JPH05280609A - テーブル送り装置 - Google Patents

テーブル送り装置

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JPH05280609A
JPH05280609A JP8082492A JP8082492A JPH05280609A JP H05280609 A JPH05280609 A JP H05280609A JP 8082492 A JP8082492 A JP 8082492A JP 8082492 A JP8082492 A JP 8082492A JP H05280609 A JPH05280609 A JP H05280609A
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Chuichi Sato
忠一 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 送り方向の剛性が高く、しかも送りネジの曲
がりやナットの傾きを柔軟に吸収できる手段を備えたテ
ーブル送り装置を提供する。 【構成】 基台に対して一方向移動可能な移動テーブル
と、該移動テーブルに設けられたナットと、該移動テー
ブルの移動方向に軸心を有し該ナットに螺合する送りネ
ジとを備えたテーブル送り装置において、前記ナット
を、前記移動テーブルに対して、前記送りネジの軸方向
とネジ軸回りに規制して係合する係合手段と、前記送り
ネジの軸心上に回転中心を有し、前記基台に固定され、
かつ前記送りネジの少なくとも1個所を軸支する第1球
面軸受と、前記送りネジの軸心上に回転中心を有し、前
記移動テーブルに固定され、かつ前記ナットを軸支する
第2球面軸受とを有し、送りネジの曲がりに起因する送
りネジやナットの揺動を、2個の球面軸受で吸収できる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はテーブル送り装置、特
に、送りネジとナット機構により1軸方向へ移動自在な
テーブルを備えた形式のテーブル送り装置の精度改善に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、工作機械、計測機、ロボット、
半導体製造装置などに使用される精密位置決め用テーブ
ル送り装置は、基台に対して一方向へのみ移動可能な移
動テーブルに、送りネジと螺合するナットを係合した構
成となっている場合が多い。即ち、移動テーブルを、基
台上に設けたリニアガイドで支承して、一方向にのみ往
復動可能に構成するとともに、該リニアガイドと平行な
送りネジに螺合するナットを該テーブルに係合し、モー
タで該送りネジを駆動することにより、移動テーブルの
前後進送りを実現できるようになっている。この場合、
ナットと移動テーブルを固着すれば、最も簡潔な構成と
なるが、送りネジの曲がりの影響が移動テーブル側にダ
イレクトに伝達されてしまい、送り精度の低下を招くこ
ととなる。
【0003】そこで、従来装置では、送り用のナットを
移動テーブルに対して、送り方向のみ規制して係合させ
た構成とすることが行われている。この場合、静圧スラ
スト軸受を介してナットと移動テーブルを係合させるこ
とにより、ナットの倒れに対してより寛容な機構を備え
たテーブル送り装置が提案されている。例えば、図4に
示す従来装置(特開昭57−25559)では、送りネ
ジ50に螺合するナット51に鍔体52を同軸に設け、
その受け面52aが、該ナット51の外周面より突出す
るようになしている。また、移動テーブル53には、該
鍔体52を遊嵌する円周溝54を有するハウジングHを
設け、しかも該円周溝54内に、該受け面52aに対向
する側に軸受け面54aを設けている。
【0004】そして、この鍔体52の受け面52aに対
向する軸受面54aに、加圧流体を誘導する円周溝状の
軸受ポケットPを設けて、受け面52aのスラスト方向
の動きを規制する静圧軸受を構成している。これによ
り、ナット51はハウジングHに対して、送りネジ50
の軸線方向のみ剛性を有して支承されるようになってい
る。
【0005】尚、送りネジ50の軸線に対するナット5
1の回転動作は、軸方向に伸縮自在なベローズ55によ
って阻止されるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のテーブル送
り装置は、送り方向の剛性を高めるために、受け面52
aの直径を大きくして軸受面積を拡大しようとすると、
送りネジ50に倒れが生じた時、ハウジングHに対して
大きなモーメントが加わり、その影響が大きくなってし
まうという問題点を有していた。このため、送りネジの
ミスアライメントの影響を完全に解消することができ
ず、送り精度向上のネックとなっていた。
【0007】また、ベローズ55は捩じり剛性が低いた
め、ナット51に対する回転止めは完全でなく、やはり
高精度化の妨げとなっていた。この発明は上記の点に鑑
み、送り方向の剛性が高く、しかも送りネジの曲がりや
ナットの傾きを柔軟に吸収して、送りネジのピッチ動作
だけを移動テーブルに伝達可能な手段を備えたテーブル
送り装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めこの発明は、基台に対して一方向移動可能な移動テー
ブルと、該移動テーブルに設けられたナットと、該移動
テーブルの移動方向に軸心を有し該ナットに螺合する送
りネジとを備え、該送りネジを回動して前記移動テーブ
ルを、前記基台に対して所望位置に位置決めするように
構成されたテーブル送り装置において、前記ナットを、
前記移動テーブルに対して、前記送りネジの軸方向とネ
ジ軸回りに規制して係合する係合手段と、前記送りネジ
の軸心上に回転中心を有し、前記基台に固定され、かつ
前記送りネジの少なくとも1個所を軸支する第1球面軸
受と、前記送りネジの軸心上に回転中心を有し、前記移
動テーブルに固定され、かつ前記ナットを軸支する第2
球面軸受とを有し、送りネジの曲がりに起因する送りネ
ジやナットの揺動(ヨーイング、ピッチング)を、2個
の球面軸受で吸収できるようにしたものである。
【0009】ここで、ナットが送りネジの軸回りに回転
するのを防止するには、該ナットに半径方向に突出する
ケレ(回し金)部材を設け、該ケレ部材を、 ・ケレ部材の中心から送りネジ軸に下ろした垂線の回り
に自転可能 ・送りネジ軸方向(ケレ部材の面に平行で、送りネジ軸
に垂直な線の回り)に対して揺動可能 ・送りネジ軸回りに回転不能 となるように移動テーブル側で支持すればよい。
【0010】
【作用】駆動モータにより送りネジを回転させると、ナ
ットは送りネジ軸に沿って移動を開始する。この時、 送りネジに曲がりがあっても、送りネジの少なくとも
1個所が第1球面軸受により球面揺動自在に構成されて
いるため、基台に対する送りネジの倒れは吸収される。
また、 ナットは送りネジの曲がり程度に応じて送り軸に対す
る姿勢を揺動させるが、この姿勢変化は、第2球面軸受
とケレ部材により吸収され、移動テーブル側には伝達さ
れない このため、送りネジのピッチ送り動作だけがナットを介
して移動テーブルに伝達され、精確なテーブル送りが実
現される。
【0011】
【実施例】以下、この発明を添付図面に示す一実施例に
基づいて説明する。図1は本願装置の第1、第2球面軸
受を示す断面図、図2(a)ケレ部材の保持部を示す正
面図、(b)ケレ部材と送りネジの関係を示す断面図
(図1のC−C断面図)、図3は第1、第2球面軸受に
ボールベアリングを用いた例の断面図である。
【0012】図において、1は本願テーブル送り装置の
基台で、該基台1は、例えば、クリーンルーム内の床面
などに固設されている。2は移動テーブルで、該移動テ
ーブル2は、該基台1に固設されたリニアガイド装置
(図示せず)によって、一方向へのみ移動可能に構成さ
れている。3は送りネジで、該送りネジ3は、その一方
の端部に設けられたモータMにより、回転駆動可能に構
成され、ナット4を介して、前記移動テーブル2を駆動
できるようになっている。Rは該モータMのロータ、S
は該ロータMのステータである。また、該送りネジ3の
他端部には、エンコーダや速度検出器など(図示せず)
が適宜取り付け可能になっている。
【0013】次に、第1球面軸受について説明する。前
記送りネジ3は該モータMの近傍3aにて、送りネジ3
の軸芯上の回転中心Aに対して球面揺動可能な第1球面
軸受10により軸支されている。即ち、該送りネジ3の
モータ近傍3aには、間座12を挟んで、回転中心Aを
有する凸球面部材12a,12bをネジ止めN1 で固定
することにより、第1球面軸受10の揺動球面10aを
構成している。
【0014】また、前記基台1側では、前記基台1に固
設された支持部材13を挟んで、該凸球面部材12a,
12bに対応する凹球面部材13a,13bをネジ止め
2で固定することにより、第1球面軸受10の受面1
1が構成されている。該凹球面部材13a,13bの曲
面の半径は、凸球面部材12a,12bの曲面の半径よ
り、若干大きくなっており、静圧軸受を構成するに足る
隙間を構成できるようになっている。
【0015】14は間座で、該間座14は、支持部材1
3と前記凹球面部材13bの間に介装され、凸球面部材
12a,12bと凹球面部材13a,13bの対向隙間
を調整できるように構成されている。ここで、前記凹球
面部材13a,13bの内面には、静圧軸受を構成する
ために、加圧流体(軸受油)を導入するためのポケット
Pが設けられている(配管系は図示せず)。
【0016】次に、第2球面軸受について説明する。前
記移動テーブル2には、前記送りネジ3に螺合された前
記ナット4が、送りネジ3の送り軸J0 方向に対しての
み規制して係合され、ナット4の移動に伴って移動テー
ブル2を前後進できるようになっている。ここで、該ナ
ット4は、該移動テーブル2に対して、第2球面軸受2
0により球面揺動可能に構成されている。
【0017】即ち、該ナット4は、送りネジ3のネジ部
に螺合するネジ山を備えたスラスト方向支持部材(以
下、単にスラスト部材という)4aと、該スラスト部材
4aの両側に、スラスト部材4aを送りネジ3のラジア
ル方向に対して支持するラジアル方向支持部材(以下、
単にラジアル部材という)4b,4cとからなってい
る。また、該スラスト部材4aとラジアル部材4b,4
cが、送りネジ3と対向する各受け面には、加圧流体を
導入して静圧軸受を構成するためのポケットPが設けら
れている。
【0018】また、該スラスト部材4aには、送りネジ
3の軸に曲面中心Bを有する凸球面部材5a,5bが、
ネジ止めN3 で固定され、第2球面軸受20の揺動球面
20aを構成している。一方、前記移動テーブル2側に
は、該凸球面部材5a,5bに対向する凹球面部材6
a,6bがネジ止めN4 で固定され、第2球面軸受20
の受面21が構成されている。該凹球面部材6a,6b
の曲面の半径は、凸球面部材5a,5bの曲面の半径よ
り、若干大きくなっており、静圧軸受を構成するに足る
隙間を構成できるようになっている。
【0019】7は間座で、該間座7は、移動テーブル2
と前記凹球面部材6aの間に介装され、凸球面部材5
a,5bと凹球面部材6a,6bの対向隙間を調整でき
るように構成されている。ここで、前記凹球面部材6
a,6bの内面にも、加圧流体(軸受油)を導入して静
圧軸受を構成するためのポケットPが設けられている
(配管系は図示せず)。これにより、前記ナット4は、
送りネジ3に対して任意の方向へ球面揺動可能な球面軸
受20により静圧軸支されることとなる。
【0020】次に、前記ナット4が、前記送りネジ3の
軸回りに回転しないようにするためのケレ部材について
説明する。図2(b)の断面図(図1の回転中心Bを含
み、軸J0 に対して直角な断面図)において、30は直
方形の突片からなるケレ部材で、該ケレ部材30は、前
記ナット4の主部であるスラスト部材4aに立設されて
いる。
【0021】31は回転部材で、該回転部材31は、移
動テーブル2に対して静圧軸受を介して対向し、溝部3
1aの中心を貫いて前記送り軸J0 に直交するピッチ軸
1の回りに回転自在に構成されている。また、前記ケ
レ部材30は、該回転部材31の溝部31aに対して、
前記送りネジ3のピッチ軸J1 に直交するヨー軸J2
対して揺動可能に遊嵌されている(図2(a))。
【0022】尚、ケレ部材30の頭部は、溝部31aの
対向面に対して充分な隙間を開けておけばフラットでよ
いし、溝部31aの対向面と頭部を、ともにピッチ軸J
1 とヨー軸J2 の交点を中心とする円弧状曲面に構成し
てもよい。33はエアポートである。即ち、該ケレ部材
30は、前記移動テーブル2に対して、送り軸J0 回り
の動きのみ規制されて係合されている。このため、前記
ナット4が送りネジ3に対して移動する際、送りネジ3
の曲がりやミスアライメントなどによって、その姿勢を
変動させても、送りネジ3のピッチ動作だけを移動テー
ブル2に伝達することができるようになっている。
【0023】上記実施例において、モータMにより送り
ネジ3を回転すると、送りネジ3に螺合するナット4
は、送りネジ3に沿って移動し、移動テーブル2を送り
方向(軸J0 方向)へ移動させる。この時、送りネジ3
は、第1及び第2球面軸受10、20に軸支された2点
支持構造になっているため、送りネジ3の曲がりやナッ
ト4のミスアライメントによる異常揺動(ヨーイング、
ピッチング)が生じても、2個の球面軸受10、20に
よって適宜吸収され、送りピッチの動作だけが、送りネ
ジ3からナット4を介して、移動テーブル2へと伝達さ
れる。
【0024】尚、上記実施例では、ナット4と送りネジ
3の螺合部、及び第1及び第2球面軸受10、20の軸
受部を、それぞれ静圧軸受とした例を示したが、これら
螺合部と軸受部のうち適宜部位にボールベアリングを使
用してもよい。図3は、ナットと送りネジをボール・ス
クリュー機構101で構成するとともに、第1及び第2
球面軸受をボールベアリング102で構成した例を示し
たものである。
【0025】同様に、前記ケレ部材を保持する回転部材
を、ボールベアリングを使用したころがり軸受で支持す
るようにしてもよい。
【0026】
【発明の効果】上記のようにこの発明は、基台に対して
一方向移動可能な移動テーブルと、該移動テーブルに設
けられたナットと、該移動テーブルの移動方向に軸心を
有し該ナットに螺合する送りネジとを備え、該送りネジ
を回動して前記移動テーブルを、前記基台に対して所望
位置に位置決めするように構成されたテーブル送り装置
において、前記ナットを、前記移動テーブルに対して、
前記送りネジの軸方向とネジ軸回りに規制して係合する
係合手段と、前記送りネジの軸心上に回転中心を有し、
前記基台に固定され、かつ前記送りネジの少なくとも1
個所を軸支する第1球面軸受と、前記送りネジの軸心上
に回転中心を有し、前記移動テーブルに固定され、かつ
前記ナットを軸支する第2球面軸受とを有しているの
で、ナットのミスアライメントや送りネジの曲がりに起
因するネジ軸とナットの球面揺動(ヨーイング、ローリ
ング、ピッチング)を、2個の球面軸受で吸収すること
ができる。
【0027】このため、送り方向の剛性が高く、しかも
送りピッチ動作のみを純粋に移動テーブルに伝達できる
係合手段を実現でき、従来装置では不可能な高精度送り
を達成できるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願装置の第1、第2球面軸受を示す断面図
である。
【図2】 (a)ケレ部材の保持部を示す正面図、
(b)ケレ部材と送りネジの関係を示す断面図(図1の
C−C断面図)である。
【図3】 第1、第2球面軸受にボールベアリングを用
いた例の断面図である。
【図4】 ナットと移動テーブルの係合部にスラスト軸
受を用い、ベローズ支持でナットの回転を防止した従来
装置の断面図である。
【図5】 (a)ナットに取りつけた鍔体受面を示す原
理図、(b)ナットの倒れモーメントによって生じるス
ラスト受け面での圧力分布を示す説明図である。
【符号の説明】
1 基台 2 移動テーブル 3 送りネジ 4 ナット 4a スラスト方向支持部材 4b ラジアル方向支持部材 5a、5b 凸球面部材 6a、6b 凹球面部材 10 第1球面軸受 10a 揺動球面 11 受面 12a,12b 凸球面部材 13 支持部材 13a,13b 凹球面部材 20 第2球面軸受 20a 揺動球面 21 受面 30 ケレ部材 31 回転板 32 スラスト板 101 ボール・スクリュー機構 102 ボールベアリング A、B 球面軸受の回転中心 P (静圧軸受用)ポケット J0 送り軸(送りネジの中心軸) J1 ピッチ軸 J2 ヨー軸
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年5月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】31は回転部材で、該回転部材31は、
ラスト板32、移動テーブル2に対して静圧軸受を介し
て対向し、溝部31aの中心を貫いて前記送り軸J0
直交するピッチ軸J1 の回りに回転自在に構成されてい
る。また、前記ケレ部材30は、該回転部材31の溝部
31aに対して、前記送りネジ3のピッチ軸J1 に直交
するヨー軸J2 に対して揺動可能に遊嵌されている(図
2(a))。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】尚、ケレ部材30の頭部は、溝部31aの
対向面に対して充分な隙間を開けておけばフラットでよ
いし、溝部31aの対向面と頭部を、ともにピッチ軸J
1 とヨー軸J2 の交点を中心とする円弧状曲面に構成し
てもよい。33は静圧軸受用ポケットである。即ち、該
ケレ部材30は、前記移動テーブル2に対して、送り軸
0 回りの動きのみ規制されて係合されている。このた
め、前記ナット4が送りネジ3に対して移動する際、送
りネジ3の曲がりやミスアライメントなどによって、そ
の姿勢を変動させても、送りネジ3のピッチ動作だけを
移動テーブル2に伝達することができるようになってい
る。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年5月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基台に対して一方向移動可能な移動テー
    ブルと、該移動テーブルに設けられたナットと、該移動
    テーブルの移動方向に軸心を有し該ナットに螺合する送
    りネジとを備え、該送りネジを回動して前記移動テーブ
    ルを、前記基台に対して所望位置に位置決めするように
    構成されたテーブル送り装置において、前記ナットを、
    前記移動テーブルに対して、前記送りネジの軸方向とネ
    ジ軸回りに規制して係合する係合手段と、前記送りネジ
    の軸心上に回転中心を有し、前記基台に固定され、かつ
    前記送りネジの少なくとも1個所を軸支する第1球面軸
    受と、前記送りネジの軸心上に回転中心を有し、前記移
    動テーブルに固定され、かつ前記ナットを軸支する第2
    球面軸受とを有することを特徴とするテーブル送り装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009074623A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Jtekt Corp ボールねじ装置および電動パワーステアリング装置
US11835872B2 (en) 2021-09-02 2023-12-05 Canon Kabushiki Kaisha Positioning apparatus, lithography apparatus, and article manufacturing method

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