JP2821841B2

JP2821841B2 - 運動システム

Info

Publication number: JP2821841B2
Application number: JP5166309A
Authority: JP
Inventors: 村洋太郎畑
Original assignee: 畑村洋太郎
Priority date: 1993-06-12
Filing date: 1993-06-12
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JPH0724677A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業に必要な装置類を
作業対象物の回りに運動可能に配置する運動システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】技術の進歩により、人間が加工対象と考
える世界が次々と小さい方向に広がっている。特にトン
ネル顕微鏡（ＳＴＭ）の発明は直接に原子の姿を観察す
る手段を人間に与え、その技術の周辺から原子間力顕微
鏡などの観察手段や原子・分子操作など多くの技術を生
み出している。

【０００３】一方、見方を変え、種々の加工法について
加工対象の精度と加工対象の大きさなどの大略の値を図
１４に示す。実用されている機械加工の精度はおおよそ
１［μｍ］，マスクを用いた集積回路では、０．１［μ
ｍ］程度である。ちなみに積層基板の穴あけの大きさは
機械的なパンチやドリルで約０．１［ｍｍ］，レーザを
用いたもので０．１〜０．０２［ｍｍ］が最小である。
最近、世の中で関心を集めているマイクロマシンでは、
おもにマスクによる加工を用いるので、精度で０．１
［μｍ］，大きさで約１［ｍｍ］である。また、原子間
に種々の力を作用させて原子の位置を操作する原子操作
では数Ａ（オングストローム）の位置決めが実現してい
る。

【０００４】この図を見ると分かるように、物理学的な
手法である原子・分子の操作の世界と工学的な手法であ
るミクロンまたはサブミクロンの世界との間に１０の２
乗〜１０の３乗の桁数の違いがあり、今後この分野が大
きく発展すると思われる。そこでは大きい方から小さい
方に進んできた機械的加工およびビーム加工と、小さい
方から大きい方に進んできた原子または原子・分子の集
団としての加工がドッキングし、新たな複合加工法とし
て発展すると考えられる。

【０００５】このようなマイクロ・ナノ加工の必要とし
ている作業環境の例を図１５に示す。被加工物（たとえ
ば超ミクロな立体配線基板）は３軸の粗微動機構上の固
定具で固定され、３次元的に位置決めされる。回路の作
成は、マスクを用いたり用いなかったりするが、主にビ
ーム加工機で行われる。機械加工・原子操作工具などに
よって局所的な加工が行われ、切り屑の除去や他部品の
付加などがハンドリング装置で行われる。外部の機械へ
の被加工物の搬出入は搬送具で行われる。これらの操作
は電子式と光式の立体拡大視装置でモニタされる。もち
ろん必要に応じて原子贈も原子間力顕微鏡などで観察さ
れ、さらに必要に応じて局所的な分析が行われる。これ
らのすべては真空容器中に格納され、電子線の安定と塵
の防除が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】発明者はこのような考
えで、電子顕微鏡で立体視をしながらナノメータオーダ
の位置決め精度で人間の思った通りの作業ができるシス
テムの開発を試みてきたが、そのシステムとしては、同
所性、同時性を保障するものでなければできないことが
経験的にわかってきた。

【０００７】同所性とは、同じ場所、たとえば見ている
場所と調べている場所が本当に同じかどうかということ
で、同時性とは、見ている時にその作業をやっているか
どうかということである。

【０００８】ところが、この二つを同時に満足させるこ
とが現在のやり方では不可能であり、新たな作業用の運
動システムの構築が要請されている。

【０００９】現在の作業システムは、見るという手段、
それから加工するという手段、それからそこの成分を調
べたりする分析をするという手段、一個づつのものが、
一つづつの単能機で、別の場所で、別の時間でやられて
いるにすぎない。そのため、本当に起こっている現象、
すなわち、正しくそこの場所の現象を本当に見ながらそ
この性質を測っているのか、あるいはそこを調べている
のかということ、そういうことが全然確認できない。

【００１０】たとえば、ワークのＡ点について作業しよ
うとする場合に、通常の大きさの世界では、ワークの全
部を見るという動作をやっているから、Ａ点とＢ点の区
別ができるのであって、局所的に拡大装置を使って見て
いるときは、Ａ点なのかＢ点なのか区別できない。

【００１１】一番始めの段階でＡ点を調べると決定した
ら、Ａ点にだけ作業用の装置類全部が集まってくるもの
で作業しなければ不可能である。なぜかというと、見て
るところでしか作業ができないのに、その同時性や同所
性を保障するものが無いと作業できない。Ａ点を見たつ
もりでやっているのに、Ｂ点のところを見ているという
不安があればもう作業はできないからである。

【００１２】本発明は上記した同所性，同時性の要請を
満足させ得る新たな作業用の運動システムを構築するこ
とを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、曲率中心が作業対象物を通る軸
上に位置する円弧状部を備えた形状または円形状の第１
のレールと、該第１のレール上を自走する複数の第１の
ブロックと、該各第１のブロック上に支持される曲率中
心が作業対象物を通る軸上に位置する円弧状部を備えた
複数の第２のレールと、前記作業対象物の観察，分析，
加工等の作業に必要な装置類が取り付けられ前記第２の
レール上を自走する第２のブロックと、を備えたことを
特徴とする。また、曲率中心が作業対象物を通る軸上に
位置する円弧状部を備えた形状または円形状の第１のレ
ールと、該第１のレール上を自走する１つ以上の第１の
ブロックと、該各第１のブロック上に支持される曲率中
心が作業対象物を通る軸上に位置する円弧状部を備えた
第２のレールと、前記作業対象物の観察，分析，加工等
の作業に必要な装置類が取付けられ前記第２のレール上
を自走する第２のブロックと、を一組の構成単位とし、
該構成単位を作業対象物の周囲に複数組設けたことを特
徴とする。

【００１４】第２のレールの円弧状部の曲率中心を第１
のレールの円弧状部の曲率中心を通る軸上に位置させた
ことを特徴とする。

【００１５】作業対象物は、Ｚ軸上を上下、ＸーＹ軸上
を水平移動してもよいし、第１および第２のレールが全
体として、Ｚ軸上を上下、Ｘ−Ｙ軸上を水平移動するよ
うにしてもよい。

【００１６】ここで、ＸーＹ軸は、作業対象物を中心と
する第１のブロックの運動面を含む平面座標系であり、
Ｚ軸はこの平面に対して直交する軸である。

【００１７】第１および第２のブロックは、第１，第２
のレールに転動体を介して支持されるブロック本体と、
該ブロック本体を駆動する駆動機構とから構成される。

【００１８】駆動機構として、粗動送り機構と微動送り
機構とを備えていることを特徴とする。

【００１９】粗動送り機構と微動送り機構が一つの機構
で行うことを特徴とする。

【００２０】駆動機構が、粗動送り機構と微動送り機構
を分けて多段構成となっていることを特徴とする。

【００２１】駆動機構は、インチワーム機構，超音波モ
ータ，歩行形式のアクチュエータ，レールに摩擦接触す
る摩擦輪と摩擦輪を回転駆動するモータとによって構成
されるフリクションドライブ，リニアモータによって構
成してもよい。

【００２２】レールに沿って設けられたタイミングベル
トと、ブロック本体に設けられたベルトプーリと、ベル
トプーリを駆動するモータとによって構成してもよい。

【００２３】また、レールに沿って設けられたラック
と、ブロック本体に設けられたピニオンと、該ピニオン
を駆動するモータとによって構成してもよい。

【００２４】また、第１および第２のブロックは、自分
の位置を検出する位置検出手段を備えていることを特徴
とする。

【００２５】位置検出手段によって検出された位置情報
に基づいて第１および第２の各ブロックの位置を制御す
ることを特徴とする。

【００２６】また、第１および第２のブロックは、力検
出手段を備えていることを特徴とする。

【００２７】力検出手段によって検出された力情報に基
づいて第１および第２の各ブロックの１を制御すること
を特徴とする。

【００２８】作業対象物を、アームを介して第１また
は第２のブロックに支持したことを特徴とする。この第
１または第２ブロックは、該第１または第２ブロックに
支持されたアームを回転するための回転機構を備えてい
ることが好適である。

【００２９】運動システムが密閉された空間に格納され
ていること好適である。

【００３０】

【作用】本発明にあっては、各種装置類が取り付けられ
る複数の第２のブロックは第１のレールの円弧状部の曲
率中心を中心とする円周上であって、かつ各第２のレー
ルの円弧状部に沿って運動するので、第２のブロックは
作業対象物の周囲を作業対象物を中心に見ながら上下左
右に立体的に運動させることができ、取付台の装置類の
動きを作業対象物に集中させることが可能となる。

【００３１】つまり、同じ場所、観察しているそこの場
所に作業装置類が集中しているので、作業対象物にワー
クを取り付けたまま外すことなく、分析装置でそこの場
所を取出したり、組立装置によって他の部材を組立てた
り、各種作業を行うことができる。

【００３２】このようなシステムは、ナノの単位の作業
システムに限らず、通常の大きさのすべての作業にも使
用可能である。

【００３３】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００３４】図１は本発明の一実施例に係る運動システ
ムを用いた作業システムを示している。

【００３５】このシステムは、観察，分析，加工等の作
業に必要な装置類１，２，３，４の取付台５，６，７，
８が作業対象物９の回りを回転面を含む立体面上を運動
するように、取付台５，６，７，８の運動を案内する軌
道部材１０，１１，１２，１３，１４，１５と、中央の
作業空間１６を確保しつつ取付台５，６，７，８を駆動
する不図示の駆動手段と、を備えた構成となっている。

【００３６】各取付台５，６，７，８には、観察装置，
分析装置，各種作業工具等が取り付けられ、これらがす
べて中央の作業対象物９に集中している。

【００３７】作業対象物９は、作業対象物９が固定され
る作業ステージ１７によってＺ軸上を上下、ＸーＹ軸上
を水平移動してもよいし、各軌道部材１０〜１５が全体
として、Ｚ軸上を上下、Ｘ−Ｙ軸上を水平移動するよう
にしてもよい。

【００３８】ここで、ＸーＹ軸は、作業対象物９を中心
とする軌道部材１４，１５を含む平面座標系であり、Ｚ
軸はこの平面に対して直交する軸である。

【００３９】この作業システムは、中の雰囲気を変化さ
せ得る密閉空間を構成するチャンバ１８内に格納するこ
とが好ましい。雰囲気としては、真空にしたり、温度を
変えたり、不活性ガスを封入したり、種々の雰囲気での
作業を実現する。

【００４０】さらに、図２に示すように、作業ステージ
１７を案内装置１９を介してチャンバ１８内に出し入れ
自在としてもよい。たとえば、チャンバ１８外部で作業
ステージ１７に作業対象物９をセットし、案内装置１９
を介して作業対象物を９作業空間１６下方まで搬送し、
その後作業位置まで作業ステージ１７を上昇させる。チ
ャンバ１８には、図１に示すようなビーム加工機２０や
図２に示すような、ＳＥＭ等の観察手段２１が取り付け
られる。

【００４１】上記作業ステージ１７の案内装置１９は、
軌道レール２２と、軌道レール２２に沿って移動自在に
設けられるブロック２３と、ブロック２３と軌道レール
２２間に介装される転動体（図示せず）と、から構成さ
れる転がり案内装置を使用して、作業対象物９の支持剛
性を大きくしておく。

【００４２】図３には、図１の運動システムの基本構成
要素を示したものである。

【００４３】すなわち、作業対象物９を通る第１の軸２
４を中心として第１の運動を案内する第１のレール２５
と、この第１のレール上２５を自走する一つ以上の第１
のブロック２６と、各第１のブロック２６上に支持さ
れ、前記作業対象物９を通る第１の軸２４とは異なる第
２の軸２７を中心として第２の運動を案内する第２のレ
ール２８と、この第２のレール２８上を自走する第２の
ブロック２９と、を備え、第２のブロック２９を、前記
作業対象物９を貫通する軸を中心とする仮想回転面を含
む立体面３０上を移動可能としている。そして、この第
２のブロック２９が装置類を取付る取付台となる。

【００４４】このように、第１のブロック２６及び第２
のレール２８が一つの場合には、第１のレール２５と第
１のブロック２６の構成の代わり、回転ベアリングを用
いることもできる。ただ、第１のブロック２６を複数の
使用する場合には、それぞれ独立して移動させる必要か
ら、回転ベアリングよりも、本実施例のような自走式の
ブロックを用いることが好適である。

【００４５】前記第１のレール２５は、この実施例では
作業対象物９の中心を通る第１の軸（Ｚ軸）を曲率中心
とする円弧状のレールであり、基台上に固定される。一
方、第２のレール２８は、作業対象物９の中心を通り、
前記第１の軸２４と直交する第２の軸を曲率中心とする
円弧状レールによって構成されている。したがって、第
２のブロック２９は、図３(ｃ)に示すように、作業対象
物９の中心Ｏから所定距離だけ離れた球面上の任意位置
に移動自在となっている。

【００４６】この実施例では、第１，第２のレール２
５，２８を円弧状としているが、第２のレール２８Ａを
第１のブロック２６上に垂直に立設すれば、図４(ｂ)に
示すように、第２のブロック２９は立体面として円筒面
３０Ａ上を移動する。また、図４(ａ)に示すように、第
２のレール２８Ｂを斜めに傾けて固定すれば、第２のブ
ロック２９は立体面として円錐面３０Ｂ上を移動する。
さらに、図４(ｃ)に示すように、第１のレール２５をト
ラック形状とし、第２のレール２８Ｃを直線で垂直に立
設すれば、第２のブロック２９はトラック状の立体面３
０Ｃ上を移動することになる。

【００４７】第１，第２のブロックは自走式であり、図
３(ｄ)に示すように、軌道レール３１と、この駆動レー
ル３１に沿って移動するブロック３２と、軌道レール３
１とブロック３２間に介装される転動体３３と、ブロッ
ク３２を駆動する駆動手段３４と、から構成される。

【００４８】図５は、上記ブロック３２を駆動する駆動
手段の構成例を示している。

【００４９】図５(ａ)，(ｂ)は、超音波モータの例であ
り、同図(ａ)は進行波タイプのリニア型モータ３５であ
り、同図(ｂ)は定在波タイプのリニア型モータ３６の構
成を模式的に示したものである。

【００５０】図５(ｃ)は、歩行形式のアクチュエータ３
７を示している。

【００５１】また、図５(ｄ)はフリクションドライブで
あり、軌道レール３１に摩擦接触する摩擦輪３８と摩擦
輪３８を回転駆動するモータ３９とによって構成され
る。

【００５２】図５(ｅ)はタイミングベルト４０を用いた
例で、軌道レール３１に沿って設けられたタイミングベ
ルト４０と、ブロック３２に設けられたベルトプーリ４
１と、ベルトプーリ４１を駆動するモータ４２とによっ
て構成される。

【００５３】図５(ｆ)は、ラック４３とピニオン４４を
用いた例で、軌道レール３１に沿って設けられたラック
４３と、ブロック３２に設けられたピニオン４４と、ピ
ニオン４４を駆動するモータ４５とによって構成され
る。

【００５４】図６は、各種装置類の取付部となる第２の
ブロック２９と作業対象物９との相対位置を位置調整可
能とする場合を示している。この内、図６(ａ)は、第
１，第２のレール２５，２８側は固定し、作業ステージ
１７をＸＹＺの三軸方向に調整可能とした例である。ま
た、図６(ｂ)は、第１のブロック２６に固定される第２
のレール２８をＸＹＺ方向に移動可能としたものであ
る。

【００５５】図７は、第２のレール２８の取付方法の変
形例を示している。

【００５６】図７(ａ)，(ｂ)は、第１のレール２５Ｄの
曲率半径Ｒ１を第２のレール２８Ｄの曲率半径Ｒ２より
も小さくして第１のレール２５Ｄの上下方向の中途位置
に作業対象物９が位置するようにしたものである。この
例では、第２のレール２８Ｄの下端を第１のブロック２
６に固定している。

【００５７】一方、図７(ｃ)は、取付補助部材２６Ｅを
介して第２のレール２８Ｅを第１のブロック２６Ｅに固
定した例である。

【００５８】図８は、第１のレール２５と第２のレール
２８の組を複数組設けた例である。

【００５９】図８(ａ)は各組の第２のブロック２９，２
９が運動する球面の中心が作業対象物９の中心Ｏに集中
する例である。

【００６０】図８(ｂ)は各組の第２のブロック２９，２
９の運動する球面中心が、作業対象物９の２点Ｏ，０′
に集中する例である。

【００６１】図８(ｃ)は、各組の第２のブロック２９，
２９Ｆが運動する球面の半径Ｒ２，Ｒ２ｆが異なる例を
示している。

【００６２】図９は、第１，第２のレールを分割タイプ
とした場合と、全周タイプとした場合を例示している。

【００６３】図９(ａ)は、第１のレール２５及び第２の
レール２６を共に分割タイプとした例である。

【００６４】図９(ｂ)は、第１のレール２５Ｇを全周タ
イプとし、第２のレール２８を分割タイプとしたもので
ある。

【００６５】図９(ｃ)は、図８(ｃ)の複数組の第１，第
２のレール２８，２８Ｈの曲率半径が異なる場合を示し
たもので、第１のレール２５，２５Ｈが同心円上に配置
される。

【００６６】図９(ｄ)は、第１のレール２５Ｉを全周的
に配置し、その直径線に沿って対向するように配置され
る第１のブロック２６間に、半円周状の第２のレール２
８Ｉを架け渡した例である。

【００６７】図１０（ａ）は第１のレール２５Ｊをトラ
ック形状とした例である。トラック形状は円弧状部と直
線部を組み合わせた例であり、このように円弧状部と直
線部を組合わせると、円弧状部において装置類を作業対
象物に集中させることができると同時に、直線部におい
て作業対象物を直線的にトラバースして観察することが
できる。また、図１０（ｂ）は第１のレール２５Ｋを楕
円形状とした例である。楕円形状は両端の円弧状部と曲
線部を組み合わせた例である。

【００６８】図１１は、図３の基本構成に対して、第１
あるいは第２のブロック２６，２９を固定して第１，第
２のレール２５，２８を移動する場合の変形例を示して
いる。

【００６９】図１１(ａ)，(ｂ)は、第１のブロック２６
を固定して第１のレール２５を移動させ、この第１のレ
ール２５に対して第２のレール２８の一端を固定し、こ
の第２のレール２８に沿って第２のブロック２９を移動
させるようにしたものである。

【００７０】図示例では、第１のレール２５の適宜位置
に第２のレール２８が固定されているが、第１のレール
２５に別途自走式のブロックを設け、この自走式のブロ
ックに第２のレール２５を取付け、第１のレール２５の
移動に対して自走式のブロックの移動を重畳させれば、
その和と差を利用して第２のレール２８の微動速送りが
可能となる。

【００７１】図１１(ｃ)，(ｄ)は、第１のレール２５を
固定して第１のブロック２６を可動とし、この第１のブ
ロック２６に第２のブロック２９を固定し、第２のレー
ル２８を可動としたものである。

【００７２】この場合には、第２のレール２８の適宜位
置に各種装置類の取付部が設けられる。この取付部とし
ては、第２のレール２８に対して固定したものでもよい
し、第２のレール２８に、さらに取付部として自走式の
ブロックを設けてもよい。そして、第２のレール２８の
移動に対して取付部としての自走式のブロックの移動を
重畳させれば、その和と差を利用して微動速送りが可能
となる。

【００７３】図１１(ｅ)，(ｆ)は、第１のブロック２６
を固定して第１のレール２５を可動とし、さらにこの第
１のレール２５に第２のブロック２９を固定して第２の
レール２８を可動としたものである。

【００７４】この場合にも、上記したように可動の各第
１のレール２５に対して自走する別のブロックに第２の
ブロック２９を固定し、この第２ブロック２９に対して
可動の第２のレール２８に対してさらに自走式のブロッ
クを設ければ、あらゆる回転方向に対して微動及び速送
り可能となる。

【００７５】図１２(ａ)，(ｂ)に示す例は、作業対象物
９をアーム４６を介して第１のブロックに２６に支持し
たものである。

【００７６】一方、図１２(ｃ)，(ｄ)は、作業対象物９
を第２のブロック２７に対してアーム４７を介して連結
したものである。

【００７７】図１３は、より装置構成例を示している。

【００７８】この例は、基本的には図７に示した基本の
円弧状レールの構成を組み合わせたもので、第１のレー
ル２５は全周的に円環状に成形し、その上に複数の自走
式の第１のブロック２６が設けられ、各第１のブロック
２６に第２のレール２８がそれぞれ取り付けられてい
る。この第１レール２５は、ＸＹテーブル４７上に組み
付けられ、チャンバ１８に固定される観察手段２１に対
して位置決めされる。

【００７９】そして、各第２のレール２８上に設けられ
る第２のブロック２９に、各種作業装置１，２等が取り
付けられるが、特に、この例では、第２のブロック２９
に対してアーム４７を介して作業対象物９が支持されて
おり、作業対象物９の姿勢が調整可能となっている。

【００８０】さらに、この作業対象物９を支持するアー
ム４７は、第２のブロック２９に対して回転可能になっ
ており、作業対象物９を別の作業場所に移送可能として
いる。別の作業場所では、たとえば、図１３（ｂ）に示
すように、作業対象物９を交換したり、また、ビーム加
工，スパッタリングあるいはマスク加工等の別の作業を
行ってもよい。アーム４７の回転は、図１３（ａ）に示
すように、第１のブロック２６に回転機構を設けて第２
のレール２８を介してアーム４７を回転させるようにし
てもよい。

【００８１】これらの作業システムはすべて真空チャン
バ等の閉塞した容器内に格納されるが、上記したように
外部から抜き出し可能に構成される。

【００８２】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、各種装置類が取り付けられる複数の第２のブロ
ックは第１のレールの円弧状部の曲率中心を中心とする
円周上であって、かつ第２のレールの円弧状部に沿って
運動するので、第２のブロックは作業対象物の周囲を作
業対象物を中心に見ながら上下左右に立体的に運動させ
ることができ、取付台の装置類の動きを作業対象物に集
中させることが可能となる。したがって、作業対象物に
ワークを取り付けたまま外すことなく、分析装置でそこ
の場所を取出したり、組立装置によって他の部材を組立
てたり、各種作業を同時に行うことができ、同所性，同
時性を保障し得るシステムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る作業用の運動シ
ステムの一例を示す概念構成図である。

【図２】図２は図１の運動システムをチャンバに格納し
た構成例を示す図である。

【図３】図３(ａ)は図１の運動システムの基本構成例を
示す正面図、図３(ｂ)は同図(ａ)の平面図、同図(ｃ)は
同図(ａ)の斜視図、同図(ｄ)は同図(ａ)のブロックの構
成例を示す図である。

【図４】図４(ａ)〜(ｃ)は図３の運動システムの変形例
を示す斜視図である。

【図５】図５(ａ)〜(ｆ)は図４の駆動機構の各種構成例
を示す図である。

【図６】図６(ａ)，(ｂ)は図３の運動システムの変形例
を示す図である。

【図７】図７(ａ)〜(ｃ)は図３の運動システムの第２の
レールの取付変形例を示す図である。

【図８】図８(ａ)〜(ｃ)は図３の基本構成要素を複数の
組み合わせた構成例を示す図である。

【図９】図９(ａ)〜(ｄ)は図３の基本構成要素のレール
の変形例を示す図である。

【図１０】図１０(ａ)，(ｂ)は図３の第１のレールをト
ラック形状あるいは楕円形状とした場合の平面図であ
る。

【図１１】図１１(ａ)〜(ｆ)は図３の基本構成要素の組
み合わせの変形例を示す図である。

【図１２】図１２(ａ)〜(ｄ)は作業対象物を第１あるい
は第２のブロックに取り付けた構成例を示す図である。

【図１３】図１３は本発明の作業システムの具体的構成
例を示すもので、同図(ａ)は概略斜視図、同図(ｂ)は平
面図である。

【図１４】図１４は加工対象の精度と加工対象の大きさ
を表す説明図である。

【図１５】図１５はマイクロ・ナノ加工に必要な作業環
境を示す概念図である。

【符号の説明】１〜４装置類５〜８取付台９作業対象物１０〜１５軌道部材１６作業空間１７作業ステージ１８チャンバ１９案内装置２２軌道レール２３ブロック２４第１の軸２５第１のレール２６第１のブロック２８第２のレール２９第２のブロック３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ立体面３１軌道レール３２ブロック３３転動体３４駆動手段４６，４７アーム

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】曲率中心が作業対象物を通る軸上に位置す
る円弧状部を備えた形状または円形状の第１のレール
と、該第１のレール上を自走する複数の第１のブロックと、該各第１のブロック上に支持される曲率中心が作業対象
物を通る軸上に位置する円弧状部を備えた複数の第２の
レールと、前記作業対象物の観察，分析，加工等の作業に必要な装
置類が取付けられ前記第２のレール上を自走する第２の
ブロックと、を備えたことを特徴とする運動システム。
【請求項２】曲率中心が作業対象物を通る軸上に位置す
る円弧状部を備えた形状または円形状の第１のレール
と、該第１のレール上を自走する１つ以上の第１のブロック
と、該各第１のブロック上に支持される曲率中心が作業対象
物を通る軸上に位置する円弧状部を備えた第２のレール
と、前記作業対象物の観察，分析，加工等の作業に必要な装
置類が取付けられ前記第２のレール上を自走する第２の
ブロックと、を一組の構成単位とし、該構成単位を作業対象物の周囲に複数組設けたことを特
徴とする運動システム。
【請求項３】第２のレールの円弧状部の曲率中心を第１
のレールの円弧状部の曲率中心を通る軸上に位置させた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の運動システ
ム。
【請求項４】作業対象物は、Ｚ軸上を上下、Ｘ−Ｙ軸上
を水平移動する請求項１または２に記載の運動システ
ム。
【請求項５】第１および第２のレールが全体として、Ｚ
軸上を上下、Ｘ−Ｙ軸上を水平移動する請求項１または
２に記載の運動システム。
【請求項６】第１および第２のブロックは、第１，第２
のレールに転動体を介して支持されるブロック本体と、
該ブロック本体を駆動する駆動機構とから構成される請
求項１，２，３，４または５に記載の運動システム。
【請求項７】駆動機構として、粗動送り機構と微動送り
機構とを備えている請求項６に記載の運動システム。
【請求項８】粗動送り機構と微動送り機構が一つの機構
で行うことを特徴とする請求項７に記載の運動システ
ム。
【請求項９】駆動機構が、粗動送り機構と微動送り機構
を分けて多段構成となっている請求項６に記載の運動シ
ステム。
【請求項１０】駆動機構は、インチワーム機構，超音波
モータ，歩行形式のアクチュエータ，レールに摩擦接触
する摩擦輪と該摩擦輪を回転駆動するモータとによって
構成されるフリクションドライブ，リニアモータ，レー
ルに沿って設けられたタイミングベルトと、ブロック本
体に設けられたベルトプーリと、該ベルトプーリを駆動
するモータとによって構成される機構，レールに沿って
設けられたラックと、ブロック本体に設けられたピニオ
ンと、該ピニオンを駆動するモータとによって構成され
る機構の群から選ばれることを特徴とする請求項６，
７，８または９に記載の運動システム。
【請求項１１】第１および第２のブロックは、自分の
位置を検出する位置検出手段を備えている請求項１また
は２に記載の運動システム。
【請求項１２】位置検出手段によって検出された位置
情報に基づいて第１および第２の各ブロックの位置を制
御する請求項１１に記載の運動システム。
【請求項１３】第１，第２のブロックは力検出手段を
備えている請求項１または２に記載の運動システム。
【請求項１４】力検出手段によって検出された力情報
に基づいて第１，第２の各ブロックの位置を制御する請
求項１３に記載の運動システム。
【請求項１５】作業対象物を、アームを介して第１ま
たは第２のブロックに支持した請求項１または２に記載
の運動システム。
【請求項１６】第１または第２ブロックは、該第１また
は第２ブロックに支持されたアームを回転するための回
転機構を備えている請求項１５に記載の運動システム。
【請求項１７】運動システムが密閉された空間に格納
されている請求項１乃至１６のいずれかの項に記載の運
動システム。