JPH054138A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JPH054138A
JPH054138A JP15881391A JP15881391A JPH054138A JP H054138 A JPH054138 A JP H054138A JP 15881391 A JP15881391 A JP 15881391A JP 15881391 A JP15881391 A JP 15881391A JP H054138 A JPH054138 A JP H054138A
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誠 泉
Eiji Osanai
英司 小山内
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 剛性,固有振動数が高く、高精度かつ高速な
位置決めを行うことができる位置決め装置を実現するこ
と。 【構成】 伸縮可能な複数の駆動機構を被駆動体の同一
面に取り付け、該被駆動体の傾き量と伸縮方向への移動
量とを制御する位置決め装置において、前記駆動機構が
4個以上設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は物体の位置決めを行う位
置決め装置に関し、特に、半導体製造装置、精密加工装
置、精密測定装置等に使用され、高速かつ高精度に物体
の位置決めを行うことが要求される位置決め装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、この種の位置決め装置の従来例
の構成を示す図である。被駆動体310は被駆動体31
0と定盤314のそれぞれに締結された3個の駆動素子
311(駆動機構)を介して定盤314上に取り付けら
れている。被駆動体310には、駆動素子311の他
に、支持部材312をそれぞれ介して定盤314に固定
された3個の板ばね313の自由端側が取り付けられて
いる。3個の板ばね313のそれぞれは、被駆動体31
0の中心から放射状に設けられており、定盤314の平
面と平行な面の並進方向および回転方向に対して剛性を
有しているが、図示Z方向には可撓性がある。
【0003】PZT素子である駆動素子311は伸縮可
能に構成されたもので、上記のように被駆動体310の
平面を決定するのに必要最少な3個設けられ、外部から
の制御によってその伸縮量を調整することにより、被駆
動体310のZ方向および傾斜の位置決めが行われる。
このときの駆動素子311の駆動方向に対する剛性は駆
動素子311が主に持つように構成され、また、被駆動
体の位置検出は被駆動体の複数位置を検出するものとさ
れ、この検出結果に基づいて位置決めがなされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】現在求められている高
精度かつ高速な位置決めを達成するためには、位置決め
装置の固有振動数を高いものとして応答性を良くするこ
とが要求される。位置決め装置の固有振動数を高いもの
とするためには、駆動機構の剛性を高くする必要がある
が、駆動機構としてPZT素子等の駆動量が大きくとれ
ないものを用いる場合には移動量を拡大するための拡大
機構を組み込まなければならず、駆動機構の剛性を高く
するのには限界がある。このため、図3に示した構成の
ものでは位置決め装置の総合剛性を高くすることは困難
となり、XYステージ等に搭載されて使用される場合に
は、XYステージの起動時および停止時に、その加速度
によって生じる振動の振幅が大きくなり、要求される高
精度かつ高速な位置決めを実現することができないとい
う問題点がある。また、位置決めを行うための被駆動体
の位置検出は被駆動体の複数位置を計測するものであ
り、駆動機構の剛性によっては外乱により振動が生じて
しまい、この点においても高精度かつ高速な位置決めが
阻害されてしまうという問題点がある。
【0005】本発明は上記のような従来の技術が有する
問題点に鑑みてなされたものであって、剛性,固有振動
数が高く、高精度かつ高速な位置決めを行うことができ
る位置決め装置を実現することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の位置決め装置
は、伸縮可能な複数の駆動機構を被駆動体の同一面に取
り付け、該被駆動体の傾き量と伸縮方向への移動量とを
制御する位置決め装置において、前記駆動機構が4個以
上設けられている。
【0007】
【作用】駆動機構の個数が従来の3個から4個以上とさ
れるので、駆動機構自体の剛性が同じであっても位置決
め装置としての剛性は高いものとなる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1(a)は本発明の一実施例の構成を示
す平面図であり、図1(b),(c)のそれぞれは図1
(a)のA−A線断面図およびB−B線断面図である。
本実施例において、正八角形状の被駆動体101は4個
の駆動機構を介して定盤109に取り付けられている。
この駆動機構は図1(c)に示されるように圧電素子1
02と、該圧電素子102の一端を定盤109に固定す
る固定部材103と、該圧電素子102の他端を被駆動
体101に固定する弾性ヒンジ部材104から構成され
るもので、図1(a)に示されるように被駆動体101
の中心から放射状であり、かつ4方向に均しく分散する
位置に設けられている。固定部材103,弾性ヒンジ部
材104は圧電素子102とは接着等の手段によって固
定され、被駆動体101,定盤109のそれぞれとはボ
ルト締結等の手段によって固定されている。
【0009】これらの各駆動機構取り付け部には、この
他に一端側が支持部材107をそれぞれ介して定盤10
9に固定され、定盤109の平面と平行な面の並進方向
および回転方向に対して剛性を有するが、定盤109の
平面に対し垂直方向には可撓性を有する板ばね108の
自由端側が取り付けられている。本実施例における被駆
動体101の位置検出は被駆動体101の中心から放射
状であり、かつ3方向に均しく分散する位置に設けられ
た変位計106を用いて行われる。非接触変位計である
変位計106は、図1(b)に示されるように定盤10
9の基準面109aに対向するようにセンサホルダ10
5を介して被駆動体101に固定され、基準面109a
との距離を示す信号を出力する。
【0010】変位計106を構成するものとしては渦電
流式のものや静電容量式のものを用いることができる
が、本実施例においては渦電流式のものを用いた。次
に、本実施例における位置決め制御について説明する。
本実施例においては、駆動機構が平面を決定するのに必
要最少な3個以上の4個設けられているので、被駆動体
101に変形が生じないような制御を行う必要がある。
【0011】図2は本実施例における位置決め方式を示
す制御ブロック図である。検出系2011〜2013のそ
れぞれは、図1(b)に示した変位計106と該変位計
106の出力をディジタルの検出信号2021〜2023
に変換する変換回路(不図示)から構成され、各駆動系
2061〜2064のそれぞれは図1(c)に示される駆
動機構と該駆動機構の伸縮量を制御する駆動機構ドライ
バ(不図示)から構成されている。
【0012】各検出系2011〜2013のそれぞれが出
力する各検出信号2021〜2023はコントローラ20
4に入力される。コントローラ204にはこの他に外部
入力手段(不図示)からの位置決め値を示す指令値20
3が入力されており、検出信号2021〜2023から被
駆動体101の傾き量と距離とを演算し、続いて、該演
算値と指令値203とを比較演算する。次に、各駆動系
2061〜2064のそれぞれを伸縮させることにより、
被駆動体101の傾き量と距離とを指令値203と一致
させる駆動信号2051〜2054を算出して各駆動系2
061〜2064へ出力する。このように本実施例におい
ては、検出系2011〜2013とコントローラ204に
よるフィードバック系が構成され、被駆動体101の位
置決めがなされる。
【0013】本実施例においては、駆動機構が4個設け
られているので、位置決め装置の剛性と固有振動数を高
いものとし、駆動素子の制御周波数を高くすることがで
き、高速かつ高精度な位置決め装置とすることができ
た。また、4個の駆動機構が被駆動体101の中心から
放射状であり、かつ4方向に均しく分散する位置に設け
られているので、X方向に対する剛性とY方向に対する
剛性とを等しくすることができる。
【0014】なお、駆動機構を構成する駆動素子とし
て、圧電素子102を用いるものとして説明したが、駆
動素子としてはこの他にもモータと送りねじとを組み合
せたものを用いてもよく、これらをテコやクサビを介し
て駆動するように構成してもよい。また、駆動素子を5
個、6個と増設した場合にも同様の方式によって位置決
め制御を行うことが可能であり、駆動機構の設置数およ
び配置は、被駆動体の特性や要求される剛性および位置
決め装置が設置される物体の特性に応じて任意に変更可
能である。このように駆動機構が増えることは被駆動体
の支持点が増えることになるので、適性な位置に支持点
を位置決めすることにより、矯正がなされることとな
り、被駆動体の変形を防止できる。
【0015】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。駆動機
構を4個以上設けることにより、位置決め装置の剛性お
よび固有振動数を高くすることができ、高精度かつ高速
な位置決め装置を実現することができる効果がある。
【0016】また、駆動体の支持点が増えるため、位置
決めにより被駆動体を変形を防止することができる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例の構成を示す平面図
であり、(b),(c)のそれぞれは図1(a)のA−
A線断面図およびB−B線断面図である。
【図2】本実施例における位置決め方式を示す制御ブロ
ック図である。
【図3】従来例の構成を示す図である。
【符号の説明】
101 被駆動体 102 圧電素子 103 固定部材 104 弾性ヒンジ部材 105 センサホルダ 106 変位計 107 支持部材 108 板ばね 109 定盤 109a 基準面 2011〜2013 検出系 2021〜2023 検出信号 203 指令値 204 コントローラ 2051〜2054 駆動信号 2061〜2064 駆動系

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 伸縮可能な複数の駆動機構を被駆動体の
    同一面に取り付け、該被駆動体の傾き量と伸縮方向への
    移動量とを制御する位置決め装置において、前記駆動機
    構が4個以上設けられていることを特徴とする位置決め
    装置。
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