JP2002267782A - 多自由度駆動ステージ - Google Patents
多自由度駆動ステージInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体製造装置などに代表される微細部品の
加工装置、組立装置、検査装置などに用いられる精密位
置決め可能な駆動ステージにおいて、小型化が可能で補
正動作が必要のない多自由度アクチュエータを提供す
る。 【解決手段】 ２次元平面上の直線方向であるＸ軸、Ｙ
軸の２軸以上の回転・傾き角度方向の動作も含めた多自
由度駆動ステージにおいて、対象ワークを搭載可能なテ
ーブルである可動ステージ（２）の各辺の部分で、ワイ
ヤー（３）を複数本接続して可動ステージ（２）を支え
る構成にした。また、可動ステージ（２）の側面部分と
可動ステージ（２）の底面部分に直動型アクチュエータ
を３台以上配置する構成にした。その他６項ある。
加工装置、組立装置、検査装置などに用いられる精密位
置決め可能な駆動ステージにおいて、小型化が可能で補
正動作が必要のない多自由度アクチュエータを提供す
る。 【解決手段】 ２次元平面上の直線方向であるＸ軸、Ｙ
軸の２軸以上の回転・傾き角度方向の動作も含めた多自
由度駆動ステージにおいて、対象ワークを搭載可能なテ
ーブルである可動ステージ（２）の各辺の部分で、ワイ
ヤー（３）を複数本接続して可動ステージ（２）を支え
る構成にした。また、可動ステージ（２）の側面部分と
可動ステージ（２）の底面部分に直動型アクチュエータ
を３台以上配置する構成にした。その他６項ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微細デバイスの組立
などに必要な精密位置決めステージのうち、３次元多自
由度内を駆動可能なステージに関する技術に関する。
などに必要な精密位置決めステージのうち、３次元多自
由度内を駆動可能なステージに関する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来においては、半導体製造装置などに
代表される微細部品の加工装置、組立装置、検査装置な
どに用いられている精密位置決め可能な駆動ステージに
おいては１軸駆動が可能なステージを複数台組み合わせ
ることにより多自由度駆動を可能にしていた。例えば、
６自由度の駆動を可能にするならば、直線駆動を行うス
テージを３軸（ＸＹＺ軸）、回転駆動を行うステージを
３軸（αβθ軸）の計６軸をそれぞれ３次元空間座標軸
を受け持つように重ね、組み合わせて６自由度の駆動を
可能にするステージとしていた。
代表される微細部品の加工装置、組立装置、検査装置な
どに用いられている精密位置決め可能な駆動ステージに
おいては１軸駆動が可能なステージを複数台組み合わせ
ることにより多自由度駆動を可能にしていた。例えば、
６自由度の駆動を可能にするならば、直線駆動を行うス
テージを３軸（ＸＹＺ軸）、回転駆動を行うステージを
３軸（αβθ軸）の計６軸をそれぞれ３次元空間座標軸
を受け持つように重ね、組み合わせて６自由度の駆動を
可能にするステージとしていた。
【０００３】また、従来においては、ステージの支持機
構としてリニアガイドが多く使用されている。なお、吸
引または反発力、およびロ−レンツ力を発生する第１お
よび第２駆動手段と位置センサを備え位置センサの出力
に基づいて両駆動手段を制御する構成とすることによ
り、コプライアンス制御が可能で方向性のある部品の挿
着，位置合せ，組み立てを可能にする技術が知られてい
る。
構としてリニアガイドが多く使用されている。なお、吸
引または反発力、およびロ−レンツ力を発生する第１お
よび第２駆動手段と位置センサを備え位置センサの出力
に基づいて両駆動手段を制御する構成とすることによ
り、コプライアンス制御が可能で方向性のある部品の挿
着，位置合せ，組み立てを可能にする技術が知られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来技術においては、ステージ構成として巨大なステ
ージになってしまい、組立装置や加工装置に組み込む際
の障壁となっている。また、対象ワークなどを搭載する
ステージ面の座標中心点が３軸全ての回転ステージの回
転中心点と合致させることができないため、回転ステー
ジを駆動させた際には直線駆動ステージのＸＹＺ軸のう
ち最低でも１軸は補正のために駆動する必要がある。
た従来技術においては、ステージ構成として巨大なステ
ージになってしまい、組立装置や加工装置に組み込む際
の障壁となっている。また、対象ワークなどを搭載する
ステージ面の座標中心点が３軸全ての回転ステージの回
転中心点と合致させることができないため、回転ステー
ジを駆動させた際には直線駆動ステージのＸＹＺ軸のう
ち最低でも１軸は補正のために駆動する必要がある。
【０００５】また、多自由度の駆動を実現する際にリニ
アガイドでは複数段に重ねる方法を採用しなければなら
ない。また、回転方向の駆動に関してはリニアガイドの
みでは実現できず、ゴニオステージのような円弧形状を
したガイドを採用するか、ダイレクトドライブ方式の回
転ガイドを用いる必要があった。しかも、それら直線駆
動と回転駆動の組み合わせを行うとステージ自体の大き
さが巨大化してしまう。また、従来においては、リニア
ガイドなどガイドごとに其々アクチュエータが必要にな
っており、アクチュエータ自体のステージへの配置が制
限されている。
アガイドでは複数段に重ねる方法を採用しなければなら
ない。また、回転方向の駆動に関してはリニアガイドの
みでは実現できず、ゴニオステージのような円弧形状を
したガイドを採用するか、ダイレクトドライブ方式の回
転ガイドを用いる必要があった。しかも、それら直線駆
動と回転駆動の組み合わせを行うとステージ自体の大き
さが巨大化してしまう。また、従来においては、リニア
ガイドなどガイドごとに其々アクチュエータが必要にな
っており、アクチュエータ自体のステージへの配置が制
限されている。
【０００６】本発明は、そのような不具合のない、小型
化が可能で補正動作が必要のない多自由度駆動ステージ
を提供することを目的とする。また、多自由度駆動を行
いたいワークを搭載できるステージ自身を複数本のワイ
ヤーで支えることにより、平面方向のみならず、高さ方
向、傾き方向など３次元座標上の自由な位置へ駆動可能
となるし、ワイヤーを複数本用いることにより、耐荷重
を大きくすることを目的とする。
化が可能で補正動作が必要のない多自由度駆動ステージ
を提供することを目的とする。また、多自由度駆動を行
いたいワークを搭載できるステージ自身を複数本のワイ
ヤーで支えることにより、平面方向のみならず、高さ方
向、傾き方向など３次元座標上の自由な位置へ駆動可能
となるし、ワイヤーを複数本用いることにより、耐荷重
を大きくすることを目的とする。
【０００７】また、絶対位置として、ステージ上のどの
場所にもアクチュエータを取付可能にし構成上の自由度
を大きくすることを目的とする。更に、従来において
は、直動型のアクチュエータは駆動方向に長い形状が主
であり、短ストロークに対応すると推力の低下という現
象が発生してしまう。そこで、短ストローク対応でかつ
推力を低下させない構造として偏平型の形状を採用し、
短ストロークかつ、薄型かつ、高推力の偏平垂直駆動型
アクチュエータを用いることにより、今回、発明のステ
ージに搭載することによりステージ厚さを薄形に構成で
きることを目的とする。
場所にもアクチュエータを取付可能にし構成上の自由度
を大きくすることを目的とする。更に、従来において
は、直動型のアクチュエータは駆動方向に長い形状が主
であり、短ストロークに対応すると推力の低下という現
象が発生してしまう。そこで、短ストローク対応でかつ
推力を低下させない構造として偏平型の形状を採用し、
短ストロークかつ、薄型かつ、高推力の偏平垂直駆動型
アクチュエータを用いることにより、今回、発明のステ
ージに搭載することによりステージ厚さを薄形に構成で
きることを目的とする。
【０００８】また、従来においては、複数台のステージ
の組み合わせにより多自由度駆動を行っていたが、平面
１段での駆動を可能にする。また、従来においては、多
自由度駆動ステージの位置制御のための位置検出方法は
ステージの外部に取り付けられるためステージの大型化
の問題があった。また、レーザ測長器などの外乱の影響
が著しいなどの問題もある。そこで、ステージの小型化
と内蔵タイプであるので外乱の影響を減少させることを
目的とする。加えて、内蔵型の変位検出において、リニ
アモータである駆動コイルをそのまま変位検出用に用い
ることができるようにする。
の組み合わせにより多自由度駆動を行っていたが、平面
１段での駆動を可能にする。また、従来においては、多
自由度駆動ステージの位置制御のための位置検出方法は
ステージの外部に取り付けられるためステージの大型化
の問題があった。また、レーザ測長器などの外乱の影響
が著しいなどの問題もある。そこで、ステージの小型化
と内蔵タイプであるので外乱の影響を減少させることを
目的とする。加えて、内蔵型の変位検出において、リニ
アモータである駆動コイルをそのまま変位検出用に用い
ることができるようにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明では、２次元平面上の直線方向
であるＸ軸、Ｙ軸の２軸以上の回転・傾き角度方向の動
作も含めた多自由度駆動ステージにおいて、対象ワーク
を搭載可能なテーブルである可動ステージの各辺の部分
で、ワイヤーを複数本接続してステージを支える構成に
した。また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、可動ステージ側面部分と可動ステージ底
面部分に直動型アクチュエータを３台以上配置する構成
にした。
に、請求項１記載の発明では、２次元平面上の直線方向
であるＸ軸、Ｙ軸の２軸以上の回転・傾き角度方向の動
作も含めた多自由度駆動ステージにおいて、対象ワーク
を搭載可能なテーブルである可動ステージの各辺の部分
で、ワイヤーを複数本接続してステージを支える構成に
した。また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、可動ステージ側面部分と可動ステージ底
面部分に直動型アクチュエータを３台以上配置する構成
にした。
【００１０】また、請求項３記載の発明では、請求項２
記載の発明において、直動型アクチュエータに偏平垂直
駆動型リニアモータを用いる構成にした。また、請求項
４記載の発明では、請求項１記載の発明において、可動
ステージ側面部分と可動ステージ底面部分に駆動用マグ
ネットを配置し、固定ステージ側に駆動用コイルを配置
した。また、請求項５記載の発明では、請求項３または
請求項４記載の発明において、直動型アクチュエータま
たは駆動用マグネットに変位計測手段を付加した。ま
た、請求項６記載の発明では、請求項５記載の発明にお
いて、変位計測手段として、直動型アクチュエータ内部
のアクチュエータ固定部分にコイルを配置した。
記載の発明において、直動型アクチュエータに偏平垂直
駆動型リニアモータを用いる構成にした。また、請求項
４記載の発明では、請求項１記載の発明において、可動
ステージ側面部分と可動ステージ底面部分に駆動用マグ
ネットを配置し、固定ステージ側に駆動用コイルを配置
した。また、請求項５記載の発明では、請求項３または
請求項４記載の発明において、直動型アクチュエータま
たは駆動用マグネットに変位計測手段を付加した。ま
た、請求項６記載の発明では、請求項５記載の発明にお
いて、変位計測手段として、直動型アクチュエータ内部
のアクチュエータ固定部分にコイルを配置した。
【００１１】また、請求項７記載の発明では、請求項５
記載の発明において、変位計測手段として、駆動用コイ
ル位置と対になるように可動ステージ側面と可動ステー
ジ底面の駆動用マグネットの周囲にコイルを配置した。
また、請求項８記載の発明では、請求項５、請求項６、
または請求項７記載の発明において、変位計測手段で計
測を行った計測情報を位置決め対象である可動ステージ
基準面上の座標である３次元座標情報に変換する演算手
段と、その３次元座標情報をフィードバックして可動ス
テージ各部アクチュエータ駆動量を逆演算して可動ステ
ージの位置を制御する構成にした。
記載の発明において、変位計測手段として、駆動用コイ
ル位置と対になるように可動ステージ側面と可動ステー
ジ底面の駆動用マグネットの周囲にコイルを配置した。
また、請求項８記載の発明では、請求項５、請求項６、
または請求項７記載の発明において、変位計測手段で計
測を行った計測情報を位置決め対象である可動ステージ
基準面上の座標である３次元座標情報に変換する演算手
段と、その３次元座標情報をフィードバックして可動ス
テージ各部アクチュエータ駆動量を逆演算して可動ステ
ージの位置を制御する構成にした。
【００１２】請求項６の発明は、請求項３記載の多自由
度駆動ステージにおいて、直動型アクチュエータ内部の
駆動バーとアクチュエータ固定部分とに対になるように
コイルを配置した多自由度駆動ステージを主要な特徴と
する。請求項７の発明は、請求項４記載の多自由度駆動
ステージにおいて、駆動用コイル位置と対になるように
可動ステージ側面と可動ステージ底面の駆動用マグネッ
トの周囲にコイルを配置する多自由度駆動ステージを主
要な特徴とする。
度駆動ステージにおいて、直動型アクチュエータ内部の
駆動バーとアクチュエータ固定部分とに対になるように
コイルを配置した多自由度駆動ステージを主要な特徴と
する。請求項７の発明は、請求項４記載の多自由度駆動
ステージにおいて、駆動用コイル位置と対になるように
可動ステージ側面と可動ステージ底面の駆動用マグネッ
トの周囲にコイルを配置する多自由度駆動ステージを主
要な特徴とする。
【００１３】請求項８の発明は、請求項５、６、７記載
の多自由度駆動ステージにおいて、変位計測手段で計測
を行った計測情報を位置決め対象である可動ステージ基
準面（点）上の座標である３次元座標情報に変換する演
算手段とその３次元座標情報をフィードバックして可動
ステージ各部アクチュエータ駆動量に逆演算をし可動ス
テージの位置を制御する多自由度駆動ステージを主要な
特徴とする。
の多自由度駆動ステージにおいて、変位計測手段で計測
を行った計測情報を位置決め対象である可動ステージ基
準面（点）上の座標である３次元座標情報に変換する演
算手段とその３次元座標情報をフィードバックして可動
ステージ各部アクチュエータ駆動量に逆演算をし可動ス
テージの位置を制御する多自由度駆動ステージを主要な
特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施例を
示す多自由度駆動型ステージの支持機構である。可動ス
テージ（２）を固定ステージ（１）に支持する際に、く
の字の形状である支持ワイヤー（３）を複数本、図示の
ように設置し、可動ステージ（２）を２次元平面上のXY
θ（θは回転方向を意味する）に加えて、Ｚαβの高さ
と傾きの方向への滑らかな動きを可能にしている。同様
の形状の板バネを用いても支持は可能だが、板バネだと
回転方向（θ方向）への駆動が困難である。また、回転
方向への駆動の際の板バネの変形は板平面と水平な向き
の変形であり、この方角の変形はバネの破壊などを起こ
す可能性がある。よって、ワイヤーの構成を採用してい
るのだが、回転方向の駆動に優れた弾性性能を持つワイ
ヤー支持を採用した場合、ワイヤー1 本では可動ステー
ジを支えるに至らない。よって、複数本のワイヤー支持
を用いて可動ステージを支える。
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施例を
示す多自由度駆動型ステージの支持機構である。可動ス
テージ（２）を固定ステージ（１）に支持する際に、く
の字の形状である支持ワイヤー（３）を複数本、図示の
ように設置し、可動ステージ（２）を２次元平面上のXY
θ（θは回転方向を意味する）に加えて、Ｚαβの高さ
と傾きの方向への滑らかな動きを可能にしている。同様
の形状の板バネを用いても支持は可能だが、板バネだと
回転方向（θ方向）への駆動が困難である。また、回転
方向への駆動の際の板バネの変形は板平面と水平な向き
の変形であり、この方角の変形はバネの破壊などを起こ
す可能性がある。よって、ワイヤーの構成を採用してい
るのだが、回転方向の駆動に優れた弾性性能を持つワイ
ヤー支持を採用した場合、ワイヤー1 本では可動ステー
ジを支えるに至らない。よって、複数本のワイヤー支持
を用いて可動ステージを支える。
【００１５】図２には、第２の実施例として、「く」の
字形ワイヤーを複数本配置するのだが、ステージ側面全
体にワイヤーを配置した多自由度駆動ステージを示す。
図示のように全面に配置することによって、ステージ荷
重に対する安定度が増し、均一の力がかかり易くなる。
よって、一軸駆動を行ったときの安定度が増す構成であ
る。
字形ワイヤーを複数本配置するのだが、ステージ側面全
体にワイヤーを配置した多自由度駆動ステージを示す。
図示のように全面に配置することによって、ステージ荷
重に対する安定度が増し、均一の力がかかり易くなる。
よって、一軸駆動を行ったときの安定度が増す構成であ
る。
【００１６】図３に示した本発明の第３の実施例では、
直動型アクチュエータを取り付け、多自由度駆動ステー
ジとして駆動できる。可動ステージの側面に設置されて
いる４台のＸＹθ軸駆動用直動型アクチュエータ（４）
と、可動ステージの底面に設置されている４台のＺαβ
軸駆動用直動型アクチュエータ（５）とによって多自由
度駆動が可能になる。アクチュエータの台数としては３
台以上が３次元駆動可能な台数である。駆動に際して
は、直動型アクチュエータを同方向に駆動させることに
よりＸＹＺの直線軸の駆動を行い、各辺の直動型アクチ
ュエータを差動の方向に動かすことによりαβθの回転
軸の駆動を行う。
直動型アクチュエータを取り付け、多自由度駆動ステー
ジとして駆動できる。可動ステージの側面に設置されて
いる４台のＸＹθ軸駆動用直動型アクチュエータ（４）
と、可動ステージの底面に設置されている４台のＺαβ
軸駆動用直動型アクチュエータ（５）とによって多自由
度駆動が可能になる。アクチュエータの台数としては３
台以上が３次元駆動可能な台数である。駆動に際して
は、直動型アクチュエータを同方向に駆動させることに
よりＸＹＺの直線軸の駆動を行い、各辺の直動型アクチ
ュエータを差動の方向に動かすことによりαβθの回転
軸の駆動を行う。
【００１７】図４は、本発明の第４の実施例で、ステー
ジにマグネット、コイルを直接配置して多自由度駆動ス
テージ自身がリニアモータと同様の構成を持つ。可動ス
テージ側面にＺαβ軸駆動用マグネット（６）、可動ス
テージ底面にＸＹ軸駆動用マグネット（８）を配置し、
固定ステージ側面にＺαβ軸駆動用コイル（７）、固定
ステージ底面にＸＹ軸駆動用コイル（９）を配置してい
る。このリニアモータ形式ではＸＹＺαβ軸の５軸方向
の駆動が可能である。
ジにマグネット、コイルを直接配置して多自由度駆動ス
テージ自身がリニアモータと同様の構成を持つ。可動ス
テージ側面にＺαβ軸駆動用マグネット（６）、可動ス
テージ底面にＸＹ軸駆動用マグネット（８）を配置し、
固定ステージ側面にＺαβ軸駆動用コイル（７）、固定
ステージ底面にＸＹ軸駆動用コイル（９）を配置してい
る。このリニアモータ形式ではＸＹＺαβ軸の５軸方向
の駆動が可能である。
【００１８】図５には、本発明の第５の実施例として、
多自由度駆動ステージを偏平垂直駆動型リニアモータに
より駆動させる構成を示す。このモータは角形固定子
（１０）に垂直駆動用のコイル（１３）を配置してお
り、ガイド（１４）で角形可動子（１１）を支えてい
る。可動子には垂直駆動用のマグネット（１２）が配置
されている。マグネット、コイルともそれぞれステージ
の４辺に４個づつ配置されている。可動子には多自由度
駆動ステージを駆動させる駆動接触面（１５）がある。
この接触面で可動ステージを駆動させるのだが、接触面
に常に接触ができるようにバネなどにより可動ステージ
面を駆動接触面に押し当てる必要がある。
多自由度駆動ステージを偏平垂直駆動型リニアモータに
より駆動させる構成を示す。このモータは角形固定子
（１０）に垂直駆動用のコイル（１３）を配置してお
り、ガイド（１４）で角形可動子（１１）を支えてい
る。可動子には垂直駆動用のマグネット（１２）が配置
されている。マグネット、コイルともそれぞれステージ
の４辺に４個づつ配置されている。可動子には多自由度
駆動ステージを駆動させる駆動接触面（１５）がある。
この接触面で可動ステージを駆動させるのだが、接触面
に常に接触ができるようにバネなどにより可動ステージ
面を駆動接触面に押し当てる必要がある。
【００１９】図６には、第６の実施例として、偏平垂直
駆動型リニアモータを用いた他の例を示す。このモータ
は円形固定子（１６）の内周に沿う形で垂直駆動用のコ
イル（１８）が配置され、ガイド（２０）で支えられた
円形可動子（１７）が可動する。可動子には垂直駆動用
のマグネット（１９）が可動子の外周に配置されてい
る。可動子には多自由度駆動ステージを駆動させる駆動
接触面（２１）がある。
駆動型リニアモータを用いた他の例を示す。このモータ
は円形固定子（１６）の内周に沿う形で垂直駆動用のコ
イル（１８）が配置され、ガイド（２０）で支えられた
円形可動子（１７）が可動する。可動子には垂直駆動用
のマグネット（１９）が可動子の外周に配置されてい
る。可動子には多自由度駆動ステージを駆動させる駆動
接触面（２１）がある。
【００２０】図７は本発明の第７の実施例で、多自由度
駆動ステージ内部の直動型アクチュエータの可動ロッド
に変位計測手段を付加している。ステージ側面にＸＹθ
軸変位計測手段（２２）を設置し、ステージ底面にＺα
β軸変位計測手段（２３）を設置する。このような変位
計測手段により変位を検出しながら所望の位置に位置合
わせするのである。ステージの内部に変位計測手段を設
けることにより、外乱の影響の少ない変位検出が可能に
なる。
駆動ステージ内部の直動型アクチュエータの可動ロッド
に変位計測手段を付加している。ステージ側面にＸＹθ
軸変位計測手段（２２）を設置し、ステージ底面にＺα
β軸変位計測手段（２３）を設置する。このような変位
計測手段により変位を検出しながら所望の位置に位置合
わせするのである。ステージの内部に変位計測手段を設
けることにより、外乱の影響の少ない変位検出が可能に
なる。
【００２１】図８に、第８の実施例として、変位計測器
内蔵偏平垂直駆動型リニアモータを用いた多自由度駆動
ステージを示す。図示したように、可動子に配置してあ
るマグネットの外側に変位検出用コイル（２４）を配置
し、位置を検出する。可動子の変位に伴なった電流がコ
イルに流れるように、固定子側の駆動コイルに一定周波
数の波形の電圧を印加させ、可動子側の波形の振幅より
可動子の位置を検出する。
内蔵偏平垂直駆動型リニアモータを用いた多自由度駆動
ステージを示す。図示したように、可動子に配置してあ
るマグネットの外側に変位検出用コイル（２４）を配置
し、位置を検出する。可動子の変位に伴なった電流がコ
イルに流れるように、固定子側の駆動コイルに一定周波
数の波形の電圧を印加させ、可動子側の波形の振幅より
可動子の位置を検出する。
【００２２】図９に示した第９の実施例では、リニアモ
ータ形式の多自由度駆動ステージに変位検出用のコイル
として、Ｚαβ軸検出コイル（２５）とＸＹ軸検出コイ
ル（２６）の２種類を配置する。Ｚαβ軸検出コイル
（２５）は各可動用マグネットそれぞれに配置し、対向
する位置の差をもって傾き角を検出し、差の量と正負を
もってＺ軸方向の高さを検出する。また、ＸＹ軸検出コ
イル（２６）はＸＹ方向２種類の波形結果の演算合成を
もってＸＹ軸方向の検出を行う。
ータ形式の多自由度駆動ステージに変位検出用のコイル
として、Ｚαβ軸検出コイル（２５）とＸＹ軸検出コイ
ル（２６）の２種類を配置する。Ｚαβ軸検出コイル
（２５）は各可動用マグネットそれぞれに配置し、対向
する位置の差をもって傾き角を検出し、差の量と正負を
もってＺ軸方向の高さを検出する。また、ＸＹ軸検出コ
イル（２６）はＸＹ方向２種類の波形結果の演算合成を
もってＸＹ軸方向の検出を行う。
【００２３】図10に、第10の実施例として、上記検出量
を実際にフィードバックして制御を行う制御フローを示
す。各アクチュエータの位置検出は上記方法により可能
だが、実際に駆動をさせたいワークの位置は各アクチュ
エータ位置検出結果を対象ワークの３次元座標に変換す
る必要がある。以下、図10に従って、制御フローを説明
する。
を実際にフィードバックして制御を行う制御フローを示
す。各アクチュエータの位置検出は上記方法により可能
だが、実際に駆動をさせたいワークの位置は各アクチュ
エータ位置検出結果を対象ワークの３次元座標に変換す
る必要がある。以下、図10に従って、制御フローを説明
する。
【００２４】まず、所望の３次元座標の指示値に従って
各方向への駆動を行い、図10に示したように、各アクチ
ュエータの位置計測を行なう（Ｓ１）。そして、その結
果からワークの位置を演算し（３次元座標変換）（Ｓ
２）、３次元座標に変換して得られた座標値と前記指示
値との差を求め（Ｓ３）、その差が規定値内でなければ
（Ｓ４でNo）、その差から各アクチュエータ移動量（駆
動量）を逆演算する（Ｓ５）。さらに、その移動量に従
って各アクチュエータを駆動する（Ｓ６）。そして、差
が規定値内に収まったならば（Ｓ４でYes ）、この制御
フローを終了させる。
各方向への駆動を行い、図10に示したように、各アクチ
ュエータの位置計測を行なう（Ｓ１）。そして、その結
果からワークの位置を演算し（３次元座標変換）（Ｓ
２）、３次元座標に変換して得られた座標値と前記指示
値との差を求め（Ｓ３）、その差が規定値内でなければ
（Ｓ４でNo）、その差から各アクチュエータ移動量（駆
動量）を逆演算する（Ｓ５）。さらに、その移動量に従
って各アクチュエータを駆動する（Ｓ６）。そして、差
が規定値内に収まったならば（Ｓ４でYes ）、この制御
フローを終了させる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１記載の発明では、２次元平面上の直線方向であ
るＸ軸、Ｙ軸の２軸以上の回転・傾き角度方向の動作も
含めた多自由度駆動ステージにおいて、対象ワークを搭
載可能なテーブルである可動ステージが、その各辺の部
分で、接続された複数本のワイヤーにより支えられるの
で、平面方向のみならず、高さ方向、傾き方向など３次
元座標上の自由な位置へ駆動可能となるし、耐荷重を大
きくできる。
請求項１記載の発明では、２次元平面上の直線方向であ
るＸ軸、Ｙ軸の２軸以上の回転・傾き角度方向の動作も
含めた多自由度駆動ステージにおいて、対象ワークを搭
載可能なテーブルである可動ステージが、その各辺の部
分で、接続された複数本のワイヤーにより支えられるの
で、平面方向のみならず、高さ方向、傾き方向など３次
元座標上の自由な位置へ駆動可能となるし、耐荷重を大
きくできる。
【００２６】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の発明において、可動ステージ側面部分と可動ステ
ージ底面部分に直動型アクチュエータを３台以上配置す
る構成であるので、ステージ上のどの場所にもアクチュ
エータが取付可能で、構成上の自由度が大きくなり、小
型化を実現できる。また、請求項３記載の発明では、請
求項２記載の発明において、直動型アクチュエータに偏
平垂直駆動型リニアモータが用いられるので、短ストロ
ークかつ薄型が可能となり、ステージ厚さを薄形に構成
できる。
記載の発明において、可動ステージ側面部分と可動ステ
ージ底面部分に直動型アクチュエータを３台以上配置す
る構成であるので、ステージ上のどの場所にもアクチュ
エータが取付可能で、構成上の自由度が大きくなり、小
型化を実現できる。また、請求項３記載の発明では、請
求項２記載の発明において、直動型アクチュエータに偏
平垂直駆動型リニアモータが用いられるので、短ストロ
ークかつ薄型が可能となり、ステージ厚さを薄形に構成
できる。
【００２７】また、請求項４記載の発明では、請求項１
記載の発明において、可動ステージ側面部分と可動ステ
ージ底面部分に駆動用マグネットが配置され、固定ステ
ージ側に駆動用コイルが配置されるので、リニアモータ
の構成と同様になり、配置の工夫を行うことにより６自
由度の駆動が可能で、且つ小型化が可能になる。また、
請求項５記載の発明では、請求項３または請求項４記載
の発明において、直動型アクチュエータまたは駆動用マ
グネットに変位計測手段が付加されるので、現在位置を
フィードバックさせて正確な位置決めが可能になるし、
内蔵タイプであるので外乱の影響を減少させることがで
きる。
記載の発明において、可動ステージ側面部分と可動ステ
ージ底面部分に駆動用マグネットが配置され、固定ステ
ージ側に駆動用コイルが配置されるので、リニアモータ
の構成と同様になり、配置の工夫を行うことにより６自
由度の駆動が可能で、且つ小型化が可能になる。また、
請求項５記載の発明では、請求項３または請求項４記載
の発明において、直動型アクチュエータまたは駆動用マ
グネットに変位計測手段が付加されるので、現在位置を
フィードバックさせて正確な位置決めが可能になるし、
内蔵タイプであるので外乱の影響を減少させることがで
きる。
【００２８】また、請求項６記載の発明では、請求項５
記載の発明において、直動型アクチュエータ内部のアク
チュエータ固定部分にコイルが配置されるので、駆動コ
イルを変位検出用にも用いて位置検出が可能になる。ま
た、請求項７記載の発明では、請求項５記載の発明にお
いて、駆動用コイル位置と対になるように、可動ステー
ジ側面と可動ステージ底面の駆動用マグネットの周囲に
コイルが配置されるので、同様に、駆動コイルを変位検
出用にも用いて位置検出が可能になる。
記載の発明において、直動型アクチュエータ内部のアク
チュエータ固定部分にコイルが配置されるので、駆動コ
イルを変位検出用にも用いて位置検出が可能になる。ま
た、請求項７記載の発明では、請求項５記載の発明にお
いて、駆動用コイル位置と対になるように、可動ステー
ジ側面と可動ステージ底面の駆動用マグネットの周囲に
コイルが配置されるので、同様に、駆動コイルを変位検
出用にも用いて位置検出が可能になる。
【００２９】また、請求項８記載の発明では、請求項
５、請求項６、または請求項７記載の発明において、変
位計測手段により計測された計測情報が位置決め対象で
ある可動ステージ基準面上の座標である３次元座標情報
に変換され、その３次元座標情報をフィードバックして
可動ステージ各部アクチュエータ駆動量が逆演算され、
その駆動量に従って可動ステージの位置が制御されるの
で、高精度な位置決め、したがって、高精度な組立や検
査などが可能になる。
５、請求項６、または請求項７記載の発明において、変
位計測手段により計測された計測情報が位置決め対象で
ある可動ステージ基準面上の座標である３次元座標情報
に変換され、その３次元座標情報をフィードバックして
可動ステージ各部アクチュエータ駆動量が逆演算され、
その駆動量に従って可動ステージの位置が制御されるの
で、高精度な位置決め、したがって、高精度な組立や検
査などが可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図５】本発明の第５の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図６】本発明の第６の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図７】本発明の第７の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図８】本発明の第８の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図９】本発明の第９の実施例を示す多自由度駆動ステ
ージの構成図である。
ージの構成図である。
【図１０】本発明の第10の実施例を示す多自由度駆動ス
テージの制御フロー図である。
テージの制御フロー図である。
１ 固定ステージ ２ 可動ステージ ３ 支持ワイヤー ４ ＸＹθ軸駆動用直動型アクチュエータ ５ Ｚαβ軸駆動用直動型アクチュエータ ６ Ｚαβ軸駆動用マグネット ７ Ｚαβ軸駆動用コイル ８ ＸＹ軸駆動用マグネット ９ ＸＹ軸駆動用コイル １０ 角形固定子 １１ 角形可動子 １２ マグネット １３ コイル １４ ガイド １５ 駆動接触面 １６ 円形固定子 １７ 円形可動子 １８ コイル １９ マグネット ２０ ガイド ２１ 駆動接触面 ２２ ＸＹθ軸変位け計測手段 ２３ Ｚαβ軸変位計測手段 ２４ 変位検出用コイル ２５ Ｚαβ軸検出コイル ２６ ＸＹ軸検出コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｑ 1/02 Ｔ 1/30
Claims (8)
- 【請求項１】 ２次元平面上の直線方向であるＸ軸、Ｙ
軸の２軸以上の回転・傾き角度方向の動作も含めた多自
由度駆動ステージにおいて、対象ワークを搭載可能なテ
ーブルである可動ステージの各辺の部分で、ワイヤーを
複数本接続してステージを支えることを特徴とする多自
由度駆動ステージ。 - 【請求項２】 請求項１記載の多自由度駆動ステージに
おいて、可動ステージ側面部分と可動ステージ底面部分
に直動型アクチュエータを３台以上配置することを特徴
とする多自由度駆動ステージ。 - 【請求項３】 請求項２記載の多自由度駆動ステージに
おいて、直動型アクチュエータに偏平垂直駆動型リニア
モータを用いることを特徴とする多自由度駆動ステー
ジ。 - 【請求項４】 請求項１記載の多自由度駆動ステージに
おいて、可動ステージ側面部分と可動ステージ底面部分
に駆動用マグネットを配置し、固定ステージ側に駆動用
コイルを配置したことを特徴とする多自由度駆動ステー
ジ。 - 【請求項５】 請求項２または請求項４記載の多自由度
駆動ステージにおいて、直動型アクチュエータまたは駆
動用マグネットに変位計測手段を付加したことを特徴と
する多自由度駆動ステージ。 - 【請求項６】 請求項５記載の多自由度駆動ステージに
おいて、変位計測手段として、直動型アクチュエータ内
部のアクチュエータ固定部分にコイルを配置したことを
特徴とする多自由度駆動ステージ。 - 【請求項７】 請求項５記載の多自由度駆動ステージに
おいて、変位計測手段として、駆動用コイル位置と対に
なるように可動ステージ側面と可動ステージ底面の駆動
用マグネットの周囲にコイルを配置することを特徴とす
る多自由度駆動ステージ。 - 【請求項８】 請求項５、請求項６、または請求項７記
載の多自由度駆動ステージにおいて、変位計測手段で計
測を行った計測情報を位置決め対象である可動ステージ
基準面上の座標である３次元座標情報に変換する演算手
段と、その３次元座標情報をフィードバックして可動ス
テージ各部アクチュエータ駆動量を逆演算して可動ステ
ージの位置を制御することを特徴とする多自由度駆動ス
テージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001069229A JP2002267782A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 多自由度駆動ステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001069229A JP2002267782A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 多自由度駆動ステージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002267782A true JP2002267782A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=18927293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001069229A Pending JP2002267782A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 多自由度駆動ステージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002267782A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009012169A (ja) * | 2007-06-30 | 2009-01-22 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh & Co Kg | リニア駆動装置を有する機能ユニットを備えた工作機械及びリニア駆動装置 |
| US7828898B2 (en) | 2005-09-15 | 2010-11-09 | Ricoh Company, Ltd. | CVD apparatus of improved in-plane uniformity |
| WO2014119541A1 (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 姿勢調整装置 |
| JP2018115904A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 株式会社エヌエステイー | レゾルバの特性測定方法及び測定装置 |
-
2001
- 2001-03-12 JP JP2001069229A patent/JP2002267782A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7828898B2 (en) | 2005-09-15 | 2010-11-09 | Ricoh Company, Ltd. | CVD apparatus of improved in-plane uniformity |
| JP2009012169A (ja) * | 2007-06-30 | 2009-01-22 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh & Co Kg | リニア駆動装置を有する機能ユニットを備えた工作機械及びリニア駆動装置 |
| US8248004B2 (en) | 2007-06-30 | 2012-08-21 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Machine tool with a functional unit having a linear drive and linear drive for same |
| WO2014119541A1 (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 姿勢調整装置 |
| JP2018115904A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 株式会社エヌエステイー | レゾルバの特性測定方法及び測定装置 |
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