JP2008134131A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビームの自重による撓みを、コア付きリニアモータに発生する吸引力で抑制し得る構成を採用し、ビーム形状の小型化や単純形状化を図り、コストを抑えた位置決め装置を提供する。
【解決手段】ガイドレール８と、該ガイドレールに沿って移動可能なスライダ９とで構成される一対の直動案内装置Ｇと、上面にガイドレールを平行に延設した固定部Ａと、固定部の上面と上下方向で対向する面部所定位置にスライダを備えた移動部Ｂと、固定子１０と可動子１１で構成される平行な一対のコア付きリニアモータＭを備え、移動部が、可動子に跨って掛け渡されるビーム１４を有する門型形状である位置決め装置において、リニアモータは、ガイドレールを延設した固定部の上面に上向きで固定子が備えられるとともに、スライダを備えた移動部の面部に下向きで可動子が備えられ、直動案内装置とオフセットして配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、位置決め装置、特に、吸引力の大きいコア付きリニアモータを備えてなるガントリ型の位置決め装置に関する。

半導体ウエハや液晶パネルなどを製造する場合において、微細パターンを露光形成したり検査等を行ったりするために、被測定物やワークが載置された固定部である基台（定盤）上を、計測器や工具（搭載物）を搭載した移動部であるテーブルが直線移動する位置決め装置が知られている。
特に、基台上に所定間隔をあけて並設した一対の案内装置と、該一対の案内装置に跨って配設されるビーム（梁）を含み、門型形状に構成されたガントリ（移動部）とを有し、そのガントリが、基台上に載置された被測定物やワークを跨いで移動する形式のものをガントリ形の位置決め装置と呼んでいる。このようなガントリ形の位置決め装置の一例として特許文献１が開示されている。

特許文献１に開示のような従来のこの種のガントリ形の位置決め装置では、ビーム（梁）部分が搭載物の質量に耐えられるように設計されている。

しかし、ワークの大型化によりビーム（梁）の長さも長くなり、その長尺状のビーム（梁）の自重による撓みを解消する必要があった。このようなビーム（梁）の自重による撓みを解消するためには、従来、ビーム（梁）自体の剛性を高めたり、あるいはビーム（梁）自体の軽量設計を図ることが必須になり、複雑な形状や高価な材料を採択せざるを得なかったため、コスト高となるという問題があった。
実公平７−３２８３号公報

本発明の目的は、ビーム（梁）の自重による撓みを、コア付きリニアモータに発生する吸引力で抑制し得る構成を採用し、ビーム（梁）形状の小型化や単純形状化を図り、コストを抑えた位置決め装置を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明の第一の発明は、所定長さを有するガイドレールと、該ガイドレールに沿って移動可能なスライダとで構成される一対の直動案内装置と、上面に前記それぞれのガイドレールを所定距離離間して平行に延設した固定部と、前記それぞれのガイドレールを延設した固定部の上面と上下方向で対向する面部所定位置に前記それぞれのスライダを備えた移動部と、前記固定部に備えられるマグネットの固定子及び、前記固定子と上下方向で対向して前記移動部に備えられるコア付きコイルの可動子により上下方向に吸引力が働き、前記移動部を前記ガイドレールの延設方向に往復移動及び所定位置で停止せしめる平行な一対のコア付きリニアモータを備え、前記移動部が、それぞれの可動子に跨って掛け渡されるビームを有する門型形状である位置決め装置において、
前記コア付きリニアモータは、前記ガイドレールを延設した固定部の上面に上向きで固定子が備えられるとともに、前記スライダを備えた移動部の面部に下向きで可動子が備えられ、前記直動案内装置に対し外側にオフセットして配置されている、ことを特徴とする位置決め装置としたことである。

本発明によれば、ビーム（梁）の自重による撓みを、コア付きリニアモータに発生する吸引力で抑制し得る構成を採用し、ビーム（梁）形状の小型化や単純形状化を図り、コストを抑えた位置決め装置を提供することができる。

以下、本発明位置決め装置の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態にすぎず、これに限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。

図１は概略平面図、図２は図１の正面図、図３は要部を示す拡大断面図である。
本実施形態の位置決め装置の概略を説明すると、位置決め装置は、特に限定はされないが、例えば、液晶ディスプレイ等の電子部品の移動手段や測定器などに用いられる位置決め装置であって、固定部Ａと、該固定部Ａ上を移動可能に配設した移動部Ｂと、該移動部Ｂを直線案内する直動案内装置Ｇと、移動部Ｂを移動せしめる駆動手段としてのリニアモータＭを含み、直動案内装置ＧとリニアモータＭは、それぞれ所定間隔をあけて一対ずつ配設し、移動部Ｂは、前記一対のリニアモータＭ，Ｍに跨って配設されるビーム１４を含み、門型形状に構成されたガントリである、ガントリ型の位置決め装置の一例である。
なお、本実施形態では、後述するリニアモータＭの可動子１１の位置を検出するための周知のリニアスケールＳ１と、移動限界点を検出する周知のリミットスイッチＳ２がそれぞれ備えられている。リミットスイッチＳ２は、例えば、ベースプレート２の上面長手方向の両端に透過型フォトセンサＳ２-1を備え、移動部Ｂに前記透過型フォトセンサＳ２-1の受光部と発光部間を遮る遮蔽板Ｓ２-2を備えて構成されている。

固定部Ａは、本実施形態によれば、平面視矩形板状で、所定厚みを持って形成された基台１と、該基台１上の左右両端にそれぞれ平行に固定されたベースプレート２，２とで構成されている。
また、本実施形態では、このベースプレート２は、その上面が、内方領域２ａと外方領域２ｂとに段差部２ｃをもってプレートの長さ方向（図１中において矢印Ｘ１で示す方向。）で二分されている。
本実施例では、後述する直動案内装置ＧとリニアモータＭの上下方向の高さ合わせを行うため（移動部の平行を出すため。）にベースプレート２を、上下方向で段差状に形成しているが、直動案内装置ＧとリニアモータＭの上下方向の高さを同一の高さに形成しておけばこのような構成を採用しなくてもよい。
なお、固定部Ａは本実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他の周知形態が採用可能である。

移動部Ｂは、本実施形態によれば、それぞれ所定同一長さの平面視矩形板状に形成された左右一対のテーブル（連結ブロック）６，６と、それぞれのテーブル６，６の上面６ａに、上下方向に所定の長さをもって一体に備えられる左右一対の脚部７，７と、それら脚部７，７の上面７ａ，７ａにわたって一体に架け渡される直方体状のビーム（梁）１４とで構成され、正面視門型に構成されたガントリ形態である。なお、このガントリ形態の移動部Ｂは単に一例に過ぎず、他の周知形態であってもよく、ガントリ形態であれば本発明の範囲内で設計変更可能である。
なお、図中符号１５は、ビーム（梁）１４上を、その延在方向へと移動可能に案内装置Ｇ２，Ｇ２によって案内され、リニアモータＭ２により駆動される移動テーブルである。

直動案内装置Ｇ，Ｇは、左右それぞれのベースプレート２，２上の内方領域２ａ，２ａの延設方向（図１中において矢印Ｘ１で示す方向）にわたり、それぞれ平行に一体に配設されるガイドレール８，８と、前記内方領域２ａ，２ａと上下方向で対向する前記左右それぞれのテーブル６，６の下面６ｂ，６ｂに一体に備えられ、前記左右それぞれのガイドレール８，８に沿って直線移動可能なそれぞれ二個のスライダ（軸受）９・９，９・９とで構成されている。
なお、直動案内装置Ｇは、特に限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で適宜好適な直動案内装置が採用可能である。

リニアモータＭ，Ｍは、左右それぞれのベースプレート２の外方領域２ｂ，２ｂの延設方向（図１中において矢印Ｘ１で示す方向）にわたり、それぞれ固定子１０，１０を平行に一体に配設するとともに、該左右それぞれの固定子１０，１０と上下方向で同軸に対向するそれぞれのテーブル６，６の下面６ｂ，６ｂにそれぞれ可動子１１，１１を一体に配設する。

例えば、本実施形態のリニアモータＭの一例を説明すると、固定子１０，１０は、ベースプレート２，２上の外方領域２ｂ，２ｂの延設方向（図１中において矢印Ｘ１で示す方向）にわたって多数のマグネット（図示は省略するが、交互に配置したＮ極磁石とＳ極磁石）を上向き（図３中において矢印Ｃ１で示す方向 反重力方向）に配置して構成されている。
一方、可動子１１，１１は、前記固定子１０，１０に、上下方向（図３中において矢印Ｃ３で示す方向）で所定の隙間（例えば約１ｍｍ程度）を保ちつつ同軸に対向するようにして連結ブロック６，６の下面６ｂ，６ｂに下向きに配置した複数のコア付きコイルである。
このコア付きコイルは、図示は省略するが、電流を流すことで発生する磁力を大きく得るために鉄心に銅線を多数巻いた周知構造のものである。
リニアモータ構成にあっても、可動子１１としてコア付きコイルを使用し、かつ固定子１０と可動子１１が上下方向に対向するとともに、可動子１１が重力方向に引張られる形態を採用するものであれば、固定子と可動子の構成は特に限定解釈されず本発明の範囲内で設計変更可能である。

本実施形態では、前記一対の並設されているリニアモータＭ，Ｍは、一対の直動案内装置Ｇ，Ｇの外側に備えられている。すなわち、リニアモータＭは、直動案内装置Ｇと所定量オフセットして配設されている（オフセット量を図中Ｌで示す。）。

従って、停止時も含めて、固定子１０と可動子１１の間には、常に上下方向Ｃ３の大きな吸引力が発生している。
そして、この一対のリニアモータＭ，Ｍは、可動子１１，１１を同期駆動して移動させることで、移動部Ｂが移動方向に直角を保って固定部Ａに対して平行に移動する。

このように、門型の移動部Ｂを構成する左右の脚部７，７の直下に位置するリニアモータＭ，Ｍが、直動案内装置Ｇ，Ｇよりも外方で所定量オフセットして配設され、かつ、門型の移動部Ｂを構成する左右の脚部７，７の直下に一体に位置する左右の可動子１１，１１が、ベースプレート２，２上の外方領域２ｂ，２ｂに配置した固定子１０，１０と上下方向で同軸に対向しているため、上下方向で同軸に配置されたそれぞれの固定子１０，１０と可動子１１，１１との間に発生する吸引力によって、門型の移動部Ｂの両端部を上下方向で下方（図３中において矢印Ｃ２で示す方向 重力方向）に引張る作用が働く。ここで、これより内方においてテーブル６は直動案内装置Ｇにより支持されているため、ビーム（梁）１４の自重撓みを抑制する方向にモーメント（オフセット量Ｌ×上下方向吸引力）が働く。
このように、移動部Ｂの左右の脚部の直下において、それぞれ、内方領域２ａが支持され、これより外方にオフセットした位置で移動部Ｂを常に下方へと引張ろうとする力が発生しているため、その結果生じるモーメントにより、ビーム（梁）１４の自重による撓み（図３中において矢印Ｃ２で示す方向への撓み）を抑制することができる。なお、リニアモータＭと直動案内装置Ｇのオフセット量Ｌを変えることでビーム（梁）１４の自重による撓みの抑制量を調整できる。
また、左右一対のみのガイドレール８でビーム（梁）１４の撓みを効果的に抑制できる。

本発明位置決め装置の概略平面図である。 図１の正面図である。 要部を示す拡大断面図である。

符号の説明

Ａ 固定部
１ 基台
２ ベースプレート
Ｂ 移動部
６ テーブル（連結ブロック）
７ 脚部
Ｇ 直動案内装置
８ ガイドレール
９ スライダ（軸受）
Ｍ リニアモータ
１０ 固定子
１１ 可動子
１４ ビーム（梁）

Claims (1)

1. 所定長さを有するガイドレールと、該ガイドレールに沿って移動可能なスライダとで構成される一対の直動案内装置と、
   上面に前記それぞれのガイドレールを所定距離離間して平行に延設した固定部と、
   前記それぞれのガイドレールを延設した固定部の上面と上下方向で対向する面部所定位置に前記それぞれのスライダを備えた移動部と、
   前記固定部に備えられるマグネットの固定子及び、前記固定子と上下方向で対向して前記移動部に備えられるコア付きコイルの可動子により上下方向に吸引力が働き、前記移動部を前記ガイドレールの延設方向に往復移動及び所定位置で停止せしめる平行な一対のコア付きリニアモータを備え、
   前記移動部が、それぞれの可動子に跨って掛け渡されるビームを有する門型形状である位置決め装置において、
   前記コア付きリニアモータは、前記ガイドレールを延設した固定部の上面に上向きで固定子が備えられるとともに、前記スライダを備えた移動部の面部に下向きで可動子が備えられ、前記直動案内装置に対し外側にオフセットして配置されている、
   ことを特徴とする位置決め装置。
   

Images