JP2009186450A - Positioning automatic stage with closely integrated built-in ball screw and linear scale - Google Patents
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Description
本発明は、ボールねじとリニアスケールを近接一体化することにより、耐荷重ステージ構造とし、精度を良くするとともに、移動対象をサブミクロンオーダーで移動することができるようにした位置決め自動ステージに関するものである。 The present invention relates to an automatic positioning stage which has a load-bearing stage structure by integrating a ball screw and a linear scale close to each other to improve accuracy and move a moving object in a submicron order. is there.
ボールねじとリニアスケールを用いて位置決めする自動ステージは、ボールねじとリニアスケールが乖離しているものが多く、そのために、組み立が複雑で、大型化し、肥大化していたが、位置決め装置などの分野では、超小型の光学部品や熱膨張率を考慮した耐熱・耐荷重などの材料が登場し、すでにアルミからチタン、ガラス、セラミックなどに代替され、位置決め自動ステージなどにも構造の単純化、小型化、スリム化の技術開発が期待されるようになってきている。 Many automatic stages that use a ball screw and a linear scale have a gap between the ball screw and the linear scale. As a result, the assembly is complicated, large, and enlarged. Has introduced ultra-compact optical components and materials such as heat resistance and load resistance that take into account the coefficient of thermal expansion. Already, aluminum has been replaced by titanium, glass, ceramics, etc. The development of technology for streamlining and slimming is now expected.
精度についても、ミクロンからサブミクロンまでの、ストロークは10〜500mmの製品が登場しているが、数ヵ月で精度が出なくなったというものが出るなど精度の維持に責任が持てないものが多くみられるようになった。 As for accuracy, products with a stroke of 10 to 500 mm from micron to submicron have appeared, but there are many things that are not responsible for maintaining accuracy, such as those that have become inaccurate in a few months. It came to be able to.
ボールねじとリニアスケールを内蔵している自動ステージは、組み立てが複雑で、大型化し、肥大化していたが、位置決め装置などの分野では、超小型の光学部品や熱膨張を考慮した耐熱材料や、耐荷重などの材料が登場し、位置決め自動ステージなどにも構造の単純化、小型化、スリム化の技術開発が期待されるようになってきている。 The automatic stage with a built-in ball screw and linear scale is complex, large, and enlarged, but in fields such as positioning devices, ultra-compact optical components, heat-resistant materials that take thermal expansion into account, Materials such as load-bearing capacity have appeared, and technical developments for simplification, downsizing, and slimming of structures have been expected for automatic positioning stages.
そのために、ボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージとすることによって、組み立が簡単で、小型化し、スリム化するばかりか、高精度を長期に維持しながら耐荷重用ステージが作られることになる。 For this purpose, a self-positioning stage that incorporates a ball screw and linear scale close together and integrated makes it easy to assemble, downsizing, and slimming, while also creating a load-bearing stage while maintaining high accuracy over a long period of time. Will be.
本発明の課題を解決するための手段として、図面に従って詳細に説明すると、図1は、本発明にかかるボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した自動ステージのシステム配置図であり、図2は、本発明のボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージの概略図であり、図3は、ガイドつき機構(荷重用ブロク)に組み込むスケール付き位置決め自動ステージであり、図4は、スケール付き位置決め自動ステージ本体の側面部であり、図5は、位置決め自動ステージの両側に組み込まれたクロスローラガイドが取り付けられた位置決め自動ステージの概略図である。 As means for solving the problems of the present invention, it will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system layout diagram of an automatic stage in which a ball screw and a linear scale according to the present invention are integrated in close proximity. Fig. 4 is a schematic view of a positioning automatic stage in which the ball screw and the linear scale of the present invention are integrated close to each other, and Fig. 3 is a positioning automatic stage with a scale incorporated in a guided mechanism (load block). FIG. 5 is a side view of a positioning automatic stage body with a scale, and FIG. 5 is a schematic view of the positioning automatic stage to which cross roller guides incorporated on both sides of the positioning automatic stage are attached.
本発明のシステムを図1に従って説明すると、図1はボールねじとリニアスケールを近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージのシステム配置図であって、ボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ5のシステム配置として、パーソナルコンピュータ1に連結するコントローラ2を介してモータケーブル3とスケールケーブル4で操作される自動ステージ5としている。 The system of the present invention will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a system layout diagram of an automatic positioning stage in which a ball screw and a linear scale are integrated in close proximity, and the ball screw 7 and
本発明の位置決め自動ステージ5の内容を図2に従って説明すると、位置決め自動ステージ5本体のどちらかの一端にステッピングモータ6を配設し、駆動部9が配設された上面10を25〜48mmにスリム化し、ボールねじ7をリニアスケール8の上部に近接一体化して耐荷重ステージ構造としている。 The contents of the positioning
また、図5で明示しているように位置決め自動ステージ5の両サイドには組み込み方式のクロスローラガイド13を設け、フィードバック制御をリニアスケール8で行い、ボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ5である。 Further, as clearly shown in FIG. 5, built-in
位置決め自動ステージ5本体のどちらかの一端にステッピングモータが配設されているが、これは作業者に右利きや左利きがあることから、作業者に応じて位置決め自動ステージ5本体のどちらかの一端にステッピングモーターが配置され、これは駆動方式として使われている。 A stepping motor is disposed at one end of the positioning
また、図3のガイド付き機構に組み込むスケール付き位置決め自動ステージで明示しているように、耐荷重の大きい物に対応してスケール付き位置決め自動ステージ12をガイド付き機構(荷重用ブロク)11に組み込むことを特徴としたボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化して内蔵したスケール付き位置決め自動ステージ12としたものである。 In addition, as clearly shown in the scaled positioning automatic stage incorporated in the guided mechanism of FIG. 3, the scaled positioning
さらに、ボールねじ7とリニアスケール8の近接一体化にあたって、潤滑作用を持つグリースがリニアスケール8に付着し、固化するのを防止するために、ボールねじ7を位置決め自動ステージ5に組み込む前に、ボールねじ7本体を50〜100℃の範囲内で予熱し、四弗化エチレン樹脂をボールねじ7本体表面に熱噴射し、コーティングして溶着したことを特徴としたボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化して内蔵した位置決め自動ステージ5である。 Furthermore, before the ball screw 7 is incorporated in the positioning
位置決め自動ステージ5の材料としては、普通アルミニウムが使われているが、精度の維持を図るためには、ステンレスが使われることになっている。 As a material for the
ボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化することによって、位置決め自動ステージ5をコンパクトに小型化でき、長期的に精度を高めることができるばかりか、耐荷重用ステージに完成することができるとともに、移動対象をサブミクロンオーダーで移動することができるようになった。 By integrating the ball screw 7 and the
また、位置決め自動ステージ5本体のどちらかの一端にステッピングモータ6を配設するため、装置の使用態様の違いによっても、また、右利き、左利きのいずれにも活用できるという利点がある。 Further, since the stepping
また、ボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化することによって、軽量化が図られるばかりか、環境条件や荷重条件を考慮して、耐荷重の大きいものにも対応することができるようになった。 In addition, by integrating the ball screw 7 and the
さらに、ボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化するにあたって、ボールねじ7の表面に四弗化エチレン樹脂をコーティングすることによって、四弗化エチレン樹脂の撥水効果を利用して、潤滑作用を持っていたグリースがリニアスケール8に付着することがなくなるという効果を生じ、耐熱性の向上で精度の向上にもつながった。 Further, when the ball screw 7 and the
ユーザーが駆使するパーソナルコンピュータ1に連結するコントローラ2を介してモータケーブル3とスケールケーブル4で操作される位置決め自動ステージ5において、位置決め自動ステージ5本体のどちらかの一端にステッピングモータ6を配設し、駆動部9が配設された上面10を25〜48mmにスリム化し、ボールねじ7をリニアスケール8の上部に近接一体化して耐荷重ステージ構造とし、位置決め自動ステージ5の両サイドには組み込み方式のクロスローラガイド13を設け、フィードバック制御をリニアスケール8で行い、ボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化して内蔵した自動ステージ5としている。 In a positioning
また、ボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化するにあたって、ボールねじ7の表面に四弗化エチレン樹脂をコーティングするが、ボールねじ7を位置決め自動ステージ5に組み込む前に、ボールねじ7本体を50〜100℃の範囲内で予熱し、四弗化エチレン樹脂をボールねじ7本体に熱噴射し、コーティングすることによって、潤滑作用を持っていたグリースがスケール付着することがなくなった。 Further, when the ball screw 7 and the
ボールねじ7とリニアスケール8を近接一体化するにあたっては、ボールねじ7とリニアスケール8とを若干の間隙を保たせ、密着させないで一体化させているものである。 In the close integration of the ball screw 7 and the
自動ステージの移動量(ストローク)については、20mm〜150mmのストロ−クが可能となり、Z軸に関してはブラケットで対応できるようになっている。 With respect to the movement amount (stroke) of the automatic stage, a stroke of 20 mm to 150 mm is possible, and the Z axis can be handled by a bracket.
また、耐荷重用ステージも20mm〜150mmのステージが可能となる。 In addition, the load-bearing stage can be 20 mm to 150 mm.
下部取り付けに関しては、アダプタを取り付けて下部ベースなどに取り付けなくてはならないので、ピッチ及びねじの寸法を考慮して決定している。 The lower mounting is determined in consideration of the pitch and screw dimensions because the adapter must be mounted on the lower base or the like.
図 中 1.パーソナルコンピュータ
2.コントローラ
3.モータケーブル
4.スケールケーブル
5.位置決め自動ステージ
6.ステッピングモータ
7.ボールねじ
8.リニアスケール
9.駆動部
10.上面
11.ガイド付き機構(荷重用ブロク)
12.スケール付き位置決め自動ステージ
13・クロスローラガイドIn the figure 1.
12 Automatic positioning stage with
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JP2008055530A JP2009186450A (en) | 2008-02-06 | 2008-02-06 | Positioning automatic stage with closely integrated built-in ball screw and linear scale |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05306741A (en) * | 1991-08-16 | 1993-11-19 | Ntn Corp | Ball screw for semiconductor manufacturing facility |
JPH095024A (en) * | 1995-06-20 | 1997-01-10 | Sigma Tec Kk | Positioning apparatus |
JP2007319952A (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Toshiba Corp | Middle base, xy table, sealer coating device, and manufacturing method of liquid crystal panel |
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2008
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