダーBD
93 スライダーBD
101 スライダーBS
103 スライダーBS
104 スライダーBS
105 スライダーBS
111 スライダレールD
119 ギヤボックスD
121 スライダレールS
129 ギヤボックスS
219 ドライブシャフト
221 ボールスクリューD
222 ボールスクリューS
224 ベルト
225 ドライブプーリー
226 フリープーリーAD
227 フリープーリーBD
228 フリープーリーBS
233 クランプ
234 被駆動クランプ
311 ピストンハウジング
312 ピストン
315 ボールベアリング
316 チューブ
321 電磁ソレノイド
322 カム
323 バネ
324 ピボット
325 ボールベアリング
326 電力供給用のケーブル
361 突出部
362 軸部
363 端部
364 バネ
365 バネ押さえ
900 ベース
RD ボールスクリューDの回転方向
RS ボールスクリューSの回転方向
rD ボールスクリューDの回転方向
rS ボールスクリューSの回転方向
x ストッパーBの移動距離

Claims (10)

  1. 物を載架して所定平面上のXY方向へ移動させるXYテーブルにおいて、
    物を載架するテーブルと、
    上記テーブルの複数箇所において、テーブルを支える複数のテーブルスライダーと、
    上記複数のテーブルスライダーをそれぞれ摺動可能に保持する複数のテーブルホルダーと、
    上記複数のテーブルホルダーのそれぞれについて、それらの少なくとも一端に装着されるスライダーと、
    上記スライダーを摺動可能に保持するスライダーレールと、
    上記複数のスライダーのうち少なくとも一つのスライダーに対して、スライダーレールの摺動方向に駆動力を付与可能な駆動部と、
    前記テーブルホルダーとこれに組み合わされるテーブルスライダーと、前記スライダーとこれに組み合わされるスライダーレールまたは駆動部の一部と、の組み合わせ位置関係の固定または固定解除の可能な制止部と、
    上記駆動部の動作を制御する制御部と、
    上記駆動部と、上記スライダーレールと、上記制御部と、を保持するベースと、
    を備えたXYテーブル。
  2. 上記制御部は、さらに上記制止部をその外部から動作制御することを特徴とする請求項1に記載のXYテーブル。
  3. 上記制止部は、上記テーブルの上記所定平面上のX方向またはY方向の位置に応じて、上記テーブルを固定あるいは解除することを特徴とする請求項1に記載のXYテーブル。
  4. 上記制止部は、上記テーブルの上記所定平面上の位置を検知して、その検知結果を上記制御部に伝達し、
    上記制御部は、上記制止部からの検知結果をもとに、上記X方向またはY方向に対する位置関係を所定位置に固定するように上記制止部を制御するとともに、上記駆動部の動作の制御をする
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のXYテーブル。
  5. 上記2つのテーブルスライダーは、テーブルの下面でテーブルを支え、
    上記テーブルホルダーは、上記テーブルスライダーに一対一で対応して、テーブルスライダーを摺動可能に保持する2本のテーブルホルダーであり、
    上記スライダーは、上記テーブルホルダーに一対一で対応して、少なくともその一端に装着される少なくとも2つのスライダーであり、
    上記駆動部は、上記スライダーのうち少なくとも一つのスライダーに結合され、
    前記制止部は、前記テーブルホルダーとこれに組み合わされるテーブルスライダーと、前記スライダーとこれに組み合わされるスライダーレールと、の組み合わせ位置関係を結合または結合解除するものである
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれかひとつに記載のXYテーブル。
  6. 上記テーブルホルダーのうち少なくとも一つとこれに対応するスライダーの間の角度を調節するアングルアジャスターをさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1から5のうちのいずれかひとつに記載のXYテーブル。
  7. 上記駆動部は、
    電力により回転する回転モーターと、
    上記回転モーターの回転により回転する螺旋状のボールスクリューと、
    上記ボールスクリューに螺合して、上記ボールスクリューの回転によりボールスクリューの軸心方向に移動可能なナットからなり、
    上記ナットは、上記スライダーのうち少なくとも一つに対して、その移動を伝達可能に結合されていることを特徴とする請求項1から6のうちのいずれかひとつに記載のXYテーブル。
  8. 上記駆動部は、
    電力により回転する回転モーターと、
    輪状で無限軌道をたどれるベルトと、
    上記ベルトを上記ベース上の所定位置に保持するプーリーと、
    上記回転モーターの回転を上記ベルトに伝えるドライブプーリーと、
    上記ベルトに固定されるクランプと、からなり、
    上記クランプは、上記スライダーのうち少なくとも一つに対して、その移動を伝達可能に結合されることを特徴とする請求項1から6のうちのいずれかひとつに記載のXYテーブル。
  9. 上記テーブルホルダーは2本であり、
    上記テーブルホルダーのうち一方の長手方向が、この一方のテーブルホルダーに対応するスライダーレールの長手方向と交差する角度が90度であり、
    上記テーブルホルダーのうち他方の長手方向が、この一方のテーブルホルダーに対応するスライダーレールの長手方向と交差する角度が90度でないこと
    を特徴とする請求項1から8のうちのいずれかひとつに記載のXYテーブル。
  10. 上記テーブルホルダーは2本であり、
    上記テーブルホルダーのうち一方の第一の長手方向と、
    上記テーブルホルダーのうち他方の第二の長手方向と、
    これら2本のテーブルホルダーに組み合わせられるスライダーレールの第三の長手方向と、について、
    第一の長手方向と第三の長手方向の形成する内角と、第二の長手方向と第三の長手方向の形成する内角と、が同一である
    ことを特徴とする請求項1から8のうちのいずれかひとつに記載のXYテーブル。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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