JP2009268329A

JP2009268329A - 精密位置決めテーブル

Info

Publication number: JP2009268329A
Application number: JP2008118475A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Shirasaka; 久白坂
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】外部からのノイズがリニアモータの制御指令およびフィードバック信号などに混信してテーブルの精密位置決めが不調に陥るのを防ぐ精密位置決めテーブルを提供する。
【解決手段】精密位置決めテーブルは直線運動する第１テーブル１を備える。第１テーブル１は組み合う永久磁石および励磁コイルを有する第１リニアモータ６を備える。お互いの間に離隔距離を保って動力線用ケーブルベア１７と信号線用ケーブルベア１８とを設ける。動力線用ケーブルベア１７から第１リニアモータ６にかけての給電ケーブル１９の一部を動力線用分離収納器２１内に収容し、信号線用ケーブルベア１８から第１リニアモータ６にかけての信号ケーブル２０の一部を信号線用分離収納器２２内に収容する。
【選択図】図１

Description

本発明は外部からのノイズがテーブル駆動用リニアモータの制御指令およびフィードバック信号に混信してテーブルの位置決めが不調に陥るのを防止する精密位置決めテーブルに関する。

ＸＹテーブルは半導体の製造および検査工程において欠かせない位置決め装置である。この装置では近年多くのＸＹテーブルが位置決めのための送り機構を省略できるリニアモータを採用している。リニアモータは、たとえば駆動系の動剛性が高く、振動の発生を嫌う精密位置決めに好ましい駆動手段として多くのＸＹテーブルに使用されている。このリニアモータはテーブルなどの直線変位を可能にするため界磁部が磁性体からなる界磁ヨークに沿って配置される磁極が異なる永久磁石によって構成され、一方電機子部が電機子コイルに巻装される電機子コイルによって構成される。通常、リニアモータの永久磁石は走行するテーブルを支持する固定要素あるいは可動要素に固定され、永久磁石と協働する電機子コイルはテーブルあるいは可動要素の下側に設けられる。

ところで、リニアモータの電機子コイルには外部から励磁電流の供給が必要であり、直線変位するテーブルあるいは可動要素の運動に追従して動作する給電ケーブルが接続される。また、制御コイルに対して制御指令を伝送する、同様にテーブルあるいは可動要素の運動に追従して動作する信号ケーブルが結ばれる。このテーブルの運動に追従しなければならない給電ケーブルおよび信号ケーブルは、一般には望ましい往復動作を可能にするケーブルベア内のスライド機構に接続される。

ケーブルベア内部では、給電ケーブルおよび信号ケーブルの双方が、たとえば仕切り板のような分離手段によって隔てられた個別の部屋に収容される。すなわち、図７に示すよのうに、ケーブルを収容するケーブルベア５１の内部は仕切り板５２によって２つの部屋に分離しており、この独立した空間内にそれぞれ給電ケーブル５３と信号ケーブル５４とを収めるようにしている。給電ケーブル５３および信号ケーブル５４はＸＹテーブル周囲での自由な引き回しと異なり、限られた空間内での配置となるためケーブル引き回しによる不具合が発生する傾向があり、様々な工夫が施される。この引き回しに伴う不具合を解決する試みの一例は、たとえば特開２００１−２１１６３０号公報に記載されている。
特開２００１−２１１６３０号公報、３−４頁、図１および図２

ＸＹテーブルの精密位置決めのために用いられる交流リニアモータは、いわゆる交流サーボモータを直線に展開したもので、テーブルの精密位置決めに欠かせない制御コイルを備える。制御装置からの制御指令は正確に制御コイルに伝送されねばならないが、この指令に外部からノイズが入り込むことがある。

ノイズ源はリニアモータの励磁コイルに励磁電流を供給する給電ケーブルで、同じケーブルベア内に信号ケーブルに隣接してこれを収容している場合に給電ケーブルで発生したノイズが制御指令に混信する。さらに、同じノイズが閉ループ制御のフィードバック信号に混信することもある。

このような擾乱が制御指令およびフィードバック信号に発生することで、各テーブルの精密位置決めが不調に陥り、結果として、望ましい加工精度または検査精度を維持するのが困難になる。

そこで、本発明の目的は外部からのノイズがリニアモータの制御指令およびフィードバック信号などに混信してテーブルの精密位置決めが不調に陥るのを防ぐようにした精密位置決めテーブルを提供することにある。

本発明は第１の軸に沿って直線運動する第１テーブルと、この第１の軸と直角に交差する第２の軸に沿って直線運動する第２テーブルと、第１テーブルの下側にあって組み合う永久磁石および励磁コイルを有する第１リニアモータと、第２テーブルの下側にあって組み合う永久磁石および励磁コイルを有する第２リニアモータと、第１リニアモータおよび第２リニアモータの励磁コイルに電力をそれぞれ供給する動力ケーブルと、第１リニアモータおよび第２リニアモータの制御コイルにモータ制御指令をそれぞれ伝送する信号ケーブルとを備える精密位置決めテーブルにおいて、お互いの間に距離をおいて動力線用収納容器と信号線用収納容器とを設け、動力線用収納容器から第１および第２リニアモータの励磁コイルにかけての動力ケーブルをそれぞれ動力線用分離収納器内に収容し、信号線用収納容器から第１および第２リニアモータの制御コイルにかけての信号ケーブルをそれぞれ信号線用分離収納器内に収容したことを特徴とするものである。

本発明においては、お互いの間に距離をおいている動力線用収納容器と信号線用収納容器とを設け、動力線用収納容器から第１および第２リニアモータの励磁コイルにかけての動力ケーブルをそれぞれ動力線用分離収納器内に収容し、信号線用収納容器から第１および第２リニアモータの制御コイルにかけての信号ケーブルをそれぞれ信号線用分離収納器内に収容する。このような双方のケーブルの分離により動力線で発生したノイズが周囲に伝播するとき、ノイズの大部分は減衰して信号線を伝わる制御指令には伝播しない。この結果、動力線に起因するノイズの混信を回避することができる。

本発明による精密位置決めテーブルについて図面を参照して説明する。図３（ａ）（ｂ）において、本発明の精密位置決めテーブルはベースプレート（後記）上を水平方向に運動する第１テーブル１と、この第１テーブル１上をス平方方向に運動する第２テーブル２とを備える。第１テーブル１は１つの軸（Ｙ軸）に沿ってベースプレート上に配置される、転動体が循環するスライドユニットと案内レールとからなるリニアガイド３に移動可能に設けられ、第２テーブル２はＹ軸に対して垂直である、もう１つの軸（Ｘ軸）に沿って第１テーブル１上に配置される、転動体が循環するスライドユニットと案内レールとからなるリニアガイド４に移動可能に設けられる。また、第１テーブル１は精密位置決め装置としてのリニアモータ（後記）と組み合わされ、同様に、第２テーブル２はリニアモータ（後記）と組み合わされる。

さらに、精密位置決めテーブルはベースプレート５を有する。このベースプレート５の長手方向の中心にテーブル位置決めに力を貸す、ベースプレート５上に置く後記の永久磁石と、この永久磁石と組み合わせる励磁コイルとからなる第１リニアモータ６が配置される。先に説明したリニアガイド３はこの第１リニアモータ６と平行に位置決めされ、ベースプレート５上に配置した案内レールによってＹ軸沿って第１テーブル１直線案内することができる。また、第１テーブル１の中心にテーブル位置決めに力を貸す、第１テーブル１上に置く後記の永久磁石と、この永久磁石と組み合わせる励磁コイルとからなる第２リニアモータ７が配置される。リニアガイド４は第２リニアモータ７と平行に位置決めされ、第１テーブル１上面のベースプレート８上に配置した案内レールによってＸ軸に沿って第２テーブル２を直線案内することができる。

本実施の形態の精密位置決めテーブルは第３の軸としてθ軸を有する。これは第２テーブル２の中心に位置決めされており、θ軸を中心にワークテーブル９をある角度範囲内で回動させることができる。なお、図３（ｂ）において、符号１０は軸受装置を示している。

また、図１（ａ）に示すように、第１リニアモータ６はベースプレート５上に固定される永久磁石１１と、この永久磁石１１と組み合わせる、第１テーブル１に配置される励磁コイル１２とを備える。すなわち、第１リニアモータ６は、図１（ｂ）に示すように、ベースプレート５上の界磁ヨーク１３に沿って配置される永久磁石１１と、永久磁石１１から僅かに離して第１テーブル１の底面に配置される励磁コイル１２とからなる。

一方、図２（ａ）に示すように、第２リニアモータ７は第１テーブル１上のベースプレート８に固定される永久磁石１４と、この永久磁石１４と組み合わせる、第２テーブル２に配置される励磁コイル１５とを備える。すなわち、第２リニアモータ７は、図２（ｂ）に示すように、ベースプレート８上の界磁ヨーク１６に沿って配置される永久磁石１４と、永久磁石１４から僅かに離して第２テーブル２の底面に配置される励磁コイル１５とからなる。

再び図１（ａ）を参照すると、動力線用ケーブルベア１７と信号線用ケーブルベア１８とが設けられる。この動力線用ケーブルベア１７は第１リニアモータ６を間に挟み相手ケーブルベア１７と離隔距離を保って同一平面内に配置される。信号線用ケーブルベア１８は図示しないリニアスケールと同じ側にあり、一方動力線用ケーベルベア１７は信号線用ケーブルベア１７の反対側に配置される。第１リニアモータ６の励磁コイル１２に電源から電力を供給するためケーブルベア１７から延びる給電ケーブル１９が第１リニアモータ６に結ばれる。また、第１リニアモータ６の制御コイルに制御指令を伝送するためケーブルベア１８から延びる信号ケーブル２０が第１リニアモータ６に結ばれる。給電ケーブル１９はケーブベア１７内でテーブルの運動に追従して動作するスライド機構（図示せず）に接続される。同様に、信号ケーブル２０もケーブベア１８内でテーブルの運動に追従して動作するスライド機構（図示せず）に接続される。

この給電ケーブル１９はケーブルベア１７から励磁コイル１２にかけての一部を独立した動力線用分離収納器２１内に収容されている。また、信号ケーブル２０はケーブルベア１８から制御コイルにかけての一部を独立した信号線用収納器２２内に収容されている。分離収納器２１、２２はケーブルを通すための空洞部分を有する容器である。これは第１テーブル１の前面に図示しない締結部材によって固定される。

図１（ａ）では図示を省略しているが、第１テーブル用位置検出用リニアスケールとそれと組み合わせる検出ヘッドとが設けられる。この検出ヘッドのフィードバック信号は制御偏差をゼロにするため制御装置に伝送しているが、フィードバック信号にノイズが混信して位置決め精度を狂わすのを抑えるため信号ケーブルを給電ケーブルから離す。図４に示すように、リニアスケール２３と組み合わせる検出ヘッド２４からのフィードバック信号を伝送する信号ケーブル２５がリニアスケール２３により近い信号線用ケーブルベア１８に接続される。

一方、再び図２（ａ）を参照すると、動力線用ケーブルベア２６と信号線用ケーブルベア２７とが設けられる。この動力線用ケーブルベア２６は第２リニアモータ７を間に挟み相手ケーブルベア２７と離隔距離を保って同一平面内に配置される。信号線用ケーブルベア２７は図示しないリニアスケールと同じ側にあり、一方動力線用ケーベルベア２６は信号線用ケーブルベア２７の反対側に配置される。第２リニアモータ７の励磁コイル１５に電源から電力を供給するためケーブルベア２６から延びる給電ケーブル２８が第２リニアモータ７に結ばれる。また、制御コイルに制御指令を伝送するためケーブルベア２７から延びる信号ケーブル２９が第２リニアモータ７に結ばれる。給電ケーブル２８はケーブベア２６内でテーブルの運動に追従して動作するスライド機構（図示せず）に接続される。同様に、信号ケーブル２９もケーブベア２７内でテーブルの運動に追従して動作するスライド機構（図示せず）に接続される。

図２（ａ）では簡略化のため図示を省略しているが、給電ケーブル２８は、図５に示すように、その一部が独立した動力線用分離収納器３０内に収容されている。同様に、図２（ａ）では簡略化のため図示を省略しているが、信号ケーブル２９は、図６に示すように、その一部が独立した信号線用分離収納器３１内に収容されている。

図２（ａ）では図示を省略しているが、第２テーブル位置検出用リニアスケールと、それと組み合わせる検出ヘッドとが設けられる。この検出ヘッドで検出したフィードバック信号を伝送する信号ケーブルは上述した信号ケーブル２５（図４参照）と同様な方法で信号線用ケーブルベア２７に接続される。

本実施の形態は上記構成からなるもので、お互いの間に距離をおいている動力線用ケーブルベア１７と信号線用ケーブルベア１８とを設け、動力線用ケーブルベア１７から第１リニアモータ６の励磁コイル１２にかけての給電ケーブル１９を動力線用分離収納器２１内に収容し、信号線用ケーブルベア１８から第１リニアモータ６の制御コイルにかけての信号ケーブル２０を信号線用分離収納器２２内に収容する。また、お互いの間に距離をおいている動力線用ケーブルベア２６と信号線用ケーブルベア２７とを設け、動力線用ケーブルベア２６から第２リニアモータ７の励磁コイル１５にかけての給電ケーブル２８を動力線用分離収納器３０内に収容し、信号線用ケーブルベア２７から第２リニアモータ７の制御コイルにかけての信号ケーブル２９を信号線用分離収納器３１内に収容する。

このような双方のケーブルの分離により給電ケーブル１９、２８内の高圧線からのノイズと信号ケーブル２０、２９内の信号線内の制御指令との混信を回避することができる。また、双方のケーブルの分離により給電ケーブル１９内の高圧線からのノイズと信号ケーブル２５内の信号線のフィードバック信号との混信を避けることができる。

また、分離した動力線用ケーブルベア１７および信号線用ケーブルベア１８の双方を同一平面内に配置することで、テーブル高さが増すことに制約を負う精密位置決めテーブルの高さをより低くすることができる。同様に、分離した動力線用ケーブルベア２６および信号線用ケーブルベア２７の双方を同一平面内に配置することで、精密位置決めテーブルの高さをより低くすることができる。

さらに、ケーブルベアの分離により個々のケーブルベアを小型化することが可能で、精密位置決めテーブル内の空きスペースに小さいケーブルベアを収納することで、省スペース化を達成することができる。

本発明による精密位置決めテーブルを示すもので、（ａ）は精密位置決めテーブルの要部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示されるリニアモータの詳細図である。本発明による精密位置決めテーブルを示すもので、（ａ）は精密位置決めテーブルの要部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示されるリニアモータの詳細図である。本発明による精密位置決めテーブルを示すもので、（ａ）は精密位置決めテーブルの平面図、（ｂ）は精密位置決めテーブルの側面図である。本発明によるリニアスケール検出ヘッドから引き出す信号ケーブルを示す斜視図である。本発明による動力線用分離収納器を示す模式図である。本発明による信号線用分離収納器を示す模式図である。従来の給電および信号ケーブル配置の一例を示す説明図である。

符号の説明

１… 第１テーブル
２… 第２テーブル
３、４… リニアガイド
５、８… ベースプレート
６… 第１リニアモータ
７… 第２リニアモータ
１１、１４… 永久磁石
１２、１５… 励磁コイル
１７、１８、２６、２７… ケーブルベア
１９、２８… 給電ケーブル
２０、２５、２９… 信号ケーブル
２１、２２、３０、３１… 分離収納器

Claims

第１の軸に沿って直線運動する第１テーブルと、前記第１の軸と直角に交差する第２の軸に沿って直線運動する第２テーブルと、前記第１テーブルの下側にあって組み合う永久磁石および励磁コイルを有する第１リニアモータと、前記第２テーブルの下側にあって組み合う永久磁石および励磁コイルを有する第２リニアモータと、前記第１リニアモータおよび第２リニアモータの励磁コイルに電力をそれぞれ供給する動力ケーブルと、前記第１リニアモータおよび第２リニアモータの制御コイルにモータ制御指令をそれぞれ伝送する信号ケーブルとを備える精密位置決めテーブルにおいて、お互いの間に距離をおいて動力線用収納容器と信号線用収納容器とを設け、前記動力線用収納容器から前記第１および第２リニアモータの励磁コイルにかけての前記動力ケーブルをそれぞれ動力線用分離収納器内に収容し、前記信号線用収納容器から前記第１および第２リニアモータの制御コイルにかけての前記信号ケーブルをそれぞれ信号線用分離収納器内に収容したことを特徴とする精密位置決めテーブル。
前記動力線用収納容器と前記信号線用収納容器とを前記第１リニアモータを間に同一平面内に距離をおいて設けたことを特徴とする請求項１記載の精密位置決めテーブル。
前記動力線用収納容器と前記信号線用収納容器とを前記第２リニアモータを間に同一平面内に距離をおいて設けたことを特徴とする請求項１記載の精密位置決めテーブル。
前記第１の軸に沿って置くリニアスケールの検出ヘッドから出力されるフィードバック信号を伝送する信号ケーブルを前記信号線用収納容器内に収容したことを特徴とする請求項２記載の精密位置決めテーブル。
前記第２の軸に沿って置くリニアスケールの検出ヘッドから出力されるフィードバック信号を伝送する信号ケーブルを前記信号線用収納容器内に収容したことを特徴とする請求項３記載の精密位置決めテーブル。