(57)【要約】【課題】  ボールねじとリニアスケールを近接一体化して耐荷重構造とし、精度を良くするとともに、移動対象をサブミクロンオーダーで移動することができるようにするものである。【解決手段】  パーソナルコンピュータに連結するコントローラを介してモータケーブルとスケールケーブルで操作される位置決め自動ステージにおいて、位置決め自動ステージ本体のどちらかの一端にステッピングモータを配設し、駆動部が配設された上面を２５〜４８ｍｍにスリム化し、ボールねじをリニアスケールの上部に、若干の間隙を持たせながらも密着させないように近接一体化して耐荷重ステージ構造とし、位置決め自動ステージの両サイドには組み込み方式のクロスローラガイドを設け、フィードバック制御をリニアスケールで行い、ボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ【選択図】図２
2009186450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーソナルコンピュータに連結するコントローラを介してモータケーブルとスケールケーブルで操作される位置決め自動ステージにおいて、位置決め自動ステージ本体のどちらかの一端にステッピングモータを配設し、駆動部が配設された上面を２５〜４８ｍｍにスリム化し、ボールねじをリニアスケールの上部に、若干の間隙を持たせながらも密着させないように近接一体化して耐荷重ステージ構造とし、位置決め自動ステージの両サイドには組み込み方式のクロスローラガイドを設け、フィードバック制御をリニアスケールで行い、ボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ
【請求項２】
耐荷重の大きい物に対応してスケール付き位置決め自動ステージをガイド付き機構（荷重用ブロク）に組み込むことを特徴としたボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ
【請求項３】
ボールねじとリニアスケールの近接一体化にあたって、ボールねじを位置決め自動ステージに組み込む前に、ボールねじ本体を５０〜１００℃の範囲内で予熱し、四弗化エチレン樹脂をボールねじ本体表面に熱噴射し、コーティングしたことを特徴としたボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ボールねじとリニアスケールを近接一体化することにより、耐荷重ステージ構造とし、精度を良くするとともに、移動対象をサブミクロンオーダーで移動することができるようにした位置決め自動ステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ボールねじとリニアスケールを用いて位置決めする自動ステージは、ボールねじとリニアスケールが乖離しているものが多く、そのために、組み立が複雑で、大型化し、肥大化していたが、位置決め装置などの分野では、超小型の光学部品や熱膨張率を考慮した耐熱・耐荷重などの材料が登場し、すでにアルミからチタン、ガラス、セラミックなどに代替され、位置決め自動ステージなどにも構造の単純化、小型化、スリム化の技術開発が期待されるようになってきている。【０００３】  精度についても、ミクロンからサブミクロンまでの、ストロークは１０〜５００ｍｍの製品が登場しているが、数ヵ月で精度が出なくなったというものが出るなど精度の維持に責任が持てないものが多くみられるようになった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ボールねじとリニアスケールを内蔵している自動ステージは、組み立てが複雑で、大型化し、肥大化していたが、位置決め装置などの分野では、超小型の光学部品や熱膨張を考慮した耐熱材料や、耐荷重などの材料が登場し、位置決め自動ステージなどにも構造の単純化、小型化、スリム化の技術開発が期待されるようになってきている。【０００５】  そのために、ボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージとすることによって、組み立が簡単で、小型化し、スリム化するばかりか、高精度を長期に維持しながら耐荷重用ステージが作られることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の課題を解決するための手段として、図面に従って詳細に説明すると、図１は、本発明にかかるボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した自動ステージのシステム配置図であり、図２は、本発明のボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージの概略図であり、図３は、ガイドつき機構（荷重用ブロク）に組み込むスケール付き位置決め自動ステージであり、図４は、スケール付き位置決め自動ステージ本体の側面部であり、図５は、位置決め自動ステージの両側に組み込まれたクロスローラガイドが取り付けられた位置決め自動ステージの概略図である。【０００７】  本発明のシステムを図１に従って説明すると、図１はボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージのシステム配置図であって、ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ５のシステム配置として、パーソナルコンピュータ１に連結するコントローラ２を介してモータケーブル３とスケールケーブル４で操作される自動ステージ５としている。【０００８】  本発明の位置決め自動ステージ５の内容を図２に従って説明すると、位置決め自動ステージ５本体のどちらかの一端にステッピングモータ６を配設し、駆動部９が配設された上面１０を２５〜４８ｍｍにスリム化し、ボールねじ７をリニアスケール８の上部に近接一体化して耐荷重ステージ構造としている。【０００９】  また、図５で明示しているように位置決め自動ステージ５の両サイドには組み込み方式のクロスローラガイド１３を設け、フィードバック制御をリニアスケール８で行い、ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ５である。【００１０】  位置決め自動ステージ５本体のどちらかの一端にステッピングモータが配設されているが、これは作業者に右利きや左利きがあることから、作業者に応じて位置決め自動ステージ５本体のどちらかの一端にステッピングモーターが配置され、これは駆動方式として使われている。【００１１】  また、図３のガイド付き機構に組み込むスケール付き位置決め自動ステージで明示しているように、耐荷重の大きい物に対応してスケール付き位置決め自動ステージ１２をガイド付き機構（荷重用ブロク）１１に組み込むことを特徴としたボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化して内蔵したスケール付き位置決め自動ステージ１２としたものである。【００１２】  さらに、ボールねじ７とリニアスケール８の近接一体化にあたって、潤滑作用を持つグリースがリニアスケール８に付着し、固化するのを防止するために、ボールねじ７を位置決め自動ステージ５に組み込む前に、ボールねじ７本体を５０〜１００℃の範囲内で予熱し、四弗化エチレン樹脂をボールねじ７本体表面に熱噴射し、コーティングして溶着したことを特徴としたボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ５である。【００１３】  位置決め自動ステージ５の材料としては、普通アルミニウムが使われているが、精度の維持を図るためには、ステンレスが使われることになっている。
【発明の効果】
【００１４】  ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化することによって、位置決め自動ステージ５をコンパクトに小型化でき、長期的に精度を高めることができるばかりか、耐荷重用ステージに完成することができるとともに、移動対象をサブミクロンオーダーで移動することができるようになった。【００１５】  また、位置決め自動ステージ５本体のどちらかの一端にステッピングモータ６を配設するため、装置の使用態様の違いによっても、また、右利き、左利きのいずれにも活用できるという利点がある。【００１６】  また、ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化することによって、軽量化が図られるばかりか、環境条件や荷重条件を考慮して、耐荷重の大きいものにも対応することができるようになった。【００１７】  さらに、ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化するにあたって、ボールねじ７の表面に四弗化エチレン樹脂をコーティングすることによって、四弗化エチレン樹脂の撥水効果を利用して、潤滑作用を持っていたグリースがリニアスケール８に付着することがなくなるという効果を生じ、耐熱性の向上で精度の向上にもつながった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  ユーザーが駆使するパーソナルコンピュータ１に連結するコントローラ２を介してモータケーブル３とスケールケーブル４で操作される位置決め自動ステージ５において、位置決め自動ステージ５本体のどちらかの一端にステッピングモータ６を配設し、駆動部９が配設された上面１０を２５〜４８ｍｍにスリム化し、ボールねじ７をリニアスケール８の上部に近接一体化して耐荷重ステージ構造とし、位置決め自動ステージ５の両サイドには組み込み方式のクロスローラガイド１３を設け、フィードバック制御をリニアスケール８で行い、ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化して内蔵した自動ステージ５としている。【００１９】  また、ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化するにあたって、ボールねじ７の表面に四弗化エチレン樹脂をコーティングするが、ボールねじ７を位置決め自動ステージ５に組み込む前に、ボールねじ７本体を５０〜１００℃の範囲内で予熱し、四弗化エチレン樹脂をボールねじ７本体に熱噴射し、コーティングすることによって、潤滑作用を持っていたグリースがスケール付着することがなくなった。
【実施例】
【００２０】  ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化するにあたっては、ボールねじ７とリニアスケール８とを若干の間隙を保たせ、密着させないで一体化させているものである。【００２１】  自動ステージの移動量（ストローク）については、２０ｍｍ〜１５０ｍｍのストロ−クが可能となり、Ｚ軸に関してはブラケットで対応できるようになっている。【００２２】  また、耐荷重用ステージも２０ｍｍ〜１５０ｍｍのステージが可能となる。【００２３】  下部取り付けに関しては、アダプタを取り付けて下部ベースなどに取り付けなくてはならないので、ピッチ及びねじの寸法を考慮して決定している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  本発明のボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージのシステム配置図
【図２】  本発明のボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージの概略図
【図３】  ガイド付き機構に組み込むスケール付き位置決め自動ステージ
【図４】  スケール付き自動ステージ本体側面部
【図５】  位置決め自動ステージの両側のいずれかに組み込まれたクロスローラガイドが取り付けられた位置決め自動ステージの概略図
【符号の説明】
【００２５】図  中  １．パーソナルコンピュータ
２．コントローラ
３．モータケーブル
４．スケールケーブル
５．位置決め自動ステージ
６．ステッピングモータ
７．ボールねじ
８．リニアスケール
９．駆動部
１０．上面
１１．ガイド付き機構（荷重用ブロク）
１２．スケール付き位置決め自動ステージ
１３・クロスローラガイド
【図１】
2009186450.tif 000003
【図２】
2009186450.tif 000004
【図３】
2009186450.tif 000005
【図４】
2009186450.tif 000006
【図５】
2009186450.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月17日(2008.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーソナルコンピュータに連結するコントローラを介してモータケーブルとスケールケーブルで操作される位置決め自動ステージにおいて、位置決め自動ステージ本体のどちらかの一端にステッピングモータを配設し、駆動部が配設された上面を２５〜４８ｍｍにスリム化し、ボールねじをリニアスケールの上部に、間隙を１０ｍｍ以下として密着させないように近接一体化して耐荷重ステージ構造とし、位置決め自動ステージの両サイドには組み込み方式のクロスローラガイドを設け、フィードバック制御をリニアスケールで行い、ボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ。
【請求項２】
耐荷重の大きいものに対応してスケール付き位置決め自動ステージをガイド付き機構（荷重用ブロク）に組み込むことを特徴としたボールねじとリニアスケールの間隔を１０ｍｍ以下にして近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ。
【請求項３】
ボールねじとリニアスケールの間隔を１０ｍｍ以下として近接一体化するにあたって、ボールねじを位置決め自動ステージに組み込む前に、ボールねじ本体を５０〜１００℃の範囲内で予熱し、四弗化エチレン樹脂をボールねじ本体表面に熱噴射し、コーティングしたことを特徴としたボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】ボールねじとリニアスケールを内蔵している自動ステージは、組み立てが複雑で、大型化し、肥大化していたが、位置決め装置などの分野では、超小型の光学部品や熱膨張を考慮した耐熱材料や、耐荷重などの材料が登場し、位置決め自動ステージなどにも構造の単純化、小型化、スリム化の技術開発が期待されるようになってきている。ボールねじとリニアスケールの間隔が広い場合、平行に取り付けることが難しいばかりか、ステージの移動とリニアスケールが平行に調整されても、ピッチング、ヨーイングの影響が出てしまい、精度が出ないことが多かった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】そのために、ボールねじとリニアスケールの間隔を１０ｍｍ以下に近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージとすることによって、精度に関わるピッチング、ヨーイングなどを抑えることができ、組み立てが簡単で、小型化し、スリム化するばかりか、高精度を長期に維持しながら耐荷重用ステージが作られることになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】本発明の位置決め自動ステージ５の内容を図２に従って説明すると、位置決め自動ステージ５本体のどちらかの一端にステッピングモータ６を配設し、駆動部９が配設された上面１０を２５〜４８ｍｍにスリム化し、ボールねじ７をリニアスケール８の上部に間隔を１０ｍｍ以下として近接一体化して耐荷重ステージ構造としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】ボールねじ７とリニアスケール８の間隔を１０ｍｍ以下に近接一体化することによって、位置決め自動ステージ５をコンパクトに小型化でき、精度に関わるピッチング、ヨーイングなどを抑え、長期的に精度を高めることができるばかりか、耐荷重用ステージに完成することができるとともに、移動量が長い場合（２０〜１５０ｍｍ）に移動対象をサブミクロンオーダーの高精度位置決めを可能とすることができるようになった。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】ユーザーが駆使するパーソナルコンピュータ１に連結するコントローラ２を介してモータケーブル３とスケールケーブル４で操作される位置決め自動ステージ５において、位置決め自動ステージ５本体のどちらかの一端にステッピングモータ６を配設し、駆動部９が配設された上面１０を２５〜４８ｍｍにスリム化し、ボールねじ７をリニアスケール８の上部に間隙１０ｍｍ以下として近接一体化して耐荷重ステージ構造とし、位置決め自動ステージ５の両サイドには組み込み方式のクロスローラガイド１３を設け、フィードバック制御をリニアスケール８で行い、ボールねじ７とリニアスケール８の間隔を１０ｍｍ以下として近接一体化して内蔵した自動ステージ５としている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】ボールねじ７とリニアスケール８を近接一体化するにあたっては、ボールねじ７とリニアスケール８との間隔を１０ｍｍ以下として密着させないで近接一体化させているものである。