JPH1123751A - ＸＹθステージおよびＸＹθステージの制御装置 - Google Patents
ＸＹθステージおよびＸＹθステージの制御装置Info
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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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- actuator
- stage
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 ベース１の水平滑走部２上に載置され
Ｘ、Ｙ、θ方向に移動可能なテーブル３、このテーブル
３をＸ、Ｙ、θ方向に駆動する３個のアクチュエータ
４、５、６、および各アクチュエータ４、５、６の駆動
量をテーブル３に伝達する送りねじユニット１０、１
１、１２を有するＸＹθステージにおいて、上記アクチ
ュエータ４、５、６は、ベース１上に固定されたＸ方
向、Ｙ方向のガイド１３、１４、１５上を移動自在であ
り、他のアクチュエータ４、５、６の駆動に伴い当該ガ
イド１３、１４、１５に沿って従動的に移動し、また各
アクチュエータ４、５、６の送りねじユニット１０、１
１、１２とテーブル３とを連結する３個の支点７、８、
９は、テーブル３上の定位置にあるように設定されてい
る。
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。 【解決手段】 ベース１の水平滑走部２上に載置され
Ｘ、Ｙ、θ方向に移動可能なテーブル３、このテーブル
３をＸ、Ｙ、θ方向に駆動する３個のアクチュエータ
４、５、６、および各アクチュエータ４、５、６の駆動
量をテーブル３に伝達する送りねじユニット１０、１
１、１２を有するＸＹθステージにおいて、上記アクチ
ュエータ４、５、６は、ベース１上に固定されたＸ方
向、Ｙ方向のガイド１３、１４、１５上を移動自在であ
り、他のアクチュエータ４、５、６の駆動に伴い当該ガ
イド１３、１４、１５に沿って従動的に移動し、また各
アクチュエータ４、５、６の送りねじユニット１０、１
１、１２とテーブル３とを連結する３個の支点７、８、
９は、テーブル３上の定位置にあるように設定されてい
る。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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：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。
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。
【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。
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。
【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・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。
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。
【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。
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。
【００１３】
【数１】
【００１４】これを解くと、下記の式が得られる。
【００１５】
【数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。
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。
【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＋ΔＹ
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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：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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
機械座標系における座標を次のように定義する。
【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
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。
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。
【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。
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。
【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。
れる。なお、φ＝０の時、Ｕ＝Ｖとする。
【００４５】
【数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。
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。
【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＝ΔＹ
【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。
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。
【図１】従来の改良型のＸＹθステージの平面図であ
る。
る。
【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。
ブルをＹ方向に移動させるときの平面図である。
【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。
ブルが傾いている状態の平面図である。
【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。
たテーブルをＹ方向に動かしたときの平面図である。
【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。
たテーブルをＸ方向に動かしたときの平面図である。
【図６】本発明のＸＹθステージの平面図である。
【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。
面図である。
【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。
Ｙ方向に動かしたときの平面図である。
【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。
Ｘ方向に動かした状態の平面図である。
【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。
を反時計方向にθだけ回転させた状態の平面図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ク線図である。
【図１４】テーブルの座標計算の説明図である。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18747497A JPH1123751A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | ＸＹθステージおよびＸＹθステージの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18747497A JPH1123751A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | ＸＹθステージおよびＸＹθステージの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1123751A true JPH1123751A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16206721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18747497A Pending JPH1123751A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | ＸＹθステージおよびＸＹθステージの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1123751A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006136991A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Suruga Seiki Kk | 位置調整装置 |
| JP2007034991A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Sony Corp | タッチパネルディスプレイ装置、タッチパネルディスプレイ装置を備えた電子機器、及びタッチパネルディスプレイ装置を備えたカメラ |
| JP2008256411A (ja) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Yaskawa Electric Corp | 位置決め用画像処理装置および位置決め用画像処理方法 |
| CN104440817A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 山东大学 | 一种空间三维微位移精密定位装置 |
-
1997
- 1997-06-27 JP JP18747497A patent/JPH1123751A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006136991A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Suruga Seiki Kk | 位置調整装置 |
| JP4587786B2 (ja) * | 2004-11-15 | 2010-11-24 | 駿河精機株式会社 | 位置調整装置 |
| JP2007034991A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Sony Corp | タッチパネルディスプレイ装置、タッチパネルディスプレイ装置を備えた電子機器、及びタッチパネルディスプレイ装置を備えたカメラ |
| JP2008256411A (ja) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Yaskawa Electric Corp | 位置決め用画像処理装置および位置決め用画像処理方法 |
| CN104440817A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 山东大学 | 一种空间三维微位移精密定位装置 |
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