以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の第1軸と平行な方向を、X軸方向、とする。第1軸と直交する所定面内の第2軸と平行な方向を、Y軸方向、とする。所定面と直交する第3軸と平行な方向を、Z軸方向、とする。X軸(第1軸)を中心とする回転(傾斜)方向を、θX方向、とする。Y軸(第2軸)を中心とする回転(傾斜)方向を、θY方向、とする。Z軸(第3軸)を中心とする回転(傾斜)方向を、θZ方向、とする。所定面は、XY平面を含む。本実施形態において、所定面(XY平面)と水平面とは平行である。Z軸方向は鉛直方向である。X軸は、YZ平面と直交する。Y軸は、XZ平面と直交する。Z軸は、XY平面と直交する。XY平面は、X軸及びY軸を含む。XZ平面は、X軸及びZ軸を含む。YZ平面は、Y軸及びZ軸を含む。
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るテーブル装置100Aの一例を示す平面図である。図2は、本実施形態に係るテーブル装置100Aの一例を示す側断面図である。図3は、本実施形態に係るテーブル装置100Aの一部を拡大した側断面図である。図1は、テーブル装置100Aを下方(−Z側)から見た図である。図2は、図1のA−A線矢視図に相当する。図3は、図2の一部を拡大した図である。
図1、図2、及び図3に示すように、テーブル装置100Aは、上面1A及び下面1Bを有するテーブル1と、テーブル1の上面1Aと対向する下面2Bを有するベース部材2と、ベース部材2に対してテーブル1を水平方向に移動するための動力を発生するアクチュエータ7を有する移動システム8と、ベース部材2に設けられた上方を向くガイド面2Gに水平方向に移動可能に支持される水平スライド機構40を有するプレーンガイド装置30と、を備える。
テーブル1は、ワークSを保持する。ワークSは、テーブル1の下面1Bに保持される。テーブル1は、ワークSを解放可能に保持する。テーブル1は、ワークSを吸着して保持する吸着機構を含む。テーブル1は、ワークSを下面1Bで吸着保持する。テーブル1は、下面1Bに設けられた複数の吸引口と、吸引口に接続された内部流路とを有する。テーブル1の内部流路の気体が真空ポンプを含む吸引装置によって吸引される。テーブル1の下面1BとワークSとが接触した状態で、吸引装置による吸引動作が行われることにより、テーブル1の下面1BにワークSが吸着保持される。吸引装置による吸引動作が解除されることにより、ワークSはテーブル1から解放される。
テーブル1の下面1Bは、XY平面(水平面)と実質的に平行である。テーブル1の上面1Aは、平面であり、XY平面と実質的に平行である。
ベース部材2は、テーブル1の上方に配置される。ベース部材2は、テーブル1を移動可能に支持する。ベース部材2は、支持機構(不図示)に支持される。ベース部材2は、支持機構に支持される第1ベース部材21と、第1ベース部材21とテーブル1との間に配置される第2ベース部材22と、を含む。XY平面内において、第1ベース部材21の外形は、第2ベース部材22の外形よりも大きい。第2ベース部材22は、第1ベース部材21に接合されている。ベース部材2の下面2B及びガイド面2Gは、第2ベース部材22に配置される。ベース部材2の上面2Aは、第1ベース部材21に配置される。
ベース部材2の下面2Bは、平面であり、XY平面と実質的に平行である。ベース部材2のガイド面2Gは、平面であり、XY平面と実質的に平行である。第2ベース部材22は、平行平板である。第2ベース部材22の下面が、ベース部材2の下面2Bである。第2ベース部材22の上面の一部が、ベース部材2のガイド面2Gである。
移動システム8は、水平面内においてテーブル1を移動させる。移動システム8は、ベース部材2に支持される。移動システム8は、XY平面内において第2ベース部材22の周囲に配置された第1ベース部材21の一部の領域に支持される。
移動システム8は、支持装置3を介して、テーブル1と接続される。支持装置3は、テーブル1に設けられたロッド部材5と、ロッド部材5の周囲に配置される回転軸受4と、回転軸受4の周囲に配置され、回転軸受4を支持する支持部材6とを有する。移動システム8の少なくとも一部は、回転軸受4を支持する支持部材6に接続される。
移動システム8のアクチュエータ7は、XY平面内においてテーブル1を移動するための動力を発生する。本実施形態において、移動システム8は、支持部材6を移動することによって、支持部材6と接続されているテーブル1を、支持部材6と一緒に、水平面内において移動する。
アクチュエータ7は、X軸方向にテーブル1を移動するための動力を発生する第1アクチュエータ7Xと、Y軸方向にテーブル1を移動するための動力を発生する第2アクチュエータ7Yとを含む。アクチュエータ7は、サーボモータを含む。アクチュエータ7は、第1ベース部材21に支持される。
図1に示すように、支持装置3は、XY平面内において、テーブル1の下面1Bの中心を囲むように、複数設けられる。支持装置3は、下面1Bに保持されたワークSの周囲に配置される。本実施形態において、支持装置3は、6つ設けられる。すなわち、ロッド部材5、回転軸受4、及び支持部材6のそれぞれが、6つずつ設けられる。
支持部材6は、第1アクチュエータ7Xが発生する動力によって移動する第1支持部材6Xと、第2アクチュエータ7Yが発生する動力によって移動する第2支持部材6Yと、を含む。
移動システム8は、第1アクチュエータ7Xが発生する動力によりX軸方向に移動する第1リニアベアリング9Xと、第1リニアベアリング9XをX軸方向にガイドする第1ガイド部材10Xと、第2アクチュエータ7Yが発生する動力によりY軸方向に移動する第2リニアベアリング9Yと、第2リニアベアリング9YをY軸方向にガイドする第2ガイド部材10Yと、を備えている。
また、移動システム8は、第1アクチュエータ7Xに接続された第1ボールねじ機構11Xと、第2アクチュエータ7Yに接続された第2ボールねじ機構11Yと、を備えている。第1ボールねじ機構11Xは、第1アクチュエータ7Xが発生する動力によって回転するボールねじと、そのボールねじの周囲に配置され第1リニアベアリング9Xと接続されるナットと、を含む。第2ボールねじ機構11Yは、第2アクチュエータ7Yが発生する動力によって回転するボールねじと、そのボールねじの周囲に配置され第2リニアベアリング9Yと接続されるナットと、を含む。第1アクチュエータ7Xと第1ボールねじ機構11Xとは、カップリングを介して接続される。第2アクチュエータ7Yと第2ボールねじ機構11Yとは、カップリングを介して接続される。
また、移動システム8は、第1支持部材6Xに接続される第3ガイド部材12Yと、第3ガイド部材12YにY軸方向にガイドされる第3リニアベアリング13Yと、第2支持部材6Yに接続される第4ガイド部材12Xと、第4ガイド部材12XにX軸方向にガイドされる第4リニアベアリング13Xと、を備えている。
第3リニアベアリング13Yは、接続部材14を介して、第1リニアベアリング9Xと接続されている。第4リニアベアリング13Xは、接続部材15を介して、第2リニアベアリング9Yと接続されている。
第1アクチュエータ7Xは、第1リニアベアリング9XをX軸方向に移動するための動力を発生する。第1アクチュエータ7Xが作動すると、第1ボールねじ機構11Xのボールねじが回転する。これにより、第1リニアベアリング9Xが第1ガイド部材10XにガイドされながらX軸方向に移動する。第1リニアベアリング9XがX軸方向に移動することによって、第1リニアベアリング9Xに接続されている第3リニアベアリング13Yが、第1リニアベアリング9Xと一緒に、X軸方向に移動する。第3リニアベアリング13Yとテーブル1とは、第3ガイド部材12Y及び第1支持部材6Xを含む支持装置3を介して接続されている。したがって、第3リニアベアリング13YがX軸方向に移動することにより、テーブル1、第3ガイド部材12Y、及び第1支持部材6Xを含む支持装置3は、第3リニアベアリング13Yと一緒に、X軸方向に移動する。
第2アクチュエータ7Yは、第2リニアベアリング9YをY軸方向に移動するための動力を発生する。第2アクチュエータ7Yが作動すると、第2ボールねじ機構11Yのボールねじが回転する。これにより、第2リニアベアリング9Yが第2ガイド部材10YにガイドされながらY軸方向に移動する。第2リニアベアリング9YがY軸方向に移動することによって、第2リニアベアリング9Yに接続されている第4リニアベアリング13Xが、第2リニアベアリング9Yと一緒に、Y軸方向に移動する。第4リニアベアリング13Xとテーブル1とは、第4ガイド部材12X及び第2支持部材6Yを含む支持装置3を介して接続されている。したがって、第4リニアベアリング13XがY軸方向に移動することにより、テーブル1、第4ガイド部材12X、及び第2支持部材6Yを含む支持装置3は、第4リニアベアリング13Xと一緒に、Y軸方向に移動する。
図1に示すように、第1支持部材6Xを含む支持装置3は、テーブル1の下面1Bの中心に対して、X軸方向の両側(+X側及び−X側)に配置される。また、第1支持部材6Xを含む支持装置3は、Y軸方向に2つずつ配置される。
図1に示すように、第2支持部材6Yを含む支持装置3は、テーブル1の下面1Bの中心に対して、Y軸方向の両側(+Y側及び−Y側)に配置される。
テーブル1の下面1Bの中心に対して+X側に配置された第1支持部材6Xを含む支持装置3のY軸方向の位置と、テーブル1の下面1Bの中心に対して−X側に配置された第1支持部材6Xを含む支持装置3のY軸方向の位置とは、等しい。すなわち、テーブル1の下面1Bの中心に対してX軸方向の両側に配置された第1支持部材6Xを含む支持装置3のY座標は、等しい。
テーブル1の下面1Bの中心に対して+Y側に配置された第2支持部材6Yを含む支持装置3のX軸方向の位置と、テーブル1の下面1Bの中心に対して−Y側に配置された第2支持部材6Yを含む支持装置3のX軸方向に関する位置とは、等しい。すなわち、テーブル1の下面1Bの中心に対してY軸方向の両側に配置された第2支持部材6Yを含む支持装置3のX座標は、等しい。
テーブル1の下面1Bの中心に対してX軸方向の両側に配置された支持装置3は、対向する。第1アクチュエータ7Xは、テーブル1の下面1Bの中心に対してX軸方向の両側に配置された一対の第1支持部材6Xのうち、一方の第1支持部材6X(本実施形態においては−X側の第1支持部材6X)を動かすように配置される。他方の第1支持部材6X(本実施形態においては+X側の第1支持部材6X)には、第1アクチュエータ7Xは接続されない。
テーブル1の下面1Bの中心に対してY軸方向の両側に配置された支持装置3は、対向する。第2アクチュエータ7Yは、テーブル1の下面1Bの中心に対してY軸方向の両側に配置された一対の第2支持部材6Yのうち、一方の第2支持部材6Y(本実施形態においては+Y側の第2支持部材6Y)を動かすように配置される。他方の第2支持部材6Y(本実施形態においては−Y側の第2支持部材6Y)には、第2アクチュエータ7Yは接続されない。
第1アクチュエータ7Xは、複数配置される。第1アクチュエータ7Xは、テーブル1の下面1Bの中心に対して−X側の空間において、Y軸方向に2つ配置されている第1支持部材6XのそれぞれをX軸方向に移動するように、2つ配置される。
移動システム8は、複数(2つ)の第1アクチュエータ7Xの作動量を変えて、θZ方向(回転方向)にテーブル1を移動することができる。
なお、第2支持部材6Yが、X軸方向に複数配置されてもよい。第2アクチュエータ7Yが、X軸方向に複数配置される第2支持部材6YのそれぞれをY軸方向に移動するように、複数配置されてもよい。移動システム8は、複数の第2アクチュエータ7Yの作動量を変えて、θZ方向にテーブル1を移動してもよい。
このように、本実施形態においては、第1アクチュエータ7X及び第2アクチュエータ7Yを含む移動システム8によって、テーブル1は、X軸方向、Y軸方向、及びθZ方向の3つの方向に移動可能である。
プレーンガイド装置30は、ベース部材2のガイド面2Gと平行な水平方向にテーブル1をガイドする。図1に示すように、プレーンガイド装置30は、XY平面内において複数設けられる。本実施形態においては、プレーンガイド装置30は、XY平面内において、3つ配置される。
図2及び図3に示すように、プレーンガイド装置30は、ベース部材2に設けられたガイド面2Gに水平方向に移動可能に支持される水平スライド機構40と、軸の傾きやミスアライメントを吸収する吸収機構50とを有する。
テーブル1は、テーブル1の上面1Aと下面1Bとを貫通する孔1Kを有する。孔1Kの上端部の周囲に上面1Aが配置される。孔1Kの下端部の周囲に下面1Bが配置される。
ベース部材2は、内部空間2Hと、内部空間2Hと接続される孔2Kとを有する。ベース部材2の内部空間2Hは、上方を向くガイド面2Gと、ガイド面2Gの外縁と接続される内周面2Sとによって規定される。ガイド面2Gは、XY平面と平行な平面であり、第2ベース部材22に配置される。内周面2Sは、Z軸と平行であり、第1ベース部材21に配置される。ベース部材2の孔2Kは、第2ベース部材22の上面(ガイド面2G)と下面とを貫通する。孔2Kの上端部の周囲にガイド面2Gが配置される。孔2Kは、ガイド面2Gの中心に形成される。孔2Kと内部空間2Hとは接続される。
プレーンガイド装置30の少なくとも一部は、テーブル1に設けられた孔1Kに配置される。プレーンガイド装置30の少なくとも一部は、ベース部材2に設けられた内部空間2Hに配置される。プレーンガイド装置30の少なくとも一部は、ベース部材2に設けられた孔2Kに配置される。テーブル1とベース部材2とは、プレーンガイド装置30を介して連結される。
本実施形態において、水平スライド機構40が内部空間2Hに配置される。吸収機構50の一部が孔2Kに配置され、吸収機構50の一部が孔1Kに配置される。
図3に示すように、水平スライド機構40は、ガイド面2Gよりも上方に配置され、ガイド面2Gと間隙を介して対向する支持板41と、支持板41の下面とガイド面2Gとの間に配置され、ガイド面2Gに接触した状態で回転可能な複数のボール42と、支持板41とボール42との間に配置され、ボール41を回転可能に保持する保持器43と、を有する。支持板41及び保持器43は、ベース部材2のガイド面2G及び内周面2Sから離れており、ベース部材2とは接触しない。
吸収機構50は、水平スライド機構40から下方に突出する。吸収機構50は、水平スライド機構40の支持板41に接続される。吸収機構50は、水平スライド機構40から下方に突出するロッド部材51を含む。ロッド部材51は、支持板41の下面に固定される。ロッド部材51は、支持板41の下面から下方に突出する。ロッド部材51は、XY平面内において支持板41の下面の中心に接続される。
ロッド部材51は、テーブル1の孔1Kに設けられた回転軸受60に支持される。回転軸受60は、ロッド部材51の周囲に配置される。
図4は、本実施形態に係るロッド部材51及び回転軸受60の近傍を示す拡大図である。図3及び図4に示すように、ロッド部材51は、回転軸受60の内側に配置される第1ロッド部52と、第1ロッド部52の上端部に配置され、第1ロッド部52よりも外径が大きい第2ロッド部53と、第1ロッド部52の下端部に配置されたロックナット54と、を有する。
回転軸受60は、実質的に円筒状である。回転軸受60は、第1ロッド部52の周囲に配置される。第2ロッド部53は、回転軸受60よりも上方に配置される。第2ロッド部53が、支持板41と接続される。ロックナット54は、回転軸受60よりも下方に配置される。ロックナット54と回転軸受60との間に間座55が配置される。
回転軸受60は、テーブル1の孔1Kの内面に支持される。回転軸受60は、玉軸受を含む。回転軸受60は、第1ロッド部52に接触するように配置される内輪61と、内輪61の周囲に配置される外輪62と、内輪61と外輪62との間に配置されるボール63と、を含む。本実施形態において、内輪61、外輪62、及びボール63を含む玉軸受は、Z軸方向(第1ロッド部52の中心軸と平行な方向)に2つ配置される。内輪61は、Z軸方向に配置される内輪61Aと内輪61Bとを含む。外輪62は、Z軸方向に配置される外輪62Aと外輪62Bとを含む。
回転軸受60は、ロッド部材51(プレーンガイド装置30)の傾き又はミスアライメントを吸収する。ロッド部材51を有するプレーンガイド装置30と、回転軸受60が固定されたテーブル1とは、僅かに相対移動可能である。テーブル1は、プレーンガイド装置30に対して僅かに相対移動可能である。換言すれば、プレーンガイド装置30に対するテーブル1の僅かな変位が許容されている。
図5は、本実施形態に係る支持装置3の近傍を示す拡大図である。図5に示すように、支持装置3は、テーブル1Bの下面1Bに固定されたロッド部材5を有する。ロッド部材5は、下面1Bから下方に突出するように設けられる。ロッド部材5は、ロッド部5Lと、ロッド部5Lの上端部及び下端部のそれぞれに配置されたロックナット5Fと、を有する。
回転軸受4は、実質的に円筒状である。回転軸受4は、ロッド部5Lの周囲に配置される。回転軸受4は、ケーシング16に支持される。支持部材6は、ケーシング16を介して、回転軸受4を支持する。ロックナット5Fと回転軸受4との間に間座5Sが配置される。
回転軸受4は、玉軸受を含む。回転軸受4は、ロッド部5Lに接触するように配置される内輪4Aと、内輪4Aの周囲に配置される外輪4Bと、内輪4Aと外輪4Bとの間に配置されるボール4Cと、を含む。本実施形態において、内輪4A、外輪4B、及びボール4Cを含む玉軸受は、Z軸方向(ロッド部5Lの中心軸と平行な方向)に2つ配置される。
回転軸受4は、ロッド部材5の傾き又はミスアライメントを吸収する。ロッド部材5は、移動可能に回転軸受4に支持される。テーブル1は、支持部材6に対して僅かに相対移動可能である。換言すれば、支持部材6に対するテーブル1の僅かな変位が許容されている。
テーブル装置1を使ってテーブル1の下面1Bに保持されているワークSを処理する場合、テーブル1に対して鉛直方向上向き(+Z方向)の外部荷重が作用する場合がある。
テーブル1に作用する鉛直方向上向き(+Z方向)の外部荷重が所定値未満のとき、プレーンガイド装置30は、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触しないように、テーブル1を支持する。テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が零の場合(無荷重の場合)、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとは、間隙Gを介して対向する。
テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が零を含む所定値未満の場合、テーブル1は、プレーンガイド装置30に吊り下げられるように支持される。テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が所定値未満のとき、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが間隙を介して対向するようにテーブル1がプレーンガイド装置30に支持される。テーブル1に作用する外部荷重が零のとき、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとの間に間隙Gが形成される。
プレーンガイド装置30は、間隙Gの寸法だけ、Z軸方向に関するテーブル1の移動を許容する。また、本実施形態においては、テーブル1に外部荷重が作用したとき、第1リニアベアリング9Xのピッチング(θY方向の回転)、第2リニアベアリング9Yのピッチング(θX方向の回転)、第3リニアベアリング13Yのローリング(θY方向の回転)、及び第4リニアベアリング13Xのローリング(θX方向の回転)を、回転軸受4が許容するとともに、水平スライド機構40のピッチング(θX方向の回転)、及び水平スライド機構40のローリング(θY方向の回転)を、回転軸受60が許容することによって、テーブル1の移動が許容され、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとの間隙の寸法が変化する。
間隙Gの寸法とは、テーブル1に対するZ軸方向の外部荷重が零のとき(無荷重のとき)の上面1Aと下面2Bとの距離である。鉛直方向上向き(+Z方向)の外部荷重がテーブル1に作用したとき、テーブル1は、上方(+Z方向)に移動する。テーブル1が上方に移動することにより、テーブル1の上面1Aは、ベース部材2の下面2Bに接触する。テーブル1に作用する鉛直方向上向き(+Z方向)の外部荷重が所定値のとき、テーブル1の上面1Aは、ベース部材2の下面2Bと接触する。テーブル1に作用する鉛直方向上向き(+Z方向)の外部荷重が所定値以上のとき、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触する。プレーンガイド装置30の水平スライド機構40は、荷重を支持していないフリー状態となる。すなわち、テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が所定値以上のとき、水平スライド機構40がガイド面2Gから受ける+Z方向の荷重は、テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が所定値未満のときに水平スライド機構40がガイド面2Gから受ける+Z方向の荷重よりも小さくなる。テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が所定値以上のとき、テーブル1の上面1Aは、ベース部材2の下面2Bと接触し、テーブル1は、ベース部材2の下面2Bに支持される。
間隙Gの寸法は、第1リニアベアリング9X、第2リニアベアリング9Y、第3リニアベアリング13Y、第4リニアベアリング13X、及び回転軸受4に過剰な負荷(過負荷)が作用される前に上面1Aと下面2Bとが接触するように定められている。換言すれば、間隙Gの寸法の範囲内でテーブル1が鉛直方向に移動しても、第1リニアベアリング9X、第2リニアベアリング9Y、第3リニアベアリング13Y、第4リニアベアリング13X、及び回転軸受4に過負荷が作用しないように、間隙Gの寸法が定められている。なお、第1リニアベアリング9X、第2リニアベアリング9Y、第3リニアベアリング13Y、第4リニアベアリング13X、及び回転軸受4に過負荷が作用する状態とは、静定格荷重を超えるような荷重が第1リニアベアリング9X、第2リニアベアリング9Y、第3リニアベアリング13Y、第4リニアベアリング13X、及び回転軸受4に作用する状態、及びボール4Cが内輪4A及び外輪4Bのガイド溝から外れてしまうような荷重が回転軸受4に作用する状態が例示される。
所定値とは、+Z方向の外部荷重がテーブル1に作用し、テーブル1が+Z方向に移動して、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触し、間隙Gの寸法が零になるときの、テーブル1に作用する+Z方向の荷重の値をいう。テーブル1に作用する外部荷重が零のとき(無荷重のとき)、テーブル1は+Z方向に移動せず、Z軸方向に関するテーブル1の位置は維持され、上面1Aと下面2Bとの間隙Gは維持される。+Z方向の外部荷重がテーブル1の質量以下のときには、テーブル1は、プレーンガイド装置30に支持され、Z軸方向に関するテーブル1の位置が維持される。テーブル1にテーブル1の質量よりも大きい+Z方向の外部荷重が作用すると、+Z方向のテーブル1の移動が開始される。テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が所定値未満のとき、テーブル1は+Z方向に移動し、間隙Gの寸法は徐々に小さくなるものの、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとは離れている。+Z方向の外部荷重がテーブル1の質量よりも大きく、且つ、所定値未満のときには、テーブル1は、第1リニアベアリング9X、第2リニアベアリング9Y、第3リニアベアリング13Y、第4リニアベアリング13X、及び回転軸受4によって支持される。テーブル1に作用する外部荷重が所定値に達すると、+Z方向に移動したテーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触し、間隙Gの寸法は零になる。
なお、第1リニアベアリング9X、第2リニアベアリング9Y、第3リニアベアリング13Y、第4リニアベアリング13X、及び回転軸受4に過負荷が作用される前に上面1Aと下面2Bとが接触可能な間隙Gの寸法、及び荷重の所定値は、実験又はシミュレーションに基づいて予め求めることができる。求められたデータに基づいて、使用される回転軸受60及び回転軸受4に適切な間隙Gの寸法、及び荷重の所定値が定められる。
テーブル1に作用する+Z方向の荷重が零(無荷重)であり、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが間隙Gを介して対向する状態において、プレーンガイド装置30の水平スライド機構40がガイド面2Gから受ける+Z方向の荷重は最大値を示す。換言すれば、テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が零のとき、水平スライド機構40のボール42とガイド面2Gとの接触圧力は最大値を示す。
移動システム8の作動により、プレーンガイド装置30を介してベース部材2に吊り下げ支持されているテーブル1は、ベース部材2のガイド面2Gにガイドされながら、XY平面と平行な面内において移動する。間隙Gが形成され、ガイド面2Gからの荷重が水平スライド機構40に作用しているとき、プレーンガイド装置30のボール42は、ベース部材2のガイド面2Gと接触した状態で、転動可能である。これにより、テーブル1は、ガイド面2Gと平行なX軸方向、Y軸方向、及びθZ方向の少なくとも一つの方向にガイドされる。
テーブル1に+Z方向の外部荷重が作用し、テーブル1が徐々に持ち上げられ、間隙Gが徐々に小さくなると、プレーンガイド装置30の水平スライド機構40がガイド面2Gから受ける荷重は徐々に低下する。換言すれば、テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重の増大に伴って、水平スライド機構40のボール42とガイド面2Gとの接触圧力は徐々に低下する。
テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が所定値に到達し、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触する状態において、プレーンガイド装置30の水平スライド機構40がガイド面2Gから受ける+Z方向の荷重は最小値を示す。換言すれば、テーブル1に+Z方向の外部荷重が作用し、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触したとき、水平スライド機構40のボール42とガイド面2Gとの接触圧力は最小値を示す。
このように、本実施形態においては、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触する状態において水平スライド機構40がガイド面2Gから受ける+Z方向の荷重は、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが間隙Gを介して対向する状態において水平スライド機構40がガイド面2Gから受ける+Z方向の荷重よりも小さい。
テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触している状態において、支持板41はボール42から離れており、水平スライド機構40のボール42とガイド面2Gとの接触圧力はボール42の質量分のみとなり、プレーンガイド装置30は、XY平面内においてテーブル1をガイドするガイド機能を発揮しない。テーブル1は、ベース部材2に支持される。
次に、本実施形態に係るテーブル装置100Aの動作の一例について説明する。本実施形態においては、テーブル装置100Aが、フラットパネルディスプレイの一種である液晶パネルディスプレイの製造工程において使用される例について説明する。テーブル装置100Aを用いて、液晶パネルディスプレイの2枚の基板を貼り合せる例について説明する。
ワークSとして、2枚の基板のうち一方の基板がテーブル1の下面1Bに支持される。他方の基板が、テーブル1よりも下方に配置される下方テーブル(不図示)に保持される。
テーブル装置100Aは、移動システム8を作動して、XY平面内におけるテーブル1の位置を調整する。テーブル装置100Aは、テーブル1の位置を調整して、XY平面内における基板の位置を決定する。このように、テーブル装置100Aは、テーブル1に保持された基板(ワークS)の位置を決定する位置決め装置として機能する。
XY平面内における基板の位置が決定された後、下方テーブルに保持された基板に、テーブル1に保持された他方の基板が上方から押し付けられる。これにより、2枚の基板が貼り合せられる。
下方テーブルに保持されている基板に、テーブル1に保持されている基板が押し付けられる前においては、テーブル1に+Z方向の外部荷重が作用してなく、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとの間に間隙Gが形成されている。下方テーブルに保持されている基板に、テーブル1に保持されている基板が押し付けられ、+Z方向の外部荷重がテーブル1に作用したとき、テーブル1は、上方に移動する。テーブル1に作用する+Z方向の外部荷重が所定値に達すると、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触し、テーブル1は、ベース部材2の下面2Bに支持される。
下方テーブルに保持されている基板に、テーブル1に保持されている基板が押し付けられ、2つの基板が貼り合せられた後、テーブル1が上昇する。これにより、テーブル1に作用する外部荷重は減少する。テーブル1に作用する外部荷重が減少し、テーブル1に対する+Z方向の外部荷重が所定値未満になったとき、重力の作用(テーブル1の自重)により、テーブル1は下方に移動する。これにより、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとの間に間隙Gが形成される。
以上説明したように、本実施形態によれば、+Z方向に外部荷重を受けるテーブル1において、所定値以上の+Z方向の外部荷重がテーブル1に作用したとき、プレーンガイド装置30がベース部材2のガイド面2Gから受ける+Z方向の荷重が小さくなり、プレーンガイド装置30が荷重を支持していないフリー状態となる。所定値以上の+Z方向の外部荷重がテーブル1に作用したとき、テーブル1とベース部材2とが接触し、テーブル1がベース部材2に保持されることとなる。これにより、テーブル1とベース部材2との間隙Gが大きくても、水平ガイド装置として機能するプレーンガイド装置30に過大な負荷が作用することが抑制される。
また、本実施形態によれば、プレーンガイド装置30は、ロッド部材51及び回転軸受60を介してテーブル1に接続される。回転軸受60を介してプレーンガイド装置30とテーブル1とが接続されることにより、ロッド部材51の傾きやミスアライメントが回転軸受60によって吸収される。そのため、プレーンガイド装置30の各ボール42に作用する荷重を均一化することができる。
また、本実施形態によれば、プレーンガイド装置30は、水平面内において複数設けられる。これにより、テーブル1は、複数のプレーンガイド装置30よって安定して支持され、水平方向にガイドされる。
また、本実施形態によれば、移動システム8は、ロッド部材5及び回転軸受4を介してテーブル1に接続される。回転軸受4を介して移動システム8とテーブル1とが接続されることにより、ロッド部材5の傾きやミスアライメントが回転軸受4によって吸収される。
また、本実施形態によれば、ベース部材2は、移動システム8を支持する第1ベース部材21と、ガイド面2Gが設けられる第2ベース部材22とから構成される。ベース部材2の内部空間2Hは、第1ベース部材21に設けられた内周面2Sと、第2ベース部材22に設けられたガイド面2Gとによって規定される。ガイド面2Gには高い面精度が要求される。単一の部材を使って内部空間2Hの内側にガイド面2Gを形成する場合、高い面精度でガイド面2Gを形成することは困難である可能性が高い。本実施形態によれば、第2ベース部材22は平行平板であり、ガイド面2G(第2ベース部材22の上面)を高い面精度で加工可能である。第2ベース部材22に高い面精度でガイド面2Gが形成された後、その第2ベース部材22と第1ベース部材21とが接合されることにより、高い面精度を有するガイド面2Gを内部空間2Hの内側に配置することができる。
<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図6は、本実施形態に係るテーブル装置100Bの一例を示す側断面図である。図7は、本実施形態に係るプレーンガイド装置30Bの水平スライド機構40Bの一例を示す側断面図である。本実施形態に係るテーブル装置100Bの殆どの部分が、上述の実施形態で説明したテーブル装置100Aと同一である。
上述の実施形態で説明した水平スライド機構40と同様、水平スライド機構40Bは、ガイド面2Gと間隙を介して対向する支持板41と、ガイド面2Gに接触した状態で回転可能な複数のボール42と、支持板41とボール42との間に配置され、ボール42を回転可能に保持する保持器43と、を有する。支持板41の下面の周縁には、下方に突出する突出部材41Tが設けられる。
本実施形態において、水平スライド機構40Bは、支持板41に支持され、保持器43を介してボール42をガイド面2Gに押し付ける力を発生する予圧機構44を有する。
予圧機構44は、ボールプランジャーを含む。予圧機構44は、下端部に開口を有するハウジング45と、ハウジング45の内部に配置されるコイルばね46と、ハウジング45の開口に配置され、コイルばね46と接続されるボール47とを有する。
テーブル1に鉛直方向上向きの外部荷重が作用し、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触すると、ガイド面2Gから水平スライド機構40に作用する荷重は、零(無荷重)となる。その場合、プレーンガイド装置30はフリーな状態となり、支持板41とボール42との間に間隙が形成される可能性が高くなる。そうすると、ボール42は、支持板41及びテーブル1の移動に関係なく、水平方向に移動してしまう可能性がある。例えば、支持板41とボール42との間に間隙が形成され、ボール42が支持板41の周縁に移動してしまうと、水平スライド機構40は、テーブル1をガイドするガイド機能を発揮しなくなるおそれがある。
本実施形態においては、水平スライド機構40は、ボール42を回転可能に保持する保持器43と、保持器43を介してボール42をガイド面2Gに押し付ける力を発生する予圧機構44とを有する。これにより、テーブル1の上昇に伴ってプレーンガイド装置30がフリーな状態となり、水平スライド機構40のボール42とベース部材2のガイド面2Gとの接触圧力が低下しても、予圧機構44によって、ボール42をガイド面2Gに接触させ続けることができる。したがって、支持板41に対してボール42が水平方向に移動してしまうことが抑制され、水平スライド機構40のガイド機能は維持される。
テーブル1に鉛直方向上向きの外部荷重が作用していないとき又は外部荷重が小さいときには、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが間隙を介して対向する。テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが間隙を介して対向する状態においては、ボール42はガイド面2Gから+Z方向の第1荷重を受ける。ボール42に第1荷重が作用している状態において、水平スライド機構40は、テーブル1をガイドするガイド機能を十分に発揮する。テーブル1に鉛直方向上向きの大きい外部荷重が作用したときには、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触する。テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触する状態において、予圧機構44は、ボール42がガイド面2Gから受ける+Z方向の荷重が第1荷重よりも小さい第2荷重となるように力を発生して、支持板41に対するボール42の水平方向の移動を抑制する。テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとが接触したときには、予圧機構44は、比較的弱い力でボール42をガイド面2Gに押し付けるので、テーブル1の上面1Aとベース部材2の下面2Bとの接触を阻害することなく、ボール42の移動を抑制することができる。
<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図8は、本実施形態に係るテーブル装置100Cの一例を示す側断面図である。本実施形態に係るテーブル装置100Cの殆どの部分が、上述の実施形態で説明したテーブル装置100Aと同一である。
本実施形態において、テーブル装置100Cは、鉛直方向にプレーンガイド装置30の支持板41を移動する駆動素子71を備えている。
上述の実施形態と同様、水平スライド機構40は、吸収機構50が接続され、ガイド面2Gと間隙を介して対向する支持板41と、ガイド面2Gに接触した状態で回転可能な複数のボール42と、支持板41とボール42との間に配置され、ボール41を回転可能に保持する保持器43、とを有する。
駆動素子71は、支持板41とボール42との間隙の寸法が小さくなるようにテーブル1に対する吸収機構50(支持板41)の相対位置を変化させる。駆動素子71は、テーブル1に作用する鉛直方向上向きの荷重の大きさに関わらず、支持板41とボール42との間隙の寸法が零になるように、支持板41をZ軸方向に移動する。
駆動素子71は、例えばピエゾ素子のような圧電素子を含む。駆動素子71は、回転軸受60の下面と、テーブル1の孔1Kの内面に固定された固定部材72との間に配置される。
駆動素子71は、Z軸方向に関するテーブル1に対する吸収機構50(支持板41)の相対位置を調整可能である。駆動素子71が縮むことによって、支持板41は下方に移動する。駆動素子71が伸びることによって、支持板41は上方に移動する。
回転軸受60の上下方向に配置された2つの内輪61の間にスペーサ部材73が配置される。内輪61は、スペーサ部材37と接触する。上下方向に配置された2つの外輪62は、間隙を介して対向する。
駆動素子71は、回転軸受60の上下方向に配置された2つの外輪62のうち下側の外輪62と固定部材72との間に配置される。駆動素子71の作動により、2つの外輪62の距離が変化する。これにより、プレーンガイド装置30の支持板41の位置が調整される。
本実施形態によれば、駆動素子71によって鉛直方向のプレーンガイド装置30(支持板41)の位置が調整可能である。そのため、支持板41とボール42との間隙の寸法を調整することができる。
なお、駆動素子71を作動して、テーブル1に作用する鉛直方向上向きの外部荷重の大きさに関わらず、テーブル1とベース部材2との間隙の寸法が零になるように、支持板41がZ軸方向に移動されてもよい。
なお、本実施形態において、駆動素子71は、圧電素子でなくてもよい。駆動素子71が、エアシリンダのような力制御アクチュエータでもよい。
<第4実施形態>
第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図9は、本実施形態に係るテーブル装置100A(100B,100C)を備えるフラットパネルディスプレイ製造装置500の一例を示す図である。フラットパネルディスプレイ製造装置500は、フラットパネルディスプレイの製造工程の少なくとも一部において使用される。フラットパネルディスプレイは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、及び有機ELディスプレイの少なくとも一つを含む。
フラットパネルディスプレイ製造装置500は、フラットパネルディスプレイを製造するためのワークSを搬送可能な搬送装置600を含む。搬送装置600は、本実施形態に係るテーブル装置100Aを含む。
なお、図9においては、テーブル装置100Aを簡略して図示する。ワークSは、テーブル1に保持される。
本実施形態において、ワークSは、フラットパネルディスプレイを製造するための基板である。ワークSからフラットパネルディスプレイが製造される。ワークSは、ガラス板を含んでもよい。液晶ディスプレイが製造される場合、ワークSは、TFT基板を含んでもよいし、カラーフィルタ基板を含んでもよい。
フラットパネルディスプレイ製造装置500が、2枚の基板を貼り合せる貼り合せ装置を含む場合、テーブル1に保持されるワークSは、2枚の基板のうち一方の基板を含む。
本実施形態において、フラットパネルディスプレイ製造装置500は、他方の基板を保持する下方テーブル501を有する。下方テーブル501は、テーブル1に保持されたワークS(一方の基板)を処理する処理部として機能する。テーブル装置100Aは、下方テーブル501の上方に配置される。
フラットパネルディスプレイ製造装置500は、処理位置PJ1において、フラットパネルディスプレイを製造するための処理を行う。テーブル装置100Aは、テーブル1に保持されたワークSを処理位置PJ1に配置する。搬送装置600は、テーブル装置100Aのテーブル1にワークSを搬送(搬入)可能な搬入装置601と、テーブル1からワークSを搬送(搬出)可能な搬出装置602とを含む。搬入装置601によって、処理前のワークSがテーブル1に搬送(搬入)される。テーブル装置100Aによって、テーブル1に保持されたワークSが処理位置PJ1まで搬送される。搬出装置602によって、処理後のワークSがテーブル1及び下方テーブル501のいずれか一方から搬送(搬出)される。
テーブル装置100Aは、下方テーブル501により処理位置PJ1に配置されている基板に、テーブル1で保持されている基板を対向させる。本実施形態において、処理位置PJ1は、2枚の基板を貼り合せる貼り合せ位置を含む。テーブル装置100Aは、下方テーブル501に保持されている基板にテーブル1に保持されている基板を押し付けるように、下方に移動する。これにより、2枚の基板が貼り合せられる。
処理位置PJ1においてワークSが処理された後、その処理後のワークSが搬出装置602によってテーブル1又は下方テーブル501から搬送される。搬出装置602によって搬送(搬出)されたワークSは、後工程を行う処理装置に搬送される。
本実施形態においては、テーブル装置100Aは、ワークSを処理位置PJ1に配置可能である。また、テーブル1の位置決め精度の不足が抑制されている。そのため、不良な製品(フラットパネルディスプレイ)の発生が抑制される。
なお、本実施形態においては、テーブル装置100Aが下降することによって、2枚の基板が貼り合せられることとした。下方テーブル501が上昇してもよいし、テーブル装置100Aが下降するとともに、下方テーブル501が上昇してもよい。
なお、テーブル装置100A(100B,100C)が、半導体製造装置に使用されてもよい。半導体製造装置は、例えば、投影光学系を介してワークSにデバイスパターンを形成する露光装置を含む。露光装置において、処理位置PJ1は、投影光学系の像面位置(露光位置)を含む。投影光学系は、テーブル1に支持されたワークSを露光処理する処理部として機能する。投影光学系は、テーブル1の下方に配置され、テーブル1に保持されているワークSに下方から露光光を照射する。処理位置PJ1にワークSが配置されることにより、半導体製造装置は、投影光学系を介して、ワークSにデバイスパターンを形成可能である。
なお、半導体製造装置が、ワークSに膜を形成する成膜装置を含んでもよい。半導体製造装置が成膜装置を含む場合、処理位置PJ1は、膜を形成するための材料が供給される供給位置(成膜位置)を含む。材料を供給する供給部が、テーブル1に保持されたワークSの成膜処理を行う処理部として機能する。処理位置PJ1にワークSが配置されることにより、デバイスパターンを形成するための膜がワークSに形成される。
<第5実施形態>
第5実施形態について説明する。図10は、本実施形態に係るテーブル装置100A(100B,100C)を備える精密機械700の一例を示す図である。本実施形態においては、精密機械700が、精密機器のようなワークを精密に測定する精密測定機である例について説明する。
精密測定機700は、ワークS2を測定する。ワークS2は、例えば、フラットパネルディスプレイ製造装置500により製造されたフラットパネルディスプレイ、及び上述の半導体製造装置により製造された半導体デバイスの少なくとも一方を含んでもよい。精密測定機700は、ワークS2を搬送可能な搬送装置600Bを含む。搬送装置600Bは、本実施形態に係るテーブル装置100Aを含む。
なお、図10において、テーブル装置100Aを簡略して図示する。ワークS2は、テーブル1に保持される。
精密測定機700は、測定位置(目標位置)PJ2に配置されたワークS2の測定を行う。テーブル装置100Aは、テーブル1に支持されたワークS2を測定位置PJ2に配置する。搬送装置600Bは、テーブル装置100Aのテーブル1にワークS2を搬送(搬入)可能な搬入装置601Bと、テーブル1からワークS2を搬送(搬出)可能な搬出装置602Bとを含む。搬入装置601Bによって、測定前のワークS2がテーブル1に搬送(搬入)される。テーブル装置100Aによって、テーブル1に支持されたワークS2が測定位置PJ2まで搬送される。搬出装置602Bによって、測定後のワークS2がテーブル1から搬送(搬出)される。
テーブル装置100Aは、テーブル1を移動して、テーブル1に支持されたワークS2を測定位置PJ2に移動する。テーブル装置100Aは、テーブル1に支持されたワークS2を高い位置決め精度で測定位置PJ2に配置可能である。
本実施形態において、精密測定機700は、検出光を用いてワークS2の測定を光学的に行う。精密測定機700は、検出光を射出可能な照射装置701と、照射装置701から射出され、ワークS2で反射した検出光の少なくとも一部を受光可能な受光装置702とを含む。本実施形態において、測定位置PJ2は、検出光の照射位置を含む。照射装置701及び受光装置702は、テーブル1に支持されたワークS2を処理する処理部として機能する。本実施形態において、照射装置701及び受光装置702は、テーブル1に支持されたワークS2を測定する測定部として機能する。測定位置PJ2にワークS2が配置されることにより、ワークS2の状態が光学的に測定される。
測定位置PJ2においてワークS2の測定が行われた後、その測定後のワークS2が搬出装置602Bによってテーブル1から搬送される。
本実施形態においては、テーブル装置100Aは、ワークS2を測定位置(目標位置)PJ2に配置可能であるため、測定不良の発生を抑制できる。すなわち、精密測定機700は、ワークS2が不良であるか否かを良好に判断することができる。これにより、例えば不良なワークS2が後工程に搬送されたり、出荷されたりすることが抑制される。また、精密測定機700は、テーブル1によって測定位置PJ2に配置されたワークS2を測定できるので、そのワークS2の測定を精密に行うことができる。
なお、三次元測定装置が、本実施形態に係るテーブル装置100Aを備えてもよいし、テーブル装置100Aを含む搬送装置を備えてもよい。測定対象のワークがテーブル1に支持されることにより、三次元測定装置は、目標位置に配置されたワークを測定できるので、そのワークの測定を精密に行うことができる。
<第6実施形態>
第6実施形態について説明する。図11は、本実施形態に係るテーブル装置100A(100B,100C)を備える精密機械800の一例を示す図である。本実施形態においては、精密機械800が、精密加工を実施可能な精密加工機である例について説明する。
精密加工機800は、ワークS3を加工する。精密加工機800は、マシニングセンタを含み、テーブル装置100Aと、加工ヘッド801とを有する。加工ヘッド801が、テーブル装置100Aのテーブル1に保持されたワークS3を処理する処理部として機能する。本実施形態においては、加工ヘッド801が、テーブル装置100Aのテーブル1に保持されたワークS3を加工する加工部として機能する。加工ヘッド801は、加工工具を有し、テーブル装置100Aのテーブル1に保持されたワークS3を加工工具で加工する。加工ヘッド801は、ワークS3を切削する機構である。加工ヘッド801は、テーブル1の移動方向と直交するZ軸方向に加工工具を移動させる。
精密加工機800は、テーブル装置100AでワークS3をXY平面内において移動させ、加工ヘッド801をZ軸方向に移動させることで、加工工具とワークS3とを相対的に移動させることができる。
精密加工機800は、テーブル1によって加工位置(目標位置)に配置されたワークS3を加工できるので、そのワークS3の加工を精密に行うことができる。
なお、上述の各実施形態においては、テーブル1がXY平面内(水平面内)に移動することとした。本実施形態において、テーブル1がXY平面に対して傾斜する方向に移動されてもよい。すなわち、XY平面は、水平面と平行でもよいし、水平面に対して傾斜していてもよい。