JP2001341046A - X-y stage device - Google Patents

X-y stage device

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JP2001341046A
JP2001341046A JP2000165524A JP2000165524A JP2001341046A JP 2001341046 A JP2001341046 A JP 2001341046A JP 2000165524 A JP2000165524 A JP 2000165524A JP 2000165524 A JP2000165524 A JP 2000165524A JP 2001341046 A JP2001341046 A JP 2001341046A
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誠 金子
Yasuhito Nakamori
靖仁 中森
Masanobu Sugimine
正信 杉峰
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To drastically enhance speed and accuracy for positioning a traveling table in the directions of the X-axis and the Y-axis. SOLUTION: A X-Y stage device 15 which supports the traveling table 2 against a fixed base 1 such that the traveling table 2 is capable of minute displacement within a plane of the X-axis-the Y-axis, and which allows a member placed on the traveling table 2 to be positioned within the plane of the X-axis-the Y-axis, comprises an elastic hinge having a characteristic of being flexible only in one or two directions among each of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis and rigid in the other directions, wherein the traveling table 2 is supported such that it is capable of minute displacement against the fixed base 1 by utilizing elastic deformation of the elastic hinge in the direction which is flexible, and further the traveling table 2 is allowed for minute displacement within the plane of the X-axis-the Y-axis by a linear motor 7 for driving in a direction of the X-axis and a linear motor 3 for driving in a direction of the Y-axis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、X軸−Y軸平面内
で移動可能な移動テーブルを備え、該移動テーブル上に
設置される部材を前記X軸−Y軸平面内で位置決め可能
なX−Yステージ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a moving table movable in an X-axis and Y-axis plane, and an X-axis capable of positioning a member set on the moving table in the X-axis and Y-axis plane. A Y-stage device;

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のX−Yステージ装置は、
電子部品搭載装置(チップマウンタ)、工作機械、光学
系(レンズ・ミラー等)の制御機構等の数多くの産業分
野で広く利用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of XY stage apparatus has
It is widely used in many industrial fields such as electronic component mounting devices (chip mounters), machine tools, and control mechanisms for optical systems (such as lenses and mirrors).

【0003】図7に、従来のX−Yステージ装置300
を示す。このX−Yステージ装置300は、X軸案内機
構303におけるX軸テーブル(図示省略)上に、X−
Yテーブル307を有するY軸案内機構306を搭載し
たものである。X軸案内機構303は、X軸方向に配置
されるX軸ボールネジ302と、このX軸ボールネジ3
02を回転駆動するX軸サーボモータ301と、を備え
ており、このX軸サーボモータ301を適宜制御するこ
とによって、Y軸案内機構306全体がX軸方向に移動
・位置決めされる。Y軸案内機構306は、Y軸方向に
配置されるY軸ボールネジ305と、このY軸ボールネ
ジ305を回転駆動するY軸サーボモータ304と、を
備えており、このY軸サーボモータ304を適宜制御す
ることによって、X−Yテーブル307が、Y軸案内機
構306上でY軸方向に移動・位置決めされる。従っ
て、X軸及びY軸サーボモータ301、304を制御す
れば、X−Yテーブル307がX軸方向及びY軸方向に
位置決めされるようになっている。
FIG. 7 shows a conventional XY stage apparatus 300.
Is shown. The XY stage device 300 is provided on an X-axis table (not shown) in the X-axis guide mechanism 303.
A Y-axis guide mechanism 306 having a Y table 307 is mounted. The X-axis guide mechanism 303 includes an X-axis ball screw 302 arranged in the X-axis direction and the X-axis ball screw 3.
And an X-axis servo motor 301 for driving the rotation of the Y-axis guide mechanism 306. By appropriately controlling the X-axis servo motor 301, the entire Y-axis guide mechanism 306 is moved and positioned in the X-axis direction. The Y-axis guide mechanism 306 includes a Y-axis ball screw 305 arranged in the Y-axis direction, and a Y-axis servo motor 304 for driving the Y-axis ball screw 305 to rotate. The Y-axis servo motor 304 is appropriately controlled. By doing so, the XY table 307 is moved and positioned on the Y-axis guide mechanism 306 in the Y-axis direction. Therefore, by controlling the X-axis and Y-axis servomotors 301 and 304, the XY table 307 is positioned in the X-axis direction and the Y-axis direction.

【0004】X軸及びY軸サーボモータ301、304
の制御方式には、例えば、エンコーダによって計測され
るX軸及びY軸ボールネジ302、305の回転量から
X−Yテーブル307の移動量を予測し、その予測値か
らX軸及びY軸サーボモータ301、304を制御する
セミクローズドループ制御方式や、又、X−Yテーブル
307の移動量をリニアゲージ等によって直接計測し、
その値からX軸及びY軸サーボモータ301、304を
フィードバック制御するフルクローズドループ制御方式
等がある。
[0004] X-axis and Y-axis servo motors 301 and 304
In the control method, for example, the movement amount of the XY table 307 is predicted from the rotation amounts of the X-axis and Y-axis ball screws 302 and 305 measured by the encoder, and the X-axis and Y-axis servomotors 301 are calculated from the predicted values. , 304, and the moving amount of the XY table 307 is directly measured by a linear gauge or the like,
There is a full closed loop control system or the like in which the X-axis and Y-axis servo motors 301 and 304 are feedback-controlled from the values.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年、技術の高度化に
伴ってX−Yテーブル307の「高速制御」、「精密制
御」等の要求が高まってきている。高速制御を達成しよ
うとする場合、各ボールネジ302、305等のシャフ
ト機構による駆動方式では、正転・逆転の切替時や、急
加減速時等に振動が増大するので、制御速度を高めるの
に一定の限界があった。又、精密制御を達成しようとす
る場合、セミクローズドループ制御方式では、各ボール
ネジ302、305の撓み、バックラッシ等が考慮され
ないので、結局、X−Yテーブル307を精密に制御す
ることが困難であった。
In recent years, demands for "high-speed control", "precise control", etc. of the XY table 307 have been increased with the advancement of technology. When high-speed control is to be achieved, the driving method using a shaft mechanism such as each of the ball screws 302 and 305 increases vibration at the time of switching between normal rotation and reverse rotation and at the time of rapid acceleration / deceleration. There were certain limits. In order to achieve precision control, the semi-closed loop control method does not consider the bending and backlash of each of the ball screws 302 and 305, so that it is difficult to precisely control the XY table 307 after all. Was.

【0006】又、フルクローズドループ制御方式によれ
ばより精密な制御が可能になるが、しかしながら制御速
度が上昇すると各ボールネジ302、305の振動がX
−Yテーブル307に伝達してX−Yテーブル7の位置
計測信号が不安定となった。その結果、信号が不安定と
なる分、フィードバック制御の応答性を高めることが出
来ないという問題が生じた。
[0006] Further, according to the full closed loop control system, more precise control is possible. However, when the control speed increases, the vibration of each ball screw 302, 305 becomes X.
-The signal transmitted to the Y table 307 and the position measurement signal of the XY table 7 became unstable. As a result, there has been a problem that the response of the feedback control cannot be improved due to the unstable signal.

【0007】更に、X−Yステージ装置300が、X軸
案内機構303の上にY軸案内機構306設置するとい
う2段積み上げ構造となっているので、重心が高くなっ
て自身の重さによって転倒モーメントが生じ易く、その
結果、急激な加・減速制御の際にX軸−Y軸テーブル7
に振れが発生して位置決め誤差が増大した。また、この
ような2段積み上げ構造の場合、最下段に位置するX軸
案内機構303にとっては、Y軸案内機構306の総て
が移動負荷(慣性負荷)となるが、Y軸案内機構306
の移動負荷はX−Yテーブル307のみであるので、X
軸方向の制御とY軸方向の制御との応答性に差が生じて
いた。例えば円を描く場合やX−Y軸に斜行する移動の
ように、X−Yテーブル307をX軸、Y軸同時に駆動
する場合に精度が悪化するという問題が生じ、高速な制
御を実現することが困難となっていた。
Further, since the XY stage device 300 has a two-stage stacking structure in which the Y-axis guide mechanism 306 is installed on the X-axis guide mechanism 303, the center of gravity becomes high and the XY stage apparatus 300 falls over due to its own weight. Moment is likely to occur, and as a result, during rapid acceleration / deceleration control, the X-axis-Y-axis table 7
And the positioning error increased. In the case of such a two-stage stacking structure, all of the Y-axis guide mechanisms 306 are moving loads (inertial loads) for the X-axis guide mechanisms 303 located at the bottom, but the Y-axis guide mechanisms 306
Is only the XY table 307,
There has been a difference in responsiveness between the control in the axial direction and the control in the Y-axis direction. For example, when the XY table 307 is driven at the same time as the X-axis and the Y-axis as in the case of drawing a circle or moving obliquely to the XY-axis, there is a problem that accuracy is deteriorated, and high-speed control is realized. It was difficult.

【0008】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、コンパクトな構成で、高速且つ高精度制御が可
能とされたX−Yステージ装置を得ることを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an XY stage device having a compact configuration and capable of high-speed and high-accuracy control.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、固定基台に対
して移動テーブルを所定のX軸−Y軸平面内において微
少変位可能に支持し、該移動テーブルに載置される部材
をX軸−Y軸平面内で位置決め可能なX−Yステージ装
置において、X軸、Y軸、Z軸の各方向のうち、1又は
2の方向に対してのみ柔で、その他の方向に対して剛の
特性を有し、X軸、Y軸、Z軸のいずれかの方向に沿っ
て配置されることにより、自身の両端に接続された部材
間の前記柔とされた方向における相対変位のみを許容し
得る一種以上の複数の弾性ヒンジを備え、各弾性ヒンジ
の前記柔とされた方向の弾性変形を利用して、前記移動
テーブルをX軸−Y軸平面内で前記固定基台に対して微
少変位可能に支持すると共に、前記固定基台及び前記移
動テーブルに自身の固定部及び可動部がそれぞれ配置さ
れ、前記移動テーブルを固定基台に対してX軸方向に相
対移動させることが可能なX軸方向駆動用のリニアモー
タと、前記固定基台及び前記移動テーブルに自身の固定
部及び可動部がそれぞれ配置され、前記移動テーブルを
固定基台に対してY軸方向に相対移動させることが可能
なY軸方向駆動用のリニアモータとにより、固定基台に
対して移動テーブルを前記X軸−Y軸平面内において微
少変位させることにより上記目的を達成するものであ
る。
According to the present invention, a moving table is supported on a fixed base such that it can be displaced minutely in a predetermined X-axis-Y-axis plane, and a member mounted on the moving table is fixed to an X-axis. In an XY stage device that can be positioned in the axis-Y-axis plane, only one or two of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are flexible and rigid in other directions. By being arranged along any of the X-axis, Y-axis, and Z-axis, only relative displacement in the softened direction between members connected to both ends thereof is allowed. A plurality of elastic hinges that can be used to move the moving table with respect to the fixed base in the X-Y plane using the elastic deformation of each elastic hinge in the softened direction. Displaceably supported, and fixed to the fixed base and the movable table. A fixed portion and a movable portion are respectively arranged, and a linear motor for driving in the X-axis direction capable of relatively moving the moving table in the X-axis direction with respect to the fixed base; and the fixed base and the moving table. Its own fixed part and movable part are respectively arranged, and the moving table is moved relative to the fixed base in the Y-axis direction. The above object is achieved by slightly displacing the moving table within the X-axis-Y-axis plane.

【0010】本発明者は、X−Yステージ装置におい
て、移動テーブルをX軸−Y軸方向に移動可能な状態で
保持する「弾性ヒンジ」と、移動テーブルを駆動する
「リニアモータ」とを備えた構成を採用した。
The inventor of the present invention has provided an XY stage device with an "elastic hinge" for holding the moving table so as to be movable in the X-Y direction and a "linear motor" for driving the moving table. Configuration was adopted.

【0011】弾性ヒンジ自体の基本的な構造は公知であ
り、一般に特定の一方向においてのみ柔で他の方向にお
いて剛なる特性を有し、自身の両端に接続された部材間
の前記柔の方向における相対変位のみを許容する機能を
有する。従って、今、例えばX方向に対してのみ柔で、
Y方向及びZ方向に対して剛の特性を有し、前記X−Y
平面内のY方向に沿って配置されることにより、自身の
両端に接続された部材間のX方向における相対変位のみ
を許容する弾性ヒンジを考えた場合、該弾性ヒンジの弾
性変形により、可動部材を固定部材に対しX方向に相対
移動させることが出来る。その一方で、この第1弾性ヒ
ンジはY方向及びZ方向の相対移動は殆ど許容しない。
つまり、可動部材をX方向に「案内」することができる
ようになる。
The basic structure of the elastic hinge itself is well known and generally has the property of being flexible only in one specific direction and being rigid in the other direction, and between the members connected to both ends thereof. Has a function to allow only relative displacement in. Therefore, now, for example, only in the X direction,
It has rigid characteristics in the Y direction and the Z direction,
Considering an elastic hinge that is arranged along the Y direction in the plane to allow only a relative displacement in the X direction between members connected to both ends of the movable hinge, a movable member is formed by elastic deformation of the elastic hinge. Can be moved relative to the fixing member in the X direction. On the other hand, the first elastic hinge hardly allows relative movement in the Y direction and the Z direction.
That is, the movable member can be "guided" in the X direction.

【0012】又、例えば、曲げ方向に柔で軸線方向に剛
なる特性を有した棒状の弾性ヒンジを、自身の軸線方向
をZ軸方向に向けて配置すれば、その両端に接続された
部材間のX−Y平面内の相対変位を許容することができ
る。
For example, if a bar-shaped elastic hinge having characteristics of being flexible in the bending direction and stiff in the axial direction is arranged with its own axis direction oriented in the Z-axis direction, the distance between members connected to both ends thereof can be increased. Can be allowed in the XY plane.

【0013】このような弾性ヒンジを利用して移動テー
ブルをX−Y平面内で移動可能に支持するようにした場
合、従来のような複雑な案内機構が不要となるため、小
型化、低コスト化が可能となると共に、移動テーブル周
りの(移動テーブルと一緒に駆動される)部材の構造を
簡素化できるため、移動テーブルを駆動するための駆動
手段の慣性負荷を小さくすることができ、応答性の良い
高精度な駆動制御が可能となる。
When the movable table is movably supported in the XY plane by using such an elastic hinge, a complicated guide mechanism as in the related art is not required, so that the size and the cost are reduced. And the structure of the members around the moving table (driven together with the moving table) can be simplified, so that the inertial load of the driving means for driving the moving table can be reduced, and the response can be reduced. High-precision drive control with good characteristics can be performed.

【0014】ここで、本発明においては、このように弾
性ヒンジを介して支持された移動テーブルをリニアモー
タを用いて駆動するようにしている。これは、これらを
組み合わせることによって以下のような「相乗効果」を
得るためである。
Here, in the present invention, the moving table thus supported via the elastic hinge is driven using a linear motor. This is to obtain the following “synergistic effect” by combining them.

【0015】即ち、本発明において駆動装置として採用
されているリニアモータは、固定子と可動子が固定基台
と移動テーブルとの間に直接設置され、磁力による「非
接触状態の」推力によって相対部材を直接的に駆動し、
高速且つ高精度制御が達成できるという特徴を有してい
る。従って、非接触であることから、移動テーブルを一
方向(例えばX軸方向)に駆動すると共に、それと直角
方向(例えばY軸方向)の移動テーブルの移動を「許
容」することができる。従って、ボールネジ等の駆動機
構のように、X軸方向駆動装置の「上に」Y軸方向駆動
装置を設置する必要がなるなるので、慣性負荷が激減す
ると共に低重心化を図ることが出来る。
That is, in the linear motor employed as the driving device in the present invention, the stator and the mover are directly installed between the fixed base and the moving table, and the relative force is generated by the "non-contact state" thrust by the magnetic force. Drive the member directly,
It has the feature that high-speed and high-accuracy control can be achieved. Therefore, since there is no contact, it is possible to drive the moving table in one direction (for example, the X-axis direction) and “allow” the movement of the moving table in a direction perpendicular thereto (for example, the Y-axis direction). Accordingly, it becomes necessary to install a Y-axis direction driving device “on” the X-axis direction driving device like a driving mechanism such as a ball screw, so that the inertial load can be drastically reduced and the center of gravity can be reduced.

【0016】勿論、弾性ヒンジが弾性変形すると自身の
長手方向寸法に変動が生じやすいので、移動テーブルの
変位に「微小のずれ(スライド成分)」が発生する可能
性がある。しかし、リニアモータによれば、そのずれも
許容することもでき、しかも、その「ずれ」分の誤差
は、直交する他方のリニアモータ及び弾性ヒンジによっ
て補正することが出来る。
Of course, when the elastic hinge is elastically deformed, the longitudinal dimension of the elastic hinge tends to fluctuate, so that a "micro displacement (slide component)" may occur in the displacement of the moving table. However, according to the linear motor, the deviation can be tolerated, and the error corresponding to the “displacement” can be corrected by the other linear motor and the elastic hinge that are orthogonal to each other.

【0017】従って、弾性ヒンジとリニアモータが合理
的な思想で組み合わされているので、X軸−Y軸平面内
で極めて高速且つ高精度な位置決めが可能となってい
る。
Therefore, since the elastic hinge and the linear motor are combined with a rational idea, extremely high-speed and high-precision positioning in the X-axis-Y-axis plane is possible.

【0018】又この弾性ヒンジは、移動テーブルが変位
するに伴って生じる反力(復元力)が「線形性」(或い
は線形性に近い特性)を有しているという特徴を有す
る。一般的に、ボールネジ等の機械的な駆動手段を利用
する場合はその回転量等によって容易に移動テーブルの
変位量を算出することが出来るが、磁力によって駆動す
るリニアモータは、移動テーブルの変位量等を直接計測
することによるフルクローズドループ制御を採用しなけ
ればならない。従って、その案内機構の非線形的変動が
大きいと、制御が複雑となり応答性等に大きな影響を受
けてしまうが、上述のように線形に近い特性を有する構
成にした結果、移動テーブルのX軸−Y軸方向計測値か
らのフィードバック制御が容易となり、高速且つ高精度
な位置決め(位置補正)が可能となる。
This elastic hinge is characterized in that the reaction force (restoring force) generated as the moving table is displaced has "linearity" (or a characteristic close to linearity). In general, when a mechanical driving means such as a ball screw is used, the displacement amount of the moving table can be easily calculated based on the amount of rotation or the like. However, the linear motor driven by magnetic force requires the displacement amount of the moving table. Full-closed loop control by directly measuring such factors must be adopted. Therefore, if the non-linear fluctuation of the guide mechanism is large, the control becomes complicated and the response is greatly affected. However, as a result of the configuration having the characteristic close to linear as described above, the X- Feedback control from the Y-axis direction measurement value is facilitated, and high-speed and high-accuracy positioning (position correction) can be performed.

【0019】その結果、各リニアモータの駆動力と上記
復元力を合理的に組み合わせれば、極めて応答性の良い
位置決め制御が可能になり、特に、移動テーブル上に配
設される部材を微小振動又は揺動回転させることも可能
となる(なお、これらの運動は、高速の周期的な位置決
め制御としてとらえることができる)。これは、リニア
モータにおける推力の正・逆を高速に(電気的に)切り
換えることが出来るという特徴と、復元力の「線形性」
という特徴とが融合された結果である。
As a result, if the driving force of each linear motor and the restoring force are rationally combined, positioning control with extremely responsiveness becomes possible. Alternatively, it is possible to swing and rotate (these movements can be regarded as high-speed periodic positioning control). This is a characteristic that the thrust of the linear motor can be switched between forward and reverse at high speed (electrically), and "linearity" of the restoring force.
This is the result of the fusion of these features.

【0020】又、以上に示したような微小・精密制御
を、例えばボールネジやベアリング等を介在させて行お
うとすると、このボールネジ等における局所部分(特定
部分)に繰り返し応力が作用し、局所的に疲労が生じて
寿命が低下するという問題があったが、この弾性ヒンジ
によれば、転動疲労が構造上生じないため、長時間に渡
って安定した制御特性を発揮できるようになる。
Further, when the minute and precise control as described above is to be performed with, for example, a ball screw or a bearing, a local portion (specific portion) of the ball screw or the like is repeatedly subjected to stress, and locally There is a problem that fatigue occurs and the life is shortened. However, according to this elastic hinge, rolling fatigue does not occur structurally, so that stable control characteristics can be exhibited for a long time.

【0021】更に、例えば、各リニアモータの通電状態
をOFFにすれば、弾性ヒンジの復元力によって移動テ
ーブルが自動的に中立位置に復帰しようとするので、積
極的に中立位置に戻す動作(制御)を省略することも出
来るようになる。これは、ボールネジ等の機械式タイプ
と異なり、非接触タイプのリニアモータの電源をOFF
にしてその推力を開放すれば、移動テーブルとの関係が
完全にフリーになるからである。
Further, for example, when the energized state of each linear motor is turned off, the moving table automatically attempts to return to the neutral position by the restoring force of the elastic hinge. ) Can be omitted. This is different from a mechanical type such as a ball screw, which turns off the power of a non-contact type linear motor.
This is because if the thrust is released, the relationship with the moving table becomes completely free.

【0022】なお、上記の中間部材や弾性ヒンジの数・
形状等に特に限定はない。これは、必要に応じて適宜配
置されるものである。例えば、X軸方向に対してのみ柔
で、Y軸方向及びZ軸方向に対して剛の特性を有し、前
記X軸−Y軸平面内のY軸方向に沿って配置されること
により、自身の両端に接続された部材間のX軸方向にお
ける相対変位のみを許容する第1弾性ヒンジと、Y軸方
向に対してのみ柔で、X軸方向及びZ軸方向に対して剛
の特性を有し、前記X軸−Y軸平面内のX軸方向に沿っ
て配置されることにより、自身の両端に接続された部材
間のY軸方向における相対変位のみを許容する第2弾性
ヒンジと、をそれぞれ複数備え、微少変位させようとす
る前記移動テーブル及び前記固定基台を前記X軸−Y軸
平面を含む位置に配置すると共に、該固定基台と移動テ
ーブルとの間における前記X軸−Y軸平面内に、中間部
材を介在させ、前記移動テーブルが固定基台に対して前
記X軸−Y軸平面内において微少変位可能で且つZ軸方
向については所定の位置に保持される態様となるよう
に、前記固定基台、中間部材、及び移動テーブルを、前
記第1,第2弾性ヒンジを組み合わせて用いることによ
って連結するような構成を採用できる。
The number of the intermediate members and the elastic hinges described above
There is no particular limitation on the shape and the like. This is appropriately arranged as needed. For example, it is flexible only in the X-axis direction, has rigidity in the Y-axis direction and the Z-axis direction, and is arranged along the Y-axis direction in the X-axis-Y-axis plane. A first elastic hinge that allows only relative displacement in the X-axis direction between members connected to both ends thereof, and a characteristic that is flexible only in the Y-axis direction and rigid in the X-axis direction and the Z-axis direction. A second elastic hinge that has only a relative displacement in the Y-axis direction between members connected to both ends thereof by being disposed along the X-axis direction in the X-axis-Y-axis plane; And the movable table and the fixed base to be slightly displaced are arranged at positions including the X-axis-Y-axis plane, and the X-axis between the fixed base and the movable table is provided. The moving table is fixed with an intermediate member interposed in the Y-axis plane. The fixed base, the intermediate member, and the moving table are arranged so that the base can be slightly displaced in the X-axis-Y-axis plane with respect to the table and held at a predetermined position in the Z-axis direction. A configuration in which the first and second elastic hinges are connected by being used in combination can be adopted.

【0023】X−Y平面の固定基台と移動テーブルとの
間に中間部材を介在させた上で、3者を前記第1、第2
弾性ヒンジを介して連結すると、該中間部材が第1、第
2弾性ヒンジの剛とされた方向に対して固定状態を維持
するようになるため、固定基台に対して移動テーブルが
X方向、Y方向の双方向に直線的に「案内」されて移動
することが出来るようになり、又、バックラッシュ、滑
り、転がり等が本質的に存在しないため、極めて応答性
が良く且つ安定した制御が可能になる。
An intermediate member is interposed between the fixed base on the XY plane and the moving table, and the three members are connected to the first and second members.
When the intermediate member is connected via the elastic hinge, the intermediate member maintains a fixed state with respect to the rigid direction of the first and second elastic hinges. It is possible to move by being linearly "guided" in both directions in the Y direction, and because there is essentially no backlash, slippage, rolling, etc., extremely responsive and stable control is achieved. Will be possible.

【0024】特に、前記中間部材が、X軸方向に延在す
る2本のX軸方向延在部、及びY軸方向に延在する2本
のY軸方向延在部を有する方形のリング状に形成される
と共に、前記第1弾性ヒンジが、前記中間部材における
2本のX軸方向延在部と前記固定基台との間にY軸方向
に複数配置されることによって、該固定基台と前記中間
部材のX軸方向の相対変位が許容され、一方、前記第2
弾性ヒンジが、前記中間部材における2本のY軸方向延
在部と前記移動テーブルとの間にX軸方向に複数配置さ
れることによって、該中間部材と移動テーブルとのY軸
方向の相対変位が許容される構成とした場合には、構造
が単純であるだけに設計がし易く、又、計4つの各延在
部のそれぞれに(つまり、リングの各辺に)弾性ヒンジ
が配設されるので、X軸方向、Y軸方向それぞれに線対
称的に各弾性ヒンジを配置することが容易に可能とな
り、その結果、中間部材自体がZ軸方向周りに回転する
現象が発生するのを抑制できる。そのため、精度の高い
位置決めが可能になる。
In particular, the intermediate member has a rectangular ring shape having two X-axis extending portions extending in the X-axis direction and two Y-axis extending portions extending in the Y-axis direction. And a plurality of the first elastic hinges are arranged in the Y-axis direction between the two X-axis extending portions of the intermediate member and the fixed base, so that the fixed base is Relative displacement in the X-axis direction of the intermediate member and the second member is allowed.
A plurality of elastic hinges are arranged in the X-axis direction between the two Y-axis extending portions of the intermediate member and the moving table, so that a relative displacement of the intermediate member and the moving table in the Y-axis direction is achieved. Is allowed, it is easy to design simply because the structure is simple, and elastic hinges are provided on each of the four extending portions (that is, on each side of the ring). Therefore, it is possible to easily arrange the elastic hinges symmetrically in the X-axis direction and the Y-axis direction, thereby suppressing the phenomenon that the intermediate member itself rotates around the Z-axis direction. it can. Therefore, highly accurate positioning becomes possible.

【0025】更に、このように中間部材をリング状に構
成することで中間部材自体の剛性も増大し、該中間部材
自体の弾性変形が抑制されて位置決め精度が向上する。
Further, by forming the intermediate member in a ring shape as described above, the rigidity of the intermediate member itself is increased, and the elastic deformation of the intermediate member itself is suppressed, so that the positioning accuracy is improved.

【0026】もっとも、中間部材の構成については、本
発明では特に上記構成のみに限定されない。中間部材に
ついては、上述した方形のリング状に形成する構成のほ
か、例えば前記中間部材が、第1、第2中間部材を含む
複数の中間部材に分割され、前記固定基台と第1中間部
材との間に前記第1弾性ヒンジが配置されて両部材間の
X方向の相対変位が許容されると共に、該第1中間部材
と移動テーブルとの間に第2弾性ヒンジが配置されて両
部材間のY方向の相対変位が許容されることによって、
移動テーブルの固定基台に対するX軸及びY軸方向の相
対変位が許容され、一方、前記固定基台と第2中間部材
との間に前記第2弾性ヒンジが配置されて両部材間のY
方向の相対変位が許容されると共に、該第2中間部材と
移動テーブルとの間に第1弾性ヒンジが配置されて両部
材間のX軸方向の相対変位が許容されることによって、
移動テーブルの固定基台に対するX軸及びY軸方向の変
位が許容されるようにした構成が採用できる。
However, the configuration of the intermediate member is not particularly limited to the above configuration in the present invention. As for the intermediate member, in addition to the above-described configuration in which the intermediate member is formed in a square ring shape, for example, the intermediate member is divided into a plurality of intermediate members including first and second intermediate members, and the fixed base and the first intermediate member are separated. The first elastic hinge is disposed between the first intermediate member and the movable table, and the second elastic hinge is disposed between the first intermediate member and the moving table. By allowing the relative displacement in the Y direction between
The relative displacement of the moving table with respect to the fixed base in the X-axis and Y-axis directions is allowed, while the second elastic hinge is disposed between the fixed base and the second intermediate member, and Y between the two members is provided.
Direction relative displacement is allowed, and a first elastic hinge is arranged between the second intermediate member and the moving table to allow relative displacement in the X-axis direction between the two members.
A configuration in which displacement in the X-axis and Y-axis directions with respect to the fixed base of the moving table is allowed can be adopted.

【0027】なお、この場合は、分割された第1、第2
中間部材が、該第1、第2中間部材に連結された前記第
1弾性ヒンジおよび第2弾性ヒンジを含めて、前記移動
テーブルの中心に対して点対称となるように配置すると
よい。
In this case, the divided first and second
The intermediate member, including the first elastic hinge and the second elastic hinge connected to the first and second intermediate members, may be arranged so as to be point-symmetric with respect to the center of the moving table.

【0028】例えば、中間部材の構造として、上記リン
グ状の構造を採用した場合を考えると、一方向側の慣性
負荷は、ほぼ「移動テーブル+リング状中間部材」、と
なるのに対し、他方向側の慣性負荷は、ほぼ「移動テー
ブル」のみとなるので、(従来の案内機構を用いた構造
よりははるかに影響は小さいものの)X軸方向とY軸方
向の慣性負荷が若干異なってしまうのが避けられない。
For example, considering the case where the above-mentioned ring-shaped structure is employed as the structure of the intermediate member, the inertial load in one direction is substantially “moving table + ring-shaped intermediate member”, Since the inertial load on the direction side is almost only the "moving table", the inertial loads in the X-axis direction and the Y-axis direction are slightly different (though the influence is much smaller than the structure using the conventional guide mechanism). It is inevitable.

【0029】しかし、例えば、中間部材を分割し、移動
テーブルの中心に対して第1弾性ヒンジ及び第2弾性ヒ
ンジが点対称となるように配置することにより、X軸方
向とY軸方向の慣性負荷を均一にすることが可能にな
り、双方向にバランスの取れた位置決め制御が可能にな
る。
However, for example, by dividing the intermediate member and arranging the first elastic hinge and the second elastic hinge so as to be point-symmetric with respect to the center of the moving table, the inertia in the X-axis direction and the Y-axis direction can be improved. The load can be made uniform, and positioning control balanced in both directions can be performed.

【0030】即ち、この中間部材と分割した構成では、
移動テーブルが固定基台に対してX軸方向に相対移動す
る場合には、第1、第2中間部材のそれぞれの第1弾性
ヒンジのX軸方向の弾性変形が寄与し、移動テーブルが
固定基台に対してY軸方向に相対移動する場合には第
1、第2中間部材のそれぞれの第2弾性ヒンジのY軸方
向の弾性変形が寄与する。従って、移動テーブルをX軸
方向に駆動する際の慣性負荷は(テーブルに載置される
部材を無視すれば)、ほぼ「移動テーブル+第1中間部
材」となり、又、Y軸方向に駆動する際の慣性負荷は、
ほぼ「移動テーブル+第2中間部材」となる。その結
果、例えば第1中間部材と第2中間部材の数を一致させ
たり、相互の質量を均等にしたりすればX方向とY方向
の慣性負荷を均一にすることが可能になり、双方向にバ
ランスの取れた位置決め制御が可能になるものである。
That is, in the structure divided from the intermediate member,
When the moving table relatively moves in the X-axis direction with respect to the fixed base, elastic deformation in the X-axis direction of each of the first elastic hinges of the first and second intermediate members contributes, and the moving table is fixed to the fixed base. In the case of relative movement in the Y-axis direction with respect to the table, the elastic deformation in the Y-axis direction of the second elastic hinge of each of the first and second intermediate members contributes. Therefore, the inertial load when the moving table is driven in the X-axis direction (if the members placed on the table are neglected) is substantially “moving table + first intermediate member”, and is driven in the Y-axis direction. When the inertial load is
It is almost “moving table + second intermediate member”. As a result, for example, if the numbers of the first intermediate member and the second intermediate member are made equal or the mutual mass is made equal, the inertial loads in the X direction and the Y direction can be made uniform. This enables balanced positioning control.

【0031】なお、この点対称支持は1個のみの中間部
材を備える構造では実現不可能であり、中間部材を複数
の中間部材に分割し、固定基台と複数の中間部材との間
で第1、第2弾性ヒンジの双方が存在すると共に、複数
の中間部材と移動テーブルとの間においても第1、第2
弾性ヒンジの双方が存在するような構成として初めて実
現できるものである。
Note that this point-symmetric support cannot be realized with a structure having only one intermediate member, and the intermediate member is divided into a plurality of intermediate members, and the intermediate member is divided between the fixed base and the plurality of intermediate members. Both the first and second elastic hinges are present, and the first and second elastic hinges are also provided between the plurality of intermediate members and the moving table.
This can be realized for the first time as a configuration in which both elastic hinges are present.

【0032】ところで、以上の構成では、弾性ヒンジが
X軸、Y軸方向に配置される場合に限って示したが、上
記の思想からも明らかなように「弾性ヒンジ」と「リニ
アモータ」は極めて相性が良いので、次のように構成し
ても同様な効果を得ることが出来る。
By the way, in the above configuration, only the case where the elastic hinges are arranged in the X-axis and Y-axis directions has been described. However, as apparent from the above idea, the "elastic hinge" and the "linear motor" Since they are extremely compatible, the same effect can be obtained even if the following configuration is adopted.

【0033】つまり、固定基台に対して移動テーブルを
所定のX軸−Y軸平面内において微少変位可能に支持
し、該移動テーブルに載置される部材をX軸−Y軸平面
内で位置決め可能なX軸−Y軸ステージ装置において、
X軸−Y軸平面内で微少変位させようとする前記移動テ
ーブルに対して、Z軸方向に所定の隙間を空けて配置さ
れた固定基台と、自身の長さ方向に対してのみ剛の特性
を有し、前記隙間にZ軸方向に沿って配置・介在され、
自身が弾性変形することによって前記固定基台に対して
前記移動テーブルをX軸−Y軸平面内で微少変位させる
少なくとも3本のZ軸方向の弾性ヒンジと、前記固定基
台及び前記移動テーブルに自身の固定部及び可動部がそ
れぞれ配置され、前記移動テーブルを固定基台に対して
X軸方向に相対移動させることが可能なX軸方向駆動用
のリニアモータと、前記固定基台及び前記移動テーブル
に自身の固定部及び可動部がそれぞれ配置され、前記移
動テーブルを固定基台に対してY軸方向に相対移動させ
ることが可能なY軸方向駆動用のリニアモータと、を備
えたことにより上記目的を達成するものである。
That is, the movable table is supported on the fixed base such that it can be slightly displaced within a predetermined X-axis-Y-axis plane, and the members mounted on the movable table are positioned within the X-axis-Y-axis plane. In a possible X-Y stage device,
For the moving table that is to be slightly displaced in the X-axis-Y-axis plane, a fixed base arranged with a predetermined gap in the Z-axis direction, and a rigid base only for its own length direction. It has characteristics, is arranged and interposed in the gap along the Z-axis direction,
At least three elastic hinges in the Z-axis direction for causing the movable table to slightly displace in the X-axis and Y-axis planes with respect to the fixed base by elastically deforming itself; and the fixed base and the movable table. A linear motor for driving in the X-axis direction in which its own fixed part and movable part are respectively arranged and capable of relatively moving the moving table in the X-axis direction with respect to the fixed base; A linear motor for driving in the Y-axis direction, in which the fixed part and the movable part thereof are respectively arranged on the table, and the movable table can be relatively moved in the Y-axis direction with respect to the fixed base. The above object is achieved.

【0034】このX−Yステージ装置では、移動テーブ
ルをZ軸方向の弾性ヒンジによって支持する構成を採用
した。この構成は、各弾性ヒンジがX軸及びY軸の双方
向に弾性変形可能として、移動テーブルを固定基台に対
してX−Y平面内で相対移動させるものである。
This XY stage device employs a configuration in which the moving table is supported by an elastic hinge in the Z-axis direction. In this configuration, each elastic hinge is elastically deformable in both directions of the X axis and the Y axis, and the movable table is relatively moved with respect to the fixed base within the XY plane.

【0035】このようなZ軸方向の弾性ヒンジは、構造
上、移動テーブルをX軸方向、Y軸方向に「直線的」に
案内できるものではないが、ここでも、直線的な推進力
を作用させることが出来るX軸方向及びY軸方向駆動用
リニアモータが駆動源として採用されている。従って、
この各リニアモータがいわゆる「非接触の直線ガイド」
の役目を兼ねることが出来るので、Z軸方向の弾性ヒン
ジとの組み合わせにより効率の良い制御が可能となって
いる。つまり、各リニアモータが「駆動」と「ガイド
(規制)」の役目を兼ねているといえる。
Although such an elastic hinge in the Z-axis direction cannot structurally guide the moving table “linearly” in the X-axis direction and the Y-axis direction, it also applies a linear propulsion force here. An X-axis direction and Y-axis direction drive linear motor that can be driven is employed as a drive source. Therefore,
Each of these linear motors is a so-called “non-contact linear guide”
Therefore, efficient control can be achieved by combination with an elastic hinge in the Z-axis direction. In other words, it can be said that each linear motor also serves as a "drive" and a "guide (regulation)".

【0036】その結果、X軸方向及びY軸方向駆動用リ
ニアモータによって、移動テーブルのX軸−Y軸方向の
移動を高速且つ高精度に位置決め可能であり、更に、Z
軸方向の弾性ヒンジによって移動テーブルを支持すると
いうシンプルな構成から、製造コストも低減される。
As a result, the movement of the moving table in the X-axis and Y-axis directions can be positioned at high speed and with high accuracy by the X-axis and Y-axis driving linear motors.
The simple construction of supporting the moving table by the elastic hinges in the axial direction reduces the manufacturing cost.

【0037】なお、X軸方向及びY軸方向にバランス良
く駆動するためには、弾性ヒンジを、自身の中心が移動
テーブルの中心と一致しているX軸−Y軸平面内の仮想
正三角形の各頂点位置に対応するようにして3本設置す
ることが好ましい。
In order to drive in a well-balanced manner in the X-axis direction and the Y-axis direction, the elastic hinge is formed by a virtual equilateral triangle in the X-Y-axis plane whose center coincides with the center of the moving table. It is preferable to install three of them so as to correspond to each vertex position.

【0038】ところで、このX軸方向及びY軸方向の駆
動用リニアモータの数に特に制限はない。例えば、2つ
のX軸方向駆動用リニアモータを、Y軸方向に所定の間
隔を空けて配設すれば、その2つのリニアモータの変位
量の差によってZ軸回転方向の位置補正も可能になる。
勿論、Y軸方向駆動用リニアモータも同様にしてもよ
い。又各方向に3つ以上のリニアモータを配置しても構
わない。
The number of linear motors for driving in the X-axis direction and the Y-axis direction is not particularly limited. For example, if two linear motors for driving in the X-axis direction are arranged at a predetermined interval in the Y-axis direction, the position correction in the Z-axis rotation direction can be performed by the difference between the displacement amounts of the two linear motors. .
Of course, the same applies to the Y-axis direction driving linear motor. Also, three or more linear motors may be arranged in each direction.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施の形態の例について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0040】図1及び図2に、本発明の実施形態に係る
X−Yステージ装置15の全体構成を示す。このX−Y
ステージ装置15は、X−Y平面内で移動可能な移動テ
ーブル2を備えており、この移動テーブル2上に設置さ
れる部材(図示省略)をX−Y平面内で位置決め可能と
なっている。
FIGS. 1 and 2 show the overall configuration of an XY stage device 15 according to an embodiment of the present invention. This XY
The stage device 15 includes the moving table 2 that can move in the XY plane, and a member (not shown) installed on the moving table 2 can be positioned in the XY plane.

【0041】X−Yステージ装置15は、更に、移動テ
ーブル2(移動ベース2A)に対してZ軸方向の所定の
隙間Sを空けて平行に配置される固定基台1と、この固
定基台1及び移動テーブル2の間に配置される中間部材
50とを備える。
The XY stage device 15 further includes a fixed base 1 disposed parallel to the moving table 2 (moving base 2A) with a predetermined gap S in the Z-axis direction, and the fixed base 1 1 and an intermediate member 50 arranged between the moving table 2 and the moving table 2.

【0042】移動テーブル2は、方形リング状に構成さ
れる移動ベース2Bと、この移動ベース2B上にボルト
によって固定・配設される搭載テーブル2Aと、を備え
ている。又、特に図示しないが、搭載テーブル2Aには
更に所定のプレートが設置されるので、従って、このプ
レートと、移動ベース2B及び搭載テーブル2Aによっ
て移動テーブル2が構成される。又、固定基台1は、外
部部材52に直接固定される固定テーブル1Aと、この
固定テーブル1Aにボルトによって固定・配設されるプ
レート状の固定ベース1Bと、を備える。
The moving table 2 includes a moving base 2B formed in a square ring shape, and a mounting table 2A fixed and arranged on the moving base 2B by bolts. Although not particularly shown, a predetermined plate is further provided on the mounting table 2A. Therefore, the moving table 2 is constituted by this plate, the moving base 2B and the mounting table 2A. The fixed base 1 includes a fixed table 1A that is directly fixed to the external member 52, and a plate-shaped fixed base 1B that is fixed and disposed on the fixed table 1A with bolts.

【0043】図3を参照して、中間部材50の詳細構成
と、この中間部材50、固定ベース1B、及び移動ベー
ス2Bの配置関係等について説明する。
Referring to FIG. 3, the detailed structure of the intermediate member 50 and the positional relationship between the intermediate member 50, the fixed base 1B, and the movable base 2B will be described.

【0044】中間部材50は、X軸方向に延在する2本
のX軸方向延在部50A、50A、及びY軸方向に延在
する2本のY軸方向延在部50B、50Bから構成され
ており、全体として、X−Y平面内において略方形のリ
ング状に構成されている。なお、幾つかのX軸方向又は
Y軸方向延在部50A、50Bは部分的に屈曲されてお
り、例えばセンサ等の他の機材との干渉が防止されてい
る。
The intermediate member 50 comprises two X-axis extending portions 50A and 50A extending in the X-axis direction and two Y-axis extending portions 50B and 50B extending in the Y-axis direction. As a whole, it is formed in a substantially rectangular ring shape in the XY plane. Note that some of the X-axis or Y-axis direction extending portions 50A and 50B are partially bent to prevent interference with other devices such as sensors, for example.

【0045】固定ベース1B(固定基台1)と中間部材
50との間には、X軸方向の変形を許容する第1弾性ヒ
ンジ54が配置されている。具体的に、この第1弾性ヒ
ンジ54は、固定ベース1Bと2本のX軸方向延在部5
0Aの「各々の」間に配置され、一方のX軸方向延在部
50Aと固定ベース1Bとの間に間隔LX1を空けて2
本ずつ、計4本の第1弾性ヒンジ54が並列配置され
る。他方のX軸方向延在部50Aと固定ベース1Bとの
間も同様である。
Between the fixed base 1B (fixed base 1) and the intermediate member 50, a first elastic hinge 54 that allows deformation in the X-axis direction is arranged. Specifically, the first elastic hinge 54 includes a fixed base 1B and two X-axis direction extending portions 5.
0A, each of which is disposed between the respective X-axis extending portions 50A and the fixed base 1B with an interval LX1 therebetween.
A total of four first elastic hinges 54 are arranged side by side. The same applies between the other X-axis direction extending portion 50A and the fixed base 1B.

【0046】中間部材50と移動ベース2B(移動テー
ブル2)の間には、Y軸方向の変位を許容する第2弾性
ヒンジ56が配置されている。具体的に、この第2弾性
ヒンジ56は、固定ベース1Bと2本のY軸方向延在部
50Aの「各々の」間に配置され、つまり、一方のY軸
方向延在部50Bと固定ベース1Bとの間に間隔LY1
を空けて2本ずつ、計4本の第2弾性ヒンジ56が並列
配設される。他方のY軸方向延在部50Bと固定ベース
1Bとの間も全く同様である。
A second elastic hinge 56 that allows displacement in the Y-axis direction is disposed between the intermediate member 50 and the moving base 2B (moving table 2). Specifically, the second elastic hinge 56 is disposed between the “each” of the fixed base 1B and the two Y-axis extending portions 50A, that is, one of the Y-axis extending portions 50B and the fixed base 1B between LY1
A total of four second elastic hinges 56 are arranged in parallel, two at a time. The same applies between the other Y-axis direction extending portion 50B and the fixed base 1B.

【0047】従って、これらの中間部材50、固定ベー
ス1B及び移動ベース2Bは入れ子状に配置されてお
り、全体的には線対称に近い構造となっている。
Accordingly, the intermediate member 50, the fixed base 1B and the movable base 2B are arranged in a nested manner, and have a structure almost line-symmetric as a whole.

【0048】X軸方向の変形を許容する第1弾性ヒンジ
54は、X軸方向に対してのみ柔で、Y軸方向及びZ方
向に対して剛の特性を有し、X−Y平面内のY軸方向に
沿って配置されることにより、自身の両端に接続された
部材間のX軸方向における相対変位のみを許容する。
又、Y軸方向の変形を許容する第2弾性ヒンジ56は、
Y軸方向に対してのみ柔で、X軸方向及びZ方向に対し
て剛の特性を有し、X−Y平面内のX軸方向に沿って配
置されることにより、自身の両端に接続された部材間の
Y軸方向における相対変位のみを許容する。
The first elastic hinge 54, which allows deformation in the X-axis direction, is flexible only in the X-axis direction, has rigidity in the Y-axis direction and the Z-direction, and has a characteristic in the XY plane. By being arranged along the Y-axis direction, only relative displacement in the X-axis direction between members connected to both ends thereof is allowed.
Also, the second elastic hinge 56 that allows deformation in the Y-axis direction is
It is flexible only in the Y-axis direction, has rigidity in the X-axis direction and the Z-direction, and is connected to both ends of itself by being arranged along the X-axis direction in the XY plane. Only the relative displacement in the Y-axis direction between the members is allowed.

【0049】次に、X軸方向の移動を許容する第1弾性
ヒンジ54の構造について説明する。なお、多少の大き
さ等の相違はあるものの、長手方向がX軸方向とY軸方
向で異なる以外には、第1弾性ヒンジと第2弾性ヒンジ
の構造は殆ど同じであるので、第2弾性ヒンジ56の構
造等の説明は省略する。
Next, the structure of the first elastic hinge 54 that allows movement in the X-axis direction will be described. Although the first elastic hinge and the second elastic hinge have almost the same structure except that the longitudinal direction is different in the X-axis direction and the Y-axis direction, there is a slight difference in size and the like. The description of the structure and the like of the hinge 56 is omitted.

【0050】第1弾性ヒンジ54は、図6の斜視図に示
すように、2つの部材間(固定ベース1Bと中間部材5
0)との間をつなぐブリッジ部材70によって構成され
る。このブリッジ部材70の外周面における、長さ方向
に離間した2箇所にはノッチ80が形成されており、こ
のノッチ80から弾性曲げ変形容易な減肉部90が構成
される。この減肉部90の曲げ変形により、2つの部材
間の相対変位を許容できる。
As shown in the perspective view of FIG. 6, the first elastic hinge 54 is provided between two members (the fixed base 1B and the intermediate member 5).
0). Notches 80 are formed at two locations on the outer peripheral surface of the bridge member 70 that are separated in the length direction. The notches 80 form a thinned portion 90 that is easily elastically bent and deformed. This bending deformation of the thinned portion 90 allows a relative displacement between the two members.

【0051】この場合、ノッチ80は、方形断面のブリ
ッジ部材70の曲げ変形させようとする方向(第1弾性
ヒンジ54の場合はX軸方向、第2弾性ヒンジ56の場
合はY軸方向)に面する2つの外側面に、対称形状の半
円形に形成されている。これは、局部的な減肉化を図り
(つまり減肉部90を作り出して)、最小断面積部を曲
がり点として、容易に曲げ変形できるようするためであ
る。
In this case, the notch 80 is oriented in a direction in which the bridge member 70 having a rectangular cross section is bent and deformed (the X axis direction in the case of the first elastic hinge 54 and the Y axis direction in the case of the second elastic hinge 56). The two outer surfaces facing each other are formed in a symmetrical semicircle. This is because local thinning is performed (that is, the thinned portion 90 is formed), and the bending can be easily performed with the minimum cross-sectional area as a bending point.

【0052】図7は第1弾性ヒンジ54の最小断面積部
の断面形状を示している。
FIG. 7 shows a sectional shape of the minimum sectional area of the first elastic hinge 54.

【0053】この最小断面積部の断面Sは、ブリッジ部
材70の肉厚に相当する縦方向(Z方向)の寸法aに対
して、横方向(X軸方向)の寸法bが短縮された矩形断
面をなしており、それにより、減肉部90は、縦方向
(Z方向)にはほとんど曲がらないものの、横方向(X
軸方向)には曲がり易い特性を得ている。又、ブリッジ
部材70の長手方向(Y軸方向)は、自身が緊張棒とし
て作用するので、2つの部材間のY軸方向の移動は許容
していない。
The cross section S of the minimum cross section is a rectangle in which the dimension b in the horizontal direction (X-axis direction) is reduced with respect to the dimension a in the vertical direction (Z direction) corresponding to the thickness of the bridge member 70. The thinned portion 90 is hardly bent in the vertical direction (Z direction), but is bent in the horizontal direction (X
(Axial direction). In the longitudinal direction (Y-axis direction) of the bridge member 70, since the bridge member 70 itself acts as a tension rod, movement in the Y-axis direction between the two members is not allowed.

【0054】次に第1弾性ヒンジ54、固定ベース1B
及び中間ベース502の相互作用を説明する。
Next, the first elastic hinge 54 and the fixed base 1B
And the interaction of the intermediate base 502 will be described.

【0055】一対の第1弾性ヒンジ54、54は、図4
(A)に拡大して示されるように、自身の両端が固定ベ
ース1Bと中間ベース50とによって固定支持されてい
る。図4(B)に示されるように、固定ベース1Bに対
して中間ベース50がX軸方向(図の下方向)に移動し
た場合には、第1弾性ヒンジ54の両端側の各減肉部9
0が他の部分に優先して弾性変形するので、その相対移
動に追従することができる。その結果、第1弾性ヒンジ
54によって中間ベース50がX軸方向に直線的に案内
される。
The pair of first elastic hinges 54, 54
As shown in an enlarged manner in (A), both ends of itself are fixedly supported by the fixed base 1B and the intermediate base 50. As shown in FIG. 4B, when the intermediate base 50 moves in the X-axis direction (downward in the figure) with respect to the fixed base 1B, each of the thinned portions on both ends of the first elastic hinge 54. 9
Since 0 is elastically deformed in preference to other portions, it can follow the relative movement. As a result, the intermediate base 50 is guided linearly in the X-axis direction by the first elastic hinge 54.

【0056】特に図示しないが、第2弾性ヒンジ56に
おいてもほぼ同様な構造となっている。従って、第2弾
性ヒンジ56は、中間部材50に対して移動ベース2A
をY軸方向に案内するようになっている。
Although not particularly shown, the second elastic hinge 56 has substantially the same structure. Therefore, the second elastic hinge 56 is attached to the moving base 2A with respect to the intermediate member 50.
Are guided in the Y-axis direction.

【0057】なお、いずれの場合も、第1、第2弾性ヒ
ンジ54,56は、Z方向(X−Y平面と垂直な方向)
については「剛体」として機能する。従って、第1弾性
ヒンジ54を介して中間部材50が固定ベース1Bに片
持ち状態で支持され、且つ、第2弾性ヒンジ56を介し
て移動ベース2Bがこの中間部材50に片持ち状態で支
持される。結局、移動テーブル2は、何らのZ方向の支
持手段がなくても、X−Y平面内に保持されることにな
る。
In any case, the first and second elastic hinges 54 and 56 are in the Z direction (the direction perpendicular to the XY plane).
Functions as a "rigid body". Therefore, the intermediate member 50 is supported by the fixed base 1B via the first elastic hinge 54 in a cantilever state, and the movable base 2B is supported by the intermediate member 50 via the second elastic hinge 56 in a cantilever state. You. As a result, the moving table 2 is held in the XY plane without any supporting means in the Z direction.

【0058】なお、第1弾性ヒンジ54の合計数は本実
施例では8本であるが、本発明では何等限定されるもの
ではない。しかし、各弾性ヒンジ54、56に捻れが生
じないようにするには、各弾性ヒンジ54、56をそれ
ぞれ少なくとも3本、好ましくは4本以上配置して、そ
れらを仮想線によって結べば所定の「仮想面」が構成さ
れるようにする。また、移動テーブル2をより安定させ
る為には、移動テーブル2の両外側に相当する位置に配
設することが好ましい。これは、第2弾性ヒンジ56で
も同様である。
Although the total number of the first elastic hinges 54 is eight in this embodiment, the present invention is not limited thereto. However, in order to prevent the elastic hinges 54, 56 from being twisted, at least three, and preferably four or more, each of the elastic hinges 54, 56 are arranged, and if they are connected by imaginary lines, a predetermined " A "virtual plane" is configured. Further, in order to make the moving table 2 more stable, it is preferable to dispose it at positions corresponding to both outer sides of the moving table 2. This is the same for the second elastic hinge 56.

【0059】この結果、中間部材50が第1弾性ヒンジ
54によって固定ベース1Bに対してX軸方向に変位可
能に支持され、且つ、移動ベース2Bが第2弾性ヒンジ
56によって中間部材50に対してY軸方向に変位可能
に支持されていることにより、全体としては、移動ベー
ス2Bが、固定ベース1Bに対してX軸方向、Y軸方向
の双方の方向に独立して(互いに干渉し合うことなく)
変位可能とされている。つまり、第1及び第2弾性ヒン
ジ54、56の組み合わせによって、X軸方向及びY軸
方向のガイド機能が発揮されることになる。このガイド
機能によって、バックラッシュ、滑り、転がり等が本質
的に存在しない極めて安定した変位特性が得られる。
As a result, the intermediate member 50 is supported by the first elastic hinge 54 so as to be displaceable in the X-axis direction with respect to the fixed base 1B, and the moving base 2B is supported by the second elastic hinge 56 with respect to the intermediate member 50. By being supported so as to be displaceable in the Y-axis direction, as a whole, the movable base 2B is independent of the fixed base 1B in both the X-axis direction and the Y-axis direction (interference with each other). Without)
It can be displaced. That is, the combination of the first and second elastic hinges 54 and 56 exerts the guide function in the X-axis direction and the Y-axis direction. With this guide function, an extremely stable displacement characteristic substantially free of backlash, slippage, rolling, and the like can be obtained.

【0060】図1及び2に戻って、固定基台1及び前記
移動テーブル2には、移動テーブル2をY軸方向に相対
移動させることが可能なY軸方向駆動用リニアモータ3
と、移動テーブル2をX軸方向に相対移動させることが
可能なX軸方向駆動用リニアモータ7と、が設置されて
いる。
Returning to FIGS. 1 and 2, a Y-axis direction linear motor 3 capable of relatively moving the moving table 2 in the Y-axis direction is provided on the fixed base 1 and the moving table 2.
And a linear motor 7 for driving in the X-axis direction capable of relatively moving the moving table 2 in the X-axis direction.

【0061】各リニアモータ3、7は、各々、自身の駆
動方向(推力発生方向)に直列的に2つの駆動ユニット
が配置されて対となって機能する。例えば、X軸方向駆
動用リニアモータ7は、移動テーブル2のX軸方向両端
側に配置される2つの駆動ユニット7A、7Bを備えて
おり、これらの駆動ユニット7A、7Bがセットになっ
てX軸方向の推力を発生するように機能する。
Each of the linear motors 3 and 7 has two drive units arranged in series in its own drive direction (thrust generating direction) to function as a pair. For example, the X-axis direction drive linear motor 7 includes two drive units 7A and 7B arranged on both ends of the moving table 2 in the X-axis direction, and these drive units 7A and 7B are set as a set. It functions to generate axial thrust.

【0062】詳細には図5に拡大して示されるように、
X軸方向駆動用リニアモータ7(他のリニアモータも同
様)の駆動ユニット7Aは、固定基台1側に固定されて
固定子として機能する磁石ユニット28と、搭載テーブ
ル2A側に固定(内蔵)されて可動子として機能するコ
イル8Aと、を備える。
In detail, as shown in FIG.
The drive unit 7A of the X-axis direction driving linear motor 7 (the same applies to other linear motors) is fixed to the fixed base 1 side and functions as a stator, and is fixed to the mounting table 2A side (built-in). And a coil 8A functioning as a mover.

【0063】磁石ユニット28は、コイル8Aに対して
Z軸方向に磁界Gが生じるように配置される永久磁石2
1A〜21Dと、この永久磁石21A〜21Dを支持す
る2つのヨーク20A、20Bと、このヨーク20A、
20Bを所定の間隔を維持した状態で保持するホルダ2
2と、を備えており、一方のヨーク20Bが固定基台1
に固定されることで、磁石ユニット28全体が固定され
るようになっている。一方、コイル8Aは、上記Z軸方
向の磁界G中をY軸方向に電流が流れるように配置され
ており(図1参照)、その結果、該コイル8AがX軸方
向の推進力32を受けるようになっている。
The permanent magnet 2 is arranged so that a magnetic field G is generated in the Z-axis direction with respect to the coil 8A.
1A to 21D, two yokes 20A and 20B supporting the permanent magnets 21A to 21D,
Holder 2 for holding 20B while maintaining a predetermined interval
2 and one yoke 20B is fixed to the fixed base 1.
, The entire magnet unit 28 is fixed. On the other hand, the coil 8A is arranged so that a current flows in the Y-axis direction in the magnetic field G in the Z-axis direction (see FIG. 1). As a result, the coil 8A receives the propulsive force 32 in the X-axis direction. It has become.

【0064】なお、この実施形態では磁石ユニット28
が固定子、コイル8Aが可動子として機能する場合に限
って示したが、勿論これらを反対に設置して、磁石ユニ
ット28を可動子、コイル8Aを固定子として機能させ
るようにしてもよい。又、一対の駆動ユニット7A、7
Bを配置する場合に限定されず、単一の駆動ユニットで
あっても構わない。
In this embodiment, the magnet unit 28
Has been shown only when the stator and the coil 8A function as a mover, but of course, these may be installed in reverse to make the magnet unit 28 function as a mover and the coil 8A function as a stator. Further, a pair of drive units 7A, 7
The arrangement is not limited to the arrangement of B, and a single drive unit may be used.

【0065】図3に示されるように、リング状の移動ベ
ース2Bにおける内周側には、X軸計測基準面23及び
Y軸計測基準面24が形成されており、又、各基準面2
3、24に対向するようにして、固定基台1側に、X軸
変位センサ14及びY軸変位センサ15が設置されてい
る。これらの変位センサ14、15は、移動テーブル2
の固定基台1に対するX軸方向変位量及びY軸方向変位
量を計測する。
As shown in FIG. 3, an X-axis measurement reference surface 23 and a Y-axis measurement reference surface 24 are formed on the inner peripheral side of the ring-shaped moving base 2B.
An X-axis displacement sensor 14 and a Y-axis displacement sensor 15 are installed on the fixed base 1 side so as to face 3 and 24. These displacement sensors 14 and 15 are connected to the moving table 2.
The X-axis direction displacement amount and the Y-axis direction displacement amount with respect to the fixed base 1 are measured.

【0066】以上に示したX−Yステージ装置15に採
用される制御系の構成ついて図8を参照して説明する。
The configuration of the control system employed in the XY stage device 15 described above will be described with reference to FIG.

【0067】X−Yステージ装置15における移動テー
ブル2には、既に説明したように、合計4つのコイル4
A、4B、8A、8Bが内蔵されている。なお、コイル
対4A、4BによってY軸方向の推進力が生じ、コイル
対8A、8BによってX軸方向の推進力が生じるように
なっており、各コイル対は一体(セット)として制御さ
れる。
The moving table 2 in the XY stage device 15 has a total of four coils 4 as described above.
A, 4B, 8A and 8B are built in. The coil pairs 4A and 4B generate a propulsion force in the Y-axis direction, and the coil pairs 8A and 8B generate a propulsion force in the X-axis direction. The coil pairs are controlled as a unit (set).

【0068】制御系は、Y軸変位センサ15の検出値が
入力される減算器44と、X軸変位センサ14の検出値
が入力される減算器45と、を備える。
The control system includes a subtractor 44 to which a detection value of the Y-axis displacement sensor 15 is inputted, and a subtractor 45 to which a detection value of the X-axis displacement sensor 14 is inputted.

【0069】各検出値が入力された上記減算器44、4
5には、更に、位置指令出力手段58からの各種指令値
が入力される。この位置指令出力手段58は、移動テー
ブル2のX軸方向位値を設定して減算器45に出力し、
Y軸方向位置を設定せて減算器44に出力するものであ
る。減算器44では、そのY軸方向指令位置とY軸変位
センサ14の検出値との偏差を演算してその結果をY軸
位置制御補償器47に対して出力する。減算器45に
は、X軸方向指令位置とX軸変位センサ15の検出値と
の偏差を演算し、その結果をX軸位置制御補償器48に
対して出力する。
Each of the subtractors 44, 4 to which the respective detection values are inputted.
5, various command values from the position command output means 58 are input. The position command output means 58 sets the X-axis direction position value of the moving table 2 and outputs the value to the subtracter 45.
The position in the Y-axis direction is set and output to the subtractor 44. The subtractor 44 calculates the deviation between the Y-axis direction command position and the detection value of the Y-axis displacement sensor 14 and outputs the result to the Y-axis position control compensator 47. The subtracter 45 calculates the deviation between the command position in the X-axis direction and the detection value of the X-axis displacement sensor 15, and outputs the result to the X-axis position control compensator 48.

【0070】各位置制御補償器47、48では、入力さ
れた各値から各リニアモータの操作量を算出する。つま
り、Y軸位置制御補償器47においては、Y軸方向駆動
用リニアモータ3に対してY軸方向操作量を出力する。
同様に、X軸位置制御補償器48においては、X軸方向
駆動用リニアモータ7に対してX軸方向操作量を出力す
る。
Each of the position control compensators 47 and 48 calculates the operation amount of each linear motor from each input value. That is, the Y-axis position control compensator 47 outputs the Y-axis direction operation amount to the Y-axis direction driving linear motor 3.
Similarly, the X-axis position control compensator 48 outputs an X-axis direction operation amount to the X-axis direction drive linear motor 7.

【0071】各コイル対(4A、4B)(8A、8B)
の直前にはそれぞれ電流アンプ54、56が接続されて
いる。従って、X軸方向操作量及びY軸方向操作量に基
づいて、各電流アンプ54、56が各コイル対(4A、
4B)(8A、8B)に所定の電流を流す。この結果、
各コイル対(4A、4B)(8A、8B)では所望の推
力が発生するので、それによって移動テーブル2がX−
Y方向に移動されるようになっている。
Each coil pair (4A, 4B) (8A, 8B)
Are connected to current amplifiers 54 and 56, respectively. Therefore, based on the operation amount in the X-axis direction and the operation amount in the Y-axis direction, each current amplifier 54, 56
4B) A predetermined current is passed through (8A, 8B). As a result,
A desired thrust is generated in each of the coil pairs (4A, 4B) (8A, 8B).
It is designed to be moved in the Y direction.

【0072】このX−Yステージ装置15では、駆動装
置としてリニアモータ3、7が採用されている。このリ
ニアモータ3、7は、固定子と可動子が固定基台1と移
動テーブル2との間に直接設置され、更に、磁力による
「非接触状態の」推力によって移動テーブル2を直接且
つ直線的にに駆動できる。従って、X軸方向及びY軸方
向の慣性荷重が、殆ど移動テーブル2のみとなり、低重
心状態で応答性の高い高速制御が達成できる。
In the XY stage device 15, linear motors 3 and 7 are employed as driving devices. In the linear motors 3 and 7, the stator and the mover are installed directly between the fixed base 1 and the moving table 2, and the moving table 2 is directly and linearly moved by a "non-contact state" thrust by a magnetic force. Can be driven. Therefore, the inertial load in the X-axis direction and the Y-axis direction is almost the only movement table 2, and high-speed control with high responsiveness can be achieved with a low center of gravity.

【0073】又、各リニアモータ3、7は非接触タイプ
であることから、移動テーブル2を一方向(例えばX軸
方向)に駆動すると共に、それと直角方向(例えばY軸
方向)に移動テーブル2が移動することを「許容」でき
る。更には、例えば、移動テーブル2がX軸方向に移動
する際に、第1弾性ヒンジ54が斜めになることによっ
て生じる移動テーブル2のY軸方向の「微小なずれ」も
許容することもできる。しかも、その「微小なずれ」分
の誤差は、直交するY軸方向駆動用リニアモータ3及び
第2弾性ヒンジ56によって補正することが出来る。こ
のように、弾性ヒンジ54、56とリニアモータ3、7
が合理的な思想の下で組み合わされているので、その相
乗効果によってX−Y平面内で極めて高精度な位置決め
が可能となっている。
Since each of the linear motors 3 and 7 is a non-contact type, the moving table 2 is driven in one direction (for example, the X-axis direction), and the moving table 2 is moved in a direction perpendicular thereto (for example, the Y-axis direction). Can be allowed to move. Further, for example, when the moving table 2 moves in the X-axis direction, "small displacement" of the moving table 2 in the Y-axis direction caused by the first elastic hinge 54 being inclined can be allowed. In addition, the error of the “small displacement” can be corrected by the linear motor 3 for driving in the Y-axis direction and the second elastic hinge 56 orthogonal to each other. Thus, the elastic hinges 54, 56 and the linear motors 3, 7
Are combined under a rational idea, so that the synergistic effect enables extremely accurate positioning in the XY plane.

【0074】又第1及び第2弾性ヒンジ54、56は、
移動テーブル2が変位するに伴って生じる反力(復元
力)が「線形性」(或いは線形性に近い特性)を有して
いるので、移動テーブル2のX−Y方向計測値からのフ
ィードバック制御が容易となる。特に、リニアモータ
3、7は元来自身の振動等が少ないものであり、又その
振動が移動テーブル2に直接伝しないことから、X−Y
変位センサ14、15から安定した検出値を得ることが
出来るので、制御の応答性を大幅に高めることが出来
る。
The first and second elastic hinges 54 and 56 are
Since the reaction force (restoring force) generated as the moving table 2 is displaced has “linearity” (or a characteristic close to linearity), feedback control from the measured values in the XY direction of the moving table 2 is performed. Becomes easier. In particular, since the linear motors 3 and 7 originally have little vibration and the like, and the vibrations are not directly transmitted to the moving table 2, the X-Y
Since stable detection values can be obtained from the displacement sensors 14 and 15, control responsiveness can be greatly improved.

【0075】又、各リニアモータ3、7の駆動力と各弾
性ヒンジ54、56の復元力を合理的に組み合わせれ
ば、移動テーブル2上に配設される部材を周期的に微小
振動させたり、又は揺動回転させたりすることも可能と
なる(なお、これらの運動は、高速の周期的な位置決め
制御としてとらえることができる)。これは、推力の正
・逆を高速に(電気的に)切り換えることが出来るリニ
アモータ3、7の特性と、復元力が線形に近いという弾
性ヒンジ構造の特性とが融合された結果である。
If the driving force of each of the linear motors 3 and 7 and the restoring force of each of the elastic hinges 54 and 56 are rationally combined, the members provided on the moving table 2 may be periodically vibrated minutely. Or swing rotation (these movements can be regarded as high-speed periodic positioning control). This is the result of the combination of the characteristics of the linear motors 3 and 7 that can switch the thrust forward and reverse at high speed (electrically) and the characteristics of the elastic hinge structure that the restoring force is nearly linear.

【0076】中間部材50はリング状に構成されている
ので、上記に示したように、内周側に固定ベース1B
(の弾性ヒンジ固定部分)を配置し、外周側に移動ベー
ス2B(の弾性ヒンジ固定部分)を配置することが出来
る。又、計4つの各延在部50A、50Bのそれぞれに
(つまり、リングの各辺に)弾性ヒンジ54、56が配
設されるので、これらの弾性ヒンジ54、56の相対的
なバランスによって中間部材50及び移動テーブル2の
回転が抑制されて精度の高い位置決めが可能になる。つ
まり、第1及び第2弾性ヒンジ54、56の「直線ガイ
ド機能」を、移動テーブル2の移動に効果的に反映させ
ることが出来る。更に、このようにリング状に構成する
と剛性も増大するので、中間部材50の弾性変形が抑制
されてより高精度に位置決めできる。上記第1実施形態
とは反対に、内周側に移動ベース、外周側に固定ベース
を配置してもよい。
Since the intermediate member 50 is formed in a ring shape, as described above, the fixed base 1B
(The elastic hinge fixing portion) and the movable base 2B (the elastic hinge fixing portion) can be arranged on the outer peripheral side. In addition, since the elastic hinges 54 and 56 are provided on each of the four extending portions 50A and 50B (that is, on each side of the ring), an intermediate position is obtained by the relative balance of these elastic hinges 54 and 56. The rotation of the member 50 and the moving table 2 is suppressed, and highly accurate positioning is possible. That is, the “linear guide function” of the first and second elastic hinges 54 and 56 can be effectively reflected on the movement of the moving table 2. Furthermore, since the rigidity is increased by forming the ring shape in this manner, the elastic deformation of the intermediate member 50 is suppressed, and positioning can be performed with higher accuracy. Contrary to the first embodiment, a movable base may be disposed on the inner peripheral side and a fixed base may be disposed on the outer peripheral side.

【0077】なお、本第1実施形態では、中間部材がリ
ング状の構成される場合に限って示したが、中間部材及
び弾性ヒンジの数・形状・配置等に特に限定はない。こ
れは、必要に応じて適宜設定されるものである。
In the first embodiment, only the case where the intermediate member has a ring shape has been described, but the number, shape, arrangement, and the like of the intermediate member and the elastic hinge are not particularly limited. This is appropriately set as needed.

【0078】次に、図9を参照して本発明の第2実施形
態に係るX−Yステージ装置115について説明する。
Next, an XY stage device 115 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0079】このX−Yステージ装置115が第1実施
形態に係るX−Yステージ装置15と異なる点は、主
に、中間部材及び第1、第2弾性ヒンジの構成である。
従って、それ以外の重複説明を避けるために全体の構成
・図示等は省略することにし、又、ほどんど同様な部分
・部材等についての符号は、上記第1実施形態における
符号と下二桁を一致させ、その機能等の詳細な説明は省
略する。
The XY stage device 115 differs from the XY stage device 15 according to the first embodiment mainly in the configuration of the intermediate member and the first and second elastic hinges.
Therefore, in order to avoid other overlapping description, the entire configuration, illustration, and the like are omitted, and the reference numerals for almost the same parts and members are the same as the reference numerals in the first embodiment described above. The details will be omitted.

【0080】X−Yステージ装置115では、中間部材
が、第1、第2中間部材62、64を含む複数の中間部
材に分割されている。
In the XY stage device 115, the intermediate member is divided into a plurality of intermediate members including first and second intermediate members 62 and 64.

【0081】固定ベース101Bと第1中間部材62と
の間には、第1弾性ヒンジ66が配置されており、両部
材(固定ベース101Bと第1中間部材63)間のX軸
方向の相対変位が許容されている。又、この第1中間部
材62と移動ベース102Bとの間には第2弾性ヒンジ
68が配置されており、両部材(第1中間部材63と移
動ベース102B)間のY軸方向の相対変位が許容され
ている。その結果、移動テーブル102の固定基台10
1に対するX軸及びY軸方向の相対変位が許容される。
A first elastic hinge 66 is disposed between the fixed base 101B and the first intermediate member 62, and a relative displacement in the X-axis direction between the two members (the fixed base 101B and the first intermediate member 63). Is allowed. Further, a second elastic hinge 68 is disposed between the first intermediate member 62 and the moving base 102B, and the relative displacement in the Y-axis direction between both members (the first intermediate member 63 and the moving base 102B). Is acceptable. As a result, the fixed base 10 of the moving table 102
Relative displacement in the X-axis and Y-axis directions with respect to 1 is allowed.

【0082】一方、固定ベース101Bと第2中間部材
64との間には、第2弾性ヒンジ68が配置されてお
り、両部材(固定ベース101Bと第2中間部材64)
間のY軸方向の相対変位が許容されている。又、この第
2中間部材64と移動ベース102Bとの間には第1弾
性ヒンジ66が配置されており、両部材(第2中間部材
64と移動ベース102B)間のX軸方向の相対変位が
許容されている。その結果、移動テーブル102の固定
基台101に対するX軸及びY軸方向の変位が許容され
る。なお、これらの第1及び第2弾性ヒンジ66、68
の構成・機能等については、既に図6、7等で示したも
のとほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。
On the other hand, a second elastic hinge 68 is arranged between the fixed base 101B and the second intermediate member 64, and both members (the fixed base 101B and the second intermediate member 64).
The relative displacement in the Y-axis direction is allowed. Further, a first elastic hinge 66 is disposed between the second intermediate member 64 and the moving base 102B, and the relative displacement in the X-axis direction between both members (the second intermediate member 64 and the moving base 102B). Is acceptable. As a result, displacement of the moving table 102 in the X-axis and Y-axis directions with respect to the fixed base 101 is allowed. The first and second elastic hinges 66, 68
Are substantially the same as those already shown in FIGS. 6, 7 and the like, and a detailed description thereof will be omitted.

【0083】これらの第1、第2中間部材62、64、
第1、第2中間ヒンジ66、68は、全体として点対称
構造となるように配置されている。具体的には、2つの
第1中間部材62、62、及び2つの第2中間部材6
4、64がそれぞれ対角線上に配置される。
The first and second intermediate members 62, 64,
The first and second intermediate hinges 66 and 68 are arranged so as to have a point-symmetric structure as a whole. Specifically, two first intermediate members 62, 62 and two second intermediate members 6
4 and 64 are arranged diagonally.

【0084】次に、作用について説明する。Next, the operation will be described.

【0085】移動ベース102BがX軸方向に移動する
際には、第1弾性ヒンジ66が弾性変形するので、2つ
の第1中間部材62、62も移動ベース102Aと一緒
になってX軸方向に移動する。その際、第2弾性ヒンジ
68は剛方向となるので、2つの第2中間部材64、6
4は殆ど移動しない。これとは反対に、移動ベース10
2BがY軸方向に移動する際には、第2弾性ヒンジ68
が弾性変形するので、2つの第2中間部材64、64も
移動ベース102Aと一緒になってX軸方向に移動す
る。その際、第1弾性部材66は剛方向となるので、2
つの第1中間部材62、62は殆ど移動しない。
When the movable base 102B moves in the X-axis direction, the first elastic hinges 66 are elastically deformed. Therefore, the two first intermediate members 62, 62 are also moved together with the movable base 102A in the X-axis direction. Moving. At this time, since the second elastic hinge 68 is in the rigid direction, the two second intermediate members 64, 6
4 hardly moves. On the contrary, moving base 10
When 2B moves in the Y-axis direction, the second elastic hinge 68
Are elastically deformed, the two second intermediate members 64, 64 also move in the X-axis direction together with the moving base 102A. At this time, since the first elastic member 66 is in the rigid direction,
The two first intermediate members 62, 62 hardly move.

【0086】以上に示した関係をまとめると以下のよう
になる。
The relationships described above are summarized as follows.

【0087】(1)移動テーブル102(移動ベース1
02B)がX軸方向に移動する際には、2つの第1中間
部材62、62が追従してX軸方向に移動する (2)移動テーブル102(移動ベース102B)がY
軸方向に移動する際には、2つの第2中間部材64、6
4が追従してY軸方向に移動する
(1) The moving table 102 (moving base 1)
02B) moves in the X-axis direction, the two first intermediate members 62, 62 follow and move in the X-axis direction. (2) The moving table 102 (moving base 102B)
When moving in the axial direction, the two second intermediate members 64, 6
4 follows and moves in the Y-axis direction

【0088】この結果、X軸方向に移動する際のX軸方
向駆動用リニアモータ107に作用する慣性負荷は、
(移動テーブル102に載置される部材を無視すれば)
「移動テーブル102」+「第1中間部材62、62」
となり、又、Y軸方向に移動する際のY軸方向駆動用リ
ニアモータ103に作用する慣性負荷は「移動テーブル
102」+「第2中間部材64、64」となる。この実
施例では、第1及び第2中間部材62、64の数(2
個)と大きさを一致させているので、X軸方向とY軸方
向の慣性負荷が均一となっており、双方向にバランスの
取れた位置決め制御が可能になる。勿論、図1等で示し
た第1実施形態のX−Yステージ装置15と同様な効果
も得られる。
As a result, the inertial load acting on the X-axis direction driving linear motor 107 when moving in the X-axis direction is:
(If the members placed on the moving table 102 are ignored)
“Moving table 102” + “first intermediate members 62, 62”
The inertial load acting on the Y-axis direction driving linear motor 103 when moving in the Y-axis direction is “moving table 102” + “second intermediate members 64, 64”. In this embodiment, the number of first and second intermediate members 62 and 64 (2
), So that the inertial loads in the X-axis direction and the Y-axis direction are uniform, so that bidirectionally balanced positioning control is possible. Of course, the same effects as those of the XY stage device 15 of the first embodiment shown in FIG.

【0089】ところで、以上の第1、第2実施形態で
は、各弾性ヒンジがX軸、Y軸方向(X−Y平面内)に
配置される場合に限って示したが、上記の思想からも明
らかなように「弾性ヒンジ」と「リニアモータ」は極め
て相性が良いので、次に示す第3実施形態のように構成
しても同様な効果を得ることが出来る。
In the first and second embodiments described above, only the case where each elastic hinge is arranged in the X-axis and Y-axis directions (within the XY plane) is shown. As is apparent, the "elastic hinge" and the "linear motor" are extremely compatible with each other, so that a similar effect can be obtained even if the third embodiment is configured as shown below.

【0090】図10及び図11に、第3実施形態に係る
X−Yステージ装置215の全体構成を示す。なお、重
複説明を避けるため、第1第2実施形態とほどんど同様
な部分・部材等についての符号は、第1実施形態におけ
る符号と下二桁を一致させることでその機能等の詳細な
説明は省略する。
FIGS. 10 and 11 show the overall configuration of an XY stage device 215 according to the third embodiment. In addition, in order to avoid repetition, the reference numerals of the parts and members that are almost the same as those of the first and second embodiments are the same as those of the first embodiment, and the lower two digits are made to correspond to each other, so that the detailed description of the functions and the like is given. Is omitted.

【0091】このX−Yステージ装置215では、移動
テーブル202における搭載テーブル202Aが方形の
板状部材によって構成されており、内部に開口2Cが形
成されている。なお、第1実施形態等で示した移動ベー
ス、固定ベースは設置されていない。搭載テーブル20
2A上にはプレート202C(点線によって図示)が設
置されており、これら2つの部材から移動テーブル20
2が構成されている。
In the XY stage device 215, the mounting table 202A of the moving table 202 is formed of a rectangular plate-like member, and has an opening 2C formed therein. The moving base and the fixed base shown in the first embodiment and the like are not installed. Mounting table 20
2A, a plate 202C (shown by a dotted line) is provided.
2 are configured.

【0092】固定基台201は、移動テーブル2に対し
てZ軸方向の所定の隙間Sを空けて平行に配置されてい
る。この隙間Sには、固定基台201及び移動テーブル
202に自身の両端が固定支持されるようにして、3本
のZ軸方向の弾性ヒンジ11、12、13が配置されて
いる。なお、各弾性ヒンジ11、12、13は、自身の
重心位置が移動テーブル202の中心Cと一致している
X−Y平面内の仮想正三角形Tの各頂点位置に対応する
ようにして設置されている。このようにすると、最も少
ない本数(3本)で安定して移動テーブル202を保持
出来る。
The fixed base 201 is arranged in parallel with the movable table 2 with a predetermined gap S in the Z-axis direction. In the gap S, three elastic hinges 11, 12, and 13 in the Z-axis direction are arranged such that both ends thereof are fixedly supported by the fixed base 201 and the moving table 202. The elastic hinges 11, 12, and 13 are installed such that their centers of gravity correspond to the vertices of the virtual equilateral triangle T in the XY plane where the center of gravity coincides with the center C of the moving table 202. ing. In this way, the moving table 202 can be stably held with the minimum number (three).

【0093】ベーステーブル2Aにおける開口202C
には、所定のY軸方向距離Pを空けて配置される2つの
X軸計測基準面223、223及びY軸計測基準面22
4が形成されており、又、各基準面223、223、2
24に対向するようにして、固定ベース1側には2つの
X軸変位センサ214、214及び1つのY軸変位セン
サ215が設置されている。2つのX軸変位センサ21
4、214を配置した理由は、各X軸変位センサ21
4、214の変位量の差を利用して、移動テーブル20
2の回転角度を計測するためである。
Opening 202C in base table 2A
, Two X-axis measurement reference planes 223 and 223 and a Y-axis measurement reference plane 22 that are arranged at a predetermined Y-axis direction distance P
4 are formed, and each of the reference surfaces 223, 223, 2
Two X-axis displacement sensors 214 and 214 and one Y-axis displacement sensor 215 are provided on the fixed base 1 side so as to face the reference numeral 24. Two X-axis displacement sensors 21
4 and 214 are arranged because each X-axis displacement sensor 21
4 and 214, the moving table 20
This is for measuring the rotation angle of No. 2.

【0094】Z軸方向の弾性ヒンジ11(12、13も
同様)は、図12に拡大して示されるようにZ軸方向に
長い棒状部材であり、自身の長さ方向に対してのみ剛の
特性を有し他の方向(X−Y平面方向)には柔の特性を
有している。この弾性ヒンジ11は、両端側の大径部1
1Aと、その間に形成される小径部11Bとから構成さ
れ、その大径部11Aには、軸端側(外側)に雄ねじ2
7Aが形成されると共に、小径部11B側(内側)に段
部27Bが形成されている。従って、大径部11Aを、
固定基台101及び搭載テーブル202Aにそれぞれ形
成される貫通孔25に挿入し、両端側からナット28を
取り付ければ、固定基台101及び搭載テーブル202
Aに固定されるようになっている。小径部11Bは容易
に弾性変形可能となっており、これによって移動テーブ
ル202がX−Y平面内で移動可能となっている。
The elastic hinge 11 in the Z-axis direction (similarly, 12 and 13) is a rod-like member elongated in the Z-axis direction as shown in an enlarged view in FIG. It has characteristics and has soft characteristics in other directions (the XY plane direction). The elastic hinge 11 has a large diameter portion 1 at both ends.
1A and a small-diameter portion 11B formed therebetween, and the large-diameter portion 11A has a male screw 2 on the shaft end side (outside).
7A, and a step 27B is formed on the small-diameter portion 11B side (inside). Therefore, the large diameter portion 11A is
The fixed base 101 and the mounting table 202 are inserted into the through holes 25 formed in the fixed base 101 and the mounting table 202A, and the nuts 28 are attached from both ends.
A is fixed. The small-diameter portion 11B can be easily elastically deformed, so that the moving table 202 can move in the XY plane.

【0095】図10に戻って、固定基台201及び移動
テーブル202には、該移動テーブル202を(固定基
台201に対して)Y軸方向に相対移動させることが可
能な2つのY軸方向駆動用リニアモータ203、205
が配置されている。又全く同様に、固定基台201に対
して移動テーブル202をX軸方向に相対移動させるこ
とが可能な2個のX軸方向駆動用リニアモータ207、
209が配置されている。このように、各方向の2つの
リニアモータを配設したのは、各々の推力を独立して制
御することで、移動テーブル202のZ軸を基軸とした
回転をも制御するためである。
Returning to FIG. 10, the fixed base 201 and the moving table 202 have two Y-axis directions in which the moving table 202 can be relatively moved in the Y-axis direction (relative to the fixed base 201). Drive linear motors 203, 205
Is arranged. Similarly, two X-axis driving linear motors 207 capable of moving the moving table 202 relative to the fixed base 201 in the X-axis direction,
209 are arranged. The reason why the two linear motors in each direction are provided in this way is to control the rotation of the moving table 202 around the Z axis by controlling each thrust independently.

【0096】このX−Yステージ装置215におけるZ
軸方向の弾性ヒンジ11、12、13は、構造上、移動
テーブル202をX軸方向、Y軸方向に「直線的」に案
内できるものではないが、直線的な推進力を作用させる
ことが出来るX軸方向及びY軸方向駆動用リニアモータ
203、205、207、209が駆動源として採用さ
れているので、これらがいわゆる「非接触の直線ガイ
ド」の役目を兼ねている。つまり、各リニアモータが
「駆動」と「ガイド(規制)」の役目を兼ねているとい
える。
The Z in the XY stage device 215
The elastic hinges 11, 12, and 13 in the axial direction cannot guide the moving table 202 "linearly" in the X-axis direction and the Y-axis direction, but can apply a linear propulsive force. Since the X-axis and Y-axis driving linear motors 203, 205, 207, and 209 are employed as driving sources, they also serve as a so-called "non-contact linear guide". In other words, it can be said that each linear motor also serves as a "drive" and a "guide (regulation)".

【0097】更に、移動テーブル202がZ軸方向を基
軸として回転可能となっているので、移動テーブル20
2に載置される部材のZ軸方向回転誤差を補正すること
が出来る。このような制御が可能なのは、磁力によって
非接触状態で駆動するリニアモータが移動テーブル20
2の「回転」をも許容出来るためである。
Further, since the moving table 202 is rotatable around the Z-axis direction, the moving table 20
2 can correct a rotation error in the Z-axis direction of the member placed on the second member. Such control is possible because the linear motor driven in a non-contact state by the magnetic force
This is because "rotation" of 2 can be allowed.

【0098】以上のことからも明らかなように、リニア
モータと弾性ヒンジは極めて合理的に組み合わせること
が出来るので、シンプルなステージ構成、且つ数少ない
動力源(リニアモータ)であるにも拘わらず、高速且つ
高精度なX−Y方向及び回転方向の制御が達成できる。
As is evident from the above, the linear motor and the elastic hinge can be combined very rationally, so that despite the simple stage configuration and few power sources (linear motors), high speed In addition, highly accurate control in the X and Y directions and the rotation direction can be achieved.

【0099】なお、移動テーブル202の移動量が大き
いと、支柱部材11、12、13の弾性変形量(湾曲
量)も大きくなり、移動テーブル202のZ軸方向位置
(いわゆるた高さ位置)に変動が生じる。このZ軸方向
の変動は本実施形態が想定している範囲のことである
が、このZ軸方向の変動量は、X−Yステージ装置21
5を使用するものが許容出来る範囲内で設定すればよ
い。言い換えると、使用者が許容可能なZ軸方向の変動
量に対応させて、移動テーブル202のX−Y方向の移
動距離限界を設定するようにすればよい。
When the moving amount of the moving table 202 is large, the amount of elastic deformation (bending amount) of the support members 11, 12, and 13 is also large, and the moving table 202 is moved to a position in the Z-axis direction (a so-called vertical position). Fluctuations occur. The fluctuation in the Z-axis direction is within the range assumed in the present embodiment.
What is necessary is just to set within the range which can use what uses 5. In other words, the moving distance limit of the moving table 202 in the X-Y direction may be set in accordance with the amount of variation in the Z-axis direction that the user can tolerate.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明に係るX−Yステージ装置によれ
ば、簡潔な構成で、高速且つ高精度なX−Y制御が可能
となる。
According to the XY stage apparatus according to the present invention, high-speed and high-precision XY control can be performed with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係るX−Yステージ装
置を示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing an XY stage device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるII−II矢視断面図FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.

【図3】図2におけるIII−III矢視断面図FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

【図4】図3におけるIV部を拡大して示す部分断面図FIG. 4 is an enlarged partial sectional view showing an IV part in FIG. 3;

【図5】図2におけるV部を拡大して示す部分断面図FIG. 5 is an enlarged partial sectional view showing a V portion in FIG. 2;

【図6】同X−Yステージ装置における弾性ヒンジの構
成を示す拡大斜視図
FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a configuration of an elastic hinge in the XY stage device.

【図7】図6のVII−VII矢視断面図7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6;

【図8】同X−Yステージ装置に採用される制御系の構
成を示す制御系統図
FIG. 8 is a control system diagram showing a configuration of a control system adopted in the XY stage device.

【図9】本発明の第2実施形態に係るX−Yステージ装
置における弾性ヒンジの配置等を示す断面
FIG. 9 is a sectional view showing an arrangement of elastic hinges and the like in an XY stage device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施形態に係るX−Yステージ
装置を示す平面図
FIG. 10 is a plan view showing an XY stage device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】図10におけるIX軸−IX軸断面図11 is a sectional view taken along the line IX-IX in FIG.

【図12】図11におけるX軸部を拡大して示す部分断
面図
FIG. 12 is an enlarged partial sectional view showing an X-axis part in FIG. 11;

【図13】従来のX−Yステージ装置を示す斜視図FIG. 13 is a perspective view showing a conventional XY stage device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101、201…固定基台 2、102、202…移動テーブル 3…Y軸方向駆動用リニアモータ 7…X軸方向駆動用リニアモータ 11、12、13…支柱部材 15、115、215…X−Yステージ装置 50…中間部材 50A…X軸方向延在部 50B…Y軸方向延在部 54…第1弾性ヒンジ 56…第2弾性ヒンジ 62…第1中間部材 64…第2中間部材 1, 101, 201 ... fixed base 2, 102, 202 ... moving table 3 ... linear motor for Y-axis direction drive 7 ... linear motor for X-axis direction drive 11, 12, 13 ... support members 15, 115, 215 ... X -Y stage device 50 ... Intermediate member 50A ... X-axis extending portion 50B ... Y-axis direction extending portion 54 ... First elastic hinge 56 ... Second elastic hinge 62 ... First intermediate member 64 ... Second intermediate member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中森 靖仁 東京都田無市谷戸町二丁目1番1号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内 (72)発明者 杉峰 正信 神奈川県平塚市夕陽ケ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yasuhito Nakamori 2-1-1, Yatocho, Tanashi-shi, Tokyo Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Inside Tanashi Factory (72) Inventor Masanobu Suginamine 63-30 Yuyugaoka, Hiratsuka-shi, Kanagawa Prefecture No. Sumitomo Heavy Industries Machinery Corporation Hiratsuka Office

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固定基台に対して移動テーブルを所定のX
軸−Y軸平面内において微少変位可能に支持し、該移動
テーブルに載置される部材をX軸−Y軸平面内で位置決
め可能なX−Yステージ装置において、 X軸、Y軸、Z軸の各方向のうち、1又は2の方向に対
してのみ柔で、その他の方向に対して剛の特性を有し、
X軸、Y軸、Z軸のいずれかの方向に沿って配置される
ことにより、自身の両端に接続された部材間の前記柔と
された方向における相対変位のみを許容し得る一種以上
の複数の弾性ヒンジを備え、 各弾性ヒンジの前記柔とされた方向の弾性変形を利用し
て、前記移動テーブルをX軸−Y軸平面内で前記固定基
台に対して微少変位可能に支持すると共に、 前記固定基台及び前記移動テーブルに自身の固定部及び
可動部がそれぞれ配置され、前記移動テーブルを固定基
台に対してX軸方向に相対移動させることが可能なX軸
方向駆動用のリニアモータと、前記固定基台及び前記移
動テーブルに自身の固定部及び可動部がそれぞれ配置さ
れ、前記移動テーブルを固定基台に対してY軸方向に相
対移動させることが可能なY軸方向駆動用のリニアモー
タとにより、固定基台に対して移動テーブルを前記X軸
−Y軸平面内において微少変位させることを特徴とする
X−Yステージ装置。
A moving table for a fixed base;
An XY stage device which supports the movable table in such a manner that it can be finely displaced in an axis-Y-axis plane and can position a member mounted on the moving table in the X-axis-Y-axis plane. Of each of the directions, it is soft only in one or two directions, and has rigidity in other directions,
One or more pluralities which are arranged along any one of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis so as to allow only relative displacement in the softened direction between members connected to both ends thereof. The movable table is supported by the elastic base in such a manner that the movable table can be slightly displaced with respect to the fixed base in an X-axis-Y-axis plane by utilizing elastic deformation of the elastic hinges in the softened direction. The fixed base and the movable table have their own fixed parts and movable parts, respectively, and are capable of moving the movable table relative to the fixed base in the X-axis direction. A motor and a fixed base and a movable part thereof are respectively disposed on the fixed base and the movable table, and for driving in the Y-axis direction capable of moving the movable table relative to the fixed base in the Y-axis direction. The linear model By the data, X-Y stage apparatus, characterized in that for minute displacement of the moving table in the X-axis -Y-axis plane relative to the fixed base.
【請求項2】固定基台に対して移動テーブルを所定のX
軸−Y軸平面内において微少変位可能に支持し、該移動
テーブルに載置される部材をX軸−Y軸平面内で位置決
め可能なX−Yステージ装置において、 X軸方向に対してのみ柔で、Y軸方向及びZ軸方向に対
して剛の特性を有し、前記X軸−Y軸平面内のY軸方向
に沿って配置されることにより、自身の両端に接続され
た部材間のX軸方向における相対変位のみを許容する第
1弾性ヒンジと、 Y軸方向に対してのみ柔で、X軸方向及びZ軸方向に対
して剛の特性を有し、前記X軸−Y軸平面内のX軸方向
に沿って配置されることにより、自身の両端に接続され
た部材間のY軸方向における相対変位のみを許容する第
2弾性ヒンジと、をそれぞれ複数備え、 微少変位させようとする前記移動テーブル及び前記固定
基台を前記X軸−Y軸平面を含む位置に配置すると共
に、該固定基台と移動テーブルとの間における前記X軸
−Y軸平面内に、中間部材を介在させ、 前記移動テーブルが固定基台に対して前記X軸−Y軸平
面内において微少変位可能で且つZ軸方向については所
定の位置に保持される態様となるように、前記固定基
台、中間部材、及び移動テーブルを、前記第1,第2弾
性ヒンジを組み合わせて用いることによって連結し、且
つ、 前記固定基台及び前記移動テーブルに自身の固定部及び
可動部がそれぞれ配置され、前記移動テーブルを固定基
台に対してX軸方向に相対移動させることが可能なX軸
方向駆動用のリニアモータと、前記固定基台及び前記移
動テーブルに自身の固定部及び可動部がそれぞれ配置さ
れ、前記移動テーブルを固定基台に対してY軸方向に相
対移動させることが可能なY軸方向駆動用のリニアモー
タとにより、固定基台に対して移動テーブルを前記X軸
−Y軸平面内において微少変位させることを特徴とする
X−Yステージ装置。
2. A moving table having a predetermined X position with respect to a fixed base.
An XY stage device that supports the movable table in such a manner that it can be finely displaced in the axis-Y-axis plane and can position the member mounted on the moving table in the X-axis-Y-axis plane. In the Y-axis direction and the Z-axis direction, it has a rigid characteristic, and is arranged along the Y-axis direction in the X-axis-Y-axis plane, so that the members connected to both ends of the member are arranged. A first elastic hinge that allows only relative displacement in the X-axis direction; a soft elastic member only in the Y-axis direction; a rigid characteristic in the X-axis direction and the Z-axis direction; And a plurality of second elastic hinges each of which is arranged along the X-axis direction and which allows only a relative displacement in the Y-axis direction between members connected to both ends thereof. The moving table and the fixed base to be And an intermediate member is interposed in the X-axis-Y-axis plane between the fixed base and the moving table, and the moving table is fixed to the fixed base and the X-axis-Y axis. The fixed base, the intermediate member, and the moving table are combined with the first and second elastic hinges so that the fixed base, the intermediate member, and the moving table can be slightly displaced in a plane and held at a predetermined position in the Z-axis direction. By using it, the fixed part and the movable part are respectively arranged on the fixed base and the movable table, and the movable table can be relatively moved in the X-axis direction with respect to the fixed base. A linear motor for driving in the X-axis direction, and its own fixed part and movable part are respectively disposed on the fixed base and the movable table, and the movable table is relatively moved in the Y-axis direction with respect to the fixed base. An XY stage device, wherein a movable table is slightly displaced within a plane of the X-Y axis with respect to a fixed base by a linear motor for driving in a Y-axis direction capable of being driven.
【請求項3】請求項2において、 前記中間部材が、X軸方向に延在する2本のX軸方向延
在部、及びY軸方向に延在する2本のY軸方向延在部を
有する方形のリング状に形成されると共に、 前記第1弾性ヒンジが、前記中間部材における2本のX
軸方向延在部と前記固定基台との間にY軸方向に複数配
置されることによって、該固定基台と前記中間部材のX
軸方向の相対変位が許容され、一方、 前記第2弾性ヒンジが、前記中間部材における2本のY
軸方向延在部と前記移動テーブルとの間にX軸方向に複
数配置されることによって、該中間部材と移動テーブル
とのY軸方向の相対変位が許容される構成としたことを
特徴とするX−Yステージ装置。
3. The intermediate member according to claim 2, wherein the intermediate member includes two X-axis extending portions extending in the X-axis direction and two Y-axis extending portions extending in the Y-axis direction. And the first elastic hinge has two Xs in the intermediate member.
By disposing a plurality of parts in the Y-axis direction between the axially extending portion and the fixed base, the X of the fixed base and the intermediate member can be reduced.
A relative displacement in the axial direction is allowed, while the second elastic hinges
By disposing a plurality of members in the X-axis direction between the axially extending portion and the moving table, a relative displacement between the intermediate member and the moving table in the Y-axis direction is allowed. XY stage device.
【請求項4】請求項2において、 前記中間部材が、第1、第2中間部材を含む複数の中間
部材に分割され、 前記固定基台と第1中間部材との間に前記第1弾性ヒン
ジが配置されて両部材間のX方向の相対変位が許容され
ると共に、該第1中間部材と移動テーブルとの間に第2
弾性ヒンジが配置されて両部材間のY方向の相対変位が
許容されることによって、移動テーブルの固定基台に対
するX軸及びY軸方向の相対変位が許容され、一方、 前記固定基台と第2中間部材との間に前記第2弾性ヒン
ジが配置されて両部材間のY方向の相対変位が許容され
ると共に、該第2中間部材と移動テーブルとの間に第1
弾性ヒンジが配置されて両部材間のX軸方向の相対変位
が許容されることによって、移動テーブルの固定基台に
対するX軸及びY軸方向の変位が許容される構成とした
たことを特徴とするX−Yステージ装置。
4. The first elastic hinge according to claim 2, wherein the intermediate member is divided into a plurality of intermediate members including first and second intermediate members, and the first elastic hinge is provided between the fixed base and the first intermediate member. Is arranged to allow relative displacement in the X direction between the two members, and a second member is provided between the first intermediate member and the moving table.
By disposing the elastic hinge and allowing relative displacement in the Y direction between the two members, relative displacement in the X-axis and Y-axis directions with respect to the fixed base of the moving table is allowed. The second elastic hinge is disposed between the second intermediate member and the second intermediate member to allow relative displacement in the Y direction between the two members, and the first elastic hinge is disposed between the second intermediate member and the movable table.
The elastic hinge is disposed to allow relative displacement in the X-axis direction between the two members, so that displacement in the X-axis and Y-axis directions with respect to the fixed base of the moving table is allowed. XY stage device.
【請求項5】固定基台に対して移動テーブルを所定のX
軸−Y軸平面内において微少変位可能に支持し、該移動
テーブルに載置される部材をX軸−Y軸平面内で位置決
め可能なX軸−Y軸ステージ装置において、 X軸−Y軸平面内で微少変位させようとする前記移動テ
ーブルに対して、Z軸方向に所定の隙間を空けて配置さ
れた固定基台と、 自身の長さ方向に対してのみ剛の特性を有し、前記隙間
にZ軸方向に沿って配置・介在され、自身が弾性変形す
ることによって前記固定基台に対して前記移動テーブル
をX軸−Y軸平面内で微少変位させる少なくとも3本の
Z軸方向の弾性ヒンジと、 前記固定基台及び前記移動テーブルに自身の固定部及び
可動部がそれぞれ配置され、前記移動テーブルを固定基
台に対してX軸方向に相対移動させることが可能なX軸
方向駆動用のリニアモータと、 前記固定基台及び前記移動テーブルに自身の固定部及び
可動部がそれぞれ配置され、前記移動テーブルを固定基
台に対してY軸方向に相対移動させることが可能なY軸
方向駆動用のリニアモータと、 を備えたことを特徴とするX−Yステージ装置。
5. A moving table having a predetermined X position with respect to a fixed base.
An X-axis-Y-axis stage device, which supports the member mounted on the moving table in the X-axis-Y-axis plane so as to be capable of being slightly displaced in the axis-Y-axis plane, A fixed base arranged at a predetermined gap in the Z-axis direction with respect to the moving table to be displaced minutely within, having rigidity only in its own longitudinal direction, At least three in the Z-axis direction, which are arranged and interposed in the gap along the Z-axis direction and cause the movable table to slightly displace in the X-axis-Y-axis plane with respect to the fixed base by being elastically deformed. An elastic hinge, and its own fixed part and movable part are respectively arranged on the fixed base and the movable table, and X-axis direction driving capable of moving the movable table relative to the fixed base in the X-axis direction. A linear motor for A fixed base and a movable part thereof are respectively disposed on the fixed base and the movable table, and a linear motor for driving in the Y-axis direction capable of moving the movable table relative to the fixed base in the Y-axis direction; An XY stage device comprising:
【請求項6】請求項5において、 前記Z軸方向の弾性ヒンジが、自身の重心が前記移動テ
ーブルの重心と一致している仮想正三角形の各頂点位置
に位置するようにして3本設置されていることを特徴と
するX−Yステージ装置。
6. The elastic hinge in the Z-axis direction according to claim 5, wherein three of the elastic hinges in the Z-axis direction are arranged at respective apexes of a virtual equilateral triangle whose center of gravity coincides with the center of gravity of the moving table. An XY stage device, comprising:
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337680A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Konica Minolta Photo Imaging Inc Driving device, shake correcting unit and imaging apparatus
JP2007021598A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Denso Corp Positioning device
JP2007095943A (en) * 2005-09-28 2007-04-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd Stage device
CN102069201A (en) * 2010-12-19 2011-05-25 吉林大学 Two-degree-of-freedom dynamic error counteracting device for free-form surface ultra-precision turning
CN102615542A (en) * 2012-04-10 2012-08-01 吉林大学 Long-travel two-axis linear fast tool servo device
CN114434407A (en) * 2022-02-08 2022-05-06 江苏集萃苏科思科技有限公司 Rotary motion table
CN116381892A (en) * 2023-04-21 2023-07-04 广东工业大学 Two-stage macro-micro camera lens focusing device based on direct-drive type air floatation platform

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337680A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Konica Minolta Photo Imaging Inc Driving device, shake correcting unit and imaging apparatus
JP2007021598A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Denso Corp Positioning device
JP4710450B2 (en) * 2005-07-12 2011-06-29 株式会社デンソー Positioning device
JP2007095943A (en) * 2005-09-28 2007-04-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd Stage device
JP4689423B2 (en) * 2005-09-28 2011-05-25 住友重機械工業株式会社 Stage equipment
CN102069201A (en) * 2010-12-19 2011-05-25 吉林大学 Two-degree-of-freedom dynamic error counteracting device for free-form surface ultra-precision turning
CN102615542A (en) * 2012-04-10 2012-08-01 吉林大学 Long-travel two-axis linear fast tool servo device
CN114434407A (en) * 2022-02-08 2022-05-06 江苏集萃苏科思科技有限公司 Rotary motion table
CN114434407B (en) * 2022-02-08 2023-11-28 江苏集萃苏科思科技有限公司 Rotary movement table
CN116381892A (en) * 2023-04-21 2023-07-04 广东工业大学 Two-stage macro-micro camera lens focusing device based on direct-drive type air floatation platform
CN116381892B (en) * 2023-04-21 2023-12-12 广东工业大学 Two-stage macro-micro camera lens focusing device based on direct-drive type air floatation platform

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