JPH09131633A

JPH09131633A - 位置決め装置

Info

Publication number: JPH09131633A
Application number: JP29293595A
Authority: JP
Inventors: Masato Kon; 正人今; Hiroshi Saito; 洋齋藤; Michihiko Sakamoto; 道彦坂本; Akitaka Hiruta; 顕隆蛭田
Original assignee: Sony Precision Technology Inc
Current assignee: Sony Manufacturing Systems Corp
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】案内面に摩擦を加えること無く、被駆動体例
えばＸＹテーブルの質量を小さくすることなく空気静圧
案内面の特徴を生かしたまま整定時間の短縮を図ること
を目的とする。【解決手段】サーボ制御システムによって制御され、
空気静圧案内面を使用し、被駆動体１を位置決めするよ
うにした位置決め機構３，３ａ，４，４ａを有し、この
位置決め機構を衝撃・振動吸収性を有する制振ゴム板３
１を介して架台１２に載置するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超精密な精度の位
置決めを必要とする例えば、半導体検査装置等に適用し
て好適な位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超精密な精度例えば０．０１μｍ
程度の位置決めを必要とする例えば半導体検査装置の位
置決め装置として、図４〜図７に示す如きものが提案さ
れている。

【０００３】図４、図５において、１は超精密位置決め
機構に適した空気静圧案内面機構によりＸ軸及びＹ軸方
向に案内され、その移動が自在となされたＸＹステージ
を示す。３は上軸（Ｙ軸）用ガイドを示し、この上軸用
ガイド３とＸＹステージ１の下側に設けられたスライダ
３ａとで、図６に示す如き周知の空気静圧案内面機構を
構成する如くする。

【０００４】この空気静圧案内面機構は図６に示す如
く、ガイド３に案内される如くスライダ３ａを設け、こ
のスライダ３ａの内側より空気を吹き出す如くし、この
ガイド３とスライダ３ａとが接触することなく、スライ
ダ３ａがガイド３に沿って案内される如くなされたもの
である。

【０００５】また、４は定盤５上に固定された下軸（Ｘ
軸）用ガイドを示し、この下軸用ガイド４と上軸用ガイ
ド３の下側に設けられたスライダ４ａとで図６に示す如
き、周知の空気静圧案内面機構を構成する如くする。

【０００６】また、６は上軸（Ｙ軸）駆動用のＡＣサー
ボモータ、７は下軸（Ｘ軸）駆動用のＡＣサーボモータ
を示し、８及び９は夫々上軸（Ｙ軸）用及び下軸（Ｘ
軸）用ボールネジである。また、１０及び１１は夫々Ｙ
軸方向及びＸ軸方向の位置検出用スケールを示し、之等
位置検出用スケールは例えばレーザースケールで構成す
る。

【０００７】また、定盤５は、ＸＹテーブル１の加減速
によって生ずる慣性力等の外乱に十分抵抗し得る十分に
重い質量例えば３００ｋｇを有するものとする。

【０００８】また、図４に示す如く、この定盤５を剛性
を高めた架台１２上に３点で水平に支持し、固定する如
くする。またこの架台１２を外部の震動を絶縁するため
の防振ゴム１３を介して所定位置に固定する如くする。

【０００９】このＸＹテーブル１は図７に示す如き制御
回路により、制御される。本例では図７に示す如き制御
回路をＸ軸方向用及びＹ軸方向用の２個設ける如くす
る。

【００１０】この図７につき説明するに、２１はＸＹテ
ーブル１を移動すべき位置の位置指令信号Ｐｍが供給さ
れる位置指令信号入力端子を示し、この位置指令信号入
力端子２１よりの位置指令信号Ｐｍを減算回路２２の＋
端子に供給する。また位置検出用スケール１０（１１）
においては例えば８ｍｓ毎にＸＹテーブル１の位置を検
出し、この位置検出信号Ｐｐを減算回路２２の−端子に
供給する。

【００１１】この減算回路２２の出力側に得られる減算
信号（Ｐｍ−Ｐｐ）をＮＣ増幅器２３を介して増幅し
て、減算回路２４の＋端子に供給すると共にＡＣサーボ
モータ６（７）の回転軸に関連して設けたタコジェネレ
ータ２６に得られる信号をこの減算回路２４の−端子に
供給し、これにより、ＸＹテーブル１の移動速度を制御
する如くする。

【００１２】この減算回路２４の出力側に得られる減算
信号を駆動増幅器２５に供給し、この駆動増幅器２５の
出力信号により、ＸＹテーブル１を移動するＡＣサーボ
モータ６（７）を駆動する如くする。

【００１３】斯る従来の位置決め装置においては、位置
指令信号Ｐｍに応じてＸＹテーブル１を所定位置に位置
決めすることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら上述の如
き、従来の位置決め装置においては、図８Ａに示す如く
減速してから停止するまでの整定時間が比較的長く、例
えば１０３０ｍｓかかる不都合があった（図８Ａ，Ｂに
おいては位置検出最小分解能の±１カウントを停止とす
る。）。

【００１５】ところで、案内面の摩擦力は送り方向動剛
性を高める、あるいは減衰性を付与することによって、
この位置決め整定時間を短縮する効果をもっている。

【００１６】ところが、この案内面の摩擦を大きくする
ことは、整定後の位置決め誤差を増すことにつながり、
位置決め精度の上から好ましくない。また、この案内面
の不均一な摩擦は、真直度、ピッチング、ヨーイング等
の幾何誤差を悪化させる要因にもなる。

【００１７】本発明は斯る点に鑑み、案内面に摩擦を加
えること無く、被駆動体例えばＸＹテーブルの質量を小
さくすることなく空気静圧案内面の特徴を生かしたまま
整定時間の短縮を図ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明位置決め装置は、
サーボ制御システムによって制御され、空気静圧案内面
を使用し、被駆動体を位置決めするようにした位置決め
機構を有し、この位置決め機構を衝撃・振動吸収性を有
する制振ゴム板を介して架台に載置するようにしたもの
である。

【００１９】斯る本発明によれば、被駆動体例えばＸＹ
テーブルが早送りから減速停止する際に、慣性力によっ
て生じる衝撃を、衝撃・振動吸収性を有する制振ゴム板
により、瞬時に吸収するので振動が低減され、位置決め
の整定時間が短縮できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１、図２及び図３を参照
して、本発明位置決め装置の一実施例につき説明しよ
う。この図１において、図４及び図５に対応する部分に
は同一符号を付して示す。

【００２１】本例においては、ＸＹステージ１を図５に
示す如く超精密位置決め機構に適した空気静圧案内面機
構によりＸ軸方向及びＹ軸方向に案内する如くし、その
移動が自在となる如くする。このＸＹテーブル１の面積
は例えば４００ｍｍ×４００ｍｍとする。

【００２２】即ち、上軸（Ｙ軸）用ガイド３を設け、こ
の上軸用ガイド３とＸＹステージ１の下側に設けたスラ
イダ３ａとで、Ｙ軸方向の図６に示す如き周知の空気静
圧案内面機構を構成する如くする。

【００２３】この空気静圧案内面機構は図６に示す如
く、ガイド３に案内される如くスライダ３ａを設け、こ
のスライダ３ａの内側より所定圧で空気を吹き出す如く
構成し、このガイド３とスライダ３ａとが接触すること
なく、スライダ３ａがガイド３に沿って案内される如く
なされたものである。

【００２４】また、定盤５上に下軸（Ｘ軸）用ガイド４
を固定し、この下軸用ガイド４と上軸用ガイド３の下側
に設けたスライダ４ａとで、Ｘ軸方向の図６に示す如き
周知の空気静圧案内面機構を構成する如くする。

【００２５】また、ＸＹステージ１の下側に設けたスラ
イダ３ａを上軸（Ｙ軸）駆動用のＡＣサーボモータ６に
より上軸（Ｙ軸）用ボールネジ８を介して駆動する如く
すると共に上軸用ガイド３の下側に設けたスライダ４ａ
を下軸（Ｘ軸）駆動用のＡＣサーボモータ７により下軸
（Ｘ軸）用ボールネジ９を介して駆動する如くする。

【００２６】また、上軸用ガイド３に沿って、Ｙ軸方向
のＸＹステージ１の位置を検出する位置検出用スケール
１０を設けると共に下軸用ガイド４に沿ってＸ軸方向の
ＸＹステージ１の位置を検出する位置検出用スケール１
１を設ける。之等位置検出用スケール１０及び１１は例
えばレーザースケールで構成する如くする。

【００２７】また、定盤５は、所定厚さの長方形盤で、
ＸＹテーブル１の加減速によって生ずる慣性力等の外乱
に十分抵抗し得る十分に重い質量例えば３００ｋｇを有
するものとする。

【００２８】本例においては、図１に示す如く、この定
盤５を長方形の天板３０上に３点で水平に支持し、固定
する如くする。本例においては、この天板３０を架台１
２の上板１２ａに固定するのであるが、この場合、図
１、図２、図３に示す如く、この天板３０と上板１２ａ
との間の長方形の天板３０の４つの角部に対応する位置
に、大きさが例えば１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×１０ｍｍ
の衝撃・振動吸収性を有する制振ゴム板（例えば内外ゴ
ム株式会社製のハネナイト）３１を介挿する如くする。

【００２９】また、この天板３０の４角に対応する部分
を架台１２の上板１２ａにボルト３２で固定するのに、
図３に示す如く、この上板１２ａの下側に大きさが例え
ば６０ｍｍ×６０ｍｍ×１０ｍｍの衝撃・振動吸収性を
有する制振ゴム板（例えば内外ゴム株式会社製のハネナ
イト）３３を配すると共に鉄板３４を配して、ナット３
５で締付ける如くする。

【００３０】この鉄板３４は、この衝撃・振動吸収性を
有する制振ゴム板３３を平均的にナット３５で押すこと
ができるようにするためのものである。この場合、制振
ゴム板３１の面積は、これが支える重量で決まり、制振
ゴム板３３の面積は、ボルト３２及びナット３５により
固定する力で決まる。

【００３１】また、架台１２は定盤５等の重量を支える
ため、剛性が高められており、またこの架台１２を外部
の震動を絶縁するための防振ゴム１３を介して所定位置
に固定する如くする。

【００３２】本例においても、ＸＹテーブル１は図７に
示す如き制御回路により、位置が制御される。本例で
は、図７に示す如き制御回路をＸ軸方向用及びＹ軸方向
用の２個設ける如くする。

【００３３】この図７の制御回路は、位置指令信号入力
端子２１よりのＸＹテーブル１が移動されるべき位置に
対応した位置指令信号Ｐｍを減算回路２２の＋端子に供
給し、また位置検出用スケール１０（１１）において、
所定時間例えば８ｍｓ毎にＸＹテーブル１の位置を検出
した、位置検出信号Ｐｐを減算回路２２の−端子に供給
する。

【００３４】この減算回路２２の出力側に得られる減算
信号（Ｐｍ−Ｐｐ）をＮＣ増幅器２３を介して増幅し
て、減算回路２４の＋端子に供給すると共にＡＣサーボ
モータ６（７）の回転軸に関連して設けたタコジェネレ
ータ２６に得られる信号を減算回路２４の−端子に供給
し、これにより、ＸＹテーブル１の移動速度を制御する
如くする。

【００３５】この減算回路２４の出力側に得られる減算
信号を駆動増幅器２５に供給し、この駆動増幅器２５の
出力信号によりＸＹテーブル１を移動するＡＣサーボモ
ータ６（７）を駆動する如くする。

【００３６】本例によれば、位置指令信号入力端子２１
に供給される位置指令信号Ｐｍに応じて、ＸＹテーブル
１を所定位置に精度良く位置決めすることができる。

【００３７】また本例によればＸＹテーブル１が早送り
から減速停止する際に慣性力によって生ずる衝撃を、衝
撃・振動吸収性を有する制振ゴム板３１，３３により瞬
時に吸収するので、図８Ｂに示す如く振動が低減され、
位置決めの整定時間が例えば２００ｍｓとなり、従来に
比し、例えば略８００ｍｓも短縮できる利益がある。

【００３８】尚、上述実施例においては、衝撃・振動吸
収性を有する制振ゴム板３１として、１２０ｍｍ×１２
０ｍｍ×１０ｍｍのものを４個使用した例につき述べた
が、この面積、位置及び数量は、ＸＹテーブル１の慣性
力のベクトル及び支持する重量で決まる。この支持する
重量は、上述例では約３４０ｋｇであったが、製品とし
ては約２０ｋｇ〜約２０００ｋｇが考えられる。

【００３９】また、この衝撃・振動吸収性を有する制振
ゴム板３１の厚み及び面積は、上述実施例が最良である
かどうかは不明であり、また使用可能な範囲がどの程度
かは不明であるが、参考として下記のことが判明してい
る。また、この制振ゴム板３１の厚さは慣性の方向に対
する剛性を高めるため、衝撃・振動吸収性能に影響を及
ぼさない範囲で薄くすることが望ましい。

【００４０】上述実施例において、この制振ゴム板３１
の厚みのみを変えると、この位置決め整定時間がどのよ
うに変わるかについて試験を行い、この厚みを５ｍｍと
したところ、この制振ゴム板３１の変形量が小さいこと
により、衝撃・振動吸収効果が不十分で、整定時間は略
８３０ｍｓで、略２００ｍｓの短縮であった。

【００４１】また、この制振ゴム板３１の厚みを２０ｍ
ｍとしたときは、この制振ゴム板３１の変形量が大き
く、遅れ時間が増加するためこの整定時間は略６３０ｍ
ｓで、略４００ｍｓの短縮であった。

【００４２】また、上述実施例において、この制振ゴム
板３１の面積のみを変えると、この位置決め整定時間が
どのように変わるかについて試験を行い、この面積を８
４ｍｍ×８４ｍｍのものを４個としたところ、この制振
ゴム板３１の変形量がわずかに大きくなるため、整定時
間は略４３０ｍｓで、略６００ｍｓの短縮であった。

【００４３】また、この制振ゴム板３１の面積を１７０
ｍｍ×１７０ｍｍのものを４個としたところこの制振ゴ
ム板３１の変形量が小さくなり、衝撃・振動吸収効果が
減少し、この整定時間が略５３０ｍｓで、略５００ｍｓ
の短縮であった。

【００４４】また、上述実施例において支持する重量と
この制振ゴム板３１で生ずる摩擦力で、位置決め整定時
間が満足できれば、位置決め整定時間の短縮という点
で、制振ゴム板３３は必要でない。

【００４５】また、上述実施例においては天板３０を用
いたが３点支持しないときは定盤５を制振ゴム板３１を
介して架台１２の上板１２ａに固定するようにしても良
い。このときも上述実施例同様の作用効果が得られるこ
とは容易に理解できよう。

【００４６】また上述実施例においては、被駆動体とし
てＸＹテーブル１の位置決めに本発明の適用した例につ
き述べたが、この被駆動体としては、１軸制御のもので
あっても良い。

【００４７】また上述実施例においては、案内面として
空気静圧案内面を使用した例につき述べたが、この代わ
りに油静圧案内面、クーラント静圧案内面が使用でき、
又磁気浮上案内面も同様に使用でき、この場合も上述実
施例同様の作用効果が得られることは容易に理解できよ
う。

【００４８】また本発明は上述実施例に限らず本発明の
要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得る
ことは勿論である。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば被駆動体例えばＸＹテー
ブルが早送りから減速停止する際に、慣性力によって生
じる衝撃を、衝撃・振動吸収性を有する制振ゴム板によ
り、瞬時に吸収するので、振動が低減され、位置決めの
整定時間が短縮できる利益がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明位置決め装置の一実施例を示す正面図で
ある。

【図２】図１例の要部の例を示す上面図である。

【図３】図１例の要部の例を示す一部切欠正面図であ
る。

【図４】従来の位置決め装置の例を示す正面図である。

【図５】図４例の上面図である。

【図６】要部の例を示す断面図である。

【図７】制御回路の例を示すブロック図である。

【図８】本発明の説明に供する線図である。

【符号の説明】

１ＸＹテーブル３上軸（Ｙ軸）用ガイド３ａ，４ａスライダ４下軸（Ｘ軸）用ガイド５定盤６，７ＡＣサーボモータ８上軸用ボールネジ９下軸用ボールネジ１０，１１位置検出用スケール１２架台１２ａ上板３０天板３１，３３衝撃・振動吸収性を有する制振ゴム板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本道彦東京都品川区西五反田３丁目９番17号東洋ビルソニーマグネスケール株式会社内 (72)発明者蛭田顕隆東京都品川区西五反田３丁目９番17号東洋ビルソニーマグネスケール株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボ制御システムによって制御され、
案内面を使用し、被駆動体を位置決めするようにした位
置決め機構を有し、前記位置決め機構を衝撃・振動吸収性を有する制振ゴム
板を介して架台に載置するようにしたことを特徴とする
位置決め装置。
【請求項２】請求項１記載の位置決め装置において、前記位置決め機構を定盤上に固定し、前記定盤と前記架
台との間に衝撃・振動吸収性を有する制振ゴム板を配し
たことを特徴とする位置決め装置。