(57)【要約】【課題】比較的簡単にステージの真直運動精度を凹凸に制御する。【解決手段】真直度制御ステージを、中央部が架台１０に固定され、両端部が変位可能とされたベースプレート１２と、該ベースプレート１２に固定されたリニアガイド１４と、該リニアガイド１４上を移動するトップテーブル１６と、該トップテーブル１６を駆動する駆動手段（１８、２０）と、前記ベースプレート１２の両端部の架台１０との間隔を変化させるための加圧装置２２を用いて構成し、該加圧装置２２により前記リニアガイド１４の撓みを制御可能とする。【選択図】      図１
2004284000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置が架台に固定され、他の部分が変位可能とされたベースプレートと、
該ベースプレートに固定されたリニアガイドと、
該リニアガイド上を移動するトップテーブルと、
該トップテーブルを駆動する駆動手段と、
前記ベースプレートの前記他の部分の架台との間隔を変化させるための加圧手段とを備え、
前記加圧手段により前記リニアガイドの撓みが制御可能とされていることを特徴とする真直度制御ステージ。
【請求項２】
前記間隔を検出するための変位センサを備えたことを特徴とする請求項１に記載の真直度制御ステージ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の真直度制御ステージを備えたことを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真直度制御ステージに係り、特に、リニアガイドやボールねじ等で構成され、工作機械等に用いるのに好適な、比較的簡単にステージの真直運動精度を凹凸に制御することが可能な真直度制御ステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械部品においては、度々、その部品の真直度を中凹あるいは中凸（数μｍ〜数百μｍ程度）に仕上げる必要が生じる。そこで従来は、同時２軸制御、あるいは、部品自身を撓ませて固定し加工する等の方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同時２軸制御ではそれほど高速な加工が困難であり、部品自身を撓ませて固定して加工する方法も、部品を毎回変形させて固定する必要があり、多大な手間がかかるという問題点を有していた。
【０００４】
一方、本発明に関連するものとして、特許文献１には、超磁歪アクチュエータの微小変位を利用して姿勢制御プレートを微小回転するようにした姿勢制御装置を精密加工装置に設けることが記載されているが、本発明のように、板の弾性を利用してガイド部材を撓ませるものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１２７００３号公報
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、比較的簡単にステージの真直運動精度を凹凸に制御可能とすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真直度制御ステージにおいて、所定位置が架台に固定され、他の部分が変位可能とされたベースプレートと、該ベースプレートに固定されたリニアガイドと、該リニアガイド上を移動するトップテーブルと、該トップテーブルを駆動する駆動手段と、前記ベースプレートの前記他の部分の架台との間隔を変化させるための加圧手段とを備え、前記加圧手段により前記リニアガイドの撓みを制御可能とすることにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】
又、前記間隔を検出するための変位センサを備えたものである。
【０００９】
本発明は、又、前記の真直度制御ステージを備えたことを特徴とする加工装置を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
本実施形態の真直度制御ステージは、図１に示す如く、中央が架台１０に固定され、両端部が変位可能とされたベースプレート１２と、該ベースプレート１２に固定されたリニアガイド１４と、該リニアガイド１４上を図の矢印Ａに示す方向に往復移動するトップテーブル１６と、該トップテーブル１６を駆動する駆動手段であるサーボモータ１８及びボールねじ２０と、前記ベースプレート１２の両端部の架台１０との間隔を変化させるための、例えばベースプレート１２の四隅にそれぞれ設けられた加圧装置２２と、該加圧装置２２によるベースプレート１２の四隅の変位を検出するための、同じくベースプレート１２の四隅にそれぞれ設けられた４個の変位センサ２４とを備えている。
【００１２】
前記加圧装置２２としては、例えばエアシリンダや油圧シリンダを用いることができ、その圧力を調整して、所定の変位を得る。
【００１３】
前記変位センサ２４としては、例えば電気マイクロメータや渦電流式センサ等を用いることができる。
【００１４】
所望の真直度を得たい場合、例えばトップテーブル１６上に固定される部品の真直度を中凹とするため、トップテーブル１６を図２に実線Ｂで示す如く中凸に移動したい場合には、加圧装置２２によりベースプレート１２の四隅を図１中の矢印Ｂに示す如く下方向に変位させ、ベースプレート１２を弾性変形させる。この際、変位センサ２４で検出される変位量が所定量となるように加圧装置２２の圧力を調整する。
【００１５】
逆に、トップテーブル１６上に固定される部品の真直度を中凸としたい場合には、図２に破線Ｃで示す如く、ステージの真直度を中凹とする。
【００１６】
加圧装置２２によりベースプレート１２を加圧したときのベースプレート１２の加圧量は、図３に示す如く、自由端に集中荷重を受ける片持ちばり１３の撓みとして単純化することができる。即ち、集中荷重をＷ、縦弾性係数をＥ、断面２次モーメントをＩとすると、自由端に集中荷重を受ける長さｌの片持ちばり１３の端部からの距離がｘの位置での撓みｙは、次式で表わされる。
【００１７】
ｙ＝｛Ｗ／（６ＥＩ）｝（ｘ３−３ｌ２ｘ＋２ｌ３）    …（１）
【００１８】
従って、端部位置ｌにおける最大撓みｙｍａｘは次式で表わされる。
【００１９】
ｙｍａｘ＝Ｗｌ３／（３ＥＩ）                      …（２）
【００２０】
この（２）式を変形することによって、必要な集中荷重Ｗは、次式で表わされる。
【００２１】
Ｗ＝ｙｍａｘ×３ＥＩ／ｌ３                    …（３）
【００２２】
例えばベースプレート１２が幅（ｂ）５００×長さ１０００×厚み（ｈ）３０ｍｍであるとすると、断面２次モーメントＩは
2004284000.tif 000003
となる。従って、１００μｍの撓みとしたい場合には、前記（３）式の関係を用いて、
2004284000.tif 000004
の加圧をすればよいことになる。
【００２３】
一方、ステージ中央位置のトップテーブル１６の上面の変位は、例えば図４に示すようになる。即ち、ステージ中央位置（ｌ＝０）の上下変位量δ≒ｙであり、ステージ中央位置からｌだけ離れた点の変位ｙは、次式で表わされる。
【００２４】
ｙ＝｛Ｗ／（６ＥＩ）｝（ｌ３−３Ｌ２ｌ＋２Ｌ３）      …（４）
【００２５】
従って、ｌ＝Ｌ／２のとき、次式のようになる。
【００２６】
2004284000.tif 000005
【００２７】
よって、トップテーブル１６のリニアガイド１４支持点の長さがベースプレート１２の半分であった場合、その変位量としては、ベースプレート１２の撓みの約３０％程度となる（リニアガイド平均化効果と称する）。従って、例えば、ステージ中央位置に設けられた回転砥石３０により加工するとき、ベースプレート１２に１００μｍの中凹の撓みを与えれば、トップテーブル１６に固定されたワーク３２を、図５に実線Ｄで示す如く、中凸約３０μｍの真直度で加工することができる。逆に、ベースプレート１２に中凸の撓みを与えれば、ワーク３２を、図５に破線Ｅで示す如く、中凹の真直度で加工することができる。
【００２８】
本実施形態においては、全ての加圧装置２２に変位センサ２４を設けているので、ベースプレート１２の変位を正確に制御できる。なお、必要精度によっては、変位センサ２４を省略したり、数を減らすこともできる。
【００２９】
又、前記実施形態においては、ベースプレート１２の中央が架台１０に固定され、両端部が加圧装置２２により上下方向に変位可能とされていたが、ベースプレート１２を変位させる方法はこれに限定されず、逆にベースプレート１２の両端部を架台１０に固定し、中央部に加圧装置２２を設けて中央部を上下方向に変位可能とすることも可能である。
【００３０】
又、駆動手段の構成もサーボモータとボールねじの組合せに限定されず、例えばリニアモータを用いることもできる。加工手段も回転砥石に設定されない。
【００３１】
なお、前記実施形態においては、本発明が、工作機械における真直度補正に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、例えば熱膨張で変形した移動ガイド一般の補正にも同様に適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡単にステージの真直運動精度を凹凸に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す斜視図
【図２】前記実施形態におけるベースプレートの撓みを示す線図
【図３】同じくベースプレートの撓み量の計算モデルを示す線図
【図４】同じく運動真直度の計算例（リニアガイド平均化効果）を説明するための線図
【図５】同じく加工されたワーク形状の例を示す正面図
【符号の説明】
１０…架台
１２…ベースプレート
１４…リニアガイド
１６…トップテーブル
１８…サーボモータ
２０…ボールねじ
２２…加圧装置
２４…変位センサ
３０…回転砥石
３２…ワーク
【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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