JPS58173843A - 平面駆動装置 - Google Patents
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- JPS58173843A JPS58173843A JP57057848A JP5784882A JPS58173843A JP S58173843 A JPS58173843 A JP S58173843A JP 57057848 A JP57057848 A JP 57057848A JP 5784882 A JP5784882 A JP 5784882A JP S58173843 A JPS58173843 A JP S58173843A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70758—Drive means, e.g. actuators, motors for long- or short-stroke modules or fine or coarse driving
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
- H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、載物台等を、高速高精度に移動させ精密な位
置決めを行なうための二次元の駆動装置に関する。
置決めを行なうための二次元の駆動装置に関する。
本発明の目的は特に、半導体製造装置等に使用される極
めて高精度な載物台を二次元に、高速高精度に移動停止
させるための平面駆動装置を供給することにある。
めて高精度な載物台を二次元に、高速高精度に移動停止
させるための平面駆動装置を供給することにある。
平面駆動力源としては、すでに本発明の発明者が昭和５
７年４月 ５日に特許出願を行なっている「二次元精密
位置決め装置」に係る［二次元電流運動変換器」がある
が、平板状に巻いたコイル群全体が磁界の中を移動する
ために各コイルは、それぞれ位置の変化にともない二次
元方向に力を発生する。このような特性を持ったコイル
群を制御して、必要とする方向、及び、大きさを持った
力を得ているためにその電流配分が、位置に関する極め
て複雑な関数となり、従ってその制御回路も複雑となっ
ていた。本発明の目的は、前記二次元精密位置決め装置
に使用される二次元電流運動変換器において、そのコイ
ルの形状を改良し、シのコイルの発生する力の方向を平
面上の一軸方向のみとする事により、コイル群の制御を
簡単にすることにある。
７年４月 ５日に特許出願を行なっている「二次元精密
位置決め装置」に係る［二次元電流運動変換器」がある
が、平板状に巻いたコイル群全体が磁界の中を移動する
ために各コイルは、それぞれ位置の変化にともない二次
元方向に力を発生する。このような特性を持ったコイル
群を制御して、必要とする方向、及び、大きさを持った
力を得ているためにその電流配分が、位置に関する極め
て複雑な関数となり、従ってその制御回路も複雑となっ
ていた。本発明の目的は、前記二次元精密位置決め装置
に使用される二次元電流運動変換器において、そのコイ
ルの形状を改良し、シのコイルの発生する力の方向を平
面上の一軸方向のみとする事により、コイル群の制御を
簡単にすることにある。
以下、図面によって本発明に係る、平面駆動装置の一例
について説明する。
について説明する。
第１０図は、本発明に係る平面駆動装置の一例の構成を
示した略図である。第１０図において、１０２．１０３
はそれぞれ後に詳しく説明する本発明に係る二次元可動
型−次元電流運動変換器を構成するコイルの組であり、
図示しない磁界を共有し矢印１００、及び、矢印１０１
を含む平面を移動平面として、二次元になめらかに移動
可能となっている。１０２は矢印１００の、１０３は矢
ＥＩＩ Ｉ Ｏ１の方向にのみ力を発生し得るように構
成され、１０２，１０３の２組のコイルを一体とする事
により、二次元の電流運動変換器を構成している。１０
４，１０５は移動子の位置を知るための二次元の測長器
であり、レーザー測長器もしくは二次元オプチカルエン
コーダー等で構成することができる。１０６，１０７は
移動子の位置を常に保持するカウンターで、それぞれ１
０４，１０５の出力により常に更新されている。従って
１０８１０９は、移動子の現在位置を示すデジタル信号
となる。１１２、及び、１・１３はそれぞれ後述する本
発明に係る二次元可動型−次元電流運動変換器の制御回
路であり、それぞれ１１０、及び、１１１で示される矢
印１００及び、矢印１０１方向のアナログ駆動入力信号
を、移動子位置信号１０８゜１０９に従って、各コイル
の組を構成する各コイルに正しい割合で正しい大きさの
電流として配分し、入力信号に比例した力を発生させる
駆動電流信号１１４，１１５を出力する。この平面駆動
装置は磁界を共有した直交方向の力を発生する２つの二
次元可動型−次元電流運動変換器を組み合わせたもので
あるが、更にもう一組のコイルを加えて移動子の回転に
対する制御を行なう事も可能であり、前記二次元精密位
置決め装置における電流運動変換器部分として使用可能
である事は勿論である。
示した略図である。第１０図において、１０２．１０３
はそれぞれ後に詳しく説明する本発明に係る二次元可動
型−次元電流運動変換器を構成するコイルの組であり、
図示しない磁界を共有し矢印１００、及び、矢印１０１
を含む平面を移動平面として、二次元になめらかに移動
可能となっている。１０２は矢印１００の、１０３は矢
ＥＩＩ Ｉ Ｏ１の方向にのみ力を発生し得るように構
成され、１０２，１０３の２組のコイルを一体とする事
により、二次元の電流運動変換器を構成している。１０
４，１０５は移動子の位置を知るための二次元の測長器
であり、レーザー測長器もしくは二次元オプチカルエン
コーダー等で構成することができる。１０６，１０７は
移動子の位置を常に保持するカウンターで、それぞれ１
０４，１０５の出力により常に更新されている。従って
１０８１０９は、移動子の現在位置を示すデジタル信号
となる。１１２、及び、１・１３はそれぞれ後述する本
発明に係る二次元可動型−次元電流運動変換器の制御回
路であり、それぞれ１１０、及び、１１１で示される矢
印１００及び、矢印１０１方向のアナログ駆動入力信号
を、移動子位置信号１０８゜１０９に従って、各コイル
の組を構成する各コイルに正しい割合で正しい大きさの
電流として配分し、入力信号に比例した力を発生させる
駆動電流信号１１４，１１５を出力する。この平面駆動
装置は磁界を共有した直交方向の力を発生する２つの二
次元可動型−次元電流運動変換器を組み合わせたもので
あるが、更にもう一組のコイルを加えて移動子の回転に
対する制御を行なう事も可能であり、前記二次元精密位
置決め装置における電流運動変換器部分として使用可能
である事は勿論である。
また、コイルの組の発生する力の方向は一定である事か
ら二次元に並ぶ磁界の一部を取り出し、少なくとも２個
のフィルを用いる事によって、リニアモーターとしても
使用可能である。
ら二次元に並ぶ磁界の一部を取り出し、少なくとも２個
のフィルを用いる事によって、リニアモーターとしても
使用可能である。
前述のように、本発明に係る平面駆動装置は、複数の二
次元可動型−次元電流運動変換器とその制御回路より成
っており、まず本発明に係る平面駆動装置の構成要素で
ある二次元可動型−次元電流運動変換器部分について説
明する。
次元可動型−次元電流運動変換器とその制御回路より成
っており、まず本発明に係る平面駆動装置の構成要素で
ある二次元可動型−次元電流運動変換器部分について説
明する。
前記二次元可動型−次元電流運動変換器は、磁界の中を
流れる電流に働く力を利用するものであり、すでに知ら
れている平板型コイルの組を持つ二次元電流運動変換器
の基本原理と等しい。
流れる電流に働く力を利用するものであり、すでに知ら
れている平板型コイルの組を持つ二次元電流運動変換器
の基本原理と等しい。
第１図に、本発明に係る二次元可動型−次元電流運動変
換器の磁界構成部分の一例の斜視図を示す。第１図にお
いて、１０は磁路の一部を形成しかつ、永久磁石を保持
する部材である。１１は永久磁石であり、矢印１２．１
３の軸方向に着磁されており、矢印１８、及び、矢印１
９の方向にそれぞれ等間隔に、しかもＮ、Ｓ交互に並べ
られている。従って磁界の方向は、矢印１２方向と矢印
１３方向とが交互に並ぶことになる。１４、及び１５は
それぞれ矢印１８、及び、矢印１９の方向における磁界
の配列間隔であり１６、及び、１７はそれぞれ矢印１８
、及び、矢印１９の方向における磁界の配列周期である
。
換器の磁界構成部分の一例の斜視図を示す。第１図にお
いて、１０は磁路の一部を形成しかつ、永久磁石を保持
する部材である。１１は永久磁石であり、矢印１２．１
３の軸方向に着磁されており、矢印１８、及び、矢印１
９の方向にそれぞれ等間隔に、しかもＮ、Ｓ交互に並べ
られている。従って磁界の方向は、矢印１２方向と矢印
１３方向とが交互に並ぶことになる。１４、及び１５は
それぞれ矢印１８、及び、矢印１９の方向における磁界
の配列間隔であり１６、及び、１７はそれぞれ矢印１８
、及び、矢印１９の方向における磁界の配列周期である
。
また、矢印１８、及び、矢印１９を含む平面が移動平面
となる。
となる。
この磁界の配列は、前記「二次元精密位置決め装置」に
用いられる、平板状コイルの組を用いた二次元電流運動
変換器の磁界と等しく、また、同様の磁界の配列が得ら
れれば、その構成方法は勿論問わない。
用いられる、平板状コイルの組を用いた二次元電流運動
変換器の磁界と等しく、また、同様の磁界の配列が得ら
れれば、その構成方法は勿論問わない。
本発明に係る電流運動変換器の特徴は、コイルの形状を
改良し、磁界の配列方向の何れか一方向にのみ、力を発
生し得るコイルを用いる事によりその制御を簡素化して
いる点にある。
改良し、磁界の配列方向の何れか一方向にのみ、力を発
生し得るコイルを用いる事によりその制御を簡素化して
いる点にある。
第２図にコイルの一例の斜視図を示す。２２は磁路の一
部を形成し、かつ、コイルの芯となる部材であり、２３
及び、２４がコイルである。この例では２個のコイルが
、電気的に１個のコイルとして働くべく作られているが
、原理的にはいずれか１個あれば良く、また、３個以上
のコイルを後述する電流の方向と力の方向の関係を満た
すように、二次元に並べたものでも良い事は勿論である
。
部を形成し、かつ、コイルの芯となる部材であり、２３
及び、２４がコイルである。この例では２個のコイルが
、電気的に１個のコイルとして働くべく作られているが
、原理的にはいずれか１個あれば良く、また、３個以上
のコイルを後述する電流の方向と力の方向の関係を満た
すように、二次元に並べたものでも良い事は勿論である
。
コイル２３．２４は、互いにその方向の磁界の配列間隔
だけ平行移動された位置関係にあり、その移動平面’に
投影した寸法。□、２８は、８れぞれの方向の磁界の配
タリ間隔の２分の１とほぼ等い肩寸法となっている。ま
た、コイル２３．２４は、コイル２３に矢印２５の方向
の電流を流した時に永久磁石の上にある時を考えると、
永久磁石との位置関係は２０．２１に示す如（なり、ま
た、磁界の方向は交互に逆向きに並んでいるから、磁路
は一方の磁界から磁路形成部材２２を通って他方の磁界
へと閉じる。従ってコイル２３、及び、コイル２４はそ
れぞれ逆向きの磁界の中に置かれる事になるが、前記め
如くコイル２３とコイル２４とは、常に互いに逆回りの
電流が流れるように結線されているから、良く知られて
いる電磁気宇の公式によれば、コイル２３．２４に働く
力の方向は等しくなり、しかも矢印２９の方向となり、
力の大きさは流す電流に比例する。しかし、コイルの磁
界に対する位置が変化するとコーイルを貫く磁界の強さ
が変化し、従ってコイルに働（力も変化する。
だけ平行移動された位置関係にあり、その移動平面’に
投影した寸法。□、２８は、８れぞれの方向の磁界の配
タリ間隔の２分の１とほぼ等い肩寸法となっている。ま
た、コイル２３．２４は、コイル２３に矢印２５の方向
の電流を流した時に永久磁石の上にある時を考えると、
永久磁石との位置関係は２０．２１に示す如（なり、ま
た、磁界の方向は交互に逆向きに並んでいるから、磁路
は一方の磁界から磁路形成部材２２を通って他方の磁界
へと閉じる。従ってコイル２３、及び、コイル２４はそ
れぞれ逆向きの磁界の中に置かれる事になるが、前記め
如くコイル２３とコイル２４とは、常に互いに逆回りの
電流が流れるように結線されているから、良く知られて
いる電磁気宇の公式によれば、コイル２３．２４に働く
力の方向は等しくなり、しかも矢印２９の方向となり、
力の大きさは流す電流に比例する。しかし、コイルの磁
界に対する位置が変化するとコーイルを貫く磁界の強さ
が変化し、従ってコイルに働（力も変化する。
第３図にコイルの一例の、移動平面に垂直で発生する力
の方向と平行な面による断面図を示す。
の方向と平行な面による断面図を示す。
第３図において、３０は磁路の一部を形成し、永久磁石
を保持する部材であり、３１は永久磁石で矢印３９の方
向に等間隔に並んでいる。３２はコイルの芯で２２に、
３３及び、３４はコイルであり、２３及び、２４にそれ
ぞれ対応し、磁路は３５の如く閉じている。一方、３６
及び、３７は付加的な第２の磁界構成部で、主となる磁
界構成部と同様な磁界を、同じ磁極同志をつき合わせる
様に配置してあり、磁路は３８の如く閉じる。こうする
事により、コイル３３、及び、３４のより多く寄 の部分が、駆動力発生に奇与することが可能となるが、
これは勿論本質的なものではなく必ずしも付加する必要
はない。
を保持する部材であり、３１は永久磁石で矢印３９の方
向に等間隔に並んでいる。３２はコイルの芯で２２に、
３３及び、３４はコイルであり、２３及び、２４にそれ
ぞれ対応し、磁路は３５の如く閉じている。一方、３６
及び、３７は付加的な第２の磁界構成部で、主となる磁
界構成部と同様な磁界を、同じ磁極同志をつき合わせる
様に配置してあり、磁路は３８の如く閉じる。こうする
事により、コイル３３、及び、３４のより多く寄 の部分が、駆動力発生に奇与することが可能となるが、
これは勿論本質的なものではなく必ずしも付加する必要
はない。
ここで、コイルに一定の電流を流した時に働く力を、コ
イルの位置に関して説明する。第３図に示す状態におい
ては、コイルの中心と磁界の中心が重なっており、コイ
ルから得られる力は最大となる。一方、コイルに一定の
電流を流したまま矢印３９にそって移動させると、何れ
の方向に移動しても、コイルを貫く磁界が弱くなるにつ
れて得られる力は減りはじめ、磁界の配列間隔の２分の
１だけ動かすと、コイルを貫く磁束が無くなり力を発生
し得なくなる。更に移動させると、再び磁界の中に入り
力を発生し得るようになるが、磁界の方向が逆になるた
め、発生する力の方向も逆になる。このようにコイルに
一定の電流を流した時に働く力は、矢印３９の方向の磁
界の配列周期を周期とする曲線となる。
イルの位置に関して説明する。第３図に示す状態におい
ては、コイルの中心と磁界の中心が重なっており、コイ
ルから得られる力は最大となる。一方、コイルに一定の
電流を流したまま矢印３９にそって移動させると、何れ
の方向に移動しても、コイルを貫く磁界が弱くなるにつ
れて得られる力は減りはじめ、磁界の配列間隔の２分の
１だけ動かすと、コイルを貫く磁束が無くなり力を発生
し得なくなる。更に移動させると、再び磁界の中に入り
力を発生し得るようになるが、磁界の方向が逆になるた
め、発生する力の方向も逆になる。このようにコイルに
一定の電流を流した時に働く力は、矢印３９の方向の磁
界の配列周期を周期とする曲線となる。
一方、第４図に第３図のコイルの位置における移動平面
及び、矢印３９に共に垂直な面による断面図を示す。従
って、４０．４１は磁界構成部で３０．３１に、４２は
コイルの芯で３２に、４３はコイルであり３３．３４に
、４５．４６は付加的な磁界構成部で３６．３７にそれ
ぞれ対応する。
及び、矢印３９に共に垂直な面による断面図を示す。従
って、４０．４１は磁界構成部で３０．３１に、４２は
コイルの芯で３２に、４３はコイルであり３３．３４に
、４５．４６は付加的な磁界構成部で３６．３７にそれ
ぞれ対応する。
また９、第３図における磁路３５，３８はそれぞれ４４
．４７の如くなる。ここで矢印４８の方向にコイルを移
動させると、コイルを貫く磁界の強さ及び極性は、矢印
４８の方向の磁界の配列１周期を周期として変化し、従
ってコイルに一定の電流を流した時働く力は、第３図に
おける矢印３９方向の移動による変化と同様に、矢印４
８の方向の磁界の配列周期を周期として変化する。
．４７の如くなる。ここで矢印４８の方向にコイルを移
動させると、コイルを貫く磁界の強さ及び極性は、矢印
４８の方向の磁界の配列１周期を周期として変化し、従
ってコイルに一定の電流を流した時働く力は、第３図に
おける矢印３９方向の移動による変化と同様に、矢印４
８の方向の磁界の配列周期を周期として変化する。
第５図に、コイルに一定の電流を流した時生ずる力の一
例を、磁界に対するコイルの位置の関数として示す。第
５図において、矢印５１の方向が位置の変化であり、矢
印５２の方向が発生するカを示す。これはコイルが磁界
の中を通るように、磁界の配列方向の一方向に向かって
移動させた時の位置対駆動力曲線であり、一般に磁路と
コイルの形によって、磁界の配列周期を周期５４とする
正弦波または、三角波または、台形波等に近い波形５３
となる。この波形は、磁界の配列方向の二次元いずれの
方向に関しても、その方向の磁界の配列周期を周期とし
た、はぼ同等の波形となり、従って平面上の任意の位置
においては、その両軸方向の係数の掛は合わされたもの
となり、一般には、二次元の位置に関する複雑な関数と
なり、しかも、一定周期ごとに発生する力がゼロになる
場所がある。
例を、磁界に対するコイルの位置の関数として示す。第
５図において、矢印５１の方向が位置の変化であり、矢
印５２の方向が発生するカを示す。これはコイルが磁界
の中を通るように、磁界の配列方向の一方向に向かって
移動させた時の位置対駆動力曲線であり、一般に磁路と
コイルの形によって、磁界の配列周期を周期５４とする
正弦波または、三角波または、台形波等に近い波形５３
となる。この波形は、磁界の配列方向の二次元いずれの
方向に関しても、その方向の磁界の配列周期を周期とし
た、はぼ同等の波形となり、従って平面上の任意の位置
においては、その両軸方向の係数の掛は合わされたもの
となり、一般には、二次元の位置に関する複雑な関数と
なり、しかも、一定周期ごとに発生する力がゼロになる
場所がある。
そこで、複数個のコイルを用いて、前記特性を補ない、
コイルの組全体で、入力に対して線型な力を発生し得る
ように組み合わせて制御する必要が生じる。
コイルの組全体で、入力に対して線型な力を発生し得る
ように組み合わせて制御する必要が生じる。
複数個のコイルのうち、常に少なくとも１個のコイルが
力を発生し得る為には、３個以上のコイルを組にする必
要があるが、ここでは、コイル３個を１組とした例と、
コイル４個を１組とした例の、コイル配列及び、その制
御回路を示す。
力を発生し得る為には、３個以上のコイルを組にする必
要があるが、ここでは、コイル３個を１組とした例と、
コイル４個を１組とした例の、コイル配列及び、その制
御回路を示す。
第６図に、３個のコイルを１組とする場合の磁界に対す
るコイルの配置の一例を示す。６１．６２６３はコイル
であり、各々矢印６５の方向にのみ力を発生する。この
例では、３個のコイルは矢印６４の方向にはその方向の
磁界の配列周期の３分の１に等しい中心間隔で並べられ
ており、更に、矢印６５の方向に、その方向の磁界の配
列周期の６分の１に等しい中心間隔で並べられているが
、一般には、３個のコイルの配列は磁界の各配列方向に
それぞれ、その方向の磁界の配列周期の６分の１に等し
い中心間隔で配列されたコイルの組を基本として、その
各コイルを更に、磁界の各配列方向に任意にそれぞれの
方向の磁界の配列間隔、すなわち磁界の配列周期の２分
の１を単位として平行移動したものであれば良い。この
ような位置関係にある３個のコイルの位置対駆動力曲線
は、磁界の各配列方向に関して、その周期の３分の１ず
つ相互に位相のずれたカーブとなり、同時にゼロとなる
事はない。従って、３個のコイルに与える電流を調整す
る事により、コイルの組がいかなる位置にある時にも、
矢印６５方向の力を得る事ができる。この制御を行なう
回路の一例を第８図に示す。
るコイルの配置の一例を示す。６１．６２６３はコイル
であり、各々矢印６５の方向にのみ力を発生する。この
例では、３個のコイルは矢印６４の方向にはその方向の
磁界の配列周期の３分の１に等しい中心間隔で並べられ
ており、更に、矢印６５の方向に、その方向の磁界の配
列周期の６分の１に等しい中心間隔で並べられているが
、一般には、３個のコイルの配列は磁界の各配列方向に
それぞれ、その方向の磁界の配列周期の６分の１に等し
い中心間隔で配列されたコイルの組を基本として、その
各コイルを更に、磁界の各配列方向に任意にそれぞれの
方向の磁界の配列間隔、すなわち磁界の配列周期の２分
の１を単位として平行移動したものであれば良い。この
ような位置関係にある３個のコイルの位置対駆動力曲線
は、磁界の各配列方向に関して、その周期の３分の１ず
つ相互に位相のずれたカーブとなり、同時にゼロとなる
事はない。従って、３個のコイルに与える電流を調整す
る事により、コイルの組がいかなる位置にある時にも、
矢印６５方向の力を得る事ができる。この制御を行なう
回路の一例を第８図に示す。
第８図に、本発明に係る平面駆動装置を構成する二次元
可動型−次元電流運動変換器の制御回路部分の一例のブ
ロック図を示す。本回路の目的は、前記の特性を持った
３個のコイルを用いて、駆動入力信号８０に比例した力
を発生させる事にある。
可動型−次元電流運動変換器の制御回路部分の一例のブ
ロック図を示す。本回路の目的は、前記の特性を持った
３個のコイルを用いて、駆動入力信号８０に比例した力
を発生させる事にある。
駆動入力信号８０は、３個の可変倍率増幅器８４に与え
られる。この例では、８４は３個の４象限乗算型デジタ
ル・アナログ変換器であり、８０はそのアナログ入力と
して与えられる。
られる。この例では、８４は３個の４象限乗算型デジタ
ル・アナログ変換器であり、８０はそのアナログ入力と
して与えられる。
一方、８１．８２は移動子の二次元方向の位置を示すデ
ジタル信号であり、移動子の位置検出器からデジタルカ
ウンター等を通して８３に与えられる。８３は移動子位
置信号８１．８２により、３個のコイルへの電流配分を
決める３組の異なったデジタル信号を生成する電流配分
信号生成回路で、この例ではリードオンリーメモリーを
用いている。８３の異なる３組のデジタル出力は、可変
倍率増幅器群８４の各々に倍率制御デジタル入力として
与えられる。８４において、各々倍率調整された入力信
号は、電圧電流変換器群８５にてそれぞれ電流に交換さ
れ、異なる３つの駆動電流信号８６となり、それぞれ対
応する３個のコイルを駆動する。前述の如くコイルの発
生する力は、二次元の位置に関する複雑な関数になるが
、本発明に係る制御回路ではリードオンリーメモリーを
使用することにより、必要なだけ細かく、これを近似す
ることができ、また、４象限乗算型デジタルアナログ変
換器との組合わせにより、非常に簡単に３個のコイルに
駆動電流を配分することが可能である。
ジタル信号であり、移動子の位置検出器からデジタルカ
ウンター等を通して８３に与えられる。８３は移動子位
置信号８１．８２により、３個のコイルへの電流配分を
決める３組の異なったデジタル信号を生成する電流配分
信号生成回路で、この例ではリードオンリーメモリーを
用いている。８３の異なる３組のデジタル出力は、可変
倍率増幅器群８４の各々に倍率制御デジタル入力として
与えられる。８４において、各々倍率調整された入力信
号は、電圧電流変換器群８５にてそれぞれ電流に交換さ
れ、異なる３つの駆動電流信号８６となり、それぞれ対
応する３個のコイルを駆動する。前述の如くコイルの発
生する力は、二次元の位置に関する複雑な関数になるが
、本発明に係る制御回路ではリードオンリーメモリーを
使用することにより、必要なだけ細かく、これを近似す
ることができ、また、４象限乗算型デジタルアナログ変
換器との組合わせにより、非常に簡単に３個のコイルに
駆動電流を配分することが可能である。
次に第７図に４個のコイルを１組とする場合の磁界に対
するコイルの配置の一例を示す。７２゜７３．７４．７
５はそれぞれ前述の特性を有するコイルであり、矢印７
６の方向にのみ力を発生し得る。また、７２と７３．７
４と７５はそれぞれ互 この図では、磁路形成部材を共有し、甘いが互いの間に
入るよう巻かれている。このような形状がスペース効率
が良いが、本質的なものではなく、次に述べるコイルの
配置関係を満たしさえすれば良い。まず、コイル７２を
基準にして、コイル７３は矢印７６の方向に、その方向
の磁界の配列間隔の２分の１の奇数倍だけ平行移動され
ており、コイル７４は矢印７７の方向に、その方向の磁
界の配列間隔の２分の１の奇数倍だけ平行移動されてお
り、コイル７５は矢印７６．７７のそれぞれの方向に、
それぞれの方向の磁界の配列間隔の２分の１の奇数倍だ
け、それぞれ平行移動されたものである。このように配
置されたコイルの位置対駆動力曲線は、磁界の一配列方
向に関する位相が互いに４分の１周期異なる２曲線と、
これを更に他の配列方向に関して４分の１周期ずらせた
２曲線との、位相の異なる４曲線からなり、常に少なく
とも１個のコイルは力を発生し得る。
するコイルの配置の一例を示す。７２゜７３．７４．７
５はそれぞれ前述の特性を有するコイルであり、矢印７
６の方向にのみ力を発生し得る。また、７２と７３．７
４と７５はそれぞれ互 この図では、磁路形成部材を共有し、甘いが互いの間に
入るよう巻かれている。このような形状がスペース効率
が良いが、本質的なものではなく、次に述べるコイルの
配置関係を満たしさえすれば良い。まず、コイル７２を
基準にして、コイル７３は矢印７６の方向に、その方向
の磁界の配列間隔の２分の１の奇数倍だけ平行移動され
ており、コイル７４は矢印７７の方向に、その方向の磁
界の配列間隔の２分の１の奇数倍だけ平行移動されてお
り、コイル７５は矢印７６．７７のそれぞれの方向に、
それぞれの方向の磁界の配列間隔の２分の１の奇数倍だ
け、それぞれ平行移動されたものである。このように配
置されたコイルの位置対駆動力曲線は、磁界の一配列方
向に関する位相が互いに４分の１周期異なる２曲線と、
これを更に他の配列方向に関して４分の１周期ずらせた
２曲線との、位相の異なる４曲線からなり、常に少なく
とも１個のコイルは力を発生し得る。
第９図に、４個のコイルを１組とした場合の駆動回路の
一例を示す。９０は駆動入力信号であり９４は可変倍率
増幅器群であり、９１．９２は移動子の二次元位置デジ
タル信号であり、９３が４つのコイルのための電流配分
信号生成回路である。
一例を示す。９０は駆動入力信号であり９４は可変倍率
増幅器群であり、９１．９２は移動子の二次元位置デジ
タル信号であり、９３が４つのコイルのための電流配分
信号生成回路である。
また９５は電圧電流変換器群であり、９６は各コイルの
駆動電流信号である。この回路の動作原理は、第８図の
それと等しく、ただ、コイルが４個になり、その位置対
駆動力曲線の位相関係が変わるために、９３に使用され
るリードオンリーメモリーの内容が異なり、また、その
出力が４組となり、更に９４，９５．’９６共に４個の
コイルを扱うために、４個で各群を形成しているところ
が異なるのみである。従って、ここでは詳しい説明は省
略する。
駆動電流信号である。この回路の動作原理は、第８図の
それと等しく、ただ、コイルが４個になり、その位置対
駆動力曲線の位相関係が変わるために、９３に使用され
るリードオンリーメモリーの内容が異なり、また、その
出力が４組となり、更に９４，９５．’９６共に４個の
コイルを扱うために、４個で各群を形成しているところ
が異なるのみである。従って、ここでは詳しい説明は省
略する。
本発明に係る平面駆動装置は、このようにコイルの発生
する力の大きさは、従来の二次元電流運動変換器と同じ
く、コイルの二次元における位置の関数となるが、その
力の働く方向が単一であるために、制御が容易であり、
また、高い製作精度によらなくても、十分に所定の大き
さ、及び、方向を持った力を発生させる事が可能である
。
する力の大きさは、従来の二次元電流運動変換器と同じ
く、コイルの二次元における位置の関数となるが、その
力の働く方向が単一であるために、制御が容易であり、
また、高い製作精度によらなくても、十分に所定の大き
さ、及び、方向を持った力を発生させる事が可能である
。
以上で本発明に係る平面駆動装置の説明を終わるが、本
発明の主旨を変えることなく磁界の形状及び構成方法、
また、コイルの形状及び、組み合わせ等が変更可能であ
ることは勿論である。
発明の主旨を変えることなく磁界の形状及び構成方法、
また、コイルの形状及び、組み合わせ等が変更可能であ
ることは勿論である。
第１図は、本発明及び、二次元精密位置決め装置の双方
の電流運動変換器部分に共通な磁界構成部分の一例の斜
視図、第２図は、本発明に係る一方向にのみ力を発生す
るコイルの一例の斜視図で移 あり、第３図は、その程動平面に垂直で、発生する力の
方向に平行な面による断面図、第４図は、その移動面に
垂直で、発生する力の方向に垂直な面による断面図であ
る。第５図は、位置対駆動力曲線の一例である。 第６図は、３個のコイルを１組とした二次元可動型−次
元電流運動変換器の、磁界の中におけるコイル相互の位
置関係の一例であり、第７図は、４個のコイルを１組と
した二次元可動型−次元電流運動変換器の、磁界の中に
おけるコイル相互の位置関係の一例である。 第８図は、３個のコイルを、第９図は、４個のコイルを
それぞれ１組とした二次元可動型−次元電流運動変換器
の制御回路の一例のブロック図であり、第１０図は、本
発明に係る平面駆動装置の全体のブロック図である。 ７ ８２図 第３ｆｆｉ 系 １ クデ 第ち男 ０ 某２面 ７ＦＡ Ｉ ｓｑ閏 メ／σ回
の電流運動変換器部分に共通な磁界構成部分の一例の斜
視図、第２図は、本発明に係る一方向にのみ力を発生す
るコイルの一例の斜視図で移 あり、第３図は、その程動平面に垂直で、発生する力の
方向に平行な面による断面図、第４図は、その移動面に
垂直で、発生する力の方向に垂直な面による断面図であ
る。第５図は、位置対駆動力曲線の一例である。 第６図は、３個のコイルを１組とした二次元可動型−次
元電流運動変換器の、磁界の中におけるコイル相互の位
置関係の一例であり、第７図は、４個のコイルを１組と
した二次元可動型−次元電流運動変換器の、磁界の中に
おけるコイル相互の位置関係の一例である。 第８図は、３個のコイルを、第９図は、４個のコイルを
それぞれ１組とした二次元可動型−次元電流運動変換器
の制御回路の一例のブロック図であり、第１０図は、本
発明に係る平面駆動装置の全体のブロック図である。 ７ ８２図 第３ｆｆｉ 系 １ クデ 第ち男 ０ 某２面 ７ＦＡ Ｉ ｓｑ閏 メ／σ回
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平面上に、平面と垂直で、かつ方向が交互に反対方
向を向いた磁気空間群を、二次元方向に、それぞれ等間
隔に配列し、前記磁気空間内に複数個のコイルを相互に
ずらせて配置し、このコイルの組と、前記磁気空間とが
、前記平面にそって二次元に相対的に移動可能となって
いる電流運動変換器において、前記コイルの組を構成す
るコイルの各々は、前記磁気空間の配列方向の、いずれ
か−配列方向にのみ力を発生し得るコイルであることを
特徴とする電流運動変換器。 ２、特許請求の範囲１に示す装置において、コイルの組
を構成する各コイルの磁界内における巻き線の方向が、
単一であり、磁界内における巻き線部分を前記移動平面
に投影した形状が、それぞれ磁界の配列方向と平行で、
かつ、その方向の磁界の配列間隔のほぼ２分の１に等し
い長さの２辺を持つ平行四辺形に近い形状のコイルであ
るもの。また、前記コイルを複数個接続し、電気的に１
個のコイルとしたもの。 ３、特許請求の範囲１に示す装置において、位置対駆動
力曲線の位相の異なる３個のコイルを持つもの。また、
特に３個のコイルの位置関係が磁界の各配列方向に、そ
れぞれ、その方向の磁界の配列周期の６分の１にほぼ等
しい中心間隔で配置されたもの、及び、これを基準に磁
界の配列周期の２分の１にほぼ等しい長さを単位として
、各コイルを任意に平行移動したものであり、３個のコ
イルの位置対駆動力曲線が、その符号を調整する事によ
って、二次元それぞれの方向に関して、その周期のほぼ
３分の１ずつ互いに位相の異なる曲線となる二次元可動
型−次元電流運動変換器。 ４、特許請求の範囲１に示す装置において、位置対駆動
力曲線の位相の異なる４個のコイルを持つもの。また、
特に４個のコイルの位置関係が、１つのコイルを基準に
して、これに対して１つは、はぼ前記磁気空間の配列間
隔の２分の１の奇数倍だけ平行移動されており、また１
つは、前記コイルの移動と直交方向に同じく、はぼその
方向の磁気空間の配列間隔の２分の１の奇数倍だけ平行
移動されており、最後の１つは基準としたコイルから前
記２方向に、はぼそれぞれの磁気空間の配列間隔の２分
の１の奇数倍だけ、それぞれ平行移動された位置関係に
ある二次元可動型−次元電流運動変換器。 ５、特許請求の範囲１に示す装置において、複数の異な
った制御を受ける移動子が、固定子を共有しているもの
。また、発生し得る力の方向が異なる二組以上のコイル
の組を一体とした二次元可動型二次元電流運動変換器。 ６、特許請求の範囲１に示す電流運動変換器、及び・前
記電流運動変換器の移動子側に直結された二次元可動子
位置検出器、更に、二次元移動子位置検出器の示す値に
従って増幅倍率の制御を受ける増幅器群、及び、電圧電
流変換器群から構成される平面駆動装置。 ７、特許請求の範囲６に示す平面駆動装置において増幅
倍率の制御を受ける可変倍率増幅器が４象限乗算型デジ
タル・アナログ変換器であること。また、前記可変倍率
増幅器に与える倍率制御信号はデジタルカウンターより
計算機、もしくはリードオンリーメモリーを通して与え
られること。 ８、特許請求の範囲１に示す装置において、その磁界の
一部を取り出し、これに複数個のコイルを相互にずらせ
て配置し、このコイルの組と磁界とが相互に移動可能な
電流運動変換器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57057848A JPS58173843A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 平面駆動装置 |
| US06/481,737 US4555650A (en) | 1982-04-07 | 1983-04-04 | Two dimensional driving device for use in a positioning device in a semiconductor manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57057848A JPS58173843A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 平面駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58173843A true JPS58173843A (ja) | 1983-10-12 |
Family
ID=13067393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57057848A Pending JPS58173843A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 平面駆動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4555650A (ja) |
| JP (1) | JPS58173843A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6127749A (en) * | 1999-02-10 | 2000-10-03 | Nikon Corporation Of Japan | Two-dimensional electric motor |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4555650A (en) | 1985-11-26 |
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