JP4591050B2 - Linear motion stage device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、精密工作機械、精密測定器、電気部品実装装置あるいは半導体製造装置等などの各種産業機械に使用されると共に、その直動手段の駆動用に好適なリニアモータを搭載した直動ステージ装置に関するものであり、特に高精度位置決めを必要とする直動ステージ装置における配線および配管等のケーブル類の設置における悪影響を排除、または低減する技術に関するものである。 The present invention is used in various industrial machines such as precision machine tools, precision measuring instruments, electrical component mounting apparatuses, semiconductor manufacturing apparatuses, etc., and is equipped with a linear motor suitable for driving its linear motion means. The present invention relates to a moving stage device, and more particularly, to a technique for eliminating or reducing an adverse effect on installation of cables such as wiring and piping in a linear motion stage device that requires high-precision positioning.
従来、直動ステージ装置において、駆動に必要な動力／センサ等の電気配線、冷媒供給に必要な配管といったケーブル類をステージに接続するときには、ケーブル類を格納するケーブルベアを使用したり、ケーブル類を支持する板を用意して該板に沿うようにケーブル類を配置したりしていた。
しかしながら、精密工作機械、精密測定器あるいは半導体製造装置等などのようにナノメートルオーダの高精度な位置決め精度、高精度な走り精度が要求される各種産業機械に使用される直動ステージ装置においては、一端が架台に固定され、多端がステージに接続されたケーブル類がステージの移動に伴って連れ回る際に、ステージの移動位置に応じてケーブル類の屈曲に対する復元力が外乱として作用し、直動ステージ装置の性能を悪化させる要因となっている。
これに対して、ワーク搭載用ステージと連動して動作する副ステージを設置し、前記副ステージをワーク搭載用ステージの推力軸に一致するように結合し、外乱による影響を、ワーク搭載用ステージを動作させるリニアモータなどの推力を用いて補償するようにした直動ステージ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図６は従来の直動ステージ装置の全体斜視図である。
図６において、１１は架台、１２はワーク搭載用ステージ、１３はリニアガイド、１４はリニアモータ、１５は配線および配管等のケーブル類、１６は副ステージ、１７は副ガイド、１８はステージ結合部である。
直動ステージ装置は、基本的には架台１１に平行に対向配置されたワーク搭載用ステージ１２と、ワーク搭載用ステージ１２を移動自在に案内支持するリニアガイド１３と、前記ワーク搭載用ステージ１２を前記架台１１に対して前記リニアガイド１３上の直線方向（Ｘ軸方向）に沿って往復動させるリニアモータ１４と、ワーク搭載用ステージ１２と所定の直線方向に運動して移動する副ステージ１６と、副ステージ１６に連結されたケーブル類１５と、ワーク搭載用ステージ１２と副ステージ１６とを該所定の直線方向と直交する方向に相対移動可能に連結してなるステージ連結部１８と、副ステージ１６を移動自在に案内支持する副ガイド１７ととより構成されている。なお、ワーク搭載用ステージ１２は常にケーブル類１５からの力を受けており、テーブルの静止時、動作時に関わらずケーブル類１５にはケーブルの屈曲に対する復元力が発生している。また、リニアモータ１４は可動子側または固定子側の何れか一方に永久磁石を有した界磁（不図示）を設け、他方に電機子巻線を有した電機子（不図示）を設け、さらに、ワーク搭載用ステージ１２と架台１１には両者の相対位置を検出するための検出手段（不図示）を設けるようになっている。
Conventionally, in a linear stage device, when connecting cables such as electric wiring such as power / sensor necessary for driving and piping necessary for supplying refrigerant to the stage, a cable bear for storing the cables is used, A board that supports the cable is prepared, and cables are arranged along the board.
However, in the linear motion stage device used for various industrial machines that require high precision positioning accuracy and high running accuracy of nanometer order such as precision machine tools, precision measuring instruments or semiconductor manufacturing equipment. When the cables with one end fixed to the gantry and the other end connected to the stage are accompanied by the movement of the stage, the restoring force against the bending of the cables acts as a disturbance according to the moving position of the stage. This is a factor that deteriorates the performance of the moving stage device.
On the other hand, a sub-stage that operates in conjunction with the workpiece mounting stage is installed, and the sub-stage is coupled so as to coincide with the thrust axis of the workpiece mounting stage. There has been proposed a linear motion stage device that compensates using thrust of a linear motor or the like to be operated (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 6 is an overall perspective view of a conventional linear motion stage device.
In FIG. 6, 11 is a pedestal, 12 is a stage for mounting a work, 13 is a linear guide, 14 is a linear motor, 15 is cables such as wiring and piping, 16 is a substage, 17 is a subguide, and 18 is a stage coupling portion. It is.
The linear motion stage device basically includes a workpiece mounting stage 12 arranged in parallel and opposed to the gantry 11, a linear guide 13 that guides and supports the workpiece mounting stage 12 movably, and the workpiece mounting stage 12. A linear motor 14 that reciprocates along the linear direction (X-axis direction) on the linear guide 13 with respect to the gantry 11, a sub stage 16 that moves and moves in a predetermined linear direction with the workpiece mounting stage 12; A stage connecting portion 18 formed by connecting the cables 15 connected to the sub-stage 16, the workpiece mounting stage 12 and the sub-stage 16 so as to be relatively movable in a direction orthogonal to the predetermined linear direction, and a sub-stage And a sub guide 17 for guiding and supporting 16 in a movable manner. Note that the workpiece mounting stage 12 always receives a force from the cables 15, and a restoring force is generated in the cables 15 regardless of whether the table is stationary or operating. The linear motor 14 is provided with a field (not shown) having a permanent magnet on either the mover side or the stator side, and an armature (not shown) having an armature winding on the other side. Furthermore, the workpiece mounting stage 12 and the gantry 11 are provided with detection means (not shown) for detecting the relative positions of the two.
次に動作について説明する。
リニアモータ１４に図示しないドライバを介して動作指令を送ると、ワーク搭載用ステージ１２が推力により、架台１１に対してリニアガイド１３上の直線方向（図示のＸ軸方向）に移動する際、ワーク搭載用ステージ１２の加速に伴って副ステージ１６が動作するために、副ステージ１６を動作させるための力が必要となる。ここで、ケーブル類１５を固定した副ステージ１６はワーク搭載用ステージ１２にステージ連結部１８を介してのみ連結されており、かつステージ連結部１８はリニアモータ１４の推力軸と同一直線上に設置されているので、ケーブル類１５および副ステージ１７に関する力はすべてリニアモータ１４にて補償されワーク搭載用ステージ１２はＺ軸まわりの外乱を受けることがない。
このように、従来の直動ステージ装置は、配線および配管等のケーブル類を連結するための副ステージをワーク搭載用ステージとは別に配置することにより、ケーブル類に起因する外乱の影響をワーク搭載用ステージを駆動するリニアモータ等の推力によって補償するのである。
When an operation command is sent to the linear motor 14 via a driver (not shown), when the workpiece mounting stage 12 moves in the linear direction on the linear guide 13 (X-axis direction shown) with respect to the gantry 11 by thrust, the workpiece Since the substage 16 operates as the mounting stage 12 accelerates, a force for operating the substage 16 is required. Here, the substage 16 to which the cables 15 are fixed is connected to the work mounting stage 12 only via the stage connecting portion 18, and the stage connecting portion 18 is installed on the same straight line as the thrust axis of the linear motor 14. Therefore, all the forces related to the cables 15 and the auxiliary stage 17 are compensated by the linear motor 14, and the workpiece mounting stage 12 is not subject to disturbance around the Z axis.
In this way, the conventional linear motion stage device places the sub stage for connecting cables such as wiring and piping separately from the work mounting stage, so that the influence of disturbance caused by the cables is mounted on the work. This is compensated by the thrust of a linear motor or the like that drives the stage.
ところが、従来の直動ステージ装置は、配線および配管等のケーブル類に起因する外乱の影響を低減するために別途配線および配管等のケーブル類を支持する副ステージなどの手段を設けなければならず、高コストになるという問題があった。
また、ワーク搭載用ステージの駆動に用いるリニアモータは、推力によって前記外乱の影響を補償するという方式であることから、外乱を低減するということにはならず、ワーク搭載用ステージに余計な振動を発生させる要因となる問題もあった。
さらには前記ケーブル類による外乱が大きな場合には、より大きな推力を発生させるリニアモータ等の推力源を用意する必要があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、容易に配線および配管等のケーブル類による外乱そのものを低減し、もしくは排除することによって高精度な位置決め、走り精度を実現することができる直動ステージ装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional linear motion stage device, in order to reduce the influence of disturbance caused by cables such as wiring and piping, means such as a sub stage for supporting cables such as wiring and piping must be provided separately. There was a problem of high cost.
In addition, the linear motor used to drive the workpiece mounting stage is a method that compensates for the influence of the disturbance by means of thrust, so that it does not reduce the disturbance but causes extra vibration to the workpiece mounting stage. There was also a problem that caused it to occur.
Further, when the disturbance due to the cables is large, it is necessary to prepare a thrust source such as a linear motor that generates a larger thrust.
The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to easily achieve high-precision positioning and running accuracy by reducing or eliminating disturbances caused by cables such as wiring and piping. An object of the present invention is to provide a linear motion stage device that can be used.
上記問題を解決するため、請求項１の発明は、架台に平行に対向配置されたワーク搭載用ステージと、ワーク搭載用ステージを移動自在に案内支持するリニアガイドと、
前記ワーク搭載用ステージを前記架台に対して前記リニアガイド上の長手方向に沿って往復動させる駆動部と、前記架台と前記ワーク搭載用ステージを接続する電源線あるいは冷媒管などの配線配管からなるケーブルとを備え、前記ケーブルは、前記ワーク搭載用ステージの移動に伴って連れ回る際に、前記ワーク搭載用ステージの移動位置に応じて該ケーブルの屈曲に対する復元力として発生する外乱に対して、逆向きの力を発生させる外乱低減手段を備えたことを特徴とする直動ステージ装置である。
また、請求項２の発明は請求項１記載の直動ステージ装置において前記外乱低減手段を備えたケーブルを、前記ワーク搭載用ステージの移動方向となる前後位置に２箇所設けたことを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項２記載の直動ステージ装置において、前記２箇所のケーブルのうち、一方を配線ケーブル、他方を配管ケーブルとして構成したものである。
また請求項４の発明は、請求項１〜３までのいずれか１項に記載の直動ステージ装置において前記外乱低減手段は保存されたエネルギーを使用するように構成したである。
また、請求項５の発明は、請求項１〜４までのいずれか１項に記載の直動ステージにおいて前記外乱低減手段は、少なくとも一部を板ばねで構成したものである。
また、請求項６の発明は請求項５に記載の直動ステージ装置にあって、前記板ばねは、
前記ケーブルの屈曲する姿勢に応じて異なる力を発生するように、前記ワーク搭載用ステージの移動方向に沿って形状を変化させたものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 includes a workpiece mounting stage disposed opposite to and parallel to the gantry, a linear guide for guiding and supporting the workpiece mounting stage movably,
A driving unit that reciprocates the work mounting stage with respect to the gantry along a longitudinal direction on the linear guide, and a wiring pipe such as a power supply line or a refrigerant pipe that connects the gantry and the work mounting stage. and a cable, said cable, said when rotated together with the movement of the workpiece mounting stage, for the disturbance to be generated as a restoring force for the bending of the cable in accordance with the movement position of the workpiece mounting stage, A linear motion stage device comprising disturbance reducing means for generating a reverse force.
The invention of claim 2 is the cable with the disturbance reducing means in the linear stage device according to claim 1, characterized by providing two positions before and after the position where the moving direction of the workpiece mounting stage .
Further, the invention of claim 3, Te linear stage device smell according to claim 2, of the cable before Symbol two places, which is constituted one distribution cable, and the other as a piping cable.
According to a fourth aspect of the present invention, in the linear motion stage device according to any one of the first to third aspects, the disturbance reducing means uses a stored energy .
According to a fifth aspect of the present invention, in the linear motion stage according to any one of the first to fourth aspects, at least a part of the disturbance reducing means is configured by a leaf spring.
The invention according to claim 6 is the linear motion stage device according to claim 5, wherein the leaf spring is
The shape is changed along the moving direction of the workpiece mounting stage so that different force is generated according to the bending posture of the cable.
請求項１に記載の発明によると、配線および配管等のケーブル類に起因するワーク搭載用ステージへの外乱は該ケーブル類に設置されると共に外乱に対して同じ大きさで、逆向きの力を発生させる外乱低減手段により排除もしくは低減することができ、高精度位置決めを実現することができる。
請求項２に記載の発明によると、前記請求項１に記載の発明の効果に加えて、電源系統と信号系統を分離することができるため、信号系統へのノイズを低減することこともできる。さらに加えて、配線および配管等のケーブル類の数が多い場合には、従来、多段に積み重ねて配置するなどしていたが、本発明ではこれを二系統にわけるために多段に積み重ねる配線および配管等のケーブル類が減少し、配線および配管等のケーブル類同士によるこすれが少なくなり発塵を減少させることもできる。
請求項３に記載の発明によると、前記請求項１および請求項２に記載の発明の効果に加えて、板ばねという保存されたエネルギを使用する外乱低減手段を使用するために、何らかのエネルギの供給を必要とするアクチュエータを使用する場合に比べて省エネルギ効果が期待できる。
請求項４に記載の発明によると、ワーク搭載用ステージの移動方向に沿って外乱低減手段の形状を変化させることで、ケーブルの屈曲する姿勢に応じて異なる力を効率良く発生させることができる。
請求項５に記載の発明によると、ワーク搭載用ステージの駆動部をリニアモータで構成することにより、フリクションが無く、ワーク搭載用ステージをスムーズに加速あるいは減速させたりすることができるので、余計な振動を発生することがなく、外乱に対する外乱低減手段の負担を軽くすることができる。
請求項６の発明は、リニアガイドを空気軸受で構成することにより、フリクションが無く、ワーク搭載用ステージをスムーズに加速あるいは減速させたりすることができるので、余計な振動を発生することがなく、外乱に対する外乱低減手段の負担を軽くすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the disturbance to the work mounting stage caused by cables such as wiring and piping is installed in the cables and has the same magnitude as that of the disturbance and a reverse force. It can be eliminated or reduced by the disturbance reducing means to be generated, and high-accuracy positioning can be realized.
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, since the power supply system and the signal system can be separated, the noise to the signal system can be reduced. In addition, when the number of cables such as wiring and piping is large, conventionally, they have been stacked in multiple stages. However, in the present invention, wiring and piping are stacked in multiple stages in order to divide this into two systems. The number of cables such as wiring is reduced, the rubbing between cables such as wiring and piping is reduced, and dust generation can be reduced.
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first and second aspects of the present invention, in order to use the disturbance reducing means using the stored energy called the leaf spring, An energy saving effect can be expected as compared to the case of using an actuator that requires supply.
According to the fourth aspect of the invention, by changing the shape of the disturbance reducing means along the moving direction of the workpiece mounting stage, different forces can be efficiently generated according to the bending posture of the cable.
According to the fifth aspect of the present invention, since the work mounting stage drive unit is constituted by a linear motor, there is no friction and the work mounting stage can be smoothly accelerated or decelerated. It is possible to reduce the burden on the disturbance reducing means against disturbance without generating vibration.
In the invention of claim 6, since the linear guide is composed of an air bearing, there is no friction, and the workpiece mounting stage can be smoothly accelerated or decelerated, so that no extra vibration is generated. The burden of the disturbance reducing means against the disturbance can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component of this invention as a prior art, the description is abbreviate | omitted, and only a different point is demonstrated.
図１は、本発明の第１実施例の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
図において、２０は外乱低減手段であって、ここでは板ばねを用いた例を示したものとなっている。 In the figure, reference numeral 20 denotes a disturbance reducing means, and here, an example using a leaf spring is shown.
本発明が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、直動ステージ装置においては、ケーブル類１５は、ワーク搭載用ステージ１２の移動に伴って連れ回る際に、ワーク搭載用ステーシ１２の移動位置に応じてケーブル類の屈曲に対する復元力として作用する外乱を低減もしくは排除するよう、外乱に対して同じ大きさで、逆向きの力を発生させる外乱低減手段である板ばね２０を備えている点である。なお、ワーク搭載用ステージ１２の駆動部は、リニアモータ１４で構成すると共に、リニアガイド１３を空気軸受で構成することにより、フリクションを無くし、ワーク搭載用ステージをスムーズに加速あるいは減速させたりすることで、余計な振動を発生しないよう、外乱低減手段の負担を軽くするようにしてある。
The present invention is different from the prior art as follows.
That is, in the linear motion stage device, the cables 15 act as a restoring force against the bending of the cables according to the movement position of the workpiece mounting stage 12 when the workpiece 15 is moved along with the movement of the workpiece mounting stage 12. In order to reduce or eliminate the disturbance, there is provided a leaf spring 20 which is a disturbance reducing means for generating a reverse force having the same magnitude as the disturbance. The drive unit of the workpiece mounting stage 12 is constituted by a linear motor 14 and the linear guide 13 is constituted by an air bearing, thereby eliminating friction and smoothly accelerating or decelerating the workpiece loading stage. Thus, the burden on the disturbance reducing means is reduced so as not to generate extra vibration.
次に、外乱低減手段およびその動作について具体的に説明する。
図２は外乱低減手段の特性を示した模式図である。なお、横軸はステージ位置を示し、縦軸は力を示すと共に、横軸の原点Ｏを通り、縦軸に一致する線はステージのストローク方向の中心位置を兼ねている。
図２において、点線はケーブル類１５がワーク搭載用ステージ１２に及ぼす、ワーク搭載用ステージ１２の移動位置に応じて変化する外乱を表している。これに対して、実線は外乱低減手段の発生力であって、ケーブル類１５がワーク搭載用ステージ１２に及ぼす、ワーク搭載用ステージ１２の移動位置に応じて変化する外乱を低減する役割を担うものである。すなわち、外乱に対する外乱低減手段の発生力は同一の大きさで、力の発生方向を逆向きとしたものである。
図３は外乱低減手段となる板ばねの具体的な形状を示す平面図である。
図２の実線で示した外乱低減手段の特性の一部が、例えば図３に示すような板ばね２０の形状によって実現される。すなわち、この板ばね２０はステージの移動位置に沿ってケーブル類１５の屈曲する姿勢、位置に応じて異なる力を発生するように、図３に示すごとく、ワーク搭載用ステージ１２の移動方向に沿って形状を変化させたものとなっている。具体的には図２において、力の軸の正領域(上側半分)だけの特性をもつようなものである。そのため、図２においては、力の軸の負領域の特性を示すための外乱低減手段は板ばねではなく、何らかの屈曲可能なアクチュエータ（例えば、空気圧アクチュエータなど）を用いると良い。
図１に示される直動ステージ装置において、リニアモータに図示しないドライバを介して動作指令を送ると、ワーク搭載用ステージはガイド１３に沿って移動する。このとき配線および配管等のケーブル類１５は屈曲位置を変化させながら動作する。ワーク搭載用ステージ１２が図２に示すように横軸のステージ位置が負領域にあると、配線および配管等のケーブル類が外乱として正方向の力を発生させるが、外乱低減手段２０である板ばねの屈曲に対する復元力などによって外乱に抗する力が発生する。この力の大きさは予め計測された配線および配管等のケーブル類の外乱の大きさと同じになるように設計された図３の形状に基づく板ばねが発生する力であり、この結果、ワーク搭載用ステージ１２に対してはほとんど力を加えないことになる。
また、配線および配管等のケーブル類１５に沿って設けられた外乱低減手段２０に板ばねを用いずにすべてを空気圧アクチュエータのようなもので構成しても同様の効果が得られることは当然のことである。
Next, the disturbance reducing means and its operation will be specifically described.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the characteristics of the disturbance reducing means. The horizontal axis indicates the stage position, the vertical axis indicates the force, and the line that passes through the origin O of the horizontal axis and coincides with the vertical axis also serves as the center position in the stroke direction of the stage.
In FIG. 2, the dotted line represents the disturbance that the cables 15 exert on the workpiece mounting stage 12 and changes according to the movement position of the workpiece mounting stage 12. On the other hand, the solid line is the generated force of the disturbance reducing means, and plays a role of reducing the disturbance that the cables 15 exert on the workpiece mounting stage 12 and changes according to the movement position of the workpiece mounting stage 12. It is. That is, the generated force of the disturbance reducing means with respect to the disturbance is the same magnitude, and the force generation direction is reversed.
FIG. 3 is a plan view showing a specific shape of a leaf spring serving as a disturbance reducing means.
A part of the characteristic of the disturbance reducing means shown by the solid line in FIG. 2 is realized by the shape of the leaf spring 20 as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3, the leaf spring 20 follows the moving direction of the workpiece mounting stage 12 so as to generate different forces depending on the posture and position where the cables 15 bend along the moving position of the stage. The shape is changed. Specifically, in FIG. 2, it has characteristics only in the positive region (upper half) of the force axis. Therefore, in FIG. 2, it is preferable to use a bendable actuator (for example, a pneumatic actuator) instead of a leaf spring as the disturbance reducing means for indicating the characteristics of the negative region of the force axis.
In the linear motion stage apparatus shown in FIG. 1, when an operation command is sent to the linear motor via a driver (not shown), the workpiece mounting stage moves along the guide 13. At this time, the cables 15 such as wiring and piping operate while changing the bending position. When the workpiece mounting stage 12 has a horizontal axis position in the negative region as shown in FIG. 2, cables such as wiring and piping generate a positive force as disturbance, but the disturbance reduction means 20 is a plate. A force that resists disturbance is generated by a restoring force against the bending of the spring. The magnitude of this force is a force generated by a leaf spring based on the shape of FIG. 3 designed to be the same as the magnitude of disturbances of cables such as wiring and piping measured in advance. Almost no force is applied to the stage 12 for use.
Further, it is natural that the same effect can be obtained even if all of the disturbance reducing means 20 provided along the cables 15 such as wiring and piping are constituted by things such as pneumatic actuators without using leaf springs. That is.
したがって、本発明の第１実施例は上記構成に示すように、直動ステージ装置に対しての事前に計測可能な外乱についてそれを打ち消すような力を発生させる外乱低減手段を設けることで、ワーク搭載用ステージへの外乱を低減、あるいは相殺させることができる。その結果、直動ステージ装置の位置決め精度の向上、停止時振動の低減を実現することができる。
また、ワーク搭載用ステージへの外乱を発生させる配線および配管等のケーブル類に沿って力を発生させる外乱低減手段を設置していることで外乱とそれに抗する２つの力の軸が一致する。
また、ワーク搭載用ステージに対するヨーイング成分の力が低減することとなり、姿勢精度の向上も実現することができる。
Therefore, the first embodiment of the present invention, as shown in the above configuration, is provided with disturbance reducing means for generating a force that cancels out a disturbance that can be measured in advance with respect to the linear motion stage device. Disturbances to the mounting stage can be reduced or offset. As a result, it is possible to improve the positioning accuracy of the linear motion stage device and reduce the vibration during stoppage.
In addition, since the disturbance reducing means for generating a force along cables such as wiring and piping that generate a disturbance to the workpiece mounting stage is installed, the disturbance and the two force axes against it coincide with each other.
Further, the force of the yawing component on the workpiece mounting stage is reduced, and the posture accuracy can be improved.
図４は第２実施例を示す直動ステージ装置の斜視図である。
第２実施例が第１実施例と異なる点は、板ばね２０を備えたケーブル類１５を、ワーク搭載用ステージ１２の移動方向となる前後位置に２箇所を設けると共に、２箇所のケーブル類１５のうち、一方を配線ケーブル、他方を配管ケーブルとして構成して対象に配置した点である。
この第２実施例の場合も、配線および配管等のケーブル類１５がワーク搭載用ステージ１２に及ぼすワーク搭載用ステージ１２の位置に応じて変化する外乱は第１実施例の場合と同様で図２における点線のような特性である。ここで第２実施例においては外乱低減手段２０に板ばねを用いる場合は、図５のような配置とすることで図２の実線のような特性を実現することができる。
図５は、図４の外乱低厳手段を説明するための図であって、（ａ）はケーブル類１５に接続された状態を示す側面図、（ｂ）は外乱低厳手段の平面図を示したものである。
また、図４においては外乱低減手段２０を配線および配管等のケーブル類１５の外側に配置しており、図５では内側に配置しているが得られる効果は全く同じである。図５における左側に配置された板ばねは、図２のステージ位置が負領域における実線の特性を示し、図５における右側に配置された板ばねは、図２のステージ位置が正領域における実線の特性を示すものとなっている。
次に、動作を簡単に説明する。
図５において、右方向を正方向とした場合に、ワーク搭載用ステージ１２が負方向に移動した場合には、図２に示すように配線および配管等のケーブル類による外乱がワーク搭載用ステージに対して正方向に作用するが、このとき左側のケーブル類１５に配置された外乱低減手段である板ばね２０が作用し負方向への力を発生させ、外乱を低減、もしくは相殺する。同様に正方向にワーク搭載用ステージが移動した場合、配線および配管等のケーブル類による外乱がワーク搭載用ステージに対して負方向に作用するが、このとき右側のケーブル類１５に配置された外乱低減手段である板ばね２０が作用し正方向への力を発生させ外乱を低減させる。
これによってワーク搭載用ステージ１２がどの位置にあっても配線および配管等のケーブル類１５による外乱は外乱低減手段２０によって低減、もしくは相殺される。
また、第２実施例は、板ばねのほか別途アクチュエータを使用することなく、板ばねのみで外乱低減手段２０を構成し、配線および配管等のケーブル類１５によるワーク搭載用ステージ１２への外乱を低減することができる。
FIG. 4 is a perspective view of a linear motion stage device showing a second embodiment.
The second embodiment is different from the first embodiment in that two cables 15 provided with leaf springs 20 are provided at the front and rear positions in the moving direction of the workpiece mounting stage 12 and the two cables 15 are provided. Among them, one is a wiring cable and the other is a piping cable and is arranged on the object.
Also in the case of the second embodiment, the disturbance that changes according to the position of the workpiece mounting stage 12 exerted on the workpiece mounting stage 12 by the cables 15 such as wiring and piping is the same as that in the first embodiment. It is a characteristic like the dotted line in. Here, in the second embodiment, when a leaf spring is used for the disturbance reducing means 20, the arrangement as shown in FIG. 5 can realize the characteristic shown by the solid line in FIG.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the disturbance reducing means of FIG. 4, wherein FIG. 5A is a side view showing a state connected to the cables 15, and FIG. 5B is a plan view of the disturbance reducing means. It is shown.
In FIG. 4, the disturbance reducing means 20 is arranged outside the cables 15 such as wiring and piping. In FIG. 5, the disturbance reducing means 20 is arranged inside, but the obtained effects are the same. The leaf spring arranged on the left side in FIG. 5 shows the characteristics of the solid line in the negative region where the stage position in FIG. 2 is, and the leaf spring arranged on the right side in FIG. It shows the characteristics.
Next, the operation will be briefly described.
In FIG. 5, when the right direction is the positive direction and the work mounting stage 12 moves in the negative direction, as shown in FIG. 2, disturbance due to cables such as wiring and piping is applied to the work mounting stage. On the other hand, it acts in the positive direction. At this time, the leaf spring 20 which is a disturbance reducing means arranged in the left cables 15 acts to generate a force in the negative direction, thereby reducing or canceling the disturbance. Similarly, when the workpiece mounting stage moves in the positive direction, disturbance due to cables such as wiring and piping acts in the negative direction with respect to the workpiece mounting stage. The leaf spring 20 as a reducing means acts to generate a positive force and reduce disturbance.
Thereby, the disturbance due to the cables 15 such as wiring and piping is reduced or canceled by the disturbance reducing means 20 regardless of the position of the workpiece mounting stage 12.
Further, in the second embodiment, the disturbance reducing means 20 is constituted only by a leaf spring without using a separate actuator in addition to the leaf spring, and the disturbance to the work mounting stage 12 by cables 15 such as wiring and piping is prevented. Can be reduced.
したがって、本発明の第２実施例は上記構成に示すように、二系統に分けた配線および配管等のケーブル類１５それぞれに第１実施例同様の外乱低減手段２０を設置することによって、第１実施例同様にケーブル類１５によるワーク搭載用ステージ１２への外乱を低減もしくは相殺することができるうえ、電源系統と信号系統の配線を分離することもできるため信号系統へのノイズを低減することもできる。
さらに加えて、従来は配線および配管等のケーブル類１５の数が多い場合には多段に積み重ねて配置するなどしていたが、これを二系統にわけるために多段に積み重ねる配線および配管等のケーブル類が減少し、配線および配管等のケーブル類同士によるこすれが少なくなり発塵を減少させることもできる。また、この場合には外乱低減手段２０を板ばねのみで構成することができるため、構成が容易で低コストを実現することができる。
Therefore, as shown in the above configuration, the second embodiment of the present invention has the same disturbance reducing means 20 as the first embodiment in each cable 15 such as wiring and piping divided into two systems. As in the embodiment, the disturbance to the work mounting stage 12 caused by the cables 15 can be reduced or canceled, and the wiring of the power supply system and the signal system can be separated, so that noise to the signal system can be reduced. it can.
In addition, in the past, when there were a large number of cables 15 such as wiring and piping, they were stacked and arranged in multiple stages, but in order to divide this into two systems, cables such as wiring and piping that were stacked in multiple stages The amount of dust is reduced, the rubbing between cables such as wiring and piping is reduced, and dust generation can be reduced. Further, in this case, since the disturbance reducing means 20 can be configured only by a leaf spring, the configuration is easy and low cost can be realized.
また、通常直動ステージにおける配線および配管等はケーブルベア等に収納・保護される場合が多いが、これらのケーブルベア等に前記外乱低減手段を設置することによっても同様の効果が得られることは当然のことである。この場合には外乱低減手段の設計自由度が高くなり設置が容易になることが期待できる。さらに、ここではワーク搭載用ステージの駆動源としてリニアモータを用いて説明したが、本発明における駆動源を限定するものではなく、いかなる駆動源であっても同様の効果が得られることはもちろんのことである。 In addition, wiring and piping in the linear motion stage are usually housed and protected in cable carriers, etc., but the same effect can be obtained by installing the disturbance reducing means in these cable carriers etc. Of course. In this case, it can be expected that the design freedom of the disturbance reducing means is increased and the installation becomes easy. Furthermore, although the linear motor is used as the drive source for the workpiece mounting stage here, the drive source in the present invention is not limited, and the same effect can be obtained with any drive source. That is.
本発明は、精密位置決めを必要とする直動ステージ装置、およびそのような直動ステージ装置を必要とする各種半導体製造装置等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a linear motion stage device that requires precise positioning and various semiconductor manufacturing devices that require such a linear motion stage device.
１１ 架台
１２ ワーク搭載用ステージ
１３ リニアガイド
１４ リニアモータ
１５ ケーブル類（配線および配管等のケーブル）
１６ 副ステージ
１７ 副ガイド
１８ ステージ結合部
２０ 外乱低減手段(板ばね）
11 Stand 12 Work stage 13 Linear guide 14 Linear motor 15 Cables (cables for wiring and piping)
16 Substage 17 Subguide 18 Stage coupling part 20 Disturbance reducing means (leaf spring)
Claims (6)
ワーク搭載用ステージを移動自在に案内支持するリニアガイドと、
前記ワーク搭載用ステージを前記架台に対して前記リニアガイド上の長手方向に沿って往復動させる駆動部と、
前記架台と前記ワーク搭載用ステージを接続する電源線あるいは冷媒管などの配線配管からなるケーブルとを備え、
前記ケーブルは、前記ワーク搭載用ステージの移動に伴って連れ回る際に、前記ワーク搭載用ステージの移動位置に応じて該ケーブルの屈曲に対する復元力として発生する外乱に対して、逆向きの力を発生させる外乱低減手段を備えたことを特徴とする直動ステージ装置。 A stage for mounting a work placed opposite to the gantry in parallel;
A linear guide that movably guides and supports the workpiece mounting stage;
A drive unit for reciprocating the workpiece mounting stage with respect to the gantry along a longitudinal direction on the linear guide;
And a cable comprising a wire pipe, such as a power line or a refrigerant tube that connects the workpiece mounting stage and the frame,
When the cable is rotated along with the movement of the workpiece mounting stage, a force in a direction opposite to the disturbance generated as a restoring force against the bending of the cable according to the movement position of the workpiece mounting stage is applied. A linear motion stage device comprising a disturbance reducing means for generating the disturbance.
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