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

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Kazuya Hirose
和也 廣瀬
Masaaki Yamada
真章 山田
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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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008167594A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Canon Inc 多自由度駆動装置および撮像装置

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