(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動テーブルと、
テーブル台座と、
前記移動テーブルをテーブル基準面に平行に前記テーブル台座に対して相対移動可能に支持する４個の支持手段と、
前記支持手段をそれぞれ直線駆動し、前記テーブル台座に対し前記移動テーブルを相対移動させる４個のリニア駆動手段と、
前記移動テーブルのテーブル基準面上の任意の指定位置に対して与えられたＸ、Ｙおよびθ方向の移動指令に対応する４個の前記リニア駆動手段の軸移動目標値を計算し、４個の前記支持手段の移動開始時点および終了時点を一致させるように、４個の前記支持手段の移動速度を前記軸移動目標値に比例させて４個の前記リニア駆動手段を同時に駆動し、前記移動テーブルを目標位置に移動させる制御装置と、
を備えることを特徴とする４軸ＸＹθテーブル。
【請求項２】
前記制御装置は、目標位置に到達するまでの間、前記リニア駆動手段の前記移動速度を前記軸移動目標値に比例させながら、前記移動速度を所定のパターンに従って変化させることを特徴とする請求項１に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項３】
前記支持手段は、それぞれ
第１直動部材、および前記テーブル台座に固定され該第１直動部材を直線的に案内する第１直動案内手段からなる第１直動機構と、
第２直動部材、および前記第１直動部材上に固定され該第２直動部材を直線的に案内する第２直動案内手段からなる第２直動機構と、
回動部材、前記第２直動部材上に固定され該回動部材を前記テーブル基準面に対して平行に該回動部材を回動可能に案内する回動案内手段、および前記移動テーブル上の所定の位置に配置され前記回動部材を回動自在に把持する把持手段からなる回動機構を有し、
前記リニア駆動手段は、前記支持手段各々の第１直動機構の直動部材をそれぞれ直線駆動し、
４個の前記支持手段は、４個の前記支持手段の内の第１の組としての２個の前記支持手段についての前記第２直動機構の直動方向が互いに平行となり、かつ、第２の組としての他の２個の前記支持手段についての前記第２直動機構の直動方向が互いに平行となり、かつ、前記第１の組における前記第２直動機構の直動方向と前記第２の組における前記第２直動機構の直動方向とのなす角度が所定角度αとなるように配設され、
４個の前記支持手段における４個の前記把持手段は、前記第１の組における２個の前記把持手段の中心同士を結ぶ直線と前記第２の組における２個の前記把持手段の中心同士を結ぶ直線とのなす角度が前記所定角度αに等しくなるように配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項４】
４個の前記支持手段に対応する４個の前記第１直動機構は、前記第１の組に属する２個の前記支持手段における２個の前記第１直動機構同士が平行となり、かつ前記第２の組に属する２個の前記支持手段における２個の前記第１直動機構同士が平行となり、かつ前記第１の組に対応する前記第１直動機構と前記第２の組に対応する前記第１直動機構とのなす角度が、前記所定角度αと等しくなるように配置されることを特徴とする請求項３に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項５】
前記所定角度αが、９０°であることを特徴とする請求項３または4に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項６】
前記回動案内手段の中心線が前記第２直動機構の直動中心線と交差することを特徴とする請求項３または4に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項７】
前記支持手段は、それぞれ
第１直動部材、および前記テーブル台座に固定され該第１直動部材を直線的に案内する第１直動案内手段からなる第１直動機構と、
第２直動部材、および前記移動テーブルに固定され該第２直動部材を直線的に案内する第２直動案内手段からなる第２直動機構と、
前記第２直動案内手段に沿って前記第２直動部材と一体となって移動可能な回動部材、および前記第１直動部材上に固定され該回動部材を前記テーブル基準面に対して平行に該回動部材を回動可能に案内する回動案内手段からなる回動機構とを有し、
４個の前記リニア駆動手段は、４個の前記支持手段の前記第１直動部材をそれぞれ直線駆動し、
４個の前記支持手段は、４個の前記支持手段の内の第１の組としての２個の前記支持手段について２個の前記第２直動機構の直動方向線が互いに一致するか平行となり、かつ、第２の組としての他の２個の前記支持手段について２個の前記第２直動機構の直動方向線が互いに一致するか平行となり、かつ、前記第１の組における前記第２直動機構の直動方向と前記第２の組における前記第２直動機構の直動方向とのなす角度が直角となるように配設され、
４個の前記第１直動機構は、前記第１の組における２個の前記第１直動機構の直動方向が平行となり、かつ、前記第２の組における２個の前記第１直動機構の直動方向が平行となり、かつ、前記第１の組における前記第１直動機構の直動方向と前記第２の組における前記第１直動機構の直動方向のなす角度が直角となるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項８】
前記支持手段は、それぞれ、前記移動テーブルを前記テーブル台座に対して相対移動させる移動手段と該テーブル台座に対して前記移動テーブルをテーブル基準面に平行に相対移動させるために前記移動テーブルと前記テーブル台座の間に介在する第２支持手段を備え、
前記移動手段は、
第１直動部材、および前記テーブル台座に配置され該第１直動部材を直線的に案内する第１直動案内手段からなる第１直動機構と、
第２直動部材、および前記移動テーブルに配置され該第２直動部材を直線的に案内する第２直動案内手段からなる第２直動機構と、
前記第２直動案内手段に沿って前記第２直動部材と一体となって移動可能な回動部材、および前記第１直動部材上に固定され該回動部材を前記テーブル基準面に対して平行に該回動部材を回動可能に案内する回動案内手段からなる回動機構とを有し、
４個の前記リニア駆動手段は、４個の前記移動手段の前記第１直動部材をそれぞれ直線駆動し、
４個の前記移動手段は、４個の前記移動手段の内の第１の組としての２個の前記移動手段について２個の前記第２直動機構の直動方向線が互いに一致するか平行となり、かつ、第２の組としての他の２個の前記移動手段について２個の前記第２直動機構の直動方向線が互いに一致するか平行となり、かつ、前記第１の組における前記第２直動機構の直動方向と前記第２の組における前記第２直動機構の直動方向とのなす角度が直角となるように配設され、
４個の前記第１直動機構は、前記第１の組における２個の前記第１直動機構の直動方向が平行となり、かつ、前記第２の組における２個の前記第１直動機構の直動方向が平行となり、かつ、前記第１の組における前記第１直動機構の直動方向と前記第２の組における前記第１直動機構の直動方向のなす角度が直角となるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項９】
前記回動案内手段の中心線が前記第２直動機構の直動中心線と交差することを特徴とする請求項７または８に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１０】
前記リニア駆動手段は、位置制御可能なモータと該モータに連結され該モータによる回転運動を直線運動に変換する回転・直動変換駆動機構とを有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１１】
４軸の前記モータのうちの少なくとも１軸の前記モータと前記回転・直動変換駆動機構との間がクラッチ機構を介して連結され、
前記制御装置は、原点復帰の際には、４軸の前記モータのうち、１軸の前記モータについて前記クラッチ機構により前記モータと前記回転・直動変換駆動機構とを切断し、残りの３軸の前記モータで原点復帰動作を行わせ、前期３軸の前記モータによる原点復帰動作を完了した後に第４軸の前記モータにより原点復帰調整処理を行うことを特徴とする請求項１０に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１２】
前記制御装置は、原点復帰の際には、４軸の前記モータのうち、１軸の前記モータをサーボオフにして外力によって自由に回転可能な状態にし、残りの３軸の前記モータで原点復帰動作を行わせ、前記３軸の前記モータによる原点復帰動作を完了した後に第４軸の前記モータにより原点復帰調整処理を行うことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１３】
前記制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた１個の前記モータの現在位置を原点とすることを特徴とする請求項１２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１４】
前記制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた１軸の前記モータの位置に対してロストモーションの半分量の補正を加えた位置を原点とすることを特徴とする請求項１２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１５】
前記モータの１回転以内の絶対位置を得るためのチャンネルを有するエンコーダを該モータに備え、
前記制御装置は、原点復帰調整処理として、前記エンコーダの中の前記モータの１回転以内の絶対位置を得るためのチャンネルを使用して、サーボオフにしていた前記モータの位置に対して絶対原点の位置を探し出し、この位置を原点とすることを特徴とする請求項１２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１６】
前記モータの１回転以内の絶対位置を得るためのチャンネルを有するエンコーダを該モータに備え、
前記制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた前記モータの位置に対してロストモーションの半分量の補正を加え、さらに前記エンコーダの中の前記モータの１回転以内の絶対位置を得るためのチャンネルを使用して絶対原点の位置を探し出し、この位置を原点とすることを特徴とする請求項１２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１７】
前記制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた１個の前記リニア駆動手段の絶対位置を検知するためのエンコーダを使用して絶対原点の位置を探し出し、この位置を原点とすることを特徴とする請求項１２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１８】
前記制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた１個の前記リニア駆動手段の位置に対してロスとモーションの半分量の補正を加え、さらに前記リニア駆動手段の絶対位置を検知するためのエンコーダを使用して絶対原点の位置を探し出し、この位置を原点とすることを特徴とする請求項１２に記載の４軸ＸＹθテーブル。
【請求項１９】
移動テーブルと、テーブル台座と、該テーブル台座に配置され前記移動テーブルをテーブル基準面に平行にかつ相対移動可能に支持する４個の支持手段と、前記支持手段をそれぞれ直線駆動し、前記テーブル台座に対し前記移動テーブルを相対移動させる４個のリニア駆動手段とを備える４軸ＸＹθテーブルの制御方法であって、
前記移動テーブルのテーブル基準面上の任意の指定位置に対して与えられたＸ、Ｙおよびθ方向の移動指令に対応する４個の前記リニア駆動手段の軸移動目標値を計算し、４個の前記支持手段の移動開始時点および終了時点を一致させるように、４個の前記支持手段の移動速度を前記軸移動目標値に比例させて４個の前記リニア駆動手段を同時に駆動し、前記移動テーブルを目標位置に移動させることを特徴とする４軸ＸＹθテーブルの制御方法。
【請求項２０】
前記目標位置に到達するまでの間、前記リニア駆動手段の前記移動速度を前記軸移動目標値に比例させながら、前記移動速度を所定のパターンに従って変化させることを特徴とする請求項１９に記載の４軸ＸＹθテーブルの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密電子部品加工または実装組立装置、あるいは精密測定装置等に使用される位置決め装置等に適用可能な、平面上の位置および同一平面内回転角度を決定するための、いわゆるＸＹθテーブルの機構と制御方法に関する。より詳しくは、粗位置合わせ後の最終位置・角度の微調整に使用されるＸＹθテーブルの機構と制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現存するＸＹθテーブルの代表的なものは特許第２７０００５０号に開示されているごとく３軸ＸＹθテーブルであり、駆動軸は3軸であり、4軸のものは存在しない。3軸の配置も3軸のうち2軸が座標軸ＸまたはＹ方向、他の1軸はこれに直角方向に設置されたものと、円周上に等間隔でその接線方向に3軸が設置されたものが開示されている。
類似の実用されている他の３軸ＸＹθテーブルをも含めてその大半のメカニズムは、図１２（右側の図は平面図で、左下側の図は部分的側面図である）に示すように、テーブル台座上に配置されＸ軸かＹ軸に平行な駆動軸を持ちテーブル台座上に配置された３個の支持手段によって移動テーブルが支持され、３個の駆動軸によってＸ方向、Ｙ方向に移動、かつθ方向に回動するものである。
移動テーブルを支持する３個の支持手段は、各々、直動案内手段とこれに案内される直動部材の組からなる直動機構が直交するように組合わされ、さらに回動案内手段とこれに案内されて回動可能な回動部材からなる回動機構が付加されたいわゆるＸＹθ可動ユニットである。
各々の支持手段のうち、２個の支持手段はテーブル台座側の直動機構がＸ軸方向に移動可能なように移動テーブルのＸ軸に略平行な２辺の近辺に配置され、他の１個の支持手段はテーブル台座側の直動機構がＹ軸方向に移動可能なように移動テーブルのＹ軸に略平行な１辺に近い位置に配置され、テーブル台座側の３個の直動機構の直動部材は、それぞれテーブル台座に設置されたサーボモータとこの出力軸に連結されたボールネジ機構からなる回転直動変換駆動装置によって必要な方向に必要量だけ移動され、結果として移動テーブルがＸＹθ方向の移動を行う。
この３軸ＸＹθテーブルの代表的な機種群のテーブル台座に対する移動テーブルの移動可能範囲は、ＸおよびＹ方向±１０ｍｍ以内、テーブルサイズ８００ｍｍ×８００ｍｍ程度以下である。これらは移動テーブル上に載ったワークの指定位置に対する粗位置合わせ後の精密位置合わせ等に用いられる。
【０００３】
３軸ＸＹθテーブルは、前述のような構造であるため、移動テーブルの位置決め精度（繰返し位置決め精度およびロストモーション）が、２軸による位置決めを行うＸ軸方向に比較して１軸でしか位置決めを行わないＹ軸方向において、特に軸から離れた位置において数倍劣り、テーブルがＸ方向に延びる程にＸ軸方向とＹ軸方向の位置決め精度差はさらに大きくなるという、同一テーブル内で方向および位置により精度が大きく異なる（アンバランスとなる）欠点を持っていた。これは、Ｘ軸方向は駆動軸２軸で位置決めかつサーボ制御で保持されているため位置決め精度および位置決め剛性が高いが、Ｙ軸方向は１軸でしか位置決めかつ保持されていないため駆動軸位置では位置決め精度および位置決め剛性は高いが、駆動軸から離れた位置では、位置決め精度および位置決め剛性は低い。それは案内の遊び等によるメカニズムの剛性の低さと、案内部の摩擦抵抗およびこれらが絡んだ位置決め時のメカニズムの振動等によって、本来の位置でないところに位置決めされてしまうことによる。
また一方で、３軸ＸＹθテーブルが、例えばテーブル上にワークを載せそのワーク上の特定位置の計測あるいは加工をするアプリケーションにおいて、Ｙ方向駆動軸から離れた位置にテーブルに垂直に近い（垂直にかけたつもりが垂直から微妙にずれている）負荷がかかったときに、テーブルメカニズムのＹ方向剛性が低いことにより、そのＹ方向水平分力で動いてはならない位置計測点あるいは加工点が不本意に動かされるというような問題があった。
【０００４】
また、特開平８−９９２４３（図６）には、3個の支持手段に第4の支持手段を加えて、これらの支持ユニットが長方形の各辺上に位置するように配置されているものが開示されているが、第4の支持手段はテーブルに垂直な方向に支持するだけで、水平方向には基本的には自由に動き得るもので、基本的には直上で説明した3個の支持手段を持つ3軸ＸＹθテーブルの持つ欠点と同様の欠点を持っていた。
【０００５】
また、円周上に等間隔でその接線方向に３軸が設置されたものにおいては、上述の代表的な３軸ＸＹθテーブルと比較して精度のバランスは比較的改善するものの、駆動軸が３個であるが故にサーボそのものの位置決め精度に比較してテーブルの位置決め精度は全体的に低下することと制御がしづらい欠点を持つ。
【０００６】
４軸以上の自由な移動制御が可能なＸＹθテーブルは、その制御の困難性のためと推測されるが存在していない。
【特許文献１】特許第２７０００５０号（特開平８−９９２４３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、従来の技術の欠点をカバーし、テーブルの端で１軸でしか位置決めしないＹ軸方向の位置決め精度および位置決め剛性をテーブルの両端で２軸で位置決めを行うＸ軸方向の位置決め精度および位置決め剛性と同程度に向上させ、全体として位置決め精度および位置決め剛性を高くバランスさせたＸＹθテーブルを、実現し提供することである。さらに具体的には、各軸方向それぞれ２軸、計４軸で位置決めする新しいメカニズム構造と、この構造のメカニズムを駆動するための制御方法、即ち、一般的には３変数で原理的に決められるテーブル位置（ＸＹθ）を４変数（４軸）でスムーズに位置決め可能な新しいしかも簡易な制御方法を持つ４軸ＸＹθテーブルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は次のようにした。
【０００９】
本発明に係る４軸ＸＹθテーブルは、移動テーブルと、テーブル台座と、移動テーブルをテーブル基準面に平行にテーブル台座に対して相対移動可能に支持する４個の支持手段と、支持手段をそれぞれ直線駆動し、テーブル台座に対し移動テーブルを相対移動させる４個のリニア駆動手段と、移動テーブルのテーブル基準面上の任意の指定位置に対して与えられたＸ、Ｙおよびθ方向の移動指令に対応する４個のリニア駆動手段の軸移動目標値を計算し、４個の支持手段の移動開始時点および終了時点を一致させるように、４個の支持手段の移動速度を軸移動目標値に比例させて４個のリニア駆動手段を同時に駆動し、移動テーブルを目標位置に移動させる制御装置とを備える。
【００１０】
さらに、本発明に係る４軸ＸＹθテーブルでは、制御装置は、目標位置に到達するまでの間、リニア駆動手段の移動速度を軸移動目標値に比例させながら、移動速度を所定のパターンに従って変化させるようにしてもよい。
【００１１】
さらに、本発明に係る４軸ＸＹθテーブルでは、次にようにしてもよい。つまり、支持手段は、それぞれ、第１直動部材、およびテーブル台座に固定され該第１直動部材を直線的に案内する第１直動案内手段からなる第１直動機構と、第２直動部材、および第１直動部材上に固定され該第２直動部材を直線的に案内する第２直動案内手段からなる第２直動機構と、回動部材、第２直動部材上に固定されテーブル基準面に対して平行に該回動部材を回動可能に案内する回動案内手段、および移動テーブル上の所定の位置に配置され回動部材を回動自在に把持する把持手段からなる回動機構を有する。また、リニア駆動手段は、支持手段各々の第１直動機構の直動部材をそれぞれ直線駆動する。また、４個の支持手段は、４個の支持手段の内の第１の組としての２個の支持手段についての第２直動機構の直動方向が互いに平行となり、かつ、第２の組としての他の２個の支持手段についての第２直動機構の直動方向が互いに平行となり、かつ、第１の組における第２直動機構の直動方向と第２の組における第２直動機構の直動方向とのなす角度が所定角度αとなるように配設される。また、４個の支持手段における４個の把持手段は、第１の組における２個の把持手段の中心同士を結ぶ直線と第２の組における２個の把持手段の中心同士を結ぶ直線とのなす角度が所定角度αに等しくなるように配設される。
【００１２】
さらに、本発明に係る４軸ＸＹθテーブルでは、４個の支持手段に対応する４個の第１直動機構は、第１の組に属する２個の支持手段における２個の第１直動機構同士が平行となり、かつ第２の組に属する２個の支持手段における２個の第１直動機構同士が平行となり、かつ第１の組に対応する第１直動機構と第２の組に対応する第１直動機構とのなす角度が、所定角度αと等しくなるように配置されるようにしてもよい。
【００１３】
２つの上記配置構造において、所定角度αは、９０°としてもよい。
【００１４】
また、上記２つの配置構造において、回動案内手段の中心線が第２直動機構の直動中心線と交差するようにしてもよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る４軸ＸＹθテーブルは、次のようにしてもよい。つまり、支持手段は、それぞれ、第１直動部材、およびテーブル台座に固定され該第１直動部材を直線的に案内する第１直動案内手段からなる第１直動機構と、第２直動部材、および移動テーブルに固定され該第２直動部材を直線的に案内する第２直動案内手段からなる第２直動機構と、第２直動案内手段に沿って第２直動部材と一体となって移動可能な回動部材、および第１直動部材上に固定されテーブル基準面に対して平行に該回動部材を回動可能に案内する回動案内手段からなる回動機構とを有する。また、４個のリニア駆動手段は、４個の支持手段の第１直動部材をそれぞれ直線駆動する。また、４個の支持手段は、４個の支持手段の内の第１の組としての２個の支持手段について２個の第２直動機構の直動方向線が互いに一致するか平行となり、かつ、第２の組としての他の２個の支持手段について２個の第２直動機構の直動方向線が互いに一致するか平行となり、かつ、第１の組における第２直動機構の直動方向と第２の組における第２直動機構の直動方向とのなす角度が直角となるように配設される。また、４個の第１直動機構は、第１の組における２個の第１直動機構の直動方向が平行となり、かつ、第２の組における２個の第１直動機構の直動方向が平行となり、かつ、第１の組における第１直動機構の直動方向と第２の組における第１直動機構の直動方向のなす角度が直角となるように配置される。
【００１６】
さらに、本発明に係る４軸ＸＹθテーブルは、次のようにしてもよい。つまり、支持手段は、それぞれ、移動テーブルをテーブル台座に対して相対移動させる移動手段と該テーブル台座に対して移動テーブルをテーブル基準面に平行に相対移動させるために移動テーブルとテーブル台座の間に介在する第２支持手段を備える。また、移動手段は、第１直動部材、およびテーブル台座に配置され該第１直動部材を直線的に案内する第１直動案内手段からなる第１直動機構と、第２直動部材、および移動テーブルに配置され該第２直動部材を直線的に案内する第２直動案内手段からなる第２直動機構と、第２直動案内手段に沿って第２直動部材と一体となって移動可能な回動部材、および第１直動部材上に固定されテーブル基準面に対して平行に該回動部材を回動可能に案内する回動案内手段からなる回動機構とを有する。また、４個のリニア駆動手段は、４個の移動手段の第１直動部材をそれぞれ直線駆動する。また、４個の移動手段は、４個の移動手段の内の第１の組としての２個の移動手段について２個の第２直動機構の直動方向線が互いに一致するか平行となり、かつ、第２の組における２個の第１直動機構の直動方向が平行となり、かつ、第１の組における第１直動機構の直動方向と第２の組における第１直動機構の直動方向のなす角度が直角となるように配置される。
【００１７】
上記２つの配置構造において、回動案内手段の中心線が第２直動機構の直動中心線と交差するようにしてもよい。
【００１８】
さらに、本発明に係る４軸ＸＹθテーブルでは、リニア駆動手段は、位置制御可能なモータと該モータに連結され該モータによる回転運動を直線運動に変換する回転・直動変換駆動機構とを有するようにしてもよい。
【００１９】
さらに、４軸のモータの内の少なくとも１軸のモータと回転・直動変換駆動機構との間にクラッチ機構を設け、そして、制御装置は、原点復帰の際には、４軸のモータの内、１軸のモータについてクラッチ機構によりモータと回転・直動変換機構とを切断し、残りの３軸のモータにより原点復帰調整処理を行うようにしてもよい。
【００２０】
制御装置は、原点復帰の際には、４軸のモータのうち、１軸のモータをサーボオフにして外力によって自由に回転可能な状態にし、残りの３軸のモータで原点復帰動作を行わせ、３軸のモータによる原点復帰動作を完了した後に第４軸の原点調整処理を行うようにしてもよい。
【００２１】
さらに、制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた１個のリニア駆動手段の現在位置をそのまま原点としてもよい。あるいは、その際、制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた１個のリニア駆動手段の位置に対してロストモーションの半分量の補正を加えた位置を原点としてもよい。
【００２２】
さらに、モータ１回点以内の絶対位置を得るためのチャンネルを有するエンコーダを該モータに設け、そして、制御装置は、原点復帰処理として、エンコーダの中のモータ１回点以内の絶対位置を得るためのチャンネルを使用して、サーボオフにしていたモータの位置に対して絶対原点の位置を探し出し、この位置を原点とするようにしてもよい。
【００２３】
あるいは、さらに、モータ１回点以内の絶対位置を得るためのチャンネルを有するエンコーダを該モータに設け、そして、制御装置は、原点復帰処理として、サーボオフにしていたモータの位置に対してロストモーションの半分量の補正を加え、さらにエンコーダの中のモータ１回点以内の絶対位置を得るためのチャンネルを使用して、サーボオフにしていたモータの位置に対して絶対原点の位置を探し出し、この位置を原点とするようにしてもよい。
【００２４】
あるいは、制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた１個のリニア駆動手段の絶対位置を検知するためのエンコーダを使用して絶対原点の位置を探し出し、この位置を原点としてもよい。
【００２５】
あるいは、その際、制御装置は、原点復帰調整処理として、サーボオフにしていた１個のリニア駆動手段の位置に対してロスとモーションの半分量の補正を加え、さらにリニア駆動手段の絶対一を検知するためのエンコーダを使用して絶対原点の位置を探し出し、この位置を原点としてもよい。
【００２６】
本発明に係る４軸ＸＹθテーブルの制御方法は、移動テーブルと、テーブル台座と、該テーブル台座に配置され移動テーブルをテーブル基準面に平行にかつ相対移動可能に支持する４個の支持手段と、支持手段をそれぞれ直線駆動し、テーブル台座に対し移動テーブルを相対移動させる４個のリニア駆動手段とを備える４軸ＸＹθテーブルの制御方法であって、移動テーブルのテーブル基準面上の任意の指定位置に対して与えられたＸ、Ｙおよびθ方向の移動指令に対応する４個のリニア駆動手段の軸移動目標値を計算し、４個の支持手段の移動開始時点および終了時点を一致させるように、４個の支持手段の移動速度を軸移動目標値に比例させて４個のリニア駆動手段を同時に駆動し、移動テーブルを目標位置に移動させることを特徴とする。
【００２７】
さらに、本発明に係る４軸ＸＹθテーブルの制御方法では、目標位置に到達するまでの間、リニア駆動手段の移動速度を移動目標値に比例させながら、移動速度を所定のパターンに従って変化させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１の効果は、Ｘ方向に移動可能なサーボ駆動軸を持つ支持手段２個に加えてＹ軸方向に移動可能なサーボ駆動軸を持つ２個の支持手段をバランスよく配設した４軸ＸＹθテーブルにすることにより、Ｙ軸方向の位置決め精度をＸ軸方向と同程度に向上させ、全体として位置決め精度バランスのとれたＸＹθテーブルを実現できることにある。
また、第２の効果は、３（＝２＋１）軸に対して１軸駆動軸を加え４（＝２＋２）軸としたことにより、例えば移動テーブルに搭載されたワーク上の任意の指定位置の計測あるいは加工をするアプリケーションにおいて、従来駆動軸のなかった第４軸の位置にテーブルに垂直に近い方向から（垂直にかけたつもりが垂直から微妙にずれて）負荷された場合に、１軸不足しているために駆動軸から離れた位置ほど剛性が低くなることによってその負荷の水平方向分力で動いてはならない位置計測点あるいは加工点が不本意に動かされるというような従来３軸ＸＹθテーブルで起こっていた問題が解消できることにある。
さらに以上の効果の相乗効果として、位置決め精度あるいは位置決め剛性（サーボ剛性と言ってもよい）の観点から見た場合の、移動テーブルに載せられるワークのサイズの制限、あるいは計測又は加工位置に対する制限が少なくなる。すなわち４個の駆動軸を移動テーブルの外周近辺且つできるだけお互いの距離が遠くなる位置にバランスよく置くことにより、外周近辺においては位置決め精度あるいは位置決め剛性は必要な数値を確保でき、移動テーブルの内側は外周近辺より更に高い位置決め精度と位置決め剛性がバランスよく得られることから、昨今の非常にサイズの大きい液晶装置部品、プラズマディスプレイ装置用部品、回路基盤等の生産工程での画像認識技術を使った位置の微調整あるいはその後の加工等に使用されるＸＹθテーブルのサイズ、性能を格段に向上させ、従来の生産技術上の障害を取り払うことができるもので、その他のテーブルでワークの位置決めをする用途を含めて本発明の産業上の寄与は非常に大きなものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明を実施するための最良の形態を詳細に実施例、図と共に説明する。
【実施例１】
【００３０】
実施例１は、本発明による４軸ＸＹθテーブルの最も好ましい形態の第１の実施例である。図１は、実施例１の４軸ＸＹθテーブルのテーブル側から見た平面図である。この４軸ＸＹθテーブルのメカニズムは、最上部(紙面上で最表部)に移動テーブル１０が、最下部(紙面上で最裏部)に配置されたテーブル台座２０の上で、図２および図３に示す４個の支持手段３０によって支持されている。４個の回動案内手段（案内軸）３７および回動部材３８の組があり、回動部材であるボールベアリングの外輪が移動テーブル１０に設けられた穴（回動部材３８の把持手段１１）によって径方向と軸方向を把持されている。案内軸３７にはボールベアリングの内輪が嵌め合わされており、案内軸３７とボールベアリング外輪即ち移動テーブル１０は回動自在である。
【００３１】
図２は、実施例１の４軸ＸＹθテーブルの移動テーブル１０（移動前を２点鎖線、移動後を破線で示す）の下部にある部分の平面図である。テーブル台座２０上には、４組の支持手段３０とリニア駆動手段５０が配置されている。
各支持手段３０の構造は、以下のごとくである。
図３にその側面図を示すように、テーブル台座２０上の移動テーブル１０の基準面１０ａ（仮に説明を単純にするため、移動テーブルの上面が均一な平面とし、これを基準面として以降説明する）に平行な面に第１直動案内手段３１が固定され、その上に第１直動部材３２がまたがり第１直動案内手段３１によって案内されて直動する。第１直動案内部材３１と第１直動部材３２を合わせて、第１直動機構３３と呼ぶ。第１直動機構３３は、ボールあるいはコロ等の組み込まれたリニア軸受を持ついわゆるリニアモ−ションメカニズムである。
第１直動部材３２上に第２直動案内手段３４が、その案内方向線が第１直動機構３３の直動方向線に対して直角をなし、移動テーブル基準面１１に平行となるように固定され、その上に第２直動部材３５がまたがり第２直動案内手段３４によって案内されて直動する。第２直動案内手段３４と第２直動部材３５を合わせて、第２直動機構３６と呼ぶ。第２直動機構３６も、第１直動機構３３と同様のリニアモーションメカニズムである。
第２直動部材３５上には回動案内手段３７（回動案内軸取付け部３７ａと回動案内軸３７ｂとボールベアリング内輪およびボールベアリング内輪抜け止め部３７ｃからなる）が、その回動案内軸３７ｂの中心線が移動テーブル基準面１０ａに対して垂直になるように固定され、ボールベアリングのボールと外輪からなる回動部材３８を回動自在に案内している。この外輪が、移動テーブル１０にこの外輪の把持手段として配設された穴に嵌め合わせられて把持される。抜け止め機構は図示を省略してある。以上、第１直動案内手段３１から回動機構３９までを支持手段３０と呼ぶ。
図２には、回動案内手段３７ｂの中心線が第２直動機構の直動中心線と交差するように描かれているが、必ずしもその必要はなく該直動中心線と移動テーブル基準面に平行ないかなる方向に一定距離離れていても機構学的に等価であるため構わない。
【００３２】
また、各支持手段３０の第１直動部材３２に対向してリニア駆動手段５０が配置され、テーブル台座２０に固定されている。リニア駆動手段５０は、サーボモータ等の位置制御可能なモータ５１、カップリング５３、モータ５１の出力軸５１ａにカップリング５３を介して連結されたボールネジあるいはすべりネジ等の送りねじ５５とそれに螺合するナット５６から構成される回転・直動変換機構、送りねじ５５を支持する軸受を伴ったねじ支持機構５４、およびねじ支持機構５４を把持する把持ブロック５２からなる。モータ５１は把持ブロック５２に固定され、把持ブロック５２はテーブル台座２０に締結されている。
ナット５６が第１直動部材３２に回動不能に結合されており、モータ５１の回転によってナット５６すなわち第１直動部材３２が直動する。
このリニア駆動手段５０が第１直動部材３２を駆動するメカニズムは、その駆動方向に対して当然のことながら剛性が高く、位置決め時も高い剛性で第１直動部材３２を保持する。
【００３３】
いま、図２の実線と二点鎖線で描かれている状態は、テーブル台座２０に取付けられた支持手段３０に支持された移動テーブル１０およびリニア駆動手段５０が移動前の状態を示す。破線は移動テーブルを移動させた後の状態を示す。
また、移動テーブル基準面１０ａを含む面に平行な仮想面をＸＹ座標面とし、図上左下で示すように矢印方向にＸおよびＹ座標の方向をとる。
なお、図においては、移動前の移動テーブル１０の各辺がＸ座標軸あるいはＹ座標軸に平行に描かれているが、その必然性はなくどのような状態でも構わない。
【００３４】
いま、上述の支持手段３０とそれに連結されるリニア駆動手段５０の組が４組、概略四角形のテーブル台座２０および移動テーブル１０の４辺に近い位置に配置されている。いま、上辺、左辺、下辺および右辺に近い位置に配置されている各組の回動案内軸３７ｂの中心位置を、それぞれＸＹ座標面上でＡ、Ｃ、Ｂ、Ｄとし、支持手段３０とリニア駆動手段５０の各組をＡ組、Ｃ組、Ｂ組、Ｄ組とし、また以降、それぞれの組に属する各要素の名前の前にはそれぞれＡ、Ｃ、Ｂ、Ｄの文字をつけて呼ぶこともある。またリニア駆動手段５０を駆動軸５０と呼ぶこともある。
【００３５】
点Ａ、Ｃ、Ｂ、ＤおよびＡ組、Ｃ組、Ｂ組、Ｄ組の配置の詳細は、以下のごとくである。
まず、直線ＡＢと直線ＣＤが直交する（同義であるが、Ａ回動案内軸(３７ｂ)とＢ回動案内軸(３７ｂ)の双方を含む平面とＣ回動案内軸(３７ｂ)とＤ回動案内軸(３７ｂ)の双方を含む平面が相互に垂直かつＸＹ座標面とも垂直となる）ように点Ａ，Ｃ，Ｂ，Ｄを配置する。移動テーブル１０上に点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する回動部材３８の各々が回動自在に嵌合把持される。次に、Ａ第１直動機構(３６)とＢ第１直動機構(３６)の直動方向線をＸ軸に平行に、かつＣ第１直動機構(３６)とＤ第１直動機構(３６)の直動方向線をＹ軸に平行になるようにリニア駆動手段５０のＡ組、Ｃ組、Ｂ組、Ｄ組を配置する。
【００３６】
移動テーブル１０をＸ方向にΔＸ、Ｙ方向にΔＹ移動し、時計回りに移動テーブル１０上のＰ点（ＸＹ座標上の座標値Ｘ，Ｙ）を中心にしてΔθ回転させ、結果としてＰ点をＸＹ座標上のＰ’（Ｘ＋ΔＸ、Ｙ＋ΔＹ）点に角度Δθ回転した状態を作り出すためには、後述の方法で４個の駆動軸５０が駆動制御され、最終位置決めされ、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが移動される。
なお、この機構の動作の概略は以下のごとくである。
移動テーブル１０に配置された点Ａ、Ｂ，Ｃ，Ｄは、第１直動部材３２上に固定されその移動方向に対し直角な方向に配置された第２直動案内手段３４に沿って動く第２直動部材３５の上に載っていることから、リニア駆動手段５０即ちこれに連結された第１直動機構３３の動きによって移動テーブル１０が回動を伴う移動をしようとすると４個のそれぞれの第２直動部材３５が適宜第２直動案内手段３４に沿って逃げの動きをし、４個のリニア駆動手段５０の適切な駆動制御によって移動テーブル１０は移動可能となる。
【００３７】
上記のように、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ移動テーブル１０の周辺部近辺に２軸ずつ駆動軸５０を配置して必要な位置決め剛性（サーボ剛性）でもって位置決めし、かつ移動テーブル１０はその位置で剛性の高い支持機構３０により支持される。これにより、ＸＹ座標平面の全方位に対する剛性はバランスよく必要なレベルを超えて高められる。従って、少なくとも従来の剛性に起因する精度の問題は解消される。また、当然のことながら、各駆動軸５０で概略囲まれる移動テーブル１０の内側においては位置決め精度は各駆動軸５０の位置でのそれより高い。
【００３８】
図１１は、実施例１の４軸ＸＹθテーブルのメカニズムと本メカニズムの制御装置との関係を示すブロック図である。
テーブル制御装置１０１は上位のシステム制御装置からの指令に基づき４軸ＸＹθテーブルのメカニズムの駆動を司る制御装置である。
システム制御装置１０２は、４軸ＸＹθテーブルが組み込まれるシステム（例えば、４軸ＸＹθテーブルにロードされるワークの位置、姿勢を測定する光学式読取装置、光学式読取装置の結果でワークの位置、姿勢を変更する、あるいはワークに部品を取付ける、加工を施す等の特定の仕事をする、更にはワークをアンロードする等の生産システム）の制御を司る。
テーブル制御装置１０１は、システム制御装置１０２から４軸ＸＹθテーブルの移動テーブル１０の位置と角度の変更指令（例えば、移動目標量ΔＸ、ΔY、Δθ）を受け、４軸の駆動軸（リニア駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）５０の駆動条件（軸移動目標値、駆動速度等）を計算し、それに基づいて駆動軸５０を駆動制御する。
テーブル制御装置は計算・制御機能を持った専用のサーボ制御装置である。
このサーボ制御装置は、パーソナルコンピュータとモータドライバを持ったサーボ制御装置でも、また他の形態のものでもよい。またシステム制御装置がこの機能を併せ持ってもよい。
【００３９】
実施例１の４軸ＸＹθテーブルの制御方法、即ち、上記メカニズムの配置条件のもとで移動テーブル１０に対し上記の任意の移動位置決めを実施する際の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの動かし方は、以下に説明するごとくである。
まず与えられた被移動点Ｐ（Ｘ、Ｙ）とその移動目標値（ΔＸ、ΔＹ、Δθ、以降、テーブル移動目標値と呼ぶ）と点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの現座標（Ｘａ、Ｘｂ、Ｙｃ、Ｙｄ）および支持手段３０を構成する第１直動機構３３、第２直動機構３６、回動機構３９および移動テーブル１０の相互の位置角度関係諸元、から、４軸のリニア駆動手段５０各々の最終変位（軸移動目標値で、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する各々の軸に対して矢印の方向にそれぞれΔＸａ、ΔＸｂ、ΔＹｃ、ΔＹｄ）を幾何学的に計算する。
次に、各々のリニア駆動手段５０を後述の制御方式によって軸移動目標値分駆動制御し、移動テーブルをテーブル移動目標値の量だけ動かす。
【００４０】
この制御方式の詳細説明の前に、（１）従来の３軸ＸＹθテーブルの制御方法と、（２）世の中には現存しないが４軸ＸＹθテーブルを実現しようとした場合に通常考えられる一般的な制御方法との比較を行い、その後に本発明の実施例１による４軸ＸＹθテーブルの制御方法について説明する。
（１）従来の３軸ＸＹθテーブルの制御方法
従来の３軸ＸＹθテーブル、例えばＤリニア駆動手段（５０）とＤ支持手段（３０）がないテーブルの場合には、移動テーブル１０に対して上記の移動を行うときには、一般的にテーブル移動目標値（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を細分化しその積み重ねで移動を実行する。すなわち「ΔＸ＝ΔＸ1＋ΔＸ２＋・・・・＋ΔＸｎ、ΔＹ＝ΔＹ１＋ΔＹ２＋・・・・＋ΔＹｎ、Δθ＝Δθ１＋Δθ２＋・・・・＋Δθｎ」のようにｎ分割し（必ずしも等分割ではない）、細分化された各々のテーブル移動目標値（ΔＸｉ、ΔＹｉ、Δθｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）に対して３軸のリニア駆動手段５０各々の細分化された軸移動目標値（ΔＸａｉ、ΔＸｂｉ、ΔＹｃｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）を計算（一義的に決まる）で求め、その結果得られたｉ＝１〜ｎに対応する細分化された軸移動目標値分の移動を積み重ねることによって最終移動目標を達成する。
テーブル移動目標値（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）に対してＡ、Ｂ、Ｃ点それぞれの軸移動目標値（ΔＸａ、ΔＸｂ、ΔＹｃ）の移動を達成する過程でのリニア駆動手段５０のそれぞれの制御は、次のようになる。各々の支持手段３０が、第１直動機構３３に対して直交する第２直動機構３６、および第２直動機構３６と移動テーブル１０との間の回動機構３９をもち自由度があることから、上記の細分化された各々のテーブル移動目標値（ΔＸｉ、ΔＹｉ、Δθｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）に対して計算された３軸のリニア駆動手段５０各々の細分化された軸移動目標値（ΔＸａｉ、ΔＸｂｉ、ΔＹｃｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）の移動は機構的にこじりを発生して動かなくなるということなくスムーズになされることはもちろん、Ｐ点の移動経路がどのようであろうが第２直動機構３６が可動範囲を超えない限りにおいては問題なく移動可能である。また、各駆動軸の軸移動目標値への到達時間もばらばらでも問題なく、しかも上記ｎの値についても必ずしも複数である必要はなく単数であっても問題ない。このことは機構学的に明白なことである。
従って、現実の各駆動軸の制御方法は、許されるコストとテーブル移動の応答速度仕様によって各軸一定速度送り、軸ごとに速度を変える等々各種選択でき比較的容易である。
【００４１】
（２）世の中には現存しないが４軸ＸＹθテーブルを実現しようとした場合に通常考えられる一般的な制御方法
一方、４軸ＸＹθテーブルの場合には、移動テーブルに対して前記のテーブル移動目標値移動を行うときには、３軸ＸＹθテーブルの一般的な制御方法の場合と同様に、テーブル移動目標値（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を細分化しその積み重ねで移動を実行する。すなわちΔＸ＝ΔＸ1＋ΔＸ２＋・・・・＋ΔＸｎ、ΔＹ＝ΔＹ１＋ΔＹ２＋・・・・＋ΔＹｎ、Δθ＝Δθ１＋Δθ２＋・・・・＋Δθｎのようにｎ分割し、細分化された各々のテーブル移動目標値（ΔＸｉ、ΔＹｉ、Δθｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）に対して、４軸のリニア駆動手段５０各々の細分化された軸移動目標値（ΔＸａｉ、ΔＸｂｉ、ΔＹｃｉ、ΔＹｄｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）を計算する。軸移動目標値は一義的には決まらずいろいろな解の組合せが存在する。どのような過程で解の組合せを決めるかが問題となる。たとえ、どれかの組合せに決めたとしても、その解の組合せで、ｉ＝１〜ｎに対応する細分化された軸移動目標値分の移動を積み重ねることによって最終移動目標を達成しようとしても、各軸の移動速度を細分化された移動ごとに制御する、あるいは細分化の仕方によっては移動の途中においても駆動速度を細かく変更調整をしながら制御しなければならず、現実の制御は困難性を増す。また、制御装置のコストアップも問題となる。
他の方法として、リニア駆動手段３軸までの各々の細分化された軸移動目標値（ΔＸａｉ、ΔＸｂｉ、ΔＹｃｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）は上記３軸ＸＹθテーブルの場合での説明の通りかなり自由に選択できる。そのときの第４軸の細分化された軸移動目標値は、第４軸のリニア駆動手段がなく他の３軸と同様の支持手段だけが具備されているとした場合に、３軸の軸移動目標値が決まれば支持手段３０の第１直動機構３３に対する第２直動機構３６と回動機構３９の自然の逃げ動作を伴って必然的に決まる値として１個のみ計算で求まる。
この場合においては、３軸の制御は比較的容易にできるが、第４軸の制御は強制的に複雑かつ迅速性が要求されるものとなる。すなわち、第１〜第３軸までの現実の動きを常時把握してそれに合わせるように第４軸を制御しなければならない。したがって、上記（２）の４軸ＸＹθテーブルの制御方法を厳密に実行しようとすると、現実の制御の困難性と装置のコストアップが問題となる。
【００４２】
以上に対して、本発明の４軸ＸＹθテーブルの制御方法は、その正当性を後述するように、テーブル移動目標値（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）に対して計算で決まる各リニア駆動手段５０の軸移動目標値ΔＸａ、ΔＸｂ、ΔＹｃ、ΔＹｄに各々の対応する駆動軸の移動速度（Ｖｘａ、Ｖｘｂ、Ｖｙｃ、Ｖｙｄ）を比例させて、移動の開始時点と終了時点を合わせるように各駆動軸を同時並行で駆動するものである。すなわち、比例定数をｋとして、Ｖｘａ＝ｋ・ΔＸａ、Ｖｘｂ＝ｋ・ΔＸｂ、Ｖｙｃ＝ｋ・ΔＹｃ、Ｖｙｄ＝ｋ・ΔＹｄとなるように同時駆動をするものである。ｋは、移動時間の逆数である。
尚、比例定数ｋは4個のリニア駆動手段５０が軸移動目標値ΔＸａ、ΔＸｂ、ΔＹｃ、ΔＹｄを移動する間同じ値をとり続ける必要はなく、各軸移動目標値を細分化された各軸移動目標値（ΔＸａｉ、ΔＸｂｉ、ΔＹｃｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）に対応した移動区間ごとに変えても構わない。現実にはモータの加速および減速区間においては、各軸の速度は、理論的には瞬間ごとに各軸の軸移動目標値に比例する値（比例定数ｋは刻々変わる）になるように制御されなければならない。
【００４３】
（制御方法の実施の形態）
この制御方法は、実現可能な方法の一つとして、各駆動軸５０のモータ５１をパルス列で駆動制御する形式のサーボモータとした場合に、各駆動軸５０のモータ５１に供給するパルスレートを各駆動軸５０の軸移動目標値に比例させることを厳守しながらパルスレートを所定のパターンで徐々に変化させることで可能である。
現実の位置決め制御においては、各リニア駆動手段５０のモータ５１に速度・時間関係を台形パターンにするいわゆる台形駆動を適用する例がほとんどであり、加減速時のパルスレートの変化のさせ方については、一般によく使われるＳ字曲線あるいは等加速度（速度が直線的に増減）による方法等があるが、各駆動軸（モータ）の等速時の速度と加減速時の速度を各駆動軸５０の軸移動目標値に比例するように駆動する。当然加速の終了の時間と減速の開始の時間は各駆動軸間で一致する。ただ、加速時と減速時における速度の比例関係が制御精度の関係から各駆動軸間で少しずれることが起こり得るが、そのずれはテーブルメカニズムの遊びと弾力性の中で吸収できる程度に抑えることが必要である。  また、この種のテーブルは移動速度に高速性を要求しないケースが多く、低速で動かす限りにおいては、比較的制御はしやすい。
【００４４】
本発明の実施例１の４軸ＸＹθテーブルメカニズムに対してこの制御が有効であることは、理論的かつ実験的に確認されている。なお、この制御方法は、後述の実施例２にも応用されている。この制御方法によれば、各軸の制御が、前記（２）で説明した「世の中には現存しないが４軸ＸＹθテーブルを実現しようとした場合に通常考えられる一般的な制御方法」に比較して、各軸の制御が非常に容易になる。
【００４５】
本実施例１の制御を裏付ける理論について以下に述べる。
図４は、４個の駆動軸５０によって移動する移動テーブル１０の座標系と関連する点の移動を示す図で、本発明の理論を説明するための座標関連図である。
移動テーブル１０の移動には影響されない基準位置の直交座標系Σｂの座標軸ｂＸ、ｂＹ上に、移動テーブル１０と連結する４個の回動機構３９の中心位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの内のＡ、Ｃ、Ｄを配置し、Ｂ点だけは、座標軸上になければならないことを証明するために敢えて座標軸から離れた位置に配置してある。Ａ点を駆動する駆動軸５０（モータから第１直動部材３２までを含む）をＵ軸（軸移動方向線は、ｂＸ軸に平行）、Ｂ点を駆動する駆動軸５０（モータから第１直動部材３２までを含む）をＲ軸（軸移動方向線は、ｂＸ軸に平行）、Ｃ点を駆動する駆動軸５０（モータから第１直動部材３２までを含む）をＶ軸（軸移動方向線は、ｂＹ軸に平行）、Ｄ点を駆動する駆動軸５０（モータから第１直動部材３２までを含む）をＷ軸（軸移動方向線は、ｂＹ軸に平行）とする。
図４および以下の理論展開の中でコマ位置と称しているのは、回動機構３９の位置（正確には回動機構３９の中心位置）を意味している。また、時間tのＶ軸、Ｗ軸、Ｒ軸のコマ位置は図示を省略している。
以上の前提で、最初にＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の３軸について議論を進める。
尚、以下の説明においては説明の都合上各コマの移動を、各コマは相対的な位置関係を保ちながら移動テーブルと共に移動することから、座標系の移動という考え方で説明してある。従って移動テーブル１０の移動には影響されない基準位置の座標系ΣｂがΣｓ、Σｍ、Σｅの位置へと移動するような表現になっているところがあるが、これはΣｂの位置にあった移動テーブル１０が自身の位置の表現手段として座標系Σｂの影を背負ってそれぞれの座標系の位置まで移動すると言う意味であり、Σｂそのものが移動するということではない。
【００４６】
【数１】
0003604686.tif 000002
【００４７】
【数２】
0003604686.tif 000003
【００４８】
【数３】
0003604686.tif 000004
【００４９】
【数４】
0003604686.tif 000005
【００５０】
【数５】
0003604686.tif 000006
【００５１】
【数６】
0003604686.tif 000007
【００５２】
【数７】
0003604686.tif 000008
【００５３】
【数８】
0003604686.tif 000009
【００５４】
【数９】
0003604686.tif 000010
【００５５】
【数１０】
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【００５６】
【数１１】
0003604686.tif 000012
【００５７】
また、上記の理論説明の中で、駆動軸Ｕ軸、Ｒ軸をｂＸ軸に平行に、駆動軸Ｖ軸、Ｗ軸をｂＹ軸に平行駆動して有限の直径を持ち、かつテーブルの回転を伴う移動によって各駆動軸からずれていくコマを各駆動軸の方向に駆動軸の変位と同じ変位で移動していくことの物理的な意味は、各駆動軸と共に動く駆動軸に直角なガイド上をコマが案内されて動くような仕掛けを作って駆動軸を動かすことであり、前述した第１直動部材３２上にその移動方向に対して直角の方向に配置した第２直動案内手段３４によって案内される第２直動部材３５上にコマを置くことである。
【００５８】
換言すればＵ軸とＲ軸に対応する第２直動機構３６の直動方向をｂＹ軸に平行に、またＶ軸とＷ軸に対応する第２直動機構３６の直動方向をｂＸ軸に平行に配置すればよいことになる。
また、上記の配置は、別の見方をすれば、直交座標系Σｂの座標軸ｂＸ、ｂＹは任意に配置したものであるから、この配置は、単に、Ｕ軸とＲ軸に対応する第２直動機構３６が平行で、Ｖ軸とＷ軸に対応する第２直動機構３６が平行で、かつ平行な第２直動機構３６の移動方向線の組同士がなす角度が直角であることに他ならない。
【００５９】
更に言えば、本質的には、Ｕ軸とＲ軸に対応する第２直動機構３６同士が平行で、かつＶ軸とＷ軸に対応する第２直動機構３６同士が平行で、尚且つ双方の平行な第２直動機構３６の組同士が直交する配置になってさえすれば、これらの第２直動機構３６に対応する駆動軸５０（少なくとも第１直動機構３３）は第２直動機構３６に対し直角をなして固定されていなくても任意の所定の角度で固定されていればよい。第２直動機構３６に直角な方向の目標移動量に対する駆動軸の必要移動量は上記所定の角度を使って計算で求めることができるからである。
【００６０】
以上の第２直動機構３６と駆動軸５０の配置の自由度は、移動テーブル１０の内側各点の位置決め精度を高める観点からは、移動テーブル１０の形状に対応して、コマ位置を移動テーブル１０の外周の近辺で尚且つ可能な限りコマ間の距離が遠くなる位置（具体的イメージとしては例えば矩形状の移動テーブルであればその四隅に近い位置）に配置可能とするものである。
【００６１】
(類似の他の実施形態) 
つぎに、実施例１にある形態において、ｂＸ軸とｂＹ軸が直交せず任意の角度で交差する斜交座標系の場合について説明する。
より具体的には、実施例１の図２に対応する図である図５に示すように、ｂＸ軸とｂＹ軸が角度αで交わっており、点Ａおよび点Ｂの属する第１直動機構３３の移動方向はＸ軸（ｂＸ軸と同義）に平行で、点Ｃと点Ｄの属する第１直動機構３３の移動方向はＹ軸（ｂＹ軸と同義）に平行な配置となっている。各支持機構の第１直動機構３３と第２直動機構３６の組合せは角度αで交差し、点Ａと点Ｂに属する第２直動機構３６はＹ軸に平行、点Ｃと点Ｄに属する第２直動機構３６はＸ軸に平行な配置になっている。この場合も実施例１と同様な制御方法をとることによって４軸のスムーズな協調動作が可能となる。
【００６２】
この場合において４個のコマが座標軸上にあれば上記制御方法がとれることの理論を以下に述べる。
図６は、４個の駆動軸５０によって移動する移動テーブル１０の座標系と関連する点の移動を示す座標関連図である。
移動テーブルの移動には影響されない基準位置の斜交座標系Σｂの座標軸ｂＸ、ｂＹ上に、移動テーブル１０と連結する４個の回動機構３９の中心位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの内のＡ、Ｃ、Ｄを配置し、Ｂ点だけは、座標軸上になければならないことを証明するために敢えて座標軸から離れた位置に配置してある。Ａ点を駆動する駆動軸５０（モータから第１直動部材までを含む）をＵ軸（軸移動方向線は、ｂＸ軸に平行）、Ｂ点を駆動する駆動軸５０（モータから第１直動部材までを含む）をＲ軸（軸移動方向線は、ｂＸ軸に平行）、Ｃ点を駆動する駆動軸５０（モータから第１直動部材までを含む）をＶ軸（軸移動方向線は、ｂＹ軸に平行）、Ｄ点を駆動する駆動軸５０をＷ軸（ｂＹ軸に平行）とする。
【００６３】
【数１２】
0003604686.tif 000013
【００６４】
【数１３】
0003604686.tif 000014
【００６５】
【数１４】
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【００６６】
【数１５】
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【００６７】
【数１６】
0003604686.tif 000017
【００６８】
【数１７】
0003604686.tif 000018
【００６９】
また、直交座標のときと同様な理由から、Ｕ軸とＲ軸に対応する第２直動機構３６の直動方向をｂＹ軸に平行に、またＶ軸とＷ軸に対応する第２直動機構３６の直動方向をｂＸ軸に平行に配置すればよい。
また、上記の配置は、別の見方をすれば、斜交座標系Σｂの座標軸ｂＸ、ｂＹは任意に配置したものであるから、この配置は、単に、Ｕ軸とＲ軸が平行で、Ｖ軸とＷ軸が平行で、かつ前者２軸と後者２軸のなす角度が任意な所定斜交角度であることに他ならない。
【００７０】
更に言えば、Ｕ軸とＲ軸に対応する第２直動機構３６同士が平行で、かつＶ軸とＷ軸に対応する第２直動機構３６同士が平行で、尚且つ双方の平行な第２直動機構３６の組同士が直交する配置になってさえすれば、これらの第２直動機構３６に対応する駆動軸５０（第１直動機構３３）は第２直動機構３６に対し上記の任意な所定斜交角度をなして固定されていなくても任意の所定の角度で固定されていればよい。第２直動機構３６に対し上記の任意な所定斜交角度の方向の目標移動量に対する駆動軸５０の必要移動量は上記所定の角度を使って計算で求めることができるからである。
【００７１】
以上の第２直動機構３６と駆動軸５０の配置の自由度は、前の実施例の場合と同様、移動テーブル１０の内側各点の位置決め精度を高める観点からは、移動テーブル１０の形状に対応して、コマ位置を移動テーブル１０の外周の近辺で尚且つ可能な限りコマ間の距離が遠くなる位置（具体的イメージとしては例えば矩形状の移動テーブルであればその四隅に近い位置）に配置可能とするものである。
【実施例２】
【００７２】
実施例２は、本発明による４軸ＸＹθテーブルの最も好ましい形態の第２の実施例を示すものである。
図７および図８によって、本実施例のテーブルを説明する。図７は実施例１の場合の図２に相当するもので、移動テーブル１０よりテーブル台座２０側にある部分の平面図である。
実施例１との違いの第１は、４個の支持手段４０を構成する各々の第１直動機構４３とリニア駆動手段５０が電動シリンダから成ること（表向き一体に見えるが、敢えて分ければ、リニア駆動手段５０はモータ５１と送りねじ５５とナット５６であり、第１直動機構４３は電動シリンダのハウジング５２とハウジング５２に案内されナット５６と連結する出力軸５１ａである）、違いの第２は回動機構４９が第１直動機構４３と第２直動機構４６の間に置かれており第２直動案内手段４４が移動テーブル１０上に固定されていることである。結果として、違いの第３は移動テーブル１０を支持する支持手段４０の構成状態である。
更に詳しくは、図８に支持手段４０の近辺の側面図を示すように、電動シリンダは、モータ５１、モータに連結されたボールねじあるいはすべりねじ等から成る送りねじ（図示なし）、送りねじに螺合するナット（図示なし）、ナットに連結された出力軸（第１直動部材）４２、蓋部５２ａおよび胴体部５２ｂから成る外形が略直方体のハウジング５２、その内部に配置され軸受（図示なし）その他の摺動案内（図示なし）等から成る第１直動案内手段４１（図示なし。これは、実施例１の第１直動案内手段３１に相当する）からなる。出力軸５１ａ（第１直動部材４２）はナット５６もろとも回転不能にその軸方向のみ摺動自在にハウジング５２（第１直動案内手段４１）により案内されており、実施例１の第１直動部材３２に相当する。
電動シリンダは、モータ５１が回転すると送りねじ５５と出力軸５１ａ（第１直動部材４２）は移動テーブル１０に平行に直線運動を行う回転・直動変換機構である。この第１直動案内手段４１はハウジング５２もろともテーブル台座２０に固定されている。
第１直動部材（出力軸）４２の先端には、回動部材４８の回動案内手段４７が固定され、回動部材４８の一端はその中心軸線が移動テーブル１０に垂直な回動案内軸４７ｂに軸受（図示省略）を介して回動可能に嵌合し、回動部材４８の他端は、第２直動案内手段４４にまたがり該第２直動案内手段４４の案内方向に直動自在な第２直動部材４５に固定されている。第２直動案内手段４４は移動テーブル１０に固定されている。
即ち、支持手段４０は、第１直動案内手段４１（ハウジング５２）と第１直動部材４２からなる第１直動機構４３、第１直動機構４３に固着された回動案内手段４７と回動部材４８からなる回動機構４９、および移動テーブル１０に固着される第２直動案内手段と回動部材４８に固定された第２直動部材４５からなる第２直動機構４６から構成されている。
尚、リニア駆動手段５０と第１直動機構４３が電動シリンダとなっているが、必ずしも電動シリンダにこだわる必要はなく実施例１のような形態でも構わない。
【００７３】
そして図７は、移動テーブル１０が移動する直前（移動テーブル１０は二点鎖線、第１直動機構は実線で示してある状態）において、点ＡＢ同士を結んだ直線はＹ座標軸に平行、点ＣＤ同士を結んだ直線はＸ座標軸に平行、結果として当然、両直線は直交している。尚且つ、４個の第２直動案内手段４４は、ＡおよびＢ位置に対応する２個の第２直動機構４６の直動方向線がお互いに一致しＹ座標軸に平行で、他のＣおよびＤに対応する２個の第２直動機構４６の直動方向線がお互いに一致しＸ座標軸に平行で、当然のことながら、お互いに平行な２個の直動方向線同士は直交している状態を示している。４組の回動部材４８と第２直動部材４５の主要寸法が同一との前提である。
また、第２直動機構４６の直動方向線は、移動テーブル１０の基準面１０ａに平行になるように、移動テーブル１０の裏側に配設されている。移動テーブル１０が移動して、結果点ＰがＰ’へ移動（Ｘ方向へΔＸ、Ｙ方向へΔＹ）しΔθ回転した状態は破線で示してある。
また、４個の第１直動機構（電動シリンダ）４３のうち、２個（ＡおよびＢ位置に対応）は移動テーブル１０の対向する外周２辺に近い位置で直動方向線がお互いに平行かつ直交ＸＹ座標系のＸ座標軸に平行になるように、他の２個（ＣおよびＤ位置に対応）は他の外周２辺に近い位置でその直動方向線がお互いに平行かつＹ座標軸に平行になるようにテーブル台座上に配設され、結果として当然、お互いに平行な２個の直動方向線の組同士は直交している。
【００７４】
なお、この機構の動作の概略は以下のごとくである。
４個のリニア駆動手段５０即ち第１直動機構４３個々の動きによって第１直動部材４２上に固定されている点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがそれぞれの点が対応する回動部材４８を押し引きすることによって第２直動案内手段４４を押し引きして移動テーブル１０を移動・回動するが、その過程で４個のそれぞれの第２直動部材４５に対して第２直動案内手段４４が適宜すべり（逃げの動きをし）、４個のリニア駆動手段５０の適切な駆動制御によって移動テーブル１０はスムーズに移動・回動する。
【００７５】
（実施例２に類似の好ましい他の実施構造）
つぎに、本実施例２に類似の好ましい他の実施構造として、４個の回動案内軸４７ｂの軸線とそれぞれに対応する第２直動案内手段４４の直動案内方向軸線が交わるようにする形態がある。この場合には、回動部材４８は、図７あるいは図８にあるような移動テーブル基準面１０ａに平行な方向に腕長さのある形状ではなく、図９に示すような回動案内軸４７ｂに嵌る部分の上方軸線上に第２直動案内手段４４に直動可能に嵌る第２直動部材４５がその直動軸線を一致させるがごとく配置される。
この構造の利点は、回動案内軸４７ｂに対して第２直動部材４５より上方からの負荷による曲げモーメントが働かないことであり、テーブルの剛性を向上できることである。
【００７６】
以上の実施例２に関連する２つのメカニズム構造の場合も、図７に示してあるように、移動テーブル１０をＸ方向にΔＸ、Ｙ方向にΔＹ移動し、時計回りに移動テーブル１０上のＰ点（ＸＹ座標上の座標値Ｘ，Ｙ）を中心にしてΔθ回転させ、結果としてＰ点をＸＹ座標上のＰ’（Ｘ＋ΔＸ、Ｙ＋ΔＹ）点に角度Δθ回転した状態を作り出すためには、実施例１の場合と同じ方法で４軸の駆動軸５０が駆動制御され、位置決めされ、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが移動される。
【００７７】
この場合も、実施例１と同じ移動を移動テーブル１０に対して行わせる制御方法は、実施例１の場合と機構的な条件が異なるだけでまったく同一である。
即ち、テーブル移動目標値（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）に対して計算で決まる各リニア駆動手段５０の軸移動目標値ΔＸａ、ΔＸｂ、ΔＹｃ、ΔＹｄに各々の移動速度（Ｖｘａ、Ｖｘｂ、Ｖｙｃ、Ｖｙｄ）を比例させて、移動の開始時点と終了時点を合わせるように各駆動軸５０を同時並行で駆動するものである。すなわち、比例定数をｋとして、Ｖｘａ＝ｋ・ΔＸａ、Ｖｘｂ＝ｋ・ΔＸｂ、Ｖｙｃ＝ｋ・ΔＹｃ、Ｖｙｄ＝ｋ・ΔＹｄとなるように同時駆動をするものである。ｋは、移動時間の逆数である。
尚、この場合も実施例１に関連するメカニズムの制御の場合と同じく、比例定数ｋは4個のリニア駆動手段５０が軸移動目標値ΔＸａ、ΔＸｂ、ΔＹｃ、ΔＹｄを移動する間同じ値をとり続ける必要はなく、各軸移動目標値を細分化された各軸移動目標値（ΔＸａｉ、ΔＸｂｉ、ΔＹｃｉ  ここに、ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）に対応した移動区間ごとに変えても構わない。現実にはモータの加速および減速区間においては、各軸の速度は、理論的には瞬間ごとに各軸の軸移動目標値に比例する値（比例定数ｋは刻々変わる）になるように制御されなければならない。
【００７８】
この場合において４個のコマが直交座標軸上にあれば上記制御方法がとれることの理論を以下に述べる。
図１０は、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の４個の駆動軸５０によって移動する移動テーブル１０の座標系と関連する点の移動を示す座標関連図である。
本図においては、移動テーブルの移動に影響されない基準位置の斜交座標系Σｂの座標軸ｂＸ、ｂＹ上に、第１直動部材４２に固定された４個の回動機構３９の回動中心位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを配置し、Ａ点を駆動する駆動軸５０をＵ軸（移動方向線は、ｂＸ軸に平行）、Ｂ点を駆動する駆動軸５０をＲ軸（移動方向線は、ｂＸ軸に平行）、Ｃ点を駆動する駆動軸５０をＶ軸（移動方向線は、ｂＹ軸に平行）、Ｄ点を駆動する駆動軸５０をＷ軸（移動方向線は、ｂＹ軸に平行）とする。
この条件で各駆動軸５０が４軸協調動作をし、この制御方式が可能となる条件を導出する。
【００７９】
【数１８】
0003604686.tif 000019
【００８０】
【数１９】
0003604686.tif 000020
【００８１】
【数２０】
0003604686.tif 000021
【００８２】
【数２１】
0003604686.tif 000022
【００８３】
【数２２】
0003604686.tif 000023
【００８４】
【数２３】
0003604686.tif 000024
【００８５】
【数２４】
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【００８６】
【数２５】
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【００８７】
以上の理論で各コマＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを一直線上に各駆動軸５０で移動させていくときにそれぞれのコマの乗っている座標軸が座標系Σｓ、Σｍ、Σｅと移動していくことを実現する機構のための本質的な条件を以下に述べる。
条件の第１は、４個の第１直動機構４３のうち、２個の第１直動機構４３の直動方向線が互いに平行で、他の２個の第１直動機構４３の直動方向線も互いに平行で、お互いに平行な直動方向線の組同士が直交することである。
条件の第２は、４個の第２直動機構４６のうち、２個の第２直動機構４６の直動方向線が互いに平行で、他の２個の第２直動機構４６の直動方向線も互いに平行で、お互いに平行な直動方向線の組同士が直交することである。
ただし、上記の第２直動機構４６の配置に関して、当然のことながら、直動方向線が一致する場合も平行のうちに含める。
以上の条件が満足されていれば、第１直動機構４３と第２直動機構４６の相対的角度関係は任意である。
【００８８】
ここで本制御方法に関連して重要なことは、直上で説明した２つの直動案内方向軸線同士が直交することで、必ずしも、交点Ａ、Ｂ同士を結んだ直線と交点Ｃ、Ｄ同士を結んだ直線が直交することではない。４組の回動部材４８と第２直動案内手段４４の動作を決める主要寸法のあり方によっては、交点Ａ、Ｂ同士を結んだ直線と交点Ｃ、Ｄ同士を結んだ直線が直交しなくなる。実施例２は、回動部材４８の回動案内軸４７ｂと第２直動案内手段４４との距離が、４つとも同一である構造としたものである。また、４個とも同一でなくても交点ＡおよびＢに関係する同士、交点ＣおよびＤに関係するもの同士で同一であれば、交点Ａ、Ｂ同士を結んだ直線と交点Ｃ、Ｄ同士を結んだ直線は直交する。
この場合も、実施例１の場合と同様に、各コマあるいは第２直動案内手段４４の移動テーブル１０上の位置の自由度がテーブル全体の位置決め精度向上に寄与する。
【００８９】
また、実施例２の場合には、理論的には各駆動軸５０と第１直動機構４３の方向はテーブル基準面１０ａに正射影したときにＵ軸とＲ軸が平行、Ｖ軸とＷ軸が平行であればよく、それぞれがテーブル基準面１０ａに対して任意の所定の角度をなしていてよい。その角度がわかっていればテーブル基準面方向の必要移動量に対する駆動軸５０と第１直動機構４３の移動量は計算で求まるからである。
ただしこのときは、回動案内軸４７ｂと回動部材４８を中心とするリンク機構等が上記説明と等価に適正に設計できていることが前提となる。
この特別な場合の構造は、以下にその例を述べるように、第１直動機構４３と回動機構４９と第２直動機構４６からなる支持手段４０に代わる第２の支持手段を持ち込み、第１直動機構４３と回動機構４９と第２直動機構４６からなる支持手段は移動テーブル１０の移動のためのメカニズムの役割を担う移動手段となるときに採用可能な構造である。
【００９０】
いままで、支持手段３０あるいは４０で移動テーブル１０を支持するとしてきたが、移動テーブル１０あるいはその上に載せられるワークが重いとかあるいはその他の機構的な理由で、該支持手段だけで支持することには問題がある場合には、当然第２の支持手段を補助的に持ち込む、あるいは専用の支持手段として持ち込むことにより、支持手段３０あるいは４０の主役割を位置決め機構の一部とすることも可能である。この場合には第２の支持手段は水平方向には３６０度自由に移動可能で垂直荷重を支持するいわゆるスラスト軸受の類あるいは本発明の支持手段（ただし、駆動機構なし）のようなものになるであろう。第２の支持手段の設置場所は４つのリニア駆動手段５０および関連メカニズムの動きを妨げないような移動テーブル１０とテーブル台座２０との間の空間である。当然ワークの形態あるいはテーブル構造に合わせて複数個の第２の支持手段設置（分割設置）も好ましい設置方法である。
【００９１】
以上の説明で、第１直動案内手段の方式については２つの例（実施例１と実施例２の方式）、第２直動案内手段の方式については１つの例をあげてあるが、その目的が同じならば案内機構は溝機構、カム機構、案内シャフト機構であっても、あるいはその他の案内方式であってもよい。
【００９２】
また、移動テーブル１０とテーブル台座２０を上下逆にして、テーブル台座２０を移動テーブル１０として使ってもよく、同じ効果が得られる。
【００９３】
また、テーブル基準面は、実施例では移動テーブル１０の上面になっているが、裏面でも架空の面でもどこでも差し支えなく、移動テーブルと共に移動しない基準ＸＹ座標面の移動テーブル１０と重なる部分と理解してもよい。
【００９４】
実施例１および２の回動機構（３９および４９）において、回動案内手段（３７および４７）が回動案内軸（３７ａおよび４７ａ）を備え、回動部材（３８および４８）の穴が回動案内手段に嵌まるようになっているが、必ずしもこの構造の組み合わせである必要はなく、回動案内手段側が穴を備え、回動部材側に該穴に嵌合する回動案内軸があってもよい。回動案内軸と穴のペアが１ペアである必要はなく、複数ペアであってよい。
また、回動案内軸と穴からなる回動機構である必要もない。回動中心線を軸として回動案内手段と回動部材が相対的に回動する回動機構であれば他のものでもよい。
【００９５】
つぎに、上記構成の４軸ＸＹθテーブルの制御においては、必要に応じて原点復帰を行わなければならない。各駆動軸５０の絶対位置検出に使用されるエンコーダを使用して、現在位置に対し原点（Ｘ０、Ｙ０、θ０）を目標位置として戻す方法、または機械原点を使って制御原点に戻す方法等が考えられる。
一方、原点復帰は単純な制御で迅速に行われるべきであり、実質的で簡易な方法が望ましい。
【００９６】
本発明の実施の形態１、２における原点復帰の方式は、４軸のうちの１軸をサーボオフにし外力でモータをまわせる状態にし、残りの３軸で現在位置に対し原点（Ｘ０、Ｙ０、θ０）を目標位置にして戻し、サーボオフにしていた第４軸に対し、以下に示す方法あるいは他の然るべき方法により、原点決定のための調整処理を行うものである。
その第１の方法は、原点復帰の際には４軸のモータ５１のうちの１軸をサーボオフにして外力によって自由に回転可能な状態にし、残りの３軸で目標位置を原点にして原点復帰動作を行い、サーボオフにしてあったモータ５１については現在位置を原点とする方法である。第４軸は、サーボオフにしてあることから、モータの無通電時の負荷のみで、支持手段の逃げ動作を伴って自動的についてくる。ただしこの場合は、第４軸が駆動されていない状況であり、第４軸の位置を決める方向には剛性の低い状態であるので、３軸の場合の位置決め動作時の精度が悪いことの裏返しで、原点復帰したあとに第４軸についてはロストモーションがそのまま残ることがあり得る。
【００９７】
第２の方法は、第４軸の原点復帰時のロストモーションを解消してより精度の高い原点復帰を達成するため、上記の原点復帰動作の終了後にサーボオフにしていたモータの原点位置にロストモーションの範囲内で適正な補正を加えることであり、効果のある手法である。あらかじめ原点復帰時のメカニズムのロストモーション特性を測定して、例えばパターン化しておき、原点位置がロストモーションの中心位置に来るようにその補正量を決めて補正を行う。換言すると、ロストモーションの半分量の補正を行う。
【００９８】
第３の方法は、更に精度の高い第４軸の原点復帰の位置決め方法で、モータ５１のエンコーダ（回転方向と回転量を検出するため通常はＡ、Ｂの２チャンネルが最低具備される）に第３の検出チャンネル（いわゆるＣチャンネル、あるいはＣ相）を具備しておき、ＣチャンネルおよびＡ，Ｂチャンネル情報を使用し、１回転内の絶対位置を決める方法がある。この場合の条件は、あらかじめ原点位置についてはＣチャンネルの原点（１回転内に１つ）に対するずれ（モータ１回転以内）の絶対量を検知しておくこと、当然のことながら第１軸から第３軸までのモータについては原点復帰前の現在位置の原点からのモータ回転数が明確なこと、第４軸のロストモーションがモータ１回転未満であることである。
【００９９】
第４の方法は、ロストモーションがモータ１回転を超えて２回転未満のとき、上述したロストモーションの半分量の補正を行うことを前提として、この補正後においては原点位置はモータ1回転未満の位置に存在することから、第３の方法を用いて第４軸を絶対原点に戻すことである。
【０１００】
なお、上記第４軸のモータ５１と送りねじを直結せずにクラッチを介して連結するようにし、移動テーブル１０の通常の移動・回転位置決めにおいてはクラッチを連結しておき、上記サーボオフの代わりにクラッチを切る方法がある。この場合の利点は原点復帰時の上記第４軸の負荷が軽減されることである。ただしこの方法がとれるのは、上記第１および第２の方法だけであり、クラッチ切断、他の３軸の原点復帰終了に引き続いてクラッチを再連結し、その後、上記第１の方法の場合はそのときのエンコーダの位置を新たな原点とし、上記第２の方法の場合は必要な補正量だけ更に補正しそのときのエンコーダの位置を新たな原点とする。
【０１０１】
以上の原点復帰の方法の説明で、リニア駆動手段としてモータ５１と回転・直動変換機構としての送りねじとの組み合わせで説明してきたが、この方法は、そのような組み合わせに限るものでなく、リニアモータを含め一般のリニア駆動手段に対して適用可能である。その場合は、エンコーダは回転式モータのエンコーダと形態は異なり、駆動手段に適合したものとなる。例えば、リニアモータの場合は、１回転以内の絶対原点を検出可能なＣチャンネルを持つエンコーダの代わりにリニアモータの所定範囲または全範囲の絶対原点を検出可能なエンコーダ（位置センサを含む）を使用する。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例１）のテーブルメカニズムの平面図である。
【図２】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例１）のテーブルメカニズムの、移動テーブルの下部の平面図である。
【図３】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例１）のテーブルメカニズムの支持手段部分の側面図である。
【図４】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例１）の理論説明のための座標関連図である。
【図５】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例１）に「類似の他の実施形態」のテーブルメカニズムの、移動テーブルの下部の平面図である。
【図６】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例１）に「類似の他の実施形態」のテーブルメカニズムの、理論説明のための座標関連図である。
【図７】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例２）のテーブルメカニズムの、移動テーブルの下部の平面図である。
【図８】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例２）のテーブルメカニズムの支持手段部分の側面図である。
【図９】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例２）に類似の「好ましい他の実施構造」のテーブルメカニズムの、支持手段部分の側面図である。
【図１０】本発明による４軸ＸＹθテーブルの最良の形態（実施例２および実施例２に類似の好ましい他の実施構造）の理論説明のための座標関連図である。
【図１１】本発明による４軸ＸＹθテーブルメカニズムと本メカニズム制御装置の関係を示すブロック図である。
【図１２】従来の３軸ＸＹθテーブルのテーブルメカニズムの、移動テーブルの下部の平面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０              移動テーブル
１１              把持手段
２０              テーブル台座
３０、４０        支持手段
３１、４１        第１直動案内手段
３２、４２        第１直動部材
３３、４３        第1直動機構
３４、４４        第２直動案内手段
３５、４５        第２直動部材
３６、４６        第２直動機構
３７、４７        回動案内手段
３７ａ、４７ａ    回動案内取付け部
３７ｂ、４７ｂ    回動案内軸
３７ｃ            ボールベアリング内輪および関連部品
３８、４８        回動部材
３９、４９        回動機構
５０              リニア駆動手段（駆動軸）
５１              モータ
５１ａ            出力軸
５２              把持ブロックまたはハウジング
５２ａ            蓋部
５２ｂ            胴体部
５３              カップリング
５４              ねじ支持機構
５５              送りねじ
５６              ナット
１０１            テーブル制御装置
１０２            システム制御装置
【要約】
【課題】  ３個の直線駆動軸によってテーブルをＸ、Ｙ、θの３方向に位置決め可能な３軸ＸＹθテーブルにおける、一方向に唯一の直線駆動軸から離れた位置でのテーブルの位置決め精度の悪さと水平方向負荷に対する剛性の低さを解消すること。
【解決手段】 
この４軸ＸＹθテーブルでは、移動テーブルの４個の支持手段が、リニア駆動手段により駆動される第１直動機構と、これに所定の角度を持つ第２直動機構と、回動機構とを有する。また、第１直動機構がＸ方向に駆動される２個の支持手段の回動機構軸線とテーブル基準面との交点同士を結ぶ直線と、第１直動機構がＹ方向に駆動される２個の支持手段に係わる同様の直線が所定の角度で交わる。また、その制御方法では、移動テーブル上の任意位置に対するＸＹθ方向の移動指令に応じて４個のリニア駆動手段の移動目標値を計算し、リニア駆動手段を各々の移動目標値に比例する移動速度で同時駆動を行う。
【選択図】      図２
【図１】
0003604686.tif 000027
【図２】
0003604686.tif 000028
【図３】
0003604686.tif 000029
【図４】
0003604686.tif 000030
【図５】
0003604686.tif 000031
【図６】
0003604686.tif 000032
【図７】
0003604686.tif 000033
【図８】
0003604686.tif 000034
【図９】
0003604686.tif 000035
【図１０】
0003604686.tif 000036
【図１１】
0003604686.tif 000037
【図１２】
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