JPH079178A - Trepanning head - Google Patents
Trepanning headInfo
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- JPH079178A JPH079178A JP5159566A JP15956693A JPH079178A JP H079178 A JPH079178 A JP H079178A JP 5159566 A JP5159566 A JP 5159566A JP 15956693 A JP15956693 A JP 15956693A JP H079178 A JPH079178 A JP H079178A
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- Japan
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- coil
- permanent magnet
- base
- stage member
- fixed
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工に関し、特
に集光レンズを平面内で移動することにより、集光点を
移動させて、切断あるいは穴あけを行なうトレパニング
ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to laser processing, and more particularly to a trepanning head for moving or cutting a condensing lens by moving a condensing lens in a plane for cutting or punching.
【０００２】レーザ光により切断あるいは穴あけの微細
加工を行なうには、加工対象物表面に集光されたレーザ
ビーム集光点を高精度に走査することが必要である。走
査速度は、加工対象物の材質、厚さや光源のパワー等の
加工条件によって決定される。In order to perform fine processing such as cutting or drilling with a laser beam, it is necessary to scan a laser beam focusing point focused on the surface of an object to be processed with high accuracy. The scanning speed is determined by the processing conditions such as the material and thickness of the processing object and the power of the light source.
【０００３】近年、レーザ光源の大パワー化、生産速度
向上の要求等から、走査速度は高速化する傾向にあり、
トレパニングヘッドに高速かつ高精度の軌跡生成能力が
要求される。In recent years, the scanning speed has tended to be increased due to the demand for higher power of laser light sources and higher production speed.
The trepanning head is required to have a high-speed and highly accurate trajectory generation capability.
【０００４】[0004]
【従来の技術】レンズの光軸から離れた位置に点光源を
配置すると、点光源の倒立実像である集光点は、光軸に
対して逆側に偏心して生じる。トレパニングヘッドは、
レーザ光を集光レンズの偏心位置で受け、集光レンズを
円運動等させることによって集光点を移動させて穴あけ
等を行なう。2. Description of the Related Art When a point light source is arranged at a position distant from the optical axis of a lens, a condensing point which is an inverted real image of the point light source is decentered on the opposite side to the optical axis. The trepanning head is
The laser light is received at the eccentric position of the condenser lens, and the condenser point is moved by circularly moving the condenser lens to make a hole or the like.
【０００５】集光レンズを円運動させる機構としては、
ｘｙテーブルや円筒座標型駆動装置が知られている。ｘ
ｙテーブルを用いる代表的構成は、ｘｙテーブルの各軸
を揺動モータとリンク機構を用いて駆動するものであ
る。たとえば、リンク機構を用いた１軸駆動機構を２組
組み合わせた構成を有し、各方向毎にポテンシオメータ
により変位量を検出する。As a mechanism for circularly moving the condenser lens,
An xy table and a cylindrical coordinate type drive device are known. x
A typical configuration using the y table is one in which each axis of the xy table is driven using a swing motor and a link mechanism. For example, it has a configuration in which two sets of uniaxial drive mechanisms using a link mechanism are combined, and the displacement amount is detected by a potentiometer in each direction.
【０００６】円筒座標型駆動装置は、回転軸から集光レ
ンズまでの半径方向距離を制御する機構と、この偏心状
態を保ったまま集光レンズを軸の回りに回転させる機構
とを含む。The cylindrical coordinate type driving device includes a mechanism for controlling the radial distance from the rotation axis to the condenser lens, and a mechanism for rotating the condenser lens around the axis while keeping this eccentric state.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】揺動モータとリンク機
構を用いてｘｙテーブルの各軸を駆動する方式は、揺動
モータの発生する力をステージに伝達するリンク機構
に、必然的に生じる機構的ガタや摩擦等により、一般に
伝達遅れが発生し、制御精度、応答速度が制限される。The method of driving each axis of the xy table by using the swing motor and the link mechanism inevitably occurs in the link mechanism for transmitting the force generated by the swing motor to the stage. Generally, a transmission delay occurs due to mechanical backlash, friction, etc., and control accuracy and response speed are limited.
【０００８】また、各軸毎にステージ変位を計測する
と、最終ステージの運動軌跡と計測変位量との間に誤差
が生じる。この誤差は、ステージの直交度誤差等に起因
しており、経時的な変化も発生し得る。When the stage displacement is measured for each axis, an error occurs between the movement trajectory of the final stage and the measured displacement amount. This error is caused by an error in the orthogonality of the stage and the like, and may change over time.
【０００９】円筒座標型駆動方式は、集光レンズを半径
方向に偏心させた状態で、ラジアルベアリングで支持さ
れた軸を駆動する方式等を用い、最終ヘッドの軌跡には
機械的案内制御が大きく影響する。The cylindrical coordinate drive method uses a method of driving an axis supported by a radial bearing in a state where a condenser lens is eccentric in a radial direction, and mechanical guide control is largely performed on a trajectory of a final head. Affect.
【００１０】また、円筒座標の２軸を駆動しようとする
と、全体が大型化、大重量化しやすい。機構が大型化す
ると、高速度かつ高精度の軌跡制御が困難になる。本発
明の目的は、高精度かつ高速に集光レンズを駆動するこ
とのできるトレパニングヘッドを提供することである。Further, if it is attempted to drive the two axes of cylindrical coordinates, the whole size tends to be large and heavy. When the mechanism becomes large, it becomes difficult to control the trajectory with high speed and high accuracy. It is an object of the present invention to provide a trepanning head capable of driving a condenser lens with high accuracy and high speed.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のトレパニングヘ
ッドは、固定されたベースと、前記ベースに対して相対
的に２次元平面内で案内されるステージ部材と、前記ス
テージ部材に保持されたレンズと、前記ステージ部材を
前記ベースに対して２次元方向に駆動することのできる
電磁駆動手段であって、ステージ部材とベースとに各々
固定された永久磁石とコイルとを含み、永久磁石から発
する磁力線がコイルの近接端と交差する電磁駆動手段
と、前記ステージ部材の変位を非接触で検出する非接触
変位センサとを含む。The trepanning head of the present invention is held by a fixed base, a stage member guided in a two-dimensional plane relative to the base, and the stage member. An electromagnetic driving unit capable of driving the lens and the stage member in a two-dimensional direction with respect to the base, including a permanent magnet and a coil fixed to the stage member and the base, and emitting from the permanent magnet. The electromagnetic drive unit includes a magnetic force line that intersects the proximal end of the coil, and a non-contact displacement sensor that detects the displacement of the stage member in a non-contact manner.
【００１２】[0012]
【作用】レンズを保持するステージ部材は、２次元平面
内で案内され、永久磁石とコイルとを含む電磁駆動手段
によって駆動される。ステージ部材に直接２軸方向の駆
動手段を設けることができるため、駆動力発生源とステ
ージ部材との間に介在する機構によって駆動精度を低下
させることを防止できる。The stage member holding the lens is guided in the two-dimensional plane and driven by the electromagnetic driving means including the permanent magnet and the coil. Since the biaxial driving means can be directly provided on the stage member, it is possible to prevent the driving accuracy from being lowered by the mechanism interposed between the driving force generating source and the stage member.
【００１３】ステージ部材の変位は、直接非接触で検出
することができ、電磁駆動手段にフィードバックするこ
とができる。The displacement of the stage member can be directly detected without contact and can be fed back to the electromagnetic drive means.
【００１４】[0014]
【実施例】図１（Ａ）は、本発明の実施例によるトレパ
ニングヘッドの要部を概略的に示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1A is a schematic view showing the main part of a trepanning head according to an embodiment of the present invention.
【００１５】集光レンズ１７は、構造体４に保持されて
いる。構造体４は、構造体３およびカップリング５、６
を介してベース２に２次元方向内運動自在に保持され
る。構造体４には、コア２０に巻かれたコイル９が固定
されており、コイル９と対向して永久磁石１０が配置さ
れている。永久磁石１０は、ベース２に固定されたヨー
ク８に接続されている。構造体４の位置は、変位センサ
１１ａ、１１ｂによって２軸方向でモニタされる。The condenser lens 17 is held by the structure 4. The structure 4 includes the structure 3 and the couplings 5 and 6.
It is held by the base 2 via the so as to be movable in the two-dimensional direction. A coil 9 wound around a core 20 is fixed to the structure 4, and a permanent magnet 10 is arranged so as to face the coil 9. The permanent magnet 10 is connected to the yoke 8 fixed to the base 2. The position of the structure 4 is monitored in the biaxial directions by the displacement sensors 11a and 11b.
【００１６】コイル９に制御された電流を流すことによ
り、コイル９には２次元方向の駆動力が働き、構造体４
を２次元平面内で駆動する。なお、集光レンズ１７を保
持する構造体４にコイル９を設ける構成を示したが、構
造体４に永久磁石を固定し、対向してベースに固定され
たコイルを配置してもよい。構造体４に基準位置に復帰
する復帰力を作用させることもできる。By supplying a controlled current to the coil 9, a driving force in a two-dimensional direction is exerted on the coil 9 and the structure 4
Are driven in a two-dimensional plane. In addition, although the structure in which the coil 9 is provided in the structure 4 holding the condenser lens 17 is shown, a permanent magnet may be fixed to the structure 4 and the coils fixed to the base may be arranged so as to face each other. It is also possible to apply a restoring force for returning the structure 4 to the reference position.
【００１７】図１（Ｂ）は、集光レンズ１７の駆動によ
り、レーザ光１８の集光点１９を駆動する原理を概略的
に示す。集光レンズ１７の光軸Ｏｘに関し、レーザビー
ム１８は偏心した位置から入射する。したがって、レー
ザビーム１８の集光点１９は、光軸Ｏｘに関し、逆側に
発生する。集光レンズ１７をレーザビーム１８の軸の周
囲に回転運動させると、集光点１９は円運動を行なう。
このような操作により、加工対象物に微細な円形開孔や
ビアホールを形成することができる。FIG. 1B schematically shows the principle of driving the focusing point 19 of the laser light 18 by driving the focusing lens 17. With respect to the optical axis Ox of the condenser lens 17, the laser beam 18 enters from an eccentric position. Therefore, the focal point 19 of the laser beam 18 is generated on the opposite side with respect to the optical axis Ox. When the condensing lens 17 is rotated around the axis of the laser beam 18, the condensing point 19 makes a circular motion.
By such an operation, it is possible to form a fine circular opening or a via hole in the object to be processed.
【００１８】このように、集光レンズ１７を円軌道上に
駆動するため、構造体４には、コイル９と永久磁石１０
の組合せを含み、２方向に力を発生させる電磁駆動手段
が設けられている。As described above, since the condenser lens 17 is driven on the circular orbit, the coil 9 and the permanent magnet 10 are provided in the structure 4.
The electromagnetic drive means for generating a force in two directions is provided.
【００１９】図２は、電磁駆動手段の機能を説明するた
めの概略図である。図２（Ａ）において、ヨーク８面上
には複数個の永久磁石１０が配置されている。永久磁石
の磁極は、図中上下方向に配置され、上面の極が、Ｎ
極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、と交互になるように配置されて
いる。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the function of the electromagnetic drive means. In FIG. 2A, a plurality of permanent magnets 10 are arranged on the surface of the yoke 8. The magnetic poles of the permanent magnet are arranged in the vertical direction in the figure, and the pole on the upper surface is N
The poles, the S poles, the N poles, and the S poles are arranged alternately.
【００２０】永久磁石１０の上方には、コア２０に巻か
れたコイル９が配置されている。各コイル９は、各永久
磁石１０に対応して分割して配置されている。ここで、
コイル９の１単位の幅は永久磁石１０の１単位の幅より
も狭くされ、コイル９が駆動される動作域内で均等な力
を発揮できるようにされている。A coil 9 wound around a core 20 is arranged above the permanent magnet 10. Each coil 9 is divided and arranged corresponding to each permanent magnet 10. here,
The width of one unit of the coil 9 is made narrower than the width of one unit of the permanent magnet 10 so that a uniform force can be exerted within the operating range where the coil 9 is driven.
【００２１】図２（Ｂ）に示すように、永久磁石１０か
ら発する磁力線Ｂがコイル９の下側の巻線と交差する。
このコイル９に矢印で示すような電流ｉを流すと、ロー
レンツ力によりコイル９には紙面垂直方向の力が発生す
る。As shown in FIG. 2B, the magnetic force line B generated from the permanent magnet 10 intersects with the lower winding of the coil 9.
When a current i indicated by an arrow is applied to the coil 9, a Lorentz force generates a force in the coil 9 in the direction perpendicular to the paper surface.
【００２２】図２（Ａ）に示すように、磁力線は永久磁
石のＮ極から隣接する永久磁石のＳ極に向かう。隣接す
るコイル９には逆方向の電流を供給すると、隣接するコ
イルに入射する磁力線の向きの反転を相殺して、同一方
向に推力が発生する。As shown in FIG. 2A, the lines of magnetic force are directed from the north pole of the permanent magnet to the south pole of the adjacent permanent magnet. When the currents in the opposite directions are supplied to the adjacent coils 9, the reversal of the directions of the magnetic force lines incident on the adjacent coils is canceled and the thrust is generated in the same direction.
【００２３】コア２０に磁性体を用いれば、永久磁石１
０から発する磁力線は、コイル９の下側巻線を通過した
後、コア２０内に入り、隣接する永久磁石に向かって進
み、コイル上側の巻線にはほとんど到達しない。If a magnetic material is used for the core 20, the permanent magnet 1
After passing through the lower winding of the coil 9, the magnetic field lines emanating from 0 enter the core 20, travel toward the adjacent permanent magnet, and hardly reach the upper winding of the coil.
【００２４】したがって、永久磁石の磁極を交互に反転
させ、隣接するコイルに逆方向の電流を供給することに
より、紙面水平方向の力を発揮させることができる。た
だし、コア２０に磁性体を用いることは必須条件ではな
く、非磁性体をコアとして用いてもよい。Therefore, by alternately reversing the magnetic poles of the permanent magnets and supplying a current in the opposite direction to the adjacent coil, it is possible to exert a force in the horizontal direction of the paper. However, it is not essential to use a magnetic material for the core 20, and a non-magnetic material may be used for the core.
【００２５】コイルの上側と下側を磁力線が横切ると、
逆方向の力が発生するが、磁力線の分布はコイル下側で
密、上側で疎のため、全体としてはコイル下側巻線に発
生する力の方向に推力が発生する。なお、このような電
磁駆動手段については、同一出願人の特願平３−１７２
３２６号を参照することができる。When the lines of magnetic force cross the upper and lower sides of the coil,
Although a force in the opposite direction is generated, the distribution of the magnetic force lines is dense on the lower side of the coil and sparse on the upper side, so thrust is generally generated in the direction of the force generated in the lower coil winding. Regarding such an electromagnetic driving means, Japanese Patent Application No. 3-172 of the same applicant can be used.
No. 326 can be referred to.
【００２６】構造体４が運動自在なｘｙ平面内におい
て、ｘ方向駆動用の電磁駆動手段とｙ方向駆動用の電磁
駆動手段とを設けることにより、２次元方向に任意の駆
動を行なうことができる。By providing an electromagnetic driving means for driving the x direction and an electromagnetic driving means for driving the y direction in the xy plane in which the structure 4 is movable, it is possible to perform arbitrary driving in the two-dimensional directions. .
【００２７】図３は、集光レンズを保持する構造体の位
置制御系を示す。集光レンズ１７を保持する構造体４に
は、ｘ方向に２つのコイル９−１、９−２、およびｙ方
向に２つのコイル９−３、９−４が固定されている。FIG. 3 shows a position control system for the structure holding the condenser lens. Two coils 9-1 and 9-2 in the x direction and two coils 9-3 and 9-4 in the y direction are fixed to the structure 4 that holds the condenser lens 17.
【００２８】ｘ方向の２つのコイル９−１、９−２は直
結され、アンプ２２ａから駆動電流を供給される。同
様、ｙ方向の２つのコイル９−３、９−４は直結され、
アンプ２２ｂから駆動で電流を供給される。The two coils 9-1 and 9-2 in the x direction are directly connected to each other, and a drive current is supplied from the amplifier 22a. Similarly, the two coils 9-3 and 9-4 in the y direction are directly connected,
A current is supplied by driving from the amplifier 22b.
【００２９】アンプ２２ａ、２２ｂは、位置制御回路２
１ａ、２１ｂから電流指令値２４ａ、２４ｂを受け、所
定の電流を発生させる。構造体４の位置は、変位センサ
１１ａ、１１ｂによって２軸方向の位置がモニタされ、
位置検出信号が位置制御回路２１ａ、２１ｂに供給され
ている。位置制御回路２１ａ、２１ｂは、目標値設定回
路２５ａ、２５ｂから目標値信号２３ａ、２３ｂを供給
され、変位センサ１１ａ、１１ｂから受ける現在の位置
と比較を行ない、目標値に向かって構造体４を駆動する
ように電流指令値を発生する。The amplifiers 22a and 22b are the position control circuit 2
The current command values 24a and 24b are received from 1a and 21b, and a predetermined current is generated. The position of the structure 4 is monitored in two axial directions by the displacement sensors 11a and 11b,
The position detection signal is supplied to the position control circuits 21a and 21b. The position control circuits 21a and 21b are supplied with the target value signals 23a and 23b from the target value setting circuits 25a and 25b, compare with the current positions received from the displacement sensors 11a and 11b, and move the structure 4 toward the target value. A current command value is generated to drive.
【００３０】構造体４が目標値に接近したときには、駆
動電流を減少させ、オーバシュートを防止することが好
ましい。構造体４に復帰力が作用していない時は、逆向
きの力を発生させてブレーキをかけることもできる。When the structure 4 approaches the target value, it is preferable to reduce the drive current and prevent overshoot. When the restoring force is not acting on the structure 4, it is possible to generate a reverse force to apply the brake.
【００３１】集光レンズ１７を円運動させる場合には、
目標値ｘ、目標値ｙとして、 ｘ＝Ａｓｉｎωｔ ｙ＝Ａｃｏｓωｔ に設定する。ここで、Ａは半径、ωは各速度を表す。When the condenser lens 17 is moved circularly,
As the target value x and the target value y, x = Asinωty and Acosωt are set. Here, A represents a radius and ω represents each velocity.
【００３２】目標値ｘ、ｙをこのように設定し、構造体
４の位置を変位センサ１１によってモニタし、目標値に
追随するように制御することにより、集光レンズ１７は
円の軌跡を描く。By setting the target values x and y in this way, the position of the structure 4 is monitored by the displacement sensor 11 and controlled so as to follow the target value, the condenser lens 17 draws a circular locus. .
【００３３】図４は、本発明の他の実施例によるトレパ
ニングヘッドの構成を示す。ステージベース２は、アダ
プタ等を介してレーザ光源側に固定される。構造体３
は、クロスローラベアリングのカップリング機構５を介
して、ステージベース２に対して紙面垂直方向に摺動自
在に係合する。FIG. 4 shows the construction of a trepanning head according to another embodiment of the present invention. The stage base 2 is fixed to the laser light source side via an adapter or the like. Structure 3
Is slidably engaged with the stage base 2 in a direction perpendicular to the plane of the drawing through a coupling mechanism 5 of a cross roller bearing.
【００３４】構造体４は、クロスローラベアリングのカ
ップリング機構６を介して、構造体３に対して紙面水平
方向に摺動自在に結合される。したがって、構造体４
は、ベース２に対して面内運動自在に案内される。The structure 4 is slidably coupled to the structure 3 in the horizontal direction of the drawing through a coupling mechanism 6 of a cross roller bearing. Therefore, structure 4
Are guided with respect to the base 2 so as to be movable in the plane.
【００３５】構造体４にはヨーク８が固定されており、
ヨーク８の上には、複数個の永久磁石１０が固定されて
いる。さらに、構造体４下面には、ガスノズル１４が固
定されている。ガスノズル１４内には、集光レンズ１７
も配置されている。ガスノズル１４には、上部より酸素
ガス等のガスを導入し、レーザ光と酸素ガスをノズル先
端から供給する。A yoke 8 is fixed to the structure 4,
A plurality of permanent magnets 10 are fixed on the yoke 8. Further, the gas nozzle 14 is fixed to the lower surface of the structure 4. A condenser lens 17 is provided in the gas nozzle 14.
Is also arranged. A gas such as oxygen gas is introduced into the gas nozzle 14 from above, and laser light and oxygen gas are supplied from the tip of the nozzle.
【００３６】永久磁石１０の上には、ベース２に対して
固定された関係に配置されたコイル９が配置されてい
る。コイル９の数は、永久磁石１０の数と対応するもの
である。On the permanent magnet 10, a coil 9 arranged in a fixed relationship with the base 2 is arranged. The number of coils 9 corresponds to the number of permanent magnets 10.
【００３７】構造体４に固定されたヨーク８、永久磁石
１０、ガスノズル１４は、２次元方向に運動自在である
ため、コイル９に電流を流し、電磁駆動力を発生させる
と、面内運動を生じる。Since the yoke 8, the permanent magnet 10, and the gas nozzle 14 fixed to the structure 4 are movable in the two-dimensional direction, when an electric current is applied to the coil 9 to generate an electromagnetic driving force, the in-plane motion is generated. Occurs.
【００３８】図５は、コイル９と永久磁石１０の配置を
より詳細に示す平面図である。図５（Ａ）はコイルの配
置を示し、図５（Ｂ）は永久磁石の配置を示す。図５
（Ａ）において、コイル９は大きく４つの組９−１、９
−２、９−３、９４に分割されている。コイル９−１、
９−２はｘ方向に配置され、コイル９−３、９−４はｙ
方向に配置されている。各コイル９−１、９−２、９−
３、９−４は、さらに４つの部分に分割され、それぞれ
がｌC2の幅を有する。各コイルには、コア２０が貫通し
ている。FIG. 5 is a plan view showing the arrangement of the coil 9 and the permanent magnet 10 in more detail. FIG. 5A shows the arrangement of coils, and FIG. 5B shows the arrangement of permanent magnets. Figure 5
In (A), the coil 9 is largely composed of four groups 9-1, 9
-2, 9-3, 94. Coil 9-1,
9-2 is arranged in the x direction, and coils 9-3 and 9-4 are y
Are arranged in the direction. Each coil 9-1, 9-2, 9-
3, 9-4 are further divided into four parts, each having a width of l C2 . A core 20 penetrates each coil.
【００３９】図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のコイルと対応
する永久磁石を示す。コイル９−１、９−２、９−３、
９−４に対向するように、永久磁石１０−１、１０−
２、１０−３、１０−４が配置されている。FIG. 5 (B) shows a permanent magnet corresponding to the coil of FIG. 5 (A). Coils 9-1, 9-2, 9-3,
9-4 so as to face 9-4.
2, 10-3, 10-4 are arranged.
【００４０】各永久磁石は交互に磁極を反転させるよう
に配置された４つの永久磁石部材で構成されている。各
磁極の幅ｌm ２は、コイルの幅ｌC2よりも大きく設定さ
れている。このため、コイルと永久磁石が動作領域内で
移動しても、コイルを横切る磁力線密度は実質的に変化
しない。Each permanent magnet is composed of four permanent magnet members arranged so that the magnetic poles are alternately inverted. The width l m 2 of each magnetic pole is set larger than the width l C2 of the coil. Therefore, even if the coil and the permanent magnet move within the operating region, the magnetic field line density across the coil does not substantially change.
【００４１】このような構成により、コイル９−１、９
−２と永久磁石１０−１、１０−２の組により、ｘ方向
の力を発生させ、コイル９−３、９−４および永久磁石
１０−３、１０−４の組によりｙ方向の力を発生させ
る。コイルに流す電流を制御することにより、発生する
力の大きさは任意に制御することができる。With such a configuration, the coils 9-1, 9
-2 and permanent magnets 10-1 and 10-2 generate a force in the x-direction, and coils 9-3 and 9-4 and permanent magnets 10-3 and 10-4 generate a force in the y-direction. generate. By controlling the current flowing through the coil, the magnitude of the generated force can be controlled arbitrarily.
【００４２】なお、本実施例においては、駆動されるガ
スノズル側に永久磁石が配置され、固定側にコイルが配
置されている。コイルに電流を流すと、コイルに発熱が
生じるが、発熱は固定側で生じ、駆動されるノズル側は
発熱から保護されている。このため、より高精度の制御
が可能となる。In this embodiment, the permanent magnet is arranged on the driven gas nozzle side and the coil is arranged on the fixed side. When current is applied to the coil, heat is generated in the coil, but heat is generated on the fixed side, and the driven nozzle side is protected from heat generation. Therefore, it is possible to perform control with higher accuracy.
【００４３】また、永久磁石として軽量の磁石を用いる
ことにより、可動部材の重量を軽減することが容易とな
る。また、可動部材にリード線を接続する必要がないた
め、可動部材の運動が妨げられることが少ない。Further, by using a lightweight magnet as the permanent magnet, it becomes easy to reduce the weight of the movable member. Moreover, since it is not necessary to connect the lead wire to the movable member, the movement of the movable member is less likely to be hindered.
【００４４】電磁駆動手段でガスノズル等を駆動する
際、被駆動体の重量は常に一定であり、コイル９に流す
電流を制御することにより、高精度の制御が可能であ
る。図６は、変位センサの構成を概略的に示す。図６
（Ａ）は側面図、図６（Ｂ）は平面図を示す。When the gas nozzle or the like is driven by the electromagnetic driving means, the weight of the driven body is always constant, and by controlling the current flowing through the coil 9, it is possible to perform highly precise control. FIG. 6 schematically shows the configuration of the displacement sensor. Figure 6
6A shows a side view and FIG. 6B shows a plan view.
【００４５】変位センサ１１は、ベース側に固定されて
おり、被駆動体であるヨーク８にターゲット１２が結合
されている。ヨーク８上には永久磁石１０が配置され、
永久磁石１０と対向してベース側に固定されたコイル９
が配置されている。The displacement sensor 11 is fixed to the base side, and the target 12 is coupled to the yoke 8 which is a driven body. A permanent magnet 10 is arranged on the yoke 8,
Coil 9 fixed to the base side facing the permanent magnet 10.
Are arranged.
【００４６】変位センサ１１から発した光がターゲット
１２で拡散反射され、変位センサの受光面に入射する。
入射光量を検出することにより、変位センサ１１とター
ゲット１２との間の距離を測定することができる。The light emitted from the displacement sensor 11 is diffusely reflected by the target 12 and is incident on the light receiving surface of the displacement sensor.
The distance between the displacement sensor 11 and the target 12 can be measured by detecting the amount of incident light.
【００４７】コイル９に電流を流すと、コイル９と永久
磁石１０の間に駆動力が働き、永久磁石１０、したがっ
てヨーク８その他も駆動される。ヨーク８が駆動される
と、ターゲット１２も同時に移動し、ターゲット１２の
変位は変位センサ１１によって検出される。When an electric current is passed through the coil 9, a driving force acts between the coil 9 and the permanent magnet 10 to drive the permanent magnet 10, and hence the yoke 8 and others. When the yoke 8 is driven, the target 12 also moves at the same time, and the displacement of the target 12 is detected by the displacement sensor 11.
【００４８】図６（Ｂ）に示すように、変位センサ１１
およびターゲット１２は２軸方向に配置されており、ガ
スノズル１４に固定されたターゲット１２の位置を２軸
方向でモニタする。このようにして、ガスノズル、した
がって集光レンズの面内位置を検出し、図３に示すよう
な位置制御系に供給することにより、高精度の位置制御
を行なうことができる。As shown in FIG. 6B, the displacement sensor 11
The target 12 is arranged in the biaxial direction, and the position of the target 12 fixed to the gas nozzle 14 is monitored in the biaxial direction. In this way, by detecting the in-plane position of the gas nozzle, that is, the condensing lens and supplying it to the position control system as shown in FIG. 3, highly accurate position control can be performed.
【００４９】なお、変位センサは非接触型のものであれ
ばよく、上述の構成のものには制限されない。非接触型
とすることにより、可動体の運動を妨げることなく、可
動体の位置を検出することができる。The displacement sensor may be a non-contact type, and is not limited to the above-mentioned structure. With the non-contact type, the position of the movable body can be detected without hindering the movement of the movable body.
【００５０】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations and the like can be made.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
集光用レンズを保持するステージ構造体を電磁駆動手段
により２次元方向に直接駆動することにより、高精度の
運動精度を得ることができる。As described above, according to the present invention,
By directly driving the stage structure that holds the condenser lens in the two-dimensional direction by the electromagnetic driving means, it is possible to obtain high precision motion.
【００５２】また、ステージ構造体の変位を直接非接触
に計測し、電磁駆動手段にフィードバックすることによ
り、高速、高精度の制御が可能である。ステージ構造体
は面内で運動が自由なため、目標値を設定することによ
り、種々の軌跡形状に駆動することもできる。Further, by directly measuring the displacement of the stage structure in a non-contact manner and feeding it back to the electromagnetic drive means, it is possible to perform high-speed and high-precision control. Since the stage structure is free to move in the plane, it can be driven in various locus shapes by setting a target value.
【図１】本発明の実施例によるトレパニングヘッドを示
す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a trepanning head according to an embodiment of the present invention.
【図２】電磁駆動手段の機能を説明するための概念図で
ある。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the function of an electromagnetic drive unit.
【図３】位置制御系を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a position control system.
【図４】本発明の他の実施例によるトレパニングヘッド
の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a configuration of a trepanning head according to another embodiment of the present invention.
【図５】図４のトレパニングヘッドにおけるコイルと永
久磁石の配置を示す平面である。5 is a plan view showing the arrangement of coils and permanent magnets in the trepanning head of FIG.
【図６】図４のトレパニングヘッドにおける変位センサ
の配置を示す側面図および平面図である。6A and 6B are a side view and a plan view showing an arrangement of displacement sensors in the trepanning head of FIG.
２ ベース ３、４ 構造体 ５、６ カップリング ８ ヨーク ９ コイル １０ 永久磁石 １１ 変位センサ １７ 集光レンズ １８ レーザビーム １９ 集光点 ２０ コア 2 Bases 3 and 4 Structures 5 and 6 Coupling 8 Yoke 9 Coil 10 Permanent magnet 11 Displacement sensor 17 Condensing lens 18 Laser beam 19 Condensing point 20 Core
Claims (3)
ステージ部材（４）と、 前記ステージ部材に保持されたレンズ（１７）と、 前記ステージ部材を前記ベースに対して２次元方向に駆
動することのできる電磁駆動手段であって、ステージ部
材とベースとに各々固定された永久磁石とコイルとを含
み、永久磁石から発する磁力線がコイルの近接端と交差
する電磁駆動手段（９、１０）と、 前記ステージ部材の変位を非接触で検出する非接触変位
センサ（１１、１２）とを含むトレパニングヘッド。1. A fixed base (2), a stage member (4) guided in a two-dimensional plane relative to the base, and a lens (17) held by the stage member. An electromagnetic driving unit capable of driving the stage member in a two-dimensional direction with respect to the base, including a permanent magnet and a coil fixed to the stage member and the base, respectively. A trepanning head including electromagnetic drive means (9, 10) intersecting with the proximal end of the non-contact displacement sensor (11, 12) for detecting the displacement of the stage member in a non-contact manner.
に永久磁石が固定され、前記ベースにコイルが固定され
ている請求項１記載のトレパニングヘッド。2. The trepanning head according to claim 1, wherein the electromagnetic drive means has a permanent magnet fixed to the stage member and a coil fixed to the base.
目標値信号とを入力し、前記コイルに供給する電流値を
制御する制御回路（２１、２２）を含む請求項１ないし
２記載のトレパニングヘッド。3. The tray according to claim 1, further comprising a control circuit (21, 22) which receives an output of the non-contact displacement sensor and a target value signal and controls a current value supplied to the coil. Panning head.
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| JPH079178A true JPH079178A (en) | 1995-01-13 |
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