ＸＹステージ機構
【課題】Ｘ軸搬送機構の両端側に駆動力を作用させることができ、部品点数を少なくすることができるＸＹステージ機構を提供する。
【解決手段】移動テーブル２０を互いに直交する２方向に移動させるＸＹステージ機構であって、前記２方向のうち何れか一方の方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギア３０と、２つのラックギアの間に前記２方向のうち他方の方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、移動テーブルの前記他方の方向に沿って移動させる送り部材４０と、送り部材と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギアと噛合うピニオンギア５２，５３を有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、送り部材と一体的に前記一方の方向に沿って移動して移動テーブルを前記一方の方向に沿って移動させるガイド部材５０とを備えた。
【解決手段】移動テーブル２０を互いに直交する２方向に移動させるＸＹステージ機構であって、前記２方向のうち何れか一方の方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギア３０と、２つのラックギアの間に前記２方向のうち他方の方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、移動テーブルの前記他方の方向に沿って移動させる送り部材４０と、送り部材と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギアと噛合うピニオンギア５２，５３を有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、送り部材と一体的に前記一方の方向に沿って移動して移動テーブルを前記一方の方向に沿って移動させるガイド部材５０とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動テーブルを互いに直交する２方向に移動させるＸＹステージ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動テーブルを互いに直交する２方向（以下、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向という。）に移動させるＸＹステージ機構が知られている。このＸＹステージ機構は、例えば図８に示すように、移動テーブル１００をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸搬送機構１１０と、このＸ軸搬送機構１１０を含む移動テーブル１００をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸搬送機構１２０とを備えている。
【０００３】
Ｘ軸搬送機構１１０は、第１送り部材１１１と、スプライン軸１１２と、軸受部材１１３と、第１モータ１１４とを備えている。第１送り部材１１１は、外周面に移動テーブル１００と係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、移動テーブル１００を貫通する態様でＸ軸方向に沿って設けられている。第１送り部材１１１は、自身の中心軸回りに回転可能に支持されており、回転した場合に移動テーブル１００をＸ軸方向に沿って移動させる。スプライン軸１１２は、Ｙ軸方向に沿って設けた棒状の部材であり、第１送り部材１１１の一端部とスライド歯車１１５及び傘歯車１１６を介して連結してある。スプライン軸１１２は、自身の中心軸回りに回転可能に支持されており、回転した場合にスライド歯車１１５及び傘歯車１１６を介して第１送り部材１１１がその中心軸回りに回転する。軸受部材１１３は、第１送り部材１１１の両端部に設けてあり、第１送り部材１１１を回転可能に支持している。スプライン軸１１２側に設けた一方の軸受部材１１３は、スプライン軸１１２に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成してある。第１モータ１１４は、スプライン軸１１２の一端部に設けてあり、スプライン軸１１２及び第１送り部材１１１をその中心軸回りに回転させるものである。
【０００４】
Ｙ軸搬送機構１２０は、第２送り部材１２１と、伝達部材１２３と、第２モータ１２５とを備えている。第２送り部材１２１は、各々の軸受部材１１３に対して設けてある。第２送り部材１２１は、外周面に軸受部材１１３と係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、軸受部材１１３を貫通する態様でＹ軸方向に沿って設けられている。第２送り部材１２１は、自身の中心軸回りに回転可能に支持されており、回転した場合に軸受部材１１３をＹ軸方向に沿って移動させる。伝達部材１２３は、各々の第２送り部材１２１と直交する態様で一方の第２送り部材１２１ａから他方の第２送り部材１２１ｂに亘って設けた棒状の部材である。伝達部材１２３は、一方の端部が一方の第２送り部材１２１ａの端部と傘歯車１２４を介して連結してあり、他方の端部が他方の第２送り部材１２１ｂの端部と傘歯車１２４を介して連結してある。第２モータ１２５は、第２送り部材１２１をその中心軸回りに回転させるものである。
【０００５】
このようなＸＹステージ機構では、第１モータ１１４によって第１送り部材１１１が回転すると、移動テーブル１００がＸ軸方向に移動する。また、第２モータ１２５によって第２送り部材１２１が回転すると、第１送り部材１１１とガイド部材１１２とが一体的にＹ軸方向に移動し、これにより移動テーブル１００がＹ軸方向に移動することになる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１１６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したＸＹステージ機構では、２つの第２送り部材１２１ａ，１２１ｂの間にスプライン軸１１２と、第１送り部材１１１とを配設し、スプライン軸１１２を介して第１送り部材１１１を回転させることで、第１送り部材１１１と、第２送り部材１２１とがＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向に重なって配置されることを防止している。これにより、移動テーブル１００をＸ軸方向に移動させる第１送り部材１１１と、移動テーブル１００をＹ軸方向に移動させる第２送り部材１２１とを同一平面上に配置可能にして、ＸＹステージ機構の高さ（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向の長さ）を低くし、ＸＹステージ機構の小型化を図っている。また、伝達部材１２３によって２つの第２送り部材１２１ａ，１２１ｂを連結し、２つの第２送り部材１２１ａ，１２１ｂによって第１送り部材１１１の両側に駆動力を作用させることで、移動テーブル１００のＹ軸方向の移動をスムーズにしている。しかしながら、ＸＹステージ機構の高さを低くし、かつ第１送り部材１１１の両側に駆動力を作用させるためには、２つの第２送り部材１２１ａ，１２１ｂの間に、スプライン軸１１２と、第１送り部材１１１と、伝達部材１２３とを設ける必要があるため、部品点数が多くなり、製造コストが増大するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数を削減することで製造コストの低減化を図ることができるＸＹステージ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るＸＹステージ機構は、移動テーブルを互いに直交する２方向に移動させるＸＹステージ機構であって、前記２方向のうち何れか一方の方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギアと、２つのラックギアの間に前記２方向のうち他方の方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に前記移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、前記移動テーブルを前記他方の方向に沿って移動させる送り部材と、前記送り部材と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギアと噛合うピニオンギアを有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、前記送り部材と一体的に前記一方の方向に沿って移動して前記移動テーブルを前記一方の方向に沿って移動させるガイド部材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係るＸＹステージ機構は、上述した請求項１において、前記送り部材をその中心軸回りに回転させる第１モータと、前記ガイド部材をその中心軸回りに回転させる第２モータとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係るＸＹステージ機構は、上述した請求項１において、前記送り部材及び前記ガイド部材をその中心軸回りに回転させるモータと、前記モータからの動力を前記送り部材及び前記ガイド部材の何れか一方に択一的に伝達するクラッチ機構とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４に係るＸＹステージ機構は、上述した請求項１〜３において、前記送り部材及び前記ガイド部材を支持するベースを備え、前記ラックギアは、前記ベースと一体的に形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係るＸＹステージ機構は、上述した請求項４において、前記送り部材と前記ガイド部材とを連結する連結部材と、前記ベースに前記連結部材の少なくとも一部を覆う態様で設けられ、前記連結部材が前記ベースから離れる方向へ移動することを防止する規制部材とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかるＸＹステージ機構は、直交する２方向のうち何れか一方の方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギアと、２つのラックギアの間に２方向のうち他方の方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、移動テーブルを他方の方向に沿って移動させる送り部材と、送り部材と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギアと噛合うピニオンギアを有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、送り部材と一体的に一方の方向に沿って移動して移動テーブルを前記一方の方向に沿って移動させるガイド部材とを備えたものであるため、移動テーブルを一方の方向に沿って移動させるガイド部材と、移動テーブルを他方の方向に沿って移動させる送り部材とを同一平面上に配置してＸＹステージ機構の高さを低くすることができるとともに、ガイド部材のピニオンギアが各々のラックギアと噛合いながら送り部材と一体的に一方の方向へ移動するため、送り部材の両側に駆動力を作用させて移動テーブルの一方の方向の移動をスムーズに行うことができる。また、２つのラックギアの間に送り部材と、ガイド部材とを設けた構成であるため、部品点数を削減して製造コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１であるＸＹステージ機構を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示したＸＹステージ機構の要部を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、図１に示したＸＹステージ機構の要部を拡大した斜視図である。
【図４】図４は、図１に示したＸＹステージ機構に上ケースを装着した状態を示す平面図である。
【図５−１】図５−１は、図１に示したＸＹステージ機構の動作を説明する平面図である。
【図５−２】図５−２は、図１に示したＸＹステージ機構の動作を説明する平面図である。
【図５−３】図５−３は、図１に示したＸＹステージ機構の動作を説明する平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２であるＸＹステージ機構を示す平面図である。
【図７】図７は、図６に示したＸＹステージ機構の要部を拡大した斜視図である。
【図８】図８は、従来のＸＹステージ機構を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかるＸＹステージ機構の実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるＸＹステージ機構を示す平面図である。ＸＹステージ機構１は、ベース１０と、ラックギア３０と、送り部材４０と、ガイド部材５０と、第１モータ７０と、第２モータ７２と、ギアケース（連結部材）８０と、軸受部材（連結部材）９０とを備えて構成してある。
【００１８】
ベース１０は、ＸＹステージ機構１の基盤となるものである。ベース１０は、ベース本体１１と、規制部材１２とを備えて構成してある。ベース本体１１は、平面を有する板状の部材であり、ラックギア３０、送り部材４０、ガイド部材５０、第１モータ７０、第２モータ７２、ギアケース８０及び軸受部材９０を支持している。規制部材１２は、ベース本体１１の平面上にベース本体１１と一体的に形成され、図１のＹ軸方向に沿って延在する長尺状の部材である。規制部材１２は、図２及び図３に示すように、ベース本体１１より上方に向けて突出する突出片１２ａと、突出片１２ａの上端部分から突出片１２ａと直交する方向に向けて延在する規制片１２ｂとを備えて構成してある。規制部材１２は、各々の規制片１２ｂを対向させる態様で左右一対に設けてある。
【００１９】
ラックギア３０は、直線状を成す歯車からなり、一対の規制部材１２の間にＹ軸方向に沿って延在して設けてある。本実施の形態では２つのラックギア３０ａ，３０ｂを平行に並べて設けている。ラックギア３０は図３に示すように、歯がベース本体１１の平面内に収容される態様でベース１０と一体的に形成してある。
【００２０】
送り部材４０は、外周面に螺子溝を形成した棒状の部材であり、２つのラックギア３０ａ，３０ｂの間に図１のＸ軸方向に沿って設けてある。送り部材４０には移動テーブル２０が取付けてある。送り部材４０の一端部は、ギアケース８０に回転可能に支持されており、送り部材４０の他端部は、軸受部材９０に回転可能に支持されている。これにより、送り部材４０は自身の中心軸回りに回転可能に構成されている。
【００２１】
移動テーブル２０は、箱型に形成してある。図２に示すように、移動テーブル２０には対向する一方の面から他方の面に亘って貫通する２つの孔２１，２２が形成してある。一方の孔２１には、内周面に螺子溝が形成してある。送り部材４０は、一方の孔２１を貫通しており、互いに螺子溝を噛合わせて移動テーブル２０と係合している。
【００２２】
ガイド部材５０は、送り部材４０と平行に並べて設けてあり、ガイド部本体５１と、ピニオンギア５２，５３とからなる。ガイド部本体５１は、円柱状を成す棒状の部材である。ガイド部本体５１の直径は、移動テーブル２０の他方の孔２２の内径より僅かに小さく形成してある。ガイド部本体５１は当該孔２２を貫通し、移動テーブル２０がガイド部本体５１に沿ってスライド移動することを許容している。ピニオンギア５２，５３は、図２及び図３に示すように、ラックギア３０ａ，３０ｂと噛合うギアであり、各々のラックギア３０ａ，３０ｂに対して個別に設けられ、ガイド部本体５１に固定してある。本実施の形態では、ガイド部本体５１の両端部にピニオンギア５２，５３が固定してある。ガイド部本体５１の一端側は、ピニオンギア５２をギアケース８０の内部に収容させる態様でギアケース８０に回転可能に支持されており、ガイド部本体５１の他端側は、軸受部材９０に回転可能に支持されている。本実施の形態では、ガイド部本体５１の他端がピニオンギア５３から僅かに突出しており、この突出部が軸受部材９０に支持されている。これにより、ガイド部材５０は自身の中心軸回りに回転可能に構成されている。
【００２３】
第１モータ７０は、第１減速機構７１を介して送り部材４０に駆動力を付与するものである。図２に示すように第１モータ７０は、出力軸７０１と、第１モータギア７０２とを備えている。第１モータギア７０２は、出力軸７０１を回転軸として回転するギアである。第１モータ７０は、正転、逆転が可能に構成してある。
【００２４】
第１減速機構７１は、第１減速ギア７１１と、出力ギア７１２とを備えて構成してある。第１減速ギア７１１は、Ｘ軸方向に沿って延在する回転軸と、当該回転軸に固定した大径ギア及び小径ギアとからなる。回転軸と、大径ギアと、小径ギアとは、同一材料で一体的に形成してある。第１減速ギア７１１の大径ギアは第１モータギア７０２と係合している。出力ギア７１２は、第１モータ７０からの動力を送り部材４０に出力するためのギアであり、送り部材４０の一端部に固定してあり、送り部材４０を回転軸として回転する。出力ギア７１２は第１減速ギア７１１の小径ギアと係合している。第１減速機構７１は、ギアケース８０に収容されており、第１減速ギア７１１の回転軸は、ギアケース８０に回転可能に支持されている。尚、第１減速ギア７１１は、必要に応じて複数設けることが可能である。
【００２５】
第２モータ７２は、第２減速機構７３を介してガイド部材５０に駆動力を付与するものである。第２モータ７２は、出力軸７２１と、第２モータギア７２２とを備えている。第２モータギア７２２は、出力軸７２１を回転軸として回転するギアである。第２モータ７２は、正転、逆転が可能に構成してある。
【００２６】
第２減速機構７３は、複数の第２減速ギア７３１を備えて構成してある。第２減速ギア７３１は、Ｘ軸方向に沿って延在する回転軸と、当該回転軸に固定した大径ギア及び小径ギアとからなる。回転軸と、大径ギアと、小径ギアとは、同一材料で一体的に形成してある。本実施の形態では２つの第２減速ギア７３１ａ，７３１ｂを設けている。一方の第２減速ギア７３１ａの大径ギアは第２モータギア７２２と係合しており、一方の第２減速ギア７３１ａの小径ギアは他方の第２減速ギア７３１ｂの大径ギアと係合している。他方の第２減速ギア７３１ｂの小径ギアはガイド部材５０の一方のピニオンギア５２と係合している。第２減速機構７２は、ギアケース８０に収容されており、第２減速ギア７３１の回転軸は、ギアケース８０に回転可能に支持されている。尚、第２減速ギア７３１の数は１以上であればよく、必要に応じて適宜設けることが可能である。
【００２７】
ギアケース８０は、上ケース８１と、下ケース８２とからなる。図１に示すＸＹステージ機構１は上ケース８１を取外した状態を示しており、図４に上ケース８１を装着した状態を示す。上ケース８１は一面が開口した箱型に形成してある。下ケース８２は、上方から見た視図が上ケース８１と同形の長方形状の枠８２１と、枠８２１の内部に配設される軸受台（図示せず）と、規制板８２２とを備えている。枠８２１及び軸受台には、Ｕ字型に窪んだ軸受溝８２１ａが複数形成してある。各々の軸受溝８２１ａには、第１減速ギア７１１の回転軸、第２減速ギア７３１の回転軸、又は送り部材４０の一端部が回転可能に支持されている。また、枠８２１には、ガイド部本体５１の一端部を挿通させて回転可能に支持する貫通孔８２１ｂと、第１モータ７０及び第２モータ７２の出力軸７０１，７２１を個別に挿通させる凹部８２１ｃとが形成してある。第１モータ７０と第２モータ７２とは枠８２１に固定して設けられた保持フレーム８３によって保持されている。規制板８２２は、図２に示すように、枠８２１から一方の規制部材１２に向かって延在する板状の部材である。規制板８２２の端部は、ベース本体１１と、一方の規制部材１２とによって形成された溝に挿入されており、この溝に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成してある。上ケース８１と下ケース８２とは、接着、超音波溶着又は熱圧着によって接合してある。
【００２８】
軸受部材９０は、軸受部９０１と、移動規制部９０２とを備えて構成してある。図３に示すように、軸受部９０１は、Ｙ軸方向に沿って長尺状に形成した板状の部材であり、送り部材４０の他端部と、ガイド部材５０の他端部とを各々個別に回転可能に支持する軸受孔９０１ａを有している。移動規制部９０２は、軸受部９０１の下端部分から他方の規制部材１２に向かってベース本体１１と平行に延在する板状の部材である。移動規制部９０２は、ベース本体１１と、他方の規制部材１２とによって形成されたＹ軸方向に沿って延在する溝に挿入されており、この溝に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成してある。軸受部材９０は、接続部材９１を介して下ケース８２と連結してある。接続部材９１は長尺状の部材であり、送り部材４０及びガイド部材５０と平行に設けてある。本実施の形態では、軸受部材９０と接続部材９１と下ケース８２とが一体的に形成してある。
【００２９】
実施の形態１では、送り部材４０と、ガイド部材５０と、第１モータ７０と、ギアケース８０と、軸受部材９０とによって、移動テーブル２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸搬送機構を構成している。また、ラックギア３０と、ガイド部材５０と、第２モータ７２とによって、Ｘ軸搬送機構を含む移動テーブル２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸搬送機構を構成している。
【００３０】
次に、上述したＸＹステージ機構１の動作について説明する。図５−１〜図５−３は、図１に示したＸＹステージ機構１の動作を説明する平面図である。ここでは、図５−１に示すように移動テーブル２０がＸＹステージ機構１において、最上方、かつ最右方に位置する状態を初期状態とする。
【００３１】
初期状態において第１モータ７０を正転駆動すると、第１モータ７０の回転は、第１減速機構７１によって必要な回転速度に変換されて送り部材４０に伝達される。これにより送り部材４０が回転駆動すると、図５−２に示すように移動テーブル２０はガイド部材５０に案内されて送り部材４０に沿って左方に移動する。
【００３２】
第１モータ７０を逆転駆動すると、第１モータ７０の回転は、第１減速機構７１によって必要な回転速度に変換されて送り部材４０に伝達される。これにより送り部材４０が回転駆動すると、移動テーブル２０はガイド部材５０に案内されて送り部材４０に沿って図５−２の右方に移動する。これにより、移動テーブル２０はＸ軸方向に移動することになる。
【００３３】
初期状態において第２モータ７２を正転駆動すると、第２モータ７２の回転は、第２減速機構７３によって必要な回転速度に変換されてガイド部材５０に伝達される。これにより、ガイド部材５０が回転駆動すると、図５−３に示すように、ピニオンギア５２，５３とラックギア３０ａ，３０ｂとが噛合って、ガイド部材５０が下方に移動し、同時に、移動テーブル２０、送り部材４０、ガイド部材５０、第１モータ７０、第２モータ７２、ギアケース８０及び軸受部材９０が下方に移動する。
【００３４】
第２モータ７２を逆転駆動すると、第２モータ７２の回転は、第２減速機構７３によって必要な回転速度に変換されてガイド部材５０に伝達される。これにより、ガイド部材５０が回転駆動すると、ピニオンギア５２，５３とラックギア３０ａ，３０ｂとが噛合って、ガイド部材５０が図５−３の上方に移動し、同時に、移動テーブル２０、送り部材４０、ガイド部材５０、第１モータ７０、第２モータ７２、ギアケース８０及び軸受部材９０が上方に移動する。これにより、移動テーブル２０はＹ軸方向に移動することになる。
【００３５】
本実施の形態におけるＸＹステージ機構１は、Ｙ軸方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギア３０と、２つのラックギア３０の間にＸ軸方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、移動テーブル２０をＸ軸方向に沿って移動させる送り部材４０と、送り部材４０と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギア３０と噛合うピニオンギア５２，５３を有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、送り部材４０と一体的にＹ軸方向に沿って移動して移動テーブル２０をＹ軸方向に沿って移動させるガイド部材５０とを備えたものであるため、移動テーブル２０をＹ軸方向に沿って移動させるガイド部材５０と、移動テーブル２０をＸ軸方向に沿って移動させる送り部材４０とを同一平面上に配置してＸＹステージ機構１の高さ（ベース１０の平面に直交する方向の長さ）を低くすることができるとともに、ガイド部材５０のピニオンギア５２，５３が各々のラックギア３０と噛合いながら送り部材４０と一体的にＹ軸方向へ移動するため、送り部材４０の両側に駆動力を作用させて移動テーブル２０のＹ軸方向の移動をスムーズに行うことができる。また、２つのラックギア３０の間に送り部材４０と、ガイド部材５０とを設けた構成であるため、部品点数を削減して製造コストの低減化を図ることができる。
【００３６】
また、ラックギア３０が、ベース１０と一体的に形成されているため、部品点数を削減して製造コストの低減化を図ることができるとともに、ＸＹステージ機構１の高さを一層低くすることができる。
【００３７】
また、規制部材１２によって、ギアケース８０及び軸受部材９０がベース１０から離れる方向へ移動することを規制しているため、送り部材４０、ガイド部材５０、ギアケース８０及び軸受部材９０がベース１０の上方への浮き上がることを防止することができる。
【００３８】
尚、本実施の形態では、第１減速機構７１と第２減速機構７３とを同一のギアケース８０に収容し、第１モータ７０及び第１減速機構７１と、第２モータ７２及び第２減速機構７３とを送り部材４０及びガイド部材５０の一方の端部に設ける構成としているが、配置位置はこれに限られるものではない。例えば、第１減速機構７１と第２減速機構７３とを各々異なるケースに収容し、第１モータ７０及び第１減速機構７１と、第２モータ７２及び第２減速機構７３とを送り部材４０及びガイド部材５０の異なる端部側に設ける構成としてもよい。
【００３９】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２であるＸＹステージ機構を示す平面図である。本発明の実施の形態２であるＸＹステージ機構２は、実施の形態１の第１モータ７０、第１減速機構７１、第２モータ７２、第２減速機構７３及びギアケース８０に替えて、モータ６１、減速機構６２、クラッチ機構６３及びギアケース６４を設けている。実施の形態２において、実施の形態１と同一の符号は同一の構成を示し、ここではその詳細を省略する。
【００４０】
モータ６１は、減速機構６２及びクラッチ機構６３を介して送り部材４０及びガイド部材５０に駆動力を付与するものである。モータ６１は、出力軸６１１と、モータギア６１２とを備えている。モータギア６１２は、出力軸６１１を回転軸として回転するギアである。モータ６１は、正転、逆転が可能に構成してある。
【００４１】
減速機構６２は、図７に示すように、複数の第３減速ギア６２２を備えて構成してある。第３減速ギア６２２は、Ｘ軸方向に沿って延在する回転軸と、当該回転軸に固定された大径ギア及び小径ギアとからなる。回転軸と、大径ギアと、小径ギアとは、同一材料で一体的に形成してある。本実施の形態では３つの第３減速ギア６２２ａ，６２２ｂ，６２２ｃを設けている。第３減速ギア６２２ａは、大径ギアがモータギア６１２と係合しており、小径ギアが第３減速ギア６２２ｂの大径ギアと係合している。第３減速ギア６２２ｂの小径ギアは、第３減速ギア６２２ｃの大径ギアと係合している。第３減速ギア６２２の回転軸は、ギアケース６４に回転可能に支持されている。尚、第３減速ギア６２２の数は１以上であればよく、必要に応じて適宜設けることが可能である。
【００４２】
クラッチ機構６３は、モータ６１からの動力を送り部材４０又はガイド部材５０に伝達するように切り替えるものである。クラッチ機構６３は、駆動部６３１と、出力ギア６３２と、接合部６３３とを備えて構成してある。駆動部６３１は、通電により電磁石を形成するコイル（図示せず）と、コイルに挿通してあってコイルの励磁状態に応じてコイルの内部又は外部に向かって直進移動するプランジャ６３１ａとを備えて構成してある。出力ギア６３２は、プランジャ６３１ａの先端に回転可能に装着されるギアであり、ギアケース６４の内部に収容されて第３減速ギア６２２ｃの小径ギアと係合している。接合部６３３は、プランジャ６３１ａがコイルの外部に移動した場合に出力ギア６３２の円盤面と接合して出力ギア６３２と一体的に回転するものであり、出力ギア６３２と略同一形状の円形盤であって送り部材４０の一端部に固定してある。接合部６３３はギアケース６４の内部に収容されている。
【００４３】
本実施の形態では、プランジャ６３１ａがコイルの内部に移動すると、出力ギア６３２と一方のピニオンギア５２とが係合してクラッチ機構６３とガイド部材５０とが伝達状態となる一方、出力ギア６３２と接合部６３３との接合が遮断されてクラッチ機構６３と送り部材４０とが遮断状態になる。また、プランジャ６３１ａがコイルの外部へ移動すると、出力ギア６３２と一方のピニオンギア５２との係合が解除されてクラッチ機構６３とガイド部材５０とが遮断状態となる一方、出力ギア６３２と接合部６３３とが接合してクラッチ機構６３と送り部材４０とが伝達状態になる。
【００４４】
ギアケース６４は、減速機構６２を内部に収容するケースであるとともに、送り部材４０と、ガイド部材５０とを回転可能に支持して、送り部材４０の一端部と、ガイド部材５０の一端部とを連結するものである。ギアケース６４は、上ケース（図示せず）と、下ケース６４２とからなる。上ケースは一面が開口した箱型に形成してある。下ケース６４２は、上方から見た視図が上ケースと同形の長方形状の枠６４２ａと、枠６４２ａの内部に配設される軸受台（図示せず）と、規制板６４４とを備えている。枠６４２ａ及び軸受台には、Ｕ字型に窪んだ軸受溝６４２ｂが複数形成してある。各々の軸受溝６４２ｂは、第３減速ギア６２２の回転軸又は送り部材４０を回転可能に支持している。また、枠６４２ａには、ガイド部材５０を挿通させて回転可能に支持する貫通孔６４２ｃと、モータ６１の出力軸６１１を挿通させる凹部が形成してある。モータ６１は枠６４２ａに固定して設けられた保持フレーム６４３によって保持されている。規制板６４４は図７に示すように、枠６４２ａから一方の規制部材１２に向かって延在する板状の部材である。規制板６４２の端部は、ベース本体１１と、一方の規制部材１２とによって形成された溝に挿入されている。規制板６４２は、この溝に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成してある。上ケースと下ケース６４２とは、接着、超音波溶着又は熱圧着によって接合してある。
【００４５】
実施の形態２では、送り部材４０と、ガイド部材５０と、モータ６１と、クラッチ機構６３と、ギアケース６４と、軸受部材９０とによって、移動テーブル２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸搬送機構７０を構成している。また、ラックギア３０と、ガイド部材５０と、モータ６１と、クラッチ機構６３とによって、Ｘ軸搬送機構を含む移動テーブル２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸搬送機構を構成している。
【００４６】
次に、実施の形態２におけるＸＹステージ機構２の動作について説明する。ここでは、移動テーブル２０が図６に示すＸＹステージ機構２において、最上方、かつ最右方に位置する状態を初期状態とする。
【００４７】
初期状態にある移動テーブル２０をＸ軸方向に移動する場合、クラッチ機構６３を送り部材４０と伝達状態とし、クラッチ機構６３をガイド部材５０と遮断状態とする。その後、モータ６１を正転駆動すると、モータ６１の回転は、第３減速機６２によって必要な回転速度に変換され、クラッチ機構６３を介して送り部材４０に伝達される。これにより送り部材４０が回転駆動すると、移動テーブル２０はガイド部材５０に案内されて送り部材４０に沿って図６の左方に移動する。
【００４８】
モータ６１を逆転駆動すると、モータ６１の回転は、第３減速機６２によって必要な回転速度に変換され、クラッチ機構６３を介して送り部材４０に伝達される。これにより送り部材４０が回転駆動すると、移動テーブル２０はガイド部材５０に案内されて送り部材４０に沿って図６の右方に移動する。これにより移動テーブル２０はＸ軸方向に移動することになる。
【００４９】
初期状態にある移動テーブル２０をＹ軸方向に移動する場合、クラッチ機構６３を送り部材４０と遮断状態とし、クラッチ機構６３をガイド部材５０と伝達状態とする。その後、モータ６１を正転駆動すると、モータ６１の回転は、第３減速機６２によって必要な回転速度に変換され、クラッチ機構６３を介してガイド部材５０に伝達される。これによりガイド部材５０が回転駆動すると、ピニオンギア５２，５３とラックギア３０ａ，３０ｂとが噛合って、ガイド部材５０が図６の下方に移動し、同時に、移動テーブル２０、送り部材４０、モータ６１、第クラッチ機構６３、ギアケース６４及び軸受部材９０が、図６の下方に移動する。
【００５０】
モータ６１を逆転駆動すると、モータ６１の回転は、第３減速機６２によって必要な回転速度に変換され、クラッチ機構６３を介してガイド部材５０に伝達される。これによりガイド部材５０が回転駆動すると、ピニオンギア５２，５３とラックギア３０ａ，３０ｂとが噛合って、ガイド部材５０が図６の上方に移動し、同時に、移動テーブル２０、送り部材４０、モータ６１、第クラッチ機構６３、ギアケース６４及び軸受部材９０が、図６の上方に移動する。これにより移動テーブル２０はＹ軸方向に移動することになる。
【００５１】
実施の形態２におけるＸＹステージ機構２では、実施の形態１の効果に加え、クラッチ機構６３によってモータ６１からの動力を送り部材４０及びガイド部材５０の何れか一方に選択的に伝達するものであるため、１つのモータによってＸ軸方向の移動とＹ軸方向の移動とを行うことができ、高価なモータの数を少なくすることで製造コストを低減することができる。
【００５２】
尚、上述した実施の形態１及び２では、Ｘ軸方向に沿った移動テーブル２０の移動をガイド部材５０によって案内しているが、この構成に限られるものではない。例えば、Ｘ軸方向に沿った移動テーブル２０の移動の案内をガイド部材５０ではなく、接続部材９１によって行う構成とすることが可能である。また、Ｘ軸方向に沿った移動テーブル２０の移動の案内を接続部材９１及びガイド部材５０によって行う構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１，２ ＸＹステージ機構
１０ ベース
１１ ベース本体
１２ 規制部材
２０ 移動テーブル
３０ ラックギア
４０ 送り部材
５０ ガイド部材
５１ ガイド部本体
５２，５３ ピニオンギア
６１ モータ
６２ 減速機構
６３ クラッチ機構
６４，８０ ギアケース
７０ 第１モータ
７１ 第１減速機構
７２ 第２モータ
７３ 第２減速機構
９０ 軸受部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動テーブルを互いに直交する２方向に移動させるＸＹステージ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動テーブルを互いに直交する２方向（以下、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向という。）に移動させるＸＹステージ機構が知られている。このＸＹステージ機構は、例えば図８に示すように、移動テーブル１００をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸搬送機構１１０と、このＸ軸搬送機構１１０を含む移動テーブル１００をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸搬送機構１２０とを備えている。
【０００３】
Ｘ軸搬送機構１１０は、第１送り部材１１１と、スプライン軸１１２と、軸受部材１１３と、第１モータ１１４とを備えている。第１送り部材１１１は、外周面に移動テーブル１００と係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、移動テーブル１００を貫通する態様でＸ軸方向に沿って設けられている。第１送り部材１１１は、自身の中心軸回りに回転可能に支持されており、回転した場合に移動テーブル１００をＸ軸方向に沿って移動させる。スプライン軸１１２は、Ｙ軸方向に沿って設けた棒状の部材であり、第１送り部材１１１の一端部とスライド歯車１１５及び傘歯車１１６を介して連結してある。スプライン軸１１２は、自身の中心軸回りに回転可能に支持されており、回転した場合にスライド歯車１１５及び傘歯車１１６を介して第１送り部材１１１がその中心軸回りに回転する。軸受部材１１３は、第１送り部材１１１の両端部に設けてあり、第１送り部材１１１を回転可能に支持している。スプライン軸１１２側に設けた一方の軸受部材１１３は、スプライン軸１１２に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成してある。第１モータ１１４は、スプライン軸１１２の一端部に設けてあり、スプライン軸１１２及び第１送り部材１１１をその中心軸回りに回転させるものである。
【０００４】
Ｙ軸搬送機構１２０は、第２送り部材１２１と、伝達部材１２３と、第２モータ１２５とを備えている。第２送り部材１２１は、各々の軸受部材１１３に対して設けてある。第２送り部材１２１は、外周面に軸受部材１１３と係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、軸受部材１１３を貫通する態様でＹ軸方向に沿って設けられている。第２送り部材１２１は、自身の中心軸回りに回転可能に支持されており、回転した場合に軸受部材１１３をＹ軸方向に沿って移動させる。伝達部材１２３は、各々の第２送り部材１２１と直交する態様で一方の第２送り部材１２１ａから他方の第２送り部材１２１ｂに亘って設けた棒状の部材である。伝達部材１２３は、一方の端部が一方の第２送り部材１２１ａの端部と傘歯車１２４を介して連結してあり、他方の端部が他方の第２送り部材１２１ｂの端部と傘歯車１２４を介して連結してある。第２モータ１２５は、第２送り部材１２１をその中心軸回りに回転させるものである。
【０００５】
このようなＸＹステージ機構では、第１モータ１１４によって第１送り部材１１１が回転すると、移動テーブル１００がＸ軸方向に移動する。また、第２モータ１２５によって第２送り部材１２１が回転すると、第１送り部材１１１とガイド部材１１２とが一体的にＹ軸方向に移動し、これにより移動テーブル１００がＹ軸方向に移動することになる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１１６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したＸＹステージ機構では、２つの第２送り部材１２１ａ，１２１ｂの間にスプライン軸１１２と、第１送り部材１１１とを配設し、スプライン軸１１２を介して第１送り部材１１１を回転させることで、第１送り部材１１１と、第２送り部材１２１とがＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向に重なって配置されることを防止している。これにより、移動テーブル１００をＸ軸方向に移動させる第１送り部材１１１と、移動テーブル１００をＹ軸方向に移動させる第２送り部材１２１とを同一平面上に配置可能にして、ＸＹステージ機構の高さ（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向の長さ）を低くし、ＸＹステージ機構の小型化を図っている。また、伝達部材１２３によって２つの第２送り部材１２１ａ，１２１ｂを連結し、２つの第２送り部材１２１ａ，１２１ｂによって第１送り部材１１１の両側に駆動力を作用させることで、移動テーブル１００のＹ軸方向の移動をスムーズにしている。しかしながら、ＸＹステージ機構の高さを低くし、かつ第１送り部材１１１の両側に駆動力を作用させるためには、２つの第２送り部材１２１ａ，１２１ｂの間に、スプライン軸１１２と、第１送り部材１１１と、伝達部材１２３とを設ける必要があるため、部品点数が多くなり、製造コストが増大するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数を削減することで製造コストの低減化を図ることができるＸＹステージ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るＸＹステージ機構は、移動テーブルを互いに直交する２方向に移動させるＸＹステージ機構であって、前記２方向のうち何れか一方の方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギアと、２つのラックギアの間に前記２方向のうち他方の方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に前記移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、前記移動テーブルを前記他方の方向に沿って移動させる送り部材と、前記送り部材と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギアと噛合うピニオンギアを有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、前記送り部材と一体的に前記一方の方向に沿って移動して前記移動テーブルを前記一方の方向に沿って移動させるガイド部材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係るＸＹステージ機構は、上述した請求項１において、前記送り部材をその中心軸回りに回転させる第１モータと、前記ガイド部材をその中心軸回りに回転させる第２モータとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係るＸＹステージ機構は、上述した請求項１において、前記送り部材及び前記ガイド部材をその中心軸回りに回転させるモータと、前記モータからの動力を前記送り部材及び前記ガイド部材の何れか一方に択一的に伝達するクラッチ機構とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４に係るＸＹステージ機構は、上述した請求項１〜３において、前記送り部材及び前記ガイド部材を支持するベースを備え、前記ラックギアは、前記ベースと一体的に形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係るＸＹステージ機構は、上述した請求項４において、前記送り部材と前記ガイド部材とを連結する連結部材と、前記ベースに前記連結部材の少なくとも一部を覆う態様で設けられ、前記連結部材が前記ベースから離れる方向へ移動することを防止する規制部材とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかるＸＹステージ機構は、直交する２方向のうち何れか一方の方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギアと、２つのラックギアの間に２方向のうち他方の方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、移動テーブルを他方の方向に沿って移動させる送り部材と、送り部材と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギアと噛合うピニオンギアを有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、送り部材と一体的に一方の方向に沿って移動して移動テーブルを前記一方の方向に沿って移動させるガイド部材とを備えたものであるため、移動テーブルを一方の方向に沿って移動させるガイド部材と、移動テーブルを他方の方向に沿って移動させる送り部材とを同一平面上に配置してＸＹステージ機構の高さを低くすることができるとともに、ガイド部材のピニオンギアが各々のラックギアと噛合いながら送り部材と一体的に一方の方向へ移動するため、送り部材の両側に駆動力を作用させて移動テーブルの一方の方向の移動をスムーズに行うことができる。また、２つのラックギアの間に送り部材と、ガイド部材とを設けた構成であるため、部品点数を削減して製造コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１であるＸＹステージ機構を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示したＸＹステージ機構の要部を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、図１に示したＸＹステージ機構の要部を拡大した斜視図である。
【図４】図４は、図１に示したＸＹステージ機構に上ケースを装着した状態を示す平面図である。
【図５−１】図５−１は、図１に示したＸＹステージ機構の動作を説明する平面図である。
【図５−２】図５−２は、図１に示したＸＹステージ機構の動作を説明する平面図である。
【図５−３】図５−３は、図１に示したＸＹステージ機構の動作を説明する平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２であるＸＹステージ機構を示す平面図である。
【図７】図７は、図６に示したＸＹステージ機構の要部を拡大した斜視図である。
【図８】図８は、従来のＸＹステージ機構を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかるＸＹステージ機構の実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるＸＹステージ機構を示す平面図である。ＸＹステージ機構１は、ベース１０と、ラックギア３０と、送り部材４０と、ガイド部材５０と、第１モータ７０と、第２モータ７２と、ギアケース（連結部材）８０と、軸受部材（連結部材）９０とを備えて構成してある。
【００１８】
ベース１０は、ＸＹステージ機構１の基盤となるものである。ベース１０は、ベース本体１１と、規制部材１２とを備えて構成してある。ベース本体１１は、平面を有する板状の部材であり、ラックギア３０、送り部材４０、ガイド部材５０、第１モータ７０、第２モータ７２、ギアケース８０及び軸受部材９０を支持している。規制部材１２は、ベース本体１１の平面上にベース本体１１と一体的に形成され、図１のＹ軸方向に沿って延在する長尺状の部材である。規制部材１２は、図２及び図３に示すように、ベース本体１１より上方に向けて突出する突出片１２ａと、突出片１２ａの上端部分から突出片１２ａと直交する方向に向けて延在する規制片１２ｂとを備えて構成してある。規制部材１２は、各々の規制片１２ｂを対向させる態様で左右一対に設けてある。
【００１９】
ラックギア３０は、直線状を成す歯車からなり、一対の規制部材１２の間にＹ軸方向に沿って延在して設けてある。本実施の形態では２つのラックギア３０ａ，３０ｂを平行に並べて設けている。ラックギア３０は図３に示すように、歯がベース本体１１の平面内に収容される態様でベース１０と一体的に形成してある。
【００２０】
送り部材４０は、外周面に螺子溝を形成した棒状の部材であり、２つのラックギア３０ａ，３０ｂの間に図１のＸ軸方向に沿って設けてある。送り部材４０には移動テーブル２０が取付けてある。送り部材４０の一端部は、ギアケース８０に回転可能に支持されており、送り部材４０の他端部は、軸受部材９０に回転可能に支持されている。これにより、送り部材４０は自身の中心軸回りに回転可能に構成されている。
【００２１】
移動テーブル２０は、箱型に形成してある。図２に示すように、移動テーブル２０には対向する一方の面から他方の面に亘って貫通する２つの孔２１，２２が形成してある。一方の孔２１には、内周面に螺子溝が形成してある。送り部材４０は、一方の孔２１を貫通しており、互いに螺子溝を噛合わせて移動テーブル２０と係合している。
【００２２】
ガイド部材５０は、送り部材４０と平行に並べて設けてあり、ガイド部本体５１と、ピニオンギア５２，５３とからなる。ガイド部本体５１は、円柱状を成す棒状の部材である。ガイド部本体５１の直径は、移動テーブル２０の他方の孔２２の内径より僅かに小さく形成してある。ガイド部本体５１は当該孔２２を貫通し、移動テーブル２０がガイド部本体５１に沿ってスライド移動することを許容している。ピニオンギア５２，５３は、図２及び図３に示すように、ラックギア３０ａ，３０ｂと噛合うギアであり、各々のラックギア３０ａ，３０ｂに対して個別に設けられ、ガイド部本体５１に固定してある。本実施の形態では、ガイド部本体５１の両端部にピニオンギア５２，５３が固定してある。ガイド部本体５１の一端側は、ピニオンギア５２をギアケース８０の内部に収容させる態様でギアケース８０に回転可能に支持されており、ガイド部本体５１の他端側は、軸受部材９０に回転可能に支持されている。本実施の形態では、ガイド部本体５１の他端がピニオンギア５３から僅かに突出しており、この突出部が軸受部材９０に支持されている。これにより、ガイド部材５０は自身の中心軸回りに回転可能に構成されている。
【００２３】
第１モータ７０は、第１減速機構７１を介して送り部材４０に駆動力を付与するものである。図２に示すように第１モータ７０は、出力軸７０１と、第１モータギア７０２とを備えている。第１モータギア７０２は、出力軸７０１を回転軸として回転するギアである。第１モータ７０は、正転、逆転が可能に構成してある。
【００２４】
第１減速機構７１は、第１減速ギア７１１と、出力ギア７１２とを備えて構成してある。第１減速ギア７１１は、Ｘ軸方向に沿って延在する回転軸と、当該回転軸に固定した大径ギア及び小径ギアとからなる。回転軸と、大径ギアと、小径ギアとは、同一材料で一体的に形成してある。第１減速ギア７１１の大径ギアは第１モータギア７０２と係合している。出力ギア７１２は、第１モータ７０からの動力を送り部材４０に出力するためのギアであり、送り部材４０の一端部に固定してあり、送り部材４０を回転軸として回転する。出力ギア７１２は第１減速ギア７１１の小径ギアと係合している。第１減速機構７１は、ギアケース８０に収容されており、第１減速ギア７１１の回転軸は、ギアケース８０に回転可能に支持されている。尚、第１減速ギア７１１は、必要に応じて複数設けることが可能である。
【００２５】
第２モータ７２は、第２減速機構７３を介してガイド部材５０に駆動力を付与するものである。第２モータ７２は、出力軸７２１と、第２モータギア７２２とを備えている。第２モータギア７２２は、出力軸７２１を回転軸として回転するギアである。第２モータ７２は、正転、逆転が可能に構成してある。
【００２６】
第２減速機構７３は、複数の第２減速ギア７３１を備えて構成してある。第２減速ギア７３１は、Ｘ軸方向に沿って延在する回転軸と、当該回転軸に固定した大径ギア及び小径ギアとからなる。回転軸と、大径ギアと、小径ギアとは、同一材料で一体的に形成してある。本実施の形態では２つの第２減速ギア７３１ａ，７３１ｂを設けている。一方の第２減速ギア７３１ａの大径ギアは第２モータギア７２２と係合しており、一方の第２減速ギア７３１ａの小径ギアは他方の第２減速ギア７３１ｂの大径ギアと係合している。他方の第２減速ギア７３１ｂの小径ギアはガイド部材５０の一方のピニオンギア５２と係合している。第２減速機構７２は、ギアケース８０に収容されており、第２減速ギア７３１の回転軸は、ギアケース８０に回転可能に支持されている。尚、第２減速ギア７３１の数は１以上であればよく、必要に応じて適宜設けることが可能である。
【００２７】
ギアケース８０は、上ケース８１と、下ケース８２とからなる。図１に示すＸＹステージ機構１は上ケース８１を取外した状態を示しており、図４に上ケース８１を装着した状態を示す。上ケース８１は一面が開口した箱型に形成してある。下ケース８２は、上方から見た視図が上ケース８１と同形の長方形状の枠８２１と、枠８２１の内部に配設される軸受台（図示せず）と、規制板８２２とを備えている。枠８２１及び軸受台には、Ｕ字型に窪んだ軸受溝８２１ａが複数形成してある。各々の軸受溝８２１ａには、第１減速ギア７１１の回転軸、第２減速ギア７３１の回転軸、又は送り部材４０の一端部が回転可能に支持されている。また、枠８２１には、ガイド部本体５１の一端部を挿通させて回転可能に支持する貫通孔８２１ｂと、第１モータ７０及び第２モータ７２の出力軸７０１，７２１を個別に挿通させる凹部８２１ｃとが形成してある。第１モータ７０と第２モータ７２とは枠８２１に固定して設けられた保持フレーム８３によって保持されている。規制板８２２は、図２に示すように、枠８２１から一方の規制部材１２に向かって延在する板状の部材である。規制板８２２の端部は、ベース本体１１と、一方の規制部材１２とによって形成された溝に挿入されており、この溝に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成してある。上ケース８１と下ケース８２とは、接着、超音波溶着又は熱圧着によって接合してある。
【００２８】
軸受部材９０は、軸受部９０１と、移動規制部９０２とを備えて構成してある。図３に示すように、軸受部９０１は、Ｙ軸方向に沿って長尺状に形成した板状の部材であり、送り部材４０の他端部と、ガイド部材５０の他端部とを各々個別に回転可能に支持する軸受孔９０１ａを有している。移動規制部９０２は、軸受部９０１の下端部分から他方の規制部材１２に向かってベース本体１１と平行に延在する板状の部材である。移動規制部９０２は、ベース本体１１と、他方の規制部材１２とによって形成されたＹ軸方向に沿って延在する溝に挿入されており、この溝に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成してある。軸受部材９０は、接続部材９１を介して下ケース８２と連結してある。接続部材９１は長尺状の部材であり、送り部材４０及びガイド部材５０と平行に設けてある。本実施の形態では、軸受部材９０と接続部材９１と下ケース８２とが一体的に形成してある。
【００２９】
実施の形態１では、送り部材４０と、ガイド部材５０と、第１モータ７０と、ギアケース８０と、軸受部材９０とによって、移動テーブル２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸搬送機構を構成している。また、ラックギア３０と、ガイド部材５０と、第２モータ７２とによって、Ｘ軸搬送機構を含む移動テーブル２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸搬送機構を構成している。
【００３０】
次に、上述したＸＹステージ機構１の動作について説明する。図５−１〜図５−３は、図１に示したＸＹステージ機構１の動作を説明する平面図である。ここでは、図５−１に示すように移動テーブル２０がＸＹステージ機構１において、最上方、かつ最右方に位置する状態を初期状態とする。
【００３１】
初期状態において第１モータ７０を正転駆動すると、第１モータ７０の回転は、第１減速機構７１によって必要な回転速度に変換されて送り部材４０に伝達される。これにより送り部材４０が回転駆動すると、図５−２に示すように移動テーブル２０はガイド部材５０に案内されて送り部材４０に沿って左方に移動する。
【００３２】
第１モータ７０を逆転駆動すると、第１モータ７０の回転は、第１減速機構７１によって必要な回転速度に変換されて送り部材４０に伝達される。これにより送り部材４０が回転駆動すると、移動テーブル２０はガイド部材５０に案内されて送り部材４０に沿って図５−２の右方に移動する。これにより、移動テーブル２０はＸ軸方向に移動することになる。
【００３３】
初期状態において第２モータ７２を正転駆動すると、第２モータ７２の回転は、第２減速機構７３によって必要な回転速度に変換されてガイド部材５０に伝達される。これにより、ガイド部材５０が回転駆動すると、図５−３に示すように、ピニオンギア５２，５３とラックギア３０ａ，３０ｂとが噛合って、ガイド部材５０が下方に移動し、同時に、移動テーブル２０、送り部材４０、ガイド部材５０、第１モータ７０、第２モータ７２、ギアケース８０及び軸受部材９０が下方に移動する。
【００３４】
第２モータ７２を逆転駆動すると、第２モータ７２の回転は、第２減速機構７３によって必要な回転速度に変換されてガイド部材５０に伝達される。これにより、ガイド部材５０が回転駆動すると、ピニオンギア５２，５３とラックギア３０ａ，３０ｂとが噛合って、ガイド部材５０が図５−３の上方に移動し、同時に、移動テーブル２０、送り部材４０、ガイド部材５０、第１モータ７０、第２モータ７２、ギアケース８０及び軸受部材９０が上方に移動する。これにより、移動テーブル２０はＹ軸方向に移動することになる。
【００３５】
本実施の形態におけるＸＹステージ機構１は、Ｙ軸方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギア３０と、２つのラックギア３０の間にＸ軸方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、移動テーブル２０をＸ軸方向に沿って移動させる送り部材４０と、送り部材４０と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギア３０と噛合うピニオンギア５２，５３を有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、送り部材４０と一体的にＹ軸方向に沿って移動して移動テーブル２０をＹ軸方向に沿って移動させるガイド部材５０とを備えたものであるため、移動テーブル２０をＹ軸方向に沿って移動させるガイド部材５０と、移動テーブル２０をＸ軸方向に沿って移動させる送り部材４０とを同一平面上に配置してＸＹステージ機構１の高さ（ベース１０の平面に直交する方向の長さ）を低くすることができるとともに、ガイド部材５０のピニオンギア５２，５３が各々のラックギア３０と噛合いながら送り部材４０と一体的にＹ軸方向へ移動するため、送り部材４０の両側に駆動力を作用させて移動テーブル２０のＹ軸方向の移動をスムーズに行うことができる。また、２つのラックギア３０の間に送り部材４０と、ガイド部材５０とを設けた構成であるため、部品点数を削減して製造コストの低減化を図ることができる。
【００３６】
また、ラックギア３０が、ベース１０と一体的に形成されているため、部品点数を削減して製造コストの低減化を図ることができるとともに、ＸＹステージ機構１の高さを一層低くすることができる。
【００３７】
また、規制部材１２によって、ギアケース８０及び軸受部材９０がベース１０から離れる方向へ移動することを規制しているため、送り部材４０、ガイド部材５０、ギアケース８０及び軸受部材９０がベース１０の上方への浮き上がることを防止することができる。
【００３８】
尚、本実施の形態では、第１減速機構７１と第２減速機構７３とを同一のギアケース８０に収容し、第１モータ７０及び第１減速機構７１と、第２モータ７２及び第２減速機構７３とを送り部材４０及びガイド部材５０の一方の端部に設ける構成としているが、配置位置はこれに限られるものではない。例えば、第１減速機構７１と第２減速機構７３とを各々異なるケースに収容し、第１モータ７０及び第１減速機構７１と、第２モータ７２及び第２減速機構７３とを送り部材４０及びガイド部材５０の異なる端部側に設ける構成としてもよい。
【００３９】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２であるＸＹステージ機構を示す平面図である。本発明の実施の形態２であるＸＹステージ機構２は、実施の形態１の第１モータ７０、第１減速機構７１、第２モータ７２、第２減速機構７３及びギアケース８０に替えて、モータ６１、減速機構６２、クラッチ機構６３及びギアケース６４を設けている。実施の形態２において、実施の形態１と同一の符号は同一の構成を示し、ここではその詳細を省略する。
【００４０】
モータ６１は、減速機構６２及びクラッチ機構６３を介して送り部材４０及びガイド部材５０に駆動力を付与するものである。モータ６１は、出力軸６１１と、モータギア６１２とを備えている。モータギア６１２は、出力軸６１１を回転軸として回転するギアである。モータ６１は、正転、逆転が可能に構成してある。
【００４１】
減速機構６２は、図７に示すように、複数の第３減速ギア６２２を備えて構成してある。第３減速ギア６２２は、Ｘ軸方向に沿って延在する回転軸と、当該回転軸に固定された大径ギア及び小径ギアとからなる。回転軸と、大径ギアと、小径ギアとは、同一材料で一体的に形成してある。本実施の形態では３つの第３減速ギア６２２ａ，６２２ｂ，６２２ｃを設けている。第３減速ギア６２２ａは、大径ギアがモータギア６１２と係合しており、小径ギアが第３減速ギア６２２ｂの大径ギアと係合している。第３減速ギア６２２ｂの小径ギアは、第３減速ギア６２２ｃの大径ギアと係合している。第３減速ギア６２２の回転軸は、ギアケース６４に回転可能に支持されている。尚、第３減速ギア６２２の数は１以上であればよく、必要に応じて適宜設けることが可能である。
【００４２】
クラッチ機構６３は、モータ６１からの動力を送り部材４０又はガイド部材５０に伝達するように切り替えるものである。クラッチ機構６３は、駆動部６３１と、出力ギア６３２と、接合部６３３とを備えて構成してある。駆動部６３１は、通電により電磁石を形成するコイル（図示せず）と、コイルに挿通してあってコイルの励磁状態に応じてコイルの内部又は外部に向かって直進移動するプランジャ６３１ａとを備えて構成してある。出力ギア６３２は、プランジャ６３１ａの先端に回転可能に装着されるギアであり、ギアケース６４の内部に収容されて第３減速ギア６２２ｃの小径ギアと係合している。接合部６３３は、プランジャ６３１ａがコイルの外部に移動した場合に出力ギア６３２の円盤面と接合して出力ギア６３２と一体的に回転するものであり、出力ギア６３２と略同一形状の円形盤であって送り部材４０の一端部に固定してある。接合部６３３はギアケース６４の内部に収容されている。
【００４３】
本実施の形態では、プランジャ６３１ａがコイルの内部に移動すると、出力ギア６３２と一方のピニオンギア５２とが係合してクラッチ機構６３とガイド部材５０とが伝達状態となる一方、出力ギア６３２と接合部６３３との接合が遮断されてクラッチ機構６３と送り部材４０とが遮断状態になる。また、プランジャ６３１ａがコイルの外部へ移動すると、出力ギア６３２と一方のピニオンギア５２との係合が解除されてクラッチ機構６３とガイド部材５０とが遮断状態となる一方、出力ギア６３２と接合部６３３とが接合してクラッチ機構６３と送り部材４０とが伝達状態になる。
【００４４】
ギアケース６４は、減速機構６２を内部に収容するケースであるとともに、送り部材４０と、ガイド部材５０とを回転可能に支持して、送り部材４０の一端部と、ガイド部材５０の一端部とを連結するものである。ギアケース６４は、上ケース（図示せず）と、下ケース６４２とからなる。上ケースは一面が開口した箱型に形成してある。下ケース６４２は、上方から見た視図が上ケースと同形の長方形状の枠６４２ａと、枠６４２ａの内部に配設される軸受台（図示せず）と、規制板６４４とを備えている。枠６４２ａ及び軸受台には、Ｕ字型に窪んだ軸受溝６４２ｂが複数形成してある。各々の軸受溝６４２ｂは、第３減速ギア６２２の回転軸又は送り部材４０を回転可能に支持している。また、枠６４２ａには、ガイド部材５０を挿通させて回転可能に支持する貫通孔６４２ｃと、モータ６１の出力軸６１１を挿通させる凹部が形成してある。モータ６１は枠６４２ａに固定して設けられた保持フレーム６４３によって保持されている。規制板６４４は図７に示すように、枠６４２ａから一方の規制部材１２に向かって延在する板状の部材である。規制板６４２の端部は、ベース本体１１と、一方の規制部材１２とによって形成された溝に挿入されている。規制板６４２は、この溝に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成してある。上ケースと下ケース６４２とは、接着、超音波溶着又は熱圧着によって接合してある。
【００４５】
実施の形態２では、送り部材４０と、ガイド部材５０と、モータ６１と、クラッチ機構６３と、ギアケース６４と、軸受部材９０とによって、移動テーブル２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸搬送機構７０を構成している。また、ラックギア３０と、ガイド部材５０と、モータ６１と、クラッチ機構６３とによって、Ｘ軸搬送機構を含む移動テーブル２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸搬送機構を構成している。
【００４６】
次に、実施の形態２におけるＸＹステージ機構２の動作について説明する。ここでは、移動テーブル２０が図６に示すＸＹステージ機構２において、最上方、かつ最右方に位置する状態を初期状態とする。
【００４７】
初期状態にある移動テーブル２０をＸ軸方向に移動する場合、クラッチ機構６３を送り部材４０と伝達状態とし、クラッチ機構６３をガイド部材５０と遮断状態とする。その後、モータ６１を正転駆動すると、モータ６１の回転は、第３減速機６２によって必要な回転速度に変換され、クラッチ機構６３を介して送り部材４０に伝達される。これにより送り部材４０が回転駆動すると、移動テーブル２０はガイド部材５０に案内されて送り部材４０に沿って図６の左方に移動する。
【００４８】
モータ６１を逆転駆動すると、モータ６１の回転は、第３減速機６２によって必要な回転速度に変換され、クラッチ機構６３を介して送り部材４０に伝達される。これにより送り部材４０が回転駆動すると、移動テーブル２０はガイド部材５０に案内されて送り部材４０に沿って図６の右方に移動する。これにより移動テーブル２０はＸ軸方向に移動することになる。
【００４９】
初期状態にある移動テーブル２０をＹ軸方向に移動する場合、クラッチ機構６３を送り部材４０と遮断状態とし、クラッチ機構６３をガイド部材５０と伝達状態とする。その後、モータ６１を正転駆動すると、モータ６１の回転は、第３減速機６２によって必要な回転速度に変換され、クラッチ機構６３を介してガイド部材５０に伝達される。これによりガイド部材５０が回転駆動すると、ピニオンギア５２，５３とラックギア３０ａ，３０ｂとが噛合って、ガイド部材５０が図６の下方に移動し、同時に、移動テーブル２０、送り部材４０、モータ６１、第クラッチ機構６３、ギアケース６４及び軸受部材９０が、図６の下方に移動する。
【００５０】
モータ６１を逆転駆動すると、モータ６１の回転は、第３減速機６２によって必要な回転速度に変換され、クラッチ機構６３を介してガイド部材５０に伝達される。これによりガイド部材５０が回転駆動すると、ピニオンギア５２，５３とラックギア３０ａ，３０ｂとが噛合って、ガイド部材５０が図６の上方に移動し、同時に、移動テーブル２０、送り部材４０、モータ６１、第クラッチ機構６３、ギアケース６４及び軸受部材９０が、図６の上方に移動する。これにより移動テーブル２０はＹ軸方向に移動することになる。
【００５１】
実施の形態２におけるＸＹステージ機構２では、実施の形態１の効果に加え、クラッチ機構６３によってモータ６１からの動力を送り部材４０及びガイド部材５０の何れか一方に選択的に伝達するものであるため、１つのモータによってＸ軸方向の移動とＹ軸方向の移動とを行うことができ、高価なモータの数を少なくすることで製造コストを低減することができる。
【００５２】
尚、上述した実施の形態１及び２では、Ｘ軸方向に沿った移動テーブル２０の移動をガイド部材５０によって案内しているが、この構成に限られるものではない。例えば、Ｘ軸方向に沿った移動テーブル２０の移動の案内をガイド部材５０ではなく、接続部材９１によって行う構成とすることが可能である。また、Ｘ軸方向に沿った移動テーブル２０の移動の案内を接続部材９１及びガイド部材５０によって行う構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１，２ ＸＹステージ機構
１０ ベース
１１ ベース本体
１２ 規制部材
２０ 移動テーブル
３０ ラックギア
４０ 送り部材
５０ ガイド部材
５１ ガイド部本体
５２，５３ ピニオンギア
６１ モータ
６２ 減速機構
６３ クラッチ機構
６４，８０ ギアケース
７０ 第１モータ
７１ 第１減速機構
７２ 第２モータ
７３ 第２減速機構
９０ 軸受部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動テーブルを互いに直交する２方向に移動させるＸＹステージ機構であって、
前記２方向のうち何れか一方の方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギアと、
２つのラックギアの間に前記２方向のうち他方の方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に前記移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、前記移動テーブルを前記他方の方向に沿って移動させる送り部材と、
前記送り部材と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギアと噛合うピニオンギアを有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、前記送り部材と一体的に前記一方の方向に沿って移動して前記移動テーブルを前記一方の方向に沿って移動させるガイド部材と
を備えたことを特徴とするＸＹステージ機構。
【請求項２】
前記送り部材をその中心軸回りに回転させる第１モータと、
前記ガイド部材をその中心軸回りに回転させる第２モータと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージ機構。
【請求項３】
前記送り部材及び前記ガイド部材をその中心軸回りに回転させるモータと、
前記モータからの動力を前記送り部材及び前記ガイド部材の何れか一方に択一的に伝達するクラッチ機構と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージ機構。
【請求項４】
前記送り部材及び前記ガイド部材を支持するベースを備え、前記ラックギアは、前記ベースと一体的に形成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のＸＹステージ機構。
【請求項５】
前記送り部材と前記ガイド部材とを連結する連結部材と、
前記ベースに前記連結部材の少なくとも一部を覆う態様で設けられ、前記連結部材が前記ベースから離れる方向へ移動することを規制する規制部材と
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のＸＹステージ機構。
【請求項１】
移動テーブルを互いに直交する２方向に移動させるＸＹステージ機構であって、
前記２方向のうち何れか一方の方向に沿って延在し、互いに平行に並べて設けた２つのラックギアと、
２つのラックギアの間に前記２方向のうち他方の方向に沿って延在して設けられ、かつ外周面に前記移動テーブルと係合する螺子溝を形成した棒状の部材であって、自身の中心軸回りに回転する場合に、前記移動テーブルを前記他方の方向に沿って移動させる送り部材と、
前記送り部材と平行に設けた棒状の部材であって、各々のラックギアと噛合うピニオンギアを有して成り、自身の中心軸回りに回転する場合に、前記送り部材と一体的に前記一方の方向に沿って移動して前記移動テーブルを前記一方の方向に沿って移動させるガイド部材と
を備えたことを特徴とするＸＹステージ機構。
【請求項２】
前記送り部材をその中心軸回りに回転させる第１モータと、
前記ガイド部材をその中心軸回りに回転させる第２モータと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージ機構。
【請求項３】
前記送り部材及び前記ガイド部材をその中心軸回りに回転させるモータと、
前記モータからの動力を前記送り部材及び前記ガイド部材の何れか一方に択一的に伝達するクラッチ機構と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージ機構。
【請求項４】
前記送り部材及び前記ガイド部材を支持するベースを備え、前記ラックギアは、前記ベースと一体的に形成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のＸＹステージ機構。
【請求項５】
前記送り部材と前記ガイド部材とを連結する連結部材と、
前記ベースに前記連結部材の少なくとも一部を覆う態様で設けられ、前記連結部材が前記ベースから離れる方向へ移動することを規制する規制部材と
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のＸＹステージ機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８６２３７（Ｐ２０１３−８６２３７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１１０６（Ｐ２０１１−２３１１０６）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（５０３３６６８４１）株式会社アイカムス・ラボ (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（５０３３６６８４１）株式会社アイカムス・ラボ (27)
【Ｆターム（参考）】
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