CN1700438A - 载物台装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的载物台装置(10)，其可消除驱动力的反作用力的影响。其具有：固定在地基(12)上的固定基座(14)；支承在固定基座(14)上的基板工作台(16)；跨在基板工作台(16)上方而被横架的可动载物台(18)；向Y方向驱动可动载物台(18)的两端部的一对线性电动机(20A、20B)；使线性电动机(20A、20B)并进驱动的控制装置(23)。在电动机支承部(34A、34B)的支柱部(34A2、34B2)的下端和固定基座(14)之间，设置有滑动机构(35A、35B)。线性电动机(20A、20B)向Y方向驱动可动载物台(18)时，电动机支承部(34A、34B)向与可动载物台(18)的移动方向相反的方向移动。由此，能够不受来自线性电动机(20A、20B)的反作用力影响，高精度地进行可动载物台(18)的驱动控制。

Description

载物台装置
技术领域
本发明涉及载物台装置，特别是关于被构成能够消除因移动载物台时产生的反作用力而使载物台的动作精度下降的载物台装置。
背景技术
例如，被称为载物台装置(ステ一ジ装置)的装置，被构成为使门型的Y载物台在吸附于工作台(テ一ブル)上的基板上方以预定速度移动(例如，参照专利文献1)。
并且，上述Y载物台，在与移动方向(Y方向)垂直的方向(X方向)上延伸，跨过基板在两端部被一对导引机构可移动地支承，并且，由一对线位移传感器(リニアスケ一ル)(位置检测器)检测出移动位置。而且，Y载物台的两端被一对线性电动机(驱动机构)向移动方向驱动。固定在固定基座上的支承部支承着一对线性电动机。
因此，上述载物台装置被构成为，由线性电动机的驱动力驱动Y载物台时，其反作用力传到支承线性电动机的支承部，通过支承部释放到固定基座。
专利文献1是日本特开平9-219353号公报
然而，在以往的载物台装置中，随着基板大型化、Y载物台的大型化，以更高速度移动Y载物台时，需要更大的驱动力，而且其反作用力也增大，支承部根据反作用力而挠曲地进行动作。其结果，需要时间来收敛支承体的振动，并且，会产生与线性电动机线圈的上下方向相对置的上下轭铁的相对位置偏移的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决上述课题的载物台装置。
如本发明的技术方案1所述的发明是关于载物台装置，其特征在于，具有：固定在地基上的固定基座；相对该固定基座可移动地被设置的载物台；对上述载物台施加驱动力的驱动机构；支承上述驱动机构的支承部；控制上述驱动机构以使上述载物台以预定速度移动的控制机构，
在上述支承部的下端和上述固定基座或上述地基之间设置了反作用力吸收结构，用于吸收由上述驱动机构的驱动力使上述载物台移动时的反作用力。
如发明的技术方案2所述的发明的上述反作用力吸收机构，其特征在于，具有滑动机构，该滑动机构可移动地进行支承以使上述支承部根据来自上述驱动机构的反作用力而沿与上述载物台相反的方向进行滑动。
如发明的技术方案3所述的发明的上述滑动机构，其特征在于，具有导引上述支承部的移动方向的导引部、和可滚动地被设置于上述导引部的滚动构件。
如发明的技术方案4所述的发明的上述导引部，具有在上述支承部移动后使上述支承部复位的复位机构。
根据本发明，由于在支承部下端和固定基座之间设置反作用力吸收机构，用于吸收由驱动机构的驱动力使载物台移动时的反作用力，即使在驱动机构产生更大的驱动力的情况下，也能吸收驱动力的反作用力，能够防止反作用力扰动。因此，能够防止由驱动力的反作用力使支承部挠曲，并且，即使在高速度驱动载物台的情况下，也能够不受反作用力的影响，高精度地控制。
而且，由于支承部根据来自驱动机构的反作用力，向与载物台相反的方向滑动，能够用支承部整体的质量吸收反作用力，即使在高速度驱动载物台的情况下也能不受反作用力影响，高精度地控制。
附图说明
图1是表示本发明的移动体位置控制装置的一个实施例适用的载物台装置的立体图
图2是图1所示的载物台装置的正视图
图3是表示将线性电动机20B以及导引部30B的结构放大的正面图
图4是表示将线性电动机20B以及导引部30B的结构放大的平面图
图5是表示滑动机构35A、35B的构成的纵剖面图
图6是表示滑动机构35A、35B的构成的立体图
图7是表示本发明的载物台装置的实施例2的立体图
图8是图7所示载物台装置的正视图
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的一个实施例。
实施例1
图1是表示本发明的载物台装置的实施例1的立体图。图2是图1所示载物台装置的正视图。图3是表示将线性电动机20B以及导引部30B的结构放大的正面图。图4是表示将线性电动机20B以及导引部30B的结构放大的平面图。
如图1至图4所示，载物台装置10是龙门(ガントリ)移动型载物台，具有：固定在混凝土制的地基12上的固定基座14；支承在固定基座14上的基板工作台16；跨在基板工作台16上方而被横架的可动载物台18；沿Y方向驱动可动载物台18的两端部的一对线性电动机(驱动机构)20A、20B；检测可动载物台18的两端部的移动位置的线位移传感器22A、22B；基于线位移传感器22A，22B的位置检测信号使线性电动机20A，20B并进驱动的控制装置23。另外，在图3、图4中没有图示出线位移传感器22A，但是由于和线位移传感器22B是相同结构，所以省略了对线位移传感器22A的说明。
固定基座14是将钢架格子状地组合起来的强固的结构，并相对地基12，通过多个固定构件(未图示)被固定的。并且，在固定基座14的上面设置了吸收振动的除振单元26，石平台28被支承在除振单元26的上部。该石平台28用比铁等金属热膨胀率小且强度高的石材制成，形成比基板工作台16在X方向及Y方向尺寸大的尺寸。
基板工作台16固定在石平台28上面，在稳定状态下被支承。并且，基板工作台16的上面设置有用于吸附作为工件的基板(例如液晶基板等)的真空吸附部(未图示)。
在石平台28的左右两侧立起支承导引部30A、30B的导引支承部32A、32B。并且，导引部30A、30B被安装成在可动载物台18的移动方向Y方向上延伸，且具有通过气压在低摩擦状态下导引可动载物台18的两端部的静压空气轴承。
进而，在导引支承部32A、32B的外侧立起支承线性电动机20A、20B的电动机支承部34A、34B。该电动机支承部34A、34B是由和线性电动机20A、20B的轭铁平行地延伸形成的水平部34A1、34B1和自水平部34A1、34B1向下方延伸的多根支柱部34A2、34B2构成的。
在电动机支承部34A、34B的支柱部34A2、34B2的下端和固定基座14之间设置了吸收反作用力的滑动机构(反作用力吸收机构)35A、35B，用于吸收由线性电动机20A、20B的驱动力使可动载物台18移动时的反作用力。该滑动机构35A、35B可移动地支承，以使电动机支承部34A、34B根据来自线性电动机20A、20B的反作用力，能够向与可动载物台18相反的方向滑动。
并且，在导引支承部32A、32B和电动机支承部34A、34B之间设置了电缆轴承(ケ一ブルベア)36A、36B，用于导引被连接在线性电动机20A、20B及线位移传感器22A、22B上的多个电缆的挠曲状况。设置将该电缆轴承36A、36B被设成载置于沿Y方向延伸的电缆支承部37A、37B上，追随可动载物台18在Y方向的移动，并进行导引电缆使之不随挠曲部分移动而缠绕。
可动载物台18从正面看形成所谓门型，其具有被线性电动机20A、20B驱动的滑块(可动部)18A、18B、和连接滑块18A、18B之间而被架设在与移动方向垂直的X方向上的横梁18C。在横梁18C的前端或后端上安装有构件(治具)，例如向吸附于基板工作台16上的基板(未图示)的表面均匀地涂敷药液的涂敷喷嘴(未图示)、检查基板表面的传感器(未图示)等。
并且，在滑块18A、18B的上方设置有使横梁18C沿Z方向升降的升降驱动部38A、38B。
这里，参照图3说明线性电动机20A、20B以及导引部30A、30B的结构。并且，由于线性电动机20A、20B以及导引部30A、30B的结构，其左侧和右侧分别被配置为左右对称，且是相同的结构，因此，下面说明关于配置在右侧的线性电动机20B以及导引部30B。
如图3及图4所示，线性电动机20B具有：从可动部18B向侧面突出线圈支承臂40B；被安装在线圈支承臂40B上下面的可动线圈42B；支承在电动机支承部34B上端的轭铁44B；在形成コ字状的轭铁44B内侧被固定的永久磁铁46B。可动线圈42B与永久磁铁46B相面对地被配置着，通过施加驱动电压，对永久磁铁46B产生向Y方向的电磁力(驱动力)。
由此，线性电动机20B的结构是：通过由可动线圈42B相对永久磁铁46B产生电磁斥力或引力，将Y方向的驱动力施加于可动载物台18，通过控制向可动线圈42B施加的电压，能够产生使可动载物台18沿Y方向以预定速度行进的驱动力。
导引部30B具有：沿Y方向延伸的导轨50B；包围着导轨50B的4边而被形成的滑块18B；在滑块18B和导轨50B的上面50B-1之间喷射压缩空气，而向上方以浮动状态支承滑块18B的第1静压空气轴承52B；在滑块18B和导轨50B的右侧面50B-2之间喷射压缩空气，而向侧方以浮动状态支承可动部18B的第2静压空气轴承54B。
滑块18B具有与导轨50B的上面50B-1、右侧面50B-2、下面50B-3、左侧面50B-4通过微小间隙S对置的导引面18B-1～18B-4。由此，从上述静压空气轴承52B及54B向上述间隙S喷射的压缩空气以预定压力按压滑块18B的导引面18B-1～18B-4。由此，滑块18B借助于对导轨50B的微小间隙S浮动地被支承，因此可以在几乎没有摩擦的非接触状态下沿Y方向移动。
检测可动载物台18的移动位置的线位移传感器22B由被设置于导轨50B的右侧面50B-2、且沿Y方向延伸形成的被位置检测板22a和检测被位置检测板22a的狭缝数的传感器22b构成。由于传感器22b安装在滑块18B上，因此按照以预定间隔配置成一列的狭缝(スリツト)数相对应的脉冲数作为检测信号，而将可动载物台18的移动量输出。
线性电动机20A、导引部30A也和上述线性电动机20B、导引部30B具有同样的结构。因此，可动载物台18设置于左右两端的滑块(可动部)一边通过导引部30A、30B导引，一边通过线性电动机20A、20B的驱动力沿Y方向被驱动。这样，可动载物台18配置于两端的滑块18A、18B通过线性电动机20A、20B的驱动力被同时驱动，由此滑块18A、18B能够并进，使横梁18C保持在与移动方向垂直的X方向上延伸地向Y方向移动。
图5是表示滑动机构35A、35B的结构的纵剖面图。图6是表示滑动机构35A、35B的结构的立体图。
如图5及图6所示，本实施例的滑动机构35A、35B具有导引电动机支承部34A、34B的移动方向的线性导引部60、和设置在线性导引部60上能够滚动的滚动构件62。并且，滚动构件62是由不锈钢材料制成的形成球状的多个钢球组成，能够承受电动机支承部34A、34B的载荷。
线性导引部60具有：沿Y方向延伸形成的导轨64；用于将导轨64固定在固定基座14上的固定构件66；具有嵌合在导轨64上的嵌合凹部70a的以低摩擦滑动的滑动单元70。滑动单元70被结合在各支柱部34A2、34B2的下端，使电动机支承部34A、34B可滑动地支承。
导轨64在左右侧面上设置了供滚动构件62滑动的滑动槽72，与滑动槽72相对的嵌合凹部70a的内壁上也设置了供滚动构件62滑动的滑动槽73。并且，在滑动单元70的内部设置了导引多个滚动构件62移动的圆筒状的套管(スリ一ブ)74。套管74的结构是，使两端部连通在滑动槽72、73上形成C字状，多个滚动构件62能够循环。滑动单元70沿导轨64移动，而多个滚动构件62在套管74和滑动槽72之间滚动以减轻滑动阻力。因此，滑动单元70能够在极低的摩擦下滑动导轨64。
并且，在线性导引部60的端部，设置有将导轨64滑动的滑动单元70复位至移动前的位置的板簧(复位机构)76。该板簧76，其下部通过固结构件78固结在固定构件66的端面上，其上部通过固结构件80固结在电动机支承部34A、34B的端面上。并且，作为使移动后的滑动单元70复位的复位机构，也可以使用通过螺旋弹簧的弹簧力使滑动单元70复位的方法，或者通过磁铁的斥力使滑动单元70复位的方法等。
从而，线性电动机20A、20B将可动载物台18向Y方向驱动时，向电动机支承部34A、34B作用反作用力，且滑动单元70沿导轨64移动，电动机支承部34A、34B向与可动载物台18移动方向相反的方向移动。由此，线性电动机20A、20B的反作用力作为使电动机支承部34A、34B及各滑动单元70的全部质量移动的驱动力被吸收。并且，电动机支承部34A、34B及各滑动单元70的全部质量比起线性电动机20A、20B驱动的可动载物台18的质量也足够大，因此，电动机支承部34A、34B的移动量很小。
这样，电动机支承部34A、34B及各滑动单元70动作以吸收反作用力，能够减少电动机支承部34A、34B因反作用力产生的挠曲量，而达到收敛电动机支承部34A、34B的振动为止的时间大幅度缩短，并且能够抑制固定在线性电动机20A、20B上的轭铁44B内侧的永久磁铁的偏移(ずれ)。
由此，向Y方向驱动可动载物台18时，能够不受线性电动机20A、20B的反作用力的影响，高精度地进行可动载物台18的驱动控制。
并且，由来自线性电动机20A、20B的反作用力使电动机支承部34A、34B及各滑动单元70滑动后，通过板簧76的弹簧力使滑动单元70复位移动前的位置。
实施例2
图7是表示本发明的载物台装置的实施例2的立体图。图8是图7所示载物台装置的正视图。并且，在图7及图8中标注了和上述实施例1的同一部分中的同一符号，省略其了说明。
如图7及图8所示，载物台装置90在电动机支承部94A、94B的支柱部94A2、94B2的下端和地基12之间，设置了滑动机构(反作用力吸收机构)95A、95B，用于吸收由线性电动机20A、20B的驱动力使可动载物台18移动时的反作用力。该滑动机构95A、95B，以使电动机支承部94A、94B根据来自线性电动机20A、20B的反作用力向与可动载物台18相反的方向滑动。
从而，在载物台装置90中，线性电动机20A、20B向Y方向驱动可动载物台18时，向电动机支承部94A、94B作用反作用力，且滑动单元70沿导轨64移动，电动机支承部94A、94B向与可动载物台18的移动方向相反的方向移动。由此，将线性电动机20A、20B的反作用力，作为用于使电动机支承部94A、94B及各滑动单元70的全部质量移动的驱动力被吸收。
该实施例2中，由于支承部94A、94B是沿被固定在地基12上的导轨64滑动的结构，与实施例1那样的在固定基座14上滑动相比，支柱部94A2、94B2的长度更长，支柱部94A2、94B2的质量更大，能够更有效地吸收来自线性电动机20A、20B的反作用力。
产业上的可使用性
此外，上述实施例中，作为一个例子举出了通过一对线性电动机20A、20B使可动载物台18并进驱动的情况，不限于此，驱动可动载物台18的驱动机构的数量当然也不仅限于一对。
并且，说明了作为上述实施例的驱动机构的使用线性电动机的结构，当然也可以使用线性电动机以外的驱动机构(例如，用电动机驱动滚珠螺杆的方式等)。
符号的说明
10、90载物台装置
12地基
14固定基座
16基板工作台
18可动载物台
20A、20B线性电动机
22A、22B线位移传感器
28石平台
30A、30B导引部
32A、32B导引支承部
34A、34B、94A、94B电动机支承部
35A、35B、95A、95B滑动机构
34A2、34B2、94A2、94B2支柱部
40A、40B线圈支承臂
42A、42B可动线圈
44A、44B轭铁
46A、46B永久磁铁
60线性导引部
62滚动构件
64导轨
66固定构件
70滑动单元
76板簧

Claims (4)

1.一种载物台装置，其特征在于，
具有：固定在地基上的固定基座；相对该固定基座可移动地被设置的载物台；对上述载物台施加驱动力的驱动机构；支承上述驱动机构的支承部；控制上述驱动机构以使上述载物台以预定速度移动的控制机构，
在上述支承部的下端和上述固定基座或上述地基之间设置了反作用力吸收结构，用于吸收由上述驱动机构的驱动力使上述载物台移动时的反作用力。
2.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，
上述反作用力吸收机构具有滑动机构，该滑动机构可移动地支承以使上述支承部根据来自上述驱动机构的反作用力而沿与上述载物台相反的方向进行滑动。
3.如权利要求2所述的载物台装置，其特征在于，
上述滑动机构具有导引上述支承部的移动方向的导引部、和可滚动地被设置于上述导引部的滚动构件。
4.如权利要求3所述的载物台装置，其特征在于，
上述导引部具有在上述支承部移动后使上述支承部复位的复位机构。
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