(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルを少なくとも一平面内で平行移動及び回転させて任意の位置に位置決めするテーブル位置決め装置であって、１つの回転中心を共有しこの回転中心を中心に前記一平面内に平行な面内で回動する三個の回動部材と、前記それぞれの回動部材に前記回転中心に向かって直線移動可能に装着された直動部材と、前記それぞれの直動部材と前記テーブルを回転自在に連結する連結部と、前記それぞれの回動部材を前記回転中心を中心に個別に回動させる駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御部とを備え、また前記回転中心を中心とする１つの環状ガイドを備え、前記三個の回動部材は、前記環状ガイドにスライド自在に装着されていることを特徴とするテーブル位置決め装置。
【請求項２】
前記駆動機構がリニアモータであることを特徴とする請求項１記載のテーブル位置決め装置。
【請求項３】
前記駆動機構が、少なくともそれぞれの回動部材ごとに個別に設けたモータを含むことを特徴とする請求項１記載のテーブル位置決め装置。
【請求項４】
前記制御部は、直交座標系で与えられた目標位置の座標より前記回転中心を中心とする回転座標系におけるそれぞれの回動部材の座標を求め、前記回動部材の座標を目標位置として前記駆動機構を制御することを特徴とする請求項１記載のテーブル位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テーブルを少なくとも一平面内で平行移動及び回転させて任意の位置に位置決めするテーブル位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の製造装置などのＦＡ装置においては、所要の動作を行わせるために各種の駆動機構が用いられる。この中で、平面内でのワークの位置決めなどには、テーブルをＸＹθ３軸方向に移動して任意位置に位置決めするテーブル位置決め装置が多用される。従来、このテーブル位置決め装置として、一般にＸ，Ｙ軸の直動テーブルとθ軸の回転テーブルとを積層して組み合わせた形式のものが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来のテーブル位置決め装置には、まず３つの個別の移動テーブルを積層して構成するために必然的に厚みが増し全体のサイズが増大するとともに、最下段の移動テーブルには上に重ねられる２つの移動テーブルの質量がそのまま駆動荷重として負荷されるため、機構部に求められる剛性や所要駆動能力が増加し、軽量コンパクトなテーブル位置決め装置の実現が困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、軽量・コンパクトなテーブル位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のテーブル位置決め装置は、テーブルを少なくとも一平面内で平行移動及び回転させて任意の位置に位置決めするテーブル位置決め装置であって、１つの回転中心を共有しこの回転中心を中心に前記一平面内に平行な面内で回動する三個の回動部材と、前記それぞれの回動部材に前記回転中心に向かって直線移動可能に装着された直動部材と、前記それぞれの直動部材と前記テーブルを回転自在に連結する連結部と、前記それぞれの回動部材を前記回転中心を中心に個別に回動させる駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御部とを備え、また前記回転中心を中心とする１つの環状ガイドを備え、前記三個の
回動部材は、前記環状ガイドにスライド自在に装着されている。
【０００７】
請求項２記載のテーブル位置決め装置は、請求項１記載のテーブル位置決め装置であって、前記駆動機構がリニアモータである。
【０００８】
請求項３記載のテーブル位置決め装置は、請求項１記載のテーブル位置決め装置であって、前記駆動機構が、少なくともそれぞれの回動部材ごとに個別に設けたモータを含む。
【０００９】
請求項４記載のテーブル位置決め装置は、請求項１記載のテーブル位置決め装置であって、前記制御部は、直交座標系で与えられた目標位置の座標より前記回転中心を中心とする回転座標系におけるそれぞれの回動部材の座標を求め、前記回動部材の座標を目標位置として前記駆動機構を制御する。
【００１０】
本発明によれば、テーブルをＸＹθの三軸方向に移動させるテーブル駆動機構を、１つの回転中心を共有しこの回転中心を中心に前記一平面内に平行な面内で回動する三個の回動部材と、それぞれの回動部材に回転中心に向かって直線移動可能に装着された直動部材と、それぞれの直動部材と前記テーブルを回転自在に連結する連結部と、それぞれの回動部材を前記回転中心を中心に個別に回動させる駆動機構とで構成し、また前記回転中心を中心とする１つの環状ガイドを備え、前記三個の回動部材は、前記環状ガイドにスライド自在に装着されていることにより、各軸の移動テーブルを積層して配置する必要がなく、従来の積層型のテーブル位置決め装置と比較して軽量・コンパクトなテーブル位置決め装置を実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
まず本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の分解斜視図、図３（ａ）、図４（ａ）は本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の斜視図、図３（ｂ）、図４（ｂ）は本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の側断面図、図５は本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の制御系の構成を示すブロック図、図６、図７は本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の動作説明図である。
【００１２】
まず図１を参照してテーブル位置決め装置の構成を説明する。図１において、テーブル位置決め装置１は円板状のベース部２を備えており、ベース部２の上面に設けられた環状ガイド３には、３つの回動部材４ａ，４ｂ，４ｃが回動自在に装着されている。回動部材４ａ，４ｂ，４ｃは、円形の移動テーブル５を保持しており、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃが環状ガイド３に沿ってベース部２に平行な一平面内で回動することにより、移動テーブル５はベース部２に平行な平面内でＸＹ方向の平行移動及びθ方向の回転を行う。
【００１３】
図２に示すように、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃの下面の外周部にはそれぞれ摺動溝６ａ，６ｂ，６ｃが形成されており、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃのベース部２上における中心側の端部には軸受け部７ａ，７ｂ，７ｃが設けられている。ベース部２の環状ガイド３の中心にはピン２ａが立設されており、軸受け部７ａ，７ｂ，７ｃを重ね合わせた状態でピン２ａを軸受け部７ａ，７ｂ，７ｃに貫通させ、摺動溝６ａ，６ｂ，６ｃに環状ガイド３を嵌合させることにより、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃは１つの共有の回転中心であるピン２ａを中心として回動可能となる。
【００１４】
回動部材４ａ，４ｂ，４ｃの上面には、径方向にガイドレール８ａ，８ｂ，８ｃが設けられており、ガイドレール８ａ，８ｂ，８ｃには移動ブロック９ａ，９ｂ，９ｃが摺動自在に嵌合している。移動ブロック９ａ，９ｂ，９ｃは、回転中心に向かって直線移動可能に装着された直動部材となっている。移動ブロック９ａ，９ｂ，９ｃの上面にはピン１０ａ，１０ｂ，１０ｃが立設されており、ピン１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、移動テーブル５の縁部の３等配位置に設けられた３つのピン孔５ａ，５ｂ，５ｃにそれぞれ回転自在に嵌合する。ピン１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、それぞれの移動ブロックと移動テーブル５を回転自在に連結する連結部となっている。
【００１５】
次に図３を参照して回動部材４ａ，４ｂ，４ｃをピン２ａを中心に個別に回動させる駆動機構について説明する。図３（ａ）に示すように、ベース部２の上面には、リニアモータを構成するマグネット１４が円周状に配設されており、図３（ｂ）に示すように回動部材４ａ，４ｂ，４ｃの底面には、マグネット１４に対向する位置にコイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられている。コイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃに通電し電流の極性を制御することにより、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃはマグネット１４に沿って移動する。したがってこの例では、マグネット１４とコイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって構成されるリニアモータが駆動機構となっている。
【００１６】
次に図５を参照して制御系について説明する。図５に示すように、制御部２０は、記憶部２１、座標変換部２２、駆動制御部２３を備えている。記憶部２１は直交座標系で与えられた移動テーブル５の目標位置の座標（Ｘｉ，Ｙｉ，θｉ）を記憶する。座標変換部２２は、直交座標系で与えらた座標を回動部材の回転中心を中心とする回転座標系における座標（Ｓ，Ｔ，Ｕ）に変換する。駆動制御部２３は、回転座標系における座標（Ｓ，Ｔ，Ｕ）を目標位置として、Ｓ駆動機構２４ａ、Ｔ駆動機構２４ｂ、Ｕ駆動機構２４ｃを駆動する。Ｓ駆動機構２４ａ、Ｔ駆動機構２４ｂ、Ｕ駆動機構２４ｃは、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ備えられたコイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃに相当する。
【００１７】
なお、回動部材の駆動機構として、図４に示すようなモータを用いた駆動機構を採用してもよい。この構成では、図４に示すように各回動部材４ａ，４ｂ，４ｃに個別にモータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを装備し、各モータの回転軸に装着されたピニオンギア１２ａ，１２ｂ，１２ｃをベース部２の外周に設けられたラック１３に噛号させる。モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを回転駆動することにより、ピニオンギア１２ａ，１２ｂ，１２ｃはベース部２の外周に沿ってラック１３と噛号して転動し、これにより回動部材４ａ，４ｂ，４ｃは回転中心を中心として回動する。この例では、それぞれの回動部材に個別に設けられたモータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、それぞれＳ駆動機構２４ａ、Ｔ駆動機構２４ｂ、Ｕ駆動機構２４ｃに相当し、したがって回動部材の駆動機構はモータを含んだ構成となっている。
【００１８】
次に図６，図７を参照して、テーブル位置決め装置の駆動例を説明する。図６（ａ）は、移動テーブル５の中心点Ｏがピン２ａの中心転に一致し、かつ移動テーブル５に固定された直交座標系のＸ軸、Ｙ軸が絶対座標系のＸ軸、Ｙ軸と一致した状態を示している。この状態での回動部材４ａ，４ｂ，４ｃの回転座標（Ｓ０，Ｔ０，Ｕ０）が、移動テーブル５の原位置を示す回転座標となる。
【００１９】
図６（ｂ）は、移動テーブル５を（−Ｘ）方向に平行移動させる例を示している。この移動においては、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃを、（Ｓ０，Ｔ０，Ｕ０）から（Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１）まで移動させる。これにより、移動テーブル５は回転をすることなく（−Ｘ）方向にのみ移動する。
【００２０】
次に図７（ａ）は、移動テーブル５を（＋Ｙ）方向に平行移動させる例を示している。この移動においては、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃを、（Ｓ０，Ｔ０，Ｕ０）から（Ｓ０，Ｔ２，Ｕ２）まで移動させる。すなわちこの場合には回動部材４ａは移動せず、回動部材４ｂ，４ｃのみが回動する。これにより、移動テーブル５は回転をすることなく（＋Ｙ）方向にのみ移動する。
【００２１】
また、図７（ｂ）は移動テーブル５の中心点Ｏを移動させることなく、移動テーブル５を回転（この例では時計方向に９０度の回転）のみさせる例を示している。この場合には、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ（Ｓ０，Ｔ０，Ｕ０）から９０度だけ回転させた回転座標（Ｓ０，Ｔ２，Ｕ２）まで移動させる。これにより、移動テーブル５は中心点０の位置が固定された状態で、９０度の回転移動を行う。
【００２２】
上記動作例に示すように、直交座標系で与えられた移動テーブル５の目標位置の座標（Ｘｉ，Ｙｉ，θｉ）は、回動部材４ａ，４ｂ，４ｃの回転中心を中心とする回転座標系における座標（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｕｉ）と１対１対応しており、（Ｘｉ，Ｙｉ，θｉ）を与えることにより、（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｕｉ）を演算によって求めることができる。
【００２３】
上記説明したように本発明は、ＸＹθ３軸の移動を行う移動テーブルにおいて、従来一般に用いられていた３軸移動テーブルのようにＸ，Ｙ，θ各軸の個別移動テーブルを積層することなく、３つの駆動軸を共通平面上に配設しながら３軸の移動動作を実現するものである。これにより、従来方式の３軸移動テーブルのように、３つの移動テーブルを積層することによる厚み寸法の増大や、最下層のテーブルに上層テーブルの質量を含んだ荷重が集中して作用することによる駆動負荷の増加などの問題点を排除することができ、薄型・軽量の３軸移動テーブルが実現される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、テーブルをＸＹθの三軸方向に移動させるテーブル駆動機構を、１つの回転中心を共有し、この回転中心を中心に前記一平面内に平行な面内で回動する三個の回動部材と、それぞれの回動部材に回転中心に向かって直線移動可能に装着された直動部材と、それぞれの直動部材と前記テーブルを回転自在に連結する連結部と、それぞれの回動部材を前記回転中心を中心に個別に回動させる駆動機構とで構成し、また前記回転中心を中心とする１つの環状ガイドを備え、前記三個の回動部材は、前記環状ガイドにスライド自在に装着されていることにより、各軸の移動テーブルを積層して配置する必要がなく、従来の積層型のテーブル位置決め装置と比較して軽量・コンパクトなテーブル位置決め装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の分解斜視図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の側断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の側断面図
【図５】本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態のテーブル位置決め装置の動作説明図
【符号の説明】
１  テーブル位置決め装置
２  ベース部
３  環状ガイド
４ａ，４ｂ，４ｃ  回動部材
５  移動テーブル
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  モータ
１４  マグネット
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  コイル
２０  制御部
【図１】
0003698070.tif 000002
【図２】
0003698070.tif 000003
【図３】
0003698070.tif 000004
【図４】
0003698070.tif 000005
【図５】
0003698070.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003698070.tif 000008