JPH09216137A

JPH09216137A - 位置決め装置

Info

Publication number: JPH09216137A
Application number: JP2436196A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sato; 俊徳佐藤; Hideki Okaya; 秀樹岡谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度の位置決めが可能で且つ小型化が可能
な位置決め装置を提供する。【解決手段】テーブル２の下面には複数の静圧気体軸
受３が固定されて基台１に対向している。該軸受３によ
ってテーブル２は支持される。テーブル２のＸ方向に延
びる一側部に第１ガイドレール４が平行に固定され、該
第１ガイドレール４に第１直線案内軸受５が移動可能に
設けられる。第１直線案内軸受５に対して第１アクチュ
エータ６の第１の出力軸部材６ａを回動可能に連結す
る。テーブル２のＹ方向に延びる一側部に第２ガイドレ
ール７が平行に固定され、該第２ガイドレール７に第２
直線案内軸受８ａと第３直線案内軸受８ｂとが軸方向に
互いに離間して移動可能に設けられる。第２直線案内軸
受８ａに対して第２アクチュエータ９の第２の出力軸部
材９ａを回動可能に連結する。第３直線案内軸受８ｂに
対して第３アクチュエータ９ｃの第３の出力軸部材９ｄ
を回動可能に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テーブルを平面上
で移動して任意な位置に位置決めを行う位置決め装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の位置決め装置は、二つの
一軸テーブルを直交させた状態で積み重ね、さらにその
上に回動可能なテーブルを重ねた構造が一般的である。
即ち、従来の位置決め装置は、図６及び図７に示すよう
に、Ｘ方向にのみ移動可能に規制されたＸテーブル５０
の上に、Ｙ方向（上記Ｘ方向と同一平面で直交する方
向）にのみ移動可能に規制されたＹテーブル５１が配設
され、さらにその上に回動可能なθテーブル５１ａが配
設され、θテーブル５１ａの上面が位置決めすべき位置
決め面を構成する。そして、上記直交するＸテーブル５
０及びＹテーブル５１を個々に進退させることで、上記
θテーブル５１ａ上面の位置決め面が、任意な２次元方
向に移動して所定位置に位置決めされる。

【０００３】上記Ｘテーブル５０は、基台５３に固定さ
れたＸ軸用ガイドレール５２に支持される。Ｘ軸用ガイ
ドレール５２は、軸心をＸ方向に向けて配設されて、上
記Ｘテーブル５０をＸ方向にのみ移動可能に規制する。
また、上記Ｘテーブル５０には、ボールネジのネジ棒５
４ａが固定される。このネジ棒５４ａは、軸心をＸ方向
に向けて配置され、ネジ棒５４ａに螺合するナット部材
がモータ５５により回転駆動されることで上記Ｘテーブ
ル５０をＸ方向に進退させる。ここで、上記ボールネジ
及びモータ５５により、上記Ｘテーブル５０を駆動する
アクチュエータが構成される。

【０００４】また、上記Ｘテーブル５０の上面には、Ｙ
軸用ガイドレール５６が軸心をＹ方向に向けて固定さ
れ、そのＹ軸用ガイドレール５６上にＹテーブル５１が
配設される。この結果、当該Ｙテーブル５１はＹ方向に
のみ移動可能に上記Ｙ軸用ガイドレール５６に規制され
る。そのＹテーブル５１も、上記Ｘテーブル５０用のア
クチュエータと同様な、即ち、Ｙテーブル５１に固定さ
れたボールネジのネジ棒５７に螺合するナット部材を回
転駆動するモータ５８を有するアクチュエータにより、
Ｙ方向に向けて進退する。ボールネジとモータ５８とに
よりＹテーブル５１を駆動するアクチュエータが構成さ
れる。

【０００５】また、上記Ｙテーブル５１の上面には、θ
テーブル５１ａの回転駆動源として機能するメガトルク
モータ５１ｂがその軸心を上下方向に向けて固定され、
メガトルクモータ５１ｂのハウジングに軸受を介して支
持されたモータ軸にθテーブル５１ａが固定される。ま
た、上記Ｘテーブル５０のＸ方向に延在する一方の側面
には、当該Ｘ方向に沿ってスケール５９が取り付けら
れ、そのスケール５９とＹ方向で水平に対向してＸ軸用
の位置検出器６０が配設される。そして、この位置検出
器６０によって、Ｘテーブル５０の位置、ひいてはθテ
ーブル５１ａのＸ方向の位置を検出し、その検出結果が
上記Ｘ軸用のアクチュエータのコントローラにフィード
バックされる。

【０００６】同様に、上記Ｙテーブル５１のＹ方向に延
在する一方の側面には、当該Ｙ方向に沿ってスケール６
１が設けられ、そのスケール６１とＸ方向で水平に対向
してＹ軸用の位置検出器６２が配設される。そして、こ
の位置検出器６２によって、Ｙテーブル５１の位置、ひ
いてはθテーブル５１ａのＹ方向の位置を検出し、その
検出結果が上記Ｙ軸用のアクチュエータのコントローラ
にフィードバックされる。

【０００７】さらに、精密な位置決めを行うため、上記
各ガイドレール５２，５６の案内面側には、各テーブル
５０，５１の進退方向に沿って静圧気体軸受が設けら
れ、その静圧気体軸受によって、上記Ｘテーブル５０及
びＹテーブル５１は、それぞれ各ガイドレール５０，５
１の案内面と非接触状態で支承され、その状態で上記案
内面に沿って移動可能となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の位置決め装置においては、次に示すような問題点
がある。第１に、Ｘテーブル５０上にＹテーブル５１及
びＹテーブル５１上にθテーブル５１ａが積み重ねられ
て支持される構造であるので、基台５３から見たθテー
ブル５１ａの剛性は、Ｘテーブル５０を支承するＸテー
ブル５０とＸ軸用ガイドレール５２との間の軸受の剛性
ＫＸと、Ｙテーブル５１を支承するＹテーブル５１とＹ
軸用ガイドレール５６との間の軸受の剛性ＫＹと、θテ
ーブル５１ａを支承する軸受の剛性Ｋθとが直列ばねと
なって影響する。この結果、上記位置決め面を構成する
θテーブル５１ａの軸受の剛性ＫＺは、次式で表される
ような低いものとなる。

【０００９】ＫＺ＝１／｛（１／ＫＸ）＋（１／Ｋ
Ｙ）＋（１／Ｋθ）｝特に、位置決めの精度を向上させるために、各テーブル
５０，５１を支承する軸受として静圧気体軸受を採用す
る場合には上記影響はさらに大きくなる。即ち、外部か
らの振動が直列状の増幅されて上記位置決め面に伝達さ
れることで、位置決め精度の悪化に繋がる。

【００１０】第２に、Ｙテーブル５１がその移動方向
（Ｙ方向）のストローク端に位置する場合とストローク
中央に位置する場合とでは、Ｘテーブル５０を支承する
軸受に対する荷重負担が変化する。即ち、Ｘテーブル５
０は上記Ｙテーブル５１及びθテーブル５１ａの荷重を
受けているので、Ｙテーブル５１がストローク中央に位
置する場合には、Ｘテーブル５０用の軸受には左右均等
に荷重が分散されて負担されるが、Ｙテーブル５１がス
トローク端に位置する場合には、Ｘテーブル５０用の軸
受にはＹテーブル５１が位置する側に荷重が集中して負
担される。特に、θテーブル５１ａ上に重量物が搭載さ
れた場合には、変化する負担荷重とＸテーブル５０を支
承する軸受剛性との兼ね合いで、Ｙ軸方向の上下方向の
真直度が悪化する。このため、移動するＹテーブル５
１、ひいてはθテーブル５１ａに所定以上の上下変位が
生じてしまうおそれがある。

【００１１】第３に、Ｘ方向の位置を検出するためのス
ケールはＸテーブル５０に取り付けられるので、位置決
めすべきθテーブル５１ａの上面とＸ軸用の位置検出器
６０との上下方向の距離ｐが離れてしまう。このため、
アッベの誤差が生じ、その分だけ位置決め精度が悪化す
る。この誤差は、上述した上記θテーブル５１ａの上下
変位によっても発生する。

【００１２】第４に、Ｙテーブル５１を駆動するアクチ
ュエータのモータはＹテーブル５１、メガトルクモータ
５１ｂ及びθテーブル５１ａの重量に応じた荷重を負担
するのに対して、Ｘ軸を駆動するアクチュエータのモー
タは、Ｘテーブル５０、Ｙ軸用ガイドレール５６、Ｙテ
ーブル５１、メガトルクモータ５１ｂ及びθテーブル５
１ａの全重量に応じた荷重を負担するために慣性が大き
くなる。この結果、Ｘ軸方向の制御性が低下し、Ｘ方向
の位置決め時間が長くなる。また、上記のように各モー
タが負担する荷重が異なるために、Ｘ軸用のアクチュエ
ータを駆動する制御とＹ軸用のアクチュエータを駆動す
る制御とメガトルクモータ５１ｂを駆動する制御とのゲ
イン調整が異なり、３種類の異なったゲイン調整作業が
要求される。

【００１３】第５に、Ｘ方向に移動するＸテーブル５０
の上にＹテーブル５１及びＹテーブル５１の上にθテー
ブル５１ａを積み重ねた構造であるために装置を薄くす
るのが困難で小形化に限度がある。本発明は、上記のよ
うな問題点に着目してなされたもので、高精度の位置決
めが可能で且つ小型化が可能な位置決め装置を提供する
ことを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る位置決め装置は、テーブルを、基台に
対してＸ方向に進退させると共に上記Ｘ方向と同一平面
上で直交するＹ方向に進退させて、当該テーブルを任意
の位置に位置決めする位置決め装置において、上記テー
ブルに固定されてテーブルと基台との間に配置され、当
該テーブルを基台に対して浮上支持する静圧気体軸受
と、上記テーブルに軸心をＸ方向に向けて固定される第
１可動体と、その第１可動体に対してＸ方向に移動可能
に設けられる第１案内部材と、第１案内部材に対して回
動可能に連結されて第１案内部材をＹ方向に進退させる
第１の出力軸部材を有し、且つ、基台に固定された第１
アクチュエータと、上記テーブルに軸心をＹ方向に向け
て固定される第２可動体と、その第２可動体に対してＹ
方向に移動可能に設けられる第２案内部材と、第２案内
部材に対して回動可能に連結されて第２案内部材をＸ方
向に進退させる第２の出力軸部材を有し、且つ、基台に
固定された第２アクチュエータと、第２可動体に対して
Ｙ方向に移動可能に設けられる第３案内部材と、第３案
内部材に対して回動可能に連結されて第３案内部材をＸ
方向に進退させる第３の出力軸部材を有し、且つ、基台
に固定された第３アクチュエータとを備えたことを特徴
としている。

【００１５】本発明の位置決めされるテーブルは、静圧
気体軸受で浮上支持されＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の
二次元方向に移動可能となっている。即ち、位置決めさ
れるテーブルは、従来のように上下に直列状に配置され
た三つの軸受によって支持されることなく、テーブルに
固定した静圧気体軸受が基台に対向する。そして、第１
アクチュエータを駆動して第１案内部材をＹ方向に進退
させると、その第１案内部材のＹ方向への進退は、第１
可動体を介してテーブルに伝達され、当該テーブルはＹ
方向に進退する。

【００１６】このとき、第１案内部材は、上記第１可動
体をＸ方向に移動可能に支持しているので、当該第１案
内部材のＹ方向への移動量は、そのまま、第１可動体を
介してテーブルに伝達される。また、上記テーブルがＹ
方向へ移動する際、当該テーブルに固定される第２可動
体が、第２案内部材及び第３案内部材によってＹ方向に
移動可能に規制されることで、上記テーブルは、確実に
Ｙ方向に進退する。

【００１７】同様に、第２アクチュエータ及び第３アク
チュエータを駆動して第２案内部材及び第３案内部材を
Ｘ方向に進退させると、その第２案内部材及び第３案内
部材のＸ方向への進退は、第２可動体を介してテーブル
に伝達され、当該テーブルはＸ方向に進退する。このと
きも、第２案内部材及び第３案内部材は、上記第２可動
体をＹ方向に移動可能に支持しているので、当該第２案
内部材及び第３案内部材のＸ方向への移動量は、そのま
ま、第２可動体を介してテーブルに伝達される。また、
上記テーブルがＸ方向へ移動する際、当該テーブルに固
定される第１可動体が、第１案内部材によってＸ方向に
移動可能に規制されることで、上記テーブルは、確実に
Ｘ方向に進退する。

【００１８】上記テーブルを回動させる場合には、第２
アクチュエータと第３アクチュエータとの駆動量に差を
設ける。このとき、テーブルの回動の角度量は第２アク
チュエータと第３アクチュエータとの各軸線間の距離及
び第２アクチュエータと第３アクチュエータとの駆動量
の差によって決定される。従って、上記第１〜第３のア
クチュエータを駆動することによって、テーブルは平面
上の任意の方向に移動して位置決めされる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
である位置決め装置を説明するための説明的平面図、図
２は該位置決め装置の説明的側面図、図３は図２の部分
的詳細図である。まず構成について説明すると、図１及
び図２に示すように、基台１の平面状の上面と平行にテ
ーブル２が配置され、そのテーブル２の底部には複数の
円板状の静圧気体軸受３が固定されて基台１に対向して
いる。なお、図１では、テーブル２の４隅にそれぞれ静
圧気体軸受３を配設した例を示しているが、設定個数や
位置は、これに限定されるものではない。また、円板状
の静圧気体軸受３に代えて、角形状の静圧気体軸受とし
てもよい。各静圧気体軸受３は、軸受内部に設けられた
絞りを介して下面の平面状の軸受面から下方向、即ち基
台１上面に向けて圧縮空気を噴出可能となっていて、テ
ーブル２の重量と静圧気体軸受３の浮上力とでバランス
される重量バランス形の上下方向軸受を構成する。な
お、テーブル２と基台１とに磁気吸引や真空吸引が作用
されるようにし、これらの力にテーブル２の重量が加わ
った力と静圧気体軸受３の浮上力とがバランスされるよ
うにしても良い。

【００２０】これにより、上記テーブル２は、基台１か
ら浮上支持され該基台１上面に沿って移動可能になって
いる。この場合、基台１上面は、テーブル２の移動時の
上下方向の案内面も兼ねるので、平面精度が良好なもの
を使用する。また、上記テーブル２は、平面視，正方形
状の平板部材であって、各辺がそれぞれＸ方向又はＸ方
向に直交するＹ方向を向くように配置される。上記テー
ブル２のＸ方向に延びる一側面側には、第１ガイドレー
ル４が、上記側面と所定間隙を開け、且つ、軸をＸ方向
に向けて配設されている。第１ガイドレール４の両端部
は、上記テーブル２の一側面に固定されている。なお、
上記第１ガイドレール４は、軸部材であり、その断面形
状は円形や角形など特に限定されるものではない。ここ
で、本第１ガイドレール４は、本発明の第１可動体を構
成する。

【００２１】第１ガイドレール４には、本発明の第１案
内部材を構成する第１直線案内軸受５が嵌合して設けら
れている。第１直線案内軸受５は、静圧気体軸受からな
り、上記第１ガイドレール４に対して軸方向、即ちＸ方
向に移動可能にされている。本実施の形態では、上記の
ように第１直線案内軸受５を静圧気体軸受で構成するこ
とで、該第１直線案内軸受５を上記第１ガイドレール４
に対して非接触状態にして、該第１ガイドレール４と第
１直線案内軸受５との間に生じるＸ方向への相対移動時
の抵抗を小さく抑えている。

【００２２】上記第１直線案内軸受５には、第１アクチ
ュエータ６の第１出力軸部材６ａの先端部が該第１直線
案内軸受５に対して回動可能に連結され、この第１アク
チュエータ６は基台１に固定されている。この第１の出
力軸部材６ａは、上記第１ガイドレール４と直交する方
向、即ちＹ方向に軸心を向けて配設され、そのＹ方向
（軸方向）にのみ往復移動可能に設定されている。

【００２３】図３に示すように、第１直線案内軸受５の
第１の出力軸部材６ａの側の部分には連結片１６が上下
方向に離間して設けられており、上下の連結片１６の間
には第１の出力軸部材６ａの先端部に設けられた軸受ボ
ックス１４が配置されている。軸受ボックス１４はその
軸線を垂直方向に向けて配置されており、該軸受ボック
ス１４内には玉軸受１５が同心に装着されている。玉軸
受１５の内輪には、上下端部が上下の連結片１６に止め
輪１８を介して固定された連結軸１７が挿通されてお
り、これにより、出力軸部材６ａの先端部に対して第１
直線案内軸受５ひいてはテーブル２が水平方向に回動可
能に連結される。

【００２４】また、上記テーブル２のＹ方向に延びる一
側面側には、第２ガイドレール７が、上記側面と所定間
隙を開け、且つ、軸をＹ方向に向けて配設されている。
第２ガイドレール７の両端部は、上記テーブル２の一側
面に固定されている。なお、上記第２ガイドレール７
は、軸部材であり、その断面形状は円形や角形など特に
限定されるものではない。ここで、本第２ガイドレール
７は、本発明の第２可動体を構成する。

【００２５】第２ガイドレール７には、本発明の第２案
内部材及び第３案内部材を構成する第２直線案内軸受８
ａ及び第３直線案内軸受８ｂが軸方向に所定の間隔Ｌを
存して２箇所嵌合して並設されている。第２直線案内軸
受８ａ及び第３直線案内軸受８ｂはいずれも静圧気体軸
受からなり、上記第２ガイドレール７に対して軸方向、
即ちＹ方向に移動可能にされている。本実施の形態で
は、上記のように第２直線案内軸受８ａ及び第３直線案
内軸受８ｂを静圧気体軸受で構成することで、第２直線
案内軸受８ａ及び第３直線案内軸受８ｂを上記第２ガイ
ドレール７に対して非接触状態にして、第２ガイドレー
ル７と第２直線案内軸受８ａ及び第３直線案内軸受８ｂ
との間に生じるＹ方向への相対移動時の抵抗を小さく抑
えている。

【００２６】また、上記第２直線案内軸受８ａには、第
２アクチュエータ９の第２の出力軸部材９ａが該第２直
線案内軸受８ａに対して回動可能に連結され、第２アク
チュエータ９は基台１に固定されている。第３直線案内
軸受８ｂには、第３アクチュエータ９ｃの第３の出力軸
部材９ｄが該第３直線案内軸受８ｂに対して回動可能に
連結され、第３アクチュエータ９ｃは基台１に固定され
ている。第２の出力軸部材９ａ及び第３の出力軸部材９
ｄは、共に上記第２ガイドレール７と直交する方向、即
ちＸ方向に軸心を向けて配設され、そのＸ方向（軸方
向）にのみ往復移動可能に設定されている。

【００２７】図３に示すように、第２及び第３直線案内
軸受８ａ，８ｂの第２及び第３の出力軸部材９ａ，９ｄ
側の部分には、上述した第１直線案内軸受５と同様に、
連結片１６が上下方向に離間して設けられており、上下
の連結片１６の間には第２及び第３の出力軸部材９ａ，
９ｄの先端部に設けられた軸受ボックス１４が配置され
ている。

【００２８】軸受ボックス１４はその軸線を垂直方向に
向けて配置されており、該軸受ボックス１４内には玉軸
受１５が同心に装着されている。玉軸受１５の内輪に
は、上下端部が上下の連結片１６に止め輪１８を介して
固定された連結軸１７が挿通されており、これにより、
第２及び第３の出力軸部材９ａ，９ｄの先端部に対して
第２及び第３直線案内軸受８ａ，８ｂ、ひいてはテーブ
ル２が水平方向に回動可能に連結される。

【００２９】上記第１アクチュエータ６、第２アクチュ
エータ９及び第３アクチュエータ９ｃの構成例を説明す
ると、例えば、ロータリエンコーダでフィードバック制
御されるＡＣサーボモータを用い、そのモータの回転駆
動を直線駆動に変換する機構として、ボールネジを用い
る。即ち、上記モータによってナット部材を回転させる
ことでナット部材に螺合するネジ棒を直線移動させ、そ
のネジ棒を第１〜第３の出力軸部材６ａ，９ａ，９ｄと
して上記各直線案内軸受５，８に連結する。

【００３０】勿論、上記第１アクチュエータ６、第２ア
クチュエータ９及び第３アクチュエータ９ｃの構成は、
上記構成に限定されるものではない。各直線案内軸受
５，８ａ，８ｂを所定軸方向に進退可能であれば、リニ
アモータ等を駆動源にするなど、他の周知なリニアアク
チュエータを採用しても構わない。また、上記テーブル
２のＸ方向に沿った他の側面には、当該側面に沿って位
置決め用のバーミラー（反射鏡）１０が取り付けられ、
そのバーミラー１０とＹ方向で対向する位置にＸ方向用
の位置検出器（レーザ測長器）１１が配設されている。
そして、この位置検出器１１からの信号によって上記テ
ーブル２のＸ方向の位置が検出され、検出された位置信
号は、図示しない第２アクチュエータ９用のコントロー
ラに供給される。

【００３１】同様に、上記テーブル２のＹ方向に沿った
他の側面には、当該側面に沿って位置決め用のバーミラ
ー１２が取り付けられ、そのバーミラー１２とＸ方向で
対向する位置にＹ方向用の位置検出器１３が配設されて
いる。そして、この位置検出器１３からの信号によって
上記テーブル２のＹ方向の位置が検出され、検出された
位置信号は、図示しない第１アクチュエータ６用のコン
トローラに供給される。

【００３２】次に、上記構成の位置決め装置の動作や効
果等について説明する。上記構成の位置決め装置では、
上記テーブル２の上面が位置決めする面を構成し、その
テーブル２上に位置決め制御を行う物体を搭載する。そ
して、上記テーブル２をＹ方向に進退させるときには、
第１アクチュエータ６の第１の出力軸部材６ａを目的の
長さだけ進退させる。すると、第１直線案内軸受５がＹ
方向に同量だけ進退し、第１ガイドレール４を介してテ
ーブル２がＹ方向に進退する。

【００３３】このとき、第１直線案内軸受５は、上記第
１ガイドレール４に対してＸ方向に移動可能なので、当
該第１直線案内軸受５のＹ方向への移動量は、そのま
ま、第１ガイドレール４を介してテーブル２に伝達され
る。この結果、当該テーブル２は、第１アクチュエータ
６の第１の出力軸部材６ａの進退量と等しい量だけＹ方
向に移動する。

【００３４】ここで、上記第１直線案内軸受５は静圧気
体軸受であるので、当該第１直線案内軸受５から第１ガ
イドレール４への駆動力の伝達は非接触状態で行われ、
ガタツキ感が低減されるようになっている。また、上記
テーブル２がＹ方向へ移動する際、当該テーブル２に固
定される第２ガイドレール７が、第２及び第３直線案内
軸受８ａ，８ｂによりＹ方向に移動可能に規制されるこ
とで、上記テーブル２は、確実にＹ方向に進退する。

【００３５】ここで、上記第２及び第３直線案内軸受８
ａ，８ｂは静圧気体軸受から構成されるので、第２ガイ
ドレール７がＹ方向に移動する際に、第２ガイドレール
７は当該第２及び第３直線案内軸受８ａ，８ｂから無理
な荷重が負荷されることは回避される。上記テーブル２
をＸ方向に進退させるときには、第２及び第３アクチュ
エータ９，９ｂの第２及び第３の出力軸部材９ａ，９ｄ
を目的の長さだけ同時に進退させる。すると、第２及び
第３直線案内軸受８ａ，８ｂがＸ方向に同量だけ進退
し、第２ガイドレール７を介してテーブル２がＸ方向に
進退する。

【００３６】このとき、第２及び第３直線案内軸受８
ａ，８ｂは、上記第２ガイドレール７に対してＹ方向に
移動可能なので、当該第２及び第３直線案内軸受８ａ，
８ｂのＸ方向への移動量は、そのまま、第２ガイドレー
ル７を介してテーブル２に伝達される。この結果、当該
テーブル２は、第２及び第３アクチュエータ９，９ｃの
出力軸部材９ａ，９ｄの進退量と等しい量だけＸ方向に
移動する。

【００３７】ここで、上記第２及び第３直線案内軸受８
ａ，８ｂは静圧気体軸受であるので、当該第２及び第３
直線案内軸受８ａ，８ｂから第２ガイドレール７への駆
動力の伝達は非接触状態で行われ、ガタツキ感が低減さ
れるようになっている。また、上記テーブル２がＸ方向
へ移動する際、当該テーブル２に固定される第１ガイド
レール４が、第１直線案内軸受５によりＸ方向に移動可
能に規制されることで、テーブル２は、確実にＸ方向に
進退する。

【００３８】ここで、上記第１直線案内軸受５は静圧気
体軸受から構成されるので、第１ガイドレール４がＸ方
向に移動する際に、第１ガイドレール４は当該第１直線
案内軸受５から無理な荷重が負荷されることは回避され
る。上記テーブル２を回転運動させる場合には、第２の
出力軸部材９ａと第３の出力軸部材９ｄの軸方向の相対
位置を互いに変化させる。例えば、図１においてテーブ
ル２を反時計回り方向（左回り方向）に回転運動、即ち
回動させたいときには、下側の第３アクチュエータ９ｃ
の出力軸部材９ｄを右側に移動し、反対にテーブル２を
時計回り方向（右回り方向）に回動させたい時には、上
側の第２アクチュエータ９の出力軸部材９ａを右側に移
動する。

【００３９】このとき、第２，第３直線案内軸受８ａ，
８ｂ及び第１直線案内軸受５が、それぞれ第２の出力軸
部材９ａの先端部、第３の出力軸部材９ｄの先端部及び
第１の出力軸部材６ａの先端部に玉軸受１５を介して水
平方向に回動可能に連結されることにより、テーブル２
の回動が許容され、また、テーブル２の回動の角度量は
第２，第３アクチュエータ９，９ｃの出力軸部材９ａ，
９ｄの各軸線間の距離Ｌ及び第２，第３アクチュエータ
９，９ｃの出力軸部材９ａ，９ｄの相対位置の変化量に
よって決定される。

【００４０】ここで、テーブル２の回動時には、第２及
び第３直線案内軸受８ａ，８ｂから第２ガイドレール７
へ駆動力が伝達されるが、第２及び第３直線案内軸受８
ａ，８ｂは静圧気体軸受であるので、該駆動力の伝達は
非接触状態で行われてガタツキ感が低減される。また、
第１直線案内軸受５は静圧気体軸受で構成されているの
で、第１ガイドレール４が回動する際に、第１ガイドレ
ール４は第１直線案内軸受５から無理な荷重が負荷され
ることが回避される。

【００４１】上述のように、第１〜第３アクチュエータ
６，９，９ｃは、相互に干渉することなく上記テーブル
２を同時に駆動可能であるので、上記テーブル２は、同
時にＸ方向、Ｙ方向及び回動方向へ移動させることが可
能となっている。このように本実施の形態の位置決め装
置においては、従来のように二つの一軸テーブルを直交
させた状態で積み重ね、さらにその上にθテーブルを重
ねた構造ではなく、一つのテーブル２を直接，移動させ
る構造であるので、従来よりも装置を薄型にすることが
できる。

【００４２】また、テーブル２を浮上支持する軸受３
が、テーブル２の下面に固定されているので、そのテー
ブル２が任意の位置に移動しても当該テーブル２と軸受
３との相対的位置関係は変更されることはない。この結
果、上記軸受３が負担する荷重は常にほぼ一定に維持さ
れ、安定してテーブル２を支持可能となり、もって、真
直度が従来よりも向上する。即ち、テーブル２が移動す
る際に生じる当該テーブル２の上下方向への不要な変動
が小さく抑えられる。

【００４３】また、上記テーブル２は、従来のように上
下に直列状に配置された三つの軸受によって支持され
ず、テーブル２に固定された静圧気体軸受３が基台１に
対向する構造であるので、軸受による支持剛性が高くな
り、従来よりも外部からの振動等に対する振動発生が低
減し、耐振動性が向上する。また、各アクチュエータ
６，９，９ｃの各出力軸部材６ａ，９ａ，９ｄの軸心を
いずれも位置決めすべきテーブル２の高さ方向中央位置
に設定できるために、確実に駆動力を移動方向に沿って
上記テーブル２に伝達可能となる。さらに、テーブル２
のＸ方向及びＹ方向の位置検出にしても、Ｘ方向及びＹ
方向ともに、位置検出器１１，１３の信号検出位置を位
置決めするテーブル２の側面中央に設定されて、位置検
出位置と対象とするテーブル２の上下方向の距離を小さ
くすることが可能となる。この結果、アッベの誤差を従
来よりも小さく抑えることが可能となり、位置決め精度
が向上する。

【００４４】また、上記のような装置では、Ｘ方向及び
Ｙ方向への駆動のためのガイド機構やアクチュエータの
構成を同一平面上に設定可能となるので、第１アクチュ
エータ６への負荷と第２アクチュエータ９への負荷と第
３アクチュエータへの負荷との差が少ない。この結果、
各アクチュエータ６，９，９ｃの制御系のゲインが互い
に略同一となり、同種の調整によって各アクチュエータ
６，９，９ｃの調整作業が可能となる。従って、調整が
容易となり、安定した品質を得ることが可能となる。

【００４５】また、Ｘ方向及びＹ方向ともアクチュエー
タ６，９，９ｃで負担する荷重はテーブル２の重量に応
じた荷重となり、従来のように、一方のアクチュエータ
が負担する荷重が大きいために一方の軸方向の制御性が
低下して位置決め時間が長くなることが回避され、Ｘ方
向，Ｙ方向及び回転方向とも同一の短い時間で位置決め
が可能となり、装置全体の制御性やバランス性等が向上
する。

【００４６】また、使用するテーブル２が一つになった
り、テーブル２を支持する軸受３も一つのテーブルを支
持する軸受で良いなど、所定の精度が要求される部品数
が従来に比べて大幅に削減できる。このことは、組立を
容易にすると共に、装置の小型化に繋がる。なお、上記
実施の形態では、第１及び第２ガイドレール４，７を可
動体とし、第１、第２及び第３直線案内軸受５，８ａ，
８ｂを案内部材としているが、これに限定されるもので
はない。例えば、上記直線案内軸受５，８ａ，８ｂを、
軸心をＸ方向又はＹ方向に向けた状態でテーブル２に固
定して可動体とし、ガイドレール４，７を、アクチュエ
ータ６，９，９ｃの出力軸部材６ａ，９ａ，９ｄに連結
して案内部材としても構わない。また、この構成を一方
の軸方向にのみ採用しても構わない。

【００４７】また、上記実施の形態では、第２及び第３
直線案内軸受８ａ，８ｂと第２及び第３アクチュエータ
９，９ｃとを図１で左方に並設した場合を例に採った
が、これに限定されず、図１で第２ガイドレール７と第
２及び第３直線案内軸受８ａ，８ｂと第２，第３アクチ
ュエータ９，９ｃとをいずれもテーブル２の右方に設け
ても構わない。

【００４８】さらに、上記実施の形態では、第１直線案
内軸受５と第１アクチュエータ６との連結、第２直線案
内軸受８ａと第２アクチュエータ９との連結、及び第３
直線案内軸受８ｂと第３アクチュエータ９ｃとの連結を
玉軸受１５を介して行っているが、これに限定されず、
水平方向に回動可能に連結される限りにおいて、例えば
玉継手やその他の継手を用いて連結しても構わない。

【００４９】次に、図４及び図５を参照して、本発明の
第２の実施の形態の位置決め装置について説明する。上
記第１の実施の形態と同様な部材には同一の符号を付し
て説明を省略する。本実施の形態の位置決め装置の基本
構成は、上記第１の実施の形態の装置と同様であり、上
記第１，第２ガイドレール４，７、及び第１〜第３直線
案内軸受５，８ａ，８ｂをテーブル２の下側に配置して
いる。

【００５０】即ち、テーブル２の左右方向及び前後方向
中央下方位置に、平面視で上記第１及び第２ガイドレー
ル４，７が直交するように配置される。但し、第１ガイ
ドレール４を第２ガイドレール７より下側に変位させて
互いに干渉しないようにしている。そして、各ガイドレ
ール４，７の端部が、テーブル２の下面から下方に突設
している下垂部材２０に固定される。なお、図中、２１
は、第１〜第３アクチュエータ６，９，９ｃの本体を基
台１に固定する台である。また、テーブル２の下面には
複数の円柱状の静圧気体軸受３が四隅に取付けられてい
る。

【００５１】他の構成は、上記第１の実施の形態と同様
である。この場合には、各アクチュエータ６，９からの
駆動力が、それぞれテーブル２の各移動方向中央位置に
入力されるようになる。他の作用・効果は、上記第１の
実施の形態と同様である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の位置
決め装置では、位置決めするテーブルを浮上支持する軸
受が、従来のように上下に直列に配置されずに、テーブ
ルに固定された静圧気体軸受が基台に対向するため、静
圧気体軸受による位置決めすべきテーブルの支持剛性が
従来よりも高くなる。従って、従来よりも外部からの振
動に強くなるという効果がある。

【００５３】また、上記のように位置決めするテーブル
を浮上支持する軸受が配置されることで、テーブルの位
置変化による各軸受が負担する荷重変動を従来よりも小
さく抑えることが可能となり真直度が向上するという効
果がある。即ち、上記軸受の支持剛性の向上と共に、移
動中のテーブルの上下変動を小さく抑えることが可能と
なる。

【００５４】また、Ｘ方向、Ｙ方向及び回動方向にも直
接，位置決めするテーブルを移動させる構成であるの
で、テーブル移動のための各アクチュエータの駆動を制
御する位置検出を、直接，位置決めするテーブルの位置
を検出することで実施可能となる。従って、位置検出器
と位置決めすべきテーブルの高さをほぼ同じ高さに設定
可能となって、アッベの誤差を従来よりも小さく抑える
ことが可能となる。

【００５５】また、一つのテーブルを支持すればよいた
め、装置を従来よりも薄く且つ小型化することが可能と
なる。さらに、テーブルを浮上支持する軸受等、所定の
精度が要求される部品数が削減可能となると共に、組立
も容易になるという効果がある。また、テーブルをＸ方
向、Ｙ方向及び回転方向に移動させる各アクチュエータ
への負荷がほぼ同一となるため、各アクチュエータの制
御系のゲインをほぼ同一に設定可能となる。従って、同
種類の調整によって、第１及び第２アクチュエータの調
整が可能となる。このように、装置の調整が容易となる
と共に安定した品質を得ることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である位置決め装置
を説明するための説明的平面図である。

【図２】該位置決め装置の説明的側面図である。

【図３】図２の部分的詳細図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態である位置決め装置
を説明するための説明的側面図である。

【図５】図４の平面図である。

【図６】従来の位置決め装置を説明するための説明的平
面図である。

【図７】図６の正面図である。

【符号の説明】

１基台２テーブル３静圧気体軸受４第１ガイドレール（第１可動体）５第１直線案内軸受（第１案内部材）６第１アクチュエータ６ａ第１の出力軸部材７第２ガイドレール（第２可動体）８ａ第２直線案内軸受（第２案内部材）８ｂ第３直線案内軸受（第３案内部材）９第２アクチュエータ９ｃ第３アクチュエータ９ａ第２の出力軸部材９ｄ第３の出力軸部材１０，１２バーミラー１１，１３位置検出器１４軸受ボックス１５玉軸受１６連結片１７連結軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テーブルを、基台に対してＸ方向に進退
させると共に上記Ｘ方向と同一平面上で直交するＹ方向
に進退させて、当該テーブルを任意の位置に位置決めす
る位置決め装置において、上記テーブルに固定されてテ
ーブルと基台との間に配置され、当該テーブルを基台に
対して浮上支持する静圧気体軸受と、上記テーブルに軸
心をＸ方向に向けて固定される第１可動体と、その第１
可動体に対してＸ方向に移動可能に設けられる第１案内
部材と、第１案内部材に対して回動可能に連結されて第
１案内部材をＹ方向に進退させる第１の出力軸部材を有
し、且つ、基台に固定された第１アクチュエータと、上
記テーブルに軸心をＹ方向に向けて固定される第２可動
体と、その第２可動体に対してＹ方向に移動可能に設け
られる第２案内部材と、第２案内部材に対して回動可能
に連結されて第２案内部材をＸ方向に進退させる第２の
出力軸部材を有し、且つ、基台に固定された第２アクチ
ュエータと、第２可動体に対してＹ方向に移動可能に設
けられる第３案内部材と、第３案内部材に対して回動可
能に連結されて第３案内部材をＸ方向に進退させる第３
の出力軸部材を有し、且つ、基台に固定された第３アク
チュエータとを備えたことを特徴とする位置決め装置。