JPH11195246A - スライドテーブル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヨーイング等の精度悪化要因を少なくするこ
とができ、また速度むらが生じることなく、安定した送
りが行え、外乱にも強く、分解能の向上が図れるスライ
ドテーブル装置とする。 【解決手段】 レール２ａ上にスライド自在にテーブル
となるスライド体３を設置し、このスライド体３をスラ
イドさせる摩擦進退駆動装置４を設ける。この摩擦進退
駆動装置４は、前記レール２ａと平行に設置されて回転
駆動される主軸５と、この主軸５の回りに複数設けられ
傾き角度をもって主軸５に接するローラ９とを備える。
このローラ９に主軸５に対する予圧を与える予圧手段１
５Ａを設ける。主軸５は、テーブルとなるスライド体３
の幅方向中央に位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ディスクマス
タリング装置、半導体検査装置等の精密装置におけるテ
ーブルの位置決めに使用されるスライドテーブル装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、光
ディスクマスタリング装置や半導体検査装置等の高度に
精密性が要求される機器において、静圧直動軸受を介し
てスライド体を進退自在に設置したエアスライド装置が
用いられている。スライド体の駆動には、ボイスコイル
型のリニアモータが一般に用いられ、位置検出器として
干渉レーザ測長器やリニアスケールを使用し、閉ループ
制御方式が採用されている。また、半導体検査装置等の
ように位置決め後にワークを観察するために静止状態を
保つことが必要な装置では、スライド体の駆動にボール
ねじを用いたものが採用されている。

【０００３】しかし、ボイスコイル型リニアモータ付き
のエアスライド装置では、完全非接触であるため、外乱
の影響を受け易い。そのため、分解能を上げるのに限度
があった。また、ボールねじをテーブルの駆動に用いた
ものでは、ねじ溝形状やボール径の誤差などで、微動し
ながら軸方向に動くような速度むらが生じる。さらに、
いずれもヨーイング等の精度悪化要因があり、精度の高
い位置決めが困難であった。

【０００４】この発明は、上記の課題を解消するもので
あり、ヨーイング等の精度悪化要因を少なくすることが
でき、また速度むらが生じることなく、安定した送りが
行え、外乱にも強く、分解能の向上が図れるスライドテ
ーブル装置を提供することを目的とする。この発明の他
の目的は、簡単な構成の摩擦進退駆動装置を用いなが
ら、ヨーイング等の精度悪化要因を少なくできるように
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のスライドテー
ブル装置は、レール上にスライド自在にテーブルを設置
し、このテーブルをスライドさせる摩擦進退駆動装置を
設け、この摩擦進退駆動装置は、前記レールと平行に設
置されて回転駆動される主軸と、この主軸の回りに複数
設けられ各々前記主軸に対して傾き角度をもって接する
ローラとを備え、このローラに主軸に対する予圧を与え
る予圧手段を設けており、前記テーブルの幅方向中央に
前記主軸を位置させたものである。この構成によると、
テーブルは摩擦進退駆動装置により進退駆動され、位置
決めされる。摩擦進退駆動装置は、主軸を回転させる
と、各ローラが主軸に対して傾き角度だけリード角を持
って回転することになり、その接触部の摩擦力により、
スライド体を軸方向に移動させる。ローラは予圧手段で
主軸に対する予圧が与えられているため、安定して主軸
に接触する。この摩擦進退駆動装置は、主軸とローラと
で構成され、構成部品が簡素な形状であるため、容易に
高精度に加工可能であり、ボールねじと異なり、ねじ溝
形状やボール径の誤差などで速度むらが生じることがな
く、安定した送りが行える。また、主軸は、テーブルの
幅方向中央に位置するため、ヨーイング等の精度悪化要
因が少なくなり、精度の高い位置決めが行える。さら
に、摩擦進退駆動装置は接触して駆動するものであるた
め、レールによるテーブルの案内が非接触で行われるれ
る場合でも、外乱に強く、分解能の向上が図れる。

【０００６】上記構成のスライドテーブル装置におい
て、前記テーブルは前記レールに対して静圧支持するこ
とが好ましい。このように静圧支持することにより、テ
ーブルの案内を一層精度良く行うことができる。この場
合に、テーブルの進退を摩擦進退駆動装置で行うため、
テーブルの案内を非接触案内としながら、外乱に強く、
分解能の向上が図れる。

【０００７】これらの構成のスライドテーブル装置にお
いて、前記複数のローラは、前記テーブルにおける前記
主軸の軸方向の１か所に設けたものとしても良い。この
ようにローラの配置を１か所とすることにより、複数箇
所、例えば前後端にローラを設ける場合に比べ、摩擦進
退駆動装置の構成が簡単となる。このようにローラの配
置を１か所としても、主軸をテーブルの幅方向中央に位
置させているため、ヨーイング等の精度悪化要因が生じ
ることを少なくできる。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図３と共に説明する。図１に示すように、基台１に静
圧直動軸受２を介して、テーブルとなるスライド体３が
進退自在に設置され、静圧直動軸受２の幅方向の中央
に、摩擦進退駆動装置４の主軸５が設置されている。ス
ライド体３は、図２（Ｂ）および図３に示すように、天
板部３ａとその両側縁から立ち下がる側板部３ｂとで鞍
形に形成され、静圧直動軸受２のレール２ａに跨がって
いる。レール２ａは、基台１に設けられてスライド体３
を案内する案内部となるものである。この例では、レー
ル２ａは、厚肉の上向き溝形に形成され、溝内に主軸５
が挿通されている。レール２ａおよびスライド体３は、
いずれもセラミックス製としてある。このセラミックス
としては、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂ ）、窒化珪素
（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）等を用いることができる。静圧直動軸受
２は、レール２ａとスライド体３との間に微小な軸受隙
間ｄ（図３（Ｂ））を形成し、スライド体３の天板部３
ａおよび側板部３ｂに設けられた多数のノズル４３から
軸受隙間ｄに圧縮空気を噴出することにより、軸受隙間
ｄの静圧でスライド体３を非接触で支持するものであ
る。各ノズル４３は、スライド体３内に設けられた共通
の空気供給路４４に連通しており、この空気供給路４４
にはスライド体３の一箇所に設けられた供給口４５を介
して、圧縮空気の供給源（図示せず）にフレキシブルチ
ューブ等で接続される。空気供給路４４は、スライド体
３の天板部３ａ内に進退方向に沿って設けられた左右一
対の主経路４４ａと、この主経路４４ａから分岐した複
数の分岐経路４４ｂと、分岐経路４４ｂに連通して側板
部３ｂに形成された縦経路４４ｃとで構成され、主経路
４４ａの各部および各縦経路４４ｃに前記ノズル４３が
設けられている。各経路４４ａ〜４４ｃは直線状のドリ
ル孔からなり、２本の主経路４４ａは一端で外部の配管
４６により連通させてある。主経路４４ａの他端および
分岐経路４４ｂの開口側端は、いずれも埋め栓４７で閉
じてある。各ノズル４３は、図３（Ｃ）に示すように、
オリフィス絞りに成形してある。この実施形態に用いた
静圧直動軸受２では、スライド体３の浮き上がりを規制
する手段として、スライド体３の両側の側板部３ｂ，３
ｂの下端に磁石４１を設け、この磁石４１との間に吸引
力を生じさせる磁性体４２を、レール２ａの両側に沿っ
てレール状に設けてある。磁性体４２は、断面Ｌ字状と
し、その横片部分を、レール２ａの下面両側縁に設けた
切欠状部分に嵌合状態に配置してある。図１に示すよう
に、摩擦進退駆動装置４は、減速機６を介して回転駆動
源であるモータ７により主軸５を回転させ、主軸５の回
転を、スライド体３に設置されたローラ９を介してスラ
イド体３の進退動作に変換するものである。モータ７
は、スライド体３の移動量を検出する測長器１０で検出
し、制御手段（図示せず）により閉ループ制御を行う。
モータ７には、この例ではＡＣサーボモータを用いてい
る。

【０００９】摩擦進退駆動装置４のローラ９は、主軸５
の周囲に複数個（この例では３個）設けられており、そ
の支持は、図２のように行われている。ローラ９は、ロ
ーラ軸１１の外周に転動体１２を介して設置されたもの
である。この例では、ローラ９は、前記転動体１２を含
むアンギュラ玉軸受等の一対の転がり軸受１３，１３を
介してローラ軸１１の外周に設けてある。ローラ軸１１
は、ローラ９の両側へ突出するものであり、一対の転が
り軸受１３は、その内輪が、ローラ軸１１に設けられた
拡径部とローラ軸１１の雄ねじ部に螺合するナット部材
との間で締め付けてローラ軸１１に固定されている。ロ
ーラ軸１１の両端は、球面状部１１ａに形成され、これ
ら球面状部１１ａは、板状の固定支持体１４と、予圧手
段１５Ａの構成部品である板状の予圧部材１５との間で
軸方向に挟み込まれている。固定支持体１４は、スライ
ド体３に固定設置されたものであり、予圧部材１５は、
スライド体３に固定設置された予圧部材支持体１６に、
圧縮コイルばね等の予圧ばねからなる弾性体１７を介し
て、主軸５の軸方向の変位、および軸方向に直交する方
向の変位が可能に支持されている。

【００１０】これら固定支持体１４と予圧部材１５の対
向面には、ローラ軸１１を支持する軸保持手段１８とな
る一対の保持板１８Ａ，１８Ｂが固定されている。これ
ら保持板１８Ａ，１８Ｂは、正面形状が三角形の枠状に
形成され、その内周の各隅部で、ローラ軸１１の端部の
球面状部１１ａが位置規制される。この場合に、図２
（Ｂ）に示すように、予圧部材１５は、その一側部がば
ね部材等の弾性体４０で予圧を掛けられており、これに
より予圧部材１５と片方の保持板１８Ｂとに回転方向の
力が与えられる。そのため、前記のように保持板１８
Ａ，１８Ｂで位置規制されたローラ軸１１は、主軸５に
対して若干の傾き角度が生じるように支持される。弾性
体４０の一端はスライド体３に支持される。前記予圧部
材１５、弾性体１７，４０により、前記予圧手段１５Ａ
が構成される。なお、ローラ９の外周面は、幅方向の中
央部が大径に、両側部が小径となる段付き円筒面状に形
成されている。このローラ９の外周面は、幅方向の中央
部が大径となるように、断面が円弧状となったものであ
っても良い。

【００１１】図１に示すように、減速機６は、摩擦車２
１，２２を複数段に設け、予圧機構３３を設けたものと
してある。モータ７は、第１の揺動板２４に設置され、
この揺動板２４上に一対の軸受ユニット２５Ａ，２５Ｂ
で支持された駆動側軸２６に連結されている。揺動板２
４は、支軸２７の回りに揺動自在なように、基台１に支
持されている。駆動側軸２６に接する第１の摩擦車２１
は、第２の揺動板２８に一対の軸受ユニット２９Ａ，２
９Ｂで支持された第２の駆動側軸３０に固定されてい
る。第２の揺動台２８は、支軸３１の回りに揺動自在な
ように、基台１に支持されている。第２の摩擦車２２
は、主軸５の摩擦車取付軸部５ａに固定されており、摩
擦車取付軸部５ａは、基台１に設置された一対の軸受ユ
ニット３２Ａ，３２Ｂに支持されている。各揺動板２
４，２８の揺動方向は、主軸５に対する遠近方向であっ
て、第１，第２の駆動側軸２６，３０の軸心は、主軸５
の軸心と同一水平面内にあり、第１の揺動板２４は予圧
手段３３で第１の摩擦車２１側に付勢されている。この
付勢により、第１の摩擦車２１を介して、第２の駆動側
軸３０も第２の摩擦車２２側へ付勢されている。前記予
圧手段３３は、基台１に設置したばね支持部材３３ａ
と、弾性体である予圧ばね３３ｂとからなる。なお、前
記軸受ユニット２５Ａ，３２Ａは、ケーシング内に減速
機構を収容した個別の減速機であっても良い。

【００１２】基台１には、各摩擦車２１，２２に接触す
る固形潤滑剤３５が取付けられ、またスライド体３には
各ローラ９に接するように固形潤滑剤３６が取付けられ
ている。

【００１３】上記構成の動作を説明する。モータ７の回
転は、減速機６の第１，第２の摩擦車２１，２２を介し
て減速して主軸５に伝えられる。主軸５が回転すると、
各ローラ９が主軸５に対して傾き角度だけリード角を持
って回転することになり、その接触部の摩擦力のため、
スライド体３が軸方向に移動する。この構成の装置によ
ると、次の各作用および利点が得られる。 スライド体３は、進行方向に対して、主軸５とローラ
９との接触で機械的に支持されているため、完全非接触
のものに比べて外乱に強い。 予圧部材１５は、軸方向と垂直な方向に自由度を持っ
ているため、静圧直動軸受２と主軸５とのミスアライメ
ントを吸収できる。このため、真直度は案内となる静圧
直動軸受２の精度に依存することになり、スライド体３
の移動経路の真直度が向上する。 摩擦進退駆動装置の主軸５は静圧直動軸受２の幅方向
の中心に設置され、スライド体３の幅方向の中心を駆動
するため、ヨーイング等の精度悪化要因を少なくでき
る。 減速機６を使用しているため、モータ７の回転むらの
影響を小さくできる。 各摩擦車２１，２２およびローラ９に対して、これら
に各々接触する固形潤滑剤３５，３６を設けているた
め、摩擦部に一定の潤滑剤を供給でき、安定した回転が
得られる。 減速機６は、各駆動側軸２６，３０を揺動により変位
を可能とし、予圧手段３３で予圧しているため、摩擦車
２１，２２の半径方向の誤差が吸収でき、摩擦車２１，
２２と駆動側軸２６，３０との確実な接触が得られて、
確実で安定した回転伝達が行える。 主軸５に接する各ローラ９は、ローラ軸１１の両端を
球面状としているため、上記のミスアライメントの吸収
が円滑に行われる。また、上記のような枠状の保持板１
８Ａ，１８Ｂを使用するため、２枚の保持板１８Ａ，１
８Ｂを同時加工することによって加工精度を向上させ、
各ローラ９の相互間の角度誤差を小さくすることができ
る。 ローラ９は、転動体１２を介してローラ軸１１に回転
自在に支持したものであるため、負荷トルクが小さい。 レール２ａおよびスライド体３をセラミックス製とし
たため、剛性を高くでき、より精度の高い位置決めが可
能となる。また、磁石４１を設けたため、スライド体３
のより一層安定した静圧支持が行える。

【００１４】なお、前記実施形態において、前記摩擦進
退駆動装置におけるローラは、転がり軸受を用いたもの
であっても良く、また例えば単体のローラの両端面に円
すい状のボール係合孔を設け、このボール係合孔に係合
するボールを介して回転自在に支持したものなどであっ
ても良い。

【００１５】

【発明の効果】この発明のスライドテーブル装置は、レ
ール上にスライド自在にテーブルを設置し、このテーブ
ルをスライドさせる摩擦進退駆動装置を設け、この摩擦
進退駆動装置は、前記レールと平行に設置されて回転駆
動される主軸と、この主軸の回りに複数設けられ各々前
記主軸に対して傾き角度をもって接するローラとを備
え、このローラに主軸に対する予圧を与える予圧手段を
設けており、前記テーブルの幅方向中央に前記主軸を位
置させたため、ヨーイング等の精度悪化要因を少なくす
ることができ、また速度むらが生じることなく、安定し
た送りが行え、外乱にも強く、分解能の向上が図れる。
前記テーブルを前記レールに対して静圧支持した場合
は、テーブルの案内を一層精度良く行うことができる。
この場合に、テーブルの進退を摩擦進退駆動装置で行う
ため、テーブルの案内を非接触案内としながら、外乱に
強く、分解能の一層の向上が図れる。また、主軸に接触
させるローラを、主軸の軸方向の１か所に設けたものと
した場合は、複数箇所、例えば前後端にローラを設ける
場合に比べて摩擦進退駆動装置の構成が簡単となる。ま
た、このようにローラの配置を１か所として構成の簡易
を図っても、主軸をテーブルの幅方向中央に位置させて
いるため、ヨーイング等の精度悪化要因が生じることを
少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるスライ
ドテーブル装置の平面図、（Ｂ）は同側面図、（Ｃ）は
同スライドテーブル装置のモータ設置部の拡大側面図、
（Ｄ）は同図（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【図２】（Ａ）は同スライドテーブル装置の摩擦進退駆
動装置を示す破断側面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ
線断面図である。

【図３】（Ａ）は静圧直動軸受のスライド体の平面図、
（Ｂ）は同スライド体とレールとの関係を示す断面図、
（Ｃ）はそのスライド体のノズル部分の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１…基台 １２…転動体 ２…静圧直動軸受 １３…軸受 ３…スライド体（テーブル） １４…固定支持体 ４…摩擦進退駆動装置 １５…予圧部材 ５…主軸 １５Ａ…予圧手段 ６…減速機 １７…弾性体 ７…モータ（回転駆動源） １８…軸保持手段 ９…ローラ １８Ａ，１８Ｂ…保持
板 １１…ローラ軸 ４０…弾性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レール上にスライド自在にテーブルを設
   置し、このテーブルをスライドさせる摩擦進退駆動装置
   を設け、この摩擦進退駆動装置は、前記レールと平行に
   設置されて回転駆動される主軸と、この主軸の回りに複
   数設けられ各々前記主軸に対して傾き角度をもって接す
   るローラとを備え、このローラに主軸に対する予圧を与
   える予圧手段を設けており、前記テーブルの幅方向中央
   に前記主軸を位置させたスライドテーブル装置。
2. 【請求項２】 前記テーブルを前記レールに対して静圧
   支持した請求項１記載のスライドテーブル装置。
3. 【請求項３】 前記複数のローラは、前記テーブルにお
   ける前記主軸の軸方向の１か所に設けた請求項１または
   請求項２記載のスライドテーブル装置。