(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの平面内で直交するＸ方向とＹ方向および前記平面と直交するθ軸廻りの回転方向の３方向に移動可能なＸＹθ３軸移動テーブルであって、１つの共通平面に対して平行な面内でそれぞれが相互に平行な方向に直線移動する第１のテーブル、第２のテーブルおよび第３のテーブルと、これらの第１のテーブル、第２のテーブルおよび第３のテーブルをそれぞれ個別にＹ方向へ直線駆動する第１の駆動部、第２の駆動部および第３の駆動部と、第１のテーブル上でＸ方向へスライドする第１のスライド部と、第２のテーブル上でＸ方向へスライドする第２のスライド部と、第３のテーブル上にＸ方向に対して所定角度をなす方向へスライドする第３のスライド部と、これらの第１のスライド部、第２のスライド部および第３のスライド部が軸受けによって回動自在に結合された移動テーブルとを備えたことを特徴とするＸＹθ３軸移動テーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＡ装置などに用いられ、直交軸方向およびこれらの軸を含む平面と直交する回転軸方向の３軸方向に移動可能なＸＹθ３軸移動テーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の製造装置などのＦＡ装置においては、所要の動作を行わせるために各種の駆動機構が用いられる。この中で、ワークの位置決め機構など平面内での移動を必要とされる機構には、ＸＹθ３軸方向に移動する３軸移動テーブルが多用される。従来、この３軸移動テーブルには、一般にＸ，Ｙ軸の直動テーブルとθ軸の回転テーブルとを積層して組み合わせた形式のものが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の３軸移動テーブルには、まず３つの個別の移動テーブルを積層して構成するために必然的に厚みが増し全体のサイズが増大するとともに、最下段の移動テーブルには上に重ねられる２つの移動テーブルの質量がそのまま駆動荷重として負荷されるため、機構部に求められる剛性や所要駆動能力が増加し、軽量コンパクトな移動
テーブルの実現が困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、軽量・コンパクトなＸＹθ３軸移動テーブルを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のＸＹθ３軸移動テーブルは、１つの平面内で直交するＸ方向とＹ方向および前記平面と直交するθ軸廻りの回転方向の３方向に移動可能なＸＹθ３軸移動テーブルであって、１つの共通平面に対して平行な面内でそれぞれが相互に平行な方向に直線移動する第１のテーブル、第２のテーブルおよび第３のテーブルと、これらの第１のテーブル、第２のテーブルおよび第３のテーブルをそれぞれ個別にＹ方向へ直線駆動する第１の駆動部、第２の駆動部および第３の駆動部と、第１のテーブル上でＸ方向へスライドする第１のスライド部と、第２のテーブル上でＸ方向へスライドする第２のスライド部と、第３のテーブル上にＸ方向に対して所定角度をなす方向へスライドする第３のスライド部と、これらの第１のスライド部、第２のスライド部および第３のスライド部が軸受けによって回動自在に結合された移動テーブルとを備えた。
【０００６】
本発明によれば、相互に平行な方向に移動する３つのテーブル上にそれぞれスライド部を設け、このスライド部と移動テーブルとを回動自在に結合する構成とすることにより、各軸の移動テーブルを積層して配置する必要がなく、従来の積層型の３軸移動テーブルと比較して軽量・コンパクトな３軸移動テーブルを実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のＸＹθ３軸移動テーブルの斜視図、図２は同ＸＹθ３軸移動テーブルの分解斜視図、図３は同ＸＹθ３軸移動テーブルの平面図、図４、図５、図６、図７は同ＸＹθ３軸移動テーブルの動作説明図である。
【０００８】
まず図１、図２を参照してＸＹθ３軸移動テーブルの構造を説明する。図１、図２において基台１上面のベース部材２上には、第１のガイドレール３Ａおよび第２のガイドレール３ＢがＹ方向に平行に配設されている。図２に示すように第１のガイドレール３Ａには第１のテーブル６Ａが、第２のガイドレール３Ｂには第２のテーブル６ＢがそれぞれＹ方向にスライド自在に装着されている。第１のテーブル６Ａ、第２のテーブル６Ｂにはそれぞれナット５Ａ，５Ｂが装着されており、ナット５Ａ，５ＢにはそれぞれＹ方向に配設された第１の送りねじ４Ａ、第２の送りねじ４Ｂが螺合している。
【０００９】
第１の送りねじ４Ａ、第２の送りねじ４Ｂはそれぞれ第１のモータＭＡ、第２のモータＭＢと連結されており、第１のモータＭＡ、第２のモータＭＢを駆動することにより、第１のテーブル６Ａ、第２のテーブル６ＢはＹ方向に直線移動する。
【００１０】
図２に示すように、第１のガイドレール３Ａ、第２のガイドレール３Ｂには第３のテーブル６Ｃがスライド自在に架設されており、第３のテーブル６Ｃの下面に装着されたナット（図示せず）には第３のモータＭＣに連結された第３の送りねじ４Ｃが螺合している。第３のモータＭＣを駆動することにより、第３のテーブル６ＣはＹ方向に直線移動する。
【００１１】
すなわち、第１のテーブル６Ａ、第２のテーブル６Ｂおよび第３のテーブル６Ｃは、共通平面であるベース部材２上面に平行な面内でそれぞれが相互に平行な方向（Ｙ方向）に直線移動する。第１のモータＭＡと第１の送りねじ４Ａ、ナット５Ａは第１のテーブル６Ａをそれぞれ個別に直線駆動する第１の駆動部となっている。また同様に、第２のモータＭＢと第２の送りねじ４Ｂ、ナット５Ｂは第２のテーブル６Ｂを直線駆動する第２の駆動
部に、第３のモータＭＣ、第３の送りねじ４Ｃおよび図示しないナットは第３のテーブル６Ｃを直線駆動する第３の駆動部となっている。
【００１２】
図２、図３に示すように、第１のテーブル６Ａ、第２のテーブル６Ｂの上面には、レール７Ａとスライダ８Ａで構成される第１のスライド部、レール７Ｂとスライダ８Ｂで構成される第２のスライド部がそれぞれスライド方向がＸ方向に向けられて配設されている。スライダ８Ａ，８Ｂの上面には、それぞれピン部材９Ａ，９Ｂが軸線を上向きにして結合されている。
【００１３】
また第３のテーブル６Ｃの上面には、レール７Ｃとスライダ８Ｃで構成される第３のスライド部がそのスライド方向をＸ方向と所定角度αをなす方向に向けて配設されており、スライダ８Ｃの上面にはピン部材９Ｃが軸線を上向きにして結合されている。ここで、これらの第１、第２、第３のスライド部のスライド方向はいずれも第１、第２および第３の各テーブルの直線移動の移動方向（Ｙ方向）とは異なった方向となっている。
【００１４】
図２に示すように、ピン部材９Ａ，９Ｂ，９Ｃはそれぞれ、プレート状の移動テーブル１１に回転自在に結合される。すなわち、移動テーブル１１には、Ｘ方向を底辺方向とする２等辺三角形を形成する位置に、３つの軸受け孔１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが設けられている。軸受け孔１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃには軸受け１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃがそれぞれ嵌着されており、軸受け１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにはピン部材９Ａ，９Ｂ，９Ｃが嵌合している。したがって、移動テーブル１１は第１、第２および第３の各スライド部に回転自在に結合されている。
【００１５】
このＸＹθ３軸移動テーブルは上記のように構成されており、以下ＸＹθ３軸移動テーブルによる３軸位置決め動作について説明する。まず図３は初期位置を示しており、この状態ではピン部材９Ａ，９Ｂ，９Ｃの位置はそれぞれレール７Ａ，７Ｂ，７Ｃの中央に位置しており、下記に説明する位置決め動作はこの初期状態から開始する。
【００１６】
次に図４を参照してＸ方向への移動による位置決め動作について説明する。図４は、第３のモータＭＣのみを駆動して、すなわち第１のテーブル６Ａ、第２のテーブル６Ｂの位置は固定したままで、第３のテーブル６ＣのみをＹ方向にΔｙだけ移動させた状態を示している。この第３のテーブル６Ｃの移動とともにピン部材９Ｃはレール７Ｃに沿って移動する。この移動により、移動テーブル１１はレール７Ｃに沿う方向の移動量のＸ方向成分、すなわちＸ方向にΔｘだけ移動する。
【００１７】
このとき、ピン９Ａ，９Ｂはレール７Ａ，７ＢによってガイドされてＸ方向の移動のみが許容されるため、移動テーブル１１はＹ方向へ移動することなくＸ方向のみに移動する。なお、Ｘ方向への移動量Δｘは、Δｙとレール７Ｃの傾斜角度αによって決定される。したがって、傾斜角度αが与えられることにより、Ｘ方向への位置決めを行うための所望のＸ方向移動量Δｘを得るのに必要な第３のテーブル６Ｃの移動量Δｙが求められる。
【００１８】
図５はＹ方向への移動による位置決め動作を示している。この場合には、第１のモータＭＡ、第２のモータＭＢ、第３のモータＭＣを同時に同移動量だけ駆動し、第１のテーブル６Ａ、第２のテーブル６Ｂ、第３のテーブル６Ｃを同時移動させる。すなわち図３に示す初期状態を単にＹ方向に所望の移動量だけ平行移動させる動きとなっている。
【００１９】
次に移動テーブル１１をθ方向に回転させる回転動作について説明する。図６は第３のテーブル６Ｃは移動させずに、言い換えればピン９Ｃを回転中心として移動テーブル１１をθ方向に回転させる動作を示している。ここでは、第１のモータＭＡ、第２のモータＭＢを駆動して、第１のテーブル６Ａおよび第２のテーブル６ＢをそれぞれΔｘ１，Δｘ２
だけ異なる方向に移動させる。これにより、ピン９Ａ，９ＢはそれぞれＸ方向にΔｘ１，Δｘ２だけ反対方向に移動し、ピン９Ｃとピン９Ａ，９Ｂを結ぶ線分にはΔθ１，Δθ２の角変化が生じる。このとき、Δθ１，Δθ２が等しくなるようにΔｘ１とΔｘ２の値が決められる。
【００２０】
次に図７は、任意の回転中心Ｒｃを中心に移動テーブル１１を回転させる動作を示している。この動作では、第１のモータＭＡ、第２のモータＭＢ、第３のモータＭＣを同時に駆動する。これにより、第１のテーブル６Ａ、第２のテーブル６Ｂ、第３のテーブル６Ｃは個別にそれぞれΔｘ３，Δｘ４，Δｘ５だけ移動し、この結果移動テーブル１１はＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の３方向の移動が合成された動作を行う。
【００２１】
この動作において、前記Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向のいずれについても変位を生じない点が存在し、言い換えればこの動作において移動テーブル１１は上記の変位を生じない点の廻りに回転動作を行ったことになる。すなわちこの変位を生じない点が上記回転動作における回転中心Ｒｃであり、この回転中心Ｒｃの位置および回転角度βは、前記移動量Δｘ３，Δｘ４，Δｘ５の組み合わせと一意的に対応している。すなわち回転中心Ｒｃの位置座標と所望の回転角度βが与えられれば、第１、第２および第３の各テーブルの必要移動量を幾何学的関係に基づく演算により一意的に求めることができる。
【００２２】
上記説明したように本発明は、ＸＹθ３軸の移動を行う移動テーブルにおいて、従来一般に用いられていた３軸移動テーブルのようにＸ，Ｙ，θ各軸の個別移動テーブルを積層することなく、３つの駆動軸を共通平面上に配設しながら３軸の移動動作を実現するものである。これにより、従来方式の３軸移動テーブルのように、３つの移動テーブルを積層することによる厚み寸法の増大や、最下層のテーブルに上層テーブルの質量を含んだ荷重が集中して作用することによる駆動負荷の増加などの問題点を排除することができ、薄型・軽量の３軸移動テーブルが実現される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、相互に平行な方向に移動する３つのテーブル上にそれぞれスライド部を設け、このスライド部と移動テーブルとを回動自在に結合する構成としたので、各軸の移動テーブルを積層して配置する必要がなく、従来の積層型の３軸移動テーブルと比較して軽量・コンパクトな３軸移動テーブルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態のＸＹθ３軸移動テーブルの斜視図
【図２】  本発明の一実施の形態のＸＹθ３軸移動テーブルの分解斜視図
【図３】  本発明の一実施の形態のＸＹθ３軸移動テーブルの平面図
【図４】  本発明の一実施の形態のＸＹθ３軸移動テーブルの動作説明図
【図５】  本発明の一実施の形態のＸＹθ３軸移動テーブルの動作説明図
【図６】  本発明の一実施の形態のＸＹθ３軸移動テーブルの動作説明図
【図７】  本発明の一実施の形態のＸＹθ３軸移動テーブルの動作説明図
【符号の説明】
３Ａ  第１のガイドレール
３Ｂ  第２のガイドレール
４Ａ  第１の送りねじ
４Ｂ  第２の送りねじ
４Ｃ  第３の送りねじ
６Ａ  第１のテーブル
６Ｂ  第２のテーブル
６Ｃ  第３のテーブル
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ  レール
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ  スライダ
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ  ピン部材
１１  移動テーブル
ＭＡ  第１のモータ
ＭＢ  第２のモータ
ＭＣ  第３のモータ
【図１】
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【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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【図７】
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