JP4920389B2 - Stage equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ベースと、そのベースに対して相対移動するテーブルと、を備えたステージ装置に関する。特には、電気レオロジー(ER)ゲルシートを利用したブレーキ機構を備え、テーブルの高精度な位置固定を可能にしたステージ装置に関する。 The present invention is based and, about the stage equipment having a table which moves relative to the base, a. Especially, a brake mechanism which utilizes an electric rheological (ER) gel sheet, about the stage equipment that enables highly accurate position fixing of the table.
特許文献1には、光学顕微鏡の試料載物台などに利用されるステージ装置として、ベースと、そのベースに搭載されて一平面内でXYθ方向に自由運動するテーブルと、該テーブルを移動させるためのリニアモータと、を備えたステージ装置が開示されている。このステージ装置は、ベース上に配置されたコアレスタイプのリニアモータを駆動源としているため、リニアガイドを駆動源とする構成に比べて、全体を薄型化できるという利点がある。
In
ところで、このようなステージ装置において、リニアモータのサーボ保持力のみでテーブルを位置固定しようとすると、リニアモータのこの保持力が小さいことから、外力を受けた際にテーブルの位置がずれてしまうことが考えられる。また、テーブルが所定位置からずれた場合には、センサ等でそのずれを検出し、リニアモータ及び該モータを駆動するサーボアンプを含むサーボ系を再駆動してテーブルを所定位置に戻す必要があり、駆動制御が煩雑化する。更に言えば、このような構成は、位置ずれが生じてはじめてテーブルを戻すものであり、そもそも位置ずれの発生を防止するものではない。
これに対して、機械的なブレーキ機構を用いてテーブルを位置固定することも考えられるが、機械的なブレーキ機構は固定時に微小なブレを生じ易く、そのため、十分な精度を得難いという問題がある。
By the way, in such a stage device, if the position of the table is fixed only by the servo holding force of the linear motor, the holding force of the linear motor is small, so that the position of the table is shifted when receiving an external force. Can be considered. If the table is displaced from the predetermined position, it is necessary to detect the displacement with a sensor or the like, and re-drive the servo system including the linear motor and the servo amplifier that drives the motor to return the table to the predetermined position. The drive control becomes complicated. Furthermore, such a configuration is such that the table is returned only when a positional deviation occurs, and does not prevent the occurrence of the positional deviation in the first place.
On the other hand, it is conceivable to fix the position of the table using a mechanical brake mechanism. However, the mechanical brake mechanism is liable to cause a minute blur at the time of fixing, and therefore, it is difficult to obtain sufficient accuracy. .
他方、従来、電圧を印加することにより粘性が変化する「電気レオロジー流体」(電気粘性流体、ER流体、ERF)」と呼ばれる材料が知られている。ER流体は、液状の媒体内に電気レオロジー粒子(ER粒子)を含有させた流体である。このER流体については、近年さらに研究が進められ、特許文献2には、ER粒子の沈降を防止するためにゲル状とした「電気レオロジーゲル(ERG)」と呼ばれる材料およびそのシートが提案されている。
上述したように、精密位置決めを行うステージ装置においては、装置全体を大型化することなく、より高精度に位置固定できることが求められている。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気レオロジー(ER)ゲルシートを利用したブレーキ機構を備え、テーブルの高精度な位置固定を可能にしたステージ装置を提供することにある。
As described above, in a stage apparatus that performs precise positioning, it is required that the position can be fixed with higher accuracy without increasing the size of the entire apparatus.
The present invention has been made in view of such problems, and its object is provided with a brake mechanism which utilizes an electric rheological (ER) gel sheet, the stage equipment that enables highly precise positional fixing of the table Ru near to provide.
上記目的を達成するため、本発明のステージ装置は、ベースと、該ベース上に搭載され、該ベースに対し相対移動するテーブルと、該テーブルを移動させるためのリニアモータと、前記テーブルと前記ベースとの間に配置された、前記テーブルを前記ベースに対して位置固定するブレーキ機構と、を備えるステージ装置であって、前記ブレーキ機構は、前記テーブル及び前記ベースにそれぞれ設けられた、互いに対向する一対の電極板と、前記一対の電極板の間に配置された、ゲル状の媒体内に電気レオロジー粒子(ER粒子)を含有するERゲルシートと、を有し、該ERゲルシートが、電圧が印加されていない状態では前記ER粒子が前記ゲル状の媒体の表面に浮き出ており、これにより、前記テーブルが前記ERゲルシート上を滑動しながら低摩擦状態で移動可能となり、電圧が印加された状態では、前記ER粒子が前記媒体内に沈み込み、これにより、前記ゲル状の媒体の表面と、前記テーブル又は前記ベースとの接触面積が増加して接着性が増し、前記テーブルが位置固定されるものであり、前記ブレーキ機構を前記テーブル又は前記ベースに向けて(常時)押し付ける付勢手段をさらに備えることを特徴とする。
なお、上記付勢手段には、弾性変形して反発力を生じる、板バネやコイルバネ、又は、空圧機構や油圧機構を含む。
In order to achieve the above object, a stage apparatus of the present invention includes a base, a table mounted on the base and moving relative to the base, a linear motor for moving the table, the table, and the base. And a brake mechanism that fixes the position of the table with respect to the base. The brake mechanism is provided on the table and the base and faces each other. A pair of electrode plates, and an ER gel sheet that is disposed between the pair of electrode plates and contains electrorheological particles (ER particles) in a gel-like medium, and the ER gel sheet is applied with a voltage. In the absence, the ER particles are raised on the surface of the gel-like medium, which causes the table to slide on the ER gel sheet. Therefore, when the voltage is applied, the ER particles sink into the medium, whereby the contact area between the surface of the gel-like medium and the table or the base is increased. The adhesiveness is increased to increase the position of the table, and the table is fixed in position, and further provided with urging means for pressing the brake mechanism toward the table or the base (always).
The urging means includes a leaf spring, a coil spring, a pneumatic mechanism, or a hydraulic mechanism that elastically deforms and generates a repulsive force.
本発明のステージ装置によれば、ブレーキ機構に電圧を印加することよって、ERゲルシートのER粒子がゲル状の媒体内に沈み込み、同媒体表面とテーブル等との接触面積が増加することでテーブルの位置固定が行われる。このような構成の場合、機械的なブレーキ機構を用いた場合に比べて微小なブレが生じにくいため、位置固定の精度を向上させることができる。
また、ERゲルシートは、電圧を印加した際にその厚みが僅かに収縮する性質を有しているが、本発明のステージ装置によれば、ERゲルシートをテーブル又はベースに向けて(常時)押し付ける付勢手段を備えているので、シート厚の微小変化がテーブルの位置固定に及ぼす影響が最小限に抑えられ、その結果、テーブルの高精度な位置固定が可能となる。
According to the stage apparatus of the present invention, by applying a voltage to the brake mechanism, the ER particles of the ER gel sheet sink into the gel-like medium, and the contact area between the surface of the medium and the table increases. The position is fixed. In the case of such a configuration, since minute blurring is less likely to occur than in the case where a mechanical brake mechanism is used, the accuracy of position fixing can be improved.
Further, the ER gel sheet has a property that its thickness slightly contracts when a voltage is applied. However, according to the stage apparatus of the present invention, the ER gel sheet is pressed against the table or the base (always). Since the biasing means is provided, the influence of the minute change in the sheet thickness on the position fixing of the table is minimized, and as a result, the position fixing of the table can be performed with high accuracy.
本発明のステージ装置は、また、前記ブレーキ機構が取り付けられる保持部材と、該保持部材を前記テーブルに垂直な方向に移動可能にガイドするガイド手段と、をさらに備えるものとすることができる。
このような構成によれば、保持部材およびそれに取り付けられたブレーキ機構がテーブルに垂直な方向(上下方向)にガイドされており、横方向への移動が抑えられているので、テーブルの位置固定の精度をより高めることができる。
The stage apparatus of the present invention may further include a holding member to which the brake mechanism is attached, and guide means for guiding the holding member so as to be movable in a direction perpendicular to the table.
According to such a configuration, the holding member and the brake mechanism attached thereto are guided in a direction (vertical direction) perpendicular to the table, and the movement in the lateral direction is suppressed, so that the position of the table is fixed. The accuracy can be further increased.
テーブルは、ベースに対してXYθ方向に相対移動する四角形のテーブルであってもよく、この場合、該テーブルの四辺のそれぞれに前記ブレーキ機構が設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、ブレーキ機構がテーブル全周にわたって配置されているので、ブレーキ機構の固定力をテーブルに対して均一的に付与することができる。
The table may be a rectangular table that moves relative to the base in the XYθ direction. In this case, it is preferable that the brake mechanism is provided on each of the four sides of the table.
According to such a configuration, since the brake mechanism is arranged over the entire periphery of the table, the fixing force of the brake mechanism can be uniformly applied to the table.
他のステージ装置は、
ベースと、該ベース上に搭載され、該ベースに対し相対移動するテーブルと、該テーブルを移動させるためのリニアモータと、前記テーブルと前記ベースとの間に配置された、前記テーブルが前記ベースに対して相対移動する際の抵抗力を調整するダンパー機構と、を備えるステージ装置であって、前記ダンパー機構は、前記テーブル及び前記ベースにそれぞれ設けられた、互いに対向する一対の電極板と、前記一対の電極板の間に配置された、ゲル状の媒体内に電気レオロジー粒子(ER粒子)を含有するERゲルシートと、を有し、該ERゲルシートが、電圧が印加されていない状態では前記ER粒子が前記ゲル状の媒体の表面に浮き出ており、これにより、前記テーブルが前記ER粒子上を滑動しながら低摩擦状態で移動可能となり、
電圧が印加された状態では、前記ER粒子が前記媒体内に沈み込み、これにより、前記ゲル状の媒体の表面と、前記テーブル又は前記ベースとの接触面積が、印加された電圧の大きさに応じて増加して接着性が増し、前記抵抗力が調整されるものであり、前記ダンパー機構を前記テーブル又は前記ベースに向けて押し付ける付勢手段をさらに備えることを特徴とする。
Other stage devices
A base, a table mounted on the base and moving relative to the base, a linear motor for moving the table, and the table disposed between the table and the base. A damper mechanism for adjusting a resistance force when moving relative to each other, wherein the damper mechanism is provided on the table and the base, respectively, and a pair of electrode plates facing each other; An ER gel sheet containing electrorheological particles (ER particles) in a gel-like medium disposed between a pair of electrode plates, and the ER particles are in a state where no voltage is applied. Floating on the surface of the gel-like medium, thereby allowing the table to move in a low friction state while sliding on the ER particles,
In a state where a voltage is applied, the ER particles sink into the medium, whereby the contact area between the surface of the gel-like medium and the table or the base becomes the magnitude of the applied voltage. Accordingly, the adhesiveness is increased and the resistance is adjusted, and the apparatus further comprises an urging unit that presses the damper mechanism toward the table or the base.
このようなステージ装置によれば、前記テーブルが前記ベースに対して相対移動する際の抵抗力を調整するダンパー機構を備えているので、ERゲルシートに印加される電圧を変化させることで、テーブルとベースとの摩擦力を適宜調整することができる。このように、いわば、機械系にダンパー要素が付与されているので、このステージ装置によれば、サーボ特有のハンチングを抑えることが可能となる。なお、ERゲルシートに常に電圧をかけておくようにすれば、応答性の向上を図ることができる。 According to such a stage apparatus, since the table is provided with a damper mechanism that adjusts a resistance force when the table moves relative to the base, the voltage applied to the ER gel sheet can be changed to change the table and The frictional force with the base can be adjusted as appropriate. Thus, since the damper element is added to the mechanical system, hunting peculiar to the servo can be suppressed according to this stage device. In addition, if a voltage is always applied to the ER gel sheet, the responsiveness can be improved.
また、加工装置は、上記本発明の、ブレーキ機構を備えたステージ装置と、該ステージ装置の前記テーブル上に保持されるワークに接触して該ワークを加工する工具と、を具備し、前記工具が前記ワークに接触する加工始めの時点において、前記ERゲルシートに電圧が印加され、前記テーブルが前記ベースに位置固定される。 Further, machining apparatus, comprising the present invention, a stage apparatus provided with a brake mechanism, a tool for machining the workpiece in contact with the workpiece to be held on the table of the stage apparatus, the said at the time of machining start the tool comes into contact with the workpiece, the ER gel sheet a voltage is applied to the table Ru fixed in position on the base.
このように、本発明のステージ装置を加工装置に利用した際には、工具が前記ワークに接触する「加工始め」の時点において前記ERゲルシートに電圧を印加するようにすることが好ましい。電圧の印加により、テーブルとベースとが互いに位置固定され、両者間の見かけ上の剛性が上がる。そのため、加工始めにおけるテーブルの微振動(ビビリ)や加工負荷による位置ずれを抑えることが可能となる。 Thus, when the stage apparatus of the present invention is used in a processing apparatus, it is preferable to apply a voltage to the ER gel sheet at the time of “start of processing” when the tool contacts the workpiece. By applying a voltage, the table and the base are fixed to each other, and the apparent rigidity between the two is increased. For this reason, it is possible to suppress positional deviation due to micro vibration (chatter) of the table and processing load at the beginning of processing.
また、他の加工装置は、上記の、ダンパー機構を備えたステージ装置と、該ステージ装置の前記テーブル上に保持されるワークに接触して該ワークを加工する工具と、を具備する加工装置であって、加工状況に対応して前記抵抗力を調整することを特徴とする。 Also, other processing devices, the upper SL, a stage apparatus provided with a damper mechanism, the processing apparatus comprising a tool, the machining of the workpiece in contact with the workpiece to be held on the table of the stage apparatus In this case, the resistance force is adjusted in accordance with the processing situation.
上述したように、本発明によれば、電気レオロジー(ER)ゲルシートを利用したブレーキ機構を備え、テーブルの高精度な位置固定を可能にしたステージ装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a brake mechanism which utilizes an electric rheological (ER) gel sheet, Ru can provide stage equipment that enables highly accurate position fixing of the table.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明のステージ装置の一形態を示す分解斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the stage apparatus of the present invention.
(第1の実施形態)
図1に示すように、本実施形態のXYθステージ装置1は、ベース41と、そのベース41上に搭載され、同ベースに対して相対移動するテーブル21と、を備えている。また、ベース41とテーブル21との間には、テーブル21を移動させるためのリニアモータ20が設けられている。
なお、本実施形態では、テーブル21がベース41上に載せられただけの基本的な構成について説明するが、テーブル21の四隅部を上下一対のボールで挟持するようにした例(図4参照)については他の実施例で後述する。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the XYθ
In the present embodiment, a basic configuration in which the table 21 is simply placed on the
ベース41及びテーブル21はいずれも略正方形の輪郭形状を有している。本実施形態では、ベース41及びテーブル21がほぼ同じ大きさとされているが、これに限定されるものではない。例えば、テーブル21がベース41よりも一回り小さく形成されていてもよい。また、テーブル21やベース41の角部が面取りされていてもよい。
Both the
ベース41の上面の四隅には、テーブル21を支持するためのコロ機構46がそれぞれ設けられている。このコロ機構46は、ボール49と、このボール49を上下から挟み込む硬質材の円板48、48と、各円板48を保持する四角い保持プレート47、47とを有している。
上側の保持プレート47はテーブル21の下面の四隅に取り付けられている。下側の保持プレート47はベース41の上面の四隅に取り付けられている。各保持プレート47の中央には丸い孔47aが形成されており、この孔47a内に円板48が嵌め込まれる。このような構成により、孔47aの内周及び円板48の片面によって円形の凹部が構成され、この凹部にボール49が配置されるようになっている。
The
テーブル21は、上記のように構成されたコロ機構46を介してベース41上に搭載され、テーブル21とベース41との間にはボール49が介在した状態となっている。このような構成により、テーブル21とベース41との間に一定の間隔が確保され、テーブル21が一平面内でベース41に対しXYθ方向に自由に移動可能となっている。
The table 21 is mounted on the
リニアモータ20は、強磁性体からなりテーブル21の下面に取り付けられる細長い板状の永久磁石26X、26X、26Y、26Y(以下、単に「永久磁石26」ともいう)と、これら各永久磁石26に対応してベース41上に設けられた平コイル24X、24X、24Y、24Y(以下、単に「平コイル24」ともいう)と、を有している。
The
4つの永久磁石は26X、26X、26Y、26Yは、正方形を形作るように配置されている。具体的には、一対の永久磁石26X、26Xが、ベース41の中央の穴27を挟むようにY軸上に配置され、互いに平行となっている。他の一対の永久磁石26Y、26Yは、同じ穴27を挟むようにX軸上に配置され、互いに平行となっている。各平コイル24は、これら各永久磁石26に対応して各磁石26の下方に1つずつ配置されている。
The four
永久磁石26X、26X及び平コイル24X、24Xは、テーブル21をX方向に移動させるためのものであり、他の一対の永久磁石26Y、26Y及び平コイル24Y、24Yは、テーブル21をY方向に移動させるためのものである。
各平コイル24は長方形の輪郭形状を有し、ベース41の上面で薄く形成されている。各平コイル24は、永久磁石26の長手方向(SN極)に対し、平コイル24の長手方向が直交するような位置関係で配置されている。
The
Each
テーブル21をベース41上に搭載すると、各永久磁石26X、26X、26Y、26Yとベース41との間に吸引力が生じ、これにより、テーブル21とベース41とが互いに引き寄せられることとなる。但し、上記の通り、テーブル21とベース41との間にはコロ機構46のボール49が介在しているので、両部材21、41間は一定の間隔に保たれている。
When the table 21 is mounted on the
次に、電気レオロジー(ER)ゲルシートを利用したブレーキ機構50について説明する。
ブレーキ機構50は、図1に示すように、テーブル21とベース41との間の、テーブル21の四辺に対応する位置に1つずつ配置されている。このブレーキ機構50は、ERゲルシート55(詳細下記)と、同シート55を上下から挟む一対の電極板(上電極板52A及び下電極板52B)とで構成されている。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
上電極板52Aは、テーブル21の下面に設けられている。下電極板52Bは、弾性体58(詳細後述)を介してベース41の上面に設けられている。両電極板52A、52Bはいずれも、アルミ合金等からなるシート状の電極であって、ERゲルシート55の上下面とほぼ同じ大きさに形成されている。
本実施形態では一例として、上電極板52AのみがERゲルシート55に対して滑動可能とされており、下電極板52BはERゲルシート55に対して滑動することはない。これを実現するためには、例えば、下電極板52Bのみに粗面加工を施し、下電極板52BとERゲルシート55との間の摩擦抵抗を相対的に大きくし、上部電極52AとERゲルシート55との間の滑動が優先して起こるようにすればよい。
The upper electrode plate 52 </ b> A is provided on the lower surface of the table 21. The
In the present embodiment, as an example, only the upper electrode plate 52 </ b> A can slide with respect to the
図2は、図1のA−A切断線における縦断面図であり、ブレーキ機構50の構成を示している。
ERゲルシート55は、電圧を印加することにより物性(せん断力等)が変化する新機能性材料であり、図2に示すように、ゲル状媒体59内にER粒子57を含有し、全体としてシート状に形成されている。このERゲルシート55としては、例えば特開2005−255701に開示されたものを使用することができる。ERゲルシート55の素材であるERゲルは、ゲル骨格中にER粒子57が分散された液状電気絶縁性媒体が封じ込まれた構造をしている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line AA in FIG. 1 and shows the configuration of the
The
ER粒子57は、滑り特性のよい球状の粒子であり、電気絶縁性の媒体内に分散してER効果を示す。一例としては、シリカゲル、セルロース、でんぷん、大豆カゼイン、ポリスチレン系イオン交換樹脂等のように、粒子の表面に水を吸着保存する固体粒子やカーボン粒子などである。
The
液状電気絶縁性媒体としては、シリコーンオイル、塩化ジフェニル、トランスオイルなどである。このうち、シリコーンオイルは電気絶縁性に優れ、物理的、化学的にも安定であり、さらに難燃性も高いため好ましく用いることができる。 Examples of the liquid electrically insulating medium include silicone oil, diphenyl chloride, and trans oil. Of these, silicone oil is preferably used because it has excellent electrical insulation, is physically and chemically stable, and has high flame retardancy.
このERゲルシート55においては、ER粒子57が分散した液状絶縁性媒体がゲル骨格中に保持されているのでER粒子57が沈降・凝集することがない。また、シート状とされているので取扱い性がよく、ステージ機構1に組み込む際に特別なシール機構を必要とすることもない。
In this
上記のように構成されたERゲルシート55は、次のようなメカニズムで動作をする。
まず、図2(A)に示すように、上下の電極板52A、52B間に電圧を印加していない状態では、ゲル状媒体59の表面からER粒子57が浮き出ている。ER粒子57はゲル状媒体59に拘束されているので、同媒体内で大きく動くことはない。
The
First, as shown in FIG. 2A, in the state where no voltage is applied between the upper and
このように、ER粒子57が浮き出た状態では、ER粒子57と上電極板52Aとが低摩擦状態となり、上電極板52A(及びそれが取り付けられたテーブル21)がERゲルシート55上で低摩擦状態で滑動可能となる。
Thus, in a state where the
一方、図2(B)に示すように、上下の電極板52A、52B間に電圧を印加すると、ER粒子57同士が互いに引き合い、ゲル状媒体59の表面に浮き出ていた粒子が同媒体59内に沈み込む。この沈み込みにより、上電極板52Aとゲル状媒体59との接触面積が徐々に増加する。
ここで、ゲル状媒体59は非常に高い濡れ特性を持つことから、このように接触面積が増加するのに応じて、上電極板52Aに対する接着性が増していく。これにより、上電極板52A(及びそれが取り付けられたテーブル21)がベース41に対して移動不能となりその場で位置固定されることとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, when a voltage is applied between the upper and
Here, since the gel-
ところで、ERゲルシート55は、電圧が印加されER粒子57がゲル状媒体59内に沈み込むのに伴って、その厚みが僅かに収縮する性質を有する。例えば、厚み0.5mmのシートで2μm程度収縮することもある。このERゲルシートの厚みの微小変化が、ステージ装置1の位置固定精度に与える影響を最小限に抑えるために、本実施形態のステージ装置1では、図1に示すように、ブレーキ機構50の下に弾性体58が設けられている。
By the way, the
弾性体58は、弾性変形して反発力を生じるものであれば特に限定されるものではなく、一例として、板バネやコイルバネ、又は、空圧機構や油圧機構を利用することができる。図3は、ブレーキ機構50とこの弾性体58との関係を模式的に示す側面図である。図3(A)は、ブレーキ機構50に電圧が印加されていない状態を示し、図3(B)は電圧が印加された状態を示している。
図3(A)に示すように、テーブル21はボール49を介してベース41上に載せられただけの状態となっているが、同テーブル21には、テーブル21の自重及び/又は上述した永久磁石26(図1参照)の吸引力による下向きの力がかかっている。そのため、ER粒子57がゲル状媒体59の上面に浮き出たとしても、当然ながらテーブル21全体が持ち上がるということはない。
The
As shown in FIG. 3A, the table 21 is only placed on the
弾性体58は、やや圧縮された状態で、ブレーキ機構50とベース41との間に配置されている。弾性体58の圧縮により生じた反発力は、ブレーキ機構50全体をテーブル21に向けて押し付ける付勢力として、同機構50の下電極板52Bに作用している。
The
本実施形態のステージ装置1では、このように、ERゲルシート55を利用したブレーキ機構50の下に弾性体58が介装されており、この弾性体58からの付勢力によりブレーキ機構50がテーブル21に向けて押し付けられているので、図3(B)に示すようにブレーキ機構50に電圧が印加され、それによりERゲルシート55の厚みが僅かに収縮したとしても、ERゲルシート55をテーブル21の下面(具体的には「上電極板52A」)に良好に密着させることができる。そのため、ERゲルシート55とテーブル21の下面(具体的には上電極板52A)との接触面積が十分に保たれ、テーブル21を位置固定するための固定力を十分に得ることができる。
In the
また、ERゲルシート55の上面がテーブル21の下面(上電極板52A)に粘着したままの状態で同シート55の厚みが収縮すると、テーブル21の側辺の中央部に下向きの力が作用することとなる。そのため、場合によっては、その力を受けてテーブル21が僅かに変形し、テーブル21の平面度に影響が及ぶおそれがあるが、本発明によれば、弾性体58によりERゲルシート58がテーブル21側に向けて押し付けられているので、そのような問題も生じにくい。
In addition, when the thickness of the
以上、本発明の一形態について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、種々変更可能である。
例えば、上記構成とは逆に、電圧を印加しない状態でテーブル21とベース41との間の摩擦力が高い状態となり、電圧を印加した際にテーブル21とベース41との間の摩擦力が低減する構成とすることもできる。
As mentioned above, although one form of this invention was demonstrated referring drawings, this invention is not limited to the said structure, A various change is possible.
For example, contrary to the above configuration, the frictional force between the table 21 and the
(第2の実施形態)
図4は、本発明のステージ装置の他の例を示す縦断面図である。図5は、図4のステージ装置の隅部におけるコロ機構(球面案内機構)を示す分解斜視図である。
図4に示すステージ装置は、テーブル21の四隅部(図1参照)を上下一対のボール49A、49Bで挟み込んで支える構成となっている。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another example of the stage apparatus of the present invention. FIG. 5 is an exploded perspective view showing a roller mechanism (spherical guide mechanism) at the corner of the stage apparatus of FIG.
The stage apparatus shown in FIG. 4 has a structure in which the four corners (see FIG. 1) of the table 21 are sandwiched and supported by a pair of upper and
下側のボール49Bは、図5に示すように、ベース41上に配置されたリング状の保持部材47Bの中央の円形凹部内に配置されている。上側のボール49Aも、同様のリング状の保持部材47A内に配置されている。この保持部材47Aは、テーブル21との間に所定の隙間をあけて同テーブル21の上方に配置された上板45の下面に取り付けられている。上板45は、ベース41上面の隅部に沿うようなL字に形成されたL字部材44の上端部に固定され、テーブル21と平行をなしている。
As shown in FIG. 5, the
本実施形態では、このような構成により、テーブル21の四隅部が上下一対のボール49A、49Bに支持され、テーブル21が一平面内においてXYθ方向に自由に移動可能となっている。この構成では、上側のボール49Aにより、テーブル21の四隅部を上方から押さえ付けられているので、テーブル21が上方へ持ち上がることがない。
このような構成であっても、上述したような本発明による作用効果は上記形態(図1参照)と同様に得ることが可能である。
In this embodiment, with such a configuration, the four corners of the table 21 are supported by a pair of upper and
Even with such a configuration, the effects of the present invention as described above can be obtained in the same manner as in the above-described embodiment (see FIG. 1).
(第3の実施形態)
図6は、本発明のステージ装置の更に他の例を示す縦断面図である。
同図に示すステージ装置では、ERゲルシート55を利用したブレーキ機構50がブロック51を介して弾性体58上に配置されている。弾性体58からの反発力は、ブロック51を介して、上記同様ブレーキ機構50の下面に作用するようになっている。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing still another example of the stage apparatus of the present invention.
In the stage apparatus shown in the figure, a
弾性体58及びブロック51の周囲には、ベース41からテーブル21に向かって上向きに立ち上がったガイド用の側壁61A、61Bが設けられている。側壁61A、61Bとブロック51の側面との間には、リニアベアリングと同じようなコロ61Cが介装されており、これにより、ブロック51及びその上部に配置されたブレーキ機構50は、横方向への動きが制限され、上下方向(テーブル21に垂直な方向)のみに移動できるようになっている。
Around the
図3に示したような上記実施形態の構成の場合、テーブル21からブレーキ機構50に横方向の力が加わった際に、その力が弾性体58にも伝わり、同弾性体58が横方向に変形することでテーブル21が所定位置から僅かにずれる可能性があり得る。これに対して、本実施形態の構成では、側壁61A、61B等を設けてブロック51(ひいてはその上部に配置されたブレーキ機構50)の横方向への移動を防止しているので、テーブル21の僅かな位置ずれが防止され、テーブル21の位置固定の精度をより向上させることが可能となる。
In the case of the configuration of the above embodiment as shown in FIG. 3, when a lateral force is applied from the table 21 to the
なお、上記したステージ装置(例えば図1のステージ装置1)は、例えば加工装置に搭載して使用することができる。この場合、加工装置の工具が、ステージ装置1のテーブル21上に保持されたワークに接する際(これを「加工始め」という)に、ERゲルシート55に電圧を印加するように構成することが好ましい。これにより、テーブル21とベース41とが互いに位置固定され、両者間の見かけ上の剛性が上がる。そのため、加工始めにおけるテーブル21の微振動(ビビリ)や加工負荷による位置ずれを抑えることが可能となる。
Note that the above-described stage apparatus (for example, the
また、ERゲルシート55は、ステージ装置におけるダンパー機構としても利用可能であるし、そのようなステージ装置を加工装置に搭載して使用することもできる。
Further, the
1・・・ステージ装置、
20・・・リニアモータ、21・・・テーブル、24X、24Y・・・平コイル、26X、26Y・・・永久磁石、27・・・穴
41・・・ベース、44・・・L字部材、45・・・上板、46・・・コロ機構、47・・・保持プレート、47A、47B・・・保持部材、47a・・・孔、49、49A、49B・・・ボール
50・・・ブレーキ機構、52A、52B・・・電極板、55・・・ERゲルシート、57・・・ER粒子、58・・・弾性体、59・・・ゲル状媒体
61A、61B・・・側壁、61C・・・コロ
1 ... Stage device,
20 ... Linear motor, 21 ... Table, 24X, 24Y ... Flat coil, 26X, 26Y ... Permanent magnet, 27 ...
Claims (5)
該ベース上に搭載され、該ベースに対し相対移動するテーブルと、
該テーブルを移動させるためのリニアモータと、
前記テーブルと前記ベースとの間に配置された、前記テーブルを前記ベースに対して位置固定するブレーキ機構と、を備えるステージ装置であって、
前記ブレーキ機構は、
前記テーブル及び前記ベースにそれぞれ設けられた、互いに対向する一対の電極板と、
前記一対の電極板の間に配置された、ゲル状の媒体内に電気レオロジー粒子(ER粒子)を含有するERゲルシートと、を有し、
該ERゲルシートは、
電圧が印加されていない状態では前記ER粒子が前記ゲル状の媒体の表面に浮き出ており、これにより、前記テーブルが前記ERゲルシート上を滑動しながら低摩擦状態で移動可能となり、
電圧が印加された状態では、前記ER粒子が前記媒体内に沈み込み、これにより、前記ゲル状の媒体の表面と、前記テーブル又は前記ベースとの接触面積が増加して接着性が増し、前記テーブルが位置固定されるものであり、
前記ブレーキ機構を前記テーブル又は前記ベースに向けて押し付ける付勢手段をさらに備えることを特徴とするステージ装置。 Base and
A table mounted on the base and moving relative to the base;
A linear motor for moving the table;
A stage device provided between the table and the base, and a brake mechanism for fixing the position of the table with respect to the base,
The brake mechanism is
A pair of opposing electrode plates provided on the table and the base, respectively,
An ER gel sheet that is disposed between the pair of electrode plates and contains electrorheological particles (ER particles) in a gel-like medium;
The ER gel sheet is
In a state where no voltage is applied, the ER particles are raised on the surface of the gel-like medium, thereby allowing the table to move in a low friction state while sliding on the ER gel sheet,
In a state where a voltage is applied, the ER particles sink into the medium, thereby increasing the contact area between the surface of the gel-like medium and the table or the base, thereby increasing adhesion, The table is fixed in position,
A stage device further comprising urging means for pressing the brake mechanism toward the table or the base.
該保持部材を前記テーブルに垂直な方向に移動可能にガイドするガイド手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載のステージ装置。 A holding member to which the brake mechanism is attached;
The stage apparatus according to claim 1, further comprising guide means for guiding the holding member so as to be movable in a direction perpendicular to the table.
該テーブルの4辺のそれぞれに前記ブレーキ機構が設けられていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載のステージ装置。 The table is a rectangular table that moves relative to the base in the XYθ direction,
The stage apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the brake mechanism is provided on each of the four sides of the table.
該ベース上に搭載され、該ベースに対し相対移動するテーブルと、 A table mounted on the base and moving relative to the base;
該テーブルを移動させるためのリニアモータと、 A linear motor for moving the table;
前記テーブルと前記ベースとの間に配置された、前記テーブルを前記ベースに対して位置固定するブレーキ機構と、を備えるステージ装置であって、 A stage device provided between the table and the base, and a brake mechanism for fixing the position of the table with respect to the base,
前記ブレーキ機構は、 The brake mechanism is
前記テーブル及び前記ベースにそれぞれ設けられた、互いに対向する一対の電極板と、 A pair of opposing electrode plates provided on the table and the base, respectively,
前記一対の電極板の間に配置された、ゲル状の媒体内に電気レオロジー粒子(ER粒子)を含有するERゲルシートと、を有し、 An ER gel sheet that is disposed between the pair of electrode plates and contains electrorheological particles (ER particles) in a gel-like medium;
該ERゲルシートは、 The ER gel sheet is
電圧が印加された状態では前記ER粒子が前記ゲル状の媒体の表面に浮き出ており、これにより、前記テーブルが前記ERゲルシート上を滑動しながら低摩擦状態で移動可能となり、 In a state where a voltage is applied, the ER particles are raised on the surface of the gel-like medium, thereby allowing the table to move in a low friction state while sliding on the ER gel sheet,
電圧が印加されていない状態では、前記ER粒子が前記媒体内に沈み込み、これにより、前記ゲル状の媒体の表面と、前記テーブル又は前記ベースとの接触面積が増加して接着性が増し、前記テーブルが位置固定されるものであり、 In the state where no voltage is applied, the ER particles sink into the medium, thereby increasing the contact area between the surface of the gel-like medium and the table or the base, thereby increasing the adhesion, The table is fixed in position,
前記ブレーキ機構を前記テーブル又は前記ベースに向けて押し付ける付勢手段をさらに備えることを特徴とするステージ装置。 A stage device further comprising urging means for pressing the brake mechanism toward the table or the base.
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