JP6656742B1 - ステージ機構 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなステージ機構の一つとして、例えば特許文献1に開示されたものがある。このステージ機構は、図9に示すように、締付具により精密機器が取付けられる摺動部品204と、締結具により土台に接続される固定部品205と、が摺動機構を介して連結され、ハンドル219の操作により摺動部品204を摺動させ、取り付けられた精密機器の位置調整を行う手動ステージ200である。
この手動ステージ200では、摺動固定ネジ210を、壁部に設けられた摺動固定ネジ用孔216を貫通させて突出部231に突き当て、突出部231を内側に傾斜させて摺動部品204を押さえ込ませて、固定部品205に対する摺動部品204の位置を固定できる。
さらに、複数の摺動調節ネジ(図示せず)を、固定部品205の両側の壁部に設けられた複数の摺動調節ネジ用孔215を貫通させて突出部231に突き当てて、突出部231を内側に傾斜させて摺動部品204を押しつけて、固定部品205と、摺動部品204との摺動の程度を微調整できる。
このステージ固定装置は、図10に示すように、ベース台301と、固定ステージ302と、ワークを固定するためのステージ303と、加工軸304,306と、を備えるステージ固定装置300である。加工軸304,306によってステージ303の位置を調整することにより、ステージ303を所定位置に固定できるステージ固定装置300である。
このステージ固定装置300によれば、高精度のステージを、高精度かつ強固に固定できるという。
このステージ機構は、図11(a)の斜視図及び図11(b)の断面図(図11(a)の、A−A線に沿って切断した場合に得られる断面図)に示すように、固定ステージ401と、この固定ステージ401の表面に沿ってスライドする可動ステージ403と、を含むステージ機構400である。
詳細には、固定ステージ401内に、図11(b)に示すように、送りネジ405及びバックラッシュ吸収部407を備え、かつ、送りネジ405の送りに同期して、可動ステージ403をスライドさせるための連結部材409を備えるステージ機構400である。
なお、図11において、409aは連結部材固定具、405aは送りネジ係止部材である。
その結果、下記の構成とすることにより、上述の目的を達成できることを見出した。
このように構成することにより、バックラッシュ吸収部と、所定の送りネジのズレ防止部及び送りネジの押圧力調整部を備えるので、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型化が容易な新規なステージ機構を提供できる。
また、送りネジを回転した際に、第2端部と、押圧力調整部との間に発生する摩擦力が低減され、スムーズにステージを動かすことができる。
このように構成することにより、バックラッシュ吸収部と、所定の送りネジのズレ防止部及び送りネジの押圧力調整部を備えるので、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型化が容易な新規なステージ機構を提供できる。
また、送りネジの軸に沿う方向の遊びを減少させるとともに、送りネジの軸に垂直な方向の遊びについても少なくすることができる。
このように構成することにより、バックラッシュ吸収部と、所定の送りネジのズレ防止部及び送りネジの押圧力調整部を備えるので、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型化が容易な新規なステージ機構を提供できる。
また、送りネジの軸に垂直な方向の遊びを少なくすることができるとともに、球面構造を有する部材として規格品を利用することができ、量産化が容易になる。
このように構成することにより、バックラッシュ吸収部と、所定の送りネジのズレ防止部及び送りネジの押圧力調整部を備えるので、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型化が容易な新規なステージ機構を提供できる。
また、ステージを設置した状態であっても送りネジに対する押圧力を設定でき、より精度の高いステージ位置の調整をすることができる。
このように構成することにより、別途特殊な工具を使用することなく、位置調整の操作性をより向上させることができる。
このように構成することにより、バックラッシュ吸収部と、所定の送りネジのズレ防止部及び送りネジの押圧力調整部を備えるので、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型化が容易な新規なステージ機構を提供できる。
また、第1端部が空間部の壁に埋め込まれた状態となり、より小型化できる。
このように構成することにより、バックラッシュ吸収部と、所定の送りネジのズレ防止部及び送りネジの押圧力調整部を備えるので、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型化が容易な新規なステージ機構を提供できる。
また、ステージ位置の調整段階では、回転冶具取り付けた状態とし、位置調整の操作が容易にできるとともに、位置決定後には回転冶具を外した状態とし、より狭い設置スペースであっても使用できる。
このように構成することにより、送りネジとバックラッシュ吸収部との間にできる隙間を埋めてバックラッシュをより少なくし、ひいては可動ステージの位置調整における精度をより向上させることができる。
このように構成することにより、バックラッシュ吸収部全体の変形を防ぎ、ひいては可動ステージの位置調整における精度をより向上させることができる。
このように構成することにより、送りネジの回転による摩耗が少なく、使用を重ねることによるバックラッシュの増大をより効果的に防ぐことができ、ひいては可動ステージの高精度な位置調整をより長期にわたって実現できる。
図2は、実施形態のステージ機構10の分解斜視図である。
図3(a)は、バックラッシュ吸収部(円筒状の樹脂部材)の装着例を説明するための図であり、図3(b)は、バックラッシュ吸収部における金属保護カバーを説明するための図である。
図4(a)は、バックラッシュ吸収部の作用効果を説明するための図であり、図4(b)は、図4(a)に示す図面の部分拡大図であり、図4(c)は、別のバックラッシュ吸収部の構成を示した部分拡大図である。
図5(a)は、特にズレ防止部及び押圧力調整部に着目したステージ機構10の部分的分解図であり、図5(b)〜(c)は、図5(a)のA−A線に沿って切断した場合に得られる部分的断面図である。
図6(a)は、特にガイドレール構造に着目したステージ機構10の部分的分解図であり、図6(b)は図6(a)のA−A線に沿って切断した場合に得られる断面図である。
図7(a)〜(d)は、押圧力調整部の他の実施形態を説明する図である。
図8(a)は、ガイドレール構造の他の実施形態を示した斜視図、図8(b)は図8(a)のA−A線に沿って切断した場合に得られる断面図であり、図8(c)は、ガイドレール構造のさらに他の例を示した図8(b)同様位置の断面図である。
図9は、従来の手動ステージを説明するための斜視図である。
図10は、従来の別なステージ固定装置を説明するための斜視図である。
図11(a)は、従来のさらに別なステージ固定装置を説明するための斜視図であり、図11(b)は、図11(a)のA−A線に沿って切断した場合に得られる断面図である。
また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の符号を付して示し、その説明を省略する場合もある。
また、以下の説明中で述べる形状、寸法、材質等は、この発明の範囲内の好適例にすぎない。したがって、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
第1の実施形態としては、主構成として、少なくとも送りネジと、固定ステージと、可動ステージと、バックラッシュ吸収部と、ズレ防止部と、第1回転冶具接続部と、押圧力調整部と、第2回転冶具接続部と、ガイドレールとから構成されており、固定ステージ上に設けられた2本の溝にガイドレールが沿って動くことで、可動ステージが直動する構成である。
図1(a)は、第1の実施形態のステージ機構10の全体を示した斜視図、図1(b)は図1(a)中のA−A線に沿って切断した場合に得られるステージ機構10の断面図である。
また、図2は、ステージ機構10を分解した状態を示す斜視図である。
以下、第1の実施形態として、これら構成の具体的構成と相互の関係について説明する。ただし、図中に数字31a、31b、31c、31dで示す構成は、ステージ機構10を構成する各部材を固定するためのネジやネジ穴であり、数字31d、31eで示す構成は、ガイドレール35(図2参照)等の遊びを規制するためのネジやネジ穴である。
また、数字33で示す構成は、可動ステージ15と、バックラッシュ吸収部17との遊びを規制するための筒状のセットピンであり、数字33aで示す構成は、セットピン33を抜き差しするための冶具を着脱可能とするネジ穴である。さらに、数字36で示す構成は、可動ステージ15の移動量を図るための移動量測定目盛りであり、いわゆる本尺と副尺とを有した目盛りである。
送りネジ11は、所定ピッチのネジ山が形成された、所定長さのものである。この送りネジ11は、例えば防錆処理された金属材料で構成できる。
なお、この送りネジ11の軸方向に沿う一端を第1端部11dと称し、他端を第2端部11eと称する。
(1)全体寸法
固定ステージ13は、ステージ機構10の土台となるもので、通常、平面形状が四角形(正方形を含む)で、その寸法として、例えば、縦幅を2〜10cmの範囲内の値とし、横幅を2〜10cmの範囲内の値とし、かつ、厚さを1〜10mmの範囲内とした固定ステージであることが好ましい。
この固定ステージ13は、送りネジ11を内蔵している空間部13aとして、例えば、長尺の座ぐり部と、この空間部13aの周囲の壁13bと、この壁13bの送りネジ11の両端面に向き合う箇所に設けた孔13c、13dと、を備える(図1(b)、図2参照)。
この理由は、このような全体寸法を有することにより、ステージとしての十分な強度を保ちつつ、その他の構成要素を無理なく配置ができるからである。
(2)寸法
固定ステージ13は、固定ステージにおける空間部の壁の厚さとして、例えば、T[mm]を1〜10mmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、送りネジ11の第1端部11dを支える軸受けとして、十分な強度を保つことができるとともに、送りネジが回転する際に、空間部の壁にあけた孔13cとの摩擦抵抗を抑えることができるためである。
(3)種類
この固定ステージ13の構成材料は、通常、アルミニウム(アルマイト処理アルミニウムを含む。)、銅、黄銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、タングステン、セラミック、高分子樹脂材料等である。特に、アルマイト処理アルミニウムは、軽量性、耐食性、耐久性、加工性、熱伝導性、装飾性、及び経済性等に優れていることから、固定ステージ13の構成材料として、好適である。
可動ステージ15は、送りネジ11の回転運動に応じて所定の動作、この場合は、固定ステージ13の表面に平行な面内で送りネジ11の軸に沿う方向に直線運動するものである。
そのため、この場合は、可動ステージ15にホルダ17aを固定してある。さらに、このホルダ17aの中にバックラッシュ吸収部17を固定してある。さらに、このバックラッシュ吸収部17に送りネジ11を挿入してある。その結果、送りネジ11の回転運動が可動ステージ15の直線運動に変換されて、可動ステージ15は固定ステージ13上を直線運動する。
なお、クッション樹脂部材17dは、樹脂製であって、送りネジ11のバックラッシュ吸収部17の一部として機能するものである(詳細は後述する)。この可動ステージ15の大きさや材質は、例えば固定ステージ13と同様のものでよい。
(1)用途
バックラッシュ吸収部17は、可動ステージ15の良好な移動性を確保し、かつ、可動ステージ15等に発生する応力を吸収して、バックラッシュの発生を抑制しつつ、強固に固定状態を保持するための部材である。
すなわち、このバックラッシュ吸収部17によれば、可動ステージ15がスライドしている間は、所定のすべり性を発揮して、可動ステージ15のスライドを阻害することなく、その横揺れや捩れ等を防止することが容易になる。そして、可動ステージ15を固定する際には、適度に変形して、可動ステージ15のバックラッシュを少なくし、かつ、固定した後には、十分に固化して、同様に可動ステージ15等に発生する応力を吸収し、強固に固定状態を保持できることが容易になる。
すなわち、このようにバックラッシュ吸収部17を構成することによって、送りネジ11の所定箇所に対するバックラッシュ吸収部17の取り付けが容易になるとともに、バックラッシュ吸収部17による応力吸収が容易になって、さらに優れた可動ステージ15の移動性や固定性を得ることが容易になる。
また、バックラッシュ吸収部17におけるクッション樹脂部材17dの構成材料については特に制限されるものではないが、例えば、アミド樹脂(ナイロン樹脂)、ウレタン樹脂、エステル樹脂、カーボネート樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、ゴム系樹脂(天然ゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー(SIS)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー(SEBS)等)、イミド樹脂、アミドーイミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂、及びフェノール樹脂の少なくとも一つの樹脂材料から構成してあることが好ましい。
そして、特に、アミド樹脂(ナイロン樹脂)、ウレタン樹脂、及びゴム系樹脂の少なくとも一つであれば、可動ステージ15の移動性と、固定性とのバランスがさらに良好であって、耐久性等にも優れていることから、好適な樹脂材料である。
また、バックラッシュ吸収部17におけるクッション樹脂部材の構成材料(樹脂材料)のガラス転移点(非結晶性樹脂の場合)又は融点(結晶性樹脂の場合)を、通常、30〜250℃の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる構成材料のガラス転移点又は融点が30℃未満の値になると、耐熱性や機械的強度が不足して、バックラッシュ吸収性や可動ステージ15の固定性が低下する場合があるためである。
したがって、バックラッシュ吸収部17の構成材料のガラス転移点又は融点を、50〜200℃の範囲内の値とすることがより好ましく、80〜180℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、バックラッシュ吸収部17の構成材料のガラス転移点は、DSC測定における比熱の変化点として測定することができるし、融点を有する構成材料であれば、JIS K 7121に準拠して、DSC融解熱ピーク温度として測定することができる。
また、図1(b)、図2、図3(a)〜(b)に示すように、バックラッシュ吸収部17は、その周囲に、所定形態の金属保護カバー17bを有することが好ましい。
すなわち、図3に示すようにクッション樹脂部材17dを収容するキャップ状の収容部17eと、ネジ溝を有するネジ部17fと、を一体的に含んでなる金属保護カバー17bを有し、図3(a)〜(b)中の矢印方向にクッション樹脂部材17dを挿入して、バックラッシュ吸収部17を構成することが好ましい。
この理由は、このように金属保護カバーを設けることによって、送りネジの所定箇所に対するバックラッシュ吸収部の取り付けや固定性が容易になるとともに、当該バックラッシュ吸収部の耐久性が向上し、長期間にわたって優れた可動ステージの移動性や固定性を得ることができるためである。
この理由は、このように折り曲げることによって、クッション樹脂部材の脱落を防止することができるとともに、バックラッシュ吸収部の送りネジにおける移動性や、バックラッシュ吸収部における応力吸収性がさらに良好となるためである。
なお、かかる金属保護カバーの構成材料についても特に制限されるものではないが、軽量、安価であって、かつ、所定の変形性及び耐久性が得られることから、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄等の少なくとも一種であることが好ましい。
ここで、図4(a)〜(c)を参照して、バックラッシュ吸収部17による応力吸収における作用効果を説明する。
すなわち、図4(a)は、バックラッシュ吸収部17による作用効果を説明するために供する図であって、固定ステージ13に形成した空間(座繰り部)13aに、送りネジ11及び二つのバックラッシュ吸収部17(金属保護カバー17bを有するクッション樹脂部材17d)が取り付けられた状態を示している。
また、図4(b)は、図4(a)に示す二つのバックラッシュ吸収部17における部分拡大図であって、それぞれの金属保護カバー17b同士が対向して、重なり合うように配置された状態を示している。
さらに、図4(c)は、金属保護カバー17bが、送りネジ11に対して、同方向(図面上では、それぞれ右方向)に向くように、二つのバックラッシュ吸収部17を配置した状態を示している。
なお、送りネジ11の回転移動に伴って、発熱現象が生じる場合があるが、二つのバックラッシュ吸収部17は、かかる発熱現象によって発生した熱を効率的に吸収することができる。
すなわち、吸収した熱によって、バックラッシュ吸収部17が一部可塑化される場合もあるが、所定のすべり性等はそのまま発揮することができる。
さらに言えば、バックラッシュ吸収部17を構成する円筒状のクッション樹脂部材17dの周囲に、所定の金属保護カバー17bが設けてあることから、クッション樹脂部材17dが過度に変形したり、所定場所から流出したりするおそれもない。
一方、図4(a)〜(c)に示すように、二つのバックラッシュ吸収部17を設けた場合、送りネジ11の回転移動が停止し、同期する可動ステージ15が位置固定される際には、二つのバックラッシュ吸収部17が適度に変形して、可動ステージ15のバックラッシュをさらに少なくすることができる。
すなわち、送りネジ11の回転移動に起因した押圧力の反作用として、可動ステージ15が逆戻りする反発応力が発生するが、バックラッシュ吸収部17が適度に変形して、かかる反発応力を効率的に吸収し、可動ステージ15におけるバックラッシュをさらに少なくすることができる。
したがって、図4(a)〜(c)に示すバックラッシュ吸収部17の場合、送りネジ11における図示の左方側から及ぶ外部応力については、左方のバックラッシュ吸収部17が効率的に吸収し、送りネジ11における図示の右方側から及ぶ外部応力については、右方のバックラッシュ吸収部17が効率的に吸収することができる。
なお、二つのバックラッシュ吸収部17のいずれかが緩むような応力が働いた場合であっても、いわゆるダブルナット効果が発揮される。
したがって、二つのバックラッシュ吸収部17におけるクッション樹脂部材17dによる緩みの発生が効果的に防止されるとともに、可動ステージ15が移動するような応力が外部から付与されたとしても、その応力を効果的に吸収し、さらに強固に固定状態を保持することができる。
次に、主に図1(b)及び図5(a)を参照して、ズレ防止部19について説明する。なお、図5(a)は図2に示した分解斜視図を、ズレ防止部19及び押圧力調整部21に着目した状態で示した斜視図である。
このズレ防止部19は、送りネジ11の一端である第1端部11d付近に設けてあり、しかも、固定ステージ13の送りネジ11を内蔵する空間部13aの壁13bに接触しているものである。
具体的には、この実施形態のズレ防止部19は、少なくとも、第1端部11dの端面11aから寸法がT[mm]以下の位置で送りネジの軸に垂直な方向に突出する突出部19aを含んでいることが好ましい。
この理由は、上述のように寸法T[mm]、突出部等を考慮した構成とすることで、突出部が壁に接触するので、送りネジが第1端部側から外側の方向にズレることが規制され、送りネジのズレを防止できるからである。
しかも、第1端部は壁の孔の中に納まるため、当該ステージ機構の外側に部材が突出することを防止でき、したがって、ステージ機構をさらに小型化できるからである。
この理由は、送りネジを回転させる際のラジアルトルクが軽減されることで、位置調整の操作がさらに容易になるためである。
なお、送りネジのラジアルトルクをさらに軽減するため、この孔の内面を摺動性の良い処理をするとか、又は、摺動性の良いリング等を設ける等の構成をとるのが好ましい。
また、送りネジ11の第1端部11d側の端面11aに、第1回転冶具接続部11cを設けることが好ましい。
具体的には、この第1回転冶具接続部11cとは、当該ステージ機構10の外部から送りネジの第1端部11dに、送りネジ11を回転させるための例えば六角レンチ(特に、図示せず。)や、ドライバ(特に、図示せず。)、又は専用つまみ25等の回転用冶具を着脱自在に接続するための構造部である。より具体的には、第1回転冶具接続部11cは、例えば、六角の雌穴等が好ましい。
この理由は、第1回転冶具接続部を設ける構成とすることにより、当該ステージ機構の調整時以外のときは、回転用冶具を外すことができ、したがって、ステージ機構の第1端部側の外側に部材が突出することがないため、ステージ機構をさらに小型化できるからである。
次に、主に図1(b)及び図5(a)を参照して、押圧力調整部21について説明する。なお、図5(a)は図2に示した分解斜視図を、ズレ防止部19及び押圧力調整部21に着目した状態で示した斜視図である。
また、図5(b)は、図5(a)中のA−A線に沿って切断した場合に得られる送りネジ11の第2端部11eと、押圧力調整部21の断面図である。また、図5(c)は、押圧力調整部21の変形例を説明するため、図5(b)同様位置で示した断面図である。
この押圧力調整部21は、送りネジ11の第2端部11eに対し、線接触又は点接触する構造部材とするのが好ましい。
この理由は、押圧力調整部と送りネジの第2端部との接触面積は、両者を面接触させる場合に比べ小さくなるから、送りネジを回転させる力、すなわちラジアルトルクを小さくでき、送りネジの操作性をさらに向上することができるからである。
この理由は、線接触であれば、ホルダの移動に伴って、送りネジの軸に垂直な方向に力がかかった場合であっても、軸ズレをさらに防止することができるためである。
より具体的な例として、図5(b)に示すように、先端にすり鉢状の凹部構造21eを持った球面押圧部材21bを挙げることができる。
なお、球面押圧部材21bは、送りネジ11の軸に沿う軸を回転軸として、左右に回転でき、かつ、この回転に応じて送りネジ11の軸方向に沿って前後に移動できる構造としてある。
また、この回転動作及びこれに伴う直動動作により、送りネジ11を第2端部11e側から第1端部11dに向かって押圧する押圧力を調整することができる。
そして、ズレ防止部19と押圧力調整部21とが相俟って、送りネジ11の軸方向に沿う遊びをさらに防止することができる。
なお、この球面押圧部材21bは、これに限られないが、例えば、送りネジの軸を含む断面を見たときにV字状となるように、先端を上述のすり鉢状の構造としたイモネジ状の部材で構成することができる。
また、球面に線接触する構造を持つ押圧力調整部21の他の例として、図5(c)に、図5(b)同様の断面で示すように、先端が球面上に加工された柱状部材21dを用いることが好ましい。
この理由は、球状部材を用いないで済む分、押圧力調整部の構造の簡略化等を図ることができるからである。
なお、図5(c)の例では、送りネジ11の第2端部11eの先端にすり鉢状の凹部構造である球面受圧部11bを設けるとともに、押圧調整部の先端を球面に加工した例であるが、この逆の構成でもよい。
すなわち、送りネジ11の第2端部11eの先端を球面に加工し、押圧調整部の第2端部11e側の先端を、すり鉢状の凹部の構造にしてもよい。
以下、図7を参照して押圧力調整部の変形例を説明する。なお、図7の各図は、図1(b)と同様の断面図であって、特に押圧力調整部に着目した断面図である。
また、図7(a)〜(b)の押圧力調整部21は、いずれもピボット構造を利用した例である。 特に、図7(a)に示した押圧力調整部21は、三角錐を受けることができる凹部を持つ第2端部11eに対して、この凹部に対応するように先端が三角錐形状に加工された構造を持つ柱状部材21mにより、押圧力調整部21を構成した例である。このような構成とすることにより、先端を球面形状とするよりも加工し易いことから量産化が容易になり、球状部材を用いないで済む分、押圧力調整部の構造をさらに簡略化することができる。
また、図7(b)に示した押圧力調整部21は、球面状の凹部を持つ第2端部11gに対して、この凹部に対応するように先端が球面形状に加工された構造を持つ柱状部材21nにより、押圧力調整部21を構成した例である。このような構成とすることにより、第2端部と、柱状部材の接触領域が増加することから、押圧調整部の押圧力を強くした場合であっても、送りネジの回転に伴う摩耗をさらに少なくすることができる。
また、図7(c)に示した押圧力調整部21は、先端が所定形状の凸形状に加工された第2端部11hに対して、この凸形状に対応するように凹部を先端に持つ柱状部材21pにより、押圧力調整部21を構成した例である。このような構成とすることにより、送りネジの軸に垂直な方向の力がかかった場合であっても、軸ズレをさらに防止することができる。
なお、この発明を実施するに当たり、押圧力調整部21の外部側の端面に、第2回転冶具接続部21c((図1(b))参照)を設けるのが好ましい。
この第2回転冶具接続部21cとは、当該ステージ機構10の外部から押圧力調整部21に六角レンチ(特に、図示せず。)とかドライバ(特に、図示せず。)、又は、専用つまみ25等のような押圧力調整部を回転させる回転冶具を着脱自在に接続するための構造部である。具体的には、例えば、六角の雌穴等が好ましい。
この理由は、第2回転冶具接続部を設ける構成とすることにより、当該ステージ機構の調整時以外のときは、回転用冶具を外すことができ、したがって、ステージ機構の第2端部側の外側に部材が突出することがないから、ステージ機構をさらに小型化できる。
ステージ機構10では、可動ステージ15の摺動方向を規制するために固定ステージ13にガイドレールを設ける。このガイドレールの構成について以下に説明する。
図6は、その説明図であり、特に図6(a)は、図2に示した分解斜視図を、ガイドレール35に着目した状態で示した要部斜視図であり、図6(b)は、図6(a)中のA−Aに沿って切断した場合に得られる断面図である。固定ステージ13の互いに離れた2つの領域であって、送りネジに平行な2つの領域に、ガイドレール35を収容するための長尺な溝35aを設けてある。
一方、可動ステージ15の互いに離れた2つの領域であって、固定ステージ13に設けた溝35aに対応する2つの領域に、ガイドレール35を収容するための長尺な溝35bを設けてある。 そして、ガイドレール35を可動ステージ15側の溝35bに設置してあり、しかも、これらガイドレール35はその側面の一方の面を、固定ネジ41で押さえつけている。
また、この固定ネジ41は、可動ステージ15の側面に設けた固定ネジ41用のネジ穴にねじ込まれて、ガイドレール35の側面に至って、ガイドレール35を押さえつけている。可動ステージ15が動く際は、このガイドレール35及び固定ステージ13側の溝35aにより、可動ステージ15の動き方向をさらに規制することができる。
また、上述においては、ガイド構造として2本のガイドレールとガイドレールの動きを規制するための溝を用いる例を説明したが、ガイド構造はこの例に限られない。
第2の実施形態としては、主構成として、少なくとも送りネジと、固定ステージと、可動ステージと、バックラッシュ吸収部と、ズレ防止部と、第1回転冶具接続部と、押圧力調整部と、第2回転冶具接続部とから構成されており、可動ステージ門型の跨座部が、門型の跨座部に対応する固定ステージの凸部に跨って動くことで、可動ステージが直動する構成である。
以下、第2の実施形態として、図8を参照してガイド構造の他の例を説明する。なお、図8の各図は、図6と同様に示した斜視図及び断面図である。
なお、図8(a)〜(b)のガイド構造は、凸型のガイド35cを固定ステージ13の所定領域に設けるとともに、凸型のガイド35cを挟み込むようにガイドレールを設け、可動ステージ15の凸型のガイド35cに対応する領域に門型の跨座部35dを設けたものである。
送りネジは、図8に図示しないものの、第1の実施形態と同様であるが、所定ピッチのネジ山が形成された、所定長さのものである。この送りネジは、例えば防錆処理された金属材料で構成できる。
固定ステージ13は、第1の実施形態の固定ステージのガイドレール用の溝をなくし、凸型のガイド35cを設けた構成である。また、固定ステージ13は、ステージ機構10の土台となるもので、通常、平面形状が四角形(正方形を含む)で、その寸法として、例えば、縦幅を2〜10cmの範囲内の値とし、横幅を2〜10cmの範囲内の値とし、かつ、厚さを1〜10mmの範囲内とした固定ステージである。
可動ステージ15は、第1の実施形態の可動ステージのガイドレール用の溝をなくし、門型の跨座部35dを設けた構成である。また、可動ステージ15は、送りネジ(特に、図示せず。)の回転運動に応じて所定の動作、この場合は、固定ステージ13の表面に平行な面内で、送りネジ(特に、図示せず。)の軸に沿う方向に直線運動するものである。かかる構成とすることにより、第1の実施形態における、遊びの原因となる溝加工が必要なくなることから、より精度よくステージの位置調整を行うことができる。
さらに、ガイド構造をアリ溝構造とすることで、ガイドレールの必要がなくなり、第1の実施形態に比べて部品点数を少なくすることができ、さらに精度よくステージの位置調整を行うことができる。
バックラッシュ吸収部は、図8に図示しないものの、第1の実施形態と同様であるが、可動ステージ15の良好な移動性を確保し、かつ、可動ステージ15等に発生する応力を吸収して、バックラッシュの発生を抑制しつつ、強固に固定状態を保持するための部材である。かかる構成とすることにより、可動ステージがスライドしている間は、所定のすべり性を発揮して、可動ステージのスライドを阻害することなく、その横揺れや捩れ等をさらに防止できる。
そして、可動ステージを固定する際には、適度に変形して、可動ステージのバックラッシュを少なくし、かつ、固定した後には、十分に固化して、同様に可動ステージ等に発生する応力を吸収し、より強固に固定状態を保持することができる。
ズレ防止部は、図8に図示しないものの、第1の実施形態と同様であるが、送りネジが第1端部側の方向にずれるのを防止する部材である。かかる構成とすることにより、第1端部は壁の孔の中に納まるため、ステージ機構の外側に部材が突出することを防止でき、したがって、ステージ機構をさらに小型化できる。
第1回転冶具接続部は、図8に図示しないものの、第1の実施形態と同様であるが、ステージ機構の外部から送りネジの第1端部に、送りネジを回転させるための例えば六角レンチとか、ドライバ、又は専用つまみ等の回転用冶具を着脱自在に接続するための構造部である。
ステージ機構の調整時以外のときは、回転用冶具を外すことができ、したがって、ステージ機構の第1端部側の外側に部材が突出することがないから、ステージ機構をさらに小型化できる。
押圧力調整部は、図8に図示しないものの、第1の実施形態と同様であるが、送りネジを第2端部側から第1端部の方向へ押圧する押圧力を調整する部材である。かかる構成とすることにより、ズレ防止部と押圧力調整部とが相俟って、送りネジの軸方向に沿う遊びをさらに防止することができる。
第2回転冶具接続部とは、図8に図示しないものの、第1の実施形態と同様であるが、ステージ機構の外部から押圧力調整部に六角レンチとか、ドライバ又は、専用つまみ等のような押圧力調整部を回転させる回転冶具を着脱自在に接続するための構造部である。かかる構成とすることにより、ステージ機構の調整時以外のときは、回転用冶具を外すことができ、したがって、ステージ機構の第2端部側の外側に部材が突出することがないから、ステージ機構のさらなる小型化を図ることができる。
Claims (10)
- 送りネジと、前記送りネジを内蔵する空間部を有する固定ステージと、前記送りネジの回転運動に応じて所定動作をする可動ステージと、前記送りネジのバックラッシュを防止するバックラッシュ吸収部と、を備えるステージ機構において、前記送りネジの一端である第1端部付近に設けられ、前記空間部の壁に接触し、前記送りネジが前記第1端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部と、前記送りネジの他端である第2端部に一端が接触し、他端が前記空間部の壁に固定されていて、前記送りネジを前記第2端部側から前記第1端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、前記押圧力調整部は、前記送りネジの前記第2端部に対し、線接触又は点接触することを特徴とするステージ機構。
- 送りネジと、前記送りネジを内蔵する空間部を有する固定ステージと、前記送りネジの回転運動に応じて所定動作をする可動ステージと、前記送りネジのバックラッシュを防止するバックラッシュ吸収部と、を備えるステージ機構において、前記送りネジの一端である第1端部付近に設けられ、前記空間部の壁に接触し、前記送りネジが前記第1端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部と、前記送りネジの他端である第2端部に一端が接触し、他端が前記空間部の壁に固定されていて、前記送りネジを前記第2端部側から前記第1端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、前記押圧力調整部は、柱状部材を含み、前記押圧力調整部の前記第2端部に対する面と、前記第2端部の前記押圧力調整部に対する面のいずれか一方を球面形状とし、もう一方を当該球面形状に対し接線となる面で接触する面を持つ凹部形状であることを特徴とするステージ機構。
- 送りネジと、前記送りネジを内蔵する空間部を有する固定ステージと、前記送りネジの回転運動に応じて所定動作をする可動ステージと、前記送りネジのバックラッシュを防止するバックラッシュ吸収部と、を備えるステージ機構において、前記送りネジの一端である第1端部付近に設けられ、前記空間部の壁に接触し、前記送りネジが前記第1端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部と、前記送りネジの他端である第2端部に一端が接触し、他端が前記空間部の壁に固定されていて、前記送りネジを前記第2端部側から前記第1端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、前記押圧力調整部は、球状部材と、当該球状部材に対し接線となる面で接触する形状を持つ凹部を先端に有する球面押圧部材とを含み、前記第2端部は、前記球状部材に対し接線となる面で接触する面を持つ凹部を先端に有する球面受圧部を含み、前記送りネジの軸線上で、前記球面受圧部と前記球面押圧部材とで前記球状部材を挟むことを特徴とするステージ機構。
- 送りネジと、前記送りネジを内蔵する空間部を有する固定ステージと、前記送りネジの回転運動に応じて所定動作をする可動ステージと、前記送りネジのバックラッシュを防止するバックラッシュ吸収部と、を備えるステージ機構において、前記送りネジの一端である第1端部付近に設けられ、前記空間部の壁に接触し、前記送りネジが前記第1端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部と、前記送りネジの他端である第2端部に一端が接触し、他端が前記空間部の壁に固定されていて、前記送りネジを前記第2端部側から前記第1端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、前記押圧力調整部は、前記送りネジの第2端部に対し押圧を与えるネジ部材を備えることを特徴とするステージ機構。
- 前記押圧力調整部は、前記ネジ部材を回転させるための回転冶具を着脱可能とする回転冶具接続部をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載のステージ機構。
- 送りネジと、前記送りネジを内蔵する空間部を有する固定ステージと、前記送りネジの回転運動に応じて所定動作をする可動ステージと、前記送りネジのバックラッシュを防止するバックラッシュ吸収部と、を備えるステージ機構において、前記送りネジの一端である第1端部付近に設けられ、前記空間部の壁に接触し、前記送りネジが前記第1端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部と、前記送りネジの他端である第2端部に一端が接触し、他端が前記空間部の壁に固定されていて、前記送りネジを前記第2端部側から前記第1端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、前記空間部の壁の厚さをT[mm]としたとき、前記ズレ防止部は、当該ズレ防止部の前記第1端部側の面と、前記第1端部の端面との間の距離が、T[mm]以下となるようにネジの軸に垂直な方向に突出する突出部を含むことを特徴とするステージ機構。
- 送りネジと、前記送りネジを内蔵する空間部を有する固定ステージと、前記送りネジの回転運動に応じて所定動作をする可動ステージと、前記送りネジのバックラッシュを防止するバックラッシュ吸収部と、を備えるステージ機構において、前記送りネジの一端である第1端部付近に設けられ、前記空間部の壁に接触し、前記送りネジが前記第1端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部と、前記送りネジの他端である第2端部に一端が接触し、他端が前記空間部の壁に固定されていて、前記送りネジを前記第2端部側から前記第1端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備え、前記送りネジの前記第1端部は、前記送りネジを回転させるための回転冶具を着脱可能とする回転冶具接続部を備えることを特徴とするステージ機構。
- 前記バックラッシュ吸収部が、前記送りネジの通過孔を有する円筒状の樹脂部材を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のステージ機構。
- 前記バックラッシュ吸収部が、周囲に、金属保護カバーを有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のステージ機構。
- 前記樹脂部材が、アミド樹脂、ウレタン樹脂、及びゴム系樹脂の少なくとも一つから構成してあることを特徴とする請求項8に記載のステージ機構。
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