JPH0518284U

JPH0518284U - 磁気浮上ステージ装置

Info

Publication number: JPH0518284U
Application number: JP6620291U
Authority: JP
Inventors: 良弘榎本
Original assignee: セイコー精機株式会社
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1991-08-21
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアモ−タの吸引力によりステージの回転運
動を抑制しつつ、４つの交線上に配設された磁気軸受部
の磁力でステージを磁気的に支承する。【構成】ステージ４において中心線Ｘに平行な４つの磁
気作用面５ａ〜５ｄを形成する。磁気作用面５ａ〜５ｄ
は細長く平面状に面取り形成し、かつ平面ＰＶ又は平面
ＰＷに直行するようにそれぞれ設ける。４つの交線Ｗ
１，Ｖ１，Ｗ２，Ｖ２上でかつ上記磁気作用面５ａ〜５
ｄに対向する位置には合計８つの磁気軸受部９ａ〜９ｈ
を設ける。上記ステージ４はリニアモータ１２により移
動させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、真空チャンバ内等に設置される磁気浮上ステージ装置に関し、特に４つの軸線上でステージを安定に支持するようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の磁気浮上ステージ装置においては、図８に示す如くステージが板状の直方体に形成されており、この板状直方体型ステージの上下面に対する３つの垂直軸線Ｚ₁，Ｚ₂，Ｚ₃上には、ステージの上下面に対向して固定側に磁気軸受部（図示省略）がそれぞれ配設されている。

【０００３】また、上記ステージの長手方向に所定の間隔を有しかつステージの両側面に対する２つの垂直軸線Ｙ₁，Ｙ₂上には、ステージの両側面に対向して固定側に磁気軸受部（図示省略）がそれぞれ設置されている。

【０００４】そして、このようなステージは上記各磁気軸受部の磁力により磁気的に支承されている。すなわち、ステージは、垂直軸線Ｚ₁，Ｚ₂，Ｚ₃上の磁気軸受部により重力方向の位置が、垂直軸線Ｙ₁，Ｙ₂上の磁気軸受部により送り方向に垂直な側方位置がそれぞれ規制されて支承されている。

【０００５】ところで、上記のような垂直軸線Ｚ₁，Ｚ₂，Ｚ₃はステージ上面の３点を通るが、図９に示す如く上記３点で描かれる３角形の部分は、ステージを例えば加工機に使用する場合に、利用可能域（工作物載置用平面）Ａとして工作物等が載置される。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の磁気浮上ステージ装置にあっては、上記の如くステージが板状直方体型に形成されているため、このステージを支承する際、合計で５つの垂直軸線Ｚ₁，Ｚ₂，Ｚ₃，Ｙ₁，Ｙ₂上に磁気軸受部を配設するので、装置が大型化する。

【０００７】しかも、従来はステージの重力方向位置を規制するのに当たり、３つの垂直軸線Ｚ₁，Ｚ₂，Ｚ₃上に磁気軸受部が配設されるため、利用可能域Ａ（図８参照）を十分に確保する場合にはステージを大きく設計しなければならないので、装置が一層大型化するとともに、３つの垂直軸線上で各磁気軸受部の電磁石をそれぞれ制御してステージを安定に支持することが難しい等の問題点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは小型でかつ電磁石の制御が簡単な磁気浮上ステージ装置を提供することにあり、上記目的を達成するために、この考案は、中心線において任意の交差角度で交わる２つの平面に直交する平行な第１及び第２平面の上記２平面との各交線上において上記中心線を挟んで対向して配置された第１及び第２平面における２対１組の第１及び第２磁気軸受部と、上記中心線に平行でかつ第１及び第２磁気軸受部に対向する４面の磁気作用面、及び少なくとも１組の隣接する磁気作用面の間に形成された工作物載置用平面を具備したステージと、上記ステ−ジを移動させるリニアモータとから構成されることを特徴とする。

【０００９】

【作用】

この考案によれば、リニアモータの吸引力によりステージの回転運動を拘束しつつ、第１及び第２磁気軸受部の磁力が４面の磁気作用面にそれぞれ働き、ステージを計４つの交線上で磁気的に支承する。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の一実施例における磁気浮上ステージ装置を図面に従って説明する。

【００１１】この磁気浮上ステージ装置では、図１及び図２に示すようなステージ４の長手方向中心線Ｘにおいて例えば６０度（１２０度）の交差角度θで交わる２つの平面を平面ＰＶ及び平面ＰＷと定義する。そして、図３に示す如く平面ＰＶ及び平面ＰＷに直交しかつ中心線Ｘ方向に適宜の間隔をあけて互いに平行な平面は第１平面Ｐ１及び第２平面Ｐ２と定義する。これにより、上記平面ＰＶと第１平面Ｐ１とは交線Ｖ１で、平面ＰＷと第１平面Ｐ１とは交線Ｗ１で、平面ＰＶと第２平面Ｐ２とは交線Ｖ２で、平面ＰＷと第２平面Ｐ２とは交線Ｗ２で交わるように設定さる。

【００１２】次に、上記のような定義を前提にしてステージ４を説明すると、ステージ４には上記中心線Ｘに平行な４つの磁気作用面５ａ〜５ｄが形成されており、磁気作用面５ａ〜５ｄは細長く平面状に面取り形成したもので、上記平面ＰＶ又は平面ＰＷに直行するようにそれぞれ設けられている。これにより、ステージ４は、磁気作用面５ａ〜５ｄ、上下面６，７及び両側面８，８を備え、横断面が８辺形となるように構成されている。

【００１３】また、上記第１平面Ｐ１上には２対１組の第１磁気軸受部が設けられており、第１磁気軸受部の一対分は、磁気軸受部９ａ，９ｃから構成されかつ上記交線Ｗ１上において中心線Ｘを挟んで対向するように配置されている。一方、第１磁気軸受部の他の対は、磁気軸受部９ｂ，９ｄから構成されかつ上記交線Ｖ１上において中心線Ｘを挟んで対向するように設置されている。これにより、磁気軸受部９ａ，９ｃは上記磁気作用面５ａ，５ｃに、磁気軸受部９ｂ，９ｄは磁気作用面５ｂ，５ｄに対向するようにそれぞれ構成されている。

【００１４】さらに、上記第２平面Ｐ２上には２対１組の第２磁気軸受部が設けられており、第２磁気軸受部の一対分は、磁気軸受部９ｅ，９ｇから構成されかつ上記交線Ｗ２上において中心線Ｘを挟んで対向するように配置されている。一方、第２磁気軸受部の他の対は、磁気軸受部９ｆ，９ｈから構成されかつ上記交線Ｖ２上において中心線Ｘを挟んで対向するように設置されている。これにより、磁気軸受部９ｅ，９ｇは上記磁気作用面５ａ，５ｃに、磁気軸受部９ｆ，９ｈは磁気作用面５ｂ，５ｄに対向するようにそれぞれ構成されている。

【００１５】ところで、上記のような各磁気軸受部９ａ〜９ｈは、図４及び図５に示す如く磁気作用面に働く電磁石１０、及び磁気作用面との間隙距離すなわちステージ４の浮上位置を検出する位置センサ１１を有し、電磁石１０のソレノイドは公知の励磁電流制御装置（図示省略）に接続されているとともに、位置センサ１１は検出信号を上記励磁電流制御装置に入力するように構成されている。

【００１６】また、上記ステ−ジ４は図１に示すようなリニアモ−タ１２によりＸ軸線方向（ステ−ジ４の長手方向）に沿って移動可能に構成されている。ここで、リニアモ−タ１２のモ−タ固定子１２ａはステ−ジ４の下面側に一体に設置されているとともに、リニアモ−タ１２のモ−タ２次導体１２ｂは上記モ−タ固定子１２ａと向かい合うように固定側に設けられている。

【００１７】さらに、上記各磁気軸受部９ａ〜９ｈの近傍には、図２及び図６に示すように保護軸受１３が設置されているとともに、１組の隣接する磁気作用面５ａ，５ｄの間の平面、すなわちステージ４の上面６は、図７に示す如く全面的に工作物載置用平面Ｂとして利用される。

【００１８】次に、この磁気浮上ステージ装置の操作，作用について説明すると、この装置によれば、先ずステージ４の上面６に工作物等を載置し、励磁電流制御装置（図示省略）から各磁気軸受部９ａ〜９ｈに有する電磁石１０のソレノイドに励磁電流をそれぞれ供給する。

【００１９】これにより、励磁された電磁石１０の反発磁力が４面の磁気作用面５ａ〜５ｄに働き、ステージ４は４つの交線Ｖ１，Ｗ１，Ｖ２，Ｗ２上における８箇所で磁気的に支承される。それとともにステージ４はリニアモータにより適宜の位置までＸ軸線方向に沿って移動される。

【００２０】なお、上記ステージ４の磁気浮上状態において、各磁気軸受部９ａ〜９ｈの位置センサ１１は、常に、磁気作用面５ａ〜５ｄとの間隙距離を検出し、その検出信号を励磁電流制御装置（図示省略）に入力する。すると、その励磁電流制御装置は全磁気軸受部２ａ〜２ｈから検出信号が等しくなるように各磁気軸受部９ａ〜９ｈへの励磁電流を制御する。

【００２１】また、磁気軸受部９ａ〜９ｈには種々の工作物が載置されたステージ４の重心に働く重量及びリニアモータ１２の吸引力が働くが、上記のような励磁電流の制御によりステージ４の中心線Ｘは常に一定の位置に保たれる。この際、ステージ４の中心線Ｘ回りの回転変位はリニアモータ１２の吸引力により抑制される。

【００２２】したがって、上記のような磁気浮上ステージ装置によれば、ステージを４つの交線上で磁気的に支承するため、ステージを支承するのに必要な軸線が従来に比べて減少する分だけ、磁気軸受部の数も少なくなるので、装置が小型になりかつ電磁石の制御回路が簡単になる。

【００２３】しかも、この装置では、リニアモータの吸引力によりステージの回転変位が拘束されるので、ステージを安定に支持できる。

【００２４】また、上記装置によれば、従来に比しステージの上面に十分な工作物載置用平面を確保できるので、ステージを小型に形成できる。

【００２５】なお、上記のようなステージ４を中空体に形成した場合には装置の軽量化が図れるとともに、延いては磁気軸受部及びリニアモータの小型化につながる。

【００２６】

【考案の効果】

この考案に係る磁気浮上ステージ装置は、上記の如く第１及び第２磁気軸受部の磁力が４面の磁気作用面にそれぞれ働き、ステージを計４つの交線上で磁気的に支承するため、ステージを支承するのに必要な軸線が従来に比べて減少する分だけ、磁気軸受部の数も少なくなるので、装置が小型になりかつ磁気軸受部の電磁石制御回路が簡単になる。

【００２７】しかも、この装置では、リニアモータの吸引力によりステージの回転変位が拘束されるので、ステージを安定に支持できる。

【００２８】さらに、この装置によれば、従来に比しステージの上面に十分な工作物載置用平面を確保できるので、ステージを小型に形成でき、装置がより一層小型化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る磁気浮上ステージ装置の正面
図。

【図２】図１の側面図。

【図３】この装置におけるステージの支持状態を説明す
る説明図。

【図４】磁気軸受部の構造を説明する説明図。

【図５】図４に示すＡ矢視図。

【図６】図２に示すVI−VI線断面図。

【図７】この装置におけるステージの利用可能平面を説
明する説明図。

【図８】従来の装置におけるステージの支持状態を説明
する説明図。

【図９】従来の装置におけるステージの利用可能平面を
説明する説明図。

【符号の説明】

４ステージ５ａ〜５ｄ磁気作用面６工作物載置用平面９ａ〜９ｄ磁気軸受部（第１磁気軸受部）９ｅ〜９ｆ磁気軸受部（第２磁気軸受部）１２リニアモータＸ中心線 θ 交差角度ＰＶ，ＰＷ平面Ｐ１第１平面Ｐ２第２平面Ｖ１，Ｗ１，Ｖ２，Ｗ２交線

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】中心線において任意の交差角度で交わる２
つの平面に直交する平行な第１及び第２平面の上記２平
面との各交線上において上記中心線を挟んで対向して配
置された第１及び第２平面における２対１組の第１及び
第２磁気軸受部と、上記中心線に平行でかつ第１及び第２磁気軸受部に対向
する４面の磁気作用面、及び少なくとも１組の隣接する
磁気作用面の間に形成された工作物載置用平面を具備し
たステージと、上記ステ−ジを移動させるリニアモータとから構成され
ることを特徴とする磁気浮上ステージ装置。