JPS63232916A - 精密位置決め装置 - Google Patents
精密位置決め装置Info
- Publication number
- JPS63232916A JPS63232916A JP6639887A JP6639887A JPS63232916A JP S63232916 A JPS63232916 A JP S63232916A JP 6639887 A JP6639887 A JP 6639887A JP 6639887 A JP6639887 A JP 6639887A JP S63232916 A JPS63232916 A JP S63232916A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- ball screw
- stator
- screw shaft
- secured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/38—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously
- B23Q5/40—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously by feed shaft, e.g. lead screw
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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。
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
本発明は半導体製造設備等の精密位置決め装置に関する
ものである。
ものである。
従来の技術
昨今、半導体等の製造において微細加工の必要性がます
ます高まってきてお9、これらに用いられる位置決め装
置の精度もミクロンからサブミクロン、さらにはナノメ
ータの領域になυつつある。
ます高まってきてお9、これらに用いられる位置決め装
置の精度もミクロンからサブミクロン、さらにはナノメ
ータの領域になυつつある。
このような位置決め装置は、精密な位置決め能力ばか9
ではなく、生産を向上させるべく高速かつ広範囲の移動
能力をも要求されることが多い。これらの相反する性能
を満たすため、従来より、高速かつ広範囲で移動できる
が精度の粗いポールネジとモータを用いた機構、高精度
であるが移動範囲の狭いピエゾ素子を用いた機構の2つ
の送シ機構を有する精密位置決め装置が使用されている
。
ではなく、生産を向上させるべく高速かつ広範囲の移動
能力をも要求されることが多い。これらの相反する性能
を満たすため、従来より、高速かつ広範囲で移動できる
が精度の粗いポールネジとモータを用いた機構、高精度
であるが移動範囲の狭いピエゾ素子を用いた機構の2つ
の送シ機構を有する精密位置決め装置が使用されている
。
第3図は従来の精密位置決め装置で、1はテーブル、2
は固定台、3aは直線軌道軸受、3bは直線軌道ガイド
、4はモータ、6aはポールネジ軸、sbはポールネジ
ナツトで、テーブル1は、モータ4、ボールネジεによ
って高速かつ広範囲の粗位置決めが行なわれる。6はピ
エゾ素子、7はポールネジナツト保持器、8はポールナ
ツト7、ピエゾ素子6をテーブル1に押圧して固定する
ばねで、粗位置決め終了後、テーブルの現在位置を測定
し、目標位置との誤差に応じてピエゾ素子6への供給電
圧を変化させることによりピエゾ素子6の長さを微小に
変化させ、精密位置決めを行なう。
は固定台、3aは直線軌道軸受、3bは直線軌道ガイド
、4はモータ、6aはポールネジ軸、sbはポールネジ
ナツトで、テーブル1は、モータ4、ボールネジεによ
って高速かつ広範囲の粗位置決めが行なわれる。6はピ
エゾ素子、7はポールネジナツト保持器、8はポールナ
ツト7、ピエゾ素子6をテーブル1に押圧して固定する
ばねで、粗位置決め終了後、テーブルの現在位置を測定
し、目標位置との誤差に応じてピエゾ素子6への供給電
圧を変化させることによりピエゾ素子6の長さを微小に
変化させ、精密位置決めを行なう。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記従来例では、ピエゾ素子の送り精度を
上回る精密位置決めを実現することは不可能であった。
上回る精密位置決めを実現することは不可能であった。
また、ピエゾ素子6、ばね8の弾性により、駆動系の剛
性が低下し、テーブル1の粗位置決めにおける加減速動
特性劣化、テーブルが搬送できる負荷の容量が低下する
という欠点を有していた。さらに、ピエゾ素子6が微小
に動いた時、テーブル1および負荷の反力でボールネジ
軸5bが回転してしまい、安定した微小送シをしにくい
という欠点をも有していた。
性が低下し、テーブル1の粗位置決めにおける加減速動
特性劣化、テーブルが搬送できる負荷の容量が低下する
という欠点を有していた。さらに、ピエゾ素子6が微小
に動いた時、テーブル1および負荷の反力でボールネジ
軸5bが回転してしまい、安定した微小送シをしにくい
という欠点をも有していた。
問題点を解決するための手段
本発明は上記欠点に鑑み、モータ固定子を固定台に対し
て回転自在かつ軸方向に移動しないように支持し、モー
タ固定子と固定台の間に、例えばピエゾ素子を用いて相
対的に微小な回転運動を生じる微小回転機構を設け、モ
ータ出力軸をロックするモータ固定子に固定されたブレ
ーキを設けていることを特徴としている。
て回転自在かつ軸方向に移動しないように支持し、モー
タ固定子と固定台の間に、例えばピエゾ素子を用いて相
対的に微小な回転運動を生じる微小回転機構を設け、モ
ータ出力軸をロックするモータ固定子に固定されたブレ
ーキを設けていることを特徴としている。
作 用
上記構成において、粗位置決め終了後ポールネジ軸はブ
レーキによってモータ固定子に固定される。その後、目
標位置との誤差に応じて上記微小回転機構が動作し、ポ
ールネジ軸およびモータ全体を一体的に回転させ、微小
な送りを行なう。このときポールネジは回転運動を直進
運動に変換すると同時に減速の機能も有するので、前記
従来例よりもさらに精密な位置決めが可能である。また
、駆動系の剛性も、微小回転機構の弾性がボールネジの
減速機能により見かけ上軽減されるので、従来のものよ
り向上し、粗位置決め時における加減速動特性、負荷容
量が従来のものよシ向上する。
レーキによってモータ固定子に固定される。その後、目
標位置との誤差に応じて上記微小回転機構が動作し、ポ
ールネジ軸およびモータ全体を一体的に回転させ、微小
な送りを行なう。このときポールネジは回転運動を直進
運動に変換すると同時に減速の機能も有するので、前記
従来例よりもさらに精密な位置決めが可能である。また
、駆動系の剛性も、微小回転機構の弾性がボールネジの
減速機能により見かけ上軽減されるので、従来のものよ
り向上し、粗位置決め時における加減速動特性、負荷容
量が従来のものよシ向上する。
さらに、ブレーキを用いてボールネジ軸をモータ固定子
に固定しているため、テーブル、負荷の慣性力により微
小送り時にボールネジがモータ固定子に対して相対的に
回転することもない。
に固定しているため、テーブル、負荷の慣性力により微
小送り時にボールネジがモータ固定子に対して相対的に
回転することもない。
実施例
以下本発明の一実施例の精密位置決め装置を図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
第1図、第2図において、11はテーブル、12は固定
台、13aは直線軌道軸受、13bは直線軌道ガイド、
14aはボールネジ軸で、カップリング16を介して、
モータ16の出力軸に連結されている。14bはポール
ネジナツトでテーブル11に固定されている。17はモ
ータ16の固定子に一体的に設けられたブレーキ、18
はモータ1eの固定子に固定された7ランジで、モータ
16の固定子と7ランジ18は、軸受(図示せず)を介
して、固定台12に取付けられたブラケット19に回転
自在かつ軸方向に拘束された状態で取付けられている。
台、13aは直線軌道軸受、13bは直線軌道ガイド、
14aはボールネジ軸で、カップリング16を介して、
モータ16の出力軸に連結されている。14bはポール
ネジナツトでテーブル11に固定されている。17はモ
ータ16の固定子に一体的に設けられたブレーキ、18
はモータ1eの固定子に固定された7ランジで、モータ
16の固定子と7ランジ18は、軸受(図示せず)を介
して、固定台12に取付けられたブラケット19に回転
自在かつ軸方向に拘束された状態で取付けられている。
2oはピエゾ素子で、一端はブラケット19に固定され
、他端は72ンジ18より径方向に張出した棒状突起に
固定されている。21は、同じく一端でブラケッへ19
のばね止めを押圧し、他端で7ランジ18の棒状突起を
押圧して、締結部のバックラッシュを補正しているばね
である。22はテーブル11の位置を計測するリニアエ
ンコーダである。
、他端は72ンジ18より径方向に張出した棒状突起に
固定されている。21は、同じく一端でブラケッへ19
のばね止めを押圧し、他端で7ランジ18の棒状突起を
押圧して、締結部のバックラッシュを補正しているばね
である。22はテーブル11の位置を計測するリニアエ
ンコーダである。
次に本実施例の動作を説明する。まず目標値が制御装置
に与えられる。制御装置はリニアエンコーダ22より得
られる現在位置情報と目標位置との誤差に応じて、最初
にモータ16を駆動し、ポールネジ機構14により回転
運動を直進運動に変換し、テーブル11を移動させ、粗
位置決めを開始する。目標位置と現在位置との誤差が粗
位置決めの許容限度以下になったところでモータ16を
停止させ、同時にブレーキ17を動作させてボールネジ
軸14aをロック状態にして粗位置決めを終了する。次
に、精密位置決めに移行し、目標位置と現在位置との誤
差に応じてピエゾ素子2oに加える電圧を変化させ、ピ
エゾ素子20の長さを微小に変化させ、ポールネジ軸1
4a1モータ16、ブレーキ17、フランジ18を一体
的に微小回転させる。ボールネジナツト14bは軸方向
に微小に動き、従ってテーブル11も軸方向に微小に動
く。このとき、ピエゾ素子20の長さの変化量をΔx1
テーブル11の移動量をΔλ、ピエゾ素子2oの7ラン
ジ18への取付位置からモーター6の軸中心までの距離
をR、ボールネジ軸14aのリードをLとすると Δλ=□−ΔX 2πR となり、ピエゾ素子2oの動きはボールネジ14により
減速されていることがわかる。チルプル11が目標位置
から精密位置決めの許容範囲内に入った後、一連の位置
決め動作は終了する。
に与えられる。制御装置はリニアエンコーダ22より得
られる現在位置情報と目標位置との誤差に応じて、最初
にモータ16を駆動し、ポールネジ機構14により回転
運動を直進運動に変換し、テーブル11を移動させ、粗
位置決めを開始する。目標位置と現在位置との誤差が粗
位置決めの許容限度以下になったところでモータ16を
停止させ、同時にブレーキ17を動作させてボールネジ
軸14aをロック状態にして粗位置決めを終了する。次
に、精密位置決めに移行し、目標位置と現在位置との誤
差に応じてピエゾ素子2oに加える電圧を変化させ、ピ
エゾ素子20の長さを微小に変化させ、ポールネジ軸1
4a1モータ16、ブレーキ17、フランジ18を一体
的に微小回転させる。ボールネジナツト14bは軸方向
に微小に動き、従ってテーブル11も軸方向に微小に動
く。このとき、ピエゾ素子20の長さの変化量をΔx1
テーブル11の移動量をΔλ、ピエゾ素子2oの7ラン
ジ18への取付位置からモーター6の軸中心までの距離
をR、ボールネジ軸14aのリードをLとすると Δλ=□−ΔX 2πR となり、ピエゾ素子2oの動きはボールネジ14により
減速されていることがわかる。チルプル11が目標位置
から精密位置決めの許容範囲内に入った後、一連の位置
決め動作は終了する。
このように、本実施例によれば、ピエゾ素子20の動き
がボールネジ機構14によって減速されているため、従
来のものよりさらに高精度な位置決めができる。また、
逆に、駆動系全体の剛性は、ピエゾ素子20、ばね21
の弾性がボールネジの減速機能によって見かけ上軽減さ
れるため、従来例のものよりも向上し、粗位置決め吟の
テーブル11の加減速動特性が向上し、またテーブル1
1の負荷容量も増大する。i!た、ボールネジ軸14a
がブレーキ17によってロックされているため、微小位
置決め時にテーブル11の慣性力による反作用でボール
ネジ軸14aがモータ16に対し相対的に回転すること
もなく、常に安定した微小送りを行なうことができる。
がボールネジ機構14によって減速されているため、従
来のものよりさらに高精度な位置決めができる。また、
逆に、駆動系全体の剛性は、ピエゾ素子20、ばね21
の弾性がボールネジの減速機能によって見かけ上軽減さ
れるため、従来例のものよりも向上し、粗位置決め吟の
テーブル11の加減速動特性が向上し、またテーブル1
1の負荷容量も増大する。i!た、ボールネジ軸14a
がブレーキ17によってロックされているため、微小位
置決め時にテーブル11の慣性力による反作用でボール
ネジ軸14aがモータ16に対し相対的に回転すること
もなく、常に安定した微小送りを行なうことができる。
なお、本実施例では、微小回転機構にピエゾ素子を用い
たが、これは他のものでもよく、要は微小回転機構によ
り、ボールネジ軸が微小に回転すればよい。又本実施例
では、テーブルを駆動する回転アクチュエータとこれに
直結されたねじ機構として、モータ、ボールネジ機構を
用いたが、これに限定されない。
たが、これは他のものでもよく、要は微小回転機構によ
り、ボールネジ軸が微小に回転すればよい。又本実施例
では、テーブルを駆動する回転アクチュエータとこれに
直結されたねじ機構として、モータ、ボールネジ機構を
用いたが、これに限定されない。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、微小回転機構の動きが
ボールネジによって減速されるため、高精度の位置決め
が可能である。また、微小回転機構の例えばピエゾ素子
、ばね等の弾性が、ボールネジによって見かけ上低減さ
れるため、駆動系の剛性低化が従来のものより少なく、
粗位置決め時のテーブルの加減速動特性、負荷容量が従
来のものより向上する。さらに、精密位置決め時に、ボ
ルルネジ軸がブレーキによってモータ固定子に固定され
ているため、テーブル、負荷等の慣性力によってボール
ネジ軸がモータ固定子に対して相対的に回転することも
なく、常に安定した微小送りができ、その工業的価値に
は大なるものがある。
ボールネジによって減速されるため、高精度の位置決め
が可能である。また、微小回転機構の例えばピエゾ素子
、ばね等の弾性が、ボールネジによって見かけ上低減さ
れるため、駆動系の剛性低化が従来のものより少なく、
粗位置決め時のテーブルの加減速動特性、負荷容量が従
来のものより向上する。さらに、精密位置決め時に、ボ
ルルネジ軸がブレーキによってモータ固定子に固定され
ているため、テーブル、負荷等の慣性力によってボール
ネジ軸がモータ固定子に対して相対的に回転することも
なく、常に安定した微小送りができ、その工業的価値に
は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の一部破断斜視図、第2図は
同一部拡大図、第3図は従来例の縦断面図である。 11・・・・・・テーブル、12・・・・・・固定台、
13a・・・・・・直線軌道軸受、13b・・・・直線
軌道ガイド、14a・・・・・・ボールネジ軸、14b
・・・・・・ボールネジナツト、15・・・・・・カッ
プリング、16・・・・・・モータ、17・・・・・・
ブレーキ、18・・・・・・フランジ、19・・・・・
・ブラケット、2o・・・・・−ピエゾ素子、21・・
・・・・ばね、22・・・・・・リニアエンコーダ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名H−
−−テーブル 14−m−2[て−ノ乙・+リーF!Jヨ(に1C−−
−モータ 2f−、了潰
同一部拡大図、第3図は従来例の縦断面図である。 11・・・・・・テーブル、12・・・・・・固定台、
13a・・・・・・直線軌道軸受、13b・・・・直線
軌道ガイド、14a・・・・・・ボールネジ軸、14b
・・・・・・ボールネジナツト、15・・・・・・カッ
プリング、16・・・・・・モータ、17・・・・・・
ブレーキ、18・・・・・・フランジ、19・・・・・
・ブラケット、2o・・・・・−ピエゾ素子、21・・
・・・・ばね、22・・・・・・リニアエンコーダ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名H−
−−テーブル 14−m−2[て−ノ乙・+リーF!Jヨ(に1C−−
−モータ 2f−、了潰
Claims (2)
- (1)テーブルと、前記テーブルをガイド機構を介して
前後進自在に支持する固定台と、前記テーブルを駆動す
る回転アクチュエータと、これに直結されたねじ機構と
、前記回転アクチュエータの固定子を前記固定台に対し
、回転自在に支持する手段と、前記回転アクチュエータ
の固定子を前記固定台に対し微小に回転駆動する手段と
、前記回転アクチュエータの回転子を前記回転アクチュ
エータの固定子に対して相対回転せぬよう固定する手段
よりなる精密位置決め装置。 - (2)微小に回転駆動する手段が、ピエゾ素子により成
る特許請求の範囲第1項記載の精密位置決め装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6639887A JPS63232916A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 精密位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6639887A JPS63232916A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 精密位置決め装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63232916A true JPS63232916A (ja) | 1988-09-28 |
Family
ID=13314663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6639887A Pending JPS63232916A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 精密位置決め装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63232916A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012009888A (ja) * | 2011-08-29 | 2012-01-12 | Hitachi High-Technologies Corp | ステージ装置及びステージ装置におけるステージの位置決め制御方法 |
CN106424821A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-22 | 苏州工业职业技术学院 | 一种用于二胡弦轴自动加工机的钻孔机构 |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP6639887A patent/JPS63232916A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012009888A (ja) * | 2011-08-29 | 2012-01-12 | Hitachi High-Technologies Corp | ステージ装置及びステージ装置におけるステージの位置決め制御方法 |
CN106424821A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-22 | 苏州工业职业技术学院 | 一种用于二胡弦轴自动加工机的钻孔机构 |
CN106424821B (zh) * | 2016-10-27 | 2018-06-05 | 苏州工业职业技术学院 | 一种用于二胡弦轴自动加工机的钻孔机构 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5053670A (en) | Precision actuator | |
US6433447B1 (en) | Linear/rotary actuator | |
JP2002341076A (ja) | 角度調整テーブル装置 | |
US4827789A (en) | Linear actuator | |
JP2010527576A (ja) | 電気機械的なモータ、特に圧電式のマイクロステップ駆動装置 | |
JPS63232916A (ja) | 精密位置決め装置 | |
US5055760A (en) | Linear actuator drive control apparatus | |
JPH0373236B2 (ja) | ||
US6611080B2 (en) | Linear piezoelectric motor with self locking means | |
JPS63244205A (ja) | 位置決め装置 | |
JP4992182B2 (ja) | 回転機構付軸方向微動装置 | |
JPS6162110A (ja) | 精密試料移動装置 | |
JP3772315B2 (ja) | 圧電ユニット及びそれを用いた移動テーブル | |
JP3073218B2 (ja) | 回転並進ステージ | |
Matsubara et al. | Nano-positioning drive with piezoelectric actuator integrated into support bearing unit of ball screw | |
JP2002311199A (ja) | X線回折装置用ゴニオメータ | |
IE50904B1 (en) | Compliant rotary meber and friction drive | |
JP2642415B2 (ja) | 回転テーブル装置 | |
JPH03166083A (ja) | ロボツト用手首装置及び産業用ロボツト | |
JPH0520617B2 (ja) | ||
JPS58190080A (ja) | 回転微動機構 | |
JPH0543439Y2 (ja) | ||
JP2584982B2 (ja) | ボ−ルねじ付中空軸モ−タ | |
JPS62231473A (ja) | フロツピ−デイスクドライブのキヤリツジ駆動機構 | |
JPS62145309A (ja) | 精密送り装置 |