JPH10164819A - リニアモータを用いたｘｙステージ装置の可動コイル - Google Patents
リニアモータを用いたｘｙステージ装置の可動コイルInfo
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- JPH10164819A JPH10164819A JP8333126A JP33312696A JPH10164819A JP H10164819 A JPH10164819 A JP H10164819A JP 8333126 A JP8333126 A JP 8333126A JP 33312696 A JP33312696 A JP 33312696A JP H10164819 A JPH10164819 A JP H10164819A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リニアモータを用いたＸＹステージ装置にお
いて、可動コイルに連結されている可動ステージが高速
・高精度に位置決めできること。 【解決手段】 リニアモータを用いたＸＹステージ装置
における可動コイル１の筒状コイルボビン本体２の両端
開口周縁部３、３´にフランジ状突起片４、４´を突設
して可動コイルの剛性を高めることにより共振点を向上
させたこと。
いて、可動コイルに連結されている可動ステージが高速
・高精度に位置決めできること。 【解決手段】 リニアモータを用いたＸＹステージ装置
における可動コイル１の筒状コイルボビン本体２の両端
開口周縁部３、３´にフランジ状突起片４、４´を突設
して可動コイルの剛性を高めることにより共振点を向上
させたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体露光装置、液晶露
光装置、レーザによる微細加工、顕微鏡の試料載置台等
に使用される高速・高精度の位置決めが可能なリニアモ
ータを用いたＸＹステージ装置に関する。
光装置、レーザによる微細加工、顕微鏡の試料載置台等
に使用される高速・高精度の位置決めが可能なリニアモ
ータを用いたＸＹステージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子部品加工などの精密加工分野
でレーザ加工が増大している。それに伴い、加工精度お
よび生産性の向上のためにに高速高精度な位置決め装置
が必要とされている。従来のＸＹステージ装置は図９に
示されるように、Ｘ軸に沿って配置されたＸステージ５
０と、該Ｘステージの上部でＸ軸と直交するＹ軸に沿っ
て配置されたＹステージ６０と、該Ｙステージの上部に
配置された可動ステージ７０とからなり、Ｙステージ６
０をＸステージ５０のガイド機構５１および、サーボモ
ータ５２によるボールネジ５３の回動によりＸ軸方向に
直線運動させ、そして、Ｙステージ６０のガイド機構６
１およびサーボモータ６２によるボールネジ６３の回動
により可動ステージ７０をＹ軸方向に直線運動させるこ
とにより上記これらの合成運動によりＸＹ平面内で可動
ステージを自由に移動させていた。
でレーザ加工が増大している。それに伴い、加工精度お
よび生産性の向上のためにに高速高精度な位置決め装置
が必要とされている。従来のＸＹステージ装置は図９に
示されるように、Ｘ軸に沿って配置されたＸステージ５
０と、該Ｘステージの上部でＸ軸と直交するＹ軸に沿っ
て配置されたＹステージ６０と、該Ｙステージの上部に
配置された可動ステージ７０とからなり、Ｙステージ６
０をＸステージ５０のガイド機構５１および、サーボモ
ータ５２によるボールネジ５３の回動によりＸ軸方向に
直線運動させ、そして、Ｙステージ６０のガイド機構６
１およびサーボモータ６２によるボールネジ６３の回動
により可動ステージ７０をＹ軸方向に直線運動させるこ
とにより上記これらの合成運動によりＸＹ平面内で可動
ステージを自由に移動させていた。
【０００３】上記サーボモータとボールネジを用いた１
軸ステージのＸ、Ｙ積み上げ方式では、ステージの剛性
やボールネジ部のバックラッシュの影響がフィードバッ
クされないため、可動ステージを精密に位置決めするこ
とは困難であった。そこで、本出願人は上記の問題点を
解決すべく図５に示すリニアモータを平面上に配置した
ＸＹステージ装置を開発し特願平７ー２３１７０８号と
して特許出願している。
軸ステージのＸ、Ｙ積み上げ方式では、ステージの剛性
やボールネジ部のバックラッシュの影響がフィードバッ
クされないため、可動ステージを精密に位置決めするこ
とは困難であった。そこで、本出願人は上記の問題点を
解決すべく図５に示すリニアモータを平面上に配置した
ＸＹステージ装置を開発し特願平７ー２３１７０８号と
して特許出願している。
【０００４】上記特許出願にかかるＸＹステージ装置
は、基板１０上にＸ軸に平行にＸ軸リニアガイド２１が
配設されており、Ｙ軸に平行に配置されたＹ軸リニアガ
イド２２がＸ軸リニアガイド２１によりＸ軸方向に案内
され、可動ステージ２０がＹ軸リニアガイド２２により
Ｙ軸方向に案内され、可動ステージ２０がＸ軸リニアガ
イド２１とＹ軸リニアガイド２２によりＸＹ平面内で移
動可能となっている。
は、基板１０上にＸ軸に平行にＸ軸リニアガイド２１が
配設されており、Ｙ軸に平行に配置されたＹ軸リニアガ
イド２２がＸ軸リニアガイド２１によりＸ軸方向に案内
され、可動ステージ２０がＹ軸リニアガイド２２により
Ｙ軸方向に案内され、可動ステージ２０がＸ軸リニアガ
イド２１とＹ軸リニアガイド２２によりＸＹ平面内で移
動可能となっている。
【０００５】可動ステージ２０の可動領域を取り囲むよ
うにＸ軸に平行に配置された一対のＸ軸用リニアモータ
３０、３０´とＹ軸に平行に配置された一対のＹ軸用リ
ニアモータ４０、４０´を正方形状に配置している。こ
れらのリニアモータ３０、３０´、４０、４０´は夫々
内周に複数の永久磁石Ｍを配設せるヨーク３０1と可動
コイル３０2、ヨーク３０1´と可動コイル３０2´、ヨ
ーク４０1と可動コイル４０2、ヨーク４０1´と可動コ
イル４０2´から構成されており、可動コイル３０2、３
０2´、４０2、４０2´の基部は前記可動ステージ２０
の側壁に連結された構造となっている。
うにＸ軸に平行に配置された一対のＸ軸用リニアモータ
３０、３０´とＹ軸に平行に配置された一対のＹ軸用リ
ニアモータ４０、４０´を正方形状に配置している。こ
れらのリニアモータ３０、３０´、４０、４０´は夫々
内周に複数の永久磁石Ｍを配設せるヨーク３０1と可動
コイル３０2、ヨーク３０1´と可動コイル３０2´、ヨ
ーク４０1と可動コイル４０2、ヨーク４０1´と可動コ
イル４０2´から構成されており、可動コイル３０2、３
０2´、４０2、４０2´の基部は前記可動ステージ２０
の側壁に連結された構造となっている。
【０００６】上記各リニアモータは同一構造であるので
リニアモータ３０について図６により補足説明する。ヨ
ーク３０1は上側ヨーク、中間ヨーク、下側ヨークおよ
び左右両側スペーサで構成されており、中間ヨークを挟
んで上側ヨークの下面と下側ヨークの上面の対称位置に
永久磁石Ｍが配設されており、各永久磁石Ｍの大きさ、
磁化強度は同一であるが磁極の向きは上下方向では同一
極が、また、左右方向では異なった極が向き合うように
配設されている。そして、可動コイル３０2は中間ヨー
クを挿通し、中間ヨークとその上下に配設されている永
久磁石Ｍの間に配置された構造となっている。
リニアモータ３０について図６により補足説明する。ヨ
ーク３０1は上側ヨーク、中間ヨーク、下側ヨークおよ
び左右両側スペーサで構成されており、中間ヨークを挟
んで上側ヨークの下面と下側ヨークの上面の対称位置に
永久磁石Ｍが配設されており、各永久磁石Ｍの大きさ、
磁化強度は同一であるが磁極の向きは上下方向では同一
極が、また、左右方向では異なった極が向き合うように
配設されている。そして、可動コイル３０2は中間ヨー
クを挿通し、中間ヨークとその上下に配設されている永
久磁石Ｍの間に配置された構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記特許出願にかかる
ＸＹステージ装置は従来のサーボモータとボールネジを
用いた１軸ステージのＸＹ積み上げ方式によるＸＹステ
ージ装置に比べて可動ステージの高速・高精度の位置決
めが格段に向上されたが該特許出願にかかるＸＹステー
ジ装置の可動コイルは図７、図８に示されるように、Ｓ
ＵＳ等の金属からなる角筒状のコイルボビン２に絶縁テ
ープ等で絶縁してコイル５を巻回した構造であった。こ
の構造の可動コイルの機械共振周波数は約２８０Ｈzで
あったが、可動コイルの機械共振周波数（共振点）を上
げることによりさらに高速・高精度の位置決めが可能と
なることに着目し、より一層高速・高精度の位置決めが
可能なＸＹステージ装置を提供することを目的とするも
のである。
ＸＹステージ装置は従来のサーボモータとボールネジを
用いた１軸ステージのＸＹ積み上げ方式によるＸＹステ
ージ装置に比べて可動ステージの高速・高精度の位置決
めが格段に向上されたが該特許出願にかかるＸＹステー
ジ装置の可動コイルは図７、図８に示されるように、Ｓ
ＵＳ等の金属からなる角筒状のコイルボビン２に絶縁テ
ープ等で絶縁してコイル５を巻回した構造であった。こ
の構造の可動コイルの機械共振周波数は約２８０Ｈzで
あったが、可動コイルの機械共振周波数（共振点）を上
げることによりさらに高速・高精度の位置決めが可能と
なることに着目し、より一層高速・高精度の位置決めが
可能なＸＹステージ装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】リニアモータを用いたＸ
Ｙステージ装置の可動コイルにおいて、筒状コイルボビ
ン本体２の両端開口周縁部３、３´にフランジ状突起片
４、４´を突設させ、可動コイルの剛性を高めることに
より共振点を向上させることを特徴とする。
Ｙステージ装置の可動コイルにおいて、筒状コイルボビ
ン本体２の両端開口周縁部３、３´にフランジ状突起片
４、４´を突設させ、可動コイルの剛性を高めることに
より共振点を向上させることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１および図２に本発明にかかる
可動コイルの構造を示す。角筒状のＳＵＳ製コイルボビ
ン本体２の両端開口周縁部３、３´にコイルボビンの剛
性を高めるために、フランジ状突起片４、４´を突設し
た構造としている。突起片の断面形状は矩形、台形、三
角形等がよい。そして、該突起片４、４´間に絶縁テー
プ等で絶縁してコイル５が巻回されて可動コイル１が形
成されている。なお、筒状コイルボビンの軸線と直角方
向の断面形状は通常は長方形であるが、正方形ないしは
扁平な長楕円形状であっても差し支えない。また、可動
コイル１でリミットスイッチ６を作動させる場合は、突
起片４、４´のリミットスイッチに当接する角部を斜め
に削除するとよい。
可動コイルの構造を示す。角筒状のＳＵＳ製コイルボビ
ン本体２の両端開口周縁部３、３´にコイルボビンの剛
性を高めるために、フランジ状突起片４、４´を突設し
た構造としている。突起片の断面形状は矩形、台形、三
角形等がよい。そして、該突起片４、４´間に絶縁テー
プ等で絶縁してコイル５が巻回されて可動コイル１が形
成されている。なお、筒状コイルボビンの軸線と直角方
向の断面形状は通常は長方形であるが、正方形ないしは
扁平な長楕円形状であっても差し支えない。また、可動
コイル１でリミットスイッチ６を作動させる場合は、突
起片４、４´のリミットスイッチに当接する角部を斜め
に削除するとよい。
【００１０】上記図１および図２に示すフランジ状突起
片を有する構造のコイルボビンを使用した可動コイルの
機械共振周波数をテストしたところ、（可動コイルの全
重量：ｍ＝７Ｋｇ、電磁力：Ｆ＝５４８．８（Ｎ）でテ
スト）共振点は４４９．５Ｈｚであった。これを図７、
図８に示すフランジ状突起片を有しないコイルボビンを
使用した可動コイルの機械共振周波数テスト結果（可動
コイルの全重量：ｍ＝７Ｋｇ、電磁力：Ｆ＝５４８．８
（Ｎ）でテスト）の共振点：２８７．６Ｈｚと対比して
みると本発明にかかる可動コイルの共振点は約２倍弱向
上されていることが確認された。
片を有する構造のコイルボビンを使用した可動コイルの
機械共振周波数をテストしたところ、（可動コイルの全
重量：ｍ＝７Ｋｇ、電磁力：Ｆ＝５４８．８（Ｎ）でテ
スト）共振点は４４９．５Ｈｚであった。これを図７、
図８に示すフランジ状突起片を有しないコイルボビンを
使用した可動コイルの機械共振周波数テスト結果（可動
コイルの全重量：ｍ＝７Ｋｇ、電磁力：Ｆ＝５４８．８
（Ｎ）でテスト）の共振点：２８７．６Ｈｚと対比して
みると本発明にかかる可動コイルの共振点は約２倍弱向
上されていることが確認された。
【００１１】本発明の他の実施態様を図３および図４に
示す。角筒状のコイルボビン本体２の両端開口周縁部
３、３´にフランジ状突起片４、４´を突設することは
前記図１、図２に示されたものと同じであるが、ここで
は角筒状コイルボビンの平面視外形がヨーク側よりも可
動ステージ側を幅広にした台形状にしたことである。フ
ランジ状突起片４、４´も当然可動ステージ側に行くほ
ど幅広となっており、コイルボビンの剛性が高くなり共
振点をさらに向上できる。また、コイルボビンの材質を
セラミックにするとコイルボビンの剛性が上がり共振点
を上げることができる。
示す。角筒状のコイルボビン本体２の両端開口周縁部
３、３´にフランジ状突起片４、４´を突設することは
前記図１、図２に示されたものと同じであるが、ここで
は角筒状コイルボビンの平面視外形がヨーク側よりも可
動ステージ側を幅広にした台形状にしたことである。フ
ランジ状突起片４、４´も当然可動ステージ側に行くほ
ど幅広となっており、コイルボビンの剛性が高くなり共
振点をさらに向上できる。また、コイルボビンの材質を
セラミックにするとコイルボビンの剛性が上がり共振点
を上げることができる。
【００１２】リニアモータによるＸＹステージ装置は可
動コイル３０2、３０2´、４０2、４０2´に適宜直流電
流を流すとヨーク３０1、３０1´、４０1、４０1´の上
下に配置した永久磁石Ｍ、Ｍ・・による磁界との相互作
用（ローレンツ力）によって水平方向の推力を発生させ
る。これによって可動コイル（可動ステージ）を目的と
する方向へ進めるわけであるが、永久磁石は１つおきに
異なる磁極で配置されており、磁界の向きも反転してい
るためコイルの位置によって電流の向きや大きさを変化
させる必要があるが、制御コントローラでこの相変換を
行なっている。可動コイル（可動ステージ２０）が目的
位置へ到達するとコントローラは逆推力をかけて可動コ
イルを急速に停止させるように制御を行なう。
動コイル３０2、３０2´、４０2、４０2´に適宜直流電
流を流すとヨーク３０1、３０1´、４０1、４０1´の上
下に配置した永久磁石Ｍ、Ｍ・・による磁界との相互作
用（ローレンツ力）によって水平方向の推力を発生させ
る。これによって可動コイル（可動ステージ）を目的と
する方向へ進めるわけであるが、永久磁石は１つおきに
異なる磁極で配置されており、磁界の向きも反転してい
るためコイルの位置によって電流の向きや大きさを変化
させる必要があるが、制御コントローラでこの相変換を
行なっている。可動コイル（可動ステージ２０）が目的
位置へ到達するとコントローラは逆推力をかけて可動コ
イルを急速に停止させるように制御を行なう。
【００１３】このとき可動コイルの剛性が弱く（共振点
が低い）機械振動が残った場合は、その振動が停止する
まで正確に目的位置に停止させることが困難であるが、
上記した本発明による可動コイルは、コイルボビンの剛
性が高く共振点を高くしているので残留振動がなく目的
位置に正確に停止することができる。
が低い）機械振動が残った場合は、その振動が停止する
まで正確に目的位置に停止させることが困難であるが、
上記した本発明による可動コイルは、コイルボビンの剛
性が高く共振点を高くしているので残留振動がなく目的
位置に正確に停止することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明では、リニアモータの可動コイル
の共振点をあげたことにより高速制御が可能となり、可
動ステージの位置決めの時間短縮、位置決め精度の向上
等基本的制御特性（制御が共振点以下でないとできな
い）の向上を図ることできる。
の共振点をあげたことにより高速制御が可能となり、可
動ステージの位置決めの時間短縮、位置決め精度の向上
等基本的制御特性（制御が共振点以下でないとできな
い）の向上を図ることできる。
【図１】本発明にかかる可動コイルの一部を示す斜視
図。
図。
【図２】図１のＡ−Ａ線縦断面図。
【図３】本発明にかかる可動コイルの他の実施態様の一
部を示す斜視図。
部を示す斜視図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線縦断面図。
【図５】リニアモータによるＸＹステージ装置の概略説
明図。
明図。
【図６】リニアモータの正面図。
【図７】通常の可動コイルの一部を示す斜視図。
【図８】図７のＣ−Ｃ線縦断面図
【図９】従来のＸＹステージ装置。
１ 可動コイル ２ コイ
ルボビン本体 ３、３´ コイルボビン周縁部 ４、４´ 突起
片 ５ コイル ６ リミ
ットスイッチ １０ 基板 ２０ 可
動ステージ ２１ Ｘ軸リニアガイド ２２ Ｙ
軸リニアガイド ３０、３０´ Ｘ軸用リニアモータ ４０、４０´
Ｙ軸用リニアモータ
ルボビン本体 ３、３´ コイルボビン周縁部 ４、４´ 突起
片 ５ コイル ６ リミ
ットスイッチ １０ 基板 ２０ 可
動ステージ ２１ Ｘ軸リニアガイド ２２ Ｙ
軸リニアガイド ３０、３０´ Ｘ軸用リニアモータ ４０、４０´
Ｙ軸用リニアモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 良幸 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社総合技術研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】リニアモータを用いたＸＹステージ装置の
可動コイルにおいて、筒状コイルボビン本体（２）の両
端開口周縁部（３）、（３´）にフランジ状突起片
（４）、（４´）を突設させ、可動コイルの剛性を高め
ることにより共振点を向上させることを特徴とする可動
コイル。 - 【請求項２】フランジ状突起片（４）、（４´）は断面
形状が矩形または台形ないしは三角形であることを特徴
とする請求項１記載の可動コイル。 - 【請求項３】筒状コイルボビン本体（２）はセラミック
製であることを特徴とする請求項１または請求項２記載
の可動コイル。 - 【請求項４】筒状コイルボビン本体（２）の平面形状が
台形であることを特徴とする請求項１または請求項２ま
たは請求項３記載の可動コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8333126A JPH10164819A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | リニアモータを用いたｘｙステージ装置の可動コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8333126A JPH10164819A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | リニアモータを用いたｘｙステージ装置の可動コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10164819A true JPH10164819A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18262591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8333126A Pending JPH10164819A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | リニアモータを用いたｘｙステージ装置の可動コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10164819A (ja) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6091337U (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-22 | 株式会社 東京精密 | Ｘ，ｙテ−ブルの駆動機構 |
| JPS62132684U (ja) * | 1986-02-13 | 1987-08-21 | ||
| JPH01157574U (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-31 | ||
| JPH01171579U (ja) * | 1988-05-18 | 1989-12-05 | ||
| JPH0412657A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ステージ装置 |
| JPH0638203U (ja) * | 1992-03-24 | 1994-05-20 | 日信工業株式会社 | コイル組立体 |
| JPH08107665A (ja) * | 1994-08-09 | 1996-04-23 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ |
| JPH08172765A (ja) * | 1994-12-20 | 1996-07-02 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ |
| JPH08275491A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Minolta Co Ltd | リニアモータ |
| JPH0974734A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Ｘｙステージ装置 |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP8333126A patent/JPH10164819A/ja active Pending
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| JPH0974734A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Ｘｙステージ装置 |
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