(57)【要約】【課題】テーブルの可搬質量の重心がボールねじ装置の上方に位置されてなくても、移動停止したテーブルにヨーイング方向の変位が発生してしまうのを防止できる。【解決手段】直線運動装置は、案内レール１１に対して多数のボールを介してスライダ１２を移動自在に支持する構成からなり、基台上１に移動自在にテーブル２を支持する一対の直動案内装置４，５と、テーブル２において一対の直動案内装置４，５の間の部位に取り付けられ、該テーブル２を移動させるボールねじ装置６とを備え、一対の直動案内装置４，５のうち、テーブル２におけるボールねじ装置６の取り付け部位からみて、テーブル上質量重心が存在する側の一の直動案内装置４における案内レール１１とスライダ１２との間の摩擦力を、他の直動案内装置５における案内レール１１とスライダ１２との間の摩擦力よりも大きくする。【選択図】図１
2008069845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上をテーブルを直線運動にて移動させる直線運動装置において、
案内レールに対して多数のボールを介してスライダを移動自在に支持する構成からなり、前記基台上に移動自在にテーブルを支持する一対の直動案内装置と、
前記テーブルにおいて前記一対の直動案内装置の間の部位に取り付けられ、該テーブルを移動させる駆動装置と、を備え、
前記一対の直動案内装置のうち、前記テーブルにおける前記駆動装置の取り付け部位からみて、前記テーブルを含むテーブル上質量重心が存在する側の一の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力を、前記一対の直動案内装置のうちの他の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力よりも大きくすることを特徴とする直線運動装置。
【請求項２】
前記一対の直動案内装置の間の距離をＬとし、前記一の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力をＦとし、他の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力より前記テーブルに発生するヨーモーメントをＭとした場合に得られる下記式、
Ｍ＝Ｆ・Ｌ
の関係を基に、前記一の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力を、前記他の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の直線運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップマウンタ等が搭載されたテーブルを基台上で移動させる直線運動装置に関し、一対の直動案内装置で基台上にテーブルを支持しつつ、ボールねじ装置等を該テーブルの推進装置として備える直線運動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一対の直線案内軸受（直動案内装置）を基台上に平行に配置して、該直線案内軸受により基台上に、チップマウンタ等が搭載されたテーブルを移動可能に配置しつつ、ボールねじ装置によりテーブルを駆動するテーブル駆動装置が開示されている。
【特許文献１】特開平０７−２０８５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に示すようなテーブル駆動装置では、チップマウンタ等を含めたテーブルの可搬質量の重心（テーブル上質量重心）の移動軌跡の垂直面内に、ボールねじ装置（具体的にはナットの取り付け部位）が配置されるのが望ましい。すなわち、テーブルが移動しても、該テーブルの可搬質量の重心が常にボールねじ装置の上方に位置されるのが望ましい。
【０００４】
これは、テーブルの可搬質量の重心がボールねじ装置の上方に位置されずにずれてしまうと、テーブルが移動した際に、そのテーブルの可搬質量の重心に作用する力が、テーブルを回転させてしまうからである。例えば、テーブルの可搬質量の重心がボールねじ装置の上方位置から大きくずれており、特にテーブルの移動加速度が大きいと、移動停止時のテーブルに、その慣性力によりボールねじ装置のナット（ナットの取り付け部位））を中心としたモーメントが発生する。
【０００５】
このような場合、停止時に振動（残留振動）が発生し、その振動が収まった位置にてテーブルは停止する。このとき、直線案内軸受では転がり摩擦（案内レールとスライダとの間の摩擦）が発生していることから、テーブルの姿勢はヨーイング方向に変位が残存した状態になる。これは、機械の作業点の位置決め精度に大きく影響し、使用用途によっては、致命的な欠陥となる場合がある。
【０００６】
このようなことから、テーブルの可搬質量の重心の移動軌跡の垂直面内にボールねじ装置が配置されるのが望ましいが、このようにしてしまうと、設計自由度が小さくなる。
そこで、本発明の課題は、テーブルの可搬質量の重心がボールねじ装置の上方に位置されてなくても、移動停止したテーブルにヨーイング方向の変位が発生してしまうのを防止できることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る請求項１に記載の直線運動装置は、基台上をテーブルを直線運動にて移動させる直線運動装置において、案内レールに対して多数のボールを介してスライダを移動自在に支持する構成からなり、前記基台上に移動自在にテーブルを支持する一対の直動案内装置と、前記テーブルにおいて前記一対の直動案内装置の間の部位に取り付けられ、該テーブルを移動させる駆動装置と、を備え、前記一対の直動案内装置のうち、前記テーブルにおける前記駆動装置の取り付け部位からみて、前記テーブルを含むテーブル上質量重心が存在する側の一の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力を、前記一対の直動案内装置のうちの他の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力よりも大きくする。
【０００８】
また、本発明に係る請求項２に記載の直線運動装置は、請求項１に記載の直線運動装置において、前記一対の直動案内装置の間の距離をＬとし、前記一の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力をＦとし、他の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力より前記テーブルに発生するヨーモーメントをＭとした場合に得られる下記式、
Ｍ＝Ｆ・Ｌ
の関係を基に、前記一の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力を、前記他の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力よりも大きくする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明よれば、一対の直動案内装置のうち、テーブルにおける駆動装置の取り付け部位からみて、テーブルを含むテーブル上質量重心が存在する側の一の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力を、一対の直動案内装置のうちの他の直動案内装置における案内レールとスライダとの間の摩擦力よりも大きくすることで、テーブルの移動停止時の該テーブルのヨーイング方向の残留振動が正規に収束するようになり、テーブルのヨーイング方向の変位が残存してしまうのを抑制できる。
また、請求項２に記載の発明によれば、テーブルの移動停止時の該テーブルのヨーイング方向の残留振動が正規に収束するようになり、テーブルのヨーイング方向の変位が残存してしまうのを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
（構成）  
本実施形態は、本発明を適用した直線運動装置である。直線運動装置（テーブル駆動装置）は、例えば半導体製造装置の実装機であるチップマウンタを直線運動させるための直線運動機構として使用される。
図１は、直線運動装置の構成を示す。
図１に示すように、直線運動装置は、軸方向に長い基台１に沿ってテーブル（ワークテーブル）２を移動自在に支持するとともに、送り駆動するように構成されている。テーブル２上には、チップを実装するための実装装置３が搭載されている。
基台１の上面両側には、一対の直動案内装置４，５がそれぞれ取り付けられており、直動案内装置４，５上にテーブル２が取り付けられている。また、直線運動装置には、直動案内装置４，５の間にテーブル２の推進装置としてボールねじ装置６が配置されている。
【００１１】
図２は、直線運動装置における直動案内装置４，５とボールねじ装置６との配置を示す。
図２に示すように、直動案内装置４，５は、共に案内レール１１の長手方向にスライダ１２を移動させるように構成されており、各直動案内装置４，５は、案内レール１１が基台１の軸方向と平行になるように配置されている。
ボールねじ装置６は、一般的なボールねじ装置であり、すなわち、図１にも示すように、外周面に螺旋状油のボールねじ軸溝を有する長尺のねじ軸４１、内周面にねじ軸４１のボールねじ溝に対向したボールねじ溝を有するボールナット４２と、両ボールねじ溝との間に嵌合されたねじ軸とボールナットとを相対螺旋運動可能とする多数の図示しないボールを備えて構成されている。
【００１２】
このボールねじ装置６は、一対の直動案内装置４，５の間であって、そのねじ軸４１が該直動案内装置４，５の案内レール１１と平行となるように配置されている。そして、ボールねじ装置６は、一方の直動案内装置４寄りに配置されている。このようなボールねじ装置６のボールナット４２が、テーブル２において一対の直動案内装置４，５の間の部位に取り付けられている。
【００１３】
以下の説明では、ボールねじ装置６が近くに配置される一方の直動案内装置４を第１直動案内装置４といい、他方の直動案内装置５を第２直動案内装置５という。
この直線運動装置では、実装装置３を含むテーブル２の質量重心（テーブル上質量重心）がボールねじ装置６からみて第１直動案内装置４側にずれており、具体的には、第１直動案内装置４の上方に位置されている。
【００１４】
ここで、図３及び図４は、第１及び第２直動案内装置４，５の構成の一例を示す。図３は、斜視図であり、図４は、断面図である。
直動案内装置４，５は、図３及び図４に示すように、同じ構成であり、１１は案内レールを示し、１２はスライダを示しており、案内レール１１の左右夫々の側面には、ボール転動溝１３Ａ，１３Ｂが形成されている。これらのボール転動溝１３Ａ，１３Ｂは、案内レール１１の長手方向に沿って形成されており、案内レール１１の側面中央部に形成されたボール転動溝１３Ａは、案内レール１１の幅方向に沿う断面をゴシックアーチ状に形成されている。
【００１５】
また、ボール転動溝１３Ａ，１３Ｂは、スライダ１２に形成されたボール転動溝１４と対向しており、両ボール転動溝１３Ａ，１４及び１３Ｂ，１４間には、ＳＵＪ２等の鉄鋼材料からなる多数のボール１５が一列に配設されている。なお、ボール転動溝１３Ｂは案内レール１１の側面上縁部に形成されている。
スライダ１２は、案内レール１１の幅方向に沿う断面を略門形に形成されたスライダ本体１２１と、このスライダ本体１２１の前端面と後端面に取り付けられたエンドキャップ１２２，１２３とからなり、スライダ本体１２１には、スライダ１２をテーブル２にボルト止めするためのネジ穴１６が複数箇所に設けられているとともに、ボール１５を初期位置に戻すためのボール戻し通路１７がボール転動溝１４に対応して形成されている。なお、ボール転動溝１４はスライダ本体１２１の内側面に形成されている。
【００１６】
ボール戻し通路１７は、ボール転動溝１３Ａ，１４及び１３Ｂ，１４間に形成されたボール転走路と平行にスライダ本体１２１に形成されており、ボール転走路の開口端を閉塞するエンドキャップ１２２，１２３には、ボール転走路とボール戻し通路１７とを連絡する円弧状の連絡通路（図示せず）が該ボール戻し通路１７に対応して形成されている。
また、エンドキャップ１２２，１２３には、案内レール１１とスライダ１２との間に形成された間隙をシールするサイドシール１８が取り付けられている。このサイドシール１８はゴム等の軟質材からなるリップ部１９を有しており、このリップ部１９はボール転動溝１３Ａ，１３Ｂを含む案内レール１１の外周面に摺動自在に弾接されている。
【００１７】
以上のように構成される直動案内装置４，５は、一般的に用いられる方法により予圧が調整することができるようになっている。例えば、ボール１５とボール転動溝１３Ａ，１４及び１３Ｂ，１４間との接触角が調整されることで、所望の予圧に調整される。本実施形態では、第１直動案内装置４の予圧値が、第２直動案内装置５の予圧値よりも大きくなっている。
【００１８】
（作用及び効果）
作用及び効果は次のようになる。
直線運動装置では、ボールねじ装置６の動作（推進力）により、第１及び第２直動案内装置４，５により支持されたテーブル２が基台１上を直線運動により移動する。
ここで、ボールねじ装置６（具体的にはテーブル２に対するボールナット４２の取り付け部位）からみて、実装装置３を含むテーブル２の質量重心が位置されている側の第１直動案内装置４の予圧値が、第２直動案内装置５の予圧値よりも大きくなっている。これにより、第１直動案内装置４の摩擦力（案内レール１１とスライダ１２との間の摩擦）が、第２直動案内装置５の摩擦力（案内レール１１とスライダ１２との間の摩擦）よりも大きくなる。このようにすることで、テーブル２の移動停止時の該テーブル２のヨーイング方向の残留振動が正規に収束するようになり、テーブル２のヨーイング方向の変位が残存してしまうのを抑制できる。
【００１９】
そして、これにより、テーブル２の可搬質量の重心の移動軌跡の垂直面内に、ボールねじ装置６を配置しなくても、テーブル２のヨーイング方向の変位が残存してしまうのを抑制できるから、設計自由度を大きくすることができ、機械の作業点（例えば図２に示すような位置にある作業点）の位置決め精度も確保することができる。
【００２０】
図５は、テーブル２が移動停止した際に発生する力の関係を示す。
図５に示すように、第２直動案内装置５には、その予圧値に応じた摩擦力Ｆ（Ｎ）が発生している。また、第１直動案内装置４には、予圧値に応じた摩擦力によるヨーモーメントＭ（Ｎ・ｍ）が発生している。そして、第２直動案内装置５と第１直動案内装置４との距離（スパン）をＬ（ｍ）とした場合、第２直動案内装置５による摩擦力と第１直動案内装置４によるヨーモーメントＭとの間には下記（１）式の関係が成立する。
Ｍ＝Ｆ・Ｌ  ・・・（１）
ここで、第１直動案内装置４のヨーイング剛性をＫ（Ｎ・ｍ／ｒａｄ）、テーブル２の移動方向に対する該テーブル２の傾きをθ（ｒａｄ）とした場合、第１直動案内装置４のヨーモーメントＭは下記（２）式のようになる。
Ｍ＝Ｋ・θ  ・・・（２）
【００２１】
テーブル２の停止時にヨーイング方向に変位が発生するのは、前記（１）式の釣り合い式、すなわち、第２直動案内装置５の摩擦力Ｆと第２直動案内装置５及び第１直動案内装置４の距離（スパン）Ｌとの積（Ｆ・Ｌ）と、第１直動案内装置４のヨーモーメントＭとの釣り合いによるものであると考えられ、本発明では、第１直動案内装置４の摩擦力Ｆを大きくして、すなわち、第１直動案内装置４のヨーイング剛性Ｋを高くして、その一方で、第２直動案内装置５の摩擦力Ｆを小さく抑えることで、前記（１）式の釣り合い式の関係で、テーブル２の停止時にヨーイング方向に変位が残存しなくなると考えられる。
なお、前記実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、前記実施形態では、テーブル２を駆動する推進装置がボールねじ装置６である場合を説明したが、推進装置がボールねじ装置６であることに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態の直線運動装置を示す正面図である。
【図２】直線運動装置における直動案内装置とボールねじ装置との配置を示す平面図である。
【図３】一例の直動案内装置の構成を示す斜視図である。
【図４】一例の直動案内装置の構成を示す断面図である。
【図５】作用及び効果の説明に使用した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  基台、２  テーブル、３  実装装置、４，５  直動案内装置、６  ボールねじ装置、１１  案内レール、１２  スライダ、４１  ねじ軸、４２  ボールナット、Ｆ  摩擦力、Ｌ  距離、Ｍ  ヨーモーメント、θ  テーブルの角度
【図１】
2008069845.tif 000003
【図２】
2008069845.tif 000004
【図３】
2008069845.tif 000005
【図４】
2008069845.tif 000006
【図５】
2008069845.tif 000007