JP4240981B2 - Ultra-precision moving platform equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射光施設・光学系、マイクロビーム関連部品、X線リソグラフィ、マイクロマシン製作、高分解顕微鏡ステージ等に使用される超精密移動台装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
高精度光学ステージ等の超精密移動台装置にあっては、光学機器やウエハ等の部材を取付,載置,支持する移動台を一定方向に直線運動させるための移動台ガイド手段として、一般に、移動台の目的方向以外への移動をこれに接触する転動部材や摺動部材により規制するようにしたものが採用されており、具体的にはクロスローラーガイド等が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなガイド手段を使用した場合、転動部材や摺動部材の加工精度等の不可避的要因により、移動台の移動精度を一定以上に高くすることができない。例えば、クロスローラーガイドを使用する場合、その精度はクロスローラの真円度に起因して、縦横の揺れを±10秒程度に抑えるのが限度であり、放射光を用いた光学系等においては使用することができない。放射光を用いた光学系においては、縦横の揺れが共に±0.5μRad(約0.4秒)程度の精度が要求されている。なお、移動台の移動精度を高めるために、移動補正をピエゾ素子を用いた電気的な制御により行うようにすることも提案されてはいるが、かかる制御手段を使用したものでは、高価であること及び使用上の制約が多いこと等の問題がある。
【0004】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、転動部材や摺動部材を全く使用せず且つ移動補正を行うための制御手段を必要としない移動台ガイド手段により移動台をガイドさせることにより、移動精度の大幅な向上を図りうる超精密移動台装置を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動台と、これを囲繞する固定枠と、移動台を固定枠に中立位置からX方向にのみ往復移動自在にガイドする移動台ガイド手段と、移動台をX方向に強制移動させる移動手段と、を具備する超精密移動台装置において、上記の目的を達成すべく、特に、移動台ガイド手段が、X−Y面上において移動台をそのY方向における両側の第1固定枠部分に吊支する一対の第1平行梁で構成されており、各第1平行梁は、板面がZ方向に平行するバネ板からなるT字状梁であって、基端部が移動台に連結されてY方向に延びる主梁部分とX方向に延びて両端部が第1固定枠部分に連結され且つ中央部が主梁部分の先端部に一体連結されたヒンジ梁部分とからなる一対のT字状梁で構成されており、移動台が、これに移動手段によりX方向への押圧力又は引張力を作用させることによって各T字状梁を弾性変形しつつ中立位置からX方向に直線運動せしめられると共に、上記押圧力又は引張力を解除することによって各T状梁が変形前の状態に弾性復帰して上記中立位置に自動復帰せしめられるように構成してあることを特徴とする超精密移動台装置を提案する。
【0006】
かかる超精密移動台装置にあっては、各第1平行梁が、Y方向に延びる主梁部分と、X方向に延びて両端部を第1固定枠部分に連結され且つ中央部を主梁部分の先端部に一体連結されたヒンジ梁部分と、X方向に延びて両端部を移動台に連結され且つ中央部を主梁部分の基端部に一体連結された副ヒンジ梁部分と、からなる一対のH字状梁で構成されていることが好ましい。また、移動台、固定枠及び各第1平行梁が一体構造物とされていることが好ましい。
【0007】
さらに、移動台ガイド手段が、前記一対の第1平行梁とX−Z面上において移動台をそのZ方向における両側の第2固定枠部分に吊支する一対の第2平行梁とで構成されており、各第2平行梁は、板面がY方向に平行するバネ板からなるT字状梁であって、基端部が移動台に連結されてZ方向に延びる主梁部分とX方向に延びて両端部が第2固定枠部分に連結され且つ中央部が主梁部分の先端部に一体連結されたヒンジ梁部分とからなる一対のT字状梁で構成されており、移動台が、これに移動手段によりX方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第1及び第2平行梁を弾性変形しつつ中立位置からX方向に直線運動せしめられると共に、上記押圧力又は引張力を解除することによって第1及び第2平行梁が変形前の状態に弾性復帰して上記中立位置に自動復帰せしめられるように構成してあることがより好ましい。この場合、各第2平行梁の各主梁部分の基端部が移動台に一体連結されていることが好ましい。また、各第2平行梁は、Z方向に延びる主梁部分と、X方向に延びて両端部を第2固定枠部分に連結され且つ中央部を主梁部分の先端部に一体連結されたヒンジ梁部分と、X方向に延びて両端部を移動台に連結され且つ中央部を主梁部分の基端部に一体連結された副ヒンジ梁部分と、からなる一対のH字状梁で構成されていることが好ましく、第1及び第2平行梁の何れもが上記したH字状梁で構成しておくことが特に好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図13に基づいて説明する。なお、以下の説明において、前後とは図2,図5,図6,図7,図9,図12,図15,図18における上下を、左右とは図2,図5,図6,図7,図9,図12,図15,図18における左右を、また上下とは図3,図10,図11,図13,図16,図17,図19における上下を、夫々いうものとする。
【0009】
図1〜図5は本発明の第1の実施の形態を示すものであり、この実施の形態における本発明の超精密移動台装置(以下「第1装置」という)1は、図1〜図3に示す如く、移動台4と、装置設置面上に固定された固定台5と、固定台5上に取り付けられた固定枠6と、移動台4を固定枠6にX方向(前後方向)にのみ往復移動自在にガイドする移動台ガイド手段7と、移動台4をX方向に強制移動させる移動手段8と、を具備する。
【0010】
移動台4は、図1〜図3に示す如く、矩形体をなす本体部4aとその前後端の中央部から突出する前後一対の矩形状部4b,4bとからなる、厚み(Z方向(上下方向)の厚み)を一定とする一体構造物である。
【0011】
固定台5は、図3に示す如く、所定の装置設置面(この例では水平面)上に固定されており、上面開口状の枠体5aとこれに嵌合保持された摺動支持体5bとからなる。摺動支持体5bは焼結炭化珪素製のもので、上面が研磨された水平な移動台保持面5cに構成されていて、移動台4をに前後摺動自在に載置保持しうるようになっている。
【0012】
固定枠6は、図1〜図3に示す如く、移動台4を同心状に囲繞する矩形枠構造をなしており、固定台5の枠体5aの上面に固着されている。
【0013】
移動台ガイド手段7は、図1〜図3に示す如く、X−Y面上において移動台4をそのY方向(左右方向)における両側の第1固定枠部分6a,6aに吊支する一対の第1平行梁7a,7aで構成されている。すなわち、移動台ガイド手段7は、移動台4とこれに左右方向において対向する固定枠6の左右部分6a,6aとの対向面間を連結する左右一対の第1平行梁7a,7aで構成されており、各第1平行梁7aは次のような前後一対のT字状梁9,9で構成されている。
【0014】
すなわち、各T字状梁9は、図1〜図3に示す如く、板面がZ方向(上下方向)に平行するバネ板で構成されたもので、基端部91aが移動台4の矩形状部4bに一体連結されてY方向に延びる直線状の主梁部分91とX方向に延びて両端部が第1固定枠部分6aに一体連結され且つ中央部が主梁部分91の先端部91bに一体連結された直線状のヒンジ梁部分92とからなる。主梁部分91及びヒンジ梁部分92の板幅(Z方向における幅)は、移動台4の厚みと同一又は略同一とされている。この例では、30mmに設定されている。また、ヒンジ梁部分92は、その弾性変形を容易ならしめるべく、板厚T2を主梁部分91の板厚T1に比して小さく設定されている(図4参照)。この例では、T1=1mm,T2=0.2mmに設定してある。但し、主梁梁部分91の両端部91a,91bについては、移動台4の移動に伴う主梁部分91の変位を容易ならしめるべく、図4に示す如く、その板厚T3,T4をヒンジ梁部分92と同程度に設定してある。この例では、T3=T4=0.3mmに設定してある。
【0015】
ところで、左右の第1平行梁7a,7aは左右対称形状をなすものであり、各第1平行梁7aを構成する前後のT字状梁9,9は同一形状をなすものであるが、第1平行梁7a,7aは、弾性限界の高い金属材(チタン等)や非金属材(FRP,カーボン等)により移動台4及び固定枠6と一体形成(放電加工等による)されている。この例では、移動台4、固定枠6及び第1平行梁7a,7aをMH51製の一体構造物に構成してある。各ヒンジ梁部分92は、固定枠部分6aに前後方向に延びる長孔6dを穿設することによって形成されているが、固定枠部分6aの中央部であってヒンジ梁部分92,92間のランド部6eは、ヒンジ梁部分92の塑性変形を防止するために移動台4方向に所定量突出されている。
【0016】
移動手段8は、移動台4をこれにX方向への押圧力又は引張力を作用させることによってX方向(前方又は後方)に強制移動させるものであり、この例では、図2に示す如く、マイクロメータを使用している。すなわち、固定枠6における移動台4の前後対向部分6b,6bに、移動台4の矩形状部4b,4bに直対向する貫通孔6c,6cを穿設して、この貫通孔6cから挿入させたマイクロメータ8のヘッドで矩形状部4bを押圧することによって、移動台4をX方向に強制移動させうるようになっている。
【0017】
以上のように構成された第1装置1にあっては、マイクロメータ8により移動台4をX方向に押圧すると、図5に実線で示す如く、各第1平行梁7aを構成する前後一対のT字状梁9が同一形態に弾性変形すると共に左右の第1平行梁7a,7aが左右対称形態に弾性変形しつつ、移動台4を摺動支持体5b上に水平保持させた状態でX方向に移動させることができる。すなわち、移動台4の移動に伴って、主梁部分91が伸張,屈曲変形することなく基端部91aを中心として回動変位し、主梁部分91の回動変位に伴う先端部91bの変位を許容すべく先端部91bに一体連結されたヒンジ梁部分92が屈曲変形されることになる。
【0018】
一方、この状態からマイクロメータ8による移動台4の押圧を中止すると、全T字状梁9…が、主梁部分91…がY方向に平行する状態に弾性復帰して、移動台4を中立位置(図5に鎖線で示す位置)に自動復帰させる。
【0019】
したがって、第1装置1によれば、移動台4のX方向への直線運動を高精度に行うことができ、移動台4の移動及び位置決めを正確に行うことができる。
【0020】
ところで、第1平行梁7aの構成は上記した第1の実施の形態に限定されるものではなく、弾性変形及び寿命の更なる向上を図るべく、図6及び図7に示す如く構成しておくことができる。
【0021】
図6及び図7は第2の実施の形態を示すもので、この実施の形態における本発明に係る超精密移動台装置(以下「第2装置」という)2にあっては、各第1平行梁7aを前後一対のH字状梁10,10で構成されている。なお、第2装置2の構成は、以下に述べる点を除いて、第1装置1と同一である。
【0022】
すなわち、各H字状梁10は、図6に示す如く、板面がZ方向(上下方向)に平行するバネ板で構成されたもので、Y方向に延びる主梁部分91と、X方向に延びて両端部を第1固定枠部分6aに一体連結され且つ中央部を主梁部分91の先端部91bに一体連結されたヒンジ梁部分92と、X方向に延びて両端部を移動台4に連結され且つ中央部を主梁部分91の基端部91aに一体連結された副ヒンジ梁部分93とからなり、副ヒンジ梁部分93を設けた点を除いて前記T字状梁9と同一形状をなすものである。副ヒンジ梁部分93は、図6に示す如く、移動台4の矩形状部4bにおける主梁部分91の連結部分に前後方向に延びる長孔4cを穿設することによって、移動台4に一体形成されている。なお、副ヒンジ梁部分93の長さは、その機能上、ヒンジ梁部分92より短くて足り、板厚はヒンジ梁部分92の板厚T2と同程度に設定される。
【0023】
第2装置2にあっては、各主梁部分91の基端部91aを中心とする回動変位が、図7に実線で示す如く、副ヒンジ梁部分93の弾性変形によってより容易に行われることから、T字状梁9の如く基端部91aを移動台4に連結させた場合に比して、移動台4に伴う第1平行梁7a,7aの弾性変形がより円滑に行われる。ところで、移動台4の中立位置(図7に鎖線で示す位置)からの移動量を大きくすると、主梁部分91の端部連結点に最大応力が作用し、第1平行梁7aが長期使用によって塑性変形する虞れがあるが、主梁部分91の基端部91aを副ヒンジ梁部分93を介して移動台4に連結しておくと、かかる虞れを回避して装置寿命を向上させることができる。なお、かかる塑性変形防止策としては、更に、図6に鎖線図示する如く、各ヒンジ梁部分92の両端部近傍において固定枠6に小径孔(例えば、直径3mm程度の円形孔)6f,6fを穿設して、当該ヒンジ梁部分92の両端部を小さな梁構造としてその弾性変形をより円滑に行わしめるようにすること、又は第1固定枠部分6a,6aのランド部6e,6eに配設した伸縮部材11により、固定枠6にランド部6e,6e間を広げる方向の予張力を付与させておくことも有効である。このような工夫は、第1装置1においても採用することが可能である。
【0024】
ところで、マイクロメータ等の移動手段8により移動台4を強制移動させる場合、移動台4にX方向の移動力が正確に付与されない可能性があり、移動台4をX−Y面上でT字状梁9又はH字状梁10で吊支するのみでは移動台4のX方向への移動精度が低下する虞れがある。かかる虞れがある場合には、移動台ガイド手段7を、図8〜図13に示す如く、移動台4をX−Z面上においても吊支する第2平行梁7bを更に具備するものに構成しておくことが好ましい。
【0025】
図8〜図13は第3の実施の形態を示すもので、この実施の形態における本発明に係る超精密移動台装置(以下「第3装置」という)3にあっては、移動台ガイド手段7を次のような第1及び第2平行梁7a,7bで構成してある。なお、第3装置3の構成は、以下に述べる点を除いて、第1又は第2装置1,2と同一である。
【0026】
すなわち、第3装置3にあっては、図8〜図11に示す如く、移動台4が、固定枠6内に配置された矩形体状の本体41と、本体41の左右両端面にボルト等により固着された左右一対の連結体42,42と、本体41の上面にボルト等により固着されたコ状の支持体43と、支持体43の上面にボルト等により固着された機器取付体44とからなり、固定枠6が、固定台5上にボルト等により固定されて左右方向に延びる前後一対の第3固定枠部分61,61と、第3固定枠部分61,61の両端部にボルト等により橋架状に連結されて前後方向に延びる左右一対の第1固定枠部分62,62と、第3固定枠部分61,61の中央部にボルト等により連結されて上下方向に延びる第4固定枠部分63,63と、第4固定枠部分63,63の上下端部に一体連結されて前後方向に延びる上下一対の第2固定枠部分64,64とからなり、移動台ガイド手段7が、各連結体42とこれに対向する第1固定枠部分62との間を連結する左右一対の第1平行梁7a,7aと、本体41とその上下の第2固定枠部分64,64との間を連結する上下一対の第2平行梁7b,7bとからなる。
【0027】
各第1平行梁7aは、図9及び図12に示す如く、連結体42及び第1固定枠部分62と一体形成されており、第2装置2におけると同様形状をなす前後一対のH字状梁10,10で構成される。すなわち、各H字状梁10は、板面がZ方向(上下方向)に平行するバネ板で構成されたもので、Y方向に延びる主梁部分91と、X方向に延びて両端部を第1固定枠部分62に一体連結され且つ中央部を主梁部分91の先端部91bに一体連結されたヒンジ梁部分92と、X方向に延びて両端部を連結体42に連結され且つ中央部を主梁部分91の基端部91aに一体連結された副ヒンジ梁部分93とからなる。副ヒンジ梁部分93は、連結体42における主梁部分91の連結部分に前後方向に延びる長孔42aを穿設することによって、連結体42に一体形成されている。
【0028】
第2平行梁7b,7bは、図10及び図13に示す如く、X−Z面上において移動台4をそのZ方向における両側の第2固定枠部分64,64に吊支する。各第2平行梁7bは、板面がY方向に平行するバネ板からなる左右一対のT字状梁12,12からなる。各T字状梁12は、基端部が移動台4の主体41に一体連結されてZ方向に延びる主梁部分94とX方向に延びて両端部が第2固定枠部分64に一体連結され且つ中央部が主梁部分94の先端部に一体連結されたヒンジ梁部分95とからなり、第1装置1におけるT字状梁9と同様形状をなすものである。第2平行梁7b,7bと移動台4の主体41並びに第2及び第4固定枠部分63,63及び64,64とは、一体形成された一体構造物に構成されている。
【0029】
第3装置3にあっては、第3及び第4固定枠部分61,63に形成した貫通孔から挿通させたマイクロメータヘッド8により移動台4の本体41をX方向に押圧すると、図12に実線で示す如く、各H字状梁10が第2装置2におけると同様の弾性変形を行ないつつ、移動台4がX−Y面上でX方向に移動されると共に、図13に実線で示す如く、各第2平行梁7bを構成する前後一対のT字状梁12,12が同一形態に弾性変形すると共に上下の第2平行梁7b,7bが上下対称形態に弾性変形しつつ、移動台4がX−Z面上でX方向に移動される。したがって、第1又は第2装置1,2によっては要求される高精度を得ることができないような条件においても、移動台4を適正に直線運動させることができる。なお、マイクロメータ8による移動台4の押圧を中止すると、第1及び第2平行梁7a,7bが弾性復帰して、移動台4を中立位置(図12及び図13に鎖線で示す位置)に自動復帰させる。
【0030】
また、第3装置3のように移動台4を第1及び第2平行梁7a,7bで吊支させたものにおいて、移動台4を更に円滑且つ高精度に移動させるためには、図14〜図19に示す如く、第1及び第2平行梁7a,7bを共にH字状梁で構成しておくのが最適である。
【0031】
図14〜図19は第4の実施の形態を示すもので、この実施の形態における本発明に係る超精密移動台装置(以下「第4装置」という)14にあっては、移動台ガイド手段7を、第3装置3と同一構成をなす左右一対の第1平行梁7a,7aと次のように構成された上下一対の第2平行梁7b,7bとで構成してある。なお、第4装置14の構成は、第2平行梁7bの構成を除いて、第3装置3と同一である。
【0032】
第4装置14にあっては、図14〜図18に示す如く、移動台4、固定枠6及び第1平行梁7aが第3装置3と同一構成をなしているが、移動台4の本体41とその上下の第2固定枠部分64,64との間を連結する上下一対の第2平行梁7b,7bが次のように構成されている。
【0033】
すなわち、各第2平行梁7bは、第3装置3におけると同様に連結体42及び第1固定枠部分62と一体形成されているが、第3装置3におけると異なって、上下一対のH字状梁15,15で構成されている。各H字状梁15は、図16及び図19に示す如く、板面がY方向に平行するバネ板で構成されたもので、Z方向に延びる主梁部分94と、X方向に延びて両端部を第2固定枠部分64に一体連結され且つ中央部を主梁部分94の先端部に一体連結されたヒンジ梁部分95と、X方向に延びて両端部を移動台4の本体41に連結され且つ中央部を主梁部分94の基端部に一体連結された副ヒンジ梁部分96とからなる。副ヒンジ梁部分96は、図16に示す如く、本体41における主梁部分94の連結部分に前後方向に延びる長孔41aを穿設することによって、本体41に一体形成されている。
【0034】
第4装置14にあっては、第3及び第4固定枠部分61,63に形成した貫通孔から挿通させたマイクロメータ8のヘッドにより移動台4の本体41をX方向に押圧すると、図18及び図19に実線で示す如く、各第1平行梁7aを構成する左右一対のH字状梁10,10及び各第2平行梁7bを構成する上下一対のH字状梁15,15が円滑に弾性変形しつつ、移動台4のX−Z面上でのX方向への移動をより高精度に行うことができる。なお、マイクロメータ8による移動台4の押圧を中止すると、第1及び第2平行梁7a,7bが弾性復帰して、移動台4を中立位置(図18及び図19に鎖線で示す位置)に自動復帰させることは勿論である。
【0035】
本発明は上記した各実施の形態に限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良,変更することができる。例えば、主梁部分91,94及びヒンジ梁部分92,93,95は直線状のものとせず、湾曲状ないし屈曲状のものとすることができる。また、左右対称をなす第1装置1におけるT字状梁9,9及び上下対称をなす第3装置3におけるT字状梁12,12は、夫々、一体連結されたH字状梁に構成して、そのH字状梁の中央部を移動台4に固着する(例えば、ボルトにより固定すると共にはんだ付けを行うことにより固着する)ようにすることも可能である。また、移動台4を吊支する平行梁7a,7bの数も、必要に応じて増加させることが可能である。
【0036】
【発明の効果】
本発明の超精密移動台装置は、移動台を平行梁によりX−Y平面上又はX−Y平面及びX−Z平面上で吊支させると共に、平行梁を変形容易なT字状梁又はH字状梁で構成したものであるから、移動台をこれに接触(転接,摺接)する部材によってガイドさせるようにした従来装置に比して、移動台のX方向への移動精度,信頼性を大幅に向上させることができ、移動台を平行梁で吊支させただけの簡単な構造のものであることとも相俟って、実用的価値極めて大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1装置の斜視図である。
【図2】第1装置の平面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う縦断側面図である。
【図4】図2の要部を拡大して示す詳細図である。
【図5】第1装置における移動台の移動状態を示す図2対応の作用説明図である。
【図6】第2装置を示す図2相当の平面図である。
【図7】第2装置における移動台の移動状態を示す図6対応の作用説明図である。
【図8】第3装置の斜視図である。
【図9】第3装置の一部切欠平面図(断面は図10のIX−IX線に沿う)である。
【図10】図9のX−X線に沿う縦断側面図である。
【図11】図9のXI−XI線に沿う縦断正面図である。
【図12】第3装置における移動台の移動状態を示す図9対応の作用説明図である。
【図13】第3装置における移動台の移動状態を示す図10対応の作用説明図である。
【図14】第4装置の斜視図である。
【図15】第4装置の一部切欠平面図(断面は図16のXV−XV線に沿う)である。
【図16】図15のXVI−XVI線に沿う縦断側面図である。
【図17】図15のXII−XII線に沿う縦断正面図である。
【図18】第4装置における移動台の移動状態を示す図15対応の作用説明図である。
【図19】第4装置における移動台の移動状態を示す図16対応の作用説明図である。
【符号の説明】
1,2,3,14…超精密移動台装置、4…移動台、6…固定枠、6a,62…第1固定枠部分、7…移動台ガイド手段、7a…第1平行梁、7b…第2平行梁、8…移動手段、9,12…T字状梁、10,15…H字状梁、64…第2固定枠部分、91,94…主梁部分、91a…基端部、91b…先端部、92,95…ヒンジ梁部分、93,96…副ヒンジ梁部分。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultra-precise moving table apparatus used for synchrotron radiation facilities / optical systems, microbeam-related components, X-ray lithography, micromachine fabrication, high resolution microscope stage, and the like.
[0002]
[Prior art]
In ultra-precision moving stage devices such as high-precision optical stages, as a moving table guide means for linearly moving a moving table for mounting, mounting, and supporting members such as optical equipment and wafers in a certain direction, A moving table that is restricted from moving in a direction other than the intended direction by a rolling member or a sliding member that contacts the moving table is used. Specifically, a cross roller guide or the like is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when such a guide means is used, the moving accuracy of the moving table cannot be increased beyond a certain level due to inevitable factors such as the processing accuracy of the rolling member and the sliding member. For example, when using a cross roller guide, the accuracy of the cross roller is limited to the roundness of the cross roller, and the limit is to suppress vertical and horizontal fluctuations to about ± 10 seconds. In an optical system using radiated light, etc. Cannot be used. In an optical system using synchrotron radiation, both vertical and horizontal fluctuations are required to have an accuracy of about ± 0.5 μRad (about 0.4 seconds). In order to increase the movement accuracy of the moving table, it has been proposed to perform movement correction by electrical control using a piezo element, but using such control means is expensive. And there are many restrictions on use.
[0004]
The present invention has been made in view of the above points, and guides the moving table by moving table guide means that does not use any rolling members or sliding members and does not require a control means for correcting movement. Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultra-precise moving table apparatus capable of greatly improving moving accuracy.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a moving table, a fixed frame surrounding the moving table, moving table guide means for guiding the moving table to and from the neutral position so as to be reciprocally movable only in the X direction, and forcibly moving the moving table in the X direction. In order to achieve the above-mentioned object, in particular, in the ultra-precise moving table apparatus comprising the moving means, the moving table guide means includes a first fixed frame portion on both sides in the Y direction on the XY plane. Each of the first parallel beams is a T-shaped beam made of a spring plate whose plate surface is parallel to the Z direction, and a base end portion of the first parallel beam is a moving table. A pair of main beam portions connected to each other and extending in the Y direction, and a pair of hinge beams extending in the X direction and having both end portions connected to the first fixed frame portion and the central portion integrally connected to the distal end portion of the main beam portion. It is composed of T-shaped beams, and the moving table is moved in the X direction by moving means. Each T-shaped beam is linearly moved in the X direction from the neutral position while elastically deforming each T-shaped beam by applying a pressing force or a tensile force, and each T-shaped beam is deformed by releasing the above-mentioned pressing force or tensile force. An ultra-precise moving table apparatus is proposed, which is configured to be elastically returned to the above state and automatically returned to the neutral position.
[0006]
In such an ultra-precise moving table device, each first parallel beam has a main beam portion extending in the Y direction, and both ends are connected to the first fixed frame portion extending in the X direction, and the central portion is the main beam portion. A hinge beam portion integrally connected to the distal end portion, and a sub hinge beam portion extending in the X direction and having both end portions connected to the movable base and the central portion integrally connected to the base end portion of the main beam portion. It is preferable to be composed of a pair of H-shaped beams. Moreover, it is preferable that the movable stand, the fixed frame, and each first parallel beam are integrated structures.
[0007]
Further, the moving table guide means includes the pair of first parallel beams and a pair of second parallel beams that suspend and support the moving table on the second fixed frame portions on both sides in the Z direction on the XZ plane. Each of the second parallel beams is a T-shaped beam composed of a spring plate whose plate surface is parallel to the Y direction, and a base beam portion that is connected to the moving base and extends in the Z direction and the X direction. And a pair of T-shaped beams having both ends connected to the second fixed frame portion and a central portion integrally connected to the distal end portion of the main beam portion. By applying a pressing force or tensile force in the X direction by the moving means to the first and second parallel beams, the first and second parallel beams can be linearly moved from the neutral position in the X direction while being elastically deformed. The first and second parallel beams are elastic in the state before deformation by releasing And more preferably it is configured to be brought automatically return to the neutral position ascribes. In this case, it is preferable that the base end portion of each main beam portion of each second parallel beam is integrally connected to the moving table. Each of the second parallel beams has a main beam portion extending in the Z direction, a hinge extending in the X direction and having both end portions connected to the second fixed frame portion and a central portion integrally connected to the distal end portion of the main beam portion. It is composed of a pair of H-shaped beams consisting of a beam portion and a sub-hinge beam portion that extends in the X direction and has both ends connected to a moving base and a central portion integrally connected to the base end of the main beam portion. It is preferable that both the first and second parallel beams are made of the above H-shaped beam.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the front and rear are the top and bottom in FIGS. 2, 5, 6, 6, 7, 12, 15, and 18, and the left and right are FIGS. 7, 9, 12, 15, and 18, and the top and bottom means the top and bottom in FIGS. 3, 10, 11, 13, 16, 17, and 19, respectively. .
[0009]
1 to 5 show a first embodiment of the present invention, and an ultra-precise moving table apparatus (hereinafter referred to as "first apparatus") 1 of the present invention in this embodiment is shown in FIGS. 3, the movable table 4, the fixed table 5 fixed on the apparatus installation surface, the
[0010]
As shown in FIGS. 1 to 3, the movable table 4 includes a
[0011]
As shown in FIG. 3, the
[0012]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
[0013]
As shown in FIGS. 1 to 3, the movable table guide means 7 is a pair of suspension units that suspend the movable table 4 on the first fixed
[0014]
That is, as shown in FIGS. 1 to 3, each T-shaped
[0015]
By the way, the left and right first
[0016]
The moving means 8 forcibly moves the moving table 4 in the X direction (forward or backward) by applying a pressing force or tensile force in the X direction to the moving table 4, and in this example, as shown in FIG. A micrometer is used. That is, through-
[0017]
In the
[0018]
On the other hand, when the pressing of the movable table 4 by the
[0019]
Therefore, according to the
[0020]
By the way, the configuration of the first
[0021]
6 and 7 show a second embodiment. In the ultra-precision moving platform apparatus (hereinafter referred to as “second apparatus”) 2 according to the present invention in this embodiment, each first parallel is shown. The
[0022]
That is, as shown in FIG. 6, each H-shaped
[0023]
In the
[0024]
By the way, when the moving table 4 is forcibly moved by the moving means 8 such as a micrometer, there is a possibility that the moving force in the X direction is not accurately applied to the moving table 4, and the moving table 4 is T-shaped on the XY plane. If only the
[0025]
FIGS. 8 to 13 show a third embodiment. In the ultra-precise moving table apparatus (hereinafter referred to as “third apparatus”) 3 according to the present invention in this embodiment, moving table guide means is shown. 7 is composed of the following first and second
[0026]
That is, in the
[0027]
As shown in FIGS. 9 and 12, each first
[0028]
As shown in FIGS. 10 and 13, the second
[0029]
In the
[0030]
Further, in the case where the moving table 4 is suspended by the first and second
[0031]
FIGS. 14 to 19 show a fourth embodiment. In the ultra-precise moving table apparatus (hereinafter referred to as “fourth apparatus”) 14 according to the present invention in this embodiment, moving table guide means is shown. 7 includes a pair of left and right first
[0032]
In the
[0033]
That is, each second
[0034]
In the
[0035]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention. For example, the
[0036]
【The invention's effect】
The ultra-precise moving table apparatus of the present invention suspends a moving table on an XY plane or an XY plane and an XZ plane by parallel beams, and makes the parallel beams easily deformable T-shaped beams or H Because it is composed of letter-shaped beams, the moving table is moved in the X direction with higher accuracy and reliability compared to conventional devices in which the moving table is guided by a member that contacts (rolling or sliding) the moving table. Combined with the simple structure in which the movable table is simply suspended by parallel beams, the practical value is extremely large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a first device.
FIG. 2 is a plan view of the first device.
FIG. 3 is a longitudinal side view taken along line III-III in FIG. 2;
4 is an enlarged detailed view showing a main part of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 2 and illustrating a moving state of the moving table in the first device.
FIG. 6 is a plan view corresponding to FIG. 2 showing a second device.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 6 and illustrating a moving state of the moving table in the second device.
FIG. 8 is a perspective view of a third device.
FIG. 9 is a partially cutaway plan view of the third device (the cross section is taken along the line IX-IX in FIG. 10).
10 is a longitudinal side view taken along line XX of FIG.
11 is a longitudinal sectional front view taken along line XI-XI in FIG.
FIG. 12 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 9 and illustrating a moving state of the moving table in the third device.
13 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 10 and illustrating a moving state of the moving table in the third device.
FIG. 14 is a perspective view of a fourth device.
15 is a partially cutaway plan view of the fourth device (the cross section is along the line XV-XV in FIG. 16).
16 is a longitudinal side view taken along line XVI-XVI in FIG.
17 is a longitudinal sectional front view taken along line XII-XII in FIG.
18 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 15 and illustrating a moving state of the moving table in the fourth device.
FIG. 19 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 16 and illustrating a moving state of the moving table in the fourth device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
移動台ガイド手段が、X−Y面上において移動台をそのY方向における両側の第1固定枠部分に吊支する一対の第1平行梁とX−Z面上において移動台をそのZ方向における両側の第2固定枠部分に吊支する一対の第2平行梁とで構成されており、
各第1平行梁は、板面がZ方向に平行するバネ板からなるT字状梁であって、基端部が移動台に連結されてY方向に延びる主梁部分とX方向に延びて両端部が第1固定枠部分に連結され且つ中央部が主梁部分の先端部に一体連結されたヒンジ梁部分とからなる一対のT字状梁で構成されており、
各第2平行梁は、板面がY方向に平行するバネ板からなるT字状梁であって、基端部が移動台に連結されてZ方向に延びる主梁部分とX方向に延びて両端部が第2固定枠部分に連結され且つ中央部が主梁部分の先端部に一体連結されたヒンジ梁部分とからなる一対のT字状梁で構成されており、
移動台が、これに移動手段によりX方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第1及び第2平行梁を弾性変形しつつ中立位置からX方向に直線運動せしめられると共に、上記押圧力又は引張力を解除することによって第1及び第2平行梁が変形前の状態に弾性復帰して上記中立位置に自動復帰せしめられるように構成してあることを特徴とする超精密移動台装置。A moving table, a fixed frame surrounding the moving table, moving table guide means for guiding the moving table to and from the neutral position so as to reciprocate only in the X direction, moving means for forcibly moving the moving table in the X direction, In the ultra-precise moving table device comprising:
The moving table guide means includes a pair of first parallel beams that suspend the moving table on the first fixed frame portions on both sides in the Y direction on the XY plane and the moving table on the XZ plane in the Z direction. It is composed of a pair of second parallel beams suspended from the second fixed frame portions on both sides ,
Each of the first parallel beams is a T-shaped beam made of a spring plate whose plate surface is parallel to the Z direction, and a base end portion is connected to the moving base and extends in the Y direction and a main beam portion extending in the X direction. Both ends are connected to the first fixed frame part and the center part is composed of a pair of T-shaped beams consisting of a hinge beam part integrally connected to the tip of the main beam part,
Each of the second parallel beams is a T-shaped beam made of a spring plate whose plate surface is parallel to the Y direction, and a base end portion is connected to the moving table and extends in the Z direction and extends in the X direction. Both ends are connected to the second fixed frame part and the center part is composed of a pair of T-shaped beams consisting of a hinge beam part integrally connected to the tip part of the main beam part,
The moving table is caused to linearly move in the X direction from the neutral position while elastically deforming the first and second parallel beams by applying a pressing force or a tensile force in the X direction by the moving means. Alternatively, an ultra-precision moving platform apparatus configured such that by releasing the tensile force, the first and second parallel beams are elastically returned to the state before deformation and automatically returned to the neutral position.
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