JP6006550B2 - ステージ構造およびステージ構造を加工する方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置、測定装置、試験装置、加工装置等においてワークの送りに利用されるステージ構造およびステージ構造を加工する方法に関する。

この種のステージ構造としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されるリニアステージが公知である。

特許文献１に開示されるリニアステージはクロステーブルの一部を構成するもので、その主要部は、基台と、基台の上面の左右に離間して形成された２本の突条と、各々の突条に刻設されたＶ溝と、これらのＶ溝に適合するＶ字型の突条を下面の左右に備えた移動プレートと、対を成すＶ溝とＶ字型の突条との間に介装された複数の針状ころ軸受けと、左右のＶ字型の突条よりも内側かつ移動プレートの移動方向の中央寄りの位置において４箇所に分散して移動プレートの下面に固着して取り付けられた４つの永久磁石とによって構成されている。
このような構成を適用すれば、移動プレートの下面に固着された永久磁石が基台を吸着し、Ｖ溝と複数の針状ころ軸受けとの間、および、Ｖ字型の突条と複数の針状ころ軸受けとの間に予圧力が作用するので、移動プレートの重量を大きくしなくても移動プレートの不用意な浮き上がりを防止することができる。
また、基台と移動プレートとの間に接触式の浮き上がり防止部材等を設ける必要もなくなるので、移動プレートの駆動に必要とされる駆動トルクが軽減され、移動プレートの駆動レスポンスが向上するといったメリットも生じる。
特許文献１に開示されるリニアステージでは、更に、４つの永久磁石の下面に対向する基台の上面に磁極（磁気透磁率の高い電磁材料鋼板等）を取り付けることによって予圧力を向上させている。
しかし、特許文献１に開示される構成にあっては、基台の上面の左右に形成した突条にＶ溝を設けているため、リニアステージ全体の上下高さの薄型化に限界がある。
また、基台の上面の左右に離間して形成された２本の突条間に位置する基台上面の中央部および２本のＶ字型の突条間に位置する移動プレート下面の中央部に大量の除去加工を施す必要があるために、生産効率が低下するといった不都合がある。
しかも、磁石の磁気吸着力を増強するための磁極は、当然、磁石の下面と基台の上面との間に介装する必要があるので、磁極の存在それ自体がリニアステージ全体の上下高さの薄型化といった目的を達成する際の阻害要因となってしまう。
無論、２本のＶ字型の突条を移動プレートとは別の部材で形成して移動プレートに後付けするといったことも可能であるが、そうした場合、Ｖ字型の突条の取り付けに伴う組立誤差を軽減する必要上、たとえば、移動プレートの下面にＶ字型の突条を位置決めするためのシャープコーナーを有する切欠を形成したり、ノックピンを貫通させるといったような複雑な作業が必要となる。
当然、直線状ガイド経路を構成する要素の全て、つまり、２本のＶ溝および２本のＶ字型の突条は、不用意な応力の発生や抵抗の発生を防止するため、また、リニアステージの精度を向上させるためにも、完全に平行であることが望ましく、更には、対を成すＶ字型の突条の形状とＶ溝の形状も完全に合致させることが望ましいが、そのような加工作業は困難であり、また、可能であったとしても相当な加工コストを伴う。

特許文献２に開示されるリニアステージは、基台の上面左右の突条を廃して基台の上面にＶ溝を直に彫り込む構成を適用しているので、リニアステージ全体の上下高さの薄型化は比較的に容易であるが、依然として、２本のＶ字型の突条間に位置する移動プレート下面の中央部に大量の除去加工を施す必要があり、２本のＶ字型の突条を移動プレートと別の部材で形成して移動プレートに後付けする際の組立誤差の発生や其れを防止するための複雑な作業も解消されない。
また、Ｖ溝およびＶ字型の突条の加工に際し、別種の加工、つまり、除去加工を利用して必要箇所を形成する加工（Ｖ溝の加工）と除去加工を利用して必要な箇所を残す加工（Ｖ字型の突条の加工）とが要求され、直線状ガイド経路を構成する要素の全て、つまり、２本のＶ溝および２本のＶ字型の突条を完全な平行状態とすることが難しく、また、対を成すＶ字型の突条の形状とＶ溝の形状を完全に合致させることが難しいといった問題が残る。

特開２００６−１１４５５７号公報（段落００３２−００３３，００３６，図２，図３） 特開２００６−１１４５５８号公報（図３，図４）

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の不都合を改善し、薄型化が容易であって、生産効率の低下を招くことなく、磁極を配置しなくても十分な予圧力を得ることが可能であって、加工誤差や組立誤差を抑制した単一種の加工によって直線状ガイド経路を構成する要素の全て高い制度で平行に形成することのできるステージ構造およびステージ構造を加工する方法を提供することにある。

本発明のステージ構造は、磁性体により形成されて厚み方向に重合する２枚のプレートを備え、その一方のプレートの同一面上に、滑動用の直線状ガイド経路が、相互に間隔を置いた状態で平行に複数本設けられる一方、他方のプレートには、前記一方のプレートに対向する側の面に、前記直線状ガイド経路の各々と対を成す他の直線状ガイド経路が設けられ、前記対を成す直線状ガイド経路の間に介装された複数の転動体を介して、前記一方のプレートが前記他方のプレートに対して一方向に移動可能な状態で支えられると共に、前記一方のプレートにおいて前記他方のプレートに対向する側の面、もしくは、前記他方のプレートにおいて前記一方のプレートに対向する側の面のうち少なくとも一方の面に、この面に対向するプレート面との間に一定の間隙を置いて、かつ、前記複数本の直線状ガイド経路のうち隣接する直線状ガイド経路間の中心位置に位置するようにして磁石が固着され、前記一方のプレートにおける直線状ガイド経路と前記複数の転動体との間、および、前記他方のプレートにおける直線状ガイド経路と前記複数の転動体との間に、前記磁石の磁気吸着力による予圧力を作用させるようにしたステージ構造において、
前記一方のプレートの直線状ガイド経路および前記他方のプレートの直線状ガイド経路が前記各プレートに直に彫り込まれた溝によって形成されると共に前記複数の転動体が鋼球によって形成され、
前記磁石が、前記少なくとも一方の面から其の面を有するプレートの厚み方向に向かう除去加工によって形成されたポケット加工部に埋設され、前記ポケット加工部の内壁部分が前記磁石の継鉄として機能することを特徴とした構成を有する。

以上の構成によれば、ステージ構造の一部を構成する一方のプレートの直線状ガイド経路およびステージ構造の他部を構成する他方のプレートの直線状ガイド経路が共に各プレートに直に彫り込まれた溝によって形成されるため、Ｖ溝を形成するための突条および其れを形成するための大量の除去加工が不要となり、生産効率の低下を招くことなくステージ構造の薄型化が容易に実現される。
更に、磁石を埋設したポケット加工部の内壁部分が継鉄として機能することで磁石の磁気吸着力を増強するため、一方のプレートにおける直線状ガイド経路と複数の転動体との間、および、他方のプレートにおける直線状ガイド経路と複数の転動体との間に十分な予圧力を作用させることができ、磁石と重合する磁極を配置する必要もなくなるので、ステージ構造の更なる薄型化が達成される。
また、ステージ構造の一部を構成する一方のプレートの直線状ガイド経路およびステージ構造の他部を構成する他方のプレートの直線状ガイド経路が単純形状の溝によって形成されて加工が平易化されること、および、直線状ガイド経路の後付けが不要となることから、加工誤差が抑制されると共に組立誤差が排除され、直線状ガイド経路を構成する要素の全てを高い精度で平行に形成できるようになるので、ステージ構造の精度が向上する。
そして、直線状ガイド経路を構成する要素が高い精度で平行となることにより、一方のプレートにおける直線状ガイド経路と複数の転動体との間、および、他方のプレートにおける直線状ガイド経路と複数の転動体との間に不用意な応力や抵抗が発生したり、応力や抵抗が変動する不都合が解消されるので、ステージの送りに際して生じる可能性のあるオーバーシュート（応力や抵抗に減少方向の変化が生じた場合の不都合）やアンダーシュート（応力や抵抗に増加方向の変化が生じた場合の不都合）も未然に防止され得る。

又、本発明にかかるステージ構造を加工する方法にあっては、特に、前記一方のプレートにおける直線状ガイド経路，および前記他方のプレートにおける直線状ガイド経路は、その加工形成に際し、
前記各プレートの対向面を上方に向けた状態で、これらのプレートに研削加工を施す平面研削盤のテーブル上に、前記直線状ガイド経路を形成する基準となるプレート上の加工軌跡の方向を前記平面研削盤のテーブルの水平移動方向に合わせ、かつ、前記テーブルの水平移動のストロークの範囲内で前記テーブルの水平移動方向に沿って一直線上に並べて固定され、前記テーブルの１サイクルの移動毎に、対を成す溝の各々が前記平面研削盤の回転砥石によって交互に研削加工されることで、形成されたものであることが望ましい。

このような構成を適用した場合にあっては、対を成す溝が全く同一の環境下で形成されることになるので、対を成す溝の形状や方向性の均一化が更に高い次元で実現されることになり、ステージ構造の精度が一層向上する。
特に、片側のプレートに刻設される全ての溝を跨ぐに足る幅を備えた回転砥石を使用し、その外周面に、片側のプレートに刻設される全ての溝を同時に形成するための複数列のＶ字型の突条をドレッシングして研削を行うことにより、直線状ガイド経路を構成する要素となる全ての溝の平行度を完全に近い状態に保証することができる。

本発明によれば、薄型化が容易であって、生産性の低下を招くことがなく、磁極を配置しなくても十分な予圧力を得ることが可能であって、加工誤差や組立誤差を抑制した単一種の加工によって直線状ガイド経路を構成する要素の全てを高い精度で平行に形成することができるステージ構造およびステージ構造を加工する方法を提供することができる。

本発明を適用した一実施形態のステージ構造の構成について示した図で、このうち、図１（ａ）は移動プレートの片側半分を中心線Ａ−Ａの位置で切除して固定プレートと移動プレートの構成を示した平面図、図１（ｂ）は同ステージ構造の構成について示した左側面図、図１（ｃ）は同ステージ構造の構成について示した左側面図、図１（ｄ）は同ステージ構造の構成について示した正面図である。 同実施形態のステージ構造の一部を構成する固定プレートと移動プレートが備える直線状ガイド経路の加工工程について簡略化して示した作用原理図である。

次に、本発明を実施するための実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

図1は固定プレート２と移動プレート３を備えた一実施形態のステージ構造１の構成について示した図で、このうち、図１（ａ）は移動プレート３の片側半分を中心線Ａ−Ａの位置で切除して固定プレート２と移動プレート３の構成を示した平面図、図１（ｂ）は同ステージ構造１の構成について示した左側面図、図１（ｃ）は同ステージ構造１の構成について示した右側面図、図１（ｄ）は同ステージ構造１の構成について示した正面図である。

この実施形態のステージ構造１は、磁性体により形成されて厚み方向に重合する２枚のプレート、すなわち、固定プレート２と移動プレート３を備える。

このうち、一方のプレートである固定プレート２の同一面上、つまり、固定プレート２の上面２ａには、滑動用の直線状ガイド経路４が、相互に間隔を置いた状態で平行に２本刻設されている。
２本の直線状ガイド経路４，４の配置は、中心線Ａ−Ａを線対称軸として、水平面内において対称の関係にある。

また、他方のプレートである移動プレート３には、固定プレート２の上面２ａに対向する側の面、つまり、下面３ａの側に、固定プレート２の直線状ガイド経路４，４の各々と対を成す他の直線状ガイド経路５，５が刻設されている。

直線状ガイド経路４，４および直線状ガイド経路５，５を構成する溝の全ては同一形状同一寸法のＶ溝であり、平坦な固定プレート２や移動プレート３に直に彫り込むかたちで研削されている。
直線状ガイド経路４，４および直線状ガイド経路５，５は基本的には同一形状同一寸法であるが、直線状ガイド経路４，４と直線状ガイド経路５，５の間に長手方向の寸法差があることは許容される。

対を成す直線状ガイド経路４，５の間には直線状ガイド経路４，５を形成するＶ溝に内接する鋼球から成る転動体６が複数個介装され、転動体６は、図１（ｄ）に示されるようにしてステージ構造１を正置した状態で移動プレート３を支え、直線状ガイド経路４，４，５，５の方向に沿った一方向、つまり、図１（ａ）および図１（ｄ）中の左右方向に、移動プレート３の移動を許容する。
直線状ガイド経路４，５を形成するＶ溝の底部に刻設された矩形溝７は、Ｖ溝を加工する回転砥石の外周面が磨耗した際にＶ溝の底部に発生する削り残し部分が転動体６に干渉するのを防止するための一般的な逃ガシ加工である。

直線状ガイド経路４の長手方向の両端部には、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるように、直線状ガイド経路４を形成するＶ溝の内側の斜面（中心線Ａ−Ａに近い側の斜面）を貫通する孔が穿設される一方、直線状ガイド経路５の長手方向の両端部には、直線状ガイド経路５を形成するＶ溝の外側の斜面（中心線Ａ−Ａに遠い側の斜面）を貫通する孔が穿設され、これらの孔に圧入状態で植設されてＶ溝の斜面に突出したピン状のストッパ８によって対を成す直線状ガイド経路４，５間からの転動体６の脱落が防止されると共に、固定プレート２に対する移動プレート３の直線移動ストロークが規制されている。
図１（ａ）に示されるように、固定プレート２側のストッパ８は固定プレート２の上面２ａを越えて上方に突出し、移動プレート３側のストッパ８は移動プレート３の下面３ａを越えて下方に突出しているが、固定プレート２側のストッパ８の取付位置と移動プレート３側のストッパ８の取付位置は内外にずらされているので、ストッパ８同士が相互に干渉することはない。
図１（ａ）や図１（ｄ）を基準にして言えば、移動プレート３の左方向の移動限界は、直線状ガイド経路５の右端部のストッパ８が最も右側に位置する転動体６に当接し、対を成す直線状ガイド経路４，５間に挟まれた複数の転動体６の全てが相互に接触した状態で直線状ガイド経路４の左端部のストッパ８が最も左側に位置する転動体６に当接した位置であり、また、移動プレート３の右方向の移動限界は、直線状ガイド経路５の左端部のストッパ８が最も左側に位置する転動体６に当接し、対を成す直線状ガイド経路４，５間に挟まれた複数の転動体６の全てが相互に接触した状態で直線状ガイド経路４の右端部のストッパ８が最も右側に位置する転動体６に当接した位置である。
移動プレート３の移動ストロークは、概ね、直線状ガイド経路４，５の全長の１／２程度である。

固定プレート２において移動プレート３に対向する側の面、つまり、固定プレート２の上面２ａには、この上面２ａから固定プレート２の厚み方向に向かう除去加工、例えば、フライス加工や型彫リ放電加工等によって略矩形状のポケット加工部９が形成され、このポケット加工部９に埋設されるかたちで設置された永久磁石１０の下面が、ポケット加工部９の底面に接着もしくはネジ止め等の手段で固着され、固定プレート２に対向する移動部レート３の下面３ａと永久磁石１０の上面との間に、永久磁石１０の磁気吸着力の特性を考慮して決められた一定の間隙が形成されている。

永久磁石１０の着磁方向は上面側がＮ極で下面側がＳ極、もしくは、上面側がＳ極で下面側がＮ極である。

この実施形態では、中心線Ａ−Ａを挟むようにして其の両側にポケット加工部９，９および永久磁石１０，１０が配置されており、２つのポケット加工部９，９の図心（面積中心）および２つの永久磁石１０，１０の図心（面積中心）が、隣接する２本の直線状ガイド経路４，４間の中心位置、要するに、２本の直線状ガイド経路４，４において対偶する側の端部同士を結んで得られる２本の仮想対角線の交差位置に一致する。この交差位置は結果的には固定プレート２の中心位置である。

中心線Ａ−Ａを挟むようにして其の両側にポケット加工部９，９および永久磁石１０，１０を配置しているのは、移動プレート３の中心部に螺刻したアタッチメント取付用のネジ穴１１から誤ってアタッチメント側の雄ネジを突出させた際に雄ネジの先端が磁石１０，１０に当接して損傷を与えるのを防止するための措置であるから、移動プレート３の中心部にアタッチメント取付用のネジ穴１１を設ける必要がないような状況下にあっては、隣接する２本の直線状ガイド経路４，４間の中心位置、つまり、２本の直線状ガイド経路４，４において対偶する側の端部同士を結んで得られる仮想対角線の交差位置に大型のポケット加工部９と大型の永久磁石１０を１セットのみ設けても構わない。
なお、この実施形態にあっては移動プレート３の四隅にもアタッチメント取付用のネジ穴１１が設けられており、ユーザは、アタッチメント取付用のネジ穴１１を選択的に利用して各種のワークや試験対象等を移動プレート３上にセットすることができる。

ステージ構造１のベース部分を構成する固定プレート２は、その四隅に設けられた座グリ付きのネジ通し穴１２と此のネジ通し穴１２に適合するセットスクリューを利用して作業台や各種の装置のベッド部分に装着される。

移動プレート３に送りを掛けるためのリードネジやボールナット＆スクリュー等の構造については既に公知であるので特に説明しない。

ここでは、一例として、固定プレート２の側にポケット加工部９と永久磁石１０を配置する場合について説明しているが、移動プレート３にアタッチメント取付用のネジ穴１１を設ける必要がない場合、つまり、移動プレート３の一部に肉厚の薄い部分があっても不都合が生じないような状況下にあっては、移動プレート３において固定プレート２に対向する側の面つまり移動プレート３の下面３ａに、ポケット加工部９と永久磁石１０を配置し、永久磁石１０の下面と固定プレート２の上面２ａの間に一定の間隙を形成させるようにしてもよい。

あるいは、ポケット加工部９と永久磁石１０を中心線Ａ−Ａを中心として２セット設ける場合にあっては、その一方を固定プレート２の側に配置し、他方を移動プレート３の側に配置するといった変則的な態様をとることもできる。
この場合は、移動プレート３側に設置された永久磁石１０の下面と固定プレート２の上面２ａの間に一定の間隙を形成させ、同様にして、固定プレート２側に設置された永久磁石１０の上面と移動プレート３の下面３ａの間に一定の間隙を形成させることになる。
特に、このような構成を適用した場合にあっては、固定プレート２の下面中央に形成する逃ガシ１３の部分および固定プレート２の四隅のネジ通し穴１２の部分を除き、固定プレート２と移動プレート３を完全な同一形状とし、両者の方向性を１８０°違える形で固定プレート２と移動プレート３を組み立てるようにすることが可能であるから、固定プレート２および移動プレート３の製造に関わる全体の作業工程が簡略化され得る。
ストッパ８用の貫通孔に関しては、固定プレート２や移動プレート３となるプレート上の２本のＶ溝の中心から各々同一方向にオフセットして穿設することにより、組み立ての際の干渉を回避できる。このような構成を適用した場合、図１（ｂ）を援用して説明すれば、固定プレート２上の２本の直線状ガイド経路４，４上のストッパ８が、全て、そのストッパ８が取り付けられているＶ溝の中心よりも図１（ｂ）の方向性において下方に位置し、また、移動プレート３上の２本の直線状ガイド経路５，５上のストッパ８が、全て、そのストッパ８が取り付けられているＶ溝の中心よりも図１（ｂ）の方向性において上方に位置する状態となるか、あるいは、固定プレート２上の２本の直線状ガイド経路４，４上のストッパ８が、全て、そのストッパ８が取り付けられているＶ溝の中心よりも図１（ｂ）の方向性において上方に位置し、また、移動プレート３上の２本の直線状ガイド経路５，５上のストッパ８が、全て、そのストッパ８が取り付けられているＶ溝の中心よりも図１（ｂ）の方向性において下方に位置する状態となるかの何れかである。よって、固定プレート２上のストッパ８と移動プレート３上のストッパ８との間に相互の干渉が生じることはない。

図２は固定プレート２が備える直線状ガイド経路４と移動プレート３が備える直線状ガイド経路５の加工工程について簡略化して示した作用原理図である。

図２中の符号１４は固定プレート２や移動プレート３に研削加工を施す平面研削盤のテーブルを示し、また、図２中の符号１５はテーブル１４の往復送りの方向である水平第一軸移動方向（図２中で左右方向の移動軸）に沿ってテーブル１４上の端部に設置された当て金を示している。

図２では記載を省略しているが平面研削盤のスピンドルに取り付けられた図示しない回転砥石の回転面は水平にセットされたテーブル１４の面に対して直交し、かつ、テーブル１４の水平第一軸移動方向に対して平行である。

平面研削盤のスピンドルを支えるコラムもしくはテーブル１４のうち少なくとも一方は姿勢を維持した状態で上下方向（図２の紙面に対して垂直な方向）に移動可能である。

固定プレート２や移動プレート３に直線状ガイド経路４，５を刻設する際には、例えば図２に示されるように、プレート２，３の対向面すなわち固定プレート２の上面２ａと移動プレート３の下面３ａを共に上方に向けた状態で、固定プレート２に直線状ガイド経路４，４を形成する際の基準となる固定プレート２上の加工軌跡４ａ，４ｂの方向および移動プレート３に直線状ガイド経路５，５を形成する際の基準となる移動プレート３上の加工軌跡５ａ，５ｂの方向を共に平面研削盤のテーブル１４の水平第一軸移動方向に合わせ、かつ、加工軌跡４ａと加工軌跡５ａおよび加工軌跡４ｂと加工軌跡５ｂがテーブル１４の水平第一軸移動方向に沿って一直線上に位置するようにして、テーブル１４の水平第一軸移動方向における移動ストロークの範囲内で、組立時に対を成すことになる固定プレート２と移動プレート３を並べ、テーブル１４の磁気チャック等を作動させて、これらのプレート２，３をテーブル１４上に固定する。

なお、固定プレート２と移動プレート３の間に厚さの相違がある場合には、例えば、厚さの差分に相当する厚さを有し、その外形が固定プレート２や移動プレート３よりも僅かに小さい略矩形状の高さ調整治具を準備し、薄い方のプレートとテーブル１４の間に高さ調整治具を介装した上で、当て金１５の直線部と角出しが完全に行なわれている薄い固定用治具を用いて薄い方のプレートの四方を押し固めるようにして囲み、専ら、固定用治具を吸着するテーブル１４の磁気チャック等の力を利用して、薄い方のプレートをテーブル１４上に固定することにより、固定プレート２の上面２ａと移動プレート３の下面３ａを同一平面上に位置させる必要がある。
この際、固定用治具の厚みは、直線状ガイド経路４，５の加工が完了して下死点に到達した回転砥石の外周面が接触しない範囲で厚くすることが望ましい。

１セット分のプレート２，３を並べてもテーブル１４の水平第一軸移動方向の移動ストロークに余裕があるのであれば、更に、２セット分，３セット分，・・・のプレート２，３をテーブル１４の水平第一軸の移動ストロークの範囲内に纏めて並べてもよい。

また、テーブル１４の面積に水平第ニ軸移動方向（図２中で上下方向の移動軸）の余裕がある場合には、例えば、図２に示されるようにして、別のステージ構造１’を構成する別のセットの固定プレート２’や移動プレート３’を上記と同一の条件で並べることも可能である。
なお、４ａ’，４ｂ’は固定プレート２’上の加工軌跡、５ａ’，５ｂ’は移動プレート３’上の加工軌跡である。

平面研削盤のテーブル１４上にセットされたドレッサーを利用して平面研削盤の回転砥石の外周部に直線状ガイド経路４，５に適合するＶ字型の突条を形成する作業は、自動プログラミング装置で生成したＡＰＴ文等の加工プログラムを平面研削盤のＣＮＣ装置（数値制御装置）に入力することで容易に実現され得る。平面研削盤の回転砥石の外周部に形成するＶ字型の突条は一条でもよいし複列であってもよい。

平面研削盤が小型であって厚い回転砥石を使用できない場合には、平面研削盤の回転砥石の外周部にＶ字型の突条を一条のみ形成した上で、テーブル１４を水平第一軸移動方向に往復移動させながら、テーブル１４の１サイクルの移動つまり一往復もしくは片道の移動毎に所定の切り込み量でテーブル１４をインクリメンタルに上昇もしくはコラムをインクリメンタルに下降させる動作を繰り返しながら加工軌跡４ａ，５ａに対応するプレート２，３の片側の直線状ガイド経路４，５の研削を完了させてからテーブル１４を下降もしくはコラムを上昇させてテーブル１４もしくはコラムを初期のアプローチポイントの高さに戻してテーブル１４に水平第ニ軸移動方向の送りを掛け、加工軌跡４ｂ，５ｂに対応するプレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５の研削に取り掛かり、更に、加工軌跡４ｂ，５ｂに対応するプレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５の研削を完了させてから加工軌跡４ａ’，５ａ’に対応する他のセットのプレート２’，３’の片側の直線状ガイド経路４，５の研削に取り掛かるといった必要がある。
この場合、回転砥石の目減りを検知してドレッシングを再実行したり、回転砥石の目減りを検知して切り込み量を調整する機能が平面研削盤にあれば、プレート２，３の片側の直線状ガイド経路４，５と、プレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５と、他のセットのプレート２’，３’の片側の直線状ガイド経路４，５と、更に、それに引き続いて形成される他の直線状ガイド経路４，５を実質的に完全に同一形状同一寸法のＶ溝とすることができる。
また、回転砥石の目減りを検知してドレッシングを再実行したり、回転砥石の目減りを検知して切り込み量を調整する機能が平面研削盤になければ、プレート２，３の片側の直線状ガイド経路４，５と、プレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５と、他のセットのプレート２’，３’の片側の直線状ガイド経路４，５と、更に、それに引き続いて形成される他の直線状ガイド経路４，５のＶ溝の間に形状や寸法の差異が生じる可能性があるが、そのような場合であっても、プレート２の片側の直線状ガイド経路４と此れと対を成すプレート３の片側の直線状ガイド経路５の間、プレート２の他方の直線状ガイド経路４と此れと対を成すプレート３の他方の直線状ガイド経路５の間、プレート２’の片側の直線状ガイド経路４と此れと対を成すプレート３’の片側の直線状ガイド経路５の間、更に、それに引き続いて形成される対を成す直線状ガイド経路４，５のＶ溝の間に形状や寸法の差異が生じることはなく、対を成すＶ溝の全ては実質的に完全に同一形状同一寸法とすることができる。
その理由は、水平第一軸移動方向におけるテーブル１４の１サイクルの移動毎に対を成す直線状ガイド経路４，５のＶ溝の各々が平面研削盤の回転砥石によって交互に研削加工され、しかも、平面研削盤にあっては回転砥石の切り込み量が非常に小さく、１サイクルにおける回転砥石の目減りは無視できるからである。

また、平面研削盤の回転砥石の外周にＶ字型の突条を一条のみ形成してテーブル１４の水平第一軸移動方向に並べられたプレート２，３の溝を１列ずつ研削することに代え、平面研削盤のテーブル１４を水平状態から水平第一軸の周りに４５°回転させ、平面研削盤の回転砥石の外周部のエッジ部分をＶ字型の突条として利用してプレート２，３の溝を１列ずつ研削してもよい。
この場合、Ｖ溝の角度は一般に９０°に制限され、また、隣接するＶ溝の加工に移行する際には水平第ニ軸移動方向の送りに加えてスピンドルを支えるコラムもしくはテーブル１４のうち少なくとも一方を上下方向（図２の紙面に対して垂直な方向）に移動させる必要が生じるが、平面研削盤の剛性や精度さえ十分であれば、前記と同様、プレート２，３の片側の直線状ガイド経路４，５と、プレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５と、他のセットのプレート２’，３’の片側の直線状ガイド経路４，５との間の形状や寸法の差異はテーブル１４を水平にして回転砥石の外周面の突条を利用した場合と同様に保持することができる。

一方、平面研削盤が大型であって厚い回転砥石を使用できる場合には、平面研削盤の回転砥石の外周部に、同一プレート２，３上における直線状ガイド経路４，４もしくは直線状ガイド経路５，５（どちらでも同じ）の離間距離に応じたＶ字型の突条を二条形成し、テーブル１４を水平第一軸移動方向に往復移動させながら所定の切り込み量でテーブル１４をインクリメンタルに上昇もしくはコラムをインクリメンタルに下降させる動作を繰り返しながら加工軌跡４ａ，５ａに対応するプレート２，３の片側の直線状ガイド経路４，５と加工軌跡４ｂ，５ｂに対応するプレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５の研削を同時に完了させてからテーブル１４を下降もしくはコラムを上昇させてテーブル１４もしくはコラムを初期のアプローチポイントの高さに戻してテーブル１４に水平第ニ軸移動方向の送りを掛け、加工軌跡４ａ’，５ａ’に対応するプレート２’，３’の片側の直線状ガイド経路４，５と加工軌跡４ｂ’，５ｂ’に対応するプレート２’，３’の他方の直線状ガイド経路４，５の研削を同時に開始するといったことが可能となる。
この場合、回転砥石の目減りを検知してドレッシングを再実行したり、回転砥石の目減りを検知して切り込み量を調整する機能が平面研削盤にあれば、前記と同様、プレート２，３の片側の直線状ガイド経路４，５と、プレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５と、他のセットのプレート２’，３’の片側の直線状ガイド経路４，５と、他のセットのプレート２’，３’の他方の直線状ガイド経路４，５を実質的に完全に同一形状同一寸法のＶ溝とすることができる。
また、回転砥石の目減りを検知してドレッシングを再実行したり、回転砥石の目減りを検知して切り込み量を調整する機能が平面研削盤になければ、プレート２，３の片側の直線状ガイド経路４，５およびプレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５と、他のセットのプレート２’，３’の片側の直線状ガイド経路４，５および他のセットのプレート２’，３’の他方の直線状ガイド経路４，５のＶ溝の間に形状や寸法の差異が僅かに生じる可能性はあるが、そのような場合であっても、平面研削盤の回転砥石の外周部に形成された二条の突条さえドレッシングの時点で正確に形成されていれば、プレート２の片側の直線状ガイド経路４と、此れと対を成すプレート３の片側の直線状ガイド経路５と、プレート２の他方の直線状ガイド経路４と、此れと対を成すプレート３の他方の直線状ガイド経路５のＶ溝の間に形状や寸法の差異が生じることは全くなく、同様に、プレート２’の片側の直線状ガイド経路４と、此れと対を成すプレート３’の片側の直線状ガイド経路５と、プレート２’の他方の直線状ガイド経路４と、此れと対を成すプレート３’の他方の直線状ガイド経路５のＶ溝の間に形状や寸法の差異が生じることも全くない。
つまり、１セットのプレート２，３に形成される都合４本のＶ溝が実質的に完全に同一形状同一寸法に仕上げられ、１セットのプレート２’，３’に形成される都合４本のＶ溝も実質的に完全に同一形状同一寸法に仕上げられることになる。
その理由は、水平第一軸移動方向におけるテーブル１４の１サイクルの移動毎に対を成す片側の直線状ガイド経路４，５および対を成す他方の直線状ガイド経路４，５のＶ溝の各々が平面研削盤の回転砥石によって交互に研削加工され、しかも、平面研削盤にあっては回転砥石の切り込み量が非常に小さく、１サイクルにおける回転砥石の目減りは無視でき、かつ、片側の直線状ガイド経路４，５を研削する回転砥石外周部の突条と他方の直線状ガイド経路４，５を研削する回転砥石外周部の突条の消耗状況は常に均等となるからである。
更に、この場合は、単一の回転砥石の外周面に形成された二条の突条による同時加工が行われるため、固定プレート２上に位置する片側の直線状ガイド経路４と他方の直線状ガイド経路４、および、移動プレート３上に位置する片側の直線状ガイド経路５と他方の直線状ガイド経路５が完全に平行に形成されるといったメリットがある。

従って、ステージ構造１を構成する１セットのプレート２，３に形成される都合４本のＶ溝を完全に同一形状同一寸法に仕上げ、更に、これら４本のＶ溝を完全に平行な状態としたいのであれば、厚い回転砥石を使用できる平面研削盤を選択し、平面研削盤の回転砥石の外周部に、同一プレート２，３上における直線状ガイド経路４，４もしくは直線状ガイド経路５，５（どちらでも同じ）の離間距離に応じたＶ字型の突条を二条形成し、テーブル１４を水平第一軸移動方向に往復移動させながら所定の切り込み量でテーブル１４をインクリメンタルに上昇もしくはコラムをインクリメンタルに下降させる動作を繰り返して加工軌跡４ａ，５ａに対応するプレート２，３の片側の直線状ガイド経路４，５と加工軌跡４ｂ，５ｂに対応するプレート２，３の他方の直線状ガイド経路４，５の研削を同時に実行するのが最適である。

また、テーブル１４の水平第一軸移動方向における移動ストロークの範囲内に固定プレート２と移動プレート３のセットを一直線上に並べて複数組配置した場合にあっては、既に述べた通り、これらのプレート２，３に対してサイクリックに研削加工が施されることになるので、これらのプレート２，３に形成される全てのＶ溝を完全に同一形状同一寸法に仕上げ、かつ、同一プレート２，３上のＶ溝を完全に平行な状態とすることができる。
従って、これらのプレート２，３を１ロットのパーツ群として取り扱い、そこから対を成す固定プレート２と移動プレート３の組み合わせを選択する限り、完全に均一なステージ構造１を構成することができる。つまり、パーツの組み違いといった問題が解消される。

既に述べたように、組み立てられたステージ構造１は、ベース部分を構成する固定プレート２の四隅に設けられた座グリ付きのネジ通し穴１２にセットスクリューを通されて作業台や各種の装置のベッド部分等に装着される。

ステージ構造１を装着する際には、移動プレート３を何れか一方の移動限界までスライドさせて他方に位置する２つのネジ通し穴１２を露出させてセットスクリューを取り付けた後、改めて移動プレート３を他の移動限界までスライドさせて反対側に位置する２つのネジ通し穴１２を露出させてセットスクリューを取り付けるといった操作を行なえばよく、取り付けに際してステージ構造１を分解する必要はない。

移動プレート３に送りを掛けるためのリードネジやボールスクリューもしくは其れらのナット部分を回転駆動すれば、移動プレート３が水平面内で一方向（但し、正逆の方向を含む）に移動するので、移動ストロークの限界内の任意位置で、移動プレート３にセットされたワークや試験対象等に対して各種の検査，測定，試験，加工等を実施することができる。

リードネジやボールスクリューもしくは其れらのナット部分を回転駆動するためのアクチュエータとして一般的なのはステッピングモータやサーボモータである。

この種のモータに与えられる駆動トルクすなわち駆動連流の大きさは、最終的には、サーボ回路内部のエラーレジスタの値によって決定される。

この際、僅かな駆動トルクでスムーズに移動プレート３が移動すればエラーレジスタにエラー値（移動指令パルスの積算値）が蓄積されることはないが、外乱等によって移動プレート３の移動が阻害されるとエラーレジスタにエラー値が蓄積され、このエラー値の増大に比例してモータの駆動電流すなわち駆動トルクも増大する。

従って、ステージ構造１に直線状ガイド経路４，４や直線状ガイド経路５，５の非平行や形状誤差，寸法誤差，面粗度のバラツキ等の欠陥があって移動プレート３の移動に際して負荷の変動が生じると、例えば、負荷が減少した瞬間に過剰な駆動力（厳密には駆動力と負荷の差）が作用して指令位置を越えて移動プレート３がオーバーシュートしたり、或いは、負荷が増大した際に、それまでの低負荷状態に対応したエラー値に比例した駆動力では増大した負荷に打ち勝てなくなって移動プレート３が一時的に停止し、移動プレート３の現在位置がアンダーシュートする等の不都合が生じる。

この実施形態のステージ構造１にあっては、少なくとも、固定プレー２の片側の直線状ガイド経路４と此れと対を成す移動プレート３の片側の直線状ガイド経路５の形状および寸法の一致性と、固定プレー２の他方の直線状ガイド経路４と此れと対を成す移動プレート３の他方の直線状ガイド経路５の形状および寸法の一致性とが完全に保証されるので（段落００３９参照）、直線状ガイド経路４，４や直線状ガイド経路５，５の形状誤差，寸法誤差，面粗度のバラツキ等の欠陥に起因した外乱の変動によるオーバーシュートやアンダーシュートの発生を効果的に防止することができる。
特に、厚い回転砥石を使用し、平面研削盤の回転砥石の外周部にＶ字型の突条を二条形成して固定プレート２上の２本の直線状ガイド経路４，４と移動プレート３上の２本の直線状ガイド経路５，５に対して実質的に同時に研削作業を施した場合にあっては、これら都合４本のＶ溝の同一形状同一寸法化に加え、固定プレート２上の２本の直線状ガイド経路４，４と移動プレート３上の２本の直線状ガイド経路５，５の各々の完全平行化、および、固定プレート２上の２本の直線状ガイド経路４，４と移動プレート３上の２本の直線状ガイド経路５，５との間の加工位置のずれも防止できるので（段落００４０参照）、直線状ガイド経路４，４や直線状ガイド経路５，５の非平行や形状誤差，寸法誤差，面粗度のバラツキ等の欠陥に伴う不都合を極めて効果的に防止することができる。

また、固定プレート２に固着された永久磁石１０に移動プレート３の下面３ａを磁気吸着させて固定プレート２のＶ溝から成る直線状ガイド経路４，４と鋼球から成る転動体６との間、および、移動プレート３のＶ溝から成る直線状ガイド経路５，５と鋼球から成る転動体６との間に予圧力を作用させることができるため、移動プレート３の重量を大きくしなくても移動プレート３の不用意な浮き上がりを防止することができるといった効果に関しては従来のものと同等であるが、更に、固定プレート２や移動プレート３に直にＶ溝の直線状ガイド経路４，５を彫り込んで相互間を鋼球からなる転動体６で支えたことと、永久磁石１０を埋設したポケット加工部９の内壁部分を継鉄として機能させて永久磁石１０の実質的な磁気吸着力を増強させることにより永久磁石１０と移動プレート３との間の磁極を不要化することにより、ステージ構造１の更なる薄型化が実現されている。
ステージ構造１が薄型化される結果、移動プレート３上の試料や被測定物やワーク等を従来品に比べて更に移動プレート３の軌道面（移動案内面）に接近させることが可能となり、移動プレート３が移動する際の移動プレート３の姿勢誤差や姿勢変化を低減することができ、更には、試料や被測定物の位置精度やワーク等の加工誤差の改善も可能となる。

以上に述べた通り、この実施形態によれば、薄型化が容易であって、複雑な加工やパーツのあと付けで生じる生産効率の低下を招くことなく、磁極を配置しなくても十分な予圧力を得ることが可能であって、加工誤差や組立誤差を抑制した単一種の加工（除去加工を利用して必要箇所となるＶ溝を形成する研削加工）によって直線状ガイド経路４，４，５，５を構成するＶ溝の全てを高い精度で平行に形成することのできるステージ構造１が提供される。

以上、一実施形態として、直線状ガイド経路４，４および直線状ガイド経路５，５を構成する溝の全てをＶ溝とし、対を成す直線状ガイド経路４，５の間に鋼球から成る転動体６を介装することによって移動プレート３を支える構造のものについて説明したが、Ｖ溝と鋼球の組み合わせに代えて、Ｖ溝以外の各種の溝（直線状ガイド経路）と鋼球（転動体）の組み合わせ、あるいは、Ｖ溝（直線状ガイド経路）と此のＶ溝の内壁の一面に外周面を当接させると共に其の一端面を此の内壁の他面に当接させる柱状ローラ（転動体）を利用しても上記と同等の作用・効果を達成できる。

また、以上の実施形態では、対向面が平坦な固定プレート２と移動プレート３を組み合わせて得られるステージ構造１の構成を例にとって説明したが、前述した構成の主要部を転用し、下に凸の円弧を描く二次曲面を上面に有する固定プレートの上に此の二次曲面と対を成す下に凸の二次曲面を下面に有する移動プレートを載置し、これらの二次曲面の双方に、これらの二次曲面の屈曲方向に沿って伸びる下に凸の円弧状ガイド経路を平行に複数組併設し、固定プレート側の円弧状の二次曲面に沿って移動プレートに送りを掛けることによって移動プレートの姿勢（角度）を変化させるようにした傾斜ステージを構成することもできる。
その場合、固定プレート２の上面が下に凸の円弧状の二次曲面となること、この固定プレート２の上面に二次曲面の屈曲方向に沿って伸びる下に凸の円弧状ガイド経路４，４が２本平行に形成されること、移動プレート３の下面が下に凸の円弧状の二次曲面となること、この移動プレート３の下面に二次曲面の屈曲方向に沿って伸びる下に凸の円弧状ガイド経路５，５が２本形成されること、また、より望ましくは磁石１０の上面を移動プレート３の下面形状に対応させて下に凸の二次曲面とすることを別にすれば、傾斜ステージの構成は既に説明したステージ構造１の場合と同様である。
一般に、この種の傾斜ステージにあっては、下に凸の円弧状の二次曲面を成す可動プレート３の下面に機械要素のホイールに相当するラック状の噛合部を形成する一方、下に凸の円弧状の二次曲面を成す固定ステージ２の上面の中央部分、すなわち、円弧状の二次曲面の谷底の部分であって、かつ、両側の円弧状ガイド経路４，４の間の中央位置に、図１中の中心線Ａ−Ａに沿った回転軸を有するウォームを配置し、ウォームの外周を可動プレート３の下面のラック状の噛合部に噛合させて、ウォームの回転によってラック状の噛合部つまり最終的には可動プレート３に図１中の中心線Ａ−Ａに沿った送りを掛けることで、固定プレート２の上面の円弧状の二次曲面に沿って移動プレート３を移動させるようにしている。
この際、固定プレート２側に配置されたウォームと可動プレート３側のラック状の噛合部との離間距離を厳密に調整する必要があり、両者間の離間距離が過大であると可動プレート３の送り方向の切り替えに際してバックラッシュが発生し、また、両者が接近し過ぎるとウォームの回転が重くなったり動かなくなったりするといった不都合が生じる。
このような特性を有する傾斜ステージに対して前述のような構成を適用した場合にあっては、固定プレート２側に配置されたウォームと可動プレート３側のラック状の噛合部の噛合状態が或る程度過剰にタイトになった場合であっても、両者の当たりが強くなりすぎてウォームの回転が重くなったり動かなくなったりするといった不都合は発生せず、固定プレート２に対する移動プレート３の浮き上がりによって、両者間に生じる強い当たりを吸収することができる。しかも、移動プレート３は固定プレート２側の磁石１０で吸着されているので、移動プレート３が不用意にガタついたり軌道面から離脱するといった不都合も発生しない。
従って、結果として、固定プレート２側に配置されたウォームと可動プレート３の下面のラック状の噛合部との離間距離の調整に際し、従来のものとの比較において、固定プレート２側のウォームと可動プレート３側のラック状の噛合部が接近する方向における調整誤差の許容範囲を拡張することが可能となる。よって、調整作業を著しく誤った場合の移動プレート３の浮き上がりによって移動プレート３の姿勢の保持精度に多少の劣化が生じる可能性はあるものの、調整作業それ自体が格段に容易化されるといった点で大きなメリットが生じる。
つまり、傾斜ステージに対して前述の構成を転用する理由は精度の向上ではなく調整作業の容易化であり、目的と効果も此れに準じたものとなる。

１，１’ ステージ構造
２，２’ 固定プレート（一方のプレート）
２ａ 固定プレートの上面（固定プレートの同一面）
３，３’ 移動プレート（他方のプレート）
３ａ 移動プレートの下面（固定プレートの同一面に対向する面）
４ 直線状ガイド経路
４ａ，４ｂ，４ａ’，４ｂ’ 固定プレート上の加工軌跡
５ 他の直線状ガイド経路
５ａ，５ｂ，５ａ’，５ｂ’ 移動プレート上の加工軌跡
６ 転動体（鋼球）
７ 矩形溝
８ ストッパ
９ ポケット加工部
１０ 永久磁石（磁石）
１１ アタッチメント取付用のネジ穴
１２ ネジ通し穴
１３ 逃ガシ
１４ テーブル
１５ 当て金

Claims (2)

1. 磁性体により形成されて厚み方向に重合する２枚のプレートを備え、その一方のプレートの同一面上に、滑動用の直線状ガイド経路が、相互に間隔を置いた状態で平行に複数本設けられる一方、他方のプレートには、前記一方のプレートに対向する側の面に、前記直線状ガイド経路の各々と対を成す他の直線状ガイド経路が設けられ、前記対を成す直線状ガイド経路の間に介装された複数の転動体を介して、前記一方のプレートが前記他方のプレートに対して一方向に移動可能な状態で支えられると共に、前記一方のプレートにおいて前記他方のプレートに対向する側の面、もしくは、前記他方のプレートにおいて前記一方のプレートに対向する側の面のうち少なくとも一方の面に、この面に対向するプレート面との間に一定の間隙を置いて、かつ、前記複数本の直線状ガイド経路のうち隣接する直線状ガイド経路間の中心位置に位置するようにして磁石が固着され、前記一方のプレートにおける直線状ガイド経路と前記複数の転動体との間、および、前記他方のプレートにおける直線状ガイド経路と前記複数の転動体との間に、前記磁石の磁気吸着力による予圧力を作用させるようにしたステージ構造において、
   前記一方のプレートの直線状ガイド経路および前記他方のプレートの直線状ガイド経路が前記各プレートに直に彫り込まれた溝によって形成されると共に、
   前記磁石が、前記少なくとも一方の面から其の面を有するプレートの厚み方向に向かう除去加工によって形成されたポケット加工部に埋設され、前記ポケット加工部の内壁部分が前記磁石の継鉄として機能することを特徴としたステージ構造。
2. 前記一方のプレートにおける直線状ガイド経路，および前記他方のプレートにおける直線状ガイド経路は、その加工形成に際し、
   前記各プレートの対向面を上方に向けた状態で、これらのプレートに研削加工を施す平面研削盤のテーブル上に、前記直線状ガイド経路を形成する基準となるプレート上の加工軌跡の方向を前記平面研削盤のテーブルの水平移動方向に合わせ、かつ、前記テーブルの水平移動のストロークの範囲内で前記テーブルの水平移動方向に沿って一直線上に並べて固定され、前記テーブルの１サイクルの移動毎に、対を成す溝の各々が前記平面研削盤の回転砥石によって交互に研削加工されることで、形成されたものであることを特徴とした請求１に記載のステージ構造を加工する方法。

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