JPH1123751A - Xytheta stage and controller of the xytheta stage - Google Patents

Xytheta stage and controller of the xytheta stage

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JPH1123751A
JPH1123751A JP18747497A JP18747497A JPH1123751A JP H1123751 A JPH1123751 A JP H1123751A JP 18747497 A JP18747497 A JP 18747497A JP 18747497 A JP18747497 A JP 18747497A JP H1123751 A JPH1123751 A JP H1123751A
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JP
Japan
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actuators
actuator
stage
base
directions
Prior art date
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Pending
Application number
JP18747497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Kusayama
満 草山
Mitsuo Kobayashi
三男 小林
Munetoshi Numata
宗敏 沼田
Shuya Yamada
修也 山田
Masanobu Shibata
正伸 柴田
Akira Ooka
章 大岡
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.)
Lossev Technology Corp
Original Assignee
Lossev Technology Corp
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Publication date
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Publication of JPH1123751A publication Critical patent/JPH1123751A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy of stage positioning in moving in the direc tion X or direction Y and two directions of X and Y in an θ stage. SOLUTION: This XYθ stage has a table 3 put on the horizontal slide 2 of a base 1 and movable in X, Y and θ directions, 3 actuators 4, 5 and 6 driving the table 3 in X, Y and θdirections and feed screw units 10, 11 and 12 transmitting the drive motions of the actuators 4, 5 and 6. In this case, the actuators 4, 5 and 6 are freely movable in directions X and Y on the guides 13, 14 and 15 fixed to the base 1 and three supporting points 7, 8 and 9 subsequently moved along the guides 13, 14 and 15 following the drive of other actuators 4, 5 and 6 and connecting the feed screw units 10, 11 and 12 to the table 3 of actuators 4, 5 and 6 are set on the fixed position on the table 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は、各種の検査装置などにお
いて、検査対象のワークの位置合わせなどに使用するX
Yθステージに関する。なお、ここで、X、Yは、水平
面上のXY座標の各軸方向を指し、また、θは、XY座
標の回転中心の座標を中心とする水平面上での回転の角
度または回転によるX軸あるいはY軸に対する傾きの角
度を指す。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray detector used for positioning a work to be inspected in various inspection apparatuses and the like.
Related to the Yθ stage. Here, X and Y indicate the directions of the respective axes of the XY coordinates on the horizontal plane, and θ is the angle of rotation on the horizontal plane about the coordinates of the rotation center of the XY coordinates or the X-axis due to the rotation. Alternatively, it indicates the angle of inclination with respect to the Y axis.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来型のXYθステージは、Xステージ
の上にYステージ、さらにそのYステージの上にθステ
ージといふうに、各ステージを積み上げた構成となって
いる。このような従来型のものでは、ステージ全体の
高さを低くできず、また軽量化も困難であること、重
いため、高速化が困難であること、ガイドやベアリン
グで、ステージの一部分しか重力方向の力を支持できな
いため、ステージが大型化すると、構成部品のテーブル
が自重でたわむこと、などの問題がある。
2. Description of the Related Art A conventional XYθ stage has a configuration in which each stage is stacked on an X stage, such as a Y stage, and further on the Y stage, a θ stage. In such a conventional type, the height of the entire stage cannot be reduced, and it is difficult to reduce the weight. It is difficult to increase the speed because of the weight. When the stage becomes large in size, there is a problem that the table of the component parts bends by its own weight.

【0003】これらの欠点や問題を解決するために、最
近では、改良型のテーブルが実用化されている。改良型
のテーブルは、水平滑走部を備えたベース、このベース
の水平滑走部上に載置され、X、Y、θ方向に移動可能
なテーブル、このテーブルを直交および回転方向に駆動
する3個のアクチュエータなどにより組み立てられてい
る。
In order to solve these drawbacks and problems, recently, improved tables have been put to practical use. The improved table includes a base having a water-smoothing section, a table mounted on the water-smoothing section of the base and movable in X, Y, and θ directions, and three tables for driving the table in orthogonal and rotational directions. It is assembled by the actuator and the like.

【0004】改良型のものは、例えば特開平8−118
171号公報に見られるような構造であり、図1に示す
ように、3つのアクチュエータ4、5、6は、ベース1
に固定されており、それぞれのアクチュエータ4、5、
6が送りねじユニット10、11、12によりテーブル
3を移動させるための支点7、8、9は、テーブル側面
を自由にスライドする構造となっている。なお、図1に
は図示しないが、テーブル3をはさんで、アクチュエー
タ4、5、6と反対側には、テーブル側面に当接する弾
力押圧部があり、その付勢力によって支点7、8、9が
テーブル3の側面に当接する構造となっている。
[0004] An improved type is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-118.
No. 171, the three actuators 4, 5 and 6 are connected to the base 1 as shown in FIG.
, And each actuator 4, 5,
The fulcrums 7, 8, and 9 for moving the table 3 by the feed screw units 10, 11, and 12 are structured to slide freely on the side surfaces of the table. Although not shown in FIG. 1, there is an elastic pressing portion abutting the table side on the side opposite to the actuators 4, 5 and 6 with the table 3 interposed therebetween. Is in contact with the side surface of the table 3.

【0005】このような改良型のXYθステージにおい
て、テーブル3をY方向に動かす場合、図2に見られる
ように、テーブル3が傾いていないときには、対応する
アクチュエータ6を移動量だけ動かせばよい。しかし、
図3に見られるように、テーブル3がX方向に対して角
度θだけ傾いているときには、Y方向のアクチュエータ
6を移動量ΔYだけ動かすと、図4に示すように、テー
ブル3は、支点7と支点8に沿って、Y方向に対して角
度θ傾いた方向に移動量ΔY・cosθだけ移動する。
これは、X方向には移動量−(ΔY・cosθ)sin
θ、Y方向には移動量(ΔY・cosθ)cosθだけ
動かしたことになる。
In such an improved XYθ stage, when the table 3 is moved in the Y direction, as shown in FIG. 2, when the table 3 is not tilted, the corresponding actuator 6 may be moved by the moving amount. But,
As shown in FIG. 3, when the table 3 is tilted by an angle θ with respect to the X direction, when the actuator 6 in the Y direction is moved by a moving amount ΔY, as shown in FIG. Along the fulcrum 8 in a direction inclined by an angle θ with respect to the Y direction by a movement amount ΔY · cos θ.
This is because the amount of movement in the X direction− (ΔY · cos θ) sin
In the θ and Y directions, it has been moved by the movement amount (ΔY · cos θ) cos θ.

【0006】したがって、テーブル3が傾いた状態でY
方向にのみ移動させようとすれば、Y方向に対応するア
クチュエータ6だけでなく、X方向のアクチュエータ
4、5も移動させる必要がある。Y方向への移動量をΔ
Yとした場合の各アクチュエータ4、5、6の駆動量
は、X方向へ動かさないものとすれば、下記の式の通り
である。
Therefore, when the table 3 is tilted,
In order to move the actuator only in the direction, it is necessary to move not only the actuator 6 corresponding to the Y direction but also the actuators 4 and 5 in the X direction. The amount of movement in the Y direction is Δ
The driving amount of each of the actuators 4, 5, and 6 in the case of Y is as follows, assuming that the actuator is not moved in the X direction.

【0007】アクチュエータ4:ΔY・tanθ アクチュエータ5:ΔY・tanθ アクチュエータ6:ΔYActuator 4: ΔY · tan θ Actuator 5: ΔY · tan θ Actuator 6: ΔY

【0008】また、テーブル3をX方向に動かそうとす
ると、テーブル3が傾いていないときには、X方向の2
つのアクチュエータ4、5を同じ移動量ΔXだけ動かせ
ばよいが、図5に示すように、テーブル3が例えばX方
向に対して角度θだけ傾いているときには、アクチュエ
ータ4、5を移動量ΔX動かすと、テーブル3は、支点
9に沿ってX方向に対して角度θ傾いた方向に移動量Δ
X・cosθだけ移動する。これは、X方向には(ΔX
・cosθ)cosθ、Y方向には(ΔX・cosθ)
sinθ動かしたことになる。
When the table 3 is to be moved in the X direction, if the table 3 is not tilted, the table 3 is moved in the X direction.
It is sufficient to move the two actuators 4 and 5 by the same movement amount ΔX. However, as shown in FIG. 5, when the table 3 is inclined by the angle θ with respect to the X direction, for example, the actuators 4 and 5 are moved by the movement amount ΔX. , The table 3 moves along the fulcrum 9 in a direction inclined by an angle θ with respect to the X direction
Move by X · cos θ. This is (ΔX
Cos θ) cos θ, (ΔX cos θ) in the Y direction
sin θ has been moved.

【0009】よって、テーブル3が傾いた状態でX方向
にのみ移動させようとすれば、アクチュエータ4、5だ
けでなく、アクチュエータ6も移動させる必要がある。
X方向への移動量をΔXとしたとき、各アクチュエータ
4、5、6の移動量は、Y方向へ動かさないものとし
て、下記の式の通りである。
Therefore, if the table 3 is to be moved only in the X direction in a tilted state, it is necessary to move not only the actuators 4 and 5 but also the actuator 6.
Assuming that the amount of movement in the X direction is ΔX, the amount of movement of each of the actuators 4, 5, and 6 is as follows, assuming that they do not move in the Y direction.

【0010】アクチュエータ4:ΔX アクチュエータ5:ΔX アクチュエータ6:−ΔX・tanθActuator 4: ΔX Actuator 5: ΔX Actuator 6: -ΔX · tanθ

【0011】このように、改良型のものでは、テーブル
3が傾いている状態で、X方向またはY方向のいずれか
一方の方向へ動かそうとしても、3個のアクチュエータ
4、5、6の全てを駆動させる必要が生じる。
As described above, in the improved type, all of the three actuators 4, 5, and 6 can be moved in either the X direction or the Y direction while the table 3 is inclined. Need to be driven.

【0012】一般的に、図3のような状態から、Y方向
のアクチュエータ6を移動量ΔY、X方向のアクチュエ
ータ4、5を移動量ΔX動かすと、各X、Y方向に移動
する移動量をΔX’、ΔY’として、下記の式が成立す
る。
Generally, when the actuator 6 in the Y direction is moved by a moving amount ΔY and the actuators 4 and 5 in the X direction are moved by a moving amount ΔX from the state shown in FIG. The following equations hold as ΔX ′ and ΔY ′.

【0013】[0013]

【数1】 (Equation 1)

【0014】これを解くと、下記の式が得られる。By solving this, the following equation is obtained.

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 2)

【0016】これより、テーブル3をX方向に移動量Δ
X、Y方向に移動量ΔY動かそうとすると、各アクチュ
エータ4、5、6の移動量は、それぞれ以下のようにな
る。
The amount of movement Δ of the table 3 in the X direction
When the movement amount ΔY is to be moved in the X and Y directions, the movement amounts of the actuators 4, 5, and 6 are as follows.

【0017】アクチュエータ4:ΔX+ΔY・tanθ アクチュエータ5:ΔX+ΔY・tanθ アクチュエータ6:−ΔX・tanθ+ΔYActuator 4: ΔX + ΔY · tan θ Actuator 5: ΔX + ΔY · tan θ Actuator 6: −ΔX · tan θ + ΔY

【0018】[0018]

【従来の技術の問題点】アクチュエータ4、5、6とし
て、例えばパルスモータを用いて、送りねじユニット
(ボールスクリュー・ナット)により駆動する場合を考
えると、この駆動系には、ピッチ誤差とバックラッシュ
が発生することから、動かす軸数が多いほど、総合位置
精度が悪くなる。このXYθステージで、テーブル3が
傾いているのはむしろ一般的な使い方であるが、このよ
うな場合、単にX方向かY方向のうちの1つの方向に動
かしたいときでも、3個のアクチュエータ4、5、6を
同時に動かす必要があるため、精度面で不利になる。
2. Description of the Related Art Considering a case where pulse actuators are used as actuators 4, 5, and 6 and driven by a feed screw unit (ball screw / nut), this drive system has a pitch error and a backlash. Since a rush occurs, the more the number of axes to be moved, the worse the overall position accuracy becomes. In this XYθ stage, the table 3 is inclined rather than a general usage. In such a case, even if it is desired to simply move in one of the X direction and the Y direction, three actuators 4 are required. 5 and 6 must be moved simultaneously, which is disadvantageous in terms of accuracy.

【0019】また、X方向およびY方向に動かす場合に
は、前記式中の係数tanθを用いた演算が必要となる
が、この係数tanθの値は、X方向のテーブルの傾
き、すなわち2つのアクチュエータ4、5のY方向の位
置の差と、2つの支点7、8のX方向の位置の差から求
まるが、これも上記のピッチ誤差やバックラッシュを考
慮すると、演算量が増えるほど精度面で不利になる。
When moving in the X direction and the Y direction, an operation using the coefficient tanθ in the above equation is required. The value of the coefficient tanθ is determined by the inclination of the table in the X direction, that is, two actuators. The difference between the positions in the Y direction at 4 and 5 and the difference between the positions in the X direction at the two fulcrums 7 and 8 can be obtained. In consideration of the above pitch error and backlash, the accuracy increases as the calculation amount increases. Be disadvantaged.

【0020】[0020]

【発明の目的】したがって、本発明の目的は、ベースの
水平滑走部に載置され、X、Y、θ方向に移動可能な3
個のアクチュエータをもつ、XYθステージにおいて、
X方向またはY方向への1つの方向への移動およびXY
の2つの方向への移動のステージ位置決め精度を向上さ
せることである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional moving device which is mounted on a water smooth running portion of a base and is movable in X, Y, and θ directions.
In the XYθ stage having actuators,
Movement in one direction in X direction or Y direction and XY
To improve the stage positioning accuracy of the movement in the two directions.

【0021】[0021]

【発明の解決手段】上記目的の下に、本発明(請求項
1)は、水平滑走部を備えたベース、このベースの水平
滑走部上に載置されX、Y、θ方向に移動可能なテーブ
ル、このテーブルをX、Y、θ方向に駆動する3個のア
クチュエータ、および各アクチュエータの駆動量をテー
ブルに伝達する送りねじユニットを有するXYθステー
ジにおいて、上記アクチュエータは、ベース上に固定さ
れたX方向、Y方向のガイド上を移動自在であり、他の
アクチュエータの駆動に伴い当該ガイドに沿って従動的
に移動し、また各アクチュエータの送りねじユニットと
テーブルとを連結する3個の支点は、テーブル上の定位
置にあるようにしている。
To achieve the above object, the present invention (claim 1) provides a base provided with a water smooth running portion, which is mounted on the water smooth running portion of the base and is movable in X, Y, and θ directions. In an XYθ stage having a table, three actuators for driving the table in the X, Y, and θ directions, and a feed screw unit for transmitting a drive amount of each actuator to the table, the actuator is fixed on an X base. The three fulcrums that can move on the guides in the direction and the Y direction, and follow the guides in accordance with the driving of other actuators, and that connect the feed screw unit of each actuator and the table, They are in place on the table.

【0022】また、他の本発明(請求項4)は、上記X
Yθステージにおいて、テーブルの移動量と回転中心座
標のデータとを入力するデータ入力手段と、各支点の位
置データをテーブル移動毎に記憶し更新する支点情報記
憶手段と、前記テーブルの移動量および回転中心座標の
データと各支点の位置データとから各アクチュエータの
軸移動量を計算する軸移動量計算手段と、この軸移動量
計算手段を基に各アクチュエータを駆動する制御手段と
により、制御装置を構成している。
In another aspect of the present invention (claim 4), the X
In the Yθ stage, data input means for inputting a table movement amount and rotation center coordinate data, fulcrum information storage means for storing and updating position data of each fulcrum every time the table is moved, and moving and rotating the table An axis movement amount calculating means for calculating the axis movement amount of each actuator from the data of the central coordinates and the position data of each fulcrum, and a control means for driving each actuator based on the axis movement amount calculating means, to control the control device. Make up.

【0023】[0023]

【発明の実施の態様】図6は、本発明のXYθステージ
を示している。従来例のものと同様に、ベース1は、例
えば方形で、上面に水平滑走部2を備えている。そし
て、方形のテーブル3は、水平滑走部2の上に載置さ
れ、X、Y、θ方向に移動可能な状態となっている。な
お、水平滑走部2は、テーブル3の移動のために、図7
に見られるように、ベース1上で回転自在な小さな多数
の剛球2aにより構成されている。
FIG. 6 shows an XYθ stage of the present invention. As in the case of the conventional example, the base 1 is, for example, rectangular and has a water smooth running portion 2 on the upper surface. The rectangular table 3 is placed on the water running section 2 and is movable in the X, Y, and θ directions. It should be noted that the water leveling unit 2 moves the table 3 to move the table 3 as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the base 1 is composed of a large number of small hard spheres 2a rotatable on the base 1.

【0024】テーブル3は、3個のアクチュエータ4、
5、6により駆動されるようになっている。すなわち、
1つのアクチュエータ6は、Y方向にテーブル3を駆動
するために、ベース1の上に、Y方向に向けて設けられ
ており、送りねじユニット12および支点9によってテ
ーブル3に連結されている。また2つのアクチュエータ
4、5は、テーブル3をX方向に駆動するために、ベー
ス1上にX方向に向けて設けられており、送りねじユニ
ット10、11、支点7、8によりベース3の縁部に連
結されている。これらの支点7、8、9は、垂直方向の
ピンであり、送りねじユニット10、11、12の各端
部に対して回転自在として、テーブル3の上で定位置に
固定されている。
The table 3 has three actuators 4,
5 and 6 are driven. That is,
One actuator 6 is provided on the base 1 in the Y direction to drive the table 3 in the Y direction, and is connected to the table 3 by a feed screw unit 12 and a fulcrum 9. The two actuators 4 and 5 are provided on the base 1 in the X direction in order to drive the table 3 in the X direction. The feed screw units 10 and 11 and the fulcrums 7 and 8 are used to move the edge of the base 3. Connected to the department. These fulcrums 7, 8, and 9 are vertical pins, and are rotatable with respect to the respective ends of the feed screw units 10, 11, and 12 and are fixed at fixed positions on the table 3.

【0025】そして、アクチュエータ6は、ベース1の
上で、X方向に平行なガイド15によってX方向に移動
自在であり、他のアクチュエータ4、5の駆動に伴っ
て、ガイド15に沿って従動的に移動できるようになっ
ている。他方のアクチュエータ4は、ベース1の上に固
定されたY方向のガイド13に沿って移動自在であり、
他のアクチュエータ5、6の駆動に伴って、当該ガイド
13に沿って従動的に移動するようになっている。ま
た、他方のアクチュエータ5は、ベース1の上に固定さ
れたY方向のガイド14に沿って移動自在であり、他の
アクチュエータ4、6の駆動にともなって、当該ガイド
14に沿って従動的に移動するようになっている。
The actuator 6 is movable on the base 1 in the X direction by a guide 15 parallel to the X direction, and is driven along the guide 15 as the other actuators 4 and 5 are driven. You can move to. The other actuator 4 is movable along a Y-direction guide 13 fixed on the base 1,
As the other actuators 5 and 6 are driven, the actuator is driven and moved along the guide 13. The other actuator 5 is movable along a Y-direction guide 14 fixed on the base 1, and is driven along the guide 14 by driving the other actuators 4 and 6. It is designed to move.

【0026】このようなXYθステージにおいて、各軸
の案内部として、ガイドレールやθ軸旋回用軸受けなど
がないため、テーブル3の中央部に、貫通した観測窓1
6を設けることができる。この観測窓16は、上方から
カメラによって、観測窓16の内部のワークを観察する
ための開口部として、あるいは観測窓16の下方に配置
した照明装置などの光束導入用の開口部などとして利用
される。
In such an XYθ stage, since there are no guide rails, θ-axis turning bearings, etc. as guides for each axis, the observation window 1
6 can be provided. The observation window 16 is used as an opening for observing a workpiece inside the observation window 16 by a camera from above, or as an opening for introducing a light beam such as a lighting device arranged below the observation window 16. You.

【0027】本発明のXYθステージにおいて、テーブ
ル3をY方向に動かす場合、図8に示すように、テーブ
ル3が傾いていないときには、アクチュエータ6をY方
向に移動量ΔYだけ動かせばよい。このようにすると、
アクチュエータ4、5は、ガイド13、14に沿って、
Y方向に同じ移動量ΔYだけ滑り移動する。
In the XYθ stage of the present invention, when the table 3 is moved in the Y direction, as shown in FIG. 8, when the table 3 is not tilted, the actuator 6 may be moved in the Y direction by the moving amount ΔY. This way,
The actuators 4, 5 are moved along guides 13, 14,
It slides in the Y direction by the same movement amount ΔY.

【0028】また、テーブル3をX方向に動かす場合、
図9に示すように、テーブル3が傾いていないときに
は、アクチュエータ4、5を移動量ΔXだけX方向に動
かせばよい。この場合、アクチュエータ6は、案内用の
ガイド15に沿って、X方向に同じ移動量ΔXだけ滑り
移動する。
When the table 3 is moved in the X direction,
As shown in FIG. 9, when the table 3 is not tilted, the actuators 4, 5 may be moved in the X direction by the movement amount ΔX. In this case, the actuator 6 slides along the guide 15 for guidance by the same movement amount ΔX in the X direction.

【0029】つぎに、図10に見られるように、テーブ
ル3がX方向に対して角度θだけ反時計回りの方向に傾
いている状態を考える。テーブル3がX方向に対して角
度θだけ回転した状態から、図11に示すように、アク
チュエータ6のみを駆動すると、他のアクチュエータ
4、5は、案内用のガイド13、14に沿って、Y方向
に滑り移動するため、テーブル3は、Y方向のみ移動可
能となる。
Next, as shown in FIG. 10, consider a state in which the table 3 is tilted counterclockwise by an angle θ with respect to the X direction. When only the actuator 6 is driven from the state where the table 3 is rotated by the angle θ with respect to the X direction as shown in FIG. 11, the other actuators 4 and 5 are moved along the guides 13 and 14 for guiding. Since the table 3 slides in the direction, the table 3 can move only in the Y direction.

【0030】また、テーブル3がX方向に対し角度θだ
け回転した状態から、図12に示すように、アクチュエ
ータ4、5を同じ移動量だけ駆動すると、他のアクチュ
エータ6は、案内用のガイド15に沿って、X方向に滑
り移動するため、テーブル3は、X方向のみ移動可能と
なる。
When the actuators 4 and 5 are driven by the same amount of movement as shown in FIG. 12 from the state where the table 3 is rotated by the angle θ with respect to the X direction, the other actuators 6 are driven by the guides 15 for guiding. , The table 3 can move only in the X direction.

【0031】また図示しないが、テーブル3がX方向に
対し角度θだけ回転した状態から、X方向およびY方向
に動かす場合でも、アクチュエータ4、5は、X方向の
移動量だけ動かし、アクチュエータ6は、Y方向の移動
量だけ動かせばよい。ここには、係数tanθを用いた
演算は不要である。
Although not shown, even when the table 3 is moved in the X and Y directions after being rotated by the angle θ with respect to the X direction, the actuators 4 and 5 are moved by the amount of movement in the X direction, and the actuator 6 is moved in the X direction. , In the Y direction. Here, the calculation using the coefficient tanθ is unnecessary.

【0032】これにより、テーブル3をX方向に移動量
ΔX、Y方向に移動量ΔYだけ動かそうすると、各アク
チュエータ4、5、6の移動量は、それぞれ下記のよう
になる。
When the table 3 is moved by the movement amount ΔX in the X direction and by the movement amount ΔY in the Y direction, the movement amounts of the actuators 4, 5, and 6 are as follows.

【0033】アクチュエータ4:ΔX アクチュエータ5:ΔX アクチュエータ6:ΔYActuator 4: ΔX Actuator 5: ΔX Actuator 6: ΔY

【0034】このように、本発明によれば、テーブル3
が傾いた状態からX方向またはY方向に動かす場合に、
3軸全てを動かす必要がなく、またX方向とY方向との
両方向へ動かす場合でも、係数tanθの演算が不要と
なるため、総合的な位置精度は従来のものに比べて向上
する。
Thus, according to the present invention, the table 3
When moving in the X or Y direction from a tilted state,
It is not necessary to move all three axes, and even when moving in both the X direction and the Y direction, the calculation of the coefficient tanθ becomes unnecessary, so that the overall position accuracy is improved as compared with the conventional one.

【0035】なお、アクチュエータ4、5、6として、
ACサーボモータを用い、セミクローズドループを形成
すれば、精度のよい位置決め制御が可能になる。また観
測窓16上にワークセッティング用のガラス板を置き、
テーブル3の上方からテレビカメラ、テーブルの下方か
ら観測窓16のガラス板を透過した照明をあてることに
より、透過照明による画像処理を用いた位置決めも可能
となる。
The actuators 4, 5, and 6
If an AC servomotor is used to form a semi-closed loop, accurate positioning control can be performed. In addition, place a glass plate for work setting on the observation window 16,
By illuminating the television camera from above the table 3 and illuminating the glass plate of the observation window 16 from below the table, positioning using image processing by transmitted illumination is also possible.

【0036】次に、図13は、本発明のXYθステージ
の制御装置を示している。データ入力手段20は、本発
明のXYθステージにおいて、テーブル3を移動させた
い移動量ΔX、ΔY、Δθの入力と、θ回転の回転中心
の座標Pc(Xc,Yc)を入力するために設けられて
いる。これらの移動量ΔX、ΔY、Δθは、現在位置か
らの相対的な移動量か、または図14に例示するよう
に、ベース1の上に定められた基準点を機械原点とする
機械座標系における絶対的な移動量として与えられる。
このデータ入力手段20としては、キーボードやタッチ
パネルなどの入力装置から作業者が直接入力する方法
と、予め定められたNCプログラムなどの内部プログラ
ムのデータにしたがって、順次参照する自動入力方法、
外部に設置されたコンピュータなどの制御機器から通信
などの手段を用いて入力する方法とがある。
Next, FIG. 13 shows a control device of the XYθ stage of the present invention. The data input means 20 is provided on the XYθ stage of the present invention for inputting the movement amounts ΔX, ΔY, Δθ to move the table 3 and the coordinates Pc (Xc, Yc) of the rotation center of θ rotation. ing. These movement amounts ΔX, ΔY, and Δθ are relative movement amounts from the current position or, as illustrated in FIG. 14, in a machine coordinate system having a reference point defined on the base 1 as a machine origin. It is given as an absolute displacement.
The data input means 20 includes a method in which an operator directly inputs from an input device such as a keyboard and a touch panel, an automatic input method in which reference is made sequentially according to data of an internal program such as a predetermined NC program,
There is a method of inputting from a control device such as a computer installed outside using means such as communication.

【0037】また、支点情報記憶手段19は、各支点
7、8、9間の距離A、B、C、機械座標系における各
支点7、8、9の座標P1(U,Uy)、P2(V,V
y)、P3(Wx,W)のうち、各制御軸方向の原点か
らの位置として座標値U、V、Wを記憶し、また軸制御
手段18によりテーブル3を移動または回転させる軸移
動完了のタイミングで、これらの座標値U、V、Wを更
新するもの、例えば、フロッピーディスクやハードディ
スク、RAMなどのメモリである。なお、各制御軸方向
への各アクチュエータ4、5、6の駆動量は、対応する
支点7、8、9の各制御軸方向への移動量ΔU、ΔV、
ΔWに等しい。
The fulcrum information storage means 19 stores the distances A, B, and C between the fulcrums 7, 8, and 9 and the coordinates P1 (U, Uy), P2 (P2) of the fulcrums 7, 8, and 9 in the machine coordinate system. V, V
y), among P3 (Wx, W), coordinate values U, V, W are stored as positions from the origin in each control axis direction, and the axis control means 18 completes the axis movement for moving or rotating the table 3. A memory that updates these coordinate values U, V, and W at the timing, for example, a memory such as a floppy disk, a hard disk, or a RAM. The amount of drive of each of the actuators 4, 5, and 6 in the direction of each control axis is determined by the amount of movement ΔU, ΔV of the corresponding fulcrum 7, 8, 9 in the direction of each control axis.
It is equal to ΔW.

【0038】それぞれの支点7、8、9の各制御軸方向
の現在位置としての座標値U、V、Wは、軸移動計算の
ときに一時的に支点情報記憶手段19に記憶され、軸制
御手段18から軸移動完了の検知を待って、移動後の座
標値に置き換えられることにより更新される。
The coordinate values U, V, and W as the current positions of the respective fulcrums 7, 8, and 9 in the respective control axis directions are temporarily stored in the fulcrum information storage means 19 at the time of the axis movement calculation. It is updated by being replaced with the coordinate values after the movement after waiting for the completion of the axis movement from the means 18.

【0039】そして、軸移動量計算手段17は、データ
入力手段20からのデータと、支点情報記憶手段19か
らのデータとから下記の座標変換の計算式にもとづい
て、各軸の移動量ΔU、ΔV、ΔWを求める。例えばア
クチュエータ4、5、6がパルスモータであれば、軸制
御手段18は、パルス発生器とモータ駆動ドライバとで
構成され、軸移動量計算手段17から与えられた各軸毎
の移動パルス量を各アクチュエータ4、5、6に指令す
る。
The axis movement amount calculation means 17 calculates the movement amount ΔU of each axis from the data from the data input means 20 and the data from the fulcrum information storage means 19 based on the following coordinate conversion formula. ΔV and ΔW are obtained. For example, if the actuators 4, 5, and 6 are pulse motors, the axis control means 18 is composed of a pulse generator and a motor drive driver, and calculates the movement pulse amount for each axis given from the axis movement amount calculation means 17. Commands are given to each of the actuators 4, 5, and 6.

【0040】図14に示すように、各支点7、8、9の
機械座標系における座標を次のように定義する。
As shown in FIG. 14, the coordinates of the fulcrums 7, 8, and 9 in the machine coordinate system are defined as follows.

【0041】支点7:P1(U,Uy) 支点8:P2(V,Vy) 支点9:P3(Wx,W) 支点間距離:A,B,C テーブル3上の任意の点Pc(Xc,Yc) テーブル3の傾き:φ 各支点7、8、9の三角形の頂点の角度:θ1,θ2,
θ3
Support 7: P1 (U, Uy) Support 8: P2 (V, Vy) Support 9: P3 (Wx, W) Distance between supports: A, B, C Any point Pc (Xc, Xc, Yc) Inclination of table 3: φ Angles of vertices of triangles at fulcrums 7, 8, 9: θ1, θ2,
θ3

【0042】テーブル3上の任意の点の座標Pc(X
c,Yc)を回転中心としてテーブル3をΔθ回転させ
ながら、点P’c(X’c,Y’c)へ移動させる場合
の各支点7、8、9の移動量ΔU、ΔV、ΔWを求め
る。ここで、φ’=φ+Δθである。これらの移動量Δ
U、ΔVは、それぞれアクチュエータ4、5の駆動量に
相当し、また移動量ΔWは、アクチュエータ6の駆動量
に相当する。
The coordinates Pc (X) of an arbitrary point on the table 3
c, Yc), the amount of movement ΔU, ΔV, ΔW of each of the fulcrums 7, 8, 9 when the table 3 is moved to the point P′c (X′c, Y′c) while rotating the table 3 by Δθ. Ask. Here, φ ′ = φ + Δθ. These movement amounts Δ
U and ΔV correspond to the drive amounts of the actuators 4 and 5, respectively, and the movement amount ΔW corresponds to the drive amount of the actuator 6.

【0043】各支点7、8、9の機械座標系における現
在位置の座標P1(U,Uy)、P2(V,Vy)、P
3(Wx,W)の内座標値U、V、Wは、既知であり、
支点情報記憶手段19により保持されている。また支点
間距離A,B,Cも既知で、支点情報記憶手段19によ
り保持されている。
The coordinates P1 (U, Uy), P2 (V, Vy), P2 of the fulcrum 7, 8, 9 at the current position in the machine coordinate system.
3 (Wx, W), the inner coordinate values U, V, W are known,
The fulcrum information storage means 19 holds the information. The fulcrum distances A, B, and C are also known and are held by the fulcrum information storage means 19.

【0044】図14より幾何学的に下記の式が導き出さ
れる。なお、φ=0の時、U=Vとする。
The following equation is derived geometrically from FIG. Note that when φ = 0, U = V.

【0045】[0045]

【数3】 (Equation 3)

【0046】ここで、得られた移動量ΔU、ΔV、ΔW
は、上記の通り、各アクチュエータ4、5、6の駆動量
である。なおここでテーブル3をX,Y方向に移動量Δ
X,ΔYだけ動かし、回転がないものとすれば、上式で
Δθ=0として、それぞれの移動量は、次のようにな
る。
Here, the obtained movement amounts ΔU, ΔV, ΔW
Is the drive amount of each of the actuators 4, 5, and 6, as described above. Here, the table 3 is moved in the X and Y directions by an amount Δ
Assuming that it is moved by X and ΔY and that there is no rotation, assuming that Δθ = 0 in the above equation, the respective movement amounts are as follows.

【0047】アクチュエータ4の移動量 ΔU=ΔX アクチュエータ5の移動量 ΔV=ΔX アクチュエータ6の移動量 ΔW=ΔYThe amount of movement of the actuator 4 ΔU = ΔX The amount of movement of the actuator 5 ΔV = ΔX The amount of movement of the actuator 6 ΔW = ΔY

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明では、テーブルが傾いた状態から
X方向またはY方向に動かすとき、3つの方向のすべて
のアクチュエータを動かす必要がなく、またX方向およ
びY方向の両方向へ同時に動かすときでも、係数の演算
が不要となるため、テーブルの総合位置決め精度が向上
する。また係数の演算が不要であるため、制御系の応答
速度が早くなる。
According to the present invention, when the table is moved in the X direction or the Y direction from the inclined state, it is not necessary to move all the actuators in the three directions, and even when the table is simultaneously moved in both the X direction and the Y direction. Since the calculation of the coefficients is unnecessary, the overall positioning accuracy of the table is improved. Further, since the calculation of the coefficient is unnecessary, the response speed of the control system is increased.

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

【図1】従来の改良型のXYθステージの平面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view of a conventional improved XYθ stage.

【図2】従来の改良型のXYθステージにおいて、テー
ブルをY方向に移動させるときの平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a conventional improved XYθ stage when a table is moved in a Y direction.

【図3】従来の改良型のXYθステージにおいて、テー
ブルが傾いている状態の平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a state in which a table is tilted in a conventional improved XYθ stage.

【図4】従来の改良型のXYθステージにおいて、傾い
たテーブルをY方向に動かしたときの平面図である。
FIG. 4 is a plan view when a tilted table is moved in a Y direction on a conventional improved XYθ stage.

【図5】従来の改良型のXYθステージにおいて、傾い
たテーブルをX方向に動かしたときの平面図である。
FIG. 5 is a plan view when a tilted table is moved in an X direction on a conventional improved XYθ stage.

【図6】本発明のXYθステージの平面図である。FIG. 6 is a plan view of the XYθ stage of the present invention.

【図7】本発明のXYθステージの水平滑走部の拡大断
面図である。
FIG. 7 is an enlarged sectional view of a water smooth running portion of the XYθ stage of the present invention.

【図8】本発明のXYθステージにおいて、テーブルを
Y方向に動かしたときの平面図である。
FIG. 8 is a plan view when the table is moved in the Y direction on the XYθ stage of the present invention.

【図9】本発明のXYθステージにおいて、テーブルを
X方向に動かした状態の平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing a state in which the table is moved in the X direction on the XYθ stage of the present invention.

【図10】本発明のXYθステージにおいて、テーブル
を反時計方向にθだけ回転させた状態の平面図である。
FIG. 10 is a plan view of the XYθ stage according to the present invention in a state in which the table is rotated counterclockwise by θ.

【図11】本発明のXYθステージにおいて、テーブル
をθ回転させた状態からY方向に移動させるときの平面
図である。
FIG. 11 is a plan view of the XYθ stage of the present invention when the table is moved in the Y direction from a state where the table is rotated θ.

【図12】本発明のXYθステージにおいて、テーブル
をθ回転させた状態からX方向に移動させるときの平面
図である。
FIG. 12 is a plan view of the XYθ stage of the present invention when the table is moved in the X direction from a state where the table is rotated θ.

【図13】本発明のXYθステージの制御装置のブロッ
ク線図である。
FIG. 13 is a block diagram of an XYθ stage control device of the present invention.

【図14】テーブルの座標計算の説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of coordinate calculation of a table.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース 2 水平滑走部 2a 剛球 3 テーブル 4 アクチュエータ 5 アクチュエータ 6 アクチュエータ 7 支点 8 支点 9 支点 10 送りねじユニット 11 送りねじユニット 12 送りねじユニット 13 ガイド 14 ガイド 15 ガイド 16 観測窓 17 軸移動量計算手段 18 軸制御手段 19 支点情報記憶手段 20 データ入力手段 Reference Signs List 1 base 2 water smooth running section 2a hard sphere 3 table 4 actuator 5 actuator 6 actuator 7 fulcrum 8 fulcrum 9 fulcrum 10 feed screw unit 11 feed screw unit 12 feed screw unit 13 guide 14 guide 15 guide 16 observation window 17 axis moving amount calculating means 18 Axis control means 19 Support point information storage means 20 Data input means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 修也 富山県東砺波郡福野町野尻662番地の1 株式会社ロゼフテクノロジー内 (72)発明者 柴田 正伸 富山県東砺波郡福野町野尻662番地の1 株式会社ロゼフテクノロジー内 (72)発明者 大岡 章 富山県東砺波郡福野町野尻662番地の1 株式会社ロゼフテクノロジー内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Shuya Yamada, Inventor, 662 Nojiri, Fukuno-cho, Higashi Tonami-gun, Toyama Prefecture Inside Rosef Technology Co., Ltd. 1 Inside Rosef Technology Co., Ltd. (72) Inventor Akira Ooka 662 Nojiri, Fukuno-cho, Higashi Tonami-gun, Toyama Prefecture 1 Inside Rosef Technology Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水平滑走部を備えたベース、このベース
の水平滑走部上に載置されX、Y、θ方向に移動可能な
テーブル、このテーブルをX、Y、θ方向に駆動する3
個のアクチュエータ、および各アクチュエータの駆動量
をテーブルに伝達する送りねじユニットを有するXYθ
ステージにおいて、上記アクチュエータは、ベース上に
固定されたX方向、Y方向のガイド上を移動自在であ
り、他のアクチュエータの駆動に伴い当該ガイドに沿っ
て従動的に移動し、また各アクチュエータの送りねじユ
ニットとテーブルとを連結する3個の支点は、テーブル
上の定位置にあることを特徴とするXYθステージ。
1. A base having a water smooth running section, a table mounted on the water smooth running section of the base and movable in X, Y, and θ directions, and driving the table in X, Y, and θ directions.
XYθ having a number of actuators and a feed screw unit for transmitting the drive amount of each actuator to the table
In the stage, the actuator is movable on guides in the X direction and the Y direction fixed on the base, and moves along the guides in accordance with the driving of other actuators. An XYθ stage, wherein three fulcrums connecting the screw unit and the table are at fixed positions on the table.
【請求項2】 水平滑走部が複数個の回転自在な小さな
剛球により構成されていることを特徴とする請求項1記
載のXYθステージ。
2. The XYθ stage according to claim 1, wherein the water smooth running portion is constituted by a plurality of small hard spheres rotatable.
【請求項3】 テーブルの中心に観測窓を有することを
特徴とする請求項1記載のXYθステージ。
3. The XYθ stage according to claim 1, wherein an observation window is provided at a center of the table.
【請求項4】 水平滑走部を備えたベース、このベース
の水平滑走部上に載置されX、Y、θ方向に移動可能な
テーブル、このテーブルをX、Y、θ方向に駆動する3
個のアクチュエータ、および各アクチュエータの駆動量
をテーブルに伝達する送りねじユニットを有するXYθ
ステージにおいて、上記アクチュエータは、ベース上に
固定されたX方向、Y方向のガイド上を移動自在であ
り、他のアクチュエータの駆動に伴い当該ガイドに沿っ
て従動的に移動し、また各アクチュエータの送りねじユ
ニットとテーブルとを連結する3個の支点は、テーブル
上の定位置にあるXYθステージにおいて、テーブルの
移動量ΔX、ΔY、Δθと回転中心の座標Pc(Xc,
Yc)のデータとを入力するデータ入力手段と、各支点
の位置データをテーブル移動毎に記憶し更新する支点情
報記憶手段と、前記テーブルの移動量および回転中心の
座標のデータと各支点の位置データとから各アクチュエ
ータの軸移動量を計算する軸移動量計算手段と、この軸
移動量計算手段を基に各アクチュエータを駆動する制御
手段とを有することを特徴とするXYθステージの制御
装置。
4. A base provided with a water smooth running section, a table mounted on the water smooth running section of the base and movable in X, Y, and θ directions, and driving the table in X, Y, and θ directions.
XYθ having a number of actuators and a feed screw unit for transmitting the drive amount of each actuator to the table
In the stage, the actuator is movable on guides in the X direction and the Y direction fixed on the base, and moves along the guides in accordance with the driving of other actuators. The three fulcrums that connect the screw unit and the table are, on the XYθ stage at a fixed position on the table, the movement amounts ΔX, ΔY, Δθ of the table and the coordinates Pc (Xc, Xc,
Yc) data input means, fulcrum information storage means for storing and updating the position data of each fulcrum every time the table is moved, data on the amount of movement of the table and the coordinates of the center of rotation and the position of each fulcrum A control device for an XYθ stage, comprising: axis movement amount calculation means for calculating the axis movement amount of each actuator from data; and control means for driving each actuator based on the axis movement amount calculation means.
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