(57)【要約】  基台(１１)、基台上に設置された昇降装置、昇降装置の上部に固定された支持板、支持板上に配置されたテーブル板(１４)、及び基台上の昇降装置の周囲に配設され、各々接続具(１５ａ、１５ｂ、１５ｃ)を介してテーブル板に接続された駆動軸を備える少なくとも三個の直動駆動装置(１７ａ、１７ｂ、１７ｃ)を含み、上記接続具の各々が、テーブル板に垂直に配置されたレールとスライダとからなる第一のリニア軸受(１８)、この軸受のレールに直交する方向に配置されたレールとスライダとからなる第二のリニア軸受(１９)、及びテーブル板に垂直な方向を軸に揺動可能な可動部を備える揺動具(２０)を任意の順に連結してなり、そして上記三つの接続具のうちの二つの接続具の第二のリニア軸受のレールが互いに同軸もしくは平行に配置され、且つ残りの接続具の第二のリニア軸受のレールと直交する方向に配置された三次元位置決めテーブルは、薄型且つ簡単な構成を有し、そして高精度の位置決めを行なうことができる。
2007055339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台、基台上に設置されている昇降装置、昇降装置の上部に固定されている支持板、支持板上に滑動可能に配置されているテーブル板、および基台上の昇降装置の周囲に配設されている、各々接続具を介してテーブル板に接続されている駆動軸を備えた少なくとも三個の直動駆動装置を含み、該接続具の各々が、テーブル板の表面に垂直な方向に配置されたレールと該レールにその長さ方向に沿って移動可能に取り付けられているスライダとからなる第一のリニア軸受、第一のリニア軸受のレールに直交する方向に配置されたレールと該レールにその長さ方向に沿って移動可能に取り付けられているスライダとからなる第二のリニア軸受、及びテーブル板の表面に垂直な方向を軸に揺動可能な可動部を備える揺動具を任意の順に連結してなり、そして上記の三つの接続具のうちの二つの接続具の第二のリニア軸受のレールが互いに同軸もしくは平行に配置され、且つ残りの接続具の第二のリニア軸受のレールと直交する方向に配置されている三次元位置決めテーブル。
【請求項２】
昇降装置が、基台上に滑動可能に配置されているスライド板、基台上に設置され、該スライド板に接続されている駆動軸を備えた直動駆動装置、スライド板の上に固定され、上記テーブル板の表面に対して傾斜した斜面を持つスライド部材、そして頂面が上記支持板の下面に固定され、該スライド部材の斜面に滑動可能に対向配置されている斜面を持つ昇降部材からなる請求項１に記載の三次元位置決めテーブル。
【請求項３】
テーブル板が、支持板の表面に沿って配設された小球群を介して該支持板の上に滑動可能に配置されている請求項１に記載の三次元位置決めテーブル。
【請求項４】
テーブル板と支持板との間に、上記小球の直径よりも小さい厚みを有し、表面に沿って多数の透孔が形成されている保持板が配置され、上記小球の各々が、保持板の多数の透孔の各々に一つずつ収容され保持されている請求項３に記載の三次元位置決めテーブル。
【請求項５】
テーブル板及び支持板の各々が、その中央に開口部を備える請求項１に記載の三次元位置決めテーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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もしくは工具の位置決め、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に有利に用いることができる三次元位置決めテーブルに関する。
【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もしくは工具の位置決め、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】
特許文献１には、支持台（基台）とステージ（テーブル板）との間に、複数個の支持ユニットを取り付けた構成の位置決めステージ（二次元位置決めテーブル）が開示されている。上記の支持ユニットの各々は、内側支持板と、この内側支持板を挟んで一体に結合した二枚の外側支持板とから構成されている。この内側支持板と各々の外側支持板との間には、保持部材に保持されたボールが配置される。これにより、支持ユニットの内側支持板と外側支持板とは、平面上にて相対的に自由運動が可能とされている。そして、各々の支持ユニットの内側支持板及び外側支持板の一方を支持台に、そして他方をステージに固定することにより、ステージの縦横への移動及び旋回が可能とされている。【０００４】
特許文献２には、ステージ（テーブル板）と、このステージをＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の各々に微動させる所定の数の送り機構とを備える六自由度微動ステージ（三次元位置決めテーブル）が開示されている。この六自由度微動ステージにおいては、上記の送り機構によりステージのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の微動、そして各々の軸周りの微回転を制御して三次元の位置決めが行なわれる。上記のステージをＸ方向に微動させるＸ送り機構、そしてＹ方向に移動させるＹ送り機構の各々には、例えば、浮遊パッド（空気軸受）が用いられている。そして、ステージの側面は、ステージに付設されたバネによって前記浮遊パッドに押し付けられている。
【特許文献１】特開平９−１５５６６６号公報
【特許文献２】特開平２−９５５０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の二次元位置決めテーブルは、位置決め対象物を二次元にて高い精度で位置決めすることができる。しかしながら、更に上下方向の位置決めが必要な場合には、例えば、テーブル板の上に、上下方向に位置決めを行なう位置決めテーブルを重ねて配置する必要がある。位置決めテーブルを重ねて配置すると、装置の高さが高くなるためにテーブル板に不要な振動を生じ易く、そして位置決めテーブルを積み重ねる際の組み立ての精度の影響を受けるために三次元にて高精度の位置決めを行なうことは難しい。【０００６】
特許文献２の三次元位置決めテーブルは、浮遊パッド、浮遊パッドに空気を送り込む装置、そしてテーブル板の側面を浮遊パッドに押し付けるバネなどが必要であるため、その構成が複雑である。また、例えば、Ｘ送り機構によりテーブル板をＸ方向にのみ移動させた場合に、テーブル板の側面をＹ送り機構の浮遊パッドに押し付けているバネが、Ｙ軸に対して斜めに配置されてテーブル板にＸ方向の駆動力を付与する。同様に、Ｙ送り機構によりテーブル板をＹ方向にのみ移動させた場合に、テーブル板の側面をＸ送り機構の浮遊パッドに押し付けているバネが、Ｘ軸に対して斜めに配置されてテーブル板にＹ方向の駆動力を付与する。すなわち、Ｘ送り機構とＹ送り機構が相互に影響し合うため、位置決めの精度をある程度以上に高くすることが難しい。【０００７】
本発明の課題は、薄型且つ簡単な構成を有し、そして高い精度にて位置決めを行なうことができる三次元位置決め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】
【０００８】
本発明は、基台、基台上に設置されている昇降装置、昇降装置の上部に固定されている支持板、支持板上に滑動可能に配置されているテーブル板、および基台上の昇降装置の周囲に配設されている、各々接続具を介してテーブル板に接続されている駆動軸を備えた少なくとも三個の直動駆動装置を含み、上記接続具の各々が、テーブル板の表面に垂直な方向に配置されたレールと、このレールにその長さ方向に沿って移動可能に取り付けられているスライダとからなる第一のリニア軸受、第一のリニア軸受のレールに直交する方向に配置されたレールと、このレールにその長さ方向に沿って移動可能に取り付けられているスライダとからなる第二のリニア軸受、及びテーブル板の表面に垂直な方向を軸に揺動可能な可動部を備える揺動具を任意の順に連結してなり、そして上記の三つの接続具のうちの二つの接続具の第二のリニア軸受のレールが互いに同軸もしくは平行に配置され、且つ残りの接続具の第二のリニア軸受のレールと直交する方向に配置されている三次元位置決めテーブルにある。【０００９】
本発明の三次元位置決めテーブルの好ましい態様は、次の通りである。
（１）昇降装置が、基台上に滑動可能に配置されているスライド板、基台上に設置され、スライド板に接続されている駆動軸を備えた直動駆動装置、スライド板の上に固定され、上記テーブル板の表面に対して傾斜した斜面を持つスライド部材、そして頂面が上記支持板の下面に固定され、スライド部材の斜面に滑動可能に対向配置されている斜面を持つ昇降部材からなる。
（２）テーブル板が、支持板の表面に沿って配設された小球群を介して前記の支持板の上に滑動可能に配置されている。
（３）テーブル板と支持板との間に、上記小球の直径よりも小さい厚みを有し、表面に沿って多数の透孔が形成されている保持板が配置され、上記小球の各々が、保持板の多数の透孔の各々に一つずつ収容され保持されている。
（４）テーブル板及び支持板の各々が、その中央に開口部を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の三次元位置決めテーブルは、複数の位置決めテーブルを積み重ねることなく薄型に構成することができる。そして本発明の三次元位置決めテーブルは、テーブル板と直動駆動装置との接続方法が工夫されているため、構成も簡単でありながら、テーブル板の表面に置かれた位置決め対象物を三次元にて高い精度で位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の三次元位置決めテーブルを、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の三次元位置決めテーブルの構成例を示す図である。但し、図１においては、位置決めテーブル１０が備える昇降装置（図４：１２）の記載は省略してある。図２は、図１に示す位置決めテーブル１０を図の上側から見た図である。図３は、図２に示す位置決めテーブル１０が備える昇降装置の構成を示す図である。そして図４は、図２に示す位置決めテーブル１０を図の下側から見た図である。但し、図４においては、位置決めテーブル１０が備える直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、および接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃの記載は省略してある。【００１２】
図１から図４に示す三次元位置決めテーブル１０は、基台１１、基台１１の上に設置されている昇降装置１２、昇降装置１２の上部に固定されている支持板１３、支持板１３の上に滑動可能に配置されているテーブル板１４、および基台１１の上の昇降装置１２の周囲に配設されている、各々接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃのそれぞれを介してテーブル板１４に接続されている駆動軸１６、１６、１６を備えた三個の直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃなどから構成されている。そして上記の接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各々は、テーブル板１４の表面に垂直な方向に配置されたレール１８ａとレール１８ａにその長さ方向に沿って移動可能に取り付けられているスライダ１８ｂとからなる第一のリニア軸受１８、第一のリニア軸受１８のレール１８ａに直交する方向に配置されたレール１９ａとレール１９ａにその長さ方向に沿って移動可能に取り付けられているスライダ１９ｂとからなる第二のリニア軸受１９、及びテーブル板１４の表面に垂直な方向を軸に揺動可能な可動部２０ａを備える揺動具２０をこの順に連結した構成を有している。更に上記の三つの接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃのうちの二つの接続具１５ａ、１５ｂの第二のリニア軸受１９、１９のレール１９ａ、１９ａは互いに平行に配置され、且つ残りの接続具１５ｃの第二のリニア軸受１９のレール１９ａと直交する方向に配置されている。【００１３】
位置決めテーブル１０のテーブル板１４の上には、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。後に説明するように、テーブル板１４を、例えば、図２に矢印で示したＸ方向、Ｙ方向、θ方向、そして図４に矢印で示したＺ方向のそれぞれに移動させることにより、テーブル板１４の上に配置された位置決め対象物を三次元にて位置決めすることができる。【００１４】
図５は、図１に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４及び支持板１３の拡大図である。図５に示すように、テーブル板１４は、支持板１３の表面に沿って配設された小球群２６を介して支持板１３の上に滑動可能に配置されていることが好ましい。これにより、テーブル板１４を支持板１３の表面に沿って、Ｘ方向、Ｙ方向、そしてθ方向のそれぞれに円滑に移動（滑動）させることが可能になる。小球群２６は、支持板１３の表面に沿って配設された小球２６ａの複数個から構成されている。小球群２６は、例えば、支持板１３の表面に沿って環状に配設される。【００１５】
テーブル板１４と支持板１３との間には、上記小球２６ａの直径よりも小さい厚みを有し、表面に沿って多数の透孔が形成されている保持板２７が配置され、小球２６ａの各々が、保持板２７の多数の透孔の各々に一つずつ収容され保持されていることが更に好ましい。保持板２７を用いることにより、小球２６ａが支持板１３の内側周縁あるいは外側周縁から下方に落下することを防止できる。なお、保持板２７を用いない場合には、例えば、支持板１３の表面に小球２６ａの径よりも浅い溝を形成し、この溝の内部に小球群２６を配設することにより、上記の小球２６ａの落下を防止することができる。【００１６】
図５に示すように、支持板１３の下側には、小球群２８と、例えば、円盤状の板材２９とが配置されている。支持板１３は、テーブル板１４と板材２９とにより、小球群２６及び小球群２８を介して予め加圧された状態にあることが好ましい。これにより、テーブル板１４を、支持板１３との平行度を良好な状態に維持したまま、支持板１３の表面に沿って移動（滑動）させることができる。【００１７】
前記の小球群２８は、板材２９の表面に沿って配設された小球２８ａの複数個から構成されている。小球群２８は、例えば、板材２９の表面に沿って環状に配設される。支持板１３と板材２９との間には、上記小球２８ａの直径よりも小さい厚みを有し、表面に沿って多数の透孔が形成されている保持板３０が配置され、小球２８ａの各々が、保持板３０の多数の透孔の各々に一つずつ収容され保持されていることが好ましい。これにより、小球２８ａが板材２９の外側周縁から下方に落下することを防止できる。【００１８】
次に、位置決めテーブル１０のテーブル板１４の駆動装置について説明する。先ず、テーブル板１４を昇降させる（Ｚ方向に移動させる）昇降装置１２について説明する。昇降装置１２は、基台１１の上に設置される。この昇降装置１２の上部には、前記の支持板１３が固定される。【００１９】
図３及び図４に示すように、位置決めテーブル１０の昇降装置１２は、基台１１の上に滑動可能に配置されているスライド板２１、基台１１の上に設置され、スライド板２１に接続されている駆動軸２２を備えた直動駆動装置２３、スライド板２１の上に固定され、テーブル板１４の表面に対して傾斜した斜面２４ａを持つスライド部材２４、そして頂面が支持板１３の下面に固定され、スライド部材２４の斜面２４ａに滑動可能に対向配置されている斜面２５ａを持つ昇降部材２５から構成されていることが好ましい。【００２０】
昇降装置１２のスライド板２１は、例えば、互いに平行に配置された一対のリニア軸受３１ａ、３１ｂを介して基台１１に非接触に配置されている。リニア軸受３１ａ、３１ｂの各々は、複数個の小球を介して一対のレール３２ａ、３２ｂがその長さ方向に沿って互いに滑動可能に対向配置された構成を有している。各々のリニア軸受のレール３２ａは基台１１に固定され、そしてレール３２ｂはスライド板２１に固定されている。リニア軸受３１ａ、３１ｂにより、スライド板２１は、リニア軸受３１ａのレール３２ａの長さ方向に沿って（Ｘ方向に）滑動可能とされている。【００２１】
直動駆動装置２３は、回転駆動装置３３、そして回転駆動装置３３の回転軸３４に備えられたボールねじ３５から構成されている。直動駆動装置２３の駆動軸としては、ボールねじ３５のねじ軸３６に嵌め合わされたナット２２が用いられている。この駆動軸（ナット）２２はスライド板２１に固定されている。このため、直動駆動装置２３の回転駆動装置３３を駆動することにより、スライド板２１をリニア軸受３１ａのレール３２ａの長さ方向に沿って前後に移動（滑動）させることができる。直動駆動装置としては、ステッピングモータやサーボモータなどの回転駆動装置とボールねじとを組み合わせたもの、あるいは超音波リニアモータに代表される公知の直動駆動装置を用いることができる。【００２２】
昇降装置１２には、スライド部材２４と昇降部材２５との組が、例えば、四組備えられている。各組のスライド部材２４と昇降部材２５との間には、例えば、昇降部材２５の斜面２５ａに固定されたレール３７ａと、スライド部材２４の斜面２４ａに固定されたスライダ３７ｂとからなるリニア軸受３７が備えられている。リニア軸受３７により、昇降部材２５がスライド部材２４の斜面２４ａに沿って円滑に移動可能となる。【００２３】
また、図３の右側にて上下に並んで配置されている二つの昇降部材の各々は、上記とは別のリニア軸受を介して、Ｚ方向にのみ移動可能な状態にて基台１１に取り付けられている。例えば、図４の右側に配置されている昇降部材２５は、その右側の側面に固定されているレール３８ａと、レール３８ａに嵌め合わされ、基台１１に固定されているスライダ３８ｂとからなるリニア軸受３８により、Ｚ方向にのみ移動可能とされている。従って、直動駆動装置２３を駆動して、図４に示すスライド板２１をスライド部材２４と共に、例えば、図の右方向に移動させることにより、昇降部材２５が上昇し、支持板１３、そしてテーブル板１４を上方に移動させることができる。【００２４】
なお、上記の昇降装置１２は、その高さが低く高剛性を示すため、本発明の位置決めテーブルに好ましく用いることができる。なお、昇降装置の構成に特に制限はない。例えば、駆動装置とリンク装置もしくはカム装置とを組み合わせた構成の昇降装置を用いることもできる。【００２５】
次に、図２に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４を、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、そしてθ方向のそれぞれに移動させるために用いる三個の直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、各々の直動駆動装置をテーブル板に接続するために用いる接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃとについて説明する。【００２６】
図３に示すように、三個の直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、基台１１の上の昇降装置１２の周囲に配設されている。直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、各々接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃを介してテーブル板１４に接続されている駆動軸１６、１６、１６を備えている。【００２７】
図１及び２に示すように、直動駆動装置１７ａは、上記の直動駆動装置２３の場合と同様に回転駆動装置３９、そして回転駆動装置３９の回転軸４０に備えられたボールねじ４１から構成されている。そして直動駆動装置１７ａの駆動軸としては、ボールねじ４１のねじ軸４２に嵌め合わされたナット１６が用いられている。この駆動軸（ナット）１６は、接続具１５ａを介してテーブル板１４に接続されている。直動駆動装置１７ｂ、１７ｃの各々の構成は、直動駆動装置１７ａと同様である。なお、各々の直動駆動装置としては、ステッピングモータやサーボモータなどの回転駆動装置とボールねじとを組み合わせたもの、あるいは超音波リニアモータに代表される公知の直動駆動装置を用いることができる。これらの直動駆動装置としては、互いに構成が異なるものを用いてもよい。【００２８】
そして、接続具１５ａは、テーブル板１４の表面に垂直な方向に配置されたレール１８ａとレール１８ａにその長さ方向に沿って移動可能に取り付けられているスライダ１８ｂとからなる第一のリニア軸受１８、第一のリニア軸受１８のレール１８ａに直交する方向に配置されたレール１９ａとレール１９ａにその長さ方向に沿って移動可能に取り付けられているスライダ１９ｂとからなる第二のリニア軸受１９、及びテーブル板１４の表面に垂直な方向を軸に揺動可能な可動部２０ａを備える揺動具２０をこの順に連結した構成を有している。接続具１５ｂ、１５ｃの各々の構成は、接続具１５ａと同様である。なお、各々の接続具の第一のリニア軸受、第二のリニア軸受、そして揺動具を連結する順序に特に制限はない。また、これらの接続具として、互いに構成が異なるもの（例えば、上記の第一のリニア軸受、第二のリニア軸受及び揺動具を連結する順序が互いに異なっているもの）を用いてもよい。【００２９】
位置決めテーブル１０の場合、接続具１５ａの第一のリニア軸受１８のスライダ１８ｂは、上部がテーブル板１４の側面に固定され、テーブル板の下方へと伸びるスライダ支持材４４に固定されており、そしてレール１８ａは、レール支持材４５に固定されている。レール支持材４５は、図１の右側から見ると逆Ｔ字形をしており、その下側部分はＹ方向に伸びている。そして第二のリニア軸受１９のレール１９ａは、レール支持材４５の下側部分にＹ方向に沿って固定されており、そしてスライダ１９ｂは揺動具２０の可動部２０ａに固定されている。【００３０】
位置決めテーブル１０の第一のリニア軸受１８、そして第二のリニア軸受１９としては、レールに複数個の小球を介してスライダが嵌め合わされた構成のリニア軸受が用いられている。このような構成を持つリニア軸受は、一般に、リニアガイドと呼ばれている。リニアガイドに代えて、クロスローラーガイドなどの公知のリニア軸受を用いることもできる。また、ブッシュ（特にボールブッシュ）を取り付けた軸を、この軸を上記のレールとして、そしてブッシュを上記のスライダとして用いることもできる。【００３１】
位置決めテーブル１０の揺動具２０としては、テーブル板１４の表面に垂直な方向を軸に揺動可能な可動部２０ａを備えるヒンジが用いられている。ヒンジに代えて、環状に形成されている公知のスベリ軸受やコロガリ軸受を、その内輪もしくは外輪を可動部として用いることもできる。また、円弧の形状に湾曲したレールを持つリニア軸受を、そのレールもしくはスライダを上記の可動部として用いることもできる。【００３２】
そして、前記の三つの接続具のうちの二つの接続具１５ａ、１５ｂの第二のリニア軸受１９、１９のレール１９ａ、１９ａは互いに平行に配置され、且つ残りの接続具１５ｃの第二のリニア軸受１９のレール１９ａと直交する方向に配置されている。なお、前記の二つの接続具１５ａ、１５ｂの第二のリニア軸受１９、１９のレール１９ａ、１９ａは互いに同軸に配置することもできる。【００３３】
このように、三個の直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃの各々を上記の接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃを介してテーブル板１４に接続することにより、直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び昇降装置１２を用いて、テーブル板１４を、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向、そしてＺ方向のそれぞれに移動させ、その表面に置かれた対象物を高い精度で位置決めすることができる。以下に、位置決めテーブル１０のテーブル板１４の移動方法の例について説明する。【００３４】
図６は、図２に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４をＸ方向に移動させた状態を示す図である。但し、図６においては、テーブル板１４の移動方向を明確にするため、移動前のテーブル板の位置を二点鎖線で示し、テーブル板１４をその可動距離を超えて大きく移動させた状態にて実線で示し、そして支持板（図１：１３）の記載は省略してある（以下に示す図７及び図８も同様である）。なお、図５に示すように、例えば、テーブル板１４のＸ方向（図の左右の方向）の可動距離は、図の左側の方向に距離Ｄ1、そして右側の方向に距離Ｄ2である。【００３５】
図６に示すように、例えば、直動駆動装置１７ａの駆動軸１６を接続具１５ａの側とは逆側に、そして直動駆動装置１７ｂの駆動軸１６を接続具１５ｂの側に互いに等しい量で駆動することにより、テーブル板１４をＸ方向に移動させることができる。この際に、テーブル板１４は、接続具１５ｃの第二のリニア軸受１９のレール１９ａがスライダ１９ｂに対してＸ方向に移動するため、支持板（図１：１３）の表面に沿って円滑に移動することができる。すなわち、テーブル板１４に接続具１５ｃを介して接続されている直動駆動装置１７ｃ、あるいは支持板に接続されている昇降装置（図４：１２）がテーブル板の移動を妨げることがない。このため、位置決めテーブル１０は、テーブル板１４をＸ方向（あるいはＸ方向とは逆の方向）に精密に移動させ、その表面に配置された位置決め対象物をＸ方向にて高い精度で位置決めすることができる。【００３６】
図７は、図２に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４をＹ方向に移動させた状態を示す図である。図７に示すように、例えば、直動駆動装置１７ｃの駆動軸１６を接続具１５ｃの側に駆動することにより、テーブル板１４をＹ方向に移動させることができる。この際に、テーブル板１４は、接続具１５ａ、１５ｂの各々の第二のリニア軸受１９のレール１９ａがスライダ１９ｂに対してＹ方向に移動するため、支持板の表面に沿って円滑に移動することができる。すなわち、テーブル板１４に接続具１５ａ、１５ｂの各々を介して接続されている直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、あるいは支持板に接続されている昇降装置がテーブル板の移動を妨げることがない。このため、位置決めテーブル１０は、テーブル板１４をＹ方向（あるいはＹ方向とは逆の方向）に精密に移動させ、その表面に配置された位置決め対象物をＹ方向にて高い精度で位置決めすることができる。【００３７】
図８は、図２に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４をθ方向に回転移動させた状態を示す図である。図８に示すように、例えば、直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃの各々の駆動軸１６を、接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各々の側とは逆側に互いに等しい量で駆動することにより、テーブル板１４をその表面の中央の位置を中心としてθ方向に回転移動させることができる。この際に、テーブル板１４は、接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各々の揺動具２０の可動部２０ａが、それぞれ直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対して揺動するため、支持板の表面に沿って円滑に回転移動することができる。すなわち、テーブル板１４に各々接続具を介して接続されている直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、あるいは支持板に接続されている昇降装置がテーブル板の回転移動を妨げることがない。このため、位置決めテーブル１０は、テーブル板１４をθ方向（あるいはθ方向とは逆の方向）に精密に回転移動させ、その表面に配置された位置決め対象物をθ方向にて高い精度で位置決めすることができる。【００３８】
なお、位置決めテーブル１０は、直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃの各々の駆動軸１６の駆動方向や駆動量を調節することによって、テーブル板１４をその表面の任意の位置を中心としてθ方向（あるいはθ方向とは逆の方向）に回転移動させることができる。【００３９】
図９は、図４に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４をＺ方向に移動させた状態を示す図である。図９に示すように、例えば、昇降装置１２が備える直動駆動装置２３の駆動軸２２を図の右側の方向に駆動することにより、スライド板２１がスライド部材２４と共に図の右側の方向に移動し、これと同時に昇降部材２５が支持板１３と共に上昇するため、テーブル板１４をＺ方向に移動（上昇）させることができる。この際に、テーブル板１４は、図２に示す接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｂの各々の第一のリニア軸受１８のスライダ１８ｂがレール１８ａに対してＺ方向に移動するため、円滑に上昇することができる。すなわち、テーブル板１４に接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各々を介して接続されている直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃがテーブル板の移動を妨げることがない。このため、位置決めテーブル１０は、テーブル板１４をＺ方向（あるいはＺ方向とは逆の方向）に精密に移動させ、その表面に配置された位置決め対象物をＺ方向にて高い精度で位置決めすることができる。【００４０】
なお、上記のようなテーブル板のＸ方向、Ｙ方向、θ方向、そしてＺ方向への移動は、任意の２〜４つの方向を選択して同時に行なうこともできる。【００４１】
本発明の三次元位置決めテーブルには、基台上の昇降装置の周囲に配設され、上記の接続具と同様の構成の別の接続具を介してテーブル板に接続されている駆動軸を備えた別の直動駆動装置が備えられていてもよい。例えば、図２に示す位置決めテーブル１０の場合には、上記の別の直動駆動装置を、テーブル板１４の図の右側の側面に上記の別の接続具を介して接続する。この場合には、接続具１５ｃの第二のリニア軸受１９のレール１９ａと、上記の別の接続具の第二のリニア軸受のレールとが互いに同軸または平行に配置されていることが好ましい。これらの二個の直動駆動装置を用いて、テーブル板を上記のＸ方向に移動させる場合と同様にしてＹ方向に移動させることにより、テーブル板をＹ方向に移動させる際の直進性が高められる。このため、位置決めテーブルの位置決めの精度が更に高くなる。【００４２】
本発明の三次元位置決めテーブルは、複数の位置決めテーブルを積み重ねることなく構成できるので装置の高さを低くすることができ、また装置の構成も簡単である。更に本発明の位置決めテーブルにおいては、上記のようにテーブル板と直動駆動装置との接続方法が工夫されているため、各々の直動駆動装置あるいは昇降装置がテーブル板の円滑な移動を妨げることがない。従って、本発明の位置決めテーブルを用いることにより、テーブル板の上に置かれた位置決め対象物を三次元にて高い精度で位置決めすることができる。【００４３】
上記の位置決めテーブル１０は、例えば、テーブル板１４の長さ（図２：Ｌ）が２５０ｍｍに設定され、繰返し位置決め精度が、Ｘ方向にて±０．５μｍ、Ｙ方向にて±０．５μｍ、θ方向にて±０．６秒、そしてＺ方向にて±１μｍという高い精度での位置決めを行なうことができる。【００４４】
図１０は、本発明の三次元位置決めテーブルの別の構成例を示す平面図である。図１１は、図１０の位置決めテーブル５０のテーブル板５４及び支持板５３を図の右側から見た側面図である。図１２は、図１１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断したテーブル５４板及び支持板５３の断面図である。図１３は、図１０の位置決めテーブル５０から、直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、テーブル板５４、そしてテーブル板５４の下面に各々一対の支柱（図１２：５１、５１）によって固定された二枚の板材（図１２：５９ｃ、５９ｄ）を取り除いた状態を示す平面図である。図１４は、図１３に示す保持板５７ａの形状を説明する図である。そして図１５は、図１３に示す保持板５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄを、支持板５３の上から取り除いた状態を示す平面図である。【００４５】
三次元位置決めテーブル５０の構成は、テーブル板５４がその中央に開口部５４ａを、そして支持板５３がその中央部に開口部５３ａをそれぞれ備えていること以外は上記の三次元位置決めテーブル１０と同様である。すなわち、昇降装置１２を駆動することにより、図１５に示すように昇降装置１２が備える四個の昇降部材２５に支持された支持板５３を、その上に配置されたテーブル板５４と共に昇降させることができる。【００４６】
このように、三次元位置決めテーブルのテーブル板及び支持板の各々の中央に開口部が備えられていると、テーブル板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にて位置決めすることができる。【００４７】
例えば、液晶セルを構成する二枚のガラス基板を接着剤を介して互いに貼り合わせる際に、前記の撮像装置により各々のガラス基板の配置を検出（例えば、各々のガラス基板に付された位置決め用のマーク等の配置を検出）しながら、テーブル板５４の上に開口部５４ａを覆うようにして置かれた一方のガラス基板を、その上に僅かに間隔をあけて配置された他方のガラス基板に対して所定の位置に位置決めした後に上昇させる。このような操作によって、両者のガラス基板を高精度に位置決めした状態にて互いに貼り合わせることができる。なお、テーブル板の上に置かれるガラス基板は、その周縁部にて適当な治具により支持された状態にて、テーブル板の開口部の内側の領域の上方に配置することもできる。【００４８】
位置決めテーブル５０の場合には、図１１〜図１３に示すように、テーブル板５４は、支持板５３の表面に沿って配設された小球群５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄを介して支持板５３の上に滑動可能に配置されている。また、テーブル板５４と支持板５３との間には、各々上記の小球の直径よりも小さい厚みを有し、表面に沿って多数の透孔が形成されている四個の保持板５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄが配置されている。上記の小球の各々は、これらの保持板の透孔の各々に一つずつ収容され保持されている。【００４９】
上記の保持板５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄとしては、互いに同一の形状のものが用いられている。例えば、保持板５７ａは、図１４に示すように小球群５６ａを保持している。そして保持板５７ａの長さ方向の各々の端部の側には、一対の開口部５２、５２が備えられている。図１１及び図１４に示すように、保持板５７ａの各々の開口部５２の内側には、支持板５３にその表面から突き出した状態にて備えられた保持板規制用のピン６１が挿入される。保持板規制用のピン６１は、テーブル板５４の移動を繰り返した場合に、保持板５７ａが支持板５３の内側周縁あるいは外側周縁から大きく突き出さないように、すなわち保持板５７ａの透孔が支持板５３の内側あるいは外側に配置されないように保持板の動きを規制して、保持板５７ａの透孔からの小球の落下を防止する。【００５０】
図１１及び図１２に示すように、支持板５３の下側で且つ保持板５７ｃの下方の位置には、保持板６０ｃに保持された小球群５８ｃを介して板材５９ｃが配置されている。同様に、支持板５３の下側で且つ保持板５７ｄの下方の位置には、保持板６０ｄに保持された小球群５８ｄを介して板材５９ｄが配置されている。これらの板材５９ｃ、５９ｄの各々は、テーブル板５４の下面に一対の支柱５１、５１を介して固定されている。これにより、支持板５３は、テーブル板５４及び板材５９ｃにより小球群５６ｃ、５８ｃを介して予め加圧されている。同様に、支持板５３は、テーブル板５４及び板材５９ｄにより小球群５６ｄ、５８ｄを介して予め加圧されている。従って、図１０に示す位置決め装置５０もまた、そのテーブル板５４を、支持板５３との平行度を良好な状態に維持したまま、支持板５３の表面に沿って移動（滑動）させることができる。【００５１】
なお、図１０の位置決め装置５０のように、テーブル板５４及び支持板５３の各々に開口部が備えられ、そして上記のように位置決めの際に撮像装置を用いる場合には、支持板５３の上に配置される保持板の構成は、前記の撮像装置による位置決め対象物の配置の検出を妨げない限り特に制限はない。例えば、支持板５３の上に配置される保持板としては、支持板５３と対応する形状（中央に開口を備える矩形の）保持板を用いることもできる。同様に、支持板５３の下に配置される保持板の構成もまた、前記の撮像装置による位置決め対象物の配置の検出を妨げない限り特に制限はないが、図１５に示すように支持板５３の下面の昇降装置１２の昇降部材２５で支持される表面領域には保持板を配置しないようにする必要がある。【００５２】
三次元位置決めテーブル５０もまた、上記の位置決めテーブル１０の場合と同様に、複数の位置決めテーブルを積み重ねることなく構成できるので装置の高さを低くすることができ、そしてテーブル板５４の開口部５４ａの上方に配置された位置決め対象物を、例えば、その配置をテーブル板の開口の内側あるいはその下方に配置された撮像装置により検出しながら三次元にて高い精度で位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の三次元位置決めテーブルの構成例を示す図である。但し、位置決めテーブルが備える昇降装置（図４：１２）の記載は省略してある。
【図２】図１に示す位置決めテーブル１０を図の上側から見た図である。
【図３】図２に示す位置決めテーブル１０が備える昇降装置の構成を示す図である。
【図４】図２に示す位置決めテーブル１０を図の下側から見た図である。但し、直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、および接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃの記載は省略してある。
【図５】図１に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４及び支持板１３の拡大図である。但し、小球２６ａ及び２８ａの各々は、断面として記入していない。
【図６】図２に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４をＸ方向に移動させた状態を示す図である。但し、支持板（図１：１３）の記載は省略してある。
【図７】図２に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４をＹ方向に移動させた状態を示す図である。但し、支持板（図１：１３）の記載は省略してある。
【図８】図２に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４をθ方向に回転移動させた状態を示す図である。但し、支持板（図１：１３）の記載は省略してある。
【図９】図４に示す位置決めテーブル１０のテーブル板１４をＺ方向に移動させた状態を示す図である。
【図１０】本発明の三次元位置決めテーブルの別の構成例を示す平面図である。
【図１１】図１０の位置決めテーブル５０のテーブル板５４及び支持板５３を図の右側から見た側面図である。
【図１２】図１１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断したテーブル板５４及び支持板５３の断面図である。但し、小球の各々は、断面として記入していない。
【図１３】図１０の位置決めテーブル５０から、直動駆動装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、接続具１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、テーブル板５４、そしてテーブル板５４の下面に各々一対の支柱（図１２：５１、５１）によって固定された二枚の板材（図１２：５９ｃ、５９ｄ）を取り除いた状態を示す平面図である。
【図１４】図１３に示す保持板５７ａの形状を説明する図である。
【図１５】図１３に示す保持板５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄを、支持板５３の上から取り除いた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  三次元位置決めテーブル
１１  基台
１２  昇降装置
１３  支持板
１４  テーブル板
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  接続具
１６  駆動軸
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  直動駆動装置
１８  第一のリニア軸受
１８ａ  レール
１８ｂ  スライダ
１９  第二のリニア軸受
１９ａ  レール
１９ｂ  スライダ
２０  揺動具
２０ａ  可動部
２１  スライド板
２２  駆動軸
２３  直動駆動装置
２４  スライド部材
２４ａ  斜面
２５  昇降部材
２５ａ  斜面
２６  小球群
２６ａ  小球
２７  保持板
２８  小球群
２８ａ  小球
２９  板材
３０  保持板
３１ａ、３１ｂ  リニア軸受
３２ａ、３２ｂ  レール
３３  回転駆動装置
３４  回転軸
３５  ボールねじ
３６  ねじ軸
３７  リニア軸受
３７ａ  レール
３７ｂ  スライダ
３８  リニア軸受
３８ａ  レール
３８ｂ  スライダ
３９  回転駆動装置
４０  回転軸
４１  ボールねじ
４２  ねじ軸
４４  スライダ支持材
４５  レール支持材
５０  三次元位置決めテーブル
５１  支柱
５２  開口部
５３  支持板
５３ａ  開口部
５４  テーブル板
５４ａ  開口部
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ  小球群
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ  保持板
５８ｃ、５８ｄ  小球群
５９ｃ、５９ｄ  板材
６０ｃ、６０ｄ  保持板
６１  保持板規制用のピン
【図１】
2007055339.tif 000003
【図２】
2007055339.tif 000004
【図３】
2007055339.tif 000005
【図４】
2007055339.tif 000006
【図５】
2007055339.tif 000007
【図６】
2007055339.tif 000008
【図７】
2007055339.tif 000009
【図８】
2007055339.tif 000010
【図９】
2007055339.tif 000011
【図１０】
2007055339.tif 000012
【図１１】
2007055339.tif 000013
【図１２】
2007055339.tif 000014
【図１３】
2007055339.tif 000015
【図１４】
2007055339.tif 000016
【図１５】
2007055339.tif 000017
【国際調査報告】
2007055339.tif 000018
2007055339.tif 000019
2007055339.tif 000020
2007055339.tif 000021