JP6355938B2

JP6355938B2 - Stage device with bracket

Info

Publication number: JP6355938B2
Application number: JP2014036470A
Authority: JP
Inventors: 直人鶴田
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP2015162956A

Description

この発明は，高速高応答を実現するリニアモータを利用したステージ装置であって，例えば，Ｘ軸スライド装置とその上に直交して配設したＹ軸スライド装置との間に固定用のブラケットを介在させたステージ装置に関する。 The present invention is a stage device using a linear motor that realizes high speed and high response. For example, a fixing bracket is provided between an X-axis slide device and a Y-axis slide device arranged orthogonally thereon. The present invention relates to an intervening stage apparatus.

近年，各技術分野に使用されているＸＹθ多軸ステージや運動機構部において，ワーク，工具，或いは物品や機器を高速で移動させ且つ高精度で位置決めし，しかもコンパクトで軽量な構造を有するステージ装置が求められている。ステージ装置には，高推力で高速高応答性可能なリニアモータが使用されているが，リニアモータには，電機子コイルをベース部材であるベッドにその長手方向全長に渡って固定子として配設し，ベッドに対して長手方向に摺動自在なテーブルに永久磁石から成る界磁マグネットを可動子として取り付けた可動マグネット型のリニアモータ，或いは，ベッドに界磁マグネットを固定子として設け，且つ所定の電気角だけずらした位相差をもって順次配列された複数個の電機子コイルを可動子としてテーブルに設けた可動コイル型リニアモータとがある。 In recent years, in an XYθ multi-axis stage and motion mechanism used in various technical fields, a stage device that moves a work, a tool, or an article or equipment at high speed and positions with high accuracy, and has a compact and lightweight structure. Is required. The stage device uses a linear motor capable of high thrust and high speed and high response. In the linear motor, the armature coil is arranged on the bed as the base member as a stator over the entire length in the longitudinal direction. And a movable magnet type linear motor in which a field magnet made of a permanent magnet is attached as a mover to a table slidable in the longitudinal direction with respect to the bed, or a field magnet is provided as a stator on the bed, and There is a moving coil type linear motor in which a plurality of armature coils sequentially arranged with a phase difference shifted by the electrical angle is provided on a table as a mover.

可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置として，界磁マグネットを支持するマグネットヨークを薄肉に且つ高い剛性に構成することにより，コンパクトに構成されたものが知られている。該スライド装置については，界磁マグネットを内面側に支持するマグネットヨークは，一対の対向部と，該両対向部を一体的に連結する側部連結部とから断面コ字形に構成される。マグネットヨークは，各対向部及び側部連結部を別々に製作する場合に比較して，各部を薄肉に形成しても全体の剛性を高くすることができる。ベッドの一部は，ベッド側の対向部と側部連結部とに兼用することもできる。ベッドに直動案内ユニットを介してスライド可能なテーブルは，可動コイル組立体を有している（例えば，特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art As a slide device incorporating a moving coil type linear motor, there has been known a compact device that is configured by thinly and highly rigidly forming a magnet yoke that supports a field magnet. With respect to the slide device, the magnet yoke that supports the field magnet on the inner surface side is formed in a U-shaped cross section from a pair of opposing portions and a side connecting portion that integrally connects the opposing portions. The magnet yoke can increase the overall rigidity even if each portion is formed thin, as compared with the case where each opposing portion and side connecting portion are manufactured separately. A part of the bed can also be used as the opposite part and the side connecting part on the bed side. A table slidable on a bed via a linear motion guide unit has a movable coil assembly (see, for example, Patent Document 1).

特開２０００−３３３４３５号公報JP 2000-333435 A

ところで，従来のスライド装置について，半導体・液晶関連の組立・検査装置のワークステージにおいて，水平置きでスライド装置を直交したＸＹ軸に組んだとき，上軸であるＹ軸スライド装置が撓み，可動テーブルの走行精度が悪化する可能性がある。そのため，サポート用のスライド装置を設け，上軸の両端をベースから支えるなどの対策を採る装置が知られている。しかしながら，上記のようなスライド装置では，サポート用スライド装置の影響で摺動抵抗が増大し，下軸であるＸ軸スライド装置の負荷が増えて，高速運転を行うにはモータを大型にする必要が生じる。一方，上軸のＹ軸スライド装置が撓まないように，上軸と下軸とを固定するブラケットを剛性のある無垢材で製作すると，サポート用スライド装置を設けた場合と同様に，下軸の搭載質量が大きくなり，やはり，高速運転ができない可能性がある。また，ＣＣＤカメラを搭載した検査装置や測定装置のワークステージで上軸のＹ軸スライド装置が撓むと，目標物体の焦点がずれて，正確に検査・測定ができないことになる。 By the way, with respect to the conventional slide device, when the slide device is assembled on the XY axes orthogonal to each other on the work stage of the semiconductor / liquid crystal related assembly / inspection device, the Y-axis slide device, which is the upper shaft, bends, and the movable table. There is a possibility that the running accuracy of will deteriorate. For this reason, there is known a device that employs measures such as providing a support slide device and supporting both ends of the upper shaft from the base. However, in the slide device as described above, the sliding resistance increases due to the influence of the support slide device, and the load on the X-axis slide device, which is the lower shaft, increases, and the motor needs to be large for high speed operation. Occurs. On the other hand, if the bracket that fixes the upper shaft and the lower shaft is made of solid solid material so that the Y-axis slide device of the upper shaft does not bend, the lower shaft is the same as when the support slide device is provided. As a result, there is a possibility that high-speed operation may not be possible. Also, if the upper Y-axis slide device bends on the work stage of an inspection device or measurement device equipped with a CCD camera, the focus of the target object will shift and accurate inspection and measurement will not be possible.

図７及び図８を参照して，基本的構造を有するステージ装置５１について説明する。ステージ装置５１は，下軸のＸ軸スライド装置５２，上軸のＹ軸スライド装置５５，及びＹ軸スライド装置５５上に配設されるアライメントステージ装置となる回転方向であるθ軸のθ軸ステージ５８から構成されたＸＹθステージ装置である。Ｘ軸スライド装置５２及びＹ軸スライド装置５５は，例えば，可動コイル型リニアモータ（図示せず）を内蔵したものである。ステージ装置５１は，ベッド５３とベッド５３に対して移動自在に設けられた可動テーブル（図示せず）から成るＸ軸スライド装置５２，Ｘ軸スライド装置５２の上記可動テーブルに直交して配設されたベッド５６とベッド５６に対して移動自在に設けられた可動テーブル５７から成るＹ軸スライド装置５５，及び可動テーブル５７に間座５９を介して取り付けられたベッド６６とベッド６６上に回転可能に配設されたターンテーブル６７から成るθ軸ステージ５８から構成されている。Ｙ軸スライド装置５５は，そのベッド５６の両端がベース６９に配設されたサポート用スライド装置６８に間座６２を介して固定されている。また，ステージ装置５１は，Ｘ軸スライド装置５２を構成する可動テーブル（図示せず）上に直交して配設されたＹ軸スライド装置５５を構成するベッド５６とを互いに連結する基本構造品であるブラケット６０を備えている。ブラケット６０は，その下面がＸ軸スライド装置５２の可動テーブル５４の上面に固定され，且つブラケット６０の上面側がＹ軸スライド装置５５のベッド５６の下面に固定されている。ブラケット６０は，図８に示すように，取付け用孔６３，６４が形成された矩形形状の平板６１に形成されている。 A stage apparatus 51 having a basic structure will be described with reference to FIGS. The stage device 51 is a θ-axis stage of θ-axis which is a rotation direction to be an alignment stage device disposed on the lower-axis X-axis slide device 52, the upper-axis Y-axis slide device 55, and the Y-axis slide device 55. This is an XYθ stage apparatus composed of 58. The X-axis slide device 52 and the Y-axis slide device 55 have, for example, a built-in moving coil type linear motor (not shown). The stage device 51 includes a bed 53 and a movable table (not shown) provided movably with respect to the bed 53. The stage device 51 is disposed perpendicular to the movable table of the X-axis slide device 52. A Y-axis slide device 55 comprising a bed 56 and a movable table 57 provided so as to be movable with respect to the bed 56, and a bed 66 attached to the movable table 57 via a spacer 59 and rotatable on the bed 66. The θ-axis stage 58 is composed of a turntable 67 provided. The Y-axis slide device 55 is fixed to a support slide device 68 provided on the base 69 at both ends of the bed 56 via a spacer 62. Further, the stage device 51 is a basic structure product that mutually connects a bed 56 constituting a Y-axis slide device 55 arranged orthogonally on a movable table (not shown) constituting the X-axis slide device 52. A bracket 60 is provided. The lower surface of the bracket 60 is fixed to the upper surface of the movable table 54 of the X-axis slide device 52, and the upper surface side of the bracket 60 is fixed to the lower surface of the bed 56 of the Y-axis slide device 55. As shown in FIG. 8, the bracket 60 is formed on a rectangular flat plate 61 in which mounting holes 63 and 64 are formed.

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，Ｘ軸スライド装置とＹ軸スライド装置との間に剛性維持のため補強部材となるブラケットを介在させ，ブラケットの軽量化を達成するためその形状を最適化し，ステージ装置の高速高加速運転をブラケットで阻害することなく，Ｙ軸スライド装置のベッドの撓みを可及的に最小限に抑えてＹ軸スライド装置の可動テーブルの変位を小さくし，それによって高精度化を達成することを特徴とするブラケットを備えたステージ装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to achieve a reduction in weight of the bracket by interposing a bracket serving as a reinforcing member for maintaining rigidity between the X-axis slide device and the Y-axis slide device. The shape is optimized, and the Y-axis slide device's movable table's displacement is reduced by minimizing the bed deflection of the Y-axis slide device as much as possible without hindering the high-speed and high-acceleration operation of the stage device. Thus, it is to provide a stage apparatus having a bracket characterized in that high accuracy is achieved.

この発明は，第１ベッド及び前記第１ベッドに対して第１リニアモータによって摺動自在に設けられた第１可動テーブルから構成されたＸ軸スライド装置，並びに前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルに対して直交して固設された第２ベッド及び前記第２ベッドに対して第２リニアモータによって摺動自在に設けられた第２可動テーブルから構成されたＹ軸スライド装置を備えたステージ装置において，
前記Ｘ軸スライド装置を構成する前記第１可動テーブル，及び前記Ｙ軸スライド装置を構成する前記第２ベッドとにそれぞれ固定されて前記前記第１可動テーブルに対して前記第２ベッドを固設するブラケットを備えており，
前記ブラケットは，外形と断面が移動方向の長さが幅より長く形成された実質的に矩形形状の平板で形成されており，
前記ブラケットは，前記移動方向の長さが前記第２ベッドより短く且つ前記第２可動テーブルより長く形成されており，
前記ブラケットの幅は，前記第１可動テーブルの摺動方向の長さより短く且つ前記第２ベッドの幅と実質的に同一に形成されており，
前記ブラケットは，前記移動方向の両端部が両側部から中央部に向って幅小になる肉抜きされたＶ字状切欠き部でそれぞれ形成された一対のつの部と，前記両端部における前記つの部間で前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルを取り付けるための取付け面を形成する本体部とから形成されていることを特徴とするブラケットを備えたステージ装置に関する。 The present invention relates to an X-axis slide device comprising a first bed and a first movable table slidably provided with respect to the first bed by a first linear motor, and the first of the X-axis slide device. A Y-axis slide device comprising a second bed fixed orthogonally to the movable table and a second movable table slidably provided to the second bed by a second linear motor is provided. In the stage device,
The second bed is fixed to the first movable table by being respectively fixed to the first movable table constituting the X-axis slide device and the second bed constituting the Y-axis slide device. With brackets,
The bracket is formed of a substantially rectangular flat plate whose outer shape and cross section are formed so that the length in the moving direction is longer than the width.
The bracket is formed such that a length in the moving direction is shorter than the second bed and longer than the second movable table,
The width of the bracket is shorter than the length of the first movable table in the sliding direction and is substantially the same as the width of the second bed;
The bracket includes a pair of portions each formed by a cut V-shaped cutout portion whose width in the moving direction is reduced from both sides toward the center, and the brackets at the both ends. The present invention relates to a stage apparatus provided with a bracket, characterized in that it is formed from a main body part that forms an attachment surface for attaching the first movable table of the X-axis slide device between the parts.

このステージ装置において，前記ブラケットの下面は前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルの上面に固定されており，前記ブラケットの上面は前記Ｙ軸スライド装置の前記第２ベッドの下面に固定されているものである。 In this stage device, the lower surface of the bracket is fixed to the upper surface of the first movable table of the X-axis slide device, and the upper surface of the bracket is fixed to the lower surface of the second bed of the Y-axis slide device. It is what.

また，このステージ装置において，前記Ｘ軸スライド装置は，前記第１ベッドに固定された第１軌道レールと前記第１可動テーブルに固定され且つ前記第１軌道レールを往復移動する第１スライダから成る第１直動案内ユニットが介在しており，また，前記Ｙ軸スライド装置は，前記第２ベッドに固定された第２軌道レールと前記第２可動テーブルに固定され且つ前記第２軌道レールを往復移動する第２スライダから成る第２直動案内ユニットが介在しているものである。 Further, in this stage apparatus, the X-axis slide device includes a first track rail fixed to the first bed and a first slider fixed to the first movable table and reciprocatingly moving on the first track rail. A first linear guide unit is interposed, and the Y-axis slide device is fixed to the second track rail fixed to the second bed and the second movable table, and reciprocates between the second track rails. A second linear motion guide unit composed of a moving second slider is interposed.

また，このステージ装置において，前記Ｖ字状切欠き部は，前記ブラケットの前記両端部に対称に形成されており，前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルの幅方向両端面に達していないものである。 Further, in this stage device, the V-shaped notch portions are formed symmetrically at the both end portions of the bracket and do not reach both end surfaces in the width direction of the first movable table of the X-axis slide device. Is.

また，このステージ装置は，前記Ｙ軸スライド装置の前記第２可動テーブルには，前記第２可動テーブルに対して回転方向に移動するターンテーブルを備えたθ軸ステージが配設されている。 In this stage apparatus, the second movable table of the Y-axis slide device is provided with a θ-axis stage having a turntable that moves in the rotational direction with respect to the second movable table.

このステージ装置は，前記ブラケットにおける前記つの部と前記本体部との前記両側部には，前記Ｙ軸スライド装置の前記第２ベッドを取り付けるための複数個の第１取付け用孔が前記ブラケットの前記移動方向に沿って形成されており，また，前記ブラケットにおける前記本体部には，前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルを取り付けるための複数個の第２取付け用孔が前記ブラケットの幅方向に沿って形成されているものである。 In the stage device, a plurality of first mounting holes for mounting the second bed of the Y-axis slide device are formed on both side portions of the one portion and the main body portion of the bracket. A plurality of second mounting holes for mounting the first movable table of the X-axis slide device are formed in the bracket body in the width direction of the bracket. It is formed along.

このステージ装置は，前記ブラケットの前記本体部には，前記ブラケットを軽量にするための少なくとも１個の貫通孔が形成されており，前記貫通孔は，前記本体部に形成された前記第２取付け用孔間に形成されているものである。 The stage apparatus, the main body portion of the bracket, the bracket being at least one through hole is formed to the light, said through hole, said second attachment formed in the body portion are those formed between use hole.

また，前記ブラケットは，前記両端部の前記つの部の前記移動方向の長さが前記本体部の前記移動方向の長さに実質的に同一になるように形成されている。更に，前記ブラケットの全長は，前記Ｙ軸スライド装置の前記第２可動テーブルの移動ストロークより長く形成されている。また，前記ブラケットは，アルミニウム合金製であり，表面にアルマイト被覆層で覆われているものである。 In addition, the bracket is formed such that the length in the moving direction of the one portion at both ends is substantially the same as the length in the moving direction of the main body portion. Furthermore, the overall length of the bracket is longer than the moving stroke of the second movable table of the Y-axis slide device. The bracket is made of an aluminum alloy and is covered with an alumite coating layer on the surface.

この発明によるブラケットを備えたステージ装置は，上記のように，Ｘ軸スライド装置とＹ軸スライド装置との間で剛性を維持する補強部材となるブラケットを介在させ，ブラケットの軽量化を達成するため，ブラケットの形状を最適化して，軽量化してブラケットによるステージ装置の高速高加速運転を阻害することなく，Ｘ軸スライド装置上に配設されたＹ軸スライド装置のベッドの撓みを小さく抑えて，Ｙ軸スライド装置の可動テーブルの変位量を小さくし，それによってステージ装置の高精度化を達成することができる。また，このステージ装置は，水平置きで，上軸のスライド装置の両端部を支えるためにサポート用のスライド装置を設ける従来構造に対し，下軸のスライド装置に作用する負荷を小さくできるので，リニアモータが可動テーブルを駆動して加減速させるために必要な最大推力を下げることができ，ステージ装置のより高速高加速で稼働できる。また，ブラケットを軽量化することで，Ｙ軸スライド装置やθ軸ステージ等のＸ軸スライド装置の可動テーブルに搭載される可動部材のイナーシャが小さくなり，加減速させるために必要な最大推力を下げることができ，可動テーブルをより高速高加速で稼働でき，ステージ装置を高速高応答で位置決めが可能になる。また，このステージ装置は，下軸のスライド装置の可動テーブルからオーバーハングした上軸のスライド装置の撓みを効率的に抑え，ステージ装置のＹ軸スライド装置の可動テーブルの変位を小さく抑えられ，高精度化を達成できる。 As described above, the stage device including the bracket according to the present invention interposes a bracket serving as a reinforcing member for maintaining rigidity between the X-axis slide device and the Y-axis slide device, and achieves weight reduction of the bracket. Optimize the shape of the bracket, reduce the weight and suppress the high-speed high-acceleration operation of the stage device by the bracket, suppress the bed deflection of the Y-axis slide device arranged on the X-axis slide device, It is possible to reduce the amount of displacement of the movable table of the Y-axis slide device, thereby achieving high accuracy of the stage device. In addition, this stage device can be placed horizontally and the load acting on the lower shaft slide device can be reduced compared to the conventional structure in which a slide device for support is provided to support both ends of the upper shaft slide device. The maximum thrust required for the motor to accelerate and decelerate by driving the movable table can be reduced, and the stage device can be operated at higher speed and higher acceleration. In addition, by reducing the weight of the bracket, the inertia of the movable member mounted on the movable table of the X-axis slide device such as the Y-axis slide device or the θ-axis stage is reduced, and the maximum thrust required for acceleration / deceleration is reduced. The movable table can be operated at higher speed and higher acceleration, and the stage device can be positioned at higher speed and higher response. In addition, this stage device efficiently suppresses the deflection of the upper-axis slide device overhanging from the movable table of the lower-axis slide device, and suppresses the displacement of the movable table of the Y-axis slide device of the stage device. Accuracy can be achieved.

この発明によるブラケットを備えたステージ装置の一実施例であるＸＹθステージ装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows XY (theta) stage apparatus which is one Example of the stage apparatus provided with the bracket by this invention. 図１のＣ方向から見たＸＹθステージ装置を示す平面図である。It is a top view which shows the XY (theta) stage apparatus seen from the C direction of FIG. 図１のＤ方向から見たＸＹθステージ装置を示す平面図である。It is a top view which shows the XY (theta) stage apparatus seen from the D direction of FIG. 図１のＸＹθステージ装置におけるＸ軸スライド装置又はＹ軸スライド装置に組み込まれたリニアモータを説明するためベッドと可動テーブルとの間に位置するリニアモータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the linear motor located between a bed and a movable table in order to demonstrate the linear motor integrated in the X-axis slide apparatus or Y-axis slide apparatus in the XY (theta) stage apparatus of FIG. この発明によるブラケットを備えたステージ装置に組み込まれているブラケットの一実施例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Example of the bracket integrated in the stage apparatus provided with the bracket by this invention. この発明によるブラケットを備えたステージ装置に組み込まれているブラケットの別の実施例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another Example of the bracket integrated in the stage apparatus provided with the bracket by this invention. 多軸ステージ装置に基本的なブラケットを組み込んだ一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example which incorporated the basic bracket in the multi-axis stage apparatus. 図７の多軸ステージ装置に組み込まれる基本的なブラケットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the basic bracket integrated in the multi-axis stage apparatus of FIG. ブラケットの荷重による変形を有限要素法で評価するためのＹ軸スライド装置とＸ軸スライド装置の可動テーブルとの間にブラケットを介在させたモデルを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the model which interposed the bracket between the Y-axis slide apparatus for evaluating the deformation | transformation by the load of a bracket with a finite element method, and the movable table of an X-axis slide apparatus. 図９のモデルを用いてブラケットを使用した場合の撓みについての解析結果を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the analysis result about the bending at the time of using a bracket using the model of FIG. ブラケットの長さと上軸となるＹ軸スライド装置全体の最大変位の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the length of a bracket, and the maximum displacement of the whole Y-axis slide apparatus used as an upper axis. ブラケット長さと上軸となるＹ軸スライド装置の可動テーブル上の最大変位の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the bracket displacement and the maximum displacement on the movable table of the Y-axis slide device used as an upper axis. ブラケットの長さと質量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the length of a bracket, and mass. ブラケットがより軽い構造で変位を抑える効率を確認するグラフである。る。It is a graph which confirms the efficiency which suppresses a displacement with a lighter bracket structure. The ブラケットの軽量化の効果を試算したテーブル運転パターンを示す線図である。It is a diagram which shows the table driving | operation pattern which calculated the effect of weight reduction of a bracket.

以下，図面を参照して，この発明によるブラケットを備えたステージ装置の一実施例について説明する。この発明によるブラケットを備えたステージ装置は，図１〜図３に示すように，多軸ステージ装置１であって，該多軸ステージ装置１は，下軸となる直線であるＸ軸であるＸ軸スライド装置２，上軸となる直線であるＹ軸であるＹ軸スライド装置５，及びＹ軸スライド装置５上に配設されるアライメントステージ装置となる回転方向であるθ軸のθ軸ステージ８からＸＹθステージ装置である。Ｘ軸スライド装置２及びＹ軸スライド装置５は，可動コイル型リニアモータを内蔵したものである。この実施例における多軸ステージ装置１は，少なくとも土台，機台等のベース１８（図２，図３参照）に固定されるベッド３（第１ベッド）及びベッド３に対してリニアモータ３１（第１リニアモータ）によって摺動自在に設けられた可動テーブル４（第１可動テーブル）から構成されたＸ軸スライド装置２，並びにＸ軸スライド装置２の可動テーブル４に直交して配設されたベッド６（第２ベッド）及びベッド６に対してリニアモータ３１（第２リニアモータ）によって摺動自在に設けられた可動テーブル７（第２可動テーブル）から構成されたＹ軸スライド装置５から構成されている。また，Ｘ軸スライド装置２において，ベッド３には一対の軌道レール４１が隔置して移動方向に延びるように固定され，可動テーブル４にはスライダ４２が複数固定され，可動テーブル４がベッド３上を往復移動可能に構成されている。また，Ｙ軸スライド装置５において，ベッド６には一対の軌道レール３９が隔置して移動方向に延びるように固定され，可動テーブル７にはスライダ４０が配設固定され，可動テーブル７がベッド６上を往復移動可能に構成されている。θ軸ステージ８は，可動テーブル７上に間座９を介してベッド１６が固定されており，ベッド１６上でターンテーブル１７がリニアモータ等の駆動手段で回転可能に配設されている。 An embodiment of a stage apparatus having a bracket according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, the stage device including the bracket according to the present invention is a multi-axis stage device 1, and the multi-axis stage device 1 is an X axis that is a straight line serving as a lower axis. Axis slide device 2, a Y axis slide device 5 that is a Y axis that is a straight line that is an upper axis, and a θ axis stage 8 that is a rotation direction that is an alignment stage device disposed on the Y axis slide device 5 To XYθ stage apparatus. The X-axis slide device 2 and the Y-axis slide device 5 incorporate a moving coil linear motor. The multi-axis stage apparatus 1 in this embodiment includes a bed 3 (first bed) fixed to at least a base 18 (see FIGS. 2 and 3) such as a base and a machine base, and a linear motor 31 (first X-axis slide device 2 composed of a movable table 4 (first movable table) slidably provided by one linear motor) and a bed arranged orthogonal to the movable table 4 of the X-axis slide device 2 6 (second bed) and a Y-axis slide device 5 composed of a movable table 7 (second movable table) slidably provided with respect to the bed 6 by a linear motor 31 (second linear motor). ing. Further, in the X-axis slide device 2, a pair of track rails 41 are fixed to the bed 3 so as to extend in the moving direction, a plurality of sliders 42 are fixed to the movable table 4, and the movable table 4 is fixed to the bed 3. It is configured to be able to move back and forth. In the Y-axis slide device 5, a pair of track rails 39 is fixed to the bed 6 so as to extend in the moving direction, a slider 40 is disposed and fixed to the movable table 7, and the movable table 7 is fixed to the bed. 6 is configured to be able to reciprocate. In the θ-axis stage 8, a bed 16 is fixed on a movable table 7 via a spacer 9, and a turntable 17 is rotatably arranged on the bed 16 by a driving means such as a linear motor.

また，Ｘ軸スライド装置２及びＹ軸スライド装置５には，例えば，図４に示すようなリニアモータ３１がそれぞれ設けられている。リニアモータ３１は，可動コイル型リニアモータであり，ベッド３，６に多数のマグネット３３を取り付けたマグネットヨーク３２が配設されており，可動テーブル４，７にコイルモジュールである電機子組立体３４が取り付けられている。リニアエンコーダ３５は，リニアスケール３６とリニアエンコーダ用ヘッド３７とから構成されている。ベッド３，６には，リニアスケール３６及び原点マーク３８が設けられており，また，可動テーブル４，７には，リニアエンコーダ用ヘッド３７が取り付けられている。更に，リニアモータ３１には，電機子組立体３４の往復移動で発生する加熱状態を冷却するため空冷用配管５０が配設されている。また，ベッド３は，両端にエンドプレート４８をそれぞれ固定しており，エンドプレート４８には，可動テーブル４の長手方向移動を規制するストッパ４６が取り付けられている。ベッド６は，両端にエンドプレート４９をそれぞれ固定しており，エンドプレート４９には，可動テーブル７の長手方向移動を規制する一対のストッパ４７がそれぞれ取り付けられている。 The X-axis slide device 2 and the Y-axis slide device 5 are each provided with a linear motor 31 as shown in FIG. 4, for example. The linear motor 31 is a movable coil type linear motor, and a magnet yoke 32 having a large number of magnets 33 attached to the beds 3 and 6 is disposed. An armature assembly 34 that is a coil module is disposed on the movable tables 4 and 7. Is attached. The linear encoder 35 includes a linear scale 36 and a linear encoder head 37. The beds 3 and 6 are provided with a linear scale 36 and an origin mark 38, and a linear encoder head 37 is attached to the movable tables 4 and 7. Further, the linear motor 31 is provided with an air cooling pipe 50 for cooling the heating state generated by the reciprocating movement of the armature assembly 34. The bed 3 has end plates 48 fixed to both ends, and stoppers 46 that restrict the movement of the movable table 4 in the longitudinal direction are attached to the end plates 48. The bed 6 has end plates 49 fixed to both ends, and a pair of stoppers 47 for restricting the movement of the movable table 7 in the longitudinal direction are attached to the end plates 49, respectively.

この多軸ステージ装置１は，例えば，装置自体の高さ寸法が約７０ｍｍ，両方のベッド幅寸法が約１７０ｍｍ，ベッド長さが約７００ｍｍ，可動テーブルのストロークが３３０ｍｍ，可動テーブル全長が２００ｍｍである。また，θ軸は，リニアモータを内蔵したアライメントステージ装置であり，回転テーブルであるターンテーブル１７が直径２００ｍｍ，ターンテーブルの動作角度が２８０度である。また，多軸ステージ装置１のベース１８は，アルミニウム合金製であり，ベース１８の大きさが７６０ｍｍ×７００ｍｍ，ＸＹθステージ装置の高さが１８３ｍｍ，装置全体の高さが約３５０ｍｍであり，省スペースを求める用途のステージ装置では，ボールねじ駆動よりもリニアモータ駆動の方が好ましいものである。 In this multi-axis stage device 1, for example, the height of the device itself is about 70 mm, both bed widths are about 170 mm, the bed length is about 700 mm, the movable table stroke is 330 mm, and the total length of the movable table is 200 mm. . The θ axis is an alignment stage device incorporating a linear motor. The turntable 17 as a rotary table has a diameter of 200 mm, and the operating angle of the turntable is 280 degrees. The base 18 of the multi-axis stage device 1 is made of an aluminum alloy, the size of the base 18 is 760 mm × 700 mm, the height of the XYθ stage device is 183 mm, and the overall height of the device is about 350 mm, saving space. In the stage device for which the above is required, linear motor driving is preferable to ball screw driving.

このステージ装置即ち多軸ステージ装置１は，特に，Ｘ軸スライド装置２を構成する可動テーブル４上に直交して配設されたＹ軸スライド装置５を構成するベッド６とを互いに連結するブラケット１０を備えていることに特徴を有するものである。言い換えれば，ブラケット１０は，下軸のＸ軸スライド装置２と上軸のＹ軸スライド装置５とを連結固定すると共に，Ｙ軸スライド装置５の撓みを抑制するための補強部材として機能するものである。この実施例では，ブラケット１０は，下面２６側がＸ軸スライド装置２の可動テーブル４の上面２８に固定され，且つブラケット１０の上面２７側がＹ軸スライド装置５のベッド６の下面２９に固定されている。Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７がＸ軸スライド装置２の可動テーブル４よりもオーバーハングした位置にある領域には，ブラケット１０のつの部１２の先端部１９側よりも本体部１１の根元付近に大きなモーメント荷重が作用することになる。ブラケット１０は，アルミニウム合金製であり，その表面にアルマイト被覆層２５がアルマイト処理で施されている。 This stage device, that is, the multi-axis stage device 1, in particular, is a bracket 10 that connects the bed 6 that constitutes the Y-axis slide device 5 that is disposed orthogonally on the movable table 4 that constitutes the X-axis slide device 2. It has the characteristics in having. In other words, the bracket 10 functions as a reinforcing member for connecting and fixing the lower-axis X-axis slide device 2 and the upper-axis Y-axis slide device 5 and suppressing the deflection of the Y-axis slide device 5. is there. In this embodiment, the lower surface 26 side of the bracket 10 is fixed to the upper surface 28 of the movable table 4 of the X-axis slide device 2, and the upper surface 27 side of the bracket 10 is fixed to the lower surface 29 of the bed 6 of the Y-axis slide device 5. Yes. In a region where the movable table 7 of the Y-axis slide device 5 is overhanging the movable table 4 of the X-axis slide device 2, the base portion 11 is closer to the base than the tip 19 side of the one portion 12 of the bracket 10. A large moment load will act on the. The bracket 10 is made of an aluminum alloy, and an alumite coating layer 25 is applied to the surface of the bracket 10 by an alumite treatment.

多軸ステージ装置１に組み込まれたブラケット１０は，主として，軽量化と剛性アップとを両立させるために，両者のバランスがとれるように，平等強さの梁の考え方に基づいて形成されている。ここで，平等強さの梁とは，梁のどの断面においても一様な曲げ応力が生じるように曲げモーメントに応じて断面形状を変化させたものを意味する。この実施例では，ブラケット１０の長手方向の先端３０側の形状を，平等強さの梁の考え方に基づいて最適な断面形状に形成しており，平等強さの梁の考え方に基づくと，ブラケット１０の板厚を一定にして幅寸法を変化させる方法が取られている。実施例では，ブラケット１０は，外形と断面が移動方向の長さが幅より長く形成された実質的に矩形の薄板状の平板に形成されており，移動方向の長さがベッド６より短く，且つ可動テーブル７より長く形成されており，ブラケット１０の幅が可動テーブル４の摺動方向の長さより短く，且つベッド６の幅と実質的に同一に形成されている。 The bracket 10 incorporated in the multi-axis stage apparatus 1 is mainly formed based on the concept of equal strength beams so that the balance between the two can be balanced in order to achieve both weight reduction and increased rigidity. Here, the equal strength beam means a beam whose cross-sectional shape is changed in accordance with the bending moment so that a uniform bending stress is generated in any cross section of the beam. In this embodiment, the shape of the longitudinal end 30 side of the bracket 10 is formed in an optimal cross-sectional shape based on the concept of equal strength beams, and according to the concept of equal strength beams, the bracket 10 A method of changing the width dimension while keeping the plate thickness 10 constant is employed. In the embodiment, the bracket 10 is formed in a substantially rectangular thin plate whose outer shape and cross section are formed so that the length in the moving direction is longer than the width, and the length in the moving direction is shorter than the bed 6. The width of the bracket 10 is shorter than the length of the movable table 4 in the sliding direction, and is substantially the same as the width of the bed 6.

この多軸ステージ装置１において，ブラケット１０は，特に，図５に示すように，移動方向の両端部１９が両側部２０から中央部２１に向って幅小になる肉抜きされたＶ字形の切欠き部１５で形成された一対のつの部１２と，つの部１２間でＸ軸スライド装置２の可動テーブル４を取り付けるための取付け面２３を形成する本体部１１とから形成されていることを特徴としている。図５は，本発明のブラケットの一実施形態の斜視図（Ｖ字形切欠き部付）。ブラケット１０の長手方向の先端部３０には，略Ｖ字形の切欠き部１５がそれぞれ形成されている。ブラケット１０は，板厚を増やす代わりに，つの部１２の先端部１９よりも本体部１１の根元付近の幅を厚く形成した形状になっている。即ち，ブラケット１０の端部１９は，Ｖ字形に切り欠いて切欠き部１５を形成することにより，両側部２０の一対のつの部１２の合計の幅が本体部１１の幅に対して，先端３０側から本体部１１に向って漸次に幅が大きくなるように形成されている。この実施例では，例えば，ブラケット１０は，板厚が３０ｍｍ，長さが５２０ｍｍ，幅寸法が１７０ｍｍ，略Ｖ字形の切欠き部１５の開口部４４の幅寸法が１５０ｍｍ，略Ｖ字形の切欠き部１５の先端３０のＲ形状の半径寸法が４０ｍｍ，また，両Ｒ形状の半径中心間の距離が２６０ｍｍに形成されている。また，ブラケット１０は，つの部１２の板厚が中央部である本体部１１の板厚と同じ板厚に形成されている。 In this multi-axis stage apparatus 1, the bracket 10 has a V-shaped cut-out with a hollow portion in which both end portions 19 in the moving direction become narrower from both side portions 20 toward the center portion 21 as shown in FIG. It is formed from a pair of one part 12 formed with the notch part 15, and the main-body part 11 which forms the attachment surface 23 for attaching the movable table 4 of the X-axis slide apparatus 2 between the two parts 12. It is said. FIG. 5 is a perspective view of one embodiment of the bracket of the present invention (with a V-shaped notch). A substantially V-shaped notch 15 is formed at the longitudinal end 30 of the bracket 10. Instead of increasing the plate thickness, the bracket 10 has a shape in which the width in the vicinity of the base of the main body 11 is made thicker than the tip 19 of the one part 12. That is, the end portion 19 of the bracket 10 is notched in a V shape to form the notch portion 15, so that the total width of the pair of two portions 12 of the side portions 20 is larger than the width of the main body portion 11. The width is gradually increased from the 30 side toward the main body 11. In this embodiment, for example, the bracket 10 has a plate thickness of 30 mm, a length of 520 mm, a width of 170 mm, a width of the opening 44 of the substantially V-shaped notch 15 is 150 mm, and a substantially V-shaped notch. The radius dimension of the R shape of the tip 30 of the portion 15 is 40 mm, and the distance between the radius centers of both R shapes is 260 mm. Further, the bracket 10 is formed to have the same thickness as that of the main body portion 11 in which the thickness of the one portion 12 is the central portion.

また，切欠き部１５は，ブラケット１０の両端部１９に対称に形成されており，Ｘ軸スライド装置２の可動テーブル４の幅方向両端面２２に達していないものである。また，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７には，可動テーブル７に対して回転方向に移動するθ軸ステージ８が配設されている。 Further, the notches 15 are formed symmetrically at both end portions 19 of the bracket 10 and do not reach both end surfaces 22 in the width direction of the movable table 4 of the X-axis slide device 2. The movable table 7 of the Y-axis slide device 5 is provided with a θ-axis stage 8 that moves in the rotational direction with respect to the movable table 7.

更に．多軸ステージ装置１は，ブラケット１０におけるつの部１２と本体部１１との両側部２０には，Ｙ軸スライド装置５のベッド６を取り付けるための複数個（図５では４個）の取付け用孔１４（第１取付け用孔）がブラケット１０の移動方向に沿って２列形成されている。また，多軸ステージ装置１は，ブラケット１０における本体部１１には，Ｘ軸スライド装置２の可動テーブル４を取り付けるための複数個（図５では３個）の取付け用孔１３（第２取付け用孔）がブラケット１０の幅方向に沿って２列形成されている。 Furthermore. The multi-axis stage device 1 has a plurality of (four in FIG. 5) mounting holes for mounting the beds 6 of the Y-axis slide device 5 on both side portions 20 of the one portion 12 and the main body portion 11 of the bracket 10. 14 (first mounting holes) are formed in two rows along the moving direction of the bracket 10. The multi-axis stage device 1 has a plurality of (three in FIG. 5) mounting holes 13 (second mounting holes) for mounting the movable table 4 of the X-axis sliding device 2 on the main body 11 of the bracket 10. 2 holes are formed along the width direction of the bracket 10.

このステージ装置において，ブラケット１０は，一対の両端部１９のつの部１２の移動方向の長さが本体部１１の移動方向の長さに実質的に同一になるように形成されている。 In this stage apparatus, the bracket 10 is formed such that the length in the moving direction of the one portion 12 of the pair of both end portions 19 is substantially the same as the length in the moving direction of the main body portion 11.

更に，ブラケット１０の全長は，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の移動ストロークより長く形成されている。更に，ブラケット１０は，アルミニウム合金製であり，表面にアルマイト被覆層２５で覆われている。 Further, the overall length of the bracket 10 is longer than the moving stroke of the movable table 7 of the Y-axis slide device 5. Furthermore, the bracket 10 is made of an aluminum alloy, and the surface is covered with an alumite coating layer 25.

次に，図６を参照して，この発明によるブラケットを備えたステージ装置の別の実施例について説明する。多軸ステージ装置１は，ブラケット１０Ｈの本体部１１には，ブラケット１０Ｈを軽量にするための少なくとも１個の貫通孔２４が形成されている。更に，ブラケット１０Ｈの本体部１１に形成された貫通孔２４は，取付け用孔１４間に形成されている。実施例では，ブラケット１０Ｈの長手方向である移動方向の中央位置の本体部１１を軽量化するため，肉抜き用の円形の貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４は，本体部１１の中央部に位置しており，ブラケット１０Ｈに作用する曲げモーメントによって発生する応力がほとんど作用しない位置に形成されており，ブラケット１０Ｈに作用する曲げモーメントには影響を及ぼさず，ブラケット１０の幅を考慮する必要が無い領域に形成されている。それによって，ブラケット１０Ｈは，貫通孔２４を形成することによって，質量を減らしながら，変位の増加を小さく抑えることが可能になる。 Next, with reference to FIG. 6, another embodiment of a stage apparatus having a bracket according to the present invention will be described. In the multi-axis stage device 1, at least one through hole 24 for reducing the weight of the bracket 10H is formed in the main body 11 of the bracket 10H. Furthermore, the through holes 24 formed in the main body portion 11 of the bracket 10H are formed between the mounting holes 14. In the embodiment, in order to reduce the weight of the body portion 11 at the center in the moving direction, which is the longitudinal direction of the bracket 10H, a circular through hole 24 for lightening is formed. The through hole 24 is located at the center of the main body 11 and is formed at a position where the stress generated by the bending moment acting on the bracket 10H hardly acts, and the bending moment acting on the bracket 10H is affected. It is formed in a region that does not need to consider the width of the bracket 10. Thereby, the bracket 10H can suppress an increase in displacement while reducing the mass by forming the through hole 24.

次に，図９及び図１０を参照して，ＸＹθステージ装置の多軸ステージ装置１にブラケット１０を組み込んだ場合のブラケット１０の変形を有限要素法で評価する。図９及び図１０ではＹ軸スライド装置５の形状は，簡略化されている。ここで使用した図５及び図６に示すブラケット１０は，厚さが３０ｍｍであり，図８に示す基本構造品であるブラケット６０よりも，１０ｍｍから１５ｍｍ厚く形成されている。ブラケット６０は，平板形状であって，厚さが１５ｍｍであり，長さＬが５２０ｍｍである。ここで，図５に示すブラケット１０は，略Ｖ字形の切欠き部１５が形成されており，ブラケット６０をブラケット１０の平板形状と同じ板厚にした場合に，剛性の点では若干劣ることが明らかであるので，その点を考慮して，図８に示すブラケット６０の板厚を１５ｍｍと２０ｍｍ，発明品の板厚を３０ｍｍにして解析結果を比較した。また，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７は，ストロークエンドのベッド６の上面４５に設けられたメカストッパ４３に接触する位置に置かれている。メカストッパ４３に接触した可動テーブル７の中心位置は，Ｘ軸スライド装置２の可動テーブル４よりも１００ｍｍ移動方向にオーバーハングした位置になっている。Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の変位は，θ軸ステージ８（図９，１０では省略）等の１０ｋｇの質量が均等に分布している条件で解析している。また，解析条件としては，接触する部品同士は，完全に固定されている状態であるとする。 Next, referring to FIGS. 9 and 10, the deformation of the bracket 10 when the bracket 10 is incorporated in the multi-axis stage device 1 of the XYθ stage device is evaluated by the finite element method. 9 and 10, the shape of the Y-axis slide device 5 is simplified. The bracket 10 shown in FIGS. 5 and 6 used here has a thickness of 30 mm, and is formed 10 mm to 15 mm thicker than the bracket 60 which is the basic structure shown in FIG. The bracket 60 has a flat plate shape, a thickness of 15 mm, and a length L of 520 mm. Here, the bracket 10 shown in FIG. 5 has a substantially V-shaped notch 15 formed, and when the bracket 60 has the same thickness as the flat plate shape of the bracket 10, the rigidity may be slightly inferior. Since it is clear, in consideration of this point, the thickness of the bracket 60 shown in FIG. 8 is 15 mm and 20 mm, and the thickness of the invention product is 30 mm, and the analysis results are compared. Further, the movable table 7 of the Y-axis slide device 5 is placed at a position in contact with a mechanical stopper 43 provided on the upper surface 45 of the bed 6 at the stroke end. The center position of the movable table 7 in contact with the mechanical stopper 43 is a position overhanging in the movement direction by 100 mm from the movable table 4 of the X-axis slide device 2. The displacement of the movable table 7 of the Y-axis slide device 5 is analyzed under the condition that the mass of 10 kg such as the θ-axis stage 8 (not shown in FIGS. 9 and 10) is evenly distributed. Further, as an analysis condition, it is assumed that the parts in contact with each other are completely fixed.

図１０には，ＸＹθステージ装置のブラケット１０，１０Ｈ，６０の長さを変化させて，Ｙ軸スライド装置５の全体と，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の変位量が解析された状態が示されている。図１０に示す変位倍率は，５０００倍にしている。また，解析結果は，ブラケットを設けた場合の軽量化と剛性の維持を効率よく達成しているか判定するための参考値である。
主な解析条件は，次のとおり。
Ｙ軸スライド装置５の解析上の質量は，１７．３ｋｇである。
Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の質量は，４ｋｇである。
θ軸ステージ８の総質量は，６ｋｇである。
Ｙ軸スライド装置５の全体の最大変位の位置Ａでの最大変位量δ₁は，ブラケット６０であって板厚が１５ｍｍの場合には，例えば，５．３μｍであり，また，可動テーブル７上の最大変位の位置Ｂでの最大変位量δ₂は，例えば，４．１μｍであった。これらの結果については，それぞれに条件に応じて得た結果は，図１１〜図１４にそれぞれ示されている。 FIG. 10 shows a state in which the lengths of the brackets 10, 10H, 60 of the XYθ stage device are changed, and the displacement amount of the entire Y-axis slide device 5 and the movable table 7 of the Y-axis slide device 5 is analyzed. It is shown. The displacement magnification shown in FIG. 10 is set to 5000 times. The analysis result is a reference value for determining whether weight reduction and rigidity maintenance are efficiently achieved when a bracket is provided.
The main analysis conditions are as follows.
The analytical mass of the Y-axis slide device 5 is 17.3 kg.
The mass of the movable table 7 of the Y-axis slide device 5 is 4 kg.
The total mass of the θ-axis stage 8 is 6 kg.
The maximum displacement amount δ ₁ at the position A of the entire maximum displacement of the Y-axis slide device 5 is, for example, 5.3 μm when the thickness of the bracket 60 is 15 mm. The maximum displacement amount δ ₂ at the maximum displacement position B is, for example, 4.1 μm. About these results, the results obtained according to the respective conditions are shown in FIGS.

図１１には，ブラケット１０，１０Ｈ，６０の長さＬ（ｍｍ）と，Ｙ軸スライド装置５の全体の最大変位δ₁との関係を示すグラフである。Ｙ軸スライド装置５のベッド６の最大変位量δ₁は，例えば，印◆が５．３μｍである。図１１のグラフにおいて，印◆は図８に示す平板状のブラケット６０であって板厚が１５ｍｍであり，印■は図８に示す平板状のブラケット６０であって板厚が２０ｍｍであり，印×は図５に示す両端部１９に切欠き部１５が形成されたブラケット１０であって板厚３０ｍｍであり，また，印＊は図６に示す両端部１９に切欠き部１５と貫通孔２４が形成されたブラケット１０Ｈであって板厚３０ｍｍである。本願発明品のブラケット１０，１０Ｈは，平板のブラケット１０と対比して，ベッド６の変位量δ₁が若干低下するものの実質的に同等であり，十分な剛性を備えているので，切欠き部１５，又は切欠き部１５と貫通孔２４の質量分だけ軽量化に寄与することになる。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the length L (mm) of the brackets 10, 10 H, 60 and the maximum displacement δ ₁ of the entire Y-axis slide device 5. The maximum displacement δ ₁ of the bed 6 of the Y-axis slide device 5 is, for example, 5.3 μm for the mark ◆. In the graph of FIG. 11, the mark ◆ is the flat bracket 60 shown in FIG. 8 with a plate thickness of 15 mm, and the mark ■ is the flat bracket 60 shown in FIG. 8 with a plate thickness of 20 mm. 5 is a bracket 10 having a notch 15 formed at both ends 19 shown in FIG. 5 and has a plate thickness of 30 mm, and * is a notch 15 and a through-hole at both ends 19 shown in FIG. 24 is a bracket 10H having a thickness of 30 mm. The brackets 10 and 10H of the present invention are substantially equivalent to the flat plate bracket 10 although the displacement δ ₁ of the bed 6 is slightly reduced, and has sufficient rigidity. 15 or the mass of the notch 15 and the through hole 24 contributes to weight reduction.

図１２には，ブラケット１０，１０Ｈ，６０の長さと，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の最大変位の関係を示すグラフである。Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の最大変位量δ₂は，例えば，印◆が４．１μｍである。可動テーブル７の最大変位量δ₂は，ブラケット長さＬが５２０ｍｍ以上の場合に，変位の変化はほとんどない。ブラケット長さＬを短くした場合，４００ｍｍまでであれば，変位の増加は抑えられている。図１２のグラフにおいて，印◆，印■，印×，及び印＊は図１１のグラフに示すものと同等である。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the lengths of the brackets 10, 10 </ b> H, 60 and the maximum displacement of the movable table 7 of the Y-axis slide device 5. The maximum displacement δ ₂ of the movable table 7 of the Y-axis slide device 5 is, for example, 4.1 μm for the mark ◆. The maximum displacement amount δ ₂ of the movable table 7 hardly changes when the bracket length L is 520 mm or more. When the bracket length L is shortened, an increase in displacement is suppressed as long as it is up to 400 mm. In the graph of FIG. 12, the mark ◆, the mark ■, the mark X, and the mark * are the same as those shown in the graph of FIG.

図１３は，ブラケット１０，１０Ｈ，６０の長さＬと質量の関係を示すグラフである。ブラケット長さＬが４００ｍｍでは，板厚１５ｍｍの平板形状のブラケットの方が軽量だが，約４４０ｍｍ以上に長くなると逆転して，図５及び図６に示す本発明品であるブラケット１０，１０Ｈの方が軽量になる。また，ブラケット全長が５２０ｍｍの場合には，図７に示す平板形状のブラケット６０は，板厚が１５ｍｍの時は質量が３．５５ｋｇ，板厚が２０ｍｍの時は質量が４．７４ｋｇであり，図５及び図６に示す本発明品の略Ｖ字形切欠き部＋貫通孔付は，質量が３．３６ｋｇとなり，板厚が２０ｍｍの基本構造品（従来品）の７１％まで軽量化できている。図１３のグラフにおいて，印◆，印■，印×，及び印＊は，図１１及び図１２のグラフに示すものと同等である。 FIG. 13 is a graph showing the relationship between the length L of the brackets 10, 10H, 60 and the mass. When the bracket length L is 400 mm, the plate-shaped bracket having a plate thickness of 15 mm is lighter, but when the length is longer than about 440 mm, the brackets 10 and 10H according to the present invention shown in FIGS. 5 and 6 are reversed. Becomes lighter. When the overall length of the bracket is 520 mm, the flat bracket 60 shown in FIG. 7 has a mass of 3.55 kg when the plate thickness is 15 mm, and a mass of 4.74 kg when the plate thickness is 20 mm. 5 and 6 with the substantially V-shaped notch + through hole, the mass is 3.36kg, and the weight can be reduced to 71% of the basic structure product (conventional product) with a plate thickness of 20mm. Yes. In the graph of FIG. 13, the mark ◆, the mark ■, the mark X, and the mark * are equivalent to those shown in the graphs of FIGS.

図１４は，ブラケット１０，１０Ｈ，６０がより軽い構造で変位を抑える効率を確認するグラフである。即ち，「ブラケットの長さ」に対する「Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７上の最大変位量の値」×「ブラケットの質量の値」の関係が示されている。図１４のグラフにおいて，印◆，印■，印×，及び印＊は，図１１〜図１３のグラフに示すものと同等である。図１４では，値が小さいほど，ブラケット１０，１０Ｈ，６０は，軽量で効率よく可動テーブル７の変位量を小さく抑えることを意味している。 FIG. 14 is a graph for confirming the efficiency of suppressing the displacement with a lighter structure of the brackets 10, 10H, and 60. That is, the relationship of “the value of the maximum displacement on the movable table 7 of the Y-axis slide device 5” × “the value of the mass of the bracket” with respect to “the length of the bracket” is shown. In the graph of FIG. 14, the mark ◆, the mark ■, the mark X, and the mark * are the same as those shown in the graphs of FIGS. In FIG. 14, the smaller the value is, the lower the brackets 10, 10H, 60 are lighter and the more efficiently the displacement amount of the movable table 7 is suppressed.

次に，ブラケット全長が５２０ｍｍの場合におけるブラケット１０，１０Ｈ，６０を比較する。
ブラケット６０は，板厚が２０ｍｍの平板形状ブラケットである。
ブラケット１０Ｈは，板厚が３０ｍｍであり，両端部１９に略Ｖ字形切欠き部１５が形成されており，本体部１１に貫通孔２４が形成されているブラケットである。
ブラケット１０Ｈとブラケット６０とを比較すると，ブラケット６０が質量が４．７４ｋｇであり，変位量が４．３μｍであった。これに対して，ブラケット１０Ｈは，ブラケット１０Ｈの質量が３．３６ｋｇであり，変位量が４．０μｍであった。
ここで，ブラケット６０を１００％とすると，ブラケット１０Ｈは質量が７１％，変位量が９３％になり，明らかに軽量化と剛性を両立できたことが解る。
また，ブラケット１０Ｈとブラケット６０とを「Ｙ軸スライド装置の可動テーブル上の最大変位の値」×「ブラケットの質量」の値で比較すると，ブラケット１０Ｈは６６％になる。ブラケット１０Ｈは，軽量で効率よく可動テーブル７の変位を抑えることができることが明らかである。 Next, the brackets 10, 10H, 60 in the case where the overall length of the bracket is 520 mm are compared.
The bracket 60 is a flat plate-shaped bracket having a plate thickness of 20 mm.
The bracket 10H is a bracket having a plate thickness of 30 mm, substantially V-shaped notches 15 formed at both ends 19, and a through hole 24 formed in the main body 11.
When the bracket 10H and the bracket 60 were compared, the bracket 60 had a mass of 4.74 kg and a displacement of 4.3 μm. On the other hand, the bracket 10H had a mass of the bracket 10H of 3.36 kg and a displacement of 4.0 μm.
Here, assuming that the bracket 60 is 100%, the bracket 10H has a mass of 71% and a displacement of 93%, which clearly shows that both weight reduction and rigidity can be achieved.
Further, when the bracket 10H and the bracket 60 are compared by the value of “the maximum displacement value on the movable table of the Y-axis slide device” × “the mass of the bracket”, the bracket 10H is 66%. It is clear that the bracket 10H is light and can efficiently suppress the displacement of the movable table 7.

次に，ブラケットの軽量化の効果を示す試算の条件とその結果を表１に示す。 Next, Table 1 shows the conditions and results of trial calculation showing the effect of reducing the weight of the bracket.

表１において，ブラケットに対する試算は，本発明品としては，略Ｖ字形切欠き部１５と貫通孔２４が形成されたブラケット１０Ｈを用い，また，基本構造品としては，平板形状のブラケット６０を用い，これらのブラケット１０Ｈ，６０を組み込んだテーブルを，リニアモータによってある運転パターンを指定回数だけ動かすのに必要な時間の差を求めている。
テーブルを駆動させる時，加減速時には大きな推力が必要になり，テーブルに大きな推力を得るために稼働するリニアモータは発熱する。リニアモータの定格推力が実効推力より大きければ，リニアモータの発熱を抑えることができ，連続運転ができる。ここで，リニアモータの定格推力は，リニアモータが過熱や焼付きを起こさずに，連続して性能を発揮できる使用限界である。また，実効推力は，ある運転パターンのサイクル内で必要な推力を平均化したものである。運転パターンを検討する時は，テーブルを加速させるのに必要な推力Ｆｐから限界加速時間を求め，実効推力Ｆｒｍｓが定格推力よりも大きくならないように加減速時間ｔａ，ｔｂを求める。
試算の運転パターンは，１サイクルが加速，減速，及び停止の位置決め動作であって，定速域が無いものである。
図１５は，表１の条件によるテーブルの運転パターンを示す線図であり，１サイクルを符合ｔで示している。
平均的なステージ装置の稼働時間を想定して，１日の稼働時間を約１０時間と仮定し，この運転パターンを１５０００サイクル動かす場合を仮定している。
基本構造品は，本発明品よりも積載質量ｍが大きいため，リニアモータを駆動させる時に，発生する熱が多くなる。
表１に示す試算は，本発明品と基本構造品との運転パターンの実効推力Ｆｒｍｓが同じ１００Ｎになるように，加減速時間ｔａ，ｔｂと停止時間ｔｄとを調整している。
ブラケット１０Ｈ，６０の全長は両者とも５２０ｍｍであり，ブラケット１０Ｈの板厚は３０ｍｍであり，ブラケット６０の板厚は２２．５ｍｍである。可動テーブル上の最大変位は，例えば，３μｍになる。 In Table 1, a trial calculation for the bracket uses a bracket 10H in which a substantially V-shaped notch 15 and a through hole 24 are formed as a product of the present invention, and uses a flat plate-shaped bracket 60 as a basic structure product. The time difference required to move a table incorporating these brackets 10H, 60 by a specified number of operation patterns by a linear motor is obtained.
When driving the table, a large thrust is required during acceleration and deceleration, and the linear motor that operates to obtain a large thrust on the table generates heat. If the rated thrust of the linear motor is greater than the effective thrust, heat generation of the linear motor can be suppressed and continuous operation can be achieved. Here, the rated thrust of a linear motor is the limit of use at which the linear motor can continuously perform without causing overheating or seizure. The effective thrust is the average of the required thrust within a certain operating pattern cycle. When examining the operation pattern, the limit acceleration time is obtained from the thrust Fp required to accelerate the table, and the acceleration / deceleration times ta and tb are obtained so that the effective thrust Frms does not become larger than the rated thrust.
The estimated operation pattern is a positioning operation in which one cycle is acceleration, deceleration, and stop, and there is no constant speed range.
FIG. 15 is a diagram showing an operation pattern of the table under the conditions of Table 1, and one cycle is indicated by a symbol t.
Assuming an average stage device operating time, the daily operating time is assumed to be about 10 hours, and this operation pattern is assumed to move 15000 cycles.
Since the basic structure product has a larger loading mass m than the product of the present invention, more heat is generated when the linear motor is driven.
In the trial calculation shown in Table 1, the acceleration / deceleration times ta and tb and the stop time td are adjusted so that the effective thrust Frms of the operation pattern of the product of the present invention and the basic structure product is the same 100N.
Both the brackets 10H and 60 have a total length of 520 mm, the bracket 10H has a plate thickness of 30 mm, and the bracket 60 has a plate thickness of 22.5 mm. The maximum displacement on the movable table is 3 μm, for example.

ここで，試算の条件としては，ＸＹθステージ装置の下軸となるＸ軸スライド装置２を駆動させ，その時のＸ軸スライド装置２の可動テーブル４に搭載する質量は，本発明品のブラケット１０Ｈを組み込んだテーブルが２７．７ｋｇであり，基本構造品のブラケット６０を組み込んだテーブルが２９．６ｋｇである。
表１に示すように，本発明品のブラケット１０Ｈを組み込んだテーブルは，基本構造品のブラケット６０を組み込んだテーブルに比較して，最高速度Ｖｍａｘが大きく，加減速時間ｔａ，ｔｂと停止時間ｔｄとが短く，基本構造品のブラケット６０に比べて，表１及び図１５の運転パターンを１５０００サイクル動かす運転動作に必要な時間Ｔを１８分短縮することができた。従って，本発明品のブラケット１０ＨをＸＹθステージ装置等の組立装置に適用すれば，より加減速度を高めて高タクトで稼働できる。即ち，本発明品のブラケット１０Ｈが軽量化の特性を発揮しているといえる。 Here, as a condition for the trial calculation, the X-axis slide device 2 which is the lower axis of the XYθ stage device is driven, and the mass mounted on the movable table 4 of the X-axis slide device 2 at that time is the bracket 10H of the present invention product. incorporating the table is 27.7Kg, incorporating a bracket 60 of the basic structure article table is 2 9.6 kg.
As shown in Table 1, the table incorporating the bracket 10H of the present invention has a higher maximum speed Vmax than the table incorporating the bracket 60 of the basic structure, and the acceleration / deceleration times ta and tb and the stop time td Compared to the bracket 60 of the basic structure product, the time T required for the operation operation of moving the operation pattern of Table 1 and FIG. 15 for 15000 cycles could be shortened by 18 minutes. Therefore, if the bracket 10H of the present invention is applied to an assembly apparatus such as an XYθ stage apparatus, the acceleration / deceleration can be further increased and operation can be performed with high tact time. That is, it can be said that the bracket 10H of the present invention exhibits the characteristics of weight reduction.

この発明によるブラケットを備えたステージ装置は，半導体製造装置，精密機械，測定・検査装置，医療機器，各種ロボット，各種組立装置，搬送機械，工作機械，マイクロマシーン等の各種装置に組み込んで利用して好ましいものである。 The stage device provided with the bracket according to the present invention is incorporated into various devices such as semiconductor manufacturing devices, precision machines, measuring / inspection devices, medical equipment, various robots, various assembling devices, transfer machines, machine tools, and micromachines. It is preferable.

１多軸ステージ装置
２Ｘ軸スライド装置
３ベッド（第１ベッド）
４可動テーブル（第１可動テーブル）
５Ｙ軸スライド装置
６ベッド（第２ベッド）
７可動テーブル（第２可動テーブル）
８ θ軸ステージ
１０ブラケット
１１本体部
１２つの部
１３，１４取付け用孔
１５切欠き部
１７ターンテーブル
１９端部
２０側部
２１中央部
２２端面
２３取付け面
２４貫通孔
２５アルマイト被覆層
２６，２９下面
２７，２８上面
３１リニアモータ
３９，４１軌道レール
４０，４２スライダ
Ｌブラケットの長さ 1 Multi-axis stage device 2 X-axis slide device 3 Bed (first bed)
4 Movable table (first movable table)
5 Y-axis slide device 6 Bed (second bed)
7 Movable table (second movable table)
8 θ-axis stage 10 Bracket 11 Body portion 12 Parts 13 and 14 Mounting hole 15 Notch portion 17 Turntable 19 End portion 20 Side portion 21 Center portion 22 End surface 23 Mounting surface 24 Through hole 25 Anodized coating layers 26 and 29 Lower surface 27, 28 Upper surface 31 Linear motor 39, 41 Track rail 40, 42 Slider L Length of bracket

Claims

An X-axis slide device comprising a first bed and a first movable table slidably provided by a first linear motor relative to the first bed, and the first movable table of the X-axis slide device A stage device comprising a Y-axis slide device composed of a second bed fixed orthogonally and a second movable table slidably provided to the second bed by a second linear motor;
A bracket that is fixed to the first movable table constituting the X-axis slide device and the second bed constituting the Y-axis slide device, and the second bed is fixed to the first movable table. With
The bracket is formed of a substantially rectangular flat plate whose outer shape and cross section are formed so that the length in the moving direction is longer than the width.
The bracket is formed such that a length in the moving direction is shorter than the second bed and longer than the second movable table,
The width of the bracket is shorter than the length of the first movable table in the sliding direction and is substantially the same as the width of the second bed;
The bracket includes a pair of portions each formed by a cut V-shaped cutout portion whose width in the moving direction is reduced from both sides toward the center, and the brackets at the both ends. A stage device comprising a bracket, wherein the stage device is formed from a main body portion that forms an attachment surface for attaching the first movable table of the X-axis slide device between the portions.

The lower surface of the bracket is fixed to the upper surface of the first movable table of the X-axis slide device, and the upper surface of the bracket is fixed to the lower surface of the second bed of the Y-axis slide device. A stage apparatus comprising the bracket according to claim 1.

The X-axis slide device includes a first linear motion guide unit including a first track rail fixed to the first bed and a first slider fixed to the first movable table and reciprocatingly moving on the first track rail. The Y-axis slide device includes a second track rail fixed to the second bed and a second slider fixed to the second movable table and reciprocatingly moving on the second track rail. The stage device having a bracket according to claim 1 or 2, wherein a second linear motion guide unit is interposed.

The V-shaped notch is formed symmetrically at the both end portions of the bracket and does not reach both end surfaces in the width direction of the first movable table of the X-axis slide device. A stage apparatus comprising the bracket according to any one of 1 to 3.

The θ-axis stage having a turntable that moves in a rotational direction with respect to the second movable table is disposed on the second movable table of the Y-axis slide device. A stage apparatus comprising the bracket according to claim 4.

A plurality of first mounting holes for mounting the second bed of the Y-axis slide device are provided along the moving direction of the bracket on both side portions of the one portion and the main body portion of the bracket. A stage device provided with the bracket according to claim 1, wherein the stage device is formed.

A plurality of second mounting holes for mounting the first movable table of the X-axis slide device are formed in the main body of the bracket along the width direction of the bracket. The stage apparatus provided with the bracket of any one of Claims 1-6.

The main body portion of the bracket has at least one through hole for reducing the weight of the bracket, and the through hole is formed between the second mounting holes formed in the main body portion. stage apparatus provided with a bracket according to claim 7, characterized in that it is.

2. The bracket is formed so that a length in the moving direction of the one portion at the both end portions is substantially the same as a length in the moving direction of the main body portion. A stage apparatus comprising the bracket according to any one of 8 to 8 .

Entire length of the bracket, a stage apparatus provided with a bracket according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it is moving stroke longer than the formation of the second movable table of said Y-axis slide unit .

The stage device provided with the bracket according to any one of claims 1 to 10 , wherein the bracket is made of an aluminum alloy and has a surface covered with an alumite coating layer.