WO2021161872A1 - アライメント装置、アクチュエータ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an alignment device and an actuator.
- the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-022663 filed in Japan on February 13, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
- a linear motion device for moving the table member in a plane (movement in the X direction and movement in the Y direction) is usually provided between the base member and the table member. Therefore, there is a problem that the height of the table member (dimension in the Z direction) is large and the table member cannot be used for a unit having a limited space (for example, a projection device such as a projector).
- Patent Document 1 discloses a table device as one of the alignment devices, in which a linear motion device is provided outside the facing region where the base member and the table member face each other, and the table member is moved from the outside of the table member. (See FIGS. 5 and 6 of Patent Document 1). As a result, the table member can be guided by bringing the lower surface of the table member into contact with the upper surface of the base member.
- the linear motion device of the table device is connected to the table member via a rod and a bearing (rotation guide).
- the table device includes a plurality of actuators including a linear motion device, and the table member can be moved in the ⁇ Z direction (rotational direction) by changing the operating amount of the two actuators arranged side by side.
- the rotation guide is provided, there is a problem that the number of parts increases and the weight of the entire device increases.
- the present invention has been made in view of the above problems, and is suitable for an alignment device capable of moving a table member in the X, Y, and ⁇ Z directions with a small number of parts and reducing the height of the table member.
- the purpose is to provide an actuator.
- the alignment device has a base member, a side wall portion, and a table member facing the base member, and the base member and the table member facing each other. From the outside of the facing region, the side wall portion of the table member is supported, and at least the base member and the table member are arranged in a biaxial orthogonal direction orthogonal to the facing direction facing the table member.
- a first linear motion device including a plurality of actuators, each of which is attached to the side wall portion and guides the table member in a direction along the side wall portion in the two-axis orthogonal directions.
- It has a moving body and a driving body, supports the first linear motion device, guides the table member in the plane orthogonal direction orthogonal to the side wall portion in the two-axis orthogonal directions, and guides the table member in the facing direction. It is provided with a second linear motion device which allows the table member to rotate about an axis extending in a direction and has a gap formed between the moving body and the driving body.
- the actuator according to one aspect of the present invention is attached to an object and has a first linear motion device that guides the object in the first stroke direction, a moving plate that supports the first linear motion device, and rotation. It has a driving body that moves the moving plate in the second stroke direction, and allows the object to rotate about an axis extending in a direction orthogonal to each of the first stroke direction and the second stroke direction. It also includes a second linear motion device having a gap formed between the moving plate and the driving body, and an urging member that urges the moving plate in the second stroke direction.
- an alignment device capable of moving the table member in the X, Y, and ⁇ Z directions with a small number of parts and reducing the height of the table member, and an actuator suitable for the alignment device can be obtained.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
- FIG. 1 is a perspective view of the alignment device 1 according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a plan view of the alignment device 1 according to the embodiment of the present invention.
- the alignment device 1 includes a table member 10, a base member 20, and a plurality of actuators 30.
- the table member 10 is arranged to face the base member 20 so as to overlap the base member 20.
- the plurality of actuators 30 support the side wall portion 12 of the table member 10 from the outside of the facing region 40 in which the base member 20 and the table member 10 face each other. Further, the plurality of actuators 30 are arranged in a biaxial orthogonal direction at least orthogonal to the opposite direction in which the base member 20 and the table member 10 face each other.
- the Z direction is a facing direction in which the table member 10 and the base member 20 face each other.
- the X direction is the first direction of the two-axis orthogonal directions orthogonal to the opposite direction (Z direction).
- the Y direction is the second direction of the two orthogonal directions.
- the table member 10 includes a flat surface portion 11 facing the base member 20 in the Z direction, and a side wall portion 12 standing on the edge of the flat surface portion 11.
- the flat surface portion 11 is formed in a rectangular shape in the plan view shown in FIG.
- the flat surface portion 11 is not limited to the rectangle shown in FIG. 2 as long as it has a planar shape extending along the XY plane.
- the side wall portion 12 includes a first side wall portion 12A and a second side wall portion 12B.
- the first side wall portion 12A extends in the first direction (X direction) of the two-axis orthogonal directions described above.
- the second side wall portion 12B extends in a second direction (Y direction) different from the first direction in the two-axis orthogonal directions.
- the first side wall portion 12A is erected on the opposite side (+ Z side) of the base member 20 from the edge of one side extending in the X direction of the flat surface portion 11.
- the second side wall portion 12B is erected on the opposite side (+ Z side) of the base member 20 from the edge of one side extending in the Y direction of the flat surface portion 11.
- the plurality of actuators 30 include a pair of first actuators 30A1 and 30A2 and a second actuator 30B.
- the pair of first actuators 30A1 and 30A2 are attached to the first side wall portion 12A with a gap in the first direction (X direction).
- the second actuator 30B is attached to the second side wall portion 12B.
- the first actuators 30A1 and 30A2 and the second actuator 30B have the same configuration except for the arrangement. Hereinafter, the configuration of the actuator 30 will be described.
- FIG. 3 is a perspective view of the actuator 30 according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
- FIG. 5 is a configuration diagram of a first linear motion device 60 included in the actuator 30 according to the embodiment of the present invention.
- the actuator 30 includes a case 50, a first linear motion device 60, and a second linear motion device 80.
- the case 50 is fixed to the base member 20 via a bolt 51.
- the first linear motion device 60 is attached to the side wall portion 12 and guides the table member 10 in the direction along the side wall portion 12 in the two-axis orthogonal directions.
- the first linear motion device 60 of the first actuator 30A1 it is attached to the first side wall portion 12A, and among the two axes orthogonal directions, the direction along the first side wall portion 12A (X direction, first stroke direction). Guide the table member 10.
- the first actuator 30A2 the table member 10 is attached to the second side wall portion 12B and guides the table member 10 in the direction (Y direction, second stroke direction) along the second side wall portion 12B.
- the first linear motion device 60 includes a track rail 61 provided with a rolling element rolling groove 63 along the longitudinal direction, a slider block 62, a plurality of balls 65 (rolling bodies), and the like. To be equipped with.
- the slider block 62 is provided with a load rolling element rolling groove 64 facing the rolling element rolling groove 63.
- the plurality of balls 65 (rolling bodies) are arranged between the rolling body rolling groove 63 and the load rolling body rolling groove 64.
- the track rail 61 is a long member having a substantially rectangular cross section.
- a rolling element rolling groove 63 is formed on the outer surface 61b in the width direction of the track rail 61 (left-right direction on the paper surface in FIG. 5) along the longitudinal direction of the track rail 61 (vertical direction on the paper surface in FIG. 5).
- the rolling element rolling groove 63 is recessed in a substantially arc shape with respect to the outer surface 61b.
- the rolling element rolling grooves 63 are formed in pairs on the left and right sides of the track rail 61.
- the track rail 61 is formed with a fixing hole 66 (track body fixing hole) for being fixed to an object (moving plate 82 shown in FIG. 4 to be described later).
- the fixing hole 66 is formed so as to penetrate the track rail 61 in the thickness direction (vertical direction on the paper surface in FIG. 5).
- the fixing hole 66 is formed with a counterbore 66a for positioning a bolt (not shown) for fixing the track rail 61 at a position lower than the upper surface 61a of the track rail 61.
- the slider block 62 includes a block main body 67 and a lid body 68 attached to the block main body 67.
- the block body 67 has a rail accommodating groove 69 accommodating the track rail 61.
- the rail accommodating groove 69 is open on the lower surface of the block body 67.
- a fixing hole 70 (moving body fixing hole) for fixing an object (side wall portion 12 of the table member 10) is formed on the mounting surface 67a which is the upper surface of the block main body 67.
- the fixing hole 70 is formed at a predetermined depth in the thickness direction of the block body 67.
- the fixing hole 70 is a screw hole, and a bolt 72 (see FIG. 4) for fixing the object is screwed into the fixing hole 70.
- the rail accommodating groove 69 is formed with a load rolling element rolling groove 64 facing the rolling element rolling groove 63 of the track rail 61.
- the load rolling element rolling groove 64 is recessed in an arc shape with respect to the inner surface of the rail accommodating groove 69.
- the load rolling element rolling groove 64 is formed in pairs on the left and right sides of the slider block 62 so as to sandwich the track rail 61.
- the load rolling element rolling groove 64 faces the rolling element rolling groove 63 of the track rail 61, and forms a load rolling element rolling path C1 that rolls the ball 65 in a state where a load is applied.
- a cage rolling body holding member
- the ball 65 is rotated. It has a structure to hold it freely.
- the same effect can be obtained only with the ball 65 in which the cage is not arranged.
- the ball 65 is interposed between the track rail 61 and the slider block 62 to smoothly move the slider block 62 with respect to the track rail 61.
- the first linear motion device 60 is not limited to the finite stroke type, but the infinite circulation type linear guide also smoothly moves the slider block 62 with respect to the track rail 61.
- a no-load rolling element runway C2 is formed in the block body 67.
- the no-load rolling element runway C2 is formed so as to penetrate the block body 67 in the longitudinal direction.
- the inner diameter of the non-load rolling element runway C2 is larger than the ball diameter of the ball 65 so that the ball 65 is not loaded.
- the non-load rolling element rolling path C2 is formed in pairs on the left and right sides of the slider block 62 corresponding to the load rolling element rolling groove 64 (load rolling element rolling path C1).
- the lid body 68 is attached to both end faces in the longitudinal direction of the block body 67.
- the lid body 68 has a rail accommodating groove 71 accommodating the track rail 61, similarly to the block body 67.
- the lid body 68 is formed with a rolling element direction turning path C3 on facing surfaces facing both end surfaces of the block body 67.
- the pair of rolling element direction change paths C3 connect both ends of the load rolling element turning path C1 and the unloaded rolling element turning path C2 to form an infinite circulation path C of the ball 65.
- the infinite circulation path C connects a pair of linear portions (load rolling element rolling path C1 and unloaded rolling element rolling path C2) extending in the longitudinal direction of the track rail 61 and the ends of the pair of linear portions. It is composed of a pair of semi-circular curved portions (rolling element direction turning path C3). In the present embodiment, two infinite circulation paths C are formed so as to extend in parallel along the longitudinal direction of the track rail 61 at intervals in the width direction of the track rail 61.
- the ball 65 of the present embodiment is arranged inside the infinite circulation path C with almost no gap, and circulates in the infinite circulation path C.
- the first linear motion device 60 a device in which two infinite circulation paths C are formed on each side and two on each side may be used.
- the second linear motion device 80 supports the first linear motion device 60, and in the two-axis orthogonal directions, the direction in which the side wall portion 12 is close to and separated from the side wall portion 12 (the plane perpendicular direction of the side wall portion 12).
- the table member 10 is guided to (also referred to as).
- the table member 10 is guided in the direction (Y direction) that is close to and separated from the first side wall portion 12A in the two-axis orthogonal directions.
- the first actuator 30A2 In the second actuator 30B, the table member 10 is guided in the direction (X direction) that is close to and separated from the second side wall portion 12B in the two-axis orthogonal directions.
- the second linear motion device 80 includes a screw shaft 81 (driving body) extending in a direction of approaching and separating from the side wall portion 12, and a moving plate that moves in a direction of approaching and separating from the side wall portion 12 by rotation of the screw shaft 81. It is equipped with 82 (moving body).
- the moving plate 82 has a flat surface portion 82a, a relief portion 82b, and a support portion 82c.
- the flat surface portion 82a is formed with a screw hole to be screwed into the screw shaft 81.
- the flat surface portion 82a is arranged close to the side wall portion 12 and extends in the Z direction in parallel with the side wall portion 12.
- the relief portion 82b is connected to the upper end portion of the flat surface portion 82a and extends in a direction away from the side wall portion 12.
- the relief portion 82b escapes in a direction away from the side wall portion 12 by the size of the first linear motion device 60.
- the support portion 82c is connected to the tip end portion of the relief portion 82b in the direction away from the side wall portion 12, and stands parallel to the side wall portion 12 in the Z direction.
- the track rail 61 of the first linear motion device 60 described above is fixed to the support portion 82c via bolts 73 and nuts 74.
- the screw shaft 81 is supported by the case 50 via a bearing 83.
- the outer ring of the bearing 83 is fixed to the case 50 via the spring receiving member 84.
- a worm wheel 85 is attached to the screw shaft 81.
- the worm wheel 85 is fixed to the screw shaft 81 (co-tightened together with the bearing 83) together with the inner ring of the bearing 83 by a fixing nut 86 screwed to the screw shaft 81.
- a hole 12a is formed at a position of the side wall portion 12 facing the screw shaft 81.
- the worm wheel 85 meshes with the worm shaft 88 supported by the case 50.
- the worm shaft 88 is connected to the motor 90 via a gearbox 89.
- the motor 90 is preferably, for example, a stepping motor or the like.
- the case 50 includes a motor bracket 52 that supports the gearbox 89 and the motor 90 above the worm shaft 88.
- the motor bracket 52 is fixed to the case 50 via bolts 53.
- Both ends of the worm shaft 88 are pivotally supported by bearings 55.
- the bearing 55 that pivotally supports the lower end of the worm shaft 88 is fixed to the case 50.
- the bearing 55 that pivotally supports the upper end of the worm shaft 88 is fixed to the bearing bracket 54 that is laid below the motor bracket 52.
- the bearing bracket 54 is supported by the case 50 via bolts (not shown).
- the actuator 30 having the above configuration, when the worm shaft 88 is rotated via the motor 90 and the gearbox 89, the worm wheel 85 that meshes with the worm shaft 88 rotates as shown in FIG.
- the screw shaft 81 driving body
- the moving plate 82 moving body screwed to the screw shaft 81 moves away from the side wall portion 12. It is screwed in the direction.
- the table member 10 can be moved in a plane with respect to the base member 20 in the X direction and the Y direction.
- the table member 10 is moved with respect to the base member 20 in the ⁇ Z direction (around an axis extending in a direction orthogonal to each of the first stroke direction and the second stroke direction).
- a gap (clearance) for (rotating) is formed.
- the table member 10 is moved (rotated) in the ⁇ Z direction by making the feed amount of the screw shaft 81 in the second linear motion device 80 of each of the two first actuators 30A1 and 30A2 different. ) Can be made. That is, the actuator 30 receives the drive of the actuator 30 in the other drive direction by the first linear motion device 60, and the rotation of the table member 10 is received by the clearance between the screw shaft 81 and the screw portion of the moving plate 82.
- an urging member 87 that urges the moving plate 82 in the Y direction (second stroke direction) in which the screw shaft 81 extends is arranged between the moving plate 82 and the spring receiving member 84.
- the urging member 87 of the present embodiment is a compression spring, and urges the table member 10 so as to press it against the base member 20. As a result, the urging member 87 suppresses rattling of the table member 10 due to the gap between the screw shaft 81 and the moving plate 82 described above.
- the urging member 87 is arranged between the screw shaft 81 and the first linear motion device 60 in the Z direction.
- a rotational moment is generated on the moving plate 82 with the screw shaft 81 as the fulcrum and the first linear motion device 60 as the point of action. Therefore, the moving plate 82 can be urged so that the flat surface portion 11 of the table member 10 is close to the base member 20.
- the table member 10 can be guided by bringing the lower surface of the table member 10 into contact with the upper surface of the base member 20.
- FIG. 6 and 7 are plan views of the alignment device 1 according to the embodiment of the present invention during rotational operation.
- the first actuator 30A1 (specifically, the moving plate 82 of the second linear motion device 80, the same applies hereinafter) is moved in a direction close to the first side wall portion 12A. Only m1 is driven, and the first actuator 30A2 is driven by m2 in a direction away from the first side wall portion 12A.
- the entire table member 10 moves (rotates) in the Z ⁇ direction, and its center P shifts in the direction of the symbol M. If the direction of M is the direction of the paper surface of 45 °, as shown in FIG. 7, when the second actuator 30B is driven in the direction close to the second side wall portion 12B by m3, the displaced center P in FIG. 6 becomes the original. After returning to the position, the entire table member 10 is rotated counterclockwise.
- the clockwise rotation of the table member 10 is possible by reversing the directions of the arrows m1 to m3, with the same drive amount described above. Even if the direction of M is not the direction of the paper surface of 45 °, the center P of the table member 10 can be returned to the original position by combining the plane operations described below.
- FIG. 8 to 11 are plan views of the alignment device 1 according to the embodiment of the present invention when operating in a plane (horizontal).
- the first actuators 30A1 and 30A2 are driven by m1 and m2 in the direction close to the first side wall portion 12A
- the second actuator 30B is driven only by m3 in the direction close to the second side wall portion 12B.
- the table member 10 can be moved in the downward direction (M direction) of the paper surface.
- the driving amounts of m1 to m3 are the same.
- the first actuators 30A1 and 30A2 are driven by m1 and m2 in the direction away from the first side wall portion 12A, and the second actuator 30B is driven in the direction away from the second side wall portion 12B.
- the table member 10 can be moved in the paper surface direction (M direction).
- the first actuators 30A1 and 30A2 are driven by m1 and m2 in the direction close to the first side wall portion 12A, and the second actuator 30B is moved away from the second side wall portion 12B.
- the table member 10 can be moved in the right direction (M direction) of the paper surface.
- the first actuators 30A1 and 30A2 are driven by m1 and m2 in the direction away from the first side wall portion 12A, and the second actuator 30B is driven in the direction close to the second side wall portion 12B.
- the table member 10 can be moved in the left direction (M direction) of the paper surface.
- each actuator 30 is driven in the directions of m1 to m3, and the table is determined by the combination of driving of each actuator 30.
- the member 10 can be moved in the X, Y, and ⁇ Z directions.
- the actuator 30 receives the drive of the actuator 30 in the other drive direction by the first linear motion device 60, and the rotation of the table member 10 is received by the clearance between the screw shaft 81 and the screw portion of the moving plate 82. Therefore, the actuator 30 does not require rotation guidance.
- each actuator 30 is arranged outside the facing region 40 between the base member 20 and the table member 10. Therefore, the space between the base member 20 and the table member 10 can be made very thin, and the alignment device 1 is not restricted by space.
- It has one linear motion device 60, a moving body (moving plate 82), and a driving body (screw shaft 81), supports the first linear motion device 60, and is orthogonal to the side wall portion 12 in the two-axis orthogonal directions.
- the table member 10 is guided in the direction perpendicular to the plane, and the rotation (movement in the ⁇ Z direction) of the table member 10 around the axis extending in the opposite direction is allowed, and the moving body (moving plate 82) and the driving body (screw shaft 81)
- a second linear motion device 80 having a gap formed between the two, the table member 10 can be moved in the X, Y, and ⁇ Z directions with a small number of parts, and the height of the table member 10 can be increased.
- An alignment device 1 that can be made smaller can be obtained.
- the table member 10 serves as the side wall portion 12 with the first side wall portion 12A extending in the first direction (X direction) in the two-axis orthogonal directions and the first direction in the two-axis orthogonal directions.
- a pair of first actuators 30A1 provided with a second side wall portion 12B extending in a second direction (Y direction) different from the above, and the plurality of actuators 30 are attached to the first side wall portion 12A with a gap in the first direction.
- 30A2 and a second actuator 30B attached to the second side wall portion 12B. According to this configuration, the table member 10 can be moved in the X, Y, and ⁇ Z directions with the minimum number of actuators 30 installed.
- the driving body of the second linear motion device 80 is a screw shaft 81
- the moving body of the second linear motion device 80 is a moving plate 82 that moves by the rotation of the screw shaft 81.
- the plate 82 supports the first linear motion device 60. According to this configuration, the table member 10 is moved (rotated) in the ⁇ Z direction by the clearance between the screw shaft 81 and the screw portion of the moving plate 82, so that rotation guidance is not required.
- each of the plurality of actuators 30 includes an urging member 87 that presses the table member 10 against the base member 20. According to this configuration, it is possible to prevent the table member 10 from rattling due to the gap amount set between the screw shaft 81 and the moving plate 82.
- the above-mentioned first actuator 30A1 may be replaced with another first actuator 30A3 shown in the figure.
- the table member 10 shown in FIG. 12 includes a pair of first side wall portions 12A extending in the first direction (X direction) of the two axes orthogonal directions.
- the first actuator 30A2 is attached to one of the first side wall portions 12A
- the first actuator 30A3 is attached to the other first side wall portion 12A.
- the mounting position of the first actuator 30A3 is located on the same straight line L1 as the mounting position of the first actuator 30A1, and the straight line L1 is parallel to the straight line L2 extending in the mounting direction of the first actuator 30A2.
- the table member 10 can be moved in the X, Y, and ⁇ Z directions by combining the drive directions of the actuators 30 as in the above embodiment.
- the actuators 30 can be moved in the X, Y, and ⁇ Z directions by combining the drive directions of the actuators 30 as in the above embodiment.
- two first side wall portions 12A are required, the dimensions and weight are increased by that amount.
- Alignment device 10 ... Table member, 12 ... Side wall, 12A ... First side wall, 12B ... Second side wall, 20 ... Base member, 30 ... Actuator, 30A1 ... First actuator, 30A2 ... First actuator, 30B ... 2nd actuator, 40 ... facing area, 60 ... 1st linear motion device, 80 ... 2nd linear motion device, 81 ... screw shaft, 82 ... moving plate, 87 ... urging member
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Abstract
アライメント装置(1)は、複数のアクチュエータ(30)を備える。複数のアクチュエータ(30)は、ベース部材(20)とテーブル部材(10)とが対向する対向領域(40)の外側から、テーブル部材(10)の側壁部(12)を支持すると共に、少なくとも2軸方向(X、Y方向)に配置される。複数のアクチュエータ(30)のそれぞれは、第1直動装置(60)と、第2直動装置(80)と、を備える。第1直動装置(60)は、側壁部(12)に沿う方向にテーブル部材(10)を案内する。第2直動装置(80)は、移動体および駆動体を有し、第1直動装置(60)を支持し、2軸直交方向のうち、側壁部(12)に直交する面直方向にテーブル部材(10)を案内する。移動体および駆動体との間には、テーブル部材(10)の回転(θZ方向の移動)を許容する隙間が形成される。
Description
本発明は、アライメント装置、アクチュエータに関する。
本願は、2020年2月13日に、日本に出願された特願2020-022663号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2020年2月13日に、日本に出願された特願2020-022663号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来のアライメント装置は、ベース部材とテーブル部材との間に、テーブル部材を平面移動(X方向の移動及びY方向の移動)させる直動装置を設けるのが通常であった。そのため、テーブル部材の高さ(Z方向の寸法)が大きく、スペースの制約のあるユニット(例えばプロジェクターなどの投影装置)には使用できないという課題があった。
下記特許文献1には、アライメント装置の一つとして、ベース部材とテーブル部材とが対向する対向領域の外側に直動装置を設け、テーブル部材の外側からテーブル部材を移動させるテーブル装置が開示されている(特許文献1の図5及び図6など参照)。これにより、テーブル部材の下面をベース部材の上面に接触させるようにして、テーブル部材をガイドすることができる。
ところで、上記テーブル装置の直動装置は、ロッド及び軸受(回転案内)を介してテーブル部材に接続されている。テーブル装置は、直動装置を含む複数台のアクチュエータを備えており、その中の2台並んだアクチュエータの作動量を変えることで、θZ方向(回転方向)にテーブル部材を移動させることができる。しかしながら、上記回転案内を設けると、部品点数が増加すると共に、装置全体の重量が増加するという課題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、少ない部品点数でテーブル部材をX、Y、θZ方向に移動でき、且つ、テーブル部材の高さを小さくできるアライメント装置、及び、それに適したアクチュエータの提供を目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアライメント装置は、ベース部材と、側壁部を有し、前記ベース部材と対向するテーブル部材と、前記ベース部材と前記テーブル部材とが対向する対向領域の外側から、前記テーブル部材の前記側壁部を支持すると共に、前記テーブル部材に対し、少なくとも前記ベース部材と前記テーブル部材とが対向する対向方向と直交する2軸直交方向に配置された複数のアクチュエータと、を備え、前記複数のアクチュエータのそれぞれは、前記側壁部に取り付けられ、前記2軸直交方向のうち、前記側壁部に沿う方向に前記テーブル部材を案内する第1直動装置と、移動体と駆動体とを有し、前記第1直動装置を支持し、前記2軸直交方向のうち、前記側壁部に直交する面直方向に前記テーブル部材を案内すると共に、前記対向方向に延びる軸回りの前記テーブル部材の回転を許容しかつ前記移動体と前記駆動体との間に形成された隙間を有する第2直動装置と、を備える。
また、本発明の一態様に係るアクチュエータは、対象物に取り付けられ、第1ストローク方向に前記対象物を案内する第1直動装置と、前記第1直動装置を支持する移動プレートと、回転によって前記移動プレートを第2ストローク方向に移動させる駆動体と、を有し、前記第1ストローク方向及び前記第2ストローク方向のそれぞれと直交する方向に延びる軸回りの前記対象物の回転を許容しかつ前記移動プレートと前記駆動体との間に形成された隙間を有する第2直動装置と、前記移動プレートを前記第2ストローク方向に付勢する付勢部材と、を備える。
本発明一態様によれば、少ない部品点数でテーブル部材をX、Y、θZ方向に移動でき、且つ、テーブル部材の高さを小さくできるアライメント装置、及び、それに適したアクチュエータが得られる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定しない。
図1は、本発明の実施形態におけるアライメント装置1の斜視図である。図2は、本発明の実施形態におけるアライメント装置1の平面図である。
これらの図に示すように、アライメント装置1は、テーブル部材10と、ベース部材20と、複数のアクチュエータ30と、を備えている。
これらの図に示すように、アライメント装置1は、テーブル部材10と、ベース部材20と、複数のアクチュエータ30と、を備えている。
テーブル部材10は、ベース部材20に重なるようにベース部材20と対向して配置されている。複数のアクチュエータ30は、ベース部材20とテーブル部材10とが対向する対向領域40の外側から、テーブル部材10の側壁部12を支持する。また、複数のアクチュエータ30は、少なくともベース部材20とテーブル部材10とが対向する対向方向と直交する2軸直交方向に配置されている。
なお、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。Z方向は、テーブル部材10とベース部材20とが対向する対向方向である。X方向は、対向方向(Z方向)と直交する2軸直交方向のうちの第1方向である。Y方向は、当該2軸直交方向のうちの第2方向である。
テーブル部材10は、ベース部材20とZ方向で対向する平面部11と、平面部11の端縁に立設する側壁部12と、を備えている。平面部11は、図2に示す平面視で矩形に形成されている。なお、平面部11は、X-Y平面に沿って延びる平面形状であれば、図2に示す矩形に限定されない。
側壁部12は、図1に示すように、第1側壁部12Aと、第2側壁部12Bと、を備えている。第1側壁部12Aは、上述した2軸直交方向のうちの第1方向(X方向)に延びる。第2側壁部12Bは、2軸直交方向のうちの第1方向と異なる第2方向(Y方向)に延びる。第1側壁部12Aは、平面部11のX方向に延びる一辺の端縁から、ベース部材20と反対側(+Z側)に立設している。第2側壁部12Bは、平面部11のY方向に延びる一辺の端縁から、ベース部材20と反対側(+Z側)に立設している。
複数のアクチュエータ30は、一対の第1アクチュエータ30A1,30A2と、第2アクチュエータ30Bと、を含む。一対の第1アクチュエータ30A1、30A2は、第1側壁部12Aにおいて第1方向(X方向)に隙間をあけて取り付けられる。第2アクチュエータ30Bは、第2側壁部12Bに取り付けられる。第1アクチュエータ30A1,30A2及び第2アクチュエータ30Bは、配置が異なるだけで、構成は同一である。
以下、アクチュエータ30の構成について説明する。
以下、アクチュエータ30の構成について説明する。
図3は、本発明の実施形態におけるアクチュエータ30の斜視図である。図4は、図3に示す矢視A-A断面図である。図5は、本発明の実施形態におけるアクチュエータ30が備える第1直動装置60の構成図である。
図3に示すように、アクチュエータ30は、ケース50と、第1直動装置60と、第2直動装置80と、を備えている。ケース50は、ボルト51を介してベース部材20に固定されている。
図3に示すように、アクチュエータ30は、ケース50と、第1直動装置60と、第2直動装置80と、を備えている。ケース50は、ボルト51を介してベース部材20に固定されている。
第1直動装置60は、図1に示すように、側壁部12に取り付けられ、2軸直交方向のうち、側壁部12に沿う方向にテーブル部材10を案内する。例えば、第1アクチュエータ30A1の第1直動装置60であれば、第1側壁部12Aに取り付けられ、2軸直交方向のうち、第1側壁部12Aに沿う方向(X方向、第1ストローク方向)にテーブル部材10を案内する。第1アクチュエータ30A2においても同様である。なお、第2アクチュエータ30Bにおいては、第2側壁部12Bに取り付けられ、第2側壁部12Bに沿う方向(Y方向、第2ストローク方向)にテーブル部材10を案内する。
図5に示すように、第1直動装置60は、長手方向に沿って転動体転走溝63が設けられた軌道レール61と、スライダブロック62と、複数のボール65(転動体)と、を備える。スライダブロック62には、転動体転走溝63に対向する負荷転動体転走溝64が設けられる。複数のボール65(転動体)は、転動体転走溝63と負荷転動体転走溝64との間に配置される。
軌道レール61は、断面視略矩形状の長尺部材である。軌道レール61の幅方向(図5において紙面左右方向)の外側面61bには、軌道レール61の長手方向(図5において紙面垂直方向)に沿って転動体転走溝63が形成されている。転動体転走溝63は、外側面61bに対して略円弧状に窪んでいる。この転動体転走溝63は、軌道レール61の左右に一対で形成されている。
軌道レール61には、対象物(後述する図4に示す移動プレート82)に固定されるための固定孔66(軌道体固定孔)が形成されている。固定孔66は、軌道レール61の厚み方向(図5において紙面上下方向)に貫通して形成されている。固定孔66には、軌道レール61を固定するボルト(不図示)を、軌道レール61の上面61aよりも低い位置に位置させる座ぐり66aが形成されている。
スライダブロック62は、ブロック本体67と、ブロック本体67に取り付けられた蓋体68と、を備える。ブロック本体67は、軌道レール61を収容するレール収容溝69を有する。レール収容溝69は、ブロック本体67の下面に開口している。ブロック本体67の上面である取付面67aには、対象物(テーブル部材10の側壁部12)を固定するための固定孔70(移動体固定孔)が形成されている。固定孔70は、ブロック本体67の厚み方向に所定の深さで形成されている。固定孔70は、ネジ孔であり、上記対象物を固定するボルト72(図4参照)が螺合する。
レール収容溝69には、軌道レール61の転動体転走溝63に対向する負荷転動体転走溝64が形成されている。負荷転動体転走溝64は、レール収容溝69の内側面に対して円弧状に窪んでいる。この負荷転動体転走溝64は、軌道レール61を挟むように、スライダブロック62の左右に一対で形成されている。負荷転動体転走溝64は、軌道レール61の転動体転走溝63と対向し、負荷をかけた状態でボール65を転動させる負荷転動体転走路C1を形成する。
第1直動装置60の一例である有限ストローク型リニアガイドは、転動体転走溝63と負荷転動体転走溝64との間にケージ(転動体保持部材)が配置され、ボール65を回転自在に保持する構成を有する。但し、ケージが配置されていないボール65だけでも同様の効果が得られる。ボール65は、軌道レール61とスライダブロック62との間に介在して、軌道レール61に対してスライダブロック62を円滑に移動させる。
なお、第1直動装置60は有限ストローク型に限らず、無限循環型リニアガイドでも、軌道レール61に対してスライダブロック62を円滑に移動させる。ブロック本体67には、無負荷転動体転走路C2が形成されている。無負荷転動体転走路C2は、ブロック本体67を長手方向に貫通して形成されている。無負荷転動体転走路C2の内径は、ボール65のボール径よりも大きく、ボール65に負荷をかけないようになっている。この無負荷転動体転走路C2は、負荷転動体転走溝64(負荷転動体転走路C1)に対応して、スライダブロック62の左右に一対で形成されている。
蓋体68は、ブロック本体67の長手方向の両端面に取り付けられている。蓋体68は、ブロック本体67と同様に、軌道レール61を収容するレール収容溝71を有する。蓋体68には、ブロック本体67の両端面と対向する対向面に、転動体方向転換路C3が形成されている。一対の転動体方向転換路C3は、負荷転動体転走路C1と無負荷転動体転走路C2の両端をそれぞれ連結し、ボール65の無限循環路Cを形成する。
無限循環路Cは、軌道レール61の長手方向に延びる一対の直線状部分(負荷転動体転走路C1及び無負荷転動体転走路C2)と、この一対の直線状部分の端部同士を連結する一対の半円弧曲線状部分(転動体方向転換路C3)とから構成される。本実施形態では、軌道レール61の幅方向において間隔をあけ、軌道レール61の長手方向に沿って平行に延在するように2条の無限循環路Cが形成される。
本実施形態のボール65は、無限循環路Cの内部にほぼ隙間無く配設されて、無限循環路Cを循環する。なお、第1直動装置60は、左右に2条ずつ、計4条の無限循環路Cが形成されるものを使用してもよい。
図4に示すように、第2直動装置80は、第1直動装置60を支持し、2軸直交方向のうち、側壁部12に対して近接離反する方向(側壁部12の面直方向とも言う)に、テーブル部材10を案内する。例えば、第1アクチュエータ30A1の第2直動装置80であれば、2軸直交方向のうち、第1側壁部12Aに対して近接離反する方向(Y方向)に、テーブル部材10を案内する。第1アクチュエータ30A2においても同様である。なお、第2アクチュエータ30Bにおいては、2軸直交方向のうち、第2側壁部12Bに対して近接離反する方向(X方向)にテーブル部材10を案内する。
第2直動装置80は、側壁部12に対して近接離反する方向に延びるねじ軸81(駆動体)と、ねじ軸81の回転により側壁部12に対して近接離反する方向に移動する移動プレート82(移動体)と、を備えている。移動プレート82は、平面部82aと、逃げ部82bと、支持部82cと、を有する。平面部82aは、ねじ軸81に螺合するねじ孔が形成されている。平面部82aは、側壁部12に近接して配置され、側壁部12と平行にZ方向に延びている。
逃げ部82bは、平面部82aの上端部に連接され、側壁部12から離間する方向に延びている。逃げ部82bは、第1直動装置60の寸法分、側壁部12から離間する方向に逃げている。支持部82cは、逃げ部82bの側壁部12から離間する方向の先端部に連接され、側壁部12と平行にZ方向に立設している。支持部82cには、上述した第1直動装置60の軌道レール61が、ボルト73及びナット74を介して固定されている。
ねじ軸81は、図4に示すように、軸受83を介してケース50に支持されている。軸受83の外輪は、バネ受け部材84を介してケース50に固定されている。ねじ軸81には、ウォームホイール85が取り付けられている。ウォームホイール85は、ねじ軸81に螺合する固定ナット86によって、軸受83の内輪と共に、ねじ軸81に固定(軸受83と共締め)されている。また、側壁部12のねじ軸81と対向する位置には孔12aが形成されている。これにより、ねじ軸81と側壁部12とが直接干渉することが回避される。
ウォームホイール85は、図3に示すように、ケース50に支持されたウォームシャフト88と噛み合っている。ウォームシャフト88は、ギアボックス89を介してモータ90と接続されている。モータ90は、例えば、ステッピングモータなどが好ましい。ケース50は、ウォームシャフト88の上方に、ギアボックス89及びモータ90を支持するモータブラケット52を備えている。モータブラケット52は、ボルト53を介してケース50に固定されている。
ウォームシャフト88の両端部は、軸受55によって軸支される。ウォームシャフト88の下端を軸支する軸受55は、ケース50に固定されている。ウォームシャフト88の上端を軸支する軸受55は、モータブラケット52の下方に横架された軸受ブラケット54に固定されている。軸受ブラケット54は、図示しないボルトを介してケース50に支持されている。
上記構成のアクチュエータ30によれば、モータ90及びギアボックス89を介してウォームシャフト88を回転させると、図4に示すように、ウォームシャフト88に噛み合うウォームホイール85が回転する。ウォームホイール85が回転すると、ウォームホイール85と共にねじ軸81(駆動体)が軸回りに回転し、ねじ軸81に螺合する移動プレート82(移動体)が、側壁部12に対して近接離反する方向にねじ送りされる。これにより、ベース部材20に対してテーブル部材10をX方向やY方向に平面移動させることができる。
ところで、ねじ軸81と移動プレート82との間には、ベース部材20に対してテーブル部材10をθZ方向(第1ストローク方向及び第2ストローク方向のそれぞれと直交する方向に延びる軸回り)に移動(回転)させるための隙間(クリアランス)が形成されている。後述する図6に示すように、2台の第1アクチュエータ30A1,30A2のそれぞれの第2直動装置80におけるねじ軸81の送り量を異ならせることで、テーブル部材10をθZ方向に移動(回転)させることができる。つまり、アクチュエータ30は、他の駆動方向のアクチュエータ30の駆動は第1直動装置60で受け、テーブル部材10の回転はねじ軸81と移動プレート82のねじ部のクリアランスで受ける。
図4に示すように、移動プレート82とバネ受け部材84との間には、移動プレート82をねじ軸81が延びるY方向(第2ストローク方向)に付勢する付勢部材87が配置されている。本実施形態の付勢部材87は、圧縮ばねであり、ベース部材20に押し付けるようにテーブル部材10を付勢する。これにより、付勢部材87は、上述したねじ軸81と移動プレート82との隙間によるテーブル部材10のガタツキを抑制する。
詳しくは、付勢部材87は、Z方向において、ねじ軸81と第1直動装置60との間に配置されている。これにより、移動プレート82に、ねじ軸81を支点とし、第1直動装置60を作用点とする回転モーメントが発生する。このため、ベース部材20にテーブル部材10の平面部11が近接するように移動プレート82を付勢することができる。これによって、テーブル部材10の下面をベース部材20の上面に接触させるようにして、テーブル部材10をガイドすることができる。
図6及び図7は、本発明の実施形態におけるアライメント装置1の回転動作時の平面図である。
例えば、テーブル部材10を左回転させる場合、図6に示すように、第1アクチュエータ30A1(詳しくは第2直動装置80の移動プレート82、以下同じ)を第1側壁部12Aに近接する方向にm1だけ駆動させ、第1アクチュエータ30A2を第1側壁部12Aに離反する方向にm2だけ駆動させる。
例えば、テーブル部材10を左回転させる場合、図6に示すように、第1アクチュエータ30A1(詳しくは第2直動装置80の移動プレート82、以下同じ)を第1側壁部12Aに近接する方向にm1だけ駆動させ、第1アクチュエータ30A2を第1側壁部12Aに離反する方向にm2だけ駆動させる。
そうすると、テーブル部材10は、全体がZθ方向に移動(回転)すると共に、その中心Pが符号Mの方向にずれた状態となる。仮にMの方向が紙面45°方向の場合、図7に示すように、第2アクチュエータ30Bを第2側壁部12Bに近接する方向にm3だけ駆動させると、図6においてずれた中心Pが元の位置にもどり、テーブル部材10の全体が左回転した状態となる。
テーブル部材10の右回転は、上述した駆動量は同じで、m1~m3の矢印の向きを逆にすることで可能となる。なお、Mの方向が紙面45°方向の場合でなくとも、以下に説明する平面動作を組み合わせることで、テーブル部材10の中心Pを元の位置に戻すことができる。
図8~図11は、本発明の実施形態におけるアライメント装置1の平面(水平)動作時の平面図である。
例えば、図8に示すように、第1アクチュエータ30A1,30A2を第1側壁部12Aに近接する方向にm1,m2だけ駆動させ、第2アクチュエータ30Bを第2側壁部12Bに近接する方向にm3だけ駆動させると、テーブル部材10を紙面下方向(Mの方向)に移動させることができる。なお、m1~m3の駆動量は同一である。
例えば、図8に示すように、第1アクチュエータ30A1,30A2を第1側壁部12Aに近接する方向にm1,m2だけ駆動させ、第2アクチュエータ30Bを第2側壁部12Bに近接する方向にm3だけ駆動させると、テーブル部材10を紙面下方向(Mの方向)に移動させることができる。なお、m1~m3の駆動量は同一である。
また、例えば、図9に示すように、第1アクチュエータ30A1,30A2を第1側壁部12Aに離反する方向にm1,m2だけ駆動させ、第2アクチュエータ30Bを第2側壁部12Bに離反する方向にm3だけ駆動させると、テーブル部材10を紙面上方向(Mの方向)に移動させることができる。
また、例えば、図10に示すように、第1アクチュエータ30A1,30A2を第1側壁部12Aに近接する方向にm1,m2だけ駆動させ、第2アクチュエータ30Bを第2側壁部12Bに離反する方向にm3だけ駆動させると、テーブル部材10を紙面右方向(Mの方向)に移動させることができる。
また、例えば、図11に示すように、第1アクチュエータ30A1,30A2を第1側壁部12Aに離反する方向にm1,m2だけ駆動させ、第2アクチュエータ30Bを第2側壁部12Bに近接する方向にm3だけ駆動させると、テーブル部材10を紙面左方向(Mの方向)に移動させることができる。
このように、本実施形態のアライメント装置1によれば、上述した図6~図11に示すように、各アクチュエータ30をm1~m3の方向に駆動させ、各アクチュエータ30の駆動の組み合わせによって、テーブル部材10をX、Y、θZ方向に移動できる。また、アクチュエータ30は、他の駆動方向のアクチュエータ30の駆動は第1直動装置60で受け、テーブル部材10の回転は、ねじ軸81と移動プレート82のねじ部のクリアランスで受ける。そのため、アクチュエータ30は回転案内を必要としない。さらに、各アクチュエータ30は、ベース部材20とテーブル部材10との対向領域40の外側に配置されている。そのため、ベース部材20とテーブル部材10との間を非常に薄くでき、アライメント装置1はスペースに制約されない。
したがって、上述した本実施形態によれば、ベース部材20と、側壁部12を有し、ベース部材20と対向するテーブル部材10と、ベース部材20とテーブル部材10とが対向する対向領域40の外側から、テーブル部材10の側壁部12を支持すると共に、テーブル部材10に対し、少なくともベース部材20とテーブル部材10とが対向する対向方向(Z方向)と直交する2軸直交方向(X,Y方向)に配置された複数のアクチュエータ30と、を備え、複数のアクチュエータ30のそれぞれは、側壁部12に取り付けられ、2軸直交方向のうち、側壁部12に沿う方向にテーブル部材10を案内する第1直動装置60と、移動体(移動プレート82)と駆動体(ねじ軸81)とを有し、第1直動装置60を支持し、2軸直交方向のうち、側壁部12に直交する面直方向にテーブル部材10を案内すると共に、対向方向に延びる軸回りのテーブル部材10の回転(θZ方向の移動)を許容しかつ移動体(移動プレート82)と駆動体(ねじ軸81)との間に形成された隙間を有する第2直動装置80と、を備える、ことによって、少ない部品点数でテーブル部材10をX、Y、θZ方向に移動でき、且つ、テーブル部材10の高さを小さくできるアライメント装置1が得られる。
また、本実施形態では、テーブル部材10は、側壁部12として、2軸直交方向のうちの第1方向(X方向)に延びる第1側壁部12Aと、2軸直交方向のうちの第1方向と異なる第2方向(Y方向)に延びる第2側壁部12Bと、を備え、複数のアクチュエータ30は、第1側壁部12Aにおいて第1方向に隙間をあけて取り付けられた一対の第1アクチュエータ30A1,30A2と、第2側壁部12Bに取り付けられた第2アクチュエータ30Bと、を含む。この構成によれば、必要最小限のアクチュエータ30の設置数で、テーブル部材10をX、Y、θZ方向に移動できる。
また、本実施形態では、第2直動装置80の駆動体は、ねじ軸81であり、第2直動装置80の移動体は、ねじ軸81の回転により移動する移動プレート82であり、移動プレート82が、第1直動装置60を支持している。この構成によれば、テーブル部材10のθZ方向の移動(回転)をねじ軸81と移動プレート82のねじ部のクリアランスで受けるため、回転案内を必要としない。
また、本実施形態では、複数のアクチュエータ30のそれぞれは、テーブル部材10をベース部材20に押し付ける付勢部材87を備える。この構成によれば、ねじ軸81と移動プレート82との間に設定した隙間量による、テーブル部材10のガタツキを防止することができる。
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、図12に示す一変形例のように、上述した第1アクチュエータ30A1を、同図に示す他の第1アクチュエータ30A3と置き換えても構わない。図12に示すテーブル部材10は、2軸直交方向のうちの第1方向(X方向)に延びる一対の第1側壁部12Aを備えている。一対の第1側壁部12Aのうち、一方の第1側壁部12Aには、第1アクチュエータ30A2が取り付けられ、他方の第1側壁部12Aには、第1アクチュエータ30A3が取り付けられている。第1アクチュエータ30A3の取付位置は、第1アクチュエータ30A1の取付位置と同一直線L1上に位置し、直線L1は第1アクチュエータ30A2の取付方向に延びる直線L2と平行である。上記構成であっても、上記実施形態と同様に、各アクチュエータ30の駆動方向の組み合わせで、テーブル部材10をX、Y、θZ方向に移動できる。但し、第1側壁部12Aが2つ必要となるので、その分の寸法及び重量は増加する。
1…アライメント装置、10…テーブル部材、12…側壁部、12A…第1側壁部、12B…第2側壁部、20…ベース部材、30…アクチュエータ、30A1…第1アクチュエータ、30A2…第1アクチュエータ、30B…第2アクチュエータ、40…対向領域、60…第1直動装置、80…第2直動装置、81…ねじ軸、82…移動プレート、87…付勢部材
Claims (6)
- ベース部材と、
側壁部を有し、前記ベース部材と対向するテーブル部材と、
前記ベース部材と前記テーブル部材とが対向する対向領域の外側から、前記テーブル部材の前記側壁部を支持すると共に、前記テーブル部材に対し、少なくとも前記ベース部材と前記テーブル部材とが対向する対向方向と直交する2軸直交方向に配置された複数のアクチュエータと、を備え、
前記複数のアクチュエータのそれぞれは、
前記側壁部に取り付けられ、前記2軸直交方向のうち、前記側壁部に沿う方向に前記テーブル部材を案内する第1直動装置と、
移動体と駆動体を有し、前記第1直動装置を支持し、前記2軸直交方向のうち、前記側壁部に直交する面直方向に前記テーブル部材を案内すると共に、前記対向方向に延びる軸回りの前記テーブル部材の回転を許容しかつ前記移動体と前記駆動体の間に形成された隙間を有する第2直動装置と、を備える、アライメント装置。 - 前記テーブル部材は、前記側壁部として、前記2軸直交方向のうちの第1方向に延びる第1側壁部と、前記2軸直交方向のうちの前記第1方向と異なる第2方向に延びる第2側壁部と、を備え、
前記複数のアクチュエータは、前記第1側壁部において前記第1方向に隙間をあけて取り付けられた一対の第1アクチュエータと、前記第2側壁部に取り付けられた第2アクチュエータと、を含む、請求項1に記載のアライメント装置。 - 前記第2直動装置の駆動体は、ねじ軸であり、
前記第2直動装置の移動体は、前記ねじ軸の回転により移動する移動プレートであり、
前記移動プレートが、前記第1直動装置を支持している、請求項1または2に記載のアライメント装置。 - 前記複数のアクチュエータのそれぞれは、
前記テーブル部材を前記ベース部材に押し付ける付勢部材を備える、請求項1~3のいずれか一項に記載のアライメント装置。 - 対象物に取り付けられ、第1ストローク方向に前記対象物を案内する第1直動装置と、
前記第1直動装置を支持する移動プレートと、回転によって前記移動プレートを第2ストローク方向に移動させる駆動体と、を有し、前記第1ストローク方向及び前記第2ストローク方向のそれぞれと直交する方向に延びる軸回りの前記対象物の回転を許容しかつ前記移動プレートと前記駆動体との間に形成された隙間を有する第2直動装置と、
前記移動プレートを前記第2ストローク方向に付勢する付勢部材と、を備える、アクチュエータ。 - 前記第1ストローク方向と前記第2ストローク方向は、互いに異なる方向である、請求項5に記載のアクチュエータ。
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JPS61230836A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-15 | エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン | 位置決め装置 |
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-
2021
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