JP6428160B2

JP6428160B2 - 直動テーブル装置

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Publication number: JP6428160B2
Application number: JP2014220238A
Authority: JP
Inventors: 雄志大谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: JP2016083753A

Description

本発明は、工作機械、半導体製造装置及びフラットパネルディスプレイ製造装置などの各種製造装置に用いられる直動テーブル装置、特に、工作物等の被搭載物を移動、位置決め可能な直動テーブル装置に関する。

従来のこの種の直動テーブル装置として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示す直動テーブル装置は、被搭載物を搭載する、略鉛直方向に移動可能なメインテーブルと、メインテーブルに対して鉛直方向下方に配置され、略鉛直方向に移動可能なウエイトとを備え、メインテーブル及びウエイトは、同軸の駆動ねじ軸によって駆動されるようになっている。そして、メインテーブルは、駆動ねじ軸の鉛直方向の上部で右ねじナットと結合され、ウエイトは、駆動ねじ軸の鉛直方向の下部で左ねじナットに結合されている。そして、右ねじナット及び左ねじナットは、モータから伝達される駆動ねじ軸の回転によりそれぞれ上下逆方向に移動し、これにより、メインテーブル及びウエイトは上下逆方向に移動するようになっている。
そして、メインテーブル側にかかるトルクとウエイト側にかかるトルクとを同等としてバランスさせることにより、両トルクを相殺し、装置の振動を抑制するようにしている。

しかしながら、特許文献１に記載された直動テーブル装置にあっては、１本の駆動ねじ軸上に右ねじ溝及び左ねじ溝の２種類のねじ溝を加工する必要があり、駆動ねじ軸が軸方向に長尺化し、ひいては駆動ねじ軸の軸方向において装置長が長くなってしまう、という課題があった。

特開２０１２−２３２３５４号公報

本発明は、前述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動ねじ軸の軸方向における装置長を短くできる直動テーブル装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のある態様は、水平方向に延びるように設置されるベースと、該ベースに取り付けられた一対のメインテーブル側第１軸受及びメインテーブル側第２軸受と、前記ベースに取り付けられた一対のウエイトテーブル側第１軸受及びウエイトテーブル側第２軸受と、軸方向が水平方向となるように前記一対のメインテーブル側第１軸受及びメインテーブル側第２軸受にその両端が回転可能に軸支されたメインテーブル用駆動ねじ軸及び軸方向が水平方向となるように前記一対のウエイトテーブル側第１軸受及びウエイトテーブル側第２軸受にその両端が回転可能に軸支されたウエイトテーブル用駆動ねじ軸と、前記メインテーブル用駆動ねじ軸に対し転動体を介して外装され、前記メインテーブル用駆動ねじ軸が回転することにより前記メインテーブル用駆動ねじ軸に沿って移動するメインテーブル用ナット及び前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸に対し転動体を介して外装され、前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸が回転することにより、前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸に沿って前記メインテーブル用ナットと逆方向に移動するウエイトテーブル用ナットと、前記メインテーブル用ナットに固定された被搭載物を搭載可能なメインテーブル及び前記ウエイトテーブル用ナットに固定されたウエイトテーブルと、前記メインテーブル用駆動ねじ軸を回転駆動するメインテーブル駆動モータ及び前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸を回転駆動するウエイトテーブル駆動モータと、前記メインテーブル駆動モータの回転数を検出するエンコーダ及び前記ウエイトテーブル駆動モータの回転数を検出するエンコーダとを備え、前記メインテーブル用駆動ねじ軸及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸は、前記軸方向となる水平方向と直交する鉛直方向の上下において並列配置されているとともに、右ねじのみで構成され、前記メインテーブル側の総質量が変化した場合に、前記ウエイトテーブル側の加速度を調整することで、前記メインテーブル側の慣性力及び前記ウエイトテーブル側の慣性力を同等とすることを要旨とする。

また、本発明の別の態様は、鉛直方向に延びるように設置されるベースと、ベースに取り付けられた一対のメインテーブル側第１軸受及びメインテーブル側第２軸受と、前記ベースに取り付けられた一対のウエイトテーブル側第１軸受及びウエイトテーブル側第２軸受と、軸方向が鉛直方向となるように前記一対のメインテーブル側第１軸受及びメインテーブル側第２軸受にその両端が回転可能に軸支されたメインテーブル用駆動ねじ軸及び軸方向が鉛直方向となるように前記一対のウエイトテーブル側第１軸受及びウエイトテーブル側第２軸受にその両端が回転可能に軸支されたウエイトテーブル用駆動ねじ軸と、前記メインテーブル用駆動ねじ軸に対し転動体を介して外装され、前記メインテーブル用駆動ねじ軸が回転することにより前記メインテーブル用駆動ねじ軸に沿って移動するメインテーブル用ナット及び前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸に対し転動体を介して外装され、前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸が回転することにより、前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸に沿って前記メインテーブル用ナットと逆方向に移動するウエイトテーブル用ナットと、前記メインテーブル用ナットに固定された被搭載物を搭載可能なメインテーブル及び前記ウエイトテーブル用ナットに固定されたウエイトテーブルと、前記メインテーブル用駆動ねじ軸を回転駆動するメインテーブル駆動モータ及び前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸を回転駆動するウエイトテーブル駆動モータと、前記メインテーブル駆動モータの回転数を検出するエンコーダ及び前記ウエイトテーブル駆動モータの回転数を検出するエンコーダとを備え、前記メインテーブル用駆動ねじ軸及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸は、前記軸方向となる鉛直方向と直交する水平方向の左右において並列配置されているとともに、右ねじのみで構成され、前記メインテーブル側の総質量が変化した場合に、前記ウエイトテーブル側の加速度を調整することで、前記メインテーブル側の慣性力及び前記ウエイトテーブル側の慣性力を同等とすることを要旨とする。

本発明に係る直動テーブル装置によれば、メインテーブルを駆動するためのメインテーブル用駆動ねじ軸と、ウエイトテーブルを駆動するための前記メインテーブル用駆動ねじ軸とは別個のウエイトテーブル用駆動ねじ軸とを用い、それらメインテーブル用駆動ねじ軸及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸が、軸方向となる水平方向と直交する鉛直方向の上下あるいは水平方向の左右において並列配置されているので、駆動ねじ軸の軸方向における装置長を短くできる直動テーブル装置を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る直動テーブル装置の平面図である。図１に示す直動テーブル装置の正面図である。本発明の第２実施形態に係る直動テーブル装置の正面図である。図３に示す直動テーブル装置の右側面図である。本発明の第３実施形態に係る直動テーブル装置の平面図である。図５に示す直動テーブル装置の正面図である。図５に示す直動テーブル装置に設けられた工具による被搭載物への加工の様子を示す図である。

以下、本発明の第１乃至第３実施形態の直動テーブル装置について説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の直動テーブル装置は、図１及び図２に示されており、この直動テーブル装置は、工作機械、半導体製造装置及びフラットパネルディスプレイ製造装置などの各種製造装置に用いられ、特に、工作物などの被搭載物を水平方向に移動させ、正確な位置決めを行う装置である。

図１及び図２に示す直動テーブル装置１において、長方形の板状に形成されたベース２が水平方向（図１における上下及び左右方向）に延びるように設置されている。
このベース２の上面には、水平方向の左右（図１における左右）において所定間隔離れた位置に一対のメインテーブル側第１軸受１３及びメインテーブル側第２軸受１４が取り付けられている。メインテーブル側第１軸受１３は、ベース２の水平方向左端部近傍に取り付けられ、メインテーブル側第２軸受１４は、ベース２の水平方向中央部よりやや右側の位置に取り付けられている。
そして、外周に右ねじ溝を形成したメインテーブル用駆動ねじ軸１１の両端が、軸方向が水平方向となるように一対のメインテーブル側第１軸受１３及びメインテーブル側第２軸受１４に回転可能に軸支されている。

また、メインテーブル用駆動ねじ軸１１には、メインテーブル用ナット１２が外装されている。メインテーブル用駆動ねじ軸１１の外周に形成された右ねじ溝とメインテーブル用ナット１２の内周に形成されたねじ溝との間には、図示しない複数の転動体（ボール又はローラ）が備えられ、メインテーブル用ナット１２は、メインテーブル用駆動ねじ軸１１が回転することによりメインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って水平方向に移動するようになっている。

また、メインテーブル用ナット１２には、メインテーブル１０が固定されている。メインテーブル１０は、メインテーブル用ナット１２に固定される本体部１２ａと、本体部１２ａの上端に設けられた平板状の搭載板部１０ｂとを備えている。搭載板部１０ｂは上面側から見て長方形状に形成され、上面に工作物等の被搭載物６０（図７参照）が搭載可能となっている。メインテーブル１０の本体部１０ａは、長手方向（図１における上下方向）に長く延びる略直方体形状に形成されている。また、メインテーブル１０の本体部１０ａの長手方向の一端下面は、図１及び図２に示すように、第１直動案内装置１７ａのスライダ１６ａ上に取り付けられ、本体部１０ａの長手方向の他端下面は、第２直動案内装置１７ｂのスライダ１６ｂ上に取り付けられている。第１直動案内装置１７ａは、ベース２の水平方向の幅方向（図１における上下方向）の一端（図１における下端）に取り付けられ、メインテーブル用駆動ねじ軸１１の軸方向に延びるレール１５ａと、レール１５ａ上をレール１５ａに沿って移動するスライダ１６ａとを備えている。また、第２直動案内装置１７ｂは、ベース２の水平方向の幅方向（図１における上下方向）の他端（図１における上端）に取り付けられ、メインテーブル用駆動ねじ軸１１の軸方向に延びるレール１５ｂと、レール１５ｂ上をレール１５ｂに沿って移動するスライダ１６ｂとを備えている。

また、メインテーブル用駆動ねじ軸１１は、メインテーブル駆動モータ１８によって回転駆動される。メインテーブル駆動モータ１８は、ベース２の上面に設けられたメインテーブル駆動モータ用支持部材１９に取り付けられている。そして、メインテーブル駆動モータ１８の出力軸がカップリング２０を介してメインテーブル用駆動ねじ軸１１のメインテーブル側第２軸受１４側の端部に連結されている。なお、メインテーブル駆動モータ１８の軸の近傍には、図示しない支持部材に取り付けられたエンコーダ２１が設けられ、このエンコーダ２１により、メインテーブル駆動モータ１８の回転数を検出するようにしている。

更に、ベース２の上面には、水平方向の左右（図１における左右）において所定間隔離れた位置に一対のウエイトテーブル側第１軸受３３及びウエイトテーブル側第２軸受３４が取り付けられている。ウエイトテーブル側第１軸受３３は、ベース２の水平方向において、メインテーブル側第１軸受１３とメインテーブル側第２軸受１４との略中間の位置に取り付けられ、ウエイトテーブル側第２軸受３４は、ベース２の水平方向において、メインテーブル側第２軸受１４と同じ位置に取り付けられている。メインテーブル側第２軸受１４とウエイトテーブル側第２軸受３４は、それぞれの図示しない外輪に固定されたハウジングが共通化して一体となっている。ウエイトテーブル側第１軸受３３は、メインテーブル側第１軸受１３に対して鉛直方向の下側に位置し、ウエイトテーブル側第２軸受３４は、メインテーブル側第２軸受１４に対して鉛直方向下側に位置している。

そして、外周に右ねじ溝を形成したウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の両端が、軸方向が水平方向となるように一対のウエイトテーブル側第１軸受３３及びウエイトテーブル側第２軸受３４に回転可能に軸支されている。
ここで、ウエイトテーブル側第１軸受３３は、メインテーブル側第１軸受１３に対して鉛直方向の下側に位置し、ウエイトテーブル側第２軸受３４は、メインテーブル側第２軸受１４に対して鉛直方向下側に位置しているから、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１は、メインテーブル用駆動ねじ軸１１に対して鉛直方向の下側に位置している。このため、メインテーブル用駆動ねじ軸１１及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１は、軸方向となる水平方向と直交する鉛直方向の上下において並列配置されていることになる。

そして、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１には、ウエイトテーブル用ナット３２が外装されている。ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の外周に形成された右ねじ溝とウエイトテーブル用ナット３２の内周に形成されたねじ溝との間には、図示しない複数の転動体（ボール又はローラ）が備えられ、ウエイトテーブル用ナット３２は、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１がメインテーブル用駆動ねじ軸１１と逆方向に回転することによりウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿ってメインテーブル用ナット１２と逆方向に移動するようになっている。

また、ウエイトテーブル用ナット３２には、ウエイトテーブル３０が固定されている。ウエイトテーブル３０は、長手方向（図１における上下方向）に長く延びる略直方体形状に形成されている。また、ウエイトテーブル３０の長手方向の一端下面は、図１及び図２に示すように、第３直動案内装置３７ａのスライダ３６ａ上に取り付けられ、ウエイトテーブル３０の長手方向の他端下面は、第４直動案内装置３７ｂのスライダ３６ｂ上に取り付けられている。第３直動案内装置３７ａは、ベース２の水平方向の幅方向（図１における上下方向）の一端（図１における下端）に取り付けられ、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の軸方向に延びるレール３５ａと、レール３５ａ上をレール３５ａに沿って移動するスライダ３６ａとを備えている。また、第４直動案内装置３７ｂは、ベース２の水平方向の幅方向（図１における上下方向）の他端（図１における上端）に取り付けられ、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の軸方向に延びるレール３５ｂと、レール３５ｂ上をレール３５ｂに沿って移動するスライダ３６ｂとを備えている。

また、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１は、ウエイトテーブル駆動モータ３８によって回転駆動される。ウエイトテーブル駆動モータ３８は、ベース２の上面に設けられ、メインテーブル駆動モータ用支持部材１９と一体のウエイトテーブル駆動モータ支持部材３９に取り付けられている。そして、ウエイトテーブル駆動モータ３８の出力軸がカップリング４０を介してウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１のウエイトテーブル側第２軸受３４側の端部に連結されている。なお、ウエイトテーブル駆動モータ３８の軸の近傍には、図示しない支持部材に取り付けられたエンコーダ４１が設けられ、このエンコーダ４１により、ウエイトテーブル駆動モータ３８の回転数を検出するようにしている。

次に、直動テーブル装置１の動作について説明する。
メインテーブル駆動モータ１８の出力軸が一方向に回転すると、メインテーブル用駆動ねじ軸１１が一方向に回転し、これにより、メインテーブル用ナット１２は、メインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って水平方向の一方向に移動する。メインテーブル用ナット１２がメインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って水平方向の一方向に移動することで、そのメインテーブル用ナット１２に固定されたメインテーブル１０がメインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って水平方向の一方向に移動する。

一方、ウエイトテーブル駆動モータ３８の出力軸が前記一方向と逆方向に回転すると、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１が前記一方向と逆方向に回転し、これにより、ウエイトテーブル用ナット３２は、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿って水平方向の前記一方向と逆方向に移動する。ウエイトテーブル用ナット３２がウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿って水平方向の前記一方向と逆方向に移動することで、そのウエイトテーブル用ナット３２に固定されたウエイトテーブル３０がウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿って水平方向の前記一方向と逆方向に移動する。

本実施形態に係る直動テーブル装置１においては、ウエイトテーブル３０をメインテーブル１０と逆方向に移動させ、更に、ベース２に作用するメインテーブル１０側の慣性力Ｆ１とベース２に作用するウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２とを同等としてバランスさせることにより、両慣性力を相殺し、装置の振動を抑制するようにしている。
ここで、ベース２に作用するメインテーブル１０側の慣性力Ｆ１は次の（１）式で表すことができる。
Ｆ１＝Ｍ１×α１・・・（１）
ここで、Ｍ１はメインテーブル１０側の被搭載物の質量を含む総質量、α１はメインテーブル１０側の加速度である。

また、ベース２に作用するウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２は次の（２）式で表すことができる。
Ｆ２＝Ｍ２×α２・・・（２）
ここで、Ｍ２はウエイトテーブル３０側の総質量、α２はウエイトテーブル３０側の加速度である。
そして、両慣性力Ｆ１、Ｆ２を同等としてバランスさせるために、次の（３）式が成立しなければならない。
Ｆ１＝Ｍ１×α１≒Ｍ２×α２＝Ｆ２・・・（３）

従って、メインテーブル１０側の総質量Ｍ１が変化した場合には、ウエイトテーブル３０側の総質量Ｍ２及び/又はウエイトテーブル３０側の加速度α２を調整することにより、両慣性力Ｆ１、Ｆ２を同等とすることができる。メインテーブル１０側の総質量Ｍ１が変化した場合において、ウエイトテーブル３０側の総重量Ｍ２を変えない場合には、ウエイトテーブル３０側の加速度α２のみを調整することで、両慣性力Ｆ１、Ｆ２を同等とすることができる。

そして、第１実施形態の直動テーブル装置１においては、メインテーブル１０を駆動するためのメインテーブル用駆動ねじ軸１１と、ウエイトテーブル３０を駆動するためのメインテーブル用駆動ねじ軸１１とは別個のウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１とを用いているので、右ねじと左ねじとを一つの駆動ねじ軸に形成する必要はない。そして、それらメインテーブル用駆動ねじ軸１１及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１が、軸方向となる水平方向と直交する鉛直方向の上下において並列配置されているので、メインテーブル用駆動ねじ軸１１及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の軸方向における装置長を短くすることができる。

また、メインテーブル用駆動ねじ軸１１とウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１とは別個独立であるため、それぞれを入手しやすい右ねじのみで構成することができる。
また、メインテーブル１０の長手方向の一端下面は、第１直動案内装置１７ａのスライダ１６ａ上に取り付けられ、メインテーブル１０の長手方向の他端下面は、第２直動案内装置１７ｂのスライダ１６ｂ上に取り付けられている。このため、メインテーブル１０がメインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って水平方向の一方向に移動する際に、その移動を円滑かつ安定して行うことができる。

また、ウエイトテーブル３０の長手方向の一端下面は、第３直動案内装置３７ａのスライダ３６ａ上に取り付けられ、ウエイトテーブル３０の長手方向の他端下面は、第４直動案内装置３７ｂのスライダ３６ｂ上に取り付けられている。このため、ウエイトテーブル３０がウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿ってメインテーブル１０と逆方向に移動する際に、その移動を円滑かつ安定して行うことができる。
なお、第１実施形態においては、直動テーブル装置１の諸元として、メインテーブル駆動モータ１８の回転数は、４５０〜３０００（ｒｐｍ）、メインテーブル１０の送り速度は、３６〜６０（ｍ/ｍｉｎ）、メインテーブル用駆動ねじ軸１１のリードは２０〜４０（ｍｍ）である。

そして、直動テーブル装置１を工作機械に用いた場合において、工作物である被搭載物６０を切削、研磨すると、メインテーブル１０側の総質量Ｍ１が軽量になるので、メインテーブル１０の送り速度が高速となり、メインテーブル１０の加速度α１が増加する。そうなると、メインテーブル１０側の慣性力Ｆ１とウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２とのバランスが不均衡となり、メインテーブル駆動モータ１８の回転数に変化が生じるとともに、直動テーブル装置１全体に振動が発生する。
このため、この場合、メインテーブル１０の上部あるはメインテーブル用ナット１２に図示しない錘を付加して、メインテーブル１０側の総質量Ｍ１を増加させ、メインテーブル１０側の慣性力Ｆ１とウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２とをバランスさせ、メインテーブル駆動モータ１８の回転数をもとに戻す。

また、直動テーブル装置１を工作機械に用いた場合において、メインテーブル１０に搭載した工作物である被搭載物６０を加工した後に、加工した被搭載物６０に合わせて他の工作物を組み合わせて加工をする場合がある。
この場合、メインテーブル１０に搭載した被搭載物の質量が重くなり、メインテーブル１０側の総質量Ｍ１が重くなるため、メインテーブル１０の送り速度が遅くなり、メインテーブル１０側の加速度α１が減少し、メインテーブル１０側の慣性力Ｆ１とウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２とのバランスが不均衡となりウエイトテーブル駆動モータ３８の回転数に変化が生じるとともに直動テーブル装置１全体に振動が発生する。
このため、この場合、ウエイトテーブル３０またはウエイトテーブル用ナット３２に錘を付加して、ウエイトテーブル３０側の総質量Ｍ２を増加させ、メインテーブル１０側の慣性力Ｆ１とウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２とをバランスさせ、ウエイトテーブル駆動モータ３８の回転数をもとに戻す。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の直動テーブル装置について、図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４において、図１及び図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
第２実施形態の直動テーブル装置は、図３及び図４に示されており、この直動テーブル装置は、図１及び図２に示す直動テーブル装置１と同様に、工作機械、半導体製造装置及びフラットパネルディスプレイ製造装置などの各種製造装置に用いられ、特に、図１及び図２に示す直動テーブル装置１と異なり、工作物などの被搭載物を垂直方向に移動させ、正確な位置決めを行う装置である。

図３及び図４に示す直動テーブル装置１において、長方形の板状に形成された台座３が水平方向（図３における左右方向及び図４における左右方向）に延びるように設置されている。そして、この台座３の上面に、長方形の板状に形成されたベース２が水平方向に直交する鉛直方向（図３における上下方向及び図４における上下方向）に延びるように設置されている。
このベース２の右側面（図３における右面）には、鉛直方向上下において所定間隔離れた位置に一対のメインテーブル側第１軸受１３及びメインテーブル側第２軸受１４が取り付けられている。メインテーブル側第１軸受１３は、ベース２の鉛直方向下端部近傍に取り付けられ、メインテーブル側第２軸受１４は、ベース２の鉛直方向中央部よりやや上側の位置に取り付けられている。

そして、外周に右ねじ溝を形成したメインテーブル用駆動ねじ軸１１の両端が、軸方向が鉛直方向となるように一対のメインテーブル側第１軸受１３及びメインテーブル側第２軸受１４に回転可能に軸支されている。
また、メインテーブル用駆動ねじ軸１１には、メインテーブル用ナット１２が外装されている。メインテーブル用駆動ねじ軸１１の外周に形成された右ねじ溝とメインテーブル用ナット１２の内周に形成されたねじ溝との間には、図示しない複数の転動体（ボール又はローラ）が備えられ、メインテーブル用ナット１２は、メインテーブル用駆動ねじ軸１１が回転することによりメインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って鉛直方向に移動するようになっている。

また、メインテーブル用ナット１２には、メインテーブル１０が固定されている。メインテーブル１０は、メインテーブル用ナット１２に固定される本体部１０ａと、本体部１０ａの右側面に設けられた平板状の搭載板部１０ｂとを備えている。搭載板部１０ｂは右側面側から見て長方形状に形成され、右側面に工作物等の被搭載物６０（図７参照）が搭載可能となっている。本体部１０ａは、長手方向（図４における左右方向）に長く延びる略直方体形状に形成されている。また、本体部１０ａの長手方向の一端側面は、図３及び図４に示すように、第１直動案内装置１７ａのスライダ１６ａ上に取り付けられ、本体部１０ａの長手方向の他端側面は、第２直動案内装置１７ｂのスライダ１６ｂ上に取り付けられている。第１直動案内装置１７ａは、ベース２の幅方向（図４における左右方向）の一端（図４における左端）に取り付けられ、メインテーブル用駆動ねじ軸１１の軸方向に延びるレール１５ａと、レール１５ａ上をレール１５ａに沿って移動するスライダ１６ａとを備えている。また、第２直動案内装置１７ｂは、ベース２の幅方向の他端（図４における右端）に取り付けられ、メインテーブル用駆動ねじ軸１１の軸方向に延びるレール１５ｂと、レール１５ｂ上をレール１５ｂに沿って移動するスライダ１６ｂとを備えている。

また、メインテーブル用駆動ねじ軸１１は、メインテーブル駆動モータ１８によって回転駆動される。メインテーブル駆動モータ１８は、ベース２の右側面に設けられたメインテーブル駆動モータ用支持部材１９に取り付けられている。そして、メインテーブル駆動モータ１８の出力軸がカップリング２０を介してメインテーブル用駆動ねじ軸１１のメインテーブル側第２軸受１４側の端部に連結されている。なお、メインテーブル駆動モータ１８の軸の近傍には、図示しない支持部材に取り付けられたエンコーダ２１が設けられ、このエンコーダ２１により、メインテーブル駆動モータ１８の回転数を検出するようにしている。

更に、ベース２の左側面には、鉛直方向上下（図３における上下）において所定間隔離れた位置に一対のウエイトテーブル側第１軸受３３及びウエイトテーブル側第２軸受３４が取り付けられている。ウエイトテーブル側第１軸受３３は、ベース２の鉛直方向において、メインテーブル側第１軸受１３とメインテーブル側第２軸受１４との略中間の位置に取り付けられ、ウエイトテーブル側第２軸受３４は、ベース２の鉛直方向において、メインテーブル側第２軸受１４と同じ位置に取り付けられている。

そして、外周に右ねじ溝を形成したウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の両端が、軸方向が鉛直方向となるように一対のウエイトテーブル側第１軸受３３及びウエイトテーブル側第２軸受３４に回転可能に軸支されている。
ここで、ウエイトテーブル側第１軸受３３は、ベース２の鉛直方向において、メインテーブル側第１軸受１３とメインテーブル側第２軸受１４との略中間の位置に取り付けられ、ウエイトテーブル側第２軸受３４は、ベース２の鉛直方向において、メインテーブル側第２軸受１４と同じ位置に取り付けられているから、メインテーブル用駆動ねじ軸１１及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１は、軸方向となる鉛直方向と直交する水平方向の左右において並列配置されていることになる。

また、ウエイトテーブル用ナット３２には、ウエイトテーブル３０が固定されている。ウエイトテーブル３０は、長手方向（図４における左右方向）に長く延びる略直方体形状に形成されている。また、ウエイトテーブル３０の長手方向の一端側面は、図３及び図４に示すように、第３直動案内装置３７ａのスライダ３６ａ上に取り付けられ、ウエイトテーブル３０の長手方向の他端側面は、第４直動案内装置３７ｂのスライダ３６ｂ上に取り付けられている。第３直動案内装置３７ａは、ベース２の幅方向（図４における左右方向）の一端（図４における左端）に取り付けられ、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の軸方向に延びるレール３５ａと、レール３５ａ上をレール３５ａに沿って移動するスライダ３６ａとを備えている。また、第４直動案内装置３７ｂは、ベース２の幅方向（図４における左右方向）の他端（図４における右端）に取り付けられ、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の軸方向に延びるレール３５ｂと、レール３５ｂ上をレール３５ｂに沿って移動するスライダ３６ｂとを備えている。

また、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１は、ウエイトテーブル駆動モータ３８によって回転駆動される。ウエイトテーブル駆動モータ３８は、ベース２の左側面に設けられたウエイトテーブル駆動モータ支持部材３９に取り付けられている。そして、ウエイトテーブル駆動モータ３８の出力軸がカップリング４０を介してウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１のウエイトテーブル側第２軸受３４側の端部に連結されている。なお、ウエイトテーブル駆動モータ３８の軸の近傍には、図示しない支持部材に取り付けられたエンコーダ４１が設けられ、このエンコーダ４１により、ウエイトテーブル駆動モータ３８の回転数を検出するようにしている。

次に、直動テーブル装置１の動作について説明する。
メインテーブル駆動モータ１８の出力軸が一方向に回転すると、メインテーブル用駆動ねじ軸１１が一方向に回転し、これにより、メインテーブル用ナット１２は、メインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って鉛直方向の一方向に移動する。メインテーブル用ナット１２がメインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って鉛直方向の一方向に移動することで、そのメインテーブル用ナット１２に固定されたメインテーブル１０がメインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って鉛直方向の一方向に移動する。

一方、ウエイトテーブル駆動モータ３８の出力軸が前記一方向と逆方向に回転すると、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１が前記一方向と逆方向に回転し、これにより、ウエイトテーブル用ナット３２は、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿って鉛直方向の前記一方向と逆方向に移動する。ウエイトテーブル用ナット３２がウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿って鉛直方向の前記一方向と逆方向に移動することで、そのウエイトテーブル用ナット３２に固定されたウエイトテーブル３０がウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿って鉛直方向の前記一方向と逆方向に移動する。

第２実施形態に係る直動テーブル装置１においても、第１実施形態に係る直動テーブル装置１と同様に、ウエイトテーブル３０をメインテーブル１０と逆方向に移動させ、更に、ベース２に作用するメインテーブル１０側の慣性力Ｆ１とベース２に作用するウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２とを同等としてバランスさせることにより、両慣性力を相殺し、装置の振動を抑制するようにしている。

ここで、ベース２に作用するメインテーブル１０側の慣性力Ｆ１及びウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２を表す式は、それぞれ前述した（１）式及び（２）式と同様である。
そして、両慣性力Ｆ１、Ｆ２を同等としてバランスさせるために、前述と同様に、次の（３）式が成立しなければならない。
Ｆ１＝Ｍ１×α１≒Ｍ２×α２＝Ｆ２・・・（３）

従って、メインテーブル１０側の総重量Ｍ１が変化した場合には、ウエイトテーブル３０側の総重量Ｍ２及び/又はウエイトテーブル３０側の加速度α２を調整することにより、両慣性力Ｆ１、Ｆ２を同等とすることができる。メインテーブル１０側の総重量Ｍ１が変化した場合において、ウエイトテーブル３０側の総重量Ｍ２を変えない場合には、ウエイトテーブル３０側の加速度α２のみを調整することで、両慣性力Ｆ１、Ｆ２を同等とすることができる。

そして、第２実施形態の直動テーブル装置１においても、メインテーブル１０を駆動するためのメインテーブル用駆動ねじ軸１１と、ウエイトテーブル３０を駆動するためのメインテーブル用駆動ねじ軸１１とは別個のウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１とを用いているので、右ねじと左ねじとを一つの駆動ねじ軸に形成する必要はない。そして、それらメインテーブル用駆動ねじ軸１１及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１が、軸方向となる鉛直方向と直交する水平方向の左右において並列配置されているので、メインテーブル用駆動ねじ軸１１及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１の軸方向における装置長を短くすることができる。

また、メインテーブル用駆動ねじ軸１１とウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１とは別個独立であるため、それぞれを入手しやすい右ねじのみで構成することができる。
また、メインテーブル１０の長手方向の一端側面は、第１直動案内装置１７ａのスライダ１６ａ上に取り付けられ、メインテーブル１０の長手方向の他端側面は、第２直動案内装置１７ｂのスライダ１６ｂ上に取り付けられている。このため、メインテーブル１０がメインテーブル用駆動ねじ軸１１に沿って鉛直方向の一方向に移動する際に、その移動を円滑かつ安定して行うことができる。

また、ウエイトテーブル３０の長手方向の一端側面は、第３直動案内装置３７ａのスライダ３６ａ上に取り付けられ、ウエイトテーブル３０の長手方向の他端側面は、第４直動案内装置３７ｂのスライダ３６ｂ上に取り付けられている。このため、ウエイトテーブル３０がウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１に沿ってメインテーブル１０と逆方向に移動する際に、その移動を円滑かつ安定して行うことができる。
なお、第２実施形態においても、第１実施形態の直動テーブル装置１と同様に、直動テーブル装置１の諸元として、メインテーブル駆動モータ１８の回転数は、４５０〜３０００（ｒｐｍ）、メインテーブル１０の送り速度は、３６〜６０（ｍ/ｍｉｎ）、メインテーブル用駆動ねじ軸１１のリードは２０〜４０（ｍｍ）である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の直動テーブル装置について、図５乃至図７を参照して説明する。図５乃至図７において、図１乃至図４に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
第３実施形態の直動テーブル装置は、図５乃至図７に示されており、この直動テーブル装置は、第１実施形態の直動テーブル装置１と同様に、工作機械、半導体製造装置及びフラットパネルディスプレイ製造装置などの各種製造装置に用いられ、特に、工作物などの被搭載物を水平方向に移動させ、正確な位置決めを行う装置である。
そして、第３実施形態の直動テーブル装置１は、第１実施形態の直動テーブル装置１と基本構成は同様であるが、ウエイトテーブル３０の構成が異なっている。

即ち、ウエイトテーブル用ナット３２に固定されたウエイトテーブル３０は、ウエイトテーブル用ナット３２に固定される本体部３０ａと、本体部３０ａの上端面に設けられた平板状の搭載板部３０ｂとを備えている。搭載板部３０ｂは上面側から見て長方形状に形成され、上面に工作物等の被搭載物６０（図７参照）が搭載可能となっている。搭載板部３０ｂの上面の位置は、メインテーブル１０の搭載板部１０ｂの上面の位置と、上下方向においてほぼ同一の位置に設定されている。そして、本体部３０ａは、長手方向（図３における上下方向）に長く延びる略直方体形状に形成されている。また、本体部３０ａには、メインテーブル用駆動ねじ軸１１が挿通可能な貫通孔４２がメインテーブル用駆動ねじ軸１１の軸方向に延びるように形成されている。

第３実施形態の直動テーブル装置１によれば、メインテーブル１０のみならず、ウエイトテーブル３０にも工作物等の被搭載物６０が搭載可能なので、メインテーブル１０及びウエイトテーブル３０上に被搭載物６０を搭載し、両テーブル１０、３０上で同じ製品を製造することができる。
また、直動テーブル装置１においては、図７に示すように、水平方向に移動するメインテーブル１０上の被搭載物６０及びウエイトテーブル３０上の被搭載物６０の双方を加工することが可能な工具５０が設置されている。工具５０は、工具５０の動作を制御する工具制御部５１に接続されている。工具制御部５１には、エンコーダ２１（図６参照）からメインテーブル１０の水平方向の位置及びエンコーダ４１（図６参照）からウエイトテーブル３０の水平方向の位置が入力されるとともに、図示しない上位コンピュータから加工するメインテーブル１０上及びウエイトテーブル３０上の被搭載物６０の最終形状が入力される。工具制御部５１は、これらの情報を基に工具５０を移動させて、メインテーブル１０上の被搭載物６０及びウエイトテーブル３０上の被搭載物６０の双方を加工可能である。工具制御部５１に、メインテーブル１０上の被搭載物６０の最終形状とウエイトテーブル３０上の被搭載物６０の最終形状とを同じにする情報を入力することにより、両テーブル１０、３０上で同じ形状の製品を製造することができる。

（変形例）
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態の直動テーブル装置１において、メインテーブル用駆動ねじ軸１１及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１のそれぞれは外周に右ねじ溝を形成してあるが、それぞれ左ねじ溝を形成してもよいし、一方に右ねじ溝、他方に左ねじ溝を形成してもよい。一方に右ねじ溝、他方に左ねじ溝を形成した場合、メインテーブル駆動モータ１８の回転方向とウエイトテーブル駆動モータ３８の回転方向とを同一方向とする。

また、第１実施形態及び第２実施形態の直動テーブル装置１において、メインテーブル１０は、第１直動案内装置１７ａのスライダ１６ａ及び第２直動案内装置１７ｂのスライダ１６ｂ上に取り付けられ、ウエイトテーブル３０は、第３直動案内装置３７ａのスライダ３６ａ及び第４直動案内装置３７ｂのスライダ３６ｂ上に取り付けられているが、メインテーブル１０は、１つあるいは３つ以上の直動案内装置のスライダ上に取り付けられてもよいし、ウエイトテーブル３０も、１つあるいは３つ以上の直動案内装置のスライダ上に取り付けられてもよい。

更に、第１実施形態及び第２実施形態の直動テーブル装置１においては、メインテーブル用駆動ねじ軸１１のリード、即ちメインテーブル用駆動ねじ軸１１の外周に形成した右ねじ溝のリードと、ウエートテーブル用駆動ねじ軸３１のリード、即ち、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸１１の外周に形成した右ねじ溝のリードとは同等にしてある。ただし、これに限定されるものではなく、ウエートテーブル用駆動ねじ軸３１のリードをメインテーブル用駆動ねじ軸１１のリードよりも小さくしてもよい。これにより、ウエートテーブル用駆動ねじ軸３１の重量、ひいては装置の重量を軽量にすることができる。ただし、この場合、ウエートテーブル用駆動ねじ軸３１のリードを小さくすると、ウエイトテーブル３０側の加速度α２が小さくなるため、ウエイトテーブル３０側の総重量Ｍ２大きくして、ウエイトテーブル３０側の慣性力Ｆ２を変えないようにする必要がある。メインテーブル１０側の慣性力Ｆ１とバランスをとるためである。

また、第１実施形態の直動テーブル装置１においては、一対のウエイトテーブル側第１軸受３３及びウエイトテーブル側第２軸受３４、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１、ウエイトテーブル用ナット３２、ウエイトテーブル３０、ウエイトテーブル駆動モータ３８、ウエイトテーブル駆動モータ支持部材３９、及びカップリング４０は、ベース２の上面側、即ち表面側に設けられているが、これらはベース２の裏面側に設けられてもよい。

また、第２実施形態の直動テーブル装置１においては、一対のウエイトテーブル側第１軸受３３及びウエイトテーブル側第２軸受３４、ウエイトテーブル用駆動ねじ軸３１、ウエイトテーブル用ナット３２、ウエイトテーブル３０、ウエイトテーブル駆動モータ３８、ウエイトテーブル駆動モータ支持部材３９、及びカップリング４０は、ベース２の左側面側に設けられているが、これらはベース２の右側面側に設けられてもよい。
また、第３実施形態の直動テーブル装置１においては、第１実施形態の直動テーブル装置１と同様に、メインテーブル１０及びウエイトテーブル３０が水平方向に移動するようになっているが、第２実施形態の直動テーブル装置１同様に、インテーブル１０及びウエイトテーブル３０が鉛直方向に移動するようになっっていてもよい。

１直動テーブル装置
２ベース
１０メインテーブル
１１メインテーブル用駆動ねじ軸
１２メインテーブル用ナット
１３メインテーブル側第１軸受
１４メインテーブル側第２軸受
１５ａ，１５ｂレール
１６ａ，１６ｂスライダ
１７ａ第１直動案内装置
１７ｂ第２直動案内装置
１８メインテーブル駆動モータ
３０ウエイトテーブル
３１ウエイトテーブル用駆動ねじ軸
３２ウエイトテーブル用ナット
３３ウエイトテーブル側第１軸受
３４ウエイトテーブル側第２軸受
３５ａ，３５ｂレール
３６ａ，３６ｂスライダ
３７ａ第３直動案内装置
３７ｂ第４直動案内装置
３８ウエイトテーブル駆動モータ
６０被搭載物

Claims

水平方向に延びるように設置されるベースと、
該ベースに取り付けられた一対のメインテーブル側第１軸受及びメインテーブル側第２軸受と、
前記ベースに取り付けられた一対のウエイトテーブル側第１軸受及びウエイトテーブル側第２軸受と、
軸方向が水平方向となるように前記一対のメインテーブル側第１軸受及びメインテーブル側第２軸受にその両端が回転可能に軸支されたメインテーブル用駆動ねじ軸及び軸方向が水平方向となるように前記一対のウエイトテーブル側第１軸受及びウエイトテーブル側第２軸受にその両端が回転可能に軸支されたウエイトテーブル用駆動ねじ軸と、
前記メインテーブル用駆動ねじ軸に対し転動体を介して外装され、前記メインテーブル用駆動ねじ軸が回転することにより前記メインテーブル用駆動ねじ軸に沿って移動するメインテーブル用ナット及び前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸に対し転動体を介して外装され、前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸が回転することにより、前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸に沿って前記メインテーブル用ナットと逆方向に移動するウエイトテーブル用ナットと、
前記メインテーブル用ナットに固定された被搭載物を搭載可能なメインテーブル及び前記ウエイトテーブル用ナットに固定されたウエイトテーブルと、
前記メインテーブル用駆動ねじ軸を回転駆動するメインテーブル駆動モータ及び前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸を回転駆動するウエイトテーブル駆動モータと、
前記メインテーブル駆動モータの回転数を検出するエンコーダ及び前記ウエイトテーブル駆動モータの回転数を検出するエンコーダとを備え、
前記メインテーブル用駆動ねじ軸及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸は、前記軸方向となる水平方向と直交する鉛直方向の上下において並列配置されているとともに、右ねじのみで構成され、
前記メインテーブル側の総質量が変化した場合に、前記ウエイトテーブル側の加速度を調整することで、前記メインテーブル側の慣性力及び前記ウエイトテーブル側の慣性力を同等とすることを特徴とする直動テーブル装置。
鉛直方向に延びるように設置されるベースと、
該ベースに取り付けられた一対のメインテーブル側第１軸受及びメインテーブル側第２軸受と、
前記ベースに取り付けられた一対のウエイトテーブル側第１軸受及びウエイトテーブル側第２軸受と、
軸方向が鉛直方向となるように前記一対のメインテーブル側第１軸受及びメインテーブル側第２軸受にその両端が回転可能に軸支されたメインテーブル用駆動ねじ軸及び軸方向が鉛直方向となるように前記一対のウエイトテーブル側第１軸受及びウエイトテーブル側第２軸受にその両端が回転可能に軸支されたウエイトテーブル用駆動ねじ軸と、
前記メインテーブル用駆動ねじ軸に対し転動体を介して外装され、前記メインテーブル用駆動ねじ軸が回転することにより前記メインテーブル用駆動ねじ軸に沿って移動するメインテーブル用ナット及び前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸に対し転動体を介して外装され、前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸が回転することにより、前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸に沿って前記メインテーブル用ナットと逆方向に移動するウエイトテーブル用ナットと、
前記メインテーブル用ナットに固定された被搭載物を搭載可能なメインテーブル及び前記ウエイトテーブル用ナットに固定されたウエイトテーブルと、
前記メインテーブル用駆動ねじ軸を回転駆動するメインテーブル駆動モータ及び前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸を回転駆動するウエイトテーブル駆動モータと、
前記メインテーブル駆動モータの回転数を検出するエンコーダ及び前記ウエイトテーブル駆動モータの回転数を検出するエンコーダとを備え、
前記メインテーブル用駆動ねじ軸及びウエイトテーブル用駆動ねじ軸は、前記軸方向となる鉛直方向と直交する水平方向の左右において並列配置されているとともに、右ねじのみで構成され、
前記メインテーブル側の総質量が変化した場合に、前記ウエイトテーブル側の加速度を調整することで、前記メインテーブル側の慣性力及び前記ウエイトテーブル側の慣性力を同等とすることを特徴とする直動テーブル装置。
前記メインテーブルは、前記ベースに取り付けられ、前記メインテーブル用駆動軸の軸方向に延びるレールと、該レール上を前記レールに沿って移動するスライダとを備えた直動案内装置の前記スライダに取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の直動テーブル装置。
前記ウエイトテーブルは、前記ベースに取り付けられ、前記ウエイトテーブル用駆動軸の軸方向に延びるレールと、該レール上を前記レールに沿って移動するスライダとを備えた直動案内装置の前記スライダに取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の直動テーブル装置。
前記ウエイトテーブル用駆動ねじ軸のリードを前記メインテーブル用駆動ねじ軸のリードよりも小さくしたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の直動テーブル装置。