JPH07630U - 直線駆動ステージ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直線駆動ステージ装置において、その装置軸
線方向の寸法を小さくすると共に、テーブルの移動に伴
う曲げモーメントの発生を抑制して、精度のよい位置決
めを実現すること。 【構成】 直線駆動ステージ装置１は、ステージ２と、
この側面に配置した駆動ユニット３と、駆動ユニット３
の直線運動をステージ２のテーブル２４の側に伝達する
ためのアーム機構４から構成されている。アーム機構４
を構成しているアーム４１は中心の支点Ｃを中心として
旋回可能であり、この支点から等距離にある両端には、
テーブル当接部およびロッド当接部としてのローラ４
２、４３が取付けられている。ローラ４２は、テーブル
２４の前端の中央に当接している。テーブル２４は引張
状態で内蔵されたコイルばねによってアーム４１の側に
付勢されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械等の分野においてワークを所定の位置に移動させるために 使用する直線駆動ステージ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

直線駆動ステージ装置は、直線駆動ステージと、このステージのテーブルを直 線移動させるための駆動ユニットから基本的に構成されている。一般的には、ス テージと駆動ユニットとを、移動方向に向けて直列に配置した構成を採用してい る。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、ステージと駆動ユニットを直列に配置した構成を採用した場合には、 移動方向における装置寸法が大きくなり、使用場所によって設置できないことも 起こり得る。この移動方向（装置軸線方向）の寸法を短くするためには、ステー ジの側面の側に駆動ユニットを配置することが考えられる。この場合には、テー ブルの移動方向と駆動ユニットの作動ロッドの移動方向が平行になるので、テー ブルの側から腕を横方向に延ばして、その腕の端を駆動ユニットの作動ロッドに より押すように構成すればよい。

【０００４】 しかしながら、このようにすると、腕を介してテーブルの側に曲げモーメント が作用してしまうので、テーブルの真直度が低下してしまう。

【０００５】 本考案の課題は、このような点に鑑みて、装置軸線方向の寸法を短くでき、し かも、テーブルの真直度を低下させることなく精度良く位置決めを行うことので きる直線駆動ステージ装置を実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決するために、本考案の直線駆動ステージ装置においては、直 線移動ステージに対して、その側面の側に駆動ユニットを配置すると共に、固定 した支点を中心として旋回可能なアーム機構を介して、駆動ユニットによりステ ージのテーブルを直線移動させる構成を採用している。

【０００７】 すなわち、本考案の直線駆動ステージ装置は、固定ベース上に直線移動可能に テーブルが設置されている直線移動ステージと、前記テーブルの移動方向と平行 な前記ベースの側面の側において当該テーブルの移動方向に向けて作動ロッドが 直線運動する状態に配置された駆動ユニットと、前記作動ロッドの先端および前 記テーブルの移動方向の一方の端面にそれぞれ当接しているロッド当接部および テーブル当接部を備え、これらの当接部とは異なる位置を支点として旋回可能に 支持されていると共に前記作動ロッドの直線運動を前記テーブルの直線運動とな るように当該テーブルの側に伝達するアーム機構と、前記作動ロッドおよび前記 テーブルに対する前記アーム機構の当接状態を保持する付勢手段とを有すること を特徴としている。

【０００８】 テーブルの側に曲げモーメントが実質的に作用しないようにするためには、ア ーム機構のテーブル当接部を、テーブルの端面における中央（すなわち、装置軸 線上の位置）に当接させるようにすればよい。

【０００９】 アーム機構の代表的な構成としては、そのロッド当接部およびテーブル当接部 の間の位置を支点として旋回可能に支持されているものを挙げることができる。

【００１０】 ここで、アーム機構のロッド当接部およびテーブル当接部としては、円形外周 面あるいは球状外周面を備えた転動体から構成したものが望ましい。

【００１１】

【実施例】

以下に、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１２】 図１、２、３には、本考案の一実施例の直線駆動ステージ装置を示してある。 本例の装置１は、直線移動ステージ２と、この側面に取り付けた駆動ユニット３ と、これら直線移動ステージ２および駆動ユニット３を連結しているアーム機構 ４から構成されている。

【００１３】 直線移動ステージ２は全体として矩形形状をしており、ベース２１と、この上 面に対して左右一対のリニアガイド２２、２３を介して装置軸線Ｌに沿って直線 往復移動が自在に支持されたテーブル２４を備えている。テーブル２４の前端面 ２４ａの中央には、Ｔ字形のアーム当接部材２４１がボルトによって固着されて いる。また、ベース２１の上面とテーブル２４の裏面の間に形成されている空所 ２５には、装置軸線Ｌに沿って引張状態でコイルばね２６が配置されている。こ のコイルばね２６の前端は、ベースの側に固着したばね受け用のピン２７に引掛 けられており、その後端は、テーブルの側に固着したばね受け用のピン２８に引 掛けられている。なお、テーブル２４の上面には、被駆動部材を取り付けるため に利用する９個の取付け用のボルト孔２９が形成されている。

【００１４】 次に、ベース２１の前端面における中央から側面の側に寄った位置にも、Ｔ字 形の支持部材５がボルトによって固着されている。この支持部材５の側部側はベ ース側面より側方に向けて延びており、そこに、駆動ユニット３が取付けられて いる。駆動ユニット３は、装置軸線Ｌに平行となるように配置されている。この 駆動ユニット３は、モータ等の回転源と、この回転源からの回転を減速する減速 機構と、減速された回転を直線運動に変換する変換機構から構成された一般的に 知られたものを採用している。この駆動ユニット３の前端からは作動ロッド３１ が突出しており、駆動ユニット３を駆動すると、この作動ロッド３１が所定のス トロークで直線往復移動する。

【００１５】 一方、ベース２１の前端面に取り付けた支持部材５における前方側に突出して いる突出部分５１の上面には、支持ピン５２を中心として、テーブル上面に平行 な面内を旋回自在な状態でアーム機構４を構成するアーム４１が支持されている 。このアーム４１は、支持ピン５２により規定される支点Ｃを中心として左右対 称の形状をしている。さらに、アーム４１の一方の端には、テーブル当接部を規 定するローラ４２が回転自在に支持されており、このローラ４２の外周面４２ａ が、テーブル側のアーム当接部材２４１の前端面２４１ａに当接している。アー ム４１の他方の端には、ロッド当接部を規定するローラ４３が同じく回転自在に 支持されており、このローラ４３の外周面４３ａが、駆動ユニットの作動ロッド ３１の前端面３１ａに当接している。

【００１６】 図４を参照して、本例の直線駆動ステージ装置１の動作を説明する。初期状態 においては、図において想像線で示すように、駆動ユニット３の作動ロッド３１ は最も引っ込んだ位置にある。ここに、テーブル２４は、引張状態で装着されて いるコイルばね２６の引張力によって前方側に向けて付勢されているので、アー ム４１の両端のローラ４２、４３は、それぞれ所定の押しつけ力で、アーム当接 部材２４１の前端面２４１ａおよび作動ロッド３１の前端面３１ａの側に当接し た状態にある。すなわち、本例において、このコイルばね２６が、テーブルおよ び作動ロッドに対するアームの当接状態を保持するための付勢手段を構成してい る。勿論、これ以外の構成の付勢手段を採用してもよい。

【００１７】 この状態において、駆動ユニット３を駆動して作動ロッド３１を図の実線位置 まで突出させると、アーム４１はその中心の支点Ｃを中心として旋回するので、 アーム端部のローラ４２によってテーブル２４はコイルばね２６のばね力に抗し て後端側に向けて、作動ロッドの突出量と同一量だけ後退する。このように、作 動ロッド３１を直線往復移動させることにより、テーブル２４を所定の範囲内の 任意の位置に移動して、そこの位置決めすることができる。

【００１８】 本例の装置においては、アーム機構４を利用しているので、テーブル２４の側 に、不所望な曲げモーメントが作用しない。よって、テーブルの真直度を保持で き、精度良くテーブルを移動させることができる。特に、本例においては、テー ブル２４を、その中心（装置軸線Ｌ上の位置）で押しているので、このような曲 げモーメントは実質的に発生しない。よって、極めて精度良くテーブルの位置決 めが出来ると共に、リニアガイド２２、２３に対してモーメント負荷が作用しな いので、リニアガイドの寿命も向上する。

【００１９】 さらに、本例においては、ローラ４２、４３を用いて当接部を形成しているの で、テーブルおよび作動ロッドに対するアームの当接状態を常に良好に保持でき るので好ましい。

【００２０】 ここで、本例においてはアーム４１の支点Ｃを中心とする左右の腕の長さを同 一としてあるが、これらの長さを変更することにより、テーブル２４の移動速度 、その位置決めの分解能を変えることができる。すなわち、支点Ｃから作動ロッ ド３の側の腕の長さを長くすれば、テーブル２４の位置決めの分解能を高めるこ とができ、この逆にすることにより、テーブル２４の移動速度を高めることがで きる。また、本例においては、ローラ４２、４３によってテーブル当接部、ロッ ド当接部を形成しているが、この代わりに、球状の転動体を利用して、当接部を 形成してもよいことは勿論である。

【００２１】 さらに、本例においては、アーム４１の支点Ｃをローラ４２、４３の間に位置 させているが、これらの外側に位置させるようにしてもよい。

【００２２】 図５ないし図９には、本考案を適用した二軸ステージ装置を示してある。これ らの図において、前述した実施例と対応する部分には同一の符号を付し、以下に おいてはそれらの説明は省略するものとする。本例の装置１００においては、ベ ース２１上に支持されているテーブル２４を二段構成としてあり、下側の第１の テーブル２４１と、上側の第２のテーブル２４２から構成してある。これらのテ ーブルは、一体となってＸ軸方向（図５参照）に移動する。しかし、上側の第２ のテーブル２４２は、下側の第１のテーブル２４１に対して、Ｚ軸方向に向けて 移動自在に支持されている。これらのテーブルは、Ｘ軸駆動ユニット３によって 、ベース２１に対してＸ軸方向の往復移動される。この機構は、前述した実施例 と同一である。

【００２３】 これに対して、図５から分かるように、本例においては、テーブルのうち、下 側の第１のテーブル２４１の側面には、ブラケット１０１を介して、Ｚ軸駆動ユ ニット１０２が取付けられている。この駆動ユニット１０２によって、第２のテ ーブル２４２は、Ｚ軸方向の移動されるようになっている。このＺ軸駆動ユニッ ト１０２の直線運動は、アーム機構１０４を介して、テーブル２４２の側に伝達 される。このアーム機構１０４において、そのアーム１０５の支点Ｃ１は、第２ のテーブル２４２の中央に位置している。そして、この支点からテーブル２４２ を押しつける側のローラ１０６までの腕の長さは、この支点から駆動ユニット１ ０２によって押される側のローラ１０７までの腕の長さよりも短く設定されてい る。

【００２４】 本例においては、各駆動ユニット３、１０２を駆動することにより、第２のテ ーブル２４２を、平面上の所定の範囲内の任意の位置に位置決めすることができ る。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の直線駆動ステージ装置においては、ステージに 対してその移動方向の側面の側に駆動ユニットを取り付けると共に、駆動ユニッ トからアーム機構を介してその直線運動をステージのテーブル側に伝達するよう にしている。したがって、本考案によれば、装置の軸線方向の寸法を小さくする ことができると共に、ステージの側に不所望な曲げモーメントが発生することを 回避でき、精度の良い位置決めを実現することができる。特に、アーム機構を介 して、駆動ユニットからの駆動力をテーブルの中心に作用させるようにすれば、 曲げモーメントがステージの側に作用することが無いので好ましい。また、本考 案では、円形外周面あるいは球面を備えた転動体を用いてテーブル当接部および ロッド当接部を形成しているので、テーブルおよび作動ロッドに対するアームの 当接状態を常に良好に保持することができる。

【００２６】 これに加えて、本考案によれば、アームの支点から各当接部までの距離を変更 することにより、テーブルの移動速度およびその位置決めの分解能を簡単に変更 することができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の直線駆動ステージ装置を示
す平面図である。

【図２】図１の装置をＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した部
分を示す断面図である。

【図３】図１の装置を矢印ＩＩＩの方向から見た場合の
側面を部分的に断面として示す側面図である。

【図４】図１の装置の動作を説明するための平面図であ
る。

【図５】本考案の別の実施例のステージ装置を示す平面
図である。

【図６】図５の装置を矢印ＶＩ−ＶＩの方向から見た場
合の側面を部分的に断面として示す側面図である。

【図７】図５の装置のＺ軸方向の断面を示す断面図であ
る。

【図８】図５の装置を矢印ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの方向か
ら見た場合の側面を部分的に断面として示す側面図であ
る。

【図９】図５の装置のＸ軸方向の断面を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・直線駆動ステージ装置 ２・・・ステージ ２１・・・ベース ２２、２３・・・リニアガイド ２４・・・テーブル ２４ａ・・・テーブル前端面 ２４１・・・アーム当接部材 ３・・・駆動ユニット ３１・・・作動ロッド ３１ａ・・・作動ロッドの前端面 ４・・・アーム機構 ４１・・・アーム ４２・・・ローラ（テーブル当接部） ４３・・・ローラ（ロッド当接部） Ｃ・・・アームの支点 Ｌ・・・装置軸線（移動方向）

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定ベース上に直線移動可能にテーブル
   が設置されている直線移動ステージと、前記テーブルの
   側面の側において当該テーブルの移動方向に向けて作動
   ロッドが直線運動する状態に配置された駆動ユニット
   と、前記作動ロッドの先端および前記テーブルの移動方
   向の一方の端面にそれぞれ当接しているロッド当接部お
   よびテーブル当接部を備え、これらの当接部とは異なる
   位置を支点として旋回可能に支持されていると共に前記
   作動ロッドの直線運動を前記テーブルの直線運動となる
   ように当該テーブルの側に伝達するアーム機構と、前記
   作動ロッドおよび前記テーブルに対する前記アーム機構
   の当接状態を保持する付勢手段とを有することを特徴と
   する直線駆動ステージ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記アーム機構のテ
   ーブル当接部は、前記テーブルの端面における中央に当
   接していることを特徴とする直線駆動ステージ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記アーム
   機構は、前記ロッド当接部およびテーブル当接部の間の
   位置を支点として旋回可能に支持されていることを特徴
   とする直線駆動ステージ装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３のいずれかの項におい
   て、前記アーム機構のロッド当接部およびテーブル当接
   部は、円形外周面あるいは球状外周面を備えた転動体か
   ら構成されていることを特徴とする直線駆動ステージ装
   置。