JP2004338021A - 縦横移動旋回機構 - Google Patents

Abstract

【課題】テーブル面にかかる外力によってテーブルに生ずる分力を分散することでテーブルの位置ずれを抑え、機構の安定性を高めるようにする。
【解決手段】互いに平行に配置した第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗとこれら第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗに直交する配置の第３リニアアクチュエータ２ｕとを、それぞれ回転ジョイント３とリニアガイド４を介してテーブル５を縦横移動旋回可能に支持するようにする。
前記第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗのうち、第１リニアアクチュエータ２ｖのテーブル５との支持構成をＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）とし、第２リニアアクチュエータ２ｗのテーブル５との支持構成をＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密測定・検査器具、ＬＣ製造工程のアライメント作業における位置決めステージに適用可能な、縦横移動旋回機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、縦横移動機構、及び旋回機構を上下に組み合わせた構成でない機構で、ステージの中央部分を機構部分が専有しない構成のアライメントステージを提案している（例えば特開平９−１５５６６６号公報）。
このようなアライメントステージ１では、図４に示すように、３個のリニアアクチュエータ２，２，２を回転ジョイント３とリニアガイド４を介してテーブル５を支持する構成としている。すなわち、テーブル５の支持構成としてＰ−Ｒ−Ｐ（Ｐ：直進継手、Ｒ：回転継手）の組み合わせとなっている。
このために、前記アライメントステージ１では、正方形のテーブル５の互いに対向する端面に、テーブル５中心Ｏを対称に一対のリニアガイド４，４を構成するガイドレール４ａ，４ａを配置し、残りの一つのリニアガイド４を別の端面に配置するようにし、これらリニアガイド４，４，４にそれぞれ回転ジョイント３を介してリニアアクチュエータ２を連結する構成としている。この場合、前記互いに対向する端面に配置したリニアガイド４，４を構成するガイドレール４ａ，４ａは、互いに平行状態にある。
そして、前記互いに対向する端面に配置したガイドレール４ａ，４ａに、回転ジョイント３を介して連結されるリニアアクチュエータ２，２は機構の占める占有面積をできるだけ小さくするために平行状態に配置し、残りのリニアアクチュエータ２はこれらリニアアクチュエータ２，２に対し直交するように配置することができるとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記機構において、テーブル５上方からテーブル５面に大きな外力がかかると、この力の方向は必ずしもテーブル５面に垂直とは限らないので、テーブル５面を含む面方向に分力が生じ、その影響で前記テーブル５は、平行な２本のガイドレール４ａ，４ａ方向に移動しやすい状態となる。
その一例として、例えばＬＣ製造工程において基板貼り合わせのためにアライメント後、テーブル面に垂直方向に大きな力がかかると、テーブルの位置が僅かにずれるおそれがあるという課題がある。
本発明はこのような課題を改善するために提案されたものであって、テーブル面にかかる外力によってテーブルに生ずる分力を分散することでテーブルの位置ずれを抑え、機構の安定性を高めて、高精度な位置決め動作に寄与することのできる、縦横移動旋回機構を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明では、請求項１において、支持すべきテーブルを挟んで互いに対向するように配置した第１，第２リニアアクチュエータとこれら第１，第２リニアアクチュエータに直交する配置の第３リニアアクチュエータとを、それぞれ回転継手と直進継手とを介して、前記テーブルを縦横移動旋回可能に支持する構成とし、前記互いに対向配置する第１，第２リニアアクチュエータのうち、いずれか一方とテーブルとの支持構成をＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）とし、他方の支持構成をＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）とする縦横移動旋回機構を提案する。
また本発明では、請求項２において、支持すべきテーブルを挟んで互いに対向するように、且つ作動ロッドを同方向に指向させるように第１，第２リニアアクチュエータを配置し、これら第１，第２リニアアクチュエータと前記テーブルとを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）で連結する一方、これら第１，第２リニアアクチュエータに直交する配置の第３リニアアクチュエータと前記テーブルとを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）で支持する構成とした縦横移動旋回機構を提案する。
さらに本発明では、請求項３において、支持すべきテーブルを挟んで互いに対向するように第１，第２リニアアクチュエータを配置して、これら第１，第２リニアアクチュエータのうち、第１リニアアクチュエータと前記テーブルとは、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）で連結する構成とする一方、前記第１リニアアクチュエータと対向する第２リニアアクチュエータと前記テーブルとを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）で連結し、これら第１，第２リニアアクチュエータに直交する配置の第３リニアアクチュエータと前記テーブル５とを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）で連結する構成とした縦横移動旋回機構を提案する。
【０００５】
請求項１によれば、テーブルを挟んで互いに対向するように配置した第１，第２リニアアクチュエータは、それぞれテーブルとの支持構成が異なり、また、これら第１，第２リニアアクチュエータに直交する配置の第３リニアアクチュエータとは、それぞれ回転継手と直進継手とを介して前記テーブルと連結する構成であるので、それぞれのリニアアクチュエータのテーブルとの連結部における移動しやすい方向が異なり、テーブル面にかかる外力によってテーブルに生ずる分力によってもテーブルはずれるようなことはなく、安定した動作が可能である。
【０００６】
請求項２によれば、対向配置した第１，第２リニアアクチュエータとテーブルとの連結箇所である回転継手においては、テーブルに対してそれぞれ異なる傾斜方向に移動しやすく、一方、これら第１，第２リニアアクチュエータに直交する配置の第３リニアアクチュエータとテーブルとの連結箇所である直進継手においては、連結箇所におけるテーブル端面に直交する方向に移動しやすく、従って、テーブルに対する外力に左右されることなく、テーブルの安定動作が可能である。
【０００７】
請求項３によれば、第１リニアアクチュエータと前記テーブルとの連結箇所である直進継手においては、連結箇所におけるテーブル端面に直交する方向に移動しやすく、一方、第２リニアアクチュエータとテーブルとの連結箇所である回転継手、および第３リニアアクチュエータとテーブルとの連結箇所である回転継手においては、テーブルに対してそれぞれ異なる傾斜方向に移動しやすいものとなり、外力に対して影響を受けることなく、安定した動作が可能である。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、本発明にかかる縦横移動旋回機構につき、一つの実施の態様を挙げ、添付の図面に基づいて説明する。
図１に縦横移動旋回機構６を示す。なおこの縦横移動旋回機構６では、前述した従来のアライメントステージ１を構成する構成要素は同様のものを使用することができるため、同符号を付して説明する。
すなわちこの縦横移動旋回機構６では、互いに平行に配置した第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗとこれら第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗに直交する配置の第３リニアアクチュエータ２ｕとを、それぞれ回転ジョイント３とリニアガイド４を介してテーブル５を縦横移動旋回可能に支持するようにしたもので、前記平行に配置する第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗのうち、第１リニアアクチュエータ２ｖのテーブル５との支持構成をＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）とし、第２リニアアクチュエータ２ｗのテーブル５との支持構成をＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）としている。
【０００９】
前記第１リニアアクチュエータ２ｖ（または第２，第３リニアアクチュエータ２ｗ，２ｕ）は、詳細は図示しないが、例えばモータマウント（図示省略）の一端側に取り付けたモータ２ａと、前記モータマウントの他端側に連設した、モータ２ａによって軸方向に進退作動する作動ロッド２ｂを収容するハウジング２ｃとを有している。この作動ロッド２ｂは、先端近傍までモータマウントに装着したハウジング２ｃ内に直動軸受を介して進退可能に支持され、作動ロッド２ｂの先端に、後述する回転継手を連結するようにしている。
そして、これらモータ２ａ、ハウジング２ｃ、前記作動ロッド２ｂとを長手方向中心軸に一致させるように配置している。
【００１０】
前記第１，第２，第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕとテーブル５との支持構成のうち、Ｐ−Ｒ−Ｐ方式では、周知の継手を用いて構成することができる。すなわち、正方形のテーブル５の端面に、Ｐ（直進継手）であるリニアガイド４を構成するガイドレール４ａを配置し、このガイドレール４ａに沿って移動する移動子４ｂにＲ（回転継手）である回転ジョイント３を介し、Ｐ（直進継手）である第１リニアアクチュエータ２ｖの作動ロッド２ｂを連結する構成としている。
一方、Ｐ−Ｒ−Ｒ方式の支持構成では、前記テーブル５の端面に回転継手である回転ジョイント３を配置し、次いでこの回転ジョイント３に、連結リンク７、さらに回転継手である回転ジョイント３を介して、直進継手であるリニアアクチュエータ２の作動ロッド２ｂを連結する構成としている。
【００１１】
前記回転継手である回転ジョイント３は、一軸廻りに回転自在な連結具で、前記軸の方向は、テーブル５面に直交する方向に指向している。
【００１２】
また直進継手としての前記リニアガイド４は、前記テーブル５端面に直交する方向に装着したガイドレール４ａと、このガイドレール４ａ上を移動自在な移動子４ｂとを有し、この移動子４ｂに、前記回転ジョイント３を結合するようにしている。
【００１３】
なお、前記ガイドレール４ａの移動ストロークの方向は、前記テーブル５端面に直交し、且つテーブル５上面を含む面に平行である。
また、前記第１〜第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕの作動ロッド２ｂの動作方向は、テーブル５上面を含む面に平行であり、正方形状のテーブル５端面に平行である。
【００１４】
以上のような縦横移動旋回機構６において、３つの第１，第２，第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕを、ソフトウェアを基に、適量、選択的にまたは組み合わせて協動させることで、テーブル５を、テーブル５上面を含む面上で、縦横に、また旋回調節することができる。
例えば、対向する第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗにおける作動ロッド２ｂを作動させると、テーブル５との支持構成がＰ−Ｒ−Ｐ方式の第１リニアアクチュエータ２ｖでは、テーブル５端面に直交する方向に装着したガイドレール４ａ上の移動子４ｂに対し、Ｘ方向への推力を与える。
一方、テーブル５との支持構成がＰ−Ｒ−Ｒ方式の第２リニアアクチュエータ２ｗでは、作動ロッド２ｂが変位することで回転ジョイント３、連結リンク７、回転ジョイント３を介してテーブル５の端面に伝達される。
これら第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗによるリニアガイド４の移動子４ｂと、テーブル５側の回転ジョイント３の回転軸における移動量が同方向、等量となるように第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗを制御すれば、もう一つの第３リニアアクチュエータ２ｕにおけるリニアガイド４のガイドレール４ａ上を、移動子４ｂがずれることでテーブル５をＸ方向に移動させることができる。
【００１５】
また、テーブル５をＹ方向に移動させるには、第３リニアアクチュエータ２ｕと第２リニアアクチュエータ２ｗとを制御する。すなわち、第３リニアアクチュエータ２ｕにおける作動ロッド２ｂの移動量と、リニアアクチュエータ２ｗにおけるテーブル５側の回転ジョイント３の回転軸におけるＹ方向への変位量とを同方向、等量とするように制御する。
【００１６】
そして、これら第１，第２，第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕを二組ずつ組み合わせて動作させるようにすれば、テーブル５を微小角旋回させることができる。
【００１７】
ところで、このような縦横移動旋回機構６において、前記テーブル５上面に外力が加わると、この外力がテーブル５に対して直交方向でない場合には、テーブル５を含む面方向に分力が生じ、この分力が、第１，第２，第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕとテーブル５との連結箇所であるリニアガイド４の移動子４ｂ、回転ジョイント３の回転軸に及ぶ。
しかしながら、第１リニアアクチュエータ２ｖとテーブル５との連結箇所であるリニアガイド４の移動子４ｂは、図中、Ｙ方向の分力により移動しやすく、また、リニアアクチュエータ２ｗとテーブル５との連結箇所である回転ジョイント３の回転軸は、連結リンク７と直交する方向、すなわちテーブル５に対して所定角度傾斜したα方向の分力により移動しやすく、さらに、第３リニアアクチュエータ２ｕとテーブル５との連結箇所であるリニアガイド４の移動子４ｂは、図中、Ｘ方向の分力により移動しやすい。このように縦横移動旋回機構６では、連結箇所は、それぞれ移動しやすい方向が異なっているので、上記のような外力を受けても、テーブル５は変動することはなく、安定した動作が可能である。
【００１８】
また本発明にかかる縦横移動旋回機構６は、以下のように実施することもできる。すなわち図２に示す縦横移動旋回機構６では、テーブル５を挟んで互いに対向するように、且つ作動ロッド２ｂが同方向に指向するように第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗを配置し、これら第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗとテーブル５とをＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）で連結し、一方、これら第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗに直交する配置の第３リニアアクチュエータ２ｕと前記テーブル５とを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）で支持する構成としている。
【００１９】
前記Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）の支持構成として、前述の図１で示される縦横移動旋回機構６におけるＰ−Ｒ−Ｒ方式を用いることができるので、ここでは説明は省略する。
また、前記第３リニアアクチュエータ２ｕと前記テーブル５との支持構成であるＰ−Ｒ−Ｐも、テーブル５の端面に、Ｐ（直進継手）であるリニアガイド４を構成するガイドレール４ａを配置し、このガイドレール４ａにＲ（回転継手）である回転ジョイント３を介し、Ｐ（直進継手）である第３リニアアクチュエータ２ｕを連結する構成とすることができる。
【００２０】
以上のような縦横移動旋回機構６においても、３つの第１，第２，第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕを、ソフトウェアを基に、適量、選択的にまたは組み合わせて協動させることで、テーブル５を、テーブル５上面を含む面上で、縦横に、また旋回調節することができる。
また、これら第１，第２，第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕの、それぞれのテーブル５との取り付け箇所においては、第１リニアアクチュエータ２ｖとテーブル５との連結箇所である回転ジョイント３の回転軸では、図中、所定角度傾斜したβ方向の分力に、またリニアアクチュエータ２ｗとテーブル５との連結箇所である回転ジョイント３の回転軸では、図中、所定角度傾斜したε方向の分力に、さらに第３リニアアクチュエータ２ｕとテーブル５との連結箇所であるリニアガイド４の移動子４ｂは、図中、Ｘ方向の分力に、それぞれ移動しやすいというようにそれぞれ移動しやすい方向が異なっているので、テーブル５面に外力がかかって、テーブル５面を含む面方向に分力が生じても、これによってテーブル５が変動するようなことはなく、安定した動作を行うことができる。
【００２１】
さらに本発明にかかる縦横移動旋回機構６は、図３に示すように実施することもできる。
この場合、縦横移動旋回機構６では、テーブル５を挟んで互いに対向するように配置した第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗのうち、第１リニアアクチュエータ２ｖとテーブル５とは、Ｐ−Ｒ−Ｐ支持構成であり、一方、この第１リニアアクチュエータ２ｖと対向するリニアアクチュエータ２ｗとテーブル５とはＰ−Ｒ−Ｒ支持構成であり、さらにこれら第１，第２リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗに直交する配置の第３リニアアクチュエータ２ｕと前記テーブル５とを、Ｐ−Ｒ−Ｒ支持構成としている。
【００２２】
以上のような縦横移動旋回機構６においても、３つの第１，第２，第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕを、適量、選択的にまたは組み合わせて協動させることで、テーブル５を、テーブル５上面を含む面上で、縦横に、また旋回調節することができる。
前記第１，第２，第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕの、それぞれのテーブル５との取り付け箇所において、第１リニアアクチュエータ２ｖとテーブル５との連結箇所であるリニアガイド４の移動子４ｂでは、図中、Ｙ方向の分力により、また第２リニアアクチュエータ２ｗとテーブル５との連結箇所である回転ジョイント３の回転軸では、図中、所定角度傾斜したα方向の分力により、さらに第３リニアアクチュエータ２ｕとテーブル５との連結箇所である回転ジョイント３の回転軸では、図中、所定角度傾斜したε方向の分力により、それぞれ移動しやすいというように、第１〜第３リニアアクチュエータ２ｖ，２ｗ，２ｕとテーブルとの連結箇所毎に移動しやすい方向が異なっているので、テーブル５面に外力がかかって、テーブル５面を含む面方向に分力が生じても、これによってテーブル５が変動するようなことはなく、安定した動作を行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のリニアアクチュエータによりテーブルを縦横移動旋回可能に支持するために、各リニアアクチュエータのテーブルにおける継手手段を適宜組み合わせて、各継手の外力による移動しやすい方向を異ならせることで、外力によりテーブルから及ぼされる分力による影響を受けることなく、安定した動作が可能となり、精密測定器具、精密加工機械、精密位置決め装置等、広範な利用が期待できる。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる縦横移動旋回機構の一つの実施の形態を示す、概略平面図である。
【図２】本発明にかかる縦横移動旋回機構の別の実施の形態を示す、概略平面図である。
【図３】本発明にかかる縦横移動旋回機構の別の実施の形態を示す、概略平面図である。
【図４】従来の縦横移動旋回機構の一例を示す、概略平面図である。
【符号の説明】
１ アライメントステージ
２ リニアアクチュエータ
２ｖ 第１リニアアクチュエータ
２ｗ 第２リニアアクチュエータ
２ｕ 第３リニアアクチュエータ
２ａ モータ
２ｂ 作動ロッド
２ｃ ハウジング
３ 回転ジョイント
４ リニアガイド
４ａ ガイドレール
５ テーブル
６ 縦横移動旋回機構
７ 連結リンク

Claims (3)

1. 支持すべきテーブルを挟んで互いに対向するように配置した第１，第２リニアアクチュエータとこれら第１，第２リニアアクチュエータに直交する配置の第３リニアアクチュエータとを、それぞれ回転継手と直進継手とを介して、前記テーブルを縦横移動旋回可能に支持する構成とし、前記互いに対向配置する第１，第２リニアアクチュエータのうち、いずれか一方とテーブルとの支持構成をＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）とし、他方の支持構成をＰ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）とすることを特徴とする縦横移動旋回機構。
2. 支持すべきテーブルを挟んで互いに対向するように、且つ作動ロッドを同方向に指向させるように第１，第２リニアアクチュエータを配置し、これら第１，第２リニアアクチュエータと前記テーブルとを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）で連結する一方、これら第１，第２リニアアクチュエータに直交する配置の第３リニアアクチュエータと前記テーブルとを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）で支持する構成としたことを特徴とする縦横移動旋回機構。
3. 支持すべきテーブルを挟んで互いに対向するように第１，第２リニアアクチュエータを配置して、これら第１，第２リニアアクチュエータのうち、第１リニアアクチュエータと前記テーブルとは、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｐ（直進継手）で連結する構成とする一方、前記第１リニアアクチュエータと対向する第２リニアアクチュエータと前記テーブルとを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）で連結し、これら第１，第２リニアアクチュエータに直交する配置の第３リニアアクチュエータと前記テーブル５とを、Ｐ（直進継手）−Ｒ（回転継手）−Ｒ（回転継手）で連結する構成としたことを特徴とする縦横移動旋回機構。

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