(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度の位置決めが可能なＸＹテーブルを提供する。【解決手段】上テーブル２の位置データを検出する第１位置検出手段２０と、下テーブル５の位置データを検出する第２位置検出手段３０とを備えたＸＹテーブル１。前記第１位置検出手段２０が、カーボンナノチューブを含む素材で作製され、その表面に微小な凹凸が形成された細長体からなり、前記上レールの長手方向に沿って前記上テーブルに固設された第１被検出部２０ａと、この第１被検出部２０ａの凹凸と対向する位置に配設された第１センサ２０ｂとで構成されており、且つ前記第２位置検出手段３０が、カーボンナノチューブを含む素材で作製され、その表面に微小な凹凸が形成された細長体からなり、前記下レールの長手方向に沿って前記下テーブルに固設された第２被検出部３０ａと、この第２被検出部の凹凸と対向する位置に配設された第２センサ３０ｂとで構成した。【選択図】図１
2007190653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物が搭載される上テーブルと、この上テーブルを往復直線移動可能に支持する上レールと、この上レールに沿って前記上テーブルを往復直線移動させる第１駆動手段と、前記上テーブルの位置データを検出する第１位置検出手段と、前記上レールが載置される下テーブルと、前記上レールと直交する方向に延設され、前記下テーブルを、前記上テーブルと直交する方向に往復直線移動可能に支持する下レールと、この下レールに沿って前記下テーブルを往復直線移動させる第２駆動手段と、前記下テーブルの位置データを検出する第２位置検出手段と、を備えたＸＹテーブルであって、
前記第１位置検出手段が、カーボンナノチューブを含む素材で作製され、その表面に長手方向に沿って凹凸が形成された細長体からなり、前記上レールの長手方向に沿って移動側部材に配設された第１被検出部と、この第１被検出部の凹凸と対向する位置の固定側部材に配設された第１センサとで構成されており、且つ
前記第２位置検出手段が、カーボンナノチューブを含む素材で作製され、その表面に長手方向に沿って凹凸が形成された細長体からなり、前記下レールの長手方向に沿って移動側部材に配設された第２被検出部と、この第２被検出部の凹凸と対向する位置の固定側部材に配設された第２センサとで構成されていることを特徴とするＸＹテーブル。
【請求項２】
前記凹凸に代えて、スリットが、第１被検出部及び第２検出部の各細長体に形成されているＸＹテーブル。
【請求項３】
前記第１被検出部が配設される移動側部材が上テーブルであり、前記第２被検出部が配設される移動側部材が下テーブルである請求項１〜２のいずれかに記載のＸＹテーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸＹテーブルに関する。さらに詳しくは、アクチュエータを用いてテーブルをＸ軸及びＹ軸方向に位置決めするＸＹテーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工作機械、プレス成形機、トランスファマシン、産業用ロボット等において、Ｘ軸及びＹ軸方向に被加工物（ワーク）を位置決めするために、電動式又は油圧式のＸＹテーブルが用いられている。
一般的なＸＹテーブルは、吸着テーブル等を介して被加工物が搭載されるＸテーブル（上テーブル）と、このＸテーブルを摺動自在に支持する一対のＸ軸レール（上レール）と、このＸ軸レールに沿って前記Ｘテーブルを往復直線移動させる第１の駆動手段と、Ｘテーブルの位置を検出する第１の検出手段と、Ｘ軸レールを載置したＹテーブル（下テーブル）と、前記Ｘ軸レールと直交する方向に延びて前記Ｙテーブルを摺動自在に支持するＹ軸レール（下レール）と、このＹ軸レールに沿ってＹテーブルを往復直線移動させる第２の駆動手段と、Ｙテーブルの位置を検出する第２の検出手段とで主に構成されている。
そして、前記第１又は第２の検出手段として、発光素子及び受光素子を備えた光学式のセンサが多用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されているセンサは、固定部材に設けられた発光素子を有する発光部と、この発光部に対向してテーブル上に設けられた複数の受光素子を有する受光部とで構成されており、発光部からの光を前記受光部の受光素子で受光し、この受光素子の位置を検出することによって、前記テーブルのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を検出している。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３８６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のセンサは、テーブルに配設した複数の受光素子のうちいずれが受光したかによってテーブルの位置を検出するものであり、受光素子のサイズ及び受光素子の配設ピッチを小さくするのに限界があることから、ＸＹテーブルを高精度に位置決めすることができない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高精度の位置決めが可能なＸＹテーブルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＸＹテーブルは、被加工物が搭載される上テーブルと、この上テーブルを往復直線移動可能に支持する上レールと、この上レールに沿って前記上テーブルを往復直線移動させる第１駆動手段と、前記上テーブルの位置データを検出する第１位置検出手段と、前記上レールが載置される下テーブルと、前記上レールと直交する方向に延設され、前記下テーブルを、前記上テーブルと直交する方向に往復直線移動可能に支持する下レールと、この下レールに沿って前記下テーブルを往復直線移動させる第２駆動手段と、前記下テーブルの位置データを検出する第２位置検出手段とを備えたＸＹテーブルであって、
前記第１位置検出手段が、カーボンナノチューブを含む素材で作製され、その表面に長手方向に沿って凹凸が形成された細長体からなり、前記上レールの長手方向に沿って移動側部材に配設された第１被検出部と、この第１被検出部の凹凸と対向する位置の固定側部材に配設された第１センサとで構成されており、且つ
前記第２位置検出手段が、カーボンナノチューブを含む素材で作製され、その表面に長手方向に沿って凹凸が形成された細長体からなり、前記下レールの長手方向に沿って移動側部材に配設された第２被検出部と、この第２被検出部の凹凸と対向する位置の固定側部材に配設された第２センサとで構成されていることを特徴としている。
前記凹凸に代えて、第１被検出部及び第２検出部の各細長体にスリットを形成してもよい。
【０００８】
本発明のＸＹテーブルでは、テーブルの位置データを検出する位置検出手段が、当該テーブルを往復直線移動可能に支持するレールの長手方向に沿って移動側部材に配設された被検出部と、この被検出部の凹凸又はスリットと対向する位置の固定側部材に配設されたセンサとで構成されており、前記被検出部は、カーボンナノチューブを含む素材で作製された細長体からなっている。カーボンナノチューブを含む合成樹脂やゴム等の素材は、射出成形等により微細な寸法、形状に加工することができる。したがって、前記凹凸やスリットを被検出部分としてテーブルの位置を検出するに際し、前記センサでの分解能を高めることが可能となり、テーブルの位置を高精度に検出することができ、これによりテーブルを高精度に位置決めすることができる。
【０００９】
前記第１被検出部が配設される移動側部材を上テーブルとし、前記第２被検出部が配設される移動側部材を下テーブルとすることができる。この場合、被検出部が直接にテーブルに配設されているので、当該テーブルの位置をより高精度に検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＸＹテーブルによれば、高精度の位置決めをすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明のＸＹテーブルの実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るＸＹテーブルの正面説明図であり、図２は図１に示されるＸＹテーブルの部分側面説明図である。
ＸＹテーブル１は、工作機械やプレス成形機等の各種機器と組み合わせて用いられ、被加工物（ワーク）Ｗが搭載される上テーブルであるＸテーブル２と、このＸテーブル２を往復直線移動可能に支持する上レールであるＸ軸レール３と、このＸ軸レール３に沿って前記Ｘテーブル２を往復直線移動させるリニアモータ４と、前記Ｘ軸レール３が載置される下テーブルであるＹテーブル５と、前記Ｘ軸レール３と直交する方向に延設され、前記Ｙテーブル５を、前記Ｘテーブル２と直交する方向に往復直線移動可能に支持する下レールであるＹ軸レール６と、このＹ軸レール６に沿って前記Ｙテーブル５を往復直線移動させるリニアモータ７とを備えている。また、前記ＸＹテーブル１は、前記Ｘテーブル２の位置データを検出する第１位置検出手段２０と、前記Ｙテーブル５の位置データを検出する第２位置検出手段３０とを備えている。なお、本実施の形態では、リニアモータ４、７が、それぞれ第１駆動手段及び第２駆動手段を構成している。
【００１２】
本実施の形態では、前記被加工物Ｗは、その表面に多数の吸着孔を有する吸着テーブル８を介してＸテーブル２上に搭載されている。前記吸着孔は真空ポンプ（図示せず）に連通されており、空気の吸引力により被加工物Ｗが吸着テーブル８上に固定されるようになっている。吸着テーブル８の底面中央部には、水平断面が円形の軸穴８ａが形成されており、この軸穴８ａにＸテーブル２の表面に突設された短円柱状の支軸９が挿入されている。そして、吸着テーブル８は、この支軸９によりＸテーブル２に回動自在に支持されており、Ｘ軸及びＹ軸方向に往復直線移動できるだけでなく、モータ１０を駆動させることにより前記支軸９を中心として回動できるようになっている。
【００１３】
Ｘテーブル２は、断面略コの字状を呈しており、前記吸着テーブル８が載置される上面部２ａと、この上面部２ａの両側において下方に突設された係合部２ｂとで構成されている。この係合部２ｂも断面略コの字状を呈しており、Ｘテーブル２は、当該係合部２ｂにおいてＸ軸レール３に摺動自在に支持されている。
Ｘ軸レール３は、断面形状が凹状の部材からなっており、その両側縁に一対の平行なレール部３ａを有している。そして、このレール部３ａが前記Ｘテーブル２の係合部２ｂと係合し、当該Ｘテーブル２を摺動自在に支持している。前記Ｘ軸レール３は、図示しないボルトによりＹテーブル５上に固定されている。
【００１４】
Ｘテーブル２とＸ軸レール３により囲まれた空間内の中央には、当該Ｘテーブル２を往復直線移動させるリニアモータ４が配設されている。このリニアモータ４は、前記Ｘテーブル２の上面部２ａの底面２ｃに固設され当該Ｘテーブル２と一体化されたコイル４ａと、前記Ｘ軸レール３のレール部３ａと平行に延設された磁石４ｂ及びヨーク４ｃとを備えており、前記第１検出手段２０から出力されるＸテーブル２の位置データに基づいて、可動部であるコイル４ａを介してＸテーブル２の位置制御を行っている。
【００１５】
前記Ｙテーブル５は、略板状を呈しており、その両側縁には、壁部５ａが下方に突設されている。また、前記側縁よりも内側部分には、前記壁部５ａと平行な対向壁５ｂが当該壁部５ａと同程度だけ下方に突設されている。そして、この対向壁５ｂと壁部５ａにより構成される長溝１１内に左右（図１における左右）一対のＹ軸レール６が挿入されている。そして、このＹ軸レール６によってＹテーブル５が摺動自在に支持されている。なお、本実施の形態では、Ｙテーブル５の両側縁部を支持する一対のＹ軸レール６とともに、一対のＹ軸レール６間に位置するセンターレール１２によりＹテーブル５の中央部を支持する構成であり、Ｘテーブル２がＹテーブル５上の中央付近に位置しても、前記センターレール１２がＸテーブル２の荷重を受け止めるため、Ｙテーブル５に撓みが生じることがなく、高精度にテーブルの位置決めをすることができる。
【００１６】
前記一対のＹ軸レール６の間であって且つセンターレール１２の両側には、Ｙテーブル５を往復直線移動させる一対のリニアモータ７が配設されている。このリニアモータ７は、前述したリニアモータ４と同様に、Ｙテーブル５の底面５ａに固設され当該Ｙテーブル５と一体化されたコイル７ａと、前記Ｙ軸レール６と平行に延設された磁石７ｂ及びヨーク７ｃとを備えており、前記第２検出手段３０から出力されるＹテーブル５の位置データに基づいて、可動部であるコイル７ａを介してＹテーブル５の位置制御を行っている。
Ｙテーブル５は、図示しないボルトにより定盤１３に固定され、この定盤１３は、脚部１４を備えた免振台１５上に載置されている。
【００１７】
Ｘテーブル２の位置データを検出する第１検出手段２０は、前記Ｘ軸レール３の長手方向に沿って、移動側部材であるＸテーブル２の係合部２ｂの内側面に配設された第１被検出部２０ａと、この第１被検出部２０ａと対向する位置の固定側部材であるＸ軸レール３のレール部３ａに配設された第１センサ２０ｂとで構成されており、一方、Ｙテーブル５の位置データを検出する第２検出手段３０は、前記Ｙ軸レール６の長手方向に沿って、移動側部材であるＹテーブル５の底面５ａに配設された第２被検出部３０ａと、この第２被検出部３０ａと対向する位置の固定側部材であるセンターレール１２に配設された第２センサ３０ｂとで構成されている。なお、Ｘテーブル２の係合部２ｂに代えて、コイル４ａ等他の移動側部材に第１被検出部２０ａを配設することができる。このことは、第２被検出部３０ａについても同様である。
【００１８】
本発明の特徴は、前記第１被検出部２０ａ及び第２被検出部３０ａが、いずれもカーボンナノチューブを含む素材で作製され、その表面に長手方向に沿って凹凸が形成された細長体からなっていることである。この細長体は、熱可塑性ポリイミド等の合成樹脂や、ニトリル等のゴムや、炭素繊維複合材にカーボンナノチューブを配合した素材で作製されているので、導電性を有するとともに、大きな機械的強度及び優れた形状安定性を備えている。そのため、エッチング等により前記凹凸を微細な寸法、形状に加工することができる。したがって、前記凹凸を被検出部分としてテーブルの位置データを検出するに際し、前記センサでの分解能を高めることが可能となり、その結果テーブルの位置を高精度に検出することができ、当該テーブルを高精度に位置決めすることができる。
【００１９】
前記第１被検出部２０ａ及び第２被検出部３０ａは、いずれもカーボンナノチューブを含む素材で作製されているので、導電性を有しており、この導電性を利用して前記第１センサ２０ｂ及び第２センサ３０ｂの検出面に対する前記凹凸のエアギャップの変化（凹の部分と凸の部分とでは、センサの検出面までの距離、すなわちエアギャップが異なる）を当該第１センサ２０ｂ及び第２センサ３０ｂに検出させることができる。したがって、第１センサ２０ｂ及び第２センサ３０ｂとしては、例えば渦電流式の変位センサを用いることができ、この変位センサによって第１被検出部２０ａ及び第２被検出部３０ａとの間に磁界を発生させ、テーブルの移動に応じた磁界の磁束（密度）の変化を検出することができる。より詳細には、第１センサ２０ｂ及び第２センサ３０ｂは、第１被検出部２０ａ及び第２被検出部３０ａの被検出面（凹凸部）側に向かって（バイアス）磁界を発生する磁界発生部と、前記被検出面側から戻ってきた磁束を検出するホール素子等の磁気検出素子を有する磁気検出部とを備えている（図示せず）。そして、磁界発生部から磁界を発生させると、前記凹凸の表層部分では、カーボンナノチューブにより付与された導電性により磁界の磁束を打ち消すような渦電流が生じるが、前記第１センサ２０ｂ及び第２センサ３０ｂの検出面が前記凹凸の凹部に対向している場合と、凸部に対向している場合とでは、透磁率の小さい空気の前記ギャップが異なることから、前記磁気検出部で検出される磁束は、凹部に対向している場合に比べて、凸部に対向している場合の方が大きな値となる。このように、第１センサ２０ｂ及び第２センサ３０ｂでは、その検出面が対向する凹部又は凸部に一致して磁束の検出値が変化しており、当該第１センサ２０ｂ及び第２センサ３０ｂは、その磁束検出値を示す検出（電圧）信号を、ＸＹテーブルの駆動を制御する制御部（図示せず）に出力する。そして、磁束検出値の変化回数が前記凹部又は凸部の数に対応していることから、制御部にて各テーブルの位置が検出され、前記リニアモータ４、７等の制御に反映される。
【００２０】
なお、本発明において、センサの種類は特に限定されるものではなく、渦電流式の変位センサに代えて、カーボンナノチューブによる導電性を利用した他のセンサ、例えば静電容量式の変位センサを用いることができる。また、前記凹凸に代えて、第１被検出部２０ａ及び第２被検出部３０ａを構成する細長体にスリットを形成すると、光センサやレーザセンサの利用が可能になる。この場合、スリットの部分と、スリット間の部分の反射率の違いを利用することでテーブルの位置を検出することができる。
【００２１】
また、本実施の形態では、被加工物を固定するのに吸着テーブル８を用いているが、万力により被加工物をＸテーブルに固定する等して、当該吸着テーブル８を省略するようにしてもよい。
さらに、本実施の形態では、テーブルを往復直線移動させる駆動手段として、リニアモータを用いているが、これに限定されるものではなく、電動サーボモータ又は油圧モータとボールねじとを組み合わせたロータリ式アクチュエータや、復動式油圧シリンダを用いたアクチュエータ等、従来より知られている駆動手段を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のＸＹテーブルの一実施の形態の正面説明図である。
【図２】図１に示されるＸＹテーブルの部分側面説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ＸＹテーブル
２Ｘテーブル
３Ｘ軸レール
４リニアモータ
５Ｙテーブル
６Ｙ軸レール
７リニアモータ
２０第１位置検出手段
３０第２位置検出手段
Ｗ被加工物
【図１】
2007190653.tif 000003
【図２】
2007190653.tif 000004