JP2013140920A - Structural member and method for reinforcing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造部材及び構造部材の補強方法に関するものである。 The present invention relates to a structural member and a method for reinforcing the structural member.
機械構造物等においては、通常、荷重が印加された際の構造部材の弾性変形は小さいことが好ましいので、構造部材には高い剛性が望まれる。また、構造部材は軽量であることも同時に望まれる場合が多い。このように、構造部材の剛性向上と軽量化とを図るために、下記特許文献1の技術が提案されている。この文献で開示されたラビングステージのサブステージは、アルミニウムの平板形状体を2枚のCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics;炭素繊維強化プラスチック)板で狭持した構造をなしている。上記のような構造により、サブステージの剛性向上と軽量化とを図る旨が特許文献1で提案されている。
In a mechanical structure or the like, it is usually preferable that the elastic deformation of the structural member when a load is applied is small, and thus high rigidity is desired for the structural member. In addition, it is often desirable that the structural member is lightweight. As described above, in order to improve the rigidity and the weight of the structural member, the technique of
しかしながら、金属とCFRPといったような異なる材料を組み合わせた部材にあっては、温度変動が発生した場合に、両材料の熱膨張の相違に起因して部材全体に温度歪みによる変形が生じる場合もある。よって、上記のサブステージでは、温度変動への対応が困難である。この種の構造部材にあっては、剛性向上及び軽量化を図るのみならず温度変動にも対応可能であることが求められていた。 However, in the case of a member in which different materials such as metal and CFRP are combined, when temperature fluctuation occurs, the entire member may be deformed due to temperature distortion due to the difference in thermal expansion between the two materials. . Therefore, it is difficult to cope with temperature fluctuations in the above-described substage. In this type of structural member, it has been required not only to improve rigidity and weight but also to cope with temperature fluctuations.
本発明は、剛性向上及び軽量化を図りながら温度変動にも良好に対応可能な構造部材及び構造部材の補強方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a structural member and a structural member reinforcement method that can cope with temperature fluctuations while improving rigidity and reducing weight.
本発明の構造部材は、本体部材と、本体部材に取り付けられた補強部材と、を備える構造部材であって、補強部材は、本体部材よりも大きい比剛性を有し、本体部材の長手方向に沿って延在しており、本体部材の曲げに対する剛性を補強するように本体部材に支持されており、延在方向に伸縮自在であるように本体部材に支持されていることを特徴とする。 The structural member of the present invention is a structural member comprising a main body member and a reinforcing member attached to the main body member, and the reinforcing member has a specific rigidity greater than that of the main body member, and is in the longitudinal direction of the main body member. The main body member extends along the body, is supported by the main body member so as to reinforce the rigidity against bending of the main body member, and is supported by the main body member so as to be extendable in the extending direction.
この構造部材では、本体部材よりも比剛性が大きい補強部材により曲げに対する剛性が補強され、また軽量化も図られる。また、補強部材が延在方向に伸縮自在であるように支持されているので、温度変動に伴い補強部材と本体部材との間で延在方向の伸縮寸法差が発生したとしても、補強部材の本体部材に対する相対的な伸縮は許容される。よって、本体部材及び補強部材には温度歪みが生じ難く、その結果、この構造部材は、温度変動にも良好に対応可能である。 In this structural member, the rigidity against bending is reinforced by the reinforcing member having a higher specific rigidity than the main body member, and the weight can be reduced. Further, since the reinforcing member is supported so as to be stretchable in the extending direction, even if a stretching dimension difference in the extending direction occurs between the reinforcing member and the main body member due to temperature fluctuation, the reinforcing member Expansion and contraction relative to the body member is allowed. Therefore, temperature distortion is unlikely to occur in the main body member and the reinforcing member, and as a result, this structural member can cope with temperature fluctuations well.
具体的な構成として、本体部材は、補強部材の延在方向における両端近傍の側面を延在方向に直交する方向に支持する2つの端部支持部と、補強部材の延在方向における中央近傍の側面を端部支持部の支持方向に対向する方向に支持する中央支持部と、を有することとしてもよい。この構成によれば、本体部材に曲げ力が印加された場合には、端部支持部及び中央支持部を介して、補強部材にも曲げ力が伝達され、構造部材全体としての曲げに対する剛性が向上する。 As a specific configuration, the main body member includes two end support portions that support side surfaces in the vicinity of both ends in the extending direction of the reinforcing member in a direction orthogonal to the extending direction, and a portion in the vicinity of the center in the extending direction of the reinforcing member. It is good also as having a center support part which supports a side surface in the direction which opposes the support direction of an edge part support part. According to this configuration, when a bending force is applied to the main body member, the bending force is also transmitted to the reinforcing member via the end support portion and the central support portion, so that the rigidity of the entire structural member as a whole is improved. improves.
また、補強部材は、本体部材の内部に設けられた中空部に収納され、端部支持部と中央支持部とは、中空部の内壁面上に位置し、補強部材の延在方向における端面と、当該端面に対面する中空部の内壁面との間には間隙が設けられていることとしてもよい。この構成によれば、補強部材が本体部材に対して相対的に伸縮した場合にも、間隙gによって両部材の伸縮寸法差が吸収され、補強部材の端面が内壁面に突き当たることが避けられる。よって、補強部材は延在方向に伸縮自在である。 Further, the reinforcing member is housed in a hollow portion provided inside the main body member, and the end support portion and the central support portion are located on the inner wall surface of the hollow portion, and the end surface in the extending direction of the reinforcing member A gap may be provided between the inner wall surface of the hollow portion facing the end surface. According to this configuration, even when the reinforcing member expands and contracts relative to the main body member, the difference in expansion and contraction between the two members is absorbed by the gap g, and the end surface of the reinforcing member can be prevented from hitting the inner wall surface. Therefore, the reinforcing member can be expanded and contracted in the extending direction.
また、端部支持部は、延在方向に平行に延びる補強部材の側面と、延在方向に対して傾斜した中空部の内壁面と、の間に挟み込まれた楔状部材を有することとしてもよい。この構成によれば、楔状部材を延在方向に移動させることにより、構造部材の曲げ形状を調整することができる。また、この場合、楔状部材を延在方向に移動させる移動機構を更に備えてもよい。 The end support portion may include a wedge-shaped member sandwiched between the side surface of the reinforcing member extending in parallel with the extending direction and the inner wall surface of the hollow portion inclined with respect to the extending direction. . According to this configuration, the bending shape of the structural member can be adjusted by moving the wedge-shaped member in the extending direction. In this case, a moving mechanism that moves the wedge-shaped member in the extending direction may be further provided.
また、具体的には、本体部材は、機械構造物に含まれ水平方向に延在する部材であり、補強部材は、上面に接触する中央支持部と、下面に接触する端部支持部と、により上下方向に挟まれて支持されることとしてもよい。機械構造物で水平方向に延在する部材は、重力に起因する曲げ力が作用する場合が多いので、当該荷重に対抗する剛性を強化する必要性が高く、前述したような構成が好適に適用される。 Specifically, the main body member is a member that is included in the machine structure and extends in the horizontal direction, and the reinforcing member includes a central support portion that contacts the upper surface, an end support portion that contacts the lower surface, It is good also as sandwiched and supported by the up-and-down direction. Since a member extending in the horizontal direction in a mechanical structure is often subjected to a bending force due to gravity, it is highly necessary to reinforce the rigidity against the load, and the configuration as described above is preferably applied. Is done.
また、機械構造物は、露光装置において露光用マスクを保持するマスクフレームであり、本体部材は、マスクを下面に吸着して支持するマスクホルダーに含まれる部材であることとしてもよい。露光装置の露光用マスクには、特に高い位置精度が要求される。よって、露光装置においては、マスク重量によるマスクホルダーの撓みを低減する必要性が高く、前述したような構成が好適に適用される。 The mechanical structure may be a mask frame that holds an exposure mask in the exposure apparatus, and the main body member may be a member included in a mask holder that sucks and supports the mask on the lower surface. A particularly high positional accuracy is required for the exposure mask of the exposure apparatus. Therefore, in the exposure apparatus, it is highly necessary to reduce the deflection of the mask holder due to the mask weight, and the configuration as described above is preferably applied.
また、本発明の構造部材の補強方法は、構造部材の本体部材に補強部材を取り付けて補強を行う構造部材の補強方法であって、本体部材よりも大きい比剛性を有する補強部材を、本体部材の長手方向に沿って延在し、本体部材の曲げに対する剛性を補強するように本体部材に支持され、延在方向に伸縮自在であるように本体部材に支持されるように、本体部材に取り付けることを特徴とする。 The structural member reinforcing method of the present invention is a structural member reinforcing method for reinforcing a structural member by attaching the reinforcing member to the main body member of the structural member, and the reinforcing member having a specific rigidity larger than that of the main body member. Attached to the main body member so as to be supported by the main body member so as to reinforce the rigidity against bending of the main body member, and to be supported by the main body member so as to be extendable in the extending direction. It is characterized by that.
この補強方法では、本体部材よりも比剛性が大きい補強部材により曲げに対する剛性が補強され、また軽量化も図られる。また、補強部材が延在方向に伸縮自在であるように支持されているので、温度変動によって補強部材と本体部材との間で延在方向の伸縮寸法差が発生したとしても、補強部材の本体部材に対する相対的な伸縮は許容される。よって、本体部材及び補強部材には温度歪みが生じ難く、その結果、この補強方法による構造部材は、温度変動にも良好に対応可能である。 In this reinforcing method, the rigidity against bending is reinforced by the reinforcing member having a specific rigidity higher than that of the main body member, and the weight can be reduced. Further, since the reinforcing member is supported so as to be extendable and contractible in the extending direction, the main body of the reinforcing member can be used even if a stretching dimension difference in the extending direction occurs between the reinforcing member and the main body member due to temperature fluctuation. Expansion and contraction relative to the member is allowed. Therefore, temperature distortion hardly occurs in the main body member and the reinforcing member, and as a result, the structural member by this reinforcing method can cope with temperature fluctuations well.
本発明によれば、剛性向上及び軽量化を図りながら温度変動にも良好に対応可能な構造部材及び構造部材の補強方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structural member which can respond also to a temperature fluctuation favorably while aiming at a rigid improvement and weight reduction, and the reinforcement method of a structural member can be provided.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る構造部材及び構造部材の補強方法の実施形態について詳細に説明する。以下では、各図に示すように、Z軸を鉛直軸としXY平面を水平面とするXYZ直交座標系を設定し、X,Y,Zを各部の位置関係の説明に用いる場合がある。 Hereinafter, embodiments of a structural member and a structural member reinforcing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, as shown in each drawing, an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z axis is the vertical axis and the XY plane is the horizontal plane is set, and X, Y, and Z may be used for explaining the positional relationship of each part.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る構造部材100について図1を参照し説明する。構造部材100は、Y方向を長手方向として水平に延在し、自重や外部からの荷重によって、矢印Aで示す方向の曲げ力を受ける部材である。例えば、機械構造物の中で重い部品を搭載する梁が、構造部材100に該当する。構造部材100は、上記曲げ力によって下(−Z方向)を凸にするようにYZ平面内で撓むので、この撓みを小さくすべく曲げに対する剛性が強化されている。
(First embodiment)
A
具体的には、構造部材100は、例えばアルミニウム製の本体部材101と、本体部材101に取り付けられ当該本体部材101の剛性を補強する補強部材103とを備えている。補強部材103は、本体部材101よりも大きい比剛性を有する材料で形成されている。ここで、比剛性とは、材料の弾性係数を当該材料の比重で除した値をいう(比剛性=弾性係数/比重)。補強部材103は直方体形状をなし、例えば、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics;炭素繊維強化プラスチック)を材料とする。補強部材103の材料として、本体部材101よりも高い比剛性をもつ材料を採用することで、過度に重量を増加させることなく本体部材101の剛性を補強することができる。
Specifically, the
ここで、CFRP製の補強部材103を複雑な形状にすると、成型工程が必要であるので製造工程が複雑化してしまい。製造コストも増加してしまう。これに対し、補強部材103を直方体形状とすれば、板状のCFRP材を直線的に切り出して補強部材103を製作することができ、製造工程の簡易化を図ることができる。また、板状のCFRP材としては、比較的安価で市販される汎用品も存在するので、上記構成は製造コストの低減にも寄与する。同様に、CFRP製の補強部材103は、角パイプ形状又は丸パイプ形状としてもよい。この場合も、汎用品の角パイプ形状又は丸パイプ形状のCFRP材を長手方向で切断して補強部材103を製作することができる。
Here, if the
なお、補強部材103の材料としては、本体部材101よりも高い比剛性の材料であれば、CFRPに限られず種々のものを採用することができる。CFRPなどのいわゆる「複合材料」は、一般に高い比剛性をもつので、補強部材103の材料として採用すると好ましい。ここで複合材料とは、繊維等の強化材料と樹脂等の母材(マトリクス)とで構成される材料をいい、例えば、補強部材103の材料に適用するものとして、ガラス繊維強化樹脂、アラミド繊維強化樹脂、ボロン繊維強化樹脂等が上記複合材料に含まれる。また、補強部材103の材料としては、複合材料以外にも、セラミックス、高機能性樹脂等を採用してもよい。
The material of the reinforcing
本体部材101の内部にはY方向に延在する中空部105が形成されており、補強部材103はY方向に延在するように中空部105内に収納されている。本体部材101は、中空部105の底面である内壁面105bに設けられた2つの楔状部材107を有している。楔状部材107は、補強部材103のY方向における両端近傍において、補強部材103の下側面103bを+Z方向に支持する。楔状部材107は、補強部材103の下側面103bと内壁面105bとの間に挟み込まれている。楔状部材107が配置された内壁面105bは、Y軸に対して傾斜した傾斜面として形成されている。この構成によれば、楔状部材107をY方向に移動させることにより、楔状部材107から補強部材103に作用する+Z方向の力を増減することができる。よって、この構成によれば、構造部材100の曲げ形状を調整することができる。また、例えば、構造部材100に荷重が作用したときに、構造部材100の撓みを相殺するように楔状部材107を移動するといった運用も可能になる。
A
また、楔状部材107には、本体部材101の端面111を貫通してY方向に延在するロッド113が接続されている。ロッド113にはネジが切られており、ロッド113は本体部材101の貫通孔部分に螺合されている。ロッド113の他端に設けられたツマミ115を回転操作することで、ロッド113を回転させ、楔状部材107を+Y方向又は−Y方向に移動させることができる。このように、ロッド113を含む上記の機構は、楔状部材107をY方向に移動させるための移動機構として機能する。
The
更に、本体部材101は、中空部105の天井面である内壁面105a上に設けられた中央支持部109を有している。中央支持部109は、内壁面105aから下方に台状に突出するように形成されている。中央支持部109は、補強部材103のY方向における中央において、補強部材103の上側面103aを−Z方向に支持する。中央支持部109の下端面は、補強部材103の上側面103aに接着されてもよい。
Further, the
補強部材103は、中央支持部109と2つの楔状部材107とによってZ方向(上下方向)に挟まれて支持される。以上のような支持構造により、構造部材100に印加された矢印A方向の曲げ力は、補強部材103に伝達され補強部材103でも負担されるので、補強部材103は、本体部材101の矢印A方向の曲げに対する剛性を補強するように本体部材101に支持されていると言える。
The reinforcing
ここで、構造部材100の周囲の温度が変動した場合には、本体部材101及び補強部材103の両部材に熱膨張/熱収縮が発生する。この場合、両部材をなす材料の熱膨張係数の相違に起因して、両部材の伸縮寸法に差が生じる。当該伸縮寸法差は、特に、各部材の長手方向(Y方向)において顕著に現れる。そこで、補強部材103は、Y方向に相対的に伸縮自在であるように本体部材101に支持されている。
Here, when the temperature around the
具体的には、補強部材103のY方向(延在方向)における両端面103cと、当該端面103cに対面する中空部105の内壁面105cとの間には、間隙gが設けられている。この構造によれば、補強部材103は、本体部材101に対して相対的にY方向に伸縮自在である。すなわち、補強部材103が、本体部材101に対して相対的にY方向に伸縮した場合にも、間隙gによって両部材の伸縮寸法差が吸収され、端面103cが内壁面105cに突き当たることが避けられる。
Specifically, a gap g is provided between both end surfaces 103c in the Y direction (extending direction) of the reinforcing
また、温度変動による補強部材103の伸縮時には、楔状部材107の上面と補強部材103の下側面103bとがY方向に滑り、楔状部材107が補強部材103の伸縮を妨げることも避けられる。よって、本体部材101は補強部材103の相対的な伸縮を妨げず、その結果、構造部材100の周囲の温度が変動した場合にも、構造部材100に不要な熱応力や温度歪みが生じる等の不具合が避けられる。なお、中央支持部109の下端面と補強部材103の上側面103aとを接着等で接合した場合において、当該接合面の長さは補強部材103全体の長さに対して小さいので、当該接合面内における両部材の伸縮寸法差は無視できると考えられる。
Further, when the reinforcing
また、補強部材103の材料としてCFRPを用いる場合を考える。CFRP材は、ボルト穴等を設けた場合に応力集中による強度低下が顕著に現れるといった性質をもつ。よって、補強部材103にボルト穴等を設けることは可能な限り避ける方が好ましい。これに対し、構造部材100では、補強部材103を中央支持部109と楔状部材107とによってZ方向(上下方向)に挟んで支持する構造をなしている。従って、ボルト止め等により補強部材103を本体部材101に固定する必要がない。よって、補強部材103にはボルト穴等の応力集中部分を形成することなく、例えば直方体形状のままでCFRP製の補強部材103を使用することができる。その結果、補強部材103の損壊を抑制することができ、ひいては構造部材100の強度を維持することができる。
A case where CFRP is used as the material of the reinforcing
以上のとおり、構造部材100では、本体部材101よりも比剛性が大きい補強部材103により曲げに対する剛性が補強され、また軽量化も図られる。また、補強部材103が延在方向に伸縮自在であるように支持されているので、温度変動に伴い補強部材103と本体部材101との間で延在方向(Y方向)の伸縮寸法差が発生したとしても、補強部材103の本体部材101に対する相対的な伸縮は許容される。よって、本体部材101及び補強部材103には温度歪みが生じ難く、その結果、構造部材100は、温度変動にも良好に対応可能である。
As described above, in the
続いて、上述した構造部材100を機械構造物の梁として適用する形態の例について説明する。
Then, the example of the form which applies the
〔適用例1〕
図2は、構造部材100が適用されるマスクフレーム1の一部破断斜視図である。マスクフレーム1は、露光装置において露光用のマスクを位置決めするための位置決め装置に備えられる。マスクフレーム1は、露光用マスクMを水平な姿勢で吊り下げて保持し、位置決め用のアクチュエータ(図示せず)で駆動される。
[Application Example 1]
FIG. 2 is a partially broken perspective view of the
マスクフレーム1は、Y方向に平行に延びる2本のマスクホルダー3とマスクホルダー3同士を連結する桁部5とを備えている。マスクホルダー3の下面には露光用マスクMの上面を吸着するための吸引口3aが設けられている。2本のマスクホルダー3の下面に、1枚の露光用マスクMが吸着保持されることにより、XY平面上に広がる露光用マスクMが吊り下げられる。
The
露光用マスクMを保持した状態においては、マスクホルダー3の長手方向全体に亘って露光用マスクMの重力が作用する。露光用マスクMの重力によってマスクホルダー3が撓むと、露光用マスクMの平面度が低下し、露光用マスクMの位置精度が低下してしまう。露光装置においては、露光用マスクMを高精度に位置決めすることが要求されるので、露光用マスクMの平面度を高めるべく、マスクホルダー3の撓みを低減することが求められる。すなわち、マスクホルダー3には、曲げに対する剛性を高くすることが求められる。
In a state where the exposure mask M is held, the gravity of the exposure mask M acts on the entire longitudinal direction of the
そこで、マスクフレーム1においては、マスクホルダー3の構成として、前述の構造部材100の構成が採用される。すなわち、図に示されるように、マスクホルダー3は、アルミニウム製の本体部材101と、本体部材101の中空部105内に配置されたCFRP製の補強部材103とを備えている。そして、補強部材103は、中央支持部109と2つの楔状部材107とによって、合計3箇所で支持されている。なお、マスクホルダー3において、前述の構造部材100と同一又は同等の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
Therefore, in the
前述のとおり、露光装置の露光用マスクMには、特に高い位置精度が要求されるので、露光用マスクMの重量によるマスクホルダー3の撓みを低減する必要性が高く、マスクホルダー3には構造部材100の構成が好適に適用される。
As described above, the exposure mask M of the exposure apparatus is required to have particularly high positional accuracy. Therefore, it is highly necessary to reduce the deflection of the
〔適用例2〕 [Application Example 2]
図3は、構造部材100が適用されるステージ装置21を示す斜視図である。ステージ装置21は、X方向に移動する一対のXスライダ22と、Xスライダ22をガイドする一対のガイド23と、Xスライダ22間に横架されたXステージ24と、Xステージ24上をY方向に移動する平板状の可動テーブル25とを有する。
FIG. 3 is a perspective view showing the
また、ステージ装置21は、一対のガイド23を支持する石定盤26と、石定盤26を支持する除振マウント27と、石定盤26上に装架された一対のガントリフレーム28と、ガントリフレーム28間に横架されたヘッド支持部材29とを有する。なお、Xスライダ22には、可動テーブル25をX方向に駆動するX方向リニアモータ(図示せず)が設けられ、Xステージ24上には、可動テーブル25をY方向に駆動するY方向リニアモータ(図示せず)が設けられている。
The
ヘッド支持部材29は、石定盤26の左右両側に架け渡された一対のガントリフレーム28のほぼ中間位置に横架されるように固定されている。このヘッド支持部材29には、所定間隔毎に一列に並設された複数のヘッド30と、複数のヘッド30を作動させるヘッド作動制御装置31とが搭載されている。ヘッド30は、可動テーブル25上に載置されたワークに対してレーザ照射等の加工を行う。
The
このようなステージ装置21においては、ヘッド支持部材29の構成として、前述の構造部材100の構成が採用される。これにより、ヘッド支持部材29の曲げに対する剛性が向上され、ヘッド支持部材29の撓みが低減されるので、ヘッド30の位置精度が向上し、その結果、ワークの加工精度が向上する。
In such a
〔適用例3〕
図4は、構造部材100が適用されるガントリ型ステージ装置41の斜視図である。ステージ装置41は、架台42と、架台42上に支持された吸着テーブル43(一点鎖線で示す)と、吸着テーブル43の両側に配された一対のX方向リニアモータ44と、一対のX方向リニアモータ44により架台42上を駆動されるガントリ部(移動体)45とを有する。
[Application Example 3]
FIG. 4 is a perspective view of a
架台42は、鉄骨を格子状に接合した強固な構成であり、その上面には、基板を吸着する吸着テーブル43が載置固定されている。さらに、架台42上には、吸着テーブル43と平行に延在する向きに一対のX方向リニアモータ44が取り付けられている。
The
X方向リニアモータ44は、いわゆるオープンコア付きリニアモータと呼ばれる構成のアクチュエータであり、架台42に固定された固定ベース46上に設けられている。また、固定ベース46上には、ガントリ部45の移動方向を案内するX方向リニアガイド47が取り付けられている。
The X-direction
ガントリ部45は、移動方向(X方向)と直交するY方向に延在形成されており、側方からみた断面形状が四角形状または長方形に形成されている。ガントリ部45には、Y方向に移動可能に支持された移動ブラケット49が取り付けられている。この移動ブラケット49には、例えば、吸着テーブル43上に吸着された基板を加工する加工装置、または基板の加工面を検査する検査装置などが適宜装着される。
The
基板が大型化(大面積化)されると、ガントリ部45のY方向長さが長く形成されてガントリ部45が長大化する。その場合、ガントリ部45は、縦断面の大きさに対する全長が長くなるため、自重やガントリ部45に装着される各種装置の重さによってガントリ部45が歪むおそれが生じる。そのため、ガントリ部45には、長大化に伴って装着される各種装置の荷重に耐えうる剛性が要求される。そこで、このステージ装置41においては、ガントリ部45の構成として、前述の構造部材100の構成が採用される。これにより、ガントリ部45の曲げに対する剛性が向上され、ガントリ部45の撓みが低減されるので、移動ブラケット49に装着された加工装置の位置精度が向上し、その結果、基板の加工精度が向上する。
When the substrate is increased in size (increased in area), the length of the
(第2実施形態)
続いて、図5を参照しながら、本発明の第2実施形態に係る構造部材200について説明する。図5は、本実施形態の構造部材200の、曲げに対抗する構造をモデル化して示す断面図である。なお、構造部材200の構成要素のうち、前述の構造部材100と同一又は同等の構成要素には、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the
構造部材200は、Y方向を長手方向として水平に延在し、+X方向及び−X方向の加速度による荷重によって、矢印P及び矢印Qで示す方向の曲げ力を受ける部材である。例えば、機械構造物の中で加速度を受ける梁が、構造部材200に該当する。構造部材200は、上記曲げ力によって+X方向又は−X方向を凸にするようにXY平面内で撓むので、この撓みを小さくすべく上記曲げに対する剛性が強化されている。
The
具体的には、構造部材200は、本体部材101と、当該本体部材101の中空部105に収納された補強部材103とを備えている。中空部105の内壁面には、補強部材103を支持する6つの支点が設けられている。そのうち、中央支点209p,209qは、互いに対向して位置し、補強部材103の中央部側面をそれぞれ+X方向,−X方向に支持する。中央支点209p,209qは、具体的には、図1に示される中央支持部109のようなものであってもよい。更に、一対ずつ存在する端部支点207p,207qは、互いに対向して位置し補強部材103の端部側面をそれぞれ−X方向,+X方向に支持する。端部支点207p、207qは、補強部材103の表面をY方向に滑るように構成されており、具体的には、図1に示される楔状部材107のようなものであってもよい。
Specifically, the
以上のような支持構造により、構造部材200に印加された矢印P方向の曲げ力は、中央支点209pと端部支点207p、207pとを介して補強部材103に伝達され、補強部材103でも負担される。また、構造部材200に印加された矢印Q方向の曲げ力は、中央支点209qと端部支点207q、207qとを介して補強部材103に伝達され、補強部材103でも負担される。よって、補強部材103は、本体部材101の矢印P方向及びQ方向の曲げに対する剛性を補強するように本体部材101に支持されていると言える。
With the above-described support structure, the bending force in the direction of arrow P applied to the
また、補強部材103のY方向の両端面と、当該両端面に対面する中空部105の内壁面との間には、間隙gが設けられている。この構造により、補強部材103は本体部材101に対して相対的に伸縮自在であるので、本体部材101及び補強部材103には温度歪みが生じ難く、その結果、構造部材100は、温度変動にも良好に対応可能である。
Further, a gap g is provided between both end surfaces of the reinforcing
なお、構造部材200は、図5において例えばX軸周りに90°回転させることにより、鉛直方向(Z方向)に延在する「柱」に適用することもできる。
In addition, the
続いて、上述した構造部材200を機械構造物の梁として適用する形態の例について説明する。
Then, the example of the form which applies the
〔適用例1〕
図6は、構造部材200が適用されるステージ装置61の斜視図である。ステージ装置61は、ベース62と、一対のシャフトモータ63A,63BからなるX軸駆動部63と、X軸駆動部63によってX軸方向へ移動するX軸移動体64と、X軸移動体64に設けられた一対のY軸シャフトモータ66A,66BからなるY軸駆動部66と、Y軸駆動部66によってY軸方向へ移動するY軸移動体67とを備えている。X軸移動体64は、Y方向に延在しY軸移動体67の移動をガイドするガイドビーム69を備えている。
[Application Example 1]
FIG. 6 is a perspective view of the
このX軸移動体64はY軸移動体67を搭載した状態でX方向に高速で往復移動するので、ガイドビーム69には、移動の加速度によるX方向の荷重が作用する。そこで、このステージ装置61においては、ガイドビーム69の構成として、前述の構造部材200の構成が採用される。これにより、ガイドビーム69のXY面内での曲げに対する剛性が向上され、上記の加速度に伴うガイドビーム69の撓みが低減されるので、Y軸移動体67に搭載されるワークの位置決め精度が向上する。
Since the
続いて、上述した構造部材200を機械構造物の柱として適用する形態の例について説明する。
Then, the example of the form which applies the
〔適用例2〕
図7は、構造部材200が柱として適用される検査装置81の斜視図である。検査装置81は、ベース82と、ベース82上でX方向に往復移動する移動フレーム83と、を備えている。ベース82の上面には、移動フレーム83のX方向への移動をガイドする一対のガイドレール84が設けられている。移動フレーム83は、ガイドレール84上を走行する足部83a,83aと、足部83aから上方に鉛直に延びる柱部83b,83bと、柱部83b,83bの上端を繋ぐように架設された梁部83cと、を備えている。そして、梁部83cの下面には、検査用の撮像カメラ85が設置されている。ベース82の上面でガイドレール84に挟まれた位置には、検査対象物(例えば、半導体基板)86が載置される。撮像カメラ85は、移動フレーム83によりX方向に移動しながら、下方の検査対象物86を撮像する。
[Application Example 2]
FIG. 7 is a perspective view of an
移動フレーム83が高速でX方向に往復移動すると、柱部83bには、移動の加速度によるX方向の荷重が作用し、その結果、XZ平面内での曲げ力が作用する。そこで、この検査装置81においては、柱部83bの構成として、前述の構造部材200の構成が採用される。すなわち、例えば、柱部83b内部に設けられた中空部に補強部材103が内蔵され、図5に示したように、中央支点209p,209q及び端部支点207p,207qによって、補強部材103がX方向に挟み込まれ支持された構造をなしている。これにより、柱部83bのXZ平面内での曲げに対する剛性が向上され、上記の加速度に伴う柱部83bの撓みが低減されるので、撮像カメラ85の位置精度が向上し、その結果、検査装置81の検査性能が向上する。
When the moving
(第3実施形態)
続いて、図8を参照しながら、本発明の第3実施形態に係る構造部材300について説明する。構造部材300は、本体部材101のYZ平面に平行な側面101jの表面から突出した支持突起307,307、309を備えている。そして、補強部材103は、側面101j上に設置され、支持突起309と支持突起307,307とで上下方向(Z方向)に挟まれて支持される。また、補強部材103はY方向には拘束されていないので、補強部材103の本体部材101に対する相対的なY方向への伸縮は許容される。このような支持構造は、前述の構造部材100(図1)における補強部材103の支持構造に等しいので、構造部材300は、構造部材100と同様の作用効果を奏し、前述したような構造部材100に代えて種々の機械構造物に構造部材300を適用することができる。なお、側面101jに対向する裏面側にも、同様の構造で補強部材103が設置されてもよい。
(Third embodiment)
Subsequently, a
更に、構造部材300は、本体部材101のXZ平面に平行な上面101kの表面から突出した2組6個の支持突起307p,307p、309p,307q,307q、309qを備えている。そして、補強部材103は、上面101k上に設置され、支持突起309p,307q,307qと支持突起309q,307p,307pとで水平方向(X方向)に挟まれて支持される。また、この補強部材103はY方向には拘束されていないので、補強部材103の本体部材101に対する相対的なY方向への伸縮は許容される。このような支持構造は、前述の構造部材200(図5)における補強部材103の支持構造に等しいので、構造部材300は、構造部材200と同様の作用効果を更に奏し、前述したような構造部材200に代えて種々の機械構造物に構造部材300を適用することができる。なお、上面101kに対向する下面側にも、同様の構造で補強部材103が設置されてもよい。
Furthermore, the
なお、側面101j又は上面101kに設置される補強部材103は両方とも備える必要はなく、必要に応じて何れか一方を省略してもよい。
Note that it is not necessary to provide both the reinforcing
以上、本発明の第1〜第3実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、中央支持部109(図1)が補強部材103の上側面103aに対してY方向に滑るように構成してもよい。この場合、補強部材103がY方向に大きくずれることを防止するために、間隙gの位置に圧縮バネや弾性材等の弾性部材を設置してもよい。これにより、補強部材103が、中空部105の中央の基準位置から大きくずれることが防止される。また、実施形態では、中央支持部109において補強部材103と本体部材101とを接着する例を示したが、補強部材103を支持する支持部のうちの何れか1つの支持部において、補強部材103を本体部材101に固定してもよい。また、実施形態では、補強部材103を支持する支持部(中央支持部、端部支持部)が3箇所の場合及び6箇所の場合を例として説明しているが、支持部は3箇所以上であればよく、適宜支持部を増やしてもよい。
As mentioned above, although 1st-3rd embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to the said embodiment, Even if it changed in the range which does not change the summary described in each claim. Good. For example, you may comprise so that the center support part 109 (FIG. 1) may slide to the Y direction with respect to the
また、本発明の構造部材は、露光装置、検査装置、又はステージ装置以外にも種々の機械(例えば、ロボット、搬送装置、輸送車両、他の産業機械)の構造物に適用可能である。 Further, the structural member of the present invention can be applied to structures of various machines (for example, robots, transfer devices, transport vehicles, other industrial machines) other than the exposure apparatus, inspection apparatus, or stage apparatus.
1…マスクフレーム、3…マスクホルダー、100,200,300…構造部材、101…本体部材、103…補強部材、103a,103b…補強部材の側面、105…中空部、107…楔状部材、107,207p,207q,307,307p,307q…端部支持部、109,209p,209q,309,307p,307q…中央支持部、105a,105b,105c…中空部の内壁面、113…ロッド、115…ツマミ(移動機構)、g…間隙、M…露光用マスク。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記補強部材は、
前記本体部材よりも大きい比剛性を有し、
前記本体部材の長手方向に沿って延在しており、
前記本体部材の曲げに対する剛性を補強するように前記本体部材に支持されており、
延在方向に伸縮自在であるように前記本体部材に支持されていることを特徴とする構造部材。 A structural member comprising a main body member and a reinforcing member attached to the main body member,
The reinforcing member is
Having a higher specific rigidity than the body member;
Extending along the longitudinal direction of the body member,
Supported by the body member to reinforce the rigidity of the body member against bending,
A structural member, which is supported by the main body member so as to be stretchable in an extending direction.
前記補強部材の延在方向における両端近傍の側面を前記延在方向に直交する方向に支持する2つの端部支持部と、
前記補強部材の前記延在方向における中央近傍の側面を前記端部支持部の支持方向に対向する方向に支持する中央支持部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の構造部材。 The body member is
Two end support portions for supporting side surfaces in the vicinity of both ends in the extending direction of the reinforcing member in a direction orthogonal to the extending direction;
The structural member according to claim 1, further comprising: a central support portion that supports a side surface in the vicinity of the center in the extending direction of the reinforcing member in a direction opposite to a support direction of the end portion support portion.
前記端部支持部と前記中央支持部とは、前記中空部の内壁面上に位置し、
前記補強部材の延在方向における端面と、当該端面に対面する前記中空部の内壁面との間には間隙が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の構造部材。 The reinforcing member is housed in a hollow portion provided inside the main body member,
The end support part and the central support part are located on the inner wall surface of the hollow part,
The structural member according to claim 2, wherein a gap is provided between an end surface in the extending direction of the reinforcing member and an inner wall surface of the hollow portion facing the end surface.
前記延在方向に平行に延びる前記補強部材の側面と、前記延在方向に対して傾斜した前記中空部の内壁面と、の間に挟み込まれた楔状部材を有することを特徴とする請求項3に記載の構造部材。 The end support portion is
4. A wedge-shaped member sandwiched between a side surface of the reinforcing member extending parallel to the extending direction and an inner wall surface of the hollow portion inclined with respect to the extending direction. The structural member as described in.
前記補強部材は、
上面に接触する前記中央支持部と、下面に接触する前記端部支持部と、により上下方向に挟まれて支持されることを特徴とする請求項2〜5の何れか1項に記載の構造部材。 The main body member is a member that is included in the machine structure and extends in the horizontal direction,
The reinforcing member is
The structure according to any one of claims 2 to 5, wherein the structure is sandwiched and supported by the center support portion in contact with the upper surface and the end support portion in contact with the lower surface. Element.
前記本体部材は、前記マスクを下面に吸着して支持するマスクホルダーに含まれる部材であることを特徴とする請求項6に記載の構造部材。 The mechanical structure is a mask frame that holds an exposure mask in an exposure apparatus,
The structural member according to claim 6, wherein the main body member is a member included in a mask holder that adsorbs and supports the mask on a lower surface.
前記本体部材よりも大きい比剛性を有する前記補強部材を、
前記本体部材の長手方向に沿って延在し、
前記本体部材の曲げに対する剛性を補強するように前記本体部材に支持され、
延在方向に伸縮自在であるように前記本体部材に支持されるように、前記本体部材に取り付けることを特徴とする構造部材の補強方法。
A structural member reinforcement method for reinforcing a structural member by attaching a reinforcing member to a main body member,
The reinforcing member having a specific rigidity greater than that of the body member;
Extending along the longitudinal direction of the body member,
Supported by the body member to reinforce the rigidity of the body member against bending,
A method for reinforcing a structural member, wherein the structural member is attached to the main body member so as to be supported by the main body member so as to be stretchable in an extending direction.
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