(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度を実現するトグル式位置合わせプラットフォームを提供する。【解決手段】本プラットフォームは、基部２００と、基部上に配置されているスクリュー２１２と、基部上に位置されている回転部品２１０と、基部上に位置されているリンク２２０，２２２と、基部上に配置されている直線性制限ユニット２３０，２３４と、基部上に位置されている作業プラットフォームとを含み、作業プラットフォームはリンクの第二端部に連結されている。回転部品はスクリューを回転させる。リンクの第一端部はスクリューに連結されており、スクリューの回転に伴い、リンクの第一端部はスクリューの方向に沿って往復運動する。直線性制限ユニットは、リンクの第二端部が直線性制限ユニットの直線方向に沿って往復運動するように制限する。位置合わせ精密度を向上させるために、プラットフォームはシングルトグル式、ダブルトグル式、または多リンク接続である。【選択図】図２
2011230283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
該基部上に配置されているスクリューと、
該基部上に位置され、該スクリューを回転させる回転部品と、
該基部上に位置される第一リンクであって、該第一リンクの第一端部は、該スクリューに連結されており、該スクリューの回転により該第一リンクの第一端部が該スクリューの方向に沿って往復運動する該第一リンクと、
該基部上に位置される第一直線性制限ユニットであって、該第一リンクの第一端部以外の一部が該第一直線性制限ユニットの直線方向に沿って往復運動するように制限する該第一直線性制限ユニットと、
該基部上に位置される第二リンクであって、該第二リンクの第一端部が該第一リンクの第二端部に連結されている該第二リンクと、
該基部上に位置され、該第二リンクの第二端部に連結されている作業プラットフォームと、
該基部上に位置される第二直線性制限ユニットであって、該作業プラットフォームが該第二直線性制限ユニットの直線方向に沿って往復運動するように制限する該第二直線性制限ユニットとを含むことを特徴とするダブルトグル式位置合わせプラットフォーム。
【請求項２】
該第一直線性制限ユニットおよび該第二直線性制限ユニットは、それぞれガイド構造であり、該基部上に位置されていることを特徴とする請求項１に記載のダブルトグル式位置合わせプラットフォーム。
【請求項３】
該第一直線性制限ユニットおよび該第二直線性制限ユニットは、それぞれ玉軸受を含むことを特徴とする請求項２に記載のダブルトグル式位置合わせプラットフォーム。
【請求項４】
該第一直線性制限ユニットおよび該第二直線性制限ユニットは、それぞれスライド構造であることを特徴とする請求項１に記載のダブルトグル式位置合わせプラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置合わせプラットフォームおよび工作機械に関し、特にトグル式（ｔｏｇｇｌｅ−ｔｙｐｅ）位置合わせプラットフォームおよびトグル式工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術の進歩に伴い、各種の工業製品は、小型精密化する必要および傾向がある。そのため、近頃の新興の研究開発主題であるマイクロ／メソスケール製造技術（Ｍｉｃｒｏ／Ｍｅｓｏ−Ｓｃａｌｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）は、未来の製造の重要な技術である。マイクロ／メソスケール製造技術は、国防、航空、電子、光学、通信および医療等の各領域の製品に適用される。特に、上記製造技術は、高速信号伝送のマイクロ光学部品、自動車や医学上のマイクロアクチュエータおよびマイクロセンサー、高温ジェット・エンジンのマイクロノズル、マイクロ燃料電池、光ファイバーの微小孔およびフォトリソグラフィー等に応用することができる。
【０００３】
工程上の応用において、高精密な位置合わせ技術は、精密加工の重要な基礎である。高精密な位置合わせを向上させることは、業界発達の重要な指標にもなる。高精密な位置合わせ技術の困難性は、不確定な要因が多いことにあり、マクロスケールの位置合わせにおいて普通考えなくて良い要因も、マクロ・ナノスケールの位置合わせにおいては考慮しなければならない。
【０００４】
現在、ミクロン規模の加工方法の多くは、ウェットエッチング、プラズマエッチング、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｇ  ａｂｆｏｒｍｕｇ）プロセス、電子ビーム、またはイオンビーム等の製造工程技術を用いるため、近頃の微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＭＥＭＳ）の発展に寄与している。一般的に、ＭＥＭＳ技術は、２〜２．５Ｄの幾何形状の加工にのみ適用され、その加工の相対精度は、大体１０−１〜１０−２ミリメータに止まる。このため、高い相対精度が要求され、かつ比較的に複雑な形状を持つ３Ｄマクロ化製品に対しては、需要を満たすことができない。他に、ＭＥＭＳ技術は、金属材料や他の多様性の材質に適用できないということがネックになっている。また、ナノ規模の加工の多くは、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）または原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の補助を必要とし、その速度は比較的に遅く、かつ技術もまだ成熟していない。
【０００５】
現在の多軸工作機械の多くは、直列接続した（Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）機構である。それはカンチレバーに類似する構造であり、比較的に広い作業範囲を有する。しかし、外部の負荷や本身の重量によって変形や変位が発生しやすい。このため、高分解能、高精度を実現させたい場合、従来の直列接続した機構は、作業台のサーボシステムおよび作業台構造が非常に高精度および高規格でない限り、サブミクロン精度や、より高いレベルのナノ精度を実現することができない。このように、関係する制御技術は、非常に高いレベルが要求され、設備全体のコストも大幅に増加する。他にも、圧電型アクチュエータ（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｃｔｕａｔｏｒ）の機構があり、それは、ナノ規模の精度を持つものの、ストロークが小さすぎるのとヒステリシスの問題が存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上の問題を鑑みて、本発明の目的は、高精度を実現するトグル式位置合わせプラットフォームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のトグル式位置合わせプラットフォームは、基部と、基部上に配置されているスクリューと、基部上に位置されている回転部品と、基部上に位置されているリンクと、基部上に配置されている直線性制限ユニットと、基部上に位置されている作業プラットフォームとを含み、作業プラットフォームは、リンクの第二端部に連結されている。回転部品は、スクリューを回転させる。リンクの第一端部は、スクリューに連結されており、スクリューの回転に伴い、リンクの第一端部は、スクリューの方向に沿って往復運動する。直線性制限ユニットは、リンクの第二端部が直線性制限ユニットの直線方向に沿って往復運動するように制限する。
【０００８】
また、本発明は、ダブルトグル式位置合わせプラットフォームを提供する。ダブルトグル式位置合わせプラットフォームは、基部と、基部上に配置されているスクリューと、基部上に位置されている回転部品と、基部上に位置されている第一リンクと、基部上に位置されている第一直線性制限ユニットと、基部上に位置されている第二リンクと、基部上に位置されている作業プラットフォームと、基部上に位置されている第二直線性制限ユニットとを含む。回転部品は、スクリューを回転させる。第一リンクの第一端部は、スクリューに連結されており、スクリューの回転により、第一リンクの第一端部は、スクリューの方向に沿って往復運動する。第一直線性制限ユニットは、第一リンクの第一端部以外の一部を第一直線性制限ユニットの直線方向に沿って往復運動するように制限する。第二リンクの第一端部は、第一リンクの第二端部に連結されている。作業プラットフォームは、第二リンクの第二端部に連結されている。第二直線性制限ユニットは、作業プラットフォームが第二直線性制限ユニットの直線方向に沿って往復運動するように制限する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、シングルトグル式位置合わせプラットフォームの平面図である。
【図２】図２は、ダブルトグル式位置合わせプラットフォームの平面図である。
【図３】図３は、従来の直列式の機構の運動分解能を示す。
【図４】図４は、本発明のシングルトグル式の機構の運動分解能を示す。
【図５】図５は、本発明のダブルトグル式の機構の運動分解能を示す。
【図６】図６は、本発明のトグル式三リンク位置合わせプラットフォームの平面図である。
【図７】図７は、本発明のトグル式単一軸方向位置合わせプラットフォームの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、トグル式位置合わせプラットフォームを提供する。本発明を理解してもらうために、以下に詳しい工程および構成を説明する。もちろん、本発明の実施は、機械工学の当業者が通常有する知識の特定の細部に限定されない。一方、本発明を必要以上に限定しないため、公知の構成または工程は、細かく説明しない。以下に、本発明の好適な実施例を詳しく説明するが、本発明は、下記内容により限定されない。本発明を他の実施例に広く実施することができ、また、本発明の範囲は、特許請求の範囲により定義される。
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係るトグル式位置合わせプラットフォームの平面図である。本実施例に係るシングルトグル式位置合わせプラットフォームは、基部１００と、回転部品１１０と、スクリュー１１２と、作業プラットフォーム１５０と、リンク１２０とを含む。そこで、回転部品１１０と、スクリュー１１２と、作業プラットフォーム１５０とは、基部１００上に配置されている。回転部品１１０は、基本的にモーター１１０であり、スクリュー１１２と連結され、スクリュー１１２を回転させることができる。作業プラットフォーム１５０は、基部１００上において、所定の経路に沿って往復移動する。上記所定の経路の延長方向は、スクリュー１１２と夾角をなす。本実施例において、この夾角は、９０度であるが、他の角度であっても良い。リンク１２０は、基部１００と作業プラットフォーム１５０との間に位置されており、作業プラットフォーム１５０とスクリュー１１２との間を接続させる。また、スクリュー１１２が回転すると、リンク１２０は、その一端部がスクリュー１１２の方向に沿って往復運動すると共に、作業プラットフォーム１５０が所定の経路に沿って往復運動するように誘導する。
【００１２】
より詳しく説明すると、基部１００は、直線性制限ユニット１３０を備えることができる。本実施例において、直線性制限ユニット１３０は、ガイド構造であり、作業プラットフォーム１５０は、ガイドに沿って移動するのに適する。本実施例において、ガイドは、Ｖ字形であるが、Ｕ字形や他の形状であっても良い。また、基部１００は、玉軸受１３２を備えることができる。そこで、玉軸受１３２は、基部１００上に配置されており、また、基部１００と作業プラットフォーム１５０との間に位置されている。これにより、作業プラットフォーム１５０は所定の経路に沿って移動するように誘導される。簡単に言うと、玉軸受１３２は、ガイド１３０に沿って移動することができる。また、直線性制限ユニット１３０は、他の構造、例えば、スライドであっても良い。
【００１３】
なお、作業プラットフォーム１５０が所定の経路に沿って移動するように、玉軸受１３０を基部１００とリンク１２０との間に配置させても良い。この場合、作業プラットフォーム１５０は、運動安定性の向上のために、もう一つの直線性制限ユニットを有しても良い。
【００１４】
上述したシングルトグル式位置合わせプラットフォームは、以下の利点を有する。まず、本発明のトグル式位置合わせプラットフォームは、高精度および高分解能を実現することができる。また、本発明は、トグル式機構を主に用いる位置合わせプラットフォームであり、極めて高精密なサーボ駆動システムを必要とせずに、高精度および高分解能の作業台送り精度を実現することができる。
【００１５】
シングルトグル式運動機構をマイクロ工作機械に応用することの最大の利点は、スクリューサーボ側と作業プラットフォーム側との間の三角関数の比例関係により、作業プラットフォームの運動分解能を増大させる効果を得ることができる。ただし、この比例関係によっても、高分解能のプラットフォームの運動ストロークの総運動ストロークにおける比例が非常に小さくなり、かつ総運動ストロークにおけるプラットフォームの最大と最小分解能の差が約１０倍で大きい。このシングルトグル式の運動分解能の差が大きいという点を改善するために、本発明は、ダブルトグル式運動機構の位置合わせプラットフォームをも提供する。
【００１６】
図２は、ダブルトグル式位置合わせプラットフォームの平面図である。本実施例に係るダブルトグル式位置合わせプラットフォームは、基部２００と、回転裝置２１０と、スクリュー２１２と、第一リンク２２０と、第二リンク２２２と、第一直線性制限ユニット２３０と、第二直線性制限ユニット２３４と、作業プラットフォーム２５０とを含む。本実施例において、回転裝置２１０は、モーターであり、基部１００上に配置され、スクリュー２１２を回転させる。スクリュー２１２が回転されると、第一リンク２２０は、その第一端部がスクリュー２１２の方向に沿って往復運動するように誘導される。第一直線性制限ユニット２３０は、ガイド構造であり、第一リンク２２０の一部または第二端部は、第一直線性制限ユニット２３０が定義する方向に沿って移動するのに適する。本実施例において、ガイドは、Ｖ字形であるが、Ｕ字形や他の形状であっても良い。また、基部２００は、玉軸受２３２を備えることができる。そこで、玉軸受２３０は、基部２００上に配置され、基部２００と第一リンク２２０との間に位置されている。これにより、第一リンク２２０は、その一部が所定の経路に沿って移動するように誘導される。上記経路は、スクリュー２１２と夾角をなす。本実施例において、上記夾角は、９０度である。簡単に言うと、玉軸受２３２は、ガイド２３０に沿って移動する。
【００１７】
第二リンク２２２の第一端部は、第一リンク２２０の第二端部に連結されており、かつ第二リンク２２２の第二端部は、作業プラットフォーム２５０に連結されている。作業プラットフォーム２５０は、第二直線性制限ユニット２３４により制限されているため、第二直線性制限ユニット２３４が定義する方向に沿って往復運動する。第二直線性制限ユニット２３４が定義する方向は、第一直線性制限ユニット２３０が定義する方向に直交し、かつスクリュー２１２が定義する方向に平行する方向である。上記配置にすることは、一つの利点がある。即ち、スクリュー２１２が第一リンク２２０の運動を誘導する方向は、作業プラットフォーム２５０の運動方向と同じである。スクリュー２１２の回転により第一リンク２２０の第一端部がスクリュー２１２の方向に沿って往復運動する時に、第一直線性制限ユニット２３０により第一リンク２２０のある一部または第二端部は、第一直線性制限ユニット２３０が定義する方向に沿って往復運動する。同時に、第二リンク２２２の第一端部と第一リンク２２０の第二端部とが連結されているため、第二リンク２２２も移動するように誘導される。第二リンク２２２の第二端部と作業プラットフォーム２５０とが連結されており、かつ作業プラットフォーム２５０が第二直線性制限ユニット２３４により制限されているため、作業プラットフォーム２５０は、第二直線性制限ユニット２３４が定義する方向に沿って往復運動する。
【００１８】
第二直線性制限ユニット２３４は、第一直線性制限ユニット２３０と同じ構造であっても良く、例えばＶまたはＵ字形の溝である。また、第二直線性制限ユニット２３４は、玉軸受（未図示）を備えることができ、それは、玉軸受２３２と同じ機能をする。さらに、本実施例において、第二直線性制限ユニット２３４は、一つまたは一つ以上のガイド構造を備えることができる。上記ガイド構造により、作業プラットフォーム２５０の安定性が向上される。また、他の機構、例えば一つまたは一つ以上のスライドを備えることができる。
【００１９】
シングルトグル式位置合わせプラットフォームとダブルトグル式位置合わせプラットフォームとの差異は、主に以下の構成にある。即ち、シングルトグル式位置合わせプラットフォームは、図１に示すように、リンク１２０とスクリュー１１２との間にある一つのみのトグルリンク夾角θを利用して、作業プラットフォーム１５０の運動分解能を増大させる。一方、ダブルトグル式位置合わせプラットフォームは、第一リンク２２０とスクリュー２１２との間にある第一トグルリンク夾角θ１と、第一直線性制限ユニット２３０と第二リンク２２２との間にある第二トグルリンク夾角θ２との２つの夾角を同時に利用して、作業プラットフォーム２５０の運動分解能を増大させる。ダブルトグル位置合わせプラットフォームにおいて、第一トグルリンク夾角θ１と第二トグルリンク夾角θ２との関係は、以下のようである。即ち、第一トグルリンク夾角θ１が小角度である時に、第二トグルリンク夾角θ２は大角度でなければならない。一方、第一トグルリンク夾角θ１が大角度である時に、第二トグルリンク夾角θ２は小角度でなければならない。上記関係は、全体の運動分解能が対称関係あるいは比例相補関係に近づけるかどうかに影響する。その理由として、スクリューサーボ側が等速で運動する時に、二本のトグルの角度変化率は同様ではない。比例相補関係にあるものの、実際、完全に対称であるわけではない。一つの実施例において、二本のトグルリンクの角度について、開始角度（８５度）および停止角度（５０度）のみが制限されている。
【００２０】
スクリューのピッチが４ｍｍであり、モーターのエンコード分解能が１６３８４であるスクリューサーボシステムを例として挙げると、従来の直列式機構の運動分解能は、下記式１になる。
【００２１】
【数１】
2011230283.tif 000003
結果は、図３に示す。
シングルトグル式機構の運動分解能は、下記式２になる。
【００２２】
【数２】
2011230283.tif 000004
そこで、θは、トグルリンク夾角である。
結果は、図４に示す。
ダブルトグル式機構の運動分解能は、下記式３になる。
【００２３】
【数３】
2011230283.tif 000005
そこで、θ１は、第一トグルリンク夾角であり、θ２は、第二トグルリンク夾角である。
式３で示す分解能の演算式は、二つのトグルリンク夾角が対称であると仮定した簡単化式である。それは、実際との差が小さいため、式３で示すことにした。
結果は、図５に示す。
【００２４】
比例相補により、ダブルトグル式位置合わせプラットフォームは、作業プラットフォームの運動の総ストロークにおける最大および最小分解能の差を３倍以内に減らすことができる。また、その平均分解能は、少なくともシングルトグル式の平均分解能の２.５倍になる。スクリューのピッチが４ｍｍであり、モーターのエンコード分解能が１６３８４であるシステムを例として挙げると、ダブルトグル式プラットフォームの最も悪い運動分解能でも少なくとも５０ｎｍである。このため、この機構は、シングルトグル式の運動分解能の差が大きいという欠点を改善することができると共に、超高精密な直線性モジュールシステムあるいは超高エンコード分解能のモーターを必要とせずに、高い運動分解能を実現することができるため、微細加工業界に応用するのに適する。
【００２５】
さらに、本発明は、トグルによる運動を利用して、もう一つの位置合わせプラットフォームを提供する。図６は、本発明のトグル式三リンク位置合わせプラットフォームの平面図である。本実施例に係るトグル式三リンク位置合わせプラットフォームは、基部６１２と、上記基部６１２上に配置されているモーター６４６と、ボールスクリュー６３２と、作業プラットフォーム６１４と、第一リンク６３４と、第二リンク６３６と、第三リンク６３８とを含む。そこで、上記ボールスクリュー６３２は、上記基部６１２上に配置されており、上記モーター６４６に連結されている。また、上記モーター６４６は、上記ボールスクリュー６３２を回転させるのに適する。上記作業プラットフォーム６１４は、上記基部６１２上に配置されており、所定の経路６５４に沿って往復移動する。上記所定の経路６５４の延長方向は、上記ボールスクリュー６３２と第一夾角６２２をなす。上記第二リンク６３６は、上記ボールスクリュー６３２および上記作業プラットフォーム６１４に平行するように基部６４８上に固定されている。上記第一リンク６３４は、上記ボールスクリュー６３２と上記第二リンク６３６との間に位置されており、第二夾角６２４をなし、上記ボールスクリュー６３２と上記第二リンク６３６とを接続する。上記第三リンク６３８は、上記第二リンク６３６と上記作業プラットフォーム６１４との間に位置されており、第三夾角６２６をなし、上記第二リンク６３６と上記作業プラットフォーム６１４とを接続する。また、上記ボールスクリュー６３２の回転は、上記リンクを移動させるのに適し、上記作業プラットフォーム６１４が上記所定の経路６５４に沿って移動するように誘導する。
【００２６】
上記作業プラットフォーム６１４は、直線性軸受６４４とスライド６４２との組み合わせにより、上記所定の経路６５４に沿って移動する。本発明において、直線性軸受６４４をスライド６４２に通してから、上記スライド６４２の両端部をそれぞれの支持架６５０に固定する。上記スライド６４２の長さを、上記所定の経路６５４の長さと同様にすることができる。上記直線性軸受６４４およびスライド６４２の方向を、上記ボールスクリュー６３２と直交する方向にすることができる。上記直線性軸受６４４およびスライド６４２は、基部６１２と作業プラットフォーム６１４との間に位置されており、かつ、作業プラットフォーム６１４の両端部に固定されている。上記直線性軸受６４４は、基本的に鉄製の長い円筒であるため、上記作業プラットフォーム６１４を上記長い円筒に安定に固定することができない。本実施例は、先ず上記直線性軸受６４４を安定な四辺形の長い筒状のものに固定させ、上記直線性軸受６４４が基部６１２と作業プラットフォーム６１４との間で転がらないで安定に配置されるように、上記直線性軸受６４４に平面を与える。基部６１２は、ガイドを備えることができると共に、作業プラットフォーム６１４は、ガイドに沿って移動するのに適する。上記ガイドは、Ｖ型、Ｕ型または他の形状である。また、本発明の実施例は、基部６１２上に配置され、上記基部６１２と上記作業プラットフォーム６１４との間に位置される玉軸受を備えることができる。それにより、上記作業プラットフォーム６１４は、所定の経路に沿って移動することができる。簡単に言うと、玉軸受は、ガイドに沿って移動する（未図示）。
【００２７】
上記リンクは、以下のように接続されている。即ち、第一リンク６３４の両端部は、それぞれボールスクリュー６３２および第二リンク６３６に接続されている。上記第一リンク６３４は、上記第二リンクと第二夾角６２４をなす。上記第二リンク６３６のもう一端部は、基部６４８上に固定されている。同時に、上記基部６４８は、上記第二リンク６３６を支持する。第三リンク６３８の一端部は、上記第二リンク６３６の棒体上の上記基部６４８寄りの位置に接続されている。上記第三リンク６３８のもう一端部は、上記作業プラットフォーム６１４に接続されている。上記第二リンクは、上記第三リンクと第三夾角６２６をなす。
【００２８】
上記第二リンク６３６の基部６４８上に固定されている端部は、三本のリンクの主な固定軸であり、玉軸受およびボルトで固定されているため、リンクは、左右に動けるものの、移動することができない。モーター６４６がボールスクリュー６３２を回転させる時に、三本のリンクは、ボールスクリューに誘導され、三本のリンクの間の第二夾角および第三夾角は移動に伴って変化する。しかし、第二リンクが基部上に固定されているため、三本のリンクは、位置が変わらない。また、三本のリンクを作業プラットフォーム６１４およびボールスクリュー６３２と同じ水平面で接続させるために、リンクの高さが作業プラットフォーム６１４およびボールスクリュー６３２と同じになるように、支持架６５０により、三本のリンクを支持する必要がある。これにより、リンクが浮かんで正確に動作しないことを防止することができる。
【００２９】
さらに、第二リンク６３６は、第一リンク６３４および第三リンク６３８に接続されている。このため、モーター６４６がボールスクリュー６３２を回転させる時に、ボールスクリュー６３２の回転により、三本のリンクが移動する。三本のリンクの移動により、上記第二夾角６２４および上記第三夾角６２６が変わるので、上記作業プラットフォーム６１４は所定の経路６５４の方向に沿って移動する。
【００３０】
本発明において、上記作業プラットフォーム６１４は、上記ボールスクリュー６３２の移動方向に対して第一夾角をなし、上記第一夾角は９０度である。上記第一リンク６３４と上記第二リンク６３６とがなす第二夾角は０〜９０度である。上記第二リンク６３６と上記第三リンク６３８とがなす第三夾角は０〜９０度である。
【００３１】
上記ボールスクリュー６３２と、第一リンク６３４と、第二リンク６３６と、第三リンク６３８と、作業プラットフォーム６１４と、基部６４８とは、玉軸受およびボルト６５２を用いて接続することができる。これにより、接続時に発生する摩擦を減らし、さらにモーター６４６の負担を減らす。
【００３２】
本発明は、トグル式機械を主に用いる位置合わせプラットフォームであるため、位置合わせの精度を向上させることができる。また、本発明も、トグル式三リンク機械を主に用いる位置合わせプラットフォームであり、その移動速度は、単一リンクのトグル式機械よりも速い。また、本発明は、超高精密なサーボ駆動システムを必要とせずに、高精密度および高分解能の作業台送り精度を実現することができる。
【００３３】
本発明は、また、トグル式の運動原理を利用して、位置合わせプラットフォームを提供する。図７は、本発明のトグル式単一軸方向位置合わせプラットフォームを示す上面図である。本実施?に係るトグル式位置合わせプラットフォームは、基部７０２と、上記基部７０２上に配置されているモーター７０４と、ボールスクリュー７１０と、作業プラットフォーム７２０と、直線性軸受７０８と、第一リンク７１４と、第二リンク７１６と、第三リンク７１８とを含む。上記ボールスクリュー７１０は、上記基部７０２上に配置され、上記モーター７０４に連結されている。上記モーター７０４は、上記ボールスクリュー７１０を回転させるのに適する。作業プラットフォーム７２０は、上記基部７０２上に配置されており、所定の経路７２６に沿って往復移動する。そこで、上記所定の経路７２６の延長方向は、上記ボールスクリュー７１０と平行する方向である。直線性軸受７０８は、上記ボールスクリュー７１０を覆い、上記ボールスクリュー７１０の回転と共に移動する。上記第一リンク７１４は、上記ボールスクリュー７１０と平行するように、上記直線性軸受７０８の下方に固定されており、上記直線性軸受７０８と共に移動する。上記第二リンク７１６は、上記第一リンク７１４と第三リンク７１８との間に位置されており、上記第一リンク７１４および上記第三リンク７１８と直交する方向にある。上記第三リンク７１８は、第二リンク７１６と上記作業プラットフォーム７２０との間に位置されている。上記ボールスクリュー７１０の回転は、上記リンクを移動させるのに適し、上記作業プラットフォーム７２０が上記所定の経路７２６に沿って移動するように誘導する。上記ボールスクリュー７１０が安定に回転するように、Ｌ字形支持架７１２を設けて上記ボールスクリュー７１０を支持する。
【００３４】
さらに、スライド７２２により、上記作業プラットフォーム７２０を上記所定の経路７２６に沿って移動させることができる。上記スライド７２２の長さは、上記所定の経路７２６の長さと同様にすることができる。上記スライド７２２の方向は、上記ボールスクリュー７１０と平行する方向である。上記スライド７２２は、基部７０２と作業プラットフォーム７２０との間に位置され、作業プラットフォーム７２０の両端部に固定されている。基部７０２は、ガイドを備えることができると共に、作業プラットフォーム７２０は、ガイドに沿って移動するのに適する。上記ガイドは、Ｖ型、Ｕ型または他の形状である（未図示）。
【００３５】
上記リンクは、以下のように接続されている。即ち、第一リンク７１４の両端部は、それぞれ直線性軸受７０８および第二リンク７１６に接続されている。上記第一リンク７１４は、上記第二リンク７１６と直角をなす。上記第二リンク７１６の両端部は、それぞれ上記第一リンク７１４および上記第三リンク７１８に接続されている。上記第一リンク７１４は、上記第三リンク７１８と平行する。一方、上記第二リンク７１６は、上記第一リンク７１４および上記第三リンク７１８と直角をなす。また、回転固定軸７２８は、上記第二リンク７１６の棒体に位置されている。上記回転固定軸７２８は、上記第二リンク７１６の両端部を自由に左右回転させ、上記第一リンク７１４および上記第三リンク７１８となす夾角を変化させることができるが、位置を移動することができない。上記第三リンク７１８の両端部は、それぞれ上記第二リンク７１６および作業プラットフォーム７２０に接続されている。上記三本のリンクの間の接続箇所はピンおよびＣクリップにより固定されているため、２本のリンクは、固定されていると共に、なした夾角を自由に変化させることが可能である。上記モーター７０４が上記ボールスクリュー７１０を回転させるのに伴い、上記ボールスクリュー７１０を覆う直線性軸受７０８は、上記ボールスクリュー７１０の回転により前進または後退する。以上より、上記第一リンク７１４が上記直線性軸受７０８の下に固定されており、上記直線性軸受７０８が上記ボールスクリュー７１０と一緒に移動する時に、上記三本のリンクの間の夾角が移動に伴って変化するため、上記作業プラットフォーム７２０は、三本のリンクの移動により、所定の経路７２６の方向に沿って移動する。 
【００３６】
以上で説明したトグル式運動機構は、すべて単一方向の位置合わせプラットフォームである。応用上において単一方向のみの精密な位置合わせが必要な場合は、本発明を応用することが可能である。しかしながら、工業的応用では、ＸおよびＹの両方向での平面の位置合わせプラットフォームを必要とする場合も多い。したがって、本発明の単一方向の位置合わせプラットフォームの実施例を任意に二種類を組み合わせることにより、平面の位置合わせプラットフォームを提供することができる。例えば、二方向で異なる形式の位置合わせプラットフォームを組み合わせる場合、一の方向でシングルトグル式を用いると共に、もう１つの方向でダブルトグル式、トグル式三リンク、またはトグル式単一軸方向を用いることができる。また、一の方向でダブルトグル式を用いると共に、もう１つの方向でトグル式三リンクまたはトグル式単一軸方向を用いることができる。さらに、一の方向でトグル式三リンクを用いると共に、もう１つの方向でトグル式単一軸方向を用いることができる。比較的に簡単な組み合わせとして、直接に２つの同様の形式の位置合わせプラットフォーム、例えば、二方向で同じくシングルトグル式またはダブルトグル式を用いることができる。当業者は、上記各実施例を組み合わせば、２つの方向での位置合わせプラットフォームを容易に実現するので、ここでは、更に詳しく説明しない。
【００３７】
また、高さ方向で位置合わせプラットフォームを設計し、ＸＹＺの三方向での工作機械を提供することも可能である。同樣に、三方向の工作機械は、上記各実施例を組み合わせば実現できるため、ここでは、その組み合わせを更に詳しく説明しない。
【００３８】
もちろん、本発明は、上記実施例で説明したものに基づいて、様々な修正および変更を行うことが可能である。このため、添付の特許請求の範囲内で本発明を理解することが必要であり、上記詳細な説明以外にも、本発明を他の実施例に広く実施することができる。以上に開示したのは、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を制限するものではない。本発明の主旨を逸脱しないで完成した他の均等な変更および置き換えは、以下の特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１００  基部
１１０  モーター
１１２  スクリュー
１２０  リンク
１３０  ガイド
１３２  玉軸受
１５０  作業プラットフォーム
２００  基部
２１０  モーター
２１２  スクリュー
２２０  第一リンク
２２２  第二リンク
２３０  第一直線性制限ユニット
２３２  玉軸受
２３４  第二直線性制限ユニット
２５０  作業プラットフォーム
６１２  基部
６１４  作業プラットフォーム
６２２  第一夾角
６２４  第二夾角
６２６  第三夾角
６３２  ボールスクリュー
６３４  第一リンク
６３６  第二リンク
６３８  第三リンク
６４２  スライド
６４４  直線性軸受
６４６  モーター
６４８  基部
６５０  支持架
６５２  玉軸受およびボルト
６５４  所定の経路
７０２  基部
７０４  モーター
７０６  支持架
７０８  直線性軸受
７１０  ボールスクリュー
７１２  Ｌ字形支持架
７１４  第一リンク
７１６  第二リンク
７１８  第三リンク
７２０  作業プラットフォーム
７２２  スライド
７２４  ピンおよびＣクリップ
７２６  所定の経路
７２８  回転固定軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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