(57)【要約】      （修正有）【課題】精密移動、位置決めを可能にする。【解決手段】リニアガイドレールの上下を転がり式リニアガイドにて、軸線方向に移動可能に、ヨーイング方向に微移動可能に挟み込むことによりピッチングのみを強固に規制し、更に静圧ガイドのエアー吐出圧力をレギュレータにて制御することにより、左右モーター間の動作干渉を防ぎ、高精度なヨーイングの抑制が可能となる。これにより、移動位置決め精度の高い装置の提供ができる。【選択図】  図２
2004330405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に移動可能であり、ヨーイング方向に微移動可能な転がり式リニアガイドにてリニアガイドレールの上下を挟み込む構造にすることによりピッチングのみを規制し、軸線方向に移動可能な静圧ガイドにてヨーイングを規制する精密移動位置決めステージ。
【請求項２】
複数の静圧ガイドのエアー吐出圧力をそれぞれ個別のレギュレータにて制御する請求項１の精密移動位置決めステージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軸線方向に移動可能な精密移動位置決めステージにおいて、同一軸線方向に直線駆動可能な２式の駆動装置、及び伝達機構を有し、前記２式の駆動装置を同期制御することにより、ヨーイングを防止することが可能な精密移動位置決めステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の移動位置決めステージの平面図を示し、図９は図８矢視▲６▼−▲６▼線に基づく断面図を示し、図１０は従来の転がり式リニアガイドの断面図を示す。ベース２１３にはスペーサー２１７Ｌ，２１７Ｒを介してリニアガイドレール２１６Ｌ，２１６Ｒが取り付けられ、リニアガイドレール２１６Ｌにはループ状を形成した多数のころ列２２８Ｌａ，２２９Ｌａ，２３０Ｌａ，２３１Ｌａを介して転がり式リニアガイド２１５Ｌａが軸線Ｘ方向に移動可能にはめ込められ、同様の構造をした転がり式リニアガイド２１５Ｌｂも同リニアガイドレール２１６Ｌにはめ込まれる。また、リニアガイドレール２１６Ｒにも同様の構造をした転がり式リニアガイド２１５Ｒａと２１５Ｒｂがはめ込まれ、左右両側で軸線Ｘ方向のガイドを行い、転がり式リニアガイド２１５Ｌａ，２１５Ｌｂ，２１５Ｒａ，２１５Ｒｂの上には移動テーブル２１４が固定される。
【０００３】ベース２１３に取り付けられたモーター２０１Ｌ，２０１Ｒを駆動源とし、ベース２１３に送りネジ２０７Ｌ，２０７Ｒを回転自由に固定し、送りネジ２０７Ｌ，２０７Ｒにはめ込まれる送り用ナット２０８Ｌ，２０８Ｒを移動テーブル２１４に固定し、モーター２０１Ｌ，２０１Ｒを同期制御することにより、移動テーブル２１４は軸線Ｘ方向に移動、及び位置決め可能となる。
【０００４】移動テーブル２１４にはブラケット２２１を介してエンコーダーヘッド２２３が固定され、ベース２１３にはリニアエンコーダー２２２が固定される。片側だけに設けられたリニアエンコーダー２２２とエンコーダーヘッド２２３の値によりモーター２０１Ｌ，２０１Ｒを駆動させ、移動テーブル２１４の移動、位置決め動作を行う。
【０００５】回転運動を直線運動に変換する送りネジ２０７Ｌ，２０７Ｒと送り用ナット２０８Ｌ，２０８Ｒを排除しモーター２０１Ｌ，２０１Ｒをリニアモーターに置き換えても同様の動きを得る。
【０００６】図１１は従来の別の移動位置決めステージの平面図を示し、図１２は図１１矢視▲７▼−▲７▼線に基づく断面図を示す。ベース３１３にはエアーを受けるためのリニアガイドレール３１６Ｌ，３１６Ｒが取り付けられ、リニアガイドレール３１６Ｌ，３１６Ｒには接触しないように微隙間を持たせた静圧ガイド３１５Ｌと３１５Ｒが軸線Ｘ方向に移動可能にはめ込まれ、静圧ガイド３１５Ｌと３１５Ｒの上には移動テーブル３１４が固定される。
リニアガイドレール３１６Ｌ，３１６Ｒに向けて、静圧ガイド３１５Ｌと３１５Ｒから吐出されるエアーにより静圧ガイド３１５Ｌと３１５Ｒを浮上させ、軸線Ｘ方向に移動可能な静圧リニアガイドを形成する。
【０００７】ベース３１３と静圧ガイド３１５Ｌ，３１５Ｒ間はリニアモーター３０１Ｌ，３０１Ｒによって系合される。この左右のリニアモーター３０１Ｌ，３０１Ｒを同期制御することにより、移動テーブル３１４は軸線Ｘ方向に移動、及び位置決め可能となる。
【０００８】移動テーブル３１４にはブラケット３２１Ｌ，３２１Ｒを介してエンコーダーヘッド３２３Ｌ，３２３Ｒが固定され、ベース３１３にはリニアエンコーダー３２２Ｌ，３２２Ｒが固定される。左右に設けられたリニアエンコーダー３２２Ｌ，３２２Ｒとエンコーダーヘッド３２３Ｌ，３２３Ｒの、ヨーイングＢによって発生する値の差を左右に設けられたリニアモーター３０１Ｌ，３０１Ｒにより補正しながら、移動テーブル３１４の移動、位置決め動作を行う。
【０００９】リニアモーター３０１Ｌ，３０１Ｒを回転式モーターと送りネジ、及び送り用ナットにより構成しても同様の動きを得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、リニアガイドレール２１６Ｌとループ状を形成した多数のころ列２２８Ｌａ，２２９Ｌａ，２３０Ｌａ，２３１Ｌａを介してはめ込まれる転がり式リニアガイド２１５Ｌａ、及び同機構の２１５Ｌｂ，２１５Ｒａ，２１５Ｒｂで構成される従来の転がり式リニアガイドでは、ピッチングＡだけでなく、ヨーイングＢも規制してしまうため、左右送りネジ２０７Ｌ，２０７Ｒと送り用ナット２０８Ｌ，２０８Ｒを伝達機構とした、モーター２０１Ｌ，２０１Ｒ、または２台のリニアモーターでの同期制御では僅かなモーターの速度の違い、左右ガイドの平行度差等で生じる摩擦抵抗の違いによりモーター２０１Ｌ，２０１Ｒ、または２台のリニアモーター間で動作干渉をお越し、更なる速度むら、及び振動が発生し、移動テーブル２１４の正確な移動、位置決めができない。
【００１１】送りネジ２０７Ｌ，２０７Ｒのピッチ誤差によっても左右の速度差が生じ、またガイドの進直精度や抵抗によっても左右の速度差が生じるので、精度の高い送りネジ、及びガイドを使用しなければならずコスト高になってしまう。
【００１２】リニアガイドレール３１６Ｌ，３１６Ｒと静圧ガイド３１５Ｌと３１５Ｒの組み合わせによる静圧ガイドでは、エアーによるガイドであるため完全な剛性を得ることはできない。ヨーイングＢによって生じる、左右に設けられたリニアエンコーダー３２２Ｌ，３２２Ｒとエンコーダーヘッド３２３Ｌ，３２３Ｒの値の差を補正するようにモーターを制御するが、ヨーイングＢは制御できても、ピッチングＡのガイドが完全な剛体ではないためローリングＣが発生しやすくなってしまう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明の手段は、左側に設けられた軸線Ｘ方向に伸びるリニアガイドレール１７Ｌを、軸線Ｘ方向に移動可能であり、ヨーイングＢ方向に微移動可能な転がり式リニアガイド１５Ｌａ，１５Ｌｂ，１６Ｌａ，１６Ｌｂにて挟み込み規制し、右側に設けられた軸線Ｘ方向に伸びるリニアガイドレール１７Ｒを軸線Ｘ方向に移動可能な転がり式リニアガイド１５Ｒａ，１５Ｒｂ，１６Ｒａ，１６Ｒｂにて挟み込み規制することによりピッチングＡを抑制する。
【００１４】左側に設けられた軸線Ｘ方向に移動可能な静圧ガイド１８Ｌからリニアガイドレール１７Ｌの側面にエアーを吐出し、右側に設けられた軸線Ｘ方向に移動可能な静圧ガイド１８Ｒからリニアガイドレール１７Ｒの側面にエアーを吐出することによりヨーイングＢを抑制する。
【００１５】左側に設けられたリニアエンコーダー２２Ｌとエンコーダーヘッド２３Ｌにより移動テーブル１４の左側の移動量を計測し、右側に設けられたリニアエンコーダー２２Ｒとエンコーダーヘッド２３Ｒにより移動テーブル１４の右側の移動量を計測し、この左右の移動量の差をモーター１Ｌ，モーター１Ｒによって補正しながら駆動する。
補正時、ヨーイングＢを規制している静圧ガイドのエアー吐出圧力を左側静圧ガイド用のレギュレータ３３Ｌａ，３３Ｌｂと右側用静圧ガイド用のレギュレータ３３Ｒａ（図示無し），３３Ｒｂ（図示無し）によって制御することによりヨーイングＢの規制を緩和させ、補正によるモーター１Ｌ，モーター１Ｒの速度の違いによる動作干渉を無くす。
【００１６】回転運動を直線運動に変換する送りネジ７Ｌ，７Ｒと送り用ナット８Ｌ，８Ｒを排除し、モーター１Ｌ，１Ｒをリニアモーター１０１Ｌ，１０１Ｒにしても同様の効果を得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の駆動源を回転式モーターとした時の平面図を、図２は図１矢視▲１▼−▲１▼線に基づく断面を、図３は図４矢視▲４▼−▲４▼線に基づく断面を、図４は図３矢視▲３▼−▲３▼線に基づく断面を示したものである。ベース１３上にはモーター１Ｌ，１Ｒがモーターブラケット２Ｌ，２Ｒを介して取り付けられ、モーター１Ｌ，１Ｒの駆動出力にはカップリング３Ｌ，３Ｒを介して、軸受けを内蔵したサポートユニット５Ｌ，５Ｒ、ハウジング６Ｌ，６Ｒとサポートユニット１１Ｌ，１１Ｒ、ハウジング１０Ｌ，１０Ｒにより支持された送りネジ７Ｌ，７Ｒが連結される。送りネジ７Ｌ，７Ｒにはめ込まれる送り用ナット８Ｌ，８Ｒはナットハウジング９Ｌ，９Ｒに支持され、移動テーブル１４の下側に固定される。
【００１８】ベース１３上にＬ型形状をしたリニアガイドレール１７Ｌ，１７Ｒが取り付けられる。リニアガイドレール１７Ｌの上面にはループ状を形成した多数のころ列２８Ｌａ，２９Ｌａを内蔵した、軸線Ｘ方向に移動可能であり、ヨーイングＢ方向に微移動可能に転がり式リニアガイド１５Ｌａが配置され、同様の構造をした転がり式リニアガイド１５Ｌｂも同リニアガイドレール１７Ｌの上面に配置される。リニアガイドレール１７Ｌの下面には同様の構造をした転がり式リニアガイド１６Ｌａ，１６Ｌｂが配置される。転がり式リニアガイド１５Ｌａ，１５Ｌｂは移動テーブル１４の下側に固定され、転がり式リニアガイド１６Ｌａ，１６Ｌｂは移動テーブル１４から下方へ伸びるガイドブラケット２０Ｌの上に固定され、リニアガイドレール１７Ｌは転がり式リニアガイド１５Ｌａ，１５Ｌｂと１６Ｌａ，１６Ｌｂによって挟み込まれる形となる。また、リニアガイドレール１７Ｒも同様の構造をした転がり式リニアガイド１５Ｒａ，１５Ｒｂと１６Ｒａ，１６Ｒｂによって挟み込まれ、左右両側でピッチングＡのみを規制した軸線Ｘ方向のガイドを行う。
【００１９】図３ではころ列２８Ｌａ，２９Ｌａ，３０Ｌａ，３１Ｌａを球状ころで描いてあるが、円筒ころ式でも同様の機能を得る。
【００２０】移動テーブル１４左側にはブラケット２１Ｌを介してエンコーダーヘッド２３Ｌが固定され、ベース１３にはリニアエンコーダー２２Ｌが固定される。同様に移動テーブル１４右側にはブラケット２１Ｒを介してエンコーダーヘッド２３Ｒが固定され、ベース１３にはリニアエンコーダー２２Ｒが固定される。
【００２１】図５は図２矢視▲２▼−▲２▼線に基づく断面を示したものである。移動テーブル１４の左下側には静圧ガイド１８Ｌが固定され、リニアガイドレール１７Ｌ側面に向け、吐出口２７Ｌａ，２７Ｌｂよりエアーを吐出する。同様に移動テーブル１４の右下側には静圧ガイド１８Ｒが固定され、リニアガイドレール１７Ｒ側面に向け、吐出口２７Ｒａ（図示無し），２７Ｒｂ（図示無し）よりエアーを吐出する。静圧ガイド１８Ｌはエアー注入口２４Ｌａ，２４Ｌｂより個別にエアーを取り入れ、蓋１９Ｌａ，１９Ｌｂ（図示無し）で塞がれたエアー溜まり２６Ｌａ，２６Ｌｂ（図示無し）を介し、吐出口２７Ｌａ，２７Ｌｂよりエアー溜まり２５Ｌａ，２５Ｌｂ（図示無し）へ吐出する。更に吐出口２７Ｌａ，２７Ｌｂより吐出されるエアー圧をレギュレータ３３Ｌａ，３３Ｌｂにより個別に制御することにより、ヨーイングＢの規制を強固にさせたり、緩和させたりする。右側の静圧ガイド１８Ｒも同様の構造をとる。
【００２２】前記左右に設けられたエンコーダーヘッド２３Ｌ，２３Ｒの値に差が生じた時、レギュレータ３３Ｌａ，３３Ｌｂ，３３Ｒａ（図示無し），３３Ｒｂ（図示無し）を制御しヨーイングＢの規制を緩和させ、モーター１Ｌ，１Ｒにてエンコーダーヘッド２３Ｌ，２３Ｒの値の差分を補正し、常に移動テーブルが軸線Ｘ方向と直角になるように制御する。
【００２３】図６は本発明の駆動源をリニアモーターとした時の平面図を、図７は図６矢視▲５▼−▲５▼線に基づく断面を示したものである。回転運動を直線運動に変換する送りネジ７Ｌ，７Ｒと送り用ナット８Ｌ，８Ｒを排除し、モーター１Ｌ，１Ｒを各々リニアモーター１０１Ｌ，１０１Ｒに置き換えたもので同様の動きを得る。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したような構成により、次のような効果を奏する。請求項１に記載された発明は、リニアガイドレールの上下を転がり式リニアガイドにて、軸線方向に移動可能に、ヨーイング方向に微移動可能に挟み込むことによりピッチングのみを強固に規制し、ヨーイングを静圧ガイドにて規制することにより姿勢変化が少なく、移動位置決め精度の高い装置の提供ができる。
【００２５】請求項２に記載された発明は、更に静圧ガイドをレギュレータにて制御することにより、左右モーター間の動作干渉を防ぎ、高精度なヨーイングの抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動位置決めステージ全体の駆動源を回転式モーターとした時の平面図である。
【図２】本発明の移動位置決めステージ全体の図１矢視▲１▼−▲１▼線に基づく断面図である。
【図３】本発明の図４矢視▲４▼−▲４▼線に基づくガイド部を示す断面図である。
【図４】本発明の図３矢視▲３▼−▲３▼線に基づくガイド部を示す断面図である。
【図５】本発明の図２矢視▲２▼−▲２▼線に基づく静圧ガイドとレギュレータを示す断面図である。
【図６】本発明の移動位置決めステージ全体の駆動源をリニアモーターとした時の平面図である。
【図７】本発明の移動位置決めステージ全体の図６矢視▲５▼−▲５▼線に基づく断面図である。
【図８】従来の移動位置決めステージ全体の平面図である。
【図９】従来の移動位置決めステージ全体の図８矢視▲６▼−▲６▼線に基づく断面図である。
【図１０】従来の移動位置決めステージ用ガイド部を示す断面図である。
【図１１】従来の別の移動位置決めステージ全体の平面図である。
【図１２】従来の別の移動位置決めステージ全体の図１１矢視▲７▼−▲７▼線に基づく断面図である。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ：モーター
２Ｌ，２Ｒ：モーターブラケット
３Ｌ，３Ｒ：カップリング
４Ｌ，４Ｒ，１２Ｌ，１２Ｒ：ロックナット
５Ｌ，５Ｒ，１１Ｌ，１１Ｒ：サポートユニット
６Ｌ，６Ｒ，１０Ｌ，１０Ｒ：ハウジング
７Ｌ，７Ｒ：送りネジ
８Ｌ，８Ｒ：送り用ナット
９Ｌ，９Ｒ：ナットハウジング
１３：ベース
１４：移動テーブル
１５Ｌａ，１５Ｌｂ，１５Ｒａ，１５Ｒｂ，１６Ｌａ，１６Ｌｂ，１６Ｒａ，１６Ｒｂ：転がり式リニアガイド
１７Ｌ，１７Ｒ：リニアガイドレール
１８Ｌ，１８Ｒ：静圧ガイド
１９Ｌａ，１９Ｌｂ，１９Ｒａ，１９Ｒｂ：蓋
２０Ｌ，２０Ｒ：ガイドブラケット
２１Ｌ，２１Ｒ：ブラケット
２２Ｌ，２２Ｒ：リニアエンコーダー
２３Ｌ，２３Ｒ：エンコーダーヘッド
２４Ｌａ，２４Ｌｂ，２４Ｒａ，２４Ｒｂ：エアー注入口
２５Ｌａ，２５Ｌｂ，２５Ｒａ，２５Ｒｂ，２６Ｌａ，２６Ｌｂ，２６Ｒａ，２６Ｒｂ：エアー溜まり
２７Ｌａ，２７Ｌｂ，２７Ｒａ，２７Ｒｂ：吐出口
２８Ｌａ，２８Ｌｂ，２８Ｒａ，２８Ｒｂ，２９Ｌａ，２９Ｌｂ，２９Ｒａ，２９Ｒｂ，３０Ｌａ，３０Ｌｂ，３０Ｒａ，３０Ｒｂ，３１Ｌａ，３１Ｌｂ，３１Ｒａ，３１Ｒｂ：ころ列
３２：エアー
３３Ｌａ，３３Ｌｂ，３３Ｒａ，３３Ｒｂ：レギュレータ
３４Ｌａ，３４Ｌｂ，３４Ｒａ，３４Ｒｂ：エアーチューブ
１０１Ｌ，１０１Ｒ：リニアモーター
２０１Ｌ，２０１Ｒ：モーター
２０２Ｌ，２０２Ｒ：モーターブラケット
２０３Ｌ，２０３Ｒ：カップリング
２０４Ｌ，２０４Ｒ，２１２Ｌ，２１２Ｒ：ロックナット
２０５Ｌ，２０５Ｒ，２１１Ｌ，２１１Ｒ：サポートユニット
２０６Ｌ，２０６Ｒ，２１０Ｌ，２１０Ｒ：ハウジング
２０７Ｌ，２０７Ｒ：送りネジ
２０８Ｌ，２０８Ｒ：送り用ナット
２０９Ｌ，２０９Ｒ：ナットハウジング
２１３：ベース
２１４：移動テーブル
２１５Ｌａ，２１５Ｌｂ，２１５Ｒａ，２１５Ｒｂ：転がり式リニアガイド
２１６Ｌ，２１６Ｒ：リニアガイドレール
２１７Ｌ，２１７Ｒ：スペーサー
２２１：ブラケット
２２２：リニアエンコーダー
２２３：エンコーダーヘッド
２２８Ｌａ，２２８Ｌｂ，２２８Ｒａ，２２８Ｒｂ，２２９Ｌａ，２２９Ｌｂ，２２９Ｒａ，２２９Ｒｂ，２３０Ｌａ，２３０Ｌｂ，２３０Ｒａ，２３０Ｒｂ，２３１Ｌａ，２３１Ｌｂ，２３１Ｒａ，２３１Ｒｂ：ころ列
３０１Ｌ，３０１Ｒ：リニアモーター
３１３：ベース
３１４：移動テーブル
３１５Ｌ，３１５Ｒ：静圧ガイド
３１６Ｌ，３１６Ｒ：リニアガイドレール
３２１Ｌ，３２１Ｒ：ブラケット
３２２Ｌ，３２２Ｒ：リニアエンコーダー
３２３Ｌ，３２３Ｒ：エンコーダーヘッド
【図１】
2004330405.tif 000003
【図２】
2004330405.tif 000004
【図３】
2004330405.tif 000005
【図４】
2004330405.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004330405.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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