JP4215975B2 - Mobile device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a moving device improved in the control accuracy of movement. SOLUTION: A guide part 1 is specified in one linear direction in the moving range and direction by a direct acting type bearing 10D. A drive part is composed of a driving force generating device 3 and a shaft 2 for transmitting the driving force generated by the driving force generating device 3, to the guide part. The drive part and the guide part 1 are bound in the suppressed state of a mechanical clearance in the moving direction by the direct acting type bearing 10D. The drive part is provided with a sliding member 13 for generating braking force applied in a reverse direction to the moving direction, and a pulley 14. The driving force generating device 3 and the driving force transmission shaft 2 are connected in a micro movable state limited to the moving direction.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体を移動させる移動装置に係り、特に、電子顕微鏡などの観察試料や半導体製造装置のウエハーなどをを高精度に移動させ、停止させるに好適な移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の移動装置の中で、精密な送りを要求される機構では、一定の軌動を確保するためのガイド部と、これを移動させるための駆動力を与える駆動部から構成されている。
【０００３】
軌動を確保するガイド部は、嵌合による保持部材と樹脂等の摺動部材等から構成される摩擦駆動機構や、クロスドローラベアリング機構のような機械的な隙間を小さく設定することが可能で、移動の際の抵抗力を低減することができる直線運動型ベアリングの様な機構が用いられる。何れも目的とする移動方向以外の回転（Yaw、Roll）や倒れ（Pitch）等の微小移動を設定範囲内で抑制できる構造とされる。
【０００４】
駆動部としては、カムフォロアーを用いるものと、ボールネジを用いるものが知られている。カムフォロアーを用いるものは、移動方向が頻繁に変化せず、比較的低速で一定速度の送りを対象とする場合に用いられている。カムフォロアー方式では、例えば、駆動軸を上・下方向からカムフォロアーと呼ばれるベアリング部品で一定の荷重で挟み付ける構造としておき、この状態で上・下どちらか一つのカムフォロアーにモータからの回転力を負荷することにより、カムフォロアーと駆動軸間の摩擦力により回転を駆動軸の推力に換えるようにしている。
【０００５】
この方式では、カムフォロアーの回転量が駆動系の直接の移動量となるので、各機構部の機械的隙間が殆ど無い応答性の良い状態とすることが可能で移動量および移動速度の制御性を高くすることができる。しかし、その反面、設定された移動量と実際のガイド部の移動量を常に計測しつつ移動させ、さらに補正を図る必要があるため、位置測定時の測定精度及び測定された位置情報に基づいて移動量を制御するアルゴリズムが必要となりシステムが複雑となる傾向があった。
【０００６】
一方、ボールネジ方式は、比較的高速・高加速の移動が要求され、頻繁に移動の正・逆方向を反転させる必要がある移動装置の場合に用いられている。駆動軸とカムフォロアーの摩擦による方式では、起動・停止時の駆動力伝達部の滑りやモータ自体の正・逆回転変更の際に生じる回転速度のバラツキ等に影響されて高精度な送りが困難となり、さらに摩擦駆動部での対磨耗性等信頼性に関しての問題を生じる可能性があったため、これに代えてボールネジを駆動力源として使用している。
【０００７】
ボールネジを駆動源とする方式では、ガイド部の慣性力及び摺動抵抗に対して充分な大きさの駆動力を設定する事が可能であり、設定距離の移動後はボールネジの回転停止により、ガイド部を簡便に停止させることが可能となる。さらにボールネジのリードが公差範囲で略一定なため、ボールネジの回転角度の指定のみで送り量を制御することが可能なので、移動量を常に計測する必要が無いものである。実際の移動距離と設定移動距離の差を調整・制御する工程を追加することにより移動量の制御を高精度化することが可能なので、システムを比較的簡便に構築できる利点がある。しかしながら、駆動部とガイド部の結合に関しては、駆動軸とカムフォロアーを使用する機械的な隙間を無くした方式の場合とは異なり、以下に記載する理由のため、構造上の工夫が必要となっていた。
【０００８】
高精度化されたボールネジでは、ネジとボールの機械的な間隙が小さく設定されていることから、２００〜３００ｍｍの送りを繰り返し行う際に生じる摩擦熱にともなうボールネジ本体の熱膨張・収縮による変動量が移動量制御に与える影響が顕著となるためである。移動量制御を高精度化するには、この熱変位の緩和・吸収が必須となる。
【０００９】
そこで、例えば、従来の方法としては、駆動部（駆動軸）とガイド部を接続する部分に機械的な隙間を設定し、この隙間によりボールネジの回転に伴って上昇した温度がボールネジ停止時に低下して生じる収縮変形を吸収する方法であるとか、予想されるボールネジの温度変化範囲と対応する伸長・圧縮変形を予めボールネジに与えておき、ボールネジが膨張・収縮してもその影響を軽減する等の方法が知られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、高速・高加速でしかも負荷の大きな移動をボールネジ等を駆動系に使用して実現する場合は、ボールネジ等駆動力源の熱膨張と収縮を緩和・吸収する手段として、ガイド部と駆動部の接続部分に移動方向に対しての限定された微小移動を設定しておく方法が一般的となっているが、この構造を採用した機構で５μｍ以下の送り精度を確保して移動量を制御するには、目標とする位置直前での最後の移動方向が、常に同じ方向となるように制御することで、（駆動部）―（ガイド部）接続部の機械的な隙間を押し付けにより吸収し、さらに駆動の際には（駆動部）―（ガイド部）それぞれの部材上で略同じ領域・状態で両者が接触した状態を保つことで駆動部の移動距離とガイド部の移動距離を一定に保つことが必要であった。
【００１１】
目標点手前で移動方向を一方向に制御する方法を用いるならば、直線状の一軸方向の押し・引きだけを対象とした移動系であれば、５〜１０μｍ以内に送り精度を高精度化することが比較的容易に行える。しかし、一般に用いられているような、面内を移動するためのＸ・Ｙ直交方向を組み合わせた構造を持つ移動装置の場合には、両方向のガイド部が同時に略等しい距離で駆動される様な特定の場合だけ、機械的隙間を吸収するための目標手前からの一定方向の送り制御が有効となるものの、どちらか一方向の駆動系が停止しているか、もしくは先に移動が終了して停止状態となった後に、残りの一方向が駆動される状態となる場合は、他方向のガイド部の移動の際に生じる機械振動、もしくは直交配置からの偏向により生じた駆動分力の影響により、本来ならば停止状態にあるべき方向の機構に機械的な隙間ｇの範囲での微小移動が発生する場合がある。他方向の駆動力の干渉によりこの微小な移動が発生すると、駆動部とガイド部が機械的に接触した状態から分離してしまうため、微小な移動に対して分離した隙間だけ移動への不感距離が発生することとなり、次回の移動或いは最終目標点への位置修正のための微動の際に誤差が発生し、移動の制御精度を低下させる原因となっていた。さらにこの微動は移動量及び発生の有・無が不規則であるため、位置決め再現精度を低下させる原因ともなっていた。
【００１２】
本発明の目的は、移動の制御精度の向上した移動装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、移動範囲と方向を直線的一方向に規定されたガイド部と、このガイド部に接続されるとともに、駆動力発生装置と、この駆動力発生装置によって発生した駆動力を上記ガイド部へ伝達する駆動力伝達軸とからなる駆動部を有する移動装置において、上記駆動部と上記ガイド部は、移動方向に対しては機械的な隙間を抑制された状態で結着されており、上記駆動部は、移動方向とは逆方向に作用する所定の大きさの制動力発生機構を備え、上記駆動部の制動力発生機構よりも上記駆動力発生装置に近い側において、上記駆動力発生装置と駆動力伝達軸は、移動方向対して限定された範囲で微小移動可能に接続するようにしたものである。
かかる構成により、移動時の制御精度を向上し得るものとなる。
【００１４】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記ガイド部と、上記制動力発生機構を備えた上記駆動部とから構成される第１の移動装置に対して、さらに、上記ガイド部と、上記制動力発生機構を備えた上記駆動部とから構成される第２の移動装置を備え、上記第１の移動装置と上記第２の移動装置を２つの方向で重ね合わされた構造とし、少なくとも一つの方向のガイド部と駆動部の接続部は、他の方向にも移動できる構造としたものである。
【００１５】
（３）上記（１）において、好ましくは、上記ガイド部は、移動方向とは逆方向に作用する所定の大きさの制動力発生機構を備えるようにしたものである。
【００１６】
（４）上記（１）において、好ましくは、上記駆動部と上記ガイド部との接続部は、上記ガイド部の移動方向を含む平面上で回転支点としたものである。
【００１７】
（５）上記（１）において、好ましくは、上記駆動部の制動力発生機構は、上記駆動力伝達軸に対する嵌め合わせ摺動部品としたものである。
【００１８】
（６）上記（５）において、好ましくは、上記嵌め合わせ摺動部品が、すり割部品内部に配置したものである。
【００１９】
（７）上記（１）において、好ましくは、上記駆動部の制動力発生機構は、上記駆動軸を拘束するとともに、所定のトルクを発生させる回転機構としたものである。
【００２０】
（８）上記（２）において、好ましくは、上記第１の移動装置によるガイド部の移動と上記第２の移動装置によるガイド部の移動が同時に終了するように上記第１の移動装置と第２の移動装置によるガイド部の移動速度を制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【００２１】
（９）上記（１）において、好ましくは、上記駆動力発生源と上記駆動力伝達軸の間の距離変化を測定する距離変化測定部と、この距離変化測定部によって測定された距離変化に応じてガイド部の送り量を変化させて制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【００２２】
（１０）上記（１）において、好ましくは、上記ガイド部と上記駆動力伝達軸の間の圧力変化を測定する圧力変化測定部と、この圧力変化測定部によって測定された圧力変化に応じてガイド部の送り量を変化させて制御する制御手段を備えたるようにしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施形態による移動装置の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による移動装置の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１の要部拡大図である。
【００２４】
モータのような駆動力発生機構３と、被駆動部材であるガイド部１との間に、駆動力伝達機構が設けられている。ガイド部１は、ベースの上に取り付けられた直動型ベアリング１０Ａの上に、矢印Ｘ１に摺動可能に支持されており、移動範囲と方向を直線的に一方向に規定されている。駆動力発生機構３は、制御手段４によって制御される。
【００２５】
駆動力伝達機構は、ボールネジ６と、接続部材９と、駆動力伝達軸２と、駆動力伝達部１２とから構成されている。ボールネジ６は、図２に示すように、接続部材９と係合している。接続部材９は、ベースの上に取り付けられた直動型ベアリング１０Ｂの上摺動可能に支持されており、移動範囲と方向を直線的に一方向に規定されている。ボールネジ６が矢印Ｒ１方向に回動すると、接続部材９は、直動型ベアリング１０Ｂの上を、矢印Ｘ２方向に直線的に往復動する。
【００２６】
ボールネジ６のナット部の移動による駆動力は、そのままではボールネジの回転により発生する振動等の影響を受け、直線性が保たれないため、これを直線軌道に近く矯正する目的で、一つの平面内に並列に配置された一組の直動型ベアリング１０Ｂに結着された接続部材９を用いて、移動方向を規定している。この移動方向を規定された接続部材９を介して、後述する駆動力伝達部１２を接続する。ボールネジ６のナット部分と結着された接続部材９の移動方向の規定には、直動型ベアリングの代わりに、例えば、嵌合いを用いた直動型の摺動機構を用いることも可能となるが、部材間の摩擦による摺動抵抗が大きい場合に駆動力が減少したり、移動中の摺動抵抗の変動によりコギング振動を生じて移動量を変動させたりする可能性もあるため、形状や摺動材の装着位置に関する最適化設計が必要になる。本実施形態では、ボールネジは駆動力源としてのみ使用する。従って、ボールネジに限らず直線的駆動力を発生させることが可能な機構があれば、それをボールネジ部の代替として使用することもできる。
【００２７】
接続部材９の上には、直動型ベアリング１０Ｃが取り付けられている。駆動力伝達軸２の端部は、直動型ベアリング１０Ｃの上に摺動可能に取り付けられている。駆動力伝達軸２は、矢印Ｘ２方向に直線的に往復動する。なお、駆動力伝達軸２の端部には、駆動力伝達軸２の矢印Ｘ２方向の移動を規制するロックナット付きネジ１５Ａ，１５Ｂが係合するように配置されている。駆動力伝達軸２の矢印Ｘ２方向の移動をロックナット付きネジ１５Ａ，１５Ｂによって微小移動距離となるように規制される。微小移動距離は、ロックナット付ネジ１５等の突き出し量を隙間ゲージ等により設定される。
【００２８】
駆動力伝達軸２と駆動力伝達部１２は、回転支点１２Ａにおいて、結合されている。駆動力伝達軸２は、駆動力伝達部１２に対して、回転支点１２Ａを中心に、矢印Ｒ２方向に回動可能である。駆動力伝達部１２の他端部とガイド部１とは、直動型ベアリング１０Ｄを介して接続されている。直動型ベアリング１０Ｄは、矢印Ｙ１方向に直線的に摺動可能である。
【００２９】
ガイド部１と駆動力伝達部１２とは、直動型のベアリング１０Ｄにより接続することにより、駆動方向のバックラッシが可能な限り小さく制約され、さらに駆動方向と直行する方向へは小さな抵抗で移動させることが可能な構造となっている。直動型のベアリング１０Ｄには、ガイド部１の端面に逆ラジアル方向の荷重を負担することができる。直動型ベアリング１０Ｄには、与圧がなされており、ラジアル隙間が無いか、或いは移動精度と比較して小さく限定されたものが使用されることが好ましいものである。更に、ラジアル方向及び逆ラジアル方向の定格荷重についても、移動装置個々の移動装置のガイド部の移動に関しての慣性力及び摺動抵抗に対して充分に余裕のあるものが選択されるべきである。
【００３０】
駆動力伝達軸２に対する移動平面内での回転方向の力を緩和する目的で、回転支点１２Ａを介して、直動型ベアリング１０Ｄに固定された駆動力伝達部１２と駆動軸２を接続する。回転支点１２は、移動（駆動）方向に関して移動量の制御精度を高めるため、可能な限りラジアル方向の機械的な隙間を小さく設定しておく。
【００３１】
また、駆動力伝達軸２の途中には、駆動力伝達軸２を両側から挟み付ける状態で、プーリー１４が設けられている。プーリー１４は、回転速度に対してのトルクを所定の値に設定することができるものである。プーリー１４は、駆動力伝達軸２に対して、駆動力伝達軸２の移動方向に対して、その移動方向とは逆の方向に所定の制動力が常に発生するトルク伝達型の反力発生部材である。発生するトルクは、駆動源による駆動力と比較すると小さく設定されている。
【００３２】
さらに、駆動力伝達軸２の途中には、駆動力伝達軸２の直径との嵌合い公差を限定した穴を設けた摺動部材１３を装着している。摺動部材１３は、駆動力伝達軸２と接触して、その接触抵抗により駆動力伝達軸２の移動時の制動力を作用させる。なお、嵌めあい部品と軸の抵抗を調整する目的で、摺動材製部品の周囲を一部にすり割り構造を設けた環状部品を配置しておき、さらにこのすり割り部をネジの締め付けで変化させることで摺動材製部品の内径を増・減させることもを可能である。このように摺動部材に対して加圧し、駆動力伝達軸と摺動材の抵抗を調節する可能とすることもできる。
【００３３】
駆動力伝達軸２に作用する制動力の設定は、他方向の駆動軸が動作した際に、その方向からの分力や振動の影響によりガイド部１の不規則な微動が発生しない程度の大きさとする。制動力の設定では、ガイド部１の移動速度および質量、更にはガイド方式や速度制御パターンを考慮した選択が必要となる。駆動軸と嵌め合い部品の摺動抵抗による駆動軸への制動力発生機構と、前記の調整により所定トルクを発生させることができるプーリ１４等の駆動軸への挟みつけ構造を併用した場合には、嵌めあい部分１３で発生させる反力の大きさに関して各装置毎の個体差がある場合に、トルクの増・減をプーリ部１４で調整し、所定の値に設定することが可能となるため設定された移動速度条件に対し常に一定の大きさの反力を発生する状態に調整することが可能となる。
【００３４】
制御手段４は、速度制御パターンとして、加速と減速の加速度を徐々に変化させるＳ字速度制御と呼ばれている速度制御を行う。この速度制御パターンにより、回転力源となるモータの起動時点でのトルクを小さく設定することが可能となるため、回転角度のバラツキを抑制することができる。Ｓ字速度制御を用いる場合は、加・減速時の慣性力を徐々に増加・減少させる制御であることから、停止時の整定性を高めることもできる。
【００３５】
次に、図４〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態による移動装置に用いる可動範囲制限部材の第２の例について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による移動装置に用いる可動範囲制限部材の第２の例の平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。図６は、図４の要部拡大図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３６】
本例では、図１に示したロックナット付きネジ１５Ａ，１５Ｂに代えて、駆動力伝達軸２に取り付けられたカムフォロアー５と、接続部材９に形成された溝状の接触部９Ａを係合することにより、駆動力伝達軸２の可動範囲を制限している。カムフォロアー５は、ラジアル荷重の負担が可能な部品である。
【００３７】
次に、図７〜図９を用いて、本発明の第１の実施形態による移動装置に用いる可動範囲制限部材の第３の例について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態による移動装置に用いる可動範囲制限部材の第３の例の平面図である。図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。図９は、図７の要部拡大図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３８】
本例では、図１に示したロックナット付きネジ１５Ａ，１５Ｂに代えて、駆動力伝達軸２に取り付けられた突起状部品１６と、接続部材９に形成された溝部９Ｂを係合することにより、駆動力伝達軸２の可動範囲を制限している。
【００３９】
なお、可動範囲制限部材としては、駆動方向に関してガイド部を駆動できるだけの強度を持ち、駆動時の駆動力発生源と駆動力伝達軸の接触部分が常に一定の距離となるものであれば、様々な構造を選択できる。
【００４０】
以上説明したように、往復動する部材（ガイド部１，接続部材９，駆動力伝達軸２，駆動力伝達部１２）は、直動型ベアリング１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによって摺動可能に支持され、移動範囲と方向を直線的に一方向に規定されている。特に、ガイド部１については、移動方向に関する機械的な隙間を抑制した接続部とするために、直動型のベアリング１０Ａを使用している。
【００４１】
また、直動型ベアリング１０Ａに対する駆動力伝達部１２の接続は、回転支点１２Ａとすることにより、ガイド部１に対する回転方向（Yaw）の力の影響を減じる構造としている。この構造とすることで、駆動力伝達軸の正・逆の移動方向に関しては、直動型ベアリングのラジアル隙間の範囲で機械的な隙間が抑制されることとなる。
【００４２】
また、駆動力伝達軸２は、プーリー１４や摺動部材１３によって、駆動力伝達軸２の移動方向に対する制動力が与えられている。
さらに、駆動力伝達軸２の駆動力発生源であるモータ３に近い側においては、接続部材９と駆動力伝達軸２の接続部では、ロックナット付きネジ１５Ａ，１５Ｂによって、駆動方向に対して限定された範囲Δｌでの微小移動が可能な構造としてすることにより、駆動力発生源であるモータ３の発熱等による移動量の変動の影響を緩和している。
また、駆動力伝達軸２と駆動力伝達部１２は、回転支点１２Ａにおいて、結合されている。回転支点１２Ａにおいては、ガイド部１との接続部１２の移動方向での機械的隙間を極めて小さく限定した形で設けられている。したがって、駆動力伝達軸の偏向により駆動軸に対してねじりなどの力が発生しても、この回転支点１２Ａと、直動型のベアリング１０Ｄを駆動方向と直交する方向に配していることにより、ねじりが吸収され、ガイド部１に対して、このように駆動方向と直交する方向の力が殆ど作用しない状態となる。ガイド部１と駆動力伝達軸２の接続部１２でねじりなどの方向の力が作用しない構造としておくことで、駆動方向以外のＹａｗ方向の微動が駆動軸により殆ど発生させられない状態になるので、ガイド部の移動方向の規定がより確実となる。
【００４３】
次に、図１０を用いて、本発明の第２の実施形態による移動装置の構成について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態による移動装置の平面図である。
【００４４】
本実施形態の移動装置は、Ｘ，Ｙの直交する２軸方向に移動可能なものである。構成は、図１に示した１軸方向の移動装置を、２つ用いて、互いに直交するように重ね合わせている。図中、符号の添え字Ｘは、Ｘ軸方向の移動装置を示し、添え字Ｙは、Ｙ軸方向の移動装置を示している。添え字を除いた符号で、図１に示したものと同一符号は、同一部品を示している。
【００４５】
図１に示した移動装置は、駆動力発生源３と駆動力伝達軸２の間には駆動方向に対して微動できるものの、ガイド部１と駆動力伝達軸２の接続に関しては駆動方向に関して隙間が無い状態とされている。従って、図１０に示すように、Ｘ・Ｙ２方向が組み合わされた構造の移動装置の場合、他方向のガイド部から伝達される振動或いは分力の作用があっても駆動力伝達軸２に対しての制動力発生機構１３，１４で打ち消されるので、駆動力発生源３と駆動力伝達軸２の接続部に設けられた機械的な隙間１５に対しての影響が低減・減少する。そのため駆動力発生源と駆動力伝達軸の接続部の状態が殆ど変化させられないものとなる。
【００４６】
図１０において、Ｘ軸方向の移動装置は、モータのような駆動力発生機構３Ｘと、被駆動部材であるガイド部１Ｘと、これらの間に設けられたＸ軸方向の駆動力伝達機構とから構成されている。ガイド部１Ｘは、直動型ベアリング１０ＡＸの上に、摺動可能に支持されており、移動範囲と方向を直線的に一方向に規定されている。駆動力発生機構３Ｘは、制御手段４Ａによって制御される。
【００４７】
駆動力伝達機構は、ボールネジ６Ｘと、接続部材９Ｘと、駆動力伝達軸２Ｘと、駆動力伝達部１２Ｘとから構成されている。さらに、移動範囲と方向を直線的に一方向に規定する直動型ベアリング１０ＢＸ，１０ＣＸ，１０ＤＸが備えられている。また、駆動力伝達軸２Ｘの端部には、駆動力伝達軸２Ｘの移動を規制するロックナット付きネジ１５ＡＸ，１５ＢＸが係合するように配置されている。駆動力伝達軸２Ｘと駆動力伝達部１２Ｘは、回転支点１２ＡＸにおいて、結合されている。駆動力伝達部１２Ｘの他端部とガイド部１Ｘとは、直動型ベアリング１０Ｄを介して接続されている。
【００４８】
また、駆動力伝達軸２Ｘの途中には、駆動力伝達軸２Ｘを両側から挟み付ける状態で、プーリー１４Ｘが設けられており、駆動力伝達軸２Ｘに対して、駆動力伝達軸２Ｘの移動方向に対して、その移動方向とは逆の方向に所定の制動力が常に発生するようにしている。また、駆動力伝達軸２Ｘの途中には、駆動力伝達軸２Ｘの直径との嵌合い公差を限定した穴を設けた摺動部材１３Ｘを装着して、駆動力伝達軸２Ｘと接触して、その接触抵抗により駆動力伝達軸２Ｘの移動時の制動力を作用させるようにしている。
【００４９】
また、Ｙ軸方向の移動装置は、モータのような駆動力発生機構３Ｙと、被駆動部材であるガイド部１Ｙと、これらの間に設けられたＹ軸方向の駆動力伝達機構とから構成されている。ガイド部１Ｙは、直動型ベアリング１０ＡＹの上に、摺動可能に支持されており、移動範囲と方向を直線的に一方向に規定されている。駆動力発生機構３Ｙは、制御手段４Ａによって制御される。
【００５０】
駆動力伝達機構は、ボールネジ６Ｙと、接続部材９Ｙと、駆動力伝達軸２Ｙと、駆動力伝達部１２Ｙとから構成されている。さらに、移動範囲と方向を直線的に一方向に規定する直動型ベアリング１０ＢＹ，１０ＣＹ，１０ＤＹが備えられている。また、駆動力伝達軸２Ｙの端部には、駆動力伝達軸２Ｙの移動を規制するロックナット付きネジ１５ＡＹ，１５ＢＹが係合するように配置されている。駆動力伝達軸２Ｙと駆動力伝達部１２Ｙは、回転支点１２ＡＹにおいて、結合されている。駆動力伝達部１２Ｙの他端部とガイド部１Ｙとは、直動型ベアリング１０Ｄを介して接続されている。
【００５１】
Ｘ軸方向の移動装置とＹ軸方向の移動装置を重ね合わせた部分は、Ｘ軸方向のガイド部１Ｘの上に、直動型ベアリング１０ＡＹが取り付けられ、この直動型ベアリング１０ＡＹの上に、Ｙ軸方向のガイド部１Ｔが直線的に一方向に規定されて摺動可能に保持されている。Ｘ軸方向のガイド部１Ｘは、矢印Ｘ１方向に摺動可能であり、Ｙ軸方向のガイド部１Ｙは、矢印ＹＸ１方向に摺動可能である。
【００５２】
また、駆動力伝達軸２Ｙの途中には、駆動力伝達軸２Ｙを両側から挟み付ける状態で、プーリー１４Ｙが設けられており、駆動力伝達軸２Ｙに対して、駆動力伝達軸２Ｙの移動方向に対して、その移動方向とは逆の方向に所定の制動力が常に発生するようにしている。また、駆動力伝達軸２Ｙの途中には、駆動力伝達軸２Ｙの直径との嵌合い公差を限定した穴を設けた摺動部材１３Ｙを装着して、駆動力伝達軸２Ｙと接触して、その接触抵抗により駆動力伝達軸２Ｙの移動時の制動力を作用させるようにしている。
【００５３】
なお、ガイド部１Ｘには、測長センサ２１Ｘが設けられている。測長センサ２１Ｘは、ガイド部１ＸのＸ軸方向の移動距離を測定する。ガイド部１Ｙには、測長センサ２１Ｙが設けられている。測長センサ２１Ｙは、ガイド部１Ｘに対するガイド部１ＹのＹ軸方向の移動距離を測定する。
【００５４】
リニアスケール２１のような移動量検出部は、ボールネジ６の様に移動距離を予め一定の精度で設定できる駆動力発生源を使用する場合に併用され移動量の制御を行うために用いられる。リニアスケール２１は、ガイド部１の移動方向に対し、捩れ，振れができるだけ無い状態で装着されている。なお、駆動方向に対して直角に２本のリニアスケールを平行配置して、相互の差を検出することで捩れやフレ（Yaw）の成分を補正するようにすることもできる。
【００５５】
リニアスケール２１の移動距離の基準として、所定位置に移動制御上の原点を設定し、リニアスケール２１を基準とした座標を割り付ける。最初の位置移動には、位置制御上の原点からの距離を用い、これ以外の移動量の設定には、リニアスケールを基準とする移動開始前の座標との相対距離として設定する。
【００５６】
なお、移動装置毎に各可動部品の持つ公差の範囲で変化する設定移動距離と実際の移動距離の個体差についての補正の目的で、例えば基準となるスケールを調整の目的で移動装置に装着し、このスケール上で表される距離と実際に移動装置により移動した距離を比較して各位置での較正値を求めておき、移動設定の際の移動距離をこれに従って増・減させ、実移動距離と装置の設定移動距離を一致させる設定移動量の補正を行うことで、絶対精度を向上させることもできる。
【００５７】
本実施形態では、駆動力伝達部である駆動力伝達軸２（２Ｘ，２Ｙ）とガイド部１（１Ｘ，１Ｙ）の接続部（直動型ベアリング１０ＤＸ，１０ＤＹによる接続部）において、できるだけ移動方向に対する機械的な隙間を抑制した構造としている。例えば、直行するＸ・Ｙの２方向のガイド部を、図４に示したように重ね合わせて配置した場合は、どちらか一方の方向のガイド部と駆動部の接続部では他方向の移動に追従可能な構造としなければならないが、移動方向に関する機械的な隙間を抑制した接続部とするために、本実施形態では、直動型のベアリング１０ＤＸ，１０ＤＹを用いている。直動型ベアリング１０ＤＸ，１０ＤＹに対する駆動力伝達部１２Ｘ，１２Ｙの接続は、回転支点１２ＡＸ，１２ＡＹとしておき、ガイド部に対する回転方向（Ｙａｗ）の力の影響を減じる構造としている。この構造とすることで、駆動力伝達軸２Ｘ，２Ｙの正・逆の移動方向に関しては、直動型ベアリングのラジアル隙間の範囲で機械的な隙間が抑制されることとなる。
【００５８】
また、駆動力伝達軸２Ｘ，２Ｙに対しては、駆動力伝達軸方向の移動に対して、移動方向とは逆の方向に駆動力と比較すると小さく設定された、所定の大きさの制動力が常に発生する構造とするために、プーリー１４Ｘ，１４Ｙと、摺動部材１３Ｘ，１３Ｙとを備えている。
【００５９】
また、駆動力伝達軸２Ｘの一端は、ロックナット付きネジ１５ＡＸ，１５ＢＸ，１５ＡＸ，１５ＡＹにより、駆動方向に対して限定された範囲での微小移動が可能な構造としておき、駆動力発生源の発熱等による移動量の変動の影響を緩和している。ロックナット付きネジ１５ＡＸ，１５ＢＸ，１５ＡＸ，１５ＡＹは、いわば、可動範囲制限部材として機能しているものである。
【００６０】
本実施形態の構造では、Ｘ・Ｙ２方向のどちらか一方のみのガイド部が移動し、もう一方は停止した状態にあるとき、停止している方向のガイド部に対して移動中のガイド部から負荷される分力を、駆動力伝達部に設けた制動力発生部（プーリー１４Ｘ，１４Ｙ；摺動部材１３Ｘ，１３Ｙ）により負担・減少することになるので、従来の構造では機械的な隙間の範囲で不規則に発生していたガイド部の移動を抑制することが可能となる。この様に、他方向のガイド部の移動時の干渉を原因とするガイド相互の移動が防止されることにより、一旦一方向からの駆動により接触状態とした（ガイド部）−（駆動力伝達部）の接続部に関して、停止した後の不規則な移動による機械的隙間の設定範囲内での微小変動にともなう隙間の発生と、この隙間による移動量の不感帯を生じないことになり、ガイド部の位置を基準とした設定移動量の修正を行う場合、より高精度に移動量を制御し、位置を決定することが可能となる。
【００６１】
また、ガイド部１の停止に関しても、単軸方向だけの送りの場合には、ガイド部１の移動方向の慣性力により設定移動量に対して制動できず移動方向に先走りしてしまう場合もあったが、直交する２方向で同時に駆動する場合は、それぞれの駆動力が他方向の機械的な隙間に対して抑制する方向で作用するため、ガイド部を停止させる方向の力を有効に作用させることが可能となり、単軸方向の動作の際に生じていた先走りを抑制・防止させることができる。
【００６２】
次に、図１１を用いて、本発明の第２の実施形態による移動装置の制御手段による制御方法について説明する。
図１１は、本発明の第２の実施形態による移動装置の制御手段による制御方法の内容の説明図である。
【００６３】
図１０に示した制御手段４Ａは、Ｘ軸方向の駆動力発生機構３Ｘと、Ｙ軸方向の駆動力発生機構３Ｙの両方の駆動を制御する。本実施形態においては、図１１に示すように、Ｘ軸とＹ軸の交点からＸ軸方向に距離Ｌｘで、Ｙ軸方向に距離Ｌｙの位置まで移動させる場合、Ｘ軸方向の移動速度Ｖｘと、Ｙ軸方向の移動速度Ｖｙを、移動距離に反比例するように駆動送り制御する。例えば、距離Ｌｘ：距離Ｌｙ＝２：１の場合、移動速度Ｖｘ：移動速度Ｖｙ＝１：２とする。このように、Ｘ，Ｙ方向の移動速度をＸ，Ｙ方向の移動距離に反比例されることにより、Ｘ方向とＹ方向の動作開始及び操作終了を略同時にすることができる。
【００６４】
例えば、図１１に示したように、移動目標点までの移動方向が座標値でＬｘ：Ｌｙ＝２：１である場合、従来の各方向の速度条件が同一（Ｖｘ＝Ｖｙ）に設定されている状態では、図１１に点線で示すように、移動開始時にＸ・Ｙ方向での僅かな時間差はあっても、Ｘ・Ｙとも略同時に移動を開始して約４５°の方向に向けて移動し、その後、設定移動距離の短いＹ方向は移動がＸよりも先に終了し、Ｘ方向のみが残りの距離の移動を継続することになる。つまりＹ方向の駆動軸は先に停止し、この状態でガイド部の座標が制動機構により保持されることとなる。しかし実際には、Ｘ方向の移動に伴う振動や、僅かなＸ・Ｙ各方向での直行配置からのズレにより生じた分力の影響を受け、本来停止状態にあるべきＹ方向のガイド部が、再度微小に移動するという可能性がある。
【００６５】
図１や図１０に示した本実施形態の構造を用いれば、この様な停止後の微小移動は抑制することが可能となるので、図１１で説明した速度制御を併用せずとも一度きりの移動では精度が低下させられることは無いものである。しかしながら、この移動の後、連続して別の方向へガイド部を移動させると、駆動力発生部の収縮・膨張などの変位の影響によるガイド部の微小変位を防止するために設定された微動可能範囲内で生じる数μｍ程度の隙間が、移動終了後に発生する可能性があり、これが原因となって設定された移動距離に対する不足（不感量）を生じ、精度低下となる。
【００６６】
それに対して、本実施形態の制御方法のように、Ｘ，Ｙ方向の移動速度をＸ，Ｙ方向の移動距離に反比例されることにより、Ｘ方向とＹ方向の動作開始及び操作終了を略同時にすることができる。この状態では、ガイド部に対してはガイド部の移動中は、Ｘ・Ｙ各方向からの駆動力が負荷されているため、機械的な隙間が内在しても、駆動方向に向かって常に押し付けられることとなり、吸収された状態とすることができる。従ってガイド部の座標を基準とした移動制御をより高精度化することができ、移動距離の精度が低下することを防止できるものである。
【００６７】
ガイド部の停止に関しても、単軸方向だけの送りの場合にはガイド部の移動方向の慣性力により設定移動量に対して制動できず移動方向に先走りしてしまう場合もあったが、直交する２方向で同時に駆動する場合は、それぞれの駆動力が他方向の機械的な隙間に対して抑制する方向で作用するため、ガイド部を停止させる方向の力を有効に作用させることが可能となり、単軸方向の動作の際に生じていた先走りを抑制・防止させることができる。
【００６８】
このような移動距離に合わせて速度を変更し、Ｘ・Ｙの方向が同時に動作を完了する様な制御を行うには、例えば、駆動力発生機構３Ｘ，３Ｙとして、パルスモータを駆動力として使用すれば、モータ駆動パルスの発生インターバルを移動距離の比に反比例させて、別々に設定することによっても実現できる。
【００６９】
本実施形態によれば、ガイド部の座標を基準とした移動制御をより高精度化することができ、移動距離の精度が低下することを防止できるものである。
【００７０】
次に、図１２〜図１５を用いて、本発明の第３の実施形態による移動装置の構成及び制御方法について説明する。なお、本実施形態では、１軸方向の制御についてのみ説明するが、図１０に示したような２軸方向の制御に対しても同様に適用されるものである。
図１２は、本発明の第３の実施形態による移動装置の構成を示す平面図である。図１３は、図１２のＡ−Ａ断面図である。図１４は、図１２の要部拡大図である。図１５は、本発明の第３の実施形態による移動装置の制御手段による制御方法の内容の説明図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示す。
【００７１】
図１２及び図１３に示すように、駆動力伝達軸２には、固定部材２Ａが固定されている。一方、接続部材９には、電気式マイクロセンサ１６が取り付けられている。駆動力発生源３と駆動力伝達軸２の間は、限定された微小移動が可能な構造としているが、電気式マイクロセンサ１６は、この部分に装着されている。電気式マイクロセンサ１６は、例えばの分解能が０．１〜１μｍ程度で距離測定範囲として数１０μｍ〜数ｍｍ程度の微小移動量の大きさに対応できる距離測定センサである。電気式マイクロセンサ１６は、距離を測定する際に、駆動力発生源３と駆動力伝達軸２の間では移動装置の制動力と比較して充分に小さい力でしかし、確実に両者の距離を測定することが可能な状態とされている。
【００７２】
本実施形態では、リニアスケール２１によるガイド部１の移動距離の測定の他に、電気式マイクロセンサ１６のような微小距離の測定可能な距離センサを用いて、駆動力発生源３と駆動軸２の間の距離の変化を測定し、この値に応じて設定移動量を増減してガイド部の移動制御を行うようにしている。
【００７３】
次に、図１５に示すように、本実施形態の制御手段４による移動制御では、二段階の移動制御を用いている。
【００７４】
ステップｓ１０において、制御手段４は、最初に、目標とする移動量からＸ・Ｙともに同じ距離で数１０μｍ〜１００μｍ程度だけ手前の位置を目標として移動を行う。座標値に従い設定された移動量（距離）からボールネジ６の回転角度を設定することで移動させる。
【００７５】
次に、ステップｓ１５において、制御手段４は、駆動力発生源３と駆動力伝達軸２との距離を、電気式マイクロセンサ１６により計測し、センサの距離変化が、予め設定してあるしきい値よりも大きいか小さいかを判定する。センサの距離変化がしきい値よりも大きい場合とは、駆動力発生源３と駆動力伝達軸２との間の移動装置におけるガタが大きい場合である。大きい場合には、ステップｓ２０に進み、小さい場合には、ステップｓ５０に進む。
【００７６】
ガタが大きい場合には、ステップｓ２０において、制御手段４は、この目標点直前への移動が終了した後のガイド部１の位置を、再びリニアスケール２１を基準とした座標により測定し、ステップｓ２５において、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）を算出する。
【００７７】
次に、ステップｓ３０において、制御手段４は、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）が正か、負かを判定する。距離が正の場合とは、移動前の原点位置から目標位置に向かった場合、現在の位置が目標位置よりも手前にある場合であり、負の場合とは、目標位置を通り過ぎている場合である。
【００７８】
目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）が負の場合には、ステップｓ４５において、制御手段４は、ガイド部１を数１０μｍ〜１００μｍ引き戻して、移動前の原点位置から目標位置に向かった場合、目標位置よりも手前の位置に戻すようにする。すなわち、ガイド部１には常に同じ方向から駆動力が与えられるようにする。そして、ステップｓ１５の処理に戻る。
【００７９】
一方、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）が正の場合には、ステップｓ３５において、制御手段４は、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）の１／２の距離を移動量として設定する。すなわち、ステップｓ１５の判定でステップｓ２０以降に進んだ場合は、ガタが大きい場合であるため、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）そのものを移動量として設定すると、目標位置を通り過ぎる恐れがある。目標位置を通り過ぎると、先述したステップｓ４５の処理によりガイド部１を引き戻す処理が必要となるため、目標位置までの移動時間が長くなる。そこで、ガタの大きい場合には、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）の１／２の距離を移動量とすることにより、目標位置を通り過ぎるのを防止するようにしている。そして、ステップｓ４５において、制御手段４は、ガイド部１を移動し、ステップｓ１５の処理に戻る。
【００８０】
一方、ガタが小さい場合には、ステップ５０において、制御手段４は、この目標点直前への移動が終了した後のガイド部１の位置を、再びリニアスケール２１を基準とした座標により測定し、ステップｓ５５において、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）を算出する。
【００８１】
次に、ステップｓ６０において、制御手段４は、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）が正か、負かを判定する。距離が正の場合とは、移動前の原点位置から目標位置に向かった場合、現在の位置が目標位置よりも手前にある場合であり、負の場合とは、目標位置を通り過ぎている場合である。
【００８２】
目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）が負の場合には、ステップｓ４５において、制御手段４は、ガイド部１を数１０μｍ〜１００μｍ引き戻して、移動前の原点位置から目標位置に向かった場合、目標位置よりも手前の位置に戻すようにする。そして、ステップｓ１５の処理に戻る。
【００８３】
一方、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）が正の場合には、ステップｓ６５において、制御手段４は、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）そのものを移動量として設定し、そして、ステップｓ７０において、制御手段４は、ガイド部１を移動する。
【００８４】
次に、ステップｓ７５において、制御手段４は、再び、移動が終了した後のガイド部１の位置を、リニアスケール２１を基準とした座標により測定し、目標位置までの距離（Δｘ、Δｙ）を算出し、この距離（Δｘ、Δｙ）が許容値内か否かを判定する。許容値内の時は、移動制御を終了する。許容値外の時は、ステップｓ４５において、制御手段４は、ガイド部１を数１０μｍ〜１００μｍ引き戻して、移動前の原点位置から目標位置に向かった場合、目標位置よりも手前の位置に戻すようにして、ステップｓ１５以降の処理を繰り返す。
【００８５】
以上のように、本実施形態では、最初の目標距離の手前を目標とした移動で比較的長距離の移動を実行しておき、その後数１０μｍ〜１００μｍの微小な移動で修正することで、長距離の移動に伴う機械的な隙間を原因としたYaw変化やPitch変化による誤差、さらには累積の誤差を排除し、より高精度な移動量制御を行うことが可能となる。
【００８６】
また、この方法を用いると駆動力発生源と駆動力伝達軸の接続部に設定された微小移動の影響を取り除くことができ、駆動力発生源に設定する移動量をそのままガイド部の移動量とすることができる。駆動力発生源自体にも設定移動量との差が発生するがこれを予め修正して移動量の設定を行うのであれば、ガイド部の移動量制御をさらに高精度化することが可能となる。
【００８７】
さらに、目標地点直前の位置確認と、目標点までの最終移動を短時間内で行うのであれば、熱変形などに伴い発生する駆動力発生部と駆動力伝達軸の接合部の機械的な隙間が移動距離の制御に与える影響を抑制することもできる。
【００８８】
次に、図１６及び図１７を用いて、本発明の第４の実施形態による移動装置の構成について説明する。
図１６は、本発明の第４の実施形態による移動装置の平面図である。図１７は、図１６のＢ部の拡大断面図である。なお、図１０と同一符号は、同一部分を示している。
【００８９】
本実施形態の基本的な構成は、図１０に示したものと同様である。本実施形態では、図１０に示した構成に、さらに、制動機構２３Ｙを追加している。制動機構２３Ｙは、図１７に示すように、ガイド部１Ｘとガイド部１Ｙの間に設けられており、バネ２３Ａによって、ガイド部１Ｘに押しつけられている。
【００９０】
ガイド部１（１Ｙ，１Ｘ）の質量が比較的大きく、停止時の慣性力が大きい場合、或いはガイド部１の移動に要する機械的な抵抗が小さい場合は、駆動力伝達軸２に設けられたプーリー１４（１４Ｘ，１４Ｙ）や樹脂製部材１３（１３Ｘ，１３Ｙ）のような反力発生機構だけでなく、摩擦力発生機構等による制動機構２３をガイド部１にも設けることにより、慣性力をより抑制することが可能となり、停止時の整定性が高まり、さらにガイド部相互の摺動状態に確実に倣わせることができるので、ガイド部の姿勢を制約することができる。
【００９１】
以上のように、本実施形態においては、プーリー１４（１４Ｘ，１４Ｙ）や樹脂製部材１３（１３Ｘ，１３Ｙ）のような駆動部の相互干渉による移動防止機能の他に、ガイド部１自体の制動機構２３Ｙを設けることにより、設定されただけの距離の移動が終了した後、一旦停止した状態となったガイド部１の不規則な微動を抑制することが可能となるので、設定された移動距離に対する送り・微小移動補正動作時の再現性が向上する。
【００９２】
次に、図１８及び図１９を用いて、本発明の第５の実施形態による移動装置の構成及び制御方法について説明する。なお、本実施形態では、１軸方向の制御についてのみ説明するが、図１０に示したような２軸方向の制御に対しても同様に適用されるものである。なお、本実施形態では、１軸方向の制御についてのみ説明するが、図１０に示したような２軸方向の制御に対しても同様に適用されるものである。
図１８は、本発明の第５の実施形態による移動装置の構成を示す平面図である。図１９は、図１８の要部拡大図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００９３】
本実施形態の基本的な構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態では、図１に示した構成に、さらに、圧力検出手段２４を追加している。圧力検出手段２４は、図１９に示すように、駆動力伝達軸２には、固定部材２Ａが固定されている。一方、接続部材９には、圧力検出手段２４が取り付けられている。圧力検出手段２４は、２つの圧電素子のような圧力センサ２４Ａ，２４Ｂが取り付けられている。本実施形態では、駆動力伝達軸２と接続部９の圧力変化を測定し、これにより移動設定量を調整する。圧力センサ２４Ａ，２４Ｂは、接触状態にあるか非接触状態にあるかの判定を行うものである。
【００９４】
圧力センサ２４Ａ，２４Ｂでは、ガイド部１と駆動軸２の距離の変化を高精度に測定するには困難がある。しかし、駆動力発生源３と駆動軸２の接触状態がおよびガイド部１の停止状態をモニタすることができる。例えば、圧力センサ２４Ａ，２４Ｂの出力が移動制御に低下する方向に変化した場合には駆動力発生源と駆動力伝達軸が分離する状態になっていることを示している。従って、設定移動量に対しては、ガイド部の実際の移動量が不足する可能性がある。この状態では調整移動を行わず、一旦所定の圧力以上の状態になるまで微小移動を行い、その後にガイド部の現状の位置と目標位置との差から移動させる。駆動力発生源と駆動軸が接触状態であることを確認して移動を行うこととなるので、少なくとも駆動力発生源の移動量に略等しいだけの移動量をガイド部に与えることが可能となる。
【００９５】
この駆動力伝達軸２と接続部材９の圧力センサは、移動距離の制御以外にもガイド部１の停止状態の把握にも応用ができる。移動方向が順方向・逆方向と変化した場合に駆動力発生源と駆動力伝達軸は分離するので圧力はゼロとなり、直前の移動との方向の変化を検出できる。
【００９６】
正・負両方の圧力を検出できるセンサを使用するならば、一つ前の移動の後、駆動力が“０”となった後にガイド部がどのように移動したかを検出することも可能となる。万一圧力が’０’または負の側にある場合には、一つ前の移動の方向が逆であったことが判別される。また駆動力が無くなった後に引き続き圧力だけが変化している場合には、ガイド部が完全に停止せず微小に移動していることが検出できる。ガイド部が停止せず、移動方向に対して先走りした状態である場合、センサの圧力が接触状態で得られる値と比較して低下した状態となる。圧力センサでの圧力を基準としてガイド部の制動力を増加させ、ガイド部が常に先走りしない適正な状態に制動機構を調整することも可能となる。また長期間の移動装置の可動によりガイド部の摺動材が磨耗した場合にも、圧力の低下や変動により状態を検出できるので、摺動材の交換時期を確定することができる。
【００９７】
次に、図２０を用いて、本発明の第６の実施形態による移動装置の構成及び制御方法について説明する。なお、本実施形態では、１軸方向の制御についてのみ説明するが、図１０に示したような２軸方向の制御に対しても同様に適用されるものである。なお、本実施形態では、１軸方向の制御についてのみ説明するが、図１０に示したような２軸方向の制御に対しても同様に適用されるものである。
【００９８】
図２０は、本発明の第６の実施形態による移動装置の構成を示す平面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００９９】
本実施形態の基本的な構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態では、図１に示した構成からプーリー１４を除き、代わりに、ダッシュポット２５を追加している。ダッシュポット２５は、押しの動作と引きの動作に対して制動力を発生する部材であり、移動方向に対して常に逆向きに作用する所定の制動力を作用させる構造となっている。ダッシュポット２５の一端は、回転支点２５Ａによってガイド部１に取り付けられ、他端は、回転支点２５Ｂによって移動装置を保持する部材に取り付けられている。そして、駆動力伝達部１２と駆動力伝達軸２の間の取付部である回転支点１２のガタＧ１に対して、ダッシュポット２５の取付部である回転支点２３Ａ，２５ＢのガタＧ２を、ガタＧ２＜ガタＧ１となるように設計している。これによって、ガイド部１への制動力を確実に作用させることができる。なお、ダッシュポット２５の装着の際には、ガイド部１の移動面内での回転（Ｙａｗ）方向の姿勢を変化させない構造とする必要がある。
【０１００】
なお、上述する各実施形態において、応用される雰囲気としては特別な指定は無いものである。低圧力環境においてアウトガス及び塵埃の発生の少ない材料や潤滑剤等、環境を保つ上で必要な条件を満たすものが使用されるのであれば大気圧雰囲気に限らず、真空環境下での応用も可能となる。
【０１０１】
以上説明したように、各実施形態によれば、直交する２方向の移動装置において微小な移動を行う場合、各方向のガイド部の移動の際の相互干渉による不規則な微動が抑制できるため、移動量の制御を高精度化することが可能となる。さらに従来の制御では、設定された機械的な隙間を吸収するため、目標とする移動距離の直前にＸ・Ｙ両方向のガイド部を同時に同じ移動量で移動させる無駄な経路設定と距離の移動を省き、工程時間の延長を防止できる。特に２〜３ｍｍの範囲の比較的短い距離での移動を行う場合は、経路変更による行程時間の増大や、精度が低下する場合があったが、本発明によれば、移動時間が正味の行程時間だけとすることができる。また、Ｘ・Ｙを組み合わせた面内移動装置を対象とした場合には、先に停止した方向のガイド部に関しては停止状態を確保できるため、移動距離の制御性を高めることが可能となる。
【０１０２】
また、微小隙間の検出部を設けることにより、機構内部の機械的な隙間や機構内の摺動材の磨耗状態を検出でき、これに適した制動力の設定や設定移動量の補正を行うことができる。
【０１０３】
さらに、上述した移動制御を行うことにより、駆動機構全体としての機械的な隙間による移動制御量の誤差を抑制して、移動制御をより高精度化することができる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、移動の制御精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による移動装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による移動装置に用いる可動範囲制限部材の第２の例の平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図４の要部拡大図である。
【図７】本発明の第１の実施形態による移動装置に用いる可動範囲制限部材の第３の例の平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図７の要部拡大図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による移動装置の平面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による移動装置の制御手段による制御方法の内容の説明図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による移動装置の構成を示す平面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】図１２の要部拡大図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態による移動装置の制御手段による制御方法の内容の説明図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態による移動装置の平面図である。
【図１７】図１６のＢ部の拡大断面図である。
【図１８】、本発明の第５の実施形態による移動装置の構成を示す平面図である。
【図１９】図１８の要部拡大図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態による移動装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１…ガイド部
２…駆動力伝達軸
３…駆動力発生機構
５…カムフォロア
６…ボールネジ
９…接続部材
１０…直動型ベアリング
１２…駆動力伝達部
１２Ａ…回転支点
１３…摺動部材
１４…プーリー
１５…ロックナット付きネジ
１６…電気式マイクロセンサ
２１…リニアスケール
２３…制動機構
２４…圧力検出手段
２５…ダッシュポット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a moving device that moves an object, and more particularly, to a moving device that is suitable for moving and stopping an observation sample such as an electron microscope or a wafer of a semiconductor manufacturing apparatus with high accuracy.
[0002]
[Prior art]
Among conventional moving devices, a mechanism that requires precise feeding includes a guide portion for ensuring a constant trajectory and a drive portion that provides a driving force for moving the guide portion.
[0003]
The guide section that secures the trajectory can set a small mechanical gap such as a friction drive mechanism composed of a holding member by fitting and a sliding member such as resin, and a crossed roller bearing mechanism. Thus, a mechanism such as a linear motion type bearing that can reduce the resistance force during movement is used. In either case, the structure is such that minute movements such as rotation (Yaw, Roll) and tilt (Pitch) other than the intended movement direction can be suppressed within a set range.
[0004]
As the drive unit, one using a cam follower and one using a ball screw are known. A device that uses a cam follower is used when the direction of movement does not change frequently and is intended for feeding at a relatively low speed and a constant speed. In the cam follower method, for example, the drive shaft is clamped from the upper and lower sides with bearing parts called cam followers with a constant load. In this state, the rotational force from the motor is applied to either the upper or lower cam follower. The rotation is changed to the thrust of the drive shaft by the frictional force between the cam follower and the drive shaft.
[0005]
In this method, the amount of cam follower rotation is the amount of direct movement of the drive system, so there is almost no mechanical gap between each mechanism, and it is possible to achieve a responsive state and controllability of the amount of movement and movement speed. Can be high. However, on the other hand, it is necessary to constantly measure and move the set amount of movement and the actual amount of movement of the guide portion, and further correction is required. Therefore, based on the measurement accuracy at the time of position measurement and the measured position information. There is a tendency for the system to be complicated because an algorithm for controlling the amount of movement is required.
[0006]
On the other hand, the ball screw method is used in the case of a moving device that requires relatively high-speed and high-acceleration movement and frequently needs to reverse the forward / reverse direction of movement. In the method using friction between the drive shaft and cam follower, high-accuracy feeding is difficult due to slippage of the drive force transmission part at start / stop and fluctuations in rotational speed that occur when the motor itself changes forward / reverse rotation. In addition, there is a possibility that a problem relating to reliability such as wear resistance in the friction drive unit may occur. Instead, a ball screw is used as a drive force source.
[0007]
In the system using a ball screw as the drive source, it is possible to set a driving force that is sufficiently large with respect to the inertia force and sliding resistance of the guide part. It becomes possible to stop a part simply. Further, since the lead of the ball screw is substantially constant within the tolerance range, the feed amount can be controlled only by specifying the rotation angle of the ball screw, so that it is not necessary to always measure the moving amount. By adding a process for adjusting and controlling the difference between the actual moving distance and the set moving distance, it is possible to improve the control of the moving amount, and there is an advantage that the system can be constructed relatively easily. However, regarding the connection between the drive unit and the guide unit, unlike the case where the mechanical clearance using the drive shaft and the cam follower is eliminated, structural ingenuity is required for the reasons described below. It was.
[0008]
In a highly accurate ball screw, since the mechanical gap between the screw and the ball is set small, the amount of fluctuation due to thermal expansion / contraction of the ball screw body caused by frictional heat generated when 200 to 300 mm feed is repeated This is because the influence on the movement amount control becomes remarkable. In order to increase the accuracy of the movement control, it is essential to relax and absorb this thermal displacement.
[0009]
Therefore, for example, as a conventional method, a mechanical gap is set in a portion where the drive unit (drive shaft) and the guide unit are connected, and the temperature that rises due to the rotation of the ball screw is reduced by this gap when the ball screw stops. It is a method to absorb the shrinkage deformation that occurs, or to give the ball screw in advance the expansion / compression deformation corresponding to the expected temperature change range of the ball screw, to reduce the impact even if the ball screw expands / contracts, etc. The method is known.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Here, when a high-speed, high-acceleration and large load movement is realized by using a ball screw or the like in the drive system, the guide unit and the drive are used as a means to relieve and absorb the thermal expansion and contraction of the driving force source such as the ball screw. In general, a method of setting a limited minute movement in the moving direction in the connecting part of the part is common, but with a mechanism employing this structure, a feed accuracy of 5 μm or less is secured and the amount of movement is set. To control, the last moving direction immediately before the target position is always controlled to be the same direction, so that the mechanical gap between the (driving part) and (guide part) connecting part is absorbed by pressing. Furthermore, when driving, the distance of movement of the drive section and the distance of movement of the guide section are kept constant by maintaining the state in which they are in contact with each other in substantially the same region and state on each member (drive section)-(guide section) It was necessary to keep on.
[0011]
If a method of controlling the moving direction in one direction before the target point is used, if the moving system is only for linear uniaxial pushing and pulling, the feed accuracy is increased within 5 to 10 μm. Can be done relatively easily. However, in the case of a moving device having a structure in which the X and Y orthogonal directions for moving in the plane are combined as used in general, the guide portions in both directions are simultaneously driven at substantially equal distances. Only in a specific case, feed control in a certain direction from the front of the target to absorb the mechanical gap is effective, but the drive system in one direction has stopped, or the movement has ended first and stopped. When the remaining one direction is driven after becoming the state, due to the influence of the driving force generated by the mechanical vibration generated when the guide part moves in the other direction or the deflection from the orthogonal arrangement, There may be a case where a minute movement within the range of the mechanical gap g occurs in the mechanism in the direction that should normally be stopped. If this minute movement occurs due to the interference of the driving force in the other direction, the drive part and the guide part are separated from the mechanical contact state, so the insensitive distance to the movement by the separated gap for the minute movement. As a result, an error occurs during the next movement or fine movement for position correction to the final target point, which causes a decrease in movement control accuracy. Furthermore, since the amount of movement and occurrence / non-occurrence of this fine movement are irregular, it has been a cause of lowering the positioning reproduction accuracy.
[0012]
An object of the present invention is to provide a moving apparatus with improved movement control accuracy.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a guide portion whose movement range and direction are defined in one linear direction, a drive force generator and a drive force generator connected to the guide portion. In a moving device having a driving unit including a driving force transmission shaft for transmitting a driving force generated by the generating device to the guide unit, the driving unit and the guide unit suppress a mechanical gap in the moving direction. The drive unit is provided with a braking force generation mechanism of a predetermined size that acts in a direction opposite to the moving direction, and is more than the braking force generation mechanism of the drive unit. the above Driving force generation apparatus The driving force generator and the driving force transmission shaft are connected so that they can be moved minutely within a limited range with respect to the moving direction.
With this configuration, the control accuracy during movement can be improved.
[0014]
(2) In the above (1), preferably, for the first moving device configured by the guide portion and the driving portion having the braking force generating mechanism, the guide portion and the above A second moving device including the driving unit having a braking force generating mechanism, the first moving device and the second moving device being overlapped in two directions, and at least one The connecting portion between the direction guide portion and the driving portion is structured to be movable in other directions.
[0015]
(3) In the above (1), preferably, the guide portion is provided with a braking force generating mechanism of a predetermined size that acts in a direction opposite to the moving direction.
[0016]
(4) In the above (1), preferably, the connecting portion between the driving portion and the guide portion is a rotation fulcrum on a plane including the moving direction of the guide portion.
[0017]
(5) In the above (1), preferably, the braking force generation mechanism of the drive unit is a sliding part that is fitted to the drive force transmission shaft.
[0018]
(6) In the above (5), preferably, the fitting sliding part is disposed inside the slit part.
[0019]
(7) In the above (1), preferably, the braking force generating mechanism of the driving unit is a rotating mechanism that restrains the driving shaft and generates a predetermined torque.
[0020]
(8) In the above (2), preferably, the first moving device and the second moving device are arranged so that the movement of the guide portion by the first moving device and the movement of the guide portion by the second moving device are completed simultaneously. Control means for controlling the moving speed of the guide portion by the moving device is provided.
[0021]
(9) In the above (1), preferably, according to the distance change measurement unit that measures the distance change between the driving force generation source and the driving force transmission shaft, and the distance change measured by the distance change measurement unit. And a control means for controlling by changing the feed amount of the guide portion.
[0022]
(10) In the above (1), preferably, a pressure change measuring unit that measures a pressure change between the guide unit and the driving force transmission shaft, and a guide according to the pressure change measured by the pressure change measuring unit. It is provided with a control means for controlling by changing the feeding amount of the part.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the moving apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a plan view of a moving device according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG.
[0024]
A driving force transmission mechanism is provided between the driving force generation mechanism 3 such as a motor and the guide portion 1 that is a driven member. The guide portion 1 is slidably supported by an arrow X1 on a linear motion bearing 10A attached on the base, and the moving range and direction are linearly defined in one direction. The driving force generation mechanism 3 is controlled by the control means 4.
[0025]
The driving force transmission mechanism includes a ball screw 6, a connection member 9, a driving force transmission shaft 2, and a driving force transmission unit 12. As shown in FIG. 2, the ball screw 6 is engaged with the connection member 9. The connecting member 9 is supported so as to be slidable on a direct acting bearing 10B mounted on the base, and the moving range and direction are linearly defined in one direction. When the ball screw 6 rotates in the direction of the arrow R1, the connecting member 9 reciprocates linearly on the linear motion bearing 10B in the direction of the arrow X2.
[0026]
The driving force due to the movement of the nut portion of the ball screw 6 is influenced by vibrations generated by the rotation of the ball screw as it is, and the linearity is not maintained. The moving direction is defined using the connecting member 9 bonded to a set of linear motion bearings 10B arranged in parallel. A driving force transmission unit 12 (to be described later) is connected through a connecting member 9 having a defined moving direction. In order to define the moving direction of the connecting member 9 connected to the nut portion of the ball screw 6, for example, a direct-acting sliding mechanism using fitting can be used instead of the direct-acting bearing. However, if the sliding resistance due to friction between the members is large, the driving force may decrease, or the amount of movement may vary due to cogging vibration caused by fluctuations in the sliding resistance during movement. Optimized design for the sliding material mounting position is required. In this embodiment, the ball screw is used only as a driving force source. Therefore, if there is a mechanism capable of generating a linear driving force as well as the ball screw, it can be used as an alternative to the ball screw portion.
[0027]
On the connecting member 9, a direct acting bearing 10C is attached. The end of the driving force transmission shaft 2 is slidably mounted on the direct acting bearing 10C. The driving force transmission shaft 2 reciprocates linearly in the direction of the arrow X2. In addition, it arrange | positions at the edge part of the driving force transmission shaft 2 so that the screws 15A and 15B with a lock nut which regulate the movement of the driving force transmission shaft 2 in the arrow X2 direction may be engaged. The movement of the driving force transmission shaft 2 in the direction of the arrow X2 is restricted by the lock nut-attached screws 15A and 15B so as to be a minute movement distance. The minute moving distance is set by a gap gauge or the like for the protruding amount of the screw 15 with a lock nut or the like.
[0028]
The driving force transmission shaft 2 and the driving force transmission portion 12 are coupled at a rotation fulcrum 12A. The driving force transmission shaft 2 is rotatable with respect to the driving force transmission portion 12 in the arrow R2 direction around the rotation fulcrum 12A. The other end portion of the driving force transmission portion 12 and the guide portion 1 are connected via a direct acting bearing 10D. The direct acting bearing 10D can slide linearly in the direction of the arrow Y1.
[0029]
The guide unit 1 and the driving force transmission unit 12 are connected by a direct-acting bearing 10D so that the backlash in the driving direction is restricted as much as possible, and is further moved with a small resistance in the direction orthogonal to the driving direction. It has a possible structure. The linear motion bearing 10 </ b> D can bear a load in the reverse radial direction on the end surface of the guide portion 1. It is preferable that a pressure is applied to the direct acting bearing 10D, and there is no radial gap or a bearing that is smaller than the moving accuracy is used. Furthermore, with regard to the rated load in the radial direction and the reverse radial direction, a load having a sufficient margin with respect to the inertial force and sliding resistance related to the movement of the guide unit of each moving device should be selected.
[0030]
For the purpose of relieving the rotational force in the moving plane with respect to the driving force transmission shaft 2, the driving force transmission portion 12 fixed to the direct acting bearing 10D and the driving shaft 2 are connected via the rotation fulcrum 12A. The rotational fulcrum 12 has a mechanical gap in the radial direction set as small as possible in order to increase the control accuracy of the movement amount in the movement (drive) direction.
[0031]
A pulley 14 is provided in the middle of the driving force transmission shaft 2 so as to sandwich the driving force transmission shaft 2 from both sides. The pulley 14 can set the torque with respect to the rotational speed to a predetermined value. The pulley 14 is a torque transmission type reaction force generating member that always generates a predetermined braking force in a direction opposite to the moving direction of the driving force transmission shaft 2 with respect to the driving force transmission shaft 2. It is. The generated torque is set smaller than the driving force by the driving source.
[0032]
Further, a sliding member 13 provided with a hole with a limited fitting tolerance with the diameter of the driving force transmission shaft 2 is mounted in the middle of the driving force transmission shaft 2. The sliding member 13 comes into contact with the driving force transmission shaft 2 and applies a braking force when the driving force transmission shaft 2 is moved by the contact resistance. In addition, for the purpose of adjusting the resistance of the fitting part and the shaft, an annular part with a slit structure is arranged around the sliding material part, and this slit part is tightened with a screw. By changing it, it is possible to increase or decrease the inner diameter of the sliding material part. In this way, it is possible to apply pressure to the sliding member and adjust the resistance of the driving force transmission shaft and the sliding member.
[0033]
The setting of the braking force acting on the driving force transmission shaft 2 is such that when the driving shaft in the other direction is operated, irregular fine movement of the guide portion 1 does not occur due to the influence of the component force and vibration from that direction. Say it. In setting the braking force, selection is required in consideration of the moving speed and mass of the guide unit 1 as well as the guide method and the speed control pattern. When a mechanism for generating braking force to the drive shaft by sliding resistance of the drive shaft and mating parts and a structure for pinching the drive shaft such as the pulley 14 that can generate a predetermined torque by the adjustment described above are used together When there is an individual difference for each device with respect to the magnitude of the reaction force generated in the fitting portion 13, the torque increase / decrease can be adjusted by the pulley unit 14 and set to a predetermined value. It is possible to adjust to a state in which a constant reaction force is always generated with respect to the set moving speed condition.
[0034]
The control means 4 performs speed control called S-shaped speed control that gradually changes acceleration and deceleration acceleration as a speed control pattern. With this speed control pattern, it is possible to set a small torque at the time of starting the motor serving as the rotational force source, so that variations in the rotation angle can be suppressed. When the S-shaped speed control is used, the inertial force at the time of acceleration / deceleration is gradually increased / decreased, so that the settling at the time of stopping can be improved.
[0035]
Next, a second example of the movable range limiting member used in the moving device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a plan view of a second example of the movable range limiting member used in the moving device according to the first embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6 is an enlarged view of a main part of FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts.
[0036]
In this example, the cam follower 5 attached to the driving force transmission shaft 2 and the groove-shaped contact portion 9A formed on the connecting member 9 are engaged instead of the screws 15A and 15B with lock nuts shown in FIG. By doing so, the movable range of the driving force transmission shaft 2 is limited. The cam follower 5 is a component capable of bearing a radial load.
[0037]
Next, a third example of the movable range limiting member used in the moving device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a plan view of a third example of the movable range limiting member used in the moving device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 9 is an enlarged view of a main part of FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts.
[0038]
In this example, instead of the lock nut-attached screws 15A and 15B shown in FIG. 1, by engaging the protruding component 16 attached to the driving force transmission shaft 2 and the groove 9B formed in the connecting member 9. The movable range of the driving force transmission shaft 2 is limited.
[0039]
As the movable range limiting member, various members may be used as long as they have sufficient strength to drive the guide portion in the driving direction and the contact portion between the driving force generation source and the driving force transmission shaft at the time of driving always has a constant distance. You can choose the right structure.
[0040]
As described above, the reciprocating members (guide portion 1, connecting member 9, driving force transmission shaft 2, driving force transmission portion 12) are slidably supported by the direct acting bearings 10A, 10B, 10C, and 10D. The movement range and direction are defined in one direction linearly. In particular, for the guide portion 1, a direct acting bearing 10 </ b> A is used in order to provide a connection portion that suppresses a mechanical gap in the moving direction.
[0041]
In addition, the connection of the driving force transmission unit 12 to the linear motion bearing 10A is a rotation fulcrum 12A so that the influence of the force in the rotational direction (Yaw) on the guide unit 1 is reduced. With this structure, the mechanical clearance is suppressed in the range of the radial clearance of the direct acting bearing with respect to the forward and reverse movement directions of the driving force transmission shaft.
[0042]
Further, the driving force transmission shaft 2 is given a braking force in the moving direction of the driving force transmission shaft 2 by the pulley 14 and the sliding member 13.
Further, on the side of the driving force transmission shaft 2 close to the motor 3 that is the driving force generation source, the connecting member 9 and the driving force transmission shaft 2 are connected to the driving direction by screws 15A and 15B with lock nuts. By adopting a structure in which a minute movement within a limited range Δl is possible, the influence of fluctuations in the movement amount due to heat generation of the motor 3 that is a driving force generation source is mitigated.
Further, the driving force transmission shaft 2 and the driving force transmission portion 12 are coupled at a rotation fulcrum 12A. In the rotation fulcrum 12A, the mechanical gap in the moving direction of the connection part 12 with the guide part 1 is provided in a very limited form. Therefore, even if a force such as torsion is generated on the drive shaft due to the deflection of the drive force transmission shaft, the rotation fulcrum 12A and the direct acting bearing 10D are arranged in a direction perpendicular to the drive direction. The torsion is absorbed and the force in the direction orthogonal to the driving direction is hardly applied to the guide portion 1 in this way. By providing a structure in which a force in a direction such as torsion does not act on the connecting portion 12 between the guide portion 1 and the driving force transmission shaft 2, fine movement in the Yaw direction other than the driving direction is hardly generated by the driving shaft. The regulation of the moving direction of the guide portion becomes more reliable.
[0043]
Next, the configuration of the moving device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a plan view of a moving apparatus according to the second embodiment of the present invention.
[0044]
The moving device of the present embodiment is movable in two axial directions where X and Y are orthogonal to each other. In the configuration, two uniaxial moving devices shown in FIG. 1 are used to overlap each other so as to be orthogonal to each other. In the figure, the subscript X of the symbol indicates a moving device in the X-axis direction, and the subscript Y indicates a moving device in the Y-axis direction. The same reference numerals as those shown in FIG. 1 except for subscripts indicate the same parts.
[0045]
Although the moving device shown in FIG. 1 can finely move between the driving force generation source 3 and the driving force transmission shaft 2 in the driving direction, the connection between the guide portion 1 and the driving force transmission shaft 2 is a gap in the driving direction. There is no state. Therefore, as shown in FIG. 10, in the case of a moving device having a structure in which the X and Y2 directions are combined, even if there is an action of vibration or component force transmitted from the guide portion in the other direction, Therefore, the influence on the mechanical gap 15 provided at the connecting portion between the driving force generation source 3 and the driving force transmission shaft 2 is reduced / reduced. Therefore, the state of the connecting portion between the driving force generation source and the driving force transmission shaft can hardly be changed.
[0046]
In FIG. 10, the X-axis direction moving device includes a driving force generating mechanism 3X such as a motor, a guide portion 1X as a driven member, and an X-axis direction driving force transmitting mechanism provided therebetween. It is configured. The guide portion 1X is slidably supported on the direct acting bearing 10AX, and the moving range and direction are linearly defined in one direction. The driving force generation mechanism 3X is controlled by the control means 4A.
[0047]
The driving force transmission mechanism includes a ball screw 6X, a connecting member 9X, a driving force transmission shaft 2X, and a driving force transmission portion 12X. Furthermore, linear motion type bearings 10BX, 10CX, and 10DX that linearly define the movement range and direction in one direction are provided. Further, screws 15AX and 15BX with lock nuts that restrict the movement of the driving force transmission shaft 2X are arranged to engage with the end of the driving force transmission shaft 2X. The driving force transmission shaft 2X and the driving force transmission portion 12X are coupled at a rotation fulcrum 12AX. The other end portion of the driving force transmission portion 12X and the guide portion 1X are connected via a direct acting bearing 10D.
[0048]
A pulley 14X is provided in the middle of the driving force transmission shaft 2X with the driving force transmission shaft 2X sandwiched from both sides, and the moving direction of the driving force transmission shaft 2X with respect to the driving force transmission shaft 2X is provided. On the other hand, a predetermined braking force is always generated in a direction opposite to the moving direction. Further, in the middle of the driving force transmission shaft 2X, a sliding member 13X provided with a hole having a limited fitting tolerance with the diameter of the driving force transmission shaft 2X is attached, and is in contact with the driving force transmission shaft 2X. The contact resistance causes a braking force when the driving force transmission shaft 2X moves.
[0049]
The Y-axis direction moving device includes a driving force generation mechanism 3Y such as a motor, a guide portion 1Y that is a driven member, and a Y-axis direction driving force transmission mechanism provided therebetween. ing. The guide portion 1Y is slidably supported on the direct acting bearing 10AY, and the moving range and direction are linearly defined in one direction. The driving force generating mechanism 3Y is controlled by the control means 4A.
[0050]
The driving force transmission mechanism includes a ball screw 6Y, a connecting member 9Y, a driving force transmission shaft 2Y, and a driving force transmission portion 12Y. Further, linear motion type bearings 10BY, 10CY, and 10DY that linearly define the movement range and direction in one direction are provided. Further, screws 15AY and 15BY with lock nuts for restricting the movement of the driving force transmission shaft 2Y are arranged to engage with the end portion of the driving force transmission shaft 2Y. The driving force transmission shaft 2Y and the driving force transmission portion 12Y are coupled at the rotation fulcrum 12AY. The other end portion of the driving force transmitting portion 12Y and the guide portion 1Y are connected via a direct acting bearing 10D.
[0051]
In the portion where the X-axis direction moving device and the Y-axis direction moving device are overlapped, a linear motion type bearing 10AY is mounted on the guide portion 1X in the X axis direction, and on this linear motion type bearing 10AY, A guide portion 1T in the Y-axis direction is linearly defined in one direction and is slidably held. The X-axis direction guide portion 1X is slidable in the arrow X1 direction, and the Y-axis direction guide portion 1Y is slidable in the arrow YX1 direction.
[0052]
A pulley 14Y is provided in the middle of the driving force transmission shaft 2Y with the driving force transmission shaft 2Y sandwiched from both sides, and the moving direction of the driving force transmission shaft 2Y with respect to the driving force transmission shaft 2Y is provided. On the other hand, a predetermined braking force is always generated in a direction opposite to the moving direction. Further, in the middle of the driving force transmission shaft 2Y, a sliding member 13Y provided with a hole with a limited fitting tolerance with the diameter of the driving force transmission shaft 2Y is attached, and in contact with the driving force transmission shaft 2Y, The contact resistance causes a braking force when the driving force transmission shaft 2Y moves.
[0053]
The guide portion 1X is provided with a length measurement sensor 21X. The length measuring sensor 21X measures the movement distance of the guide portion 1X in the X-axis direction. The guide unit 1Y is provided with a length measurement sensor 21Y. The length measuring sensor 21Y measures the movement distance in the Y-axis direction of the guide portion 1Y with respect to the guide portion 1X.
[0054]
The movement amount detection unit such as the linear scale 21 is used in combination with the driving force generation source that can set the movement distance with a certain accuracy in advance, such as the ball screw 6, and is used for controlling the movement amount. The linear scale 21 is mounted in a state where there is as little torsion and vibration as possible with respect to the moving direction of the guide portion 1. It should be noted that two linear scales can be arranged in parallel at right angles to the driving direction, and the difference between them can be detected to correct the torsional and yaw components.
[0055]
As a reference for the movement distance of the linear scale 21, an origin for movement control is set at a predetermined position, and coordinates based on the linear scale 21 are assigned. For the initial position movement, the distance from the origin in position control is used, and for the other movement amount settings, a relative distance from the coordinates before the movement start with the linear scale as a reference is set.
[0056]
For the purpose of correcting for individual differences between the set moving distance and the actual moving distance that change within the tolerance range of each moving part for each moving device, for example, a reference scale is attached to the moving device for the purpose of adjustment. Compare the distance represented on this scale with the distance actually moved by the moving device to obtain the calibration value at each position, and increase / decrease the moving distance at the time of moving setting according to this, the actual movement The absolute accuracy can be improved by correcting the set movement amount so that the distance matches the set movement distance of the apparatus.
[0057]
In the present embodiment, as much as possible in the direction of movement in the connection portion (connection portion by the direct acting bearings 10DX, 10DY) of the drive force transmission shaft 2 (2X, 2Y) and the guide portion 1 (1X, 1Y) which is a drive force transmission portion. It has a structure that suppresses mechanical gaps against. For example, when the guide sections in the two directions X and Y that are orthogonal are overlapped as shown in FIG. 4, the guide section in either direction and the connecting section of the drive section move in the other direction. Although the structure must be able to follow, in this embodiment, the direct acting bearings 10DX and 10DY are used in order to obtain a connection portion in which a mechanical gap in the moving direction is suppressed. The driving force transmission portions 12X and 12Y are connected to the direct acting bearings 10DX and 10DY as rotation fulcrums 12AX and 12AY, respectively, so that the influence of the force in the rotation direction (Yaw) on the guide portion is reduced. With this structure, the mechanical clearance is suppressed within the radial clearance range of the direct acting bearing with respect to the forward / reverse movement directions of the driving force transmission shafts 2X and 2Y.
[0058]
For the driving force transmission shafts 2X and 2Y, a braking force having a predetermined magnitude that is set smaller than the driving force in the direction opposite to the moving direction with respect to the movement in the driving force transmission shaft direction. Pulleys 14X and 14Y and sliding members 13X and 13Y are provided.
[0059]
Further, one end of the driving force transmission shaft 2X has a structure capable of minute movement within a limited range with respect to the driving direction by screws 15AX, 15BX, 15AX, and 15AY with lock nuts, and generates heat of the driving force generation source. Mitigating the effects of fluctuations in the amount of movement caused by The screws 15AX, 15BX, 15AX, 15AY with lock nuts function as movable range limiting members.
[0060]
In the structure of the present embodiment, when only one of the guide portions in the X and Y2 directions is moved and the other is in a stopped state, the guide portion in the moving direction is moved from the guide portion in the moving direction. Since the component force to be loaded is reduced / reduced by the braking force generators (pulleys 14X and 14Y; sliding members 13X and 13Y) provided in the driving force transmission unit, the mechanical gap of the conventional structure is reduced. It is possible to suppress the movement of the guide portion that has occurred irregularly in the range. In this way, the mutual movement of the guides caused by interference at the time of movement of the guide part in the other direction is prevented, so that the contact state is once established by driving from one direction (guide part) − (driving force transmission part) )), There is no generation of gaps due to minute fluctuations within the set range of mechanical gaps due to irregular movement after stopping, and no dead zone of movement due to this gap. When the set movement amount is corrected based on the position, it is possible to control the movement amount with higher accuracy and determine the position.
[0061]
In addition, regarding the stopping of the guide unit 1, in the case of feeding only in the single axis direction, there is a case where braking cannot be performed with respect to the set movement amount due to the inertial force in the moving direction of the guide unit 1 and the traveling direction is advanced. However, when driving simultaneously in two orthogonal directions, each driving force acts in a direction that suppresses the mechanical gap in the other direction, so that the force in the direction to stop the guide portion is effectively applied. Therefore, it is possible to suppress / prevent the advance run that has occurred during the operation in the single axis direction.
[0062]
Next, the control method by the control means of the moving apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the contents of the control method by the control unit of the mobile device according to the second embodiment of the present invention.
[0063]
The control means 4A shown in FIG. 10 controls driving of both the driving force generation mechanism 3X in the X-axis direction and the driving force generation mechanism 3Y in the Y-axis direction. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, when moving from the intersection of the X axis and the Y axis to a position having a distance Lx in the X axis direction and a distance Ly in the Y axis direction, the moving speed Vx in the X axis direction The drive speed is controlled so that the moving speed Vy in the Y-axis direction is inversely proportional to the moving distance. For example, when distance Lx: distance Ly = 2: 1, moving speed Vx: moving speed Vy = 1: 2. As described above, the movement speed in the X and Y directions is inversely proportional to the movement distance in the X and Y directions, so that the operation start and operation end in the X direction and the Y direction can be performed substantially simultaneously.
[0064]
For example, as shown in FIG. 11, when the movement direction to the movement target point is a coordinate value Lx: Ly = 2: 1, the conventional speed condition in each direction is set to be the same (Vx = Vy). In this state, as shown by the dotted line in FIG. 11, even if there is a slight time difference in the X and Y directions at the start of movement, the movement of both X and Y starts almost simultaneously and moves in the direction of about 45 °. Thereafter, the movement in the Y direction having a short set movement distance is finished before X, and the movement in the remaining distance is continued only in the X direction. That is, the drive shaft in the Y direction stops first, and the coordinates of the guide portion are held by the braking mechanism in this state. However, in actuality, the Y-direction guide portion that should originally be stopped is affected by the vibration caused by the movement in the X direction and the component force generated by the slight deviation from the direct arrangement in the X and Y directions. , There is a possibility of moving again minutely.
[0065]
If the structure of this embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 10 is used, such a minute movement after stopping can be suppressed. Therefore, the speed control described with reference to FIG. The movement does not reduce the accuracy. However, if the guide unit is continuously moved in a different direction after this movement, the fine movement set to prevent the minute displacement of the guide unit due to the influence of displacement such as contraction / expansion of the driving force generation unit is possible. There is a possibility that a gap of about several μm generated within the range may occur after the movement is completed, and this causes a shortage (insensitivity) with respect to the set moving distance, resulting in a decrease in accuracy.
[0066]
On the other hand, as in the control method of the present embodiment, the movement speed in the X and Y directions is inversely proportional to the movement distance in the X and Y directions, so that the operation start and operation end in the X and Y directions are almost simultaneously performed. can do. In this state, during the movement of the guide part, the driving force from each direction X and Y is loaded against the guide part, so even if there is a mechanical gap, it is always pressed toward the driving direction. Therefore, it can be in an absorbed state. Therefore, the movement control based on the coordinates of the guide part can be made more accurate, and the movement distance can be prevented from being lowered.
[0067]
As for the stopping of the guide part, in the case of feeding only in the single axis direction, there is a case where it is not possible to brake against the set movement amount due to the inertial force in the moving direction of the guide part, but it may run ahead in the moving direction. When driving in two directions at the same time, since each driving force acts in a direction to suppress the mechanical gap in the other direction, it is possible to effectively act the force in the direction to stop the guide portion, It is possible to suppress / prevent the pre-run that occurred during the operation in the single axis direction.
[0068]
In order to change the speed according to the moving distance and control the X and Y directions to complete the operation at the same time, for example, as the driving force generating mechanisms 3X and 3Y, a pulse motor is used as the driving force. In this case, the motor drive pulse generation interval can be realized by setting it separately in inverse proportion to the movement distance ratio.
[0069]
According to this embodiment, the movement control based on the coordinates of the guide portion can be made more accurate, and the movement distance can be prevented from being reduced in accuracy.
[0070]
Next, the configuration and control method of the mobile device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, only the control in the uniaxial direction will be described, but the same applies to the control in the biaxial direction as shown in FIG.
FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the moving apparatus according to the third embodiment of the present invention. 13 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 14 is an enlarged view of a main part of FIG. FIG. 15 is an explanatory diagram of the contents of the control method by the control unit of the mobile device according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol as FIG. 1 shows the same part.
[0071]
As shown in FIGS. 12 and 13, a fixing member 2 </ b> A is fixed to the driving force transmission shaft 2. On the other hand, an electrical microsensor 16 is attached to the connection member 9. The driving force generation source 3 and the driving force transmission shaft 2 are structured so as to be able to perform a limited minute movement, but the electric microsensor 16 is attached to this portion. The electric microsensor 16 is a distance measurement sensor that can cope with a minute movement amount of about several tens of μm to several mm as a distance measurement range with a resolution of about 0.1 to 1 μm, for example. When measuring the distance, the electric microsensor 16 uses a force that is sufficiently smaller than the braking force of the moving device between the driving force generation source 3 and the driving force transmission shaft 2, but reliably determines the distance between the two. It is possible to measure.
[0072]
In the present embodiment, in addition to the measurement of the moving distance of the guide unit 1 by the linear scale 21, a driving force generating source 3 and the driving shaft 2 are used by using a distance sensor capable of measuring a minute distance such as the electric microsensor 16. The change in the distance between the two is measured, and the movement of the guide unit is controlled by increasing or decreasing the set movement amount according to this value.
[0073]
Next, as shown in FIG. 15, in the movement control by the control means 4 of this embodiment, two-stage movement control is used.
[0074]
In step s10, the control means 4 first performs a movement with a target position of a few tens of μm to 100 μm at the same distance in both X and Y from the target movement amount. The ball screw 6 is moved by setting the rotation angle of the ball screw 6 from the movement amount (distance) set according to the coordinate value.
[0075]
Next, in step s15, the control means 4 measures the distance between the driving force generation source 3 and the driving force transmission shaft 2 by the electric microsensor 16, and the distance change of the sensor is set in advance. Determine whether it is greater or less than the value. The case where the sensor distance change is larger than the threshold value is a case where the backlash in the moving device between the driving force generation source 3 and the driving force transmission shaft 2 is large. If larger, the process proceeds to step s20, and if smaller, the process proceeds to step s50.
[0076]
If the backlash is large, in step s20, the control means 4 again measures the position of the guide unit 1 after the movement immediately before the target point is completed using coordinates based on the linear scale 21, and step s25. The distances (Δx, Δy) to the target position are calculated.
[0077]
Next, in step s30, the control means 4 determines whether the distance (Δx, Δy) to the target position is positive or negative. The case where the distance is positive refers to the case where the current position is in front of the target position when moving from the original origin position to the target position, and the case where the distance is negative refers to the case where the target position is passed. is there.
[0078]
When the distance (Δx, Δy) to the target position is negative, in step s45, the control unit 4 pulls back the guide unit 1 several tens of μm to 100 μm and moves from the original position before the movement toward the target position. Return to the position before the target position. That is, the driving force is always applied to the guide portion 1 from the same direction. Then, the process returns to step s15.
[0079]
On the other hand, when the distance (Δx, Δy) to the target position is positive, in step s35, the control unit 4 sets a distance that is ½ of the distance (Δx, Δy) to the target position as the movement amount. . That is, when the determination proceeds to step s20 or later in the determination of step s15, the backlash is large, and if the distance (Δx, Δy) to the target position itself is set as the movement amount, there is a possibility that the target position will be passed. If it passes the target position, the process of pulling back the guide unit 1 by the process of step s45 described above is required, so that the movement time to the target position becomes long. Therefore, when the play is large, the distance of half of the distance (Δx, Δy) to the target position is set as the movement amount to prevent the target position from being passed. In step s45, the control unit 4 moves the guide unit 1 and returns to the process of step s15.
[0080]
On the other hand, if the backlash is small, in step 50, the control means 4 measures the position of the guide unit 1 after the movement immediately before the target point is completed again with coordinates based on the linear scale 21, In step s55, distances (Δx, Δy) to the target position are calculated.
[0081]
Next, in step s60, the control means 4 determines whether the distance (Δx, Δy) to the target position is positive or negative. The case where the distance is positive refers to the case where the current position is in front of the target position when moving from the original origin position to the target position, and the case where the distance is negative refers to the case where the target position is passed. is there.
[0082]
When the distance (Δx, Δy) to the target position is negative, in step s45, the control unit 4 pulls back the guide unit 1 several tens of μm to 100 μm and moves from the original position before the movement toward the target position. Return to the position before the target position. Then, the process returns to step s15.
[0083]
On the other hand, if the distance (Δx, Δy) to the target position is positive, in step s65, the control means 4 sets the distance (Δx, Δy) itself to the target position as the movement amount, and then step s70. The control unit 4 moves the guide unit 1.
[0084]
Next, in step s75, the control unit 4 again measures the position of the guide unit 1 after the movement is completed using coordinates based on the linear scale 21, and calculates the distance (Δx, Δy) to the target position. It is calculated and it is determined whether or not this distance (Δx, Δy) is within an allowable value. When it is within the allowable value, the movement control is terminated. When the value is outside the allowable value, in step s45, the control means 4 pulls back the guide unit 1 several tens to 100 μm, and when it moves from the original position before the movement to the target position, returns it to a position before the target position. Then, the processing after step s15 is repeated.
[0085]
As described above, in the present embodiment, a relatively long-distance movement is executed by a movement aimed before the first target distance, and then corrected by a small movement of several tens to 100 μm. It is possible to control the movement amount with higher accuracy by eliminating errors due to yaw changes and pitch changes caused by mechanical gaps accompanying the movement of distance, as well as cumulative errors.
[0086]
In addition, if this method is used, the influence of the minute movement set in the connecting portion between the driving force generation source and the driving force transmission shaft can be removed, and the movement amount set in the driving force generation source is directly used as the movement amount of the guide portion. can do. A difference from the set movement amount also occurs in the driving force generation source itself, but if this is corrected in advance and the movement amount is set, the movement amount control of the guide portion can be made more accurate. .
[0087]
Furthermore, if the position check just before the target point and the final movement to the target point are performed within a short time, the mechanical gap between the driving force generating part and the connecting part of the driving force transmission shaft generated due to thermal deformation etc. It is also possible to suppress the influence of the movement distance on the control of the movement distance.
[0088]
Next, the configuration of the moving apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 16 is a plan view of a moving device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG. In addition, the same code | symbol as FIG. 10 has shown the same part.
[0089]
The basic configuration of this embodiment is the same as that shown in FIG. In the present embodiment, a braking mechanism 23Y is further added to the configuration shown in FIG. As shown in FIG. 17, the braking mechanism 23Y is provided between the guide portion 1X and the guide portion 1Y, and is pressed against the guide portion 1X by a spring 23A.
[0090]
When the mass of the guide part 1 (1Y, 1X) is relatively large and the inertial force at the time of stopping is large, or when the mechanical resistance required for the movement of the guide part 1 is small, it is provided on the driving force transmission shaft 2 By providing not only a reaction force generating mechanism such as the pulley 14 (14X, 14Y) and the resin member 13 (13X, 13Y) but also a braking mechanism 23 by a frictional force generating mechanism or the like in the guide portion 1, the inertial force is increased. It is possible to further suppress this, and the settling property at the time of stopping is increased, and the sliding state between the guide portions can be surely followed, so that the posture of the guide portion can be restricted.
[0091]
As described above, in the present embodiment, in addition to the function of preventing movement due to the mutual interference of the drive units such as the pulley 14 (14X, 14Y) and the resin member 13 (13X, 13Y), the guide unit 1 itself is braked. By providing the mechanism 23Y, it is possible to suppress irregular fine movement of the guide portion 1 that has once stopped after the movement of the set distance has been completed. The reproducibility at the time of feed / micro movement correction operation is improved.
[0092]
Next, the configuration and control method of the mobile device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, only the control in the uniaxial direction will be described, but the same applies to the control in the biaxial direction as shown in FIG. In the present embodiment, only the control in the uniaxial direction will be described, but the same applies to the control in the biaxial direction as shown in FIG.
FIG. 18 is a plan view showing the configuration of the moving device according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 19 is an enlarged view of a main part of FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts.
[0093]
The basic configuration of this embodiment is the same as that shown in FIG. In the present embodiment, pressure detecting means 24 is further added to the configuration shown in FIG. As shown in FIG. 19, the pressure detection unit 24 has a fixing member 2 </ b> A fixed to the driving force transmission shaft 2. On the other hand, pressure detecting means 24 is attached to the connecting member 9. The pressure detection means 24 is provided with pressure sensors 24A and 24B such as two piezoelectric elements. In the present embodiment, the pressure change between the driving force transmission shaft 2 and the connecting portion 9 is measured, and thereby the movement set amount is adjusted. The pressure sensors 24A and 24B determine whether they are in a contact state or a non-contact state.
[0094]
In the pressure sensors 24A and 24B, it is difficult to measure the change in the distance between the guide portion 1 and the drive shaft 2 with high accuracy. However, the contact state between the driving force generation source 3 and the drive shaft 2 and the stopped state of the guide unit 1 can be monitored. For example, when the output of the pressure sensors 24A and 24B changes in a direction to decrease the movement control, it indicates that the driving force generation source and the driving force transmission shaft are separated. Therefore, there is a possibility that the actual movement amount of the guide portion is insufficient with respect to the set movement amount. In this state, the adjustment movement is not performed, and the fine movement is performed once until the pressure becomes a predetermined pressure or higher, and then the movement is performed based on the difference between the current position of the guide portion and the target position. Since the movement is performed after confirming that the driving force generation source and the driving shaft are in contact with each other, at least a movement amount substantially equal to the movement amount of the driving force generation source can be given to the guide portion. .
[0095]
The pressure sensor of the driving force transmission shaft 2 and the connecting member 9 can be applied to grasping the stop state of the guide unit 1 in addition to the control of the moving distance. When the movement direction changes between the forward direction and the reverse direction, the driving force generation source and the driving force transmission shaft are separated, so the pressure becomes zero, and a change in the direction with the previous movement can be detected.
[0096]
If a sensor that can detect both positive and negative pressures is used, it is possible to detect how the guide has moved after the previous movement and after the driving force becomes “0”. Become. In the unlikely event that the pressure is '0' or on the negative side, it is determined that the previous movement direction was reversed. In addition, when only the pressure continues to change after the driving force is lost, it can be detected that the guide portion does not stop completely but moves slightly. When the guide portion does not stop and is ahead of the moving direction, the pressure of the sensor is lower than the value obtained in the contact state. It is also possible to adjust the braking mechanism to an appropriate state where the braking force of the guide portion is increased based on the pressure of the pressure sensor and the guide portion does not always run ahead. In addition, even when the sliding member of the guide portion is worn due to the movement of the moving device for a long period of time, the state can be detected by the pressure drop or fluctuation, so that the replacement time of the sliding member can be determined.
[0097]
Next, the configuration and control method of the mobile device according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, only the control in the uniaxial direction will be described, but the same applies to the control in the biaxial direction as shown in FIG. In the present embodiment, only the control in the uniaxial direction will be described, but the same applies to the control in the biaxial direction as shown in FIG.
[0098]
FIG. 20 is a plan view showing the configuration of the moving device according to the sixth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts.
[0099]
The basic configuration of this embodiment is the same as that shown in FIG. In the present embodiment, the pulley 14 is removed from the configuration shown in FIG. 1, and a dashpot 25 is added instead. The dashpot 25 is a member that generates a braking force with respect to the pushing operation and the pulling operation, and has a structure that applies a predetermined braking force that always acts in the opposite direction to the moving direction. One end of the dash pot 25 is attached to the guide portion 1 by a rotation fulcrum 25A, and the other end is attached to a member that holds the moving device by a rotation fulcrum 25B. Then, with respect to the backlash G1 of the rotation fulcrum 12 that is the mounting portion between the driving force transmission portion 12 and the driving force transmission shaft 2, the backlash G2 of the rotation fulcrums 23A and 25B that are the mounting portions of the dash pot 25 is changed to the backlash G2. <Designed to be loose G1. Thereby, the braking force to the guide part 1 can be made to act reliably. When the dashpot 25 is mounted, it is necessary to have a structure that does not change the posture of the guide unit 1 in the rotation (Yaw) direction within the moving surface.
[0100]
In each embodiment described above, there is no special designation as an applied atmosphere. If materials that satisfy the conditions necessary for maintaining the environment, such as materials and lubricants that generate less outgas and dust in a low-pressure environment, are used, not only atmospheric pressure, but also applications in a vacuum environment are possible. It becomes.
[0101]
As described above, according to each embodiment, when performing a minute movement in the orthogonal two-direction moving device, irregular fine movement due to mutual interference at the time of movement of the guide portion in each direction can be suppressed. The movement amount can be controlled with high accuracy. Further, in the conventional control, in order to absorb the set mechanical gap, wasteful route setting and distance movement in which the guide portions in both the X and Y directions are simultaneously moved by the same movement amount immediately before the target movement distance are performed. This saves time and prevents the process time from being extended. In particular, when moving at a relatively short distance in the range of 2 to 3 mm, the travel time may increase due to the route change and the accuracy may decrease, but according to the present invention, the travel time is a net travel. Can only be time. Further, when an in-plane moving device combining X and Y is targeted, a stop state can be secured for the guide portion in the direction in which it has been stopped first, so that the controllability of the moving distance can be improved.
[0102]
Also, by providing a minute gap detector, it is possible to detect the mechanical gap inside the mechanism and the wear state of the sliding material in the mechanism, and to set the braking force and correct the set movement amount suitable for this. Can do.
[0103]
Furthermore, by performing the above-described movement control, it is possible to suppress movement control amount errors due to mechanical gaps as a whole of the drive mechanism, and to make movement control more accurate.
[0104]
【The invention's effect】
According to the present invention, the movement control accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a moving device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 1;
FIG. 4 is a plan view of a second example of a movable range limiting member used in the moving device according to the first embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
6 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 7 is a plan view of a third example of the movable range limiting member used in the moving device according to the first embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
9 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 10 is a plan view of a moving device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the contents of a control method by a control unit of the mobile device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a configuration of a moving device according to a third embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
14 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 15 is an explanatory diagram of the contents of a control method by a control unit of a mobile device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a plan view of a moving device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG.
FIG. 18 is a plan view showing a configuration of a moving device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 20 is a plan view showing a configuration of a moving device according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Guide part
2 ... Driving force transmission shaft
3 ... Driving force generation mechanism
5 ... Cam follower
6. Ball screw
9: Connection member
10 ... Direct acting bearing
12 ... Driving force transmission part
12A ... Rotation fulcrum
13 ... Sliding member
14 ... pulley
15 ... Screw with lock nut
16 ... Electric microsensor
21 ... Linear scale
23 ... Brake mechanism
24. Pressure detection means
25 ... Dashpot

Claims (10)

移動範囲と方向を直線的一方向に規定されたガイド部と、
このガイド部に接続されるとともに、駆動力発生装置と、この駆動力発生装置によって発生した駆動力を上記ガイド部へ伝達する駆動力伝達軸とからなる駆動部を有する移動装置において、
上記駆動部と上記ガイド部は、移動方向に対しては機械的な隙間を抑制された状態で結着されており、
上記駆動部は、移動方向とは逆方向に作用する所定の大きさの制動力発生機構を備え、
上記駆動部の制動力発生機構よりも上記駆動力発生装置に近い側において、上記駆動力発生装置と駆動力伝達軸は、移動方向に対して限定された範囲で微小移動可能に接続されていることを特徴とする移動装置。A guide portion whose movement range and direction are defined in a linear direction;
In a moving device having a drive unit connected to the guide unit and including a drive force generation device and a drive force transmission shaft that transmits the drive force generated by the drive force generation device to the guide unit.
The drive unit and the guide unit are bound in a state in which a mechanical gap is suppressed in the movement direction,
The drive unit includes a braking force generation mechanism of a predetermined size that acts in a direction opposite to the moving direction,
In the side closer to the driving force generating device than the braking force generating mechanism of the drive unit, the drive force generation unit and the drive force transmission shaft is small movably connected to a limited extent with respect to the moving direction A mobile device characterized by that. 請求項１記載の移動装置において、
上記ガイド部と、上記制動力発生機構を備えた上記駆動部とから構成される第１の移動装置に対して、
さらに、上記ガイド部と、上記制動力発生機構を備えた上記駆動部とから構成される第２の移動装置を備え、
上記第１の移動装置と上記第２の移動装置を２つの方向で重ね合わされた構造とし、
少なくとも一つの方向のガイド部と駆動部の接続部は、他の方向にも移動できる構造としたことを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 1, wherein
For the first moving device comprising the guide part and the driving part provided with the braking force generating mechanism,
And a second moving device including the guide unit and the driving unit including the braking force generation mechanism.
The first moving device and the second moving device are stacked in two directions,
A moving device characterized in that the connecting portion between the guide portion and the driving portion in at least one direction can be moved in another direction. 請求項１記載の移動装置において、さらに、
上記ガイド部は、移動方向とは逆方向に作用する所定の大きさの制動力発生機構を備えたことを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 1, further comprising:
The guide device includes a braking force generation mechanism having a predetermined size that acts in a direction opposite to the moving direction. 請求項１記載の移動装置において、さらに、
上記駆動部と上記ガイド部との接続部は、上記ガイド部の移動方向を含む平面上で回転支点であることを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 1, further comprising:
The connecting device between the driving unit and the guide unit is a rotation fulcrum on a plane including the moving direction of the guide unit. 請求項１記載の移動装置において、
上記駆動部の制動力発生機構は、上記駆動力伝達軸に対する嵌め合わせ摺動部品であることを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 1, wherein
The moving device according to claim 1, wherein the braking force generation mechanism of the driving unit is a fitting sliding part with respect to the driving force transmission shaft. 請求項５記載の移動装置において、
上記嵌め合わせ摺動部品が、すり割部品内部に配置したことを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 5, wherein
A moving device characterized in that the fitting sliding part is arranged inside a slit part. 請求項１記載の移動装置において、
上記駆動部の制動力発生機構は、上記駆動軸を拘束するとともに、所定のトルクを発生させる回転機構であることを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 1, wherein
The moving device characterized in that the braking force generating mechanism of the driving unit is a rotating mechanism that restrains the driving shaft and generates a predetermined torque. 請求項２記載の移動装置において、
上記第１の移動装置によるガイド部の移動と上記第２の移動装置によるガイド部の移動が同時に終了するように上記第１の移動装置と第２の移動装置によるガイド部の移動速度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 2, wherein
The moving speed of the guide portion by the first moving device and the second moving device is controlled so that the movement of the guide portion by the first moving device and the movement of the guide portion by the second moving device are completed simultaneously. A moving apparatus comprising control means. 請求項１記載の移動装置において、さらに、
上記駆動力発生装置と上記駆動力伝達軸の間の距離変化を測定する距離変化測定部と、
この距離変化測定部によって測定された距離変化に応じてガイド部の送り量を変化させて制御する制御手段を備えたことを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 1, further comprising:
A distance change measurement unit that measures the change in distance between the driving force generating device and the driving force transmission shaft,
A moving apparatus comprising control means for changing and controlling a feed amount of a guide unit according to a distance change measured by the distance change measuring unit. 請求項１記載の移動装置において、さらに、
上記ガイド部と上記駆動力伝達軸の間の圧力変化を測定する圧力変化測定部と、
この圧力変化測定部によって測定された圧力変化に応じてガイド部の送り量を変化させて制御する制御手段を備えたことを特徴とする移動装置。The mobile device according to claim 1, further comprising:
A pressure change measuring unit for measuring a pressure change between the guide unit and the driving force transmission shaft;
A moving apparatus comprising control means for changing and controlling the feed amount of the guide unit according to the pressure change measured by the pressure change measuring unit.
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