XYθ工作台装置的制造方法
【专利摘要】沿X方向进退而对可动工作台(2)施加X方向的驱动力的1个第一驱动单元(5)配置为对可动工作台(2)的X方向一端部的Y方向中心位置施加X方向的驱动力。沿着与X方向垂直的Y方向进退而对可动工作台(2)施加Y方向的驱动力的2个第二驱动单元(6、7)配置为以可动工作台(2)的中心(O)为对称中心的点对称。多个平面引导轴承(3)配置于使得各平面引导轴承(3)的力矩的总和在可动工作台(2)的沿着X方向的中心轴线处为零的位置。该力矩是将由于可动工作台(2)的移动而在平面引导轴承(3)处产生的摩擦力乘以从该平面引导轴承(3)至第一驱动单元(5)为止的Y方向距离而得的。
【专利说明】
ΧΥΘ工作台装置
技术领域
[0001]本发明涉及χυθ工作台装置。
【背景技术】
[0002]作为对准工作台等而使用的ΧΥΘ工作台装置具有底座、可动工作台以及平面引导轴承，被平面引导轴承支承成能够移动的可动工作台在底座上在规定的平面内直线移动及旋转移动。该可动工作台的移动是通过由多个驱动单元对可动工作台施加驱动力来进行的。
[0003]在专利文献1、2中，公开了通过3个驱动单元进行可动工作台的移动的ΧΥΘ工作台装置。3个驱动单元中的I个对可动工作台施加X方向的驱动力，其他的2个对可动工作台施加与X方向垂直的Y方向的驱动力。而且，能够通过这些驱动力的施加量和方向的组合来使可动工作台沿各种方向直线移动，并且能够以任意的点(例如可动工作台的中心)为旋转中心旋转移动。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平11-245128号公报
[0007]专利文献2:日本特开2004-301256号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]但是，在专利文献1、2中公开的ΧΥΘ工作台装置中，对可动工作台施加X方向的驱动力的驱动单元是I个，该驱动单元配置于可动工作台的Y方向一端部的侧方，对可动工作台的Y方向一端部施加X方向的驱动力。因而，存在如下问题:当驱动单元对可动工作台的Y方向一端部施加X方向的驱动力时，可动工作台的Y方向一端部迅速开始移动，但是，可动工作台的Y方向另一端部比Y方向一端部迟一些开始移动，可动工作台的定位精度较低。该问题随着搭载于可动工作台上的工件等搭载物大型化、可动工作台大型化而更显著。
[0010]如果采用使用4个驱动单元且2个驱动单元对可动工作台施加X方向的驱动力、其他的2个施加Y方向的驱动力的结构，则不会产生上述问题，但是，存在由于驱动单元多I个而导致成本提高的问题。
[0011]因此，本发明的课题在于解决上述那样的以往技术所具有的问题点，并且提供即使在对可动工作台施加驱动力的驱动单元的个数为3个的情况下也具有优异的定位精度的ΧΥΘ工作台装置。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]为了解决上述课题，本发明的一个方式的ΧΥΘ工作台装置的特征在于，具有:底座，其具有平坦面;可动工作台，其在所述底座上并且在与所述平坦面平行的移动平面内进行直线移动及旋转移动;多个平面引导轴承，它们配置于所述底座与所述可动工作台之间，将所述可动工作台以能够进行所述直线移动及所述旋转移动的方式支承于所述底座上;3个驱动单元，它们配置于所述底座上，对所述可动工作台施加驱动力而使所述可动工作台移动；以及连结单元，其将各个所述驱动单元分别与所述可动工作台连结成能够在所述移动平面内相对摆动运动并且能够相对滑动运动，所述3个驱动单元由I个第一驱动单元和2个第二驱动单元构成，其中，该I个第一驱动单元沿所述移动平面内的X方向进退而对所述可动工作台施加所述X方向的驱动力，该2个第二驱动单元沿所述移动平面内的与所述X方向垂直的Y方向进退而对所述可动工作台施加所述Y方向的驱动力，所述第一驱动单元被配置成，对所述可动工作台的所述X方向一端部的所述Y方向中心位置施加所述X方向的驱动力，所述2个第二驱动单元被配置成为以所述可动工作台的中心为对称中心的点对称，针对所述多个平面引导轴承，分别将由于所述可动工作台的移动而在所述平面引导轴承处产生的摩擦力乘以从该平面引导轴承至所述第一驱动单元位置的Y方向距离而计算出力矩，在使得各个所述平面引导轴承的力矩的总和在所述可动工作台的沿着所述X方向的中心轴线处为零的位置配置所述多个平面引导轴承。
[0014]在该ΧΥΘ工作台装置中，所述2个第二驱动单元可以分别配置于所述可动工作台的所述X方向两端部。在这种情况下，所述可动工作台可以呈在所述X方向上较长的大致长方形。
[0015]此外，在该ΧΥΘ工作台装置中，可以是，所述可动工作台呈在所述X方向上较长的大致长方形，所述多个平面引导轴承配置于以所述可动工作台的沿着所述X方向的中心轴线为对称中心呈线对称的位置。
[0016]发明效果
[0017]本发明的ΧΥΘ工作台装置即使在对可动工作台施加驱动力的驱动单元的个数为3个的情况下，也具有优异的定位精度。
【附图说明】
[0018]图1是说明本发明的ΧΥΘ工作台装置的第一实施方式的结构的俯视图。
[0019]图2是沿图1的A-A的剖视图。
[0020]图3是沿图1的B-B箭头的视图。
[0021]图4是驱动单元的俯视图。
[0022]图5是说明本发明的ΧΥΘ工作台装置的第二实施方式的结构的俯视图。
【具体实施方式】
[0023]对本发明的ΧΥΘ工作台装置的实施方式进行详细的说明。另外，在此后的说明中参照的各图中，对同一或者相应的部分赋予同一标号。
[0024]{第一实施方式}
[0025]参照图1?4对第一实施方式的ΧΥΘ工作台装置的结构进行说明。图1是说明第一实施方式的ΧΥΘ工作台装置的结构的俯视图，但是为了说明方便，通过虚线表示可动工作台2，通过实线表示配置于可动工作台2的下侧的驱动单元5、6、7及平面引导轴承3。此外，在平面引导轴承3上配置有连结板40和高度调整单元41，但是，在图1、4中省略了连结板40和高度调整单元41的图示。
[0026]第一实施方式的ΧΥΘ工作台装置具有例如呈大致长方形的平板状的底座I以及配置于底座I的平坦的上表面Ia(与作为本发明的结构要素的“平坦面”对应)上的例如呈大致长方形的平板状的可动工作台2，底座I和可动工作台2配置为平行。
[0027]底座I的上表面Ia与可动工作台2的下表面之间配置有多个(在图1的例子中是3个，但是也可以是4个以上)平面引导轴承3(3六、38、30。而且，通过平面引导轴承3将可动工作台2支承于底座I上，并且可动工作台2能够经由平面引导轴承3在底座I的上表面Ia上移动。由于可动工作台2被平面引导轴承3进行平面引导，因此，能够在与底座I的上表面Ia平行的移动平面内直线移动或者旋转移动。
[0028]平面引导轴承3的种类没有特别限定，但是例如能够使用滚动轴承(球轴承、滚子轴承)、滑动轴承以及流体轴承等。在第一实施方式中，由图1、2可知，使用如下构造的球轴承:在圆板状的保持器31所具有的多个孔(孔)33中分别保持有滚动体(球)35并通过2块平板37、37夹住它们。
[0029]另外，如图2所示，在可动工作台2与平面引导轴承3之间配置有连结板40和高度调整单元41。即，在底座I上设置有平面引导轴承3，在平面引导轴承3上设置有高度调整单元41，并且在高度调整单元41上安装有连结板40，在连结板40上固定有可动工作台2。
[0030]高度调整单元41由以下部分构成:球面座(或者锥形座)43，其设置于平面引导轴承3上;球面螺栓44，其使球状凸面与球面座(或者锥形座)43的球状凹面(或者锥状凹面)卡合的同时螺旋插入于连结板40;以及螺母45，其将球面螺栓44固定于连结板40，能够通过高度调整单元41将可动工作台2的高度调整到期望的位置。如果将球面螺栓44螺旋插入于连结板40并调整可动工作台2的高度之后，通过螺母45进行固定，则能够将可动工作台2的高度调整到期望的位置。
[0031]此外，由于该高度调整单元41能够调整可动工作台2的上表面的倾斜度，因此，兼用作后述的偏角吸收机构。如果将球面螺栓44螺旋插入于连结板40并通过球状凹面(或者锥状凹面)及球状凸面调整可动工作台2的倾斜度之后，通过螺母45进行固定，则能够将可动工作台2的倾斜度调整到期望的角度。
[0032]在底座I上，对可动工作台2施加驱动力而使可动工作台2移动的3个驱动单元5、6、7配置于同一平面上。3个驱动单元5、6、7中的I个是沿所述移动平面内的X方向(参照图1)进退来对可动工作台2施加X方向的驱动力的第一驱动单元5，其他2个是沿着与X方向垂直的Y方向(是所述移动平面内的方向)进退来对可动工作台2施加Y方向的驱动力的2个第二驱动单元6、7。
[0033]由于3个驱动单元5、6、7的结构大致相同，因此，作为例子，参照图2对第一驱动单元5进行详细叙述。在底座I上设置有驱动单元用底座51，在驱动单元用底座51上设置有沿X方向(在第二驱动单元6、7的情况下是Y方向)延伸的直线状的驱动单元用导轨52。驱动单元用滑块53以能够沿着驱动单元用导轨52在X方向(在第二驱动单元6、7的情况下是Y方向)上直线移动的方式安装于驱动单元用导轨52上。
[0034]在驱动单元用滑块53上固定有滚珠丝杠螺母57，当电动机54的旋转经由联轴器55被输入给滚珠丝杠机构的丝杠轴56时，驱动单元用滑块53借助于滚珠丝杠机构的螺母57沿着驱动单元用导轨52在X方向(在第二驱动单元6、7的情况下是Y方向)上进退。
[0035]此外，如图2所示，第一驱动单元5经由连结单元50(在第二驱动单元6、7的情况下是连结单元60、70)与固定于可动工作台2的下表面的连结板40连结。在通过高度调整单元41将可动工作台2的高度及倾斜度调整到期望的值之后，将第一驱动单元5和第二驱动单元6与连结板40连结。
[0036]而且，在将第一驱动单元5与连结板40连结时，连结板40可能以沿着Y方向的轴线为旋转轴旋转而倾斜为与所述移动平面不平行(产生仰俯方向的倾斜度)，但是，由于吸收该仰俯方向的倾斜度的偏角吸收机构(例如，将连结单元50和连结板40安装成能够以沿着Y方向的轴线为旋转轴而摆动的机构)设置于连结板40与连结单元50(具体而言，后述的第二摆动部件65)之间，因此，能够顺利地连结连结板40和第一驱动单元5。在第一实施方式中，高度调整单元41(球面座43、球面螺栓44、螺母45)兼用作偏角吸收机构。
[0037]而且，在将第一驱动单元5和连结板40连结时，连结板40可能以沿着X方向的轴线为旋转轴旋转而倾斜为与所述移动平面不平行(产生滚动方向的倾斜度)，但是，由于吸收该滚动方向的倾斜度的倾斜度吸收机构(例如，将连结单元50和连结板40安装成能够以沿着X方向的轴线为旋转轴旋转的机构)设置于连结板40与连结单元50(具体而言，后述的第二摆动部件65)之间，因此，能够顺利地连结第一驱动单元5和连结板40。
[0038]另外，由图1可知，在连结有第一驱动单元5和一个第二驱动单元6的连结板40的下侧配置有平面引导轴承3(3A、3B)，但是，由图3可知，在连结有另一个第二驱动单元7的连结板40的下侧没有配置平面引导轴承3。平面引导轴承3没有必要一定配置于连结有驱动单元
5、6、7的连结板40的下侧，也可以如平面引导轴承3C那样，配置于与连结有驱动单元5、6、7的连结板40不同的位置。
[0039]连结单元50、60、70将驱动单元5、6、7与可动工作台2连结成在所述移动平面内能够相对摆动运动并且能够相对滑动运动。由于连结单元50、60、70的结构大致相同，因此，作为例子，对连结单元50进行详细叙述。连结单元50具有能够实现第一驱动单元5与可动工作台2的相对摆动运动的旋转引导机构以及能够实现第一驱动单元5与可动工作台2的相对滑动运动的直动引导机构。
[0040]第一驱动单元5的驱动单元用滑块53在与可动工作台2对置的部分具有在Y方向(在第二驱动单元6、7的情况下是X方向)上直线状地延伸的连结单元用导轨61，连结单元用滑块62以能够沿着连结单元用导轨61在Y方向上直线移动的方式安装于连结单元用导轨61。由这些连结单元用导轨61和连结单元用滑块62构成了能够实现第一驱动单元5与可动工作台2的Y方向(在第二驱动单元6、7的情况下是X方向)的相对滑动运动的直动引导机构。[0041 ]此外，在连结单元用滑块62上安装有第一摆动部件64，在连结板40上安装有第二摆动部件65。这些第一摆动部件64与第二摆动部件65经由例如轴承(例如球轴承、滚子轴承、滑动轴承)或板簧而结合成能够实现所述移动平面内的相对摆动运动(是以沿着与所述移动平面垂直的方向(图2中的上下方向)的轴线为旋转轴的旋转，所谓的偏转运动)。由这些第一摆动部件64和第二摆动部件65构成了能够实现第一驱动单元5与可动工作台2的相对摆动运动的旋转弓I导机构。
[0042]接下来，对驱动单元5、6、7的配置进行说明。第一驱动单元5被配置为对可动工作台2的X方向一端部(在图1的例子中是可动工作台2的长度方向右端部)的Y方向中心位置(在图1的例子中是可动工作台2的宽度方向中心位置)施加X方向的驱动力。即，第一驱动单元5配置于底座I的X方向一端部(在图1的例子中是长度方向右端部)的Y方向中心位置(在图1的例子中是宽度方向中心位置)。另外，由于第一驱动单元5具有在进退方向上较长的形状，因此，为了载置第一驱动单元5，底座I具有向X方向外侧突出的突出部lb(参照图1、2)。突出部Ib向X方向外侧突出的突出距离与第一驱动单元5的进退方向长度大致相同。
[0043]由于可动工作台2的重心位于可动工作台2的沿着X方向的中心轴线上，因此，如果对可动工作台2的X方向一端部的Y方向中心位置施加X方向的驱动力，则能够对可动工作台2的重心施加X方向的驱动力。因而，使用第一驱动单元5，能够不产生移动方向的偏移或旋转而准确地使可动工作台2沿X方向移动。
[0044]另外，在使可动工作台2沿X方向移动时，连结单元60、70的能够实现第二驱动单元6、7与可动工作台2的相对滑动运动的直动引导机构发挥功能。即，当可动工作台2沿X方向直线移动时，第二驱动单元6、7的连结单元用滑块62沿着连结单元用导轨61在X方向上直线移动。由此，无需使第二驱动单元6、7移动，就能够使可动工作台2沿X方向直线移动。
[0045]另一方面，2个第二驱动单元6、7被配置成以可动工作台2的中心O为对称中心的点对称。在第一实施方式中，第二驱动单元6、7分别配置于可动工作台2的X方向两端部。详细叙述的话，第二驱动单元6配置于底座I的X方向另一端部(在图1的例子中是底座I的长度方向左端部)的Y方向一端位置(在图1的例子中是宽度方向上端位置)。此外，第二驱动单元7配置于底座I的X方向一端部(在图1的例子中是底座I的长度方向右端部)的Y方向另一端位置(在图1的例子中是宽度方向下端位置)。
[0046]因而，由于第二驱动单元6、7成为以可动工作台2的中心O为对称中心的点对称，因此，如图1所示，距可动工作台2的中心O的X方向距离及Y方向距离都相同。
[0047]如果使这样的第二驱动单元6、7的驱动单元用滑块53向着同一朝向以同一速度移动同一距离，则能够不产生移动方向的偏移或旋转而准确地使可动工作台2沿Y方向移动。
[0048]另外，当使可动工作台2沿Y方向移动时，连结单元50的能够实现第一驱动单元5与可动工作台2的相对滑动运动的直动引导机构发挥功能。即，当可动工作台2沿Y方向直线移动时，第一驱动单元5的连结单元用滑块62沿着连结单元用导轨61在Y方向上直线移动。由此，无需使第一驱动单元5移动，就能够使可动工作台2沿Y方向直线移动。
[0049]此外，如果在使第二驱动单元6、7的驱动单元用滑块53向着同一朝向以同一速度移动同一距离的同时使第一驱动单元5的驱动单元用滑块53移动，则能够使可动工作台2沿着倾斜方向(相对于X方向及Y方向倾斜的倾斜方向)移动。此时，通过第二驱动单元6、7的驱动单元用滑块53的移动距离与第一驱动单元5的驱动单元用滑块53的移动距离之比，能够对可动工作台2的移动方向进行各种变更。
[0050]另外，当使可动工作台2沿倾斜方向移动时，连结单元50、60、70的能够实现驱动单元5、6、7与可动工作台2的相对滑动运动的直动引导机构发挥功能。即，当可动工作台2沿倾斜方向直线移动时，驱动单元5、6、7的连结单元用滑块62分别沿着连结单元用导轨61直线移动。由此，无需使驱动单元5、6、7移动，就能够使可动工作台2沿倾斜方向直线移动。
[0051]而且，如果在使第二驱动单元6、7的驱动单元用滑块53移动时，使移动的朝向和速度中的至少一方不同，并与第二驱动单元6、7的驱动单元用滑块53同时地使第一驱动单元5的驱动单元用滑块53移动，则能够使可动工作台2旋转移动。另外，S卩使不对驱动单元5、6、7中的I个进行驱动，也能够使可动工作台2旋转移动。此外，如果使第二驱动单元6、7中的一方驱动，则即使第一驱动单元5不被驱动，也能够使可动工作台2旋转移动。
[0052]此时，根据将第二驱动单元6的驱动单元用滑块53和第二驱动单元7的驱动单元用滑块53的移动的朝向和速度以哪种组合进行设定，或者，进而相对于第二驱动单元6、7的驱动单元用滑块53的移动的朝向和速度，将第一驱动单元5的驱动单元用滑块53的移动的朝向和速度以哪种组合进行设定，能够对可动工作台2的旋转移动的旋转中心位置、旋转速度、旋转量进行各种变更。
[0053]另外，当使可动工作台2旋转移动时，连结单元50、60、70的能够实现驱动单元5、6、7与可动工作台2的相对滑动运动的直动引导机构和连结单元50、60、70的能够实现驱动单元5、6、7与可动工作台2的相对摆动运动的旋转引导机构一起发挥功能。即，当可动工作台2旋转移动时，驱动单元5、6、7的连结单元用滑块62沿着连结单元用导轨61直线移动，并且第一摆动部件64与第二摆动部件65在所述移动平面内相对摆动运动。由此，无需使驱动单元
5、6、7移动，就能够使可动工作台2旋转移动。
[0054]接下来，对平面引导轴承3A、3B、3C的配置进行说明。平面引导轴承3A、3B、3C配置于由伴随着可动工作台2的移动的平面引导轴承3A、3B、3C的摩擦力产生的力矩的总和在可动工作台2的沿着X方向的中心轴线处为零的位置。平面引导轴承3A、3B、3C的摩擦力的力矩是通过将由于可动工作台2的移动而在平面引导轴承3A、3B、3C处产生的摩擦力乘以从该平面引导轴承3A、3B、3C至第一驱动单元5为止的Y方向距离而计算出的。也可以分别求出各平面引导轴承3A、3B、3C的摩擦力的力矩，并将这些算出的值求和。
[0055]具体而言，平面引导轴承3A配置于底座I的X方向一端部(在图1的例子中是长度方向右端部)的Y方向中心位置(在图1的例子中是宽度方向中心位置)。此外，平面引导轴承3B配置于底座I的X方向另一端部(在图1的例子中是底座I的长度方向左端部)的Y方向一端位置(在图1的例子中是宽度方向上端位置)。而且，平面引导轴承3C配置于底座I的X方向另一端部(在图1的例子中是底座I的长度方向左端部)的Y方向另一端位置(在图1的例子中是宽度方向下端位置)。如图1所示，平面引导轴承3B、3C与可动工作台2的中心O之间的Y方向距离相同。
[0056]由于平面引导轴承3A、3B、3C配置于以可动工作台2的沿着X方向的中心轴线为对称中心呈线对称的位置，因此，由伴随着可动工作台2的移动的平面引导轴承3A、3B、3C的摩擦力产生的力矩的总和在可动工作台2的沿着X方向的中心轴线处为零。
[0057]此外，即使在连结单元60、70的直动引导机构中由于伴随着可动工作台2的移动的摩擦力而在可动工作台2的沿着X方向的中心轴线处产生力矩，但是，由于第二驱动单元6、7如上述那样配置为以可动工作台2的中心O为对称中心的点对称(如图1所示，第二驱动单元
6、7的连结单元60、70与可动工作台2的中心O之间的X方向距离及Y方向距离都相同)，因此，由伴随着可动工作台2的移动的连结单元60、70的直动引导机构的摩擦力产生的力矩的总和在可动工作台2的沿着X方向的中心轴线处为零。
[0058]在连结单元60、70的直动引导机构中产生的力矩是通过将由于可动工作台2的移动而在连结单元60、70的直动引导机构处产生的摩擦力乘以从该连结单元60、70至第一驱动单元5位置的Y方向距离来计算出的。也可以分别计算各连结单元60、70的力矩，并将这些算出的值求和。
[0059]当力矩作用于可动工作台2时，对第二驱动单元6、7施加了其进退方向的负荷，与其进退方向的刚性相应地产生了第二驱动单元6、7的位移。当第二驱动单元6、7产生位移时，产生了即使驱动第二驱动单元6、7而可动工作台2也无法移动位移的量这样的不灵敏区域，成为使定位精度下降的主要原因、或者妨碍微小进给的主要原因。
[0060]为了避免这样的问题的产生，对可动工作台2的重心施加驱动力、提高驱动单元5、
6、7的进退方向的刚性以及使第二驱动单元6、7之间的X方向距离变大是有效的。
[0061]由于第一实施方式的ΧΥΘ工作台装置具有上述有效的结构，因此，当可动工作台2移动时，平面引导轴承3A、3B、3C及连结单元60、70的直动引导机构的摩擦力在可动工作台2的沿着X方向的中心轴线处产生的力矩为零。因而，能够均衡地并且以优异的定位精度移动可动工作台2。这里，为了提高力矩方向的刚性，将力矩作为水平负荷而承受的连结单元60、70的直动引导机构的安装间距(X方向距离)取得较大是重要的。
[0062]在第一实施方式中，通过将第二驱动单元6、7分别配置于可动工作台2的X方向两端部，连结单元60、70的直动引导机构的安装间距(X方向距离)取得较大。由于第二驱动单元6、7之间的X方向距离(安装间距)较大，因此，力矩方向的刚性较高。因而，即使力矩作用于可动工作台2，也不容易产生定位精度的下降。此外，也有助于驱动单元5、6、7的小型化。这是因为，驱动单元越小则进退方向的刚性越低，但是，安装间距越大则作用于驱动单元的进退方向的负荷越小，因此，能够使驱动单元小型化。
[0063]另外，虽然也取决于精度，但是优选第一驱动单元5的进退方向的刚性较高。另一方面，由于如果没有大的力矩作用，则第二驱动单元6、7并列配置，因此，第二驱动单元6、7的进退方向的刚性也可以是第一驱动单元5的进退方向的刚性的50 %左右。因而，第二驱动单元6、7能够小型化。
[0064]这样的ΧΥΘ工作台装置能够使载置有工件等搭载物的可动工作台2移动，并且以高精度进行定位。而且，由于使驱动单元5、6、7及平面引导轴承3A、3B、3C的配置最优化，因此，不仅力矩方向的刚性高，而且尽管对可动工作台2施加驱动力的驱动单元5、6、7的个数为3个，也具有优异的定位精度。
[0065]这样的ΧΥΘ工作台装置能够用于各种各样的制造装置、检查装置、光学设备、医疗设备等，例如，能够作为半导体制造装置、液晶制造装置、曝光装置、印刷装置、涂敷装置、芯片装配器、细微激光加工装置等对准工作台而使用。作为具体例，列举出了印刷基板的曝光装置和检查装置的对准工作台。
[0066]目前，由于液晶面板等向大型化发展，液晶面板等的制造中使用的ΧΥΘ工作台装置也大型化，但是，由于在ΧΥΘ工作台装置的输送中使用的货车等车辆中，货架的大小存在限制，因此，ΧΥΘ工作台装置的大小也产生了限制。但是，ΧΥΘ工作台装置如第一实施方式那样是大致长方形，短边的长度必须是规定的尺寸以下，但是，在长边的长度能够实现某种程度的大型化的情况下，第一实施方式那样的驱动单元5、6、7及平面引导轴承3A、3B、3C的配置是非常有效的。
[0067]另外，作为力矩作用于可动工作台2的情况，列举如下。
[0068].外力作用于可动工作台2的情况下。
[0069].在通过第一驱动单元5对可动工作台2施加X方向的驱动力时，由于部件精度误差和组装上的安装误差的影响，通过可动工作台2的移动而在平面引导轴承3A、3B、3C以及连结单元60、70的直动引导机构处产生的力矩的总和在可动工作台2的沿着X方向的中心轴线处为零的情况下。
[0070].在由于搭载于可动工作台2的搭载物的负荷的不均衡而导致各平面引导轴承3A、3B、3C上承受的负荷不同的情况下。
[0071]{第二实施方式}
[0072]参照图5对第二实施方式的ΧΥΘ工作台装置的结构进行说明。图5是说明第二实施方式的ΧΥΘ工作台装置的结构的俯视图，为了说明方便，通过虚线表示可动工作台2，通过实线表示配置于可动工作台2的下侧的驱动单元5、6、7及平面引导轴承3。此外，在平面引导轴承3上配置有连结板40和高度调整单元41，但是，在图5中，省略连结板40和高度调整单元41的图示。
[0073]在第一实施方式中，在底座I上设置有用于载置第一驱动单元5的突出部lb，但是，为了防止突出部Ib向X方向外侧突出的突出距离变大，也可以将第一驱动单元5设置为沿Y方向进退(参照图5)。这样，能够将具有在进退方向上较长的形状的第一驱动单元5设置于设置有向X方向外侧突出的突出距离较小的突出部Ic的底座I上。突出部Ic向X方向外侧突出的突出距离与第一驱动单元5的垂直于进退方向的方向(在图5的例子中是X方向)的长度大致相同。
[0074]在这种情况下，将沿Y方向进退的第一驱动单元5的驱动力转换为X方向的驱动力的方向转换机构设置于可动工作台2与第一驱动单元5之间。详细而言，第一驱动单元5的驱动单元用滑块53被分割成2部分，在2个驱动单元用滑块53A、53B之间设置有方向转换机构。
[0075]2个驱动单元用滑块53A、53B具有在相对于X方向及Y方向倾斜的倾斜方向上延伸的倾斜面59、59 ο这些倾斜面59、59相互接触，两倾斜面59、59构成凸轮机构。
[0076]当使与可动工作台2较远的一侧的第一驱动单元用滑块53A沿Y方向移动时，通过由两倾斜面59、59构成的凸轮机构(楔的作用)，与可动工作台2靠近的一侧的第二驱动单元用滑块53B沿X方向移动。即，力从第一驱动单元用滑块53A的倾斜面59向第二驱动单元用滑块53B的倾斜面59传递，Y方向的驱动力转换为X方向的驱动力。由此，对可动工作台2施加X方向的驱动力。
[0077]为了将第一驱动单元5配置于可动工作台2的下侧，相对于第一实施方式的情况下的设置位置来说，第二驱动单元6、7及平面引导轴承3A、3B、3C的设置位置是以可动工作台2的沿着Y方向的中心轴线为对称中心呈线对称的位置。但是，有时也可以根据空间、冲程等条件，而使第二驱动单元6、7及平面引导轴承3A、3B、3C的设置位置与第一实施方式相同。
[0078]另外，第一及第二实施方式示出本发明的一例，本发明不限于第一及第二实施方式。例如，底座I和可动工作台2的形状没有特别限定，可以是大致长方形以外的四边形(例如正方形)。此外，不限于四边形，也可以是例如三角形、五边形、六边形等其他的多边形。而且，也可以是圆形、椭圆形。而且，底座I和可动工作台2的形状也可以不是同一形状，可以是不同形状。
[0079]此外，平面引导轴承3不限于上述那样的滚动轴承，可以使用将直动引导装置和旋转引导装置组合而得的装置。作为该平面引导轴承的具体例，列举如下(未图示)。在作为基台的下侧部件上固定有直线状的第一导轨，移动体以能够经由滚动轴承、滑动轴承等轴承而沿着第一导轨移动的方式安装于该第一导轨上。在与第一导轨垂直的方向上延伸的直线状的第二导轨经由滚动轴承、滑动轴承等轴承安装于该移动体上，第二导轨能够在与第一导轨垂直的方向上移动。
[0080]此外，在第二导轨上固定有第一轨道圈，第二轨道圈以能够经由球、滚子等滚动体而相对旋转的方式安装于该第一轨道圈。而且，在第二轨道圈上固定有上侧部件。由这些第一轨道圈、第二轨道圈及滚动体构成滚动轴承，因此，上侧部件被支承为能够相对于第二导轨旋转。
[0081]在将这样的平面引导轴承用于ΧΥΘ工作台装置的情况下，将平面引导轴承的下侧部件固定于底座I的上表面la，将上侧部件固定于可动工作台2的下表面。由此，ΧΥΘ工作台装置的可动工作台2被平面引导轴承引导，能够在底座I上进行直线移动及旋转移动。详细而言，通过由第一导轨、第二导轨及移动体构成的直动引导装置，可动工作台2能够直线移动，通过由滚动轴承构成的旋转引导装置，可动工作台2能够旋转移动，其中，该滚动轴承由第一轨道圈、第二轨道圈及滚动体构成。
[0082]另外，在将直动引导装置和旋转引导装置组合而得的平面引导轴承的情况下，也与由上述那样的滚动轴承构成的平面引导轴承3的情况同样地，其个数和设置位置只要使得在可动工作台2的沿着X方向的中心轴线处，上述力矩的总和为零，则没有特别限定。
[0083]而且，能够对第一及第二实施方式施加各种变更或者改良，被施加了该各种各样的变更或者改良而得的方式也能够包含于本发明。
[0084]标号说明
[0085]1:底座；1&:上表面；2:可动工作台；3(3六、38、30:平面引导轴承；5:第一驱动单元;6:第二驱动单元;7:第二驱动单元;50:连结单元;60:连结单元;70:连结单元。
【主权项】
1.一种ΧΥΘ工作台装置，其特征在于，具有: 底座，其具有平坦面； 可动工作台，其在所述底座上并且在与所述平坦面平行的移动平面内进行直线移动及旋转移动； 多个平面引导轴承，它们配置于所述底座与所述可动工作台之间，将所述可动工作台以能够进行所述直线移动及所述旋转移动的方式支承于所述底座上； 3个驱动单元，它们配置于所述底座上，对所述可动工作台施加驱动力而使所述可动工作台移动；以及 连结单元，其将各个所述驱动单元分别与所述可动工作台连结成能够在所述移动平面内相对摆动运动并且能够相对滑动运动， 所述3个驱动单元由I个第一驱动单元和2个第二驱动单元构成，其中，该I个第一驱动单元沿所述移动平面内的X方向进退而对所述可动工作台施加所述X方向的驱动力，该2个第二驱动单元沿所述移动平面内的与所述X方向垂直的Y方向进退而对所述可动工作台施加所述Y方向的驱动力， 所述第一驱动单元被配置成，对所述可动工作台的所述X方向的一端部处的所述Y方向的中心位置施加所述X方向的驱动力， 所述2个第二驱动单元被配置成以所述可动工作台的中心为对称中心的点对称， 针对所述多个平面引导轴承，分别将由于所述可动工作台的移动而在所述平面引导轴承处产生的摩擦力乘以从该平面引导轴承至所述第一驱动单元为止的Y方向距离而计算出力矩，在使得各个所述平面引导轴承的力矩的总和在所述可动工作台的沿着所述X方向的中心轴线处为零的位置配置所述多个平面引导轴承。2.根据权利要求1所述的ΧΥΘ工作台装置，其特征在于， 所述2个第二驱动单元分别配置于所述可动工作台的所述X方向的两端部。3.根据权利要求2所述的ΧΥΘ工作台装置，其特征在于， 所述可动工作台呈在所述X方向上较长的大致长方形。4.根据权利要求1?3中的任一项所述的ΧΥΘ工作台装置，其特征在于， 所述可动工作台呈在所述X方向上较长的大致长方形，所述多个平面引导轴承配置于以所述可动工作台的沿着所述X方向的中心轴线为对称中心呈线对称的位置。
【文档编号】B23Q1/40GK105981107SQ201480067339
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】樋口英也, 中村刚
【申请人】日本精工株式会社