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JP2000230991A - ２次元運動機構 - Google Patents

２次元運動機構

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Publication number
JP2000230991A
JP2000230991A JP11034212A JP3421299A JP2000230991A JP 2000230991 A JP2000230991 A JP 2000230991A JP 11034212 A JP11034212 A JP 11034212A JP 3421299 A JP3421299 A JP 3421299A JP 2000230991 A JP2000230991 A JP 2000230991A
Authority
JP
Japan
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axis
moving beam
pair
fixed
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP11034212A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Yanagisawa
健 柳沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP11034212A priority Critical patent/JP2000230991A/ja
Priority to DE10005807A priority patent/DE10005807A1/de
Priority to US09/500,572 priority patent/US6327929B1/en
Publication of JP2000230991A publication Critical patent/JP2000230991A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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    • B23Q1/017—Arrangements of ways
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Machine Tool Units (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スライダにかかる荷重を好適に支持でき、高
荷重に耐え、位置決め精度、分解性能、減衰性能及び高
速性能等を向上させること。 【解決手段】 基台１０と、一対のＸ軸固定ガイド１２
と、一対のＹ軸固定ガイド１４と、Ｘ軸固定ガイド１２
に沿ってＸ軸方向へ移動可能なＸ軸移動ビーム１６と、
Ｙ軸固定ガイド１４に沿ってＹ軸方向へ移動可能なＹ軸
移動ビーム１８と、Ｘ軸移動ビーム１６に沿ってＹ軸方
向へ、Ｙ軸移動ビーム１８に沿ってＸ軸方向へ移動可能
なスライダ２０と、スライダ２０をＸ軸方向へ移動させ
るＸ軸ボールネジ２２と、スライダ２０をＹ軸方向へ移
動させるＹ軸ボールネジ２４と、Ｘ軸サーボモータ２６
と、Ｙ軸サーボモータ２８と、基台１０の一対のＸ軸固
定ガイド１２の間に、該Ｘ軸固定ガイド１２と平行にＸ
軸方向へ固定され、Ｘ軸移動ビーム１６のＸ軸方向への
移動を案内する間部固定ガイド３０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２次元運動機構に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の２次元運動機構として代表的なＸ
Ｙテーブルは、基台上にＸ軸方向に固定されてＸ軸移動
体をＸ軸駆動装置によってＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆
動ユニットと、そのＸ軸駆動ユニットのＸ軸移動体上に
Ｙ軸方向に固定されてＸ軸方向に移動すると共にＹ軸移
動体をＹ軸駆動装置によってＹ軸方向へ移動させるＹ軸
駆動ユニットと、そのＹ軸駆動ユニットのＹ軸移動体上
に一体に固定されたトップテーブルとを備える。従っ
て、この従来のＸＹテーブルにおいては、Ｙ軸移動体に
一体に固定されたトップテーブルのＹ軸方向への移動は
Ｙ軸駆動装置によって直接駆動されるが、トップテーブ
ルのＸ軸方向への移動はＸ軸駆動装置によってＹ軸駆動
ユニットを移動することで間接的になされる。換言すれ
ば、Ｙ軸駆動ユニットをＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動
装置に生ずる駆動点と、その駆動力が作用してＹ軸駆動
ユニット上でＸ軸方向へ移動するトップテーブルに生じ
る作用点との間に距離がある。従って、その距離によっ
てモーメントの作用が発生し、位置決め精度、分解性
能、減衰性能及び高速性能等が低下してしまう。また、
この従来のＸＹテーブルは、Ｘ軸駆動ユニットの上にＹ
軸駆動ユニットが搭載され、その上にトップテーブルが
搭載されるという積み上げ式の構造である。このため、
Ｙ軸駆動ユニットは、片持ち梁の支持となり、その上で
移動するトップテーブルに垂直荷重が作用するとＹ軸駆
動ユニットがたわみ、歪みを発生し、位置決め精度等の
性能を低下させてしまう。
【０００３】これに対し、本願出願人によって提案さ
れ、特開平５−９２３７６号公報に開示された２次元運
動機構で、移動体（スライダ）を、第１軸（Ｘ軸）方向
及び第２軸（Ｙ軸）方向へ、２本のボールネジで直接駆
動させる背景技術がある。この背景技術の２次元運動機
構は、図１０に示すように、基台１１０と、その基台１
１０に第１軸方向であるＸ軸方向へ平行に配設された一
対のＸ軸ガイド１１４ａ、１１４ｂと、基台１１０にＸ
軸方向と直角な第２軸方向であるＹ軸方向へ平行に配設
された一対のＹ軸ガイド１２６ａ、１２６ｂと、一対の
Ｘ軸ガイド１１４ａ、１１４ｂに沿ってＸ軸方向へ移動
可能な一対のＸ軸移動体１１６ａ、１１６ｂと、一対の
Ｙ軸ガイドに沿って前記Ｙ軸方向へ移動可能な一対のＹ
軸移動体１２８ａ、１２８ｂと、Ｘ軸方向へ配設される
と共に、一対のＹ軸移動体１２８ａ、１２８ｂの間へ、
軸線を中心に回動可能に架設されたＸ軸ボールネジ１３
４と、Ｙ軸方向へ配設されると共に、一対のＸ軸移動体
１１６ａ、１１６ｂの間へ、軸線を中心に回動可能に架
設されたＹ軸ボールネジ１３８と、Ｘ軸ボールネジ１３
４と前記Ｙ軸ボールネジ１３８が螺合され、Ｘ軸ボール
ネジ１３４とＹ軸ボールネジ１３８の回動に伴い、Ｘ軸
ボールネジ１３４とＹ軸ボールネジ１３８上をＸ軸方向
およびＹ軸方向へ移動可能なスライダ１４２と、Ｘ軸ボ
ールネジ１３４を回転させるＸ軸駆動手段（Ｘ軸サーボ
モータ１３６）と、Ｙ軸ボールネジ１３８を回転させる
Ｙ軸駆動手段（Ｙ軸サーボモータ１４０）と、一対のＸ
軸ガイド１１４ａ、１１４ｂに沿ってＸ軸方向へ平行に
配設された一対のＸ軸ラック１１２ａ、１１２ｂと、一
対のＹ軸ガイド１２６ａ、１２６ｂに沿ってＹ軸方向へ
平行に配設された一対のＹ軸ラック１２４ａ、１２４ｂ
と、Ｘ軸方向に沿って軸線が配され、一対のＹ軸移動体
１２８ａ、１２８ｂのＹ軸方向への移動に伴って移動す
ると共に、軸線を中心に回転可能に装着されたＸ軸ロッ
ド１３２と、Ｙ軸方向に沿って軸線が配され、一対のＸ
軸移動体１１６ａ、１１６ｂのＸ軸方向への移動に伴っ
て移動すると共に、軸線を中心に回転可能に装着された
Ｙ軸ロッド１２０と、Ｘ軸ロッド１３２に同軸に固定さ
れると共に、一対のＹ軸ラック１２４ａ、１２４ｂへそ
れぞれ噛合し、Ｘ軸ロッド１３２の移動に伴い、Ｙ軸方
向へ転動する一対のＸ軸ピニオンギア１３３ａ、１３３
ｂと、Ｙ軸ロッド１２０に同軸に固定されると共に、一
対のＸ軸ラック１１２ａ、１１２ｂへそれぞれ噛合し、
Ｙ軸ロッド１２０の移動に伴い、Ｘ軸方向へ転動する一
対のＹ軸ピニオンギア１２２ａ、１２２ｂとを具備す
る。
【０００４】この背景技術の２次元運動機構によれば、
従来の２次元運動機構のトップテーブルに相当するスラ
イダ１４２を、Ｘ軸ボールネジ１３４及びＹ軸ボールネ
ジ１３８によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ直接移動さ
せることができる。すなわち、駆動点と作動点が一致し
ており、各ボールネジ１３４、１３８によってスライダ
１４２を直接駆動できるため、各ボールネジ１３４、１
３８の分解性能がスライダ１４２の分解性能に直接反映
し、スライダ１４２の分解性能及び位置決め精度等の性
能を向上させることができる。また、スライダ１４２
が、Ｘ軸スライダガイド１３０及びＹ軸スライダガイド
１１８を介して、一対のＸ軸ガイド１１４ａ、１１４ｂ
及び一対のＹ軸ガイド１２６ａ、１２６ｂの４辺で支持
される。このため、梁状のＸ軸スライダガイド１３０及
びＹ軸スライダガイド１１８の歪み量を抑制でき、位置
決め精度等の性能を向上させることができる。また、ス
ライダ１４２が、上下方向に開放された空間内で移動で
きるため、上下両方向の空間を利用して作業を行うこと
ができ、空間性能が良好であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、背景技
術の２次元運動機構では、例えばＸＹテーブルとして利
用する場合、上方からの大きな荷重が作用するとＸ軸ス
ライダガイド１３０及びＹ軸スライダガイド１１８が歪
み、スライダ１４２の位置が下方へ変位してしまう。こ
のため、位置決め精度等の性能の向上には限界があると
いう課題があった。また、前記従来の２次元運動機構と
して代表的なＸＹテーブルでは、Ｘ軸駆動ユニットが基
台に固定されており、基準面となる基台の面精度がトッ
プテーブルの走り精度に直接的に反映してしまう。従っ
て、基準面の加工精度を高めない限り、トップテーブル
（２次元運動機構のスライダに相当）の走り精度を向上
させることができないという課題があった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、スライダにかか
る荷重を好適に支持でき、高荷重に耐え、位置決め精
度、分解性能、減衰性能及び高速性能等を向上させるこ
とのできる２次元運動機構を提供することにある。ま
た、基準面の加工精度のレベルが同等でも、スライダの
走り精度を向上でき、加工コストを低減できる２次元運
動機構を提供することにもある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を備える。すなわち、本発明にか
かる２次元運動機構は、基台と、該基台に第１軸方向へ
平行に固定された一対の第１軸固定ガイドと、前記基台
に前記第１軸方向と直角な第２軸方向へ平行に固定され
た一対の第２軸固定ガイドと、該一対の第２軸固定ガイ
ドに平行に配され、両端部で前記一対の第１軸固定ガイ
ドにスライド可能に連繋され、該第１軸固定ガイドに沿
って前記第１軸方向へ移動可能な第１軸移動ビームと、
前記一対の第１軸固定ガイドに平行に配され、前記基台
に対して前記第１軸移動ビームより離れた位置を通り、
両端部で前記一対の第２軸固定ガイドにスライド可能に
連繋され、該第２軸固定ガイドに沿って前記第２軸方向
へ移動可能な第２軸移動ビームと、前記第１軸移動ビー
ム及び前記第２軸移動ビームにスライド可能に連繋さ
れ、前記基台に対して前記第１軸移動ビームの前記基台
側の部位よりも離れた位置で、第１軸移動ビームに沿っ
て前記第２軸方向へ、第２軸移動ビームに沿って前記第
１軸方向へ移動可能なスライダと、前記第２軸移動ビー
ムに、前記第１軸方向に平行に且つ軸線を中心に回転可
能に配設され、前記スライダに螺合して該スライダを前
記第１軸方向へ移動させる第１軸ボールネジと、前記第
１軸移動ビームに、前記第２軸方向に平行に且つ軸線を
中心に回転可能に配設され、前記スライダに螺合して該
スライダを前記第２軸方向へ移動させる第２軸ボールネ
ジと、前記第１軸ボールネジを回転させるための第１軸
駆動手段と、前記第２軸ボールネジを回転させるための
第２軸駆動手段と、前記基台の前記一対の第１軸固定ガ
イドの間に、該第１軸固定ガイドと平行に第１軸方向へ
固定され、前記第１軸移動ビームが該第１軸移動ビーム
の前記基台側の部位でスライド可能に連繋され、該第１
軸移動ビームの第１軸方向への移動を案内する間部固定
ガイドとを具備する。
【０００８】また、前記第１軸移動ビームが前記一対の
第１軸固定ガイド及び前記間部固定ガイドにスライド可
能に連繋する連繋手段と、前記第２軸移動ビームが前記
一対の第２軸固定ガイドにスライド可能に連繋する連繋
手段が、移動ブロックが多数のボールの介在によってレ
ールに沿って走り精度よく走行できる直動ガイドであっ
て、該直動ガイドのレールが前記各固定ガイドとして配
設され、前記直動ガイドの移動ブロックが前記各移動ビ
ームに固定されて設けられていることで、各移動ビーム
の滑り性能を向上でき、スムースな運動を得ることがで
きると共に、多数のボールの弾性によって走り精度が自
動的に向上され、より真直で安定した走り精度の高い運
動を得ることができる。
【０００９】また、前記基台の前記一対の第１軸固定ガ
イドの間に、複数の前記間部固定ガイドが配設されてい
ることで、より大きな荷重をより分散した状態で好適に
支持することができ、位置決め精度等の性能をより向上
させることができる。
【００１０】また、前記第１軸移動ビーム及び前記第２
軸移動ビームが前記スライダにスライド可能に連繋する
連繋構造が、前記第１軸移動ビームの前記基台側とは反
対の面に前記第２軸方向へ設けられたレール部、及び前
記第２軸移動ビームの前記基台側の面に前記第１軸方向
へ設けられたレール部と、前記スライダの前記基台側の
面に設けられた前記第１軸移動ビームのレール部に連繋
する部位、及び前記基台側とは反対の面に設けられた前
記第２軸移動ビームのレール部に連繋する部位とで構成
されていることで、第１軸ボールネジと第２軸ボールネ
ジ、及び第１軸移動ビームのレールと第２軸移動ビーム
のレールの重ね合わせ方向の距離を極めて短くすること
ができる。従って、両方向の駆動力の作用点を近接させ
ることができ、モーメントの作用を低減できる。このた
め、位置決め精度等の性能をより向上させることができ
る。また、薄型化ができるという効果もある。
【００１１】また、前記第１軸移動ビーム及び前記第２
軸移動ビームが前記スライダにスライド可能に連繋する
連繋手段が、移動ブロックが多数のボールの介在によっ
てレールに沿って走り精度よく走行できる直動ガイドで
あって、該直動ガイドのレールが、前記第１軸移動ビー
ムに前記第２軸方向へ固定されると共に前記第２軸移動
ビームに前記第１軸方向へ固定され、前記直動ガイドの
移動ブロックが、前記スライダに固定されて前記レール
に連繋されていることで、スライダの滑り性能を向上で
き、スムースな運動を得ることができると共に、多数の
ボールの弾性によって走り精度が自動的に向上され、よ
り真直で安定した走り精度の高い運動を得ることができ
る。
【００１２】また、前記第１軸移動ビームの両端を、前
記一対の第１軸固定ガイドに沿って同期させて移動させ
る第１軸同期手段と、前記第２軸移動ビームの両端を、
前記一対の第２軸固定ガイドに沿って同期させて移動さ
せる第２軸同期手段とを具備することで、大型の装置で
あっても、位置決め精度等の性能を好適に向上させるこ
とができる。
【００１３】また、前記基台が下部に位置して、該基台
の上面側で前記スライダが２次元方向に移動し、該スラ
イダの上部にＸＹテーブルのトップテーブルが固定され
たことで、位置決め精度等の性能の高いＸＹテーブルを
容易に構成できる。
【００１４】また、本発明は、基台と、該基台に第１軸
方向へ平行に固定された一対の第１軸固定ガイドと、前
記基台に前記第１軸方向と直角な第２軸方向へ平行に固
定された一対の第２軸固定ガイドと、該一対の第２軸固
定ガイドに平行に配され、両端部で前記一対の第１軸固
定ガイドにスライド可能に連繋され、該第１軸固定ガイ
ドに沿って前記第１軸方向へ移動可能な第１軸移動ビー
ムと、前記一対の第１軸固定ガイドに平行に配され、前
記基台に対して前記第１軸移動ビームより離れた位置を
通り、両端部で前記一対の第２軸固定ガイドにスライド
可能に連繋され、該第２軸固定ガイドに沿って前記第２
軸方向へ移動可能な第２軸移動ビームと、前記第１軸移
動ビーム及び前記第２軸移動ビームにスライド可能に連
繋され、前記基台に対して前記第１軸移動ビームの前記
基台側の面部よりも離れた位置で、第１軸移動ビーム及
び第２軸移動ビームに沿って前記第１軸方向及び前記第
２軸方向へ移動可能なスライダと、前記基台の前記一対
の第１軸固定ガイドの間に、該第１軸固定ガイドと平行
に第１軸方向へ固定され、前記第１軸移動ビームが該第
１軸移動ビームの前記基台側の面部でスライド可能に連
繋され、該第１軸移動ビームの第１軸方向への移動を案
内する間部固定ガイドとを備え、前記第１軸移動ビーム
が前記一対の第１軸固定ガイド及び前記間部固定ガイド
にスライド可能に連繋する連繋手段と、前記第２軸移動
ビームが前記一対の第２軸固定ガイドにスライド可能に
連繋する連繋手段が、移動ブロックが多数のボールの介
在によってレールに沿って走り精度よく走行できる直動
ガイドであって、該直動ガイドのレールが前記各固定ガ
イドとして配設され、前記直動ガイドの移動ブロックが
前記各移動ビームに固定されて設けられていることを特
徴とする２次元運動機構にもある。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる好適な実施
の形態を添付図面と共に詳細に説明する。図１は本発明
にかかる２次元運動機構の一実施例を示す平面図であ
る。また、図２は図１の実施例の正面図、図３は図１の
実施例の側面図、図４は図１の実施例のＡ−Ａ線断面図
であり、本発明にかかる２次元運動機構をＸＹテーブル
に用いた一実施例を示してある。本実施例では、第１軸
をＸ軸とし、第２軸をＹ軸としている。
【００１６】１０は基台であり、本実施例では装置の下
部に位置して、ＸＹテーブルのベース部になっている。
１２、１２は一対のＸ軸固定ガイドであり、基台１０の
上面にＸ軸方向へ平行に所定の間隔をおいて固定されて
いる。１４、１４は一対のＹ軸固定ガイドであり、基台
１０の上面にＸ軸方向と直角なＹ軸方向へ平行に所定の
間隔をおいて固定されている。
【００１７】１６はＸ軸移動ビームであり、Ｙ軸固定ガ
イド１４、１４に平行に配され、両端部でＸ軸固定ガイ
ド１２、１２にスライド可能に連繋され、Ｘ軸固定ガイ
ド１２、１２に沿ってＸ軸方向へ移動可能に設けられて
いる。１８はＹ軸移動ビームであり、Ｘ軸固定ガイド１
２、１２に平行に配され、基台１０に対してＸ軸移動ビ
ーム１６より離れた位置を通り、両端部でＹ軸固定ガイ
ド１４、１４にスライド可能に連繋され、Ｙ軸固定ガイ
ド１４、１４に沿ってＹ軸方向へ移動可能に設けられて
いる。
【００１８】また、本実施例では、Ｘ軸移動ビーム１６
がＸ軸固定ガイド１２、１２にスライド可能に連繋する
連繋手段と、Ｙ軸移動ビーム１８がＹ軸固定ガイド１
４、１４にスライド可能に連繋する連繋手段が、移動ブ
ロック３２が多数のボール３４の介在によってレール３
６に沿って走り精度よく走行できる直動ガイド３１（図
７及び図８参照）であって、その直動ガイド３１のレー
ル３６が各固定ガイド１２、１２、１４、１４として配
設され、直動ガイド３１の移動ブロック３２が各移動ビ
ーム１６、１８に固定されて設けられている。これによ
り、各移動ビーム１６、１８の滑り性能を向上でき、ス
ムースな運動を得ることができると共に、多数のボール
３４の弾性による平均化効果によって走り精度が自動的
に向上され、より真直で安定した走り精度の高い運動を
得ることができる。
【００１９】直動ガイドとしては、図７（斜視図）及び
図８（原理を説明する断面図）に示すような公知の技術
を利用できる。例えば、テイエチケー株式会社（東京都
品川区西五反田３−１１−６）製のＬＭガイド（商品
名）を用いればよい。直動ガイド３１の構成と作用を図
に基づいて以下に簡単に説明する。レール３６は、アリ
溝に挿通される断面形状に設けられ、長手方向へ延びる
溝状の転動面３８が４条形成されている。また、移動ブ
ロック３２内には、４つのボール３４の列が内蔵され、
各ボール３４の列は陸上競技のトラック状の軌跡を通っ
て循環できるようになっている。レール３６の各転動面
３８を各列の多数のボール３４が転動し、球ころがりの
作用によって滑り性能の良い運動を得ることができる。
また、移動ブロック３２の直線走行性（走り精度）が、
多数のボールの弾性変形による平均化効果によって、レ
ール３６を取り付ける取付面精度よりも向上するという
特徴がある。そして、図８に示すようにボール３４がレ
ール３６に４方向から接触するため、走り精度が上下方
向だけでなく左右方向についても良くなるのである。
【００２０】２０はスライダであり、Ｘ軸移動ビーム１
６及びＹ軸移動ビーム１８にスライド可能に連繋され、
基台１０に対してＸ軸移動ビーム１６の基台１０側の部
位よりも離れた位置で、Ｘ軸移動ビーム１６に沿ってＹ
軸方向へ、Ｙ軸移動ビーム１８に沿ってＸ軸方向へ移動
可能に設けられている。
【００２１】また、本実施例では、Ｘ軸移動ビーム１６
及びＹ軸移動ビーム１８がスライダ２０にスライド可能
に連繋する連繋手段が、移動ブロック３２が多数のボー
ル３４の介在によってレール３６に沿って走り精度よく
走行できる直動ガイド３１（図７及び図８参照）であっ
て、直動ガイド３１のレール３６が各移動ビーム１６、
１８に固定され、直動ガイド３１の移動ブロック３２が
スライダ２０に固定されて設けられている。すなわち、
１７、１７はＹ軸スライダレールであり、Ｘ軸移動ビー
ム１６の上面にＹ軸方向へ固定され、スライダ２０のＹ
軸方向の移動を案内する。また、１９、１９はＸ軸スラ
イダレールであり、Ｙ軸移動ビーム１８の下面にＸ軸方
向へ固定され、スライダ２０のＸ軸方向の移動を案内す
る。これにより、スライダの滑り性能を向上でき、スム
ースな運動を得ることができると共に、多数のボールの
弾性による平均化効果によって走り精度が自動的に向上
され、より真直で安定した走り精度の高い運動を得るこ
とができる。
【００２２】２２はＸ軸ボールネジであり、Ｙ軸移動ビ
ーム１８に、Ｘ軸方向に平行に且つ軸線を中心に回転可
能に配設され、スライダ２０に固定されたボールネジナ
ット２３に螺合してスライダ２０をＸ軸方向へ移動させ
る駆動機構の構成要素となっている。２４はＹ軸ボール
ネジであり、Ｘ軸移動ビーム１６に、Ｙ軸方向に平行に
且つ軸線を中心に回転可能に配設され、スライダ２０に
固定されたボールネジナット２５に螺合してスライダ２
０をＹ軸方向へ移動させる駆動機構の構成要素となって
いる。
【００２３】２６はＸ軸サーボモータであり、Ｘ軸ボー
ルネジ２２を回転させるためのＸ軸駆動手段の一例であ
る。Ｙ軸移動ビーム１８に固定されている。２８はＹ軸
サーボモータであり、Ｙ軸ボールネジ２４を回転させる
ためのＹ軸駆動手段の一例である。Ｘ軸移動ビーム１６
に固定されている。Ｘ軸サーボモータ２６及びＹ軸サー
ボモータ２８は、コンピュータ等の制御手段によって制
御され、Ｘ軸ボールネジ２２及びＹ軸ボールネジ２４を
介して、スライダ２０の位置制御を精度良く行うことが
できる。
【００２４】３０は間部固定ガイドであり、基台１０の
一対のＸ軸固定ガイド１２、１２の間に、Ｘ軸固定ガイ
ド１２、１２と平行にＸ軸方向へ固定され、Ｘ軸移動ビ
ーム１６がそのＸ軸移動ビーム１６の基台１０側の部位
でスライド可能に連繋され、そのＸ軸移動ビーム１６の
Ｘ軸方向への移動を案内する。Ｘ軸移動ビーム１６が間
部固定ガイド３０にスライド可能に連繋する連繋手段
が、移動ブロック３２が多数のボールの介在によってレ
ール３６に沿って走り精度よく走行できる直動ガイド３
１（図７及び図８参照）であって、その直動ガイド３１
のレール３６が間部固定ガイド３０として配設され、直
動ガイド３１の移動ブロック３２がＸ軸移動ビーム１６
に固定されて設けられている。この間部固定ガイド３０
により、スライダ２０にかかる荷重を、基台１０の中央
部（Ｘ軸固定ガイド１２、１２とＹ軸固定ガイド１４、
１４で囲まれた内部）でも受けることができる。従っ
て、Ｘ軸固定ガイド１２、１２及びＹ軸固定ガイド１
４、１４と同等の効果を得ることに加え、上方等からの
荷重を好適に支持でき、高荷重に耐え、位置決め精度等
の性能を著しく向上できる。
【００２５】本実施例では１本の間部固定ガイド３０を
中央に配設してあるが、本発明はこれに限定されず、基
台１０の一対のＸ軸固定ガイド１２、１２の間に、複数
の間部固定ガイド３０が配設されていてもよい。間部固
定ガイド３０の数を増やすほど、より大きな荷重をより
分散した状態で好適に支持することができ、スライダ２
０の走り平面度が向上し、位置決め精度等の性能をより
向上させることができる。特に、間部固定ガイド３０の
数を増やすほど、前述した直動ガイド３１による平均化
効果がより向上するため、走り精度をさらに向上でき
る。
【００２６】次に、本実施例の各部材の上下方向の位置
関係について説明する。本実施例はＸＹテーブルである
ため、基台１０が最下部に位置する。基台１０の上面に
は、各固定ガイド１２、１２、１４、１４、３０が、図
５のように固定されている。なお、基台１０に設けられ
た透孔１１は、クリーンルームの天井から降下する清浄
空気（ダウンフロー）を下方へ通過させ、室内の空気清
浄度を維持できるように設けられている。また、Ｘ軸移
動ビーム１６及びＹ軸移動ビーム１８に設けられた透孔
４０は、ダウンフローを通過させると共に、重量を軽減
して慣性作用を低減するために設けられている。また、
前記Ｘ軸固定ガイド１２、１２及び間部固定ガイド３０
（直動ガイド３１のレール３６）に連繋する移動ブロッ
ク３２は、Ｘ軸移動ビーム１６の下面に、３本の各固定
ガイドに対応して２個直列で、３列並列に固定されてい
る。
【００２７】また、本実施例では、Ｘ軸移動ビーム１６
に固定される一対のＹ軸スライダレール１７、１７は、
Ｘ軸移動ビーム１６の基台１０側とは反対の面である上
面に配設され、Ｙ軸移動ビーム１８に固定される一対の
Ｘ軸スライダレール１９、１９は、Ｙ軸移動ビーム１８
の基台１０側の面である下面に配設されている。そし
て、図６（スライダ２０を示す斜視図）に示すように、
Ｘ軸移動ビーム１６のＹ軸スライダレール１７、１７に
連繋する移動ブロック３２が、スライダ２０の基台１０
側の面である下面に配設され、Ｙ軸移動ビーム１８のＸ
軸スライダレール１９、１９に連繋する移動ブロック３
２が、スライダ２０の基台１０側とは反対の面である上
面に配設されている。なお、各スライダレール（直動ガ
イド３１のレール３６）に対応して移動ブロック３２が
２個づつ直列に配され、それぞれスライダ２０に固定さ
れている。このように、直動ガイド３１のレール３６を
各スライダレールとして配設し、移動ブロック３２をス
ライダ２０に配設することで、Ｘ軸移動ビーム１６に対
し、Ｙ軸移動ビーム１８を裏返した状態に組込むことが
できる。
【００２８】これにより、Ｘ軸ボールネジ２２とＹ軸ボ
ールネジ２４、及びＸ軸移動ビーム１６のＹ軸スライダ
レール１７、１７とＹ軸移動ビーム１８のＸ軸スライダ
レール１９、１９の重ね合わせ方向（上下方向）の距離
を極めて短くすることができる。従って、両方向の駆動
力の作用点を近接させることができ、モーメントの作用
を低減できる。このため、位置決め精度及び減衰性能を
より向上させることができる。減衰性能を向上できるこ
とで、高速性能及び応答性能を向上させることができ
る。また、薄型化（コンパクト化）ができるという効果
もある。なお、本実施例では、２本のＹ軸スライダレー
ル１７を用い、２本のＸ軸スライダレール１９を用いた
が、本発明はこれに限らず、その本数を増やすほど、前
述した直動ガイド３１による平均化効果がより向上する
ため、走り精度をさらに向上できる。
【００２９】また、Ｙ軸移動ビーム１８がＸ軸移動ビー
ム１６よりも高い位置を通るように、高さ調整ブロック
部１８ａが、Ｙ軸移動ビーム１８の両端部に固定されて
設けられている（図２及び図３参照）。すなわち、一対
の高さ調整ブロック部１８ａ、１８ａの上面にＹ軸移動
ビーム１８の本体梁部が架け渡されて固定され、各高さ
調整ブロック部１８ａの下面には、移動ブロック３２が
２個直列に固定されている。また、トップテーブル４２
は、スライダ２０上に設けられた支持側壁部２０ａ、２
０ａを介して、スライダ２０上に固定されている。この
両側の支持側壁部２０ａ、２０ａの内側面、トップテー
ブル４２の下面及びスライダ２０の上面によって囲まれ
る空間が、Ｙ軸移動ビーム１８の挿通空間になってい
る。
【００３０】また、本実施例には、Ｘ軸移動ビーム１６
の両端を、一対のＸ軸固定ガイド１２、１２に沿って同
期させて移動させるＸ軸同期手段と、Ｙ軸移動ビーム１
８の両端を、一対のＹ軸固定ガイド１４、１４に沿って
同期させて移動させるＹ軸同期手段とを設けてもよい。
このように同期手段を設ければ、装置が大型になって
も、位置決め精度及び減衰性能等を好適に向上させるこ
とができる。各同期手段としては、例えば、背景技術と
して説明した一対のラックとロッドの両端に固定された
一対のピニオン（図１０参照）とを構成要素とする機構
を用いればよい。
【００３１】また、図９は本発明にかかる他の実施例を
示す平面図である。本実施例は、定盤を２次元運動可能
に設けた走行機能付定盤である。この走行機能付定盤
は、以上に説明した実施例と比較するとボールネジによ
る駆動機構がない点で相違し、他の構成は同一である。
この走行機能付定盤においても、上方からの荷重を好適
に支持でき、高荷重に耐え、前述した直動ガイド３１に
よる平均化効果により、高い走り精度を得ることができ
る。
【００３２】以上の実施例では、上面が水平な載置面と
なるＸＹテーブル或いは走行機能付定盤について説明し
たが、本発明はこれに限らず、上方或いは側面に設置さ
れ、スライダが下方或いは横方向を向く装置に利用して
もよい。以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々
説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変
を施し得るのは勿論のことである。
【００３３】
【発明の効果】本発明にかかる２次元運動機構によれ
ば、間部固定ガイドが、基台の一対の第１軸固定ガイド
の間に、その第１軸固定ガイドと平行に第１軸方向へ固
定され、第１軸移動ビームが、その第１軸移動ビームの
基台側の部位で、間部固定ガイドにスライド可能に連繋
されるように、好適に構成されている。この間部固定ガ
イドによって、スライダにかかる荷重を好適に支持でき
る。従って、本発明によれば、高荷重に耐え、位置決め
精度、分解性能、減衰性能及び高速性能等を向上させる
ことができるという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる２次元運動機構の一実施例を示
す平面図である。
【図２】図１の実施例の正面図である。
【図３】図１の実施例の側面図である。
【図４】図１の実施例のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１の実施例の基台上における固定ガイドの配
置を説明する平面図である。
【図６】図１の実施例のスライダを示す斜視図である。
【図７】直動ガイドを説明する斜視図である。
【図８】直動ガイドの原理を説明する断面図である。
【図９】本発明にかかる２次元運動機構の他の実施例を
示す平面図である。
【図１０】従来技術を説明する平面図である。
【符号の説明】
１０ 基台 １２ Ｘ軸固定ガイド １４ Ｙ軸固定ガイド １６ Ｘ軸移動ビーム １８ Ｙ軸移動ビーム ２０ スライダ ２２ Ｘ軸ボールネジ ２４ Ｙ軸ボールネジ ２６ Ｘ軸サーボモータ ２８ Ｙ軸サーボモータ ３０ 間部固定ガイド ３１ 直動ガイド ３２ 移動ブロック ３４ ボール ３６ レール ４２ トップテーブル

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基台と、 該基台に第１軸方向へ平行に固定された一対の第１軸固
    定ガイドと、 前記基台に前記第１軸方向と直角な第２軸方向へ平行に
    固定された一対の第２軸固定ガイドと、 該一対の第２軸固定ガイドに平行に配され、両端部で前
    記一対の第１軸固定ガイドにスライド可能に連繋され、
    該第１軸固定ガイドに沿って前記第１軸方向へ移動可能
    な第１軸移動ビームと、 前記一対の第１軸固定ガイドに平行に配され、前記基台
    に対して前記第１軸移動ビームより離れた位置を通り、
    両端部で前記一対の第２軸固定ガイドにスライド可能に
    連繋され、該第２軸固定ガイドに沿って前記第２軸方向
    へ移動可能な第２軸移動ビームと、 前記第１軸移動ビーム及び前記第２軸移動ビームにスラ
    イド可能に連繋され、前記基台に対して前記第１軸移動
    ビームの前記基台側の部位よりも離れた位置で、第１軸
    移動ビームに沿って前記第２軸方向へ、第２軸移動ビー
    ムに沿って前記第１軸方向へ移動可能なスライダと、 前記第２軸移動ビームに、前記第１軸方向に平行に且つ
    軸線を中心に回転可能に配設され、前記スライダに螺合
    して該スライダを前記第１軸方向へ移動させる第１軸ボ
    ールネジと、 前記第１軸移動ビームに、前記第２軸方向に平行に且つ
    軸線を中心に回転可能に配設され、前記スライダに螺合
    して該スライダを前記第２軸方向へ移動させる第２軸ボ
    ールネジと、 前記第１軸ボールネジを回転させるための第１軸駆動手
    段と、 前記第２軸ボールネジを回転させるための第２軸駆動手
    段と、 前記基台の前記一対の第１軸固定ガイドの間に、該第１
    軸固定ガイドと平行に第１軸方向へ固定され、前記第１
    軸移動ビームが該第１軸移動ビームの前記基台側の部位
    でスライド可能に連繋され、該第１軸移動ビームの第１
    軸方向への移動を案内する間部固定ガイドとを具備する
    ことを特徴とする２次元運動機構。
  2. 【請求項２】 前記第１軸移動ビームが前記一対の第１
    軸固定ガイド及び前記間部固定ガイドにスライド可能に
    連繋する連繋手段と、前記第２軸移動ビームが前記一対
    の第２軸固定ガイドにスライド可能に連繋する連繋手段
    が、移動ブロックが多数のボールの介在によってレール
    に沿って走り精度よく走行できる直動ガイドであって、
    該直動ガイドのレールが前記各固定ガイドとして配設さ
    れ、前記直動ガイドの移動ブロックが前記各移動ビーム
    に固定されて設けられていることを特徴とする請求項１
    記載の２次元運動機構。
  3. 【請求項３】 基台と、 該基台に第１軸方向へ平行に固定された一対の第１軸固
    定ガイドと、 前記基台に前記第１軸方向と直角な第２軸方向へ平行に
    固定された一対の第２軸固定ガイドと、 該一対の第２軸固定ガイドに平行に配され、両端部で前
    記一対の第１軸固定ガイドにスライド可能に連繋され、
    該第１軸固定ガイドに沿って前記第１軸方向へ移動可能
    な第１軸移動ビームと、 前記一対の第１軸固定ガイドに平行に配され、前記基台
    に対して前記第１軸移動ビームより離れた位置を通り、
    両端部で前記一対の第２軸固定ガイドにスライド可能に
    連繋され、該第２軸固定ガイドに沿って前記第２軸方向
    へ移動可能な第２軸移動ビームと、 前記第１軸移動ビーム及び前記第２軸移動ビームにスラ
    イド可能に連繋され、前記基台に対して前記第１軸移動
    ビームの前記基台側の部位よりも離れた位置で、第１軸
    移動ビーム及び第２軸移動ビームに沿って前記第１軸方
    向及び前記第２軸方向へ移動可能なスライダと、 前記基台の前記一対の第１軸固定ガイドの間に、該第１
    軸固定ガイドと平行に第１軸方向へ固定され、前記第１
    軸移動ビームが該第１軸移動ビームの前記基台側の面部
    でスライド可能に連繋され、該第１軸移動ビームの第１
    軸方向への移動を案内する間部固定ガイドとを備え、 前記第１軸移動ビームが前記一対の第１軸固定ガイド及
    び前記間部固定ガイドにスライド可能に連繋する連繋手
    段と、前記第２軸移動ビームが前記一対の第２軸固定ガ
    イドにスライド可能に連繋する連繋手段が、移動ブロッ
    クが多数のボールの介在によってレールに沿って走り精
    度よく走行できる直動ガイドであって、該直動ガイドの
    レールが前記各固定ガイドとして配設され、前記直動ガ
    イドの移動ブロックが前記各移動ビームに固定されて設
    けられていることを特徴とする２次元運動機構。
  4. 【請求項４】 前記基台の前記一対の第１軸固定ガイド
    の間に、複数の前記間部固定ガイドが配設されているこ
    とを特徴とする請求項１、２又は３記載の２次元運動機
    構。
  5. 【請求項５】 前記第１軸移動ビーム及び前記第２軸移
    動ビームが前記スライダにスライド可能に連繋する連繋
    構造が、前記第１軸移動ビームの前記基台側とは反対の
    面に前記第２軸方向へ設けられたレール部、及び前記第
    ２軸移動ビームの前記基台側の面に前記第１軸方向へ設
    けられたレール部と、前記スライダの前記基台側の面に
    設けられた前記第１軸移動ビームのレール部に連繋する
    部位、及び前記基台側とは反対の面に設けられた前記第
    ２軸移動ビームのレール部に連繋する部位とで構成され
    ていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の
    ２次元運動機構。
  6. 【請求項６】 前記第１軸移動ビーム及び前記第２軸移
    動ビームが前記スライダにスライド可能に連繋する連繋
    手段が、移動ブロックが多数のボールの介在によってレ
    ールに沿って走り精度よく走行できる直動ガイドであっ
    て、該直動ガイドのレールが、前記第１軸移動ビームに
    前記第２軸方向へ固定されると共に前記第２軸移動ビー
    ムに前記第１軸方向へ固定され、前記直動ガイドの移動
    ブロックが、前記スライダに固定されて前記レールに連
    繋されていることを特徴とする請求項１、２、３、４及
    び５記載の２次元運動機構。
  7. 【請求項７】 前記第１軸移動ビームの両端を、前記一
    対の第１軸固定ガイドに沿って同期させて移動させる第
    １軸同期手段と、 前記第２軸移動ビームの両端を、前記一対の第２軸固定
    ガイドに沿って同期させて移動させる第２軸同期手段と
    を具備することを特徴とする請求項１、２、３、４、５
    又は６記載の２次元運動機構。
  8. 【請求項８】 前記基台が下部に位置して、該基台の上
    面側で前記スライダが２次元方向に移動し、該スライダ
    の上部にＸＹテーブルのトップテーブルが固定されたこ
    とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記
    載の２次元運動機構。
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