JP3120485B2 - XY positioning table - Google Patents
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- JP3120485B2 JP3120485B2 JP03220655A JP22065591A JP3120485B2 JP 3120485 B2 JP3120485 B2 JP 3120485B2 JP 03220655 A JP03220655 A JP 03220655A JP 22065591 A JP22065591 A JP 22065591A JP 3120485 B2 JP3120485 B2 JP 3120485B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、高速化及び高精度化
に適したＸＹ位置決めテーブルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an XY positioning table suitable for high speed and high accuracy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のＸＹ位置決めテーブルとして、例
えば図６に示すようなものがある。即ち、この従来のＸ
Ｙ位置決めテーブル１は、メインテーブル２を、互いに
直交するＸ方向及びＹ方向を含む平面上の任意の位置に
位置決めする装置であって、その平面図である図６
（ａ）と、図６（ａ）を右方から見た側面図である図６
（ｂ）とに示すように、位置決めの対象であるメインテ
ーブル２は、テーブル３上に重ねられて配設されるとと
もに、それらメインテーブル２及びテーブル３間には、
転動溝や転動体（ボール或いはころ等）から構成され、
メインテーブル２及びテーブル３間のＹ方向の相対変位
を案内する転がり案内２ａ，２ｂが介在している。2. Description of the Related Art As a conventional XY positioning table, for example, there is one as shown in FIG. That is, this conventional X
The Y positioning table 1 is a device for positioning the main table 2 at an arbitrary position on a plane including the X direction and the Y direction orthogonal to each other, and is a plan view of FIG.
FIG. 6A is a side view of FIG. 6A viewed from the right side.
As shown in (b), the main table 2 to be positioned is placed on the table 3 so as to overlap with the main table 2 and between the main table 2 and the table 3.
It is composed of rolling grooves and rolling elements (balls or rollers, etc.)
Rolling guides 2a and 2b for guiding relative displacement in the Y direction between the main table 2 and the table 3 are interposed.
【０００３】一方、テーブル３は、ベース４上に重ねら
れて配設されていて、それらテーブル３及びベース４間
には、それらの間のＸ方向の相対変位を案内する転がり
案内３ａ，３ｂが介在している。つまり、テーブル３が
転がり案内３ａ，３ｂによってベース４に対してＸ方向
に移動可能であり、且つ、メインテーブル２が転がり案
内２ａ，２ｂによってテーブル３に対してＹ方向に移動
可能であるから、メインテーブル２は、所定の範囲で、
平面上の任意の位置に移動可能である。On the other hand, the table 3 is disposed so as to be superimposed on a base 4, and rolling guides 3a and 3b for guiding relative displacement in the X direction between the table 3 and the base 4 are provided. Intervening. That is, the table 3 can be moved in the X direction with respect to the base 4 by the rolling guides 3a and 3b, and the main table 2 can be moved in the Y direction with respect to the table 3 by the rolling guides 2a and 2b. The main table 2 has a predetermined range,
It can be moved to any position on the plane.
【０００４】そして、テーブル３には、ボールねじ５の
ナット５ａが固定されていて、そのボールねじ５のＸ方
向に延びるねじ軸５ｂの端部が、サーボモータ６に結合
されている。従って、サーボモータ６の回転出力は、ボ
ールねじ５によって変換されてＸ方向の進退力としてテ
ーブル３に伝達される。さらに、メインテーブル２のＹ
方向沿いには、ベース８上に重ねられ、転がり案内７ａ
によりベース８に対してＹ方向に相対変位可能なサブテ
ーブル７が配設されている。[0004] A nut 5 a of the ball screw 5 is fixed to the table 3, and an end of a screw shaft 5 b of the ball screw 5 extending in the X direction is connected to the servomotor 6. Therefore, the rotation output of the servo motor 6 is converted by the ball screw 5 and transmitted to the table 3 as the X-direction advance / retreat force. Further, Y of the main table 2
Along the direction, it is superimposed on the base 8 and the rolling guide 7a
Thus, a sub-table 7 that can be displaced relative to the base 8 in the Y direction is provided.
【０００５】このサブテーブル７には、ボールねじ９の
ナット９ａが固定されていて、そのボールねじ９のＹ方
向に延びるねじ軸９ｂの端部が、サーボモータ１０に結
合されている。従って、サーボモータ１０の回転出力
は、ボールねじ９によって変換されてＹ方向の進退力と
してサブテーブル７に伝達される。そして、メインテー
ブル２には、Ｘ方向に延びる角スライド１１が固定され
ていて、サブテーブル７に固定された連結部材１３が、
転がり案内１２ａ，１２ｂを介して角スライド１１をＹ
方向から挟み込んでいる。このため、メインテーブル２
とサブテーブル７とは、Ｘ方向には、転がり案内１２
ａ，１２ｂによって角スライド１１と連結部材１３との
間に変位伝達がないことから相対変位可能であるが、Ｙ
方向には、一体に変位する。A nut 9a of a ball screw 9 is fixed to the sub-table 7, and an end of a screw shaft 9b of the ball screw 9 extending in the Y direction is connected to a servomotor 10. Therefore, the rotation output of the servo motor 10 is converted by the ball screw 9 and transmitted to the sub-table 7 as a forward / backward force in the Y direction. A square slide 11 extending in the X direction is fixed to the main table 2, and a connecting member 13 fixed to the sub table 7 is
The square slide 11 is moved to Y through the rolling guides 12a and 12b.
It is sandwiched from the direction. Therefore, the main table 2
And the subtable 7 are provided with a rolling guide 12 in the X direction.
Although there is no displacement transmission between the square slide 11 and the connecting member 13 due to the a and 12b, the relative displacement is possible.
Displace in one direction.
【０００６】従って、メインテーブル２は、サーボモー
タ６を制御することによりテーブル３と一体にＸ方向に
進退し、サーボモータ１０を制御することによりサブテ
ーブル７と一体にＹ方向に進退するから、それらサーボ
モータ６及び１０を適宜制御することにより、平面上の
任意の位置に位置決めすることができる。Therefore, the main table 2 advances and retreats in the X direction integrally with the table 3 by controlling the servo motor 6, and advances and retreats in the Y direction integrally with the sub-table 7 by controlling the servo motor 10. By appropriately controlling the servomotors 6 and 10, positioning can be performed at an arbitrary position on a plane.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のＸＹ位置決めテーブルにあっては、相対変
位の案内に転がり案内２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，１２
ａ，１２ｂを適用し、また、駆動源としてサーボモータ
６，１０及びボールねじ５，９を使用していることか
ら、下記のような不具合がある。However, in the conventional XY positioning table as described above, the rolling guides 2a, 2b, 3a, 3b, 12 are used to guide relative displacement.
Since the servomotors 6 and 10 and the ball screws 5 and 9 are used as the driving sources, the following problems are caused.
【０００８】即ち、転がり案内は、一般に高精度が得ら
れないので、位置決めの高精度化の妨げとなっており、
特に、高速で進退させる場合には、転がり案内の磨耗が
避けられず、精度の悪化及びメンテナンスが大きな問題
となる。なお、磨耗しても隙間が発生しないよう、単純
に転がり案内の予圧を大きくすると、摩擦係数も大きく
なり、超高速駆動の妨げとなってしまう。That is, since the rolling guide generally does not provide high accuracy, it hinders high accuracy of positioning.
In particular, when moving forward and backward at a high speed, wear of the rolling guide is inevitable, and deterioration of accuracy and maintenance are serious problems. If the preload of the rolling guide is simply increased so that a gap is not generated even when worn, the friction coefficient also increases, which hinders ultra-high-speed driving.
【０００９】また、サーボモータ及びボールねじを用い
た駆動系では、ボールねじの慣性が大きいことから、超
高速駆動を行うためには、駆動トルクが不足しがちであ
り、ボールねじの回転速度の限界からも、超高速駆動は
困難である。この場合、高速駆動を行うためにボールね
じのリードを大きくすると、今度は、位置決め精度が悪
化するという別の問題が生じる。Further, in a drive system using a servomotor and a ball screw, since the inertia of the ball screw is large, driving torque tends to be insufficient in order to perform ultra-high-speed driving. Even at the limit, it is difficult to drive at a very high speed. In this case, if the lead of the ball screw is enlarged for high-speed driving, another problem arises that the positioning accuracy is deteriorated.
【００１０】ここで、このような不具合を解決するため
に、転がり案内に代えて空気等を利用した気体静圧軸受
を適用するとともに、駆動源にリニアモータを適用する
ことが考えられるが、単に気体静圧軸受に置き換えるだ
けでは、進退力を伝達する部位、即ち、図６に示した転
がり案内１２ａ，１２ｂに相当する部位の剛性も小さく
なることから、角スライド１１と連結部材１３との間の
Ｙ方向の隙間が変動し易くなり、サブテーブル７の変位
が正確にメインテーブル２に伝達されず、位置決め精度
が悪化するという欠点がある。Here, in order to solve such a problem, it is conceivable to apply a gas static pressure bearing using air or the like instead of the rolling guide and to apply a linear motor to the drive source. The stiffness of the portion that transmits the forward / backward force, that is, the portion corresponding to the rolling guides 12a and 12b shown in FIG. , The gap in the Y direction tends to fluctuate, and the displacement of the sub-table 7 is not accurately transmitted to the main table 2, resulting in poor positioning accuracy.
【００１１】そして、剛性を大きくするために、気体静
圧軸受の軸受面積を大きくすると、装置が大きくなり、
メインテーブル２等の慣性も大きくなることから、適用
するリニアモータにも、大駆動力のものを使用しなけれ
ばならず、すると、さらに剛性の大きな気体静圧軸受が
必要になり、さらに大駆動力のリニアモータを使用す
る、という悪循環が生じてしまう。When the bearing area of the gas static pressure bearing is increased in order to increase the rigidity, the device becomes large,
Since the inertia of the main table 2 and the like also increases, the linear motor to be used must also have a large driving force, which requires a more rigid gas static pressure bearing, and further increases the driving force. A vicious cycle of using a force linear motor occurs.
【００１２】この発明は、このような従来の技術が有す
る未解決の課題に着目してなされたものであって、高速
化及び高精度化に適したＸＹ位置決めテーブルを提供す
ることを目的としている。The present invention has been made in view of such unresolved problems of the conventional technology, and has as its object to provide an XY positioning table suitable for high speed and high accuracy. .
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、互いに直交するＸ方向及び
Ｙ方向を含む平面上の所定範囲内の任意の位置にメイン
テーブルを位置決めするＸＹ位置決めテーブルにおい
て、第１のリニアモータによって前記Ｙ方向に変位可能
な第１のサブテーブルと、前記メインテーブルとを、そ
れら第１のサブテーブル及びメインテーブル間の前記Ｘ
方向の相対変位を案内する気体静圧軸受と、それら第１
のサブテーブル及びメインテーブル間の前記Ｙ方向の相
対変位に対して働くスクイーズフィルムダンパとを並列
関係となるように備える第１の連結機構を介して連結す
るとともに、第２のリニアモータによって前記Ｘ方向に
変位可能な第２のサブテーブルと、前記メインテーブル
とを、それら第２のサブテーブル及びメインテーブル間
の前記Ｙ方向の相対変位を案内する気体静圧軸受と、そ
れら第２のサブテーブル及びメインテーブル間の前記Ｘ
方向の相対変位に対して働くスクイーズフィルムダンパ
とを並列関係となるように備える第２の連結機構を介し
て連結した。また、請求項２に係る発明は、上記請求項
１に係る発明であるＸＹ位置決めテーブルにおいて、前
記スクイーズフィルムダンパは、枠条の磁石の内側に磁
性流体を封入した構成を有するようにした。 According to a first aspect of the present invention, a main table is positioned at an arbitrary position within a predetermined range on a plane including an X direction and a Y direction orthogonal to each other. In the XY positioning table, a first sub-table displaceable in the Y-direction by a first linear motor and the main table are connected to each other by the X-position between the first sub-table and the main table.
Hydrostatic bearings that guide relative displacement in
Parallel and squeeze film damper acting against the Y-direction relative displacement between the sub-table and the main table
A second sub-table, which is connected via a first connection mechanism provided so as to have a relationship with each other and is displaceable in the X direction by a second linear motor, and the main table, And a gas static pressure bearing for guiding the relative displacement in the Y direction between the main table and the second sub-table and the main table.
The squeeze film dampers acting on the relative displacement in the directions were connected via a second connection mechanism provided in a parallel relationship . In addition, the invention according to claim 2 is a method according to the above claim.
In the XY positioning table according to the first aspect,
The squeeze film damper has a magnet inside the frame magnet.
A configuration was adopted in which a sexual fluid was enclosed.
【００１４】[0014]
【作用】本発明に適用したスクイーズフィルムダンパと
は、スクイーズ効果を利用したダンパのことである。つ
まり、油を介して対向する平行な二面がある速度で接近
又は離隔する場合、その二面間から押し出される又は二
面間に吸入されるときの流体摩擦による隙間内の圧力上
昇又は下降により、それら二面の接触又は離隔を妨げよ
うと作用する力を利用したダンパのことである。The squeeze film damper applied to the present invention is a damper utilizing a squeeze effect. In other words, when two parallel surfaces that face each other via oil approach or separate at a certain speed, the pressure increases or decreases in the gap due to fluid friction when pushed out from the two surfaces or sucked between the two surfaces. , A damper utilizing a force acting to prevent contact or separation between these two surfaces.
【００１５】従って、第１のリニアモータによって第１
のサブテーブルがＹ方向に変位すると、その第１のサブ
テーブルの進退は、第１の連結機構を介してメインテー
ブルに伝達されるが、第１の連結機構は、第１のサブテ
ーブル及びメインテーブル間のＹ方向の相対変位に対し
て働くスクイーズフィルムダンパを備えているため、そ
の第１の連結機構を構成する気体静圧軸受の剛性が低く
ても、第１の連結機構の剛性は、スクイーズフィルムダ
ンパによって十分高くなり、第１のサブテーブルの進退
は精度良くメインテーブルに伝達される。Therefore, the first linear motor causes the first
Is displaced in the Y direction, the advance / retreat of the first sub-table is transmitted to the main table via the first coupling mechanism, but the first coupling mechanism is connected to the first sub-table and the main table. Since the squeeze film damper that acts on the relative displacement in the Y direction between the tables is provided, the rigidity of the first coupling mechanism is low even if the rigidity of the hydrostatic bearing constituting the first coupling mechanism is low. The squeeze film damper raises the height sufficiently, and the advance / retreat of the first sub-table is accurately transmitted to the main table.
【００１６】そして、メインテーブルがＹ方向に進退す
る際、メインテーブルと第２のサブテーブルとの間のＹ
方向の相対変位は、第２の連結機構の気体静圧軸受によ
って案内される。一方、第２のリニアモータによって第
２のサブテーブルがＸ方向に変位する場合にも、第２の
連結機構の剛性は、スクイーズフィルムダンパによって
十分高くなるから、第２のサブテーブルの進退は精度良
くメインテーブルに伝達されるし、メインテーブルと第
１のサブテーブルとの間のＸ方向の相対変位は、第１の
連結機構の気体静圧軸受によって案内される。さらに、
請求項２に係る発明であれば、枠状の磁石の内側に封入
された磁性流体によってスクイーズ効果が得られるし、
特にシール部材等を設けなくても、磁性流体が枠状の磁
石の外部に漏れることは防止される。 When the main table advances and retreats in the Y direction, the Y table between the main table and the second sub-table is moved.
The relative displacement in the direction is guided by the hydrostatic bearing of the second coupling mechanism. On the other hand, even when the second sub-table is displaced in the X direction by the second linear motor, the rigidity of the second connecting mechanism is sufficiently increased by the squeeze film damper. It is well transmitted to the main table, and the relative displacement in the X direction between the main table and the first sub-table is guided by the gas static pressure bearing of the first coupling mechanism. further,
According to the second aspect of the invention, it is sealed inside the frame-shaped magnet.
The squeeze effect is obtained by the magnetic fluid
In particular, even if no seal member is provided, the magnetic fluid
Leakage outside the stone is prevented.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１乃至図４は、本発明の第１実施例を示す図
である。先ず、構成を説明する。図１（ａ）は本実施例
のＸＹ位置決めテーブル１の平面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）を右方から見たＸＹ位置決めテーブル１の側面図
であり、位置決め対象としてのメインテーブル２は、Ｘ
方向に沿った２辺及びＹ方向に沿った２辺を有する方形
をなすとともに、ベース４上に、例えば４箇所において
図示しない空気静圧軸受により垂直方向に支持されてい
て、これにより、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面上の任意
の位置に変位可能になっている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 are views showing a first embodiment of the present invention. First, the configuration will be described. FIG. 1A is a plan view of an XY positioning table 1 according to the present embodiment, and FIG.
FIG. 3A is a side view of the XY positioning table 1 as viewed from the right, and a main table 2 as a positioning target is an X-positioning table.
A rectangular shape having two sides along the direction and two sides along the Y direction, and is vertically supported on the base 4 by, for example, four static air bearings (not shown) on the base 4, whereby the X direction And any position on a plane including the Y direction.
【００１８】メインテーブル２のＹ方向隣には、図示し
ない空気静圧軸受に支持されてベース８ａ上をＹ方向に
進退可能な第１のサブテーブル２０が配設されていて、
この第１のサブテーブル２０の端部は、Ｙ方向の進退力
を発生する第１のリニアモータ２１の出力端に接続され
ている。一方、メインテーブル２のＸ方向隣には、図示
しない空気静圧軸受に支持されてベース８ｂ上をＸ方向
に進退可能な第２のサブテーブル２２が配設されてい
て、この第２のサブテーブル２２の端部は、Ｘ方向の進
退力を発生する第２のリニアモータ２３の出力端に接続
されている。Adjacent to the main table 2 in the Y direction, there is provided a first sub-table 20 which is supported by an aerostatic bearing (not shown) and is capable of moving back and forth on the base 8a in the Y direction.
An end of the first sub-table 20 is connected to an output end of a first linear motor 21 that generates a forward / backward force in the Y direction. On the other hand, next to the main table 2 in the X direction, there is provided a second sub-table 22 supported by an aerostatic bearing (not shown) and capable of moving back and forth on the base 8b in the X direction. An end of the table 22 is connected to an output end of a second linear motor 23 that generates a forward / backward force in the X direction.
【００１９】そして、メインテーブル２の上面には、第
１のサブテーブル２０に隣接してＸ方向に延びる角スラ
イド２４が固定され、第２のサブテーブル２２に隣接し
てＹ方向に延びる角スライド２５が固定されていて、第
１のサブテーブル２０に固定された連結部材２６が、底
面側が開口し且つＸ方向に延びる溝２６ａで角スライド
２４をＹ方向から挟み込み、第２のサブテーブル２２に
固定された連結部材２７が、底面側が開口し且つＹ方向
に延びる溝２７ａで角スライド２５をＸ方向から挟み込
んでいる。A square slide 24 extending in the X direction is fixed to the upper surface of the main table 2 adjacent to the first sub-table 20, and a square slide 24 extending in the Y direction is adjacent to the second sub-table 22. 25 is fixed, and the connecting member 26 fixed to the first sub-table 20 sandwiches the angular slide 24 from the Y-direction with a groove 26a having an open bottom surface and extending in the X-direction. The fixed connecting member 27 sandwiches the angular slide 25 from the X direction by a groove 27a having an open bottom surface and extending in the Y direction.
【００２０】図２は、角スライド２４と連結部材２６と
の連結部分の拡大斜視図であり、図３は、同部分の拡大
断面図である。なお、図２では隠れている角スライド２
４の側面側の構造は、手前側の構成と同様であるため、
その図示及び説明は省略する。また、角スライド２５と
連結部材２７との連結部分の構成は、角スライド２４と
連結部材２６との連結部分の構成と同様であるため、そ
の図示及び説明は省略する。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a connecting portion between the square slide 24 and the connecting member 26, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of the connecting portion. In addition, the corner slide 2 hidden in FIG.
Since the structure on the side of 4 is the same as the structure on the near side,
Its illustration and description are omitted. Also, the configuration of the connecting portion between the square slide 25 and the connecting member 27 is the same as the configuration of the connecting portion between the square slide 24 and the connecting member 26, and therefore illustration and description thereof are omitted.
【００２１】即ち、図２及び図３に示すように、角スラ
イド２４の長手方向の側面と、これに対向する溝２６ａ
の内側面との間には、角スライド２４及び溝２６ａのＸ
方向の相対変位を案内する気体静圧軸受としての空気静
圧軸受３０と、角スライド２４及び溝２６ａのＹ方向の
相対変位に対して働くスクイーズフィルムダンパ３１と
が、並列関係となるように構成されている。That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the longitudinal side surface of the square slide 24 and the groove 26a opposed thereto are formed.
Between the square slide 24 and the groove 26a.
The configuration is such that an air static pressure bearing 30 as a gas static pressure bearing for guiding relative displacement in the direction and a squeeze film damper 31 acting on the relative displacement of the angular slide 24 and the groove 26a in the Y direction are in a parallel relationship. Have been.
【００２２】空気静圧軸受３０は、通路３０ａを介して
供給される加圧された空気によって、角スライド２４の
長手方向側面と、溝２６ａの内側面との間の隙間内に空
気の膜を形成し、これにより、角スライド２４及び溝２
６ａのＸ方向の相対変位を、非接触で案内する。一方、
スクイーズフィルムダンパ３１は、溝２６ａの側面に長
方形の枠状の磁石３２を固定するとともに、その磁石３
２に囲まれるように、溝２６ａの側面に凸部３３を形成
し、そして、磁石３２の内側に磁性流体３４を封入した
ものである。なお、凸部３３は、その表面は角スライド
２４の側面に平行になり、その厚みは角スライド２４と
の間に隙間が保たれるように形成されている。The aerostatic bearing 30 forms a film of air in the gap between the longitudinal side surface of the square slide 24 and the inner side surface of the groove 26a by the pressurized air supplied through the passage 30a. To form the square slide 24 and the groove 2
The relative displacement in the X direction of 6a is guided in a non-contact manner. on the other hand,
The squeeze film damper 31 fixes a rectangular frame-shaped magnet 32 on the side surface of the groove 26a, and
2, a protrusion 33 is formed on the side surface of the groove 26a, and a magnetic fluid 34 is sealed inside the magnet 32. The surface of the convex portion 33 is parallel to the side surface of the square slide 24, and the thickness thereof is formed such that a gap is maintained between the convex portion 33 and the square slide 24.
【００２３】ここで、本実施例では、角スライド２４，
連結部材２６，溝２６ａ，空気静圧軸受３０，スクイー
ズフィルムダンパ３１及び図２では隠れている角スライ
ド２４の側面側に構成される図示しない空気静圧軸受，
スクイーズフィルムダンパによって第１の連結機構が構
成され、角スライド２５，連結部材２７，溝２７ａ及び
角スライド２５と溝２７ａとの間に構成される図示しな
い空気静圧軸受，スクイーズフィルムダンパによって第
２の連結機構が構成されている。Here, in the present embodiment, the square slides 24,
A connecting member 26, a groove 26a, an air static pressure bearing 30, a squeeze film damper 31, and an air static pressure bearing (not shown) configured on the side of the square slide 24 hidden in FIG.
The squeeze film damper constitutes a first connection mechanism, and the second slide is formed by the square slide 25, the connection member 27, the groove 27a, an air static pressure bearing (not shown) formed between the square slide 25 and the groove 27a, and the squeeze film damper. Is configured.
【００２４】次に、本実施例の作用を説明する。メイン
テーブル２をＹ方向に進退させる場合には、第１のリニ
アモータ２１を駆動させて、第１のサブテーブル２０を
Ｙ方向に進退させる。すると、第１のサブテーブル２０
の進退は、先ず連結部材２６に伝達され、そこから、空
気静圧軸受３０及びスクイーズフィルムダンパ３１を介
して角スライド２４に伝達されて、メインテーブル２が
Ｙ方向に進退する。Next, the operation of this embodiment will be described. When moving the main table 2 in the Y direction, the first linear motor 21 is driven to move the first sub-table 20 in the Y direction. Then, the first sub-table 20
Is transmitted to the connecting member 26, and then transmitted to the angular slide 24 via the aerostatic bearing 30 and the squeeze film damper 31, and the main table 2 advances and retreats in the Y direction.
【００２５】この場合、連結部材２６と角スライド２４
との間には図３に示すように隙間があるため、時間ｔに
対する連結部材２６の移動速度ｄｘ／ｄｔを表す図４
（ａ）、時間ｔに対する駆動力Ｆの変化を図４（ｂ）及
び時間ｔに対する空気静圧軸受３０の隙間ｈの変化を表
す図４（ｃ）に示すように、速度ｄｘ／ｄｔが増加する
間、即ち、駆動力Ｆが正である間は、隙間ｈは当初の隙
間ｈ0 から徐々に減少し、最大Δｈ1 だけ狭くなり、そ
して、速度ｄｘ／ｄｔが減少する間、即ち、駆動力Ｆが
負である間は、隙間ｈは徐々に増加し、速度ｄｘ／ｄｔ
が零となった時点では、当初の隙間ｈ0 よりもΔｈ2 だ
け広くなる。In this case, the connecting member 26 and the square slide 24
Since there is a gap as shown in FIG. 3, the moving speed dx / dt of the connecting member 26 with respect to time t is shown in FIG.
(A), the speed dx / dt increases as shown in FIG. 4 (b) showing the change of the driving force F with respect to time t and FIG. 4 (c) showing the change of the gap h of the hydrostatic bearing 30 with time t. During this time, that is, while the driving force F is positive, the gap h gradually decreases from the initial gap h 0 , becomes narrower by the maximum Δh 1 , and while the speed dx / dt decreases, that is, the driving While the force F is negative, the gap h gradually increases and the speed dx / dt
Is zero, the gap is wider by Δh 2 than the initial gap h 0 .
【００２６】そして、Δｈ1 ，Δｈ2 が小さければ小さ
い程、メインテーブル２の送り精度が良いということに
なるが、空気静圧軸受３０は、角スライド２４と連結部
材２６との間のＸ方向の相対変位に対しては、案内精度
が良く、摩擦や磨耗が生じないという利点がある反面、
角スライド２４と連結部材２６との間のＹ方向の相対変
位に対しては、剛性が低く、従って、空気静圧軸受３０
だけでは、Δｈ1 及びΔｈ2 を十分小さくすることはで
きない。The smaller the values of Δh 1 and Δh 2 , the better the feed accuracy of the main table 2. However, the air static pressure bearing 30 is provided in the X direction between the square slide 24 and the connecting member 26. For the relative displacement of, there is an advantage that guidance accuracy is good and friction and wear do not occur,
The rigidity is low with respect to the relative displacement between the angular slide 24 and the connecting member 26 in the Y direction.
By itself, Δh 1 and Δh 2 cannot be made sufficiently small.
【００２７】しかし、本実施例にあっては、角スライド
２４と連結部材２６との間にＹ方向の相対変位が生じる
と、スクイーズフィルムダンパ３１の凸部３３が角スラ
イド２４に近づく場合には、凸部３３が磁性流体を押し
出す際の流体摩擦により、凸部３３と角スライド２４と
の間の隙間内の圧力が上昇し、それらの接触を妨げよう
とする力が作用し、逆に、凸部３３が角スライド２４か
ら離れる場合には、凸部３３と角スライド２４との間の
隙間に磁性流体が吸引される際の流体摩擦により、凸部
３３と角スライド２４との間の隙間内の圧力が下降し、
それらの離隔を妨げようとする力が作用するため、角ス
ライド２４と連結部材２６との間のＹ方向の相対変位に
対して高い剛性が得られ、Δｈ1 及びΔｈ2 を、実用上
十分小さくすることができる。However, in the present embodiment, when a relative displacement in the Y direction occurs between the square slide 24 and the connecting member 26, when the convex portion 33 of the squeeze film damper 31 approaches the square slide 24, Due to the fluid friction when the protrusion 33 pushes out the magnetic fluid, the pressure in the gap between the protrusion 33 and the square slide 24 increases, and a force acting to prevent their contact acts, and conversely, When the protrusion 33 is separated from the square slide 24, the gap between the protrusion 33 and the square slide 24 is caused by the fluid friction when the magnetic fluid is sucked into the gap between the protrusion 33 and the square slide 24. Pressure in the
Since a force acting to hinder these separation acts, high rigidity is obtained with respect to the relative displacement in the Y direction between the angular slide 24 and the connecting member 26, and Δh 1 and Δh 2 are reduced sufficiently for practical use. can do.
【００２８】つまり、本実施例では、スクイーズフィル
ムダンパ３１によって角スライド２４と連結部材２６と
の間のＹ方向の剛性が確保されるから、空気静圧軸受３
０のＹ方向の剛性を高くする必要がなく、空気静圧軸受
３０の軸受面積を小さくすることができる。これによ
り、装置自体の小型化が図られ、リニアモータ２１，２
３への負荷慣性が小さくなるから、超高速での位置決め
が可能となる。That is, in the present embodiment, the squeeze film damper 31 secures the rigidity in the Y direction between the square slide 24 and the connecting member 26.
It is not necessary to increase the rigidity in the Y direction of 0, and the bearing area of the hydrostatic bearing 30 can be reduced. As a result, the size of the device itself is reduced, and the linear motors 21 and
Since the inertia of the load on the load 3 becomes small, positioning at an extremely high speed becomes possible.
【００２９】そして、メインテーブル２をＸ方向に変位
させる場合、第２のリニアモータ２３を駆動させて第２
のサブテーブル２２をＸ方向に進退させると、角スライ
ド２４と連結部材２６との間には、Ｘ方向の相対変位が
生じるが、この相対変位を案内する空気静圧軸受３０
は、精度が良く、しかも、摩擦や磨耗がないから、第２
のリニアモータ２３の駆動力はそのままメインテーブル
２のＸ方向の進退力となる。When the main table 2 is displaced in the X direction, the second linear motor 23 is driven to
When the sub-table 22 is moved back and forth in the X direction, a relative displacement in the X direction is generated between the angular slide 24 and the connecting member 26, and the aerostatic bearing 30 for guiding the relative displacement is provided.
Is accurate and has no friction or wear.
The driving force of the linear motor 23 becomes the forward / backward force of the main table 2 in the X direction as it is.
【００３０】また、転がり案内を利用した場合と異な
り、角スライド２４と連結部材２６との間は非接触状態
であるから、駆動系の振動がメインテーブル２の位置決
め精度に悪影響を与え難い。さらに、本実施例にあって
は、メインテーブル２と第１のサブテーブル２０とを第
１の連結機構を介して連結し、メインテーブル２と第２
のサブテーブル２２とを第２の連結機構を介して連結し
ているため、第１のリニアモータ２１が受けるＹ方向の
慣性と、第２のリニアモータ２３が受けるＸ方向の慣性
とが同じ値となり、メインテーブル２をＸ方向及びＹ方
向同時に変位させる場合の精度の向上も図られる。Further, unlike the case where the rolling guide is used, the angular slide 24 and the connecting member 26 are in a non-contact state, so that the vibration of the drive system hardly adversely affects the positioning accuracy of the main table 2. Further, in this embodiment, the main table 2 and the first sub-table 20 are connected via a first connecting mechanism, and the main table 2 and the second sub-table 20 are connected.
Are connected to each other via the second connecting mechanism, the inertia in the Y direction received by the first linear motor 21 and the inertia in the X direction received by the second linear motor 23 have the same value. Thus, the accuracy in the case where the main table 2 is displaced simultaneously in the X direction and the Y direction can be improved.
【００３１】このようなことから、本実施例のＸＹ位置
決めテーブル１であれば、メインテーブル２の位置決め
を、高速で且つ高精度に行うことができる。従って、本
実施例のＸＹ位置決めテーブル１は、例えば半導体装置
の製造に用いられるワイヤボンディング装置のように、
超高速且つ超高精度の位置決めが要求される装置等に好
適である。From the above, the XY positioning table 1 of the present embodiment can position the main table 2 at high speed and with high accuracy. Therefore, the XY positioning table 1 of the present embodiment is, for example, a wire bonding apparatus used for manufacturing a semiconductor device.
It is suitable for devices and the like that require ultra-high speed and ultra-high precision positioning.
【００３２】なお、本実施例のスクイーズフィルムダン
パ３１は、流体として磁性流体３４を適用し、そして、
この磁性流体３４を磁石３２で囲んでいるため、特にシ
ール部材等を設けなくても、磁性流体３４の外部への漏
れは防止される。図５は、本発明の第２実施例を示す図
であり、図５（ａ）は、本実施例におけるＸＹ位置決め
テーブル１の平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）を右方
から見たＸＹ位置決めテーブル１の側面図、図５（ｃ）
は、図５（ａ）を上方から見たＸＹ位置決めテーブル１
の側面図である。なお、上記第１実施例と同等の構成に
は、同じ符号を付している。The squeeze film damper 31 of this embodiment uses a magnetic fluid 34 as a fluid,
Since the magnetic fluid 34 is surrounded by the magnet 32, leakage of the magnetic fluid 34 to the outside can be prevented without providing a seal member or the like. 5A and 5B are views showing a second embodiment of the present invention. FIG. 5A is a plan view of the XY positioning table 1 in the present embodiment, and FIG. Side view of the XY positioning table 1 viewed from the side, FIG.
Is an XY positioning table 1 as viewed from above in FIG.
FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【００３３】本実施例では、第１のサブテーブル２０の
第１のリニアモータ２１に接続された側とは逆側の端部
を、ベース４上に相対変位可能に重ね合わせるととも
に、その端部上面に、Ｘ方向に延びる溝４０を形成して
いる。一方、第２のサブテーブル２２の第２のリニアモ
ータ２３に接続された側とは逆側の端部は、図５（ｃ）
に示すように他の部分に比べて薄くなっていて、その部
分には、Ｘ方向に沿った２辺及びＹ方向に沿った２辺を
有する方形の孔４１を形成している。In this embodiment, the end of the first sub-table 20 opposite to the side connected to the first linear motor 21 is superimposed on the base 4 so as to be relatively displaceable, and A groove 40 extending in the X direction is formed on the upper surface. On the other hand, the end of the second sub-table 22 opposite to the side connected to the second linear motor 23 is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the hole is thinner than other portions, and a rectangular hole 41 having two sides along the X direction and two sides along the Y direction is formed in that portion.
【００３４】また、本実施例のメインテーブル２は、第
１のサブテーブル２０及び第２のサブテーブル２２間に
挟み込まれる平板２Ａと、この平板２Ａの下面に形成さ
れ且つ溝４０に入り込むＸ方向に延びる角スライド２Ｂ
と、平板２Ａの上面に形成され且つ孔４１に入り込む方
形の凸部２Ｃとから構成されている。なお、凸部２Ｃ
は、孔４１と同様にＸ方向に沿った２辺及びＹ方向に沿
った２辺を有する方形をなすとともに、凸部２Ｃ及び孔
４１のＸ方向に沿って延びる側面同士の間は、比較的広
い隙間が設けてある。The main table 2 of this embodiment has a flat plate 2A sandwiched between the first sub-table 20 and the second sub-table 22, and an X-direction formed on the lower surface of the flat plate 2A and entering the groove 40. Square slide 2B extending to
And a rectangular convex portion 2C formed on the upper surface of the flat plate 2A and entering the hole 41. In addition, the convex portion 2C
Has a rectangular shape having two sides along the X direction and two sides along the Y direction, similarly to the hole 41, and a relatively small space between the protrusions 2C and the side surfaces of the hole 41 extending along the X direction. There is a wide gap.
【００３５】そして、角スライド２Ｂの長手方向側面
と、これに対向する溝４０の内側面との間、並びに、凸
部２Ｃ及び孔４１のＹ方向に沿って延びる側面同士の間
に、上記第１実施例で説明した図２及び図３に示すよう
な空気静圧軸受及びスクイーズフィルムダンパを構成す
る。なお、メインテーブル２の平板２Ａと第１のサブテ
ーブル２０との間、並びに、平面２Ａと第２のサブテー
ブル２２との間には、これらを垂直方向に支持する図示
しない空気静圧軸受を形成する。The distance between the longitudinal side surface of the square slide 2B and the inner side surface of the groove 40 facing the rectangular slide 2B, and the side surfaces of the convex portion 2C and the hole 41 extending along the Y direction are set between the side surfaces. An air static pressure bearing and a squeeze film damper as shown in FIGS. 2 and 3 described in the embodiment are constituted. In addition, between the flat plate 2A of the main table 2 and the first sub-table 20, and between the flat surface 2A and the second sub-table 22, an aerostatic bearing (not shown) for vertically supporting these is provided. Form.
【００３６】ここで、本実施例では、角スライド２Ｂ，
溝４０及びこれらに形成された図示しない空気静圧軸
受，スクイーズフィルムダンパにより第１の連結機構が
構成され、凸部２Ｃ，孔４１及びこれらに形成された図
示しない空気静圧軸受，スクイーズフィルムダンパによ
り第２の連結機構が構成されている。即ち、メインテー
ブル２は、第１の連結機構によって、Ｙ方向には第１の
サブテーブル２０と一体であり、第２の連結機構によっ
て、Ｘ方向には第２のサブテーブル２２と一体であるか
ら、第１のリニアモータ２１及び第２のリニアモータ２
３を適宜駆動させることにより、平面上の任意の位置に
位置決めすることができ、そして、それら連結機構に、
空気静圧軸受及びスクイーズフィルムダンパを形成して
いるため、上記第１実施例と同等の作用効果が得られ
る。Here, in the present embodiment, the square slides 2B,
The first connecting mechanism is constituted by the groove 40, the aerostatic bearing (not shown) and the squeeze film damper formed therein, and the convex portion 2C, the hole 41 and the aerostatic bearing (not shown) and the squeeze film damper formed therein are formed. Constitute a second coupling mechanism. That is, the main table 2 is integrated with the first sub-table 20 in the Y direction by the first connecting mechanism, and is integrated with the second sub-table 22 in the X direction by the second connecting mechanism. From the first linear motor 21 and the second linear motor 2
3 can be positioned at an arbitrary position on a plane by appropriately driving, and these connecting mechanisms
Since the air static pressure bearing and the squeeze film damper are formed, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メインテーブルとサブテーブルとの連結機構に、気体静
圧軸受とスクイーズフィルムダンパとを設けたため、そ
の連結機構の剛性を高くできるとともに、案内精度を向
上させることができるから、駆動源にリニアモータを使
用しても駆動力不足になることがなく、メインテーブル
の位置決めを高速で且つ高精度に行うことができるとい
う効果がある。また、請求項２に係る発明であれば、磁
性流体の漏れを防止するためのシール部材等が不要にな
るという効果もある。 As described above, according to the present invention,
A static gas bearing and a squeeze film damper are provided in the connection mechanism between the main table and the sub-table, so that the rigidity of the connection mechanism can be increased and the guiding accuracy can be improved. There is an effect that the main table can be positioned at high speed and with high accuracy without causing a shortage of driving force even when used. Further, according to the second aspect of the present invention,
No need for a seal member to prevent leakage of conductive fluid
There is also an effect that.
【図１】本発明の第１実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図２】連結部分の拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a connecting portion.
【図３】連結部分の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a connecting portion.
【図４】移動速度，駆動力及び隙間の変化を示すグラフ
である。FIG. 4 is a graph showing changes in a moving speed, a driving force, and a gap.
【図５】本発明の第２実施例の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図６】従来の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional configuration.
１ ＸＹ位置決めテーブル ２ メインテーブル ２Ｂ 角スライド ２Ｃ 凸部 ２０ 第１のサブテーブル ２１ 第１のリニアモータ ２２ 第２のサブテーブル ２３ 第２のリニアモータ ２４，２５ 角スライド ２６，２７ 連結部材 ２６ａ，２７ａ 溝 ３０ 空気静圧軸受（気体静圧軸受） ３１ スクイーズフィルムダンパ ４０ 溝 ４１ 孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 XY positioning table 2 Main table 2B Square slide 2C Convex part 20 1st sub-table 21 1st linear motor 22 2nd sub-table 23 2nd linear motor 24, 25 Square slide 26, 27 Connecting member 26a, 27a Groove 30 Hydrostatic air bearing (hydrostatic gas bearing) 31 Squeeze film damper 40 Groove 41 Hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 301 B23Q 1/00 - 1/76 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/60 301 B23Q 1/00-1/76
Claims (2)
平面上の所定範囲内の任意の位置にメインテーブルを位
置決めするＸＹ位置決めテーブルにおいて、第１のリニ
アモータによって前記Ｙ方向に変位可能な第１のサブテ
ーブルと、前記メインテーブルとを、それら第１のサブ
テーブル及びメインテーブル間の前記Ｘ方向の相対変位
を案内する気体静圧軸受と、それら第１のサブテーブル
及びメインテーブル間の前記Ｙ方向の相対変位に対して
働くスクイーズフィルムダンパとを並列関係となるよう
に備える第１の連結機構を介して連結するとともに、第
２のリニアモータによって前記Ｘ方向に変位可能な第２
のサブテーブルと、前記メインテーブルとを、それら第
２のサブテーブル及びメインテーブル間の前記Ｙ方向の
相対変位を案内する気体静圧軸受と、それら第２のサブ
テーブル及びメインテーブル間の前記Ｘ方向の相対変位
に対して働くスクイーズフィルムダンパとを並列関係と
なるように備える第２の連結機構を介して連結したこと
を特徴とするＸＹ位置決めテーブル。1. An XY positioning table for positioning a main table at an arbitrary position within a predetermined range on a plane including an X direction and a Y direction orthogonal to each other, wherein the XY positioning table is displaceable in the Y direction by a first linear motor. A sub-table and the main table, a gas static pressure bearing for guiding the relative displacement in the X direction between the first sub-table and the main table, and a gas static pressure bearing between the first sub-table and the main table. The squeeze film damper that acts on the relative displacement in the Y direction is in a parallel relationship.
And a second linear motor capable of being displaced in the X direction by a second linear motor.
A static table bearing for guiding the relative displacement in the Y direction between the second sub table and the main table, and the X table between the second sub table and the main table. a parallel relationship and squeeze film damper acting to the direction of relative displacement
The 2 XY positioning table, characterized in that linked via a coupling mechanism with so that.
の磁石の内側に磁性流体を封入した構成を有する請求項Wherein a magnetic fluid is sealed inside the magnet.
１記載のＸＹ位置決めテーブル。2. The XY positioning table according to 1.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03220655A JP3120485B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | XY positioning table |
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| JP03220655A JP3120485B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | XY positioning table |
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| JPH0557551A JPH0557551A (en) | 1993-03-09 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101520401B1 (en) * | 2015-01-13 | 2015-05-15 | 재단법인차세대융합기술연구원 | Movable table system |
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| JPH0557551A (en) | 1993-03-09 |
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