JPS63312563A - Precision positioning device - Google Patents

Precision positioning device

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Publication number
JPS63312563A
JPS63312563A JP14843387A JP14843387A JPS63312563A JP S63312563 A JPS63312563 A JP S63312563A JP 14843387 A JP14843387 A JP 14843387A JP 14843387 A JP14843387 A JP 14843387A JP S63312563 A JPS63312563 A JP S63312563A
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JP
Japan
Prior art keywords
movable body
slide table
sphere
precision positioning
spherical body
Prior art date
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Granted
Application number
JP14843387A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH07122455B2 (en
Inventor
Toru Kuwata
桑田 亨
Ryosuke Maruyama
丸山 亮介
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Publication of JPH07122455B2 publication Critical patent/JPH07122455B2/en
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to perform precision positioning with high speed by providing a connecting member for connecting both ends thereof with a removal body and a slide table through respective universal joints and clamping the movable body and slide table via a spherical body. CONSTITUTION:A spring arm 12 is made flexible by the adjustment of a connecting rod in length so that a movable body 2 and a slide table 1, which are clamped by a spherical body 3 and arms 11, 21, are attracted to each other. This forms a pre-load condition for bringing the spherical body 3 into contact with the arms 11, 21 in the load as desired in the sliding direction. When the movable body 2 is made in a linear motion by a linear driving device 5, the movable body 2 pushes the table 1 and the spherical body 3 while pulling them through the connecting rod 4 so as to move the table 1. In this case, even if motion occurs to the movable body 2 in the radial direction and the motion around the shaft crosses orthogonally with the linear motion direction, they are absorbed by the rolling of the spherical body 3 and the universal joint 40 for preventing the motion around the shaft from transmitting to the table 1.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【技術分野】【Technical field】

本発明はXYテーブル等に利用される精密位置決め装置
に関する。
The present invention relates to a precision positioning device used for an XY table or the like.

【背景技術】[Background technology]

XYテーブル等において、スライド自在に支持されたス
ライドテーブルを所定位置まで動かすにあたり、一般に
は送りねじ機構やりニアモータといった直線駆動装置に
よって直接スライドテーブルを移動させているが、これ
では直線駆動装置における直線駆動方向以外、殊にラジ
アル方向の振れやがたつきがスライドテーブルに伝わっ
てしまい、梢密な位置決めが要求される場合には、不適
当である。 このために、第5図に示すように、直線駆動装置1(図
示せず)によって直線駆動される可動体2を設けて、こ
の可動体2から突設したプレート29を、スライドテー
ブル1から突設した一対のノズルプレー) 18.19
間に位置させたものが特開昭59−71712号公報で
提案されている。ここにおける両ノズルプレー) 18
.19は、高圧空気をプレート29に向けて噴出させる
ノズル17を備えて、プレート29との間に気体軸受を
構成している。 しかし、このものでは次のような問題点を有している。 第1は気体軸受といえども軸受面全体で力を伝えるため
に、スライドテーブル1と可動体2との平行度の狂いや
直線駆動装置による可動体2の変位、変動の影響がスラ
イドテーブル1にピッチングあるいはヨーイングとして
現われてしまい、位置決め誤差を生じる要因となる。#
S2は単位面積あたりの剛性が低いために、大きな力を
伝えるには大型の気体軸受を必要とし、高速の位置決め
を必要とする時には実用性に乏しい。そして第3の問題
点として、気体軸受ではノズル17の径や配置、クリア
ランス、空気圧等の設計上の要因が多く、使用条件に合
わせてその都度最適設計値を決定する必要があり、自由
度と汎用性が限定される。 もっとも、特開昭61−293745号公報や特開昭6
1−293746号公報に示されているように、スライ
ドテーブルと可動体との開にローラや球体を介在させる
とともに、両者を永久磁石あるいはコイルばねで互いに
引き合わせたものがあり、これらでは上記第1の問題点
をほぼ解決している。しかしながら、これらにおいても
前記第2の問題点や第3の問題点は解決されておらず、
大きな力の伝達、設計の自由度、汎用性といった点にお
いて問題を残している。コイルばねのばね力や永久磁石
の吸引力は、設計変更及び部品交換を伴なわない限り、
変更することができないからである。
In order to move a slidably supported slide table to a predetermined position in an XY table, etc., the slide table is generally moved directly by a linear drive device such as a feed screw mechanism or a near motor. Shaking and rattling in directions other than directions, especially in the radial direction, are transmitted to the slide table, making it unsuitable when precise positioning is required. To this end, as shown in FIG. 18.19
A device located in between is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-71712. Both nozzle play here) 18
.. Reference numeral 19 includes a nozzle 17 that jets high-pressure air toward the plate 29, and forms a gas bearing between the nozzle 17 and the plate 29. However, this method has the following problems. First, even though it is a gas bearing, force is transmitted over the entire bearing surface, so the slide table 1 is affected by the imbalance of the parallelism between the slide table 1 and the movable body 2, as well as the displacement and fluctuation of the movable body 2 due to the linear drive device. This appears as pitching or yawing, which causes positioning errors. #
Since S2 has low rigidity per unit area, it requires a large gas bearing to transmit a large force, making it impractical when high-speed positioning is required. The third problem is that with gas bearings, there are many design factors such as the diameter and arrangement of the nozzle 17, clearance, air pressure, etc., and it is necessary to determine the optimal design values each time according to the usage conditions, which increases the degree of freedom. Limited versatility. However, JP-A-61-293745 and JP-A-6
As shown in Japanese Patent No. 1-293746, there is a system in which a roller or a sphere is interposed between the slide table and the movable body, and a permanent magnet or a coil spring is used to draw them together. Problem 1 is almost solved. However, even in these cases, the second problem and the third problem are not solved.
Problems remain in terms of large force transmission, design freedom, and versatility. The spring force of the coil spring and the attractive force of the permanent magnet will not change unless the design changes or parts are replaced.
This is because it cannot be changed.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところはスライド方向については大きな力を
伝達することができると同時に、他の方向の動きはスラ
イドテーブルに伝えられることがなく、高速の精密位置
決めを可能とした精密位置決めli:置を提供するにあ
る。
The present invention was created in view of these points, and its purpose is to be able to transmit a large force in the sliding direction, while at the same time being able to transmit movements in other directions to the slide table. The purpose of this invention is to provide a precision positioning system that enables high-speed precision positioning.

【発明の開示】[Disclosure of the invention]

しかして本発明に係る精密位置決め装置は、スライド自
在に支持されたスライドテーブルと、直線駆動装置によ
ってスライド駆動される可動体と、スライド方向が同一
とされたこれら可動体とスライドテーブルとを連結して
可動体の動かをスライドテーブルに伝える伝達部材とか
らなるもので、上記伝達部材は、可動体とスライドテー
ブルとの上記スライド方向における対向面間に回転自在
に配されて可動体及びスライドテーブルに接する球体と
、両端が夫々自由継手を介して可動体とスライドテーブ
ルとに連結されて上記球体をはさんで可動体とスライド
テーブルとを互いに引き合わせる連結部材とからなり、
連結部材の少なくとも一端の自由継手は、可動体もしく
はスライドテーブルに設けられたばねアームに連結され
ていることに特徴を有している。 本発明によれば、可動体とスライドテーブルとの間に位
置する球体が、不要な力の伝達を防ぐものであり、また
大きな力の伝達のために連結棒を用いているとはいえ、
ばねアームの存在によって、球体の確実な動きを保証す
る上に、自由継手の存在により、スライド方向以外の動
きの影響が連結棒を介して伝わってしまうことがないも
のである。 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、スラ
イドガイド10によってスライド自在1こ支持されてい
るスライドテーブル1には、アーム11とばねアーム1
2の各一端が固着されている。 そしてアーム11の側面にはボールガイド15を介して
焼き入れされた鋼球である球体3が回転自在に保持され
ている。 サブスライドガイド201こよってスライド自在に支持
されている可動体2は、サブスライドガイド20内に配
されたりニアモータであるif(#it駆動装置5によ
って直線駆動されるもので、そのスライド方向はスライ
ドテーブル1のスライド方向と平行とされている。そし
てスライドテーブル1側ヘと突出するアーム21の一端
が可動体2に固着されている。 このアーム21は、スライドテーブル1のスライド方向
において、上記アーム11に側面を対向させるものであ
って、上記球体3はPt54図に示すように、両アーム
11.21の焼き入れ処理及び研摩加工が施されている
側面に接する。また7−ム21は上記ばねアーム12に
連結棒4によって連結されている。 ここにおける連結棒4は、ターンバックルあるいはaラ
ドエンドと称される右ねじ部と左ねじ部とを有して長さ
調節が自在とされているものであり、そして両端は、球
体とこれを包む軸受とからなる三次元方向について自由
度を有している自由継手40.40を介して夫々アーム
21とばね7−ム12とに連結されている。 第3図は直線駆動装W15として、モータ52にて回転
駆動される送りねじ50と送りナツト51、ガイドシャ
フト53等によって構成される送りねじW1構を用いた
例を示している。 しかして、この精密位置決め装置においては、連結棒4
の長さ調節によってばねアーム12をたわませた状態と
することで、球体3をアーム11゜21ではさんでいる
可動体2とスライドテーブル1とを互いに引き合わせて
、スライドテーブル1のスライド方向においてアーム1
1.21に球体3が所要の圧力で接する予圧状態を形成
しておく。 今、直線駆動装置5による駆動で可動体2が直線運動を
行なう時、可動体2はスライドテーブル1を球体3を介
して押すとともに、連結棒4を介して引っ張ることで、
スライドテーブル1を移動させる。この時、可動体2に
ラジアル方向の動きや直線運動方向と交差する袖の回り
の動きがあっても、これらは球体3のころがりと自由継
手40によって吸収されるために、スライドテーブル1
に伝わることがなく、スライドテーブル1がピッチング
やヨーイングを起こすことはない。 尚、実際には球体3のころがり抵抗や自由継手40にお
ける回転抵抗が不要な動きをスライドテーブル1に伝え
る要因となるが、これらはスライド方向の伝達すべき力
に比べれば、十分に小さく、実用上無視しても問題はな
い。 板ばね要素として作用するばねアーム12は、その板厚
を適当に選ぶことによって、十分に大きな力を発生させ
ることができるために、ばねアーム12の存在が伝達す
べき力の大きさに制限を与えてしまうことは殆どな(、
大きな慣性力が作用する高速、高加速の位置決めにも対
応することができる。 尚、図示例ではスライドテーブル1側にばねアーム12
を設けたが、可動体2側であってもよいのはもちろんで
あり、両者に夫々設けたばねアーム間を連結棒4で連結
していてもよい。 【発明の効果] 以上のように本発明においては可動体の動きのうちの必
要とする成分以外については、球体のころがりや自由継
手の回動で吸収することができるために、必要とする成
分の動きのみを球体あるいは連結棒を介してスライドテ
ーブルに伝達することができるものであり、またばねア
ームにおける弾性によって、球体は可動体及びスライド
テーブルにスライド方向において所要の圧力で接するた
めに、スライド方向におけるがたつ終が生じることもな
く、スライドテーブルを精密に位置決めすることができ
るものであり、しかも可動体によるスライドテーブルの
駆動は球体乃至連結棒とばねアームとでなされるために
、大きな力も伝達することができ、従って高速の位置決
めにも対応することがで終るものである。
Therefore, the precision positioning device according to the present invention connects a slide table supported slidably, a movable body slidably driven by a linear drive device, and these movable bodies and the slide table whose sliding directions are the same. and a transmission member that transmits the movement of the movable body to the slide table, and the transmission member is rotatably arranged between opposing surfaces of the movable body and the slide table in the sliding direction, and transmits the movement of the movable body and the slide table. It consists of a contacting sphere, and a connecting member whose both ends are respectively connected to the movable body and the slide table via free joints, and which draws the movable body and the slide table to each other across the sphere,
The free joint at at least one end of the connecting member is characterized in that it is connected to a spring arm provided on the movable body or the slide table. According to the present invention, the sphere located between the movable body and the slide table prevents the transmission of unnecessary force, and although the connecting rod is used to transmit large force,
The presence of the spring arm ensures reliable movement of the sphere, and the presence of the free joint prevents the effects of movement other than in the sliding direction from being transmitted through the connecting rod. The present invention will be described below in detail based on the illustrated embodiment. A slide table 1 supported by a slide guide 10 in a freely sliding manner includes an arm 11 and a spring arm 1.
2 are fixed at each end. A ball 3, which is a hardened steel ball, is rotatably held on the side surface of the arm 11 via a ball guide 15. The movable body 2, which is slidably supported by the sub-slide guide 201, is arranged within the sub-slide guide 20 or linearly driven by a near motor if(#it drive device 5), and its sliding direction is The arm 21 is parallel to the sliding direction of the table 1. One end of an arm 21 that protrudes toward the slide table 1 side is fixed to the movable body 2. The spherical body 3 is in contact with the hardened and polished side surfaces of both arms 11 and 21, as shown in Figure Pt54. It is connected to the spring arm 12 by a connecting rod 4. The connecting rod 4 here has a right-hand threaded part and a left-hand threaded part called a turnbuckle or a-rad end, and its length can be adjusted freely. and both ends are connected to the arm 21 and the spring 7-m 12, respectively, via free joints 40 and 40, which have degrees of freedom in three-dimensional directions and are composed of a sphere and a bearing surrounding the sphere. Fig. 3 shows an example in which a feed screw W1 structure composed of a feed screw 50 rotationally driven by a motor 52, a feed nut 51, a guide shaft 53, etc. is used as the linear drive device W15. In this precision positioning device, the connecting rod 4
By bending the spring arm 12 by adjusting the length of the slide table 1, the movable body 2, which holds the sphere 3 between the arms 11 and 21, and the slide table 1 are drawn together, and the sliding direction of the slide table 1 is adjusted. arm 1
1. A preloaded state is created in which the sphere 3 is in contact with the point 21 with a required pressure. Now, when the movable body 2 is driven by the linear drive device 5 and performs a linear motion, the movable body 2 pushes the slide table 1 through the sphere 3 and pulls it through the connecting rod 4.
Move the slide table 1. At this time, even if the movable body 2 has a movement in the radial direction or a movement around the sleeve that intersects with the direction of linear motion, this is absorbed by the rolling of the sphere 3 and the free joint 40, so the slide table 1
The slide table 1 will not cause pitching or yawing. In reality, the rolling resistance of the sphere 3 and the rotational resistance of the free joint 40 are factors that transmit unnecessary movement to the slide table 1, but these are sufficiently small compared to the force that should be transmitted in the sliding direction and are not suitable for practical use. There is no problem if you ignore the above. Since the spring arm 12 acting as a leaf spring element can generate a sufficiently large force by appropriately selecting its plate thickness, the presence of the spring arm 12 does not limit the magnitude of the force to be transmitted. I almost never give it away (,
It can also handle high-speed, high-acceleration positioning where large inertial forces act. In the illustrated example, a spring arm 12 is provided on the slide table 1 side.
Although the spring arms are provided on the movable body 2 side, it is of course possible to connect the spring arms provided on both sides with the connecting rod 4. [Effects of the Invention] As described above, in the present invention, components other than the necessary components of the movement of the movable body can be absorbed by the rolling of the sphere or the rotation of the free joint. Only the movement of The slide table can be precisely positioned without any end of shaking in the direction, and since the slide table is driven by the movable body by the ball or connecting rod and the spring arm, it does not require a large force. Therefore, it is possible to handle high-speed positioning.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明一実施例の斜視図、第2図は同上の分解
斜視図、第3図は同上の直線駆動装置の他側を示す斜視
図、第4図は同上の断面図、第5図は従来例の斜視図で
あって、1はスライドテーブル、2は可動体、3は球体
、4は連結棒、5は直線駆動2装置、12はばね7−ム
、40は自由継手を示す。 代理人 弁理士 石 1)艮 七 1 スライドテーブル 2可動体 3球体 4連結棒 5直線駆動装置 12ばねアーム 40 自由継手 第1 図 第2図
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the same, FIG. 3 is a perspective view showing the other side of the linear drive device, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the same. Figure 5 is a perspective view of a conventional example, in which 1 is a slide table, 2 is a movable body, 3 is a sphere, 4 is a connecting rod, 5 is a linear drive 2 device, 12 is a spring 7-m, and 40 is a free joint. show. Agent Patent Attorney Ishi 1) Ai 71 Slide table 2 Movable body 3 Sphere 4 Connecting rod 5 Linear drive device 12 Spring arm 40 Free joint 1 Figure 2

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スライド自在に支持されたスライドテーブルと、
直線駆動装置によってスライド駆動される可動体と、ス
ライド方向が同一とされたこれら可動体とスライドテー
ブルとを連結して可動体の動きをスライドテーブルに伝
える伝達部材とからなるものであって、上記伝達部材は
、可動体とスライドテーブルとの上記スライド方向にお
ける対向面間に回転自在に配されて可動体及びスライド
テーブルに接する球体と、両端が夫々自由継手を介して
可動体とスライドテーブルとに連結されて上記球体をは
さんで可動体とスライドテーブルとを互いに引き合わせ
る連結部材とからなり、連結部材の少なくとも一端の自
由継手は、可動体もしくはスライドテーブルに設けられ
たばねアームに連結されていることを特徴とする精密位
置決め装置。
(1) A slide table supported so as to be slidable,
It consists of a movable body that is slidably driven by a linear drive device, and a transmission member that connects these movable bodies and a slide table whose sliding direction is the same and transmits the movement of the movable body to the slide table, and the above-mentioned The transmission member includes a sphere rotatably disposed between opposing surfaces of the movable body and the slide table in the sliding direction and in contact with the movable body and the slide table, and a spherical body having both ends connected to the movable body and the slide table via free joints, respectively. It consists of a connecting member that is connected to draw the movable body and the slide table to each other across the sphere, and a free joint at at least one end of the connecting member is connected to a spring arm provided on the movable body or the slide table. A precision positioning device characterized by:
(2)連結部材はターンバックルあるいはロッドエンド
等の長さ調節自在なものであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の精密位置決め装置。
(2) The precision positioning device according to claim 1, wherein the connecting member is a turnbuckle or rod end whose length is adjustable.
JP62148433A 1987-06-15 1987-06-15 Precision positioning device Expired - Lifetime JPH07122455B2 (en)

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JP62148433A JPH07122455B2 (en) 1987-06-15 1987-06-15 Precision positioning device

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Publication Number Publication Date
JPS63312563A true JPS63312563A (en) 1988-12-21
JPH07122455B2 JPH07122455B2 (en) 1995-12-25

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ID=15452684

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010162657A (en) * 2009-01-16 2010-07-29 Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd Long separation table

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6065410U (en) * 1983-10-13 1985-05-09 三菱重工業株式会社 Turnbuckle
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JPS61293746A (en) * 1985-06-18 1986-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Precision location device

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