JP5184009B2

JP5184009B2 - テーブル装置

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Publication number: JP5184009B2
Application number: JP2007228663A
Authority: JP
Inventors: 壮作木村; 真章山田; 雅樹斉藤
Original assignee: Hephaist Seiko Co Ltd
Current assignee: Hephaist Seiko Co Ltd
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: JP2009061512A

Description

本発明は、上面及び下面が相互に平行な平面状に形成された基台と、この基台の上面及び下面を挟んで配置された２個の平面玉軸受と、この２個の平面玉軸受を更に上面及び下面から挟持して保持し、少なくとも直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台とを有するテーブル装置に関するものである。なお、ここでいう上面、下面などのテーブル装置の上下方向に関する表記は、テーブルを平型に置いたときの上下方向を示すものであって、縦型に置いたときには、実際の上下方向とは異なる方向となる。

テーブル装置は、移動する方向に沿ってそれぞれガイドが設けられているのが通常であり、例えば、直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台を有するものでは、通常は、Ｘ方向に移動する移動台とＹ方向に移動する移動台とを上下に積み重ねて構成している。このため、このタイプのテーブル装置では、どうしても厚さが厚くなることは避けられない。更に、回転方向であるθ方向にも移動（回転）するときには、θ方向のガイドをこれに積み重ねることになるので、更に厚いテーブル装置とならざるを得ない。

この欠点を解消するものとして、例えば、特許文献１に示すように、上面及び下面が相互に平行な平面状に形成された基台と、この基台の上面及び下面を挟んで配置された２個の平面玉軸受と、この２個の平面玉軸受を更に上面及び下面から挟持して保持し、少なくとも直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台とを有するテーブル装置が知られている。

このタイプのテーブル装置（以下、平面軸受タイプのテーブル装置という）は、その１例を断面図として図５に示すように、テーブル装置５０は、上面５１ａ及び下面５１ｂが相互に平行な平面状に形成された基台５１と、この基台５１の上面５１ａ及び下面５１ｂを挟んで配置された２個の平面玉軸受５２、５３と、この２個の平面玉軸受５２、５３を更に上面及び下面から挟持して保持し、少なくとも直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台５４とからなる構成となっている。そして、２個の平面玉軸受５２、５３は、いずれも多数個の保持孔が穿孔された平板状のリテーナ５５と、この保持孔に保持された多数個の球体５６とを有している。

このテーブル装置５０は、移動台５４を案内するガイドが球体５６とリテーナ５５とからなる平面玉軸受５２、５３のみで、少なくとも直交するＸ方向とＹ方向の２方向、通常は直交するＸ方向、Ｙ方向と回転方向であるθ方向の３方向に移動できるので、移動可能な方向の数に比較すると、厚さの非常に薄いテーブル装置を得ることができるとともに、ガイドがころがり軸受となるので摩擦抵抗が少なく、且つ滑らかに移動することができる特徴を有している。

しかしながら、このテーブル装置５０を縦型にして配置すると、移動台５４が平面玉軸受５２、５３のみで支持されていて、回転方向を含むいずれの方向にも自由に移動できる特徴が災いして、移動台５４の移動を繰り返している間に、リテーナ５５が重力によってわずかずつ余分に下降し、遂には、リテーナ５５の許容される可動範囲の限界を超えて下降するに至り、リテーナ５５が下側の固定部材に衝突することが生じる。

このことは、移動台５４が短いストロークで上下方向に往復運動を繰り返し、ときどき移動台５４の可動範囲一杯の大きなストロークで上下方向に移動する動作を行うときに顕著に現れる。即ち、短いストロークでの往復運動の間に、リテーナ５５が重力によってわずかずつ余分に下降することを繰り返して、許容される可動範囲の限界を超えてしまい、その後に、移動台５４の可動範囲一杯の大きなストロークで移動すると、リテーナ５５が可動範囲の限界を超えて下側の固定部材に衝突することになる。

このときには、当然、リテーナ５５に衝撃が加えられ、この衝撃が移動台５４にも伝わることになる。そして、この後も、移動台５４が大きなストロークで移動する度に、リテーナ５５が可動範囲の限界を超えて移動して固定部材に衝突し、移動台５４に衝撃が与えられることになる。この移動台５４が精密加工や精密測定に使用されるものであれば、リテーナ５５によって移動台５４に衝撃が与えられることになり、移動台５４の位置精度に誤差が生じる可能性が生じる。従って、移動台５４の位置精度を保証するためには、このリテーナ５５の余分な下降をどのようにして防止するかが問題となっていた。

特開平９−１５５６６６号公報（段落番号［００１５］〜［００１６］、第３図）

本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解消して、上面及び下面が相互に平行な平面状に形成された基台と、この基台の上面及び下面を挟んで配置された２個の平面玉軸受と、この２個の平面玉軸受を更に上面及び下面から挟持して保持し、少なくとも直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台とを有するテーブル装置において、リテーナが重力によって余分に下降することを防止することによって、縦型に配置してもリテーナが重力によって余分に下降することのない、平面軸受タイプのテーブル装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、上面及び下面が相互に平行な平面状に形成された基台と、この基台の上面及び下面を挟んで配置された２個の平面玉軸受と、この２個の平面玉軸受を更に上面及び下面から挟持して保持し、少なくとも直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台とを有するテーブル装置において、前記２個の平面玉軸受は、いずれも多数個の保持孔が穿孔された平板状のリテーナと、この保持孔に保持された多数個の球体とを有し、更に、前記移動台の移動によって、前記リテーナを前記移動台の移動量の１／２だけ強制的に移動する連動機構を有し、そして前記連動機構が、中央部と両端部に球状体を有する連動ピンと、この連動ピンの中央部の球状体を支持する前記リテーナに設けられた第１の支持孔と、両端部の球状体を支持する前記基台と前記移動台とに設けられた第２の支持孔とからなり、前記連動ピンは、前記中央部の球状体から前記両端部の球状体までの距離が等距離で、且つ、前記基台と前記移動台とに設けられた第２の支持孔には、前記リテーナの側に大径の逃げ孔を有することを特徴とするテーブル装置を提供するものである。

ここで、前記の連動機構を少なくとも２個有することが望ましい。

そして、前記連動ピンの球状体が前記連動ピンに直接設けられた膨出部であり、前記リテーナに設けられた前記第１の支持孔が前記リテーナに直接穿孔された透孔であり、前記基台と前記移動台とに設けられた前記第２の支持孔が、いずれも前記リテーナに面する側から前記基台と前記移動台に直接穿孔された盲孔であることが望ましく、更に、前記リテーナに設けられた前記第１の支持孔が、前記リテーナに設けられた前記球体の前記保持孔と同径の孔であることが望ましい。

上記課題を解決するために、本発明はまた、上面及び下面が相互に平行な平面状に形成された基台と、この基台の上面及び下面を挟んで配置された２個の平面玉軸受と、この２個の平面玉軸受を更に上面及び下面から挟持して保持し、少なくとも直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台とを有するテーブル装置において、前記２個の平面玉軸受は、いずれも多数個の保持孔が穿孔された平板状のリテーナと、この保持孔に保持された多数個の球体とを有し、更に、前記移動台の移動によって、前記リテーナを前記移動台の移動量の１／２だけ強制的に移動する連動機構を有し、そして前記連動機構が、前記リテーナに設けられた第１の球面軸受と、前記基台と前記移動台とに設けられた第２の球面軸受と、この第１の球面軸受及び第２の球面軸受を連通する連通ピンとからなり、前記第１の球面軸受から前記第２の球面軸受までの距離が等距離で、且つ、前記第２の球面軸受の取付け孔には、前記リテーナの側に大径の逃げ孔を、奥側に小径の逃げ孔を有することを特徴とするテーブル装置を提供するものである。ここで、前記の連動機構を少なくとも２個有することが望ましく、更に、前記基台と前記移動台に設けられた前記第２の球面軸受の取付け孔は、いずれも前記リテーナに面する側から穿孔された盲孔であることが望ましい。

そして、前記移動台が、直交するＸ、Ｙの２方向及び回転方向であるθ方向に移動することが望ましい。

以下、本発明を、最良の実施形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明のテーブル装置の１実施例を示す断面図、図２は連動機構の１実施例を示す断面図、図３は連動ピンの他の形状を示す図、図４は連動機構の他の実施例を示す断面図である。

本発明のテーブル装置１０は、上面１１ａ及び下面１１ｂが相互に平行な平面状に形成された基台１１と、この基台１１の上面１１ａ及び下面１１ｂを挟んで配置された２個の平面玉軸受１２、１３と、この２個の平面玉軸受１２，１３を更に上面及び下面から挟持して保持し、水平面内（図では紙面に直交する面）を任意の方向に移動可能な移動台１４とを有しており、移動台１４の上面にワークを載置し、図示しない駆動装置で移動台１４を任意の方向に移動して位置決めするものである。

ここで、２個の平面玉軸受１２、１３は、いずれも多数個の保持孔１５ａ、１６ａが穿孔された平板状のリテーナ１５、１６と、この保持孔１５ａ、１６ａに保持された多数個の球体１７、１８とを有している通常の平面玉軸受である。

このように構成されたテーブル装置１０の移動台１４は、上述したように、図示しない駆動装置によって駆動され、基台１１の上面１１ａ及び下面１１ｂに沿って、平面玉軸受１２、１３に案内されて水平面内（図では紙面に直交する面）を任意の方向に移動可能となっており、少なくとも水平面内の直交するＸ、Ｙの２方向（例えば、Ｘ方向は紙面に沿った左右方向、Ｙ方向は紙面に垂直な方向）に移動可能であり、通常は、回転方向であるθ方向にも移動可能となっている。ここで、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向の語は、テーブル装置の移動方向を示す語として普通に使われている語である。

そして、基台１１と移動台１４の間には、移動台１４の移動によって、リテーナ１５、１６を移動台１４の移動量の１／２だけ強制的に移動する連動機構１９、２０が設けられている。この実施例における連動機構１９と連動機構２０とは実質的に同じ構成なので、以下では、連動機構１９についてのみ説明する。

連動機構１９は、図２に示すように、中央部と両端部に球状体２１ａ、２１ｂ、２１ｃを有する連動ピン２１と、この連動ピン２１の中央部の球状体２１ａを支持するためにリテーナ１５に設けられた第１の支持孔１５ｂと、両端部の球状体を支持するために基台１１と移動台１４とに設けられた第２の支持孔１１ｃ、１４ａとからなっている。

そして、連動ピン２１は、中央部の球状体２１ａから両端部の球状体２１ｂ、２１ｃまでの距離がそれぞれ等距離であって、且つ、基台１１と移動台１４とに設けられた第２の支持孔１１ｃ、１４ａには、移動台１４が、例えば図２の想像線の位置まで移動した際にも、基台１１又は移動台１４が連動ピン２１と干渉しないように、リテーナ１５の側に大径の逃げ孔１１ｄ、１４ｂが設けられている。この逃げ孔１１ｄ、１４ｂは、ストレートな孔として図示されているが、口元部が大径で奥が小径になるテーパ状の孔としても支障はない。

この実施例では、連動ピン２１の球状体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、連動ピン２１に直接設けられた膨出部である。しかしながら、図３に他の形状の連動ピン２１の例を示したように、連動ピン２１は、中央部の球状体２１ａから両端部の球状体２１ｂ、２１ｃまでの距離が等距離であり、リテーナ１５に設けられた第１の支持孔１５ｂで中央部の球状体２１ａが、基台１１と移動台１４とに設けられた第２の支持孔１１ｃ、１４ａで両端部の球状体２１ｂ、２１ｃが支持されていれば足りるものである。

即ち、連動ピン２１の球状体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、膨出部として直接設けることは必須ではなく、例えば図３（ａ）に示すように、強度と耐摩耗性を高めるために、研削した焼入れ鋼の球状体２１ａ、２１ｂ、２１ｃに棒状のピンを棒状部２１ｄとして圧入して構成することもできる。

或いは、図２に描かれた連動ピン２１の形状は、球状体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと棒状部２１ｄとの接続部に応力が集中しやすい形状なので、図３（ｂ）に示すように、この応力の集中をなくすために球状体２１ａ、２１ｂ、２１ｃから棒状部２１ｄまでの直径を滑らかに変化させることもできる。

また、図２の実施例では、リテーナ１５に設けられた第１の支持孔１５ｂは、連動ピン２１の第１の球状体２１ａを支持するためにリテーナ１５に直接穿孔された透孔であり、基台１１と移動台１４とに設けられた第２の支持孔１１ｃ、１４ａは、いずれもリテーナ１５に面する側から基台１１と移動台１４に直接穿孔された盲孔である。

特に、移動台１４に設けられた第２の支持孔１４ａは、移動台１４の表面に不要な孔を設けないために、移動台１４のリテーナ１５に面する側から直接穿孔された盲孔とすることが望ましい。そして、この実施例では、基台１１に設けられた支持孔１１ｃも、同様にリテーナ１５に面する側から直接穿孔された盲孔となっている。

しかしながら、これらの支持孔１５ｂ、１１ｃ、１４ａをリテーナ１５、基台１１又は移動台１４に直接穿孔することも必須ではなく、例えば軸受材のブッシュを挿入することもできるなど、各種の改良を行うことが可能であることは当然である。しかし、連動機構１９を安価に製造するためには、連動ピン２１の球状体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは連動ピン２１に直接設けられた膨出部とし、支持孔１５ｂ、１１ｃ、１４ａはリテーナ１５、基台１１及び移動台１４に直接穿孔することが望ましい。

図２に示す実施例において、平面玉軸受１２の球体１７の保持孔１５ａと連動ピン２１の中央部の球状体２１ａの支持孔１５ｂとの径を同径の孔とすると、リテーナ１５の支持孔１５ｂの孔加工と球体１７を保持する保持孔１５ａの孔加工とを同時に、且つ容易に行うことができ、安価に製造することができる。図２の実施例では、連動ピン２１の両端部の球状体２１ｂ、２１ｃも同径とすることによって、基台１１と移動台１４に設けられた支持孔１１ｃ、１４ａの盲孔も同径の孔として示されている。

この構成の連動機構１９では、移動台１４が移動すると、移動台１４に設けられた支持孔１４ａによって連動ピン２１の球状体２１ｂが想像線の位置まで移動する。一方、基台１１は移動しないので、基台１１に設けられた支持孔１１ｃは移動せず、連動ピン２１の球状体２１ｃも移動しない。そして、連動ピン２１は、中央部の球状体２１ａから両端部の球状体２１ｂ、２１ｃまでの距離が等距離になるように作られているので、中央部の球状体２１ａは、移動台１４の移動量の１／２だけ移動することになる。

従って、リテーナ１５は、連動ピン２１によって、常に移動台１４の移動量の１／２だけ強制的に移動させられることになり、図１に示すテーブル装置１０を縦型にして配置しても、リテーナ１５は、常に移動台１４の移動量の１／２だけ強制的に移動させられるので、リテーナ１５が重力によって余分に下降することはなく、リテーナ１５が可動範囲を超えて移動し、固定部材に衝突することは生じなくなる。

この連動機構１９は、図示されている紙面に平行な方向ばかりでなく、紙面に直交する方向においても同様に作用する。従って、移動台１４がＸ、Ｙ、θのいずれの方向に移動しても、リテーナ１５は、常に移動台１４の移動量の１／２だけ同じ方向に強制的に移動させられることになる。従って、この連動機構１９を少なくとも２個配置することによって、リテーナ１５は、全ての位置で、移動台１４の移動量の１／２だけ強制的に移動させられることになる。しかし、連動ピン２１の剛性を考慮すると、連動機構１９を３〜４個配置することが望ましい。

図４は、連動機構の他の実施例を示すもので、この実施例の連動機構３０は、リテーナ１５に設けられた第１の球面軸受３１と、基台１１と移動台１４とに設けられた第２の球面軸受３２、３３と、この第１の球面軸受３１及び第２の球面軸受３２、３３を連通する連通ピン３４とからなっている。

このとき、第１の球面軸受３１から第２の球面軸受３２、３３までの距離が等距離であって、第２の球面軸受３２、３３の取付け孔１４ｃ、１１ｅには、リテーナ１５の側に大径の逃げ孔１１ｆ、１４ｄが、奥側には、連通ピン３４に先端の逃げとなる小径の逃げ孔１１ｇ、１４ｅが設けられている。大径の逃げ孔１１ｆ、１４ｄの詳細については上述したので、ここでは説明を省略する。

そして、基台１１と移動台１４に設けられた第２の球面軸受の取付け孔１４ｃ、１１ｅは、図２に示す実施例と同様に、移動台１４の表面に不要な孔を設けないために、リテーナ１５に面する側から基台１１と移動台１４に穿孔された盲孔であることが望ましい。また、連通ピン３４は、長手方向に移動しないように、第１の球面軸受３１に固定することが望ましい。

この実施例の連動機構３０は、このように構成されているので、移動台１４が移動すると、移動台１４に設けられた球面軸受３３が想像線の位置まで移動する。一方、基台１１は移動しないので、基台１１に設けられた球面軸受３２は移動しない。そして、球面軸受３３と球面軸受３２は、リテーナ１５に設けられた球面軸受３１を中心にして等距離であり、連通ピン３４で連通されているので、球面軸受３１は、移動台１４の移動量の１／２だけ移動することになる。

従って、リテーナ１５は、この連通ピン３４によって、移動台１４がどちらの方向に移動しても、常に移動台１４の移動量の１／２だけ同じ方向に強制的に移動させられることになり、図４に示すテーブル装置を縦型にして配置しても、リテーナ１５が重力によって徐々に下降することはなく、リテーナ１５が可動範囲を超えて移動し、固定部材に衝突することは生じなくなる。必要とする個数などは、図２の実施例で述べたとおりなので再述しない。

以上の説明は、移動台１４が、直交するＸ、Ｙの２方向に移動することを前提として説明したが、平面玉軸受１２、１３は、移動台１４を水平面内の任意の方向に移動可能に案内するものなので、追加の機構を設けることなく回転方向であるθ方向にも移動するように構成することができる。

テーブル装置の１実施例を示す断面図である。連動機構の１実施例を示す断面図である。連動ピンの他の形状を示す図である。連動機構の他の実施例を示す断面図である。従来技術のテーブル装置を示す断面図である。

符号の説明

１０テーブル装置
１１基台
１１ａ上面
１１ｂ下面
１１ｃ支持孔
１１ｄ，１１ｆ逃げ孔
１１ｅ取付け孔
１１ｇ小径の逃げ孔
１２，１３平面玉軸受
１４移動台
１４ａ支持孔
１４ｂ，１４ｄ逃げ孔
１４ｃ取付け孔
１４ｅ小径の逃げ孔
１５，１６リテーナ
１５ａ，１６ａ保持孔
１５ｂ支持孔
１７，１８球体
１９，２０連動機構
２１連動ピン
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ球状体
２１ｄ棒状部
３０連動機構
３１，３２，３３球面軸受
３４連通ピン

Claims

上面及び下面が相互に平行な平面状に形成された基台と、この基台の上面及び下面を挟んで配置された２個の平面玉軸受と、この２個の平面玉軸受を更に上面及び下面から挟持して保持し、少なくとも直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台とを有するテーブル装置において、
前記２個の平面玉軸受は、いずれも多数個の保持孔が穿孔された平板状のリテーナと、この保持孔に保持された多数個の球体とを有し、
更に、前記移動台の移動によって、前記リテーナを前記移動台の移動量の１／２だけ強制的に移動する連動機構を有し、
そして前記連動機構が、中央部と両端部に球状体を有する連動ピンと、この連動ピンの中央部の球状体を支持する前記リテーナに設けられた第１の支持孔と、両端部の球状体を支持する前記基台と前記移動台とに設けられた第２の支持孔とからなり、前記連動ピンは、前記中央部の球状体から前記両端部の球状体までの距離が等距離で、且つ、前記基台と前記移動台とに設けられた第２の支持孔には、前記リテーナの側に大径の逃げ孔を有することを特徴とするテーブル装置。
前記連動機構を少なくとも２個有する請求項１に記載のテーブル装置。
前記連動ピンの球状体が前記連動ピンに直接設けられた膨出部であり、前記リテーナに設けられた前記第１の支持孔が前記リテーナに直接穿孔された透孔であり、前記基台と前記移動台とに設けられた前記第２の支持孔が、いずれも前記リテーナに面する側から前記基台と前記移動台に直接穿孔された盲孔であることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のテーブル装置。
前記リテーナに設けられた前記第１の支持孔が、前記リテーナに設けられた前記球体の前記保持孔と同径の孔であることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載のテーブル装置。
上面及び下面が相互に平行な平面状に形成された基台と、この基台の上面及び下面を挟んで配置された２個の平面玉軸受と、この２個の平面玉軸受を更に上面及び下面から挟持して保持し、少なくとも直交するＸ、Ｙの２方向に移動する移動台とを有するテーブル装置において、
前記２個の平面玉軸受は、いずれも多数個の保持孔が穿孔された平板状のリテーナと、この保持孔に保持された多数個の球体とを有し、
更に、前記移動台の移動によって、前記リテーナを前記移動台の移動量の１／２だけ強制的に移動する連動機構を有し、
そして前記連動機構が、前記リテーナに設けられた第１の球面軸受と、前記基台と前記移動台とに設けられた第２の球面軸受と、この第１の球面軸受及び第２の球面軸受を連通する連通ピンとからなり、前記第１の球面軸受から前記第２の球面軸受までの距離が等距離で、且つ、前記第２の球面軸受の取付け孔には、前記リテーナの側に大径の逃げ孔を、奥側に小径の逃げ孔を有することを特徴とするテーブル装置。
前記連動機構を少なくとも２個有する請求項５に記載のテーブル装置。
前記基台と前記移動台に設けられた前記第２の球面軸受の取付け孔は、いずれも前記リテーナに面する側から穿孔された盲孔であることを特徴とする請求項５もしくは６に記載のテーブル装置。