JPH1123752A - 移動案内装置 - Google Patents

移動案内装置

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JPH1123752A
JPH1123752A JP17385298A JP17385298A JPH1123752A JP H1123752 A JPH1123752 A JP H1123752A JP 17385298 A JP17385298 A JP 17385298A JP 17385298 A JP17385298 A JP 17385298A JP H1123752 A JPH1123752 A JP H1123752A
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stage
guide
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moving
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Shigeo Sakino
茂夫 崎野
Eiji Osanai
英司 小山内
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次元的に移動するステージの案内機構を適
切に設定することにより、運搬あるいは使用時に温度変
化が発生してもステージを破損させず、また制御特性等
が変化しない高精度な位置決めを可能とした移動案内装
置を提供する。 【解決手段】 第1方向とこれと直交する第2方向を含
む水平の基準面を備えた定盤と、該基準面上で該第1及
び第2方向に移動可能なステージと、該ステージを該基
準面上に浮上させて支持する静圧軸受と、該ステージを
該第1方向に沿って案内するための単一の固定ガイド
と、該ステージを該第1方向に移動させる駆動力を発生
する第1駆動アクチュエータと、前記ステージを該第2
方向に移動させる駆動力を発生する第2駆動アクチュエ
ータを有し、該第2駆動アクチュエータは該第1駆動ア
クチュエータの駆動によって該ステージと共に該第1方
向に移動することを特徴とする移動案内装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は移動案内装置に関
し、特に半導体製造装置や精密工作機械等において、例
えばXステージやYステージ等の移動体を高速にしかも
高精度に所定位置に位置決めすることのできる移動案内
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より移動体を所定の案内に沿って移
動させ、所定位置に高精度に位置決めを行うようにした
移動案内装置が種々と提案されている。図7は従来の
X、Y移動機構を有する移動案内装置の要部斜視図であ
る。同図において71は定盤であり、該定盤71上にY
方向の移動機構としてのYステージ74が載置されてい
る。又、Yステージ74上にはX方向の移動機構として
のXステージ75が載置されている。
【0003】Xステージ75及びYステージ74は不図
示のリニアモーター等の駆動手段により所定方向に各々
移動され位置決めされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図7に示す従来の移動
案内装置は定盤71、Yステージ74、そしてXステー
ジ75と順に積み重ねた構成を採っているため、上下方
向に高くなる欠点があった。
【0005】又、Xステージ75が移動する際、Yステ
ージ74に偏荷重が発生し、Yステージ74が例えば図
8(A)、(B)の点線で示すように変形し、この結果
Xステージ75の静的な姿勢精度が劣化してくる欠点が
あった。
【0006】更にXステージ75及びYステージ74を
剛体より構成するとXステージ75、Yステージ74が
図9に示すように6つの自由度を持つようになる為、例
えばYステージ74がピッチングを起こすとXステージ
75のローリングとなる等、6つの自由度が互いに全て
連成し、動的にも姿勢精度が劣化してくる等の問題点が
あった。
【0007】また静圧案内されたXY移動機構が、例え
ば特開昭62−88526号公報、特開平1−1882
41号公報等に記載されている。しかしながら、従来の
構成では定盤、ステージを全て同一部材により構成しな
いと、ステージ駆動中に温度変化があった場合に軸受隙
間が変化し、このため制御特性が変化して円滑な位置決
め動作ができなかった。また、運搬中等温度変化の大き
い環境では、熱膨張等により軸受隙間が無くなり静圧軸
受、ステージあるいは定盤を破損する等の恐れがあっ
た。
【0008】本発明は上記従来技術を更に改良するもの
であって、二次元的に移動するステージの案内機構を適
切に設定することにより、運搬あるいは使用時に温度変
化が発生してもステージを破損させず、また制御特性等
が変化しない高精度な位置決めを可能とした移動案内装
置の提供を目的としている。
【0009】また、本発明は例えばYステージの移動に
対して直交する方向、垂直方向、そしてローリングの3
成分における振動の連成を無くし、更にYステージのピ
ッチングを静圧空気軸受の間隙を介してXステージのみ
に伝達するようにし、これにより高精度な位置決めを可
能とした移動案内装置の提供を目的としている。
【0010】さらに運搬、あるいは使用時に温度変化が
発生してもステージを破損させず、また制御特性等が変
化しない高精度な位置決めを可能とした移動案内装置の
提供を目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の移動案内装置は、第1方向とこれと直交する第
2方向を含む水平の基準面を備えた定盤と、該基準面上
で該第1及び第2方向に移動可能なステージと、該ステ
ージを該基準面上に浮上させて支持する静圧軸受と、該
ステージを該第1方向に沿って案内するための単一の固
定ガイドと、該ステージを該第1方向に移動させる駆動
力を発生する第1駆動アクチュエータと、前記ステージ
を該第2方向に移動させる駆動力を発生する第2駆動ア
クチュエータを有し、該第2駆動アクチュエータは該第
1駆動アクチュエータの駆動によって該ステージと共に
該第1方向に移動する。
【0012】前記ステージと前記基準面との間で予圧力
を発生する予圧機構を有することができる。前記第1及
び第2アクチュエータはリニアモータを有することがで
きる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1〜図5に本発明の第1の実施
例の概略構成を示す。図1は斜視図、図2は図1のAー
A′断面図、図3は図1のB矢視図、図4は図1のC矢
視図、図5は図1の裏面図である。
【0014】図において1は定盤であり、上面が滑らか
な基準面となっている。1aは軸受保守用切り欠き、4
は移動体としてのYステージ、5は移動体としてのXス
テージ、2はYステージ4の横方向(Y軸方向)の固定
ガイド、3(3a、3b,3c,3d)は多孔質の静圧
空気軸受であり、このうち3aはXステージ5の横方向
(Y軸方向)、3bはXステージ5の垂直方向、3Cは
Yステージ4の横方向、3dはYステージ4の垂直方向
を各々案内している。
【0015】4aはYステージの横方向、垂直方向の静
圧空気軸受取付板、4bはXステージ5の横方向の案内
である。4cはYステージ用の駆動アクチュエータ、4
dはYステージ用の駆動アクチュエータ4cの連結板で
あり静圧空気軸受取付板4aに連結されている。5aは
Xステージ5の移動板、5bはXステージ5の横方向の
軸受取付板、5cはXステージ5の垂直方向の軸受取付
板、5dはXステージ5の駆動アクチュエータである。
6は予圧用磁石ユニットであり、本出願人の特開昭63
−232912号で提案しているように例えば磁力手段
として永久磁石とその両側に設けたヨークとを有した予
圧機構により、静圧軸受に加圧流体を給気し、移動体を
浮上させる際、軸受けの特性のバラツキにより移動体が
傾くのを防止し、常に一定の姿勢を保つようにしてい
る。
【0016】本実施例において駆動アクチュエータ4
c、5dとしては例えばリニアモーター、油圧直流モー
ター等を用いている。図1に示すように本実施例におい
てはYステージ4は静圧空気軸受3に給気することによ
り定盤1より浮上させ、2つの駆動アクチュエータ4c
により固定ガイド2の側面の案内面に沿ってY方向に移
動させている。又、Xステージ5は静圧空気軸受3に給
気することによりYステージ4と同様に定盤1より浮上
させ、Yステージ4の側面を横方向の案内として駆動ア
クチュエータ5cによりX方向に移動させている。この
とき、Xステージ5及びYステージ4は複数の予圧用磁
石ユニット6により常に一定の姿勢となるように調整さ
れている。
【0017】本実施例の特徴としては、 (イ)Xステージ及びYステージの垂直方向の案内をい
ずれも定盤より行ない、XステージやYステージが移動
しても相手側のステージに移動荷重が発生しないように
して静的な姿勢を良好に維持している。 (ロ)Yステージの縦方向(図1においてX方向)、垂
直方向(図1のZ方向)そしてローリング(図1のY軸
回りの回転)の振動の3成分について連成を全く無くし
ている。 (ハ)Yステージのピッチング(図1のX軸回りの回
転)は静的空気軸受3aを介してXステージのみに伝わ
るようにしており、これにより連成を極力押えている。 (ニ)図7に示す従来の移動案内装置に比べ、Xステー
ジを固定ガイド2若しくはYステージ用の駆動アクチュ
エータ4dにオーバーハングさせることにより定盤の占
有面積を略等しくしている。 (ホ)移動案内装置全体の高さを定盤を含め従来に比べ
約1/2程度にしている。 (ヘ)連結板の高さを調整することによりXステージと
Yステージの駆動点とXステージ、Yステージの高さ方
向の重心点を略一致させ、これにより駆動時の振動の発
生を極力押えている。 (ト)Yステージの横方向の静圧空気軸受取付板4aの
長さをXステージ5の移動板5aの長さと一致させ、こ
れにより可動面積が拡大するのを防止している。 (チ)定盤1、固定ガイド2とYステージ4、Xステー
ジ5とを熱膨張係数の異なる異種部材で構成することが
できる。例えば、定盤1、固定ガイド2を磁石予圧のた
め磁性体で構成しYステージ4、Xステージ5を軽量、
高剛性化のためセラミック等の材料を用いることができ
る。この場合、固定ガイド2が1本で、しかも1面の案
内面のみを基準としているので温度差が生じても特性の
変化が無い。 (リ)定盤1に切り欠き1aを設けることによりXステ
ージ5の垂直方向の静圧軸受取付板5dに異物等が混入
しても、切り欠き下にXステージ5を移動させることに
より容易に清掃できる。 (ヌ)Xステージ5の横方向軸受取付板5bは、図2に
示す様にコの字型とすることにより、部材の接触面積が
広がり締結部のずれに対する信頼性が向上する。 (ル)固定ガイド2を定盤1に横付けすることにより、
固定ガイド2は横ずれしない。
【0018】図6は本発明の第2の実施例の斜視図であ
る。本実施例に於て、第1の実施例と同じ部材には同一
番号を付けている。同図に於て、固定ガイド2を定盤1
の上面に、ピン打ち、接着(不図示)等の固定手段によ
り取付けている。
【0019】本実施例により前記第1の実施例の(イ)
〜(ル)の効果に加え、 (イ)図1の定盤1の固定ガイド取付面(側面)の加
工、精度出しが不要となるため、コストダウンの効果が
ある。 (ロ)固定ガイド2の高さを低くできるため薄肉化を図
っても剛性を充分保持できる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、第1方向及び第2方向
に移動可能なステージを備えた移動案内装置において、
第1方向に関するステージの案内を単一の固定ガイドで
行うことにより、運搬あるいは使用時に温度変化が発生
してもステージを破損させず、また制御特性等が変化せ
ず、常に一義的な位置決めが可能となる。これにより高
精度の位置決めを可能とした移動案内装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の斜視図である。
【図2】 図1のA−A′断面図である。
【図3】 図1のB方向矢視図である。
【図4】 図1のC方向矢視図である。
【図5】 図1の実施例の裏面図である。
【図6】 本発明の第2の実施例の斜視図である。
【図7】 従来のXYステージの斜視図である。
【図8】 (A)および(B)は従来技術の問題点の説
明図である。
【図9】 振動モード説明図である。
【符号の説明】
1:定盤、1a:軸受保守用切り欠き、2:固定ガイ
ド、3(3a〜3d):静圧空気軸受、4:Yステー
ジ、4a:横方向及び垂直方向軸受取付板、4b:Xス
テージ横方向ガイド、4c:駆動アクチュエータ、4
d:連絡板、5:Xステージ、5a:移動板、5b:横
方向軸受取付板、5c:垂直方向軸受取付板、5d:駆
動アクチュエータ、6:予圧用磁石ユニット。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1方向とこれと直交する第2方向を含
    む水平の基準面を備えた定盤と、該基準面上で該第1及
    び第2方向に移動可能なステージと、該ステージを該基
    準面上に浮上させて支持する静圧軸受と、該ステージを
    該第1方向に沿って案内するための単一の固定ガイド
    と、該ステージを該第1方向に移動させる駆動力を発生
    する第1駆動アクチュエータと、前記ステージを該第2
    方向に移動させる駆動力を発生する第2駆動アクチュエ
    ータを有し、該第2駆動アクチュエータは該第1駆動ア
    クチュエータの駆動によって該ステージと共に該第1方
    向に移動することを特徴とする移動案内装置。
  2. 【請求項2】 前記ステージと前記基準面との間で予圧
    力を発生する予圧機構を有することを特徴とする請求項
    1記載の移動案内装置。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2アクチュエータはリニ
    アモータを有することを特徴とする請求項1記載の移動
    案内装置。
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