JP2010177283A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークが保持されるステージが上下方向、水平方向さらに回転方向へ駆動する機能を有し、高さ方向と長さ方向において寸法が小さく、コンパクトなステージ装置を提供する。
【解決手段】スライダ１５は左右１つずつ設けられているだけなので、ガイドレール５の長さ寸法を短いものにすることができる。昇降用モーター２１はボールネジシャフト１７の側方に備えられ、昇降用モーター２１の駆動力がプーリー２３、タイミングベルト２５、プーリー１９を介してボールネジシャフト１７に伝達されるようになっているので、ステージ装置１の高さ方向と長さ方向において寸法が小さくすることが可能となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は液晶パネル等のワークをステージ上に保持して、加工を施すためにワークを保持したステージの姿勢を変えることができるステージ装置に関するものである。

例えば、特許文献１に記載された工作機械では、ボールネジ昇降駆動手段が備えられ、このボールネジ昇降駆動手段はボールネジ、このボールネジに螺合するナット、ボールネジを回転させるモーターを具備しており、ボールネジとモーターとは上下方向へ直列に配置されている。

また、特許文献２に記載されたステージ装置では、スライダステージに取り付けられ、ガイドレールに移動可能に配置されたスライダは片側３個ずつ、合計で６個設けられている。スライダを６個備えているのは、ステージを安定してスライドさせるためである。

特開２００４−１８１５４１号公報 特開２００７−４９０３１号公報

しかしながら、上記特許文献１の工作機械のように、ボールネジとモーターとは上下方向へ直列に配置されているので、高さ寸法がかなり大きなものとなり、装置そのものが大型化してしまうことになる。
また、特許文献２に記載されたステージ装置では、スライダが６個設けられているので、長さ方向の寸法が大きくなってしまうことになる。
上記のように従来のステージ装置等においては、高さ方向、長さ方向のいずれにおいても十分な小型化が為されておらず、ステージ装置等のより一層の小型化が望まれている。特に、ステージに保持されたワークを加工する加工機の配置スペースとの関係で、ステージ装置の配置スペースは相当に限られることになり、ステージ装置のコンパクト化は重要な問題である。
本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、ワークを保持したステージが上下方向、水平方向さらに回転方向へ駆動する機能を有し、高さ方向と長さ方向において寸法が小さく、コンパクトなステージ装置を提供することを、その目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、ワークが設置されるステージと、前記ステージが連結された本体部とを備えたステージ移動装置において、前記本体部には、垂直に立つ姿勢で回転自在に備えられたボールネジシャフトと、前記ボールネジシャフトに螺合すると共に前記ステージが連結されたボールナットと、前記ボールネジシャフトの側方に備えられた昇降用モーターと、前記昇降用モーターの駆動力を前記ボールネジシャフトに伝達して前記ボールナットを昇降させる駆動力伝達手段とが設けられていることを特徴とするステージ移動装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載したステージ装置において、駆動力伝達手段は昇降用モーターの駆動軸に連結されたモーター側プーリーと、ボールネジシャフトに連結されたシャフト側プーリーと、前記モーター側プーリーと前記シャフト側プーリーとに掛け渡されたベルトによって構成されており、本体部にはさらに前記ベルトのテンションを調整するテンション調整手段が設けられていることを特徴とするステージ装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載したステージ装置において、本体部にはさらにステージを水平面内にて回転させる回転用モーターと、前記回転用モーターを保持すると共にボールナットに連結されたモーター保持手段とが設けられ、前記回転用モーターによって前記ステージは下側から支持されていることを特徴とするステージ装置である。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載したステージ装置において、本体部はスライド支持手段によってスライド自在に支持されており、前記スライド支持手段は前記本体部に固定された一対のスライダと、前記一対のスライダをスライド自在に支持する一対のレールとによって構成されており、且つ前記一対のスライダにかかる荷重の重心が、一対のスライダのスライド方向の全長のほぼ中心にかかるように設定されていることを特徴とするステージ装置である。

本発明のステージ装置では、高さ方向と長さ方向において寸法が小さく、コンパクトで配置スペースを極めて小さくすることができる。

本発明の実施の形態に係るステージ装置の斜視図である。 図１のステージ装置の図１とは逆方向から見た斜視図である。 図１のステージ装置の主要部の背面図である。 図１のステージ装置のタイミングベルトのテンションを調節するための機構の平面図である。 図１のステージ装置の左側面図である。 図１のステージ装置の回転用モーターを保持する部分の斜視図である。

本発明の実施の形態に係るステージ装置１を図面にしたがって説明する。
符号３はベースを示し、このべース３には一対のガイドレール５が備えられている。またベース３には軸受７が設けられ、軸受７にはボールネジシャフト９が回動自在に支持されており、このボールネジシャフト９の一端部はスライド用モーター１１の駆動軸に連結されている。

符号１３は本体部を示し、この本体部１３の下部には一対のスライダ１５が取り付けられており、一対のスライダ１５は一対のガイドレール５に摺動自在に支持されている。従って、本体部１３はガイドレール５が延びる方向へスライド自在に支持されている。また本体部１３の下面には図示しないボールナットが取り付けられ、このボールナットはボールネジシャフト９に螺合している。
一対のガイドレール５と一対のスライダ１５とによってスライド支持手段が構成されている。また、スライド用モーター１１とボールネジシャフト９とボールナットとによって駆動手段が構成されている。

本体部１３には垂直に立つ姿勢でボールネジシャフト１７が回転自在に設けられており、このボールネジシャフト１７の上端部にはプーリー１９が取り付けられている。また本体部１３には昇降用モーター２１が支持されており、この昇降用モーター２１はボールネジシャフト１７の側方に備えられており、駆動軸が上側にある。昇降用モーター２１の駆動軸にはプーリー２３が取り付けられており、このプーリー２３と上記したプーリー１９とにタイミングベルト２５が掛け渡されている。

プーリー１９、２３、タイミングベルト２５は本体部１３のプーリー収容部２７に配置され、このプーリー収容部２７の上面には開口２９が設けられている。開口２９は蓋体３１によって閉鎖することができ、この蓋体３１はネジ（図示せず）によって本体部１３に取り付けることができる。
プーリー収容部２７には上方へ向かって突出する支持軸３３が設けられており、この支持軸３３には回動ブロック３５が回動自在に支持されている。この回動ブロック３５にはローラー３７が回転自在に支持されており、回動ブロック３５を回動させるとローラー３７はタイミングベルト２５の外周面に接触離間することができる。

プーリー収容部２７の外壁３９には雌ネジ穴４２が形成され、この雌ネジ穴４２は外壁３９と外側と内側とに連通している。この雌ネジ穴４２には雄ネジ４１が螺合されており、その先端部は回動ブロック３５のローラー３７が取り付けられた側と反対側の面に臨んでいる。雄ネジ４１は外壁３９の外側と内側とに連通する雌ネジ穴４２に取り付けられているので、外壁３９の外側から工具によって回転させて進退させることが可能である。

ボールネジシャフト１７にはボールナット４３が螺合されており、このボールナット４３には連結ブロック４５の基端部が連結されている。連結ブロック４５の先端部には昇降プレート４７が取り付けられている。昇降プレート４７は本体部１３に設けられたガイド装置によって昇降する方向にガイドされるようになっている。

昇降プレート４７には一対のブラケット４９が固定されており、この一対のブラケット４９の上面に保持プレート５１が固定されている。回転用モーター保持手段としての保持プレート５１には保持穴５３が形成されており、この保持穴５３には回転用モーター５５が嵌り込んだ状態で保持され、この回転用モーター５５の駆動軸には回転盤５７が取り付けられている。回転盤５７にはステージ５９が取り付けられ、このステージ５９にはステージ取付用穴６１が形成されている。また、ステージ５９に設置される図示しないワークを吸着固定する装置（図示せず）が設けられている。

本体部１３に設けられた昇降用モーター２１、プーリー１９、２３、タイミングベルト２５、蓋体３１等は、これらの配置、形状等が調整されて、一対のスライダ１５にかかる荷重の重心が、一対のスライダ１５のスライド方向の全長のほぼ中心１５Ａにかかるように設定されている。
なお、ステージ装置１にはスライド用モーター１１等を駆動、制御するための配線（図示せず）が備えられており、この配線は本体部１３に接続されたケーブルガイド６３の内を通って引き出されている。

次に、このステージ装置１の動作について説明する。
まず、ステージ５９にワークとしての図示しない液晶パネルが設置され、図示しない装置によって液晶パネルが吸着固定される。
そして、スライド用モーター１１の駆動軸が正転駆動するとボールネジシャフト９が正転方向へ回動して、ボールネジシャフト９に螺合するボールネジナットが進行する。これにより本体部１３がスライダ１５と共に、ガイドレール５にガイドされて進行する。また、スライド用モーター１１が逆転駆動するとボールネジシャフト９が逆転方向へ回動して、ボールネジシャフト９に螺合するボールネジナットが後退する。これにより本体部１３がスライダ１５と共に、ガイドレール５にガイドされて進行する。スライダ１５は左右１つずつ設けられているだけなので、ガイドレール５の長さ寸法を短いものにすることができる。

前述のように、本体部１３に設けられた昇降用モーター２１、プーリー１９、２３、タイミングベルト２５、蓋体３１等は、これらの配置、形状等が調整されて、一対のスライダ１５にかかる荷重の重心が、一対のスライダ１５のスライド方向の全長のほぼ中心１５Ａにかかるように設定されているので、スライダ１５が左右それぞれ１つだけ備えられた構成でも、本体部１３は安定した状態で進退動作することが可能である。

昇降用モーター２１の駆動軸が正転駆動すると、この駆動力がプーリー２３、タイミングベルト２５、プーリー１９を介してボールネジシャフト１７に伝達される。これによりボールナット４３と共に連結ブロック４５、昇降プレート４７、ブラケット４９、保持プレート５１、回転用モーター５５、回転盤５７、ステージ５９及びワークが上昇する。
また、昇降用モーター２１の駆動軸が逆転駆動すると、この駆動力が上記と同様にボールネジシャフト１７に伝達される。これによりボールナット４３と共に連結ブロック４５、昇降プレート４７、ブラケット４９、保持プレート５１、回転用モーター５５、回転盤５７、ステージ５９及びワークが下降する。

上記のように昇降用モーター２１はボールネジシャフト１７の側方に備えられ、昇降用モーター２１の駆動力がプーリー２３、タイミングベルト２５、プーリー１９を介してボールネジシャフト１７に伝達されるようになっているので、ステージ装置１の高さ方向と長さ方向において寸法を小さくすることが可能となっている。

回転用モーター５５の駆動軸が正転駆動または逆転駆動すると、回転盤５７、ステージ５９及びワークが平面視で時計回りまたは反時計回りの方向へ回転し、ステージ５９と共にワークを水平面内にて回転させる。

タイミングベルト２５のテンションを調節するには、工具を雌ネジ穴４２へ挿入し、雄ネジ４１を回して進行後退させ、雄ネジ４１の回動ブロック３５に対する押圧状態を調節する。即ち、雄ネジ４１を進行させると、回動ブロック３５のローラー３７のタイミングベルト２５に対する当りが強くなり、タイミングベルト２５のテンションが強くなり、逆に雄ネジ４１を後退させると、回動ブロック３５のローラー３７のタイミングベルト２５に対する当りが弱くなり、タイミングベルト２５のテンションが弱くなる。このようにステージ装置１では、工具を雌ネジ穴４２へ挿入して外部からタイミングベルト２５のテンションを簡単に調節することができる。

またタイミングベルト２５を交換する場合には蓋体３１を外し、雄ネジ４１を大きく後退させ、回動ブロック３５のローラー３７をタイミングベルト２５から離間させた状態で、タイミングベルト２５の交換を行う。このようにタイミングベルト２５の交換をごく簡単な作業で行うことができる。

ステージ装置１によれば、昇降用モーター２１がボールネジシャフト１７と並列に配置され、回転用モーター５５がステージ５９の下側に配置されているので、高さ方向と長さ方向において寸法を小さくすることが可能となっている。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、本発明のステージ装置に保持させるワークは液晶パネルだけでなく、プリント基板等、種々の部品を保持してもよいのは勿論である。

本発明のステージ装置は電子機器等製造業などの産業分野において利用可能性を有している。

１…ステージ装置 ３…ベース ５…ガイドレール
７…軸受 ９…ボールネジシャフト １１…スライド用モーター
１３…本体部 １５…スライダ １７…ボールネジシャフト
１９…プーリー ２１…昇降用モーター ２３…プーリー
２５…タイミングベルト ２７…プーリー収容部 ２９…開口
３１…蓋体 ３３…支持軸 ３５…回動ブロック
３７…ローラー ３９…外壁
４１…雄ネジ ４２…雌ネジ穴
４３…ボールナット ４５…連結ブロック ４７…昇降プレート
４９…ブラケット ５１…保持プレート ５３…保持穴
５５…回転用モーター ５７…回転盤 ５９…ステージ
６１…ステージ取付用穴 ６３…ケーブルガイド

Claims (4)

1. ワークが設置されるステージと、前記ステージが連結された本体部とを備えたステージ移動装置において、
   前記本体部には、垂直に立つ姿勢で回転自在に備えられたボールネジシャフトと、前記ボールネジシャフトに螺合すると共に前記ステージが連結されたボールナットと、前記ボールネジシャフトの側方に備えられた昇降用モーターと、前記昇降用モーターの駆動力を前記ボールネジシャフトに伝達して前記ボールナットを昇降させる駆動力伝達手段とが設けられていることを特徴とするステージ移動装置。
2. 請求項１に記載したステージ装置において、駆動力伝達手段は昇降用モーターの駆動軸に連結されたモーター側プーリーと、ボールネジシャフトに連結されたシャフト側プーリーと、前記モーター側プーリーと前記シャフト側プーリーとに掛け渡されたベルトによって構成されており、本体部にはさらに前記ベルトのテンションを調整するテンション調整手段が設けられていることを特徴とするステージ装置。
3. 請求項１または２に記載したステージ装置において、本体部にはさらにステージを水平面内にて回転させる回転用モーターと、前記回転用モーターを保持すると共にボールナットに連結されたモーター保持手段とが設けられ、前記回転用モーターによって前記ステージは下側から支持されていることを特徴とするステージ装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載したステージ装置において、本体部はスライド支持手段によってスライド自在に支持されており、前記スライド支持手段は前記本体部に固定された一対のスライダと、前記一対のスライダをスライド自在に支持する一対のレールとによって構成されており、且つ前記一対のスライダにかかる荷重の重心が、一対のスライダのスライド方向の全長のほぼ中心にかかるように設定されていることを特徴とするステージ装置。

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