JPH03154730A - Ｘ―ｙテーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば電子部品装管装置に設けられて基板を
保持するＸ−Ｙテーブルに関する。

（従来の技術） 現在実用されているＸ−Ｙテーブルは第７図に示すごと
く、直交する２軸を上下に位置させる形式のものであっ
た。その構成を概略的に説明すれば、ベース（１）にＹ
方向のガイドレール（２）が複数設けられ、これらのガ
イドレール（２）に対して上記ベース（１）よりも小型
の第１フレーム（３）が設けられ、この第１フレーム（
３）にＸ方向のガイドレール（４）が複数設けられてい
る。そして、上記ガイドレール（４）に対して上記第１
フレーム（３）よりもさらに小型の第２フレーム（５）
が設けられている。

つまり、上記ベース（１）に対して上記第１７し−ム（
３）はＹ方向にスライド移動するようになっており、上
記第２フレーム（５）は上記第１フレーム（３）に対し
てＸ方向にスライド移動するようになっている。

そして、上記第２フレーム（５）を駆動するための第１
駆動モータ（６）がＸ方向の送りねじ（７）を駆動させ
、また、第１フレーム（３）を駆動するための第２駆動
モータ（８）がＹ方向の図示しない送りねじを回転駆動
するようになっている。

このようにＸ方向の移動とＹ方向の移動にはそれぞれに
ガイドレール（２）、（４）が設けられており、これら
のガイドレール（２）、（４）はそれぞれの方向に複数
本設けられることでフレーム（３）、（５）を水平に保
持するようになっている。ところが、２本以上のガイド
レール（２）　、　（４）のそれぞれを高精度で平行か
つ直交する状態に構成することは非常に困難なものであ
り、またガイドレール（２）、（４）自体にも微小なね
じれ等をもっている。このような構造上の誤差は、送り
ねじ（７）の送り誤差・等とともにＸ−Ｙテーブルの位
置決め誤差を大きくする一つの要因となっている。

その誤差の発生形態は第６図に示されるように、Ｘ方向
へ移動した誤差範囲内からＹ方向へ、さらに移動するの
で、 ｄｘ−ｊｌｌＸｄθｘ　　　　　　−（１）ｄＹ−Ｎ２
Ｘｄθｙ　　　　　・・・（２）で示される。なお、式
中ｄｘ：Ｘ方向の送り誤差１，１７１：Ｘ方向の送り量
、ｄθｘ：Ｘ方向に対する送り方向の誤差角度範囲、ｄ
ｙ：Ｙ方向の送り誤差、ｆＩ２：Ｙ方向の送り量、ｄθ
ｙ：Ｙ方向に対する送り方向の誤差角度範囲。

また、上記ガイドレール（２）、（４）等が設けられて
いることから、誤差の発生要因を増大し、かつ作動効率
を低下するものであった。

さらに、第１フレーム（３）の上部に第２フレーム（５
）を設けた構造は、移動部分の軽量化を妨げ高速駆動へ
の対応ができないという弊害を生ずるものであった。

（発明が解決しようとする課題） Ｘ−Ｙ方向の２軸を上下に位置させ、移動フレームを積
層して２次元駆動するＸ−Ｙテーブルは、駆動のための
送りねじの他にガイドレールを備える必要がある。しか
しながらガイドレールを平行に設定するには非常に高度
な技術を要し、構造上高精度で駆動することが非常に困
難であった。

また、上記積層構造は移動部分の重量を増大し、高速駆
動を妨げるものであった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、ガイ
ドレール等の案内系を不要とし、かつ移動フレームの積
層構造を廃止して移動部の軽量化を実現することで、高
速駆動ができる高精度のＸ−Ｙテーブルを提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 互いに高低差をもって水ｉ１７方向に所定距離離れた第
１支持部と第２支持部を設け、上記第１支持部に第１ボ
ールねじの一端を垂直軸心の周方向に回転自在に支持し
、上記第１支持部に上記第１ボールねじを送り方向に同
転する第１駆動手段を設け、上記第２支持部に第２ボー
ルねじの一端を垂直軸心の周方向に回転自在に支持し、
上記第２支持部に上記第２ボールねじを送り方向に回転
する第２駆動手段を設け、上記第１ボールねじに第１ナ
ツトを螺合し、上記第２ボールねじに上記第１ナツトに
積層状態に連結された第２ナツトを螺合し、上記第１ナ
ツトと第２ナツトの上部にテーブルを設け、上記テーブ
ルを鉛直上方に持ち上げ上記第１ボールねじと第２ボー
ルねじを水平状態に保持するテーブル保持手段を設けた
Ｘ−Ｙテーブル。

（作　用） 所定距離離れた第１支持部と第２支持部から延出されて
交差された第１ボールねじと第２ボールねじは、上記第
１支持部と第２支持部間の距離が固定されているので、
上記第１ボールねじと第２ボールねじのそれぞれを異な
る回数回転駆動することで２辺の長さを変更できる三角
形を形成する。つまり、上記第１ボールねじと第２ボー
ルねじからなる２辺の長さを変更することで案内要素が
不要な状態でテーブルを２次元方向に駆動することがで
きる。

（実施例） 本発明における一実施例を第１図乃至第５図を参照して
説明する。図中に示されるＸ−Ｙテーブル（１０）は基
台となる第１テーブル（１１）上を、この第１テーブル
（１１）よりも小型の移動用の第２テーブル（１２）が
設けられ、上記第１テーブル（１１）の設けられた範囲
で２軸方向に移動するようになっている。

上記第１テーブルは例えば矩形プレート状に形成されて
おり、その−辺の端部に位置する一対の角部の外側には
、斤いに高低差をもつ第１支持部（１３）および第２支
持部（１４）とが設けられている。

上記第１支持部（１３）はギヤボックスを備え、第１ボ
ールねじ（１５）の一端が回転自在に支持されていると
ともに、第１駆動手段としての第１駆動モータ（１Ｂ）
が設けられている。ここで上記第１ボールねじ（１５）
の一端側にはカップリング（１７）を介して短軸（１８
）が接続されている。上記第１支持部（１３）は上記短
軸（１８）の端部と上記第１駆動モータ（１Ｂ）の回転
軸（１９）とを互いに直交する状態に回転自在に支持し
ており、それぞれの端部にはかさ歯車（２０）、　（２
１）が結合されて、回転力を伝達するようになっている
。また、上記第１支持部（１３）は上記第１駆動モータ
（１Ｂ）の回転軸（１９）が貫通した状態で支持されて
おり、この回転軸（１９）回り方向に回転自在に設けら
れている。

一方、上記第２支持部（１４）も上記第１支持部（１３
）と同様に構成されており、第２ボールねじ（２２）の
一端が回転０在に支持されているとともに、第２駆動手
段としての第２駆動モータ（２３）が設けられている。

ここで上記第２ボールねじ（２２）の−端側にはカップ
リング（２４）を介して短軸（２５）が接続されている
。上記第２支持部（１４）は上記短軸（２５）の端部と
上記第２駆動モータ（２３）の回転軸（２Ｂ）とを互い
に直交する状態に回転自在に支持しており、それぞれの
端部にはかさ歯車（２７）　、　（２８）が結合されて
、回転力を伝達するようになっている。また、上記第２
支持部（１４）は上記第２駆動モータ（２３）の回転軸
（２Ｂ）が貫通した状態で支持されており、この回転軸
（２Ｂ）回り方向に回転自在に設けられている。

また、上記第１ボールねじ（１５）と第２ボールねじ（
２２）はともに上記第１テーブル（ＩＩ）上に高低差を
もって延長され、平面視状態で交差されている。そして
、これら第１および第２ボールねじ（１５）、（２２）
のそれぞれの交差部には第１ナツト（２９）と第２ナツ
ト（３０）とがそれぞれ螺合されている。これらナツト
（２９）　、　（３０）内にはねじ溝（３１）に沿って
循環される複数個のボール（３２）が挿入されており、
上記ボールねじ（１５）、（２２）に低抵抗で螺合して
いる。

そして、上記第１ナツト（２９）と第２ナツト（３０）
はそれぞれ矩形状のブロック（３３）　、　（３４）に
挿入され、図中に１つのみ示した複数のボルト（３５）
により結合されている。そして、上記ブロック（３３）
　、　（３４）の対面される側面には上下方向に軸心を
もつ枢支軸（３Ｂ）が設けられ、それぞれのブロック（
３３）　、　（３４）が回動自在に接続されている。ま
た、上部に位置するブロック（３３）の上部にも上下方
向に軸心をもつ枢支軸（３７）が設けられ、この枢支軸
（３７）の上端部には上記第２テーブル（１２）が回動
自在に接続されている。

さらに、下部に位置するブロック（３４）の下面部には
下方に開口する噴出口（３８）が形成されており、この
噴出口（３８）の側部には例えばエアーを供給するコン
プレッサ（３９）からのエアー供給チューブ（４０）が
接続されている。なお、上記噴出口（３８）とエアー供
給チューブ（４０）およびコンプレッサ（３９）とによ
りテーブル保持手段が構成されている。ここで、上記コ
ンプレッサ（３９）からのエアー供給は図示しないセン
サーにより第１テーブル（１２）と第２テーブル（１２
）との間の距離を検出しながら、適性量を供給するよう
になっている。

そして、上記Ｘ−Ｙテーブル（ｌＯ）には制御手段とし
ての第１コントローラ４１が設けられており、上記第１
駆動モータ（１６）と第２駆動モータ（２３）とを駆動
させる第１モータドライバ（４２）と第２モータドライ
バ（４３）とを制御するようになっている。

上記第１コントローラ（４１）は上記第１支持部（１３
）と第２支持部（１４）との平面距離ｄを底辺とした三
角形の頂点位置を第２テーブル（１２）のほぼ中心位置
に対応して演算するようになっている。つまり、所望の
頂点位置をもつ三角形の各辺の挟み角に応じた他の２辺
の長さを三角関数を用いて演算し、この２辺の長さに応
じて上記第１ボールねじ（１５）と第２ボールねじ（２
２）を回転駆動させる。

このように制御される第２テーブル（１２）は上記噴出
口（３８）から第１テーブル（１１）に向けて噴出する
エアーにより上記第１ボールねじ（１５）と第２１ボー
ルねじ（２２）がともに水平状態に保持されており、極
めて低い抵抗のもとて第２テーブル（１２）を駆動する
ことができる。

なお、上記第２テーブル（１２）には上記数支軸（３７
）の周方向に回転駆動力を発生するテーブル回動ｉ１＊
　（４４）が設けられており、このテーブル回動源（４
４）には第３モータドライバ（４５）が接続されており
、この第３モータドライバ（４５）は第３コントローラ
（４Ｂ）により制御され、上記第１ボールねじ（１５）
の角度変化に応じて、第２テーブル（１２）を回動じ姿
勢を維持するようになっている。

こうしたＸ−Ｙテーブル（ｌＯ）は、２本のボールねじ
（１５）　、　（２２）に対して、位置制御の都度第２
テーブル（１２）、第１支持部（１３）および第２支持
部（１４）により構成される三角形の３辺を決定するこ
とで頂点を唯一決定できる。こうした構成によれば第２
テーブル（１２）の位置決め精度は上記２本のボールね
じ（＋５）、（２２）の送り精度にのみ依存するもので
ある。また、案内部材の傾きによって位置決め精度が決
まってしまう従来構造の場合に比べて、本考案は位置決
め位置を幾何学的に唯−与えるものであり、高い位置決
め精度を得ることができる。

さらに第２テーブル（１２）は第１および第２ボールね
じ（１５）、（２２）の軸上にあるので、移動力に対す
る剛性が高く、また、駆動源は移動する第２テーブル（
１２）と別に設けられているので、移動側を軽量化でき
、高速駆動に対応できる。

そして、その位置決め誤差を第５図を参照して考えると
、頂点ｐは３辺の長さｄ、　＋７１．　ｐ　２によって
決定される。つまり、単純に考えれば３辺の長さのみが
位置決め誤差に影響を与える要素であるといえる。そこ
で、ｐｌとｇ２のそれぞれの長さ方向の送り誤差をｄＮ
ｌとｄｐ２とすると、ｐ点での位置決め精度は ｄ　ｐ−ｄｊｌｌ　Ｉ　Ｘ　ｄＮ　２　　　　　−（１
）で与えられる。

そして、上記誤差ｄｌ　ｌと６ｇ２によって生じる角度
変異をｄθ１、ｄθ２とし、高次の微小量を省略すると
、その位置決め精度は近似的にｄｐ−ｇｌ・ｇ２・ｄθ
１・ｄθ２・・・（２）で与えられる。

そして、送り方向にガイドレール等を設けていないので
、従来構造のものに比較して位置決め精度を低下させる
要因が少なく高精度を得やすい構造である。

なお、上記一実施例では、第２テーブル（１２）はエア
ーの吹き出しにより、所定高さに保持されるように構成
されているが、テーブル保持手段はこれに限定されず、
第１テーブル（１１）側から第２テーブル（１２）に向
けてエアーを吹き付ける構造でもよく、また、第１テー
ブル（１１）と第２テーブル（１２）とにそれぞれ反発
しあう極の磁石を設けることで非接触保持することや、
転勤自在な球体を介して第２テーブル（１２）を保持す
る構造等でもよい。

つまり、低抵抗で第２テーブル（１２）を所定の高さに
保持できればよい。

［発明の効果］ 基端部が所定圧Ｍ離れた位置に設けられた第１支持部お
よび第２支持部に支持された第１ボールねじと第２ボー
ルねじとにそれぞれ螺合する第１ナツトと第２ナツトを
高低差をもって回動自在に連結することにより、これら
第１ナツトおよび第２ナツトの上部に設けられたテーブ
ルを、Ｘ−Ｙ方向に駆動することができる。この際の位
置決めはＰめ設定された上記所定距離の１辺と、上記第
１ボールねじと第２ボールねじとのテーブルまでの距離
の２辺から成る三角形の頂点て決定される。つまり、上
記第１ボールねじと第２ボールねじとを回転駆動して上
記２辺の長さを調節することにより、Ｘ−Ｙ方向の位置
を決定できる。

上記制御の都度２辺の長さを変更し三角形を形成する構
造は幾何学的に一点を決定でき、かつ、誤差の発生要因
と駆動抵抗の発生部となるガイドレール等の案内系を不
要として位置決め誤差の発生を極めて低いものとするこ
とができる。また、駆動部分をテーブルに設ける必要が
ないので移動部分の軽量化が容易で高速かつ高精度の位
置決めができる。また、第１ボールねじと第２ボールね
じのそれぞれの軸心上にテーブルがあるので、従来構造
に比較して送り方向の剛性が高く高精度の位置決めを安
定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明における一実施例であり、第
１図はＸ−Ｙテーブルの平面図、第２図は第２テーブル
が移動された状態を示すＸ−Ｙテーブルの平面図、第３
図は一部に断面を有してボールねじとナツトの螺合状態
を示す側面図、第４図はＸ−Ｙテーブルの構成を示す側
面図、第５図は位置決め精度を図形で示す送り誤差成分
図、第６図および第７図は従来例であり、第６図は位置
決め精度を図形で示す送り誤差成分図、第７図は従来の
Ｘ−Ｙテーブルの斜視図である。 ｌＯ・・・Ｘ−Ｙテーブル、１２・・・第２テーブル、
１３・・・″ｉｌ支持部、１４・・・第２支持部、１５
・・・第１ボールねじ、１６・・・第１駆動モータ（第
１駆動手段）、２２・・・第２ボールねじ、２３・・・
第２駆動モータ（第２駆動手段）、２９・・・第１ナツ
ト、３０・・・第２ナツト、３８・・・噴出口（テーブ
ル保持手段）、３９・・・コンプレッサ（テーブル保持
手段）、４０・・・エアー供給チューブ（テーブル保持
手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１支持部と、この第１支持部に対して一端が垂直軸心
   の周方向に回転自在に支持された第１ボールねじと、上
   記第１支持部に設けられて上記第１ボールねじを送り方
   向に回転駆動する第１駆動手段と、上記第１支持部から
   高低差をもって水平方向に所定距離離れた位置に設けら
   れた第２支持部と、この第２支持部に対して一端が垂直
   軸心の周方向に回転自在に支持された第２ボールねじと
   、上記第２支持部に設けられて上記第２ボールねじを送
   り方向に回転駆動する第２駆動手段と、上記第１ボール
   ねじに螺合する第１ナットと、上記第２ボールねじに螺
   合するとともに上記第１ナットに回転自在に積層連結さ
   れた第２ナットと、上記第１ナットと第２ナットの上部
   に設けられたテーブルと、上記第１ボールねじと第２ボ
   ールねじを水平状態に保持するごとく上記テーブルを鉛
   直上方に持ち上げるテーブル保持手段とを具備すること
   を特徴とするＸ−Ｙテーブル。