WO2020121562A1

WO2020121562A1 - ステージ機構

Info

Publication number: WO2020121562A1
Application number: PCT/JP2019/025069
Authority: WO
Inventors: 芳春中富; 小野寺　健; 真司鈴木
Original assignee: ビブリロォス株式会社
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2020-06-18
Also published as: TWI693611B; KR20200074053A; US20200238458A1; EP3693969B1; US11446778B2; EP3693969A1; EP3693969A4; KR102169422B1; TW202022882A

Abstract

バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型なステージ機構を提供する。　ステージ機構１０は、送りネジ１１と、送りネジを内蔵する空間部１３ａを有する固定ステージ１３と、可動ステージ１５と、バックラッシュ吸収部１７とを備え、送りネジは第１端部１１ｄと、第２端部１１ｅを備え、さらにステージ機構は、送りネジが第１端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部１９と、送りネジを第２端部側から第１端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部２１と備え、ズレ防止部は、第１端部側で空間部の壁１３ｂに接しており、押圧力調整部は、第２端部に線接触で接して押圧する。

Description

ステージ機構

　本発明は、送りネジを含むステージ機構であって、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、かつ、小型なステージ機構に関する。

　ワークを載置し精密に移動するためのステージ機構が、各種産業で多用されている。
　このようなステージ機構の一つとして、例えば特許文献１に開示されたものがある。このステージ機構は、図９に示すように、締付具により精密機器が取付けられる摺動部品２０４と、締結具により土台に接続される固定部品２０５と、が摺動機構を介して連結され、ハンドル２１９の操作により摺動部品２０４を摺動させ、取り付けられた精密機器の位置調整を行う手動ステージ２００である。

　そして、固定部品２０５は樹脂からなる。この固定部品２０５の両側の壁部に、逆三角形の突出部２３１を形成するようにそれぞれ縦方向に溝２３２が設けられている。
　この手動ステージ２００では、摺動固定ネジ２１０を、壁部に設けられた摺動固定ネジ用孔２１６を貫通させて突出部２３１に突き当て、突出部２３１を内側に傾斜させて摺動部品２０４を押さえ込ませて、固定部品２０５に対する摺動部品２０４の位置を固定できる。
　さらに、複数の摺動調節ネジ（図示せず）を、固定部品２０５の両側の壁部に設けられた複数の摺動調節ネジ用孔２１５を貫通させて突出部２３１に突き当てて、突出部２３１を内側に傾斜させて摺動部品２０４を押しつけて、固定部品２０５と、摺動部品２０４との摺動の程度を微調整できる。

　また、他のステージ機構として、例えば特許文献２に開示されたステージ固定装置がある。
　このステージ固定装置は、図１０に示すように、ベース台３０１と、固定ステージ３０２と、ワークを固定するためのステージ３０３と、加工軸３０４，３０６と、を備えるステージ固定装置３００である。加工軸３０４，３０６によってステージ３０３の位置を調整することにより、ステージ３０３を所定位置に固定できるステージ固定装置３００である。
　このステージ固定装置３００によれば、高精度のステージを、高精度かつ強固に固定できるという。

　一方、出願人は、例えば特許文献３において、小型かつ安価な簡易構造でありながら、可動ステージが容易かつ安定的にスライドするとともに、可動ステージを固定する際のバックラッシュや、可動ステージを固定した後の移動が少ないステージ機構を提案している。
　このステージ機構は、図１１（ａ）の斜視図及び図１１（ｂ）の断面図（図１１（ａ）の、Ａ－Ａ線に沿って切断した場合に得られる断面図）に示すように、固定ステージ４０１と、この固定ステージ４０１の表面に沿ってスライドする可動ステージ４０３と、を含むステージ機構４００である。
　詳細には、固定ステージ４０１内に、図１１（ｂ）に示すように、送りネジ４０５及びバックラッシュ吸収部４０７を備え、かつ、送りネジ４０５の送りに同期して、可動ステージ４０３をスライドさせるための連結部材４０９を備えるステージ機構４００である。
　なお、図１１において、４０９ａは連結部材固定具、４０５ａは送りネジ係止部材である。

特開２０１０－２２３６１１号公報（特許請求の範囲）特開２００３－４８１２９号公報（特許請求の範囲等）特許第４８３８４０２号公報（特許請求の範囲等）

　しかしながら、特許文献１に開示された手動ステージは、アリ溝スライドレールを初めとして、摺動固定ネジや複数の摺動調節ネジ等が必要であるため、部品点数が多くなり、構造が複雑になり、さらには、手動ステージを固定する際に大きなバックラッシュが生じ、手動ステージの固定性が不十分であるという問題がある。

　また、特許文献２に開示されたステージ固定装置は、２つの加工軸をステージの外部に（すなわちステージの外周から）突出して設ける必要があるため、ステージ全体が大型化するという問題がある。さらには、ステージを固定する際に大きなバックラッシュが生じ、ステージの固定性が不十分であるという問題がある。

　また、特許文献３に開示されたステージ機構は、極めて良好なバックラッシュ低減性を示すものの、送りねじを含む連結部が、固定ステージの側方に飛び出ており、更なる小型化の要求がなされている。また、送りねじの操作性が若干重いということから、その改善も望まれている。

　この出願は上述の点に鑑みなされたものであり、したがって、この発明の目的は、送りネジを含むステージ機構であって、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型化が容易な新規なステージ機構を提供することにある。

　この目的の達成を図るため、この出願にかかる発明者は、自身が創作したバックラッシュ吸収部の機能を活用すること、及び、固定ステージに送りネジを実装する構造と、送りネジの軸方向に沿う両端部付近の構造とについて鋭意研究を重ねた。
　その結果、下記の構成とすることにより、上述の目的を達成できることを見出した。
　したがって、本発明によれば、送りネジと、送りネジを内蔵する空間部を有する固定ステージと、送りネジの回転運動に応じて所定動作をする可動ステージと、送りネジのバックラッシュを防止するバックラッシュ吸収部と、を備えるステージ機構において、送りネジの一端である第１端部付近に設けられ、空間部の壁に接触していて、送りネジが第１端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部と、送りネジの他端である第２端部に一端が接触していて、他端が空間部の壁に固定されていて、送りネジを第２端部側から第１端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、を備えるステージ機構が提供され、上述した問題を解決することができる。

　すなわち、バックラッシュ吸収部と、所定の送りネジのズレ防止部及び送りネジの押圧力調整部を備えるので、バックラッシュが少なく、送りネジの軸に沿う方向の遊びが少なく、小型化が容易な新規なステージ機構を提供できる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、押圧力調整部は、送りネジの第２端部に対し、線接触又は点接触する構造部材を含むことが好ましい。
　このように構成することにより、送りネジを回転した際に、第２端部と、押圧力調整部との間に発生する摩擦力が低減され、スムーズにステージを動かすことができる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、押圧力調整部は、柱状部材を含み、押圧力調整部の第２端部に対する面と、第２端部の押圧力調整部に対する面のいずれか一方を球面形状とし、もう一方を当該球面形状に対し接線となる面で接触する面を持つ凹部形状であることが好ましい。
　このように構成することにより、送りネジの軸に沿う方向の遊びを減少させるとともに、送りネジの軸に垂直な方向の遊びについても少なくすることができる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、押圧力調整部は、球状部材と、当該球状部材に対し接線となる面で接触する形状を持つ凹部を先端に有する球面押圧部材とを含み、第２端部は、球状部材に対し接線となる面で接触する面を持つ凹部を先端に有する球面受圧部を含み、送りネジの軸線上で、球面受圧部と球面押圧部材とで球状部材を挟むことが好ましい。
　このように構成することにより、送りネジの軸に垂直な方向の遊びを少なくすることができるとともに、球面構造を有する部材として規格品を利用することができ、量産化が容易になる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、押圧力調整部は、送りネジの第２端部に対し押圧を与えるネジ部材を備えることが好ましい。
　このように構成することにより、ステージを設置した状態であっても送りネジに対する押圧力を設定でき、より精度の高いステージ位置の調整をすることができる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、押圧力調整部は、ネジ部材を回転させるための回転冶具を着脱可能とする回転冶具接続部（第２回転冶具接続部と称する場合がある。）を備えることが好ましい。
　このように構成することにより、別途特殊な工具を使用することなく、位置調整の操作性をより向上させることができる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、空間部の壁の厚さをＴ［ｍｍ］としたとき、ズレ防止部は、ズレ防止部の第１端部側の面と、第１端部の端面との間の距離が、Ｔ［ｍｍ］以下となるようにネジの軸に垂直な方向に突出する突出部を含むことが好ましい。
　このように構成することにより、第１端部が空間部の壁に埋め込まれた状態となり、より小型化できる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、送りネジの第１端部は、送りネジを回転させるための回転冶具を着脱可能とする回転冶具接続部（第１回転冶具接続部と称する場合がある。）を備えることが好ましい。
　このように構成することにより、ステージ位置の調整段階では、回転冶具取り付けた状態とし、位置調整の操作が容易にできるとともに、位置決定後には回転冶具を外した状態とし、より狭い設置スペースであっても使用できる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、バックラッシュ吸収部が、送りネジの通過孔を有する円筒状の樹脂部材を含むことが好ましい。
　このように構成することにより、送りネジとバックラッシュ吸収部との間にできる隙間を埋めてバックラッシュをより少なくし、ひいては可動ステージの位置調整における精度をより向上させることができる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、バックラッシュ吸収部が、周囲に、金属保護カバーを有することが好ましい。
　このように構成することにより、バックラッシュ吸収部全体の変形を防ぎ、ひいては可動ステージの位置調整における精度をより向上させることができる。

　本発明のステージ機構を構成するにあたり、樹脂部材が、アミド樹脂、ウレタン樹脂、及びゴム系樹脂の少なくとも一つから構成してあることが好ましい。
　このように構成することにより、送りネジの回転による摩耗が少なく、使用を重ねることによるバックラッシュの増大をより効果的に防ぐことができ、ひいては可動ステージの高精度な位置調整をより長期にわたって実現できる。

　図１(ａ)は、実施形態のステージ機構１０の斜視図であり、図１(ｂ)は、図１(ａ)中のＡ－Ａ線に沿って切断した場合に得られるステージ機構１０の断面図である。
　図２は、実施形態のステージ機構１０の分解斜視図である。
　図３(ａ)は、バックラッシュ吸収部（円筒状の樹脂部材）の装着例を説明するための図であり、図３(ｂ)は、バックラッシュ吸収部における金属保護カバーを説明するための図である。
　図４（ａ）は、バックラッシュ吸収部の作用効果を説明するための図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す図面の部分拡大図であり、図４（ｃ）は、別のバックラッシュ吸収部の構成を示した部分拡大図である。
　図５（ａ）は、特にズレ防止部及び押圧力調整部に着目したステージ機構１０の部分的分解図であり、図５（ｂ）～（ｃ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した場合に得られる部分的断面図である。
　図６（ａ）は、特にガイドレール構造に着目したステージ機構１０の部分的分解図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した場合に得られる断面図である。
　図７（ａ）～（ｄ）は、押圧力調整部の他の実施形態を説明する図である。
　図８（ａ）は、ガイドレール構造の他の実施形態を示した斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した場合に得られる断面図であり、図８（ｃ）は、ガイドレール構造のさらに他の例を示した図８（ｂ）同様位置の断面図である。
　図９は、従来の手動ステージを説明するための斜視図である。
　図１０は、従来の別なステージ固定装置を説明するための斜視図である。
　図１１（ａ）は、従来のさらに別なステージ固定装置を説明するための斜視図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した場合に得られる断面図である。

　以下、図面を参照してこの発明のステージ機構の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。
　また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の符号を付して示し、その説明を省略する場合もある。
　また、以下の説明中で述べる形状、寸法、材質等は、この発明の範囲内の好適例にすぎない。したがって、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。

［第１の実施形態］
　第１の実施形態としては、主構成として、少なくとも送りネジと、固定ステージと、可動ステージと、バックラッシュ吸収部と、ズレ防止部と、第１回転冶具接続部と、押圧力調整部と、第２回転冶具接続部と、ガイドレールとから構成されており、固定ステージ上に設けられた２本の溝にガイドレールが沿って動くことで、可動ステージが直動する構成である。
　図１（ａ）は、第１の実施形態のステージ機構１０の全体を示した斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ－Ａ線に沿って切断した場合に得られるステージ機構１０の断面図である。
　また、図２は、ステージ機構１０を分解した状態を示す斜視図である。

　このステージ機構１０は、送りネジ１１と、送りネジ１１を内蔵している空間部１３ａ（図１（ｂ）、図２参照）を有する固定ステージ１３と、可動ステージ１５と、バックラッシュ吸収部１７と、ズレ防止部１９と、押圧力調整部２１と、を備える。
　以下、第１の実施形態として、これら構成の具体的構成と相互の関係について説明する。ただし、図中に数字３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄで示す構成は、ステージ機構１０を構成する各部材を固定するためのネジやネジ穴であり、数字３１ｄ、３１ｅで示す構成は、ガイドレール３５（図２参照）等の遊びを規制するためのネジやネジ穴である。
　また、数字３３で示す構成は、可動ステージ１５と、バックラッシュ吸収部１７との遊びを規制するための筒状のセットピンであり、数字３３ａで示す構成は、セットピン３３を抜き差しするための冶具を着脱可能とするネジ穴である。さらに、数字３６で示す構成は、可動ステージ１５の移動量を図るための移動量測定目盛りであり、いわゆる本尺と副尺とを有した目盛りである。

１．送りネジ
　送りネジ１１は、所定ピッチのネジ山が形成された、所定長さのものである。この送りネジ１１は、例えば防錆処理された金属材料で構成できる。
　なお、この送りネジ１１の軸方向に沿う一端を第１端部１１ｄと称し、他端を第２端部１１ｅと称する。

２．固定ステージ
（１）全体寸法
　固定ステージ１３は、ステージ機構１０の土台となるもので、通常、平面形状が四角形（正方形を含む）で、その寸法として、例えば、縦幅を２～１０ｃｍの範囲内の値とし、横幅を２～１０ｃｍの範囲内の値とし、かつ、厚さを１～１０ｍｍの範囲内とした固定ステージであることが好ましい。
　この固定ステージ１３は、送りネジ１１を内蔵している空間部１３ａとして、例えば、長尺の座ぐり部と、この空間部１３ａの周囲の壁１３ｂと、この壁１３ｂの送りネジ１１の両端面に向き合う箇所に設けた孔１３ｃ、１３ｄと、を備える（図１（ｂ）、図２参照）。
　この理由は、このような全体寸法を有することにより、ステージとしての十分な強度を保ちつつ、その他の構成要素を無理なく配置ができるからである。
（２）寸法
　固定ステージ１３は、固定ステージにおける空間部の壁の厚さとして、例えば、Ｔ［ｍｍ］を１～１０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
　この理由は、送りネジ１１の第１端部１１ｄを支える軸受けとして、十分な強度を保つことができるとともに、送りネジが回転する際に、空間部の壁にあけた孔１３ｃとの摩擦抵抗を抑えることができるためである。
（３）種類
　この固定ステージ１３の構成材料は、通常、アルミニウム（アルマイト処理アルミニウムを含む。）、銅、黄銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、タングステン、セラミック、高分子樹脂材料等である。特に、アルマイト処理アルミニウムは、軽量性、耐食性、耐久性、加工性、熱伝導性、装飾性、及び経済性等に優れていることから、固定ステージ１３の構成材料として、好適である。

３．可動ステージ
　可動ステージ１５は、送りネジ１１の回転運動に応じて所定の動作、この場合は、固定ステージ１３の表面に平行な面内で送りネジ１１の軸に沿う方向に直線運動するものである。
　そのため、この場合は、可動ステージ１５にホルダ１７ａを固定してある。さらに、このホルダ１７ａの中にバックラッシュ吸収部１７を固定してある。さらに、このバックラッシュ吸収部１７に送りネジ１１を挿入してある。その結果、送りネジ１１の回転運動が可動ステージ１５の直線運動に変換されて、可動ステージ１５は固定ステージ１３上を直線運動する。
　なお、クッション樹脂部材１７ｄは、樹脂製であって、送りネジ１１のバックラッシュ吸収部１７の一部として機能するものである（詳細は後述する）。この可動ステージ１５の大きさや材質は、例えば固定ステージ１３と同様のものでよい。

４．バックラッシュ吸収部
（１）用途
　バックラッシュ吸収部１７は、可動ステージ１５の良好な移動性を確保し、かつ、可動ステージ１５等に発生する応力を吸収して、バックラッシュの発生を抑制しつつ、強固に固定状態を保持するための部材である。
　すなわち、このバックラッシュ吸収部１７によれば、可動ステージ１５がスライドしている間は、所定のすべり性を発揮して、可動ステージ１５のスライドを阻害することなく、その横揺れや捩れ等を防止することが容易になる。そして、可動ステージ１５を固定する際には、適度に変形して、可動ステージ１５のバックラッシュを少なくし、かつ、固定した後には、十分に固化して、同様に可動ステージ１５等に発生する応力を吸収し、強固に固定状態を保持できることが容易になる。

　したがって、この実施形態のバックラッシュ吸収部１７は、図３に示すバックラッシュ吸収部の断面図に示すように、送りネジ１１を通過させるための通過孔１７ｃを有する円筒状のクッション樹脂部材１７ｄであることが好ましい。
　すなわち、このようにバックラッシュ吸収部１７を構成することによって、送りネジ１１の所定箇所に対するバックラッシュ吸収部１７の取り付けが容易になるとともに、バックラッシュ吸収部１７による応力吸収が容易になって、さらに優れた可動ステージ１５の移動性や固定性を得ることが容易になる。

（２）種類
　また、バックラッシュ吸収部１７におけるクッション樹脂部材１７ｄの構成材料については特に制限されるものではないが、例えば、アミド樹脂（ナイロン樹脂）、ウレタン樹脂、エステル樹脂、カーボネート樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、ゴム系樹脂（天然ゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン－ブタジエン－スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン－イソプレン－スチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレンブロックコポリマー（ＳＥＢＳ）等）、イミド樹脂、アミドーイミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂、及びフェノール樹脂の少なくとも一つの樹脂材料から構成してあることが好ましい。

　この理由は、このような熱可塑性樹脂材料や熱硬化性樹脂材料からなるバックラッシュ吸収部１７であれば、バックラッシュ吸収部１７の成形性やバックラッシュ吸収性等が高まり、さらに優れた可動ステージ１５の移動性や固定性を得ることができるためである。
　そして、特に、アミド樹脂（ナイロン樹脂）、ウレタン樹脂、及びゴム系樹脂の少なくとも一つであれば、可動ステージ１５の移動性と、固定性とのバランスがさらに良好であって、耐久性等にも優れていることから、好適な樹脂材料である。

（３）ガラス転移点
　また、バックラッシュ吸収部１７におけるクッション樹脂部材の構成材料（樹脂材料）のガラス転移点（非結晶性樹脂の場合）又は融点（結晶性樹脂の場合）を、通常、３０～２５０℃の範囲内の値とすることが好ましい。
　この理由は、かかる構成材料のガラス転移点又は融点が３０℃未満の値になると、耐熱性や機械的強度が不足して、バックラッシュ吸収性や可動ステージ１５の固定性が低下する場合があるためである。

　一方、かかる構成材料のガラス転移点又は融点が２５０℃を超えた値になると、使用可能な樹脂材料の種類が過度に制限されたり、バックラッシュ吸収性が著しく低下したりする場合があるためである。
　したがって、バックラッシュ吸収部１７の構成材料のガラス転移点又は融点を、５０～２００℃の範囲内の値とすることがより好ましく、８０～１８０℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
　なお、バックラッシュ吸収部１７の構成材料のガラス転移点は、ＤＳＣ測定における比熱の変化点として測定することができるし、融点を有する構成材料であれば、ＪＩＳ　Ｋ　７１２１に準拠して、ＤＳＣ融解熱ピーク温度として測定することができる。

（４）金属保護カバー
　また、図１（ｂ）、図２、図３（ａ）～（ｂ）に示すように、バックラッシュ吸収部１７は、その周囲に、所定形態の金属保護カバー１７ｂを有することが好ましい。
　すなわち、図３に示すようにクッション樹脂部材１７ｄを収容するキャップ状の収容部１７ｅと、ネジ溝を有するネジ部１７ｆと、を一体的に含んでなる金属保護カバー１７ｂを有し、図３（ａ）～（ｂ）中の矢印方向にクッション樹脂部材１７ｄを挿入して、バックラッシュ吸収部１７を構成することが好ましい。
　この理由は、このように金属保護カバーを設けることによって、送りネジの所定箇所に対するバックラッシュ吸収部の取り付けや固定性が容易になるとともに、当該バックラッシュ吸収部の耐久性が向上し、長期間にわたって優れた可動ステージの移動性や固定性を得ることができるためである。

　そして、図４（ａ）～（ｂ）に示すように、金属保護カバー１７ｂに、クッション樹脂部材１７ｄを挿入した後、キャップ状の収容部１７ｅの先端部を折り曲げることも好ましい。
　この理由は、このように折り曲げることによって、クッション樹脂部材の脱落を防止することができるとともに、バックラッシュ吸収部の送りネジにおける移動性や、バックラッシュ吸収部における応力吸収性がさらに良好となるためである。
　なお、かかる金属保護カバーの構成材料についても特に制限されるものではないが、軽量、安価であって、かつ、所定の変形性及び耐久性が得られることから、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄等の少なくとも一種であることが好ましい。

（５）効果１
　ここで、図４（ａ）～（ｃ）を参照して、バックラッシュ吸収部１７による応力吸収における作用効果を説明する。
　すなわち、図４（ａ）は、バックラッシュ吸収部１７による作用効果を説明するために供する図であって、固定ステージ１３に形成した空間（座繰り部）１３ａに、送りネジ１１及び二つのバックラッシュ吸収部１７（金属保護カバー１７ｂを有するクッション樹脂部材１７ｄ）が取り付けられた状態を示している。
　また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す二つのバックラッシュ吸収部１７における部分拡大図であって、それぞれの金属保護カバー１７ｂ同士が対向して、重なり合うように配置された状態を示している。
　さらに、図４（ｃ）は、金属保護カバー１７ｂが、送りネジ１１に対して、同方向（図面上では、それぞれ右方向）に向くように、二つのバックラッシュ吸収部１７を配置した状態を示している。

　したがって、一つのバックラッシュ吸収部１７を設けた場合はもちろんのこと、図４（ａ）～（ｃ）に示すように、二つのバックラッシュ吸収部１７を設けた場合であっても、送りネジ１１が所定方向に回転移動している間は、クッション樹脂部材１７ｄ等が所定のすべり性を発揮して、同期してスライドする可動ステージ１５の動作を阻害することなく、その横揺れや捩れ等をより有効に防止することができる。
　なお、送りネジ１１の回転移動に伴って、発熱現象が生じる場合があるが、二つのバックラッシュ吸収部１７は、かかる発熱現象によって発生した熱を効率的に吸収することができる。
　すなわち、吸収した熱によって、バックラッシュ吸収部１７が一部可塑化される場合もあるが、所定のすべり性等はそのまま発揮することができる。
　さらに言えば、バックラッシュ吸収部１７を構成する円筒状のクッション樹脂部材１７ｄの周囲に、所定の金属保護カバー１７ｂが設けてあることから、クッション樹脂部材１７ｄが過度に変形したり、所定場所から流出したりするおそれもない。

（６）効果２
　一方、図４（ａ）～（ｃ）に示すように、二つのバックラッシュ吸収部１７を設けた場合、送りネジ１１の回転移動が停止し、同期する可動ステージ１５が位置固定される際には、二つのバックラッシュ吸収部１７が適度に変形して、可動ステージ１５のバックラッシュをさらに少なくすることができる。
　すなわち、送りネジ１１の回転移動に起因した押圧力の反作用として、可動ステージ１５が逆戻りする反発応力が発生するが、バックラッシュ吸収部１７が適度に変形して、かかる反発応力を効率的に吸収し、可動ステージ１５におけるバックラッシュをさらに少なくすることができる。

　そして、さらに、可動ステージ１５が所定位置に固定された後には、二つのバックラッシュ吸収部１７に含まれる円筒状のクッション樹脂部材１７ｄが十分に固化した状態となる。
　したがって、図４（ａ）～（ｃ）に示すバックラッシュ吸収部１７の場合、送りネジ１１における図示の左方側から及ぶ外部応力については、左方のバックラッシュ吸収部１７が効率的に吸収し、送りネジ１１における図示の右方側から及ぶ外部応力については、右方のバックラッシュ吸収部１７が効率的に吸収することができる。
　なお、二つのバックラッシュ吸収部１７のいずれかが緩むような応力が働いた場合であっても、いわゆるダブルナット効果が発揮される。
　したがって、二つのバックラッシュ吸収部１７におけるクッション樹脂部材１７ｄによる緩みの発生が効果的に防止されるとともに、可動ステージ１５が移動するような応力が外部から付与されたとしても、その応力を効果的に吸収し、さらに強固に固定状態を保持することができる。

５．ズレ防止部
　次に、主に図１（ｂ）及び図５（ａ）を参照して、ズレ防止部１９について説明する。なお、図５（ａ）は図２に示した分解斜視図を、ズレ防止部１９及び押圧力調整部２１に着目した状態で示した斜視図である。

　ズレ防止部１９は、送りネジ１１が第１端部１１ｄ側の方向にずれるのを防止する部材である。
　このズレ防止部１９は、送りネジ１１の一端である第１端部１１ｄ付近に設けてあり、しかも、固定ステージ１３の送りネジ１１を内蔵する空間部１３ａの壁１３ｂに接触しているものである。
　具体的には、この実施形態のズレ防止部１９は、少なくとも、第１端部１１ｄの端面１１ａから寸法がＴ［ｍｍ］以下の位置で送りネジの軸に垂直な方向に突出する突出部１９ａを含んでいることが好ましい。
　この理由は、上述のように寸法Ｔ［ｍｍ］、突出部等を考慮した構成とすることで、突出部が壁に接触するので、送りネジが第１端部側から外側の方向にズレることが規制され、送りネジのズレを防止できるからである。
　しかも、第１端部は壁の孔の中に納まるため、当該ステージ機構の外側に部材が突出することを防止でき、したがって、ステージ機構をさらに小型化できるからである。

　また、ズレ防止部１９は、突出部１９ａと空間部１３ａの壁１３ｂとの摺動性を向上させる摺動性向上部１９ｂを含むことが好ましい。
　この理由は、送りネジを回転させる際のラジアルトルクが軽減されることで、位置調整の操作がさらに容易になるためである。

　ここで、突出部１９ａは、送りネジ１１の直径より大きく、送りネジ１１と同心円状の円板状のものとしてある。また、孔１３ｃは、送りネジ１１の第１端部１１ｄが挿入されかつ適切な公差の口径を持つ孔である。
　なお、送りネジのラジアルトルクをさらに軽減するため、この孔の内面を摺動性の良い処理をするとか、又は、摺動性の良いリング等を設ける等の構成をとるのが好ましい。

６．第１回転冶具接続部
　また、送りネジ１１の第１端部１１ｄ側の端面１１ａに、第１回転冶具接続部１１ｃを設けることが好ましい。
　具体的には、この第１回転冶具接続部１１ｃとは、当該ステージ機構１０の外部から送りネジの第１端部１１ｄに、送りネジ１１を回転させるための例えば六角レンチ（特に、図示せず。）や、ドライバ（特に、図示せず。）、又は専用つまみ２５等の回転用冶具を着脱自在に接続するための構造部である。より具体的には、第１回転冶具接続部１１ｃは、例えば、六角の雌穴等が好ましい。
　この理由は、第１回転冶具接続部を設ける構成とすることにより、当該ステージ機構の調整時以外のときは、回転用冶具を外すことができ、したがって、ステージ機構の第１端部側の外側に部材が突出することがないため、ステージ機構をさらに小型化できるからである。

７．押圧力調整部
　次に、主に図１（ｂ）及び図５（ａ）を参照して、押圧力調整部２１について説明する。なお、図５（ａ）は図２に示した分解斜視図を、ズレ防止部１９及び押圧力調整部２１に着目した状態で示した斜視図である。
　また、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＡ－Ａ線に沿って切断した場合に得られる送りネジ１１の第２端部１１ｅと、押圧力調整部２１の断面図である。また、図５（ｃ）は、押圧力調整部２１の変形例を説明するため、図５（ｂ）同様位置で示した断面図である。

　押圧力調整部２１は、送りネジ１１を第２端部１１ｅ側から第１端部１１ｄの方向へ押圧する押圧力を調整する部材である。この押圧力調整部２１は、送りネジ１１の第２端部１１ｅに一端が接触している。しかも、押圧力調整部２１の他端は、固定ステージ１３の空間部１３ａの壁１３ｂに固定されている部材である。
　この押圧力調整部２１は、送りネジ１１の第２端部１１ｅに対し、線接触又は点接触する構造部材とするのが好ましい。
　この理由は、押圧力調整部と送りネジの第２端部との接触面積は、両者を面接触させる場合に比べ小さくなるから、送りネジを回転させる力、すなわちラジアルトルクを小さくでき、送りネジの操作性をさらに向上することができるからである。

　なお、送りネジに対する押圧力の安定性を考慮した場合は、押圧力調整部２１は、送りネジ１１に対し点接触する構造より、線接触する構造の方が好ましい。
　この理由は、線接触であれば、ホルダの移動に伴って、送りネジの軸に垂直な方向に力がかかった場合であっても、軸ズレをさらに防止することができるためである。

　例えば、このような線接触する構造を持つ押圧力調整部２１として、図１（ｂ）、図５に示すように、球面（図の例では球状部材２１ａ）と、球面に対し接線となる面で接触する面を持つ球面押圧部材２１ｂと、を含む構造を挙げることができる。
　より具体的な例として、図５（ｂ）に示すように、先端にすり鉢状の凹部構造２１ｅを持った球面押圧部材２１ｂを挙げることができる。
　なお、球面押圧部材２１ｂは、送りネジ１１の軸に沿う軸を回転軸として、左右に回転でき、かつ、この回転に応じて送りネジ１１の軸方向に沿って前後に移動できる構造としてある。
　また、この回転動作及びこれに伴う直動動作により、送りネジ１１を第２端部１１ｅ側から第１端部１１ｄに向かって押圧する押圧力を調整することができる。
　そして、ズレ防止部１９と押圧力調整部２１とが相俟って、送りネジ１１の軸方向に沿う遊びをさらに防止することができる。
　なお、この球面押圧部材２１ｂは、これに限られないが、例えば、送りネジの軸を含む断面を見たときにＶ字状となるように、先端を上述のすり鉢状の構造としたイモネジ状の部材で構成することができる。

（１）変形例１
　また、球面に線接触する構造を持つ押圧力調整部２１の他の例として、図５（ｃ）に、図５（ｂ）同様の断面で示すように、先端が球面上に加工された柱状部材２１ｄを用いることが好ましい。
　この理由は、球状部材を用いないで済む分、押圧力調整部の構造の簡略化等を図ることができるからである。
　なお、図５（ｃ）の例では、送りネジ１１の第２端部１１ｅの先端にすり鉢状の凹部構造である球面受圧部１１ｂを設けるとともに、押圧調整部の先端を球面に加工した例であるが、この逆の構成でもよい。
　すなわち、送りネジ１１の第２端部１１ｅの先端を球面に加工し、押圧調整部の第２端部１１ｅ側の先端を、すり鉢状の凹部の構造にしてもよい。

　さらに、上述においては、押圧力調整部２１として、送りネジ１１の第２端部１１ｅを線接触で押圧する構造体の例を説明したが、押圧力調整部の構造はこれに限られない。
　以下、図７を参照して押圧力調整部の変形例を説明する。なお、図７の各図は、図１（ｂ）と同様の断面図であって、特に押圧力調整部に着目した断面図である。

（２）変形例２
　また、図７（ａ）～（ｂ）の押圧力調整部２１は、いずれもピボット構造を利用した例である。　特に、図７（ａ）に示した押圧力調整部２１は、三角錐を受けることができる凹部を持つ第２端部１１ｅに対して、この凹部に対応するように先端が三角錐形状に加工された構造を持つ柱状部材２１ｍにより、押圧力調整部２１を構成した例である。このような構成とすることにより、先端を球面形状とするよりも加工し易いことから量産化が容易になり、球状部材を用いないで済む分、押圧力調整部の構造をさらに簡略化することができる。

（３）変形例３
　また、図７（ｂ）に示した押圧力調整部２１は、球面状の凹部を持つ第２端部１１ｇに対して、この凹部に対応するように先端が球面形状に加工された構造を持つ柱状部材２１ｎにより、押圧力調整部２１を構成した例である。このような構成とすることにより、第２端部と、柱状部材の接触領域が増加することから、押圧調整部の押圧力を強くした場合であっても、送りネジの回転に伴う摩耗をさらに少なくすることができる。

（４）変形例４
　また、図７（ｃ）に示した押圧力調整部２１は、先端が所定形状の凸形状に加工された第２端部１１ｈに対して、この凸形状に対応するように凹部を先端に持つ柱状部材２１ｐにより、押圧力調整部２１を構成した例である。このような構成とすることにより、送りネジの軸に垂直な方向の力がかかった場合であっても、軸ズレをさらに防止することができる。

８．第２回転冶具接続部
　なお、この発明を実施するに当たり、押圧力調整部２１の外部側の端面に、第２回転冶具接続部２１ｃ（（図１（ｂ））参照）を設けるのが好ましい。
　この第２回転冶具接続部２１ｃとは、当該ステージ機構１０の外部から押圧力調整部２１に六角レンチ（特に、図示せず。）とかドライバ（特に、図示せず。）、又は、専用つまみ２５等のような押圧力調整部を回転させる回転冶具を着脱自在に接続するための構造部である。具体的には、例えば、六角の雌穴等が好ましい。
　この理由は、第２回転冶具接続部を設ける構成とすることにより、当該ステージ機構の調整時以外のときは、回転用冶具を外すことができ、したがって、ステージ機構の第２端部側の外側に部材が突出することがないから、ステージ機構をさらに小型化できる。

９．ガイドレール
　ステージ機構１０では、可動ステージ１５の摺動方向を規制するために固定ステージ１３にガイドレールを設ける。このガイドレールの構成について以下に説明する。
　図６は、その説明図であり、特に図６（ａ）は、図２に示した分解斜視図を、ガイドレール３５に着目した状態で示した要部斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）中のＡ－Ａに沿って切断した場合に得られる断面図である。固定ステージ１３の互いに離れた２つの領域であって、送りネジに平行な２つの領域に、ガイドレール３５を収容するための長尺な溝３５ａを設けてある。
　一方、可動ステージ１５の互いに離れた２つの領域であって、固定ステージ１３に設けた溝３５ａに対応する２つの領域に、ガイドレール３５を収容するための長尺な溝３５ｂを設けてある。　そして、ガイドレール３５を可動ステージ１５側の溝３５ｂに設置してあり、しかも、これらガイドレール３５はその側面の一方の面を、固定ネジ４１で押さえつけている。
　また、この固定ネジ４１は、可動ステージ１５の側面に設けた固定ネジ４１用のネジ穴にねじ込まれて、ガイドレール３５の側面に至って、ガイドレール３５を押さえつけている。可動ステージ１５が動く際は、このガイドレール３５及び固定ステージ１３側の溝３５ａにより、可動ステージ１５の動き方向をさらに規制することができる。
　また、上述においては、ガイド構造として２本のガイドレールとガイドレールの動きを規制するための溝を用いる例を説明したが、ガイド構造はこの例に限られない。

［第２の実施形態］
　第２の実施形態としては、主構成として、少なくとも送りネジと、固定ステージと、可動ステージと、バックラッシュ吸収部と、ズレ防止部と、第１回転冶具接続部と、押圧力調整部と、第２回転冶具接続部とから構成されており、可動ステージ門型の跨座部が、門型の跨座部に対応する固定ステージの凸部に跨って動くことで、可動ステージが直動する構成である。
　以下、第２の実施形態として、図８を参照してガイド構造の他の例を説明する。なお、図８の各図は、図６と同様に示した斜視図及び断面図である。
　なお、図８（ａ）～（ｂ）のガイド構造は、凸型のガイド３５ｃを固定ステージ１３の所定領域に設けるとともに、凸型のガイド３５ｃを挟み込むようにガイドレールを設け、可動ステージ１５の凸型のガイド３５ｃに対応する領域に門型の跨座部３５ｄを設けたものである。

１．送りネジ
　送りネジは、図８に図示しないものの、第１の実施形態と同様であるが、所定ピッチのネジ山が形成された、所定長さのものである。この送りネジは、例えば防錆処理された金属材料で構成できる。

２．固定ステージ
　固定ステージ１３は、第１の実施形態の固定ステージのガイドレール用の溝をなくし、凸型のガイド３５ｃを設けた構成である。また、固定ステージ１３は、ステージ機構１０の土台となるもので、通常、平面形状が四角形（正方形を含む）で、その寸法として、例えば、縦幅を２～１０ｃｍの範囲内の値とし、横幅を２～１０ｃｍの範囲内の値とし、かつ、厚さを１～１０ｍｍの範囲内とした固定ステージである。

　固定ステージ１３は、可動ステージ１５と、ガイドレール３５とを載せた後に、可動ステージ１５の側面から可動ステージ１５に設けた固定ネジ用の孔にねじ込まれた固定ネジ４１によって、ガイドレール３５を押圧し、ガイドレールによって挟み込むかたちで門型のガイド３５ｃの側面を適度に押圧される。そのため、可動ステージ１５は、凸型のガイド３５ｃに規制されて動く。かかる構成とすることにより、第１の実施形態における、遊びの原因となる溝加工をする必要がなくなるため、より精度よくステージの位置調整を行うことができる。

　また、図８（ｃ）は、図８（ａ）～（ｂ）で、ガイドレールの代わりに、アリ溝３５ｅとこれに対応する逆テーパー状の凸部構造を持つガイド３５ｆとで、ガイド構造を構成した例である。かかる構成とすることにより、固定ステージと、可動ステージとが離れる方向に力が働いた場合であっても、逆テーパー状の凸部によってズレが抑制され、ひいては、より精度よくステージの位置調整を行うことができる。

３．可動ステージ
　可動ステージ１５は、第１の実施形態の可動ステージのガイドレール用の溝をなくし、門型の跨座部３５ｄを設けた構成である。また、可動ステージ１５は、送りネジ（特に、図示せず。）の回転運動に応じて所定の動作、この場合は、固定ステージ１３の表面に平行な面内で、送りネジ（特に、図示せず。）の軸に沿う方向に直線運動するものである。かかる構成とすることにより、第１の実施形態における、遊びの原因となる溝加工が必要なくなることから、より精度よくステージの位置調整を行うことができる。
　さらに、ガイド構造をアリ溝構造とすることで、ガイドレールの必要がなくなり、第１の実施形態に比べて部品点数を少なくすることができ、さらに精度よくステージの位置調整を行うことができる。

４．バックラッシュ吸収部
　バックラッシュ吸収部は、図８に図示しないものの、第１の実施形態と同様であるが、可動ステージ１５の良好な移動性を確保し、かつ、可動ステージ１５等に発生する応力を吸収して、バックラッシュの発生を抑制しつつ、強固に固定状態を保持するための部材である。かかる構成とすることにより、可動ステージがスライドしている間は、所定のすべり性を発揮して、可動ステージのスライドを阻害することなく、その横揺れや捩れ等をさらに防止できる。
　そして、可動ステージを固定する際には、適度に変形して、可動ステージのバックラッシュを少なくし、かつ、固定した後には、十分に固化して、同様に可動ステージ等に発生する応力を吸収し、より強固に固定状態を保持することができる。

５．ズレ防止部
　ズレ防止部は、図８に図示しないものの、第１の実施形態と同様であるが、送りネジが第１端部側の方向にずれるのを防止する部材である。かかる構成とすることにより、第１端部は壁の孔の中に納まるため、ステージ機構の外側に部材が突出することを防止でき、したがって、ステージ機構をさらに小型化できる。

６．第１回転冶具接続部
　第１回転冶具接続部は、図８に図示しないものの、第１の実施形態と同様であるが、ステージ機構の外部から送りネジの第１端部に、送りネジを回転させるための例えば六角レンチとか、ドライバ、又は専用つまみ等の回転用冶具を着脱自在に接続するための構造部である。
　ステージ機構の調整時以外のときは、回転用冶具を外すことができ、したがって、ステージ機構の第１端部側の外側に部材が突出することがないから、ステージ機構をさらに小型化できる。

７．押圧力調整部
　押圧力調整部は、図８に図示しないものの、第１の実施形態と同様であるが、送りネジを第２端部側から第１端部の方向へ押圧する押圧力を調整する部材である。かかる構成とすることにより、ズレ防止部と押圧力調整部とが相俟って、送りネジの軸方向に沿う遊びをさらに防止することができる。

８．第２回転冶具接続部
　第２回転冶具接続部とは、図８に図示しないものの、第１の実施形態と同様であるが、ステージ機構の外部から押圧力調整部に六角レンチとか、ドライバ又は、専用つまみ等のような押圧力調整部を回転させる回転冶具を着脱自在に接続するための構造部である。かかる構成とすることにより、ステージ機構の調整時以外のときは、回転用冶具を外すことができ、したがって、ステージ機構の第２端部側の外側に部材が突出することがないから、ステージ機構のさらなる小型化を図ることができる。

Claims

　送りネジと、前記送りネジを内蔵する空間部を有する固定ステージと、前記送りネジの回転運動に応じて所定動作をする可動ステージと、前記送りネジのバックラッシュを防止するバックラッシュ吸収部と、を備えるステージ機構において、
　前記送りネジの一端である第１端部付近に設けられ、前記空間部の壁に接触し、前記送りネジが前記第１端部側の方向にずれるのを防止するズレ防止部と、
　前記送りネジの他端である第２端部に一端が接触し、他端が前記空間部の壁に固定されていて、前記送りネジを前記第２端部側から前記第１端部の方向へ押圧する押圧力を調整する押圧力調整部と、
　を備えることを特徴とするステージ機構。
　前記押圧力調整部は、前記送りネジの前記第２端部に対し、線接触又は点接触することを特徴とする請求項１に記載のステージ機構。
　前記押圧力調整部は、柱状部材を含み、前記押圧力調整部の前記第２端部に対する面と、前記第２端部の前記押圧力調整部に対する面のいずれか一方を球面形状とし、もう一方を当該球面形状に対し接線となる面で接触する面を持つ凹部形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ機構。
　前記押圧力調整部は、球状部材と、当該球状部材に対し接線となる面で接触する形状を持つ凹部を先端に有する球面押圧部材とを含み、前記第２端部は、前記球状部材に対し接線となる面で接触する面を持つ凹部を先端に有する球面受圧部を含み、前記送りネジの軸線上で、前記球面受圧部と前記球面押圧部材とで前記球状部材を挟むことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のステージ機構。
　前記押圧力調整部は、前記送りネジの第２端部に対し押圧を与えるネジ部材を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のステージ機構。
　前記押圧力調整部は、前記ネジ部材を回転させるための回転冶具を着脱可能とする回転冶具接続部（第２回転冶具接続部と称する場合がある。）をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のステージ機構。
　前記空間部の壁の厚さをＴ［ｍｍ］としたとき、前記ズレ防止部は、当該ズレ防止部の前記第１端部側の面と、前記第１端部の端面との間の距離が、Ｔ［ｍｍ］以下となるようにネジの軸に垂直な方向に突出する突出部を含むことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のステージ機構。
　前記送りネジの前記第１端部は、前記送りネジを回転させるための回転冶具を着脱可能とする回転冶具接続部（第１回転冶具接続部と称する場合がある。）を備えることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のステージ機構。
　前記バックラッシュ吸収部が、前記送りネジの通過孔を有する円筒状の樹脂部材を含むことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のステージ機構。
　前記バックラッシュ吸収部が、周囲に、金属保護カバーを有することを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のステージ機構。
　前記樹脂部材が、アミド樹脂、ウレタン樹脂、及びゴム系樹脂の少なくとも一つから構成してあることを特徴とする請求項９に記載のステージ機構。