JPH07122455B2 - Precision positioning device - Google Patents
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- JPH07122455B2 JPH07122455B2 JP62148433A JP14843387A JPH07122455B2 JP H07122455 B2 JPH07122455 B2 JP H07122455B2 JP 62148433 A JP62148433 A JP 62148433A JP 14843387 A JP14843387 A JP 14843387A JP H07122455 B2 JPH07122455 B2 JP H07122455B2
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Description
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.
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
送りねじ機構やリ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、精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(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ト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ト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。第
2の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61−293746
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
との間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、ローラや球体を複数個用いているた
めに、スライド方向と直交する方向の軸の回りの回転変
位がスライドテーブルに伝達されてしまう点において万
全ではない上に、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。When moving a slide table that is slidably supported in an XY table, etc., it is generally moved directly by a linear drive device such as a feed screw mechanism or a linear motor. This is unsuitable when a runout or rattling in a radial direction other than the driving direction is transmitted to the slide table and precise positioning is required. For this purpose, as shown in FIG. 5, a movable body 2 which is linearly driven by a linear drive device (not shown) is provided, and a plate 29 protruding from the movable body 2 is protruded from the slide table 1. The one positioned between the pair of nozzle plates 18 and 19 is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-71712.
Both nozzle plates 18 and 19 here are provided with a nozzle 17 that ejects high-pressure air toward the plate 29, and constitutes a gas bearing between the nozzle plate 18 and the plate 29. However, this one has the following problems.
First, even in the case of the gas bearing, since the force is transmitted through the entire bearing surface, the slide table 1 is affected by the deviation of the parallelism between the slide table 1 and the movable body 2 and the displacement and fluctuation of the movable body 2 due to the linear drive device. It appears as pitching or yawing, which causes a positioning error. Since the second rigidity per unit area is low, a large gas bearing is required to transmit a large force, and it is impractical when high-speed positioning is required. The third problem is that in the gas bearing, 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 optimum design value each time according to the operating conditions. Sex is limited. However, JP-A-61-293745 and JP-A-61-293746
As disclosed in Japanese Patent Publication No. JP-A-2003-264, there is a device in which a roller or a sphere is interposed between a slide table and a movable body, and the two are attracted to each other by a permanent magnet or a coil spring. Is almost solved. However, since a plurality of rollers and spheres are used, it is not perfect in that the rotational displacement around the axis in the direction orthogonal to the sliding direction is transmitted to the slide table, and also in these cases, the second The problem and the third problem have not been solved, and there remain problems in terms of large force transmission, design freedom, and versatility. This is because the spring force of the coil spring and the attractive force of the permanent magnet cannot be changed unless the design is changed and parts are replaced.
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装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to be able to transmit a large force in the sliding direction, and at the same time, to transmit the movement in the other direction to the slide table. Another object is to provide a precision positioning device that enables high-speed precision positioning.
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、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の両者の上記対
向面に共に接する単一の球体と、両端が夫々自在継手を
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
合わせる連結棒とからなり、連結棒の少なくとも一端の
自在継手は、可動体もしくはスライドテーブルに設けら
れた上記スライド方向に撓み可能な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
大きな引っ張り力ので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、自在継手の存在により、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に支持されているス
ライドテーブル1には、アーム11とばねアーム12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20に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
リニアモータである直線駆動装置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側へと突出するアーム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は第4図に示すように、両アーム11,21
の焼き入れ処理及び研磨加工が施されている側面に接す
る。またアーム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ロッ
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
度を有している自在継手40,40を介して夫々アーム21と
ばねアーム12とに連結されている。 第3図は直線駆動装置5として、モータ52にて回転駆動
される送りねじ50と送りナット51、ガイドシャフト53等
によって構成される送りねじ機構を用いて例を示してい
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11,21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軸の回り
の動きがあっても、これらは球体3のころがりや自在継
手40の存在、そして球体3が一つだけあることなどによ
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在継手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んどなく、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。Therefore, the precision positioning device according to the present invention connects the slide table slidably supported, the movable body that is slid driven by the linear drive device, and the movable table and the slide table that have the same sliding direction. And a transmission member for transmitting the movement of the movable body to the slide table. The transmission member is rotatably disposed between the surfaces of the movable body and the slide table which face each other in the sliding direction, and the transmission member is provided between the movable body and the slide table. A single spherical body that is in contact with both of the opposing surfaces, and a connecting rod that is connected at both ends to the movable body and the slide table via universal joints and that pulls the movable body and the slide table together with the spherical body sandwiched therebetween. And a universal joint at least one end of the connecting rod is a slide member provided on a movable body or a slide table. Is characterized in that it is connected to a spring arm deflectable countercurrent. 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 for reaching because of the large pulling force, The existence of the spring arm ensures the reliable movement of the sphere, and the existence of the universal joint prevents the influence of the movement other than the sliding direction from being transmitted through the connecting rod. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiment. One end of an arm 11 and one end of a spring arm 12 are fixed to a slide table 1 slidably supported by a slide guide 10. Further, a spherical body 3 which is a steel ball that has been quenched through a ball guide 15 is rotatably held on a side surface of the arm 11. The movable body 2 slidably supported by the sub-slide guide 20 is linearly driven by a linear drive device 5 which is a linear motor arranged in the sub-slide guide 20, and its sliding direction is the sliding direction of the slide table 1. It is parallel to the sliding direction. One end of the arm 21 protruding toward the slide table 1 is fixed to the movable body 2. This arm 21 has its side surface opposed to the arm 11 in the sliding direction of the slide table 1, and the sphere 3 has both arms 11, 21 as shown in FIG.
It comes into contact with the side surface that has been subjected to the quenching process and the polishing process. The arm 21 is connected to the spring arm 12 by a connecting rod 4. The connecting rod 4 here has a right-hand threaded portion called a turnbuckle or a rod end and a left-handed threaded portion, and its length is freely adjustable, and both ends enclose a spherical body and this. They are connected to the arm 21 and the spring arm 12 via universal joints 40, 40 each having a degree of freedom in the three-dimensional direction including a bearing. FIG. 3 shows an example in which a feed screw mechanism constituted by a feed screw 50 rotatably driven by a motor 52, a feed nut 51, a guide shaft 53 and the like is used as the linear drive device 5. Thus, in this precision positioning device, the connecting rod 4
By adjusting the length of the spring arm 12 so that the spring arm 12 is bent, the movable body 2 and the slide table 1 sandwiching the sphere 3 between the arms 11 and 21 are attracted to each other, and the sliding direction of the slide table 1 is increased. At, a preload state is formed in which the sphere 3 contacts the arms 11 and 21 at a required pressure. Now, when the movable body 2 makes a linear motion by being driven by the linear drive device 5, the movable body 2 pushes the slide table 1 through the spherical body 3 and pulls it through the connecting rod 4,
The slide table 1 is moved. At this time, even if the movable body 2 moves in the radial direction or around the axis intersecting the linear movement direction, these must be the rolling of the spherical body 3, the existence of the universal joint 40, and that only one spherical body 3 exists. Since it is absorbed by, for example, it is not transmitted to the slide table 1, and the slide table 1 does not cause pitching or yawing. Actually, the rolling resistance of the spherical body 3 and the rotational resistance of the universal joint 40 cause unnecessary movements to the slide table 1, but these are sufficiently smaller than the force to be transmitted in the sliding direction, and are practically used. There is no problem if you ignore it. The spring arm 12 acting as a leaf spring element can generate a sufficiently large force by appropriately selecting its plate thickness, so that the presence of the spring arm 12 limits the magnitude of the force to be transmitted. It is hardly given, and it is possible to cope with high-speed, high-acceleration positioning in which a large inertial force acts. In the illustrated example, the spring arm 12 is provided on the slide table 1 side, but it is of course possible to provide it on the movable body 2 side, and the spring arms provided on both sides may be connected by the connecting rod 4. Good.
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ものであり、殊に球体
が単一であるために、スライド方向と直交する軸の回り
の回転変位もスライドテーブル側に伝えられることがな
く、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き
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きるものであ
る。As described above, in the present invention, the components other than the necessary components of the movement of the movable body can be absorbed by rolling of the spherical body or rotation of the free joint, and in particular, the spherical body is a single body. Therefore, the rotational displacement around the axis orthogonal to the slide direction is not transmitted to the slide table side, and only the required component movement can be transmitted to the slide table via the spherical body or the connecting rod. With the elasticity of the spring arm, the sphere comes into contact with the movable body and the slide table at a required pressure in the slide direction, so that the slide table can be precisely positioned without rattling in the slide direction. Moreover, since the slide table is driven by the movable body by the spherical body or the connecting rod and the spring arm, Force greater can be transmitted, is thus one that can cope with high-speed positioning.
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例を示す斜視
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は直線駆動装置、12はばねアーム、
40は自由継手を示す。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the same as above, FIG. 3 is a perspective view showing another example of the linear drive device of the same above, and FIG. 5 is a perspective view of a conventional example, 1 is a slide table, 2 is a movable body, 3 is a sphere, 4 is a connecting rod, 5 is a linear drive device, 12 is a spring arm,
40 indicates a free joint.
Claims (2)
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
ライドテーブルの両者の上記対向面に共に接する単一の
球体と、両端が夫々自在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棒とからな
り、連結棒の少なくとも一端の自在継手は、可動体もし
くはスライドテーブルに設けられた上記スライド方向に
撓み可能な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 slidably, a movable body which is slidably driven by a linear drive device, and the movable body and the slide table, which have the same sliding direction, are connected to each other to move the movable body. A transmission member for transmitting to the slide table, wherein the transmission member is rotatably disposed between the facing surfaces of the movable body and the slide table in the sliding direction so that the movable body and the slide table face each other. A single sphere that is in contact with the surface together, and a connecting rod whose both ends are connected to the movable body and the slide table through universal joints, respectively, and the movable body and the slide table are pulled together by sandwiching the sphere, The universal joint on at least one end of the connecting rod is a spring arm provided on a movable body or a slide table and capable of bending in the sliding direction. Precision positioning apparatus characterized by being connected to the arm.
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 rod is a turnbuckle, rod end or the like whose length is adjustable.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62148433A JPH07122455B2 (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Precision positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62148433A JPH07122455B2 (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Precision positioning device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63312563A JPS63312563A (en) | 1988-12-21 |
| JPH07122455B2 true JPH07122455B2 (en) | 1995-12-25 |
Family
ID=15452684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62148433A Expired - Lifetime JPH07122455B2 (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Precision positioning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122455B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112537027A (en) * | 2020-12-16 | 2021-03-23 | 深圳市纵维立方科技有限公司 | Linear module |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065410U (en) * | 1983-10-13 | 1985-05-09 | 三菱重工業株式会社 | Turnbuckle |
| JPS6197305U (en) * | 1984-11-29 | 1986-06-23 | ||
| JPS61293746A (en) * | 1985-06-18 | 1986-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Precision location device |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP62148433A patent/JPH07122455B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63312563A (en) | 1988-12-21 |
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