JPH04146038A - 位置決めテーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ファクトリオートメーション（ＦＡ）機器な
どにおいて、直交２方向のＸ軸方向およびＹ軸方向と、
これらＸ軸方向およびＹ軸方向の移動平面に対する鉛直
方向の回転軸を中心として回転するθ軸方向の調整によ
り精密位置決めするために用いる位置決めテーブルに関
する。

従来の技術 従来、この種の位置決めテーブルとしては、Ｘ軸方向の
第１の可動台と、Ｙ軸方向の第２の可動台と、θ軸方向
に回転し得るテーブルが順次上方に重ねて支持され、第
１の可動台、第２の可動台およびテーブルがそれぞれの
軸方向に駆動されることにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向お
よびθ軸方向の位置決めが行われるように構成されてい
る。以下、上記従来の位置決め装置について図面を参照
しながら説明する。

第４図（ａ）および（ｂｌは従来の位置決ぬテーブルを
示し、第４図＜ａ＞は平面図、第４図（ｂ）は正面図で
ある。第４図（ａ）、（ｂ）に示すように、基台５１上
で第１の可動部材であるＸ軸可動部材５２が基台５１に
沿って移動し得るように支持手段（図示省略）により支
持されている。基台５１の両端に立設されたＸ軸支持部
５３間にボールねじ５４のねじ軸５５が回転可能に支持
され、Ｘ軸可動部材５２に設けられたボールねじ５４の
ナツト５６が多数の循環し得るボール（図示省略）を介
してねじ軸５５と螺合されている。

一方のＸ軸支持部５３にはねじ軸５５を回転させるＸ軸
駆動用のモータ５７が支持されている。Ｘ軸可動部材５
２上で第２の可動部材であるＸ軸可動部材５８がＸ軸可
動部材５２に沿って移動し得るように支持手段（図示省
略）により支持されている。Ｘ軸可動部材５２における
ねじ軸５５を挟む方向の両端に立設されたＹ軸支持部５
９間にボールねじ６０のねじ軸６１が上記ねじ軸５５と
直交方向で回転可能に支持され、Ｘ軸可動部材５８に設
けられたボールねじ６０のナツト６２が多数の循環し得
るボール（図示省略）を介してねじ軸６１と螺合されて
いる。一方のＹ軸支持部５９にはねじ軸６１を回転させ
るＹ軸駆動用のモータ６３が支持されている。Ｘ軸可動
部材５８上にはθ軸支持フレーム６４が一体的に設けら
れ、このθ軸支持フレーム６４にはテーブル６５がＸ軸
可動部材５２とＸ軸可動部材５８の移動平面に対して鉛
直方向のθ軸である回転軸（図示省略）を中心として回
転可能に支持されている。θ軸支持フレーム６４にはθ
軸駆動用のモータ６６が支持され、このモータ６６とテ
ーブル６５とは歯車等の回転力伝達手段（図示省略）に
より連係されている。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

例えば、まず、Ｘ軸駆動用のモータ５７を駆動してねじ
軸５５を回転させると、ナツト５６を介してＸ軸可動部
材５２およびその上部のＸ軸可動部材５８、テーブル６
５等を一体に移動させ、Ｘ軸方向の位置決めを行うこと
ができる。次に、Ｙ軸駆動用のモータ６３を駆動してね
じ軸６１を回転させると、ナツト６２を介してＸ軸可動
部材５８およびその上部のテーブル６５等を一体に移動
させ、Ｙ軸方向の位置決めを行うことができる。次に、
θ軸駆動用のモータ６６を駆動することにより、回転力
伝達手段を介してテーブル６５を回転させ、θ軸方向の
位置決めを行うことができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の位置決めテーブルでは、Ｘ軸
可動部材５２、Ｘ軸可動部材５８およびテーブル６５を
上下方向に重ねて構成しているため、上下方向の寸法を
低くするにはおのずから制約がある。したがって、薄型
化に限界があり、利用分野か限られる。また、テーブル
６５を回転させる機構が複雑であり、高精度化を図るの
が困難であるばかりでなく、高価となるなどの問題があ
った。

本発明は、上記のような従来の問題を解決するものであ
り、薄型化を図り、利用分野を拡げることができ、また
、テーブルの回転方向の機構を簡素化して容易に高精度
化を図ることができると共に、低コスト化を図ることが
できるようにした位置決めテーブルを提供することを目
的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
基台と、第１の可動部材と、この第１の可動部材を上記
基台に対して移動させる駆動装置と、一対の第２の可動
部材と、これら第２の可動部材をそれぞれ上記第１の可
動部材に対して直交方向で移動させる一対のボールねじ
およびそのねじ軸の駆動源と、上記両第２の可動部材を
これらを結ぶ線が上記第１の可動部材の移動軸に対して
平行となるように移動させること、により上記第２の可
動部材の移動方向に沿って移動し、上記両第２の可動部
材の一方、若しくは両方をこれらを結ぶ線が上記第１の
可動部材の移動軸に対して平行とならないように移動さ
せることにより上記第１と第２の可動部材の移動平面に
対して鉛直方向の回転軸を中心として回転し得るように
上記両第２の可動部材に支持されたテーブルとを備えた
ものである。

そして、上記テーブルは上記一方の第２の可動部材に回
転中心となるように円形突起と円形穴により係合し、上
記他方の第２の可動部材に円形突起と上記第１の可動部
材の移動軸に対してほぼ平行な長穴により係合して支持
し、または上記第２の可動部材間でこれら第２の可動部
材の移動方向と平行に設けられた固定軸に沿って移動し
得る補助可動部材に円形突起と円形穴により係合し、上
記両第２の可動部材に円形突起と上記第１の可動部材の
移動軸に対してほぼ平行な長大により係合して支持する
ことができる。

作用 したがって、本発明によれば、駆動装置の駆動により第
１の可動部材およびその上部の第２の可動部材、テーブ
ル等を第１のＸ軸方向に移動させて位置決めし、駆動源
の駆動により一対のボールねじを介して一対の第２の可
動部材をテーブル等と共に、第２の可動部材を結ぶ線が
上記Ｘ軸方向に対して平行となるように移動させること
により、上記Ｘ軸方向と直交する第２のＹ軸方向の位置
決めを行い、一対のボールねじを介して一対の第２の可
動部材の一方、若しくは両方をこれらを結ぶ線が上記Ｘ
軸方向に対して平行とならないように移動させることに
より、テーブルを上記Ｘ軸方向とＹ軸方向の移動平面に
対して鉛直方向の回転軸を中心としてθ軸方向に回転さ
せて位置決めすることができる。このように一対のボー
ルねじをＹ軸方向とθ軸方向の移動に兼用することがで
き、構成を簡素化することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）および第２図は本発明の第１の実
施例における位置決めテーブルを示し、第１図（ａ）は
平面図、第１図（ｂｌは正面図、第２図は制御ブロック
図である。

第１図（ａ）、（ｂｌに示すように、基台１上で第１の
可動部材であるＸ軸可動部材２が基台１に沿って移動し
得るように支持手段（図示省略）により支持されている
。基台ｌの両端に立設されたＸ軸支持部３間にボールね
じ４のねじ軸５が回転可能に支持され、Ｘ軸可動部材２
に設けられたボールねじ４のナツト６が多数の循環し得
るボール（図示省略）を介してねじ軸５と螺合されてい
る。一方のＸ軸支持部３にはねじ軸５を回転させるＸ軸
駆動用のモータ７が支持されている。Ｘ軸可動部材２上
で一対の第２の可動部材であるＸ軸可動部材８．９がＸ
軸可動部材２に沿って移動し得るように支持される。Ｘ
軸可動部材２におけるねじ軸５を挟む方向の両端に立設
されたＹ軸支持部１０．１０の両側部間にボールねじ１
１，１２のねじ軸１３．１４が上記ねじ軸５と直交方向
で回転可能に支持され、各Ｙ軸可動部材８．９に設けら
れたボールねじ１１．１２のナツト１５．１６が多数の
循環し得るボール（図示省略）を介してねじ軸１３．１
４と螺合されている（各Ｙ軸可動部材８．９はボールね
じ１１１２のナツトそのものにより構成することができ
る。）。両ボールねじ１１．１２はねじピッチなどの特
性が同一となるように設定されている。一方のＹ軸支持
部１ｏにはねじ軸１３．１４を回転させるＹ軸駆動用の
モータ１７．１８が支持されている。

両Ｙ軸可動部材８．９上にはこれらに跨ってテーブル１
９が支持される。すなわち、各Ｙ軸可動部材８．９上に
は円形突起２０．２１が一体的に設けられ、テーブル１
９の両側部には円形突起２０．２１に対応して円形穴２
２とＸ軸可動部材２の移動軸であるＸ軸に対してほぼ平
行な長穴２３が形成され、円形穴２２が円形突起２０に
係合され、長穴２３が円形突起２１に係合され、テーブ
ル１９は長穴２３を利用し、Ｘ軸可動部材２、Ｙ軸可動
部材８．９の移動平面と鉛直方向の回転軸である円形突
起２０を中心としてθ軸方向に回転し得るように支持さ
れている（なお、円形突起２０と２１をテーブル１９側
に設け、円形穴２２と長穴２３をＹ軸可動部材８と９側
に形成することもできる。）。

上記各モータ７．１７．１８は第２図に示すように、モ
ータドライバ２４．２５．２６を介して位置決めコント
ローラ２７に接続されている。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

例えば、まず、位置決めコントローラ２７により移動司
令をモータドライバ２４に与え、Ｘ軸駆動用のモータ７
を駆動してボールねじ４のねじ軸５を回転させると、ナ
ツト６を介してＸ軸可動部材２およびその上部の一対の
Ｙ軸可動部材８．９、テーブル１９等を一体に移動させ
、Ｘ軸方向の位置決めを行うことができる。

次に、位置決めコントローラ２７より２つの同じ動作司
令をモータドライバ２５と２６に与え、Ｙ軸駆動用のモ
ータ１７と１８を駆動してボールねじ１１と１２のねじ
軸１３と１４を同じ量だけ回転させると、上記のように
ボールねじ１１と１２のピッチが同じとなるように設定
しているので、ナツト１５と１６を介して一対のＹ軸可
動部材８と９を同じ移動量でこれらを結ぶ線がＸ軸と平
行となるようにＹ軸方向に移動させ、これと共に、その
上部のテーブル１９等を移動させ、Ｙ軸方向の位置決め
を行うことができる。次に、位置決めコントローラ２７
より動作司令をモータドライバ２６に与え、テーブル１
９の長穴２３と円形突起２１で係合している側のＹ軸可
動部材９を移動させるためのＹ軸駆動用のモータ１８を
駆動してボールねじ１２のねじ軸１４を回転させ、ナツ
ト１６を介してＹ軸可動部材９をＹ軸方向に移動させる
。これに伴い、Ｙ軸可動部材８．９を結ぶ線がＸ軸に対
して平行とならないので、テーブル１９は長穴２３を利
用し、他方のＹ軸可動部材８側の円形突起２ｏを中心と
してθ軸方向に所望の角度で回転させて位置決めを行う
ことができる。

このときの角度θの値は、円形突起２０と２１の間のＸ
軸方向およびＹ軸方向の距離から三角関数の計算式で算
出することができる。そして、円形突起２０と２１の距
離を大きくとるとことによりθ軸方向の分解能を向上さ
せることができる。

また、テーブル１９を両Ｙ軸可動部材８．９と共にＹ軸
方向に移動させている際にθ軸方向に姿勢を制御する必
要がある場合には、Ｙｍ駆動用のモータ１７の回転量よ
りＹ軸駆動用のモータ１８の回転量が多（なるようにす
れば、上記のようにテーブル１９をθ軸方向に回転させ
ることができ、位置決めコントローラ２７内に補間制御
機能を持たせればよい。

なお、第２図においては、オープンループ制御の実施例
を示しているが、フィードバック要素を有するサーボ制
御であってもよく、この場合、高速性能や制御性や精度
の面に更に有利になる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第３図＜ａ）、（ｂｌは本発明の第２の実施例における
位置決めテーブルを示し、第３図（ａ）は平面図、第３
図（ｂｌは正面図である。

本実施例においては、上記第１の実施例と同一部分につ
いは同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成に
ついて説明する。本実施例の特徴とするところは、第３
図（ａ）、（ｂｌに示すように、Ｙ軸支持部１０．１０
の中間部間にＹ軸可動部材８．９の移動方向と平行、す
なわち、ボールねじ１１．１２のねじ軸１３．１４と平
行に案内軸２８が固定され、案内軸２８に沿って移動し
得るようにＹ軸補助可動部材２９が案内軸２８上に摺動
可能に嵌合されている。Ｙ軸補助可動部材２９上には円
形突起３０が一体的に設けられ、円形突起３０がテーブ
ル１９の中心に形成された円形穴３１と係合されている
。

両補助可動部材８．９上に一体的に設けられた円形突起
２０．２１は、テーブル１９の両側でＸ軸可動部材２の
移動軸であるＸ軸に対してほぼ平行に形成された長穴３
２．３３に係合されている。テーブル１９はＹ軸補助可
動部材２９が案内軸２８に沿って自由に移動することが
でき、しかも、両側の長穴３２．３３がＹ軸可動部材８
．９の円形突起２０．２１に係合しているので、Ｙ軸方
向とθ軸方向には自由度を有するが、Ｘ軸方向の動きは
円形穴３１の円形突起に対する係合により規制されてい
るので、円形突起３ｏを中心としてθ軸方向に回転する
ことができる（なお、円形突起３０と円形穴３１゜円形
突起２０．２１と長穴３２．３３をそれぞれ反対側に設
けることもできる。）。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

テーブル１９をＸ軸方向とＹ軸方向に位置決めする動作
については上記第１の実施例と同様である。そして、位
置決めコントローラ２７より同じ量で正逆の動作司令を
モータドライバ２５と２６に与え、Ｙ軸駆動用のモータ
１７と１８およびボールねじ１１と１２のねじ軸１３と
１４を互いに逆回転させると、ナツト１５と１６を介し
てＹ軸可動部材８と９をこれらを結ぶ線がＸ軸に対して
平行とならないように互いに逆方向に移動させることが
できる。これに伴い、テーブル１９は両側の長穴３２．
３３を利用し、中央の円形突起３０を中心として所望の
θ軸方向に所望の角度で回転させて位置決めを行うこと
ができる。

このように上記各実施例によれば、Ｙ軸駆動用モータ１
７と１８の移動量の関係でテーブル１９のＹ軸方向とθ
軸方向の位置決めを行うことができるので、上記従来例
のような複雑な構造のθ軸回転機構を重ねる必要がない
。したがって、全体を薄型に構成することができ、しか
も、上記従来例の位置決めテーブルと比較しても制御対
象がＸ、Ｙ、θの３軸と変わらないので、制御的にも簡
単な構成で高精度の位置決めを実現することができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、駆動装置の駆動によ
り第１の可動部材およびその上部の第２の可動部材、テ
ーブル等を第１のＸ軸方向に移動させて位置決めし、駆
動源の駆動により一対のボールねじを介して一対の第２
の可動部材をテーブル等と共に、第２の可動部材を結ぶ
線が上記Ｘ軸方向に対して平行となるように移動させる
ことにより、上記Ｘ軸方向と直交する第２のＹ軸方向の
位置決めを行い、一対のボールねじを介して一対の第２
の可動部材の一方、若しくは両方をこれらを結ぶ線が上
記Ｘ軸方向に対して平行とならないように移動させるこ
とにより、テーブルを上記Ｘ軸方向とＹ軸方向の移動平
面に対して鉛直方向の回転軸を中心としてθ軸方向に回
転させて位置決めすることができる。このように一対の
ボールねじをＹ軸方向とθ軸方向の移動に兼用すること
ができるので、薄型化を図り、利用分野を拡げることが
できる。また、テーブルのθ軸回転方向の構成を簡素化
することができ、容易に高精度化を図ることができると
共に、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂｌおよび第２図は本発明の第１の実
施例における位置決めテーブルを示し、第１図＜ａ）は
平面図、第１図（ｂｌは正面図、第２図は制御フロック
図、第３図（ａｌ、（ｂｌは本発明の第２の実施例にお
ける位置決ぬテーブルを示し、第３図（ａ）は平面図、
第３図（ｂｌは正面図、第４図（ａ）、（ｂｌは従来の
位置決めテーブルを示し、第４図（ａ）は平面図、第４
図（ｂｌは正面図である。 １・・・基台、２・・・Ｘ軸可動部材（第１の可動部材
）、４・・・ボールねじ、７・・・モータ、８．９・・
・Ｙ軸可動部材（第２の可動部材）、１１，１２・・・
ボールねじ、１７．１８・・・モータ、１９・・・テー
ブル、２０．２１・・・円形突起、２３・・・長穴、２
８・・・案内軸、２９・・・Ｙ軸補助可動部材、３０・
・・円形突起、３１・・・円形穴、３２．３３・・・長
穴。 代理人の氏名　弁理士小賓長治　明ばか２名第１　図 （ａ） 第　２　図 期３図 ［ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台と、第１の可動部材と、この第１の可動部材
   を上記基台に対して移動させる駆動装置と、一対の第２
   の可動部材と、これら第２の可動部材をそれぞれ上記第
   １の可動部材に対して直交方向で移動させる一対のボー
   ルねじおよびそのねじ軸の駆動源と、上記両第２の可動
   部材をこれらを結ぶ線が上記第１の可動部材の移動軸に
   対して平行となるように移動させることにより上記第２
   の可動部材の移動方向に沿って移動し、上記両第２の可
   動部材の一方、若しくは両方をこれらを結ぶ線が上記第
   １の可動部材の移動軸に対して平行とならないように移
   動させることにより上記第１と第２の可動部材の移動平
   面に対して鉛直方向の回転軸を中心として回転し得るよ
   うに上記両第２の可動部材に支持されたテーブルとを備
   えた位置決めテーブル。
2. （２）テーブルが一方の第２の可動部材に回転中心とな
   るように円形突起と円形穴により係合され、他方の第２
   の可動部材に円形突起と第１の可動部材の移動軸に対し
   てほぼ平行な長穴により係合されて支持された請求項１
   記載の位置決めテーブル。
3. （３）テーブルが第２の可動部材間でこれら第２の可動
   部材の移動方向と平行に設けられた固定軸に沿って移動
   し得る補助可動部材に円形突起と円形穴により係合され
   、上記両第２の可動部材に円形突起と第１の可動部材の
   移動軸に対してほぼ平行な長穴により係合されて支持さ
   れた請求項１記載の位置決めテーブル。