(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｘ−Ｙテーブルの送りねじピッチに対する正確精密な数値移動を高精度に維持することができる、製作コストの安価なマイクロスコープ等の光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構を提供する。【解決手段】送りねじ１３が正確に水平でかつテーブル面と平行となるようにするため、送りねじナットホルダ１７の高さ位置を、これと接続固定する連結板８との間に間隙が生じるように製作し、この間隙中に薄肉の上記シム板を１枚又は複数枚挟み込んで、送りねじ１３を正確に水平に保持できるように構成してなることを特徴とする。また、送りねじ１３端部のガタを解消するため、送りねじ１３のねじ切り部分の長さは、該送りねじ１３を回転自在に支持する前記両端部のベアリング間の距離よりも若干短くし、ワッシャにより送りねじ先端方向に向けて押圧するよう賦勢するよう構成する。【選択図】図１
2013088710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ−Ｙテーブルが被測定物を載置するための方形の上板と、該上板とほぼ同形同大の中板と、光学測定機器本体に取り付け固定する下板とを水平に積層構成され、上記中板の上下両面にはそれぞれ２本一対のガイドレールが両側方に寄せてかつ上下両面で互いに直交する方向に取り付け固定されて、該ガイドレールに沿って上板はＸ軸方向に、また中板はＹ軸方向にそれぞれスライド移動自在に構成され、上記中板の相隣り合う側端部には、上板をＸ軸方向に、また中板をＹ軸方向にそれぞれスライド駆動するための同一構成の２個の送りねじ機構が配置固定されてなり、
一方の送りねじ機構は上板に接続固定されて水平に突出する連結板が該送りねじ機構を構成する送りねじナットホルダ上部に連結されて上板をスライド駆動し、また他方の送りねじ機構は下板に接続固定されて水平に突出する他の連結板を介して上記と同様にして中板をスライド駆動するよう構成され、
各送りねじ機構は、該機構全体を中板に保持固定する背板と、該背板前面にその長さ方向両端部に寄せて送りねじ駆動用モータの取付け用ホルダと、送りねじ先端部を保持する先端ベアリングホルダと、上記モータ取付け用ホルダ側に寄せて送りねじ基部側の他のベアリングホルダとをそれぞれ背板面に直角に縦方向に突出するようにして備え、互いに間隔を置いて設けられた上記２個のベアリングホルダにはそれぞれボールベアリングが設けられ、送りねじは両ボールベアリング間に差し渡されて、該ボールベアリングにより両端部を回転自在に支持し、
上記２個のベアリングホルダの中間には送りねじと螺合する送りねじナットを付設固定した送りねじナットホルダが設けられ、該送りねじナットホルダは、上記背板に固定されることなく、それぞれ上記スライド移動自在の上板および中板から水平に突出する連結板の板面にシム板を介して接続固定され、
上記送りねじナットホルダの高さ位置は、これと接続固定する連結板との間に間隙が生じるように製作し、この間隙中に薄肉の上記シム板を１枚又は複数枚挟み込んで、送りねじを正確に水平に保持できるように構成してなることを特徴とする光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構。
【請求項２】
前記送りねじのねじ切り部分の長さは、該送りねじを回転自在に支持する前記両端部のベアリング間の距離よりも若干短くして、両ベアリング間には送りねじのねじ切りされていない部分がわずかに露呈したスラスト隙間を設け、送りねじの基部側の前記ベアリングホルダの前側にはバックアップワッシャを取り付け、更にその前側の送りねじのねじ切り部分端部にバックアップナットを螺合固定し、上記ワッシャにより送りねじ先端方向に向けて押圧するよう賦勢してなることを特徴とする請求項１記載の光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロスコープなど、精密な光学測定機器において、被測定物を載置するためのＸ−Ｙテーブルを互いに直交するＸ軸方向（例えば前後方向）とＹ軸方向（例えば左右方向）にスライド駆動する送りねじ機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のＸ−Ｙテーブル（ステージ）は、正確かつ円滑にＸ−Ｙ方向に数値移動できることが必要不可欠な機能とされている。
【０００３】
そのためには、テーブル下側に設けられた２本１対のガイドレールと平行に送りねじを駆動する必要があり、ガイドレールをＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ平行に配置して、上下テーブルの間にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させるための２つの送りねじ機構を固定するが、テーブル中央部に被測定物をライトで照射するための開口部を設けるタイプのものでは、この送りねじ機構をテーブルのサイドに配置することとなり、Ｘ軸方向とＹ軸方向へ駆動する２つの送りねじ機構を別ユニットでテーブルに後付けする構造が多く採用されているが、この種の装置ではミクロン単位での正確さが必要であり、その組付け固定の精度によって上記の基本的機能が左右されてしまう。
【０００４】
そこで、このＸ−Ｙテーブルの基本機能である送りねじピッチに対する正確精密な数値移動を維持するため、送りねじ機構を取り付ける固定用テーブルの送りねじの機構部分を精密鋳物で形成し、精密な一体加工を施して、複雑な部品構成の機器とした電動Ｘ−Ｙテーブルが現在知られているが、その製造に手間がかかり、製作コストも極めて高くならざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７８１２０号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構は、高精度に加工された２個の送りねじ機構ユニットを、Ｘ−Ｙテーブル側面に後付けで取り付け固定して上記機能を高精度に維持することができるようにした、製作コストの安価な送りねじ機構を提供するものである。
【０００７】
この送りねじ機構をユニット化した場合、テーブルの基準取り付け面に対してＸ軸方向とＹ軸方向に駆動する各部品を固定する際に、それぞれの水平方向の寸法誤差をテーブルとの連結部分において長孔とこれと嵌合するピンとの組合せによって回避修正することは可能であっても、送りねじが基準取り付け面に対してＺ軸方向（上下方向）に寸法誤差があった場合、即ち送りねじが正確に水平でかつテーブル面と平行となっていなければ、送りねじを回転駆動する場合に送りねじに無理な力がかかり、送りねじの円滑な回転ができなくなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明では、送りねじの軸芯と移動テーブルの盤面（従って、対応するガイドレールに対して）とを確実に平行に固定することができるようにすると共に、送りねじ機構のねじ部のスラスト隙間（バックラッシュ）によるガタを防止することができるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構を提供することを課題とする。
【０００９】
すなわち、送りねじのねじ切り部分の長さ（Ｌ）が送りねじ両端部を回転自在に支持する両ベアリング間の距離と同一又はそれより長いと、送りねじが両端部からその軸方向に締め付け圧接されて回転し難くなるので、ねじ切り部分の長さは上記両ベアリング間の距離よりも短くする必要があるが（図４参照）、そうすると、両ベアリング間には送りねじのねじ切りされていない端部がわずかに露呈した隙間（バックラッシュ）を生じさせてしまうこととなり、この隙間が送りねじ端部のガタの原因ともなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係るＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構では、特に送りねじが正確に水平でかつテーブル面と平行とするため、Ｘ−Ｙテーブルが被測定物を載置するための方形の上板と、該上板とほぼ同形同大の中板と、光学測定機器本体に取り付け固定する下板とを水平に積層構成され、上記中板の上下両面にはそれぞれ２本一対のガイドレールが両側方に寄せてかつ上下両面で互いに直交する方向に取り付け固定されて、該ガイドレールに沿って上板はＸ軸方向に、また中板はＹ軸方向にそれぞれスライド移動自在に構成され、上記中板の相隣り合う側端部には、上板をＸ軸方向に、また中板をＹ軸方向にそれぞれスライド駆動するための同一構成の２個の送りねじ機構が配置固定されてなり、一方の送りねじ機構は上板に接続固定されて水平に突出する連結板が該送りねじ機構を構成する送りねじナットホルダ上部に連結されて上板をスライド駆動し、また他方の送りねじ機構は下板に接続固定されて水平に突出する他の連結板を介して上記と同様にして中板をスライド駆動するよう構成され、各送りねじ機構は、該機構全体を中板に保持固定する背板と、該背板前面にその長さ方向両端部に寄せて送りねじ駆動用モータの取付け用ホルダと、送りねじ先端部を保持する先端ベアリングホルダと、上記モータ取付け用ホルダ側に寄せて送りねじ基部側の他のベアリングホルダとをそれぞれ背板面に直角に縦方向に突出するようにして備え、互いに間隔を置いて設けられた上記２個のベアリングホルダにはそれぞれボールベアリングが設けられ、送りねじは両ボールベアリング間に差し渡されて、該ボールベアリングにより両端部を回転自在に支持し、上記２個のベアリングホルダの中間には送りねじと螺合する送りねじナットを付設固定した送りねじナットホルダが設けられ、該送りねじナットホルダは、上記背板に固定されることなく、それぞれ上記スライド移動自在の上板および中板から水平に突出する連結板の板面にシム板を介して接続固定され、上記送りねじナットホルダの高さ位置は、これと接続固定する連結板との間に間隙が生じるように製作し、この間隙中に薄肉の上記シム板を１枚又は複数枚挟み込んで、送りねじを正確に水平に保持できるように構成してなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明では、上記した送りねじ端部のガタを解消するため、送りねじのねじ切り部分の長さは、該送りねじを回転自在に支持する前記両端部のベアリング間の距離よりも若干短くして、両ベアリング間には送りねじのねじ切りされていない部分がわずかに露呈したスラスト隙間を設け、送りねじの基部側の前記ベアリングホルダの前側にはバックアップワッシャを取り付け、更にその前側の送りねじのねじ切り部分端部にバックアップナットを螺合固定し、上記ワッシャにより送りねじ先端方向に向けて押圧するよう賦勢するよう構成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構によれば、上記のような構成から、テーブルのＸ軸方向又はＹ軸方向へのスライド移動の際に、送り駆動トルクと送りねじピッチを正確かつ円滑にＸ−Ｙテーブルへ伝達することができ、送りねじが正確に水平でかつテーブル面と確実に平行とすることができ、また、送りねじ端部のガタを確実に解消することができるので、光学精密測定器の基本である数値制御と測定を、ばらつきなく安価に行うことができ、ＪＩＳ規格に適合した製品を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルとその駆動用送りねじ機構の一例を示す一部切欠斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構を別の方向から見た一部切欠斜視図である。
【図３】本発明に係る光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構の拡大斜視図である。
【図４】本発明に係る光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構の分解斜視図である。
【図５】本発明に係る光学測定機器におけるＸ−Ｙテーブルの駆動用送りねじ機構の組み合せ状態を示す一部切欠斜視図である。
【図６】本発明に係る光学測定機器における駆動用送りねじ機構のＸ−Ｙテーブルへの取り付け状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明に係るマイクロスコープ等の精密光学測定機器における金属製のＸ−Ｙテーブルとその駆動用の金属製送りねじ機構の一例を示す斜視図、第２図は第１図の機構を別の方向から見た斜視図であり、このＸ−ＹテーブルＡは、被測定物を載置する方形の上板１と、該上板１とほぼ同形同大の中板２と、該中板２より小さな方形の下板３との上下３層からなって水平に積層構成され、下板３は光学測定機器本体の取付け板（図示せず）に取付け固定されている。
【００１５】
上記の上中下の各板１，２，３の中央部には開口部１ａ、２ａ、３ａが形成されていて、該開口部を通して下方から被測定物をライトで照射することができるようになっている。なお、図示されていないが、最上段の上板１の開口部１ａ上には透明なガラス板やアクリル板が嵌め込まれ、その上に被測定物を載置できるようになっている。
【００１６】
上記中板２の上下両面には、それぞれ２本一対のガイドレール４，４及び５，５が両側方に寄せてかつ上下両面で互いに直交する方向に取り付け固定されており、例えば中板２上面のガイドレール４，４はＸ軸（前後方向）と、また中板２下面のガイドレール５，５はＹ軸（左右方向）と平行となるよう構成され、上板１の下面及び下板３の上面の上記ガイドレール４，４及び５，５位置の相応個所には該ガイドレール４，４上及び５，５上にまたがるようにしてスライド移動自在に噛合する少なくとも２個の略コ字形のスライダ６，６及び７，７がそれぞれ固定されている。（図１〜２参照）
【００１７】
ＢはＸ−ＹテーブルＡのガイドレール４，４と平行する一側面に配設された送りねじ機構で、該送りねじ機構Ｂは上板１に接続固定されて水平に突出する連結板８が後記する送りねじナットホルダ１７上部と連結されていて、Ｘ−ＹテーブルＡの上板１をＸ軸方向（前後方向）にスライド駆動するようになっており、また、ＣはＸ−ＹテーブルＡのガイドレール５，５と平行する一側面に配設された送りねじ機構で、該送りねじ機構ＣはＸ−ＹテーブルＡを下板３に接続した他の連結板（図示せず）を介して中板２をＹ軸方向（左右方向）にスライド駆動するようになっている。（図１〜２参照）
【００１８】
この２つの送りねじ機構Ｂ、Ｃは、その駆動対象が異なるだけで、その構成は全く同一である。
【００１９】
そこで、以下、上板１をＸ軸方向（前後方向）にスライド駆動する送りねじ機構Ｂの構成を図３〜６により説明すると、９は送りねじ機構Ｂ全体を中板２に保持固定するための背板で、該背板９前面にはその長さ方向両端部に寄せて送りねじ駆動用サーボモータ１０の取付け用ホルダ１１と、棒状の送りねじ１３の先端部を保持する先端ベアリングホルダ１２と、上記モータ取付け用ホルダ１１側に寄せて基部側の他のベアリングホルダ１４とがそれぞれ直角に縦方向に突出するように設けられており、互いに間隔を置いて設けられた上記２個のベアリングホルダ１２、１４にはそれぞれボールベアリング１５，１６が設けられ、送りねじ１３は両ボールベアリング１５，１６間に差し渡されて、該ボールベアリング１５，１６により送りねじ１３のねじ切りされていない両端部を回転自在に支持している。
【００２０】
１７は上記２個のベアリングホルダ１２、１４の中間にあって、上記送りねじ１３と螺合する送りねじナット１８を付設固定した送りねじナットホルダで、該送りねじナットホルダ１７は、上記背板９には固定されることなく、前記送りねじ機構Ｂ（又はＣ）におけるスライド移動自在の上板１に接続固定して水平突出する連結板８の下面に後記するシム板２２を介して取り付け固定され、モータ１０の駆動によりモータ軸の突出先端部に取り付けられるモータカップリング１９を介して送りねじ１３を回転駆動し、送りねじ１３の回転方向によって送りねじ１３と螺合する送りねじナット１８を備えた送りねじナットホルダ１７をその上側の連結板８と共に送りねじ１３のねじ軸に沿って前進又は後退させ、これにより、連結板８に固定したテーブル上板１をＸ軸方向（前後方向）にスライド移動するように構成されている。
【００２１】
前記したように、送りねじ１３のねじ切り部分（例えば、ねじピッチ１ｍｍ）の長さ（Ｌ）は、送りねじ１３を回転自在に支持するその両端部のベアリング１５，１６間の距離よりも若干短くする必要があり（図４参照）、これにより両ベアリング１５，１６間には送りねじ１３のねじ切りされていない部分がわずかに露呈した０．０１〜１．００ｍｍ程度のスラスト隙間（バックラッシュ）が生じて、この隙間が送りねじ１３端部のガタの原因となる。そこで、このガタを吸収除去するため、送りねじ１３にはその基部側のベアリング１５を支持するアリングホルダ１４の前方（送りねじナットホルダ１７側）にバックアップワッシャ２０を嵌め、更にその前側の送りねじ１３のねじ切り部分の端部にバックアップナット２１をビスで螺合固定し、該ワッシャ２０により送りねじ１３先端方向に押圧するよう賦勢すると共に上記スラスト隙間を埋めてガタを補正除去しているのである。
【００２２】
また、連結板８を介してテーブル上板１をＸ軸方向にスライド移動させる送りねじナット１８を付設固定した送りねじナットホルダ１７の上面の高さ位置が、これと接続固定する上板１から突出する連結板８下面と完全かつ正確に合致していれば問題はないが、送りねじ機構ＢをＸ−ＹテーブルＡに組み付けの際にナットホルダ１７の上面が高過ぎて連結板８下面を押し上げる関係になってしまったり、逆にナットホルダ１７上面と連結板８下面との間にわずかな隙間が生じてしまうような場合に、これを無理やりにナットホルダ１７と連結板８とをねじ固定してしまうと、送りねじ１３に対し無理な力が加わって水平を保持できなくなり、円滑な回転ができなくなる。
【００２３】
そこで、本発明では、送りねじナットホルダ１７上面の高さ位置を、これと接続固定する連結板８下面との間に若干の間隙２１が生じるようにあらかじめ設定して製作しておき、この間隙２１中には厚さが例えば０．０１ｍｍや０．０２ｍｍ、あるいはそれ以上の厚さの肉薄のシム板２２を複数準備しておき、該シム板２２を１枚あるいは複数枚挟みこんで、送りねじ１３を正確に水平に保持できるようにすると共に、連結板８も確実に水平に突出するようにして、送りねじ１３が円滑に回転できるように構成されている。
【００２４】
なお、送りねじ機構ＢをＸ−ＹテーブルＡに組み付ける際、送りねじ１３の軸芯が上板１の移動方向（Ｘ軸方向）と正確に平行でないと、送りねじ１３の回転がスムーズに行かず、上板１の円滑なスライド移動ができなってしまう。
そこで、前記した通り、送りねじナットホルダ１７とシム板２２を介して接続固定される上記連結板８の上板１側には突ピン２３を上方へ向けて突出固定し、上板１側には該突ピン２３と嵌合するＸ軸方向と直角方向（Ｙ軸方向）に長い長孔２４を開設して、送りねじ１３の軸芯が確実に上板１の移動方向（Ｘ軸方向）と平行となるように、連結板８の位置調整を行うことがきるようになっている。
【００２５】
このような構成は、テーブル中板２をＹ軸方向にスライド駆動する送りねじ機構ＣをＸ−ＹテーブルＡに組み付ける際も同様であるから、その説明は省略する。
以上のような構成になる本願発明は、送りねじ１３に対して無理な力が加わることなく円滑に回転駆動できるので、Ｘ−Ｙテーブルのスライド移動も円滑かつ正確に行われることとなる。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ−Ｘ−Ｙテーブル
Ｂ−送りねじ機構（Ｘ軸方向移動用）
Ｃ−送りねじ機構（Ｙ軸方向移動用）
１−上板
２−中板
３−下板
４−ガイドレール（Ｘ軸方向）
５−ガイドレール（Ｙ軸方向）
６−スライダ
７−スライダ
８−連結板
９−背板
１０−送りねじ駆動用モータ
１１−モータ取付け用ホルダ
１２−ベアリングホルダ
１３−送りねじ
１４−他のベアリングホルダ
１５−ボールベアリング
１６−ボールベアリング
１７−送りねじナットホルダ
１８−送りねじナット
１９−モータカップリング
２０−バックアップワッシャ
２１−送りねじナットホルダと連結板との間隙
２２−シム板
２３−突ピン
２４−長孔
【図１】
2013088710.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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