JP2523978B2 - 位置決めテ―ブル - Google Patents

位置決めテ―ブル

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JP2523978B2
JP2523978B2 JP2267688A JP26768890A JP2523978B2 JP 2523978 B2 JP2523978 B2 JP 2523978B2 JP 2267688 A JP2267688 A JP 2267688A JP 26768890 A JP26768890 A JP 26768890A JP 2523978 B2 JP2523978 B2 JP 2523978B2
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ファクトリオートメーション(FA)機器な
どにおいて、直交2方向のX軸方向およびY軸方向と、
これらX軸方向およびY軸方向の移動平面に対する鉛直
方向の回転軸を中心として回転するθ軸方向の調整によ
り精密位置決めするために用いる位置決めテーブルに関
する。
従来の技術 従来、この種の位置決めテーブルとしては、X軸方向
の第1の可動台と、Y軸方向の第2の可動台と、θ軸方
向に回転し得るテーブルが順次上方に重ねて支持され、
第1の可動台、第2の可動台およびテーブルがそれぞれ
の軸方向に駆動されることにより、X軸方向、Y軸方向
およびθ軸方向の位置決めが行われるように構成されて
いる。以下、上記従来の位置決め装置について図面を参
照しながら説明する。
第4図(a)および(b)は従来の位置決めテーブル
を示し、第4図(a)は平面図、第4図(b)は正面図
である。第4図(a)、(b)に示すように、基台51上
で第1の可動部材であるX軸可動部材52が基台51に沿っ
て移動し得るように支持手段(図示省略)により支持さ
れている。基台51の両端に立設されたX軸支持部53間に
ボールねじ54のねじ軸55が回転可能に支持され、X軸可
動部材52に設けられたボールねじ54のナット56が多数の
循環し得るボール(図示省略)を介してねじ軸55と螺合
されている。一方のX軸支持部53にはねじ軸55を回転さ
せるX軸駆動用のモータ57が支持されている。X軸可動
部材52上で第2の可動部材であるY軸可動部材58がX軸
可動部材52に沿って移動し得るように支持手段(図示省
略)により支持されている。X軸可動部材52におけるね
じ軸55を挟む方向の両端に立設されたY軸支持部59間に
ボールねじ60のねじ軸61が上記ねじ軸55と直交方向で回
転可能に支持され、Y軸可動部材58に設けられたボール
ねじ60のナット62が多数の循環し得るボール(図示省
略)を介してねじ軸61と螺合されている。一方のY軸支
持部59にはねじ軸61を回転させるY軸駆動用のモータ63
が支持されている。Y軸可動部材58上にはθ軸支持フレ
ーム64が一体的に設けられ、このθ軸支持フレーム64に
はテーブル65がX軸可動部材52とY軸可動部材58の移動
平面に対して鉛直方向のθ軸である回転軸(図示省略)
を中心として回転可能に支持されている。θ軸支持フレ
ーム64にはθ軸駆動用のモータ66が支持され、このモー
タ66とテーブル65とは歯車等の回転力伝達手段(図示省
略)により連係されている。
以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。
例えば、まず、X軸駆動用のモータ57を駆動してねじ
軸55を回転させると、ナット56を介してX軸可動部材52
およびその上部のY軸可動部材58、テーブル65等を一体
に移動させ、X軸方向の位置決めを行うことができる。
次に、Y軸駆動用のモータ63を駆動してねじ軸61を回転
させると、ナット62を介してY軸可動部材58およびその
上部のテーブル65等を一体に移動させ、Y軸方向の位置
決めを行うことができる。次に、θ軸駆動用のモータ66
を駆動することにより、回転力伝達手段を介してテーブ
ル65を回転させ、θ軸方向の位置決めを行うことができ
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の位置決めテーブルでは、X
軸可動部材52、Y軸可動部材58およびテーブル65を上下
方向に重ねて構成しているため、上下方向の寸法を低く
するにはおのずから制約がある。したがって、薄型化に
限界があり、利用分野が限られる。また、テーブル65を
回転させる機構が複雑であり、高精度化を図るのが困難
であるばかりでなく、高価となるなどの問題があった。
本発明は、上記のような従来の問題を解決するもので
あり、薄型化を図り、利用分野を拡げることができ、ま
た、テーブルの回転方向の機構を簡素化して容易に高精
度化を図ることができると共に、低コスト化を図ること
ができるようにした位置決めテーブルを提供することを
目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、基台と、この
基台にX軸方向に移動可能に支持された第1の可動部材
と、この第1の可動部材を駆動する第1の駆動手段と、
前記第1の可動部材にY軸方向に移動可能に支持された
一対の第2の可動部材と、これら第2の可動部材を同期
させもしくは個別に駆動する第2および第3の駆動手段
と、前記第2の可動部材の上面に固定された第1および
第2の円形突起と、第1および第2の円形突起のいずれ
か一方に係合する穴と他方に係合するX軸方向に形成さ
れた長穴を有し、前記穴に係合する円形突起を中心とし
て前記第2の可動部材の上面に回動可能に支持されたテ
ーブルとを備えたものである。
作用 したがって、本発明によれば、駆動装置の駆動により
第1の可動部材およびその上部の第2の可動部材、テー
ブル等を第1のX軸方向に移動させて位置決めし、駆動
源の駆動により一対のボールねじを介して一対の第2の
可動部材をテーブル等と共に、第2の可動部材を結ぶ線
が上記X軸方向に対して平行となるように移動させるこ
とにより、上記X軸方向と直交す第2のY軸方向の位置
決めを行い、一対のボールねじを介して一対の第2の可
動部材の一方、若しくは両方をこれらを結ぶ線が上記X
軸方向に対して平行とならないように移動させることに
より、テーブルを上記X軸方向とY軸方向の移動平面に
対して鉛直方向の回転軸を中心としてθ軸方向に回転さ
せて位置決めすることができる。このように一対のボー
ルねじをY軸方向とθ軸方向の移動に兼用することがで
き、構成を簡素化することができる。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
まず、本発明の第1の実施例について説明する。
第1図(a)、(b)および第2図は本発明の第1の
実施例における位置決めテーブルを示し、第1図(a)
は平面図、第1図(b)は正面図、第2図は制御ブロッ
ク図である。
第1図(a)、(b)に示すように、基台1上で第1
の可動部材であるX軸可動部材2が基台1に沿って移動
し得るように支持手段(図示省略)により支持されてい
る。基台1の両端に立設されたX軸支持部3間にボール
ねじ4のねじ軸5が回転可能に支持され、X軸可動部材
2に設けられたボールねじ4のナット6が多数の循環し
得るボール(図示省略)を介してねじ軸5と螺合されて
いる。一方のX軸支持部3にはねじ軸5を回転させるX
軸駆動用のモータ7が支持されている。X軸可動部材2
上で一対の第2の可動部材であるY軸可動部材8、9が
X軸可動部材2に沿って移動し得るように支持される。
X軸可動部材2におけるねじ軸5を挟む方向の両端に立
設されたY軸支持部10、10の両側部間にボールねじ11、
12のねじ軸13、14が上記ねじ軸5と直交方向で回転可能
に支持され、各Y軸可動部材8、9に設けられたボール
ねじ11、12のナット15、16が多数の循環し得るボール
(図示省略)を介してねじ軸13、14と螺合されている
(各Y軸可動部材8、9はボールねじ11、12のナットそ
のものにより構成することができる。)。両ボールねじ
11、12はねじピッチなどの特性が同一となるように設定
されている。一方のY軸支持部10にはねじ軸13、14を回
転させるY軸駆動用のモータ17、18が支持されている。
両Y軸可動部材8、9上にはこれらに跨ってテーブル19
が支持される。すなわち、各Y軸可動部材8、9上には
円形突起20、21が一体的に設けられ、テーブル19の両側
部には円形突起20、21に対応して円形穴22とX軸可動部
材2の移動軸であるX軸に対してほぼ平行な長穴23が形
成され、円形穴22が円形突起20に係合され、長穴23が円
形突起21に係合され、テーブル19は長穴23を利用し、X
軸可動部材2、Y軸可動部材8、9の移動平面と鉛直方
向の回転軸である円形突起20を中心としてθ軸方向に回
転し得るように支持されている(なお、円形突起20と21
をテーブル19側に設け、円形穴22と長穴23をY軸可動部
材8と9側に形成することもできる。)。
上記各モータ7、17、18は第2図に示すように、モー
タドライバ24、25、26を介して位置決めコントローラ27
に接続されている。
以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。
例えば、まず、位置決めコントローラ27により移動司
令をモータドライバ24に与え、X軸駆動用のモータ7を
駆動してボールねじ4のねじ軸5を回転させると、ナッ
ト6を介してX軸可動部材2およびその上部の一対のY
軸可動部材8、9、テーブル19等を一体に移動させ、X
軸方向の位置決めを行うことができる。次に、位置決め
コントローラ27より2つの同じ動作司令をモータドライ
バ25と26に与え、Y軸駆動用のモータ17と18を駆動して
ボールねじ11と12のねじ軸13と14を同じ量だけ回転させ
ると、上記のようにボールねじ11と12のピッチが同じと
なるように設定しているので、ナット15と16を介して一
対のY軸可動部材8と9を同じ移動量でこれらを結ぶ線
がX軸と平行となるようにY軸方向に移動させ、これと
共に、その上部のテーブル19等を移動させ、Y軸方向の
位置決めを行うことができる。次に、位置決めコントロ
ーラ27より動作司令をモータドライバ26に与え、テーブ
ル19の長穴23と円形突起21で係合している側のY軸可動
部材9を移動させるためのY軸駆動用のモータ18を駆動
してボールねじ12のねじ軸14を回転させ、ナット16を介
してY軸可動部材9をY軸方向に移動させる。これに伴
い、Y軸可動部材8、9を結ぶ線がX軸に対して平行と
ならないので、テーブル19は長穴23を利用し、他方のY
軸可動部材8側の円形突起20を中心としてθ軸方向に所
望の角度で回転させて位置決めを行うことができる。こ
のときの角度θの値は、円形突起20と21の間のX軸方向
およびY軸方向の距離から三角関数の計算式で算出する
ことができる。そして、円形突起20と21の距離を大きく
とるとことによりθ軸方向の分解能を向上させることが
できる。
また、テーブル19を両Y軸可動部材8、9と共にY軸
方向に移動させている際にθ軸方向に姿勢を制御する必
要がある場合には、Y軸駆動用のモータ17の回転量より
Y軸駆動用のモータ18の回転量が多くなるようにすれ
ば、上記のようにテーブル19をθ軸方向に回転させるこ
とができ、位置決めコントローラ27内に補間制御機能を
持たせればよい。
なお、第2図においては、オープンループ制御の実施
例を示しているが、フィードバック要素を有するサーボ
制御であってもよく、この場合、高速性能や制御性や精
度の面に更に有利になる。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
第3図(a)、(b)は本発明の第2の実施例におけ
る位置決めテーブルを示し、第3図(a)は平面図、第
3図(b)は正面図である。
本実施例においては、上記第1の実施例と同一部分に
ついては同一符号を付してその説明を省略し、異なる構
成について説明する。本実施例の特徴とするところは、
第3図(a)、(b)に示すように、Y軸支持部10、10
の中間部間にY軸可動部材8、9の移動方向と平行、す
なわち、ボールねじ11、12のねじ軸13、14と平行に案内
軸28が固定され、案内軸28に沿って移動し得るようにY
軸補助可動部材29が案内軸28上に摺動可能に嵌合されて
いる。Y軸補助可動部材29上には円形突起30が一体的に
設けられ、円形突起30がテーブル19の中心に形成された
円形穴31と係合されている。両補助可動部材8、9上に
一体的に設けられた円形突起20、21は、テーブル19の両
側でX軸可動部材2の移動軸であるX軸に対してほぼ平
行に形成された長穴32、33に係合されている。テーブル
19はY軸補助可動部材29が案内軸28に沿って自由に移動
することができ、しかも、両側の長穴32、33がY軸可動
部材8、9の円形突起20、21に係合しているので、Y軸
方向とθ軸方向には自由度を有するが、X軸方向の動き
は円形穴31の円形突起に対する係合により規制されてい
るので、円形突起30を中心としてθ軸方向に回転するこ
とができる(なお、円形突起30と円形穴31、円形突起2
0、21と長穴32、33をそれぞれ反対側に設けることもで
きる。)。
以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。
テーブル19をX軸方向とY軸方向に位置決め動作につ
いては上記第1の実施例と同様である。そして、位置決
めコントローラ27より同じ量で正逆の動作司令をモータ
ドライバ25と26に与え、Y軸駆動用のモータ17と18およ
びボールねじ11と12のねじ軸13と14を互いに逆回転させ
ると、ナット15と16を介してY軸可動部材8と9をこれ
らを結ぶ線がX軸に対して平行とならないように互いに
逆方向に移動させることができる。これに伴い、テーブ
ル19は両側の長穴32、33を利用し、中央の円形突起30を
中心として所望のθ軸方向に所望の角度で回転させて位
置決めを行うことができる。
このように上記各実施例によれば、Y軸駆動用モータ
17と18の移動量の関係でテーブル19のY軸方向とθ軸方
向の位置決めを行うことができるので、上記従来例のよ
うな複雑な構造のθ軸回転機構を重ねる必要がない。し
たがって、全体を薄型に構成することができ、しかも、
上記従来例の位置決めテーブルと比較しても制御対象が
X、Y、θの3軸と変わらないので、制御的にも簡単な
構成で高精度の位置決めを実現することができる。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、駆動装置の駆動に
より第1の可動部材およびその上部の第2の可動部材、
テーブル等を第1のX軸方向に移動させて位置決めし、
駆動源の駆動により一対のボールねじを介して一対の第
2の可動部材をテーブル等と共に、第2の可動部材を結
ぶ線が上記X軸方向に対して平行となるように移動させ
ることにより、上記X軸方向と直交する第2のY軸方向
の位置決めを行い、一対のボールねじを介して一対の第
2の可動部材の一方、若しくは両方をこれらを結ぶ線が
上記X軸方向に対して平行とならないように移動させる
ことにより、テーブルを上記X軸方向とY軸方向の移動
平面に対して鉛直方向の回転軸を中心としてθ軸方向に
回転させて位置決めすることができる。このように一対
のボールねじをY軸方向とθ軸方向の移動に兼用するこ
とができるので、薄型化を図り、利用分野を拡げること
ができる。また、テーブルのθ軸回転方向の構成を簡素
化することができ、容易に高精度化を図ることができる
と共に、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)および第2図は本発明の第1の実
施例における位置決めテーブルを示し、第1図(a)は
平面図、第1図(b)は正面図、第2図は制御ブロック
図、第3図(a)、(b)は本発明の第2の実施例にお
ける位置決めテーブルを示し、第3図(a)は平面図、
第3図(b)は正面図、第4図(a)、(b)は従来の
位置決めテーブルを示し、第4図(a)は平面図、第4
図(b)は正面図である。 1……基台、2……X軸可動部材(第1の可動部材)、
4……ボールねじ、7……モータ、8、9……Y軸可動
部材(第2の可動部材)、11、12……ボールねじ、17、
18……モータ、19……テーブル、20、21……円形突起、
23……長穴、28……案内軸、29……Y軸補助可動部材、
30……円形突起、31……円形穴、32、33……長穴。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基台と、この基台にX軸方向に移動可能に
    支持された第1の可動部材と、この第1の可動部材を駆
    動する第1の駆動手段と、前記第1の可動部材にY軸方
    向に移動可能に支持された一対の第2の可動部材と、こ
    れら第2の可動部材を同期させもしくは個別に駆動する
    第2および第3の駆動手段と、前記第2の可動部材の上
    面に固定された第1および第2の円形突起と、第1およ
    び第2の円形突起のいずれか一方に係合する穴と他方に
    係合するX軸方向に形成された長穴を有し、前記穴に係
    合する円形突起を中心として前記第2の可動部材の上面
    に回動可能に支持されたテーブルとを備えた位置決めテ
    ーブル。
  2. 【請求項2】基台と、この基台にX軸方向に移動可能に
    支持された第1の可動部材と、この第1の可動部材を駆
    動する第1の駆動手段と、前記第1の可動部材にY軸方
    向に移動可能に支持された一対の第2の可動部材と、こ
    れら第2の可動部材を同期させもしくは個別に駆動する
    第2および第3の駆動手段と、前記第2の可動部材の上
    面に固定された第1および第2の円形突起と、第1の可
    動部材にY軸方向に移動可能に支持された第3の可動部
    材と、この第3の可動部材の上面に固定された第3の円
    形突起と、この第3の円形突起に係合する穴と第1およ
    び第2の円形突起に係合するX軸方向に形成された長穴
    を有し、前記第3の円形突起を中心として前記第2の可
    動部材の上面に回動可能に支持されたテーブルとを備え
    た位置決めテーブル。
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