位置決め装置
【課題】位置決め対象物を一台の駆動装置により互いに直交する二方向、例えば、水平方向と垂直方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることができる位置決め装置を提供すること。
【解決手段】基台１１に設けられたレール１２の上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材２１と第２のスライド部材２２、但し、第１のスライド部材には、レールとの係合により第１のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構３１が設けられており、また第２のスライド部材には、斜面２２ｃが設けられている；第１のスライド部材の側面２１ｂと第２のスライド部材の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材２３、但し、対象物支持部材２３には、上記係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構３２が設けられている；そして、第２のスライド部材のレール上での摺動を駆動する駆動部材４１を含む位置決め装置。
【解決手段】基台１１に設けられたレール１２の上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材２１と第２のスライド部材２２、但し、第１のスライド部材には、レールとの係合により第１のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構３１が設けられており、また第２のスライド部材には、斜面２２ｃが設けられている；第１のスライド部材の側面２１ｂと第２のスライド部材の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材２３、但し、対象物支持部材２３には、上記係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構３２が設けられている；そして、第２のスライド部材のレール上での摺動を駆動する駆動部材４１を含む位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め対象物を互いに直交する二方向、例えば、水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｚ軸）方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることのできる位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、感光材の所定位置に光学描画装置によりレーザ光を照射するため、感光材（位置決め対象物）を水平（Ｘ軸）方向あるいは垂直（Ｚ軸）方向に沿って移動させて位置決めする位置決め装置が開示されている。同文献に記載の位置決め装置は、位置決め対象物を水平方向に沿って移動させて位置決めする装置（一軸テーブル）の上に、位置決め対象物を垂直方向に沿って移動させて位置決めする装置（移動ステージ）を重ねて配置した構成を有している。
【０００３】
上記の位置決め対象物を水平方向に沿って移動させて位置決めする装置（一軸テーブル）には駆動装置（サーボモータ）が備えられ、そして位置決め対象物を垂直方向に沿って移動させて位置決めする装置（移動ステージ）にもまた駆動装置（マイクロメータヘッド）が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４３３５７号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、位置決め対象物を一台の駆動装置により互いに直交する二方向、例えば、水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｚ軸）方向、あるいは水平の二軸（Ｘ軸とＹ軸）の方向のそれぞれに移動させて位置決めすることができる位置決め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、基台表面に設けたレール上に第１のスライド部材と第２のスライド部材とをそれぞれ摺動可能に立設し、第１のスライド部材の側面と第２のスライド部材に形成した斜面とにより位置決め対象物支持部材を摺動可能に係合支持すると、一方のスライド部材に駆動装置（後述の駆動部材に相当する）を接続し、この一台の駆動装置を用いて、上記の一方のスライド部材を位置決め対象物支持部材の係合支持が一時的に固定された状態で摺動させることにより、位置決め対象物支持部材をレールの長さ方向に沿って移動することができ、そして上記の一方のスライド部材を他方のスライド部材がレールと係合して一時的に固定された状態で摺動させることにより、位置決め対象物支持部材を基台に垂直な方向に沿って移動することができる、すなわち位置決め対象物支持部材に支持された位置決め対象物を一台の駆動装置により互いに直交する二方向、例えば、水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｚ軸）方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることが可能になることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
本発明は、基台；基台の表面に設けられたレール；レール上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材と第２のスライド部材、但し、第１のスライド部材の下部には、レールとの係合により第１のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構が設けられており、また第２のスライド部材には、その頂面から第１のスライド部材に対向する側面にかけて形成された斜面が設けられている；第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材、但し、前記の対象物支持部材、第１のスライド部材もしくは第２のスライド部材には、前記の対象物支持部材の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構が設けられている；そして、第２のスライド部材のレール上での摺動を駆動する基台に設置された駆動部材を含む位置決め装置にある。
【０００８】
上記の本発明の位置決め装置の好ましい態様は、次の通りである。
（１）第１の仮固定機構が、レールと第１のスライド部材との間の摩擦抵抗の強化により前記レールとの係合を実現する機構である。
（２）第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とによる位置決め対象物支持部材の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している。
【０００９】
本発明はまた、基台；基台の表面に設けられたレール；レール上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材と第２のスライド部材、但し、第２のスライド部材の下部には、レールとの係合により第２のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構が設けられており、また第２のスライド部材には、その頂面から第１のスライド部材に対向する側面にかけて形成された斜面が設けられている；第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材、但し、前記の対象物支持部材、第１のスライド部材もしくは第２のスライド部材には、前記の対象物支持部材の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構が設けられている；そして、第１のスライド部材のレール上での摺動を駆動する基台に設置された駆動部材を含む位置決め装置にもある。
【００１０】
上記の本発明の位置決め装置の好ましい態様は、次の通りである。
（１）第１の仮固定機構が、レールと第２のスライド部材との間の摩擦抵抗の強化により前記レールとの係合を実現する機構である。
（２）第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とによる位置決め対象物支持部材の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の位置決め装置は、位置決め対象物を一台の駆動装置により互いに直交する二方向、例えば、水平方向と垂直方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることができる。本発明の位置決め装置は、位置決め対象物を、例えば、水平方向と垂直方向のそれぞれに移動可能とするするために必要とされる駆動装置の数が一台で済むため小型化が容易で、そして極めて低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の位置決め装置の構成例を示す正面図である。
【図２】図１の位置決め装置１０の平面図である。
【図３】図１の位置決め装置１０の右側面図である。
【図４】図２に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した位置決め装置１０の断面図である。
【図５】図１の位置決め装置１０の第１の仮固定機構３１の近傍の部位の一部切り欠き拡大図である。なお、第１の仮固定機構３１は、気体供給手段による管体３９を介した気体の供給を継続している状態で示してある。
【図６】図５に示す第１の仮固定機構３１の近傍の部位を、気体供給手段による管体３９を介した気体の供給を停止した状態で示す図である。
【図７】図１の位置決め装置１０を位置決め対象物支持部材２３が図にて右側の方向に移動した状態で示す図である。
【図８】図７の位置決め装置１０を位置決め対象物支持部材２３が図にて上側の方向に移動した状態で示す図である。
【図９】本発明の位置決め装置の別の構成例を示す正面図である。
【図１０】図９の位置決め装置９０の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の位置決め装置を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の位置決め装置の構成例を示す正面図である。図２は、図１の位置決め装置１０の平面図である。図３は、図１の位置決め装置１０の右側面図である。そして図４は、図２に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した位置決め装置１０の断面図である。
【００１４】
図１〜図４に示す位置決め装置１０は、基台１１；基台１１の表面に設けられたレール１２；レール１２の上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材２１と第２のスライド部材２２、但し、第１のスライド部材２１の下部には、レール１２との係合により第１のスライド部材２１を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構３１が設けられており、また第２のスライド部材２２には、その頂面２２ａから第１のスライド部材２１に対向する側面２２ｂにかけて形成された斜面２２ｃが設けられている；第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材２３、但し、対象物支持部材２３には、上記の対象物支持部材２３の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構３２が設けられている；そして、第２のスライド部材２２のレール１２の上での摺動を駆動する駆動部材４１（基台１１に設置されている）から構成されている。
【００１５】
第１のスライド部材２１は、その底面にレール１２と摺動可能に係合する係合部材１３ａを備えており、これにより係合部材１３ａと共にレール１２の長さ方向に沿って摺動（滑動）可能とされている。
【００１６】
同様に、第２のスライド部材２２もまた、その底面にレール１２と摺動可能に係合する係合部材１３ｂを備えており、これにより係合部材１３ｂと共にレール１２の長さ方向に沿って摺動（滑動）可能とされている。
【００１７】
なお、上記のレール１２、係合部材１３ａ、および係合部材１３ｂとしては、例えば、公知のリニアガイドを用いることができる。
【００１８】
第１のスライド部材２１の下部には、レール１２との係合により第１のスライド部材２１を一時的に固定（以下「仮固定」とも云う）することのできる第１の仮固定機構３１が設けられている。
【００１９】
図５は、図１の位置決め装置１０の第１の仮固定機構３１の近傍の部位の一部切り欠き拡大図である。
【００２０】
第１の仮固定機構３１としては、例えば、レール１２と第１のスライド部材２１との間の摩擦抵抗の強化によりレール１２との係合を実現する機構が用いられている。
【００２１】
第１の仮固定機構３１は、レール１２の一方の側面１２ａにプレート３３を押し付けるプレート駆動部３１ａと、レール１２の他方の側面１２ｂにプレート（図示していない）を押し付けるプレート駆動部３１ｂとが、第１のスライド部材２１の底面（下部）に固定されていて、かつレール１２の頂面よりも上方側にレール１２と間隙を介して配置された連結部（図２に示す第２の仮固定機構３２の連結部３２ｃに相当する部分）を介して互いに連結された構成を有している。
【００２２】
プレート駆動部３１ａのケース３４の内部には、上記のプレート３３と共にレール１２の側面１２ａに垂直な方向に沿って移動可能とされているローラ３５と、ローラ３５に斜面を接触させた状態で配置された楔状部材３６と、ケース３４の内部に嵌め合わされていて、楔状部材３６をケース３４の長さ方向に沿って移動可能に支持している仕切板３７と、そして仕切板３７の楔状部材３６の側とは逆側に配置されたコイルばね３８とが収容されている。プレート駆動部３１ｂの構成は、プレートをレール１２の側面１２ｂに押し付けるように構成されていること以外は、プレート駆動部３１ａの構成と同様である。
【００２３】
プレート駆動部３１ａ、３１ｂには、管体３９を介して接続された気体供給手段（図示していない）から気体（通常は、加圧されて圧縮された気体）が供給される。気体供給手段の代表例としては、コンプレッサ、ポンプ、およびボンベが挙げられる。気体供給手段で供給する気体の代表例としては、空気、および窒素が挙げられる。
【００２４】
図５には、第１の仮固定機構３１を、気体供給手段による管体３９を介した気体の供給を継続している状態で示してある。
【００２５】
以下では、第１の仮固定機構３１の動作について説明する。ただし、各々のプレート駆動部の動作については、プレート駆動部３１ａの動作を代表例として説明する。
【００２６】
第１の仮固定機構３１は、管体３９を介した気体（特に好ましくは圧縮された気体）の供給を継続している状態では、供給された気体の圧力を受けて仕切板３７が楔状部材３６と共にコイルばね３８の側に移動し、このためローラ３５とプレート３３が楔状部材３６の側に移動し、プレート３３とレール１２の側面１２ａとの間に間隙を生じることから、第１のスライド部材２１のレール１２の長さ方向に沿った自由な摺動を可能とする。
【００２７】
図６は、図５に示す第１の仮固定機構３１の近傍の部位を、気体供給手段による管体３９を介した気体の供給を停止した状態で示す図である。
【００２８】
第１の仮固定機構３１は、管体３９を介した気体の供給を停止した状態では、コイルばね３８の伸長により仕切板３７が楔状部材３６と共にローラ３５の側に移動し、このためローラ３５とプレート３３がレール１２の側に移動し、プレート３３がレール１２の側面１２ａに押し付けられ、その際のレール１２と第１のスライド部材２１との摩擦抵抗の強化（増大）によりレール１２との係合を実現し、これにより第１のスライド部材２１を仮固定する。
【００２９】
第１の仮固定機構３１（および後に説明する第２の仮固定機構３２）としては、例えば、公知の仮固定具（鍋屋バイテック株式会社製）が用いられている。このような仮固定具としては、上記のレールの側面に押し付けるプレートの動力源として、油圧、電気（モータ）を用いるもの、そしてプレートを手動で駆動するものも知られている。また、プレートをレールの一方の側面にのみ、あるいはレールの頂面にのみ押し付けるものも知られている。このような仮固定具の構成は周知であるため、これ以上の説明は行なわない。
【００３０】
なお、第１の仮固定機構３１は、第１のスライド部材２１を仮固定することができれば、その構成に特に制限はない。同様に、後に説明する第２の仮固定機構３２は、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定することができれば、その構成に特に制限はない。例えば、第１の仮固定機構として、レールに押し付けるプレートを電磁石で駆動する機構を用いることもできる。また、例えば、第１の仮固定機構として、プレートをレールに押し付けた際の摩擦力を利用するのではなく、レールとは非接触に配置された電磁石の吸引力（磁力）を利用して第１のスライド部材２１を仮固定する機構を用いることもできる。
【００３１】
図１に示すように、楔状の位置決め対象物支持部材２３は、第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持されている。
【００３２】
上記の第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持の少なくとも一方は、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現していることが好ましい。
【００３３】
例えば、図１〜図４に示す位置決め装置１０の場合、第１のスライド部材２１の側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持の両方が、それぞれ一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している。
【００３４】
すなわち、上記の係合支持の一方、すなわち第１のスライド部材２１の側面２１ｂによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持は、一方の部材、例えば、第１のスライド部材２１に設けられたレール状部材５１ａと、他方の部材、例えば、対象物支持部材２３に設けられた前記レール状部材５１ａと摺動可能に係合する係合部材５１ｂとの組み合わせ（リニアガイド５１）により実現されている。
【００３５】
そして、上記の係合支持の他方、すなわち第２のスライド部材２２の斜面２２ｃによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持は、一方の部材、例えば、対象物支持部材２３に設けられたレール状部材５２ａと、他方の部材、例えば、第２のスライド部材２２に設けられた前記レール状部材５２ａと摺動可能に係合する係合部材５２ｂとの組み合わせ（リニアガイド５２）により実現されている。
【００３６】
位置決め対象物支持部材２３には、前記のような対象物支持部材２３の係合支持を一時的に固定（以下「仮固定」とも云う）することのできる第２の仮固定機構３２が備えられている。
【００３７】
第２の仮固定機構３２の構成は、第１の仮固定機構３１の構成と同様である。
【００３８】
すなわち、第２の仮固定機構３２は、レール状部材５１ａの各側面に対向するプレート（図示していない）を備えていて、管体３９を介した気体の供給を継続している状態では、上記プレートとレール状部材５１ａとの間に間隙を生じることから、対象物支持部材２３のレール状部材５１ａの長さ方向に沿った自由な摺動を可能とし、これによりレール状部材５２ａの長さ方向に沿った自由な摺動をも可能とする。
【００３９】
その一方で、第２の仮固定機構３２は、管体３９を介した気体の供給を停止した状態では、上記プレートがレール状部材５１ａの側面に押し付けられることから、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定する。
【００４０】
第２の仮固定機構３２により、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定することにより、対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、および第２のスライド部材２２の相対的な位置関係を仮固定することができる。
【００４１】
第２の仮固定機構は、位置決め対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、そして第２のスライド部材２２のうちの何れか一つの部材に設けられていればよい。勿論、第２の仮固定機構を、位置決め対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、そして第２のスライド部材２２のうちの二以上の部材のそれぞれに設けることもできる。
【００４２】
基台１１には、第２のスライド部材２２のレール１２の上での摺動を駆動する駆動部材４１が設置されている。
【００４３】
位置決め装置１０の駆動部材４１としては、回転駆動装置４２と、回転駆動装置４２の回転軸４２ａに接続された送りねじ４３とを備える直動駆動装置が用いられている。
【００４４】
回転駆動装置４２としては、例えば、ステッピングモータに代表される公知の回転駆動装置が用いられる。
【００４５】
送りねじ４３は、ねじ軸４３ａと、ねじ軸４３ａの周囲に嵌め合わされたナット４３ｂから構成されている。ねじ軸４３ａは、一方の端部がカップリング４４を介して回転軸４２ａに接続されていて、支柱４６の内部に備えられた回転軸受（図示していない）により回転可能に支持されている。そしてナット４３ｂは、ナット４３ｂを収容しているケース４５を介して第２のスライド部材２２に接続されている。
【００４６】
回転駆動装置４２の回転軸４２ａをねじ軸４３ａと共に回転させ、ナット４３ｂをねじ軸４３ａの長さ方向に移動させることにより、ナット４３ｂにケース４５を介して固定された第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って摺動させ、レール１２の上の所定位置に配置することができる。
【００４７】
なお、前記の駆動部材としては、例えば、上記のような回転駆動装置と送りねじとを組み合わせた直動駆動装置、あるいはリニアモータなどに代表される公知の直動駆動装置を用いることができる。また、前記の駆動部材として、例えば、マイクロメータヘッド、あるいは送りねじのような駆動装置を持たない部材を用いることもできる。この場合、例えば、位置決めを行なう作業者がマイクロメータヘッド、あるいは送りねじを操作することにより、第２のスライド部材をレールの長さ方向に沿って摺動させる。
【００４８】
次に、図１〜４に示す位置決め装置１０を用いた位置決め対象物の位置決めについて説明を行なう。
【００４９】
先ず、位置決め対象物支持部材２３を、レール１２の長さ方向に沿って移動する場合、第１の仮固定機構３１に管体３９を介して気体の供給を継続することにより、第１のスライド部材２１のレール１２に沿った自由な摺動を可能とし、そして第２の仮固定機構３２の管体３９を介した気体の供給を停止することにより、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定、すなわち対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、および第２のスライド部材２２の相対的な位置関係を仮固定する。
【００５０】
次に、駆動部材４１により第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って摺動させることにより、第２のスライド部材との相対的な位置関係が仮固定された対象物支持部材２３（および第１のスライド部材２１）を、レール１２の長さ方向に沿って移動することができる。
【００５１】
例えば、図１に示す位置決め装置１０の第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って図の右側の方向に摺動させることにより、図７に示すように対象物支持部材２３をレール１２の長さ方向に沿って図の右側の方向に移動させることができる。
【００５２】
このように、駆動部材４１を用いて、対象物支持部材２３をレール１２の長さ方向に沿って移動させ、レール上の所定の位置に配置することにより、対象物支持部材２３に支持された位置決め対象物をレール１２の長さ方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させて所定の位置に位置決めすることができる。
【００５３】
その一方で、位置決め対象物支持部材２３を、基台１１の表面に垂直な方向に沿って移動する場合、第１の仮固定機構３１の管体３９を介した気体の供給を停止することにより、第１のスライド部材２１を仮固定し、そして第２の仮固定機構３２に管体３９を介して気体の供給を継続することにより、対象物支持部材２３の係合支持の仮固定を解除する、すなわち対象物支持部材２３のレール状部材５１ａの長さ方向に沿った自由な摺動と、レール状部材５２ａの長さ方向に沿った自由な摺動とを可能にする。
【００５４】
次に、駆動部材４１により第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って摺動させることにより、第１のスライド部材２１の側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持されている対象物支持部材２３を、基台１１の表面に垂直な方向に沿って移動（昇降）することができる。
【００５５】
例えば、図７に示す位置決め装置１０の第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って図の左側の方向に摺動させ、レール上に仮固定された第１のスライド部材２１に近づける（両スライド部材２１、２２の間隔を小さくする）ことにより、図８に示すように係合部材５２ｂがレール状部材５２ａの下端の側に摺動し、そして対象物支持部材２３がレール状部材５２ａの下端の側に摺動した係合部材５２ｂを介して第２のスライド部材２２の斜面２２ｃにより支持されるため、対象物支持部材２３が係合部材５１ｂと共にレール状部材５１ａに沿って上昇する。
【００５６】
これとは逆に、図７に示す位置決め装置１０の第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って図の右側の方向に摺動させ、レール上に仮固定された第１のスライド部材２１から遠ざける（両スライド部材２１、２２の間隔を大きくする）ことにより、係合部材５２ｂがレール状部材５２ａの上端の側に摺動し、そして対象物支持部材２３がレール状部材５２ａの上端の側に摺動した係合部材５２ｂを介して第２のスライド部材２２の斜面２２ｃにより支持されるため、対象物支持部材２３が係合部材５１ｂと共にレール状部材５１ａに沿って下降する。
【００５７】
このように、駆動部材４１を用いて、対象物支持部材２３を昇降させて所定の位置に配置することにより、対象物支持部材２３に支持された位置決め対象物を基台１１の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って移動させて所定の位置に位置決めすることができる。
【００５８】
位置決め装置１０は、位置決め対象物を一台の駆動装置（駆動部材４１）により互いに直交する二方向、例えば、水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｚ軸）方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることができる。位置決め装置１０は、位置決め対象物を、例えば、水平方向と垂直方向とのそれぞれに移動可能とするために必要とされる駆動装置の数が一台で済むため、装置の小型化が容易で、そして極めて低コストで製造することができる。また、位置決め装置１０は、位置決め対象物を水平方向に沿って移動させて位置決めする装置と、位置決め対象物を垂直方向に沿って移動させて位置決めする装置とを積み重ねて構成する必要はない、すなわち下側の装置の位置決め対象物を支持する部材と上側の装置の基台とが不要であるため、装置の高さを低くしたり、装置を軽量化したりすることが容易である。
【００５９】
図９は、本発明の位置決め装置の別の構成例を示す正面図であり、そして図１０は、図９の位置決め装置９０の平面図である。
【００６０】
図９及び図１０に示す位置決め装置９０は、基台１１；基台１１の表面に設けられたレール１２；レール１２の上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材２１と第２のスライド部材２２、但し、第２のスライド部材２２の下部には、レール１２との係合により第２のスライド部材２２を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構３１が設けられており、また第２のスライド部材２２には、その頂面２２ａから第１のスライド部材２１に対向する側面２２ｂにかけて形成された斜面２２ｃが設けられている；第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材２３、但し、対象物支持部材２３には、上記の対象物支持部材２３の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構３２が設けられている；そして、第１のスライド部材２１のレール１２の上での摺動を駆動する、基台１１に設置された駆動部材４１から構成されている。
【００６１】
第１の仮固定機構３１は、レール１２と第２のスライド部材２２との間の摩擦抵抗の強化によりレール１２との係合を実現する機構であることが好ましい。
【００６２】
また、第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現していることが好ましい。
【００６３】
例えば、図９及び図１０に示す位置決め装置９０の場合、第１のスライド部材２１の側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持の両方が、それぞれ一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している。
【００６４】
すなわち、上記の係合支持の一方、すなわち第１のスライド部材２１の側面２１ｂによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持は、一方の部材、例えば、第１のスライド部材２１に設けられたレール状部材５１ａと、他方の部材、例えば、対象物支持部材２３に設けられた前記レール状部材５１ａと摺動可能に係合する係合部材５１ｂとの組み合わせ（リニアガイド５１）により実現されている。
【００６５】
そして、上記の係合支持の他方、すなわち第２のスライド部材２２の斜面２２ｃによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持は、一方の部材、例えば、対象物支持部材２３に設けられたレール状部材５２ａと、他方の部材、例えば、第２のスライド部材２２に設けられた前記レール状部材５２ａと摺動可能に係合する係合部材５２ｂとの組み合わせ（リニアガイド５２）により実現されている。
【００６６】
図９の位置決め装置９０の構成は、第１の仮固定機構３１が第２のスライド部材２２に備えられていること、駆動部材４１が第１のスライド部材２１に接続されていること以外は、図１の位置決め装置１０の構成と同様である。
【００６７】
但し、位置決め装置９０の場合には、位置決め対象物支持部材２３を昇降させるため、第１の仮固定機構３１により第２のスライド部材２２を仮固定した状態で、第１のスライド部材２１をレール１２の長さ方向に沿って摺動させると、対象物支持部材２３を摺動（昇降）可能に係合支持している第１のスライド部材２１もまたレール１２の長さ方向に沿って摺動するため、対象物支持部材２３は昇降するのみでなく、レール１２の長さ方向にも移動する。
【００６８】
従って、必要であれば、第１の仮固定機構３１に管体３９を介して気体の供給を継続することにより、第２のスライド部材２２のレール１２に沿った自由な摺動を可能とし、そして第２の仮固定機構３２の管体３９を介した気体の供給を停止することにより、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定する、すなわち対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、および第２のスライド部材２２の相対的な位置関係を仮固定した状態で、駆動部材４１により第１のスライド部材２１をレール１２の長さ方向に沿って摺動させ、これにより対象物支持部材２３のレール１２の長さ方向における位置の調整を行なう。
【００６９】
本発明の位置決め装置は、基台の表面が水平に配置されるように設置することにより、位置決め対象物をレールの長さ方向（Ｘ軸方向）と基台の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）とのそれぞれに移動させて位置決めを行なうＸＺステージとして用いることができる。また、本発明の位置決め装置は、基台の表面が垂直に配置されるように設置することにより、位置決め対象物をレールの長さ方向（Ｘ軸方向）と基台の表面に垂直な方向（Ｙ軸方向）とのそれぞれに移動させて位置決めを行なうＸＹステージとして用いることもできる。
【００７０】
また、本発明の位置決め装置の複数台を用いて大きなサイズのステージ板を支持することにより、大型のＸＺステージあるいは大型のＸＹステージを構成することもできる。
【００７１】
また、例えば、本発明の位置決め装置（ＸＺステージ）と別の位置決め装置（例えば、Ｙステージ、θステージ）とを重ねて配置して、多自由度の位置決め装置を構成することもできる。
【００７２】
あるいは、本発明の位置決め装置の複数台によりステージ板を支持して、更に前記ステージ板と各々の位置決め装置の対象物支持部材との間に各種の軸受（直動軸受、回転軸受あるいは球面軸受）を設置して多自由度の位置決め装置を構成することもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１０、９０ 位置決め装置
１１ 基台
１２ レール
１２ａ、１２ｂ 側面
１３ａ、１３ｂ 係合部材
２１ 第１のスライド部材
２１ｂ 側面
２２ 第２のスライド部材
２２ａ 頂面
２２ｂ 側面
２２ｃ 斜面
２３ 位置決め対象物支持部材
３１ 第１の仮固定機構
３１ａ、３１ｂ プレート駆動部
３２ 第２の仮固定機構
３２ｃ 連結部
３３ プレート
３４ ケース
３５ ローラ
３６ 楔状部材
３７ 仕切板
３８ コイルばね
３９ 管体
４１ 駆動部材
４２ 回転駆動装置
４２ａ 回転軸
４３ 送りねじ
４３ａ ねじ軸
４３ｂ ナット
４４ カップリング
４５ ケース
４６ 支柱
５１、５２ リニアガイド
５１ａ、５２ａ レール状部材
５１ｂ、５２ｂ 係合部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め対象物を互いに直交する二方向、例えば、水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｚ軸）方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることのできる位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、感光材の所定位置に光学描画装置によりレーザ光を照射するため、感光材（位置決め対象物）を水平（Ｘ軸）方向あるいは垂直（Ｚ軸）方向に沿って移動させて位置決めする位置決め装置が開示されている。同文献に記載の位置決め装置は、位置決め対象物を水平方向に沿って移動させて位置決めする装置（一軸テーブル）の上に、位置決め対象物を垂直方向に沿って移動させて位置決めする装置（移動ステージ）を重ねて配置した構成を有している。
【０００３】
上記の位置決め対象物を水平方向に沿って移動させて位置決めする装置（一軸テーブル）には駆動装置（サーボモータ）が備えられ、そして位置決め対象物を垂直方向に沿って移動させて位置決めする装置（移動ステージ）にもまた駆動装置（マイクロメータヘッド）が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４３３５７号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、位置決め対象物を一台の駆動装置により互いに直交する二方向、例えば、水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｚ軸）方向、あるいは水平の二軸（Ｘ軸とＹ軸）の方向のそれぞれに移動させて位置決めすることができる位置決め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、基台表面に設けたレール上に第１のスライド部材と第２のスライド部材とをそれぞれ摺動可能に立設し、第１のスライド部材の側面と第２のスライド部材に形成した斜面とにより位置決め対象物支持部材を摺動可能に係合支持すると、一方のスライド部材に駆動装置（後述の駆動部材に相当する）を接続し、この一台の駆動装置を用いて、上記の一方のスライド部材を位置決め対象物支持部材の係合支持が一時的に固定された状態で摺動させることにより、位置決め対象物支持部材をレールの長さ方向に沿って移動することができ、そして上記の一方のスライド部材を他方のスライド部材がレールと係合して一時的に固定された状態で摺動させることにより、位置決め対象物支持部材を基台に垂直な方向に沿って移動することができる、すなわち位置決め対象物支持部材に支持された位置決め対象物を一台の駆動装置により互いに直交する二方向、例えば、水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｚ軸）方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることが可能になることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
本発明は、基台；基台の表面に設けられたレール；レール上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材と第２のスライド部材、但し、第１のスライド部材の下部には、レールとの係合により第１のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構が設けられており、また第２のスライド部材には、その頂面から第１のスライド部材に対向する側面にかけて形成された斜面が設けられている；第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材、但し、前記の対象物支持部材、第１のスライド部材もしくは第２のスライド部材には、前記の対象物支持部材の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構が設けられている；そして、第２のスライド部材のレール上での摺動を駆動する基台に設置された駆動部材を含む位置決め装置にある。
【０００８】
上記の本発明の位置決め装置の好ましい態様は、次の通りである。
（１）第１の仮固定機構が、レールと第１のスライド部材との間の摩擦抵抗の強化により前記レールとの係合を実現する機構である。
（２）第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とによる位置決め対象物支持部材の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している。
【０００９】
本発明はまた、基台；基台の表面に設けられたレール；レール上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材と第２のスライド部材、但し、第２のスライド部材の下部には、レールとの係合により第２のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構が設けられており、また第２のスライド部材には、その頂面から第１のスライド部材に対向する側面にかけて形成された斜面が設けられている；第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材、但し、前記の対象物支持部材、第１のスライド部材もしくは第２のスライド部材には、前記の対象物支持部材の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構が設けられている；そして、第１のスライド部材のレール上での摺動を駆動する基台に設置された駆動部材を含む位置決め装置にもある。
【００１０】
上記の本発明の位置決め装置の好ましい態様は、次の通りである。
（１）第１の仮固定機構が、レールと第２のスライド部材との間の摩擦抵抗の強化により前記レールとの係合を実現する機構である。
（２）第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とによる位置決め対象物支持部材の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の位置決め装置は、位置決め対象物を一台の駆動装置により互いに直交する二方向、例えば、水平方向と垂直方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることができる。本発明の位置決め装置は、位置決め対象物を、例えば、水平方向と垂直方向のそれぞれに移動可能とするするために必要とされる駆動装置の数が一台で済むため小型化が容易で、そして極めて低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の位置決め装置の構成例を示す正面図である。
【図２】図１の位置決め装置１０の平面図である。
【図３】図１の位置決め装置１０の右側面図である。
【図４】図２に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した位置決め装置１０の断面図である。
【図５】図１の位置決め装置１０の第１の仮固定機構３１の近傍の部位の一部切り欠き拡大図である。なお、第１の仮固定機構３１は、気体供給手段による管体３９を介した気体の供給を継続している状態で示してある。
【図６】図５に示す第１の仮固定機構３１の近傍の部位を、気体供給手段による管体３９を介した気体の供給を停止した状態で示す図である。
【図７】図１の位置決め装置１０を位置決め対象物支持部材２３が図にて右側の方向に移動した状態で示す図である。
【図８】図７の位置決め装置１０を位置決め対象物支持部材２３が図にて上側の方向に移動した状態で示す図である。
【図９】本発明の位置決め装置の別の構成例を示す正面図である。
【図１０】図９の位置決め装置９０の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の位置決め装置を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の位置決め装置の構成例を示す正面図である。図２は、図１の位置決め装置１０の平面図である。図３は、図１の位置決め装置１０の右側面図である。そして図４は、図２に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した位置決め装置１０の断面図である。
【００１４】
図１〜図４に示す位置決め装置１０は、基台１１；基台１１の表面に設けられたレール１２；レール１２の上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材２１と第２のスライド部材２２、但し、第１のスライド部材２１の下部には、レール１２との係合により第１のスライド部材２１を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構３１が設けられており、また第２のスライド部材２２には、その頂面２２ａから第１のスライド部材２１に対向する側面２２ｂにかけて形成された斜面２２ｃが設けられている；第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材２３、但し、対象物支持部材２３には、上記の対象物支持部材２３の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構３２が設けられている；そして、第２のスライド部材２２のレール１２の上での摺動を駆動する駆動部材４１（基台１１に設置されている）から構成されている。
【００１５】
第１のスライド部材２１は、その底面にレール１２と摺動可能に係合する係合部材１３ａを備えており、これにより係合部材１３ａと共にレール１２の長さ方向に沿って摺動（滑動）可能とされている。
【００１６】
同様に、第２のスライド部材２２もまた、その底面にレール１２と摺動可能に係合する係合部材１３ｂを備えており、これにより係合部材１３ｂと共にレール１２の長さ方向に沿って摺動（滑動）可能とされている。
【００１７】
なお、上記のレール１２、係合部材１３ａ、および係合部材１３ｂとしては、例えば、公知のリニアガイドを用いることができる。
【００１８】
第１のスライド部材２１の下部には、レール１２との係合により第１のスライド部材２１を一時的に固定（以下「仮固定」とも云う）することのできる第１の仮固定機構３１が設けられている。
【００１９】
図５は、図１の位置決め装置１０の第１の仮固定機構３１の近傍の部位の一部切り欠き拡大図である。
【００２０】
第１の仮固定機構３１としては、例えば、レール１２と第１のスライド部材２１との間の摩擦抵抗の強化によりレール１２との係合を実現する機構が用いられている。
【００２１】
第１の仮固定機構３１は、レール１２の一方の側面１２ａにプレート３３を押し付けるプレート駆動部３１ａと、レール１２の他方の側面１２ｂにプレート（図示していない）を押し付けるプレート駆動部３１ｂとが、第１のスライド部材２１の底面（下部）に固定されていて、かつレール１２の頂面よりも上方側にレール１２と間隙を介して配置された連結部（図２に示す第２の仮固定機構３２の連結部３２ｃに相当する部分）を介して互いに連結された構成を有している。
【００２２】
プレート駆動部３１ａのケース３４の内部には、上記のプレート３３と共にレール１２の側面１２ａに垂直な方向に沿って移動可能とされているローラ３５と、ローラ３５に斜面を接触させた状態で配置された楔状部材３６と、ケース３４の内部に嵌め合わされていて、楔状部材３６をケース３４の長さ方向に沿って移動可能に支持している仕切板３７と、そして仕切板３７の楔状部材３６の側とは逆側に配置されたコイルばね３８とが収容されている。プレート駆動部３１ｂの構成は、プレートをレール１２の側面１２ｂに押し付けるように構成されていること以外は、プレート駆動部３１ａの構成と同様である。
【００２３】
プレート駆動部３１ａ、３１ｂには、管体３９を介して接続された気体供給手段（図示していない）から気体（通常は、加圧されて圧縮された気体）が供給される。気体供給手段の代表例としては、コンプレッサ、ポンプ、およびボンベが挙げられる。気体供給手段で供給する気体の代表例としては、空気、および窒素が挙げられる。
【００２４】
図５には、第１の仮固定機構３１を、気体供給手段による管体３９を介した気体の供給を継続している状態で示してある。
【００２５】
以下では、第１の仮固定機構３１の動作について説明する。ただし、各々のプレート駆動部の動作については、プレート駆動部３１ａの動作を代表例として説明する。
【００２６】
第１の仮固定機構３１は、管体３９を介した気体（特に好ましくは圧縮された気体）の供給を継続している状態では、供給された気体の圧力を受けて仕切板３７が楔状部材３６と共にコイルばね３８の側に移動し、このためローラ３５とプレート３３が楔状部材３６の側に移動し、プレート３３とレール１２の側面１２ａとの間に間隙を生じることから、第１のスライド部材２１のレール１２の長さ方向に沿った自由な摺動を可能とする。
【００２７】
図６は、図５に示す第１の仮固定機構３１の近傍の部位を、気体供給手段による管体３９を介した気体の供給を停止した状態で示す図である。
【００２８】
第１の仮固定機構３１は、管体３９を介した気体の供給を停止した状態では、コイルばね３８の伸長により仕切板３７が楔状部材３６と共にローラ３５の側に移動し、このためローラ３５とプレート３３がレール１２の側に移動し、プレート３３がレール１２の側面１２ａに押し付けられ、その際のレール１２と第１のスライド部材２１との摩擦抵抗の強化（増大）によりレール１２との係合を実現し、これにより第１のスライド部材２１を仮固定する。
【００２９】
第１の仮固定機構３１（および後に説明する第２の仮固定機構３２）としては、例えば、公知の仮固定具（鍋屋バイテック株式会社製）が用いられている。このような仮固定具としては、上記のレールの側面に押し付けるプレートの動力源として、油圧、電気（モータ）を用いるもの、そしてプレートを手動で駆動するものも知られている。また、プレートをレールの一方の側面にのみ、あるいはレールの頂面にのみ押し付けるものも知られている。このような仮固定具の構成は周知であるため、これ以上の説明は行なわない。
【００３０】
なお、第１の仮固定機構３１は、第１のスライド部材２１を仮固定することができれば、その構成に特に制限はない。同様に、後に説明する第２の仮固定機構３２は、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定することができれば、その構成に特に制限はない。例えば、第１の仮固定機構として、レールに押し付けるプレートを電磁石で駆動する機構を用いることもできる。また、例えば、第１の仮固定機構として、プレートをレールに押し付けた際の摩擦力を利用するのではなく、レールとは非接触に配置された電磁石の吸引力（磁力）を利用して第１のスライド部材２１を仮固定する機構を用いることもできる。
【００３１】
図１に示すように、楔状の位置決め対象物支持部材２３は、第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持されている。
【００３２】
上記の第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持の少なくとも一方は、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現していることが好ましい。
【００３３】
例えば、図１〜図４に示す位置決め装置１０の場合、第１のスライド部材２１の側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持の両方が、それぞれ一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している。
【００３４】
すなわち、上記の係合支持の一方、すなわち第１のスライド部材２１の側面２１ｂによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持は、一方の部材、例えば、第１のスライド部材２１に設けられたレール状部材５１ａと、他方の部材、例えば、対象物支持部材２３に設けられた前記レール状部材５１ａと摺動可能に係合する係合部材５１ｂとの組み合わせ（リニアガイド５１）により実現されている。
【００３５】
そして、上記の係合支持の他方、すなわち第２のスライド部材２２の斜面２２ｃによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持は、一方の部材、例えば、対象物支持部材２３に設けられたレール状部材５２ａと、他方の部材、例えば、第２のスライド部材２２に設けられた前記レール状部材５２ａと摺動可能に係合する係合部材５２ｂとの組み合わせ（リニアガイド５２）により実現されている。
【００３６】
位置決め対象物支持部材２３には、前記のような対象物支持部材２３の係合支持を一時的に固定（以下「仮固定」とも云う）することのできる第２の仮固定機構３２が備えられている。
【００３７】
第２の仮固定機構３２の構成は、第１の仮固定機構３１の構成と同様である。
【００３８】
すなわち、第２の仮固定機構３２は、レール状部材５１ａの各側面に対向するプレート（図示していない）を備えていて、管体３９を介した気体の供給を継続している状態では、上記プレートとレール状部材５１ａとの間に間隙を生じることから、対象物支持部材２３のレール状部材５１ａの長さ方向に沿った自由な摺動を可能とし、これによりレール状部材５２ａの長さ方向に沿った自由な摺動をも可能とする。
【００３９】
その一方で、第２の仮固定機構３２は、管体３９を介した気体の供給を停止した状態では、上記プレートがレール状部材５１ａの側面に押し付けられることから、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定する。
【００４０】
第２の仮固定機構３２により、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定することにより、対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、および第２のスライド部材２２の相対的な位置関係を仮固定することができる。
【００４１】
第２の仮固定機構は、位置決め対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、そして第２のスライド部材２２のうちの何れか一つの部材に設けられていればよい。勿論、第２の仮固定機構を、位置決め対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、そして第２のスライド部材２２のうちの二以上の部材のそれぞれに設けることもできる。
【００４２】
基台１１には、第２のスライド部材２２のレール１２の上での摺動を駆動する駆動部材４１が設置されている。
【００４３】
位置決め装置１０の駆動部材４１としては、回転駆動装置４２と、回転駆動装置４２の回転軸４２ａに接続された送りねじ４３とを備える直動駆動装置が用いられている。
【００４４】
回転駆動装置４２としては、例えば、ステッピングモータに代表される公知の回転駆動装置が用いられる。
【００４５】
送りねじ４３は、ねじ軸４３ａと、ねじ軸４３ａの周囲に嵌め合わされたナット４３ｂから構成されている。ねじ軸４３ａは、一方の端部がカップリング４４を介して回転軸４２ａに接続されていて、支柱４６の内部に備えられた回転軸受（図示していない）により回転可能に支持されている。そしてナット４３ｂは、ナット４３ｂを収容しているケース４５を介して第２のスライド部材２２に接続されている。
【００４６】
回転駆動装置４２の回転軸４２ａをねじ軸４３ａと共に回転させ、ナット４３ｂをねじ軸４３ａの長さ方向に移動させることにより、ナット４３ｂにケース４５を介して固定された第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って摺動させ、レール１２の上の所定位置に配置することができる。
【００４７】
なお、前記の駆動部材としては、例えば、上記のような回転駆動装置と送りねじとを組み合わせた直動駆動装置、あるいはリニアモータなどに代表される公知の直動駆動装置を用いることができる。また、前記の駆動部材として、例えば、マイクロメータヘッド、あるいは送りねじのような駆動装置を持たない部材を用いることもできる。この場合、例えば、位置決めを行なう作業者がマイクロメータヘッド、あるいは送りねじを操作することにより、第２のスライド部材をレールの長さ方向に沿って摺動させる。
【００４８】
次に、図１〜４に示す位置決め装置１０を用いた位置決め対象物の位置決めについて説明を行なう。
【００４９】
先ず、位置決め対象物支持部材２３を、レール１２の長さ方向に沿って移動する場合、第１の仮固定機構３１に管体３９を介して気体の供給を継続することにより、第１のスライド部材２１のレール１２に沿った自由な摺動を可能とし、そして第２の仮固定機構３２の管体３９を介した気体の供給を停止することにより、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定、すなわち対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、および第２のスライド部材２２の相対的な位置関係を仮固定する。
【００５０】
次に、駆動部材４１により第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って摺動させることにより、第２のスライド部材との相対的な位置関係が仮固定された対象物支持部材２３（および第１のスライド部材２１）を、レール１２の長さ方向に沿って移動することができる。
【００５１】
例えば、図１に示す位置決め装置１０の第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って図の右側の方向に摺動させることにより、図７に示すように対象物支持部材２３をレール１２の長さ方向に沿って図の右側の方向に移動させることができる。
【００５２】
このように、駆動部材４１を用いて、対象物支持部材２３をレール１２の長さ方向に沿って移動させ、レール上の所定の位置に配置することにより、対象物支持部材２３に支持された位置決め対象物をレール１２の長さ方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させて所定の位置に位置決めすることができる。
【００５３】
その一方で、位置決め対象物支持部材２３を、基台１１の表面に垂直な方向に沿って移動する場合、第１の仮固定機構３１の管体３９を介した気体の供給を停止することにより、第１のスライド部材２１を仮固定し、そして第２の仮固定機構３２に管体３９を介して気体の供給を継続することにより、対象物支持部材２３の係合支持の仮固定を解除する、すなわち対象物支持部材２３のレール状部材５１ａの長さ方向に沿った自由な摺動と、レール状部材５２ａの長さ方向に沿った自由な摺動とを可能にする。
【００５４】
次に、駆動部材４１により第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って摺動させることにより、第１のスライド部材２１の側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持されている対象物支持部材２３を、基台１１の表面に垂直な方向に沿って移動（昇降）することができる。
【００５５】
例えば、図７に示す位置決め装置１０の第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って図の左側の方向に摺動させ、レール上に仮固定された第１のスライド部材２１に近づける（両スライド部材２１、２２の間隔を小さくする）ことにより、図８に示すように係合部材５２ｂがレール状部材５２ａの下端の側に摺動し、そして対象物支持部材２３がレール状部材５２ａの下端の側に摺動した係合部材５２ｂを介して第２のスライド部材２２の斜面２２ｃにより支持されるため、対象物支持部材２３が係合部材５１ｂと共にレール状部材５１ａに沿って上昇する。
【００５６】
これとは逆に、図７に示す位置決め装置１０の第２のスライド部材２２をレール１２の長さ方向に沿って図の右側の方向に摺動させ、レール上に仮固定された第１のスライド部材２１から遠ざける（両スライド部材２１、２２の間隔を大きくする）ことにより、係合部材５２ｂがレール状部材５２ａの上端の側に摺動し、そして対象物支持部材２３がレール状部材５２ａの上端の側に摺動した係合部材５２ｂを介して第２のスライド部材２２の斜面２２ｃにより支持されるため、対象物支持部材２３が係合部材５１ｂと共にレール状部材５１ａに沿って下降する。
【００５７】
このように、駆動部材４１を用いて、対象物支持部材２３を昇降させて所定の位置に配置することにより、対象物支持部材２３に支持された位置決め対象物を基台１１の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って移動させて所定の位置に位置決めすることができる。
【００５８】
位置決め装置１０は、位置決め対象物を一台の駆動装置（駆動部材４１）により互いに直交する二方向、例えば、水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｚ軸）方向とのそれぞれに移動させて位置決めすることができる。位置決め装置１０は、位置決め対象物を、例えば、水平方向と垂直方向とのそれぞれに移動可能とするために必要とされる駆動装置の数が一台で済むため、装置の小型化が容易で、そして極めて低コストで製造することができる。また、位置決め装置１０は、位置決め対象物を水平方向に沿って移動させて位置決めする装置と、位置決め対象物を垂直方向に沿って移動させて位置決めする装置とを積み重ねて構成する必要はない、すなわち下側の装置の位置決め対象物を支持する部材と上側の装置の基台とが不要であるため、装置の高さを低くしたり、装置を軽量化したりすることが容易である。
【００５９】
図９は、本発明の位置決め装置の別の構成例を示す正面図であり、そして図１０は、図９の位置決め装置９０の平面図である。
【００６０】
図９及び図１０に示す位置決め装置９０は、基台１１；基台１１の表面に設けられたレール１２；レール１２の上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材２１と第２のスライド部材２２、但し、第２のスライド部材２２の下部には、レール１２との係合により第２のスライド部材２２を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構３１が設けられており、また第２のスライド部材２２には、その頂面２２ａから第１のスライド部材２１に対向する側面２２ｂにかけて形成された斜面２２ｃが設けられている；第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材２３、但し、対象物支持部材２３には、上記の対象物支持部材２３の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構３２が設けられている；そして、第１のスライド部材２１のレール１２の上での摺動を駆動する、基台１１に設置された駆動部材４１から構成されている。
【００６１】
第１の仮固定機構３１は、レール１２と第２のスライド部材２２との間の摩擦抵抗の強化によりレール１２との係合を実現する機構であることが好ましい。
【００６２】
また、第１のスライド部材２１の第２のスライド部材２２に対向する側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現していることが好ましい。
【００６３】
例えば、図９及び図１０に示す位置決め装置９０の場合、第１のスライド部材２１の側面２１ｂと第２のスライド部材２２の斜面２２ｃとによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持の両方が、それぞれ一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた前記レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している。
【００６４】
すなわち、上記の係合支持の一方、すなわち第１のスライド部材２１の側面２１ｂによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持は、一方の部材、例えば、第１のスライド部材２１に設けられたレール状部材５１ａと、他方の部材、例えば、対象物支持部材２３に設けられた前記レール状部材５１ａと摺動可能に係合する係合部材５１ｂとの組み合わせ（リニアガイド５１）により実現されている。
【００６５】
そして、上記の係合支持の他方、すなわち第２のスライド部材２２の斜面２２ｃによる位置決め対象物支持部材２３の摺動可能な係合支持は、一方の部材、例えば、対象物支持部材２３に設けられたレール状部材５２ａと、他方の部材、例えば、第２のスライド部材２２に設けられた前記レール状部材５２ａと摺動可能に係合する係合部材５２ｂとの組み合わせ（リニアガイド５２）により実現されている。
【００６６】
図９の位置決め装置９０の構成は、第１の仮固定機構３１が第２のスライド部材２２に備えられていること、駆動部材４１が第１のスライド部材２１に接続されていること以外は、図１の位置決め装置１０の構成と同様である。
【００６７】
但し、位置決め装置９０の場合には、位置決め対象物支持部材２３を昇降させるため、第１の仮固定機構３１により第２のスライド部材２２を仮固定した状態で、第１のスライド部材２１をレール１２の長さ方向に沿って摺動させると、対象物支持部材２３を摺動（昇降）可能に係合支持している第１のスライド部材２１もまたレール１２の長さ方向に沿って摺動するため、対象物支持部材２３は昇降するのみでなく、レール１２の長さ方向にも移動する。
【００６８】
従って、必要であれば、第１の仮固定機構３１に管体３９を介して気体の供給を継続することにより、第２のスライド部材２２のレール１２に沿った自由な摺動を可能とし、そして第２の仮固定機構３２の管体３９を介した気体の供給を停止することにより、対象物支持部材２３の係合支持を仮固定する、すなわち対象物支持部材２３、第１のスライド部材２１、および第２のスライド部材２２の相対的な位置関係を仮固定した状態で、駆動部材４１により第１のスライド部材２１をレール１２の長さ方向に沿って摺動させ、これにより対象物支持部材２３のレール１２の長さ方向における位置の調整を行なう。
【００６９】
本発明の位置決め装置は、基台の表面が水平に配置されるように設置することにより、位置決め対象物をレールの長さ方向（Ｘ軸方向）と基台の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）とのそれぞれに移動させて位置決めを行なうＸＺステージとして用いることができる。また、本発明の位置決め装置は、基台の表面が垂直に配置されるように設置することにより、位置決め対象物をレールの長さ方向（Ｘ軸方向）と基台の表面に垂直な方向（Ｙ軸方向）とのそれぞれに移動させて位置決めを行なうＸＹステージとして用いることもできる。
【００７０】
また、本発明の位置決め装置の複数台を用いて大きなサイズのステージ板を支持することにより、大型のＸＺステージあるいは大型のＸＹステージを構成することもできる。
【００７１】
また、例えば、本発明の位置決め装置（ＸＺステージ）と別の位置決め装置（例えば、Ｙステージ、θステージ）とを重ねて配置して、多自由度の位置決め装置を構成することもできる。
【００７２】
あるいは、本発明の位置決め装置の複数台によりステージ板を支持して、更に前記ステージ板と各々の位置決め装置の対象物支持部材との間に各種の軸受（直動軸受、回転軸受あるいは球面軸受）を設置して多自由度の位置決め装置を構成することもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１０、９０ 位置決め装置
１１ 基台
１２ レール
１２ａ、１２ｂ 側面
１３ａ、１３ｂ 係合部材
２１ 第１のスライド部材
２１ｂ 側面
２２ 第２のスライド部材
２２ａ 頂面
２２ｂ 側面
２２ｃ 斜面
２３ 位置決め対象物支持部材
３１ 第１の仮固定機構
３１ａ、３１ｂ プレート駆動部
３２ 第２の仮固定機構
３２ｃ 連結部
３３ プレート
３４ ケース
３５ ローラ
３６ 楔状部材
３７ 仕切板
３８ コイルばね
３９ 管体
４１ 駆動部材
４２ 回転駆動装置
４２ａ 回転軸
４３ 送りねじ
４３ａ ねじ軸
４３ｂ ナット
４４ カップリング
４５ ケース
４６ 支柱
５１、５２ リニアガイド
５１ａ、５２ａ レール状部材
５１ｂ、５２ｂ 係合部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台；該基台の表面に設けられたレール；該レール上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材と第２のスライド部材、但し、第１のスライド部材の下部には、レールとの係合により第１のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構が設けられており、また第２のスライド部材には、その頂面から第１のスライド部材に対向する側面にかけて形成された斜面が設けられている；第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材、但し、該対象物支持部材、第１のスライド部材もしくは第２のスライド部材には、該対象物支持部材の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構が設けられている；そして、第２のスライド部材のレール上での摺動を駆動する基台に設置された駆動部材を含む位置決め装置。
【請求項２】
第１の仮固定機構が、レールと第１のスライド部材との間の摩擦抵抗の強化により該レールとの係合を実現する機構である請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とによる位置決め対象物支持部材の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた該レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している請求項１もしくは２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
基台；該基台の表面に設けられたレール；該レール上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材と第２のスライド部材、但し、第２のスライド部材の下部には、レールとの係合により第２のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構が設けられており、また第２のスライド部材には、その頂面から第１のスライド部材に対向する側面にかけて形成された斜面が設けられている；第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材、但し、該対象物支持部材、第１のスライド部材もしくは第２のスライド部材には、該対象物支持部材の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構が設けられている；そして、第１のスライド部材のレール上での摺動を駆動する基台に設置された駆動部材を含む位置決め装置。
【請求項５】
第１の仮固定機構が、レールと第２のスライド部材との間の摩擦抵抗の強化により該レールとの係合を実現する機構である請求項４に記載の位置決め装置。
【請求項６】
第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とによる位置決め対象物支持部材の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた該レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している請求項４もしくは５に記載の位置決め装置。
【請求項１】
基台；該基台の表面に設けられたレール；該レール上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材と第２のスライド部材、但し、第１のスライド部材の下部には、レールとの係合により第１のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構が設けられており、また第２のスライド部材には、その頂面から第１のスライド部材に対向する側面にかけて形成された斜面が設けられている；第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材、但し、該対象物支持部材、第１のスライド部材もしくは第２のスライド部材には、該対象物支持部材の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構が設けられている；そして、第２のスライド部材のレール上での摺動を駆動する基台に設置された駆動部材を含む位置決め装置。
【請求項２】
第１の仮固定機構が、レールと第１のスライド部材との間の摩擦抵抗の強化により該レールとの係合を実現する機構である請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とによる位置決め対象物支持部材の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた該レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している請求項１もしくは２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
基台；該基台の表面に設けられたレール；該レール上にそれぞれ摺動可能に立設された第１のスライド部材と第２のスライド部材、但し、第２のスライド部材の下部には、レールとの係合により第２のスライド部材を一時的に固定することのできる第１の仮固定機構が設けられており、また第２のスライド部材には、その頂面から第１のスライド部材に対向する側面にかけて形成された斜面が設けられている；第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とにより摺動可能に係合支持された楔状の位置決め対象物支持部材、但し、該対象物支持部材、第１のスライド部材もしくは第２のスライド部材には、該対象物支持部材の係合支持を一時的に固定することのできる第２の仮固定機構が設けられている；そして、第１のスライド部材のレール上での摺動を駆動する基台に設置された駆動部材を含む位置決め装置。
【請求項５】
第１の仮固定機構が、レールと第２のスライド部材との間の摩擦抵抗の強化により該レールとの係合を実現する機構である請求項４に記載の位置決め装置。
【請求項６】
第１のスライド部材の第２のスライド部材に対向する側面と第２のスライド部材の斜面とによる位置決め対象物支持部材の摺動可能な係合支持の少なくとも一方が、一方の部材に設けられたレール状部材と他方の部材に設けられた該レール状部材と摺動可能に係合する係合部材との組み合わせにより実現している請求項４もしくは５に記載の位置決め装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７５６６（Ｐ２０１３−７５６６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８２７２（Ｐ２０１１−１３８２７２）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（３９４０００４９３）ヒーハイスト精工株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（３９４０００４９３）ヒーハイスト精工株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
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