(57)【要約】【課題】積載物の積載位置を下げ、微移動テーブルのガイドレールの偏磨耗を防ぐことにより、コンパクト、高耐久性のある、高精度な移動位置決め装置を提供することを課題とする。【解決手段】粗移動位置決めを可能とする中間テーブル２５と、中間テーブル２５を挟むように微移動位置決めを可能とする連結されたメインテーブルＡ２３，メインテーブルＢ２４を、同一ガイドレール２６Ａ，２６Ｂ上に配置し、構成することにより、粗移動位置決め停止後、中間テーブル２５に設けられたピエゾアクチェータ１７の伸びによりメインテーブルＡ２３，メインテーブルＢ２４を微移動位置決めを可能とする。ピエゾアクチェータ１７の縮み方向の補佐用負荷をメインテーブルＢ２４に内蔵された２本の圧縮バネ１５によって行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結されたメインテーブルＡとメインテーブルＢに挟まれ、送りネジにはめ込まれる送り用ナットが設けられた中間テーブルと、前記送りネジを回転駆動させる電動型モーターで形成され、軸線方向に粗移動可能とした粗移動位置決め装置と、前記中間テーブルにピエゾアクチェータを設け、前記ピエゾアクチェータの伸びを利用しメインテーブルＡとメインテーブルＢを軸線方向に微移動可能とした微移動位置決め装置とで構成される精密移動ステージ。
【請求項２】
粗移動、微移動の軸線方向に規制移動可能なガイドを、軸線に対し両側に一本づつ設けられた共通のガイドで行うものとする請求項１の精密移動ステージ。
【請求項３】
微移動用のピエゾアクチェータの縮み動作による、連結されたメインテーブルＡとメインテーブルＢの移動追従性の補佐用負荷を、メインテーブルＢに内蔵する調整可能な２本の圧縮バネにより行うものとする請求項１の精密移動ステージ。
【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、テーブルを粗移動位置決め、及び微移動位置決めを可能とする精密移動位置決めステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の精密移動位置決め装置の平面図を示し、図５は従来の精密移動位置決め装置の側断面図を示す。ベース１２２にはモーター１０１がモーターブラケット１０２を介して取り付けられ、モーター１０１の駆動出力はカップリング１０３を介して、軸受を内蔵したサポートユニットＡ１０６とサポートユニットＢ１０９により支持される送りネジ１０７が連結される。
送りネジ１０７にはめ込まれる送り用ナット１０８はナットホルダー１２５ａに内蔵されており、ナットホルダー１２５ａの上には粗移動テーブル１２５ｂが固定されている。
この粗移動テーブル１２５ｂは軸線Ｘに対して両側に、且つベース１２２上に取付られるガイドレール１２６Ａ，ガイドレール１２６Ｂに移動可能にはめ込まれるガイドブロック１２７Ａ，１２７Ｂ，１２８Ａ，１２８Ｂの上に連結され、粗移動テーブル１２５ｂは軸線Ｘ方向に粗移動位置決め可能となる。
【０００３】粗移動テーブル１２５ｂ上には軸線Ｘに対して両側に、ガイドブロック１２９Ａａ，１２９Ａｂ，１２９Ｂａ，１２９Ｂｂが移動可能にはめ込まれるガイドレール１３３Ａ，１３３Ｂが設けられ、ガイドブロック１２９Ａａ，１２９Ａｂ，１２９Ｂａ，１２９Ｂｂ上には微移動テーブル１２３が連結される。ステー１３４に固定されるピエゾアクチェータ１１７の伸び量を、微移動テーブル１２３とは固定連結されていない硬質ヘッド１１８を介して、微移動テーブル１２３は軸線Ｘの（＋）方向に微移動位置決め可能となる。
ピエゾアクチェータ１１７の縮み量に対する微移動テーブル１２３の追従性の確保は軸線Ｘに対して両側に設けられた引張りバネ１１５によるテンションで行い、軸線Ｘの（−）方向に微移動位置決め可能となる。
【０００４】ガイドレール１３３Ａ，１３３Ｂとガイドブロック１２９Ａａ，１２９Ａｂ，１２９Ｂａ，１２９Ｂｂを排除し、微移動テーブル１２３自体を平行板バネの弾力性を利用した物で行うこともできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、微移動テーブル１２３を粗移動テーブル１２５ｂの上に設置しなくてはならず、移動位置決めステージ自体の高さが増すことになり、コンパクトに成り得ない。又、軸線Ｘと積載物１３２との距離が増すことにより、粗移動時の加速，減速時の慣性モーメントも増大することになり、ガイドレール１３３Ａ，１３３Ｂに対するガイドブロック１２９Ａａ，１２９Ａｂ，１２９Ｂａ，１２９Ｂｂの負荷が増大し、且つ送りネジ１０７に対する送り用ナット１０８の負荷も増大することになり耐久性が問題になってしまう。
この耐久性を解決するに、ガイドレール１３３Ａ，１３３Ｂ、ガイドブロック１２９Ａａ，１２９Ａｂ，１２９Ｂａ，１２９Ｂｂ、及び送りネジ１０７、送り用ナット１０８を強固なものにしなければならずコストが上がってしまう。
また、粗移動位置めの精度低下にもつながり、同構造にて、この精度低下を防ぐには、加速，減速時間を長くしたり、移動速度を遅くしなければならず、作業時間の増加につながり生産効率の低減が発生する。
【０００６】硬質ヘッド１１８を介してピエゾアクチェータ１１７の伸縮量で微移動テーブル１２３を移動位置決め行うが、一般的なピエゾアクチェータの伸縮量は最大でも数十μｍと余りにも微細なため、ガイドブロック１２９Ａａ，１２９Ａｂ，１２９Ｂａ，１２９Ｂｂが摺動型の場合、ガイドレール１３３Ａ，１３３Ｂに対して数十μｍしか移動しないため、ガイドレール１３３Ａ，１３３Ｂはレールの一部分のみ磨耗を起こし、精度の低下が発生しやすくなってしまう。又、ガイドブロック１２９Ａａ，１２９Ａｂ，１２９Ｂａ，１２９Ｂｂが球式ベアリング，コロ式ベアリングのＬＭガイドの場合、球、又はコロが一回転もしないため同様にレールの一部のみが磨耗を起こし、精度の低下が発生しやすくなる。最小長さの規格値のガイドを使用しても、最大でも数十μｍの微移動のためには、ガイドレール１３３Ａ，１３３Ｂに大きな余分な長さが生じコストも無駄を生ずることになる。
【０００７】ピエゾアクチェータ１１７の縮み量に対する微移動テーブル１２３の追従性の確保は、引張りバネ１１５を軸線Ｘに対して両側に設けて行うが、引張りバネ１１５を使用する場合どうしても微移動テーブル１２３の外側に設けなければならず微移動テーブル１２３の相対的な幅が大きくなってしまい、且つ引張りバネ１１５のテンション調整機構が複雑になってしまう。
【０００８】また、微移動テーブル１２３自体を平行板バネの弾力性を利用したテーブルの場合、軸線Ｘに対して精度良く平行移動させることが困難になってしまう。
【０００９】本発明は上記した欠点を除き、高精度、低コストであり、高耐久性を確保でき、且つコンパクトな精密移動位置決めステージを提供することを課題とする。
【００１０】
【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、粗移動位置決めを可能とする中間テーブル２５と、中間テーブル２５を挟むように配置した微移動位置決めを可能とする連結されたメインテーブルＡ２３，メインテーブルＢ２４とに構成し、粗移動位置決め停止後、中間テーブル２５に設けられたピエゾアクチェータ１７の伸びによりメインテーブルＡ２３，メインテーブルＢ２４を微移動位置決めを可能とする構造により、軸線Ｘと積載物３２との距離を縮め、粗移動の加速，停止時の慣性モーメントを低減し、且つコンパクト化する。
【００１１】
請求項２記載の発明の手段は、ガイドブロック２７Ａ，２７Ｂの上に固定されるメインテーブル２３と、ガイドブロック２８Ａ，２８Ｂの上に固定されメインテーブル２３と連結されたメインテーブル２４と、ガイドブロック２９Ａ，２９Ｂの上に固定される中間テーブル２５のガイドレール２６Ａ，２６Ｂを軸線Ｘに対して両側に一本づつ設けられた共通なもので行うことにより、微移動用のガイドブロック２９Ａ，２９Ｂによるガイドレール２６Ａ，２６Ｂへの一部分の磨耗を、粗移動の大きな動きの恩恵により防ぐ。
【００１２】
請求項３記載の発明の手段は、微移動用のピエゾアクチェータ１７の縮み動作による、連結されたメインテーブルＡ２３とメインテーブルＢ２４の移動追従性の補佐用負荷をメインテーブルＢ２４に内蔵された２本の圧縮バネ１５により行い、バネ圧の調整を調整ネジ１３で行うことによりコンパクト化し、構造を簡素化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の側断面図を、図２は本発明の平面図を、図３は図２矢視▲１▼−▲１▼線に基く断面を示したものであり、ベース２２上にはモーター１がモータブラケット２を介して取り付けられ、モーター１の駆動出力はカップリング３を介して、軸受を内蔵したサポートユニットＡ５，ハウジングＡ６とサポートユニットＢ１０，ハウジングＢ９により支持され、ロックナット４，１１でＸ軸線方向のずれ防止をした送りネジ７が連結される。
送りネジ７にはめ込まれる送り用ナット８は中間テーブル２５に内蔵され、中間テーブル２５はベース２２に軸線Ｘに対して両側に設けられたスペーサー３０Ａ，３０Ｂを介して取り付けられたガイドレール２６Ａ，２６Ｂに移動可能にはめ込まれるガイドブロック２９Ａ，２９Ｂ上に取り付けられる。
この中間テーブル２５を挟むようにして連結バー３１Ａ，３１Ｂによって連結されるメインテーブルＡ２３，メインテーブルＢ２４については、ガイドブロック２７Ａ，２７Ｂ上にメインテーブルＡ２３が、ガイドブロック２８Ａ，２８Ｂ上にメインテーブルＢ２４が取り付けられる。
【００１４】
中間テーブル２５と、連結されたメインテーブルＡ２３，メインテーブルＢ２４は、ピエゾアクチェータ１７の最大伸び量より大きい０．１ｍｍ程度の隙間を保つように、連結バー３１Ａ，３１Ｂの取り付けにより調整されている。
また、中間テーブル２５と連結バー３１Ａ，３１Ｂは接触しないように僅かな隙間があけられ、且つ中間テーブル２５の高さは積載物に干渉しないように、メインテーブルＡ２３，メインテーブルＢ２４よりも若干低められている。
中間テーブル２５には、メインテーブルＡ２３方向にピエゾアクチェータ１７がネジ１６により取り付けられ、ピエゾアクチェータ１７が実際に伸縮するヘッド部は、ピエゾアクチェータ１７に固定された硬質ヘッド１８を介して、メインテーブルＡ２３に軸線Ｘ方向にブロック調整ネジ２０と調整ネジロックナット２１とによって微調整可能に取り付けられた度当りブロック１９に当て付けられる。
【００１５】
ピエゾアクチェータ１７の縮み方向の補佐用負荷として２本の圧縮バネ１５をメインテーブルＢ２４に軸線Ｘに対して対称に内蔵し、各圧縮バネ１５の荷重を各中間駒１４を介して、ネジブラケット１２にねじ込まれた各調整ネジ１３により微調整を行う。
【００１６】
【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、粗移動の送り用ナットとピエゾアクチェータを中間テーブルに設け、微移動を行うメインテーブルＡとメインテーブルＢを中間テーブルを挟むように連結することにより、高さ寸法を低くしコンパクトで、移動位置決め精度の高い装置の提供ができる。
【００１７】
請求項２に記載された発明は、粗移動，微移動テーブルを同一のガイドレール上を移動させることにより、微動用のガイドブロックから受けるガイドレールの編磨耗を防ぎ耐久性の高い、低コスト、コンパクトな、移動位置決め精度の高い装置の提供ができる。
【００１８】
請求項３に記載された発明は、ピエゾアクチェータの縮み方向の補佐用負荷の２本の圧縮バネをメインテーブルＢ内に内蔵し、調整ネジによりバネ荷重を容易に調整可能とすることにより、コンパクトで低コストな装置の提供ができる。
【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側断面図である。
【図２】本発明の移動位置決めステージ全体の平面図である。
【図３】本発明の移動位置決めステージ全体の図２矢視▲１▼−▲１▼線に基く断面図である。
【図４】従来の移動位置決めステージ全体の平面図である。
【図５】従来の移動位置決めステージ全体の側断面図である。
【符号の説明】
１：モーター
２：モーターブラケット
３：カップリング
４，１１：ロックナット
５：サポートユニットＡ
６：ハウジングＡ
７：送りネジ
８：送り用ナット
９：ハウジングＢ
１０：サポートユニットＢ
１２：ネジブラケット
１３：調整ネジ
１４：中間駒
１５：圧縮バネ
１６：ネジ
１７：ピエゾアクチェータ
１８：硬質ヘッド
１９：度当りブロック
２０：ブロック調整ネジ
２１：調整ネジロックナット
２２：ベース
２３：メインテーブルＡ
２４：メインテーブルＢ
２５：中間テーブル
２６Ａ，２６Ｂ：ガイドレール
２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ，２９Ａ，２９Ｂ：ガイドブロック
３０Ａ，３０Ｂ：スペーサー
３１Ａ，３１Ｂ：連結バー
３２：積載物
１０１：モーター
１０２：モーターブラケット
１０３：カップリング
１０６：サポートユニットＡ
１０７：送りネジ
１０８：送り用ナット
１０９：サポートユニットＢ
１１７：ピエゾアクチェータ
１１８：硬質ヘッド
１２２：ベース
１２３：微移動テーブル
１２５ａ：ナットホルダー
１２５ｂ：粗移動テーブル
１２６Ａ，１２６Ｂ：ガイドレール
１２７Ａ，１２７Ｂ，１２８Ａ，１２８Ｂ：ガイドブロック
１２９Ａａ，１２９Ａｂ，１２９Ｂａ，１２９Ｂｂ：ガイドブロック
１３２：積載物
１３３Ａ，１３３Ｂ：ガイドレール
１３４：ステー
【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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