回転位置決めテーブル装置
【課題】製作が容易で高精度な回転位置決めテーブル装置を提供すること。
【解決手段】回転テーブル１４と、回転テーブル１４を回転自在に支持するエアベアリング１６と磁気吸引部１８、２０、２２と、回転テーブル１４端部に回転力を付与するローラフォロア３２と、ローラフォロア３２を回転駆動するリニアアクチュエータ３０とを備え、エアベアリング１６により回転テーブル１４の一部の領域を浮上させ、回転テーブル１４の他の領域を磁気吸引部１８、２０、２２で垂直方向に吸引し、回転テーブル１４の片持ちによるアンバランス成分と搭載物の重力方向の負荷のバランスをとる。
【解決手段】回転テーブル１４と、回転テーブル１４を回転自在に支持するエアベアリング１６と磁気吸引部１８、２０、２２と、回転テーブル１４端部に回転力を付与するローラフォロア３２と、ローラフォロア３２を回転駆動するリニアアクチュエータ３０とを備え、エアベアリング１６により回転テーブル１４の一部の領域を浮上させ、回転テーブル１４の他の領域を磁気吸引部１８、２０、２２で垂直方向に吸引し、回転テーブル１４の片持ちによるアンバランス成分と搭載物の重力方向の負荷のバランスをとる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転位置決めテーブル装置に係り、特に、半導体や液晶の製造等を行う各種精密機械に用いられるものであって、テーブル上に搭載されたワークや光学ヘッドなどの位置決め対象物を微小な角度で位置決めすることができる回転位置決めテーブル装置の構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テーブルの位置決め装置としては、軸受を回転テーブルの中央に配置し、回転テーブルの外周部に突出されたアーム部を駆動して回転位置決めするようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の回転位置決めテーブルでは、ターブルの中抜き穴を大きくしたり、あるいはテーブルのサイズを大きくしたりする必要が生じた場合、回転軸受そのものを大きくしなければならない。回転軸受を大きくすると、加工精度の限界により、回転精度の維持が極めて困難であり、製造コストが高くなるととともに、製作納期もかかるという課題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、製作が容易で高精度な回転位置決めテーブル装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は、回転テーブルの中央に回転軸受を配置せずに、回転テーブルの端部に回転軸受を配置し、回転テーブルの片持ちによるアンバランスの負荷と、搭載物の重力方向の負荷を、回転テーブルの他方の端部に設けられた磁気吸引部材の磁気吸引力で補償するようにしたものである。
【０００６】
具体的には、本発明は、回転自在に配置された回転テーブルと、前記回転テーブルに対して分散して配置されて前記回転テーブルを回転自在に支持する複数の支持部材と、前記回転テーブルを回転駆動する駆動部とを備え、前記複数の支持部材のうち一部の支持部材は、前記回転テーブルの一部の領域を浮上させて前記回転テーブルの回転方向を拘束し、他の支持部材は、前記回転テーブルの他の領域を垂直方向に吸引してなる回転位置決めテーブル装置を構成したものである。
【０００７】
本発明によれば、回転テーブルの中央に回転軸受を配置せずに、回転テーブルの一部の領域を一部の支持部材で浮上させ、回転テーブルの片持ちによるアンバランスの負荷と、搭載物の重力方向の負荷を、回転テーブルの他方の領域に設けられた他の支持部材の磁気吸引力で補償するようにしたため、小型で精度が良い回転位置決めテーブル装置を実現できるとともに、大きな軸受を用いずに、大きなサイズの回転テーブルを実現できるから、用途に合わせて意図した大きさに自由に設計できるばかりか、コスト低減および製作納期を短くすることができる。また、搭載物の負荷の重力補償を非接触でできるから、回転精度を悪化させる要因が限りなくゼロであり、高精度でありながら、大形サイズへの展開を容易に実現できる。
【０００８】
前記回転位置決めテーブル装置を構成するに際しては、一部の支持部材を、静圧空気軸受で構成したり、駆動部を、直線に沿って往復運動をリニアアクチュエータと、リニアアクチュエータの往復運動を回転運動に変換して回転テーブルの端部に回転力を付与するローラフォロアと、回転テーブル端部とリニアアクチュエータとを連結し、回転テーブル端部をリニアアクチュエータ側に引っ張る弾性体とから構成したりすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型で精度が良い回転位置決めテーブル装置を実現できるとともに、大きな軸受を用いずに、大きなサイズの回転テーブルを実現できるから、用途に合わせて意図した大きさに自由に設計できるばかりか、コスト低減および製作納期を短くすることができる。また、搭載物の負荷の重力補償を非接触でできるから、回転精度を悪化させる要因が限りなくゼロであり、高精度でありながら、大形サイズへの展開を容易に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す回転位置決めテーブル装置の平面図、図２は、回転位置決めテーブル装置のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、回転位置決めテーブル装置の側面図である。図１乃至図３において、回転位置決めテーブル装置１０は、基台（θ軸基台）１２と回転テーブル１４を備えており、略長方形に形成された基台１２上には静圧空気軸受１６と磁気吸引部１８、２０、２２が略四隅に分かれて固定され、静圧空気軸受１６と磁気吸引部１８、２０、２２の各上面には回転テーブル１４が固定されている。
【００１１】
静圧空気軸受１６は、エアベアリングとして構成され、固定体１６ａが基台１２に固定され、回転体１６ｂの上面が回転テーブル１４底面に固定され、回転テーブル１４の中抜き穴１４ａと角部１４ｂとの間の領域を非接触で浮上させるようになっている。
磁気吸引部１８、２０、２２は、Ｌ字型の吸引材２４、Ｌ字型の支持部材２６、マグネット２８を備えて構成されており、吸引材２４は、その一端側端部が回転テーブル１４底面に固定され、他端側が回転テーブル１４と略平行になってマグネット２８と相対向して配置されている。支持部材２６は、その一端側端部が基台１２に固定され、他端側が回転テーブル１４と略平行になって配置されている。支持部材２６の吸引材２４との対向面側にはマグネット２８が固定されている。マグネット２８は吸引材２４と一定の間隙を保って相対向して配置されており、マグネット２８の磁気吸引力で吸引材２４が常に上方（回転テーブル１４側）に、引き付けられている。
【００１２】
すなわち、磁気吸引部１８は、回転テーブル１４の中抜き穴１４ａと角部１４ｃとの間の領域を磁気吸引力で垂直方向に吸引し、磁気吸引部２０は、回転テーブル１４の中抜き穴１４ａと角部１４ｄとの間の領域を磁気吸引力で垂直方向に吸引し、磁気吸引部２２は、回転テーブル１４の中抜き穴１４ａと角部１４ｅとの間の領域を磁気吸引力で垂直方向に吸引するようになっている。
これにより、回転テーブル１４の片持ちによるアンバランス成分と搭載物の重力方向の負荷のバランスをとることができる。この際、回転テーブル１４の自重と搭載物の負荷に合わせて各磁気吸引部１８の吸引力を適宜設定することが望ましい。その手法としては、例えば、マグネット２８の磁束密度、大きさ、マグネット２８と吸引材２４のギャップ調整などは特に問わないし、マグネット２８による磁気吸引の場所や数も適宜設定しても構わない。
【００１３】
一方、可動体である回転テーブル１４の端部１４ｆ近傍には、直線方向の位置決めが可能な一軸アクチュエータ（リニアアクチュエータ）３０が設置されている。一軸アクチュエータ３０は、駆動部の一要素として構成されており、一軸アクチュエータ３０の先端には、本実施例ではローラフォロア３２が連結されている。このローラフォロア３２は、一軸アクチュエータ３０と回転テーブル１４の端部１４ｆを結ぶ引っ張りコイルばね（弾性体）３４の弾性力により、回転テーブル１４の端部１４ｆに押し付けられている。この状態で、一軸アクチュエータ３０が回転テーブル１４に対して、前進、後退駆動すると、一軸アクチュエータ３０の前進、後退に伴う往復直線運動がローラフォロア３２によって回転運動に変換されて、回転力が回転テーブル１４に付与され、回転テーブル１４の位置決めが行われるようになっている。
一軸アクチュエータ３０は、静圧空気軸受１６とは異なる位置に配置されているので、静圧空気軸受１６の回転中心と一軸アクチュエータ３０の駆動点（回転テーブル１４の端部１４ｆ）までの距離を大きく設定することにより、回転位置決めの分解能を静圧空気軸受１６の回転中心と一軸アクチュエータ３０の駆動点までの距離に比例して高くすることが可能になる。
【００１４】
本実施例によれば、小型で精度が良い回転位置決めテーブル装置１０を実現できる。具体的には、大きな軸受を用いずに、大きなサイズの回転テーブルを実現できるから、用途に合わせて意図した大きさに自由に設計できるばかりか、コスト低減および製作納期を短くすることができる。
【００１５】
また、搭載物の負荷の重力補償を非接触にできるから、回転精度を悪化させる要因が限りなくゼロであり、高精度でありながら、大形サイズへの展開を容易に実現できる。
さらに、高精度にしたい場合、回転軸受に静圧空気軸受を用いることで、アンバランス負荷の重力補償が可能であるため、小型の空気軸受を用いることができ、低コストで高精度な回転位置決めテーブル装置１０が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例を示す回転位置決めテーブル装置の平面図である。
【図２】回転位置決めテーブル装置のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】回転位置決めテーブル装置の側面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０ 回転位置決めテーブル装置
１２ 基台
１４ 回転テーブル
１６ 静圧空気軸受
１８、２０、２２ 磁気吸引部
２４ 吸引材
２８ マグネット
３０ 一軸アクチュエータ
３２ ローラフォロア
３４ 引っ張りコイルばね
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転位置決めテーブル装置に係り、特に、半導体や液晶の製造等を行う各種精密機械に用いられるものであって、テーブル上に搭載されたワークや光学ヘッドなどの位置決め対象物を微小な角度で位置決めすることができる回転位置決めテーブル装置の構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テーブルの位置決め装置としては、軸受を回転テーブルの中央に配置し、回転テーブルの外周部に突出されたアーム部を駆動して回転位置決めするようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の回転位置決めテーブルでは、ターブルの中抜き穴を大きくしたり、あるいはテーブルのサイズを大きくしたりする必要が生じた場合、回転軸受そのものを大きくしなければならない。回転軸受を大きくすると、加工精度の限界により、回転精度の維持が極めて困難であり、製造コストが高くなるととともに、製作納期もかかるという課題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、製作が容易で高精度な回転位置決めテーブル装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は、回転テーブルの中央に回転軸受を配置せずに、回転テーブルの端部に回転軸受を配置し、回転テーブルの片持ちによるアンバランスの負荷と、搭載物の重力方向の負荷を、回転テーブルの他方の端部に設けられた磁気吸引部材の磁気吸引力で補償するようにしたものである。
【０００６】
具体的には、本発明は、回転自在に配置された回転テーブルと、前記回転テーブルに対して分散して配置されて前記回転テーブルを回転自在に支持する複数の支持部材と、前記回転テーブルを回転駆動する駆動部とを備え、前記複数の支持部材のうち一部の支持部材は、前記回転テーブルの一部の領域を浮上させて前記回転テーブルの回転方向を拘束し、他の支持部材は、前記回転テーブルの他の領域を垂直方向に吸引してなる回転位置決めテーブル装置を構成したものである。
【０００７】
本発明によれば、回転テーブルの中央に回転軸受を配置せずに、回転テーブルの一部の領域を一部の支持部材で浮上させ、回転テーブルの片持ちによるアンバランスの負荷と、搭載物の重力方向の負荷を、回転テーブルの他方の領域に設けられた他の支持部材の磁気吸引力で補償するようにしたため、小型で精度が良い回転位置決めテーブル装置を実現できるとともに、大きな軸受を用いずに、大きなサイズの回転テーブルを実現できるから、用途に合わせて意図した大きさに自由に設計できるばかりか、コスト低減および製作納期を短くすることができる。また、搭載物の負荷の重力補償を非接触でできるから、回転精度を悪化させる要因が限りなくゼロであり、高精度でありながら、大形サイズへの展開を容易に実現できる。
【０００８】
前記回転位置決めテーブル装置を構成するに際しては、一部の支持部材を、静圧空気軸受で構成したり、駆動部を、直線に沿って往復運動をリニアアクチュエータと、リニアアクチュエータの往復運動を回転運動に変換して回転テーブルの端部に回転力を付与するローラフォロアと、回転テーブル端部とリニアアクチュエータとを連結し、回転テーブル端部をリニアアクチュエータ側に引っ張る弾性体とから構成したりすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型で精度が良い回転位置決めテーブル装置を実現できるとともに、大きな軸受を用いずに、大きなサイズの回転テーブルを実現できるから、用途に合わせて意図した大きさに自由に設計できるばかりか、コスト低減および製作納期を短くすることができる。また、搭載物の負荷の重力補償を非接触でできるから、回転精度を悪化させる要因が限りなくゼロであり、高精度でありながら、大形サイズへの展開を容易に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す回転位置決めテーブル装置の平面図、図２は、回転位置決めテーブル装置のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、回転位置決めテーブル装置の側面図である。図１乃至図３において、回転位置決めテーブル装置１０は、基台（θ軸基台）１２と回転テーブル１４を備えており、略長方形に形成された基台１２上には静圧空気軸受１６と磁気吸引部１８、２０、２２が略四隅に分かれて固定され、静圧空気軸受１６と磁気吸引部１８、２０、２２の各上面には回転テーブル１４が固定されている。
【００１１】
静圧空気軸受１６は、エアベアリングとして構成され、固定体１６ａが基台１２に固定され、回転体１６ｂの上面が回転テーブル１４底面に固定され、回転テーブル１４の中抜き穴１４ａと角部１４ｂとの間の領域を非接触で浮上させるようになっている。
磁気吸引部１８、２０、２２は、Ｌ字型の吸引材２４、Ｌ字型の支持部材２６、マグネット２８を備えて構成されており、吸引材２４は、その一端側端部が回転テーブル１４底面に固定され、他端側が回転テーブル１４と略平行になってマグネット２８と相対向して配置されている。支持部材２６は、その一端側端部が基台１２に固定され、他端側が回転テーブル１４と略平行になって配置されている。支持部材２６の吸引材２４との対向面側にはマグネット２８が固定されている。マグネット２８は吸引材２４と一定の間隙を保って相対向して配置されており、マグネット２８の磁気吸引力で吸引材２４が常に上方（回転テーブル１４側）に、引き付けられている。
【００１２】
すなわち、磁気吸引部１８は、回転テーブル１４の中抜き穴１４ａと角部１４ｃとの間の領域を磁気吸引力で垂直方向に吸引し、磁気吸引部２０は、回転テーブル１４の中抜き穴１４ａと角部１４ｄとの間の領域を磁気吸引力で垂直方向に吸引し、磁気吸引部２２は、回転テーブル１４の中抜き穴１４ａと角部１４ｅとの間の領域を磁気吸引力で垂直方向に吸引するようになっている。
これにより、回転テーブル１４の片持ちによるアンバランス成分と搭載物の重力方向の負荷のバランスをとることができる。この際、回転テーブル１４の自重と搭載物の負荷に合わせて各磁気吸引部１８の吸引力を適宜設定することが望ましい。その手法としては、例えば、マグネット２８の磁束密度、大きさ、マグネット２８と吸引材２４のギャップ調整などは特に問わないし、マグネット２８による磁気吸引の場所や数も適宜設定しても構わない。
【００１３】
一方、可動体である回転テーブル１４の端部１４ｆ近傍には、直線方向の位置決めが可能な一軸アクチュエータ（リニアアクチュエータ）３０が設置されている。一軸アクチュエータ３０は、駆動部の一要素として構成されており、一軸アクチュエータ３０の先端には、本実施例ではローラフォロア３２が連結されている。このローラフォロア３２は、一軸アクチュエータ３０と回転テーブル１４の端部１４ｆを結ぶ引っ張りコイルばね（弾性体）３４の弾性力により、回転テーブル１４の端部１４ｆに押し付けられている。この状態で、一軸アクチュエータ３０が回転テーブル１４に対して、前進、後退駆動すると、一軸アクチュエータ３０の前進、後退に伴う往復直線運動がローラフォロア３２によって回転運動に変換されて、回転力が回転テーブル１４に付与され、回転テーブル１４の位置決めが行われるようになっている。
一軸アクチュエータ３０は、静圧空気軸受１６とは異なる位置に配置されているので、静圧空気軸受１６の回転中心と一軸アクチュエータ３０の駆動点（回転テーブル１４の端部１４ｆ）までの距離を大きく設定することにより、回転位置決めの分解能を静圧空気軸受１６の回転中心と一軸アクチュエータ３０の駆動点までの距離に比例して高くすることが可能になる。
【００１４】
本実施例によれば、小型で精度が良い回転位置決めテーブル装置１０を実現できる。具体的には、大きな軸受を用いずに、大きなサイズの回転テーブルを実現できるから、用途に合わせて意図した大きさに自由に設計できるばかりか、コスト低減および製作納期を短くすることができる。
【００１５】
また、搭載物の負荷の重力補償を非接触にできるから、回転精度を悪化させる要因が限りなくゼロであり、高精度でありながら、大形サイズへの展開を容易に実現できる。
さらに、高精度にしたい場合、回転軸受に静圧空気軸受を用いることで、アンバランス負荷の重力補償が可能であるため、小型の空気軸受を用いることができ、低コストで高精度な回転位置決めテーブル装置１０が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例を示す回転位置決めテーブル装置の平面図である。
【図２】回転位置決めテーブル装置のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】回転位置決めテーブル装置の側面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０ 回転位置決めテーブル装置
１２ 基台
１４ 回転テーブル
１６ 静圧空気軸受
１８、２０、２２ 磁気吸引部
２４ 吸引材
２８ マグネット
３０ 一軸アクチュエータ
３２ ローラフォロア
３４ 引っ張りコイルばね
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に配置された回転テーブルと、前記回転テーブルに対して分散して配置されて前記回転テーブルを回転自在に支持する複数の支持部材と、前記回転テーブルを回転駆動する駆動部とを備え、前記複数の支持部材のうち一部の支持部材は、前記回転テーブルの一部の領域を浮上させて前記回転テーブルの回転方向を拘束し、他の支持部材は、前記回転テーブルの他の領域を垂直方向に吸引してなる回転位置決めテーブル装置。
【請求項２】
前記一部の支持部材は、静圧空気軸受で構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転位置決めテーブル装置。
【請求項３】
前記駆動部は、直線に沿って往復運動をリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータの往復運動を回転運動に変換して前記回転テーブルの端部に回転力を付与するローラフォロアと、前記回転テーブル端部と前記リニアアクチュエータとを連結し、前記回転テーブル端部を前記リニアアクチュエータ側に引っ張る弾性体とから構成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の回転位置決めテーブル装置。
【請求項１】
回転自在に配置された回転テーブルと、前記回転テーブルに対して分散して配置されて前記回転テーブルを回転自在に支持する複数の支持部材と、前記回転テーブルを回転駆動する駆動部とを備え、前記複数の支持部材のうち一部の支持部材は、前記回転テーブルの一部の領域を浮上させて前記回転テーブルの回転方向を拘束し、他の支持部材は、前記回転テーブルの他の領域を垂直方向に吸引してなる回転位置決めテーブル装置。
【請求項２】
前記一部の支持部材は、静圧空気軸受で構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転位置決めテーブル装置。
【請求項３】
前記駆動部は、直線に沿って往復運動をリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータの往復運動を回転運動に変換して前記回転テーブルの端部に回転力を付与するローラフォロアと、前記回転テーブル端部と前記リニアアクチュエータとを連結し、前記回転テーブル端部を前記リニアアクチュエータ側に引っ張る弾性体とから構成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の回転位置決めテーブル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−６４６２６（Ｐ２００８−６４６２６Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４３２４１（Ｐ２００６−２４３２４１）
【出願日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]