(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持板、支持板の上面に接触配置された複数個の球体、各々上下に開口し且つ上側の開口の径が球体の直径よりも小さな値に設定され、下側の開口の径が球体の直径の１．０乃至１．５倍の範囲内の値に設定された複数個の透孔を備え、そして各々の透孔が上記球体を上下の開口から突き出させた状態で回転自在に収容保持している球体保持板、および上記の複数個の球体の上に接触配置されたテーブル板を含む滑動テーブルであって、
前記の球体保持板の上面に、互いに間隔をあけて複数個の突起、ただし各々の突起の高さは上記の透孔の上側の開口から突き出る上記球体の突き出し高さ以下の高さに設定されている、が備えられていることを特徴とする滑動テーブル。
【請求項２】
突起の高さが、上記の球体の突き出し高さの０．１乃至１．０倍の範囲内の高さに設定されている請求項１に記載の滑動テーブル。
【請求項３】
突起が、球体保持板の上面に固定状態で埋め込まれた、上記の球体よりも小さなサイズの小球から構成されている請求項１に記載の滑動テーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決めテーブルを構成する部品として用いられる滑動テーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
位置決めテーブルは、顕微鏡で観察を行なう際の試料の位置決め、精密機械加工を行なう際の加工対象物の位置決め、あるいは液晶セルを構成する二枚のガラス基板を貼り合わせる際のガラス基板の位置決めなどに用いられている。
【０００３】
位置決めテーブルは、支持板、支持板の上面に接触配置された複数個の球体、各々の球体を上下の開口から突き出させた状態で回転自在に収容保持する複数個の透孔を備えた球体保持板、そして上記の複数個の球体の上に接触配置されたテーブル板からなる滑動テーブルと、上記のテーブル板の駆動装置とから構成されている。
【０００４】
このような滑動テーブルにおいて、球体保持板の各々の透孔の上側の開口の径は、球体の直径よりも小さな値に設定される。これにより、球体保持板は、各々の透孔に球体を収容保持した状態で、各々の透孔の上側の開口の周縁部にて複数個の球体によって支持される。このため、球体保持板は、テーブル板と支持板との間に両者に非接触な状態で配置される。このような配置により、テーブル板あるいは支持板との接触による球体保持板の摩耗が防止される。これと同様の構成の滑動テーブルを備えた位置決めテーブルは、例えば、特許文献１及び特許文献２の各文献に開示されている。
【特許文献１】特開平１−２４２９８９号公報
【特許文献２】実開平３−１１７５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の位置決めテーブルにおいては、滑動テーブルのテーブル板と支持板との間に潤滑用のグリースを充填した場合に、位置決めの精度が低下することがある。本発明者等の研究により、前記の位置決めの精度の低下は、位置決めテーブルを運搬する際の振動、あるいは位置決めテーブルを傾斜した状態（特に、テーブル板を垂直に配置した状態）で使用することにより球体保持板がテーブル板の側に移動して、その上面の全体がテーブル板の下面にグリースを介して貼り付くことが原因で生じることが判明した。このように球体保持板の上面の全体がテーブル板の下面に貼り付くと、テーブル板を移動する駆動装置の負荷が非常に大きくなるため位置決めの精度が低下する。
【０００６】
本発明の課題は、位置決めテーブルの安定した高い精度での位置決めを可能とする滑動テーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、支持板、支持板の上面に接触配置された複数個の球体、各々上下に開口し且つ上側の開口の径が球体の直径よりも小さな値に設定された複数個の透孔を備え、そして各々の透孔が上記球体を上下の開口から突き出させた状態で回転自在に収容保持している球体保持板、および上記の複数個の球体の上に接触配置されたテーブル板を含む滑動テーブルであって、前記の球体保持板の上面に、互いに間隔をあけて複数個の突起、ただし各々の突起の高さは上記の透孔の上側の開口から突き出る上記球体の突き出し高さ以下の高さに設定されている、が備えられていることを特徴とする滑動テーブルにある。
【０００８】
本発明の滑動テーブルの好ましい態様は、次の通りである。
（１）突起の高さが、上記の球体の突き出し高さの０．１乃至１．０倍の範囲内の高さに設定されている。
（２）突起が、球体保持板の上面に固定状態で埋め込まれた、上記の球体よりも小さなサイズの小球から構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の滑動テーブルを用いることにより、位置決めテーブルの運搬や使用の状態に依らない安定した高い精度での位置決めを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の滑動テーブルを、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の滑動テーブルの構成例を示す断面図である。図２は、図１に示す球体保持板１４の平面図である。そして図３は、図１の滑動テーブル１０の部分拡大図である。
【００１１】
滑動テーブル１０は、支持板１１、支持板１１の上面に接触配置された複数個の球体１２、各々上下に開口し且つ上側の開口１３ａの径が球体１２の直径よりも小さな値に設定された複数個の透孔１３を備え、そして各々の透孔１３が球体１２を上下の開口１３ａ、１３ｂから突き出させた状態で回転自在に収容保持している球体保持板１４、および複数個の球体１２の上に接触配置されたテーブル板１５などから構成されている。この滑動テーブル１０は、球体保持板１４の上面に、互いに間隔をあけて複数個の突起１６が備えられていることに主な特徴がある。但し、各々の突起１６の高さ（図３：Ｈ1）は、透孔１３の上側の開口１３ａから突き出る球体１２の突き出し高さ（図３：Ｈ2）以下の高さに設定される。
【００１２】
滑動テーブル１０のテーブル板１５の上面には、例えば、顕微鏡で観察を行なう試料などの位置決め対象物が配置される。このテーブル板１５の側面に駆動力が付与されると、球体保持板１４に回転自在に保持された複数個の球体１２は、支持板１１の上で転動を始める。テーブル板１５は、前記の転動する複数個の球体１２に支持された状態で、支持板１１の上面に沿って移動（滑動）する。
【００１３】
この滑動テーブル１０は、支持板１１の下面の周縁部に備えられた支持台１７によって支持されている。テーブル板１５、支持板１１及び支持台１７の形状は、それぞれ図１の上方から見て正方形に設定されている。支持板１１及び支持台１７は、それぞれ中央に円形の開口１１ａ、１７ａを備えている。テーブル板１５の下面には、円柱形の支柱１８が備えられている。この支柱１８は、支持板１１の開口１１ａに挿入されている。
【００１４】
テーブル板１５は、支柱１８の外周面が支持板１１の開口１１ａの内壁面に接触するまで滑動することができる。例えば、テーブル板１５が図１の左右の方向に滑動できる距離は、図の左側の方向に距離Ｌ1、そして右側の方向に距離Ｌ2である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、球体保持板１４は、複数個（例えば、合計で四十個）の透孔１３を備えている。各々の透孔１３の上側の開口１３ａの径は、球体１２の直径よりも小さな値に設定されている。このため、球体保持板１４は、各々の透孔１３に球体１２を収容保持した状態で、各々の透孔１３の開口１３ａの周縁部にて複数個の球体１２によって支持される。従って、滑動テーブル１０の通常の使用状態（テーブル板１５を水平に配置して使用する状態）においては、球体保持板１４は、テーブル板１５と支持板１１との間に両者に非接触な状態で配置される。このような配置により、テーブル板１５あるいは支持板１１との接触による球体保持板１４の摩耗が防止される。
【００１６】
球体保持板１４の上面には、互いに間隔をあけて複数個（例えば、合計で四個）の突起１６が備えられている。この突起１６は、球体１２よりも小さなサイズの小球２２から構成されている。小球２２は、球体保持板１４に形成された透孔２３に収容されている。透孔２３の上側の開口２３ａの径は小球２２の直径よりも大きな値に、そして下側の開口２３ｂの径は小球２２の直径よりも小さな値に設定されている。小球２２は、透孔２３の内壁面に塗布された接着剤によって、球体保持板１４の上面に固定状態で埋め込まれている。小球２２は、透孔２３の上側の開口２３ａから上方に突き出されており、この小球２２の前記開口２３ａから突き出た部分が突起１６を構成している。このように、突起１６を小球２２から構成することの利点については、後に詳しく説明する。
【００１７】
球体保持板の突起は、必ずしも小球を用いて構成する必要はない。例えば、球体保持板と突起とを一体に形成することもできる。また、球体保持板の上面に形成された透孔に突起を構成するピンを部分的に圧入し、このピンの前記透孔の上側の開口から突き出た部分を突起として用いることもできる。
【００１８】
突起１６の高さ（Ｈ1）は、複数個の透孔１３の上側の開口１３ａから突き出る球体１２の突き出し高さ（Ｈ2）以下の高さに設定される。突起１６の高さが球体１２の突き出し高さを超えると、テーブル板１５と球体１２との間に間隙が形成されるため、テーブル板１５を複数個の球体１２によって安定に支持することができなくなる。このため、テーブル板１５の円滑な滑動が妨げられる。また、テーブル板１５に加わる荷重が突起１６に集中して、球体保持板１４に塑性変形や破損を生じる場合がある。
【００１９】
以下に、前記の複数個の突起の機能について、図１〜図３に示す滑動テーブル１０の球体保持板１４が備える複数個の突起１６を代表例として説明する。
【００２０】
球体保持板１４の突起１６の高さ（Ｈ1）は、球体１２の突き出し高さ（Ｈ2）よりも僅かに低い高さに設定されている。例えば、球体保持板１４の厚みは３ｍｍに、球体１２の直径は４ｍｍに、突起１６を構成する小球２２の直径は２ｍｍに設定される。また、球体１２の突き出し高さ（Ｈ2）は、透孔１３の形状の設定により０．４ｍｍに、そして突起１６の高さ（Ｈ1）は、透孔２３の形状の設定により０．２ｍｍに設定される。すなわち、突起１６の高さ（Ｈ1）は、球体１２の突き出し高さ（Ｈ2）の０．５倍の高さに設定されている。従って、図３に示すように、突起１６は、テーブル板１５の下面には接触しない。
【００２１】
一方、球体保持板１４は、テーブル板１５を滑動する際に、転動する複数個の球体１２と共にテーブル板１５が滑動する方向と同じ方向に移動する。そして、このような滑動テーブル１０（あるいは滑動テーブル１０を用いた位置決めテーブル）の通常の使用状態おいては、前記の複数個の突起１６は、テーブル板１５の下面に接触することなく球体保持板１４と共に移動するだけで何らの機能も発揮しない。逆に、これらの突起１６がテーブル板１５の滑動を妨げることもない。すなわち、これらの突起１６が、滑動テーブル１０を用いた位置決めテーブルの通常の使用状態における位置決めの精度を低下させることもない。
【００２２】
しかしながら、仮に球体保持板１４に突起１６が備えられていないと、前記のように、例えば、運搬の際に滑動テーブル１０（あるいは滑動テーブル１０を用いた位置決めテーブル）に振動が加わったり、あるいは滑動テーブル１０を傾斜した状態（特に、テーブル板１５を垂直に配置した状態）で使用した場合に、球体保持板１４がテーブル板１５の側に移動して、その上面の全体がテーブル板１５の下面にグリースを介して貼り付く場合がある。そして、球体保持板１４の上面の全体がテーブル板１５の下面に貼り付くと、テーブル板１５を移動する駆動装置の負荷が非常に大きくなるため、滑動テーブル１０を用いた位置決めテーブルの位置決めの精度が低下する。なお、この位置決めテーブルを、テーブル板１５を垂直に配置した状態で使用する場合、テーブル板１５は、その側面に付設される駆動装置によって支持される。
【００２３】
そして、前記のように球体保持板１４に複数個の突起１６が備えられていると、これらの突起１６が、球体保持板１４のテーブル板１５の側への移動を妨げる。すなわち、球体保持板１４は、複数個の球体１２によって支持されているため支持板１１の側への移動が防止され、そして複数個の突起１６によってテーブル板１５の側への移動が防止されている。このため、球体保持板１４は、滑動テーブル１０の運搬あるいは使用の状態に依らずに、常にテーブル板１５と支持板１１との間に両者に非接触な状態で配置され、その上面の全体がテーブル板１５の下面に貼り付くことはない。
【００２４】
このように、本発明の滑動テーブル１０は、球体保持板１４に備えられた複数個の突起により、この滑動テーブルを用いた位置決めテーブルの通常の使用状態における位置決めの精度には何ら影響を与えることなく、この位置決めテーブルの運搬や使用の状態に依らない安定した高い精度での位置決めを実現する。
【００２５】
前記のように、突起１６は、球体保持板１４の上面に固定状態で埋め込まれた、球体１２よりも小さなサイズの小球２２から構成されていることが好ましい。小球２２を用いると、前記のように小球２２を球体保持板１４の透孔２３の内壁面に接着固定することにより、突起１６を極めて簡単に形成することができる。また、この小球２２として、特別に作製したものを用いることなく、例えば、既存の各種の球軸受に使用される球体を転用できる利点もある。更にまた、テーブル板１５の下面に突起１６が接触した場合であっても、テーブル板１５と突起１６との接触面積が極めて小さいため、この突起１６がテーブル板１５の円滑な滑動を妨げることがない。
【００２６】
突起１６の高さ（Ｈ1）は、球体１２の突き出し高さ（Ｈ2）の０．１乃至１．０倍の範囲内の高さに設定されていることが好ましい。突起の高さを球体１２の突き出し高さの１．０倍の高さに設定すると、突起が常にテーブル板１５の下面に接触する。このような接触は、テーブル板１５の円滑な滑動を妨げるものではないが、テーブル板１５の下面を僅かに摩耗させる。また、突起の高さを、球体１２の突き出し高さを超えないように精密に設定することも難しい。このため、突起１６の高さは、球体１２の突き出し高さの０．１乃至０．９倍の範囲内の高さに設定されていることが更に好ましい。なお、前記のような突起との接触によるテーブル板１５の下面の摩耗を抑制するため、小球２２を透孔２３の内部に回転可能な状態で収容することもできる。
【００２７】
球体保持板１４の上面の全体がテーブル板１５の下面に貼り付くことを効果的に防止するため、突起の数は３乃至１０個（好ましくは３乃至５個）の範囲内にあることが好ましい。突起の数が二個であると、球体保持板１４の上面の全体がテーブル板１５の下面に貼り付くことはないが、球体保持板１４が、二個の突起を結ぶ方向を軸として僅かに傾いてテーブル板１５の下面に接触する場合がある。一方、突起の数が十個を超えると、球体保持板１４に突起を形成する作業に手間がかかる。
【００２８】
前記の支持板１１、球体１２及びテーブル板１５の材料としては、通常、鋼（例、高炭素クロム鋼、ステンレス鋼）、あるいはアルミニウムなどの金属材料が用いられる。滑動テーブル１０が高湿度あるいは高温の環境下で使用される場合には、セラミック材料を用いることもできる。また、テーブル板１５に加わる荷重が小さい場合には、滑動テーブル１０を軽量化するために樹脂材料を用いることもできる。
【００２９】
球体保持板１４の材料としては、透孔１３及び透孔２３の機械加工が容易になることから、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属材料、あるいは樹脂材料が用いられる。樹脂材料としては、球体保持板１４の剛性を高くするため、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、あるいはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂に代表される結晶性の樹脂材料を用いることが好ましい。
【００３０】
なお、球体保持板１４の透孔１３の上側の開口１３ａの径は、球体１２の直径の３０乃至９５％（特に、４０乃至９０％）の範囲内の値に設定することが好ましい。開口１３ａの径が球体１２の直径の３０％未満の値に設定されていると、球体１２が開口１３ａから殆ど突き出ないため、この球体１２の突き出し高さ以下の高さ（極端に低い高さ）を持つ突起が備えられていても、球体保持板１４の上面がグリースを介してテーブル板１５の下面に貼り付く場合がある。また、開口１３ａの径が球体１２の直径の９５％を超える値に設定されていると、各々の透孔１３の開口１３ａの周縁部にて球体保持板１４を支持することが難しくなる。すなわち、球体保持板１４が、開口１３ａの周縁部にて支持されずに、支持板１１の側に移動してしまう場合がある。
【００３１】
透孔１３の下側の開口１３ｂの径は、球体１２を透孔１３の上側の開口１３ａから突き出させることが可能である限り特に制限はないが、通常、球体１２の直径の１．０乃至１．５倍（好ましくは、１．０１乃至１．２倍）の範囲内の値に設定される。透孔１３の下側の開口１３ｂの径を球体１２の直径の１．５倍以上の値に設定すると、上側の開口１３ａの周縁部（球体保持板１４を支持する部分）の強度が小さくなる。
【００３２】
また、球体保持板１４に、前記のように上側の開口１３ａの径が球体１２の直径よりも小さな値に設定された複数個の透孔１３の他に、上側の開口の径が球体１２の直径以上の値に設定された透孔（例、円柱形の透孔）が更に一個もしくは二個以上備えられ、このような透孔に前記の球体１２と同じサイズの球体が回転自在に収容保持されていてもよい。このような場合には、球体保持板１４は、前記の上側の開口１３ａの径が球体１２の直径よりも小さな値に設定された透孔１３を少なくとも三個備えていることが好ましい。この透孔１３の数が二個であっても、これらの透孔に収容された二個の球体によって球体保持板１４を支持することはできるが、球体保持板１４が二個の球体を結ぶ方向を軸として僅かに傾いて支持板１１の上面に接触する場合がある。
【００３３】
なお、前記の上側の開口の径が球体の直径よりも小さな値に設定された透孔の個数と、上側の開口の径が球体の直径以上の値に設定された透孔の個数とを合計した数（すなわち、テーブル板１５を支持する球体の総数）は、例えば、テーブル板１５のサイズ、あるいはテーブル板１５に加わる荷重の大きさに応じて適切な数に設定される。
【００３４】
図４は、本発明の滑動テーブルの別の構成例を示す断面図である。そして図５は、図４の滑動テーブル４０の部分拡大図である。
【００３５】
図４の滑動テーブル４０の構成は、支持板１１の下面に接触配置された複数個の球体４２、前記の球体保持板と同様の突起４６と、各々上下に開口し且つ上側の開口４３ａの径が球体４２の直径よりも小さな値に設定された複数個の透孔４３とを備え、そして各々の透孔４３が球体４２を上下の開口から突き出させた状態で回転自在に収容保持している球体保持板４４、および複数個の球体４２の下に接触配置された状態で、テーブル板１５に支柱１８を介して連結された補助板４５が備えられていること以外は図１の滑動テーブル１０と同様である。
【００３６】
滑動テーブル４０においては、テーブル板１５と補助板４５との間隔が、支持板１１の厚み、球体１２の直径、および球体４２の直径を合計した長さよりも僅かに短い間隔に設定されている。これにより、テーブル板１５は、複数個の球体１２を介して支持板１１に押し付けられるため、上下方向には殆ど移動することはできない。従って、滑動テーブル４０は、そのテーブル板１５を、支持板１１の上面に沿って極めて高い精度で移動させることができる。なお、テーブル板１５を複数個の球体１２を介して支持板１１に押し付けるために、テーブル板１５と支持板１１との間に配置される球体１２の直径、そして支持板１１と補助板４５との間に配置される球体４２の直径を調節してもよい。
【００３７】
この滑動テーブル４０のテーブル板１５の側面に、例えば、三台の直動駆動装置を固定することにより、テーブル板１５の上面に置かれた位置決め対象物を、テーブル板１５の上面に沿って直動あるいは回転移動させて高精度の位置決めを行なう位置決めテーブル（ＸＹθステージ）を構成することができる。このような位置決めテーブルの構成については、前記の特許文献２に詳しく記載されている。滑動テーブルと駆動装置とを用いて各種の位置決めテーブルを構成する方法は周知であるため説明は省略する。
【００３８】
図６は、本発明の滑動テーブルの更に別の構成例を示す断面図である。
【００３９】
図６の滑動テーブル６０の構成は、テーブル板１５と補助板６５とが、各々の周縁部にて支柱６８を介して互いに連結されていること、そして滑動テーブル６０が支持板６１の下面に備えられた円柱形の支柱６９を介して支持台６７に支持固定されていること以外は図４の滑動テーブル４０と同様である。
【００４０】
滑動テーブル６０の支持板６１は、テーブル板１５と補助板６５とが、各々の周縁部にて支柱６８を介して連結されているため、開口を有していない。また、補助板６５には、前記の支柱６９が挿入される円形の開口６５ａが備えられている。
【００４１】
滑動テーブル６０は、支持板６１が開口を有していないため、テーブル板１５と支持板６１との間に、より多くの数の球体１２を配置することができる。このため、滑動テーブル６０は、上方から荷重が加えられたテーブル板１５を、より多くの数の球体１２で支持することができるため、耐荷重が大きいという利点を有している。
【００４２】
図７は、本発明の滑動テーブルの別の使用方法を示す平面図である。そして図８は、図７に記入した切断線VIII−VIII線に沿って切断した大型テーブル板７５及び滑動テーブル４０の断面図である。
【００４３】
図７及び図８に示すように、大型のテーブル板７５を、例えば、図４の滑動テーブル４０を四台用いて支持することにより、大型の滑動テーブルを構成することができる。
【００４４】
また、テーブル板７５の中央に開口部を設けることもできる。このように、テーブル板７５の中央に開口部を設けると、この開口部の内側あるいはその下方に、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラに代表される撮像装置を配置することができる。これにより、テーブル板７５の開口部の上方に配置された位置決め対象物を、その配置を撮像装置によって検出しながら高い精度で位置決めすることができる。このように、テーブル板７５に開口部を設けた大型の滑動テーブルは、例えば、液晶セルを構成する二枚のガラス基板を貼り合わせる際に用いる位置決めテーブルの部品として有利に用いることができる。
【００４５】
また、前記の大型のテーブル板７５は、各々の滑動テーブル４０のテーブル板１５と一体に形成することもできる。これにより、高さの低い大型の滑動テーブルを構成することができる。
【００４６】
また、前記の合計で四台の滑動テーブル４０を、大型の支持台７７の上に設置することもできる。この大型の支持台７７もまた、各々の滑動テーブル４０の支持台１７と一体に形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の滑動テーブルの構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示す球体保持板１４の平面図である。
【図３】図１の滑動テーブル１０の部分拡大図である。但し、図１に示す支持台１７は記入していない。
【図４】本発明の滑動テーブルの別の構成例を示す断面図である。
【図５】図４の滑動テーブル４０の部分拡大図である。但し、図４に示す支持台１７は記入していない。
【図６】本発明の滑動テーブルの更に別の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明の滑動テーブルの別の使用方法を示す平面図である。
【図８】図７に記入した切断線VIII−VIII線に沿って切断した大型テーブル板７５及び滑動テーブル４０の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  滑動テーブル
１１  支持板
１１ａ  開口
１２  球体
１３  透孔
１３ａ  透孔１３の上側の開口
１３ｂ  透孔１３の下側の開口
１４  球体保持板
１５  テーブル板
１６  突起
１７  支持台
１７ａ  開口
１８  支柱
２２  小球
２３  透孔
２３ａ  透孔２３の上側の開口
２３ｂ  透孔２３の下側の開口
４０  滑動テーブル
４２  球体
４３  透孔
４３ａ  透孔４３の上側の開口
４３ｂ  透孔４３の下側の開口
４４  球体保持板  
４５  補助板
４６  突起
５２  小球
５３  透孔
６０  滑動テーブル
６１  支持板
６５  補助板
６５ａ  開口
６７  支持台
６８  支柱
６９  支柱
７５  大型テーブル板
７７  大型支持台
【図１】
0005208535.tif 000002
【図２】
0005208535.tif 000003
【図３】
0005208535.tif 000004
【図４】
0005208535.tif 000005
【図５】
0005208535.tif 000006
【図６】
0005208535.tif 000007
【図７】
0005208535.tif 000008
【図８】
0005208535.tif 000009