JP3966653B2 - Linear disc brake - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアディスクブレーキに関し、特に、リニアモータ駆動ステージのを制動する際に用いられるリニアディスクブレーキに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、サーボアクチュエータ(サーボモータを備えるアクチュエータ)を用いた超精密位置決めステージにおいて、震え及びずれ等を伴うことなくステージを精度よく位置決めすることが要求されている(以下震え及びずれ等を伴うことなく精度よく位置決めすること「整定」という)。このような整定に当たっては、ミクロンオーダーからナノオーダーへとその要求が厳しくなっており、特に、情報機器製造装置及び検査装置等の分野で、このような要求がある。
【0003】
ここで、図5を参照して、リニアモータ駆動の精密位置決めステージについて概説する。
【0004】
図示の精密位置決めステージはリニアモータ11で駆動されており、テーブル(ステージ)12はガイド系13によって予め定められた方向にガイドされつつ、リニアモータ11によって駆動制御されて所望の位置に移動する。ガイド系13は、支持体13aを備えており、テーブル12は、ガイド面13bによって支持体13aに支持されている。
【0005】
ガイド系13としては、例えば、空気式又はガス静圧案内が用いられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の精密位置決めステージの整定性を考えると、ステージを制動停止した際に生じるスティックススリップ(停止した際のボールベアリングのひっかかりやすべり)及び潤滑不足によるトライポロジ問題(相対運動しながら互いに影響を及ぼしあう2つの表面の間に起こる全ての現象を対象とする科学の問題)等に対する対策が施されておらず、さらに、サーボアクチュエータを用いる場合には、サーボアクチュエータから微小振動の影響を受け、ステージを数乃至数十ナノレベルで整定させることが極めて難しいという問題点がある。つまり、ステージを整定させる場合に、従来のように、サーボをかけた状態では、ガイド系の摩擦及びサーボ系の振動等によってステージをナノレベルで整定させることが難しいという問題点がある。
【0007】
本発明の目的は、精密位置決めステージにおいて、ステージをナノレベルで整定することのできるリニアディスクブレーキを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、リニアモータに備えるサーボ機構によって可動テーブルを目標位置に移動させるようにした精密位置決めステージに用いられ、前記可動テーブルの移動方向に沿って延在し可動テーブルを載置した固定台に固定されたプレート部材と、前記可動テーブルに中央部が取り付けられ前記プレート部材を挟み込んで前記可動テーブルを制動するバネブレーキと、前記バネブレーキの両端部を駆動制御するエアシリンダとを備え、前記プレート部材と前記バネブレーキとは同一の材料で成形されており、前記エアシリンダにエアが供給されると前記バネブレーキによる前記プレート部材の挟み込みが解除され、前記エアシリンダは第1及び第2のエアシリンダで構成されており、前記第1及び前記第2のエアシリンダはそのシリンダ軸が互いに予め定められた角度をもつように配置されており、前記バネブレーキの両端部がそれぞれ前記第1及び前記第2のエアシリンダに固定され、前記中央部と前記両端部との間には前記プレート部材を挟み込む挟み込み部が形成されていることを特徴とするリニアディスクブレーキが得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。
【0010】
図1を参照して、図示の精密位置決めステージにはリニアディスクブレーキが備えられており、ステージ(可動テーブル)12は、このリニアディスクブレーキによって制動制御される。図5に関連して説明したように、可動テーブル12は、ガイド系(図示せず)によって予め定められた方向にガイドされつつ、リニアモータ(図示せず)によって駆動制御されて所望の位置に移動する。ガイド系は、支持体を備えており、可動テーブル12は、ガイド面によって支持体に支持されている。
【0011】
可動テーブル12の下方には、可動テーブル12の移動方向に沿ってプレート21が配設されており、このプレート21は固定台22にボルト21aによって固定されている。可動テーブル12の下面には取り付けプレート23が取り付けられており、この取り付けプレート23の両端部にはそれぞれフランジ部23a及び23bが形成されている。そして、フランジ部23a及び23bにはそれぞれ駆動シリンダ24a及び24bの一端が取り付けられ、駆動シリンダ24a及び24bは、駆動シリンダ24a及び24bのシリンダ軸が鉛直軸に対して所定の角度をもつように配置される。この所定の角度は、例えば、45度である。
【0012】
図示のように、駆動シリンダ24a及び24bの他端にはバネブレーキ25が取り付けられている。このバネブレーキ25は、一つのバネ部材から形成されており、バネ部材の中央部がボルトによって取り付けプレート23に固定されている。このバネ部材は固定箇所から下方に延び、プレート21を挟み込む部分が形成されている。つまり、バネ部材にはプレート21側に湾曲する湾曲部25aが形成されており、この湾曲部25aによって後述するようにしてプレート21が挟み込まれる。そして、バネ部材は、その両端部が外方向に折り曲げられてそれぞれ駆動シリンダ24a及び24bの他端に取り付けられている。つまり、バネ部材の両端部はボルト等によってシリンダ軸に固定されている。
【0013】
ここで、プレート21とバネブレーキ25との摩擦係数を大きくするため、プレート21とバネ部材とは、同一の材料で成形されており、例えば、ベリリウム銅等の材料が用いられる。また、駆動シリンダ24a及び24bとして、クリーンルーム等にも十分対応可能なエア式シリンダが用いられる。
【0014】
ここで、図2乃至図4を参照して、いま、駆動シリンダ24a及び24bにエアが供給されていない状態では、バネブレーキ25の両端はその弾性力によって内側に狭まろうとしており、これによって、バネブレーキ25の湾曲部25aにも内方向に狭まろうとする力が働き、この結果、プレート21が湾曲部25aに挟み込まれて、可動テーブル12は停止状態となっている(図2参照)。
【0015】
上述の状態において、可動テーブル12を所望の位置(目標位置)に移動する場合、まず、駆動シリンダ24a及び24bにエアを供給する。この結果、図3に実線矢印で示すように、駆動シリンダ24a及び24bのシリンダ軸が上方に移動し、バネブレーキ25の両端が駆動シリンダ24a及び24bによって外側に広げられる。この結果、バネブレーキ25の湾曲部25aも実線矢印で示すように、外側に押し広げられ、プレート21のバネブレーキ25による挟み込みが解除される。つまり、バネブレーキ25が開状態となる(図3参照)。その後、サーボロック状態でリニアモータによって可動テーブル12を目標位置に移動させる。
【0016】
可動テーブル12を目標位置に移動させた後、駆動シリンダ24a及び24bへのエアの供給を停止する。これによって、バネブレーキ25の両端は、その弾性力によって実線矢印で示すように内側に狭まり、バネブレーキ25の湾曲部25aにも内方向に狭まろうとする力が働き、この結果、プレート21が湾曲部25aに挟み込まれる。つまり、バネブレーキ25が閉状態となって、プレート21がバネブレーキ25に挟み込まれて可動テーブル12が完全に停止状態となる(図4参照)。その後、サーボロック状態が解除されて、サーボオフ状態となり、可動テーブル12を完全に整定する。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、バネブレーキとこのバネブレーキによって挟み込まれるプレートとを同一の材料で成形するようにしたから、ガイド系の摩擦によるスティックススリップを防止することができ、しかもバネブレーキが閉状態の際、リニアモータによるサーボ機構を完全にオフとするようにしたから、サーボ系振動の影響を全く受けることがなく、可動テーブルをナノレベルで整定することができるという効果がある。
【0018】
さらに、本発明では、一対の駆動シリンダ(エアシリンダ)によってバネ部材を駆動して、バネ部材によって可動テーブルを制動するようにしたから、エアシリンダによる押圧のばらつきを相殺でき、この結果、精度よく可動テーブルを制動できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるリニアディスクブレーキの一例を示す図である。
【図2】リニアディスクブレーキによって可動テーブルが停止している状態を示す図である。
【図3】可動テーブルを移動させる際のリニアディスクブレーキの解除を説明するための図である。
【図4】可動テーブル移動後のリニアディスクブレーキの動作を説明するための図である。
【図5】リニアモータを用いた精密位置決めステージを示す図である。
【符号の説明】
11 リニアモータ
12 テーブル(ステージ)
13 ガイド系
21 プレート
22 固定台
23 取り付けプレート
24a、24b 駆動シリンダ
25 バネブレーキ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear disc brake, and more particularly to a linear disc brake used when braking a linear motor drive stage.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in an ultra-precision positioning stage using a servo actuator (actuator equipped with a servo motor), it has been required to accurately position the stage without trembling or shifting (hereinafter, without trembling or shifting). Positioning with high accuracy is called “setting”). In such setting, the requirement is becoming strict from the micron order to the nano order, and there is such a requirement particularly in the field of information equipment manufacturing apparatus and inspection apparatus.
[0003]
Here, with reference to FIG. 5, an outline of a precision positioning stage driven by a linear motor will be described.
[0004]
The precision positioning stage shown in the figure is driven by a linear motor 11, and the table (stage) 12 is driven and controlled by the linear motor 11 while being guided in a predetermined direction by a
[0005]
As the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, considering the stability of the conventional precision positioning stage, the stick slip that occurs when the stage is braked and stopped (triggering and slipping of the ball bearing when stopped) and the tripologue problem due to insufficient lubrication (relative movements affect each other) In the case of using a servo actuator, there is no influence on the influence of minute vibrations from the servo actuator. There is a problem that it is extremely difficult to set the stage at several to several tens of nanometer level. That is, when the stage is set, there is a problem that it is difficult to set the stage at the nano level due to friction of the guide system and vibration of the servo system when the servo is applied as in the prior art.
[0007]
An object of the present invention is to provide a linear disc brake capable of setting a stage at a nano level in a precision positioning stage.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, it is used in a precision positioning stage in which a movable table is moved to a target position by a servo mechanism provided in a linear motor, and is fixed along the moving direction of the movable table. A plate member fixed to a base; a spring brake that brakes the movable table with a central portion attached to the movable table and sandwiching the plate member; and an air cylinder that drives and controls both ends of the spring brake; The plate member and the spring brake are formed of the same material. When air is supplied to the air cylinder, the plate member is not caught by the spring brake , and the air cylinder includes first and second air cylinders. The first and second air cylinders are cylinders of the cylinder. Are arranged so as to have a predetermined angle with each other, and both end portions of the spring brake are fixed to the first and second air cylinders, respectively, and between the center portion and the both end portions. A linear disc brake characterized in that a pinching portion for pinching the plate member is formed .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings.
[0010]
With reference to FIG. 1, the precision positioning stage shown in the figure is provided with a linear disc brake, and the stage (movable table) 12 is controlled to be braked by this linear disc brake. As described with reference to FIG. 5, the movable table 12 is driven and controlled by a linear motor (not shown) while being guided in a predetermined direction by a guide system (not shown). Moving. The guide system includes a support, and the movable table 12 is supported on the support by a guide surface.
[0011]
Below the movable table 12, a
[0012]
As illustrated, a
[0013]
Here, in order to increase the friction coefficient between the
[0014]
Here, referring to FIG. 2 to FIG. 4, when air is not supplied to the
[0015]
In the above-described state, when the movable table 12 is moved to a desired position (target position), air is first supplied to the
[0016]
After moving the movable table 12 to the target position, the supply of air to the
[0017]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since the spring brake and the plate sandwiched between the spring brakes are formed of the same material, stick slip caused by friction of the guide system can be prevented, and the spring Since the servo mechanism by the linear motor is completely turned off when the brake is closed, there is no effect of servo system vibration, and the movable table can be set at the nano level. .
[0018]
Furthermore, in the present invention, since the spring member is driven by the pair of drive cylinders (air cylinders) and the movable table is braked by the spring members, the variation in the pressure by the air cylinder can be offset, and as a result, the accuracy is improved. There is also an effect that the movable table can be braked.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a linear disc brake according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a movable table is stopped by a linear disc brake.
FIG. 3 is a view for explaining release of a linear disc brake when moving a movable table.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the linear disc brake after moving the movable table.
FIG. 5 is a diagram showing a precision positioning stage using a linear motor.
[Explanation of symbols]
11
13
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