JPH0628506B2 - Non-contact flat type XY table - Google Patents

Non-contact flat type XY table

Info

Publication number
JPH0628506B2
JPH0628506B2 JP60248739A JP24873985A JPH0628506B2 JP H0628506 B2 JPH0628506 B2 JP H0628506B2 JP 60248739 A JP60248739 A JP 60248739A JP 24873985 A JP24873985 A JP 24873985A JP H0628506 B2 JPH0628506 B2 JP H0628506B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable body
linear motor
magnetic pole
magnetic poles
propulsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP60248739A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62110474A (en
Inventor
俊郎 樋口
敦 堀越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP60248739A priority Critical patent/JPH0628506B2/en
Publication of JPS62110474A publication Critical patent/JPS62110474A/en
Publication of JPH0628506B2 publication Critical patent/JPH0628506B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、塵埃をきらう半導体やバイオテクノロジー関
連の工場などに用いて好適な非接触平面型XYテーブル
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-contact flat type XY table suitable for use in dust-proof semiconductors and biotechnology-related factories.

(従来の技術) 従来、リニアモータを使用した直接駆動型のXYテーブ
ルがある。この種のリニアモータは、例えば、編集者兼
発行者「電気学会」『リニアモータとその応用』 124〜
127頁に記載されている。このXYテーブルは、(1) 駆
動モーを組み込んだテーブル本体、(2) モータ駆動用電
力素子部(ドライバー部)、(3) X,Y2軸の位置決め
停止点、加減速度、シーケンスなどのプログラムを設定
し得るコントローラのの3部分より構成されている。
(Prior Art) Conventionally, there is a direct drive type XY table using a linear motor. This type of linear motor is described in, for example, the editor and the publisher "The Institute of Electrical Engineers of Japan", "Linear Motor and Its Applications," 124-
It is described on page 127. This XY table has programs such as (1) table body with built-in drive mode, (2) motor drive power element section (driver section), (3) positioning stop points for X and Y axes, acceleration / deceleration, and sequence. It consists of three parts of the configurable controller.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、この種の従来のXYテーブルにおいて
は、ワークを含めたテーブルはリニアモータと切り離し
て機械的な直線軸受で支持されるようになっている。従
って、この機械的な直線軸受部を有しているので、この
部分から塵埃を発生し、半導体製造用或いはバイオテク
ノロジー関連のクリーンルームに用いるには不適であ
る。また高真空状態においては潤滑油が蒸発し、雰囲気
を汚すと共に軸受部の焼損を招くといった問題があり、
このような厳しい条件下の雰囲気における駆動源として
は十分なものではなかった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in this type of conventional XY table, the table including the work is separated from the linear motor and supported by a mechanical linear bearing. Therefore, since this mechanical linear bearing portion is provided, dust is generated from this portion and it is unsuitable for use in a clean room for semiconductor manufacturing or biotechnology. Further, in a high vacuum state, there is a problem that the lubricating oil evaporates, polluting the atmosphere and causing the bearing part to burn.
It was not sufficient as a drive source in an atmosphere under such severe conditions.

本発明は、上記問題点を除去し、磁気力による可動体の
浮上をブロック化されたリニアモータ磁極によって行
い、無塵埃型で、しかも直接駆動される非接触平面型X
Yテーブルを提供することを目的とする。
The present invention eliminates the above-mentioned problems, and the floating of a movable body by a magnetic force is performed by a blocked linear motor magnetic pole, which is a dustless type and a non-contact flat type X driven directly.
It is intended to provide a Y table.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記問題点を解決するために、非接触平面型
XYテーブルにおいて、(a) 各先端部に一方向に整列し
た複数の歯を有し所定の間隔で設置される少なくとも4
つの極片を有する芯部材を有し、該極片上に巻回される
推進案内用コイルによって励磁される推進案内用磁極と
該推進案内用磁極に隣接して前記芯部材上に巻回される
吸引用コイルによって励磁される吸引用磁極とを一体化
した第1及び第2のリニアモータ磁極を有し該第1及び
第2のリニアモータ磁極の歯列の方向を互いに直交する
ように配設した固定体と、(b) 前記各リニアモータの磁
極の歯列と対向し一定のピッチを有して前記歯列の方向
にそれぞれ整列した複数の歯列を有する可動体と、(c)
前記固定体と前記可動体間の相対変位を検出する変位検
出手段と、(d) 該変位検出手段からの検出値に基づいて
前記固定体と前記可動体間の間隙を調整し、かつ前記可
動体の磁気浮上状態でのX,Y方向の推進を行う制御手
段とを設けるようにしたものである。
(Means for Solving Problems) In order to solve the above problems, according to the present invention, in a non-contact plane type XY table, (a) each tip has a plurality of teeth aligned in one direction At least 4 installed at intervals of
A pole member having two pole pieces, and a propulsion guide magnetic pole excited by a propulsion guide coil wound on the pole piece, and wound on the core member adjacent to the propulsion guide magnetic pole. It has first and second linear motor magnetic poles that are integrated with a magnetic pole for attraction excited by an attraction coil, and is arranged so that the tooth rows of the first and second linear motor magnetic poles are orthogonal to each other. A fixed body, and (b) a movable body having a plurality of tooth rows facing the tooth rows of the magnetic poles of each of the linear motors and having a constant pitch and aligned in the tooth row direction, respectively (c)
Displacement detecting means for detecting relative displacement between the fixed body and the movable body, and (d) adjusting a gap between the fixed body and the movable body based on a detection value from the displacement detecting means, and A control means for propelling the body in the magnetically levitated state in the X and Y directions is provided.

(作用) 本発明によれば、平面型XYテーブルにおいて、吸引用
磁極の磁気力により可動体が非接触状態に保持され、推
進案内用磁極の磁気力により可動体を推進させる一組の
リニアモータ磁極の歯列が互いに直交するように配設さ
れ、テーブルを有する可動体は非接触状態でXY方向に
移動できる。
(Operation) According to the present invention, in the flat XY table, the movable body is held in a non-contact state by the magnetic force of the attraction magnetic pole, and the set of linear motors that propel the movable body by the magnetic force of the propulsion guide magnetic pole. The movable body having the table in which the teeth of the magnetic poles are arranged so as to be orthogonal to each other can move in the XY directions in a non-contact state.

また、テーブルを有する可動体の変位状態を検出する変
位検出手段と、この検出値に基づいて可動体の姿勢制御
及び移動制御を行う制御手段とを有し、可動体の姿勢制
御及び推進制御が行われる。
Further, it has a displacement detection means for detecting the displacement state of the movable body having a table, and a control means for performing the attitude control and the movement control of the movable body based on the detected value. Done.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図乃至第4図においては、1は前、後面が開かれ、
中空部を有する固定体であり、底面部1a、その底面部
の両端から上方へ延びる側面部1b、その側面部の上端
間にかけ渡された上面部1cからなり、断面 を有している。2は前記上面部1cの下部に設けられる
リニアモータ磁極であり、2つのX軸駆動用磁極2aと
Y軸駆動用磁極2bとがそれぞれ隣り合う形で対角線上
に配置されている。3は前記底面部1aに取り付けられ
るギャップ検出器、4はリニアモータ磁極2の磁気力に
よって非接触状態に支持されると共に、XY方向に駆動
されるテーブルを有する可動体であり、テーブル面4a
と、そのテーブル面の両端から下方へ延びる側面部4b
と、その側面部の両端にかけ渡された下面部4cとから
なり、断面 を有している。その可動体4と固定体1とは鎖交するよ
うに配設される。5は可動体4の下面部4cの上面に形
成される歯列である。また、固定体1の上面部1cの裏
側には4個のリニアモータ磁極が配設される。これらの
リニアモータ磁極には第5図に示されるように、芯部材
10の基部に可動体4の吸引用コイル11、先端部に推進案
内用コイル12が巻装される。即ち、可動体4を磁気的に
吸引して非接触支持を行う吸引用磁極と可動体4を磁気
的に推進する推進案内用磁極を一体化する。例えば、凹
形を持つ連接した形状に打ち抜かれた電磁網板等の強磁
性材料を積み重ねて構成され、この芯部材10の各々凹所
の外周には吸引用コイル11−1と11−2を互いに逆極性
になるように巻装している。この芯部材10の各先端は第
1極片,第2極片,第3極片,第4極片よりなり、各極
片にはそれぞれ推進案内用コイル12−1,12−2,12−
3,12−4が巻装され、第1磁極13,第2磁極14,第3
磁極15,第4磁極16を形成している。これらの磁極13,
14,15,16に設けられる歯のピッチは可動体4の歯のピ
ッチと同一にするが、磁極の歯のピッチはずれており、
第1磁極13を基準にすると、これに対して第2磁極14は
1/2ピッチ、第3磁極15は1/4ピッチ、第4磁極16
は3/4ピッチだけ可動体4の歯のピッチに対して相対
的にずらすように配設する。
In FIGS. 1 to 4, reference numeral 1 indicates the front and rear surfaces are opened,
It is a fixed body having a hollow portion, and is composed of a bottom surface portion 1a, side surface portions 1b extending upward from both ends of the bottom surface portion, and an upper surface portion 1c spanning between upper ends of the side surface portions. have. Reference numeral 2 denotes a linear motor magnetic pole provided below the upper surface portion 1c, and two X-axis driving magnetic poles 2a and Y-axis driving magnetic poles 2b are arranged on a diagonal line so as to be adjacent to each other. Reference numeral 3 is a gap detector attached to the bottom surface 1a, and 4 is a movable body having a table which is supported in a non-contact state by the magnetic force of the linear motor magnetic poles 2 and which is driven in the XY directions.
And a side surface portion 4b extending downward from both ends of the table surface.
And a lower surface portion 4c that extends over both ends of the side surface portion, have. The movable body 4 and the fixed body 1 are arranged so as to interlink. Reference numeral 5 denotes a tooth row formed on the upper surface of the lower surface portion 4c of the movable body 4. Further, four linear motor magnetic poles are arranged on the back side of the upper surface 1c of the fixed body 1. These linear motor magnetic poles have core members as shown in FIG.
A suction coil 11 of the movable body 4 is wound around the base of the movable body 4, and a propulsion guide coil 12 is wound around the tip of the movable body 4. That is, the attraction magnetic pole for magnetically attracting the movable body 4 for non-contact support and the magnetic pole for propulsion guide for magnetically propelling the movable body 4 are integrated. For example, it is constructed by stacking ferromagnetic materials such as electromagnetic net plates punched in a concatenated shape having a concave shape, and suction coils 11-1 and 11-2 are provided on the outer periphery of each recess of the core member 10. They are wound so that they have opposite polarities. Each tip of the core member 10 comprises a first pole piece, a second pole piece, a third pole piece, and a fourth pole piece, and each pole piece has a propulsion guide coil 12-1, 12-2, 12-, respectively.
3, 12-4 are wound, the first magnetic pole 13, the second magnetic pole 14, the third magnetic pole
The magnetic pole 15 and the fourth magnetic pole 16 are formed. These magnetic poles 13,
The pitch of the teeth provided on 14, 15, 16 is the same as the pitch of the teeth of the movable body 4, but the pitch of the teeth of the magnetic poles is deviated,
Based on the first magnetic pole 13, the second magnetic pole 14 has a 1/2 pitch, the third magnetic pole 15 has a 1/4 pitch, and the fourth magnetic pole 16 has
Are arranged so as to be displaced relative to the pitch of the teeth of the movable body 4 by 3/4 pitch.

次に、このリニアモータ磁極の動作を第6図を用いて説
明する。
Next, the operation of this linear motor magnetic pole will be described with reference to FIG.

(1) 吸引用コイル11−1,11−2のみに第6図に矢印で
示す方向(正方向とする)の電流を流すと、第6図 (a)
に示されるように、磁束が流れるように起磁力を生じ
る。
(1) When a current is applied only to the suction coils 11-1 and 11-2 in the direction indicated by the arrow in FIG. 6 (the positive direction), FIG. 6 (a)
As shown in, the magnetomotive force is generated so that the magnetic flux flows.

(2) 第1磁極13及び第2磁極14を励磁する推進案内用コ
イル12−1,12−2のみに電流を流すと、第6図 (b)に
示されるように、磁束が流れるように起磁力を生じる。
また負の方向に電流を流すと、起磁力の方向は逆にな
り、磁束も逆の方向に流れる。
(2) When a current is applied only to the propulsion guide coils 12-1 and 12-2 that excite the first magnetic pole 13 and the second magnetic pole 14, magnetic flux flows as shown in FIG. 6 (b). Produces a magnetomotive force.
When a current is passed in the negative direction, the direction of magnetomotive force is reversed and the magnetic flux also flows in the opposite direction.

(3) 第3磁極15及び第4磁極16を励磁する推進案内用コ
イル12−3,12−4についても、図6(c) に示すように
同様のことが言える。
(3) The same applies to the propulsion guide coils 12-3 and 12-4 that excite the third magnetic pole 15 and the fourth magnetic pole 16 as shown in FIG. 6 (c).

ここで、吸引用コイル11に、ある一定電流Icを流して
おく。つまり、第6図 (a)に示される起磁力を発生させ
て磁束を流しておき、同時に推進案内用コイル12−1,
12−2に正の電流Iaを流すと、第1磁極13においては
電流Icと電流Iaの起磁力が強め合い、一方、第2磁
極14において電流Icと電流Iaの起磁力が打ち消し合
い、可動体4は第6図(b) の位置に安定するような復元
力を発生する。つまり、第1磁極13の歯の凸部と可動体
4の歯の凸部が一致するような位置に安定しようとす
る。
Here, a certain constant current Ic is passed through the suction coil 11. That is, the magnetomotive force shown in FIG. 6 (a) is generated to flow the magnetic flux, and at the same time, the propulsion guide coil 12-1,
When a positive current Ia is passed through 12-2, the magnetomotive forces of the current Ic and the current Ia are strengthened in the first magnetic pole 13, while the magnetomotive forces of the current Ic and the current Ia are canceled in the second magnetic pole 14 to move. The body 4 generates a restoring force that stabilizes at the position shown in FIG. 6 (b). That is, an attempt is made to stabilize the position such that the convex portions of the teeth of the first magnetic pole 13 and the convex portions of the teeth of the movable body 4 coincide with each other.

次に、電流Iaを零にし、電流Ibを正にすると、第3
磁極15に磁束が流れように作用し、第6図(c) に示す位
置に安定するように可動体4に推力が発生し、可動体4
は1/4ピッチだけ歩進する。
Next, if the current Ia is made zero and the current Ib is made positive, the third
A magnetic flux acts on the magnetic pole 15 to generate a thrust on the movable body 4 so that the movable body 4 is stabilized at the position shown in FIG. 6 (c).
Advances by 1/4 pitch.

次に、電流Ibを零にし、電流Iaを負にすると、第2
磁極14に対する起磁力が強め合い磁束が流れるため、更
に1/4ピッチ歩進する。
Next, if the current Ib is made zero and the current Ia is made negative, the second
Since the magnetomotive force with respect to the magnetic pole 14 is strengthened and the magnetic flux flows, the step advances by 1/4 pitch.

このようにしてIa(正)→Ib(正)→Ia(負)→
Ib(負)というように、推進案内用コイル12−1,12
−2及び12−3,12−4の電流を切り換えることによっ
て1/4ピッチ毎に可動体4が歩進することになる。
In this way, Ia (positive) → Ib (positive) → Ia (negative) →
Ib (negative), such as propulsion guidance coils 12-1, 12
-2, 12-3, and 12-4 by switching the current, the movable body 4 is stepped every 1/4 pitch.

このように構成することにより、可動体の非接触支持と
可動体の推進をコンパクトなリニアモータ磁極によって
達成し、従来のころがり軸受等の機構的な軸受機構を全
廃することができる。
With such a configuration, non-contact support of the movable body and propulsion of the movable body can be achieved by a compact linear motor magnetic pole, and a conventional mechanical bearing mechanism such as a rolling bearing can be completely abolished.

このように構成されるリニアモータ磁極がこの実施例の
非接触平面型XYテーブルにおいては、固定体1の上面
部1cの裏側に互いに直交する向きに二対配設される。
即ち、第1図から明らかなように、対角線上にそれぞれ
同方向に磁極の歯列の向きを揃えたリニアモータ磁極が
取り付けられる。つまり、第1のリニアモータ磁極2a
を右下と左上の部分に設けられ、X軸駆動用として機能
する。第2のリニアモータ磁極2bは左下と右上の部分
に設けられY軸駆動用として機能する。
In the non-contact plane type XY table of this embodiment, two pairs of linear motor magnetic poles thus arranged are arranged on the back side of the upper surface 1c of the fixed body 1 in directions orthogonal to each other.
That is, as is clear from FIG. 1, linear motor magnetic poles are mounted on the diagonals in which the directions of the magnetic pole tooth rows are aligned in the same direction. That is, the first linear motor magnetic pole 2a
Are provided in the lower right and upper left portions and function as X-axis drive. The second linear motor magnetic pole 2b is provided in the lower left and upper right portions and functions for driving the Y axis.

このリニアモータ磁極に対向する可動体4の歯列5は第
1のリニアモータ磁極2aに対してはその磁極の並ぶ方
向と平行になるように形成される。つまり、縦方向に形
成される。また、歯列5は第2のリニアモータ磁極2b
に対してもその磁極の並ぶ方向と平行になるように形成
される。つまり、横方向に形成される。
The tooth row 5 of the movable body 4 facing the linear motor magnetic pole is formed so as to be parallel to the first linear motor magnetic pole 2a in the direction in which the magnetic poles are arranged. That is, it is formed in the vertical direction. Further, the tooth row 5 is the second linear motor magnetic pole 2b.
Also, it is formed so as to be parallel to the direction in which the magnetic poles are arranged. That is, it is formed in the lateral direction.

このように、対角線状にそれぞれ2個の第1のリニアモ
ータ磁極2aと第2のリニアモータ磁極2bが取り付け
られ、これに対応して可動体4が推進できるように歯列
5が対向する。
In this manner, the two first linear motor magnetic poles 2a and the second linear motor magnetic poles 2b are diagonally attached, and the tooth rows 5 face each other so that the movable body 4 can be propelled correspondingly.

次に、XYテーブルの動作について説明する。Next, the operation of the XY table will be described.

XYテーブルの動作はリニアモータ磁極の推進案内用磁
極による磁気力により行われ、XYテーブルの場合は可
動体4をXY方向に駆動できるようにリニアモータ磁極
2a,2a,2b,2bのそれぞれの推進案内用コイル
12への励磁電流の変化回数の分配により行う。例えば、
可動体4をX方向へ駆動させる場合には第1のリニアモ
ータ磁極2a,2aの推進案内用コイル12にのみ励磁電
流を変化させる。また、可動体4をY軸方向のみに駆動
させる場合には、第2のリニアモータ磁極2b,2bの
推進案内用コイル12にのみ磁極電流を変化させる。
The operation of the XY table is performed by the magnetic force of the magnetic poles of the linear motor magnetic poles for propelling and guiding, and in the case of the XY table, the propulsion of the linear motor magnetic poles 2a, 2a, 2b, 2b so that the movable body 4 can be driven in the XY directions. Guide coil
It is performed by distributing the number of changes of the exciting current to 12. For example,
When the movable body 4 is driven in the X direction, the exciting current is changed only in the propulsion guide coil 12 of the first linear motor magnetic poles 2a, 2a. When driving the movable body 4 only in the Y-axis direction, the magnetic pole current is changed only in the propulsion guide coil 12 of the second linear motor magnetic poles 2b, 2b.

XY両方向への駆動はそのベクトル成分に対応する回数
の励磁電流を変化させることにより、達成することがで
きる。
Driving in both X and Y directions can be achieved by changing the exciting current the number of times corresponding to the vector component.

次に、可動体の姿勢制御について説明する。Next, the attitude control of the movable body will be described.

第7図は係る制御装置の概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of such a control device.

図中、21は電子制御装置、21−1はCPU(中央処理装
置)、21−2はメモリ、21−3は入力インターフェー
ス、21−4はMDI(マニアルデータインプット)装
置、21−5はI/Oインターフェース、22は電源、23は
駆動回路である。
In the figure, 21 is an electronic control device, 21-1 is a CPU (central processing unit), 21-2 is a memory, 21-3 is an input interface, 21-4 is an MDI (manual data input) device, and 21-5 is I. / O interface, 22 is a power supply, and 23 is a drive circuit.

この図に示されるように、各ギャップ検出器3からの検
出値は入力インターフェース21−3を介して電子制御装
置21に読み込まれ、可動体4と固定体1間のギャップが
モニタされており、そのギャップが変化するとその変化
分を補償するように駆動回路23から供給されるリニアモ
ータ磁極2a,2bの吸引用コイル12の励磁電流が調整
される。即ち、可動体4が傾いた時には各ギャップ検出
器3からの検出値を電子制御装置21のメモリ21−2に記
憶されているギャップの基準値と比較することによっ
て、可動体4の傾きを補正することができる。このよう
にして、可動体4は正常な姿勢制御が行われる。
As shown in this figure, the detection value from each gap detector 3 is read into the electronic control unit 21 via the input interface 21-3, and the gap between the movable body 4 and the fixed body 1 is monitored, When the gap changes, the exciting current of the attraction coil 12 of the linear motor magnetic poles 2a and 2b supplied from the drive circuit 23 is adjusted so as to compensate for the change. That is, when the movable body 4 is tilted, the tilt value of the movable body 4 is corrected by comparing the detected value from each gap detector 3 with the reference value of the gap stored in the memory 21-2 of the electronic control unit 21. can do. In this way, the posture of the movable body 4 is normally controlled.

次に、可動体のマイクロステップ駆動について説明す
る。
Next, the micro step drive of the movable body will be described.

ここで、マイクロステップ駆動とはリニアモータ磁極の
2つの巻線に90゜位相のずれた二相電流を流し、同期モ
ータとして駆動する方法であり、例えば、可動体4の推
進用電流IaとIbとして第8図に示されるような波形
を供給する。
Here, the micro-step driving is a method of driving two windings of a magnetic pole of a linear motor with a two-phase current having a 90 ° phase shift to drive as a synchronous motor. For example, the propulsion currents Ia and Ib of the movable body 4 are used. The waveform as shown in FIG.

第9図はマイクロステップ駆動システム構成図であり、
図中、31はリングカウンタ、32,33はROM、34,35は
D/Aコンバータ、36,37は駆動アンプである。
FIG. 9 is a block diagram of a microstep drive system,
In the figure, 31 is a ring counter, 32 and 33 are ROMs, 34 and 35 are D / A converters, and 36 and 37 are drive amplifiers.

この図に示されるように、リングカウンタ31に移動指令
値が入力されると、ROM32,33に記憶されている波形
データ、つまり、正弦、余弦値が読み出され、D/Aコ
ンバータ34,35を介してアナログ量が駆動アンプ36,37
に入力され、増幅されて推進案内用コイル12−1〜12−
4に加えられる。波形はA相とB相の比率が電気角位置
(時間)によって決められており、それを角電気角位置
に応じて出力して可動体4を移動させる。なお、駆動ア
ンプとして電圧アンプを用いる場合は受動的なダンピン
グを期待できる。このように構成することによって、可
動体は滑らかに移動し、また微小距離の位置決めが可能
となる。
As shown in this figure, when the movement command value is input to the ring counter 31, the waveform data stored in the ROMs 32 and 33, that is, the sine and cosine values are read out and the D / A converters 34 and 35 are read. The analog amount is driven via the drive amplifier 36, 37
Is input to and amplified by the propulsion guide coils 12-1 to 12-
Added to 4. In the waveform, the ratio of the A phase and the B phase is determined by the electrical angle position (time), which is output according to the angular electrical angle position to move the movable body 4. If a voltage amplifier is used as the drive amplifier, passive damping can be expected. With this configuration, the movable body can move smoothly and can be positioned at a minute distance.

ところで、このアクチュエータは可動体4を非接触状態
にして駆動させるために、可動体4の動きに対する機械
的ダイピングが非常に小さい。従って、マイクロステッ
プ駆動を行っても若干の振動を伴う。この振動を抑制す
るには、次のように構成する。
By the way, since this actuator drives the movable body 4 in a non-contact state, mechanical diping with respect to the movement of the movable body 4 is very small. Therefore, even if the micro step drive is performed, some vibration is accompanied. In order to suppress this vibration, it is configured as follows.

推進方向に配設される複数のリニアモータ磁極の可動体
4の歯に対する位相を互いにπ/4ずらすようにする。
即ち、ある時点において一方のリニアモータ磁極2aの
推進案内用コイルにおいては、第10図 (a)に示される起
磁力を生じるように、一方、他方のリニアモータ磁極2
aの推進案内用コイルにおいて第10図 (b)に示されるよ
うな起磁力を生じるようにそれぞれリニアモータ磁極を
配置する。
The phases of the plurality of linear motor magnetic poles arranged in the propulsion direction with respect to the teeth of the movable body 4 are shifted from each other by π / 4.
That is, at a certain point in time, in the propulsion guide coil of one of the linear motor magnetic poles 2a, one of the linear motor magnetic poles 2a is generated so that the magnetomotive force shown in FIG. 10 (a) is generated.
The magnetic poles of the linear motor are arranged so as to generate a magnetomotive force as shown in FIG.

このように、推進を司るリニアモータ磁極の位置を電気
角でπ/4ずらした場合、推力及びダンピング特性は均
一化され、同位相の配置にした場合に比して、より、円
滑な駆動が可能となる。
In this way, when the position of the magnetic pole of the linear motor that controls propulsion is shifted by π / 4 in terms of electrical angle, the thrust and damping characteristics are made uniform, and smoother driving is possible compared to the case of the in-phase arrangement. It will be possible.

なお、上記ではマイクロステップ駆動の場合について説
明したが、通常のステップモータとして考えると、第11
図のようなパターンとなる。即ち、リニアモータ磁極I
が1相励磁の時はモータ磁極IIは2層励磁となり、逆の
場合は逆となる。
In the above, the case of the micro step drive has been described.
The pattern is as shown. That is, the linear motor magnetic pole I
Is the one-phase excitation, the motor magnetic pole II is the two-layer excitation, and vice versa.

ここで表のプラスマイナスはステップモータのバイポー
タ駆動の時のコイル電圧(或いは電流)の極性である。
Here, the plus and minus in the table are the polarities of the coil voltage (or current) when driving the stepper byporter.

このように、マイクロステップ駆動時だけでなく、通常
のステップモータの場合も、励磁位相をずらすことによ
りダンピングを行わせることができる。
As described above, damping can be performed by shifting the excitation phase not only in the micro step drive but also in the case of a normal step motor.

更に、n×π/4(n=1,3,5,7)進んでいても
遅れるようにしても上記の作用効果を奏することができ
る。つまり、片一方が2相励磁の場合、もう一方が1相
励磁になるようにするとよい。
Furthermore, even if n × π / 4 (n = 1, 3, 5, 7) is advanced or delayed, the above-described effects can be obtained. That is, when one of the two is two-phase excitation, the other one is preferably one-phase excitation.

次に、可動体の制御は次のようにして行うこともでき
る。
Next, the control of the movable body can be performed as follows.

まず、可動体4の原点位置をドグスイッチなどによって
定め、この位置で可動体4の非接触支持を行う。つま
り、リニアモータ磁極の吸引用コイルに予め駆動回路23
を介して励磁電流を流して可動体4を非接触状態にす
る。
First, the origin position of the movable body 4 is determined by a dog switch or the like, and the movable body 4 is supported in a non-contact manner at this position. That is, the drive circuit 23 is previously attached to the suction coil of the linear motor magnetic pole.
An exciting current is flown through to bring the movable body 4 into a non-contact state.

次に、その非接触状態において、各ギャップ検出器3か
らの検出値を電子制御装置21に入力インターフェース21
−3を介して読み込み、その読み込まれた値と各ギャッ
プ検出器3の基準値(基準となる空隙値)とを比較し、
偏差が零になるようにI/Oインターフェース21−5を
介して駆動回路23において各リニアモータ磁極中の吸引
用コイルの励磁電流値を調整する。
Next, in the non-contact state, the detection value from each gap detector 3 is input to the electronic control unit 21.
-3, the read value is compared with the reference value (reference air gap value) of each gap detector 3,
The drive circuit 23 adjusts the excitation current value of the suction coil in each magnetic pole of the linear motor through the I / O interface 21-5 so that the deviation becomes zero.

このように、フィードバック制御を行うことにより、円
滑な可動体の姿勢制御を行うことができる。
Thus, by performing the feedback control, it is possible to smoothly perform the attitude control of the movable body.

次に、本発明の非接触型XYテーブルの他の実施例を第
12図及び第13図を用いて説明する。
Next, another embodiment of the non-contact type XY table of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 12 and 13.

図中、41は基台、42は支柱、43は固定体、44a,44bは
リニアモータ磁極、45は可動体であり、テーブル面45a
と、そのテーブル面の両端から下方へ延びる側面部45b
と、その側面部の四隅の下端から内側へ延びる底板45c
とからなる。46はギャップ検出器である。
In the figure, 41 is a base, 42 is a support, 43 is a fixed body, 44a and 44b are linear motor magnetic poles, 45 is a movable body, and a table surface 45a.
And a side surface portion 45b extending downward from both ends of the table surface.
And a bottom plate 45c extending inward from the lower ends of the four corners of the side surface
Consists of. 46 is a gap detector.

これらの図に示される様に、基台41に支柱42を介して四
隅にリニアモータ磁極44a,44bが固定された固定体43
が設けられる。一方、可動体45においては、底板45cの
上面には各リニアモータ磁極44a,44bに対向するよう
に複数の歯列を有する可動体45が設けられる。また、ギ
ャップ検出器46は基台41に設けられ、可動体45と基台41
間の間隙、つまり可動体45と固定体43との間隙を検出
し、可動体45の姿勢制御を行うために用いられる。その
他の各部の構造及び動作は前記した実施例と同様である
ため説明を省略する。
As shown in these figures, a fixed body 43 in which linear motor magnetic poles 44a, 44b are fixed to four corners of a base 41 via columns 42
Is provided. On the other hand, in the movable body 45, the movable body 45 having a plurality of tooth rows is provided on the upper surface of the bottom plate 45c so as to face the linear motor magnetic poles 44a and 44b. Further, the gap detector 46 is provided on the base 41, and the movable body 45 and the base 41 are
It is used to detect the gap between them, that is, the gap between the movable body 45 and the fixed body 43, and to control the attitude of the movable body 45. The structure and operation of the other parts are the same as those in the above-described embodiment, and thus the description thereof is omitted.

この実施例によると、可動部は固定部を覆う形となり、
駆動部に対する防水,防塵機能を高めることができる。
According to this embodiment, the movable part covers the fixed part,
It is possible to enhance the waterproof and dustproof functions for the drive unit.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、 (1) 非接触平面型XYテーブルにおいて、各先端部に一
方向に整列した複数の歯を有し所定の間隔で設置される
少なくとも4つの極片を有する芯部材を有し、該極片上
に巻回される推進案内用コイルによって励磁される推進
案内用磁極と該推進案内用磁極に隣接して前記芯部材上
に巻回される吸引用コイルによって励磁される吸引用磁
極とを一体化した第1及び第2のリニアモータ磁極を有
し該第1及び第2のリニアモータ磁極の歯列の方向を互
いに直交するように配設した固定体と、前記各リニアモ
ータの磁極の歯列と対向し一定のピッチを有して前記歯
列の方向にそれぞれ整列した複数の歯列を有する可動体
と、前記固定体と前記可動体間の相対変位を検出する変
位検出手段と、該変位検出手段からの検出値に基づいて
前記固定体と前記可動体間の間隙を調整し、かつ前記可
動体の磁気浮上状態でのX,Y方向の推進を行う制御手
段とを設けるようにしたので、該可動体を非接触状態で
XY方向に移動可能にであり、その制御も極めて円滑で
ある。しかも、そのテーブル面を有する可動体の浮上力
の調整は、吸引用コイルへの供給電流の増減により、吸
引用磁極に生じる磁束を変化させることにより、容易に
行うことができる。特に、テーブル面にセットされる試
料の重量等に応じて可動体の浮上力を頻繁に調整する必
要があり、その場合に有効である。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, (1) in a non-contact flat type XY table, each tip has a plurality of teeth aligned in one direction and is installed at a predetermined interval. On the core member having a core member having at least four pole pieces that are excited by a propulsion guide coil wound on the pole piece and adjacent to the propulsion guide magnetic pole. It has first and second linear motor magnetic poles that are integrated with a magnetic attraction pole that is excited by a wound suction coil, and the directions of the tooth rows of the first and second linear motor magnetic poles are orthogonal to each other. A fixed body arranged as described above, a movable body having a plurality of tooth rows facing the tooth rows of the magnetic poles of the respective linear motors and having a constant pitch and aligned in the tooth row direction, and the fixed body. Displacement detecting means for detecting relative displacement between the movable body and the movable body And a control means for adjusting a gap between the fixed body and the movable body based on a detection value from the displacement detection means and for propelling the movable body in the X and Y directions in a magnetically levitated state. Therefore, the movable body can be moved in the XY directions in a non-contact state, and its control is extremely smooth. Moreover, the levitation force of the movable body having the table surface can be easily adjusted by changing the magnetic flux generated in the attraction magnetic pole by increasing / decreasing the current supplied to the attraction coil. In particular, it is necessary to frequently adjust the levitation force of the movable body according to the weight of the sample set on the table surface, which is effective.

(2) 上記(1) の効果に加え、直接駆動型のアクチュエー
タが構成され、その構成は簡単でコンパクトである。
(2) In addition to the effect of (1) above, a direct drive type actuator is configured, and the configuration is simple and compact.

(3) 可動体には歯列を設けるだけでよく、磁気力を発生
させる電磁装置を配設する必要がない。
(3) The movable body only needs to be provided with a tooth row, and it is not necessary to dispose an electromagnetic device for generating a magnetic force.

従って、電気を供給するためのワイヤを接続する必要が
なく、可動体の動きが円滑であり、また、電磁装置の加
熱によるテーブル面の温度上昇を招くことがないので、
テーブル面の温度を適切に管理できるテーブルを提供す
ることができる。
Therefore, it is not necessary to connect a wire for supplying electricity, the movement of the movable body is smooth, and the temperature of the table surface is not increased due to heating of the electromagnetic device.
It is possible to provide a table capable of appropriately managing the temperature of the table surface.

(4) 機械的な軸受を必要としないため、塵埃をきらう半
導体工場やバイオテクノロジー関連工場、或いは高真空
雰囲気などの厳しい環境下での使用に好適である。ま
た、機械的な軸受に比して給油などが不要であり、保守
が容易である。
(4) Since it does not require mechanical bearings, it is suitable for use in harsh environments such as dust-free semiconductor factories, biotechnology-related factories, or high vacuum atmospheres. Further, as compared with mechanical bearings, lubrication is unnecessary and maintenance is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す非接触平面型型XYテ
ーブルの一部破断斜視図、第2図はその平面図、第3図
は第2図のIII−III′線断面図、第4図は第2図のIV−
IV′線断面図、第5図はリニアモータ磁極の斜視図、第
6図はリニアモータ磁極の動作説明図、第7図は非接触
平面型XYテーブルの概略構成図、第8図及び第10図は
マイクロステップ駆動電流波形図、第9図はマイクロス
テップ駆動システム構成図、第11図は励磁シーケンス
図、第12図は本発明の他の実施例を示す非接触平面型X
Yテーブルの部分平面図、第13図は第12図のXIII−XII
I′線断面図である。 1,43……固定体、2,44……リニアモータ磁極、3,
46……ギャップ検出器、4,45……可動体、5……歯
列、21……電子制御装置、22……電源、23……駆動回
路。
1 is a partially cutaway perspective view of a non-contact flat type XY table showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III ′ of FIG. Fig. 4 shows IV- in Fig. 2.
IV 'sectional view, FIG. 5 is a perspective view of a linear motor magnetic pole, FIG. 6 is an operation explanatory view of the linear motor magnetic pole, FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a non-contact plane type XY table, FIG. 8 and FIG. FIG. 9 is a microstep drive current waveform diagram, FIG. 9 is a microstep drive system configuration diagram, FIG. 11 is an excitation sequence diagram, and FIG. 12 is a non-contact plane type X showing another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a partial plan view of the Y table, and FIG. 13 is XIII-XII in FIG.
It is a sectional view taken along the line I ′. 1,43 …… Fixed body, 2,44 …… Linear motor magnetic pole, 3,
46 ... Gap detector, 4, 45 ... Movable body, 5 ... Tooth row, 21 ... Electronic control unit, 22 ... Power supply, 23 ... Drive circuit.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a) 各先端部に一方向に整列した複数の歯
を有し所定の間隔で設置される少なくとも4つの極片を
有する芯部材を有し、該極片上に巻回される推進案内用
コイルによって励磁される推進案内用磁極と該推進案内
用磁極に隣接して前記芯部材上に巻回される吸引用コイ
ルによって励磁される吸引用磁極とを一体化した第1及
び第2のリニアモータ磁極を有し該第1及び第2のリニ
アモータ磁極の歯列の方向を互いに直交するように配設
した固定体と、 (b) 前記各リニアモータの磁極の歯列と対向し一定のピ
ッチを有して前記歯列の方向にそれぞれ整列した複数の
歯列を有する可動体と、 (c) 前記固定体と前記可動体間の相対変位を検出する変
位検出手段と、 (d) 該変位検出手段からの検出値に基づいて前記固定体
と前記可動体間の間隙を調整し、かつ前記可動体の磁気
浮上状態でのX,Y方向の推進を行う制御手段とを具備
することを特徴とする非接触平面型XYテーブル。
1. (a) A core member having a plurality of teeth arranged in one direction at each tip and having at least four pole pieces arranged at predetermined intervals, and wound on the pole pieces. A magnetic pole for propulsion guidance excited by a coil for propulsion guidance, and a magnetic pole for attraction excited by a coil for attraction wound adjacent to the magnetic pole for propulsion guidance on the core member. A fixed body having a second linear motor magnetic pole and arranged so that the tooth rows of the first and second linear motor magnetic poles are orthogonal to each other; (b) the tooth row of the magnetic poles of each linear motor A movable body having a plurality of tooth rows that are opposed to each other and have a constant pitch and are aligned in the direction of the tooth row, and (c) a displacement detection unit that detects a relative displacement between the fixed body and the movable body, (d) A gap between the fixed body and the movable body based on the detection value from the displacement detection means. And a control means for adjusting the position of the movable body and propelling the movable body in the magnetically levitated state in the X and Y directions.
【請求項2】前記リニアモータ磁極を互いに直交する向
きに二対配設するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の非接触平面型XYテーブル。
2. The non-contact plane type XY table according to claim 1, wherein two pairs of the linear motor magnetic poles are arranged in directions orthogonal to each other.
【請求項3】前記推進案内用コイルには正弦波状と余弦
波状の電流を供給し、これらの各相に流れる電流により
マイクロステップ駆動を行う手段を具備することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の非接触平面型XYテ
ーブル。
3. A means for supplying a sine-wave current and a cosine-wave current to the propulsion guide coil, and performing micro-step driving by the current flowing in each of these phases. The non-contact plane type XY table according to item 1.
【請求項4】前記マイクロステップ駆動時に前記変位検
出手段により前記可動体の進行方向への変位を検出し、
その検出値に基づいて一定の励磁進み角となるようにク
ローズドループ制御を行う手段を具備することを特徴と
する特許請求の範囲第3項記載の非接触平面型XYテー
ブル。
4. A displacement of the movable body in a traveling direction is detected by the displacement detecting means during the microstep driving,
The non-contact plane type XY table according to claim 3, further comprising means for performing closed loop control so that a constant excitation lead angle is obtained based on the detected value.
【請求項5】前記可動体の進行方向に配設される複数の
リニアモータ磁極間の各励磁位相をπ/4ずらすように
配置したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
非接触平面型XYテーブル。
5. An arrangement according to claim 1, wherein the magnetic motors are arranged such that the excitation phases of a plurality of linear motor magnetic poles arranged in the traveling direction of the movable body are shifted by π / 4. Contact flat type XY table.
JP60248739A 1985-11-08 1985-11-08 Non-contact flat type XY table Expired - Fee Related JPH0628506B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60248739A JPH0628506B2 (en) 1985-11-08 1985-11-08 Non-contact flat type XY table

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60248739A JPH0628506B2 (en) 1985-11-08 1985-11-08 Non-contact flat type XY table

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62110474A JPS62110474A (en) 1987-05-21
JPH0628506B2 true JPH0628506B2 (en) 1994-04-13

Family

ID=17182642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60248739A Expired - Fee Related JPH0628506B2 (en) 1985-11-08 1985-11-08 Non-contact flat type XY table

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0628506B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009031371A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-12 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Magnetic floating system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6022583B2 (en) * 1980-02-13 1985-06-03 横河電機株式会社 2-axis pulse motor
JPS602067A (en) * 1983-06-17 1985-01-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Magnetically levitating straight line travel guide

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62110474A (en) 1987-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW531600B (en) XYZ-axes table
JP4094769B2 (en) Slide device with built-in moving coil type linear motor
EP0128433A2 (en) Electro-magnetic alignment apparatus
JP5387570B2 (en) Multi-degree-of-freedom actuator and stage device
JPS61218355A (en) Magnetically levitating actuator having rotation positioning function
KR20010006915A (en) Drive mechanism having a gas bearing operable under a negative pressure environment
JP2002064968A (en) Slider with built-in moving coil linear motor
US4509002A (en) Precision X-Y positioner
JP2012514336A (en) Integrated stage positioning system and method
JPS6115560A (en) Linear step motor
JP2004172557A (en) Stage apparatus and its control method
JP3456308B2 (en) Magnetic levitation stage
JP3216157B2 (en) Precision 1 stage 6 degrees of freedom stage
JPH0628506B2 (en) Non-contact flat type XY table
JP2716884B2 (en) Flat motor device
JP2001069746A (en) Non-contacting type table
JP2000102237A (en) Linear slide
JPH0628504B2 (en) Non-contact type actuator
JPH0628505B2 (en) Non-contact flat type table
JPS63242161A (en) Magnetic bearing motor of direct-acting type
JPH02219455A (en) Linear motor supporting mechanism
JP2717174B2 (en) Non-contact linear actuator
JP2879934B2 (en) Stage equipment
EP0145958B1 (en) Positioning apparatus
JPS62141951A (en) Noncontact double-acting type transferring device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees