JP2008216217A - 位置決めステージ - Google Patents

Abstract

【課題】 平行配置されたリニアガイド間の不平行性を吸収する機能を備える位置決めステージを実現する。
【解決手段】 軸方向に移動制御されるスライダを有する一対のリニアモータを、所定距離を隔てて平行に配置し、前記一対のリニアモータの夫々のスライダ間をブリッジ部材で橋渡しした位置決めステージにおいて、
前記ブリッジ部材と前記スライダの一方との結合部に介在し、前記ブリッジ部材の橋渡し方向の移動を可能とするスライド機構を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸方向に移動制御されるスライダを有する一対のリニアモータを、所定距離を隔てて平行に配置し、前記一対のリニアモータの夫々のスライダ間をブリッジ部材で橋渡しした位置決めステージに関するものである。

軸方向に移動制御されるスライダを有する一対のリニアモータを、所定距離を隔てて平行に配置し、前記一対のリニアモータの夫々のスライダ間をブリッジ部材で橋渡しした構造の位置決めステージについては、特許文献１に技術的な開示がある。

図３は、特許文献１に開示されている従来の位置決めステージの平面図である。上位装置１は、パルス信号による目標位置信号Ｐｓを位置制御手段２に与える。位置制御手段２は、この目標位置信号Ｐｓと中点位置検出手段３の中点位置検出信号Ｐｆｏとの偏差を演算して共通推力ドライバ４に推力指令Ｆｏを出力する。

マスタ軸を形成する第１のリニアモータ５は、ステータ５１及びモータ部を内在するスライダ５２を備える。スレーブ軸を形成する第２のリニアモータ６は、ステータ６１及びモータ部を内在するスライダ６２を備える。

スライダ５２は、第１のリニアモータ５の軸方向に平行配置されたレール状のリニアガイド５３，５３´に結合し、軸方向に移動する。スライダ６２は、第２のリニアモータ６の軸方向に平行配置されたレール状のリニアガイド６３，６３´に結合し、軸方向に移動する。

位置検出手段７は、ステータ５１に沿って配置されたスケール（図示せず）を読み取り、移動距離より第１のリニアモータ５のスライダ５２の位置を検出し、その位置検出信号Ｐｆａを出力する。

同様に、位置検出手段８は、ステータ６１に沿って配置されたスケール（図示せず）を読み取り、移動距離より第２のリニアモータ６のスライダ６２の位置を検出し、その位置検出信号Ｐｆｂを出力する。

中点位置検出手段３は、位置検出信号Ｐｆａ及び位置検出信号Ｐｆｂを入力し、平均演算処理した中点位置検出信号Ｐｆｏを出力する。中点位置検出信号Ｐｆｏは、位置制御手段２にフィードバックされる。

共通推力ドライバ４は、位置制御手段２からの推力指令Ｆｏを入力して第１のリニアモータ５のスライダ５２及び第２のリニアモータ６のスライダ６２に共通の駆動電流Ｉｏを供給してこれらを移動制御する。

第１のリニアモータ５のステータ５１と第２のリニアモータ６のステータ６１は、所定距離を隔てて平行に配置されている。ブリッジ部材９は、これら一対のリニアモータのスライダ５２及び６２間を橋渡しして結合している。

ブリッジ部材９の中点９ａの位置に、最終的な位置決めの対象となるターゲットが搭載される。Ｘａは位置制御されたスライダ５２の位置、Ｘｂは追従位置制御されたスライダ６２の位置、Ｘは位置制御された中点９ａの位置を示す。

このように、一対のリニアモータのスライダ間を橋渡し結合するブリッジ部材の中点位置を演算で検出し、この位置を位置制御手段によりフィードバック制御することにより、中点を高精度で位置決めすることができる。

図４は、従来の位置決めステージの斜視図である。第１のリニアモータ５と第２のリニアモータ６は、複数の結合部材１０で平行関係を維持して結合されている。ブリッジ部材９は、両端に脚部９１及び９２を有し、この両脚部が一対のリニアモータのスライダ５２及び６２に結合している。

図５は、従来の位置決めステージの正面図である。ステータ５１及びステータ６１を挟んで、ステータ５１及びステータ６１に平行してリニアガイド５３，５３´及びリニアガイド６３，６３´が配置され、スライダ５２及びスライダ６２は夫々これらリニアガイドに結合している。

特開２００６−０３４０７８号公報

従来の位置決めステージでは、ブリッジ部材９がスライダ５２及びスライダ６２に固定結合し、更にスライダ５２及びスライダ６２がリニアガイド５３，５３´及びリニアガイド６３，６３´に結合している剛体構造のため、次のような問題点が発生する。
（１）架台の機械的な加工精度及び雰囲気（温度等）の影響により、リニアガイド５３，５３´及びリニアガイド６３，６３´が、スライダ５２及びスライダ６２の移動範囲で平行関係を高精度で維持できない。

（２）リニアガイド間の平行が維持できないと、リニアガイドの直動方向に対して直交する矢印Ｐ，Ｐ´で示す力が発生し、スライダの進行に対して摩擦やこじれが発生する。この摩擦やこじれに抗して位置制御が実行された場合には、モータ駆動電流Ｉｏが増加し、消費電力が増加する。

（３）リニアガイド５３，５３´及びリニアガイド６３，６３´に無理な力が常時発生することで、リニアガイドの寿命が短くなる。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、平行配置されたリニアガイド間の不平行性を吸収する機能を備える位置決めステージの実現を目的としている。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）軸方向に移動制御されるスライダを有する一対のリニアモータを、所定距離を隔てて平行に配置し、前記一対のリニアモータの夫々のスライダ間をブリッジ部材で橋渡しした位置決めステージにおいて、
前記ブリッジ部材と前記スライダの一方との結合部に介在し、前記ブリッジ部材の橋渡し方向の移動を可能とするスライド機構を備えることを特徴とする位置決めステージ。

（２）前記スライド機構は、前記ブリッジ部材の橋渡し方向のみの移動を可能とするリニアガイド部材であることを特徴とする（１）に記載の位置決めステージ。

（３）前記スライド機構は、前記スライダと前記ブリッジ部材の間に形成され、前記ブリッジ部材の橋渡し方向にスライド可能なあり溝結合構造であることを特徴とする（１）に記載の位置決めステージ。

（４）前記ブリッジ部材はその両端部に前記一対のスライダと結合する一対の脚部を有し、前記スライド機構は、前記脚部の一方と前記スライダの一方間に形成されていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の位置決めステージ。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）架台の機械的な加工精度及び雰囲気（温度等）の影響により、リニアガイド５３，５３´及びリニアガイド６３，６３´が、スライダ５２及びスライダ６２の移動範囲で平行関係を維持できない場合でも、ブリッジ部材９の橋渡し方向のみの移動を可能とするスライド機構１００の働きにより、ブリッジ部材９が移動できることで平行精度は障害の要因にはならない。

（２）ブリッジ部材の橋渡し方向のみの移動を可能とするスライド機構１００の働きにより、リニアガイド５３，５３´及びリニアガイド６３，６３´の平行が維持できないときでも、リニアガイドの直動方向に対して直交する矢印Ｐ，Ｐ´で示す力は発生しない。従って、スライダの位置制御系においてモータ駆動電流Ｉｏが増加による消費電力が増加する問題は解消される。

（３）リニアガイド５３，５３´及びリニアガイド６３，６３´に無理な力が常時発生することがないので、リニアガイドの寿命が短くなる問題は解消される。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した位置決めステージの一実施形態を示す正面図である。図３乃至図５で説明した従来の位置決めステージと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

本発明の特徴部は、ブリッジ部材９の一方の脚部９１とスライダの一方５２との結合部に介在させたスライド機構１００の構成にある。このスライド機構１００は、ブリッジ部材９の橋渡し方向Ｐ−Ｐ´のみの移動を可能とする。

このスライド機構１００は、ブリッジ部材９の橋渡し方向Ｐ−Ｐ´のみの移動を可能とする機構であれば任意の構造を採用することができる。例えば、スライダ５１，６１をガイドするリニアガイド５３，５３´、６３，６３´と同一構造のリニアガイド部材で実現することができる。

図２は、本発明の他の実施形態を示す側面図及び正面図である。図２（Ａ）は、第１のリニアモータ５側からの側面図、（Ｂ）は正面図である。この実施形態におけるスライド機構は、スライダ５２とブリッジ部材９の脚部９１間に形成されたあり溝結合構造２００にある。このあり溝結合構造は、ブリッジ部材９の橋渡し方向Ｐ−Ｐ´のみの移動を可能とする。

あり溝結合構造は、Ｏリングのガイド部材、工作機械のスライド部等で広く利用されている周知技術である。あり溝構結合造をとることで、スライド機能を備えながら高い剛性を維持してブリッジ部材９を移動させることができる。

本発明を適用した位置決めステージの実施形態を示す正面図である。 本発明の他の実施形態を示す側面図及び正面図である。 従来の位置決めステージの平面図である。 従来の位置決めステージの斜視図である。 従来の位置決めステージの正面図である。

符号の説明

５ 第１のリニアモータ
５１ ステータ
５２ スライダ
５３ リニアガイド
６ 第２のリニアモータ
６１ ステータ
６２ スライダ
６３ リニアガイド
９ ブリッジ部材
９１，９２ 脚部
１０ 連結部材
１００ スライド機構

Claims (4)

1. 軸方向に移動制御されるスライダを有する一対のリニアモータを、所定距離を隔てて平行に配置し、前記一対のリニアモータの夫々のスライダ間をブリッジ部材で橋渡しした位置決めステージにおいて、
   前記ブリッジ部材と前記スライダの一方との結合部に介在し、前記ブリッジ部材の橋渡し方向の移動を可能とするスライド機構を備えることを特徴とする位置決めステージ。
2. 前記スライド機構は、前記ブリッジ部材の橋渡し方向のみの移動を可能とするリニアガイド部材であることを特徴とする請求項１に記載の位置決めステージ。
3. 前記スライド機構は、前記スライダと前記ブリッジ部材の間に形成され、前記ブリッジ部材の橋渡し方向にスライド可能なあり溝結合構造であることを特徴とする請求項１に記載の位置決めステージ。
4. 前記ブリッジ部材はその両端部に前記一対のスライダと結合する一対の脚部を有し、前記スライド機構は、前記脚部の一方と前記スライダの一方間に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置決めステージ。

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