JP2000155186A - Ｘ−ｙステージ装置 - Google Patents
Ｘ−ｙステージ装置Info
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- JP2000155186A JP2000155186A JP10332213A JP33221398A JP2000155186A JP 2000155186 A JP2000155186 A JP 2000155186A JP 10332213 A JP10332213 A JP 10332213A JP 33221398 A JP33221398 A JP 33221398A JP 2000155186 A JP2000155186 A JP 2000155186A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成部品の熱膨張による寸法精度の狂い、更
には構成部品の機械加工による形状誤差をも吸収できる
Ｘ−Ｙステージ装置を提供する。 【解決手段】 一対のガイドレール２１、２２の間に、
ベース２０の案内面に沿って移動可能に配置されたＹス
ライダ２３と、該Ｙスライダに、その延在方向に移動可
能に組み合わされたＸスライダ２４とを含む。前記Ｙス
ライダと前記一対のガイドレールの案内面２１ａ、２２
ａとの間及び前記ベースの案内面との間にそれぞれ、静
圧空気軸受けパッド２５−１〜２５−４及び２７−１〜
２７−３を介在させ、前記Ｘスライダと前記ベースの案
内面との間及び前記Ｙスライダとの間にもそれぞれ、静
圧空気軸受けパッド２５−５〜２５−８及び２７−４〜
２７−６を介在させた。
には構成部品の機械加工による形状誤差をも吸収できる
Ｘ−Ｙステージ装置を提供する。 【解決手段】 一対のガイドレール２１、２２の間に、
ベース２０の案内面に沿って移動可能に配置されたＹス
ライダ２３と、該Ｙスライダに、その延在方向に移動可
能に組み合わされたＸスライダ２４とを含む。前記Ｙス
ライダと前記一対のガイドレールの案内面２１ａ、２２
ａとの間及び前記ベースの案内面との間にそれぞれ、静
圧空気軸受けパッド２５−１〜２５−４及び２７−１〜
２７−３を介在させ、前記Ｘスライダと前記ベースの案
内面との間及び前記Ｙスライダとの間にもそれぞれ、静
圧空気軸受けパッド２５−５〜２５−８及び２７−４〜
２７−６を介在させた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＸ−Ｙステージ装置
の案内構造に関する。
の案内構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、静圧空気軸受けを直線案内要素
として用いたステージ装置において可動域を広げる場
合、ステージ装置を構成する機械部品も大型化する傾向
にある。その際、機械部品の熱膨張による寸法精度の狂
いが、静圧空気軸受けの隙間を詰めてしまい、ひいては
案内機能不良を引き起こす原因となる。
として用いたステージ装置において可動域を広げる場
合、ステージ装置を構成する機械部品も大型化する傾向
にある。その際、機械部品の熱膨張による寸法精度の狂
いが、静圧空気軸受けの隙間を詰めてしまい、ひいては
案内機能不良を引き起こす原因となる。
【０００３】従来の静圧空気軸受けを用いた直線案内機
構を図５、図６に示す。図５において、５１はベース５
０上に固定された固定部かつ直線案内基準体であり、一
対の水平方向基準面５１ａと一対の垂直方向基準面５１
ｂとを有する。５２は直線運動する可動部であり、水平
方向基準面５１ａと垂直方向基準面５１ｂに直面するそ
れぞれ一対の内面５２ａと５２ｂとを有する。静圧空気
軸受けを構成する部品は、図６に示す直線案内基準体５
１の外形寸法Ｄ１１と可動部５２の内形寸法Ｄ１２との
差が数μｍ〜十数μｍとなるように、機械加工及び組立
がされている。この寸法差で構成される隙間に圧縮空気
を供給することにより、可動部５２は直線案内基準体５
１に対して浮上しながら直線案内される静圧空気軸受け
機構を構成している。
構を図５、図６に示す。図５において、５１はベース５
０上に固定された固定部かつ直線案内基準体であり、一
対の水平方向基準面５１ａと一対の垂直方向基準面５１
ｂとを有する。５２は直線運動する可動部であり、水平
方向基準面５１ａと垂直方向基準面５１ｂに直面するそ
れぞれ一対の内面５２ａと５２ｂとを有する。静圧空気
軸受けを構成する部品は、図６に示す直線案内基準体５
１の外形寸法Ｄ１１と可動部５２の内形寸法Ｄ１２との
差が数μｍ〜十数μｍとなるように、機械加工及び組立
がされている。この寸法差で構成される隙間に圧縮空気
を供給することにより、可動部５２は直線案内基準体５
１に対して浮上しながら直線案内される静圧空気軸受け
機構を構成している。
【０００４】図５の静圧空気軸受け機構では、上記の数
μｍ〜十数μｍの隙間を実現するために、高度な機械加
工技術と組立精度が必要とされてきた。また、静圧空気
軸受け機構を構成する機械部品は、環境変化で生じる熱
膨張による隙間変動を避けるため、種類、あるいは熱膨
張係数が同程度の材質を用いて製作されてきた。そのた
め、静圧空気軸受け機構を用いた機械装置を設計する際
には、装置構成部品の材料選定や大きさに制約があっ
た。
μｍ〜十数μｍの隙間を実現するために、高度な機械加
工技術と組立精度が必要とされてきた。また、静圧空気
軸受け機構を構成する機械部品は、環境変化で生じる熱
膨張による隙間変動を避けるため、種類、あるいは熱膨
張係数が同程度の材質を用いて製作されてきた。そのた
め、静圧空気軸受け機構を用いた機械装置を設計する際
には、装置構成部品の材料選定や大きさに制約があっ
た。
【０００５】更に、図５の静圧軸受け機構を図７のよう
にベース７０上に３組組合せ配置して、Ｘ−Ｙステージ
装置を構成することができる。すなわち、ベース７０上
に、間隔をおいて直線案内基準体５１−１と可動部５２
−１から成る静圧軸受け機構と、直線案内基準体５１−
２と可動部５２−２から成る静圧軸受け機構とを配置
し、可動部５２−１と５２−２との間に直線案内基準体
５１−３と可動部５２−３から成る静圧軸受け機構を接
続して成る。可動部５２−１と５２−２とはＹ軸方向に
可動であり、可動部５２−３はＸ軸方向に可動である。
にベース７０上に３組組合せ配置して、Ｘ−Ｙステージ
装置を構成することができる。すなわち、ベース７０上
に、間隔をおいて直線案内基準体５１−１と可動部５２
−１から成る静圧軸受け機構と、直線案内基準体５１−
２と可動部５２−２から成る静圧軸受け機構とを配置
し、可動部５２−１と５２−２との間に直線案内基準体
５１−３と可動部５２−３から成る静圧軸受け機構を接
続して成る。可動部５２−１と５２−２とはＹ軸方向に
可動であり、可動部５２−３はＸ軸方向に可動である。
【０００６】なお、図５、図７のいずれにおいても、可
動部の駆動源としては、リニアモータやボールねじ機構
あるいは圧縮空気のような流体圧を利用したものが用い
られる。
動部の駆動源としては、リニアモータやボールねじ機構
あるいは圧縮空気のような流体圧を利用したものが用い
られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図７のようなＸ−Ｙス
テージ装置の場合、直線案内基準体５１−１及び５１−
２と可動部５２−１及び５２−２の熱膨張の差が、図８
に示す隙間Ｇ１１及びＧ１２の変動を引き起こし、静圧
軸受け機能の性能を劣化させる要因となる。特に、直線
案内基準体５１−３の長さ寸法Ｌ１１を大きくして、可
動部５２−３の移動範囲を広くとる場合は、この劣化要
因が顕著に現れ、ひいては隙間ゼロ、すなわち静圧軸受
け機能不良となることがある。
テージ装置の場合、直線案内基準体５１−１及び５１−
２と可動部５２−１及び５２−２の熱膨張の差が、図８
に示す隙間Ｇ１１及びＧ１２の変動を引き起こし、静圧
軸受け機能の性能を劣化させる要因となる。特に、直線
案内基準体５１−３の長さ寸法Ｌ１１を大きくして、可
動部５２−３の移動範囲を広くとる場合は、この劣化要
因が顕著に現れ、ひいては隙間ゼロ、すなわち静圧軸受
け機能不良となることがある。
【０００８】そこで、本発明の課題は、静圧空気軸受け
を用いたステージにおいて構成部品の熱膨張による寸法
精度の狂い、更には構成部品の機械加工による形状誤差
をも吸収できるＸ−Ｙステージ装置を提供することにあ
る。
を用いたステージにおいて構成部品の熱膨張による寸法
精度の狂い、更には構成部品の機械加工による形状誤差
をも吸収できるＸ−Ｙステージ装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、軸受け
案内面を有するベースと、該ベース上においてＸ軸ある
いはＹ軸方向に延在するように固定され、互いに対向す
る案内面を持つ一対のガイドレールと、該一対のガイド
レールの間に、前記案内面に沿って移動可能に配置され
た第１のスライダと、該第１のスライダに、その延在方
向に移動可能に組み合わされた第２のスライダとを含
み、前記第１のスライダと前記一対のガイドレールの前
記案内面との間及び前記ベースの前記軸受け案内面との
間にそれぞれ、第１、第２の静圧軸受け手段を介在さ
せ、前記第２のスライダと前記ベースの前記軸受け案内
面との間及び前記第１のスライダとの間にもそれぞれ、
第３、第４の静圧軸受け手段を介在させたことを特徴と
するＸ−Ｙステージ装置が提供される。
案内面を有するベースと、該ベース上においてＸ軸ある
いはＹ軸方向に延在するように固定され、互いに対向す
る案内面を持つ一対のガイドレールと、該一対のガイド
レールの間に、前記案内面に沿って移動可能に配置され
た第１のスライダと、該第１のスライダに、その延在方
向に移動可能に組み合わされた第２のスライダとを含
み、前記第１のスライダと前記一対のガイドレールの前
記案内面との間及び前記ベースの前記軸受け案内面との
間にそれぞれ、第１、第２の静圧軸受け手段を介在さ
せ、前記第２のスライダと前記ベースの前記軸受け案内
面との間及び前記第１のスライダとの間にもそれぞれ、
第３、第４の静圧軸受け手段を介在させたことを特徴と
するＸ−Ｙステージ装置が提供される。
【００１０】前記第１のスライダは、その両端にＴ字状
部を有し、前記第１の静圧軸受け手段は、前記Ｔ字状部
の側面に一対ずつ配置された４個の静圧軸受けパッドか
ら成る。
部を有し、前記第１の静圧軸受け手段は、前記Ｔ字状部
の側面に一対ずつ配置された４個の静圧軸受けパッドか
ら成る。
【００１１】前記Ｔ字状部に一対ずつ配置された４個の
静圧軸受けパッドのうち、一方の対の２個の静圧軸受け
パッドはそれぞれ、回転１自由度を有する締結構造にて
前記第１のスライダに接続されている。
静圧軸受けパッドのうち、一方の対の２個の静圧軸受け
パッドはそれぞれ、回転１自由度を有する締結構造にて
前記第１のスライダに接続されている。
【００１２】前記Ｔ字状部に一対ずつ配置された４個の
静圧軸受けパッドのうち、他方の対の２個の静圧軸受け
パッドはそれぞれ、前記第１のスライダから流体圧力を
受けて一定推力を発生させながら伸縮可能な駆動機構と
この駆動機構に対して回転１自由度を有する締結構造に
て前記第１のスライダに接続されている。
静圧軸受けパッドのうち、他方の対の２個の静圧軸受け
パッドはそれぞれ、前記第１のスライダから流体圧力を
受けて一定推力を発生させながら伸縮可能な駆動機構と
この駆動機構に対して回転１自由度を有する締結構造に
て前記第１のスライダに接続されている。
【００１３】前記第２の静圧軸受け手段は、前記第１の
スライダの下面に配置された少なくとも３個の静圧軸受
けパッドから成り、該３個の静圧軸受けパッドが前記ベ
ースの軸受け案内面に対向しながら回転２自由度を有す
る締結構造にて前記第１のスライダに接続されている。
スライダの下面に配置された少なくとも３個の静圧軸受
けパッドから成り、該３個の静圧軸受けパッドが前記ベ
ースの軸受け案内面に対向しながら回転２自由度を有す
る締結構造にて前記第１のスライダに接続されている。
【００１４】前記第１のスライダは、その延在方向に平
行な２つの側面が前記第２のスライダを案内するための
基準面として形成されており、前記第２のスライダは、
前記第１のスライダをまたぐような略逆Ｕ形状を有し、
前記第３の静圧軸受け手段は前記逆Ｕ形状部の内側面に
一対ずつ配置された４個の静圧軸受けパッドから成るこ
とを特徴とする。
行な２つの側面が前記第２のスライダを案内するための
基準面として形成されており、前記第２のスライダは、
前記第１のスライダをまたぐような略逆Ｕ形状を有し、
前記第３の静圧軸受け手段は前記逆Ｕ形状部の内側面に
一対ずつ配置された４個の静圧軸受けパッドから成るこ
とを特徴とする。
【００１５】前記逆Ｕ形状部の内側面に一対ずつ配置さ
れた４個の静圧軸受けパッドのうち、一方の対の２個の
静圧軸受けパッドはそれぞれ、回転１自由度を有する締
結構造にて前記第２のスライダに接続しても良い。
れた４個の静圧軸受けパッドのうち、一方の対の２個の
静圧軸受けパッドはそれぞれ、回転１自由度を有する締
結構造にて前記第２のスライダに接続しても良い。
【００１６】前記逆Ｕ形状部の内側面に一対ずつ配置さ
れた４個の静圧軸受けパッドのうち、他方の対の２個の
静圧軸受けパッドはそれぞれ、前記第２のスライダから
流体圧力を受けて一定推力を発生させながら伸縮可能な
駆動機構とこの駆動機構に対して回転１自由度を有する
締結構造にて前記第２のスライダに接続しても良い。
れた４個の静圧軸受けパッドのうち、他方の対の２個の
静圧軸受けパッドはそれぞれ、前記第２のスライダから
流体圧力を受けて一定推力を発生させながら伸縮可能な
駆動機構とこの駆動機構に対して回転１自由度を有する
締結構造にて前記第２のスライダに接続しても良い。
【００１７】前記回転１自由度を有する締結構造は、Ｚ
軸まわりの回転自由度を持つ継ぎ手で実現される。
軸まわりの回転自由度を持つ継ぎ手で実現される。
【００１８】前記第３の静圧軸受け手段は、前記第２の
スライダの下面に配置された少なくとも３個の静圧軸受
けパッドから成り、該３個の静圧軸受けパッドが前記ベ
ースの軸受け案内面に対向しながら回転２自由度を有す
る締結構造にて前記第２のスライダに接続しても良い。
スライダの下面に配置された少なくとも３個の静圧軸受
けパッドから成り、該３個の静圧軸受けパッドが前記ベ
ースの軸受け案内面に対向しながら回転２自由度を有す
る締結構造にて前記第２のスライダに接続しても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１、図２を参照して、本発明に
よるＸ−Ｙステージ装置の実施の形態について説明す
る。図１は本発明によるＸ−Ｙステージ装置の基本構成
を示し、図２はその一部断面平面図である。
よるＸ−Ｙステージ装置の実施の形態について説明す
る。図１は本発明によるＸ−Ｙステージ装置の基本構成
を示し、図２はその一部断面平面図である。
【００２０】このＸ−Ｙステージ装置の固定部分は上面
を静圧軸受け案内面としたベース２０とガイドレール２
１及び２２である。ガイドレール２１、２２はそれぞ
れ、互いに対向し合う案内面２１ａ、２２ａを持つ。図
中、案内面２１ａ、２２ａに沿ってＹ軸方向に直線案内
される部分は、ガイドレール２１と２２との間に配置さ
れて両端にＴ字状部を持つＹスライダ（第１のスライ
ダ）２３と、Ｚ軸まわりの回転１自由度を持つ４個の継
ぎ手２８−１を介してＹスライダ２３のＴ字状部の側面
に接続された静圧空気軸受けパッド（第１の静圧空気軸
受け手段）２５−１〜２５−４と、Ｙスライダ２３の下
面に接続された静圧空気軸受けパッド（第２の静圧空気
軸受け手段）２７−１〜２７−３である。なお、静圧空
気軸受けパッド２７−３は、Ｙスライダ２３の中心軸に
対応する箇所に設けられ、静圧空気軸受けパッド２７−
１、２７−２はＹスライダ２３の中心軸に関してほぼ対
称な位置に設けられる。すなわち、静圧空気軸受けパッ
ド２７−１〜２７−３は、それぞれの中心が二等辺三角
形を形成するように配置される。
を静圧軸受け案内面としたベース２０とガイドレール２
１及び２２である。ガイドレール２１、２２はそれぞ
れ、互いに対向し合う案内面２１ａ、２２ａを持つ。図
中、案内面２１ａ、２２ａに沿ってＹ軸方向に直線案内
される部分は、ガイドレール２１と２２との間に配置さ
れて両端にＴ字状部を持つＹスライダ（第１のスライ
ダ）２３と、Ｚ軸まわりの回転１自由度を持つ４個の継
ぎ手２８−１を介してＹスライダ２３のＴ字状部の側面
に接続された静圧空気軸受けパッド（第１の静圧空気軸
受け手段）２５−１〜２５−４と、Ｙスライダ２３の下
面に接続された静圧空気軸受けパッド（第２の静圧空気
軸受け手段）２７−１〜２７−３である。なお、静圧空
気軸受けパッド２７−３は、Ｙスライダ２３の中心軸に
対応する箇所に設けられ、静圧空気軸受けパッド２７−
１、２７−２はＹスライダ２３の中心軸に関してほぼ対
称な位置に設けられる。すなわち、静圧空気軸受けパッ
ド２７−１〜２７−３は、それぞれの中心が二等辺三角
形を形成するように配置される。
【００２１】また、図中、Ｙ軸方向に直線案内されなが
らＸ軸方向にも直線案内される部分は、Ｙスライダ２３
に組み合わされたＸスライダ（第２のスライダ）２４
と、Ｚ軸まわりの回転１自由度を持つ４個の継ぎ手２８
−２を介してＸスライダ２４に接続された静圧空気軸受
けパッド（第３の静圧空気軸受け手段）２５−５〜２５
−８と、Ｘスライダ２４の下面に接続された静圧空気軸
受けパッド（第４の静圧空気軸受け手段）２７−４〜２
７−６である。Ｘスライダ２４は、Ｙスライダ２３をま
たぐような略逆Ｕ形状を有し、その内側面に静圧空気軸
受けパッド２５−５〜２５−８が接続されている。Ｙス
ライダ２３は、その延在方向に平行な２つの側面がＸス
ライダ２４を案内するための基準面として形成されてい
る。
らＸ軸方向にも直線案内される部分は、Ｙスライダ２３
に組み合わされたＸスライダ（第２のスライダ）２４
と、Ｚ軸まわりの回転１自由度を持つ４個の継ぎ手２８
−２を介してＸスライダ２４に接続された静圧空気軸受
けパッド（第３の静圧空気軸受け手段）２５−５〜２５
−８と、Ｘスライダ２４の下面に接続された静圧空気軸
受けパッド（第４の静圧空気軸受け手段）２７−４〜２
７−６である。Ｘスライダ２４は、Ｙスライダ２３をま
たぐような略逆Ｕ形状を有し、その内側面に静圧空気軸
受けパッド２５−５〜２５−８が接続されている。Ｙス
ライダ２３は、その延在方向に平行な２つの側面がＸス
ライダ２４を案内するための基準面として形成されてい
る。
【００２２】Ｙスライダ２３は静圧空気軸受けパッド２
５−１〜２５−４によって、ベース２０に対するＸ軸方
向の拘束を非接触に受ける。Ｙスライダ２３はまた、静
圧空気軸受けパッド２７−１〜２７−３とＹスライダ２
３の自重によって、ベース２０に対するＺ軸方向の拘束
を非接触に受ける。この２方向の拘束によりＹスライダ
２３はＹ軸方向にのみ運動（直線案内）可能となる。
５−１〜２５−４によって、ベース２０に対するＸ軸方
向の拘束を非接触に受ける。Ｙスライダ２３はまた、静
圧空気軸受けパッド２７−１〜２７−３とＹスライダ２
３の自重によって、ベース２０に対するＺ軸方向の拘束
を非接触に受ける。この２方向の拘束によりＹスライダ
２３はＹ軸方向にのみ運動（直線案内）可能となる。
【００２３】同様に、Ｘスライダ２４は静圧空気軸受け
パッド２５−５〜２５−８によって、Ｙスライダ２３に
対するＹ軸方向の拘束を非接触に受ける。Ｘスライダ２
４はまた、静圧空気軸受けパッド２７−４〜２７−６と
Ｘスライダ２４の自重によって、ベース２０に対するＺ
軸方向の拘束を非接触に受ける。これらの構成により、
Ｘスライダ２４は、ベース２０に対してＸ軸方向とＹ軸
方向に直線案内される。
パッド２５−５〜２５−８によって、Ｙスライダ２３に
対するＹ軸方向の拘束を非接触に受ける。Ｘスライダ２
４はまた、静圧空気軸受けパッド２７−４〜２７−６と
Ｘスライダ２４の自重によって、ベース２０に対するＺ
軸方向の拘束を非接触に受ける。これらの構成により、
Ｘスライダ２４は、ベース２０に対してＸ軸方向とＹ軸
方向に直線案内される。
【００２４】次に、静圧空気軸受けパッド２５−１〜２
５−８のうち、Ｙスライダ２３の一端側及びＸスライダ
２４の一端側に設けられた静圧空気軸受けパッド２５−
３〜２５−６の支持構造について説明する。静圧空気軸
受けパッド２５−３、２５−４に接合する継ぎ手２８−
１はそれぞれ、Ｙスライダ２３のＴ字状部に内蔵された
ピストン構造体２６−１、２６−２により支持されてい
る。また、ピストン構造体２６−１、２６−２はそれぞ
れ、Ｙスライダ２３との間に気密室２６ａ、２６ｂを有
している。静圧空気軸受けパッド２５−５、２５−６の
支持構造も同様である。静圧空気軸受けパッド２５−
５、２５−６に接合する継ぎ手２８−２はそれぞれ、Ｘ
スライダ２４に内蔵されたピストン構造体２６−３、２
６−４により支持されている。また、ピストン構造体２
６−３、２６−４はそれぞれ、Ｘスライダ２４との間に
気密室２６ｃ、２６ｄを有している。
５−８のうち、Ｙスライダ２３の一端側及びＸスライダ
２４の一端側に設けられた静圧空気軸受けパッド２５−
３〜２５−６の支持構造について説明する。静圧空気軸
受けパッド２５−３、２５−４に接合する継ぎ手２８−
１はそれぞれ、Ｙスライダ２３のＴ字状部に内蔵された
ピストン構造体２６−１、２６−２により支持されてい
る。また、ピストン構造体２６−１、２６−２はそれぞ
れ、Ｙスライダ２３との間に気密室２６ａ、２６ｂを有
している。静圧空気軸受けパッド２５−５、２５−６の
支持構造も同様である。静圧空気軸受けパッド２５−
５、２５−６に接合する継ぎ手２８−２はそれぞれ、Ｘ
スライダ２４に内蔵されたピストン構造体２６−３、２
６−４により支持されている。また、ピストン構造体２
６−３、２６−４はそれぞれ、Ｘスライダ２４との間に
気密室２６ｃ、２６ｄを有している。
【００２５】次に、このＸ−Ｙステージ装置の作用につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２６】（１）ピストン構造体２６−１と２６−２
の背面にある気密室２６ａと２６ｂに作動流体（空気な
ど）を一定の圧力で供給することにより、静圧空気軸受
けパッド２５−１〜２５−４は、ガイドレール２１、２
２の案内面２１ａ、２２ａに対して一定の力で押し付け
られる。一方、静圧空気軸受けパッド２５−１〜２５−
４へ供給される空気圧は案内面２１ａ、２２ａに作用
し、静圧空気軸受けパッド２５−１〜２５−４を案内面
２１ａ、２２ａから離す方向に力を発生する。これら方
向の異なる力のバランスによりＹスライダ２３はＸ軸方
向に力の拘束を受けながら浮上する。
の背面にある気密室２６ａと２６ｂに作動流体（空気な
ど）を一定の圧力で供給することにより、静圧空気軸受
けパッド２５−１〜２５−４は、ガイドレール２１、２
２の案内面２１ａ、２２ａに対して一定の力で押し付け
られる。一方、静圧空気軸受けパッド２５−１〜２５−
４へ供給される空気圧は案内面２１ａ、２２ａに作用
し、静圧空気軸受けパッド２５−１〜２５−４を案内面
２１ａ、２２ａから離す方向に力を発生する。これら方
向の異なる力のバランスによりＹスライダ２３はＸ軸方
向に力の拘束を受けながら浮上する。
【００２７】また、静圧空気軸受けパッド２７−１〜２
７−３は、Ｙスライダ２３の自重によりベース２０へ押
しつける力を受けながら静圧空気軸受けパッド２７−１
〜２７−３へ供給される空気圧によりベース２０から離
れる方向に力を受ける。これにより、Ｙスライダ２３は
Ｚ軸方向に力の拘束を受けながら浮上する。Ｘスライダ
２４についても同様である。本構造により、Ｘスライダ
２４はベース２０に対してＸ軸、Ｙ軸方向へ非接触案内
される。
７−３は、Ｙスライダ２３の自重によりベース２０へ押
しつける力を受けながら静圧空気軸受けパッド２７−１
〜２７−３へ供給される空気圧によりベース２０から離
れる方向に力を受ける。これにより、Ｙスライダ２３は
Ｚ軸方向に力の拘束を受けながら浮上する。Ｘスライダ
２４についても同様である。本構造により、Ｘスライダ
２４はベース２０に対してＸ軸、Ｙ軸方向へ非接触案内
される。
【００２８】（２）外部環境の温度変化によってＹスラ
イダ２３が熱膨張し、その長さ寸法Ｌ１が変化すると、
ピストン構造体２６−１、２６−２は気密室２６ａ、２
６ｂへ供給される作動流体（空気など）により一定力で
押されながらピストンストロークの範囲内で伸縮する。
これにより案内面２１ａ、２２ａ間の距離Ｌ２に対する
静圧空気軸受けパッド２５−２と２５−４の端面間の距
離Ｌ３の差は浮上隙間として一定に保たれる。
イダ２３が熱膨張し、その長さ寸法Ｌ１が変化すると、
ピストン構造体２６−１、２６−２は気密室２６ａ、２
６ｂへ供給される作動流体（空気など）により一定力で
押されながらピストンストロークの範囲内で伸縮する。
これにより案内面２１ａ、２２ａ間の距離Ｌ２に対する
静圧空気軸受けパッド２５−２と２５−４の端面間の距
離Ｌ３の差は浮上隙間として一定に保たれる。
【００２９】一般に、静圧軸受けの剛性値は、図３に示
すように、浮上隙間に依存して変化する性質があるが、
前述の作用により、長さ寸法Ｌ１が変化しても浮上隙
間、すなわち案内剛性値も変化しないので、初期設計通
りの性能を維持することが可能である。
すように、浮上隙間に依存して変化する性質があるが、
前述の作用により、長さ寸法Ｌ１が変化しても浮上隙
間、すなわち案内剛性値も変化しないので、初期設計通
りの性能を維持することが可能である。
【００３０】Ｘスライダ２４についても同様に距離Ｌ６
あるいは寸法Ｌ４が変化しても寸法Ｌ４と距離Ｌ５との
差、すなわち浮上隙間は一定に保たれる。但し、Ｌ４は
Ｙスライダ２３における延在方向に平行な２つの側面間
の寸法、Ｌ５は静圧空気軸受けパッド２５−５と２５−
７との端面間の距離、Ｌ６はＸスライダ２４における逆
Ｕ形状部の互いに対向し合う２つの内側面間の距離であ
る。
あるいは寸法Ｌ４が変化しても寸法Ｌ４と距離Ｌ５との
差、すなわち浮上隙間は一定に保たれる。但し、Ｌ４は
Ｙスライダ２３における延在方向に平行な２つの側面間
の寸法、Ｌ５は静圧空気軸受けパッド２５−５と２５−
７との端面間の距離、Ｌ６はＸスライダ２４における逆
Ｕ形状部の互いに対向し合う２つの内側面間の距離であ
る。
【００３１】図４は、図１の案内構造を適用したＸ−Ｙ
ステージ装置の構成を示した図である。ここでは、Ｙス
ライダ２３の駆動源として、ガイドレール２１、２２上
にそれぞれ構成された一対のリニアモータ３１を、Ｘス
ライダ２４の駆動源としてＹスライダ２３上に構成され
たリニアモータ３２をそれぞれ使用している。リニアモ
ータ３１、３２は同じ構造であり、周知であるのでリニ
アモータ３１について簡単に説明すると、ギャップをお
いて配列した多数の上側永久磁石３１−１と多数の下側
永久磁石３１−２との間にＹスライダ２３から延ばした
コイル（図示せず）を配置して成る。
ステージ装置の構成を示した図である。ここでは、Ｙス
ライダ２３の駆動源として、ガイドレール２１、２２上
にそれぞれ構成された一対のリニアモータ３１を、Ｘス
ライダ２４の駆動源としてＹスライダ２３上に構成され
たリニアモータ３２をそれぞれ使用している。リニアモ
ータ３１、３２は同じ構造であり、周知であるのでリニ
アモータ３１について簡単に説明すると、ギャップをお
いて配列した多数の上側永久磁石３１−１と多数の下側
永久磁石３１−２との間にＹスライダ２３から延ばした
コイル（図示せず）を配置して成る。
【００３２】
【発明の効果】上記（１）の効果として、例えばＹ軸方
向に可動のＹ軸テーブル上にＸ軸方向に可動のＸ軸テー
ブルを積み上げる従来のスタック型ステージ構造に比
べ、ＸスライダのＺ軸方向の案内面はベースの上面のみ
となるので、案内精度を維持し易い。
向に可動のＹ軸テーブル上にＸ軸方向に可動のＸ軸テー
ブルを積み上げる従来のスタック型ステージ構造に比
べ、ＸスライダのＺ軸方向の案内面はベースの上面のみ
となるので、案内精度を維持し易い。
【００３３】上記（１）の効果として、従来のスタック
型ステージ構造に比べ、扁平なステージ構造とすること
ができる。また、これにより可動部の重心位置をスタッ
ク型ステージ構造に比べ、よりＺ軸方向案内面に近づけ
ることができ（低重心構造）、ワーク上面でのアッベ誤
差を低減できる。
型ステージ構造に比べ、扁平なステージ構造とすること
ができる。また、これにより可動部の重心位置をスタッ
ク型ステージ構造に比べ、よりＺ軸方向案内面に近づけ
ることができ（低重心構造）、ワーク上面でのアッベ誤
差を低減できる。
【００３４】上記（１）の効果として、従来のスタック
型ステージ構造ではＸ軸テーブルの移動により自重に起
因するＹ軸テーブル部材の撓み変形をもたらし、これは
Ｙ軸テーブル部材の軸方向の長さが大きくなるほど顕著
になるが、本発明ではＸスライダの負荷は直接ベースに
作用する。これにより自重により変形する内部構造部品
点数を減らせるので、より高い案内精度を維持できる。
型ステージ構造ではＸ軸テーブルの移動により自重に起
因するＹ軸テーブル部材の撓み変形をもたらし、これは
Ｙ軸テーブル部材の軸方向の長さが大きくなるほど顕著
になるが、本発明ではＸスライダの負荷は直接ベースに
作用する。これにより自重により変形する内部構造部品
点数を減らせるので、より高い案内精度を維持できる。
【００３５】上記（２）の効果として、従来のＸ−Ｙス
テージ（図７）あるいは従来のスタック型ステージ構造
に比べ、熱による内部構造部品の寸法変化による案内精
度劣化を低減できる。
テージ（図７）あるいは従来のスタック型ステージ構造
に比べ、熱による内部構造部品の寸法変化による案内精
度劣化を低減できる。
【００３６】上記（２）の効果として、従来のＸ−Ｙス
テージあるいは従来のスタック型ステージ構造に比べ、
部品加工精度及び、組立精度要求が低くても、案内精度
劣化を低減できる。例えは、２つのガイドレールの対向
し合う案内面の平行度要求が低い場合、寸法Ｌ２はＹ座
標の位置により変化する。上記（２）のピストン構造体
の作用により、この寸法変化も力のバランスにより寸法
Ｌ３が変化吸収することで浮上隙間を一定に保つことが
できる。
テージあるいは従来のスタック型ステージ構造に比べ、
部品加工精度及び、組立精度要求が低くても、案内精度
劣化を低減できる。例えは、２つのガイドレールの対向
し合う案内面の平行度要求が低い場合、寸法Ｌ２はＹ座
標の位置により変化する。上記（２）のピストン構造体
の作用により、この寸法変化も力のバランスにより寸法
Ｌ３が変化吸収することで浮上隙間を一定に保つことが
できる。
【図１】本発明によるＸ−Ｙステージ装置の基本構成を
示した斜視図である。
示した斜視図である。
【図２】図１の基本構成の一部断面平面図である。
【図３】静圧軸受けの隙間に対する剛性特性を示した図
である。
である。
【図４】図１の構成を適用したＸ−Ｙステージ装置の構
成を示した斜視図である。
成を示した斜視図である。
【図５】従来の１軸の静圧軸受け機構の基本構成を示し
た斜視図である。
た斜視図である。
【図６】図５の主要部を線Ａ−Ａ方向から見た断面図で
ある。
ある。
【図７】従来のＸ−Ｙステージ装置の基本構成を示した
斜視図である。
斜視図である。
【図８】図７の主要部を線Ｂ−Ｂ方向から見た図であ
る。
る。
２０ ベース ２１、２２ ガイドレール ２１ａ、２２ａ 案内面 ２３ Ｙスライダ ２４ Ｘスライダ ２５−１〜２５−８、２７−１〜２７−６ 静圧空気
軸受けパッド ２６−１〜２６−４ ピストン構造体 ２６ａ〜２６ｄ 気密室 ２８−１、２８−２ 継ぎ手 ３１、３２ リニアモータ ３１−１ 上側永久磁石 ３１−２ 下側永久磁石
軸受けパッド ２６−１〜２６−４ ピストン構造体 ２６ａ〜２６ｄ 気密室 ２８−１、２８−２ 継ぎ手 ３１、３２ リニアモータ ３１−１ 上側永久磁石 ３１−２ 下側永久磁石
Claims (7)
- 【請求項１】 軸受け案内面を有するベースと、 該ベース上においてＸ軸あるいはＹ軸方向に延在するよ
うに固定され、互いに対向する案内面を持つ一対のガイ
ドレールと、 該一対のガイドレールの間に、前記案内面に沿って移動
可能に配置された第１のスライダと、 該第１のスライダに、その延在方向に移動可能に組み合
わされた第２のスライダとを含み、 前記第１のスライダと前記一対のガイドレールの前記案
内面との間及び前記ベースの前記軸受け案内面との間に
それぞれ、第１、第２の静圧軸受け手段を介在させ、 前記第２のスライダと前記ベースの前記軸受け案内面と
の間及び前記第１のスライダとの間にもそれぞれ、第
３、第４の静圧軸受け手段を介在させたことを特徴とす
るＸ−Ｙステージ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のＸ−Ｙステージ装置にお
いて、前記第１のスライダは、その両端にＴ字状部を有
し、前記第１の静圧軸受け手段は前記Ｔ字状部の側面に
一対ずつ配置された４個の静圧軸受けパッドから成るこ
とを特徴とするＸ−Ｙステージ装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のＸ−Ｙステージ装置にお
いて、前記Ｔ字状部に一対ずつ配置された４個の静圧軸
受けパッドのうち、一方の対の２個の静圧軸受けパッド
はそれぞれ、回転１自由度を有する締結構造にて前記第
１のスライダに接続されていることを特徴とするＸ−Ｙ
ステージ装置。 - 【請求項４】 請求項２記載のＸ−Ｙステージ装置にお
いて、前記Ｔ字状部に一対ずつ配置された４個の静圧軸
受けパッドのうち、他方の対の２個の静圧軸受けパッド
はそれぞれ、前記第１のスライダから流体圧力を受けて
一定推力を発生させながら伸縮可能な駆動機構とこの駆
動機構に対して回転１自由度を有する締結構造にて前記
第１のスライダに接続されていることを特徴とするＸ−
Ｙステージ装置。 - 【請求項５】 請求項３あるいは４記載のＸ−Ｙステー
ジ装置において、前記回転１自由度を有する締結構造
は、Ｚ軸まわりの回転自由度を持つ継ぎ手であることを
特徴とするＸ−Ｙステージ装置。 - 【請求項６】 請求項１記載のＸ−Ｙステージ装置にお
いて、前記第２の静圧軸受け手段は、前記第１のスライ
ダの下面に配置された少なくとも３個の静圧軸受けパッ
ドから成り、該３個の静圧軸受けパッドが前記ベースの
軸受け案内面に対向しながら回転２自由度を有する締結
構造にて前記第１のスライダに接続されていることを特
徴とするＸ−Ｙステージ装置。 - 【請求項７】 請求項１記載のＸ−Ｙステージ装置にお
いて、前記第１のスライダは、その延在方向に平行な２
つの側面が前記第２のスライダを案内するための基準面
として形成されており、前記第２のスライダは、前記第
１のスライダをまたぐような略逆Ｕ形状を有し、前記第
３の静圧軸受け手段は前記逆Ｕ形状部の内側面に一対ず
つ配置された４個の静圧軸受けパッドから成ることを特
徴とするＸ−Ｙステージ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33221398A JP3438131B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Ｘ−ｙステージ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33221398A JP3438131B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Ｘ−ｙステージ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155186A true JP2000155186A (ja) | 2000-06-06 |
| JP3438131B2 JP3438131B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=18252447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33221398A Expired - Fee Related JP3438131B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Ｘ−ｙステージ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3438131B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6584367B1 (en) | 1999-07-02 | 2003-06-24 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Stage position control method and stage position control apparatus capable of improving positioning precision |
| US6629471B2 (en) | 2001-12-19 | 2003-10-07 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | X-Y stage apparatus capable of reducing the number of drive sources |
| KR100419378B1 (ko) * | 2000-11-29 | 2004-02-19 | 주식회사 에스에프에이 | 디바이더 장치 |
| JP2007266585A (ja) * | 2006-03-02 | 2007-10-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ステージ装置 |
| KR100828459B1 (ko) * | 2004-07-14 | 2008-05-13 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 이동체 위치 제어장치 및 이 제어장치를 이용한스테이지장치 |
| KR100852876B1 (ko) | 2006-02-17 | 2008-08-19 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 스테이지장치 |
| CN100515659C (zh) * | 2003-03-28 | 2009-07-22 | 住友重机械工业株式会社 | X-y载物台装置 |
| JP2009241193A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Ｘｙステージ装置 |
| JP2009241192A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Ｘｙステージ装置 |
| US7743998B2 (en) | 2003-10-23 | 2010-06-29 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Stage device |
| US7946767B2 (en) | 2007-07-11 | 2011-05-24 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd | Hydrostatic bearing and stage apparatus |
| KR101087529B1 (ko) * | 2006-03-02 | 2011-11-28 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 스테이지장치 |
| CN114724618A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-08 | 上海隐冠半导体技术有限公司 | 三轴运动台 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102436854B (zh) * | 2011-09-01 | 2013-06-05 | 张瑞杰 | 一种水平气浮台 |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP33221398A patent/JP3438131B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6584367B1 (en) | 1999-07-02 | 2003-06-24 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Stage position control method and stage position control apparatus capable of improving positioning precision |
| KR100419378B1 (ko) * | 2000-11-29 | 2004-02-19 | 주식회사 에스에프에이 | 디바이더 장치 |
| US6629471B2 (en) | 2001-12-19 | 2003-10-07 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | X-Y stage apparatus capable of reducing the number of drive sources |
| CN100515659C (zh) * | 2003-03-28 | 2009-07-22 | 住友重机械工业株式会社 | X-y载物台装置 |
| US7743998B2 (en) | 2003-10-23 | 2010-06-29 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Stage device |
| KR100828459B1 (ko) * | 2004-07-14 | 2008-05-13 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 이동체 위치 제어장치 및 이 제어장치를 이용한스테이지장치 |
| KR100852876B1 (ko) | 2006-02-17 | 2008-08-19 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 스테이지장치 |
| JP2007266585A (ja) * | 2006-03-02 | 2007-10-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ステージ装置 |
| KR101087529B1 (ko) * | 2006-03-02 | 2011-11-28 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 스테이지장치 |
| TWI457193B (zh) * | 2006-03-02 | 2014-10-21 | Sumitomo Heavy Industries | Stage device |
| US7946767B2 (en) | 2007-07-11 | 2011-05-24 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd | Hydrostatic bearing and stage apparatus |
| JP2009241193A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Ｘｙステージ装置 |
| JP2009241192A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Ｘｙステージ装置 |
| CN114724618A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-08 | 上海隐冠半导体技术有限公司 | 三轴运动台 |
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|---|---|
| JP3438131B2 (ja) | 2003-08-18 |
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