XYθ工作臺裝置的制造方法
【專利摘要】沿X方向進(jìn)退而對可動工作臺(2)施加X方向的驅(qū)動力的1個第一驅(qū)動單元(5)配置為對可動工作臺(2)的X方向一端部的Y方向中心位置施加X方向的驅(qū)動力。沿著與X方向垂直的Y方向進(jìn)退而對可動工作臺(2)施加Y方向的驅(qū)動力的2個第二驅(qū)動單元(6、7)配置為以可動工作臺(2)的中心(O)為對稱中心的點對稱。多個平面引導(dǎo)軸承(3)配置于使得各平面引導(dǎo)軸承(3)的力矩的總和在可動工作臺(2)的沿著X方向的中心軸線處為零的位置。該力矩是將由于可動工作臺(2)的移動而在平面引導(dǎo)軸承(3)處產(chǎn)生的摩擦力乘以從該平面引導(dǎo)軸承(3)至第一驅(qū)動單元(5)為止的Y方向距離而得的。
【專利說明】
ΧΥΘ工作臺裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及χυθ工作臺裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為對準(zhǔn)工作臺等而使用的ΧΥΘ工作臺裝置具有底座、可動工作臺以及平面引導(dǎo)軸承，被平面引導(dǎo)軸承支承成能夠移動的可動工作臺在底座上在規(guī)定的平面內(nèi)直線移動及旋轉(zhuǎn)移動。該可動工作臺的移動是通過由多個驅(qū)動單元對可動工作臺施加驅(qū)動力來進(jìn)行的。
[0003]在專利文獻(xiàn)1、2中，公開了通過3個驅(qū)動單元進(jìn)行可動工作臺的移動的ΧΥΘ工作臺裝置。3個驅(qū)動單元中的I個對可動工作臺施加X方向的驅(qū)動力，其他的2個對可動工作臺施加與X方向垂直的Y方向的驅(qū)動力。而且，能夠通過這些驅(qū)動力的施加量和方向的組合來使可動工作臺沿各種方向直線移動，并且能夠以任意的點(例如可動工作臺的中心)為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)移動。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-245128號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-301256號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]但是，在專利文獻(xiàn)1、2中公開的ΧΥΘ工作臺裝置中，對可動工作臺施加X方向的驅(qū)動力的驅(qū)動單元是I個，該驅(qū)動單元配置于可動工作臺的Y方向一端部的側(cè)方，對可動工作臺的Y方向一端部施加X方向的驅(qū)動力。因而，存在如下問題:當(dāng)驅(qū)動單元對可動工作臺的Y方向一端部施加X方向的驅(qū)動力時，可動工作臺的Y方向一端部迅速開始移動，但是，可動工作臺的Y方向另一端部比Y方向一端部遲一些開始移動，可動工作臺的定位精度較低。該問題隨著搭載于可動工作臺上的工件等搭載物大型化、可動工作臺大型化而更顯著。
[0010]如果采用使用4個驅(qū)動單元且2個驅(qū)動單元對可動工作臺施加X方向的驅(qū)動力、其他的2個施加Y方向的驅(qū)動力的結(jié)構(gòu)，則不會產(chǎn)生上述問題，但是，存在由于驅(qū)動單元多I個而導(dǎo)致成本提高的問題。
[0011]因此，本發(fā)明的課題在于解決上述那樣的以往技術(shù)所具有的問題點，并且提供即使在對可動工作臺施加驅(qū)動力的驅(qū)動單元的個數(shù)為3個的情況下也具有優(yōu)異的定位精度的ΧΥΘ工作臺裝置。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了解決上述課題，本發(fā)明的一個方式的ΧΥΘ工作臺裝置的特征在于，具有:底座，其具有平坦面;可動工作臺，其在所述底座上并且在與所述平坦面平行的移動平面內(nèi)進(jìn)行直線移動及旋轉(zhuǎn)移動;多個平面引導(dǎo)軸承，它們配置于所述底座與所述可動工作臺之間，將所述可動工作臺以能夠進(jìn)行所述直線移動及所述旋轉(zhuǎn)移動的方式支承于所述底座上;3個驅(qū)動單元，它們配置于所述底座上，對所述可動工作臺施加驅(qū)動力而使所述可動工作臺移動；以及連結(jié)單元，其將各個所述驅(qū)動單元分別與所述可動工作臺連結(jié)成能夠在所述移動平面內(nèi)相對擺動運動并且能夠相對滑動運動，所述3個驅(qū)動單元由I個第一驅(qū)動單元和2個第二驅(qū)動單元構(gòu)成，其中，該I個第一驅(qū)動單元沿所述移動平面內(nèi)的X方向進(jìn)退而對所述可動工作臺施加所述X方向的驅(qū)動力，該2個第二驅(qū)動單元沿所述移動平面內(nèi)的與所述X方向垂直的Y方向進(jìn)退而對所述可動工作臺施加所述Y方向的驅(qū)動力，所述第一驅(qū)動單元被配置成，對所述可動工作臺的所述X方向一端部的所述Y方向中心位置施加所述X方向的驅(qū)動力，所述2個第二驅(qū)動單元被配置成為以所述可動工作臺的中心為對稱中心的點對稱，針對所述多個平面引導(dǎo)軸承，分別將由于所述可動工作臺的移動而在所述平面引導(dǎo)軸承處產(chǎn)生的摩擦力乘以從該平面引導(dǎo)軸承至所述第一驅(qū)動單元位置的Y方向距離而計算出力矩，在使得各個所述平面引導(dǎo)軸承的力矩的總和在所述可動工作臺的沿著所述X方向的中心軸線處為零的位置配置所述多個平面引導(dǎo)軸承。
[0014]在該ΧΥΘ工作臺裝置中，所述2個第二驅(qū)動單元可以分別配置于所述可動工作臺的所述X方向兩端部。在這種情況下，所述可動工作臺可以呈在所述X方向上較長的大致長方形。
[0015]此外，在該ΧΥΘ工作臺裝置中，可以是，所述可動工作臺呈在所述X方向上較長的大致長方形，所述多個平面引導(dǎo)軸承配置于以所述可動工作臺的沿著所述X方向的中心軸線為對稱中心呈線對稱的位置。
[0016]發(fā)明效果
[0017]本發(fā)明的ΧΥΘ工作臺裝置即使在對可動工作臺施加驅(qū)動力的驅(qū)動單元的個數(shù)為3個的情況下，也具有優(yōu)異的定位精度。
【附圖說明】
[0018]圖1是說明本發(fā)明的ΧΥΘ工作臺裝置的第一實施方式的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0019]圖2是沿圖1的A-A的剖視圖。
[0020]圖3是沿圖1的B-B箭頭的視圖。
[0021]圖4是驅(qū)動單元的俯視圖。
[0022]圖5是說明本發(fā)明的ΧΥΘ工作臺裝置的第二實施方式的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實施方式】
[0023]對本發(fā)明的ΧΥΘ工作臺裝置的實施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。另外，在此后的說明中參照的各圖中，對同一或者相應(yīng)的部分賦予同一標(biāo)號。
[0024]{第一實施方式}
[0025]參照圖1?4對第一實施方式的ΧΥΘ工作臺裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1是說明第一實施方式的ΧΥΘ工作臺裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，但是為了說明方便，通過虛線表示可動工作臺2，通過實線表示配置于可動工作臺2的下側(cè)的驅(qū)動單元5、6、7及平面引導(dǎo)軸承3。此外，在平面引導(dǎo)軸承3上配置有連結(jié)板40和高度調(diào)整單元41，但是，在圖1、4中省略了連結(jié)板40和高度調(diào)整單元41的圖示。
[0026]第一實施方式的ΧΥΘ工作臺裝置具有例如呈大致長方形的平板狀的底座I以及配置于底座I的平坦的上表面Ia(與作為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)要素的“平坦面”對應(yīng))上的例如呈大致長方形的平板狀的可動工作臺2，底座I和可動工作臺2配置為平行。
[0027]底座I的上表面Ia與可動工作臺2的下表面之間配置有多個(在圖1的例子中是3個，但是也可以是4個以上)平面引導(dǎo)軸承3(3六、38、30。而且，通過平面引導(dǎo)軸承3將可動工作臺2支承于底座I上，并且可動工作臺2能夠經(jīng)由平面引導(dǎo)軸承3在底座I的上表面Ia上移動。由于可動工作臺2被平面引導(dǎo)軸承3進(jìn)行平面引導(dǎo)，因此，能夠在與底座I的上表面Ia平行的移動平面內(nèi)直線移動或者旋轉(zhuǎn)移動。
[0028]平面引導(dǎo)軸承3的種類沒有特別限定，但是例如能夠使用滾動軸承(球軸承、滾子軸承)、滑動軸承以及流體軸承等。在第一實施方式中，由圖1、2可知，使用如下構(gòu)造的球軸承:在圓板狀的保持器31所具有的多個孔(孔)33中分別保持有滾動體(球)35并通過2塊平板37、37夾住它們。
[0029]另外，如圖2所示，在可動工作臺2與平面引導(dǎo)軸承3之間配置有連結(jié)板40和高度調(diào)整單元41。即，在底座I上設(shè)置有平面引導(dǎo)軸承3，在平面引導(dǎo)軸承3上設(shè)置有高度調(diào)整單元41，并且在高度調(diào)整單元41上安裝有連結(jié)板40，在連結(jié)板40上固定有可動工作臺2。
[0030]高度調(diào)整單元41由以下部分構(gòu)成:球面座(或者錐形座)43，其設(shè)置于平面引導(dǎo)軸承3上;球面螺栓44，其使球狀凸面與球面座(或者錐形座)43的球狀凹面(或者錐狀凹面)卡合的同時螺旋插入于連結(jié)板40;以及螺母45，其將球面螺栓44固定于連結(jié)板40，能夠通過高度調(diào)整單元41將可動工作臺2的高度調(diào)整到期望的位置。如果將球面螺栓44螺旋插入于連結(jié)板40并調(diào)整可動工作臺2的高度之后，通過螺母45進(jìn)行固定，則能夠?qū)⒖蓜庸ぷ髋_2的高度調(diào)整到期望的位置。
[0031]此外，由于該高度調(diào)整單元41能夠調(diào)整可動工作臺2的上表面的傾斜度，因此，兼用作后述的偏角吸收機構(gòu)。如果將球面螺栓44螺旋插入于連結(jié)板40并通過球狀凹面(或者錐狀凹面)及球狀凸面調(diào)整可動工作臺2的傾斜度之后，通過螺母45進(jìn)行固定，則能夠?qū)⒖蓜庸ぷ髋_2的傾斜度調(diào)整到期望的角度。
[0032]在底座I上，對可動工作臺2施加驅(qū)動力而使可動工作臺2移動的3個驅(qū)動單元5、6、7配置于同一平面上。3個驅(qū)動單元5、6、7中的I個是沿所述移動平面內(nèi)的X方向(參照圖1)進(jìn)退來對可動工作臺2施加X方向的驅(qū)動力的第一驅(qū)動單元5，其他2個是沿著與X方向垂直的Y方向(是所述移動平面內(nèi)的方向)進(jìn)退來對可動工作臺2施加Y方向的驅(qū)動力的2個第二驅(qū)動單元6、7。
[0033]由于3個驅(qū)動單元5、6、7的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，作為例子，參照圖2對第一驅(qū)動單元5進(jìn)行詳細(xì)敘述。在底座I上設(shè)置有驅(qū)動單元用底座51，在驅(qū)動單元用底座51上設(shè)置有沿X方向(在第二驅(qū)動單元6、7的情況下是Y方向)延伸的直線狀的驅(qū)動單元用導(dǎo)軌52。驅(qū)動單元用滑塊53以能夠沿著驅(qū)動單元用導(dǎo)軌52在X方向(在第二驅(qū)動單元6、7的情況下是Y方向)上直線移動的方式安裝于驅(qū)動單元用導(dǎo)軌52上。
[0034]在驅(qū)動單元用滑塊53上固定有滾珠絲杠螺母57，當(dāng)電動機54的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由聯(lián)軸器55被輸入給滾珠絲杠機構(gòu)的絲杠軸56時，驅(qū)動單元用滑塊53借助于滾珠絲杠機構(gòu)的螺母57沿著驅(qū)動單元用導(dǎo)軌52在X方向(在第二驅(qū)動單元6、7的情況下是Y方向)上進(jìn)退。
[0035]此外，如圖2所示，第一驅(qū)動單元5經(jīng)由連結(jié)單元50(在第二驅(qū)動單元6、7的情況下是連結(jié)單元60、70)與固定于可動工作臺2的下表面的連結(jié)板40連結(jié)。在通過高度調(diào)整單元41將可動工作臺2的高度及傾斜度調(diào)整到期望的值之后，將第一驅(qū)動單元5和第二驅(qū)動單元6與連結(jié)板40連結(jié)。
[0036]而且，在將第一驅(qū)動單元5與連結(jié)板40連結(jié)時，連結(jié)板40可能以沿著Y方向的軸線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而傾斜為與所述移動平面不平行(產(chǎn)生仰俯方向的傾斜度)，但是，由于吸收該仰俯方向的傾斜度的偏角吸收機構(gòu)(例如，將連結(jié)單元50和連結(jié)板40安裝成能夠以沿著Y方向的軸線為旋轉(zhuǎn)軸而擺動的機構(gòu))設(shè)置于連結(jié)板40與連結(jié)單元50(具體而言，后述的第二擺動部件65)之間，因此，能夠順利地連結(jié)連結(jié)板40和第一驅(qū)動單元5。在第一實施方式中，高度調(diào)整單元41(球面座43、球面螺栓44、螺母45)兼用作偏角吸收機構(gòu)。
[0037]而且，在將第一驅(qū)動單元5和連結(jié)板40連結(jié)時，連結(jié)板40可能以沿著X方向的軸線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而傾斜為與所述移動平面不平行(產(chǎn)生滾動方向的傾斜度)，但是，由于吸收該滾動方向的傾斜度的傾斜度吸收機構(gòu)(例如，將連結(jié)單元50和連結(jié)板40安裝成能夠以沿著X方向的軸線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機構(gòu))設(shè)置于連結(jié)板40與連結(jié)單元50(具體而言，后述的第二擺動部件65)之間，因此，能夠順利地連結(jié)第一驅(qū)動單元5和連結(jié)板40。
[0038]另外，由圖1可知，在連結(jié)有第一驅(qū)動單元5和一個第二驅(qū)動單元6的連結(jié)板40的下側(cè)配置有平面引導(dǎo)軸承3(3A、3B)，但是，由圖3可知，在連結(jié)有另一個第二驅(qū)動單元7的連結(jié)板40的下側(cè)沒有配置平面引導(dǎo)軸承3。平面引導(dǎo)軸承3沒有必要一定配置于連結(jié)有驅(qū)動單元
5、6、7的連結(jié)板40的下側(cè)，也可以如平面引導(dǎo)軸承3C那樣，配置于與連結(jié)有驅(qū)動單元5、6、7的連結(jié)板40不同的位置。
[0039]連結(jié)單元50、60、70將驅(qū)動單元5、6、7與可動工作臺2連結(jié)成在所述移動平面內(nèi)能夠相對擺動運動并且能夠相對滑動運動。由于連結(jié)單元50、60、70的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，作為例子，對連結(jié)單元50進(jìn)行詳細(xì)敘述。連結(jié)單元50具有能夠?qū)崿F(xiàn)第一驅(qū)動單元5與可動工作臺2的相對擺動運動的旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)機構(gòu)以及能夠?qū)崿F(xiàn)第一驅(qū)動單元5與可動工作臺2的相對滑動運動的直動引導(dǎo)機構(gòu)。
[0040]第一驅(qū)動單元5的驅(qū)動單元用滑塊53在與可動工作臺2對置的部分具有在Y方向(在第二驅(qū)動單元6、7的情況下是X方向)上直線狀地延伸的連結(jié)單元用導(dǎo)軌61，連結(jié)單元用滑塊62以能夠沿著連結(jié)單元用導(dǎo)軌61在Y方向上直線移動的方式安裝于連結(jié)單元用導(dǎo)軌61。由這些連結(jié)單元用導(dǎo)軌61和連結(jié)單元用滑塊62構(gòu)成了能夠?qū)崿F(xiàn)第一驅(qū)動單元5與可動工作臺2的Y方向(在第二驅(qū)動單元6、7的情況下是X方向)的相對滑動運動的直動引導(dǎo)機構(gòu)。[0041 ]此外，在連結(jié)單元用滑塊62上安裝有第一擺動部件64，在連結(jié)板40上安裝有第二擺動部件65。這些第一擺動部件64與第二擺動部件65經(jīng)由例如軸承(例如球軸承、滾子軸承、滑動軸承)或板簧而結(jié)合成能夠?qū)崿F(xiàn)所述移動平面內(nèi)的相對擺動運動(是以沿著與所述移動平面垂直的方向(圖2中的上下方向)的軸線為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，所謂的偏轉(zhuǎn)運動)。由這些第一擺動部件64和第二擺動部件65構(gòu)成了能夠?qū)崿F(xiàn)第一驅(qū)動單元5與可動工作臺2的相對擺動運動的旋轉(zhuǎn)弓I導(dǎo)機構(gòu)。
[0042]接下來，對驅(qū)動單元5、6、7的配置進(jìn)行說明。第一驅(qū)動單元5被配置為對可動工作臺2的X方向一端部(在圖1的例子中是可動工作臺2的長度方向右端部)的Y方向中心位置(在圖1的例子中是可動工作臺2的寬度方向中心位置)施加X方向的驅(qū)動力。即，第一驅(qū)動單元5配置于底座I的X方向一端部(在圖1的例子中是長度方向右端部)的Y方向中心位置(在圖1的例子中是寬度方向中心位置)。另外，由于第一驅(qū)動單元5具有在進(jìn)退方向上較長的形狀，因此，為了載置第一驅(qū)動單元5，底座I具有向X方向外側(cè)突出的突出部lb(參照圖1、2)。突出部Ib向X方向外側(cè)突出的突出距離與第一驅(qū)動單元5的進(jìn)退方向長度大致相同。
[0043]由于可動工作臺2的重心位于可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線上，因此，如果對可動工作臺2的X方向一端部的Y方向中心位置施加X方向的驅(qū)動力，則能夠?qū)蓜庸ぷ髋_2的重心施加X方向的驅(qū)動力。因而，使用第一驅(qū)動單元5，能夠不產(chǎn)生移動方向的偏移或旋轉(zhuǎn)而準(zhǔn)確地使可動工作臺2沿X方向移動。
[0044]另外，在使可動工作臺2沿X方向移動時，連結(jié)單元60、70的能夠?qū)崿F(xiàn)第二驅(qū)動單元6、7與可動工作臺2的相對滑動運動的直動引導(dǎo)機構(gòu)發(fā)揮功能。即，當(dāng)可動工作臺2沿X方向直線移動時，第二驅(qū)動單元6、7的連結(jié)單元用滑塊62沿著連結(jié)單元用導(dǎo)軌61在X方向上直線移動。由此，無需使第二驅(qū)動單元6、7移動，就能夠使可動工作臺2沿X方向直線移動。
[0045]另一方面，2個第二驅(qū)動單元6、7被配置成以可動工作臺2的中心O為對稱中心的點對稱。在第一實施方式中，第二驅(qū)動單元6、7分別配置于可動工作臺2的X方向兩端部。詳細(xì)敘述的話，第二驅(qū)動單元6配置于底座I的X方向另一端部(在圖1的例子中是底座I的長度方向左端部)的Y方向一端位置(在圖1的例子中是寬度方向上端位置)。此外，第二驅(qū)動單元7配置于底座I的X方向一端部(在圖1的例子中是底座I的長度方向右端部)的Y方向另一端位置(在圖1的例子中是寬度方向下端位置)。
[0046]因而，由于第二驅(qū)動單元6、7成為以可動工作臺2的中心O為對稱中心的點對稱，因此，如圖1所示，距可動工作臺2的中心O的X方向距離及Y方向距離都相同。
[0047]如果使這樣的第二驅(qū)動單元6、7的驅(qū)動單元用滑塊53向著同一朝向以同一速度移動同一距離，則能夠不產(chǎn)生移動方向的偏移或旋轉(zhuǎn)而準(zhǔn)確地使可動工作臺2沿Y方向移動。
[0048]另外，當(dāng)使可動工作臺2沿Y方向移動時，連結(jié)單元50的能夠?qū)崿F(xiàn)第一驅(qū)動單元5與可動工作臺2的相對滑動運動的直動引導(dǎo)機構(gòu)發(fā)揮功能。即，當(dāng)可動工作臺2沿Y方向直線移動時，第一驅(qū)動單元5的連結(jié)單元用滑塊62沿著連結(jié)單元用導(dǎo)軌61在Y方向上直線移動。由此，無需使第一驅(qū)動單元5移動，就能夠使可動工作臺2沿Y方向直線移動。
[0049]此外，如果在使第二驅(qū)動單元6、7的驅(qū)動單元用滑塊53向著同一朝向以同一速度移動同一距離的同時使第一驅(qū)動單元5的驅(qū)動單元用滑塊53移動，則能夠使可動工作臺2沿著傾斜方向(相對于X方向及Y方向傾斜的傾斜方向)移動。此時，通過第二驅(qū)動單元6、7的驅(qū)動單元用滑塊53的移動距離與第一驅(qū)動單元5的驅(qū)動單元用滑塊53的移動距離之比，能夠?qū)蓜庸ぷ髋_2的移動方向進(jìn)行各種變更。
[0050]另外，當(dāng)使可動工作臺2沿傾斜方向移動時，連結(jié)單元50、60、70的能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動單元5、6、7與可動工作臺2的相對滑動運動的直動引導(dǎo)機構(gòu)發(fā)揮功能。即，當(dāng)可動工作臺2沿傾斜方向直線移動時，驅(qū)動單元5、6、7的連結(jié)單元用滑塊62分別沿著連結(jié)單元用導(dǎo)軌61直線移動。由此，無需使驅(qū)動單元5、6、7移動，就能夠使可動工作臺2沿傾斜方向直線移動。
[0051]而且，如果在使第二驅(qū)動單元6、7的驅(qū)動單元用滑塊53移動時，使移動的朝向和速度中的至少一方不同，并與第二驅(qū)動單元6、7的驅(qū)動單元用滑塊53同時地使第一驅(qū)動單元5的驅(qū)動單元用滑塊53移動，則能夠使可動工作臺2旋轉(zhuǎn)移動。另外，S卩使不對驅(qū)動單元5、6、7中的I個進(jìn)行驅(qū)動，也能夠使可動工作臺2旋轉(zhuǎn)移動。此外，如果使第二驅(qū)動單元6、7中的一方驅(qū)動，則即使第一驅(qū)動單元5不被驅(qū)動，也能夠使可動工作臺2旋轉(zhuǎn)移動。
[0052]此時，根據(jù)將第二驅(qū)動單元6的驅(qū)動單元用滑塊53和第二驅(qū)動單元7的驅(qū)動單元用滑塊53的移動的朝向和速度以哪種組合進(jìn)行設(shè)定，或者，進(jìn)而相對于第二驅(qū)動單元6、7的驅(qū)動單元用滑塊53的移動的朝向和速度，將第一驅(qū)動單元5的驅(qū)動單元用滑塊53的移動的朝向和速度以哪種組合進(jìn)行設(shè)定，能夠?qū)蓜庸ぷ髋_2的旋轉(zhuǎn)移動的旋轉(zhuǎn)中心位置、旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行各種變更。
[0053]另外，當(dāng)使可動工作臺2旋轉(zhuǎn)移動時，連結(jié)單元50、60、70的能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動單元5、6、7與可動工作臺2的相對滑動運動的直動引導(dǎo)機構(gòu)和連結(jié)單元50、60、70的能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動單元5、6、7與可動工作臺2的相對擺動運動的旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)機構(gòu)一起發(fā)揮功能。即，當(dāng)可動工作臺2旋轉(zhuǎn)移動時，驅(qū)動單元5、6、7的連結(jié)單元用滑塊62沿著連結(jié)單元用導(dǎo)軌61直線移動，并且第一擺動部件64與第二擺動部件65在所述移動平面內(nèi)相對擺動運動。由此，無需使驅(qū)動單元
5、6、7移動，就能夠使可動工作臺2旋轉(zhuǎn)移動。
[0054]接下來，對平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的配置進(jìn)行說明。平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C配置于由伴隨著可動工作臺2的移動的平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的摩擦力產(chǎn)生的力矩的總和在可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線處為零的位置。平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的摩擦力的力矩是通過將由于可動工作臺2的移動而在平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C處產(chǎn)生的摩擦力乘以從該平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C至第一驅(qū)動單元5為止的Y方向距離而計算出的。也可以分別求出各平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的摩擦力的力矩，并將這些算出的值求和。
[0055]具體而言，平面引導(dǎo)軸承3A配置于底座I的X方向一端部(在圖1的例子中是長度方向右端部)的Y方向中心位置(在圖1的例子中是寬度方向中心位置)。此外，平面引導(dǎo)軸承3B配置于底座I的X方向另一端部(在圖1的例子中是底座I的長度方向左端部)的Y方向一端位置(在圖1的例子中是寬度方向上端位置)。而且，平面引導(dǎo)軸承3C配置于底座I的X方向另一端部(在圖1的例子中是底座I的長度方向左端部)的Y方向另一端位置(在圖1的例子中是寬度方向下端位置)。如圖1所示，平面引導(dǎo)軸承3B、3C與可動工作臺2的中心O之間的Y方向距離相同。
[0056]由于平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C配置于以可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線為對稱中心呈線對稱的位置，因此，由伴隨著可動工作臺2的移動的平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的摩擦力產(chǎn)生的力矩的總和在可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線處為零。
[0057]此外，即使在連結(jié)單元60、70的直動引導(dǎo)機構(gòu)中由于伴隨著可動工作臺2的移動的摩擦力而在可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線處產(chǎn)生力矩，但是，由于第二驅(qū)動單元6、7如上述那樣配置為以可動工作臺2的中心O為對稱中心的點對稱(如圖1所示，第二驅(qū)動單元
6、7的連結(jié)單元60、70與可動工作臺2的中心O之間的X方向距離及Y方向距離都相同)，因此，由伴隨著可動工作臺2的移動的連結(jié)單元60、70的直動引導(dǎo)機構(gòu)的摩擦力產(chǎn)生的力矩的總和在可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線處為零。
[0058]在連結(jié)單元60、70的直動引導(dǎo)機構(gòu)中產(chǎn)生的力矩是通過將由于可動工作臺2的移動而在連結(jié)單元60、70的直動引導(dǎo)機構(gòu)處產(chǎn)生的摩擦力乘以從該連結(jié)單元60、70至第一驅(qū)動單元5位置的Y方向距離來計算出的。也可以分別計算各連結(jié)單元60、70的力矩，并將這些算出的值求和。
[0059]當(dāng)力矩作用于可動工作臺2時，對第二驅(qū)動單元6、7施加了其進(jìn)退方向的負(fù)荷，與其進(jìn)退方向的剛性相應(yīng)地產(chǎn)生了第二驅(qū)動單元6、7的位移。當(dāng)?shù)诙?qū)動單元6、7產(chǎn)生位移時，產(chǎn)生了即使驅(qū)動第二驅(qū)動單元6、7而可動工作臺2也無法移動位移的量這樣的不靈敏區(qū)域，成為使定位精度下降的主要原因、或者妨礙微小進(jìn)給的主要原因。
[0060]為了避免這樣的問題的產(chǎn)生，對可動工作臺2的重心施加驅(qū)動力、提高驅(qū)動單元5、
6、7的進(jìn)退方向的剛性以及使第二驅(qū)動單元6、7之間的X方向距離變大是有效的。
[0061]由于第一實施方式的ΧΥΘ工作臺裝置具有上述有效的結(jié)構(gòu)，因此，當(dāng)可動工作臺2移動時，平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C及連結(jié)單元60、70的直動引導(dǎo)機構(gòu)的摩擦力在可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線處產(chǎn)生的力矩為零。因而，能夠均衡地并且以優(yōu)異的定位精度移動可動工作臺2。這里，為了提高力矩方向的剛性，將力矩作為水平負(fù)荷而承受的連結(jié)單元60、70的直動引導(dǎo)機構(gòu)的安裝間距(X方向距離)取得較大是重要的。
[0062]在第一實施方式中，通過將第二驅(qū)動單元6、7分別配置于可動工作臺2的X方向兩端部，連結(jié)單元60、70的直動引導(dǎo)機構(gòu)的安裝間距(X方向距離)取得較大。由于第二驅(qū)動單元6、7之間的X方向距離(安裝間距)較大，因此，力矩方向的剛性較高。因而，即使力矩作用于可動工作臺2，也不容易產(chǎn)生定位精度的下降。此外，也有助于驅(qū)動單元5、6、7的小型化。這是因為，驅(qū)動單元越小則進(jìn)退方向的剛性越低，但是，安裝間距越大則作用于驅(qū)動單元的進(jìn)退方向的負(fù)荷越小，因此，能夠使驅(qū)動單元小型化。
[0063]另外，雖然也取決于精度，但是優(yōu)選第一驅(qū)動單元5的進(jìn)退方向的剛性較高。另一方面，由于如果沒有大的力矩作用，則第二驅(qū)動單元6、7并列配置，因此，第二驅(qū)動單元6、7的進(jìn)退方向的剛性也可以是第一驅(qū)動單元5的進(jìn)退方向的剛性的50 %左右。因而，第二驅(qū)動單元6、7能夠小型化。
[0064]這樣的ΧΥΘ工作臺裝置能夠使載置有工件等搭載物的可動工作臺2移動，并且以高精度進(jìn)行定位。而且，由于使驅(qū)動單元5、6、7及平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的配置最優(yōu)化，因此，不僅力矩方向的剛性高，而且盡管對可動工作臺2施加驅(qū)動力的驅(qū)動單元5、6、7的個數(shù)為3個，也具有優(yōu)異的定位精度。
[0065]這樣的ΧΥΘ工作臺裝置能夠用于各種各樣的制造裝置、檢查裝置、光學(xué)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等，例如，能夠作為半導(dǎo)體制造裝置、液晶制造裝置、曝光裝置、印刷裝置、涂敷裝置、芯片裝配器、細(xì)微激光加工裝置等對準(zhǔn)工作臺而使用。作為具體例，列舉出了印刷基板的曝光裝置和檢查裝置的對準(zhǔn)工作臺。
[0066]目前，由于液晶面板等向大型化發(fā)展，液晶面板等的制造中使用的ΧΥΘ工作臺裝置也大型化，但是，由于在ΧΥΘ工作臺裝置的輸送中使用的貨車等車輛中，貨架的大小存在限制，因此，ΧΥΘ工作臺裝置的大小也產(chǎn)生了限制。但是，ΧΥΘ工作臺裝置如第一實施方式那樣是大致長方形，短邊的長度必須是規(guī)定的尺寸以下，但是，在長邊的長度能夠?qū)崿F(xiàn)某種程度的大型化的情況下，第一實施方式那樣的驅(qū)動單元5、6、7及平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的配置是非常有效的。
[0067]另外，作為力矩作用于可動工作臺2的情況，列舉如下。
[0068].外力作用于可動工作臺2的情況下。
[0069].在通過第一驅(qū)動單元5對可動工作臺2施加X方向的驅(qū)動力時，由于部件精度誤差和組裝上的安裝誤差的影響，通過可動工作臺2的移動而在平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C以及連結(jié)單元60、70的直動引導(dǎo)機構(gòu)處產(chǎn)生的力矩的總和在可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線處為零的情況下。
[0070].在由于搭載于可動工作臺2的搭載物的負(fù)荷的不均衡而導(dǎo)致各平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C上承受的負(fù)荷不同的情況下。
[0071]{第二實施方式}
[0072]參照圖5對第二實施方式的ΧΥΘ工作臺裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖5是說明第二實施方式的ΧΥΘ工作臺裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，為了說明方便，通過虛線表示可動工作臺2，通過實線表示配置于可動工作臺2的下側(cè)的驅(qū)動單元5、6、7及平面引導(dǎo)軸承3。此外，在平面引導(dǎo)軸承3上配置有連結(jié)板40和高度調(diào)整單元41，但是，在圖5中，省略連結(jié)板40和高度調(diào)整單元41的圖示。
[0073]在第一實施方式中，在底座I上設(shè)置有用于載置第一驅(qū)動單元5的突出部lb，但是，為了防止突出部Ib向X方向外側(cè)突出的突出距離變大，也可以將第一驅(qū)動單元5設(shè)置為沿Y方向進(jìn)退(參照圖5)。這樣，能夠?qū)⒕哂性谶M(jìn)退方向上較長的形狀的第一驅(qū)動單元5設(shè)置于設(shè)置有向X方向外側(cè)突出的突出距離較小的突出部Ic的底座I上。突出部Ic向X方向外側(cè)突出的突出距離與第一驅(qū)動單元5的垂直于進(jìn)退方向的方向(在圖5的例子中是X方向)的長度大致相同。
[0074]在這種情況下，將沿Y方向進(jìn)退的第一驅(qū)動單元5的驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為X方向的驅(qū)動力的方向轉(zhuǎn)換機構(gòu)設(shè)置于可動工作臺2與第一驅(qū)動單元5之間。詳細(xì)而言，第一驅(qū)動單元5的驅(qū)動單元用滑塊53被分割成2部分，在2個驅(qū)動單元用滑塊53A、53B之間設(shè)置有方向轉(zhuǎn)換機構(gòu)。
[0075]2個驅(qū)動單元用滑塊53A、53B具有在相對于X方向及Y方向傾斜的傾斜方向上延伸的傾斜面59、59 ο這些傾斜面59、59相互接觸，兩傾斜面59、59構(gòu)成凸輪機構(gòu)。
[0076]當(dāng)使與可動工作臺2較遠(yuǎn)的一側(cè)的第一驅(qū)動單元用滑塊53A沿Y方向移動時，通過由兩傾斜面59、59構(gòu)成的凸輪機構(gòu)(楔的作用)，與可動工作臺2靠近的一側(cè)的第二驅(qū)動單元用滑塊53B沿X方向移動。即，力從第一驅(qū)動單元用滑塊53A的傾斜面59向第二驅(qū)動單元用滑塊53B的傾斜面59傳遞，Y方向的驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為X方向的驅(qū)動力。由此，對可動工作臺2施加X方向的驅(qū)動力。
[0077]為了將第一驅(qū)動單元5配置于可動工作臺2的下側(cè)，相對于第一實施方式的情況下的設(shè)置位置來說，第二驅(qū)動單元6、7及平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的設(shè)置位置是以可動工作臺2的沿著Y方向的中心軸線為對稱中心呈線對稱的位置。但是，有時也可以根據(jù)空間、沖程等條件，而使第二驅(qū)動單元6、7及平面引導(dǎo)軸承3A、3B、3C的設(shè)置位置與第一實施方式相同。
[0078]另外，第一及第二實施方式示出本發(fā)明的一例，本發(fā)明不限于第一及第二實施方式。例如，底座I和可動工作臺2的形狀沒有特別限定，可以是大致長方形以外的四邊形(例如正方形)。此外，不限于四邊形，也可以是例如三角形、五邊形、六邊形等其他的多邊形。而且，也可以是圓形、橢圓形。而且，底座I和可動工作臺2的形狀也可以不是同一形狀，可以是不同形狀。
[0079]此外，平面引導(dǎo)軸承3不限于上述那樣的滾動軸承，可以使用將直動引導(dǎo)裝置和旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)裝置組合而得的裝置。作為該平面引導(dǎo)軸承的具體例，列舉如下(未圖示)。在作為基臺的下側(cè)部件上固定有直線狀的第一導(dǎo)軌，移動體以能夠經(jīng)由滾動軸承、滑動軸承等軸承而沿著第一導(dǎo)軌移動的方式安裝于該第一導(dǎo)軌上。在與第一導(dǎo)軌垂直的方向上延伸的直線狀的第二導(dǎo)軌經(jīng)由滾動軸承、滑動軸承等軸承安裝于該移動體上，第二導(dǎo)軌能夠在與第一導(dǎo)軌垂直的方向上移動。
[0080]此外，在第二導(dǎo)軌上固定有第一軌道圈，第二軌道圈以能夠經(jīng)由球、滾子等滾動體而相對旋轉(zhuǎn)的方式安裝于該第一軌道圈。而且，在第二軌道圈上固定有上側(cè)部件。由這些第一軌道圈、第二軌道圈及滾動體構(gòu)成滾動軸承，因此，上側(cè)部件被支承為能夠相對于第二導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)。
[0081]在將這樣的平面引導(dǎo)軸承用于ΧΥΘ工作臺裝置的情況下，將平面引導(dǎo)軸承的下側(cè)部件固定于底座I的上表面la，將上側(cè)部件固定于可動工作臺2的下表面。由此，ΧΥΘ工作臺裝置的可動工作臺2被平面引導(dǎo)軸承引導(dǎo)，能夠在底座I上進(jìn)行直線移動及旋轉(zhuǎn)移動。詳細(xì)而言，通過由第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌及移動體構(gòu)成的直動引導(dǎo)裝置，可動工作臺2能夠直線移動，通過由滾動軸承構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)裝置，可動工作臺2能夠旋轉(zhuǎn)移動，其中，該滾動軸承由第一軌道圈、第二軌道圈及滾動體構(gòu)成。
[0082]另外，在將直動引導(dǎo)裝置和旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)裝置組合而得的平面引導(dǎo)軸承的情況下，也與由上述那樣的滾動軸承構(gòu)成的平面引導(dǎo)軸承3的情況同樣地，其個數(shù)和設(shè)置位置只要使得在可動工作臺2的沿著X方向的中心軸線處，上述力矩的總和為零，則沒有特別限定。
[0083]而且，能夠?qū)Φ谝患暗诙嵤┓绞绞┘痈鞣N變更或者改良，被施加了該各種各樣的變更或者改良而得的方式也能夠包含于本發(fā)明。
[0084]標(biāo)號說明
[0085]1:底座；1&:上表面；2:可動工作臺；3(3六、38、30:平面引導(dǎo)軸承；5:第一驅(qū)動單元;6:第二驅(qū)動單元;7:第二驅(qū)動單元;50:連結(jié)單元;60:連結(jié)單元;70:連結(jié)單元。
【主權(quán)項】
1.一種ΧΥΘ工作臺裝置，其特征在于，具有: 底座，其具有平坦面； 可動工作臺，其在所述底座上并且在與所述平坦面平行的移動平面內(nèi)進(jìn)行直線移動及旋轉(zhuǎn)移動； 多個平面引導(dǎo)軸承，它們配置于所述底座與所述可動工作臺之間，將所述可動工作臺以能夠進(jìn)行所述直線移動及所述旋轉(zhuǎn)移動的方式支承于所述底座上； 3個驅(qū)動單元，它們配置于所述底座上，對所述可動工作臺施加驅(qū)動力而使所述可動工作臺移動；以及 連結(jié)單元，其將各個所述驅(qū)動單元分別與所述可動工作臺連結(jié)成能夠在所述移動平面內(nèi)相對擺動運動并且能夠相對滑動運動， 所述3個驅(qū)動單元由I個第一驅(qū)動單元和2個第二驅(qū)動單元構(gòu)成，其中，該I個第一驅(qū)動單元沿所述移動平面內(nèi)的X方向進(jìn)退而對所述可動工作臺施加所述X方向的驅(qū)動力，該2個第二驅(qū)動單元沿所述移動平面內(nèi)的與所述X方向垂直的Y方向進(jìn)退而對所述可動工作臺施加所述Y方向的驅(qū)動力， 所述第一驅(qū)動單元被配置成，對所述可動工作臺的所述X方向的一端部處的所述Y方向的中心位置施加所述X方向的驅(qū)動力， 所述2個第二驅(qū)動單元被配置成以所述可動工作臺的中心為對稱中心的點對稱， 針對所述多個平面引導(dǎo)軸承，分別將由于所述可動工作臺的移動而在所述平面引導(dǎo)軸承處產(chǎn)生的摩擦力乘以從該平面引導(dǎo)軸承至所述第一驅(qū)動單元為止的Y方向距離而計算出力矩，在使得各個所述平面引導(dǎo)軸承的力矩的總和在所述可動工作臺的沿著所述X方向的中心軸線處為零的位置配置所述多個平面引導(dǎo)軸承。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ΧΥΘ工作臺裝置，其特征在于， 所述2個第二驅(qū)動單元分別配置于所述可動工作臺的所述X方向的兩端部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ΧΥΘ工作臺裝置，其特征在于， 所述可動工作臺呈在所述X方向上較長的大致長方形。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項所述的ΧΥΘ工作臺裝置，其特征在于， 所述可動工作臺呈在所述X方向上較長的大致長方形，所述多個平面引導(dǎo)軸承配置于以所述可動工作臺的沿著所述X方向的中心軸線為對稱中心呈線對稱的位置。
【文檔編號】B23Q1/40GK105981107SQ201480067339
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年12月16日
【發(fā)明人】樋口英也, 中村剛
【申請人】日本精工株式會社