JP2008240812A - 回転位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転位置決め装置の回転台の回転方向の位置決めを正確に行う手段を提供する。
【解決手段】ピニオン３と、ピニオン３により回転駆動される回転台２とを備えた回転位置決め装置１に、ピニオン３に噛合うラック６と、ラック６を取付けた予圧テーブル５と、予圧テーブル５をピニオン３の方向へ付勢する引張コイルバネ２６と、予圧テーブル５をピニオン３の方向へ案内するリニアガイド７、８からなる第１の直動案内機構と、ラック６を駆動する、ボールねじ１６により駆動される駆動テーブル１０とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検査装置や液晶基板製造装置等に用いられる回転位置決め装置に関する。

従来の回転位置決め装置は、ピニオンにより回転駆動される円盤状の回転台と、ピニオンに噛合うラックと、ラックを直線的に駆動するボールねじ等のアクチュエータを備え、ラックの直線運動をピニオンにより回転運動に変換し、回転台を回転させて回転方向の位置決めを行っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２７１９０１号公報（第２頁段落０００６−０００８、第１０図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、ピニオンとラックの噛合にバックラッシュが存在するため、回転台の回転方向の位置決めを正確に行うことができないという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、回転位置決め装置の回転台の回転方向の位置決めを正確に行う手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、ピニオンと、該ピニオンにより回転駆動される回転台とを備えた回転位置決め装置において、前記ピニオンに噛合う噛合部材と、該噛合部材を取付けた予圧テーブルと、該予圧テーブルを前記ピニオンの方向へ付勢する付勢部材と、前記予圧テーブルを前記ピニオンの方向へ案内する第１の直動案内機構と、前記噛合部材を駆動する駆動機構とを設けたことを特徴とする。

これにより、本発明は、第１の直動案内機構により予圧テーブルの姿勢変化を防止しながら、付勢部材により噛合部材を均一にピニオンに押圧して噛合部材とピニオンとのバックラッシュを除去することができ、駆動機構の移動量を正確に回転台の回転角に反映させて、回転位置決め装置の回転台の回転方向の位置決めを正確に行うことができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明による回転位置決め装置の実施例について説明する。

図１は実施例１の回転位置決め装置の上面を示す説明図、図２は図１のＡ方向矢視図である。
図１、図２において、１は回転位置決め装置である。本実施例では、小型液晶パネル用ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）装置に用いられる回転位置決め装置である。
２は回転台であり、回転方向の位置決めを要するワークが設置される円盤状部材であって、図示しない転がり軸受等により回転自在に支持されており、ピニオン３によって回転駆動される。

５は予圧テーブルであり、合金鋼等で形成された矩形の板状部材であって、そのピニオン３側の端部には、ピニオン３のギア歯に噛合うギア歯を直線状に配置した歯列が設けられた噛合部材としてのラック６がボルトにより取付けられている。
７はリニアガイドであり、長尺のレール７ａと、このレール７ａにボール等の転動体を介して嵌合し、レール７ａの長手方向に沿って直線往復移動可能に支持されたスライダ７ｂとにより構成されている。

８はリニアガイドであり、リニアガイド７と同様のレール８ａと、スライダ８ｂとにより構成されている。
これらのリニアガイド７のレール７ａと、リニアガイド８のレール８ａとは、合金鋼等で矩形の板状に形成された駆動テーブル１０上に、その長手方向をピニオン３に向かう方向にして、つまりラック６の歯列方向と直交する方向にして、平行にボルトにより取付けられている。

また、リニアガイド７のスライダ７ｂと、リニアガイド８のスライダ８ｂとは、予圧テーブル５の下面にボルトにより取付けられている。
これにより、予圧テーブル５は、リニアガイド７および８から構成される第１の直動案内機構により、ピニオンギア３の方向へ直線的に案内される。
１２はリニアガイドであり、長尺のレール１２ａと、このレール１２ａにボール等の転動体を介して嵌合し、レール１２ａの長手方向に沿って直線往復移動可能に支持されたスライダ１２ｂとにより構成されている。

１３はリニアガイドであり、リニアガイド１２と同様のレール１３ａと、スライダ１３ｂとにより構成されている。
１６はボールねじであり、外周面に螺旋状のボール溝が形成された長尺のねじ軸１６ａと、内周面にねじ軸１６ａのボール溝に対向するボール溝が形成された円筒状のナット１６ｂとを、ボールを介して螺合させて形成されている。

１７はステッピングモータ等の駆動モータであり、その回転シャフトがカップリング１８を介してボールねじ１６のねじ軸１６ａに接続し、ねじ軸１６ａを正逆回転可能に回転駆動する。
また、ボールねじ１６のねじ軸１６ａは、基台２０上に設けられた図示しない軸受部により回転自在に支持されている。

上記のリニアガイド１２のレール１２ａと、リニアガイド１３のレール１３ａとは、基台２０に立設された取付部２０ａ上に、その長手方向を第１の直動機構の案内方向と直交する方向にして、つまりラック６の歯列方向と平行な方向にして、平行にボルトにより取付けられ、リニアガイド１２のスライダ１２ｂと、リニアガイド１３のスライダ１３ｂとは、駆動テーブル１０の下面にボルトにより取付けられている。

また、ボールねじ１６のねじ軸１６ａは、その長手方向を第１の直動機構の案内方向と直交する方向にして、つまりリニアガイド７および８のレール７ａおよび８ａと平行な方向にして配置され、ボールねじ１６のナット１６ｂは、駆動テーブル１０の下面に、取付ブラケット２１を介して取付けられている。
これにより、駆動テーブル１０は、リニアガイド１２および１３から構成される第２の直動案内機構により、第１の直動機構の案内方向と直交する方向に直線的に案内され、駆動モータ１７を正逆方向に回転させることによって、ボールねじ１６により第１の直動機構の案内方向と直交する方向に直線往復移動可能に駆動される。

また、第１の直動案内機構が取付けられた駆動テーブル１０と、この駆動テーブルを案内する第２の直動案内機構と、駆動テーブル１０を直線的に駆動するボールねじ１６等により本実施例の駆動機構が構成されている。
２３ａ、２３ｂはリミットスイッチであり、発光部と受光部とからなるフォトカプラ等の光学式のセンサであって、発光部からの光を駆動テーブル１０に取付けられた遮蔽板２４が遮ったことを受光部で検出して駆動テーブル１０の位置を検出し、駆動テーブル１０の移動範囲を制限するために用いられる。

２６は付勢部材としての引張コイルバネであり、図２に示すように、予圧テーブル５の下面のピニオン３とは反対側の端部に圧入等により取付けられたピン２７ａと、駆動テーブル１０のピニオン３側に圧入等により取付けられたピン２７ｂとの間に、リニアガイド７のレール７ａおよびリニアガイド８のレール８ａとそれぞれ平行に掛け渡されており、予圧テーブル５をピニオン３の方向に付勢する機能を有している。

本実施例の回転位置決め装置１には、上記の他に、基台２０を図２において上下方向に昇降させる図示しない昇降装置が設けられている。
上記の構成の作用について説明する。
本実施例の回転位置決め機構１の回転台２の回転方向の位置決めを行う場合は、ピニオン３の所定の回転角に相当するラック６の歯数から、予圧テーブル５のラック６の歯列方向の移動量を求め、この移動量をボールねじ１６のねじ軸１６ａの回転数に換算し、この回転数に相当するパルス数を駆動モータ１７へ供給する。

これにより、ボールねじ１６のねじ軸１６ａが回転して、ナット１６ｂをラック６の歯列方向へ移動させ、第２の直動案内機構に案内された駆動テーブル１０および駆動テーブル１０上に第１の直動案内機構を介して取付けられた予圧テーブル５をラック６の歯列方向に移動させる。
このとき、予圧テーブル５は第１の直動案内機構によりピニオン３の方向に案内されて、引張コイルバネ２６によりピニオン３の方向に付勢されており、ラック６のギア歯が、ピニオン３のギア歯に均一な予圧で押圧され、バックラッシュが除去された状態でラック６によりピニオン３が回転駆動され、駆動モータ１７が供給されたパルス数分回転して停止したときに、回転台２が所定の回転角分回転して停止する。

このように、本実施例の回転位置決め装置１においては、予圧テーブル５を第１の直動案内機構を構成する２つの高剛性のリニアガイド７、８によりピニオン３の方向に案内させながら引張コイルバネ２６によりピニオン３の方向に均一に付勢しているので、引張コイルバネ２６によりラック６とピニオン３とのバックラッシュが除去されると共に、２つの高剛性のリニアガイド７、８により予圧テーブル５に取付けられたラック６のヨー方向の姿勢変化が防止され、駆動モータ１７の回転数を正確に回転台２の回転角に反映させることができる。

また、適切なバネ条数の引張コイルバネ２６を選択することにより、ラック６とピニオン３との間に適度な予圧を付与することができ、バックラッシュの確実な除去と、ピニオン３およびラック６のギア歯の早期磨耗防止とを両立させることができる。
更に、駆動モータ１７の回転数を、１回転当りの軸方向の移動量が小さいボールねじ１６で直線移動に変換するので、回転台２を非常に小さい分解能で回転させることができ、高精度な位置決めを容易に行うことができる。

なお、本実施例では、第１の直動案内装置は２つのリニアガイド７、８により構成するとして説明したが、リニアガイドの数は前記に限らず、１つであってもよく、３以上であってもよい。
以上説明したように、本実施例では、ピニオンの方向へ第１の直動案内機構により案内されながら引張コイルバネによりピニオンの方向へ付勢された予圧テーブルに取付けられたラックを、ピニオンに噛合わせ、予圧テーブルを駆動する駆動機構により駆動してピニオンにより回転台を回転させるようにしたことによって、第１の直動案内機構により予圧テーブルの姿勢変化を防止しながら、引張コイルバネによりラックを均一にピニオンに押圧してラックとピニオンとのバックラッシュを除去することができ、駆動機構の移動量を正確に回転台の回転角に反映させて、回転位置決め装置の回転台の回転方向の位置決めを正確に行うことができる。

また、予圧テーブルを案内する第１の直動案内機構を、複数のリニアガイドにより構成するようにしたことによって、高剛性な複数のリニアガイドによりラックのヨー方向の姿勢変化を防止することができ、回転台の回転方向の位置決め精度を更に高めることができる。
更に、駆動機構を、第１の直動案内機構が取付けられた駆動テーブルと、駆動テーブルを第１の直動案内機構の案内方向の直交方向に案内する第２の直動案内機構と、駆動テーブルを直線的に駆動するボールねじ等で構成するようにしたことによって、駆動テーブルを第２の直動案内機構に案内させながら、１回転当りの軸方向の移動量が小さいボールねじで直線的に移動させることができ、回転台を非常に小さい分解能で回転させて更に高精度な位置決めを容易に行うことができる。

図３は実施例２の回転位置決め装置の上面を示す説明図、図４は図３のＢ方向矢視図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の回転位置決め装置１には、実施例１と同様に第１の直動案内機構によりピニオン３の方向に案内され、引張コイルバネ２６によりピニオン３の方向に付勢された予圧テーブル５によって、均一な予圧で押圧され、バックラッシュが除去された状態のラック６とピニオン３とにより回転駆動される回転台２が、駆動テーブル１０上の２箇所に並設されている。

これにより、１つの駆動機構で駆動テーブル１０をラック６の歯列方向に移動させたときに、駆動テーブル１０上に並設された２つの予圧テーブル５がラック６の歯列方向に移動し、駆動モータ１７が供給されたパルス数分回転して停止したときに、２つの回転台２がそれぞれ同じ所定の回転角分回転して停止する。
このようにすれば、上記実施例１と同様の効果に加えて、１つの駆動モータ１７で、２つの回転台２を同時に回転させることができ、２つのワークを並列処理することが可能になる。

なお、本実施例では、回転台を２つ並設するとして説明したが、１つの駆動テーブル上に３つ以上設けるようにしてもよい。
上記各実施例においては、引張コイルバネはリニアガイドのレールと平行に２つ設けるとして説明したが、レールの間に１つ設けるようにしてもよく、３つ以上平行に設けるようにしてもよい。

また、上記各実施例においては、付勢部材は引張コイルバネであるとして説明したが、板バネやエアシリンダ等であってもよい。
更に、上記各実施例においては、噛合部材はラックであるとして説明したが、ピニオンに噛合う歯車であってもよい。この場合には歯車の駆動モータを予圧テーブルに取付けるようにするとよい。

更に、上記各実施例においては、駆動機構を駆動テーブルと駆動モータ、ボールねじおよび第２の直動案内機構で構成するとして説明したが、例えば駆動モータおよびボールねじに変えてリニアモータを用いる等、他の駆動機構により駆動するようにしてもよい。

実施例１の回転位置決め装置の上面を示す説明図 図１のＡ方向矢視図 実施例２の回転位置決め装置の上面を示す説明図 図３のＢ方向矢視図

符号の説明

１ 回転位置決め装置
２ 回転台
３ ピニオン
５ 予圧テーブル
６ ラック
７、８、１２、１３ リニアガイド
７ａ、８ａ、１２ａ、１３ａ レール
７ｂ、８ｂ、１２ｂ、１３ｂ スライダ
１０ 駆動テーブル
１６ ボールねじ
１６ａ ねじ軸
１６ｂ ナット
１７ 駆動モータ
１８ カップリング
２０ 基台
２０ａ 取付部
２１ 取付ブラケット
２３ａ、２３ｂ リミットスイッチ
２４ 遮蔽板
２６ 引張コイルバネ
２７ａ、２７ｂ ピン

Claims (3)

1. ピニオンと、該ピニオンにより回転駆動される回転台とを備えた回転位置決め装置において、
   前記ピニオンに噛合う噛合部材と、該噛合部材を取付けた予圧テーブルと、該予圧テーブルを前記ピニオンの方向へ付勢する付勢部材と、前記予圧テーブルを前記ピニオンの方向へ案内する第１の直動案内機構と、前記噛合部材を駆動する駆動機構とを設けたことを特徴とする回転位置決め装置。
2. 請求項１において、
   前記予圧テーブルを案内する第１の直動案内機構を、複数のリニアガイドにより構成したことを特徴とする回転位置決め装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記噛合部材をラックとし、
   前記駆動機構は、前記第１の直動案内機構が取付けられた駆動テーブルと、該駆動テーブルを前記第１の直動案内機構の案内方向の直交方向に案内する第２の直動案内機構と、前記駆動テーブルを直線的に駆動するボールねじとを有することを特徴とする回転位置決め装置。