JPH11300557A - 移動テーブル装置 - Google Patents

移動テーブル装置

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JPH11300557A
JPH11300557A JP10105181A JP10518198A JPH11300557A JP H11300557 A JPH11300557 A JP H11300557A JP 10105181 A JP10105181 A JP 10105181A JP 10518198 A JP10518198 A JP 10518198A JP H11300557 A JPH11300557 A JP H11300557A
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JP
Japan
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moving
moving table
along
axis
biaxial
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Withdrawn
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JP10105181A
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English (en)
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Junichi Sakai
淳一 坂井
Yoichi Fukazawa
陽一 深沢
Satoshi Okamura
諭 岡村
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THK Co Ltd
Original Assignee
THK Co Ltd
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Publication date
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 移動テーブルを原点以外の位置で回転さ
せたり、所定角度だけ回転させた後に平行に移動させる
といった動作を、簡単な制御で行うことができると共
に、回転中心を二軸方向に沿って直線状に移動させるこ
とが容易に可能であり、しかも、移動テーブルを一軸方
向に沿って大きく移動させることが可能な移動テーブル
装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 テーブル基盤2に対して移動テーブル3
を、互いに交差する二軸方向に沿って、かつ一方の軸方
向に沿って大きく移動自在に案内すると共に、移動テー
ブルを回転自在に支持する複数の二軸案内機構41 、4
2 、43 と、前記複数の二軸案内機構41 、42 、43
の移動部材を、二軸方向に沿って選択的に移動させるこ
とにより、テーブル基盤2に対して移動テーブル3を、
二軸方向に沿った直線運動と、当該二軸が形成する平面
に対して直交する軸を中心にした回転運動とが可能とな
るように駆動する駆動手段5、6、7と、を備えるよう
に構成して課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密印刷機械や精
密加工機械、あるいは精密製造機械等に使用される移動
テーブル装置に係り、特に、テーブル基盤に対して移動
テーブルを、互いに交差する二軸方向に沿って移動可能
に、かつ二軸が形成する平面に対して直交する軸を中心
にして回動可能に取り付けてなる移動テーブル装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、上記精密印刷機械や精密加工機
械、あるいは精密製造機械等に使用される移動テーブル
装置としては、テーブル基盤に対して移動テーブルを、
互いに交差する二軸方向に沿って移動可能に取り付けて
なる、所謂XYテーブルが多く用いられている。このX
Yテーブルは、移動テーブル上に載置されたワークを、
X軸とY軸の二軸方向に沿って各々移動させるものであ
るが、精密印刷機械等においては、移動テーブル上に載
置された印刷用のワークを、二軸方向に沿って移動させ
るのみならず、当該二軸が形成する平面に対して直交す
る軸を中心にして回動させる動作が必要となる場合があ
る。
【0003】そこで、上記精密印刷機械等において使用
される移動テーブル装置としては、テーブル基盤に対し
て移動テーブルを、互いに交差する二軸方向に沿って移
動可能であるのみならず、二軸が形成する平面に対して
直交する軸を中心にして回動可能に取り付けてなる、い
わゆる”XYθテーブル”と呼ばれる装置が使用されて
いる。
【0004】このXYθテーブルに関する技術として
は、例えば、特開平8−99243号公報や特開平1−
240246号公報、特開平1−242989号公報、
特開平4−210347号公報、特開平8−21117
3号公報、特開平8−252733号公報、特開平9−
42405号公報、特開平9−155666号公報、特
開平9−216138号公報等、あるいは、実用新案掲
載公報第2515316号や特開平4−354637号
公報、特開平6−31563号公報等、更に特開平7−
219636号公報や特開平5−77125号公報、特
開平4−2435号公報、特開平3−56895号公
報、特開平2−202031号公報、特開昭62−28
2294号公報等、多くのものが、既に提案されてい
る。
【0005】これらのXYθテーブルに関する技術のう
ち、代表的なものについて説明すると、特開平8−99
243号公報に係る縦横移動旋回テーブル機構は、ベー
ス上に、3台のXY直線案内機構を介して可動テーブル
を全方向に移動自在に支持すると共に、これらXY直線
案内機構が有する移動ブロックに対して個別のボールね
じ装置にて駆動力を付与し、各XY直線案内機構が有す
る上方レールを可動テーブルの下面に固着すると共に、
該XY直線案内機構が有する上下のブロックをピン及び
ベアリングにて互いに回動自在に連結するように構成し
たものである。
【0006】また、実用新案掲載公報第2515316
号に係る移動テーブルは、ベース上に、スラストベアリ
ングを介して可動テーブルを全方向に移動自在に支持す
ると共に、ベースに互いに直交する方向に3機の駆動装
置を取り付け、これらの駆動装置の出力軸を継手を介し
て可動テーブルに連結するように構成したものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の場合には、次のような問題点を有している。す
なわち、上記特開平8−99243号公報に係る縦横移
動旋回テーブル機構の場合には、ベース上に、3台のX
Y直線案内機構を介して可動テーブルを全方向に移動自
在に支持すると共に、これらXY直線案内機構が有する
移動ブロックに対して個別のボールねじ装置にて駆動力
を付与するように構成したものであるため、可動テーブ
ルを原点以外の位置で回転させたり、所定角度回転させ
た後に平行に移動させるには、3台のXY直線案内機構
の移動ブロックを、各々相互に関連する異なった量だけ
別個に移動させなければならず、テーブルの移動制御が
複雑になるという問題点があった。また、上記特開平8
−99243号公報に係る縦横移動旋回テーブル機構の
場合には、可動テーブルの回転中心がXY方向の移動に
相互に関連して移動してしまうため、可動テーブルをX
Y平面内で位置決めした上で、一軸方向に沿って直線状
に移動させつつ回転させて、当該可動テーブル上に載置
されたワークに対して印刷等の処理を施す場合などの動
作が困難であるという問題点もあった。さらに、上記特
開平8−99243号公報に係る縦横移動旋回テーブル
機構の場合には、ベース上に、3台のXY直線案内機構
を介して可動テーブルを全方向に移動自在に支持するよ
うに構成したものであるため、可動テーブル上に載置さ
れるワークの着脱等を行う際に、可動テーブルを一軸方
向に沿って大きく移動させたい場合などでも、可動テー
ブルを一軸方向に沿って大きく移動させることができな
いという問題点もあった。
【0008】一方、上記実用新案掲載公報第25153
16号に係る移動テーブルの場合にも、ベース上に、ス
ラストベアリングを介して可動テーブルを全方向に移動
自在に支持すると共に、ベースに互いに直交する方向に
3機の駆動装置を取り付け、これら駆動装置の出力軸を
継手を介して可動テーブルに連結するように構成したも
のであるため、同様に、可動テーブルを原点以外の位置
で回転させたり、所定角度だけ回転させた後に平行に移
動させるには、3機の駆動装置を、各々相互に関連する
異なった量だけ別個に移動させなければならず、制御が
複雑となると共に、回転中心がXY方向の移動に相互に
関連して移動してしまうという問題点や、可動テーブル
を一軸方向に沿って大きく移動させることができないと
いう問題点をやはり有していた。
【0009】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたものであり、その目的とす
るところは、移動テーブルを原点以外の位置で回転させ
たり、所定角度だけ回転させた後に平行に移動させると
いった動作を、簡単な制御で行うことができると共に、
回転中心を二軸方向に沿って直線状に移動させることが
容易に可能であり、しかも、移動テーブルを一軸方向に
沿って大きく移動させることが可能な移動テーブル装置
を提供することにある。
【0010】
【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、請求項1に記載の発明は、テーブル基盤に対して
移動テーブルを、互いに交差する二軸方向に沿って移動
可能に、かつ二軸が形成する平面に対して直交する軸を
中心にして回動可能に取り付けてなる移動テーブル装置
において、前記テーブル基盤に対して移動テーブルを、
互いに交差する二軸方向に沿って、かつ一方の軸方向に
沿って大きく移動自在に案内すると共に、移動テーブル
を回転自在に支持する複数の二軸案内機構と、前記複数
の二軸案内機構の移動部材を、二軸方向に沿って選択的
に移動させることにより、テーブル基盤に対して移動テ
ーブルを、二軸方向に沿った直線運動と、当該二軸が形
成する平面に対して直交する軸を中心にした回転運動と
が可能となるように駆動する駆動手段と、を備えるよう
に構成したものである。
【0011】上記二軸案内機構は、例えば、互いに直交
するX軸方向とY軸方向に沿って、移動テーブルを移動
自在に案内すると共に、移動テーブルを回転自在に支持
するものが用いられる。但し、この二軸案内機構が案内
する二つの軸方向は、直交するX軸方向とY軸方向に限
らず、所定の角度をなして交差する二つの軸方向であっ
ても良い。上記二軸案内機構としては、例えば、テーブ
ル基盤側に取り付けられる第1の軌道レールと、この第
1の軌道レールに多数の転動体を介して移動自在に取り
付けられる移動ブロックと、この移動ブロックに多数の
転動体を介して前記第1の軌道レールと直交する方向に
移動自在に取り付けられる第2の軌道レールと、を備え
たものが用いられるが、軌道レールや移動ブロック等と
の位置関係や形状は、これに限定されるものではない。
【0012】すなわち、上記二軸案内機構としては、例
えば、テーブル基盤側に取り付けられる上向きに断面コ
字状の凹部が開口した幅の広い第1の軌道レールと、こ
の第1の軌道レールの第1凹部内に多数の転動体を介し
て移動自在に取り付けられる移動ブロックと、この移動
ブロックの上部に第1の軌道レールと直交するように取
り付けられた第2の軌道レールと、この第2の軌道レー
ルを多数の転動体を介して前記第1の軌道レールと直交
する方向に移動自在に案内する固定ブロックとからなる
ものを用いることができる。この場合、上記二軸案内機
構は、移動テーブル側に設けられた旋回機構を介して、
移動テーブルを回転自在に支持するように取り付けられ
る。
【0013】また、上記二軸案内機構としては、テーブ
ル基盤側に取り付けられる上向きに断面コ字状の凹部が
開口した幅の広い第1の軌道レールと、この第1の軌道
レールの第1凹部に多数の転動体を介して移動自在に取
り付けられる移動ブロックと、この移動ブロックの上部
に第1の軌道レールと直交するように取り付けられ、上
向きに断面コ字状の凹部が開口した幅の広い第2の軌道
レールと、この第2の軌道レールの凹部内に多数の転動
体を介して前記第1の軌道レールと直交する方向に移動
自在に案内される固定ブロックとからなるものを用いて
もよい。
【0014】このように構成される二軸案内機構は、例
えば、移動テーブル側に設けられた旋回機構を介して、
移動テーブルを回転自在に支持するように取り付けられ
るが、これに限定されるものではなく、第1の軌道レー
ルに多数の転動体を介して移動自在に取り付けられる移
動ブロックと、この移動ブロックの上部に多数の転動体
を介して移動自在に、かつ第1の軌道レールと直交する
ように取り付けられる第2の軌道レールとの間に、旋回
機構を配置するように構成しても良い。
【0015】また、上記二軸案内機構として、テーブル
基盤側に取り付けられる上向きに断面コ字状の凹部が開
口した幅の広い第1の軌道レールと、この第1の軌道レ
ールの第1凹部内に多数の転動体を介して移動自在に取
り付けられる移動ブロックと、この移動ブロックの上部
に第1の軌道レールと直交するように取り付けられた第
2の軌道レールと、この第2の軌道レールを多数の転動
体を介して前記第1の軌道レールと直交する方向に移動
自在に案内する固定ブロックとからなるものを用いた場
合には、第1の軌道レールの第1凹部内に多数の転動体
を介して移動自在に取り付けられる側の移動ブロック
と、第2の軌道レールが多数の転動体を介して移動自在
に取り付けられる側の移動ブロックとの間、即ち移動ブ
ロックの中間に、旋回機構を配置するように構成しても
良い。
【0016】さらに、上記二軸案内機構として、テーブ
ル基盤側に取り付けられる上向きに断面コ字状の凹部が
開口した幅の広い第1の軌道レールと、この第1の軌道
レールの第1凹部に多数の転動体を介して移動自在に取
り付けられる移動ブロックと、この移動ブロックの上部
に第1の軌道レールと直交するように取り付けられ、上
向きに断面コ字状の凹部が開口した幅の広い第2の軌道
レールと、この第2の軌道レールの凹部内に多数の転動
体を介して前記第1の軌道レールと直交する方向に移動
自在に案内される固定ブロックとからなるものを用いた
場合には、移動ブロックと、第2の軌道レールとの間
に、旋回機構を配置するように構成しても良い。
【0017】このように、上記旋回機構は、移動テーブ
ル側に設けるように構成しても、二軸案内機構の中間に
設けるように構成してもよい。但し、旋回機構を移動テ
ーブル側に設けるように構成した場合には、移動テーブ
ルを駆動する力が、当該移動テーブル側に設けられた旋
回機構を介して直接伝達されるため、移動テーブルの重
心に略平行な方向に駆動力を伝達することができ、移動
テーブルを駆動する際に、当該旋回機構の転動体等にア
ンバランスなモーメント荷重が作用することがなく、移
動テーブルの移動を一層スムースに行うことができる。
【0018】なお、上記二軸案内機構としては、横方向
の荷重を受け持つものであればよく、転がり案内を利用
した他のリニア軸受はもちろん、すべり軸受を用いても
よい。
【0019】また、上記二軸案内機構は、移動テーブル
を回転自在に支持するものであり、例えば、移動テーブ
ル側の移動部材である第2の軌道レールが、旋回自在な
旋回機構を介して移動テーブルに取り付けられる。但
し、上記二軸案内機構は、移動テーブルを回転自在に支
持すればよく、当該移動テーブルを回転自在に支持する
旋回機構は、必ずしも二軸案内機構と一体に設ける必要
はなく、移動テーブル側の部材として組み付けるように
構成してもよい。
【0020】さらに、上記駆動手段は、例えば、ねじ送
り(ボールねじ等)機構によって構成され、二軸案内機
構に送りねじ軸が螺合するナット部を設けたものが用い
られる。このように、上記駆動手段をねじ送り機構によ
って構成すれば、ねじ軸が停止している間は、ねじ軸と
ナット部間のねじ係合部によってねじ軸方向の位置決め
がなされるので好ましい。この駆動手段としては、ねじ
送り機構からなるものに限定される分けではなく、例え
ば、シャフトが直線的に往復運動するアクチュエータ
(例えば、オリエンタルモータ社製)等を使用すること
ができる。なお、上記駆動手段は、例えば、固定側であ
るテーブル基盤側に取り付けられるが、可動側である移
動テーブル側に取り付けるように構成しても勿論よい。
【0021】上記移動テーブルは、複数の二軸案内機構
によって、互いに交差する二軸方向に沿って移動自在に
案内され、これら複数の二軸案内機構の移動部材を、駆
動手段によって二軸方向に沿って選択的に移動させるこ
とにより、各軸の方向に直線的に移動させることが可能
となる。
【0022】また、上記移動テーブルは、複数の二軸案
内機構の移動部材を、駆動手段によって選択的に移動さ
せることにより、当該移動テーブルに回転モーメント力
を作用させ、二軸が形成する平面に対して直交する軸を
中心にして回転運動させることが可能となる。
【0023】さらに、上記移動テーブルを二軸方向に沿
って移動自在に案内する複数の二軸案内機構は、当該移
動テーブルを一方の軸方向に沿って大きく移動自在に案
内するように構成されているので、移動テーブル上に載
置されるワークの着脱等を行う際に、移動テーブルを一
軸方向に沿って大きく移動させたい場合などでも、移動
テーブルを一軸方向に沿って大きく移動させることが可
能となっている。
【0024】また、請求項2に記載の発明は、テーブル
基盤に対して移動テーブルを、互いに交差する二軸方向
に沿って移動可能に、かつ二軸が形成する平面に対して
直交する軸を中心にして回動可能に取り付けてなる移動
テーブル装置において、前記テーブル基盤に対して移動
テーブルを、互いに交差する二軸方向に沿って、かつ一
方の軸方向に沿って大きく移動自在に案内すると共に、
移動テーブルを回転自在に支持する複数の二軸案内機構
と、前記複数の二軸案内機構のうち、少なくとも1つの
二軸案内機構のテーブル基盤側の移動部材を、移動量の
大きな第1の軸方向に沿って駆動する第1の駆動手段
と、前記複数の二軸案内機構のうち、前記少なくとも1
つの二軸案内機構に対する他の二軸案内機構の移動テー
ブル側の移動部材を、第2の軸方向に沿って互いに独立
して駆動する第2の駆動手段と、を備えるように構成し
たものである。
【0025】さらに、請求項3に記載の発明は、前記第
2の駆動手段が取り付けられた二軸案内機構は、移動テ
ーブルが回転する軸を中心にした円弧上に配置されてい
ることを特徴とする請求項2に記載の移動テーブル装置
である。
【0026】また更に、請求項4に記載の発明は、前記
第2の駆動手段が取り付けられた二軸案内機構は、移動
テーブルが回転する軸を中心にした円弧上であって、か
つ移動量の大きな一軸方向に沿った直径上に配置されて
いることを特徴とする請求項2に記載の移動テーブル装
置である。
【0027】そして、この請求項4に記載の発明では、
第2の駆動手段が取り付けられた二軸案内機構の移動部
材を、互いに異なった方向に移動させるだけで、移動テ
ーブルに第2の駆動手段によって回転モーメントを付与
して回転させることができ、移動テーブルの回転動作を
簡単な制御で行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。
【0029】実施の形態1 図1及び図2は本発明の実施の形態1に係る移動テーブ
ル装置を示す構成図である。
【0030】この実施の形態1に係る移動テーブル装置
1は、図1及び図2に示すように、大別して、テーブル
基盤2と、移動テーブル3と、前記移動テーブル3を、
互いに交差する二軸方向に沿って、かつ一方の軸方向に
沿って大きく移動自在に案内すると共に、移動テーブル
3を回転自在に支持する3つの二軸案内機構41 、
4 2 、43 と、第1の二軸案内機構41 のテーブル基盤
2側の移動部材10を、移動量の大きなY軸方向に沿っ
て駆動する第1の駆動手段5と、前記3つの二軸案内機
構41 、42 、43 のうち、第2、第3の二軸案内機構
42 、43 の移動テーブル3側の移動部材を、X軸方向
に沿ってそれぞれ互いに独立して駆動する2つの第2の
駆動手段6、7と、を備えるように構成されている。
【0031】上記テーブル基盤2は、図1及び図2に示
すように、平面矩形の平板状に形成されていると共に、
移動テーブル3は、前記テーブル基盤2の幅よりも若干
小さな直径を有する円板状に形成されている。テーブル
基盤2上には、3つの二軸案内機構41 、42 、43 が
所定の位置に配置されている。これらの3つの二軸案内
機構41 、42 、43 は、例えば、駆動を開始する前の
初期状態として、図1に示すように、当該第1、第2、
第3の二軸案内機構41 、42 、43 が移動テーブル3
を回転自在に支持する回転軸の位置P1 、P2 、P
3 が、原点Oを中心にした1つの円弧C上に位置するよ
うに配置されており、これらの第1、第2、第3の二軸
案内機構41 、42 、43 は、図1に示す位置関係で、
移動テーブル3に対して回転自在に連結されている。即
ち、第1の二軸案内機構41 は、移動テーブル3の回動
中心Oに対して、X軸上において円弧Cと交差する位置
P1 で、移動テーブル3に連結されており、他の第2、
第3の二軸案内機構42 、43は、X軸に対して軸対称
となる円弧C上の位置P2 、P3 で、それぞれ移動テー
ブル3に連結されている。
【0032】上記3つの二軸案内機構のうち、第1の二
軸案内機構41 は、図1に示すように、そのY軸方向の
軌道レール8が、テーブル基盤2の幅方向(X軸方向)
の一端寄りに、当該テーブル基盤2の長手方向(Y軸方
向)に沿って全長に渡って取り付けられている。また、
上記3つの二軸案内機構のうち、他の第2及び第3の二
軸案内機構42 、43 は、そのY軸方向の軌道レール9
を共通にしており、このY軸方向の軌道レール9が、テ
ーブル基盤2の幅方向の他端寄りに、当該テーブル基盤
2の長手方向に沿って全長に渡って、第1の二軸案内機
構41 の軌道レール8と互いに平行に取り付けられてい
る。
【0033】ところで、上記3つの二軸案内機構41 、
42 、43 は、同様に構成されており、上記の如くテー
ブル基盤2上に取り付けられた長尺なY軸方向の軌道レ
ール8、9と、これらのY軸方向の軌道レール8、9に
多数の転動体としてのボールを介して移動自在に取り付
けられる移動ブロック10、11、12と、これらの移
動ブロック10、11、12に多数の転動体としてのボ
ールを介して前記軌道レール8、9と直交する方向に移
動自在に取り付けられる短いX軸方向の軌道レール1
3、14、15と、を備えるように構成されている。
【0034】更に、上記二軸案内機構41 、42 、43
の構成を詳しく説明すると、これらの二軸案内機構
41 、42 、43 は、図3に示すように、Y軸方向の軌
道レール8、9、移動ブロック10、11、12および
X軸方向の軌道レール13、14、15から構成され、
移動テーブル3を互いに直交する二軸(XY軸)方向に
移動自在に案内すると共に、当該移動テーブル3を回転
自在に支持する直線案内機構である。上記Y軸方向の軌
道レール8、9の上部には、図3(a)に示すように、
その両側面に台形状に突出したガイド部16が形成され
ており、これら左右のガイド部16の上下に位置する角
部には、多数の転動体としてのボール17が転走するボ
ール転走溝18が、2条づつ計4条設けられている。ま
た、上記移動ブロック10、11、12の下面には、図
3(a)に示すように、Y軸方向の軌道レール8、9が
挿入される断面コ字状の第1凹部19が設けられている
と共に、移動ブロック10、11、12の上面には、図
3(b)に示すように、X軸方向の軌道レール13、1
4、15が挿入される断面コ字状の第2凹部20が、第
1凹部19と直交するように設けられている。さらに、
上記Y軸方向の軌道レール8、9の左右両側面と対向す
る移動ブロック10、11、12の第1凹部19の左右
内側面には、図4(b)に示すように、Y軸方向の軌道
レール8、9の左右のボール転走溝18と対応する位置
に、4条のボール転走溝21が設けられている。
【0035】また、上記移動ブロック10、11、12
の下部には、図4(a)(b)に示すように、第1凹部
19の4条のボール転走溝21に対応する4条のボール
逃げ通路22が平行に設けられ、移動ブロック10、1
1、12の下部にあって、第1凹部19の長手方向に沿
った両端部には、図4(c)に示すように、各移動ブロ
ック10、11、12のボール転走溝21の両端とボー
ル逃げ通路22の両端を結ぶ4つの方向転換路23を備
えた側蓋24が設けられている。
【0036】上記Y軸方向の軌道レール8、9と第1凹
部19の間に介装される4列のボール17の接触方向
は、図4(b)に示すように、上下2条のボール列の中
央を通る水平線Hに対して所定角度αでもって対称的に
傾斜している。この実施の形態では、ボール17の中心
とボール転走溝21との接点を結ぶ接触角線Lが第1凹
部19の内側に向かって閉じ、第1凹部19と反対の外
側に向かって開く外開き接触構造となっており、ボール
17には適宜予圧が付与されている。もちろん、第1凹
部19の内側に向かって開く内開き接触構造としてもよ
い。
【0037】一方、X軸方向の軌道レール13、14、
15の左右両側面にも、図4(a)(d)に示すよう
に、2条づつ計4条のボール25が転走するボール転走
溝26が設けられ、これらのX軸方向の軌道レール1
3、14、15の左右両側面と対向する移動ブロック1
0、11、12の第2凹部20の左右内側面にも、X軸
方向の軌道レール13、14、15の左右のボール転走
溝26と対応する4条のボール転走溝27が設けられて
いる。
【0038】また、移動ブロック10、11、12の上
端部には、第2凹部20の4条のボール転走溝27に対
応する4条のボール逃げ通路28が平行に設けられ、移
動ブロック10、11、12の第2凹部20の両端部に
は、図4(e)に示すように、移動ブロック10、1
1、12の各ボール転走溝27の両端とボール逃げ通路
28の両端を結ぶ4つの方向転換路29を備えた側蓋3
0が設けられている。
【0039】さらに、X軸方向の軌道レール13、1
4、15と第2凹部20の間に介装される4列のボール
25の接触方向は、図4(d)に示すように、上下2列
のボール転走溝26の中間を通る水平線Hに対して対称
的に所定角度α傾斜している。この実施の形態では、ボ
ール25の中心とボール転走溝26との接点を結ぶ接触
角線Lが第2凹部20の内側に向かって閉じ、第2凹部
20と反対の外側に向かって開く外開き接触構造となっ
ている。もちろん、第2凹部20の内側に向かって開く
内開き接触構造としてもよい。なお、ボール25にも適
宜予圧が付与されている。
【0040】次に、上記3つの二軸案内機構41 、
42 、43 のX軸方向の軌道レール13、14、15に
対して、移動テーブル3を回転自在に支持する旋回機構
31の構成を詳細に説明する。
【0041】この旋回機構31は、図3及び図5に示す
ように、円環状に形成された内側軌道輪32と外側軌道
輪33とを備えており、これらの内外側軌道輪32、3
3は、同心円状に互いに嵌合された状態で配置されてい
る。この実施の形態では、X軸方向の軌道レール13、
14、15に固定される軌道輪が内側軌道輪32で、移
動テーブル3側に固定される軌道輪が外側軌道輪33と
なっており、両軌道輪32、33の間には、転動体とし
て多数のローラ34が介在されている。
【0042】また、上記内側軌道輪32と上記した直線
状のX軸方向の軌道レール13、14、15は、図3に
示すように、継手部材70を介して互いに連結されてい
る。この継手部材70は、X軸方向の軌道レール13、
14、15が固定される第1継手板71と、内側軌道輪
32が固定される円板状の第2継手板72とを備えてお
り、これら第1継手板71と第2継手板72は、ボルト
73によって互いに固定されている。さらに、上記第2
継手板72の外周には、段凸部74が設けられており、
この段凸部74に内側軌道輪32が上方から嵌合状態に
装着されている。上記段凸部74の上端面には、ボルト
73によって押さえ部材75が締め付け固定されてお
り、押さえ部材75と段凸部74付け根位置の段部74
aとの間で、内側軌道輪32が上下から挟持された状態
で固定されている。
【0043】一方、外側軌道輪33が固定される移動テ
ーブル3には、前記内側軌道輪32の押さえ部材75を
上方から挿通可能な円形の開口部76が設けられている
と共に、この開口部76の内周下縁には、円形の段凹部
77が設けられており、この段凹部77に外側軌道輪3
3が嵌合状態に装着されている。さらに、上記段凹部7
7の開口縁には、ボルト73によって外側軌道輪33を
押さえる押さえ部材78が締め付け固定され、この押さ
え部材78と段凹部77の段部77aとの間で外側軌道
輪33が上下から挟持された状態で固定されている。
【0044】さらに、上記内側軌道輪32の外周面に
は、図5(b)に示すように、略90度の角度で半径方
向に外方に向かって開く2つの上下ローラ転走面35、
36からなる第1軌道溝37が形成されている。一方、
外側軌道輪33の内周面には、第1軌道溝37に対向し
て略90度の角度で半径方向内方に向かって開く2つの
上下ローラ転走面38、39からなる第2軌道溝40が
形成されている。
【0045】上記第1軌道溝37と第2軌道溝40の間
に介装されるローラ34の一部は、図5(a)に示すよ
うに、第1軌道溝37の上ローラ転走面35と、第2軌
道溝40の下ローラ転走面39との間に転動自在に介装
され、残りのローラ34は、第1軌道溝37の下ローラ
転走面36と、第2軌道溝40の上ローラ転走面38と
の間に転動自在に介装されている。
【0046】このように、第1軌道溝37の上ローラ転
走面35と第2軌道溝40の下ローラ転走面39間に転
動自在に介装されるローラ34と、第1軌道溝37の下
ローラ転走面36と第2軌道溝40の上ローラ転走面3
8間に回動自在に介装されるローラ34は、交互に直交
するように配列されたいわゆる「クロスローラタイプ」
となっている。また、ローラ34間には、図5(a)に
示すように、スペーサリテーナ41が介装されている。
【0047】なお、ローラ34の配列は、交互に回転軸
を直交させるのではなく、2つおき、3つおきに回転軸
の向きを変えてもよく、種々の配列が可能である。ま
た、内側軌道輪32と外側軌道輪33間に介装される多
数のローラ34には、予圧が付与されている。このロー
ラ34に対する予圧の付与は、この実施の形態では、図
5(b)に示すように、内側軌道輪32を上下の部分3
2a、32bに2つに分割して、各上、下ローラ転走面
35、36がローラ34に自由に当接した状態では、内
側軌道輪32の上下部32a、32b間に隙間を形成
し、これら上下部32a、32bの隙間が無くなるまで
上下に締め付けることにより、各ローラ34を所定量圧
縮して予圧を付与するようになっている。
【0048】その他、ローラ34に予圧を付与する構成
としては、外側軌道輪33にその周方向に沿って一箇所
だけ図示しないスリットを設け、当該外側軌道輪33を
移動テーブル3の段凹部42に装着すると、外側軌道輪
33のスリットが狭まって縮径され、ローラ34を左右
から押圧して予圧を付与するようにしてもよい。
【0049】このように、旋回機構31を、内側軌道輪
32と外側軌道輪33間にローラ34が介装された構成
とすることにより、内外軌道輪32、33の構成で、旋
回軸方向に圧縮する荷重、旋回軸方向に引っ張る荷重、
旋回軸と直交する方向に作用する荷重、旋回軸を斜めに
傾ける方向のモーメント荷重等の全方向からの荷重に対
して剛性の高い支持構造が得られる。したがって、軽量
でしかも高剛性の支持構造が得られる。
【0050】また、この実施の形成に係る移動テーブル
装置1は、図1に示すように、第1の二軸案内機構41
のテーブル基盤2側の移動部材である移動ブロック10
を、移動量の大きなY軸方向に沿って駆動する第1の駆
動手段5と、第2、第3の二軸案内機構42 、43 の移
動テーブル3側の移動部材であるX軸方向の軌道レール
14、15を、X軸方向に沿って互いに独立して駆動す
る2つの第2の駆動手段6、7とを備えるように構成さ
れている。
【0051】上記第1の駆動手段5は、図1及び図2に
示すように、サーボモータやステッピングモータ等から
なる駆動モータ45と、この駆動モータ45の回転運動
を直線運動に変換する送りねじ機構46によって構成さ
れている。上記送りねじ機構46は、第1の二軸案内機
構41 の移動ブロック10に2本のブラケット47を介
して連結されるナット48と、このナット48に螺合さ
れる長尺なねじ軸49と、このねじ軸49の両端をそれ
ぞれ回転自在に支持する複列アンギュラコンタクトタイ
プのベアリング50と、このベアリング50を支持する
ベアリングサポート51とを備えた構成となっている。
また、上記駆動モータ45は、テーブル基盤2の長手方
向の端部にブラケット52を介して固定され、モータ軸
53が継手部材54を介してねじ軸49の軸端に連結さ
れている。上記送りねじ機構46の長尺なねじ軸49
は、テーブル基盤2上の幅方向一端側に、第1の二軸案
内機構41 のY軸方向の軌道レール8に沿って、平行に
配置されている。
【0052】また、上記第2の駆動手段6、7は、同様
に構成されており、図1及び図2に示すように、サーボ
モータやステッピングモータ等からなる駆動モータ5
5、56と、これらの駆動モータ55、56の回転運動
を直線運動に変換する送りねじ機構57、58によって
構成されている。上記送りねじ機構57、58は、第
2、第3の二軸案内機構42 、43 の移動ブロック1
1、12にブラケット59、60を介して連結されるナ
ット61、62と、これらのナット61、62に螺合さ
れた短いねじ軸63、64とを備えた構成となってい
る。また、上記駆動モータ55、56は、第2、第3の
二軸案内機構42 、43 のX軸方向の軌道レール14、
15にブラケット65、66を介して固定され、図示し
ないモータ軸には、短いねじ軸63、64が直結されて
いる。さらに、上記2つの第2の駆動手段6、7は、駆
動モータ55、56やねじ軸63、64等が、図1中、
X軸に対して対称に配置されている。
【0053】以上の構成において、この実施の形態1に
係る移動テーブル装置では、次のようにして、移動テー
ブルを原点以外の位置で回転させたり、所定角度だけ回
転させた後に平行に移動させるといった動作を、簡単な
制御で行うことができると共に、回転中心を二軸方向に
沿って直線状に移動させることが容易に可能であり、し
かも、移動テーブルを一軸方向に沿って大きく移動させ
ることが可能となっている。
【0054】すなわち、この実施の形態1に係る移動テ
ーブル装置1では、移動テーブル3を移動させる前の初
期状態において、例えば、当該移動テーブル3が図1に
示す位置に停止している。いま、例えば、この状態から
移動テーブル3の姿勢を変えずに、当該移動テーブル3
をY軸方向に沿って平行に移動させる場合には、第1の
二軸案内機構41 の移動ブロック10を、Y軸方向に沿
って駆動する第1の駆動手段5の駆動モータ45を、所
定の方向に回転駆動することにより、当該駆動モータ4
5のモータ軸53に連結された長尺なねじ軸49を回転
させる。すると、このねじ軸49に螺合されたナット4
8は、ねじ軸49の回転に伴ってY軸方向に送られて移
動するため、当該ねじ軸49に螺合されたナット48
に、ブラケット47を介して固定された第1の二軸案内
機構41 の移動ブロック10も、図6に示すように、Y
軸方向に沿って移動する。その結果、上記第1の二軸案
内機構41 の移動ブロック10に連結された移動テーブ
ル3は、この第1の二軸案内機構41 の移動ブロック1
0と共に、Y軸方向に沿って所定量yだけ移動するよう
になっている。
【0055】次に、上記移動テーブル3をX軸方向に沿
って平行に移動させる場合には、第2、第3の二軸案内
機構42 、43 のX軸方向の軌道レール14、15を、
X軸方向に沿って駆動する第2の駆動手段6、7の駆動
モータ55、56を、同一の方向に回転駆動することに
より、当該駆動モータ55、56の図示しないモータ軸
に連結されたねじ軸63、64を同一方向に回転させ
る。すると、これらのねじ軸63、64に螺合されたナ
ット61、62は、ブラケット59、60を介して、X
軸方向に沿って移動しない第2、3の二軸案内機構
42 、43 の移動ブロック11、12に連結されている
ため、逆にナット61、62に螺合されたねじ軸63、
64が、図7に示すように、その回転に伴ってX軸の同
一方向に沿って移動する。そのため、上記ねじ軸63、
64が連結された駆動モータ55、56も、ねじ軸6
3、64と共にX軸方向の同一方向(例えば、図7の左
方向)に沿って移動する。その結果、上記駆動モータ5
5、56にブラケット65、66を介して連結された第
2、3の二軸案内機構42 、43 のX軸方向の軌道レー
ル14、15と共に、当該X軸方向の軌道レール14、
15に旋回機構31を介して回転自在に連結された移動
テーブル3は、X軸方向に沿って所定量xだけ移動する
ようになっている。
【0056】さらに、上記移動テーブル3をXY軸が形
成する平面に対して直交する回動軸Oを中心にして回動
させる場合には、第2、第3の二軸案内機構42 、43
のX軸方向の軌道レール14、15を、X軸方向に沿っ
て駆動する第2、第3の駆動手段6、7の駆動モータ5
5、56を、互いに逆方向に回転駆動することにより、
当該駆動モータ55、56の図示しないモータ軸に連結
されたねじ軸63、64を、互いに逆方向に回転させ
る。その際、移動テーブル3を反時計回り方向に回転さ
せる場合には、図8に示すように、第2の二軸案内機構
42 のX軸方向の軌道レール14を、図中、左方向に移
動させると共に、第3の二軸案内機構43のX軸方向の
軌道レール15を、図中、右方向に移動させる。一方、
移動テーブル3を時計回り方向に回転させる場合には、
図8において、第2の二軸案内機構42 のX軸方向の軌
道レール14を、図中、右方向に移動させると共に、第
3の二軸案内機構43 のX軸方向の軌道レール15を、
図中、左方向に移動させる。また、これと同時に、第1
の駆動手段5の駆動モータ45を、移動テーブル3を反
時計回り方向に回転させる場合には、第1の二軸案内機
構41 の移動ブロック10を、図8中、上方に所定量だ
け移動させ、移動テーブル3を時計回り方向に回転させ
る場合には、第1の二軸案内機構41 の移動ブロック1
0を、図8中、下方に所定量だけ移動させる。
【0057】すると、上記第2、第3の駆動手段6、7
のねじ軸63、64に螺合されたナット61、62は、
ブラケット59、60を介して、X軸方向に沿って移動
しない第2、3の二軸案内機構42 、43 の移動ブロッ
ク11、12に連結されているため、逆にナット61、
62に螺合されたねじ軸63、64がその回転に伴って
X軸の互いに逆方向に沿って移動する。そのため、上記
ねじ軸63、64が連結された駆動モータ55、56そ
のものが、図8に示すように、X軸の互いに逆方向に沿
って等しい量だけ移動する。その結果、上記駆動モータ
55、56にブラケット65、66を介して連結された
第2、3の二軸案内機構42 、43 のX軸方向の軌道レ
ール14、15も、X軸の互いに逆方向に沿って等しい
量−Δx、+Δxだけ移動する。
【0058】また、上記第1の駆動手段5の駆動モータ
45によってねじ軸49が回転駆動され、このねじ軸4
9に螺合されたナット48は、ねじ軸49の回転に伴っ
てY軸方向に所定量だけ送られて移動するため、当該ね
じ軸49に螺合されたナット48に、ブラケット47を
介して固定された第1の二軸案内機構41 の移動ブロッ
ク10も、Y軸方向に沿って所定量+Δyだけ移動す
る。
【0059】このように、上記第1、第2、3の駆動手
段5、6、7によって、第1の二軸案内機構41 の移動
ブロック10が、Y軸方向に沿って所定量+Δyだけ移
動し、第2、3の二軸案内機構42 、43 のX軸方向の
軌道レール14、15も、X軸の互いに逆方向に沿って
等しい量−Δx、+Δxだけ移動する。すると、これら
第1、第2、第3の二軸案内機構41 、42 、43 によ
って、X軸とY軸の二軸方向に沿って移動自在に案内さ
れ、かつ回転自在に支持される移動テーブル3は、図8
及び図9に示すように、第2の二軸案内機構42 によっ
て支持された点P2 が、第2の駆動手段6によって図8
中左方向に、第3の二軸案内機構43 によって支持され
た点P3 が、第3の駆動手段7によって図8中右方向
に、第1の二軸案内機構41 によって支持された点P1
が、第1の駆動手段5によって図8中上方向に、それぞ
れ移動される。そのため、上記移動テーブル3には、図
9に示すように、その回転自在に支持される点P1 、P
2 、P3 に、第1、第2、3の駆動手段5、6、7によ
って、力F1 、F2 、F3 が作用し、これらの力F1、
F2 、F3 の円周方向の分力Fθ1 、Fθ2 、Fθ
3 は、移動テーブル3を回転させる回転モーメント力と
なり、移動テーブル3は、図9中、反時計回り方向に回
転するようになっている。
【0060】このとき、上記移動テーブル3を角度θだ
け回転させるためには、図10に示すように、第1の駆
動手段57によって、第1の二軸案内機構41 の移動ブ
ロック10を、Y軸方向に沿って所定量+Δy=Rta
nθだけ移動し、第2、3の二軸案内機構42 、43 の
X軸方向の軌道レール14、15を、X軸の互いに逆方
向に沿って等しい量−Δx=−Rtanθ・cosβ、
+Δx=+Rtanθ・cosβだけ移動すれば良い。
ここで、Rは移動テーブル3の回動軸Oから、当該移動
テーブル3を回転自在に支持する点P1 、P2 、P3 ま
での半径、βは移動テーブル3を回転させる前の回動軸
Oと点P2 を結ぶ直線が、Y軸となす角度をそれぞれ示
している。
【0061】さらに、上記移動テーブル3は、図8にお
いて矢印Rで示したように、回動軸Oを中心にした回転
以外にも、任意の旋回軸を中心にして所望の旋回半径で
回転することが可能となっている。すなわち、移動テー
ブル3を任意の旋回軸を中心にして所望の旋回半径で回
転するには、第1の駆動手段5によって第1の二軸案内
機構41 をY軸方向に沿って所定量Δyだけ移動させる
と共に、第2の駆動手段6、7によって第2、第3の二
軸案内機構42 、43 をX軸の互いに逆方向に沿って異
なる所定量+Δx、−Δx’だけ移動させれば良い。こ
うすることによって、移動テーブル3は、第1、第2、
第3の二軸案内機構41 、42 、43 の移動量+Δx、
−Δx’、Δyに応じて決定される旋回半径で、所望の
旋回軸を中心にして回転する。その際、上記第1、第
2、第3の二軸案内機構41 、42、43 の移動量+Δ
x、−Δx’、Δyは、幾何学的に定まるもので、予め
関係式を制御装置に記憶させておけば、旋回中心及び旋
回角度を指示することにより、+Δx、−Δx’、Δy
の量及び各回転モータの回転量が演算され、第1、第
2、第3の駆動手段5、6、7が制御される。なお、上
記第1、第2、第3の二軸案内機構41 、42 、43 の
移動に伴って、当該二軸案内機構41 、42 、4 3 が移
動テーブル3を回転自在に支持する位置の変化は、これ
らの二軸案内機構41 、42 、43 のX軸方向の軌道レ
ール13や移動ブロック11、12が自在に移動するこ
とによって吸収するようになっている。
【0062】また、上記移動テーブル装置1で移動テー
ブル3をXY平面の任意の方向に移動すると共に、当該
移動テーブル3を回動軸Oを中心にしてθ方向に回動さ
せる場合には、移動テーブル3をX軸方向に移動させる
動作と、移動テーブル3をY軸方向に移動させる動作
と、移動テーブル3をθ方向に沿って回転させる動作と
を、任意に組み合わせれば良い。但し、これらの3つの
動作を互いに独立して行うことにより、移動テーブル3
を所定の位置に所定の角度で移動させる制御を、一層容
易に行うことができる。
【0063】すなわち、上記移動テーブル装置1で移動
テーブル3をXY平面の任意の方向に移動すると共に、
当該移動テーブル3を回動軸Oを中心にしてθ方向に回
動させる場合には、まず、第1の駆動手段5を駆動する
ことによって、移動テーブル3をY軸方向に沿って所望
量だけ移動させ、次に、第2の駆動手段5、6を同一方
向に駆動することによって、移動テーブル3をX軸方向
に沿って所望量だけ移動させ、その後、第2の駆動手段
5、6を互いに異なる方向に駆動すると共に、第1の駆
動手段5を駆動することによって、移動テーブル3を回
動軸Oを中心にしてθ方向に沿って所望の角度だけ回動
させることにより、移動テーブル3のX軸方向、Y軸方
向、θ方向への移動制御を、互いに独立して行うことが
でき、移動テーブル3の移動制御を一層容易に行うこと
ができる。
【0064】このように、上記実施の形態1に係る移動
テーブル装置1では、移動テーブル3を原点以外の位置
で回転させたり、所定角度だけ回転させた後に平行に移
動させるといった動作を、簡単な制御で行うことができ
る。また、上記移動テーブル装置1では、第1の駆動手
段5のみを駆動することによって、移動テーブル3をY
軸方向に直線状に移動させることが容易に可能であると
共に、第2の駆動手段6のみを同一方向に駆動すること
によって、移動テーブル3をX軸方向に直線状に移動さ
せることも容易に可能となっている。さらに、上記第1
の駆動手段5によって駆動される第1の二軸案内機構4
1 のY軸方向の軌道レール8は、長尺に形成されている
ため、移動テーブルを一軸方向に沿って大きく移動させ
ることも可能となっている。
【0065】また、上記実施の形態1に係る移動テーブ
ル装置1では、第1の駆動手段5によって移動テーブル
3をY軸方向に沿って移動させる際に、ヨーイングが生
じても、X軸方向用及びθ方向の駆動手段である第2の
駆動手段6、7を駆動することによってヨーイングを補
正することができ、移動テーブル3を常に適正な姿勢で
所定の位置に移動させることができる。
【0066】なお、上記実施の形態1に係る移動テーブ
ル装置1では、移動テーブル3として円板状に形成した
ものを用いた場合について説明したが、3つの二軸案内
機構は、回転軸を中心にした円弧上に配置されているた
め、移動テーブル3としては、例えば、中央部を円形状
にくり抜いた中抜き構造のものを採用することが可能と
なり、透過作業及び重量軽減を図ることができる。
【0067】前記実施の形態1では、駆動手段として、
テーブル基盤側に取り付けられる送りねじと、第1の二
軸案内機構の移動ブロック側に取り付けられるナット部
とからなるものを用いたが、送りねじを移動テーブル側
に取り付け、ネット部を第1の二軸案内機構の移動ブロ
ック側に取り付けるように構成しても良い。
【0068】さらに、前記実施の形態1では、第1、第
2、第3の駆動手段を、第1、第2、第3の二軸案内機
構を別個に設ける場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、第1、第2、第3の駆動手段の移
動ブロック等にナット部を一体的に設け、この移動ブロ
ック等の内部に送りねじを一体的に配置するように構成
しても良い。こうした場合には、第1、第2、第3の駆
動手段と、第1、第2、第3の二軸案内機構とを一体化
することができるため、装置を一層小型化することが可
能となる。
【0069】実施の形態2 図11及び図12はこの発明の実施の形態2を示すもの
であり、前記実施の形態1と同一の部分には同一の符号
を付して説明すると、この実施の形態2は、テーブル基
盤に対して移動テーブルを、互いに交差する二軸方向に
沿って、かつ一方の軸方向に沿って大きく移動自在に案
内すると共に、移動テーブルを回転自在に支持する二軸
案内機構が、5つ設けられており、第1の駆動手段が取
り付けられた二軸案内機構は、移動テーブルが回転する
回動軸を中心にした円弧の中心に配置され、又、第2の
駆動手段が取り付けられた2つの二軸案内機構は、移動
テーブルが回転する軸を中心にした円弧上であって、か
つ移動量の大きな一軸方向に沿った直径上に配置されて
いる。
【0070】すなわち、この発明の実施の形態2に係る
移動テーブル装置1では、図11に示すように、テーブ
ル基盤2上に、5つの二軸案内機構41 、42 、43 、
44、45 が所定の位置に配置されている。これらの5
つの二軸案内機構41 、42、43 、44 、45 は、例
えば、駆動を開始する前の初期状態として、図11に示
すように、第1の二軸案内機構41 が移動テーブル3を
回転自在に支持する位置P1 が、1つの円弧Cの中心O
に位置するように配置されていると共に、他の第2、第
3、第4、第5の二軸案内機構42 、43 、44 、45
が移動テーブル3を回転自在に支持する位置P2 、
P3 、P4 、P5 が、回転軸Oを中心とした同一の円弧
C上に位置するように配置されている。また、第2、第
3の二軸案内機構42 、43 は、移動テーブル3が回転
する回転軸Oを中心にした円弧C上であって、かつY軸
上に180度異なった位置に配置されており、残りの第
4、第5の二軸案内機構44 、45 は、移動テーブル3
が回転する回転軸Oを中心にした円弧C上であって、か
つX軸上に180度異なった位置に配置されている。
【0071】上記5つの二軸案内機構のうち、第1、第
2、第3の二軸案内機構41 、42、43 は、そのY軸
方向の軌道レール80を共通にしており、このY軸方向
の軌道レール80が、テーブル基盤2の幅方向(X軸方
向)の中央部に、当該テーブル基盤2の長手方向(Y軸
方向)に沿って全長に渡って取り付けられている。ま
た、上記5つの二軸案内機構のうち、第4の二軸案内機
構44 は、そのY軸方向の軌道レール81が、テーブル
基盤2の幅方向の一端寄りに、第1の二軸案内機構41
の軌道レール80よりも短く、かつ互いに平行に取り付
けられている。さらに、第5の二軸案内機構45 は、そ
のY軸方向の軌道レール82が、テーブル基盤2の幅方
向の他端寄りに、当該テーブル基盤2の長手方向に沿っ
て、第1の二軸案内機構41 の軌道レール80よりも短
く、かつ互いに平行に取り付けられている。
【0072】ところで、上記5つの二軸案内機構41 、
42 、43 、44 、45 は、同様に構成されており、上
記の如くテーブル基盤2上に取り付けられたY軸方向の
軌道レール80、81、82と、Y軸方向の軌道レール
80、81、82に多数の転動体としてのボールを介し
て移動自在に取り付けられる移動ブロック83、84、
85、86、87と、これらの移動ブロック83、8
4、85、86、87に多数の転動体としてのボールを
介して前記軌道レール80、81、82と直交する方向
に移動自在に取り付けられる短いX軸方向の軌道レール
88、89、90、91、92とを備えるように構成さ
れている。
【0073】なお、上記二軸案内機構41 、42 、
43 、44 、45 は、前記実施の形態1と同様に構成さ
れており、Y軸方向の軌道レール80、81、82、移
動ブロック83、84、85、86、87およびX軸方
向の軌道レール88、89、90、91、92から構成
され、移動テーブル3を互いに直交する二軸(XY軸)
方向に移動自在に案内すると共に、当該移動テーブル3
を回転自在に支持する直線案内機構である。また、上記
二軸案内機構41 、42 、43 、44 、45 のX軸方向
の軌道レール88、89、90、91、92は、旋回機
構31を介して、移動テーブル3を回転自在に支持して
いる。
【0074】また、この実施の形態2に係る移動テーブ
ル装置1は、第1の二軸案内機構4 1 のテーブル基盤2
側の移動部材4である移動ブロック10を、移動量の大
きなY軸方向に沿って駆動する第1の駆動手段5と、他
の第2、第3の二軸案内機構42 、43 の移動テーブル
3側の移動部材であるX軸方向の軌道レール89、90
を、X軸方向に沿って互いに独立して駆動する2つの第
2の駆動手段6、7とを備えるように構成されている。
【0075】上記第1、第2、第3の駆動手段5、6、
7は、図11及び図12に示すように、前記実施の形態
1と同様に、駆動モータ45、55、56と、これらの
駆動モータ45、55、56の回転運動を直線運動に変
換する送りねじ機構46、57、58によって構成され
ている。なお、上記第4及び第5の二軸案内機構44、
45 には、駆動手段が取り付けられていない。
【0076】以上の構成において、この実施の形態2に
係る移動テーブル装置では、次のようにして、移動テー
ブルを原点以外の位置で回転させたり、所定角度だけ回
転させた後に平行に移動させるといった動作を、簡単な
制御で行うことができると共に、回転中心を二軸方向に
沿って直線状に移動させることが容易に可能であり、し
かも、移動テーブルを一軸方向に沿って大きく移動させ
ることが可能となっている。
【0077】すなわち、この実施の形態2に係る移動テ
ーブル装置1では、移動テーブル3を移動させる前の初
期状態においては、例えば、当該移動テーブル3が図1
1に示す位置に停止している。いま、例えば、この状態
から移動テーブル3の姿勢を変えずに、当該移動テーブ
ル3をY軸方向に沿って平行に移動させる場合には、第
1の二軸案内機構41 の移動ブロック84を、Y軸方向
に沿って駆動する第1の駆動手段5の駆動モータ45
を、所定の方向に回転駆動することにより、当該駆動モ
ータ45のモータ軸53に連結された長尺なねじ軸49
を回転させる。すると、このねじ軸49に螺合されたナ
ット48は、ねじ軸49の回転に伴ってY軸方向に送ら
れて移動するため、当該ねじ軸49に螺合されたナット
48に、ブラケット47を介して固定された第1の二軸
案内機構41 の移動ブロック10も、Y軸方向に沿って
移動する。その結果、上記第1の二軸案内機構41 の移
動ブロック10に連結された移動テーブル3は、この第
1の二軸案内機構41 の移動ブロック10と共に、Y軸
方向に沿って所定量yだけ移動するようになっている。
【0078】次に、上記移動テーブル3をX軸方向に沿
って平行に移動させる場合には、図11に示すように、
第2、第3の二軸案内機構42 、43 のX軸方向の軌道
レール89、90を、X軸方向に沿って駆動する第2の
駆動手段6、7の駆動モータ55、56を、同一の方向
に回転駆動することにより、当該駆動モータ55、56
の図示しないモータ軸に連結されたねじ軸63、64を
回転させる。すると、これらのねじ軸63、64に螺合
されたナット61、62は、ブラケット59、60を介
して、X軸方向に沿って移動しない第2、3の二軸案内
機構42 、43の移動ブロック84、85に連結されて
いるため、逆にナット61、62に螺合されたねじ軸6
3、64が、その回転に伴ってX軸の同一方向に沿って
移動する。そのため、上記ねじ軸63、64が連結され
た駆動モータ55、56も、ねじ軸63、64と共に、
X軸方向の同一方向に沿って移動する。その結果、上記
駆動モータ55、56にブラケット65、66を介して
連結された第2、3の二軸案内機構42 、43 のX軸方
向の軌道レール89、90と共に、当該X軸方向の軌道
レール89、90に旋回機構31を介して回転自在に連
結された移動テーブル3は、X軸方向の同一方向に沿っ
て所定量xだけ移動するようになっている。
【0079】さらに、上記移動テーブル3をXY軸が形
成する平面に対して直交する回動軸Oを中心にして回動
させる場合には、第2、第3の二軸案内機構42 、43
のX軸方向の軌道レール89、90を、X軸方向に沿っ
て駆動する第2、第3の駆動手段6、7の駆動モータ5
5、56を、互いに逆方向に回転駆動することにより、
当該駆動モータ55、56の図示しないモータ軸に連結
されたねじ軸63、64を、互いに逆方向に回転させ
る。
【0080】すると、上記第2、第3の駆動手段6、7
のねじ軸63、64に螺合されたナット61、62は、
ブラケット59、60を介して、X軸方向に沿って移動
しない第2、3の二軸案内機構42 、43 の移動ブロッ
ク84、85に連結されているため、逆にナット61、
62に螺合されたねじ軸63、64がその回転に伴って
X軸の互いに逆方向に沿って移動する。そのため、上記
ねじ軸63、64が連結された駆動モータ55、56そ
のものが、ねじ軸63、64と共にX軸方向の互いに逆
方向に沿って移動する。その結果、上記駆動モータ5
5、56にブラケット65、66を介して連結された第
2、3の二軸案内機構42 、43 のX軸方向の軌道レー
ル89、90と共に、当該X軸方向の軌道レール89、
90に旋回機構31を介して回転自在に連結された移動
テーブル3は、X軸方向の互いに逆方向に沿って所定量
xだけ移動するようになっている。
【0081】このように、上記5つの二軸案内機構
41 、42 、43 、44 、45 によって、X軸とY軸の
二軸方向に沿って移動自在に案内され、かつ回転自在に
支持される移動テーブル3は、例えば、第2の二軸案内
機構42 によって支持された点P 2 が、第2の駆動手段
6によって図11中左方向に、第3の二軸案内機構43
によって支持された点P3 が、第3の駆動手段7によっ
て図11中左方向に、それぞれ移動される。その際、上
記第2、第3の二軸案内機構42 、43 は、移動テーブ
ル3が回転する回転軸Oを中心にした円弧C上であっ
て、かつY軸上に180度異なった位置に配置されてい
るので、これら第2、第3の二軸案内機構42、43 が
移動テーブル3を回転自在に支持する点P2 、P3 に作
用する力は、直接移動テーブル3を回転させる回転モー
メント力となる。そのため、上記移動テーブル3には、
図11に示すように、その回転自在に支持される点
P2 、P3 に、第2、3の駆動手段6、7によって当該
移動テーブル3を回転させる回転モーメント力が作用す
るため、移動テーブル3は、図11中、反時計回り方向
に回転するようになっている。
【0082】また、上記移動テーブル装置1で移動テー
ブル3をXY平面の任意の方向に移動すると共に、当該
移動テーブル3を回動軸Oを中心にしてθ方向に回動さ
せる場合には、移動テーブル3をX軸方向に移動させる
動作と、移動テーブル3をY軸方向に移動させる動作
と、移動テーブル3をθ方向に沿って回転させる動作と
を、任意に組み合わせれば良い。
【0083】すなわち、上記移動テーブル装置1で移動
テーブル3をXY平面の任意の方向に移動すると共に、
当該移動テーブル3を回動軸Oを中心にしてθ方向に回
動させる場合には、まず、第1の駆動手段5を駆動する
ことによって、移動テーブル3をY軸方向に沿って移動
させ、次に、第2の駆動手段5、6を同一方向に駆動す
ることによって、移動テーブル3をX軸方向に沿って移
動させ、その後、第2、第3の駆動手段6、7を互いに
異なる方向に駆動することによって、移動テーブル3を
回動軸Oを中心にして所定量だけ回転させることによ
り、移動テーブル3のX軸方向、Y軸方向、θ方向への
移動制御を、互いに独立して行うことができ、移動テー
ブル3の移動制御を容易に行うことができる。
【0084】このように、上記実施の形態2に係る移動
テーブル装置1では、移動テーブル3を原点以外の位置
で回転させたり、所定角度だけ回転させた後に平行に移
動させるといった動作を、簡単な制御で行うことができ
る。また、上記移動テーブル装置1では、第1の駆動手
段5のみを駆動することによって、移動テーブル3をY
軸方向に直線状に移動させることが容易に可能であると
共に、第2の駆動手段6、7を同一方向に駆動すること
によって、移動テーブル3をX軸方向に直線状に移動さ
せることも容易に可能である。さらに、上記第1の駆動
手段5によって駆動される第1の二軸案内機構41 のY
軸方向の軌道レール80は、長尺に形成されているた
め、移動テーブル3を一軸方向に沿って大きく移動させ
ることも可能となっている。
【0085】また、前記実施の形態2では、移動テーブ
ル3を回転させる際に、2つの第2の駆動手段6、7の
みを駆動すればよく、前記実施の形態1のように、2つ
の第2の駆動手段6、7以外に、第1の駆動手段5をも
駆動させる必要がないので、移動テーブル3の回転動作
をより一層容易に行うことができる。
【0086】さらに、前記実施の形態2では、複数の二
軸案内機構として、第1、第2、第3の二軸案内機構の
左右両側に、第4、第5の二軸案内機構を配置したの
で、移動テーブルをその略全幅に渡って支持することが
でき、移動テーブルの移動を一層安定化させることがで
きると共に、幅広のテーブルの使用、あるいは負荷容量
の増大等を図る場合に特に有効である。
【0087】なお、前記実施の形態2では、複数の二軸
案内機構として、第1、第2、第3の二軸案内機構の左
右両側に、第4、第5の二軸案内機構を配置した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、第
1、第2、第3の二軸案内機構のY軸方向の軌道レール
等に幅の広いものを用いたり、移動テーブルの幅を狭く
することにより、第4、第5の二軸案内機構を省略する
ことも可能である。
【0088】その他の構成及び作用は、前記実施の形態
1と同様であるので、その説明を省略する。
【0089】実施の形態3 図13はこの発明の実施の形態3を示すものであり、前
記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説
明すると、この実施の形態3は、移動テーブルを、互い
に交差する二軸方向に沿って、かつ一方の軸方向に沿っ
て大きく移動自在に案内すると共に、移動テーブルを回
転自在に支持する複数の二軸案内機構の構成が、前記実
施の形態1と異なっている。
【0090】すなわち、この発明の実施の形態3に係る
移動テーブル装置1では、二軸案内機構4が、図13に
示すように、テーブル基盤2上に取り付けられた長尺な
Y軸方向の軌道レール100と、このY軸方向の軌道レ
ール100に多数の転動体としてのボールを介して移動
自在に取り付けられる第1の移動ブロック101と、こ
の移動ブロック101に前記Y軸方向の軌道レールと直
交するように直交する方向に固定して取り付けられたX
軸方向の軌道レール102と、このX軸方向の軌道レー
ル102に多数の転動体としてのボールを介して移動自
在に取り付けられる第2の移動ブロック103と、を備
えるように構成されている。
【0091】更に、上記二軸案内機構4の構成を詳しく
説明すると、この二軸案内機構4は、図13に示すよう
に、Y軸方向の軌道レール100、第1の移動ブロック
101、X軸方向の軌道レール102及び第2の移動ブ
ロック103から構成され、移動テーブル3を互いに直
交する二軸(XY軸)方向に移動自在に案内すると共
に、当該移動テーブル3を回転自在に支持する直線案内
機構である。
【0092】上記X軸方向の軌道レール100は、図1
3(a)及び図14(a)に示すように、第1移動ブロ
ック101を挟むようにして支持する一対の支持壁部1
04と、これらの支持壁部104を連結する底壁部10
5によって構成される一体成形物で、左右の支持壁部1
04の内周面に上下2条づつ計4条のボール106が転
走するボール転走溝107が形成されている。また、第
1移動ブロック101の左右外側面に支持壁104内周
に形成されたボール転走溝107に対応する上下2条づ
つ計4条のボール転走溝108が形成されている。
【0093】一方、第1移動ブロック101には、左右
両側面の4条のボール転走溝108に対応する4条のボ
ール逃げ通路109が平行に設けられ、図14(b)に
示すように、両端にボール転走溝108の両端とボール
逃げ通路109の両端を結ぶ4つの方向転走路110を
備えた側蓋111が設けられている。
【0094】この第1軌道レール100の左右支持壁1
04と第1移動ブロック101外側面のボール転走溝1
08間に介装される4列のボール106の接触方向は、
図14(a)に示すように、上下2列のボール中央を通
る水平線Hに対して所定の接触角αでもって対称的に傾
斜している。この実施の形態3では、ボール106とボ
ール転走溝108との接点を結ぶ接触角線が第1移動ブ
ロック101の中心に向かって開き、第1移動ブロック
101と反対の外側に向かって閉じる内開き接触構造と
なっている。
【0095】上記第1移動ブロック101の中央部に
は、左右のボール転走溝108と平行に延びるねじ孔1
12が設けられ、このねじ孔112にねじ軸113が螺
合されている。このねじ孔112とねじ軸113の間に
ボールを転動自在に介装してボールねじ軸とすることが
好ましい。
【0096】また、上記ねじ軸113の両端は、図13
(b)に示すように、第1軌道レール100に固定され
るベアリングサポート114に、ベアリング115を介
して回転自在に支持されている。さらに、ねじ軸113
の一端は、継手部材を介して、第1軌道レール100に
固定される図示しない回転モータの出力軸と連結されて
いる。
【0097】一方、上記第2の移動ブロック103の下
面には、図13に示すように、第1移動ブロック101
上に固定された第2軌道レール102が挿入される第2
凹部116が設けられている。上記第2軌道レール10
2の左右両側面にも2条づつ計4条のボール117が転
走するボール転走溝118が設けられ、この第2軌道レ
ール102の左右両側面と対向する第2移動ブロック1
03の第2凹部116の左右内側面に第2軌道レール1
02の左右のボール転走溝118と対応する4条ボール
転走溝119が設けられている。
【0098】また、第2移動ブロック103には、図1
4(c)に示すように、第2凹部116の4条のボール
転走溝119に対応する4条のボール逃げ通路120が
平行にも設けられ、第2の移動ブロック103の第2凹
部116の両端部には、移動ブロック103の各ボール
転走溝118の両端とボール逃げ通路120の両端を結
ぶ4つの方向転換路121を備えた側蓋122が設けら
れている。
【0099】さらに、第2軌道レール102と第2凹部
116の間に介装される4列のボール117の接触方向
は、図14(c)に示すように、上下2列のボール11
7の中間を通る水平線Hに対して対称的に所定角度α傾
斜している。この実施の形態では、ボール117とボー
ル転走溝119との接点を結ぶ接触角線が第2凹部11
6の内側に向かって閉じ、第2凹部116と反対の外側
に向かって開く外開き接触構造となっている。
【0100】そして、上記の如く構成される二軸案内機
構4は、図13に示すように、前記実施の形態1と同様
に構成された旋回機構31介して、移動テーブル3を回
転自在に支持している。
【0101】このように、上記二軸案内機構4を、幅の
広い第1の軌道レール100や第2の軌道レール102
等で支持することにより、移動テーブル3を一層安定し
た状態で支持することができ、移動テーブル3に加わる
大きな負荷に対しても支持可能となる。また、上記二軸
案内機構4にねじ孔112やねじ軸113等からなる駆
動機構を一体的に設けることにより、装置の構成を簡素
化することができる。
【0102】その他の構成及び作用は、前記実施の形態
と同様であるので、その説明を省略する。
【0103】実施の形態4 図15はこの発明の実施の形態4を示すものであり、前
記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説
明すると、この実施の形態4は、第1の軌道レール、移
動ブロック、第2の軌道レールの構成は、前記実施の形
態1の構成と同一であるが、旋回機構の位置が、移動テ
ーブル側ではなく、移動ブロックを第1上下に分割して
第1の移動ブロックと第2の移動ブロックとし、これら
第1の移動ブロックと第2の移動ブロックとの間に、旋
回機構が配置されている点が、前記実施の形態1と異な
っている。
【0104】すなわち、この発明の実施の形態4に係る
移動テーブル装置1では、二軸案内機構4が、図15に
示すように、旋回機構31が、移動テーブル3側ではな
く、移動ブロック10を第1上下に分割して第1の移動
ブロック10aと第2の移動ブロック10bとし、これ
第1の移動ブロック10aと第2の軌道レール102と
の間に、旋回機構31が配置されている点を除けば、そ
の他の構成及び作用は、前記実施の形態1と同様である
ので、その説明を省略する。
【0105】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動テーブルを原点以外の位置で回転させたり、所定角
度回転させた後に平行に移動させるといった動作が、簡
単な制御で行えると共に、回転中心を一軸方向に沿って
直線状に移動させることが容易に可能であり、しかも、
移動テーブルを一軸方向に沿って大きく移動させること
が可能な移動テーブル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の一実施の形態に係る移動テー
ブル装置を示す平面構成図である。
【図2】 図2は本発明の一実施の形態に係る移動テー
ブル装置を示す一部破断の側面構成図である。
【図3】 図3(a)(b)は二軸案内機構をそれぞれ
示す断面構成図である。
【図4】 図4(a)〜(e)は二軸案内機構をそれぞ
れ示す構成図である。
【図5】 図5(a)(b)は旋回機構をそれぞれ示す
一部破断の斜視図及び取付状態の要部断面構成図であ
る。
【図6】 図6は本発明の一実施の形態に係る移動テー
ブル装置の使用状態を示す平面構成図である。
【図7】 図7は本発明の一実施の形態に係る移動テー
ブル装置の使用状態を示す平面構成図である。
【図8】 図8は本発明の一実施の形態に係る移動テー
ブル装置の使用状態を示す平面構成図である。
【図9】 図9は本発明の一実施の形態に係る移動テー
ブル装置の動作を示す説明図である。
【図10】 図10は本発明の一実施の形態に係る移動
テーブル装置の動作を示す説明図である。
【図11】 図11は本発明の実施の形態2に係る移動
テーブル装置を示す平面構成図である。
【図12】 図12は本発明の実施の形態2に係る移動
テーブル装置を示す一部破断の側面構成図である。
【図13】 図13(a)(b)は本発明の実施の形態
3に係る移動テーブル装置の二軸案内機構をそれぞれ示
す断面構成図である。
【図14】 図14(a)〜(e)は本発明の実施の形
態3に係る移動テーブル装置の二軸案内機構をそれぞれ
示す構成図である。
【図15】 図15(a)(b)は本発明の実施の形態
4に係る移動テーブル装置の二軸案内機構をそれぞれ示
す断面構成図である。
【符号の説明】
1:移動テーブル装置、2:テーブル基盤、3:移動テ
ーブル、41 、42 、43 :二軸案内機構、5:第1の
駆動手段、6、7:第2の駆動手段、31:旋回機構。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テーブル基盤に対して移動テーブルを、
    互いに交差する二軸方向に沿って移動可能に、かつ二軸
    が形成する平面に対して直交する軸を中心にして回動可
    能に取り付けてなる移動テーブル装置において、 前記テーブル基盤に対して移動テーブルを、互いに交差
    する二軸方向に沿って、かつ一方の軸方向に沿って大き
    く移動自在に案内すると共に、移動テーブルを回転自在
    に支持する複数の二軸案内機構と、 前記複数の二軸案内機構の移動部材を、二軸方向に沿っ
    て選択的に移動させることにより、テーブル基盤に対し
    て移動テーブルを、二軸方向に沿った直線運動と、当該
    二軸が形成する平面に対して直交する軸を中心にした回
    転運動とが可能となるように駆動する駆動手段と、を備
    えたことを特徴とする移動テーブル装置。
  2. 【請求項2】 テーブル基盤に対して移動テーブルを、
    互いに交差する二軸方向に沿って移動可能に、かつ二軸
    が形成する平面に対して直交する軸を中心にして回動可
    能に取り付けてなる移動テーブル装置において、 前記テーブル基盤に対して移動テーブルを、互いに交差
    する二軸方向に沿って、かつ一方の軸方向に沿って大き
    く移動自在に案内すると共に、移動テーブルを回転自在
    に支持する複数の二軸案内機構と、 前記複数の二軸案内機構のうち、少なくとも1つの二軸
    案内機構のテーブル基盤側の移動部材を、移動量の大き
    な第1の軸方向に沿って駆動する第1の駆動手段と、 前記複数の二軸案内機構のうち、前記少なくとも1つの
    二軸案内機構に対する他の二軸案内機構の移動テーブル
    側の移動部材を、第2の軸方向に沿って互いに独立して
    駆動する第2の駆動手段と、を備えたことを特徴とする
    移動テーブル装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の駆動手段が取り付けられた二
    軸案内機構は、移動テーブルが回転する軸を中心にした
    円弧上に配置されていることを特徴とする請求項2に記
    載の移動テーブル装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の駆動手段が取り付けられた二
    軸案内機構は、移動テーブルが回転する軸を中心にした
    円弧上であって、かつ移動量の大きな一軸方向に沿った
    直径上に配置されていることを特徴とする請求項2に記
    載の移動テーブル装置。
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