JP2014105721A - テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張等に起因する予圧の発生を効果的に抑制し、もって動作障害が起こることを可及的に防止できるテーブル装置を提供すること。
【解決手段】調整側案内装置１２とテーブル６側壁との間にゴム状弾性材からなる緩衝体１０を介在させ、テーブル側壁に設けた孔部に嵌め込まれた横押しボルト９により緩衝体１０を押圧するよう構成した。調整側案内装置１２を構成する案内レール１５とテーブル６を固定する取付けボルト１６と、ボルト１６を嵌めこむためにテーブルに設けたボルト孔との間に隙間１１を設け、テーブル６を滑動可能に構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、液晶パネルディスプレイや半導体等の製造や検査などクリーン環境に用いるのに好適なテーブル装置に関し、より詳しくは、いわゆるリニアガイドやクロスローラーガイド等の案内装置を用いたテーブル装置に関する。

従来、一般的なテーブル装置の構成要素たる案内装置として、転動体にボールを用いたリニアガイドと呼ばれるものが汎用されている。また、より高い荷重を支持させるものには、転動体にローラーを用いたクロスローラーガイドと呼ばれるものが利用されることもある。

一般的な案内装置としては、例えば図７、図８に示すものが知られている。案内装置２０は、図示されるように案内レール２１と、案内レール２１の長手方向に相対移動するスライダ２２と、スライダ２２内に転動自在に組み込まれた多数の転動体２３とを備えており、スライダ２２は、案内レール２１上に形成された複数の転動体転動溝２４と各々対向する複数の転動体転動溝２５を有するスライダ本体２２ａと、スライダ本体２２ａの一端と他端に装着された一対のエンドキャップ２２ｂとを含んだ構成となっている。

かかる案内装置において、スライダと案内レールとの摺動をスムーズに行わせるための機構が特許文献１に開示されている。

同公報記載の案内装置は、レールとスライダの間に摩擦係数の小さい補助部材を介在させることで、補助部材とスライダとが摺接してもスライダをスムーズに摺動させることを可能としたものである。

上記案内装置を並設し、上部にわたりテーブルを架設し、当該テーブル上に製造用機材や検査用ツールなどを搭載し移動させながら、液晶パネルディスプレイの製造や検査等を行うためのテーブル装置がある。

図９、図１０は一般的なテーブル装置の概略説明図である。図９、図１０において２０は案内装置、２２はスライダ本体、２６は架台、２８はワーク搭載用のテーブル、２９はリニアモーター、３０は案内装置を構成する案内レールである。テーブル装置は基本的には、架台２６に平行に対向配置されると共にワーク搭載用テーブル２８を移動自在に案内支持する案内装置２７と、前記ワーク搭載用テーブル２８を前記架台２６に対して前記案内装置３０上の直線方向（Ｘ軸方向）に沿って往復動させるリニアモータ２９とにより構成されている。

この駆動装置たるリニアモーターは、図１０に示すように架台２６上に設けた固定子２９ａと、ワーク搭載用テーブル２８の下面に設けた可動子２９ｂとにより成るものである。図示されるように、可動子２９ｂがテーブル２８の直下に取り付けられることから、可動子２９ｂの発熱に伴うテーブル２８の膨張により、製造現場で様々な障害が発生している。

かようなリニアモーターやその他の駆動装置の発熱による変形を抑えることを可能とした装置が特許文献２に開示されている。

この装置はガイド装置を取り付ける架台の変形をスライダの変形で吸収させることで、発熱による変形を防ぐものである。

特開２００３−５６５６２号公報 特開２００６−２８３８９２号公報

上記のように、リニアモーターを駆動装置とする案内装置や、その他テーブル下にモーターを取付ける案内装置などにおいては、テーブルの熱膨張に伴い、製造現場で様々な障害が発生している。

具体的には高重量搬送装置の動作停止、動作異常、潤滑劣化、ネジ緩み、軸受破損、ガイド部品破損、異音の発生、振動の発生、カップリング破損、減速機破損、ＴＣＧランナー破損、クラッチ滑り、トルクリミッター異常などである。これら障害は、ＡＣサーボモータ等その他の駆動装置を装備するテーブル装置でも散見される。ほとんどの場合、これらの事例は原因が判らず、部品不良或いは組立不良で処理されている。

しかし、本件出願人が多くの事例を解析した結果、テーブルの熱膨張に伴い案内装置に、大きな予圧が発生する事で潤滑劣化が進み、摩擦係数が上昇し、動かす為の力が大きく必要になる事が原因であることが判明した。

そもそも案内装置において、ラジアルすきまをなくすために_、案内レールとスライダ間の転動体に弾性変形を与えるべく予圧を与え、剛性を高めている。そこへテーブルの熱膨張に伴い、さらなる圧力が加わることで様々な障害が発生することが、上記各種障害の原因である。

つまりは、上記テーブルの熱膨張に伴い予圧が高まり、係る高予圧下で無理に動作させることで摩擦部の潤滑劣化が進み、摩擦係数が高まり、動作にさらに力が必要になることに障害原因がある。

そこで本発明は、リニアガイドやボールねじを使った案内装置を用いたテーブル装置において、テーブルに熱膨張が生じても、動作障害が起こることを可及的に防止できるテーブル装置を提供することを第一の目的とする。

図４、図５は従来のクロスローラーガイドを示したものである。Ｖ溝レール３、４の間にローラー５を組み込んだクロスローラーガイド１を、ベッド２とテーブル６の間に一対介在させて成るものであり、図６に示すようにクロスローラーガイド１を構成するＶ溝レール３，４が摺動することでテーブル６が往復動を行うものである。

かかる構成を有するテーブル装置の取付手順は、Ｖ溝レール４を取付ボルト８を用いてベッド２に取り付け、一方でＶ溝レール３をテーブル６に取付ボルト７を用いて取り付ける。この際、調整側のＶ溝レール３ａのみ仮締めしておき、横押しボルト９も緩めておく。次いでベッド２とテーブル６をあわせローラー空間内にローラー５を挿入する。このときデプスケージでレール端からローラー端までの距離を測って、ローラー５の位置決めを行う。次いでセットしたダイヤルゲージを見ながら、ガタがなくなるまで全ての横押しボルト９をねじ込む。最後に仮締めしていたＶ溝レール３ａを本締めする。

上記取付手順に明らかなように、クロスローラーガイドを用いたテーブル装置においては、横押しボルトで一方のクロスローラーガイドに予圧を加えることで、レールとベアリング間の内部隙間をゼロにし、もって機械的な遊び（ガタ）をなくすと共に、外部荷重に対する変位量を小さくし、もって剛性を高めて精度を出している。

ところが、かかるガタを無くし剛性を高めるための手段が、様々な弊害をもたらしている。すなわち一対のクロスローラーガイドそれぞれの真直度を十分確保でき、平行度が組立幅寸法公差に含まれれば問題は発生しないが、走り平行度に誤差が生じると、当該場所において大きな予圧が発生することになる。ことにクロスローラーガイドを用いたテーブル装置の場合、テーブルが一対のクロスローラーガイドを挟む構造となっており、発生する予圧は左右同等に加わることになる。例えば誤差が５ミクロンあると、テーブル幅３００ｍｍ、長さ４００ｍｍ、高さ５ｍｍの装置の場合、鉄の弾性係数が２１トン／ｍｍ^２であることから、発生する予圧は２１ｘ（５ｘ４００）ｘ０．００５/３００＝０．７トンになる。この値は大きなものであるが、初期の起動摩擦係数が０．００５程度であるので動かすために必要な力は３．５Ｋｇになり装置の動作にさほど影響をおよぼすものではない。

ところがテーブル装置の駆動装置の発熱に伴い、テーブル温度が上昇し、ベッドとの温度差が１０度になると、鉄（鋼）の温度係数が約１．５ｘ１０⁻⁶／℃であることから、テーブルの膨張は前記テーブルサイズの場合３００ｘ１．５ｘ１０⁻⁶ｘ１０＝４．５ミクロンとなり変位は計９．５ミクロンとなる。係る誤差が生じると実使用での予圧は１．３トンに達することになる。

この力はローラーに加わり、ミクロな部分での潤滑劣化が生じ、ガイドの寿命に大きく影響を与えることになると共に、フレーキングの原因にもなる。

更には、上記テーブルの熱膨張に伴い予圧が高まり、係る高予圧下で無理に動作させることで摩擦部の潤滑劣化が進み、摩擦係数が高まり、動作にさらに力が必要になる。初期の摩擦係数は０．００５程度であるが、使用後半年程度で、０．０５程度になることが頻出しており、かかる事態になると動作に必要な力は６５Ｋｇになり、動特性に問題が生じる。

そこで本発明は、上記熱膨張等に起因する予圧の発生を効果的に抑制し、もって動作障害が起こることを可及的に防止できるクロスローラーガイドを用いたテーブル装置を提供することを第２の目的とする。

上記の目的を達成する本発明の構成は次の通りである。

（１） 請求項１に記載の発明は、ワーク搭載用のテーブルと、該テーブルを案内する一対の案内装置とにより成るテーブル装置において、調整側案内装置とテーブル側壁との間にゴム状弾性材からなる緩衝体を介在させ、テーブル側壁に設けた孔部に嵌め込まれた横押しボルトにより緩衝体を押圧するよう構成した。

（２）請求項２記載のテーブル装置は、請求項１記載の発明において、案内装置としてクロスローラーガイドを用いて構成した。

（３）請求項３記載のテーブル装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、ゴム状弾性材として、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、ニトリルゴム又は水素化ニトリルゴムを用いて構成した。

（４）請求項４記載のテーブル装置は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の発明において、調整側案内装置を構成する案内レールとテーブルを固定する取付けボルトと、当該ボルトを嵌めこむためにテーブルに設けたボルト孔との間に隙間を設け、テーブルを滑動可能に構成した。

本発明は上記のように、調整側案内装置とテーブル側壁との間にゴム状弾性材からなる緩衝体を介在させてある。かように、ゴム状弾性材からなる緩衝体が介在されているため、テーブルの熱膨張に伴う歪みが吸収されるものである。

また、テーブル装置の加速局面や減速局面において、駆動装置、しいてはテーブル自体が振動するが、本発明によればゴム状弾性材からなる緩衝体が係る振動を吸収するため、装置の精度がより高まるという利点も有する。緩衝体を形成しているゴム状弾性材が、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、ニトリルゴムまたは水素化ニトリルゴムであるものは、上記した作用を奏する他、耐油性および耐熱性にも優れたテーブル装置と成る。

また、請求項４記載の発明においては、調整側案内装置を構成する案内レールとテーブルを固定する取付けボルトと、当該ボルトを嵌めこむためにテーブルに設けたボルト孔との間に隙間を設けてある。他方で、案内レールと取付けボルトは滑動不可能な形態で緊締固着されているので、テーブルが熱膨張すると、テーブルは案内レールと直交する方向に滑動する。

このように、熱膨張に伴う応力や反力を逃がすことで、案内装置に無用の力がかかることを抑制可能となり、案内装置間の平行度悪化を可及的に防止することが可能となるのである。また、熱膨張に伴い逆に予圧が小さくなり、極端な場合には、予圧がなくなり、ガタが発生する可能性もありえるが、本発明によればテーブルを滑動させることで、かかる予圧の低下を防止することも可能である。

本発明の場合、滑動部位には静摩擦が発生することになり、最大静止摩擦力を超えない限り滑動は始まらず、しかも滑動は間欠的に生じる。このことは、転がり摩擦を用いて熱膨張を逃がす装置、つまり連続的に滑動が生じる装置に比して、精度の確保が容易になるという利点も有する。

また、高精度装置において案内装置の真直度、平行度等を出す作業は、最も難しく時間がかかる作業になっている。具体的には、まず基準側の案内装置の案内レールを固定し、調整側の案内装置で調整して取付け精度を出している。

ところが、本発明によれば、基準側案内装置とテーブルは滑動不可能な形態で緊締固着されており、つまりは基準側案内レール精度のみでヨーイング等の精度が決定され、調整側の案内レールの精度（平行度）は、一定範囲内であればよく、調整が大幅に楽になる。調整側案内装置は、剛性の高いテーブルを介して基準側と同じ動きをすることから、不都合は生じないものである。

かように、本発明によれば調整が極めて楽になり、基準側だけの調整で高精度の面精度の創出が可能となり、摩擦を可及的に抑制できることから動きがスムーズで、位置決め精度、安定な静定時間の確保が可能となり、しかもガイドの長寿命化も可能となる。力学的には、ゴム状弾性材からなる緩衝体により、テーブルの剛性に必要な反力が生じ、装置に要求される剛性を満たすことが可能となる。

請求項１記載の発明の概略構成図 請求項２記載の発明の概略構成図 請求項２記載の発明の平面図 従来例の概略構成図 従来例の平面図 クロスローラーガイドを用いたテーブル装置の斜視図 案内装置の概略構成図 案内装置の概略構成図 テーブル装置の概略構成図 テーブル装置の概略構成図

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。

請求項１記載の発明は図１に示すように通常のテーブル装置と同様に一対の案内装置１２をベッド２とテーブル６の間に介在させて成るものである。

案内装置１２はスライダ１３と案内レール１５とにより成るものである。案内装置としてはリニアガイドやクロスーローラーガイド、ボールねじを使った案内装置などを利用可能である。

基準側案内装置１２ａを構成するスライダ１３とテーブル６とは、取付ボルト１４により固定されている。

調整側案内装置１２ｂを構成するスライダ１３とテーブルの側壁６ａとの間にはゴム状弾性材から成る緩衝体１０が介在されており、当該緩衝体１０を横押しボルト９で押圧するものである。

ベッド２、テーブル６は金属やセラミックその他素材は問わないが、平坦度を高く保って加工された水平面を備えるものである。テーブル６はその両側端が屈曲され側壁６ａが形成されている。

請求項４記載の発明においては、調整側案内装置１２ｂを構成するスライダ１３とテーブル６を固定する取付けボルト１６と、当該取付けボルト１６を嵌めこむためにテーブル６に設けたボルト孔６ｂとの間に隙間１１を設け、テーブルを滑動可能に構成したことにある。隙間１１の幅は２０〜１００ミクロン程度設ければ熱膨張の逃げとして十分であると共に、装置本来の動作（定常トルク、起動トルク、過渡特性等）に影響をおよぼすことも無いものである。

請求項２記載の発明は図２に示すようにクロスローラーガイドを用いた通常のテーブル装置と同様にＶ溝レール３、４の間にローラー５を組み込んだクロスローラーガイド１を、ベッド２とテーブル６の間に一対介在させて成るものである。

Ｖ溝レール４は取付ボルト８を用いてベッド２に取り付けられており、一方でＶ溝レール３はテーブル６に取付ボルト７を用いて取り付けられている。この際、調整側のＶ溝レール３ａとベッド６の側壁６aとの間には、ゴム状弾性材から成る緩衝体１０が介在されており、当該緩衝体１０を横押しボルト９で押圧するものである。

ベッド２、テーブル６は金属やセラミックその他素材は問わないが、平坦度を高く保って加工された水平面を備えるものである。

請求項３記載発明の特徴は、調整側クロスローラーガイドとテーブル側壁６aとの間にゴム状弾性材からなる緩衝体１０を介在させたことである。ゴム状弾性材は、耐熱性、耐化学薬品性、耐候性、機械的強度、耐磨耗性に優れたフッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＱＭ）、フルオロシリコーンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）または水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）などを用いることが好ましい。

その他に使用可能な周知のゴム状弾性材としては、周知のゴムまたは弾性樹脂のいずれであってもよく、例えばＥＶＡ樹脂（エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂）、ブチルゴム、多硫化ゴム等を挙げることができる。さらにまた熱可塑性エラストマーを用いても良く、スチレン−ブタジエン系、ポリエステル系、ポリエチレン系、塩化ビニル系などの熱可塑性エラストマーを用いることができる。

請求項４記載発明の特徴は、調整側クロスローラーガイドを構成するＶ溝レール３aとテーブル６を固定する取付けボルト７と、当該取付けボルト７を嵌めこむためにテーブル６に設けたボルト孔６ｂとの間に隙間１１を設け、テーブルを滑動可能に構成したことにある。隙間１１の幅は２０〜１００ミクロン程度設ければ熱膨張の逃げとして十分であると共に、装置本来の動作（定常トルク、起動トルク、過渡特性等）に影響をおよぼすことも無いものである。

かようにして本発明によればすべり摩擦（静摩擦）を利用した逃げを設けることが可能となり、ボルトの締付けトルクとすべり部の摩擦係数を利用して、ある一定以上の力が加わった時のみ、すべる機構にしておけば、剛性には影響を与えず逃げが実現可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であれば、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態から適宜変更が可能であり、また、上記実施
形態と変更例による手法を適宜組み合わせて利用することも可能である。すなわち、この
ような変更等が施された技術であっても、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまで
もない。

１・・クロスローラーガイド ２・・ベッド ３・・Ｖ溝レール
４・・Ｖ溝レール ５・・ローラー ６・・テーブル
６a・・テーブル側壁 ６ｂ・・ボルト孔 ７・・取付ボルト
８・・取付ボルト ９・・横押しボルト １０・・緩衝体
１１・・隙間 １２・・案内装置 １２ａ・・基準側案内装置
１２ｂ・・調整側案内装置 １３・・スライダ １４・・取付ボルト
１５・・案内レール １６・・取付ボルト

Claims (4)

1. ワーク搭載用のテーブルと、該テーブルを案内する一対の案内装置とにより成るテーブル装置において、
   調整側案内装置とテーブル側壁との間にゴム状弾性材からなる緩衝体を介在させ、テーブル側壁に設けた孔部に嵌め込まれた横押しボルトにより緩衝体を押圧するよう構成したテーブル装置。
2. 案内装置としてクロスローラーガイドを用いた請求項１に記載のテーブル装置。
3. 上記ゴム状弾性材が、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、ニトリルゴムまたは水素化ニトリルゴムである請求項１又は請求項２に記載のテーブル装置。
4. 調整側案内装置を構成する案内レールとテーブルを固定する取付けボルトと、当該ボルトを嵌めこむためにテーブルに設けたボルト孔との間に隙間を設け、テーブルを滑動可能とした請求項１乃至請求項３いずれかに記載のテーブル装置。

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