JP5767473B2

JP5767473B2 - 位置決め部品

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Publication number: JP5767473B2
Application number: JP2010290340A
Authority: JP
Inventors: 真章山田; 尾崎　文彦; 文彦尾崎
Original assignee: Hephaist Seiko Co Ltd
Current assignee: Hephaist Seiko Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012135839A

Description

本発明は、位置決め対象物を直動及び／又は昇降させて位置決めする位置決め部品に関する。

特許文献１には、光学描画装置により感光材の所定位置にレーザ光を照射するため、感光材（位置決め対象物）を直動及び／又は昇降させて位置決めする位置決め部品が開示されている。同文献の位置決め部品は、位置決め対象物を直動（水平方向に直線移動）させて位置決めする部品（一軸テーブル）の上に、位置決め対象物を昇降（垂直方向に直線移動）させて位置決めする部品（移動ステージ）を重ねて配置した構成を有している。

特開２０００−３４３３５７号公報（図２）

本発明の課題は、高さを低くすることが容易で且つ簡単な構成の位置決め部品を提供することにある。

本発明者は、レールに支持された第一のスライド部材の前記レールに垂直な側面に備えられた第一のリニアガイドと、上記レールに支持された第二のスライド部材の前記側面に対向する側面から斜め上方に延びる斜面に備えられた第二のリニアガイドとにより、位置決め対象物を支持する楔状の昇降部品を昇降可能に支持することにより、簡単な構成で高さの低い位置決め部品が実現することを見出し、本願発明に到達した。

本発明は、基台、基台の表面に沿って直線状に延びるレール、レールにスライド可能に支持され、レールに垂直な側面を持つ第一のスライド部材、第一のスライド部材の該側面に縦方向に沿って備えられた第一のリニアガイド、上記レールにスライド可能に支持され、第一のスライド部材の側面に対向する側面から斜め上方に延びる斜面を持つ第二のスライド部材、第二のスライド部材に斜面に沿って傾斜して備えられた第二のリニアガイド、第一のリニアガイドと第二のリニアガイドにより昇降可能に支持されている楔状昇降部材、そして下記（１）または（２）に記載のスライド部材駆動手段を含む位置決め部品にある。
（１）基台と第一のスライド部材又は第二のスライド部材とを互いに接続している、接続しているスライド部材をレールに沿ってスライドさせるスライド部材駆動具、そして第一のスライド部材と第二のスライド部材を相互の間隔の調節を可能にするように接続しているスライド部材間距離調節具を含むスライド部材駆動手段。
（２）基台と第一のスライド部材とを互いに接続している、第一のスライド部材をレールに沿ってスライドさせる第一のスライド部材駆動具、そして基台と第二のスライド部材とを互いに接続している、第二のスライド部材をレールに沿ってスライドさせる第二のスライド部材駆動具を含むスライド部材駆動手段。

本発明の位置決め部品の好ましい態様は、次の通りである。
（Ｉ）スライド部材駆動手段が、上記（１）のスライド部材駆動手段であって、スライド部材駆動具が、上記レールと平行に配置された回転軸を有する回転駆動装置と、前記回転軸に接続された送りねじからなり、そしてスライド部材間距離調節具が、上記レールと平行に配置された回転軸を有する回転駆動装置と、前記回転軸に接続された送りねじからなる。
（II）スライド部材駆動手段が、上記（２）のスライド部材駆動手段であって、第一のスライド部材駆動具及び第二のスライド部材駆動具が共に、上記レールと平行に配置された回転軸を有する回転駆動装置と、前記回転軸に接続された送りねじからなる。

本発明の位置決め部品は、位置決め対象物が支持される昇降部材を、レール上に設置された第一のスライド部材及び第二のスライド部材の各々が備えるリニアガイドで支持した簡単な構成を有している。本発明の位置決め部品は、位置決め対象物を直動させて位置決めする部品と、位置決め対象物を昇降させて位置決めする部品とを積み重ねて構成する必要はない、すなわち下側の部品の位置決め対象物を支持する部材と、上側の部品の基台とが不要であるため、その高さを低くすることが容易である。

本発明の位置決め部品の構成例を示す平面図である。図１の位置決め部品１０の一部切り欠き正面図である。図１の位置決め部品１０を図の右側から見た図である。図２の位置決め部品１０を、昇降部材２３を図の右側の方向に移動（直動）させた状態で示す図。但し、スライド部材２１、２２、そして昇降部材２３の動作の理解を容易とするため、図２に示すスライド部材駆動具４１は記入していない。図４の位置決め部品１０を、昇降部材２３を図の上側の方向に移動（上昇）させた状態で示す図。但し、スライド部材２１、２２、そして昇降部材２３の動作の理解を容易とするため、スライド部材駆動具は記入していない。本発明の位置決め部品の別の構成例を示す平面図である。図６に記入した切断線VII−VII線に沿って切断した位置決め部品６０の断面図である。図６の位置決め部品６０を図の右側から見た図である。図６の位置決め部品６０を図の左側から見た図である。

本発明の位置決め部品を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の位置決め部品の構成例を示す平面図である。図２は、図１の位置決め部品１０の一部切り欠き正面図である。そして図３は、図１の位置決め部品１０を図の右側から見た図である。

図１〜図３に示す位置決め部品１０は、基台１１、基台１１の表面に沿って直線状に延びるレール１２、レール１２にスライド可能に支持され、レール１２に垂直な側面２１ｂを持つ第一のスライド部材２１、第一のスライド部材２１の側面２１ｂに縦方向に沿って備えられた第一のリニアガイド３１、レール１２にスライド可能に支持され、第一のスライド部材２１の側面２１ｂに対向する側面２２ｂから斜め上方に延びる斜面２２ａを持つ第二のスライド部材２２、第二のスライド部材２２に斜面２２ａに沿って傾斜して備えられた第二のリニアガイド３２、第一のリニアガイド３１と第二のリニアガイド３２により昇降可能に支持されている楔状昇降部材２３、および後述のスライド部材駆動手段から構成されている。

第一のスライド部材２１は、その底面にレール１２に沿ってスライド可能なスライダ１３ａを備えている。同様に、第二のスライド部材２２は、その底面にレール１２に沿ってスライド可能なスライダ１３ｂを備えている。

第一のリニアガイド３１は、レール３１ａとレール３１ａにスライド可能に装着されたスライダ３１ｂとから構成されている。第一のリニアガイド３１のレール３１ａは第一のスライド部材２１の側面２１ｂに固定されていて、そしてスライダ３１ｂは昇降部材２３の側面２３ｂに固定されている。なお、第一のリニアガイド３１のレール３１ａを昇降部材２３の側面２３ｂに固定し、そしてスライダ３１ｂを第一のスライド部材２１の側面２１ｂに固定することもできる。

第二のリニアガイド３２は、レール３２ａとレール３２ａにスライド可能に装着されたスライダ３２ｂとから構成されている。第二のリニアガイド３２のレール３２ａは昇降部材２３の斜面２３ａに固定されていて、そしてスライダ３２ｂは第二のスライド部材２２の斜面２２ａに固定されている。なお、第一のリニアガイド３２のレール３２ａを第二のスライド部材２２の斜面２２ａに固定し、そしてスライダ３２ｂを昇降部材２３の斜面２３ａに固定することもできる。

位置決め対象物を支持する昇降部材２３は、第二のスライド部材２２の斜面２２ａと対向する斜面２３ａを底面に有している。昇降部材２３は、第一のリニアガイド３１と第二のリニアガイド３２により昇降可能に支持されている。

昇降部材２３は、第一のスライド部材２１と第二のスライド部材２２とを、それぞれレール１２に沿って互いに同一の方向にスライドさせることにより、レール１２に沿って移動（直動）する。

その一方で、第一のスライド部材２１及び第二のスライド部材２２の一方あるいは両方をレール１２に沿ってスライドさせ、両スライド部材２１、２２を互いに近づける（両スライド部材２１、２２の間隔を小さくする）ことにより、昇降部材２３を上昇させることができる。

例えば、第二のスライド部材２２をレール１２に沿ってスライドさせて第一のスライド部材２１に近づけると、第二のリニアガイド３２のスライダ３２ｂがレール３２ａの下端の側にスライドする。これにより、昇降部材２３が、レール３２ａの下端の側にスライドしたスライダ３２ｂを介して第二のスライド部材２２に支持される。このため、昇降部材２３は、第一のリニアガイド３１のスライダ３１ｂと共にレール３１ａに沿って上昇する。

これとは逆に、第一のスライド部材２１及び第二のスライド部材２２の一方あるいは両方をレール１２に沿ってスライドさせ、両者のスライド部材を互いに遠ざける（両スライド部材２１、２２の間隔を大きくする）ことにより、昇降部材２３を下降させることができる。

例えば、第二のスライド部材２２をレール１２に沿ってスライドさせて第一のスライド部材２１から遠ざけると、第二のリニアガイド３２のスライダ３２ｂがレール３２ａの上端の側にスライドする。これにより、昇降部材２３が、レール３２ａの上端の側にスライドしたスライダ３２ｂを介して第二のスライド部材２２に支持される。このため、昇降部材２３は、第一のリニアガイド３１のスライダ３１ｂと共にレール３１ａに沿って下降する。

位置決め部品１０は、昇降部材をレール１２に設置した第一のスライド部材２１及び第二のスライド部材２２の各々が備えるリニアガイド３１、３２で支持した簡単な構成により、昇降部材２３の上に置かれた位置決め対象物を直動及び／又は昇降させて位置決めすることが可能とされている。位置決め部品１０は、位置決め対象物を直動させて位置決めする部品と、位置決め対象物を昇降させて位置決めする部品とを積み重ねて構成する必要はない、すなわち下側の部品の位置決め対象物を支持する部材と上側の部品の基台とが不要であるため、その高さを低くしたり、軽量化したりすることができる。

位置決め部品１０は、基台１１と第一のスライド部材２１とを互いに接続している、接続しているスライド部材２１（スライド部材駆動具４１を介して基台１１に接続されているスライド部材）をレール１２に沿ってスライドさせるスライド部材駆動具４１、そして第一のスライド部材２１と第二のスライド部材２２を相互の間隔の調節を可能にするように接続しているスライド部材間距離調節具４２からなるスライド部材駆動手段を備えている。

第一のスライド部材２１と第二のスライド部材２２とは、スライド部材間距離調節具４２を介して互いに接続された状態でレール１２に沿ってスライドする。このため、スライド部材駆動具４１により、上記のように基台１１と第一のスライド部材２１とが互いに接続されている場合でも、基台１１と第二のスライド部材２２とが互いに接続されている場合でも、スライド部材間距離調節具４２を介して基台１１に接続されたスライド部材をレール１２に沿ってスライドさせると、残りのスライド部材もまたレール１２に沿ってスライドする。従って、スライド部材駆動具４１により、基台１１と第二のスライド部材２２とが互いに接続されていてもよい。

スライド部材駆動具４１は、レール１２と平行に配置された回転軸４３ａを有する回転駆動装置４３と、回転軸４３ａに接続された送りねじ４５から構成されている。送りねじ４５は、ねじ軸４５ａと、ねじ軸４５ａの周囲に嵌め合わされたナット４５ｂから構成されている。送りねじ４５のねじ軸４５ａは、接続具（カップリング）４７を介して回転軸４３ａに接続されている。

回転駆動装置４３は、基台１１の上に設置（接続）されていて、そして送りねじ４５のナット４５ｂは、第一のスライド部材２１の突出部２１ａの透孔に収容固定（接続）されている。なお、回転駆動装置４３を第一のスライド部材２１に設置（接続）し、そして送りねじ４５のナット４５ｂを基台１１に固定（接続）することもできる。

スライド部材駆動具４１の回転駆動装置４３を作動させ、回転軸４３ａをねじ軸４５ａと共に回転させると、ねじ軸４５ａに嵌め合わされているナット４５ｂが、ナット４５ｂに固定されている第一のスライド部材２１と共にレール１２に沿ってスライドする。これにより、第一のスライド部材２１（あるいは第一のスライド部材２１にスライド部材間距離調節具４２を介して接続されている第二のスライド部材２２）を、レール１２の上の所定位置に配置することができる。

第一のスライド部材２１と第二のスライド部材２２とはスライド部材間距離調節具４２を介して互いに接続されているため、第二のスライド部材２２に支持されている昇降部材２３とその上に置かれた位置決め対象物（図示していない）もまた、レール１２の長さ方向に移動（直動）して所定位置に配置（位置決め）される。

例えば、図２に示す位置決め部品１０のスライド部材駆動具４１により、第一のスライド部材２１を図の右側の方向にスライドさせてレール１２の上の所定位置に配置することにより、図４に示すように昇降部材２３とその上に置かれる位置決め対象物もまた図の右側の方向に移動（直動）して位置決めされる。

図２に示すように、スライド部材間距離調節具４２は、レール１２と平行に配置された回転軸４４ａを有する回転駆動装置４４と、回転軸４４ａに接続された送りねじ４６とから構成されている。送りねじ４６は、ねじ軸４６ａと、ねじ軸４６ａの周囲に嵌め合わされたナット４６ｂから構成されている。送りねじ４６のねじ軸４６ａは、接続具４７を介して回転軸４４ａに接続されている。

回転駆動装置４４は、第一のスライド部材２１に設置（接続）されていて、そして送りねじ４６のナット４６ｂは、第二のスライド部材２２の透孔に収容固定（接続）されている。なお、回転駆動装置４４を第二のスライド部材２２に設置（接続）し、そして送りねじ４６のナット４６ｂを第一のスライド部材２１に固定（接続）することもできる。

スライド部材間距離調節具４２の回転駆動装置４４を作動させ、回転軸４４ａをねじ軸４６ａと共に回転（正転あるいは逆転）させると、ねじ軸４６ａに嵌め合わされているナット４６ｂが、ナット４６ｂに固定されている第二のスライド部材２２と共にレール１２に沿ってスライドする。これにより、第一のスライド部材２１と第二のスライド部材２２との間隔を調節することができる。

第一のスライド部材２１と第二のスライド部材２２との間隔を調節することにより、昇降部材２３とその上に置かれた位置決め対象物（図示していない）とが上下方向に移動（昇降）して所定の高さに配置（位置決め）される。

例えば、図４に示す位置決め部品１０のスライド部材間距離調節具４２により、第二のスライド部材２２を図の左側の方向にスライドさせて第一のスライド部材２１に近づける（両スライド部材２１、２２の間隔を小さくする）ことにより、図５に示すように昇降部材２３とその上に置かれる位置決め対象物とが図の上側の方向に移動（上昇）して位置決めされる。

位置決め部品１０が備えるスライド部材駆動手段は、一台の回転駆動装置（回転駆動装置４４）によって、第一のスライド部材２１及び第二のスライド部材２２との間隔、すなわち昇降部材２３の高さを調節するため、昇降部材２３を高精度にて昇降させることができる。

図１〜図３に示す位置決め部品１０の第二のリニアガイド３２は、第二のスライド部材２２の斜面２２ａと、昇降部材２３の斜面２３ａとの各々に固定されている。第二のリニアガイド３２は、例えば、第二のスライド部材２２及び昇降部材２３の各々の斜面に近接する側面（図２にて手前側もしくは奥側の側面）の各々に固定することもできる。この場合、第二のリニアガイド３２の傾斜角度は、第二のスライド部材２２の斜面２２ａあるいは昇降部材２３の斜面２３ａの傾斜角度と一致する必要はない。第二のリニアガイド３２の傾斜角度により、両スライド部材２１、２２の間隔と、昇降部材２３の上下方向の位置との関係が定まる。

また、スライド部材駆動具４１あるいはスライド部材間距離調節具４２として用いる回転駆動装置と送りねじは、直動駆動装置として機能する。従って、回転駆動装置４３と送りねじ４５、あるいは回転駆動装置４４と送りねじ４６に代えて、それぞれ公知の直動駆動装置（例、リニアモータ）を用いることもできる。回転駆動装置４３、４４の各々としては、公知の回転駆動装置（代表例、ステッピングモータ）を用いることができる。

図６は、本発明の位置決め部品の別の構成例を示す平面図である。図７は、図６に記入した切断線VII−VII線に沿って切断した位置決め部品６０の断面図である。図８は、図６の位置決め部品６０を図の右側から見た図である。そして図９は、図６の位置決め部品６０を図の左側から見た図である。

図６〜図９に示す位置決め部品６０の構成は、スライド部材駆動手段の構成が異なること以外は図１〜３に示す位置決め部品１０と同様である。

位置決め部品６０は、基台１１と第一のスライド部材６１とを互いに接続している、第一のスライド部材６１をレール１２に沿ってスライドさせる第一のスライド部材駆動具５１、そして基台１１と第二のスライド部材６２とを互いに接続している、第二のスライド部材６２をレール１２に沿ってスライドさせる第二のスライド部材駆動具５２からなるスライド部材駆動手段を備えている。

第一のスライド部材駆動具５１は、レール１２と平行に配置された回転軸４３ａを有する回転駆動装置４３と、回転軸４３ａに接続された送りねじ４５とから構成されている。送りねじ４５のナット４５ｂは、第一のスライド部材６１の突出部６１ａの透孔に収容固定されている。同様に、第二のスライド部材駆動具５２は、レール１２と平行に配置された回転軸４４ａを有する回転駆動装置４４と、回転軸４４ａに接続された送りねじ４６とから構成されている。送りねじ４６のナット４６ｂは、第二のスライド部材６２の突出部６２ａの透孔に収容固定されている。

第一のスライド部材駆動具５１の回転駆動装置４３を作動させることにより、回転駆動装置４３に送りねじ４５を介して接続されている第一のスライド部材６１をレール１２に沿ってスライドさせ、レール１２の上の所定位置に配置することができる。そして第二のスライド部材駆動具５２の回転駆動装置４４を作動させることにより、回転駆動装置４４に送りねじ４６を介して接続されている第二のスライド部材６２をレール１２沿ってスライドさせ、レール１２の上の所定位置に配置することができる。

従って、第一のスライド部材駆動具５１及び第二のスライド部材駆動具５２を用いて、第一のスライド部材６１及び第二のスライド部材６２を、両スライド部材６１、６２を一定の間隔に保った状態でレール１２に沿ってスライドさせることにより、昇降部材２３とその上に置かれる位置決め対象物とをレールに沿って移動（直動）させて位置決めすることができる。

一方、第一のスライド部材駆動具５１及び第二のスライド部材駆動具５２を用いて、第一のスライド部材６１及び第二のスライド部材６２の各々をレール１２に沿ってスライドさせ、両スライド部材６１、６２の間隔を調節することにより、昇降部材２３とその上に置かれる位置決め対象物とを昇降させて位置決めすることができる。

位置決め部品６０が備えるスライド部材駆動手段は、回転駆動装置４３、４４が基台１１の上に設置されていて移動することがないため、各々の回転駆動装置に接続される各種ケーブル（代表例、電源ケーブル）の配置を固定することができる。

本発明の位置決め部品は、例えば、機械加工の対象となる物品を直動及び／又は昇降させて位置決めするＸＺステージとして用いることができる。また、本発明の位置決め部品の複数台を用いて大きなサイズのステージ板を支持することにより大型のＸＺステージを構成することもできる。また、本発明の位置決め部品（ＸＺステージ）と別の位置決め部品（例えば、Ｙステージ、θステージ）とを重ねて配置して、多自由度の位置決め部品を構成することもできる。また、本発明の位置決め部品の複数台によりステージ板を支持して、更に前記ステージ板と各々の位置決め部品の昇降部材との間に各種の軸受（直動軸受、回転軸受あるいは球面軸受）を設置して多自由度の位置決め部品を構成することもできる。

１０位置決め部品
１１基台
１２レール
１３ａ、１３ｂスライダ
２１第一のスライド部材
２１ａ突出部
２１ｂ側面
２２第二のスライド部材
２２ａ斜面
２２ｂ側面
２３昇降部材
２３ａ斜面
２３ｂ側面
３１第一のリニアガイド
３１ａレール
３１ｂスライダ
３２第二のリニアガイド
３２ａレール
３２ｂスライダ
４１スライド部材駆動具
４２スライド部材間距離調節具
４３、４４回転駆動装置
４３ａ、４４ａ回転軸
４５、４６送りねじ
４５ａ、４６ａねじ軸
４５ｂ４６ｂナット
４７接続具
５１第一のスライド部材駆動具
５２第二のスライド部材駆動具
６０位置決め部品
６１第一のスライド部材
６１ａ突出部
６２第二のスライド部材
６２ａ突出部

Claims

基台、基台の表面に沿って直線状に延びるレール、該レールにスライド可能に支持され、レールに垂直な側面を持つ第一のスライド部材、第一のスライド部材の該側面に縦方向に沿って備えられた第一のリニアガイド、上記レールにスライド可能に支持され、第一のスライド部材の側面に対向する側面から斜め上方に延びる斜面を持つ第二のスライド部材、第二のスライド部材に斜面に沿って傾斜して備えられた第二のリニアガイド、第一のリニアガイドと第二のリニアガイドにより昇降可能に支持されている楔状昇降部材、そして基台に第一のスライド部材又は第二のスライド部材を接続して、当該接続下にあるスライド部材を上記レールに沿ってスライドさせるスライド部材駆動具、そして第一のスライド部材と第二のスライド部材とを相互の間隔の調節を可能にするように接続しているスライド部材間距離調節具を含むスライド部材駆動手段を含む位置決め部品。
スライド部材駆動具が、上記レールと平行に配置された回転軸を有する回転駆動装置と該回転軸に接続された送りねじからなり、そしてスライド部材間距離調節具が、上記レールと平行に配置された回転軸を有する回転駆動装置と該回転軸に接続された送りねじからなる請求項１に記載の位置決め部品。