JP2002120120A - Moving state correcting method of table of magnetic bearing linear stage, and magnetic bearing linear stage and processing machine - Google Patents
Moving state correcting method of table of magnetic bearing linear stage, and magnetic bearing linear stage and processing machineInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気軸受リニアス
テージのテーブルの移動状態補正方法、これを用いた磁
気軸受リニアステージおよび加工機に関し、例えば、高
精度の工作機械等に用いられる超精密リニアステージと
それを用いた超精密加工機に適用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of correcting a moving state of a table of a magnetic bearing linear stage, a magnetic bearing linear stage and a processing machine using the same, for example, an ultra-precision linear used for a high-precision machine tool or the like. Applied to stage and ultra-precision processing machine using it.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の超精密リニアステージに
は、直進駆動されるテーブルを低負荷で高精度に支持し
案内するために、直線状のガイドとの間に静圧軸受やこ
ろがり軸受が広く用いられている。図11に油静圧軸受
の従来例を示している。このものは、直線状のガイドa
とこれを3方から包囲するテーブルbとの組合わせにお
いて、テーブルb側のガイドaを包囲している3方各部
に油ポケットcを設けて油を供給し、供給した油はわず
かな隙間を通って外部に流れ出し、前記油ポケットcを
所定の圧力に保ちテーブルbをガイドaに対して浮かせ
て支持する仕組みになっている。2. Description of the Related Art Conventionally, an ultra-precision linear stage of this type has a hydrostatic bearing or a rolling bearing between a linear guide and a linear guide for supporting and guiding a table driven linearly with low load and high accuracy. Is widely used. FIG. 11 shows a conventional example of a hydrostatic bearing. This is a linear guide a
And a table b surrounding the table a from the three sides, an oil pocket c is provided in each part surrounding the guide a on the table b side to supply the oil, and the supplied oil has a slight gap. Then, the oil flows out to the outside, and the oil pocket c is maintained at a predetermined pressure, and the table b is floated and supported with respect to the guide a.
【0003】一方では、テーブルをガイドに対して磁気
作用にて非接触に支持する磁気軸受を用いることも提案
されている。On the other hand, it has been proposed to use a magnetic bearing for supporting a table in a non-contact manner with a guide by a magnetic action.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
各軸受はいずれも、テーブルbの移動負荷を軽減するこ
とを主眼とし、テーブルbを設定経路に沿って所定の姿
勢および位置を高精度に保って移動させるのは、もっぱ
らガイドaの加工精度に委ねている。このため、ガイド
aは加工機の精度に見合った精度で加工される必要があ
り、超精密加工機に対しては超精密加工され、高価につ
くし摩耗などに対する許容度が低く寿命に達するのが早
くなる。By the way, in each of the above-mentioned conventional bearings, the main purpose is to reduce the moving load of the table b, and the table b can be moved to a predetermined posture and position with high accuracy along a set path. Maintaining and moving is left solely to the processing accuracy of the guide a. For this reason, the guide a needs to be processed with an accuracy corresponding to the accuracy of the processing machine, and is subjected to ultra-precision processing for an ultra-precision processing machine. Be faster.
【0005】また、必要な精度で仕上げたガイドaを用
いてテーブルbを案内し超精密加工を行っても、ときと
して、あるいは比較的早期に必要な精度が得られなくな
ることがある。これは、超精密リニアステージで特に問
題になるが、テーブルbが移動するときの直進性、言い
換えると移動経路の真直ぐ度を高めることが要求される
のに、これを満足できていないか早期に満足できなくな
ることに原因していると思われる。[0005] Further, even if the table b is guided using the guide a finished with the required accuracy and ultra-precision machining is performed, the required accuracy may not be obtained sometimes or relatively early. This is a particular problem in an ultra-precision linear stage, but it is required to increase the straightness of the table b when moving, in other words, the straightness of the moving path. Probably due to dissatisfaction.
【0006】具体的には、ガイドaもテーブルbの移動
経路に必要な真直ぐ度を持って加工される必要がある
が、表面の仕上げ精度や断面の寸法精度は安定して得ら
れても、ガイドaは長尺物になるほどそれ自体で撓みや
傾きの問題が発生し、満足な真直ぐ度をもって加工しに
くくなる。その上、ガイドは実際に使用する環境におい
てその精度を維持することが最重要であるものの、経時
的に撓みの影響が出てくるし、テーブルbに載せる物の
重さによっては早期に撓んだり傾いたりしやすく、テー
ブルbの初期の精度を維持することができない。といっ
たことが考えられる。Specifically, the guide a also needs to be machined with a straightness required for the moving path of the table b. However, even if the surface finishing accuracy and the cross-sectional dimensional accuracy can be obtained stably, The longer the guide a becomes, the more the problem of bending and inclination occurs, and it becomes difficult to process the guide a with a satisfactory straightness. In addition, although it is most important that the guide maintain its accuracy in the environment in which it is actually used, the guide may be bent over time and may be bent early depending on the weight of the object placed on the table b. The table b is easily inclined, and the initial accuracy of the table b cannot be maintained. It is conceivable.
【0007】そこで本発明の目的は、上記問題点に鑑
み、ガイドの加工や設置の精度に左右されることなくテ
ーブルの移動経路に高精度な直進性を得ることのでき
る、磁気軸受リニアステージのテーブルの移動状態補正
方法、これを用いた磁気軸受リニアステージおよび加工
機、を提供することをにある。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a linear stage of a magnetic bearing linear stage that can obtain a high-precision linearity on a moving path of a table without being affected by the accuracy of machining and installation of a guide. An object of the present invention is to provide a table moving state correction method, a magnetic bearing linear stage and a processing machine using the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁気軸受リニアステージのテーブルの移動
状態補正方法は、直進駆動されるテーブルと、このテー
ブルの直進駆動時の移動を設定経路に沿うように案内す
る直線状のガイドと、このガイドに案内されるテーブル
をガイドに対し非接触に支持する磁気軸受と、を備えた
磁気軸受リニアステージのテーブルの移動状態補正方法
において、磁気軸受にテーブルのガイドに対する姿勢ま
たはおよび振れの調整特性を持ったアクティブ型の磁気
軸受を用い、設定経路におけるテーブルの姿勢や振れの
うち必要な移動状態を外部から検出し、その検出に係る
データに基づいて磁気軸受の前記調整特性を制御し設定
経路におけるテーブルの必要な移動状態を補正すること
を特徴としている。In order to achieve the above object, a method for correcting the moving state of a table of a magnetic bearing linear stage according to the present invention comprises: a table driven linearly; In a method of correcting the moving state of a table of a linear stage of a magnetic bearing linear stage, comprising: a linear guide for guiding along the guide; and a magnetic bearing for supporting a table guided by the guide without contacting the guide. Using an active type magnetic bearing that has the characteristic of adjusting the attitude or runout of the table relative to the guide, the required movement state of the attitude and runout of the table in the set path is detected from the outside, and based on the data related to the detection. In this case, the adjustment characteristics of the magnetic bearing are controlled to correct the required moving state of the table on the set path.
【0009】このような構成では、テーブルはガイドに
対し磁気軸受によって非接触に支持され案内されて直進
駆動によりガイドに沿って移動されるので、ガイドの真
直ぐ度に狂いがあってその狂いの向きと量に応じてテー
ブルが設定経路から振れたり、長手方向の曲がりに沿っ
て姿勢が傾いたり、ガイドの断面回りの傾きに沿って姿
勢が傾いたりすることがある。また、磁気軸受の磁気作
用のアンバランスが原因して直進方向以外のあらゆる軸
まわりの回転や軸方向の振れが生じることがある。In such a configuration, the table is supported and guided by the magnetic bearing in a non-contact manner with respect to the guide, and is moved along the guide by linear drive. Depending on the amount, the table may swing out of the set path, the posture may be inclined along a curve in the longitudinal direction, or the posture may be inclined along the inclination around the cross section of the guide. Further, due to the imbalance of the magnetic action of the magnetic bearing, rotation around any axis other than the straight running direction and axial runout may occur.
【0010】しかし、テーブルのそのような移動状態の
うち規制の必要なものにつき、外部からテーブルの動作
に影響なく検出され、この検出に係るデータに基づき磁
気軸受におけるガイドに対するテーブルの姿勢またはお
よび振れの調整特性を制御することにより、設定経路に
おけるテーブルの姿勢や振れのうち必要な移動状態を補
正するので、ガイドの加工や設置の精度に影響されるこ
となくテーブルを設定経路に沿って必要な精度で直進移
動させることができる。[0010] However, among such moving states of the table, those which need to be regulated are detected from outside without affecting the operation of the table, and based on data relating to this detection, the attitude or swing of the table with respect to the guide in the magnetic bearing. By adjusting the adjustment characteristics of the table, the required movement state of the table attitude and runout on the set path is corrected, so that the table can be moved along the set path without being affected by the accuracy of the processing and installation of the guide. It can move straight ahead with precision.
【0011】このようなテーブルの移動状態の補正を行
う磁気軸受リニアステージとしては、直進駆動されるテ
ーブルと、このテーブルの直進駆動時の移動を設定経路
に沿うように案内する直線状のガイドと、このガイドに
案内されるテーブルをガイドに対し非接触に支持する磁
気軸受と、を備えた磁気軸受リニアステージにおいて、
磁気軸受はテーブルのガイドに対する姿勢またはおよび
振れの調整特性を持ったアクティブ型の磁気軸受とし、
設定経路におけるテーブルの姿勢や振れのうち必要な移
動状態を外部から検出する検出手段と、この検出手段か
らの検出データに基づいて磁気軸受の前記調整特性を制
御し設定経路におけるテーブルの必要な移動状態を補正
する磁気軸受制御手段とを設けたことを特徴とするもの
で足り、テーブルの直進駆動に併せて移動されるテーブ
ルの必要な移動状態を自動的に安定して確実に補正する
ことができる。As a magnetic bearing linear stage for correcting the moving state of the table, a table driven linearly and a linear guide for guiding the movement of the table during the linear driving along a set path are provided. , A magnetic bearing that supports a table guided by the guide without contact with the guide,
The magnetic bearing is an active type magnetic bearing with adjustment characteristics of attitude or runout with respect to the table guide,
Detecting means for externally detecting a required movement state of the table attitude and deflection on the set path, and controlling the adjustment characteristics of the magnetic bearing based on the detection data from the detecting means to perform necessary movement of the table on the set path A magnetic bearing control means for correcting the state is sufficient, and it is possible to automatically and stably and surely correct the necessary moving state of the table which is moved in accordance with the linear drive of the table. it can.
【0012】検出手段は、移動するテーブル外の所定の
位置から所定の方向に光を投射する光投射手段と、この
光投射手段からの光を移動するテーブルの上の所定位置
にて受光するか、移動するテーブルの上の所定位置にあ
る光学部材を経て移動するテーブル外の所定の位置にて
受光する受光手段と、この受光手段における受光条件を
基準条件と比較して移動するテーブルの設定経路におけ
る必要な移動状態を判定する判定手段とを備えたものと
することができる。The detecting means includes a light projecting means for projecting light in a predetermined direction from a predetermined position outside the moving table, and a light receiving means for receiving light from the light projecting means at a predetermined position on the moving table. A light receiving means for receiving light at a predetermined position outside the moving table via an optical member at a predetermined position on the moving table, and a setting path of the moving table by comparing a light receiving condition of the light receiving means with a reference condition And determination means for determining a necessary movement state in the above.
【0013】このような構成では、移動するテーブル外
の所定の位置から光投射手段が所定の方向に投射する光
を、移動するテーブルの上の受光手段が所定位置にて受
光する受光条件、または、移動するテーブルの上の所定
位置にある光学部材を経て移動するテーブル外の受光手
段が所定の位置にて受光する受光条件と、テーブルが実
際に移動しているその時々の設定経路における姿勢や振
れのうちの必要な移動状態と、に相関性を与えて、テー
ブルの必要な移動状態が適正なときの基準受光条件を既
知とするので、この基準受光条件を基に実際に検出され
る受光条件から、設定経路におけるその時々のテーブル
の必要な移動状態を判定手段によって自動的に正確かつ
高速に判定し検出することができる。In such a configuration, a light receiving condition that the light projecting means on the moving table receives light projected from the predetermined position outside the moving table in a predetermined direction at the predetermined position, or The light receiving condition at which the light receiving means outside the table moving through the optical member at the predetermined position on the moving table receives light at the predetermined position, the posture on the set path at each time when the table is actually moving, By giving a correlation to the required moving state of the shake, the reference light receiving condition when the necessary moving state of the table is appropriate is known, so the light receiving actually detected based on this reference light receiving condition Based on the conditions, the necessary movement state of the table on the set route at each time can be determined and detected automatically and accurately by the determination means at high speed.
【0014】光投射手段が設定経路と平行に直進するよ
うに光を投射するものであると、テーブルの設定経路に
おける移動状態が適正である限りテーブル上の光学部材
や受光手段に対する受光条件を固定化するようにして前
記相関性を単純化し、テーブルのその時々の必要な移動
状態を簡単かつ迅速に検出できるようにするので、テー
ブルの必要な移動状態をリアルタイムで応答性よく高速
制御するのに好適である。If the light projecting means projects the light so as to go straight in parallel with the set path, the light receiving conditions for the optical members and the light receiving means on the table are fixed as long as the moving state on the set path of the table is appropriate. Simplifies the correlation and makes it possible to easily and quickly detect the required moving state of the table at any one time. It is suitable.
【0015】受光手段が、同一の投射光をテーブル面上
にて相前後して受ける2つの受光器の組と、平行な2つ
の投射光をテーブル面上の設定経路に直行する方向の2
つの位置にて個別に受光する2つの受光器とを複合して
用いるものであると、同一の投射光を相前後して受ける
2つの受光器の組において、それらの基準受光点に対す
る実際の受光点のずれが、テーブル面に直角な上下方向
で互いに逆向きであることにより前後方向の傾きを、左
右方向で互いに逆向きであることによりテーブル面に直
角な軸まわりの回転を、左右方向で互いに同じ向きであ
ることによりその向きへのテーブルの振れを、それぞれ
検出することができ、左右方向の2つの受光器の組にお
いて、それらの基準受光点に対する実際の受光点のずれ
が、テーブル面に直角な上下方向にて互いに逆向きであ
ることにより、テーブルの左右方向の傾きを検出するこ
とができ、前後方向の組の受光器と、左右方向の組の受
光器において、それらの基準受光点に対する実際の受光
点のずれが互いに同じであることによりテーブルの左右
方向の振れ、テーブル面に直角な上下方向の振れをそれ
ぞれ検出することができる。The light receiving means receives two sets of two light receivers which receive the same projected light one after another on the table surface, and two sets of light beams in the direction orthogonal to the set path on the table surface.
If two light receivers that individually receive light at two positions are used in combination, in a set of two light receivers that receive the same projection light one after another, the actual light reception relative to their reference light reception points When the point shift is opposite to each other in the vertical direction perpendicular to the table surface, the inclination in the front-rear direction is reversed. Since the tables are in the same direction, it is possible to detect the swing of the table in that direction. In the set of two light receivers in the left and right directions, the deviation of the actual light receiving point from the reference light receiving point is determined on the table surface. Since the table is vertically opposite to each other, the inclination of the table in the left and right direction can be detected. Shake in the horizontal direction of the table by the deviation of the actual receiving point with respect to the reference light receiving point of the al are identical to each other, the deflection of the perpendicular vertical direction on the table surface can be detected, respectively.
【0016】受光手段が、同一の投射光に対し、テーブ
ル上の光学部材からの反射光を受光する受光器と、前記
光学部材を透過した投射光を受光する受光器とを複合し
て用いると、反射光を受光する受光器の基準受光点に対
し実際の受光点にずれがなく、透過光を受光する受光器
の基準受光点に対する実際の受光点がずれていること
で、テーブルのそのずれ方向への振れ、反射光を受光す
る受光器の基準受光点に対する実際の受光点のずれと、
これとは逆な透過光を受光する受光器での基準受光点に
対する実際の受光点のずれとの関係によって、テーブル
面に直角な軸まわりの回転、直進方向の前後の傾き、を
それぞれ検出することができる。When the light receiving means uses a combination of a light receiving device for receiving the reflected light from the optical member on the table and a light receiving device for receiving the projected light transmitted through the optical member, for the same projection light. The actual light receiving point of the receiver receiving the reflected light does not deviate from the reference light receiving point of the receiver, and the actual light receiving point of the receiver receiving the transmitted light deviates from the reference light receiving point. Deflection in the direction, deviation of the actual light receiving point from the reference light receiving point of the light receiving device that receives the reflected light,
The rotation around the axis perpendicular to the table surface and the inclination before and after in the rectilinear direction are detected according to the relationship between the actual light receiving point and the reference light receiving point of the light receiving device that receives the transmitted light opposite thereto. be able to.
【0017】受光手段が、平行な2つの投射光をテーブ
ル上の設定経路に直行する方向の2箇所にある光学部材
を経た同一の反射経路で干渉状態にて受光する1つの光
干渉計を用いるものであると、光学部材の反射面の平行
移動を伴うテーブルの動き、つまり振れと、テーブルの
前後方向の傾き以外の動きがあると、平行な2つの投射
光の各光学部材を介した受光手段への入射状態が変化す
るので、1つの受光手段によってテーブルの多くの変位
を検出することができる。One light interferometer is used in which the light receiving means receives two parallel projection lights in the same reflection path through two optical members in a direction orthogonal to the set path on the table in an interference state. In the case where there is a movement of the table accompanying the parallel movement of the reflection surface of the optical member, that is, a movement other than the shake and the tilt of the table in the front-rear direction, two parallel projection lights are received through each optical member. Since the state of incidence on the means changes, many displacements of the table can be detected by one light receiving means.
【0018】本発明の加工機は、工具とワークとの直進
する相対移動を伴いワークを工具にて加工する加工機に
おいて、直進駆動される工具台またはおよびワーク台
に、上記各場合の磁気軸受リニアステージを備えたこと
を特徴としている。A processing machine according to the present invention is a processing machine for processing a work by a tool with a relative movement of the tool and the work moving straight, wherein the magnetic bearing in each of the above cases is mounted on a tool table or a work table which is driven linearly. It is characterized by having a linear stage.
【0019】このような構成により、直線状のガイドに
よる磁気軸受を介した非接触な案内を受けるテーブルの
移動状態、つまり、設定経路における姿勢や振れを検出
し、この検出結果に基づきテーブルがガイドの加工や設
置の精度などに影響なく設定経路に沿って所定の姿勢で
移動されるようにするので、超高精度な加工ができる。With such a configuration, the moving state of the table, which is received by the linear guide through the magnetic bearing through the non-contact guide, that is, the attitude and swing of the set path are detected, and the table is guided based on the detection result. Since it is made to move in a predetermined posture along the set route without affecting the accuracy of processing and installation, etc., ultra-high precision processing can be performed.
【0020】本発明のそれ以上の特徴は、以下の詳細な
説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の
各特徴は可能な限りそれ単独で、あるいは種々な組み合
わせで複合して用いることができる。Further features of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings. Each feature of the present invention can be used alone or in combination in various combinations as much as possible.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る磁
気軸受リニアステージのテーブルの移動状態補正方法、
これを用いた磁気軸受リニアステージおよび加工機につ
き図1〜図10を用いて説明し、本発明の理解に供す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for correcting a moving state of a table of a magnetic bearing linear stage according to an embodiment of the present invention,
A magnetic bearing linear stage and a processing machine using the same will be described with reference to FIGS. 1 to 10 to provide an understanding of the present invention.
【0022】本実施の形態に係る磁気軸受リニアステー
ジのテーブルの移動状態補正方法は、図1〜図9に示す
ように、直進駆動されるテーブル2と、このテーブル2
の直進駆動時の移動を設定経路Aに沿うように案内する
直線状のガイド1と、このガイド1に案内されるテーブ
ル2をガイド1に対し非接触に支持する磁気軸受9と、
を備え、磁気軸受9にテーブル2のガイド1に対する姿
勢またはおよび振れの調整特性を持ったアクティブ型の
ものを用いる。これに併せ設定経路Aにおけるテーブル
2の姿勢や振れのうち規制が必要な移動状態を外部から
検出し、その検出に係るデータに基づいて磁気軸受9の
調整特性を制御し設定経路Aにおけるテーブル2の必要
な移動状態を補正する。ここに、姿勢とは設定経路Aに
対するテーブル2のあらゆる方向の回転ないしは傾きを
意味し、振れとはテーブル2の設定経路Aからの平行移
動を意味する。具体的には、回転ないし傾きは、XY面
でのZ軸まわりに生じるヨーイング、ガイド1の横断面
つまりZY面でのX軸まわりに生じるローリング、ZY
面でのY軸まわりに生じるピッチング、振れはZ軸方向
とY軸方向とに生じる。X軸方向はテーブル2の移動方
向であるので移動位置の制御対象となる。As shown in FIGS. 1 to 9, the method of correcting the moving state of the table of the magnetic bearing linear stage according to the present embodiment includes: a table 2 driven linearly;
A linear guide 1 for guiding the movement of the linear driving device along the set path A, a magnetic bearing 9 for supporting the table 2 guided by the guide 1 without contact with the guide 1,
The magnetic bearing 9 is of an active type having a characteristic of adjusting the posture or runout of the table 2 with respect to the guide 1. At the same time, a movement state of the table 2 in the setting path A, which needs to be restricted among the posture and the deflection of the table 2, is detected from the outside, and the adjustment characteristics of the magnetic bearing 9 are controlled based on the detection data. Correct the required moving state. Here, the attitude means the rotation or inclination of the table 2 in all directions with respect to the set path A, and the shake means the parallel movement of the table 2 from the set path A. More specifically, the rotation or tilt is caused by yawing that occurs around the Z axis on the XY plane, a cross section of the guide 1, that is, rolling that occurs around the X axis on the ZY plane, or ZY.
Pitching and runout occurring around the Y axis on the surface occur in the Z axis direction and the Y axis direction. Since the X-axis direction is the moving direction of the table 2, the moving position is to be controlled.
【0023】磁気軸受9は通常、テーブル2がガイド1
のガイド面1aとの間に所定の隙間を保つように設計さ
れる。これによりテーブル2はガイド1に対し磁気軸受
9の磁気作用によって所定の隙間を保った非接触状態に
支持され、直進駆動によりガイド1に沿って移動され
る。このため、ガイド1の真直ぐ度に狂いがあると、そ
の狂いの向きと量に応じてテーブル2が設定経路Aから
振れたり、長手方向の曲がりに沿って姿勢が傾いたり、
ガイド1の断面まわりの傾きに沿って姿勢が傾いたりす
る。磁気軸受9の磁気作用のアンバランスなど何らかの
理由で同様に振れや傾きが生じることもある。The magnetic bearing 9 usually has the table 2 and the guide 1
Is designed so as to keep a predetermined gap with the guide surface 1a. As a result, the table 2 is supported in a non-contact state with a predetermined gap maintained by the magnetic action of the magnetic bearing 9 with respect to the guide 1, and is moved along the guide 1 by linear driving. For this reason, if there is a deviation in the straightness of the guide 1, the table 2 swings from the set path A according to the direction and amount of the deviation, or the posture is tilted along the longitudinal bend,
The posture is inclined along the inclination around the cross section of the guide 1. For some reason, such as an imbalance in the magnetic action of the magnetic bearing 9, a run-out or a tilt may also occur.
【0024】しかし、そのような移動状態のうち規制が
必要なものにつき上記のように外部からテーブル2の動
作に影響なく検出し、この検出に係るデータに基づき磁
気軸受9におけるガイド1に対するテーブル2の姿勢ま
たはおよび振れの調整特性を制御し、設定経路Aにおけ
るテーブル2の姿勢や振れのうち必要な移動状態を補正
するので、ガイド1の加工や設置の精度に影響されるこ
となくテーブル2を設定経路Aに沿って必要な精度で直
進移動させることができる。ガイド1の精度に関わらず
生じるテーブル2の傾きおよび振れについても同様な調
整が自動的に行われる。However, among such moving states, those requiring regulation are detected from outside without affecting the operation of the table 2 as described above, and the table 2 for the guide 1 in the magnetic bearing 9 is detected based on the data relating to this detection. Of the table 2 in the set path A and correct the necessary movement state of the table 2 in the set path A, so that the table 2 can be moved without being affected by the accuracy of the processing and installation of the guide 1. It is possible to move straight along the set route A with necessary accuracy. Similar adjustments are automatically made for the inclination and runout of the table 2 that occur regardless of the accuracy of the guide 1.
【0025】上記のようなアクティブ型の磁気軸受9
は、例えば、図5(a)(b)の例で代表して示すよう
にテーブル2のガイド1のガイド面1aと対向する部分
に複数の電磁石9a1〜9a6、9b1〜9b6を設け
て磁性体のガイド1との組合せにより構成している。電
磁石9a1〜9a6の組と電磁石9b1〜9b6の組と
は図5(a)に示すようにテーブル2の直進方向、X方
向における前後に位置し、各組の電磁石9a1〜9a
6、電磁石9b1〜9b6のそれぞれは図5(b)に示
すようにガイド1の横断面まわり、設定経路Aまわり、
X軸まわりにおいて上下左右対称に配置されている。複
数の電磁石9a1〜9a6、9b1〜9b6はガイド1
との間で磁気吸引作用を及ぼし、対向し合うものどうし
のガイド1との間の磁気吸引力のバランスによって前記
したようにガイド1とテーブル2との間に均一な隙間が
できる非接触な支持状態を作ることができる。The active type magnetic bearing 9 as described above
5A and 5B, a plurality of electromagnets 9a1 to 9a6 and 9b1 to 9b6 are provided on a portion of the table 2 facing the guide surface 1a of the guide 1 as a representative example. And the guide 1. The set of electromagnets 9a1 to 9a6 and the set of electromagnets 9b1 to 9b6 are located before and after in the straight direction of the table 2 and in the X direction as shown in FIG.
6, each of the electromagnets 9b1 to 9b6 around the cross section of the guide 1, around the set path A, as shown in FIG.
It is arranged symmetrically up and down and left and right around the X axis. The plurality of electromagnets 9a1 to 9a6, 9b1 to 9b6 are the guide 1
A non-contact support that exerts a magnetic attraction action between the guide 1 and the guide 1 and the table 2 as described above due to the balance of the magnetic attraction force between the guides 1 facing each other. You can make a state.
【0026】しかし、このようなバランス状態におい
て、複数の電磁石9a1〜9a6、9b1〜9b6のう
ち、例えば図5(a)(b)における電磁石9a2、9
b1の吸引力を電磁石9a1、9b2よりも高めると、
その吸引力を高めた分だけテーブル2をガイド1に対し
Z軸まわりの矢印Bの方向に回転させるアンバランスな
力が発生し、その力の大小に応じてテーブル2を矢印B
の方向に支持姿勢を変えて直進移動を案内することがで
きる。また、電磁石9a1、9b2の吸引力を電磁石9
a2、9b1よりも高めると、前記とは逆にZ軸まわり
の矢印Cの方向にテーブル2を回転させる力が発生し、
その力の大小に応じてテーブル2の支持姿勢を矢印Cの
方向に変えて直進移動を案内することができる。However, in such a balanced state, of the plurality of electromagnets 9a1 to 9a6, 9b1 to 9b6, for example, the electromagnets 9a2 and 9b shown in FIGS.
When the attraction force of b1 is higher than the electromagnets 9a1 and 9b2,
An unbalanced force for rotating the table 2 in the direction of the arrow B around the Z axis with respect to the guide 1 is generated by the amount of the suction force, and the table 2 is moved in the direction of the arrow B according to the magnitude of the force.
Can be guided in a straight line by changing the support posture in the direction of. Also, the attraction force of the electromagnets 9a1 and 9b2 is
If it is higher than a2 and 9b1, a force for rotating the table 2 in the direction of arrow C around the Z axis is generated,
According to the magnitude of the force, the support posture of the table 2 can be changed in the direction of arrow C to guide the straight movement.
【0027】また、電磁石9a1、9b1の吸引力を電
磁石9a2、9b2よりも高めると、テーブル2を設定
経路Aに対しY軸上で矢印Dの方向に移動させるアンバ
ランスな力が生じ、その力の大きさに応じてテーブル2
を設定経路Aに対し矢印Dの方向に平行移動、つまり振
れさせることができる。電磁石9a2、9b2の吸引力
を電磁石9a1、9b2よりも高めると、テーブル2を
設定経路Aに対しY軸上で矢印Eの方向に移動させるア
ンバランスな力が生じ、その力の大きさに応じてテーブ
ル2を設定経路Aに対し矢印Eの方向に振れさせること
ができる。When the attraction force of the electromagnets 9a1 and 9b1 is higher than that of the electromagnets 9a2 and 9b2, an unbalanced force for moving the table 2 with respect to the set path A in the direction of arrow D on the Y axis is generated. Table 2 according to the size of
Can be translated with respect to the setting path A in the direction of arrow D, that is, can be shaken. When the attraction force of the electromagnets 9a2 and 9b2 is higher than that of the electromagnets 9a1 and 9b2, an unbalanced force that moves the table 2 in the direction of the arrow E on the Y-axis with respect to the setting path A occurs, and the force depends on the magnitude of the force. Thus, the table 2 can be swung in the direction of the arrow E with respect to the set path A.
【0028】図5(b)において電磁石9a3、9b
3、9a6、9b6の吸引力を電磁石9a4、9b4、
9a5、9b5よりも高めると、テーブル2をガイド1
の横断面まわり、設定経路Aまわり、X軸まわりに矢印
Fの方向に傾けるアンバランスな力が生じ、この力の大
小に応じてテーブル2を矢印Fの方向に回転ないしは傾
けることができる。電磁石9a4、9b4、9a5、9
b5の吸引力を電磁石9a3、9b3、9a6、9b6
よりも高めると、テーブル2をガイド1の横断面まわ
り、設定経路Aまわり、X軸まわりに矢印Gの方向に回
転ないしは傾ける力が生じ、この力の大小に応じてテー
ブル2を矢印Gの方向に傾けることができる。また、電
磁石9a3、9b3、9a5、9b5の吸引力を通常よ
りも高めると、テーブル2をZ軸上でH方向に下動させ
るアンバランスな力が生じ、その力の大小に応じてテー
ブル2を矢印H方向に下動させることができる。電磁石
9a4、9b4、9a6、9b6の吸引力を通常よりも
高めると、テーブル2をZ軸上でI方向に上動させるア
ンバランスな力が生じ、その力の大小に応じてテーブル
2を矢印I方向に上動させることができる。さらに、電
磁石9a3、9a5、9b4、9b6の吸引力を電磁石
9b3、9b5、9a4、9a6よりも高めると、テー
ブル2をY軸まわりの矢印J方向に回転ないしは傾かせ
るアンバランスな力が生じ、この力の大小に応じてテー
ブル2をJ方向に傾かせることができる。電磁石9b
3、9b5、9a4、9a6の吸引力を電磁石9a3、
9a5、9b4、9b6よりも高めると、テーブル2を
Y軸まわりの矢印K方向に回転させるアンバランスな力
が生じ、この力の大小に応じてテーブル2をK方向に傾
かせることができる。In FIG. 5B, the electromagnets 9a3 and 9b
The attractive force of 3, 9a6, 9b6 is applied to electromagnets 9a4, 9b4,
If it is higher than 9a5 and 9b5, the table 2
An unbalanced force occurs in the direction of arrow F around the cross section, around the set path A, and around the X axis, and the table 2 can be rotated or tilted in the direction of arrow F according to the magnitude of this force. Electromagnets 9a4, 9b4, 9a5, 9
The attractive force of b5 is applied to the electromagnets 9a3, 9b3, 9a6, 9b6.
If it is higher than that, the table 2 is rotated or tilted in the direction of arrow G around the cross section of the guide 1, around the set path A, and around the X axis, and the table 2 is moved in the direction of arrow G according to the magnitude of this force. Can be tilted. Also, if the attraction force of the electromagnets 9a3, 9b3, 9a5, 9b5 is increased more than usual, an unbalanced force is generated to move the table 2 down in the H direction on the Z axis, and the table 2 is moved in accordance with the magnitude of the force. It can be moved down in the direction of arrow H. If the attraction force of the electromagnets 9a4, 9b4, 9a6, 9b6 is increased more than usual, an unbalanced force is generated to move the table 2 upward in the I direction on the Z axis, and the table 2 is moved by the arrow I according to the magnitude of the force. Can be moved upwards. Further, when the attraction force of the electromagnets 9a3, 9a5, 9b4, 9b6 is higher than that of the electromagnets 9b3, 9b5, 9a4, 9a6, an unbalanced force is generated to rotate or tilt the table 2 in the direction of arrow J around the Y axis. The table 2 can be tilted in the J direction according to the magnitude of the force. Electromagnet 9b
The attractive force of 3, 9b5, 9a4, 9a6 is applied to the electromagnet 9a3,
If it is higher than 9a5, 9b4, 9b6, an unbalanced force for rotating the table 2 in the direction of arrow K around the Y axis is generated, and the table 2 can be tilted in the K direction according to the magnitude of this force.
【0029】以上の結果、テーブル2は磁気軸受9の調
整特性の制御によって、XYZ各軸まわりに回転ないし
は傾かせ、また、ガイド1の長手方向、設定経路Aに一
致するX方向を除く他のYZ両方向に平行移動、つまり
振れさせることができる。As a result, the table 2 is rotated or tilted around each of the X, Y, and Z axes by controlling the adjustment characteristics of the magnetic bearing 9, and other than the longitudinal direction of the guide 1 and the X direction other than the X direction coinciding with the set path A. It can be translated in both YZ directions, that is, shaken.
【0030】テーブル2の設定経路Aに対する規制の必
要な傾きや振れは、図1〜図9に例示する幾つかの実施
の形態における各種の検出手段21〜23などによって
検出することができ、この検出結果に基づき図1、図5
〜図9に示す磁気軸受制御手段4によって磁気軸受9の
各電磁石9a1〜9a6、9b1〜9b6の通電を例え
ば図5(a)に示すように個別に制御できる結線状態と
して前記各種の調整特性の内必要なものを制御できるよ
うにする。これにより、テーブル2の直進駆動に併せて
移動されるテーブル2の規制が必要な移動状態を自動的
に安定して確実に補正することができる。The inclination and / or sway of the setting route A of the table 2 which needs to be regulated can be detected by various detecting means 21 to 23 in some embodiments illustrated in FIGS. 1 and 5 based on the detection results
The energization of each of the electromagnets 9a1 to 9a6 and 9b1 to 9b6 of the magnetic bearing 9 by the magnetic bearing control means 4 shown in FIG. 9 can be individually controlled as shown in FIG. To control what is needed. This makes it possible to automatically, stably and surely correct a moving state that requires the regulation of the table 2 that is moved in conjunction with the straight drive of the table 2.
【0031】テーブル2の直進駆動はボールネジ方式、
ワイヤ駆動方式、押動方式、リニアモータ方式など用途
に応じたものを採用すればよく、特に駆動方式を問うも
のではない。しかし、リニアモータ方式であるとガイド
1とテーブル2にてリニアモータを構成し、双方の磁石
間で上記と同様なギャップ調整をしても同様な制御がで
きる便利がある。磁石間であることにより吸引力の調整
に限られることはなく反発力の調整によってもよいし、
双方の調整方式を複合して用いることもできる。The table 2 is driven linearly by a ball screw system.
What is necessary is just to employ | adopt what is suitable for a use, such as a wire drive system, a push-movement system, and a linear motor system, and does not ask a drive system especially. However, if the linear motor system is used, a linear motor is constituted by the guide 1 and the table 2, and the same control can be conveniently performed even if the same gap adjustment is performed between the two magnets. By being between the magnets, it is not limited to the adjustment of the attraction force, but may be by adjusting the repulsion force,
Both adjustment methods can be used in combination.
【0032】図1〜図4に例示する検出手段21は、移
動するテーブル2外の所定の位置から所定の方向に光6
を投射する光投射手段31と、この光投射手段31から
の光6を移動するテーブル2の上の所定位置にて受光す
る受光手段32と、この受光手段32における受光条件
を基準条件と比較して移動するテーブル2の設定経路A
における必要な移動状態を判定する判定手段8とで構成
している。ここに、移動するテーブル2外の所定の位置
から光投射手段31が所定の方向に投射する光6を、移
動するテーブル2の上の受光手段32が所定位置にて受
光する受光条件と、テーブル2が実際に移動しているそ
の時々の設定経路Aにおける姿勢や振れのうちの必要な
移動状態と、に相関性を与えることができ、テーブル2
の必要な移動状態が適正なときの図3に示す基準受光点
Oのような基準受光条件が既知となる。また、そのよう
に設定することができる。従って、この基準受光条件を
基に実際に検出される受光条件から、設定経路Aにおけ
るその時々のテーブル2の必要な移動状態を判定手段8
によって自動的に正確かつ高速に判定し検出することが
できる。The detecting means 21 illustrated in FIGS. 1 to 4 is used to detect the light 6 from a predetermined position outside the moving table 2 in a predetermined direction.
A light projecting means 31 for projecting light, a light receiving means 32 for receiving light 6 from the light projecting means 31 at a predetermined position on the moving table 2, and a light receiving condition of the light receiving means 32 are compared with a reference condition. Path A of table 2 moving
And a determining means 8 for determining a necessary moving state. Here, a light receiving condition in which the light projecting unit 31 on the moving table 2 receives light 6 projected from the predetermined position outside the moving table 2 in a predetermined direction at a predetermined position, 2 can be correlated with the required movement state of the posture and the shake on the set path A at the time when the movement of the table 2 is actually performed.
The reference light receiving condition such as the reference light receiving point O shown in FIG. 3 when the necessary moving state is appropriate is known. Also, it can be set as such. Therefore, based on the light receiving condition actually detected based on the reference light receiving condition, the necessary moving state of the table 2 in the set path A at each time is determined by the determining means 8.
Thus, it is possible to automatically and accurately determine and detect at high speed.
【0033】また、光投射手段31は設定経路Aと平行
に直進するように光6を投射するようにしてある。これ
により、テーブル2の設定経路Aにおける移動状態が適
正である限り、つまり傾きや振れがない限り、テーブル
2上の受光手段32に対する受光条件が固定化するの
で、前記相関性が単純化しテーブル2のその時々の必要
な移動状態を簡単かつ迅速に検出できるようになる。従
って、テーブル2の必要な移動状態をリアルタイムで応
答性よく高速制御するのに好適である。The light projecting means 31 projects the light 6 so as to travel straight in parallel with the set path A. As a result, the light receiving condition for the light receiving means 32 on the table 2 is fixed as long as the moving state on the setting route A of the table 2 is appropriate, that is, as long as there is no tilt or shake, the correlation is simplified and the table 2 It is possible to easily and quickly detect the necessary moving state of the vehicle. Therefore, it is suitable for controlling the required moving state of the table 2 in real time and with high responsiveness at high speed.
【0034】さらに、受光手段32は、同一の光6をテ
ーブル2面上にて相前後して受けるPSD(Posit
ion Sensitive Device)などの位
置検出器である2つの受光器5a、5bの組またはおよ
び受光器5c、5dの組と、平行な2つの光6をテーブ
ル2面上の設定経路Aに直行する方向の2つの位置にて
個別に受光する2つの受光器5a、5cの組またはおよ
び5b、5dの組を複合して用いている。Further, the light receiving means 32 receives the same light 6 successively on the surface of the table 2 by a PSD (Position).
direction in which two sets of two light receivers 5a and 5b or a set of light receivers 5c and 5d, which are position detectors such as an ion sensitive device, and two parallel lights 6 are orthogonal to the setting path A on the surface of the table 2. And a combination of two photodetectors 5a and 5c or a pair of 5b and 5d that individually receive light at the two positions.
【0035】これにより、同一の光6を相前後して受け
る、前後方向、X方向に並ぶ2つの受光器5a、5bの
組またはおよび受光器5c、5dの組にて、それらの図
3に示す基準受光点Oに対する図4に示すような実際の
受光点O1のずれが、テーブル面2aに直角なZ方向で
互いに逆向きであることにより、テーブル2の直進方
向、ガイド1の長手方向であるX方向の傾き、つまりY
軸まわりの回転を、テーブル面2aの直進方向に直角な
Y方向で互いに逆向きであることによりテーブル面2a
に直角なZ軸まわりの回転を、テーブル面2aの直進方
向に直角なY方向で互いに同じ向きであることによりそ
の向きへのテーブル2の振れを、それぞれ検出すること
ができ、テーブル面2a上のY方向の2つの受光器5
a、5cの組またはおよび受光器5b、5dの組にて、
それらの基準受光点Oに対する実際の受光点O1のずれ
が、Z方向にて互いに逆向きであることにより、テーブ
ル2のY方向の傾き、つまりX軸まわりの回転を検出す
ることができ、X方向の組の受光器5a、5bおよび受
光器5c、5dと、Y方向の組の受光器5a、5cおよ
び受光器5b、5dの少なくとも3つにて、それらの基
準受光点Oに対する実際の受光点O1の振れが互いに同
じであることによりテーブル2のY方向における左右の
振れ、Z方向における上下の振れを検出することができ
る。As a result, a set of two light receivers 5a and 5b or a set of light receivers 5c and 5d, which receive the same light 6 one after another and are arranged in the front-rear direction and the X direction, are shown in FIG. The deviation of the actual light receiving point O1 from the reference light receiving point O shown in FIG. 4 is opposite to each other in the Z direction perpendicular to the table surface 2a. A certain X-direction tilt, ie Y
The rotation about the axis is opposite to each other in the Y direction perpendicular to the direction in which the table surface 2a moves straight, so that the table surface 2a
The rotation about the Z-axis perpendicular to the table surface 2a and the swing of the table 2 in the same direction in the Y direction perpendicular to the rectilinear direction of the table surface 2a can be detected. Two light receivers 5 in the Y direction
a, 5c or a set of photodetectors 5b, 5d,
Since the shift of the actual light receiving point O1 with respect to the reference light receiving point O is opposite to each other in the Z direction, the inclination of the table 2 in the Y direction, that is, rotation about the X axis can be detected. At least three of the set of light receivers 5a, 5b and 5c, 5d in the direction and the set of light receivers 5a, 5c and 5b, 5d in the Y direction actually receive light relative to the reference light receiving point O. Since the shakes of the points O1 are the same as each other, it is possible to detect the left-right shake in the Y direction and the up-down shake in the Z direction of the table 2.
【0036】光6は原理的にはその種類を問うものでは
ないがテーブル2の姿勢を検出するには直進性を有する
コヒーレント光を採用するとノイズが少なく好適であ
る。そこで、投光手段31はレーザー発信器13を光源
に採用し、1つのレーザー発信器13から投射されたレ
ーザー光6をビームスプリッタやミラーなどの光学部材
7により設定経路Aに平行な2つの光路に分割してテー
ブル2の上の前後に位置する受光器5a、5bの組およ
び受光器5c、5dの組にそれぞれ投射するようにして
いる。これにより1つの光源から2つの検出光路を作る
簡単な構成としている。また、これらの光学部材を1つ
の投光手段31としてユニットにしておくことにより、
互いの位置関係を単独に調整しておき2つの光路の平行
精度を容易に保証することができる。Although the type of the light 6 does not matter in principle, it is preferable to employ a coherent light having straightness to detect the attitude of the table 2 because it has less noise. Therefore, the light projecting means 31 employs the laser transmitter 13 as a light source, and converts the laser light 6 projected from one laser transmitter 13 into two optical paths parallel to the set path A by the optical member 7 such as a beam splitter or a mirror. And the light is projected onto a set of light receivers 5a and 5b and a set of light receivers 5c and 5d located on the front and back of the table 2, respectively. This provides a simple configuration for forming two detection optical paths from one light source. Also, by making these optical members into a unit as one light projecting means 31,
By adjusting the mutual positional relationship independently, the parallel accuracy of the two optical paths can be easily guaranteed.
【0037】なお、1つの実施例を示すと、図5に示し
た磁気軸受9について、ガイド1と電磁石9a1〜9a
6、9b1〜9b6とのクリアランス、つまりテーブル
2のガイド1のガイド面1aに対する浮上量、遊離量は
一般的に0.5mm以下であり、テーブル2のガイド1
の設定経路Aに対する姿勢制御はこのクリアランス内
で、しかも、テーブル2とガイド1とに接触が生じない
範囲で行うことになる。ガイド1に前記クリアランスよ
り大きな曲がりがあると物理的にテーブル2とガイド1
とが干渉し、テーブル2をガイド1に沿って移動させる
ことが困難になるので好ましくないのは言うまでもな
い。しかしながら、ガイド1の案内面を基準としてテー
ブル2の姿勢を制御するわけではないので、必ずしもガ
イド1が高精度に加工されている必要性はない。In one embodiment, the guide 1 and the electromagnets 9a1 to 9a for the magnetic bearing 9 shown in FIG.
6, 9b1 to 9b6, that is, the floating amount of the guide 1 of the table 2 with respect to the guide surface 1a and the free amount thereof are generally 0.5 mm or less.
Is performed within this clearance and within a range where the table 2 and the guide 1 do not come into contact with each other. When the guide 1 has a bend larger than the clearance, the table 2 and the guide 1 are physically
It is needless to say that the table 2 interferes and it becomes difficult to move the table 2 along the guide 1. However, since the attitude of the table 2 is not controlled based on the guide surface of the guide 1, it is not always necessary that the guide 1 is processed with high precision.
【0038】以上の例では、ガイド1の軸方向、つまり
X方向以外の5自由度を制御できるとしたが、必要に応
じて受光器5a〜5dの数を減らして簡素化やコストダ
ウンを図り、テーブル2の姿勢や振れのうち規制が必要
なものだけを制御できる軸数に減らしてもよいのは勿論
である。In the above example, five degrees of freedom other than the axial direction of the guide 1, that is, the X direction, can be controlled. However, if necessary, the number of light receivers 5a to 5d can be reduced to achieve simplification and cost reduction. Needless to say, the number of axes that can control only those of the table 2 that need to be regulated among the postures and runouts may be reduced.
【0039】図6〜図8に示す例では、受光手段32が
同一の投射光6に対し、テーブル2上のハーフミラーな
どの光学部材10からの反射光を受光する受光器として
のオートコリメータなどの角度検出器である投受光器1
1と、前記光学部材10を透過した投射光6を受光する
PSDなどの受光器5とを複合して用いている。これに
よると、図8に示すように投受光器11の基準受光点に
対し実際の受光点にずれがなく、受光器5の基準受光点
に対する実際の受光点がずれていることで、テーブル2
の前記ずれ方向への振れを、投受光器11の基準受光点
に対する実際の受光点のずれと、これとは逆な受光器5
での基準受光点に対する実際の受光点のずれとの関係に
よって、テーブル面2aにZ軸まわりの回転、X方向の
傾き、つまりY軸まわりの回転をそれぞれ検出すること
ができる。In the examples shown in FIGS. 6 to 8, the light receiving means 32 receives an reflected light from the optical member 10 such as a half mirror on the table 2 with respect to the same projection light 6 and an autocollimator as a light receiver. Emitter / receiver 1 as an angle detector
1 is combined with a light receiver 5 such as a PSD for receiving the projection light 6 transmitted through the optical member 10. According to this, as shown in FIG. 8, the actual light receiving point does not deviate from the reference light receiving point of the light emitting and receiving device 11 and the actual light receiving point deviates from the reference light receiving point of the light receiving device 5.
Of the actual light receiving point with respect to the reference light receiving point of the light emitting and receiving device 11 and the reverse of the light receiving device 5
The rotation of the table surface 2a about the Z-axis and the inclination in the X-direction, that is, the rotation about the Y-axis, can be detected on the basis of the relationship between the reference light-receiving point and the actual shift of the light-receiving point.
【0040】そこで、判定手段8は投受光器11からの
出力に基づく判定部12と、受光器5からの出力に基づ
く判定部18との判定結果を総合して、テーブル2の姿
勢や振れのうち規制の必要な移動状態につき判定し、磁
気軸受制御装置4に入力するようにしている。Therefore, the judging means 8 synthesizes the judgment results of the judging section 12 based on the output from the light emitting and receiving device 11 and the judging section 18 based on the output from the light receiving device 5 to obtain the attitude and the shake of the table 2. Among them, a moving state requiring regulation is determined and inputted to the magnetic bearing control device 4.
【0041】図9に示す例では、受光手段32が、図1
〜図4に示す例と同じ投光手段31からの平行な2つの
投射光6をテーブル2上の設定経路Aに直行するY方向
の2箇所にあるミラーなどの光学部材20を経た同一の
反射経路35上で干渉状態にて受光するレーザー干渉計
などの1つの光干渉計14を用いている。これによる
と、光学部材20の反射面の平行移動を伴うテーブル2
の動き、つまり振れ、X軸まわりの回転以外の動きがあ
ると、平行な2つの各投射光6が各光学部材10を介し
て光干渉計14へ入射するときの入射状態が変化するの
で、1つの光干渉計14によってテーブル2の多くの移
動状態を検出することができる。In the example shown in FIG. 9, the light receiving means 32 is
4 is the same reflection through two optical members 20 such as mirrors at two locations in the Y direction orthogonal to the setting path A on the table 2 from two parallel projection lights 6 from the same light projecting means 31. One optical interferometer 14 such as a laser interferometer that receives light in the interference state on the path 35 is used. According to this, the table 2 accompanying the parallel movement of the reflection surface of the optical member 20
In other words, if there is a motion other than the rotation around the X axis, the incident state when the two parallel projection lights 6 enter the optical interferometer 14 via the optical members 10 changes, Many movement states of the table 2 can be detected by one optical interferometer 14.
【0042】具体的には、レーザー発振器13から出た
レーザー光6は光学部材7により2つの光路に分岐さ
れ、それぞれテーブル2上のハーフミラー10に当たっ
て反射し、光投射手段31における光学部材7から同一
の反射経路35を経て光干渉計14に入射して干渉し合
う。このとき、テーブル2にZ軸まわりの回転があると
2つの光路の各レーザー光6の光干渉計14への入射点
にずれが生じて干渉度合が変化するので、このような変
化によってテーブル2のZ軸まわりの回転を検出するこ
とができる。また、テーブル2がX方向に傾くと、つま
りY軸まわりに回転すると、2つの各レーザー光6は光
干渉計14へ重なって入射するものの入射位置、つまり
光干渉計14での実際の受光点が基準受光点からずれる
ので、この受光点のずれによる光干渉計14での受光条
件の変化からテーブル2のY軸まわりの回転を検出する
ことができる。従って、判定手段8はこれらのことを判
定すればよい。More specifically, the laser light 6 emitted from the laser oscillator 13 is split into two optical paths by the optical member 7, respectively, is reflected by the half mirror 10 on the table 2, and is reflected from the optical member 7 in the light projecting means 31. The light enters the optical interferometer 14 via the same reflection path 35 and interferes with each other. At this time, if the table 2 rotates around the Z axis, the incident points of the laser beams 6 in the two optical paths on the optical interferometer 14 are shifted, and the degree of interference changes. Can be detected around the Z axis. When the table 2 is tilted in the X direction, that is, when the table 2 is rotated about the Y axis, the two laser beams 6 are incident on the optical interferometer 14 in an overlapping manner, ie, the incident positions, that is, the actual light receiving points on the optical interferometer 14. Is shifted from the reference light receiving point, the rotation of the table 2 around the Y axis can be detected from the change in the light receiving condition in the optical interferometer 14 due to the shift of the light receiving point. Therefore, the judging means 8 may judge these matters.
【0043】図10に示す本発明の実施の形態に係る加
工機は、図6〜図8に示した高精度な磁気軸受リニアス
テージを超精密加工機に適用した例である。この加工機
は2軸の直交テーブルを持つ超精密旋盤である。The processing machine according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 10 is an example in which the high-precision magnetic bearing linear stage shown in FIGS. 6 to 8 is applied to an ultra-precision processing machine. This processing machine is an ultra-precision lathe having a two-axis orthogonal table.
【0044】ベッド16の上ではガイド1の軸方向(X
方向)に沿って移動するテーブル2が、磁気軸受9によ
りガイド1に対して非接触支持され、磁気軸受9は検出
手段22によるテーブル2の移動状態の検出データに基
づき磁気軸受制御装置4により制御される。On the bed 16, the axial direction (X
The table 2 moving along the direction of the table 2 is supported by the magnetic bearing 9 in a non-contact manner with respect to the guide 1, and the magnetic bearing 9 is controlled by the magnetic bearing control device 4 based on detection data of the moving state of the table 2 by the detecting means 22. Is done.
【0045】テーブル2の上にはハーフミラーなどの光
学部材10と受光器5が受光手段32の一部として取付
けられ、また刃物台17と刃物(工具)28が取付けら
れている。また、ベッド16上のガイド1と直交する向
きで隣接して設けられたガイド41とこれに案内される
テーブル42との間にも磁気軸受43が磁気軸受9と同
じ構造で設けられ、図示しないがテーブル42の移動状
態を検出する検出手段と、この検出手段による検出結果
に基づいてテーブル42の移動状態を補正するために磁
気軸受43を磁気軸受9と同様に制御する磁気軸受制御
装置が設けられ、テーブル42にはワークススピンドル
19とその先端にワーク29が取付けられている。本例
の加工機はNC装置30からのNCデータに基づいて加
工を行うが、工具28およびワーク29共にテーブル
2、42の高い直進性を持った移動を伴い従来にない高
精度な超精密加工機を得ることができる。An optical member 10 such as a half mirror and a light receiver 5 are mounted on the table 2 as a part of the light receiving means 32, and a tool rest 17 and a tool (tool) 28 are mounted thereon. Also, a magnetic bearing 43 is provided in the same structure as the magnetic bearing 9 between a guide 41 provided adjacent to the guide 1 on the bed 16 in a direction orthogonal to the guide 1 and a table 42 guided by the guide 41, and is not shown. Is provided with a detecting means for detecting the moving state of the table 42 and a magnetic bearing control device for controlling the magnetic bearing 43 in the same manner as the magnetic bearing 9 in order to correct the moving state of the table 42 based on the detection result by the detecting means. The table 42 has the works spindle 19 and the work 29 attached to its tip. Although the processing machine of this example performs processing based on the NC data from the NC device 30, both the tool 28 and the work 29 involve the highly linear movement of the tables 2 and 42, and high-precision ultraprecision processing that has never been achieved before. You can get the machine.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、位置検出
装置によって検出したテーブルの振れや姿勢のデータを
基にアクティブ型の磁気軸受をフィードバック制御する
ことによって、テーブルの振れや姿勢を設定経路に正し
く沿うように補正し、ガイドの加工や設置の精度の影響
なく高精度な直進精度を得ることができ、加工機におい
ては従来にない高精度な加工を可能とすることができ
る。As described above, according to the present invention, the swing and attitude of the table are set by performing feedback control of the active type magnetic bearing based on the data of the swing and attitude of the table detected by the position detecting device. Correction is performed so as to correctly follow the path, and a high-precision straight-running accuracy can be obtained without being affected by the accuracy of the processing and installation of the guide.
【図1】本発明の実施形態に係る1つの磁気軸受リニア
ステージを示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing one magnetic bearing linear stage according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の磁気軸受リニアステージの側面図。FIG. 2 is a side view of the magnetic bearing linear stage of FIG. 1;
【図3】図1の磁気軸受リニアステージでのテーブルの
適正な移動状態を検出している様子を模式的に示す平面
図。FIG. 3 is a plan view schematically showing a state of detecting an appropriate moving state of a table on the magnetic bearing linear stage of FIG. 1;
【図4】図1の磁気軸受リニアステージでのテーブルの
不適正な移動状態を検出している様子を模式的に示す平
面図(ヨーイング状態)。FIG. 4 is a plan view schematically showing a state of detecting an improper moving state of the table in the magnetic bearing linear stage of FIG. 1 (yawing state).
【図5】図1の磁気軸受リニアステージでの磁気軸受の
具体例を示し、その(a)は平面図、その(b)は横断
面図。5A and 5B show a specific example of a magnetic bearing in the magnetic bearing linear stage of FIG. 1, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG.
【図6】本発明の実施形態に係る磁気軸受リニアステー
ジの別の例をテーブルの適正な移動状態で示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing another example of the magnetic bearing linear stage according to the embodiment of the present invention in a state where a table is appropriately moved.
【図7】図6の磁気軸受リニアステージでのテーブルの
ヨーイング状態を示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing a yawing state of the table in the magnetic bearing linear stage of FIG. 6;
【図8】図6の磁気軸受リニアステージでのテーブルの
Y方向への振れ状態を示す平面図。FIG. 8 is a plan view showing a state in which the table swings in the Y direction on the magnetic bearing linear stage in FIG. 6;
【図9】本発明の実施形態に係る磁気軸受リニアステー
ジの他の例をテーブルの適正な移動状態で示す平面図。FIG. 9 is a plan view showing another example of the magnetic bearing linear stage according to the embodiment of the present invention in a state where the table is appropriately moved.
【図10】本発明の実施形態に係る超精密加工機を示す
側面図。FIG. 10 is a side view showing the ultra-precision processing machine according to the embodiment of the present invention.
【図11】従来の油静圧ステージを示す断面図。FIG. 11 is a sectional view showing a conventional hydraulic static pressure stage.
【符号の説明】 1 ガイド 1a ガイド面 2 テーブル 2a テーブル面 4 磁気軸受制御手段 5、5a〜5d 受光器 6 レーザー光 7、10、20 光学部材 8 判定手段 9 磁気軸受 9a1〜9a6、9b1〜9b6 電磁石 11 投受光器 12 判定部 13 レーザー発振器 14 光干渉計 21〜23 検出手段 31 光投射手段 32 受光手段[Description of Signs] 1 Guide 1a Guide surface 2 Table 2a Table surface 4 Magnetic bearing control means 5, 5a-5d Light receiver 6 Laser light 7, 10, 20 Optical member 8 Judgment means 9 Magnetic bearings 9a1-9a6, 9b1-9b6 Electromagnet 11 Light emitter / receiver 12 Judgment unit 13 Laser oscillator 14 Optical interferometer 21-23 Detecting means 31 Light projecting means 32 Light receiving means
Claims (8)
ルの直進駆動時の移動を設定経路に沿うように案内する
直線状のガイドと、このガイドに案内されるテーブルを
ガイドに対し非接触に支持する磁気軸受と、を備えた磁
気軸受リニアステージのテーブルの移動状態補正方法に
おいて、 磁気軸受にテーブルのガイドに対する姿勢またはおよび
振れの調整特性を持ったアクティブ型の磁気軸受を用
い、設定経路におけるテーブルの姿勢や振れのうち必要
な移動状態を外部から検出し、その検出に係るデータに
基づいて磁気軸受の前記調整特性を制御し設定経路にお
けるテーブルの必要な移動状態を補正することを特徴と
する磁気軸受リニアステージのテーブルの移動状態補正
方法。1. A table driven linearly, a linear guide for guiding the movement of the table during the linear drive along a set path, and a table guided by the guide is supported without contact with the guide. A magnetic bearing, and an active type magnetic bearing having an attitude or a runout adjustment characteristic with respect to a guide of the table as a magnetic bearing, and a table in a set path. The required movement state of the posture and the shake of the magnetic bearing is detected from the outside, and the adjustment characteristic of the magnetic bearing is controlled based on the data related to the detection to correct the necessary movement state of the table on the set path. A method for correcting the moving state of the table of the magnetic bearing linear stage.
ルの直進駆動時の移動を設定経路に沿うように案内する
直線状のガイドと、このガイドに案内されるテーブルを
ガイドに対し非接触に支持する磁気軸受と、を備えた磁
気軸受リニアステージにおいて、 磁気軸受はテーブルのガイドに対する姿勢またはおよび
振れの調整特性を持ったアクティブ型の磁気軸受とし、
設定経路におけるテーブルの姿勢や振れのうち必要な移
動状態を外部から検出する検出手段と、この検出手段か
らの検出データに基づいて磁気軸受の前記調整特性を制
御し設定経路におけるテーブルの必要な移動状態を補正
する磁気軸受制御手段とを設けたことを特徴とする磁気
軸受リニアステージ。2. A table driven linearly, a linear guide for guiding the movement of the table during the linear drive along a set path, and a table guided by the guide is supported in non-contact with the guide. A magnetic bearing linear stage provided with a magnetic bearing, wherein the magnetic bearing is an active type magnetic bearing having an adjustment characteristic of a posture or runout with respect to a table guide,
Detecting means for externally detecting a required movement state of the table attitude and deflection on the set path, and controlling the adjustment characteristics of the magnetic bearing based on the detection data from the detecting means to perform necessary movement of the table on the set path A magnetic bearing linear stage provided with a magnetic bearing control means for correcting a state.
の位置から所定の方向に光を投射する光投射手段と、こ
の光投射手段からの光を移動するテーブルの上の所定位
置にて受光するか、移動するテーブルの上の所定位置に
ある光学部材を経て移動するテーブル外の所定の位置に
て受光する受光手段と、この受光手段における受光条件
を基準条件と比較して移動するテーブルの設定経路にお
ける必要な移動状態を判定する判定手段とを備えた請求
項2に記載の磁気軸受リニアステージ。3. The detecting means comprises: a light projecting means for projecting light in a predetermined direction from a predetermined position outside the moving table; and a light receiving means for receiving light from the light projecting means at a predetermined position on the moving table. Or a light receiving means for receiving light at a predetermined position outside the moving table via an optical member at a predetermined position on the moving table, and a light receiving condition of the light receiving means being compared with a reference condition. 3. The magnetic bearing linear stage according to claim 2, further comprising: a determination unit configured to determine a necessary movement state in the set path.
ように光を投射する請求項3に記載の磁気軸受リニアス
テージ。4. The magnetic bearing linear stage according to claim 3, wherein the light projecting means projects light so as to go straight in parallel with the set path.
上にて相前後して受ける2つの受光器の組と、平行な2
つの投射光をテーブル面上の設定経路に直行する方向の
2つの位置にて個別に受光する2つの受光器とを複合し
て用いる請求項3、4のいずれか1項に記載の磁気軸受
リニアステージ。5. A light receiving means comprising: a set of two light receiving units which receive the same projection light one after another on a table surface;
The magnetic bearing linear according to any one of claims 3 and 4, wherein two light receivers that individually receive two projection lights at two positions in a direction orthogonal to a set path on the table surface are used in combination. stage.
ブル上の光学部材からの反射光を受光する受光器と、前
記光学部材を透過した投射光を受光する受光器とを複合
して用いる請求項3、4のいずれか1項に記載の磁気軸
受リニアステージ。6. The light receiving means is a composite of a light receiver for receiving reflected light from the optical member on the table and a light receiver for receiving the projected light transmitted through the optical member for the same projection light. The magnetic bearing linear stage according to any one of claims 3 and 4, which is used.
ブル上の設定経路に直行する方向の2箇所にある光学部
材を経た同一の反射経路にて干渉状態にて受光する1つ
の光干渉計を用いる請求項3、4のいずれか1項に記載
の磁気軸受リニアステージ。7. A light receiving means for receiving two parallel projection lights in the same reflection path passing through two optical members in a direction orthogonal to a set path on the table in an interference state. The magnetic bearing linear stage according to any one of claims 3 and 4, which uses a meter.
いワークを工具にて加工する加工機において、 直進駆動される工具台またはおよびワーク台に、請求項
2〜7のいずれか1項に記載の磁気軸受リニアステージ
を備えたことを特徴とする加工機。8. A processing machine for processing a work with a tool accompanied by a relative movement of the tool and the work in a straight line, wherein the tool table or the work table driven in a straight line is provided. A processing machine comprising the magnetic bearing linear stage according to any one of the preceding claims.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000316730A JP2002120120A (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Moving state correcting method of table of magnetic bearing linear stage, and magnetic bearing linear stage and processing machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000316730A JP2002120120A (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Moving state correcting method of table of magnetic bearing linear stage, and magnetic bearing linear stage and processing machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002120120A true JP2002120120A (en) | 2002-04-23 |
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ID=18795634
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000316730A Pending JP2002120120A (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Moving state correcting method of table of magnetic bearing linear stage, and magnetic bearing linear stage and processing machine |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002120120A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7894140B2 (en) | 2006-11-14 | 2011-02-22 | Asml Holding N.V. | Compensation techniques for fluid and magnetic bearings |
KR101210911B1 (en) | 2010-12-08 | 2012-12-12 | 광주과학기술원 | Measurement system of motion error |
JP2013533810A (en) * | 2011-05-31 | 2013-08-29 | コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズ | Active correction stage having 5-DOF motion error correction function and motion error correction method thereof |
JP2022529790A (en) * | 2019-04-19 | 2022-06-24 | ブイディーエル イネーブリング テクノロジーズ グループ ビー.ブイ. | Linear guideway assembly for non-contact linear displacement of a rigid body along a linear displacement path with respect to other rigid bodies |
-
2000
- 2000-10-17 JP JP2000316730A patent/JP2002120120A/en active Pending
Cited By (5)
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US9079279B2 (en) | 2011-05-31 | 2015-07-14 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Actively compensated stage having 5-DOF motion error compensation and motion error compensating method thereof |
JP2022529790A (en) * | 2019-04-19 | 2022-06-24 | ブイディーエル イネーブリング テクノロジーズ グループ ビー.ブイ. | Linear guideway assembly for non-contact linear displacement of a rigid body along a linear displacement path with respect to other rigid bodies |
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