JP2011038539A

JP2011038539A - ステージ装置

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Publication number: JP2011038539A
Application number: JP2009183420A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Haraguchi; 康史原口; Yoshihiro Nakayama; 善弘中山; Yusuke Saito; 優介齋藤; Kunitake Kasuya; 國武粕谷; Yukio Uchida; 幸雄内田; Takeki Naruse; 岳樹成瀬
Original assignee: SIGMAKOKI Co Ltd
Current assignee: SIGMAKOKI Co Ltd
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2011-02-24

Abstract

【課題】高加重時においてもスムーズな駆動及び位置合わせを行うことが可能なステージ装置を提供すること。
【解決手段】下面板１２と、上面板１４と、中間板１６とを備える。台形状に形成された中間板１６は、ネジ１８により上面板１４に締結され、中間板１６と上面板１４とで、アリが形成された可動部材を構成する。下面板１２（不動部材）には、当該アリに嵌合するアリ溝が形成されている。中間板１６の側面に、コロ３２、３４を配置し、中間板１６の底面に、コロ３６、３８を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステージ装置に関する。

従来から、物体の移動や位置決めなどに使用される直動ステージ装置が知られており、プリント・サーキットボード（ＰＣＢ）とフレキシブル印刷配線板との接合位置合わせや、液晶パネルや有機ＥＬパネルの貼り合わせ等に幅広く使用されている。また、物体の姿勢調整などに使用される傾斜ステージが知られている（例えば、特許文献１）。

図６に、アリ式ステージと呼ばれる直動ステージ装置の従来例を示す。図６に示すアリ式ステージは、下面板１０１と、下面板１０１に対して移動する上面板１０２を備え、上面板１０２にはアリが形成され、下面板１０１にはアリと嵌合するアリ溝が形成されている。図６に示すアリ式ステージでは、送りネジノブ１０３により送りネジ（図示せず）を回すことで上面板１０２を移動させることができ、クランプネジ１０４により上面板１０２の位置を固定することができる。また、与圧用ネジ１０５によりアリ溝とアリ間の隙間を調節することできる。

図７（Ａ）に、クロスローラガイドを用いた直動ステージの従来例を示す。図７（Ａ）に示す直動ステージは、下面板２０１と、下面板２０１に対して移動する上面板２０２を備え、下面板２０１と上面板２０２との間には、ローラ（コロ）を交互に直交配置したクロスローラガイド２０３、２０４が設けられている。また、クロスローラガイドは、取り付けネジ２０５により上面板２０２に取り付けられ、図示しない取り付けネジにより下面板２０１に取り付けられている。図７（Ａ）に示す直動ステージでは、マイクロメータ取り付け金具２０６に取り付けられたマイクロメータ２０７により上面板２０２を移動させることができ、クランプネジ２０８により上面板２０２の位置を固定することができる。

特開２００３−４２１５４号公報

ところで、図６に示すアリ式ステージでは、上面板１０２に比較的大きな加重が印加されると、上面板１０２と下面板１０１の間の摺動抵抗が増大しスムーズな駆動及び位置合わせが極めて困難になるという問題があった。

また、図７（Ａ）に示すクロスローラガイドを用いた直動ステージでは、中加重時においては、スムーズな駆動及び位置合わせが可能であるが、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）に示すクロスローラガイド２０４の構成図から分かるように、加重方向と平行な位置関係で荷重を支えているため、高加重時においては、スムーズな駆動及び位置合わせが困難になるという問題があった。また、クロスローラガイドは独立した機構であるため、部品点数が増え、工数の増加を招き、製造原価の上昇の原因となっていた。

本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高加重時においてもスムーズな駆動及び位置合わせを行うことが可能なステージ装置を提供することにある。

（１）本発明は、不動部材と、前記不動部材に対して移動する可動部材とを備え、前記不動部材と前記可動部材の一方にアリが、他方に前記アリに嵌合するアリ溝が形成されたステージ装置において、
前記不動部材と前記可動部材とが対向する面にコロを配置したことを特徴とする。

本発明によれば、不動部材と可動部材とが対向する面にコロを配置することで、高加重時においてもスムーズな駆動及び位置合わせを行うことができる。

（２）また本発明において、
前記不動部材と前記可動部材とが対向する面に、複数のコロを前記可動部材の移動方向に並べて配置するようにしてもよい。

本発明によれば、不動部材と可動部材とが対向する面に複数のコロを可動部材の移動方向に並べて配置することで、高加重時においてもスムーズな駆動及び位置合わせを行うことができる。

（３）また本発明において、
前記アリ又は前記アリ溝の斜面、及び前記アリ又は前記アリ溝の底面のそれぞれにコロを配置するようにしてもよい。

本発明によれば、アリ又はアリ溝の斜面にコロを配置することで、直動性能を向上させることができ、アリ又はアリ溝の底面にコロを配置することで、高加重時においてもスムーズな駆動及び位置合わせを行うことができる。

（４）また本発明において、
前記アリ又は前記アリ溝の斜面、及び前記不動部材と前記可動部材とが対向する面であって前記アリ又は前記アリ溝が形成されていない面のそれぞれにコロを配置するようにしてもよい。

本発明によれば、アリ又はアリ溝の斜面にコロを配置することで、直動性能を向上させることができ、不動部材と可動部材とが対向する面であってアリ又はアリ溝が形成されていない面にコロを配置することで、高加重時においてもスムーズな駆動及び位置合わせを行うことができる。

（５）また本発明において、
前記不動部材と前記可動部材とが対向する面に配置したコロの直径を変更することによって前記アリに与える与圧を調整可能に構成するようにしてもよい。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、本実施形態のステージ装置の構成の一例を示す図。上面板を取り外した場合の直動ステージ装置の外観を示す斜視図。直動ステージ装置の中間板の外観を示す斜視図。直動ステージ装置の中間板の外観を示す斜視図。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、変形例について説明するための図。従来の直動ステージの構成の一例を示す図。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、従来の直動ステージの構成の一例を示す図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．構成
図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、本実施形態の直動ステージ装置の構成の一例を示す図である。

本実施形態の直動ステージ装置１０は、下面板１２（不動部材）と、上面板１４と、中間板１６とを備える。台形状に形成された中間板１６は、ネジ１８により上面板１４に締結され、中間板１６と上面板１４とで、アリが形成された可動部材（不動部材に対して移動する部材）を構成する。また、下面板１２には、当該アリに嵌合するアリ溝が形成されている。上面板１４及び中間板１６の移動量は、下面板１２に取り付けられたマイクロメータ受け２０に取り付けられたマイクロメータ２２により中間板１６を押すことで正確に規定することができる。なお、マイクロメータ２２の代わりに精密ネジ等を用いるようにしてもよい。

図２は、上面板１４を取り外した場合の直動ステージ装置１０の外観を示す斜視図である。

図２に示すように、中間板１６は中抜き構造になっており、この中抜き部に、下面板１２と中間板１６を結合する引っ張りバネ（図示せず）が取り付けられる。引っ張りバネの一端は、下面板１２に設けられた引っ張りバネ用ポスト４４に取り付けられ、他端は、中間板１６に設けられたバネピン４２に取り付けられる。この引っ張りバネにより、中間板１６がマイクロメータ２２により押されたときに、中間板１６の移動方向と反対の方向に働く対向力を発生させ、上面板１４及び中間板１６を移動させた位置に固定することができる。

また、図１（Ｂ）、図２に示すように、下面板１２には、中間板１６に与圧を与えるための与圧板４６が設けられている。中間板１６に与圧を与えることで、中間板１６の運動直進性を向上し、ヨーイング、ピッチング、ローリングを抑えることができる。なお、中間板１６に与える与圧は、下面板１２に設けられたネジ４８によりその強さを任意に調節することができる。

また、本実施形態の直動ステージ装置１０では、中間板１６と下面板１２とが対向する面（可動部材と不動部材とが対向する面）にコロを配置している。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、中間板１６の２つの側面（可動部材に形成されたアリの２つの斜面）には、コロ３２、３４が設けられ、中間板１６の底面（可動部材に形成されたアリの底面）には、コロ３６、３８が設けられている。

図３、図４は、直動ステージ装置１０の中間板１６の外観を示す斜視図である。

図３に示すように、中間板１６の２つの側面（斜面）のそれぞれには、その回転軸が中間板１６の移動方向と直交する複数のコロ３２、３４（円筒状のローラ）が、中間板１６の移動方向（可動部材の移動方向）に沿って（並べて）配置されている。また、中間板１６の２つの側面には、ガイド溝４１が形成され、複数のコロ３２は、コロ３２の回転に従ってガイド溝４１に沿って移動するゲージ３１に収められ、複数のコロ３４は、コロ３４の回転に従ってガイド溝（図示せず）に沿って移動するゲージ（図示せず）に収められている。

また、図４に示すように、中間板１６の底面には、その回転軸が中間板１６の移動方向と直交する複数のコロ３６、３８が、中間板１６の移動方向に沿って配置されている。また、中間板１６の底面には、２つのガイド溝４５、４７が形成され、複数のコロ３６は、コロ３６の回転に従ってガイド溝４５に沿って移動するゲージ３５に収められ、複数のコロ３８は、コロ３８の回転に従ってガイド溝４７に沿って移動するゲージ３７に収められている。

本実施形態の直動ステージ装置１０では、可動部材を構成する中間板１６が、中間板１６の側面及び底面に配置されたコロ３２、３４、３６、３８により支持され、中間板１６及び上面板１４の移動に伴ってコロ３２、３４、３６、３８が回転するように構成されている。

図６に示す従来のアリ式ステージ装置では、上面板１０２と下面板１０１は、摺動面において接触しており、上面板１０２の直進運動は、摺動抵抗を介して行われる。一方、本実施形態の直動ステージ装置１０では、従来のアリ式ステージ装置の摺動面に相当する部分（中間板１６の両側面と底面）にコロ３２、３４、３６、３８を配置することにより、可動部材を構成する中間板１６及び上面板１４の直進運動が、コロの転がり抵抗を介して行われる。

すなわち本実施形態によれば、従来のアリ式ステージ装置と比較して、駆動時の摺動抵抗成分を低減し、転がり抵抗成分を増やすことにより、静止摩擦抵抗、動摩擦抵抗、駆動抵抗を低減することができ、また、運動耐久性、運動速度耐久性を向上させることができる。

また本実施形態では、中間板１６の両側面（可動部材に形成されたアリの２つの斜面）にそれぞれコロ３２、３４を配置することにより、図７（Ｃ）に示すクロスローラガイド２０４と実質的に等価な運動機構を構成することができ、従来のアリ式ステージ装置と比較して、運動直進性を向上させ、ピッチング、ヨーイングを低減することができ、高精度な位置決めを行うことができる。

また本実施形態では、中間板１６の底面（可動部材に形成されたアリの底面）にコロ３６、３８を配置することにより、加重方向と平行な位置関係で荷重を支えるクロスローラガイドと比較して、高加重時においてもスムーズな駆動及び位置合わせを行うことができる。

また本実施形態によれば、クロスローラガイドを用いたステージ装置と比較して、構成物品点数が少なく、組み立ても容易で組み立て時間も少ないステージ装置を提供することができる。

２．変形例
なお、本発明の適用は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、加工を容易にするため、可動部材を２つの部材（上面板１４及び中間板１６）で構成する例について説明したが、可動部材を一体的に構成するようにしてもよい。

また本実施形態では、中間板１６を中抜き構造とし、中抜き部に引張りバネを取り付ける例について説明したが、可動部材を自由に移動させるステージ装置においては、引張りバネを取り付ける必要はなく、中間板１６を中抜き構造としなくてもよい。

また本実施形態では、下面板１２に設けられた与圧板４６により中間板１６（可動部材に形成されたアリ）に与圧を与え、下面板１２に設けられたネジ４８により中間板１６に与える与圧を調節可能に構成する例について説明したが、下面板１２に与圧板４６（及び与圧板４６が配置される溝）とネジ４８を設けずに、中間板１６の斜面に配置されたコロ３２、３４或いは中間板１６の底面に配置されたコロ３６、３８（不動部材と可動部材とが対向する面に配置したコロの一例）の直径を変更することにより、中間板１６（アリ）に与える与圧を調節可能に構成するようにしてもよい。すなわち、配置されたコロの直径を大きくするほど、中間板１６に与える与圧を大きくすることができ、配置されたコロの直径を小さくするほど、中間板１６に与える与圧を小さくすることができる。

また本実施形態では、中間板１６の２つの斜面及び底面（可動部材に形成されたアリの２つの斜面及び底面）のそれぞれにコロを配置する例について説明したが、これに代えて、下面板１２（不動部材）に形成されたアリ溝の２つの斜面と底面のそれぞれにコロを配置するようにしてもよい。

また、図５（Ａ）に示すように、中間板１６の斜面（アリ又はアリ溝の斜面）にコロ３２、３４を配置し、上面板１４と下面板１２とが対向する面（不動部材と可動部材とが対向する面であって、アリ又はアリ溝が形成されていない面）にコロ３０、３９を配置するようにしてもよい。

また本実施形態では、ステージ装置の可動部材にアリを形成し、不動部材にアリ溝を形成する例について説明したが、不動部材にアリを形成し、可動部材にアリ溝を形成するようにしてもよい。例えば、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示す直動ステージ装置５０では、台形状に形成された中間板５６は、ネジにより下面板５２に締結され、中間板５６と下面板５２とで、アリが形成された不動部材を構成する。また、可動部材である上面板５４には、当該アリに嵌合するアリ溝が形成されている。

図５（Ｂ）に示す直動ステージ装置５０では、中間板５６の斜面（アリ又はアリ溝の斜面）にコロ６２、６４を配置し、中間板５６の底面（アリ又はアリ溝の底面）にコロ６６、６８を配置している。また、図５（Ｃ）に示す直動ステージ装置５０では、中間板５６の斜面（アリ又はアリ溝の斜面）にコロ６２、６４を配置し、上面板５４と下面板５２とが対向する面（不動部材と可動部材とが対向する面であって、アリ又はアリ溝が形成されていない面）にコロ６７、６８を配置している。直動ステージ装置において、コロの配置を図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すようにしても、本実施形態の直動ステージ装置と同様の作用効果を奏する。

また、本実施形態では、物体の直線的な移動、位置決めに用いられる直動ステージ装置について説明したが、本発明を、アリ溝及びアリが、可動部材の移動方向に湾曲した円弧に沿って形成されたゴニオステージ（傾斜ステージ）に適用するようにしてもよい。

１０直動ステージ装置、１２下面板、１４上面板、１６中間板、１８ネジ、２０マイクロメータ受け、２２マイクロメータ、３１ゲージ、３２コロ、３４コロ、３５ゲージ、３６コロ、３７ゲージ、３８コロ、４１ガイド溝、４２バネピン、４４引っ張りバネ用ポスト、４５ガイド溝、４６与圧板、４７ガイド溝、４８ネジ

Claims

不動部材と、前記不動部材に対して移動する可動部材とを備え、前記不動部材と前記可動部材の一方にアリが、他方に前記アリに嵌合するアリ溝が形成されたステージ装置において、
前記不動部材と前記可動部材とが対向する面にコロを配置したことを特徴とするステージ装置。
請求項１において、
前記不動部材と前記可動部材とが対向する面に、複数のコロを前記可動部材の移動方向に並べて配置したことを特徴とするステージ装置。
請求項１又は２において、
前記アリ又は前記アリ溝の斜面、及び前記アリ又は前記アリ溝の底面のそれぞれにコロを配置したことを特徴とするステージ装置。
請求項１又は２において、
前記アリ又は前記アリ溝の斜面、及び前記不動部材と前記可動部材とが対向する面であって前記アリ又は前記アリ溝が形成されていない面のそれぞれにコロを配置したことを特徴とするステージ装置。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記不動部材と前記可動部材とが対向する面に配置したコロの直径を変更することによって前記アリに与える与圧を調整可能に構成したことを特徴とするステージ装置。