JPH03293586A - 位置決めテーブル装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば半導体ウェハの露光７組立装置、ない
し機械加工２組立装置などに適用するＸ。

Ｙ二軸の位置決めテーブル装置に関する。

〔従来の技術〕

頭記した位置決めテーブル装置として、ベーステーブル
と、該ベーステーブル上でＸ軸方向に軸受ガイドされた
Ｘ軸テーブルと、Ｘ軸テーブル上でＹ軸と直交するＹ軸
方向に軸受ガイドされたＹ軸テーブルと、Ｙ軸テーブル
上に搭載したワーク取付テーブルを上下に重ねて組み立
て、かつサーボモータ、送りねし機構を用いてＸ軸テー
ブル。

Ｙ軸テーブルをそれぞれベーステーブル、Ｘ軸テーブル
に対してＸ軸、Ｙ軸方向に移動操作し、ワーク取付テー
ブルを指定位置に位置決めするようにしたサーボモータ
駆動のＸ−Ｙテーブル装置が周知である。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 ところで、前記したサーボモータ駆動の位置決めテーブ
ル装置では決起のような難点がある。

（１）サーボモータの駆動でテーブルを直線移動操作す
るためにサーボモータとテーブルとの間には送りねし機
構などの回転／直線変換機構が必要とするために構造が
複雑であり、かつ送りねし機構のバックラッシが位置決
め精度を低下させる原因にもなる。

（２）ベーステーブル、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブルを
上下に積み重ねているのでテーブル装置全体の高さが大
となる他、負荷重量も重くサーボモータに大きなトルク
が要求される。

（３）上記のようにテーブル装置全体での可動部の部品
点数が多くなるために個々の部品から生じる誤差が累積
し、テーブル装置として高い位置決め精度を保証するこ
とか困難である。

（４）サーボモータがテーブルの外方に突き出している
のでテーブル装置全体での外形寸法が大きくなる。

（５）また、特にテーブルをガイドする直線案内軸受に
対し、その移動経路に沿って針状コロなと並べた構造の
軸受を採用したものでは、針状コロの寸法精度のばらつ
きが原因でテーブル装置の位置決め精度に誤差が生じ易
い。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、テー
ブル装置にリニアモータを組み込んでワーク取付テーブ
ルをダイレクトドライブすることにより、先記の各問題
点の解消を図るようにした位置決めテーブル装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明の位置決めテーブル
装置は、磁性材のベーステーブルと、該ベーステーブル
上にＸ軸、Ｙ軸と平行にＮ極、Ｓ極を交互に並べて碁盤
目状に配列した永久磁石群と、ベーステーブル上に設置
したＸ、Ｙ軸の一方と平行な第１の直線案内軸と、該案
内軸上に支持され、かつ前記永久磁石群との対向面にコ
イル素子を備えた第１のスライダと、該スライダに連結
した第１の案内軸と直交する第２の直線案内軸と、該第
２の案内軸上に支持され、かつ前記永久磁石群との対向
面にコイル素子を備えた第２のスライダと、第２のスラ
イダに搭載したワーク取付テーブルとから成り、前記第
１．第２のスライダのコイル素子を通電制御してワーク
取付テーブルを指定位置に位置決めするよう構成したも
のである。

また、前記の構成において、第１のスライダとともに移
動する第２の案内軸を簡単な機構で円滑にガイドするた
めに、第２の直線案内軸の一端を第１のスライダに連結
し、他端は第１の直線案内軸と平行に敷設した磁気浮上
式の案内軸受に支持して構成することができる。

さらに、前記構成における第１．第２の直線案内軸に対
し、第１．第２のスライダをそれぞれ電磁石式の磁気浮
上軸受機構を介して非接触式にガイド支持することもで
きる。

〔作用］ 上記の構成により、ベーステーブル上に布設した永久磁
石群とスライダとの間には、永久磁石のＮ極からスライ
ダの駆動コイルと鎖交してＳ極に戻る界磁磁界が形成さ
れている。したがって、スライダのコイル素子に電流を
流すことにより両者の間にｔＭｉ力が発住し、これがス
ライダを案内軸に沿って移動させる推力として働く、こ
こで、第１、第２のスライダのコイル素子の通電電流を
位置決め指令に対応して制御することにより、ワーク取
付テーブルがＸ−Ｙ座標上に指定した位置決め地点へ移
動して精度よく位置決めされる。しかも、前記の永久磁
石群は碁盤目状に二次元的配列となっているので、Ｘ、
Ｙ軸双方のスライダに対する界磁永久磁石として機能す
る。

また、一端を第１のスライダに連結した第２の直線案内
軸に対し、その他端を第１の直線案内軸と平行に敷設し
た磁気浮上式案内軸受に支持した構造では、磁気浮上式
の案内軸受側で第２の案内軸が非接触式に支持されるの
で、移動に伴う摺動摩擦抵抗が作用せず円滑にガイドで
きる。

また、第１．第２の直線案内軸に対し、第１゜第２のス
ライダをそれぞれ電磁石式の磁気浮上軸受機構を介して
ガイド支持した構成により、スライダを案内軸に対して
完全に非接触式にガイド支持できる。しかも磁気浮上方
式を採用したことにより、真空室内での使用も可能とな
る。

なお、特に環境条件が真空でない場合には、磁気浮上式
軸受の代わりに、スライダと直線案内軸との対向面に向
はスライダ側から加圧エアを吹き出して、スライダを案
内軸に対し非接触式にガイド支持するエア軸受の採用も
可能である。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

実施例１： 第１図、第３図において、１は磁性材の板で作られたベ
ーステーブルであり、該テーブル１の上面にはＹ軸、Ｙ
軸と平行にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように正方形の永
久磁石２が碁盤目状に配列して貼着されている。また、
前記のベーステーブル１に対し、その左右両側部にはＹ
軸と平行に角柱軸としてなる一対の第１の直線案内軸３
が脚台３ａを介して取付けてあり、この案内軸３の軸上
にはそれぞれ角筒形の第１のスライダ４が案内支持され
ている。さらに、前記した一対の第１スライダ４の間に
またがってＹ軸と平行な第２の直線案内軸５が連結して
あり、この案内軸５の軸上には上面にワーク取付テーブ
ル６を搭戦した第２のスライダ７が案内支持されている
。

一方、前記の第１スライダ４．第２スライダ７に対して
、その下面側にはコイル素子４ａ、　７ａがヨーク４ｂ
、　７ｂとともに装備してあり、該コイル素子を電機子
コイル、先記したベーステーブル側の永久磁石２を界磁
磁石として可動コイル型のリニア直流モータを構成して
いる。なお、前記の各コイル素子４ａ、　７ａは、第２
図のようにＸ−Ｙ軸の位置決め位置、移動速度、シーケ
ンスなどのプログラムを設定したコントローラ８により
、ｘ、Ｙ細別のドライバ回路９を介して通電制御される
。

また、第３図に示すように、直線案内軸３，５に支持さ
れたスライダ４，７には案内軸との対向面に向けてブロ
アｌＯで圧送したエアを吹き出す静圧案内方式を採用し
、この構造でスライダ４．７を加圧エアにより案内軸３
．５から非接触式に浮上ガイドさせるようにしている。

かかる構成で、コントローラ９に位置決め指令を与える
と、この指令に基づいて第１．第２のスライダ４．７に
装備のコイル素子４ａ、　７ａに流す電流量、電流方向
が制御されてリニアモータとして作動し、スライダ４．
７をダイレクトドライブする。なお、左右一対の第１ス
ライダ４のコイル素子４ａに対しては電流制御を同期的
に行う、これにより、第１．第２のスライダ４．７はそ
れぞれ指定された位置決め地点に向けてＹ軸、Ｙ軸方向
に移動して、ワーク取付テーブル６が指定の位置に位置
決めされることになる。また、この場合にワーク取付テ
ーブル６に位置検出センサを設けるなどして閉ループ制
御を行うことにより、信鎖性の高い位置決め精度を実現
できる。

なお、位置決め停止点は前記永久磁石２の配列ピッチに
より決るので、χ、Ｙ軸上での配列ピッチを細かくすれ
ばそれだけ多くの位置決め容量を与えることができる。

また、ベーステーブル１上に二次元的に配列した永久磁
石２はｘ、Ｙ軸のスライダ４，７に対して共通な界Ｆｌ
ＩＭ１石としてｍ能するので、スライダ４，７を同一面
上に配備することができ、これによりテーブル装置全体
の高さ寸法の縮減が可能となる。

実施例２： 第４図は前記した実施例１の応用実施例を示すものであ
る。すなわち、実施例１では第２の案内軸５をＸ軸方向
に移動操作するために、本内軸５を左右に配備した２基
の第１スライダ４の間にまたがって連結しているのに対
し、第４図の構成では、第２の直線案内軸５の一端が第
１のスライダ４に連結され、他端はスライダの代わりに
第１の直線案内軸３（Ｘ軸方向）と平行に敷設した磁気
浮上式の直線案内軸受１１に支持されている。

ここで、磁気浮上式の直線案内軸受１１は、断面コ字形
のチャンネル枠の内周上下面に長手方向に沿って永久磁
石１２を布設し、かつ該永久磁石１２に対向して直線案
内軸５の端部上下面には永久磁石１２と同じ極性が向き
合うように永久磁石１３が装着されている。これにより
、案内軸５と軸受１１との間には永久磁石１２と１３に
よる磁気反発力が働き、案内軸５は非接触式に浮上ガイ
ドされる。また、この実施例では案内軸受１１のチャン
ネル枠（綱材で作られている）に対向して案内軸５の端
面に電磁石１４を備えている。この電磁石１４はテーブ
ル装置の移動中は非励磁であり、位置決め停止時に励磁
し、その磁気吸引力により案内軸５を停止位置にロック
する役目を果たすものである。

この実施例２によれば、先記した実施例１と比べて第２
の案内軸５を移動操作する第１のスライダ４をベーステ
ーブル１の片側に１基設けるだけで済み、スライダ４の
制御系を含めて構成が簡略化でき、しかも案内軸５の他
端を磁気浮上式の案内軸受１１で支持したので移動時に
軸受との間で摺動摩擦が加わることがない。

実施例３： 第５図、第６図は実施例１における第３図で示した加圧
エア式浮上軸受の代わりに、電磁石式の磁気浮上軸受機
構を採用した実施例を示すものである。

この実施例は、第１．第２の直線案内軸３．５に対し、
第１．第２のスライダ４．７を電磁石式の磁気浮上軸受
機構１５を介して非接触式にガイド支持したものである
。ここで磁気浮上軸受機構１５は、案内軸３．５の内周
面に対向する上下、側面にそれぞれ組み込んで配備した
電磁石１６と、上下コーナ部に配してスライダと案内軸
との間の間隔を検出するギャップセンサ１７の他に、さ
°らに励磁コントローラ１８を組合わせたものである。

ここで、ギヤ・ンプセンサ１７の検出信号を基に励磁コ
ントローラ１日が上下、左右の電磁石１６の励磁電流、
つまり磁気吸引力を個々に制御することにより、直線案
内軸３．５に対しスライダ４，７が非接触式に磁気浮上
してガイド支持される。

なお、１Ｍｉ石１６は、図示例のようにスライダ偏に設
置する代わりに、複数個の！磁石を案内軸３５の全長域
に亙ってその上下、側面に配列し、軸上に沿って移動す
るスライダ４，７を磁気浮上式にガイド支持するよう実
施することもできる。

〔発明の効果〕

本発明による位置決めテーブル装置は、以上説明したよ
うに構成されているので、従来のサーボモータ駆動方式
の装置と比べて決起の効果を奏する。

（１）サーボモータの代わりにリニアモ〜りでＸＹ軸の
スライダをダイレクトト′ライブするようにしたので、
送りねしなどの回転／直線運動変換機構が不要で送りね
しに起因するバックラッシがなく、かつ部品点数なども
大幅に削減できて構造を簡略化１重量を軽量化できる他
、潤滑油の給油を必要とする箇所がなく殆どメンテナン
スフリーとなる。

（２）これにより、個々の部品が原因となる位置決め誤
差の累積がなくなり、高い位置決め精度を保証できる。

（３）また、ベーステーブル上に永久磁石を碁盤目状に
配列したので、これら永久磁石がＸ、Ｙ軸の各スライダ
に対して共通なりニアモータの界磁磁石として機能する
。したがってＸ軸テーブル、Ｙ軸テーブルを上下に重ね
る必要がなく、全体高さが低まる他、サーボモータのよ
うにテーブルよ外方に突き出す部分がないのでシンプル
な外形となり、テーブル袋１をコンパクトに構成できる
。

（４）一方、直１ｓ案内軸に対してスライダを磁気浮上
式の軸受機構を介して非接触式にガイド支持したことに
より、摺動摩擦の影響を受けずに高い位置決め精度が確
保できる他、エア静圧方式の軸受では通用できない真空
室内での使用にも対応が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の斜視構成図、第２図は第１図
の断面図、第３図は静圧案内方式の軸受機構図、第４図
は別な実施例の構成断面図、第５図は電磁石式の磁気浮
上軸受機構を採用した実施例の構成断面図、第６図は第
５図における第２の案内軸／スライダ間の磁気浮上軸受
機構の正面図である０図において、 １：ベーステーブル、２：永久磁石、３：第１の直線案
内軸、４：第１のスライダ、４ａ：コイル素子、５：第
２の直線案内軸、６：ワーク取付テーブル、７：第２の
スライダ、７ａ：コイル素子、８：コントローラ、１１
：磁気浮上式直線案内軸受、１５：電磁石式磁気浮上軸
受機構、１６：電磁石、１７：ギャップセンサ、１８：
励磁コントローラ。 第２図 第３図 側磁電漁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）指令に基づきワーク取付テーブルをＸ軸、Ｙ軸方向
   に移動操作して位置決めするテーブル装置であって、磁
   性材のベーステーブルと、該ベーステーブル上にＸ軸、
   Ｙ軸と平行にＮ極、Ｓ極を交互に並べて碁盤目状に配列
   した永久磁石群と、ベーステーブル上に設置したＸ、Ｙ
   軸の一方と平行な第１の直線案内軸と、該案内軸上に支
   持され、かつ前記永久磁石群との対向面にコイル素子を
   備えた第１のスライダと、該スライダに連結した第１の
   案内軸と直交する第２の直線案内軸と、該第２の案内軸
   上に支持され、かつ前記永久磁石群との対向面にコイル
   素子を備えた第２のスライダと、第２のスライダに搭載
   したワーク取付テーブルとから成り、前記第１、第２の
   スライダのコイル素子を通電制御してワーク取付テーブ
   ルを指定位置に移動して位置決めすることを特徴とする
   位置決めテーブル装置。 ２）請求項１に記載の位置決めテーブル装置において、
   第２の直線案内軸の一端を第１のスライダに連結し、他
   端は第１の直線案内軸と平行に敷設した磁気浮上式の案
   内軸受に支持したことを特徴とする位置決めテーブル装
   置。 ３）請求項１に記載の位置決めテーブル装置において、
   第１、第２の直線案内軸に対し、第１、第２のスライダ
   がそれぞれ電磁石式の磁気浮上軸受機構を介して非接触
   式にガイド支持されていることを特徴とする位置決めテ
   ーブル装置。