JP2007313589A - Positioning device - Google Patents

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Takeshi Nakamura
中村  剛
Toshinori Sato
俊徳 佐藤
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NSK Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning device capable of improving the precision of positioning. <P>SOLUTION: The positioning device is provided with a base 21, an oscillation table 22 with a shaft section 22 loosely fitted in a hole part 21a formed in the central part of the upper surface of the base 21, and a hydrostatic gas bearing 25 arranged between the shaft part 22a of the oscillation table 22 and the hole part 21a of the base 21. Gas supply passages 26a, 26b supplying gas to the hydrostatic gas bearing 25 are provided in the base 21. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、たとえば半導体製造装置等で使用される位置決め装置に関する。   The present invention relates to a positioning device used in, for example, a semiconductor manufacturing apparatus.

半導体製造装置等では、ワークを所定位置に位置決めする位置決め装置として、図 に示すような位置決め装置1が使用されている(特許文献1参照)。この位置決め装置1の移動体2は静圧気体軸受部3a、3b及び静圧気体軸受部4a、4bと、予圧付勢手段5である永久磁石とから成る静圧流体軸受により、案内部6に対して支持されている。静圧気体軸受部3a、3b、4a、4bのそれぞれに個別に流体供給管路7a、7b、8a、8bが接続されており、流体供給装置(図示せず)から作動流体が流体供給管路7a、7b、8a、8bを通って、それぞれの静圧気体軸受部3a、3b、4a、4bに供給されることにより、静圧流体軸受として機能するようになっている。   In a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a positioning apparatus 1 as shown in the figure is used as a positioning apparatus for positioning a workpiece at a predetermined position (see Patent Document 1). The moving body 2 of the positioning device 1 is moved to the guide portion 6 by a hydrostatic fluid bearing comprising hydrostatic gas bearing portions 3a and 3b, hydrostatic gas bearing portions 4a and 4b, and a permanent magnet which is a preload biasing means 5. It is supported. Fluid supply lines 7a, 7b, 8a, 8b are individually connected to the static pressure gas bearing portions 3a, 3b, 4a, 4b, and the working fluid is supplied from the fluid supply apparatus (not shown) to the fluid supply lines. 7a, 7b, 8a and 8b are supplied to the respective static pressure gas bearing portions 3a, 3b, 4a and 4b so as to function as a static pressure fluid bearing.

移動体2の上部にはナット部9が設けられ、ナット部9はボールねじ10に噛合され、ボールねじ10はサーボモータ11の中心軸に連結されており、サーボモータ11にはエンコーダ12が取り付けられている。
このような構成の位置決め装置では、移動体2を直線運動可能に支持する軸受として静圧流体軸受部3a、3b、4a、4bを使用しているため、摩擦力が発生しない。従って、ボールねじ10による駆動方式を使用しても、リニアガイド等の接触式軸受の場合と異なり、位置決め後に残存するボールねじ10等の弾性変形による外力の発生を低く抑えることができる。
特開平10−199803号公報
A nut portion 9 is provided on the upper portion of the moving body 2, and the nut portion 9 is engaged with a ball screw 10. The ball screw 10 is connected to a central axis of a servo motor 11, and an encoder 12 is attached to the servo motor 11. It has been.
In the positioning device having such a configuration, since the hydrostatic fluid bearing portions 3a, 3b, 4a, and 4b are used as bearings that support the movable body 2 so as to be linearly movable, no frictional force is generated. Therefore, even when the driving method using the ball screw 10 is used, unlike the case of a contact bearing such as a linear guide, the generation of external force due to elastic deformation of the ball screw 10 and the like remaining after positioning can be suppressed to a low level.
JP-A-10-199803

しかしながら、上述した位置決め装置では、静圧気体軸受が可動側に設けられているため、空気等の気体を静圧気体軸受に供給する気体供給路を移動体に設ける必要がある。このため、移動体内に設けられた気体供給路や配線などが位置決め動作時における外乱要素となり、移動体の位置ずれを招いたりすることがあった。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、位置決め精度の向上を図ることのできる位置決め装置を提供することにある。
However, in the positioning device described above, since the static pressure gas bearing is provided on the movable side, it is necessary to provide a gas supply path for supplying a gas such as air to the static pressure gas bearing in the moving body. For this reason, the gas supply path or wiring provided in the moving body may become a disturbance factor during the positioning operation, which may cause a displacement of the moving body.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object thereof is to provide a positioning apparatus capable of improving positioning accuracy.

上記の目的を達成するために、第1の発明に係る位置決め装置は、基台と、該基台の表面部に形成された穴部に遊嵌する軸部を有する揺動テーブルと、該揺動テーブルの軸部と前記基台の穴部との間に設けられた非接触型軸受と、前記揺動テーブルを前記基台に対して揺動駆動するテーブル駆動機構とを備え、前記非接触型軸受が静圧気体軸受、磁気軸受、静電気力応用軸受のうちいずれか1種類の軸受からなる位置決め装置であって、前記非接触型軸受が固定側に設けられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a positioning device according to a first aspect of the present invention includes a base, a swing table having a shaft portion loosely fitted in a hole formed in a surface portion of the base, and the swing table. A non-contact type bearing provided between a shaft portion of the moving table and a hole in the base; and a table driving mechanism for driving the swing table to swing relative to the base; The type bearing is a positioning device including any one of a static pressure gas bearing, a magnetic bearing, and an electrostatic force application bearing, wherein the non-contact type bearing is provided on a fixed side.

第2の発明に係る位置決め装置は、スライドテーブルと、該スライドテーブルを案内する案内レールと、該案内レールに対して前記スライドテーブルをスライド可能に支持する非接触型軸受と、前記スライドテーブルを前記案内レールの長手方向にスライド駆動するテーブル駆動機構とを備え、前記非接触型軸受が静圧気体軸受、磁気軸受、静電気力応用軸受のうちいずれか1種類の軸受からなる位置決め装置であって、前記非接触型軸受が固定側に設けられていることを特徴とする。   A positioning device according to a second aspect of the present invention includes a slide table, a guide rail for guiding the slide table, a non-contact type bearing for slidably supporting the slide table with respect to the guide rail, and the slide table. A non-contact type bearing comprising a static pressure gas bearing, a magnetic bearing, or an electrostatic force application bearing, The non-contact type bearing is provided on the fixed side.

第1の発明に係る位置決め装置において、非接触型軸受が静圧気体軸受からなり、該静圧気体軸受に気体を供給する気体供給路が基台内に形成されることが位置決め精度向上の点で好ましい。また、テーブル駆動機構が基台に固定された固定側コイルと、該固定側コイルに対向して揺動テーブルに固定された可動側マグネットとを有するリニアモータからなることが位置決め精度向上の点で好ましい。さらに、基台と揺動テーブルとの間に形成されたテーブル吸着空間内の空気を真空排気する排気路を基台内に設けることが位置決め精度向上の点で好ましい。   In the positioning device according to the first aspect of the invention, the non-contact type bearing is composed of a static pressure gas bearing, and a gas supply path for supplying gas to the static pressure gas bearing is formed in the base to improve positioning accuracy. Is preferable. In addition, in order to improve positioning accuracy, the table drive mechanism is composed of a linear motor having a fixed coil fixed to the base and a movable magnet fixed to the swing table so as to face the fixed coil. preferable. Furthermore, it is preferable in terms of improving positioning accuracy that an exhaust path for evacuating the air in the table suction space formed between the base and the swing table is provided in the base.

第2の発明に係る位置決め装置において、非接触型軸受が静圧気体軸受からなり、該静圧気体軸受に気体を供給する気体供給路が案内レール内に形成されることが位置決め精度向上の点で好ましい。また、テーブル駆動機構が案内レールに固定された固定側コイルと、該固定側コイルに対向してスライドテーブルに固定された可動側マグネットとを有するリニアモータからなることが位置決め精度向上の点で好ましい。さらに、案内レールとスライドテーブルとの間に形成されたテーブル吸着空間内の空気を真空排気する排気路を案内レール内に設けることが位置決め精度向上の点で好ましい。   In the positioning device according to the second aspect of the invention, the non-contact type bearing is composed of a static pressure gas bearing, and a gas supply path for supplying gas to the static pressure gas bearing is formed in the guide rail. Is preferable. Further, it is preferable in terms of improving positioning accuracy that the table driving mechanism is composed of a linear motor having a fixed side coil fixed to the guide rail and a movable side magnet fixed to the slide table so as to face the fixed side coil. . Furthermore, it is preferable to provide an exhaust passage in the guide rail for evacuating the air in the table suction space formed between the guide rail and the slide table from the viewpoint of improving positioning accuracy.

第1の発明に係る位置決め装置によれば、可動側に気体供給路あるいは配線を設ける必要がないので、揺動テーブルの位置ずれを抑制して位置決め精度の向上を図ることができる。
第2の発明に係る位置決め装置によれば、可動側に気体供給路あるいは配線を設ける必要がないので、スライドテーブルの位置ずれを抑制して位置決め精度の向上を図ることができる。
According to the positioning device according to the first aspect of the present invention, since it is not necessary to provide a gas supply path or wiring on the movable side, it is possible to improve the positioning accuracy by suppressing the displacement of the swing table.
According to the positioning device according to the second aspect of the present invention, it is not necessary to provide a gas supply path or wiring on the movable side, so that it is possible to improve the positioning accuracy by suppressing the displacement of the slide table.

以下、図1〜図3を参照して本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る位置決め装置の平面図、図2は図1のII−II線に沿う断面図であって、図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る位置決め装置は、基台21、揺動テーブル22及び揺動テーブル22の揺動位置を検出する位置検出器23を備えている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a plan view of a positioning device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and as shown in FIG. The positioning device according to the embodiment includes a base 21, a swing table 22, and a position detector 23 that detects a swing position of the swing table 22.

基台21は方形状をなしており、その上面中央部には、図2に示すように、円形の穴部21aが凹設されている。一方、揺動テーブル22は円板形状をなしており、その下面中央部には、基台21の穴部21aと遊嵌する軸部22aが突設されている。
また、揺動テーブル22はテーブル駆動機構としてのリニアモータ24により軸部22aの軸心を中心に所定角度範囲内で揺動駆動されるようになっており、リニアモータ24は基台21上に固定された固定側コイル241と、この固定側コイル241に対向して揺動テーブル22に取り付けられた可動側マグネット242とから構成されている。
The base 21 has a rectangular shape, and a circular hole 21a is recessed in the center of the upper surface as shown in FIG. On the other hand, the swinging table 22 has a disk shape, and a shaft portion 22a that is loosely fitted to the hole portion 21a of the base 21 protrudes from the center portion of the lower surface thereof.
The swing table 22 is driven to swing within a predetermined angle range around the axis of the shaft portion 22a by a linear motor 24 as a table drive mechanism. The linear motor 24 is mounted on the base 21. The fixed side coil 241 is fixed, and the movable side magnet 242 is mounted on the swing table 22 so as to face the fixed side coil 241.

位置検出器23は揺動テーブル22に固定された磁気スケール231と、この磁気スケール231を磁気的に読み取るスケール読取ヘッド232とからなり、スケール読取ヘッド232は磁気スケール231に対向して基台21の上面部に固定されている。
リニアモータ24と位置検出器23とは180°等配で設けるとともに、可動側マグネット242の質量と磁気スケール231の質量とがほぼ等しくなるようにしている。
The position detector 23 includes a magnetic scale 231 fixed to the swing table 22 and a scale reading head 232 that magnetically reads the magnetic scale 231. The scale reading head 232 faces the magnetic scale 231 and is a base 21. It is being fixed to the upper surface part.
The linear motor 24 and the position detector 23 are provided at an equal angle of 180 °, and the mass of the movable magnet 242 and the mass of the magnetic scale 231 are substantially equal.

基台21の穴部21aと揺動テーブル22の軸部22aとの間には、揺動テーブル22を基台21に対して揺動可能に支持する非接触型軸受としての静圧気体軸受25が設けられている。この静圧気体軸受25は基台21に固定されており、基台21の内部には、静圧気体軸受25に気体を供給する気体供給路26a,26bが形成されているとともに、静圧気体軸受25の外周に形成されたテーブル吸着空間28内の空気を排気する排気路27a,27bが形成されている。そして、静圧気体軸受25の上面及び内周面が軸受面とされている。   Between the hole 21a of the base 21 and the shaft part 22a of the swing table 22, a static pressure gas bearing 25 as a non-contact type bearing that supports the swing table 22 so as to be swingable with respect to the base 21. Is provided. The static pressure gas bearing 25 is fixed to the base 21, and gas supply paths 26 a and 26 b for supplying gas to the static pressure gas bearing 25 are formed inside the base 21. Exhaust passages 27a and 27b for exhausting air in the table suction space 28 formed on the outer periphery of the bearing 25 are formed. The upper surface and inner peripheral surface of the static pressure gas bearing 25 are used as bearing surfaces.

テーブル吸着空間28は基台21の上面部に設けられた円環状の凸部29と静圧気体軸受25との間に形成されており、このテーブル吸着空間28内の空気が図示しない真空ポンプにより排気されることによって揺動テーブル22が揺動不能にロックされるようになっている。
着座面となる面(例えば凸部29の上面)は、かじりつきが防止でき、硬度が高い面とすることが好ましく、CVDダイヤモンド、TiAlNやTiN等の被膜をコーティングしたものが例示される。
The table adsorption space 28 is formed between an annular convex portion 29 provided on the upper surface of the base 21 and the static pressure gas bearing 25, and the air in the table adsorption space 28 is evacuated by a vacuum pump (not shown). By evacuating, the swing table 22 is locked so as not to swing.
The surface to be a seating surface (for example, the upper surface of the convex portion 29) is preferably a surface that can prevent galling and has high hardness, and examples thereof include those coated with a coating such as CVD diamond, TiAlN, or TiN.

揺動テーブル22が大気中に設けられる位置決め装置の場合では、静圧気体軸受25の作動中は、必ずしも真空ポンプによるテーブル吸着空間28内の空気の排気を行わなくてもよく、この場合、静圧気体軸受25の作動中は、例えば図示しない制御バルブを制御することにより排気路27a,27bが大気開放されるような構成にしてもよい。
但し、揺動テーブル22が大気中に設けられる位置決め装置の場合であっても、静圧気体軸受27の作動中にも真空ポンプによるテーブル吸着空間28内の空気の排気を行うようにしてもよい。この場合、静圧気体軸受25へ供給する気体の圧力及び真空ポンプによる排気圧を制御することにより、凸部29(または静圧気体軸受25の上面)と揺動テーブル22の下面との隙間を制御可能となり、かつ、軸受剛性の高いスラスト軸受とすることができる。
In the case of a positioning device in which the oscillating table 22 is provided in the atmosphere, the air in the table adsorption space 28 may not necessarily be exhausted by the vacuum pump while the static pressure gas bearing 25 is in operation. During operation of the pressurized gas bearing 25, the exhaust passages 27a and 27b may be opened to the atmosphere by controlling a control valve (not shown), for example.
However, even in the case of a positioning device in which the swing table 22 is provided in the atmosphere, the air in the table adsorption space 28 may be exhausted by the vacuum pump even during operation of the static pressure gas bearing 27. . In this case, the gap between the convex portion 29 (or the upper surface of the static pressure gas bearing 25) and the lower surface of the swing table 22 is controlled by controlling the pressure of the gas supplied to the static pressure gas bearing 25 and the exhaust pressure by the vacuum pump. The thrust bearing can be controlled and has high bearing rigidity.

また、特に、揺動テーブル22が真空中に設けられる位置決め装置の場合では、静圧気体軸受25の作動中にも真空ポンプによるテーブル吸着空間28内の空気の排気を行うようにするのが好ましい。これにより、静圧気体軸受25の作動中、静圧気体軸受25から排出されてテーブル吸着空間28内に侵入したほぼ全ての気体は、排気路27a,27bから外部へ排出され、凸部29と揺動テーブル22との微小隙間から真空雰囲気下へ漏れ出すのを抑制することができる。これにより、真空雰囲気の排気の負担を軽減できる。   In particular, in the case of a positioning device in which the swing table 22 is provided in a vacuum, it is preferable that the air in the table adsorption space 28 is exhausted by the vacuum pump even during operation of the static pressure gas bearing 25. . Thereby, during the operation of the static pressure gas bearing 25, almost all the gas discharged from the static pressure gas bearing 25 and entering the table adsorption space 28 is discharged to the outside through the exhaust passages 27a and 27b, Leakage from the minute gap with the swing table 22 into the vacuum atmosphere can be suppressed. Thereby, the burden of exhaust in a vacuum atmosphere can be reduced.

このような構成において、基台21内に形成された気体供給路26a,26bから静圧気体軸受25に空気等の気体が供給されると、図3(a)に示すように、揺動テーブル22が静圧気体軸受25の上端面から浮上するとともに、静圧気体軸受25の内周面と軸部22aの外周面との間に微小隙間が維持された状態となり、基台21に対して揺動可能に支持される。これにより、前述した従来例のように、静圧気体軸受25に気体を供給する気体供給路を可動側(揺動テーブル側)に形成する必要がないので、揺動テーブル22の位置ずれを抑制して位置決め精度の向上を図ることができる。   In such a configuration, when a gas such as air is supplied from the gas supply paths 26a and 26b formed in the base 21 to the static pressure gas bearing 25, as shown in FIG. 22 floats from the upper end surface of the static pressure gas bearing 25, and a minute gap is maintained between the inner peripheral surface of the static pressure gas bearing 25 and the outer peripheral surface of the shaft portion 22a. It is supported so that it can swing. Thus, unlike the above-described conventional example, it is not necessary to form a gas supply path for supplying gas to the static pressure gas bearing 25 on the movable side (oscillation table side), so that the displacement of the oscillation table 22 is suppressed. Thus, the positioning accuracy can be improved.

また、テーブル駆動機構による位置決め駆動時以外は、基台21内に形成された排気路27a,27bからテーブル吸着空間28内の空気が排気され、テーブル吸着空間28内の負圧を高めることにより、図3(b)に示すように、基台21の上面部に設けられた円環状の凸部29上に揺動テーブル22の下面部が吸着することによって揺動テーブル22が揺動不能にロックされる。これにより、テーブル吸着空間内の空気を排気する排気路を可動側(揺動テーブル側)に形成する必要がないので、揺動テーブル22の位置ずれを抑制して位置決め精度のより一層の向上を図ることができる。なお、揺動テーブル22の下面部が基台21の上面部に設けられた凸部29上に吸着された後は、θ軸のドリフト(経時変化)の原因となるため、リニアモータ24のサーボはOFFとすることが好ましい。また、静圧気体軸受25への気体供給も不要なので停止させてもよい。   Further, except during positioning driving by the table driving mechanism, air in the table suction space 28 is exhausted from the exhaust passages 27a and 27b formed in the base 21, and the negative pressure in the table suction space 28 is increased. As shown in FIG. 3B, the swinging table 22 is locked so that it cannot swing by adsorbing the lower surface of the swinging table 22 onto an annular convex portion 29 provided on the upper surface of the base 21. Is done. As a result, there is no need to form an exhaust path for exhausting air in the table suction space on the movable side (oscillating table side). Can be planned. In addition, after the lower surface portion of the swing table 22 is adsorbed on the convex portion 29 provided on the upper surface portion of the base 21, it causes a drift (change with time) of the θ axis. Is preferably OFF. Moreover, since the gas supply to the static pressure gas bearing 25 is unnecessary, it may be stopped.

また、上述した第1の実施形態では揺動テーブル22を揺動駆動するテーブル駆動機構として固定側コイル241と可動側マグネット242とからなるリニアモータ24を用いたことで、リニアモータ24への給電線を可動側(揺動テーブル側)に配線する必要がないので、揺動テーブル22の位置決め精度をより高めることができる。   In the first embodiment described above, the linear motor 24 including the fixed coil 241 and the movable magnet 242 is used as the table driving mechanism for swinging the swing table 22, so that the linear motor 24 is supplied with power. Since it is not necessary to wire the electric wire on the movable side (the swing table side), the positioning accuracy of the swing table 22 can be further increased.

さらに、揺動テーブル22を揺動駆動するテーブル駆動機構としてリニアモータ24を用いたことにより、リニアモータ24のサーボをOFFにすることで静圧気体軸受25の上下方向の動きに対して拘束力を持たないため、都合が良い。また、揺動テーブル22の揺動位置を検出する位置検出器23を揺動テーブル22に固定された磁気スケール231と、この磁気スケール231に対向して基台21上に固定されたスケール読取ヘッド232とから構成したことで、位置検出器23への給電線を可動側(揺動テーブル側)に配線する必要がないので、揺動テーブル22の位置決め精度をより高めることができる。
さらに、リニアモータ24と位置検出器23とを180°等配で配置するとともに、可動側マグネット242の質量と磁気スケール231の質量とをほぼ等しくしているため、アンバランスを極力除くことができる。
Further, since the linear motor 24 is used as a table driving mechanism for swinging and driving the swing table 22, a restraining force is exerted on the vertical movement of the static pressure gas bearing 25 by turning off the servo of the linear motor 24. Because it does not have, it is convenient. Further, a position detector 23 for detecting the swing position of the swing table 22 is a magnetic scale 231 fixed to the swing table 22, and a scale reading head fixed on the base 21 so as to face the magnetic scale 231. Since it is not necessary to wire the power supply line to the position detector 23 on the movable side (the swing table side), the positioning accuracy of the swing table 22 can be further increased.
Furthermore, since the linear motor 24 and the position detector 23 are arranged at an equal angle of 180 °, and the mass of the movable magnet 242 and the mass of the magnetic scale 231 are substantially equal, the imbalance can be eliminated as much as possible. .

上述した第1の実施形態では基台21の上面中央部に形成される穴部21aとして貫通穴を例示したが、有底穴であってもよい。但し、有底穴とした場合は、例えば底面に排気用の穴を明けるのが好ましい。また、揺動テーブル22を基台21に対して揺動可能に支持する非接触型軸受として静圧気体軸受25を例示したが、磁気軸受あるいは静電気力を応用した軸受であってもよい。特に、静電気力を応用した軸受の場合には、磁場変動による影響を周囲環境に与えることもないため、磁場変動を嫌う用途等に好適であり、また、磁気軸受を使用した場合と比較して、発熱も少ない。非接触型軸受として磁気軸受または静電気力を応用した軸受を用いた場合であっても、反発と吸引を切換・制御できる機構がある場合には、真空ポンプを使用した吸着空間28の排気による吸引機構を省略し、軸受と吸引機構とを兼ねさせるようにしてもよい。これにより、装置の小型化が可能となる。   In the first embodiment described above, the through hole is exemplified as the hole portion 21a formed in the central portion of the upper surface of the base 21, but a bottomed hole may be used. However, in the case of a bottomed hole, for example, an exhaust hole is preferably formed on the bottom surface. Further, although the static pressure gas bearing 25 is exemplified as the non-contact type bearing that supports the swing table 22 so as to be swingable with respect to the base 21, it may be a magnetic bearing or a bearing to which electrostatic force is applied. In particular, in the case of a bearing that applies electrostatic force, it does not affect the surrounding environment due to magnetic field fluctuations, so it is suitable for applications that hate magnetic field fluctuations, and compared to the case where magnetic bearings are used. There is little fever. Even when a magnetic bearing or a bearing applying electrostatic force is used as a non-contact type bearing, if there is a mechanism capable of switching and controlling repulsion and suction, suction by suction of the suction space 28 using a vacuum pump The mechanism may be omitted, and both the bearing and the suction mechanism may be used. Thereby, the apparatus can be miniaturized.

次に、図4〜図6を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。
図4は本発明の第2の実施形態に係る位置決め装置の平面図、図5は図4のV−V線に沿う断面図であって、図4に示すように、本発明の第2の実施形態に係る位置決め装置は、ブロック状のスライドテーブル31と、このスライドテーブル31を案内する案内レール32とを備えている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a plan view of a positioning device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIG. 4, and as shown in FIG. The positioning device according to the embodiment includes a block-shaped slide table 31 and a guide rail 32 for guiding the slide table 31.

案内レール32はその幅方向に沿う断面が凹状をなしており、その内面部には、スライドテーブル31を案内レール32に対してスライド可能に支持する非接触型軸受としての静圧気体軸受33a,33b,33c(図5参照)がスライドテーブル31の左右側面部と底面部に対向して設けられている。これらの静圧気体軸受33a〜33cは案内レール32の内面部に形成された凹部34a,34b,34c内に嵌着されており、案内レール32内には、空気等の気体を静圧気体軸受33a〜33cに供給する気体供給路35a,35b,35cが形成されているとともに、スライドテーブル31の下面部と案内レール32の内面部との間に形成されたテーブル吸着空間36a,36b内の空気を排気する排気路37a,37bが形成されている。図示しない真空ポンプを作動させ、排気路37a,37bを介してテーブル吸着空間36a,36b内の空気を排気することとなり、スライドテーブル31をロックさせることができる。   The guide rail 32 has a concave cross section along the width direction, and an inner surface portion of the guide rail 32 includes a hydrostatic gas bearing 33a as a non-contact type bearing that slidably supports the slide table 31 with respect to the guide rail 32. 33b and 33c (see FIG. 5) are provided to face the left and right side surfaces and the bottom surface of the slide table 31, respectively. These static pressure gas bearings 33 a to 33 c are fitted into recesses 34 a, 34 b, 34 c formed on the inner surface of the guide rail 32, and a gas such as air is introduced into the guide rail 32 by a static pressure gas bearing. Gas supply paths 35a, 35b, and 35c for supplying to 33a to 33c are formed, and air in the table suction spaces 36a and 36b formed between the lower surface portion of the slide table 31 and the inner surface portion of the guide rail 32 is formed. Exhaust passages 37a and 37b are formed. A vacuum pump (not shown) is operated to exhaust the air in the table suction spaces 36a and 36b via the exhaust passages 37a and 37b, and the slide table 31 can be locked.

また、第2の実施形態に係る位置決め装置は、スライドテーブル31を案内レール32の長手方向にスライド駆動するテーブル駆動機構としてのリニアモータ38と、スライドテーブル31のスライド位置を検出する位置検出器39とを備えており、リニアモータ38は、図5に示すように、案内レール32の上面部に固定された固定側コイル381と、この固定側コイル381に対向してスライドテーブル31に固定された可動側マグネット382とから構成されている。一方、位置検出器39はスライドテーブル31に固定された磁気スケール391と、この磁気スケール391に対向して案内レール32の上面部に固定されたスケール読取ヘッド392とから構成されている。   Further, the positioning device according to the second embodiment includes a linear motor 38 as a table driving mechanism that slides the slide table 31 in the longitudinal direction of the guide rail 32, and a position detector 39 that detects the slide position of the slide table 31. As shown in FIG. 5, the linear motor 38 is fixed to the slide table 31 so as to face the fixed coil 381 fixed to the upper surface of the guide rail 32 and the fixed coil 381. And a movable side magnet 382. On the other hand, the position detector 39 includes a magnetic scale 391 fixed to the slide table 31 and a scale reading head 392 fixed to the upper surface of the guide rail 32 so as to face the magnetic scale 391.

このような構成において、案内レール32内に形成された気体供給路35a,35b,35cから静圧気体軸受33a,33b,33cに空気等の気体が供給されると、図6(a)に示すように、静圧気体軸受33a,33b,33cから噴出する気体によってスライドテーブル31が案内レール32に対して非接触の状態となる。そして、この状態でリニアモータ38を作動させると、スライドテーブル31が案内レール32の長手方向にスライドする。これにより、前述した従来例のように、静圧気体軸受33a,33b,33cに気体を供給する気体供給路を可動側(スライドテーブル側)に形成する必要がないので、スライドテーブル31の位置ずれを抑制して位置決め精度の向上を図ることができる。なお、この場合、真空ポンプによるテーブル吸着空間36a,36b内の排気は前記第1の実施形態の場合と同様に行うようにしてもよいし、行わないようにしてもよい。   In such a configuration, when a gas such as air is supplied to the static pressure gas bearings 33a, 33b, and 33c from the gas supply paths 35a, 35b, and 35c formed in the guide rail 32, it is shown in FIG. Thus, the slide table 31 is brought into a non-contact state with respect to the guide rail 32 by the gas ejected from the static pressure gas bearings 33a, 33b, and 33c. When the linear motor 38 is operated in this state, the slide table 31 slides in the longitudinal direction of the guide rail 32. Thereby, unlike the above-described conventional example, it is not necessary to form a gas supply path for supplying gas to the static pressure gas bearings 33a, 33b, 33c on the movable side (slide table side). And the positioning accuracy can be improved. In this case, the exhaust in the table suction spaces 36a and 36b by the vacuum pump may be performed in the same manner as in the first embodiment or may not be performed.

また、テーブル駆動機構による位置決め駆動時以外は、案内レール32内に形成された排気路37a,37bからテーブル吸着空間36a,36b内の空気が排気され、テーブル吸着空間36a,36b内の負圧を高めるようにしてもよく、図6(b)に示すように、スライドテーブル31の下面部が静圧気体軸受33c上に着座することによってスライドテーブル31がスライド不能にロックされる。この際、少なくとも静圧気体軸受33cへの気体の供給は不要なので停止させてもよい。これにより、テーブル吸着空間内の空気を排気する排気路を可動側(スライドテーブル側)に形成する必要がないので、スライドテーブル31の位置ずれを抑制して位置決め精度のより一層の向上を図ることができる。   Except during positioning driving by the table drive mechanism, the air in the table suction spaces 36a and 36b is exhausted from the exhaust passages 37a and 37b formed in the guide rail 32, and the negative pressure in the table suction spaces 36a and 36b is reduced. As shown in FIG. 6B, the lower surface of the slide table 31 is seated on the static pressure gas bearing 33c so that the slide table 31 is locked so as not to slide. At this time, at least the supply of gas to the static pressure gas bearing 33c is unnecessary and may be stopped. Thereby, there is no need to form an exhaust path for exhausting air in the table adsorption space on the movable side (slide table side), so that the displacement of the slide table 31 is suppressed and the positioning accuracy is further improved. Can do.

また、上述した第2の実施形態ではスライドテーブル31を揺動駆動するテーブル駆動機構として固定側コイル381と可動側マグネット382とからなるリニアモータ38を用いたことで、リニアモータ38への給電線を可動側(スライドテーブル側)に配線する必要がないので、スライドテーブル31の位置決め精度をより高めることができる。   In the second embodiment described above, the linear motor 38 including the fixed coil 381 and the movable magnet 382 is used as the table driving mechanism for swinging the slide table 31. Since it is not necessary to wire to the movable side (slide table side), the positioning accuracy of the slide table 31 can be further increased.

さらに、スライドテーブル31をスライド駆動するテーブル駆動機構としてリニアモータ38を用いたことにより、リニアモータ38のサーボをOFFにすることで静圧気体軸受の上下方向の動きに対して拘束力を持たないため、都合が良い。また、スライドテーブル31の揺動位置を検出する位置検出器39を案内レール32に固定されたスケール読取ヘッド392と、このスケール読取ヘッド392に対向してスライドテーブル31に固定された磁気スケール391とから構成したことで、位置検出器39への給電線を可動側(揺動テーブル側)に配線する必要がないので、スライドテーブル31の位置決め精度をより高めることができる。   Further, since the linear motor 38 is used as a table driving mechanism for slidingly driving the slide table 31, the linear motor 38 has no binding force with respect to the vertical movement of the static pressure gas bearing by turning off the servo of the linear motor 38. Therefore, it is convenient. Further, a scale reading head 392 having a position detector 39 for detecting the swing position of the slide table 31 fixed to the guide rail 32, and a magnetic scale 391 fixed to the slide table 31 facing the scale reading head 392, Since it is not necessary to wire the power supply line to the position detector 39 on the movable side (oscillating table side), the positioning accuracy of the slide table 31 can be further increased.

上述した第2の実施形態ではスライドテーブル31を案内レール32に対してスライド可能に支持する非接触型軸受として静圧気体軸受33a〜33cを例示したが、磁気軸受あるいは静電気力を応用した軸受であってもよい。特に、静電気力を応用した軸受の場合には、磁場変動による影響を周囲環境に与えることもない。
また、第2の実施形態では固定側より給排気を行っているが、例えば特許第3261823号明細書に開示された技術を採用して可動側から給排気を行ってもよい。また、特許第1626496号明細書に開示された技術を採用して真空領域や静圧軸受部をストローク位置に応じて切り替えることにより、浮上力と吸引力の低下を防止することができる。
In the second embodiment described above, the static pressure gas bearings 33a to 33c are exemplified as non-contact type bearings that slidably support the slide table 31 with respect to the guide rail 32. However, the bearings may be magnetic bearings or bearings using electrostatic force. There may be. In particular, in the case of a bearing to which electrostatic force is applied, there is no influence on the surrounding environment due to magnetic field fluctuations.
In the second embodiment, air supply / exhaust is performed from the fixed side. However, for example, the technology disclosed in Japanese Patent No. 3261823 may be employed to supply / exhaust air from the movable side. In addition, by adopting the technique disclosed in Japanese Patent No. 1626496 and switching the vacuum region and the hydrostatic bearing portion according to the stroke position, it is possible to prevent the levitation force and the suction force from being lowered.

また、上述した実施形態では回転もしくは一軸の直線機構に本発明を適用したが、案内形式に関しては水平方向の拘束を持たない平面型案内であって、水平方向は二つ以上の駆動機構による位置決めを行うものであってもよい。また、平面型案内の場合、駆動機構がサーフェスモータであれば、駆動機構は一つでもよい。さらに、案内と吸引力を作用させる機構を別機構としたが、同一の機構を採用してもよい。その場合、急激な位置変動により水平方向への位置ずれが生じないように滑らかに上下方向の位置を制御すればよい。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to a rotating or uniaxial linear mechanism. However, the guide type is a planar guide having no horizontal constraint, and the horizontal direction is determined by two or more drive mechanisms. It may be what performs. In the case of planar guidance, if the driving mechanism is a surface motor, the number of driving mechanisms may be one. Furthermore, although the mechanism for applying the guide and the suction force is a separate mechanism, the same mechanism may be employed. In that case, the vertical position may be controlled smoothly so that a horizontal position shift does not occur due to abrupt position fluctuation.

また、上述した実施形態では位置検出器としてエンコーダを例示したが、例えばレーザ測長システムを応用した位置検出器を用いてもよい。
吸引手段は、非常時や輸送時にも動作するような要素を選択するとよい。永久磁石を使った吸引手段が好ましい。なお、駆動機構にリニアモータを用いた場合には、コア付きタイプを選定することで、モータに作用する吸引力を可動部を固定部へ吸引する手段として採用してもよい。
真空吸引に関しては、輸送時は難しいが、非常時はノーマルクローズドのバルブを採用することで、真空保持が可能となり、吸引力の維持が有限の時間内であれば実現できる。静電気力に関しても積極的な除電を行わなければ、保持力が持続される。
In the above-described embodiment, the encoder is exemplified as the position detector. However, for example, a position detector using a laser length measurement system may be used.
As the suction means, it is preferable to select an element that operates in an emergency or transportation. A suction means using a permanent magnet is preferred. When a linear motor is used as the drive mechanism, a suction force acting on the motor may be adopted as a means for sucking the movable part to the fixed part by selecting a cored type.
With regard to vacuum suction, it is difficult during transportation, but in the event of an emergency, it is possible to maintain vacuum by adopting a normally closed valve, and it can be realized if the suction force can be maintained within a finite time. If the static electricity is not positively removed, the holding power is maintained.

本発明の第1の実施形態に係る位置決め装置の平面図である。It is a top view of the positioning device concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1のII−II線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line of FIG. 本発明の第1の実施形態に係る位置決め装置の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the positioning device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る位置決め装置の平面図である。It is a top view of the positioning device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図4のV−V線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VV line of FIG. 本発明の第2の実施形態に係る位置決め装置の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the positioning device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の位置決め装置の斜視図である。It is a perspective view of the conventional positioning device.

符号の説明Explanation of symbols

21 基台
21a 穴部
22 揺動テーブル
22a 軸部
23 位置検出器
231 磁気スケール
232 スケール読取ヘッド
24 リニアモータ
241 固定側コイル
242 可動側マグネット
25 静圧気体軸受
26a,26b 気体供給路
28 テーブル吸着空間
31 スライドテーブル
32 案内レール
33a,33b,33c 静圧気体軸受
35a,35b,35c 気体供給路
36a,36b テーブル吸着空間
38 リニアモータ
381 固定側コイル
382 可動側マグネット
39 位置検出器
391 磁気スケール
392 スケール読取ヘッド
21 base 21a hole 22 swing table 22a shaft 23 position detector 231 magnetic scale 232 scale reading head 24 linear motor 241 fixed coil 242 movable magnet 25 static pressure gas bearings 26a, 26b gas supply path 28 table adsorption space 31 Slide table 32 Guide rail 33a, 33b, 33c Static pressure gas bearing 35a, 35b, 35c Gas supply path 36a, 36b Table adsorption space 38 Linear motor 381 Fixed coil 382 Movable magnet 39 Position detector 391 Magnetic scale 392 Scale reading head

Claims (8)

基台と、該基台の表面部に形成された穴部に遊嵌する軸部を有する揺動テーブルと、該揺動テーブルの軸部と前記基台の穴部との間に設けられた非接触型軸受と、前記揺動テーブルを前記基台に対して揺動駆動するテーブル駆動機構とを備え、前記非接触型軸受が静圧気体軸受、磁気軸受、静電気力応用軸受のうちいずれか1種類の軸受からなる位置決め装置であって、
前記非接触型軸受が固定側に設けられていることを特徴とする位置決め装置。
A swing table having a base, a shaft portion loosely fitted in a hole formed in the surface portion of the base, and a shaft provided between the shaft portion of the swing table and the hole of the base. A non-contact type bearing, and a table drive mechanism that drives the swing table to swing relative to the base, wherein the non-contact type bearing is one of a static pressure gas bearing, a magnetic bearing, and an electrostatic force application bearing. A positioning device comprising one type of bearing,
A positioning device, wherein the non-contact type bearing is provided on a fixed side.
請求項1記載の位置決め装置において、前記非接触型軸受が静圧気体軸受からなり、該静圧気体軸受に気体を供給する気体供給路を前記基台が有することを特徴とする位置決め装置。   The positioning device according to claim 1, wherein the non-contact type bearing is a static pressure gas bearing, and the base has a gas supply path for supplying gas to the static pressure gas bearing. 請求項1または2記載の位置決め装置において、前記テーブル駆動機構が前記基台に固定された固定側コイルと、該固定側コイルに対向して前記揺動テーブルに固定された可動側マグネットとを有するリニアモータからなることを特徴とする位置決め装置。   3. The positioning device according to claim 1, wherein the table driving mechanism includes a fixed side coil fixed to the base and a movable side magnet fixed to the swing table so as to face the fixed side coil. A positioning device comprising a linear motor. 請求項1〜3のいずれか一項記載の位置決め装置において、前記基台と前記揺動テーブルとの間に形成されたテーブル吸着空間内の空気を真空排気する排気路を前記基台が有することを特徴とする位置決め装置。   The positioning device according to any one of claims 1 to 3, wherein the base has an exhaust path for evacuating air in a table suction space formed between the base and the swing table. A positioning device. スライドテーブルと、該スライドテーブルを案内する案内レールと、該案内レールに対して前記スライドテーブルをスライド可能に支持する非接触型軸受と、前記スライドテーブルを前記案内レールの長手方向にスライド駆動するテーブル駆動機構とを備え、前記非接触型軸受が静圧気体軸受、磁気軸受、静電気力応用軸受のうちいずれか1種類の軸受からなる位置決め装置であって、
前記非接触型軸受が固定側に設けられていることを特徴とする位置決め装置。
A slide table, a guide rail that guides the slide table, a non-contact type bearing that supports the slide table slidably with respect to the guide rail, and a table that slide-drives the slide table in the longitudinal direction of the guide rail A non-contact type bearing comprising a static pressure gas bearing, a magnetic bearing, and an electrostatic force application bearing,
A positioning device, wherein the non-contact type bearing is provided on a fixed side.
請求項5記載の位置決め装置において、前記非接触型軸受が静圧気体軸受からなり、該静圧気体軸受に気体を供給する気体供給路を前記案内レールが有することを特徴とする位置決め装置。   6. The positioning device according to claim 5, wherein the non-contact type bearing is a static pressure gas bearing, and the guide rail has a gas supply path for supplying gas to the static pressure gas bearing. 請求項5または6記載の位置決め装置において、前記テーブル駆動機構が前記案内レールに固定された固定側コイルと、該固定側コイルに対向して前記スライドテーブルに固定された可動側マグネットとを有するリニアモータからなることを特徴とする位置決め装置。   7. The positioning device according to claim 5, wherein the table driving mechanism includes a fixed side coil fixed to the guide rail, and a movable side magnet fixed to the slide table so as to face the fixed side coil. A positioning device comprising a motor. 請求項5〜7のいずれか一項記載の位置決め装置において、前記案内レールと前記スライドテーブルとの間に形成されたテーブル吸着空間内の空気を真空排気する排気路を前記案内レールが有することを特徴とする位置決め装置。   The positioning device according to any one of claims 5 to 7, wherein the guide rail has an exhaust path for evacuating air in a table suction space formed between the guide rail and the slide table. Characteristic positioning device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104786070A (en) * 2013-07-22 2015-07-22 芜湖陀曼精机科技有限公司 Pressure ring of high-precision vertical working table base static-pressure seal structure
TWI767954B (en) * 2016-12-13 2022-06-21 日商迪思科股份有限公司 Laser processing equipment

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