特開 2023-137694 搬送ステージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023137694

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】搬送ステージ

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/01 20060101AFI20230922BHJP

   B23Q 1/25 20060101ALI20230922BHJP

   B23Q 1/58 20060101ALI20230922BHJP

   B23Q 5/28 20060101ALI20230922BHJP

   B23Q 5/34 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/01 W

B23Q1/25

B23Q1/58 Z

B23Q5/28 B

B23Q5/34 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022044003

(22)【出願日】2022-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 基泰

【テーマコード（参考）】

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C048BB03

3C048BC02

3C048CC01

3C048DD01

3C048DD26

3C048EE07

(57)【要約】

【課題】コストを抑えつつ、高精度に動作させることが可能な搬送ステージを提供する。
【解決手段】角形鋼管２１と、角形鋼管２１に設けられた直動案内装置１３と、直動案内装置１３によって移動可能に支持されるテーブル１５と、テーブル１５を移動させる駆動部１７と、を備え、角形鋼管２１は、内部に補強リブ４１が固定され、補強リブ４１によって直動案内装置１３の設置箇所が補強されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

角形鋼管と、
前記角形鋼管に設けられた直動案内装置と、
前記直動案内装置によって移動可能に支持されるテーブルと、
前記テーブルを移動させる駆動部と、
を備え、
前記角形鋼管は、内部に補強リブが固定され、前記補強リブによって前記直動案内装置の設置箇所が補強されている、
搬送ステージ。

【請求項2】

前記補強リブは、前記角形鋼管の幅方向に沿って固定された板材からなる、
請求項１に記載の搬送ステージ。

【請求項3】

前記補強リブは、前記角形鋼管の長手方向にわたって配置され、前記角形鋼管の幅方向における前記直動案内装置の設置箇所の真下に固定された板材からなる、
請求項１に記載の搬送ステージ。

【請求項4】

前記駆動部は、駆動モータによってねじ軸が回転されることにより、前記テーブルに固定されたナットを前記ねじ軸に沿って移動させるボールねじ装置である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の搬送ステージ。

【請求項5】

前記駆動部は、前記角形鋼管に長手方向に沿って固定された固定レールと、前記テーブルに設けられた可動子と、を有し、磁力によって前記可動子に前記固定レールに沿う移動力を生じさせるリニアアクチュエータである、
請求項１～３のいずれか一項に記載の搬送ステージ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搬送ステージに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、液晶製造装置などに使用される搬送ステージには、製作工数の低減などの理由から角形鋼管を架台として用いることがある。

【0003】

このような角形鋼管を架台として用いる技術として、特許文献１には、角形鋼管である中空の構造体を架台とし、この架台に支持された歯付レールに沿って直進駆動機構部が直線運動する直進運動装置が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、複数本の缶材を同一平面状で相互に連結して構築された製缶構造の基台の両側に直動案内装置を設け、これらの直動案内装置によってビームを案内する位置決め装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００－１８３５６号公報

【特許文献2】特開２００６－２６９５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記特許文献１に記載の技術では、歯付レールの取付面となる中空構造体の上面を高精度に加工する必要があるが、中空構造体が長尺になると高い加工精度の確保が難しくなる。このため、中空構造体の上面からなる取付面に取り付けた歯付レールの精度が低下し、直進駆動機構部の直線運動の精度が低下してしまう。

【0007】

また、上記特許文献２に記載の技術は、複数本の缶材を同一平面状で相互に連結して製缶構造の基台を製作するため、基台が複雑構造となり、製作に多大な労力がかかり、コストが嵩んでしまう。

【0008】

そこで本発明は、コストを抑えつつ、高精度に動作させることが可能な搬送ステージ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】

本発明は下記構成からなる。
角形鋼管と、
前記角形鋼管に設けられた直動案内装置と、
前記直動案内装置によって移動可能に支持されるテーブルと、
前記テーブルを移動させる駆動部と、
を備え、
前記角形鋼管は、内部に補強リブが固定され、前記補強リブによって前記直動案内装置の設置箇所が補強されている、
搬送ステージ。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、コストを抑えつつ、高精度に動作させることが可能な搬送ステージを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る搬送ステージの斜視図である。

【図2】搬送ステージを構成するベースの斜視図である。

【図3】図２におけるＡ－Ａ断面図である。

【図4】他の形状の補強リブを備えたベースの斜視図である。

【図5】図４におけるＢ－Ｂ断面図である。

【図6】他の駆動部を備えた搬送ステージの斜視図である。

【図7】第２実施形態に係る搬送ステージの斜視図である。

【図8】図７におけるＣ矢視図である。

【図9】図９は、角形鋼管７１に一対の補強リブ９１を挿入する前の状態を示す図である。

【図10】図１０は、角形鋼管７１に一対の補強リブ９１を挿入した後の状態を示す図である。

【図11】搬送時の変形を説明する補強リブのない搬送ステージの図７におけるＣ矢視相当図である。

【図12】他の駆動部を備えた搬送ステージの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る搬送ステージについて説明する。
図１は、第１実施形態に係る搬送ステージ１００の斜視図である。
図１に示すように、第１実施形態に係る搬送ステージ１００は、ベース１１と、直動案内装置１３と、テーブル１５と、駆動部１７と、を備えている。搬送ステージ１００は、例えば、液晶製造装置などの搬送装置として用いられる。テーブル１５は、その上面が載置面とされた平板状に形成され、駆動部１７によって往復移動される。これにより、搬送ステージ１００は、テーブル１５の上部に載置されたワークＷを搬送方向Ｘに沿って搬送する。

【0013】

図２は、搬送ステージ１００を構成するベース１１の斜視図である。図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図である。

【0014】

図２及び図３に示すように、ベース１１は、長尺の角形鋼管２１を有している。角形鋼管２１の底部には、複数の底板２３が固定されている。これらの底板２３は、角形鋼管２１の長手方向に間隔をあけて配置されている。これにより、角形鋼管２１は、底板２３を介して床面に設置される。

【0015】

角形鋼管２１には、その上部に、長尺の支持部材２５が固定されている。この支持部材２５は、平板状に形成された固定板部２７と、この固定板部２７の上面から上方へ突出する一対の支持レール２９とを有している。支持レール２９は、固定板部２７の上面において、幅方向に間隔をあけて形成されており、これにより、支持部材２５は、断面視凹状に形成されている。この支持部材２５には、支持レール２９の上面に、直動案内装置１３が取り付けられる。

【0016】

角形鋼管２１は、断面視正方形状の鋼管であり、例えば、一般構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＲ材）や冷間成形角型鋼管（ＢＣＲ材）などが用いられる。この角形鋼管２１は、設置状態で下部側が底面部３１、上部側が上面部３３、両側部側が側面部３５とされる。そして、この角形鋼管２１には、底面部３１に底板２３が固定され、上面部３３に支持部材２５が固定される。また、角形鋼管２１には、その両端部に、端面板３７が溶接固定され、角形鋼管２１の両端における開口部分が塞がれている。

【0017】

角形鋼管２１は、その内部に複数の板体からなる補強リブ４１を有している。本例では、角形鋼管２１は、２つの補強リブ４１を有している。補強リブ４１は、角形鋼管２１の内形よりも僅かに小さな外形を有しており、角形鋼管２１に嵌め込まれて設置される。これらの補強リブ４１は、角形鋼管２１の長手方向に間隔をあけて配置されており、角形鋼管２１の幅方向に沿って固定されている。具体的には、補強リブ４１は、角形鋼管２１の内部に嵌め込まれて角形鋼管２１の長手方向に直交する面に沿って配置され、周縁部が角形鋼管２１の内周部に溶接されて固定されている。これらの補強リブ４１は、角形鋼管２１の底面部３１に固定された底板２３の上方位置に設けられている。補強リブ４１を有する角形鋼管２１は、側面部３５における補強リブ４１の設置位置に対応した位置に、円形状の窓部３９を有している。これらの窓部３９は、側面部３５の外面側に固定される封鎖板４３によって封鎖されている（図１参照）。

【0018】

上記の角形鋼管２１を備えたベース１１を製造する場合、まず、底板２３を底面部３１に溶接して固定した角形鋼管２１の内部に補強リブ４１を嵌め込んで設置位置に配置させる。そして、角形鋼管２１の側面部３５の窓部３９から補強リブ４１の周縁部を角形鋼管２１の内周部に溶接して固定する。次に、角形鋼管２１の端部に端面板３７を溶接して固定し、角形鋼管２１の側面部３５に封鎖板４３をボルトによって締結して固定する。さらに、角形鋼管２１の上部に支持部材２５を固定する。

【0019】

その後、直動案内装置１３の取付面となる支持部材２５の支持レール２９の上面を仕上げ加工する。具体的には、支持レール２９の上面に対して切削加工を施して平坦面に加工する。この支持レール２９の上面は、研削加工で平坦面に形成してもよい。なお、支持部材２５の取付面となる角形鋼管２１の上面を平坦面とすべく、切削加工または研削加工を施すのが好ましい。

【0020】

図１に示すように、支持部材２５の支持レール２９に取り付けられる直動案内装置１３は、レール体５１と、可動体５３とを備えている。

【0021】

レール体５１は、角形鋼管２１の上部に設けられた支持部材２５の支持レール２９の上面からなる取付面に固定される。可動体５３は、テーブル１５の下面に固定されている。可動体５３は、断面視凹状に形成されており、凹状部分をレール体５１に嵌め込んだ状態でレール体５１に組付けられている。

【0022】

テーブル１５に固定された可動体５３は、レール体５１の両側面と対向する凹状部分の内側面に複数の転動体（図示略）が転動可能に保持されており、転動体が転動することにより、レール体５１に対して低摩擦で相対的に直線運動可能とされている。これにより、テーブル１５は、直動案内装置１３によって搬送方向Ｘに沿って円滑に移動可能とされている。

【0023】

駆動部１７は、駆動モータ５５によって回転されるねじ軸５７と、テーブル１５の下部に固定されたナット５９とからなるボールねじ装置を備えている。ねじ軸５７は、支持部材２５の支持レール２９の間において、角形鋼管２１の長手方向に沿って配置されており、両端が軸受部５８によって回動可能に支持されている。駆動モータ５５は、その回転軸がねじ軸５７の一端に連結されており、ねじ軸５７を回転させる。このボールねじ装置を備える駆動部１７は、駆動モータ５５によってねじ軸５７を回転させることにより、テーブル１５に固定されたナット５９をねじ軸５７に沿って移動させる。これにより、直動案内装置１３に支持されたテーブル１５が移動し、テーブル１５に載置されたワークＷが搬送方向Ｘに沿って搬送される。

【0024】

このように構成された搬送ステージ１００では、前述のように、直動案内装置１３のレール体５１が取り付けられる支持レール２９の上面が、精度を確保するために、切削加工や研削加工によって平坦面に仕上げられる。

【0025】

ここで、ベース１１の角形鋼管２１は長尺（例えば、７ｍ）であるため、この角形鋼管２１に補強リブ４１が設けられていないと、長手方向の中央付近に撓みなどの微小な形状変形が生じるおそれがある。この変形の影響により、直動案内装置１３のレール体５１を取り付ける支持レール２９等の上面からなる取付面を高精度に平滑面に加工することが困難となることが考えられる。

【0026】

第１実施形態に係る搬送ステージ１００によれば、角形鋼管２１の内部に補強リブ４１を固定することにより、角形鋼管２１の剛性が高められるので、角形鋼管２１の撓みを抑えて角形鋼管２１における直動案内装置１３の設置箇所を高精度な平滑面からなる取付面に加工することができる。これにより、強度を高めるために複雑構造とすることによるコストの嵩張りを抑えつつ、直動案内装置１３に支持されたテーブル１５の搬送精度を高めることができ、高精度に動作させることができる。

【0027】

なお、上記の例では２つの補強リブ４１を角形鋼管２１に設置した場合を例示したが、補強リブ４１の設置数は２つに限らず、角形鋼管２１の長さに応じて、１つの補強リブ４１を設けてもよく、また、３つ以上の補強リブ４１を設けてもよい。

【0028】

また、角形鋼管２１の内部に設置する補強リブ４１としては、他の形状であってもよい。
図４は、他の形状の補強リブ４１Ａを備えたベース１１の斜視図である。図５は、図４におけるＢ－Ｂ断面図である。

【0029】

図４及び図５に示すベース１１では、角形鋼管２１に平面視Ｈ形状に形成された板材からなる補強リブ４１Ａが設置されている。この補強リブ４１Ａは、角形鋼管２１の内部における幅寸法よりも小さな幅寸法を有しており、上縁部及び下縁部には、それぞれ突出部４２が一対ずつ形成されている。上縁部及び下縁部に形成された突出部４２は、それぞれ補強リブ４１Ａにおける両側部寄りに形成されている。

【0030】

この補強リブ４１Ａは、角形鋼管２１の内部において、その突出部４２が、支持部材２５の支持レール２９に取り付けられる直動案内装置１３のレール体５１の真下に配置された状態で、角形鋼管２１の内周部に溶接されて固定されている。この補強リブ４１Ａが設置された角形鋼管２１を備えるベース１１によれば、直動案内装置１３のレール体５１の直下を補強リブ４１Ａによって効果的に補強することができる。

【0031】

なお、搬送ステージ１００に設ける駆動部１７としては、ボールねじ装置を備えるものに限らない。
図６は、他の駆動部１７Ａを備えた搬送ステージ１００の斜視図である。

【0032】

図６に示す搬送ステージ１００は、リニアアクチュエータからなる駆動部１７Ａを備えている。このリニアアクチュエータからなる駆動部１７Ａは、固定レール６１と、可動子６３とを備えている。固定レール６１は、永久磁石からなり、支持部材２５の支持レール２９の間において、角形鋼管２１の長手方向に沿って配置されている。可動子６３は、電磁コイルを有するモジュールであり、テーブル１５の下部に固定されて固定レール６１に対して隙間をあけて配置されている。

【0033】

この駆動部１７Ａでは、可動子６３の電磁コイルに電磁力が生じると、永久磁石からなる固定レール６１との間で吸引力及び反発力が生じる。そして、この吸引力及び反発力がテーブル１５を移動させる移動力となり、直動案内装置１３に支持されたテーブル１５が移動し、テーブル１５に載置されたワークＷが搬送方向Ｘに沿って搬送される。なお、リニアアクチュエータからなる駆動部１７Ａは、固定レール６１が電磁コイルを備え、可動子６３が永久磁石からなるものでもよく、また、固定レール６１及び可動子６３の両方が電磁コイルを備えるものでもよい。

【0034】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る搬送ステージについて説明する。
なお、上記第１実施形態と同一構成部分は、同一符号を付して説明を省略する。
図７は、第２実施形態に係る搬送ステージ２００の斜視図である。図８は、図７におけるＣ矢視図である。

【0035】

図７及び図８に示すように、第２実施形態に係る搬送ステージ２００は、ベース１１が、断面視長方形状の鋼管からなる角形鋼管７１を有している。この角形鋼管７１は、設置状態で、長辺側が底面部７３及び上面部７５とされ、短辺側が側面部７７とされている。これにより、角形鋼管７１は、断面視において、幅方向の寸法が大きな幅広形状とされている。

【0036】

この角形鋼管７１の上部には、直動案内装置１３のそれぞれの設置位置に、長尺の平板からなる支持レール８１がそれぞれ固定されており、これらの支持レール８１の上面に直動案内装置１３が直接取り付けられる。

【0037】

角形鋼管７１は、その内部に長尺の板体からなる２つの補強リブ９１を有している。これらの補強リブ９１は、角形鋼管７１の長手方向に沿って配置されており、角形鋼管７１の幅方向に間隔をあけて配置されている。

【0038】

図９は、角形鋼管７１に一対の補強リブ９１を挿入する前の状態を示す図である。図１０は、角形鋼管７１に一対の補強リブ９１を挿入した後の状態を示す図である。図７～図１０に示すように、一対の補強リブ９１は、支持レール８１に取り付けられる直動案内装置１３のレール体５１の真下に配置されるように、角形鋼管７１の内部に挿入される。ここで、角形鋼管７１の底面部７３及び上面部７５には、レール体５１の真下の位置、すなわち一対の補強リブ９１の下面及び上面に対向する位置に、複数の貫通孔７３ａ、７５ａが設けられている。なお、複数の貫通孔７３ａ、７５ａの数やピッチは、強度等を考慮して決定される。そして、これら複数の貫通孔７３ａ、７５ａを介して、一対の補強リブ９１の下面及び上面が、角形鋼管７１の底面部７３及び上面部７５に点溶接されている。つまり、補強リブ９１は、角形鋼管７１の幅方向における直動案内装置１３の設置箇所の真下に固定されている。

【0039】

このように、第２実施形態に係る搬送ステージ２００の場合も、角形鋼管７１の内部に補強リブ９１を固定することにより、角形鋼管７１の剛性が高められるので、角形鋼管７１の撓みを抑えて角形鋼管７１における直動案内装置１３の設置箇所を高精度な平滑面からなる取付面に加工することができる。

【0040】

ここで、搬送ステージ２００において、テーブル１５にワークＷを載置して搬送する際には、ワークＷを載置したテーブル１５の荷重がベース１１の角形鋼管７１にかかる。このとき、図１１に示すように、補強リブ９１がない角形鋼管７１では、上面部７５の中央が下方へ撓むような変形が生じ（図１１中の点線部分参照）、搬送精度が低下するおそれがある。特に、断面視において、幅広な角形鋼管７１の場合は、その変形が生じやすい。

【0041】

これに対して、補強リブ９１が長手方向にわたって配置され、この補強リブ９１が角形鋼管７１の幅方向における直動案内装置１３の設置箇所の真下に固定された角形鋼管７１では、テーブル１５にワークＷを搭載して搬送させる際にも、補強リブ９１で荷重が受け止められ、角形鋼管７１の変形が抑えられる。これにより、搬送時における変位を軽減し、高精度に搬送することができる。

【0042】

なお、第２実施形態に係る搬送ステージ２００においても、駆動部１７としては、ボールねじ装置を備える構造に限らない。
図１２は、他の駆動部１７Ａを備えた搬送ステージ２００の斜視図である。

【0043】

図１２に示す搬送ステージ２００は、リニアアクチュエータからなる駆動部１７Ａを備えている。駆動部１７Ａを構成する固定レール６１は、角形鋼管７１の上部に設けられた支持レール８１の間において、角形鋼管７１の長手方向に沿って配置されている。

【0044】

この駆動部１７Ａでは、可動子６３と固定レール６１との間で生じる吸引力及び反発力によって、直動案内装置１３に支持されたテーブル１５が移動し、テーブル１５に載置されたワークＷが搬送方向Ｘに沿って搬送される。

【0045】

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

【0046】

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 角形鋼管と、
前記角形鋼管に設けられた直動案内装置と、
前記直動案内装置によって移動可能に支持されるテーブルと、
前記テーブルを移動させる駆動部と、
を備え、
前記角形鋼管は、内部に補強リブが固定され、前記補強リブによって前記直動案内装置の設置箇所が補強されている、搬送ステージ。
この搬送ステージによれば、テーブルを移動可能に支持する直動案内装置が設けられた角形鋼管の内部に補強リブが固定されて直動案内装置の設置箇所が補強されている。
このように、角形鋼管の内部に補強リブを固定することにより、角形鋼管の剛性が高められるので、角形鋼管の撓みを抑えて角形鋼管における直動案内装置の設置箇所を高精度な平滑面からなる取付面に加工することができる。これにより、強度を高めるために複雑構造とすることによるコストの嵩張りを抑えつつ、直動案内装置に支持されたテーブルの搬送精度を高めることができ、高精度に動作させることができる。

【0047】

（２） 前記補強リブは、前記角形鋼管の幅方向に沿って固定された板材からなる、（１）に記載の搬送ステージ。
この構成の搬送ステージによれば、角形鋼管の幅方向に沿って固定された板材からなる補強リブによって角形鋼管の剛性を容易に高めることができる。

【0048】

（３） 前記補強リブは、前記角形鋼管の長手方向にわたって配置され、前記角形鋼管の幅方向における前記直動案内装置の設置箇所の真下に固定された板材からなる、（１）に記載の搬送ステージ。
この構成の搬送ステージによれば、角形鋼管の長手方向にわたって配置されて固定された板材からなる補強リブによって角形鋼管の剛性を長手方向にわたって容易に高めることができる。
また、補強リブを角形鋼管の幅方向における直動案内装置の設置箇所の真下に固定しているので、テーブルにワークを搭載して搬送させる際にも、角形鋼管の変形を抑えて搬送時における変位を軽減し、高精度に搬送することができる。

【0049】

（４） 前記駆動部は、駆動モータによってねじ軸が回転されることにより、前記テーブルに固定されたナットを前記ねじ軸に沿って移動させるボールねじ装置である、（１）～（３）のいずれか一つに記載の搬送ステージ。
この搬送ステージによれば、駆動モータによってねじ軸が回転されることにより、テーブルに固定されたナットがねじ軸に沿って移動される。これにより、直動案内装置に支持されたテーブルを移動させ、テーブルに載置させたワークを円滑に搬送させることができる。

【0050】

（５） 前記駆動部は、前記角形鋼管に長手方向に沿って固定された固定レールと、前記テーブルに設けられた可動子と、を有し、磁力によって前記可動子に前記固定レールに沿う移動力を生じさせるリニアアクチュエータである、（１）～（３）のいずれか一つに記載の搬送ステージ。
この搬送ステージによれば、磁力によって可動子に固定レールに沿う移動力を生じさせることにより、直動案内装置に支持されたテーブルを移動させ、テーブルに載置させたワークを円滑に搬送させることができる。

【符号の説明】

【0051】

１３ 直動案内装置
１５ テーブル
１７，１７Ａ 駆動部
２１，７１ 角形鋼管
４１，９１ 補強リブ
５５ 駆動モータ
５７ ねじ軸
５９ ナット
６１ 固定レール
６３ 可動子
１００，２００ 搬送ステージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】