JPH03245932A - 移動案内装置 - Google Patents

移動案内装置

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JPH03245932A
JPH03245932A JP3841090A JP3841090A JPH03245932A JP H03245932 A JPH03245932 A JP H03245932A JP 3841090 A JP3841090 A JP 3841090A JP 3841090 A JP3841090 A JP 3841090A JP H03245932 A JPH03245932 A JP H03245932A
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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】 ［ａ業上の利用分野］ 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。
［従来の技術］ 従来より′８駆動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なうようにした移動案内装
置か種々と提案されている。
第７図は従来の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８Ｄ機構としてのＹステージ７４か載置されている。
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。
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。
［発明が解決しようとする課題］ 第７図に示す従来の移動案内装置は定盤７１、Ｙステー
ジ７４、モして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かあった。
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が例えば第８図（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。
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が第９図に示す
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。
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、連部中等温度変
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
かあった。
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであっ
て、ＸステージとＹステージの各々の移動に際してＸス
テージとＹステージの案内機構を適切に設定することに
より、例えばＹステージの移動荷重を無くし、Ｘステー
ジの静的な姿勢精度の劣化を防止し、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する。
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
撮動の連成を無くし、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。
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り動案内装置の提供を目的と
している。
［課題を解決するための手段及び作用］前記目的を達成
するため本発明では、上面基準面を有する定盤と、該定
盤の基準面上で第１の方向に摺動する第１の移動体と、
該第１の移動体に対し、第１の方向と直角な第２の方向
に摺動可能に装着された第２のり動体とを具備し、前記
第１および第２のり動体の重量はともに定盤上に支持さ
れた構造としている。
例えば磁性体で構成した定盤上に同しく磁性体で構成し
た１本の固定ガイドを設置する。、第１の移動体は、該
固定ガイドと定盤との間を静圧空気軸受及び磁石吸引手
段を介して該固定ガイドと平行に移動するように支持さ
れる。第２の移動体は該第１の移動体との間を静圧空気
軸受で支持され、該定盤との間を静圧空気軸受及び磁石
吸引手段により該第１の移動体と直角方向に移動するよ
うに支持される。
前記第１の移動体の案内を該定盤上に設けた１木の固定
ガイドにより行なうと共に、垂直方向の案内を該定盤に
より行なう。前記第２のり動体の横方向の案内を該第１
の移動体により行なうと共に垂直方向の案内を該定盤に
より行なう。
［実施例］ 第１図〜第５図に本発明の第１の実施例の概略構成を示
す。
第１図は斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ’断面図、第
３図は第１図のＢ矢視図、第４図は第１図のＣ矢視図、
第５図は第１図の裏面図である。
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、３ｃ３ｄ）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。
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、４ｄ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、本出願人の特願昭６２−６２７
３５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か傾くのを防
止し、常に一定の姿勢を保つようにしている。
本実施例において駆動アクチュエータ４Ｃ１５ｄ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。
第１図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
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ー
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
により掌に一定の姿勢となるように調整されている。
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ステージか移動
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（第１図においてＸ方向）、
垂直方向（第１図の２方向）そしてローリング（第１図
のＹ軸回りの回転）の振動の３成分について達成を全く
無くしている。
（ハ）Ｙステージのピッチング（第１図の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、これにより速成を極力押えている。
（ニ）第７図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へ
約１／２程度にしている。
（へ）連結板の高さを調整することによりＸステ−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、固定カイト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。
（ワ）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、第２図
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つ （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ｌ′２は横ずれしない。
第６図は本発明の第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、ビン打ち
、接着（不図示）等の固定手段により取付けている。
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）第１図の定盤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。
［発明の効果］ 本発明によれば前述の如く装置各部を構成することによ
り、特にＸステージとＹステージの垂直方向の案内を定
盤面のみとし、又、Ｙステージの横方向の案内を定盤上
の１本の固定ガイド、モしてＸステージの横方内の案内
をＹステージの側面とすることにより、Ｙステージの移
動荷重を無くし、又、Ｙステージの垂直方向、Ｘ軸方向
、そしてローリング等の振動がＸステージに全く伝わら
ないようにし、更にＹステージのピッチングのみが静圧
空気軸受を介して隼にＸステージに伝わるようにし、達
成を極めて少なくし、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。
また、Ｙステージの横方向の案内を定盤上の１本の固定
ガイドにすることにより、定盤、固定カイトとＸステー
ジ、Ｙステージの材料特性（熱膨張係数）の差により軸
受特性が全く変化せず、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】
第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、第２図は第１
図のＡ−Ａ’断面図、 第３図は第１図のＢ方向矢視図、 第４図は第１図のＣ方向矢視図、 第５図は第１図の実施例の裏面図、 第６図は本発明の第２の実施例の斜視図、第７図は従来
のＸＹステージの斜視図、第８図（Ａ）および（Ｂ）は
従来技術の問題点の説明図、 第９図は振動モード説明図である。 定盤、 ：軸受保守月切り欠き、 固定ガイド、 （３ａ〜３ｄ）：静圧空気軸受、 Ｙステージ、 二横方向及び垂直方向軸受取付板、 Ｘステージ横方向ガイド、 駆動アクチュエータ、 １　： 　ａ ２　： ４　： 　ａ 　ｂ 　Ｃ ４ｄ：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 (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）上面に基準面を有する定盤と、該定盤の基準面上
    で第１の方向に摺動する第１の移動体と、該第１の移動
    体に対し第１の方向と直角な第２の方向に摺動可能に装
    着された第２の移動体とを具備し、前記第１および第２
    の移動体の重量はともに前記定盤上に支持されたことを
    特徴とする移動案内装置。
  2. （２）前記第１および第２の移動体は静圧軸受を介して
    前記定盤上に支持されたことを特徴とする請求項第１項
    記載の移動案内装置。
  3. （３）前記第１の移動体の案内手段を前記定盤上に設け
    た１本の固定ガイドの側面に設けたことを特徴とす請求
    項第１項記載の移動案内装置。
  4. （４）前記第１の移動体は静圧軸受を介して前記案内手
    段に対し装着され、前記第２の移動体は静圧軸受を介し
    て前記第１の移動体の側面に装着されたことを特徴とす
    る請求項第２項記載の移動案内装置。
  5. （５）前記静圧軸受とともに該軸受の予圧手段を設けた
    ことを特徴とする請求項第４項記載の移動案内装置。
  6. （６）前記第１の方向の移動端部の定盤に第２の移動体
    底面の静圧軸受保守点検用の切欠部を形成したことを特
    徴とする請求項第２項記載の移動案内装置。
  7. （７）前記第１および第２の各移動体の駆動点と重心の
    高さを略一致させたことを特徴とする請求項第１項記載
    の移動案内装置。
  8. （８）前記案内手段は、案内面を前記定盤上に突出させ
    て該定盤の側面に固定されたことを特徴とする請求項第
    ３項記載の移動案内装置。
  9. （９）前記案内手段は、前記定盤の上面に固定されたこ
    とを特徴とする請求項第３項記載の移動案内装置。
  10. （１０）前記定盤および案内手段は同じ磁性体材料から
    なり、前記第１および第２の移動体は前記磁性体材料と
    異なる材料からなることを特徴とする請求項第３項記載
    の移動案内装置。
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