(57)【要約】【課題】温度変化の大きな環境下において使用されても、温度の影響で特に問題となる位置決め装置の反りが抑制されて、高精度で位置決めすることができる位置決め装置を提供する。【解決手段】位置決め装置１０は、長尺部材であるベース１２と、ベース１２の表面１２ａに長手方向に沿って固定されたガイドレール１３と、ガイドレール１３に摺動して移動自在に配設されるスライダ１５と、スライダ１５をガイドレール１３に沿わせて移動させる駆動機構１７と、を有し、ベース１２の裏面１２ｂには、ガイドレール１３と同じ熱膨張率αを有するカウンタガイドレール１４が固定される。【選択図】図１
2008142813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺部材であるベースと、前記ベースの一面に長手方向に沿って固定されるガイドレールと、前記ガイドレールに摺動して前記長手方向に移動自在に配設されるスライダと、前記スライダを前記ガイドレールに沿わせて移動させる駆動機構と、を備える位置決め装置であって、
前記ガイドレールと同一の材料からなり、前記ベースの一面の裏面側に前記長手方向に沿って固定されるカウンタガイドレールをさらに備えることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記カウンタガイドレールの断面２次モーメントは、前記ガイドレールの断面２次モーメントと同じであることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記位置決め装置は、前記カウンタガイドレールに摺動自在に配設されたカウンタスライダをさらに備え、
前記ベースの長手方向の一端部が基台に固定されると共に、
前記カウンタスライダが前記一端部と前記長手方向に離間した位置で前記基台に連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め装置に関し、より詳細には、温度変化が大きい使用環境においても、熱による位置精度の低下が抑制されて高精度で位置決めすることができ、例えば、高い位置精度を要求する検査や処理に用いられるのに好適な位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の位置決め装置１は、図２に示すように、良好な真直度を有する一対のガイドレール３，３が長尺部材であるベース２の一面に固定されている。ガイドレール３には、駆動装置５によって駆動されるスライダ４がベアリング４ａを介して摺動自在に配設され、ガイドレール３に沿って直線移動する。ベアリング４ａは、スライダ４の裏面に固定されると共に、それぞれのガイドレール３について２個ずつ、ガイドレール３に沿って摺動自在に設けられる。ベース２は、軽量化や慣性力低減等のためにアルミニウム合金により製作され、また、ガイドレール３は、剛性や耐久性を確保するために鋼材によって製作されることがある。また、このような位置決め装置１のベース２を基台に固定する際に、固定位置が制約を受け、十分な取付面積を確保できない場合がある。
【０００３】
このような条件下では、位置決め装置１が温度変化の発生する環境で使用されると、ベース２及びガイドレール３が伸縮する。このとき、アルミニウム合金の熱膨張率は、略２３．７×１０−６であるのに対して、鋼材の熱膨張率は、略１２．５×１０−６と２倍程度大きいので、熱膨張率の大きなベース２は、ガイドレール３の伸縮量よりも伸縮量が大きくなる。ガイドレール３は、ベース２に対して全長に亘って実質的にすべりが発生しないように固定されるため、例えば、温度上昇した場合には、ガイドレール３に比較してベース２が大きく伸びて、図中２点鎖線で示すように反りが発生する。これを改善するため、ベース２の先端側の一端を底部固定用マウントを介して基台に固定するのに加えて、図２に示すように、基台側面に対してベース２を側面固定用マウント７を介して固定することが考えられる。この場合、マウント７による支持により、この位置における撓みが緩和され、最大撓み量もある程度抑制されるものの、反りの形態が変わるだけで全体として位置決め装置１に反りが発生することに変わりはない。このように、温度変化によって、位置決め装置１の反りが発生することにより、位置精度が低下する問題があった。
【０００４】
このような温度変化により位置精度が低下する問題に対処するため、ベースとガイドレールの示差膨張を最小にすることによって位置精度の向上を図った工作物のためのステージが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１１１６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている工作物のためのステージは、ベースが分散した炭化ケイ素の粒子を含むアルミニウム合金基複合材から形成され、ガイドレールが鋼または主に鋼から形成されている。これにより、ガイドレールとベースの熱膨張比率を３０〜３５％以内となるようにして、熱膨張による位置精度の低下を抑制する。
【０００６】
しかしながら、このような特殊材料は一般的に高価であると共に、入手が容易でない問題がある。さらに、このような特殊材料を用いても、なお３０〜３５％程度の大きな熱膨張比率があり、熱膨張による位置精度の低下を満足できる程度に抑制することが困難であり、更なる改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度変化の大きな環境下において使用されても、温度の影響で特に問題となる位置決め装置の反りが抑制されて、高精度で位置決めすることができる位置決め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  長尺部材であるベースと、前記ベースの一面に長手方向に沿って固定されるガイドレールと、前記ガイドレールに摺動して前記長手方向に移動自在に配設されるスライダと、前記スライダを前記ガイドレールに沿わせて移動させる駆動機構と、を備える位置決め装置であって、
前記ガイドレールと同一の材料からなり、前記ベースの一面の裏面側に前記長手方向に沿って固定されるカウンタガイドレールをさらに備えることを特徴とする位置決め装置。
（２）  前記カウンタガイドレールの断面２次モーメントは、前記ガイドレールの断面２次モーメントと同じであることを特徴とする（１）に記載の位置決め装置。
（３）  前記位置決め装置は、前記カウンタガイドレールに摺動自在に配設されたカウンタスライダをさらに備え、
前記ベースの長手方向の一端部が基台に固定されると共に、
前記カウンタスライダが前記一端部と前記長手方向に離間した位置で前記基台に連結されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の位置決め装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の位置決め装置によれば、ベースの一面にガイドレールが固定され、その裏面側にガイドレールと同一の材料からなるカウンタガイドレールが固定されている。これにより、ベースの表裏両面が、一対のガイドレール（ガイドレール及びカウンタガイドレール）によって挟持されているので、周囲温度が変化しても、ベース（一対のガイドレールを含む）の反りが抑制されて位置精度の低下が防止される。
【００１０】
また、本発明の位置決め装置によれば、カウンタガイドレールの断面２次モーメントが、ガイドレールの断面２次モーメントと同じであるので、温度変化によりベースが伸縮しようとすると、同じ断面２次モーメントを有するガイドレール及びカウンタガイドレールによってベースの両面が同じ大きさの力で抑えられる。これにより、ベースの反りが防止されて位置精度の低下が防止される。
【００１１】
さらに、本発明の位置決め装置によれば、ベースの長手方向の一端部が基台に固定されると共に、これと長手方向に離間した位置で基台に連結されたカウンタスライダが、カウンタガイドレールに摺動自在に配設されており、これによりベース（一対のガイドレールを含む）がカウンタスライダによって基台に対して長手方向に関して移動自在に支持されているので、ベースと基台との熱膨張差による曲がりも防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る位置決め装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る位置決め装置であり、（ａ）はカウンタスライダ側から見た側面図、（ｂ）は正面図である。図１に示すように、本発明に係る位置決め装置１０は、ベース１２と、ガイドレール１３と、カウンタガイドレール１４と、スライダ１５と、カウンタスライダ１６と、駆動機構１７と、を備える。また、図１中、１５ａは、ガイドレール１３に沿って摺動自在に設けられたベアリングであり、１６ａは、カウンタガイドレール１４に沿って摺動自在に設けられたベアリングである。
【００１３】
ベース１２は、アルミニウム合金を引抜き加工して形成された略矩形断面を有する長尺部材であり、ベース１２の表面１２ａには一対のガイドレール１３，１３が長手方向に平行に固定され、またベース１２の裏面１２ｂの同じ位置には一対のカウンタガイドレール１４，１４がガイドレール１３と平行に固定されている。図１に示すとおり、ガイドレール１３及びカウンタガイドレール１４は所定間隔で多数のボルトによりベース１２に固定される。これにより、ベース１２とガイドレール１３との接合面間、及びベース１２とカウンタガイドレール１４との接合面間は、全長に亘って実質的にすべりが発生しない状態で固定される。
【００１４】
ベース１２の先端側の一端部１２ｃには、底部固定用マウント１８がベース１２と直角に固定され、また一端部１２ｃから離間した他の一端部１２ｄ寄りの位置には、カウンタスライダ１６が固定されている。位置決め装置１０は、底部固定用マウント１８及びカウンタスライダ１６によって、機械装置の基台底部２０及び基台側面２１にボルト２２などにより固定され、ベース１２の長手方向が上下方向に向けられた縦型設置される。
【００１５】
ガイドレール１３及びカウンタガイドレール１４は、同一材料からなる鋼製であり、その外形形状（断面形状）も同じ形状となっている。従って、ガイドレール１３及びカウンタガイドレール１４の熱膨張率α、及び断面２次モーメントＥは同じである。ガイドレール１３及びカウンタガイドレール１４の熱膨張率αは、アルミニウム合金製のベース１２の熱膨張率βより小さく、略１/２程度である。また、ガイドレール１３及びカウンタガイドレール１４は、焼入れ処理が施されて強度が強められると共に、耐摩耗性が強化されている。
【００１６】
スライダ１５は、一対のガイドレール１３，１３に案内されて移動する移動体であり、駆動機構１７に駆動されて上下方向に移動する。駆動機構１７は、ベース１２の他の一端部１２ｄ側に設けられたモータ２３と、先端が底部固定用マウント１８に回転自在に支承され、モータ２３によって回転駆動されるボールねじ３０と、該ボールねじ３０に螺合すると共にスライダ１５に固定されたナット（図示せず）とからなる、所謂、ボールねじ機構である。そして、モータ２３が回転してボールねじ３０を回転させると、ボールねじ３０に螺合するナット、即ち、スライダ１５は一対のガイドレール１３，１３に案内されて上下方向に移動する。
【００１７】
カウンタスライダ１６は、一対のカウンタガイドレール１４に案内されて移動可能に支持されると共に、ベース１２の側面側に配置された基台側面２１に固定されている。即ち、ベース１２は、基台側面２１に対してカウンタスライダ１６を介して支持されていることにより、基台側面２１に対し、カウンタガイドレール１４の延在方向に関して、位置変動が許容される。
【００１８】
位置決め装置１０の作動により、或いは、周囲温度の変動により、位置決め装置１０の温度が変化すると、ベース１２、ガイドレール１３、及びカウンタガイドレール１４が伸縮する。このとき、熱膨張率αが同じ材料で形成されたガイドレール１３、及びカウンタガイドレール１４は、同じ伸縮量だけ伸縮する。また、アルミニウム合金製であり熱膨張率βの大きいベース１２の伸縮量は、鋼製のガイドレール１３、及びカウンタガイドレール１４の伸縮量より大きい。しかし、ベース１２の表裏両側は、剛性が大きく、熱膨張率αが同じ鋼製のガイドレール１３、及びカウンタガイドレール１４で挟持されているので、反りの発生が防止される。
【００１９】
さらに、ガイドレール１３とカウンタガイドレール１４の断面２次モーメントＥが同じであるので、ベース１２の伸縮に伴ってガイドレール１３、及びカウンタガイドレール１４に作用する力によって発生する歪みも同じとなり、反りが生じることはなく、温度変化の影響として大きなものは、位置決め装置１０の長手方向の伸縮のみとなる。その伸縮量はアルミニウム合金の場合の伸縮量より小さく、鋼の場合の伸縮量より大きな量となる。これにより、温度変化による位置決め装置１０の位置精度への影響が抑制されて、高精度での位置決めが可能となる。
【００２０】
また、ベース１２は、カウンタガイドレール１４及びカウンタスライダ１６を介して、基台側面２１に対し、長手方向に相対移動可能に支持されているので、温度変化による位置決め装置１０の伸縮の影響により反りが発生することもない。これにより、位置決め装置１０は、長手方向に離間した２つの位置で基台に支持することができると共に、より効果的に反りの発生を防止できる。
【００２１】
上記したように、本発明の位置決め装置１０によれば、温度変化の大きな環境下において使用されても、温度の影響を受けることなく位置精度の低下が抑制されて、高精度で位置決めすることができる。
【００２２】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明においては、縦型設置された位置決め装置について説明したが、これに限定されるものではなく、両端が支持されて水平設置、或いは傾斜設置される位置決め装置にも同様に適用することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、位置決め装置が２箇所で支持される場合について説明したが、互いに離間した３箇所以上で支持される場合にも適用できる。この場合、ベースの少なくとも一箇所を基台に対して直接固定し、これと離間した残りの箇所についてはカウンタガイドレールを介して支持するようにすればよい。
また、駆動機構も、ボールねじとモータとの組合せに限定されるものではなく、例えば、リニアモータ等、他のものでもよい。
【００２４】
さらに、本発明のベース、ガイドレール、及びカウンタガイドレールは、上記材料に限定されるものでなく、ガイドレールとカウンタガイドレールは、ベースと熱膨張率の異なる、互いに同一の材料を使用するものであればよい。加えて、ベースとガイドレールとカウンタガイドレールが同一の材料であっても、温度分布の偏りによりガイドレールとベースとの温度差が問題となる場合にも、本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は、本発明に係る位置決め装置の側面図で、（ｂ）は、正面図である。
【図２】従来の位置決め装置の側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０    位置決め装置
１２    ベース
１２ａ  ベースの表面（一面）
１２ｂ  ベースの裏面
１３    ガイドレール
１４    カウンタガイドレール
１５    スライダ
１６    カウンタスライダ
１７    駆動機構
１８    底部固定用マウント
２０    基台底部
２１    基台側面
α      ガイドレール及びカウンタガイドレールの熱膨張率
β      ベースの熱膨張率
Ｅ      ガイドレール及びカウンタガイドレールの断面２次モーメント
【図１】
2008142813.tif 000003
【図２】
2008142813.tif 000004