JPH10271868A - Moving stage device - Google Patents

Moving stage device

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Publication number
JPH10271868A
JPH10271868A JP9066855A JP6685597A JPH10271868A JP H10271868 A JPH10271868 A JP H10271868A JP 9066855 A JP9066855 A JP 9066855A JP 6685597 A JP6685597 A JP 6685597A JP H10271868 A JPH10271868 A JP H10271868A
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JP
Japan
Prior art keywords
axis
magnetic body
moving stage
comb
driving
Prior art date
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Pending
Application number
JP9066855A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Ishii
眞二 石井
Hiroshi Jinno
比呂志 陣野
Takeshi Asano
武史 浅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP9066855A priority Critical patent/JPH10271868A/en
Publication of JPH10271868A publication Critical patent/JPH10271868A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 X−Yの2軸テーブルを平坦構造で構成する
ことができる移動スケール装置を提供する。 【解決手段】 ベース部材100上にX軸テーブル20
0とY軸テーブル300とを平面構造で組み込んだX−
Yテーブル400を配置し、ベース部材100上に平面
構造で配置したX軸駆動ユニット500とY軸駆動ユニ
ット600によって、X軸テーブル200とY軸テーブ
ル300を移動制御する。各駆動ユニットと各テーブル
とは、櫛歯面を有する磁性体を対向配置し、駆動コイル
への通電をスイッチングすることにより、各磁性体の櫛
歯面間の磁気ギャップの変動により、磁気抵抗を変化さ
せて各テーブルに推力を付与する。また、各テーブルの
位置を検出する検出装置を設けて、検出信号をフィード
バックして、駆動コイルへの通電を制御する。
(57) [Problem] To provide a moving scale device capable of forming an XY biaxial table with a flat structure. An X-axis table (20) is provided on a base member (100).
X- in which 0 and Y-axis table 300 are incorporated in a planar structure.
The X-axis table 200 and the Y-axis table 300 are controlled by the X-axis drive unit 500 and the Y-axis drive unit 600 having the Y table 400 arranged on the base member 100 in a planar structure. Each drive unit and each table are arranged with a magnetic body having a comb tooth surface facing each other, and by switching energization to a drive coil, the magnetic resistance is changed due to a change in a magnetic gap between the comb tooth surfaces of each magnetic body. Thrust is given to each table by changing. In addition, a detection device for detecting the position of each table is provided, and a detection signal is fed back to control the energization of the drive coil.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗の変化を
利用して各種の可動部材を移動制御する移動ステージ装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving stage device for controlling the movement of various movable members by utilizing a change in magnetic resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、産業用X−Y(2軸)テーブ
ル装置として各種の方式が提供されている。例えば、固
定ベース上にガイドシャフト等によってX軸方向に移動
可能に支持されたX軸テーブルを設け、このX軸テーブ
ルをサーボモータと精密ネジ(送りネジとハーフナット
等)による移動機構によってX軸方向に移動制御する。
また、このX軸テーブル上にガイドシャフト等によって
X軸方向に移動可能に支持されたY軸テーブルを配置
し、このY軸テーブルをサーボモータと精密ネジ(送り
ネジとハーフナット等)による移動機構によってY軸方
向に移動制御する。このような構造により、固定ベース
上におけるY軸テーブルのX−Y方向の変位を得るもの
である。
2. Description of the Related Art Various types of industrial XY (biaxial) table devices have been conventionally provided. For example, an X-axis table supported movably in the X-axis direction by a guide shaft or the like is provided on a fixed base, and the X-axis table is moved by a moving mechanism using a servomotor and precision screws (a feed screw and a half nut, etc.). Control movement in the direction.
A Y-axis table supported by a guide shaft or the like so as to be movable in the X-axis direction is disposed on the X-axis table, and the Y-axis table is moved by a servomotor and a precision screw (a feed screw and a half nut). To control the movement in the Y-axis direction. With such a structure, displacement of the Y-axis table in the XY directions on the fixed base is obtained.

【0003】なお、駆動方式としては、上述のようなサ
ーボモータ駆動の他に、磁気回路を用いたリニアモータ
をX軸方向とY軸方向とで上下2段に組み付けて、X−
Y方向の変位を得るようにしたものも提供されている。
また、以上のようなX軸とY軸の2軸方向のテーブルに
加えて、さらに回転方向(θ軸方向)の変位を得るため
に、上述したY軸テーブルの上に回転テーブルを回転自
在に軸支し、これをサーボモータ等によって回転駆動す
るようにしたX−Y−θ(3軸)テーブル装置が提供さ
れている。
[0003] As a driving method, in addition to the above-described servo motor driving, a linear motor using a magnetic circuit is assembled in upper and lower stages in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the X-axis driving is performed.
There is also provided one that obtains displacement in the Y direction.
In addition to the above-described two-axis table of the X-axis and the Y-axis, in order to further obtain the displacement in the rotation direction (the θ-axis direction), the rotation table is rotatable on the above-described Y-axis table. There is provided an XY-θ (three-axis) table device which is rotatably supported by a servomotor or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の2軸テーブル装置や3軸テーブル装置にお
いては、X軸の駆動系とY軸の駆動系を上下に積み重ね
ていく構造であるため、装置の平坦化を図ることが困難
であり、各種の装置や設備に組み込む場合に配置スペー
スを確保することが困難となる場合がある。
However, the above-described conventional two-axis table apparatus and three-axis table apparatus have a structure in which the X-axis drive system and the Y-axis drive system are vertically stacked. In addition, it is difficult to flatten the device, and it may be difficult to secure an arrangement space when incorporating the device into various devices and facilities.

【0005】そこで本発明の目的は、平坦な構造で確実
な動作を得ることができる移動ステージ装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a moving stage device capable of obtaining a reliable operation with a flat structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、ベース部材上に配置したX−Yテーブルを移
動する移動ステージ装置において、前記X−Yテーブル
は、前記ベース部材上にX軸方向に移動可能に支持され
る略枠状のX軸テーブルと、前記X軸テーブルの枠内に
Y軸方向に移動可能に支持される略板状のY軸テーブル
と、前記X軸テーブルのX軸方向に沿う側辺部に前記ベ
ース部材に臨む状態で設けられ、X軸方向に沿う長手形
状に形成されるとともに、前記ベース部材に臨む面にX
軸方向に所定間隔で交互に山と溝を形成した櫛歯部を有
するX軸作動用磁性体と、前記Y軸テーブルに前記ベー
ス部材に臨む状態で設けられ、前記ベース部材に臨む面
にY軸方向に所定間隔で交互に山と溝を形成した櫛歯部
を有し、この櫛歯部がX軸方向のストロークに対応する
幅をもって形成されたY軸作動用磁性体と具備し、前記
ベース部材は、前記X−YテーブルのX軸作動用磁性体
に対向してX軸方向に交互に山と溝を形成した櫛歯部を
有する複数のX軸駆動用磁性体と、各X軸駆動用磁性体
に巻回された複数のX軸駆動用コイルとを備え、前記各
X軸駆動用コイルへの通電をスイッチングすることによ
って前記X軸作動用磁性体にX軸方向の推力を与えるX
軸方向の駆動ユニットと、前記X−YテーブルのY軸作
動用磁性体に対向してY軸方向に交互に山と溝とを形成
した櫛歯部を有する複数のY軸駆動用磁性体と、各Y軸
駆動用磁性体に巻回された複数のY軸駆動用コイルとを
備え、前記各Y軸駆動用コイルへの通電をスイッチング
することによって前記Y軸作動用磁性体にY軸方向の推
力を与えるY軸方向の駆動ユニットとを具備し、前記X
軸方向の駆動ユニットと前記Y軸方向の駆動ユニットと
を互いに平面構造でベース部材上に配置したことを特徴
とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a moving stage device for moving an XY table disposed on a base member, wherein the XY table has an X-Y table on the base member. A substantially frame-shaped X-axis table supported movably in the axial direction, a substantially plate-shaped Y-axis table supported movably in the Y-axis direction within the frame of the X-axis table, The base member is provided on a side portion along the X-axis direction so as to face the base member, and is formed in a longitudinal shape along the X-axis direction.
An X-axis actuating magnetic body having a comb-tooth portion in which ridges and grooves are formed alternately at predetermined intervals in an axial direction; and a Y-axis table provided on the Y-axis table so as to face the base member. A comb-shaped portion having alternately formed peaks and grooves at predetermined intervals in the axial direction, the comb-shaped portion including a Y-axis operating magnetic body formed with a width corresponding to a stroke in the X-axis direction; The base member includes a plurality of X-axis driving magnetic members each having a comb-tooth portion having ridges and grooves alternately formed in the X-axis direction in opposition to the X-axis operating magnetic members of the XY table; A plurality of X-axis driving coils wound around the driving magnetic body, and by applying a current to each of the X-axis driving coils, switching the energization to the X-axis operating magnetic body to apply a thrust in the X-axis direction. X
An axial drive unit, and a plurality of Y-axis driving magnetic members having comb teeth that alternately form peaks and grooves in the Y-axis direction in opposition to the Y-axis operating magnetic members of the XY table. A plurality of Y-axis driving coils wound around each of the Y-axis driving magnetic bodies, and the Y-axis operating magnetic bodies are provided in the Y-axis direction by switching the energization of the respective Y-axis driving coils. A driving unit in the Y-axis direction for applying a thrust
The drive unit in the axial direction and the drive unit in the Y-axis direction are arranged on the base member in a planar structure.

【0007】また本発明は、支持部材上に所定方向に移
動可能に支持された移動体を移動する駆動装置を有する
移動ステージ装置において、前記移動体は、前記支持部
材に臨む状態で設けられ、前記所定方向に所定間隔で交
互に山と溝を形成した櫛歯部を有する作動用磁性体を有
し、前記支持部材は、前記作動用磁性体に対向して前記
所定方向に交互に山と溝を形成した櫛歯部を有する複数
の駆動用磁性体と、各駆動用磁性体に巻回された複数の
駆動用コイルと、前記各駆動用コイルへの通電をスイッ
チングすることによって前記作動用磁性体に前記所定方
向の推力を与える駆動制御回路とを有し、前記各駆動用
磁性体は、前記作動用磁性体に対して正弦波形の推力を
生ずるように形成され、前記駆動制御回路は、前記移動
体の移動位置を管理する位置管理部と、前記位置管理部
より出力される目標位置情報に基づいて前記各駆動用コ
イルに対応する駆動指令信号を出力する指令回路部と、
前記駆動指令信号に応じて前記各駆動用コイルに対する
スイッチング信号を生成して前記駆動用コイルに供給す
る駆動回路部とを有していることを特徴とする。
The present invention also provides a moving stage device having a driving device for moving a moving body supported on a supporting member so as to be movable in a predetermined direction, wherein the moving body is provided so as to face the supporting member, An actuating magnetic body having a comb-tooth portion in which peaks and grooves are alternately formed in the predetermined direction at predetermined intervals, wherein the support member is alternately provided with the peaks in the predetermined direction in opposition to the operating magnetic body; A plurality of driving magnetic bodies having a comb-shaped portion having a groove, a plurality of driving coils wound around each driving magnetic body, and a switch for energizing each of the driving coils. A drive control circuit that applies a thrust in the predetermined direction to the magnetic body, wherein each of the drive magnetic bodies is formed so as to generate a sine waveform thrust with respect to the actuation magnetic body, and the drive control circuit The moving position of the moving body A position management unit for, a command circuit for outputting a drive command signal corresponding to the actuating coils on the basis of the target position information output from the position management unit,
A drive circuit unit that generates a switching signal for each of the drive coils in accordance with the drive command signal and supplies the signal to the drive coil.

【0008】また本発明は、支持部材上に所定方向に移
動可能に支持された移動体を移動する駆動装置を有する
移動ステージ装置において、前記移動体は、前記支持部
材に臨む状態で設けられ、前記所定方向に所定間隔で交
互に山と溝を形成した櫛歯部を有するスケール用磁性体
を有し、前記支持部材は、前記スケール用磁性体に対向
して前記所定方向に交互に山と溝を形成した櫛歯部を有
する検出用磁性体と、前記検出用磁性体に巻回された検
出用コイルと、前記検出用コイルに供給する検出用電流
の変動によって前記移動体の変位を検出する変位検出回
路とを有し、前記検出用磁性体は、前記スケール用磁性
体に対して正弦波形の検出信号を生ずるように形成さ
れ、前記変位検出回路は、検出用コイルからの正弦波検
出信号の位相レベルを所定ビットのA/D変換器を介し
て演算回路により読み取るようにしたことを特徴とす
る。
The present invention also provides a moving stage device having a driving device for moving a moving body supported on a supporting member so as to be movable in a predetermined direction, wherein the moving body is provided so as to face the supporting member, The scale has a scale magnetic body having a comb-tooth portion in which peaks and grooves are alternately formed in the predetermined direction at predetermined intervals, and the support member alternately has a peak and a mountain in the predetermined direction facing the scale magnetic body. A detection magnetic body having a comb-shaped portion having a groove, a detection coil wound around the detection magnetic body, and a displacement of the moving body detected by a change in a detection current supplied to the detection coil. A displacement detection circuit for detecting the sine wave from the detection coil, wherein the detection magnetic body is formed so as to generate a sine waveform detection signal with respect to the scale magnetic body. Signal phase level Via a predetermined bit of the A / D converter is characterized in that as read by the arithmetic circuit.

【0009】以上のような本発明の移動ステージ装置に
おいて、X軸駆動用コイルへの通電をスイッチングする
ことによってX軸駆動用磁性体とX軸作動用磁性体との
櫛歯部間の磁気抵抗の変化によりX軸作動用磁性体に推
力が付与され、X軸テーブルが移動する。そして、この
ようなX軸テーブルの移動によってY軸テーブルもX軸
方向に移動するが、Y軸テーブルのY軸駆動用磁性体の
櫛歯部は、このX軸方向のストロークに対応する幅をも
って形成されているため、Y軸駆動用磁性体とY軸作動
用磁性体との櫛歯部間の対向関係は、X軸方向の移動に
対して不変である。したがって、Y軸テーブルは、X軸
テーブルのX軸方向への移動とは独立してY軸方向に移
動制御することができる。すなわち、Y軸駆動用コイル
への通電をスイッチングすることによってY軸駆動用磁
性体とY軸作動用磁性体との櫛歯部間の磁気抵抗の変化
によりY軸作動用磁性体に推力が付与され、Y軸テーブ
ルが移動する。
In the moving stage apparatus of the present invention as described above, by switching the energization to the X-axis driving coil, the magnetic resistance between the comb teeth of the X-axis driving magnetic body and the X-axis operating magnetic body is switched. , A thrust is applied to the X-axis operating magnetic body, and the X-axis table moves. The Y-axis table also moves in the X-axis direction due to such movement of the X-axis table. The comb teeth of the Y-axis driving magnetic body of the Y-axis table have a width corresponding to the stroke in the X-axis direction. Therefore, the opposing relationship between the comb teeth of the Y-axis driving magnetic body and the Y-axis operating magnetic body does not change with respect to the movement in the X-axis direction. Therefore, the movement of the Y-axis table in the Y-axis direction can be controlled independently of the movement of the X-axis table in the X-axis direction. That is, by switching the energization of the Y-axis driving coil, a thrust is applied to the Y-axis operating magnetic body by a change in magnetic resistance between the comb teeth of the Y-axis driving magnetic body and the Y-axis operating magnetic body. Then, the Y-axis table moves.

【0010】以上のようにして、ベース部材上に平面構
造で配置されたX軸方向の駆動ユニットとY軸方向の駆
動ユニットに順次スイッチング電流を供給することによ
り、X−Yの2軸駆動型の移動ステージ装置を得ること
ができる。そして、上述したX軸テーブルの枠内にY軸
テーブルを配置してX−Yテーブルを構成し、かつ、X
軸方向の駆動ユニットとY軸方向の駆動ユニットとを互
いに平面構造でベース部材上に配置したことで、装置全
体を平坦構造で構成することができる。
As described above, the switching current is sequentially supplied to the driving unit in the X-axis direction and the driving unit in the Y-axis direction arranged in a planar structure on the base member. Can be obtained. Then, the XY table is configured by disposing the Y-axis table in the frame of the above-described X-axis table, and
By arranging the drive unit in the axial direction and the drive unit in the Y-axis direction on the base member in a planar structure, the entire device can be configured with a flat structure.

【0011】また、本発明の移動ステージ装置におい
て、前記移動体に設けた作動用磁性体の櫛歯部に対し、
正弦波形の推力を生ずるような櫛歯部を有する駆動用磁
性体を設け、この駆動用磁性体に巻回された駆動用コイ
ルにスイッチング電流を供給することにより、作動用磁
性体と駆動用磁性体との間に正弦波形の推力を与え、こ
の推力によって移動体を移動する。このような正弦波形
の推力を生じさせる構成により、作動用磁性体の移動位
置に対する各駆動用磁性体の推力の作用状況や、複数の
駆動用磁性体の間における推力の変動状況を正確に把握
して有効な駆動制御を行うことができ、移動体を安定的
に移動できる。
Further, in the moving stage device of the present invention, the moving magnetic body provided on the moving body has a comb-toothed portion.
A driving magnetic body having a comb tooth portion that generates a sinusoidal thrust is provided, and a switching current is supplied to a driving coil wound around the driving magnetic body, so that an operating magnetic body and a driving magnetic body are provided. A sinusoidal thrust is applied to the body, and the moving body is moved by the thrust. With such a configuration that generates a thrust having a sinusoidal waveform, it is possible to accurately grasp the state of action of the thrust of each driving magnetic body with respect to the moving position of the operating magnetic body and the state of fluctuation of the thrust between a plurality of driving magnetic bodies. Thus, effective driving control can be performed, and the moving body can be moved stably.

【0012】また、本発明の移動ステージ装置におい
て、前記移動体に設けたスケール用磁性体の櫛歯部に対
し、正弦波形の検出信号を生ずるような櫛歯部を有する
検出用磁性体を設け、この検出用磁性体に巻回された検
出用コイルからの正弦波検出信号をA/D変換器を介し
て演算回路により読み取ることにより、前記移動体の位
置検出を行うようにした。このような正弦波検出信号に
より、スケール用磁性体の移動位置と検出信号の位相レ
ベルとを高精度に対応させて演算することができ、高分
解能による移動体の位置検出を行うことができ、移動体
の微細駆動制御に寄与できる。
In the moving stage apparatus according to the present invention, a detection magnetic body having a comb-tooth portion for generating a sine waveform detection signal is provided for the comb-tooth portion of the scale magnetic body provided on the moving body. The position of the moving body is detected by reading a sine wave detection signal from a detection coil wound around the magnetic body for detection by an arithmetic circuit via an A / D converter. With such a sine wave detection signal, the movement position of the scale magnetic body and the phase level of the detection signal can be calculated in a highly accurate manner, and the position of the moving body can be detected with high resolution. This can contribute to fine drive control of the moving body.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明による移動ステージ
装置の実施の形態例について説明する。図1は、本発明
による移動ステージ装置の一例であるX−Y−θの3軸
テーブル装置の概要を示す平面図、図2(A)(B)
は、図1に示す移動ステージ装置をX軸方向に視た側面
図および側断面図、図3(A)(B)は、図1に示す移
動ステージ装置をY軸方向に視た側面図および側断面図
である。図4は、図1に示す移動ステージ装置における
ベース部材を示す平面図、図5は、図4に示すベース部
材の一部分解斜視図、図6は、図1に示す移動ステージ
装置のX−Yテーブルと回転テーブルを示す分解斜視図
である。図7は、ベース部材上におけるX軸駆動ユニッ
トおよびY軸駆動ユニットの配置を示す平面図であり、
図8は、X−Yテーブルに設けたX軸およびY軸作動用
磁性体の構造を示す底面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a moving stage device according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view showing an outline of an XY-θ three-axis table device which is an example of a moving stage device according to the present invention, and FIGS. 2 (A) and 2 (B).
3 is a side view and a side sectional view of the moving stage device shown in FIG. 1 in the X-axis direction, and FIGS. 3A and 3B are side views of the moving stage device shown in FIG. 1 in the Y-axis direction. It is a side sectional view. 4 is a plan view showing a base member in the moving stage device shown in FIG. 1, FIG. 5 is a partially exploded perspective view of the base member shown in FIG. 4, and FIG. 6 is an XY diagram of the moving stage device shown in FIG. It is an exploded perspective view showing a table and a turntable. FIG. 7 is a plan view showing an arrangement of an X-axis drive unit and a Y-axis drive unit on a base member;
FIG. 8 is a bottom view showing the structure of the X-axis and Y-axis operating magnetic members provided on the XY table.

【0014】本例の3軸テーブル装置は、ベース部材1
00の上にX軸テーブル200とY軸テーブル300と
を平面構造で組み込んだX−Yテーブル400を配置
し、このベース部材100に平面構造で配置したX軸駆
動ユニット500とY軸駆動ユニット600によって、
X軸テーブル200とY軸テーブル300とを移動制御
するものである。また、Y軸テーブル300の上に回転
テーブル700を配置し、Y軸テーブル300に設けた
θ軸方向の駆動ユニット800によって回転制御するも
のである。さらに、本例の3軸テーブル装置では、各テ
ーブル200、300、700の移動位置を検出する位
置検出装置900、1000、1100が設けられてお
り、これらの位置検出信号に基づいて、上述した各駆動
ユニット500、600、800による駆動制御を行う
ようになっている。以下、本例の3軸テーブル装置にお
ける各構成ついて詳細に説明する。
The three-axis table device of this embodiment has a base member 1
An X-Y table 400 in which an X-axis table 200 and a Y-axis table 300 are assembled in a planar structure is disposed on the base member 100, and an X-axis drive unit 500 and a Y-axis drive unit 600 arranged in a planar structure on the base member 100. By
The movement of the X-axis table 200 and the Y-axis table 300 is controlled. In addition, a rotary table 700 is arranged on the Y-axis table 300, and the rotation is controlled by a drive unit 800 in the θ-axis direction provided on the Y-axis table 300. Further, in the three-axis table device of the present example, there are provided position detection devices 900, 1000, and 1100 that detect the movement positions of the tables 200, 300, and 700, and based on these position detection signals, Drive control by the drive units 500, 600, 800 is performed. Hereinafter, each configuration of the three-axis table device of the present example will be described in detail.

【0015】まず、ベース部材100は、高精度の平坦
面を有する方形平板状に形成され、両側端部にX軸ガイ
ドレールブロック102、104が設けられる。そし
て、各X軸ガイドレールブロック102、104に設け
たガイドレール106により、X軸テーブル200をX
軸方向に移動可能に支持するようになっている。また、
ベース部材100の上面には、各X軸ガイドレールブロ
ック102、104の内側に位置して、X軸駆動ユニッ
ト500のX軸駆動用磁性体510、512、514、
516と、X軸駆動用コイル520、522、524、
526が設けられている。
First, the base member 100 is formed in a rectangular flat plate shape having a high-precision flat surface, and X-axis guide rail blocks 102 and 104 are provided at both ends. The X-axis table 200 is moved by the guide rails 106 provided on each of the X-axis guide rail blocks 102 and 104.
It is configured to be supported movably in the axial direction. Also,
On the upper surface of the base member 100, the X-axis driving magnetic bodies 510, 512, 514, of the X-axis driving unit 500 are located inside the respective X-axis guide rail blocks 102, 104.
516, X-axis driving coils 520, 522, 524,
526 are provided.

【0016】すなわち、2つのX軸駆動用磁性体51
0、514およびX軸駆動用コイル520、524が一
方のX軸ガイドレールブロック102の内側に設けら
れ、残りの2つのX軸駆動用磁性体512、516およ
びX軸駆動用コイル522、526が他方のX軸ガイド
レールブロック104の内側に設けられている。また、
各X軸駆動用磁性体510、512、514、516
は、それぞれの上面にX軸方向に交互に山と谷を設けた
櫛歯部を有するものである。なお、詳細は後述する。ま
た、本例における各磁性体の櫛歯部には、その表面に非
磁性保護膜が被着され、破損等を防止する構成となって
いる。
That is, the two X-axis driving magnetic members 51
0, 514 and X-axis driving coils 520, 524 are provided inside one X-axis guide rail block 102, and the remaining two X-axis driving magnetic bodies 512, 516 and X-axis driving coils 522, 526 are provided. It is provided inside the other X-axis guide rail block 104. Also,
Each X-axis driving magnetic body 510, 512, 514, 516
Has a comb-tooth portion in which peaks and valleys are alternately provided in the X-axis direction on the respective upper surfaces. The details will be described later. In addition, a non-magnetic protective film is applied to the surface of the comb teeth of each magnetic body in the present embodiment to prevent breakage and the like.

【0017】また、ベース部材100の上面中央部に
は、Y軸駆動ユニット600のY軸駆動用磁性体61
0、612、614、616と、Y軸駆動用コイル62
0、622、624、626が設けられている。すなわ
ち、各Y軸駆動用磁性体610、612、614、61
6およびY軸駆動用コイル620、622、624、6
26は、2行2列で設けられている。また、各Y軸駆動
用磁性体610、612、614、616は、それぞれ
の上面にY軸方向に交互に山と溝を設けた櫛歯部を有す
るものである。なお、詳細は後述する。なお、各X軸ガ
イドレールブロック102、104は、ベース部材10
0にネジ止めにより、位置決め状態で固着されて、各駆
動用磁性体510、512、514、516、610、
612、614、616は、ベース部材100の上面に
設けた位置決めガイド部110にねじ止めすることによ
り、位置決め状態で固着されている。
The Y-axis driving magnetic body 61 of the Y-axis driving unit 600 is provided at the center of the upper surface of the base member 100.
0, 612, 614, 616 and the Y-axis drive coil 62
0, 622, 624, and 626 are provided. That is, each Y-axis driving magnetic body 610, 612, 614, 61
6 and Y-axis driving coils 620, 622, 624, 6
26 is provided in two rows and two columns. Further, each of the Y-axis driving magnetic bodies 610, 612, 614, and 616 has a comb-tooth portion provided with peaks and grooves alternately in the Y-axis direction on the respective upper surfaces. The details will be described later. The X-axis guide rail blocks 102 and 104 are connected to the base member 10.
0, and is fixed in a positioning state by screwing, and each driving magnetic body 510, 512, 514, 516, 610,
The reference numerals 612, 614, and 616 are fixed in a positioning state by being screwed to a positioning guide portion 110 provided on the upper surface of the base member 100.

【0018】次に、X−Yテーブル400のX軸テーブ
ル200は、平面視略□字形の方形枠状に形成されてい
る。そして、X軸方向に沿う両辺部の外側面にガイドレ
ール202が設けられており、上述したX軸ガイドレー
ルブロック102、104のガイドレール106をクロ
スローラ(図示省略)等を介してスライド自在に組み付
けられている。これにより、X軸テーブル200は、ベ
ース部材100上にX軸方向に移動自在に支持される。
Next, the X-axis table 200 of the XY table 400 is formed in a rectangular frame shape having a substantially square shape in plan view. Guide rails 202 are provided on outer surfaces of both sides along the X-axis direction, and the guide rails 106 of the above-described X-axis guide rail blocks 102 and 104 are slidable via a cross roller (not shown) or the like. It is assembled. Thus, the X-axis table 200 is supported on the base member 100 so as to be movable in the X-axis direction.

【0019】また、このX軸方向に沿う両辺部には、上
述したX軸駆動ユニット500によって移動制御される
X軸作動用磁性体210、212が設けられている。各
X軸作動用磁性体210、212は、X軸方向のストロ
ークに対応する長手形状に形成されている。そして、各
X軸作動用磁性体210、212の下面には、それぞれ
X軸方向に山と溝を交互に形成した櫛歯部を有し、一方
のX軸作動用磁性体210の櫛歯部が上述した一方のX
軸駆動用磁性体510、512に対向して配置され、他
方のX軸作動用磁性体212の櫛歯部が上述した他方の
X軸駆動用磁性体514、516と対向している。
On both sides along the X-axis direction, X-axis actuating magnetic bodies 210 and 212 whose movement is controlled by the above-described X-axis drive unit 500 are provided. Each of the X-axis operating magnetic bodies 210 and 212 is formed in a longitudinal shape corresponding to a stroke in the X-axis direction. On the lower surface of each of the X-axis actuating magnetic members 210 and 212, a comb-tooth portion having peaks and grooves alternately formed in the X-axis direction is provided. Is one of the X
The comb-shaped portion of the other X-axis actuating magnetic member 212 is arranged to face the shaft driving magnetic members 510 and 512, and faces the other X-axis driving magnetic members 514 and 516 described above.

【0020】そして、上述したX軸駆動用コイル52
0、522、524、526へのスイッチング電流の供
給により、X軸作動用磁性体210、212とX軸駆動
用磁性体510、512、514、516の各櫛歯部の
間に形成される磁気抵抗の変動によって、X軸テーブル
200をX軸方向に移動制御する。なお、制御の詳細は
後述する。また、X軸テーブル200のY軸方向に沿う
両辺部には、内側に向ってガイドレール204が設けら
れており、Y軸テーブル300のY軸方向の移動をガイ
ドするようになっている。
The X-axis driving coil 52 described above
By supplying a switching current to the X-axis operating magnetic members 210 and 212 and the X-axis driving magnetic members 510, 512, 514, and 516, the switching current is supplied to the magnetic members 0, 522, 524, and 526. The movement of the X-axis table 200 is controlled in the X-axis direction by the fluctuation of the resistance. The details of the control will be described later. Guide rails 204 are provided inward on both sides of the X-axis table 200 along the Y-axis direction to guide the Y-axis table 300 to move in the Y-axis direction.

【0021】次に、Y軸テーブル300は、方形板状に
形成されており、Y軸方向に沿う両辺部の外側面にガイ
ドレール302が設けられている。そして、このガイド
レール302を上述したX軸テーブル200のガイドレ
ール204にクロスローラ(図示省略)等を介してスラ
イド自在に組み付けることにより、Y軸テーブル300
は、X軸テーブル200の枠内でY軸方向に移動自在に
支持される。なお、このようにX軸テーブル200の枠
内にY軸テーブル300を配置することにより、X−Y
テーブル400の薄型化を達成している。
Next, the Y-axis table 300 is formed in the shape of a rectangular plate, and has guide rails 302 on the outer surfaces of both sides along the Y-axis direction. The guide rail 302 is slidably mounted on the guide rail 204 of the X-axis table 200 via a cross roller (not shown) or the like, so that the Y-axis table 300
Are supported movably in the Y-axis direction within the frame of the X-axis table 200. By arranging the Y-axis table 300 in the frame of the X-axis table 200 in this manner, the XY
The thickness of the table 400 is reduced.

【0022】また、このY軸テーブル300の下面に
は、上述したY軸駆動ユニット600によって移動制御
されるY軸作動用磁性体310が設けられている。この
Y軸作動用磁性体310は、Y軸方向のストロークに応
じた長さを有するとともに、X軸方向のストロークに対
応する幅を有する略正方形状に形成されている。そし
て、このY軸作動用磁性体310の下面には、Y軸方向
に山と溝を交互に形成した櫛歯部を有し、上述したY軸
駆動用磁性体610、612、614、616に対向し
ている。そして、上述したY軸駆動用コイル620、6
22、624、626へのスイッチング電流の供給によ
り、Y軸作動用磁性体310とY軸駆動用磁性体61
0、612、614、616との各櫛歯部の間に形成さ
れる磁気抵抗の変動によって、Y軸テーブル300をY
軸方向に移動制御する。なお、制御の詳細は後述する。
On the lower surface of the Y-axis table 300, there is provided a Y-axis operating magnetic body 310 whose movement is controlled by the above-described Y-axis drive unit 600. The Y-axis operating magnetic body 310 has a length corresponding to the stroke in the Y-axis direction and is formed in a substantially square shape having a width corresponding to the stroke in the X-axis direction. The lower surface of the Y-axis operating magnetic body 310 has a comb tooth portion in which peaks and grooves are alternately formed in the Y-axis direction, and the Y-axis driving magnetic bodies 610, 612, 614, and 616 have the same shape. Are facing each other. Then, the above-described Y-axis driving coils 620, 6
Supplying the switching current to the Y-axis operating magnetic body 310 and the Y-axis driving magnetic body 61
0, 612, 614, and 616, the Y-axis table 300 is moved to the Y-axis
Control the movement in the axial direction. The details of the control will be described later.

【0023】以上のように本例の3軸テーブル装置で
は、X軸テーブル200とY軸テーブル300とを平面
構造で設けたX−Yテーブル400に対し、ベース部材
100上に平面構造で配置したX軸駆動ユニット500
とY軸駆動ユニット600とによってX−Y駆動を得る
ことから、平坦な構造の装置を得ることができる。
As described above, in the three-axis table device of the present embodiment, the X-axis table 200 and the Y-axis table 300 are arranged in a plane structure on the base member 100 with respect to the XY table 400 in which the plane structure is provided. X axis drive unit 500
Since XY driving is obtained by the Y-axis driving unit 600 and the Y-axis driving unit 600, a device having a flat structure can be obtained.

【0024】次に、回転テーブル700Aは、円盤部7
02の下面に軸芯部704を形成したものであり、軸芯
部704がY軸テーブル300の中央部上面に設けられ
た回転軸320に回転自在に取り付けられている。そし
て、回転テーブル700Aの下面には、θ軸作動用磁性
体710が設けられている。このθ軸作動用磁性体71
0は中心部に軸芯部704を挿通する挿通行710Aを
有する円盤状に形成されており、回転テーブル700A
の円盤部702に回転テーブル台700を介してネジ止
め等により取り付けられている。そして、このθ軸作動
用磁性体710の外周部には、周回り方向に所定間隔で
山と溝を形成した櫛歯部が設けられている。
Next, the rotary table 700A is
The shaft core 704 is formed on the lower surface of the Y-axis table 300, and the shaft core 704 is rotatably attached to a rotating shaft 320 provided on the upper surface of the central part of the Y-axis table 300. The θ-axis operating magnetic body 710 is provided on the lower surface of the turntable 700A. The θ-axis operating magnetic body 71
Numeral 0 is formed in a disk shape having an insertion line 710A through which the shaft core portion 704 is inserted at the center, and a rotary table 700A.
Is attached to the disk portion 702 via a rotary table base 700 by screws or the like. In addition, comb teeth having ridges and grooves formed at predetermined intervals in the circumferential direction are provided on the outer peripheral portion of the θ-axis operating magnetic body 710.

【0025】また、Y軸テーブル300の各コーナ部に
は、θ軸駆動ユニット800を構成するθ軸駆動用磁性
体810、812、814、816とθ軸駆動用コイル
820、822、824、826が設けられている。各
θ軸駆動用磁性体810、812、814、816は、
θ軸作動用磁性体710の櫛歯部に対応して、回転テー
ブル700の外周方向に沿って山と溝を交互に形成した
櫛歯部を有している。
The θ-axis driving magnetic bodies 810, 812, 814, and 816 constituting the θ-axis driving unit 800 and the θ-axis driving coils 820, 822, 824, and 826 are provided at each corner of the Y-axis table 300. Is provided. Each of the θ-axis driving magnetic bodies 810, 812, 814, 816
Corresponding to the comb portions of the θ-axis actuating magnetic body 710, there are comb portions in which peaks and grooves are alternately formed along the outer peripheral direction of the rotary table 700.

【0026】そして、上述したθ軸駆動用コイル82
0、822、824、826へのスイッチング電流の供
給により、θ軸作動用磁性体710とθ軸駆動用磁性体
810、812、814、816の各櫛歯部の間に形成
される磁気抵抗の変動によって、回転テーブル700を
回転方向すなわちθ軸方向に移動制御する。なお、制御
の詳細は後述する。
The above-mentioned θ-axis driving coil 82
By supplying a switching current to the 0, 822, 824, and 826, the magnetic resistance formed between the comb teeth of the θ-axis operating magnetic body 710 and the θ-axis driving magnetic bodies 810, 812, 814, and 816 is reduced. The movement of the rotary table 700 is controlled in the rotation direction, that is, in the θ-axis direction by the fluctuation. The details of the control will be described later.

【0027】次に、以上のような各駆動ユニット50
0、600、800における磁気回路の構成ついて説明
する。まず、X軸駆動ユニット500とY軸駆動ユニッ
ト600については、各作動用磁性体の櫛歯部と各駆動
用磁性体の櫛歯部との対向形状がほぼ共通であるので一
括して説明する。
Next, each drive unit 50 as described above
The configuration of the magnetic circuit at 0, 600, and 800 will be described. First, the X-axis drive unit 500 and the Y-axis drive unit 600 will be described collectively because the opposing shapes of the comb teeth of each operating magnetic body and the comb teeth of each driving magnetic body are almost the same. .

【0028】図9(A)〜(C)は、作動用磁性体にお
ける櫛歯部の形状を示す図であり、(A)は作動用磁性
体の側面図、(B)は作動用磁性体の正面図、(C)は
櫛歯部の歯形を示す拡大図である。図示のように、この
作動用磁性体10は、例えば珪素鋼板を積層して形成し
たものであり、櫛歯部12は、積層方向に対して直交す
る方向に山12Aと溝12Bとを形成したものである。
この作動用磁性体10における櫛歯部12は、その全長
にわたって等ピッチで形成されている。そして、上述し
たX軸作動用磁性体210、212は、図9に示す作動
用磁性体10の幅Wを比較的小さく形成して、全体とし
て長手矩形棒状に形成したものである。また、Y軸作動
用磁性体310は、図9に示す作動用磁性体10の幅W
を、X軸方向のストロークに対応して大きくし、全体と
して方形板状に形成したものである。
FIGS. 9A to 9C are views showing the shape of the comb teeth of the magnetic material for operation, FIG. 9A is a side view of the magnetic material for operation, and FIG. (C) is an enlarged view showing a tooth profile of a comb tooth part. As shown in the figure, the operating magnetic body 10 is formed by stacking, for example, silicon steel plates, and the comb teeth portion 12 has a peak 12A and a groove 12B formed in a direction orthogonal to the stacking direction. Things.
The comb teeth 12 of the operating magnetic body 10 are formed at an equal pitch over the entire length. The above-described X-axis operating magnetic bodies 210 and 212 are formed by forming the width W of the operating magnetic body 10 shown in FIG. Further, the Y-axis operating magnetic body 310 has a width W of the operating magnetic body 10 shown in FIG.
Is made larger corresponding to the stroke in the X-axis direction, and is formed in a square plate shape as a whole.

【0029】次に、図10(A)〜(C)は、駆動用磁
性体の形状を示す図であり、(A)は駆動用磁性体の側
面図、(B)は駆動用磁性体の正面図、(C)は櫛歯部
の形状を示す拡大図である。なお、図10では、4つの
山と3つの溝を有する櫛歯部の例を示している。図示の
ように、この駆動用磁性体20は、基部20Aの両端部
に屈曲形成された一対の腕部20B、20Cを形成した
側面形状がほぼ凹字形のものであり、各腕部20B、2
0Cの先端部を幅広に形成し、その端面に、それぞれ等
形状の櫛歯部22を設けたものである。
Next, FIGS. 10A to 10C are views showing the shape of the driving magnetic body, FIG. 10A is a side view of the driving magnetic body, and FIG. FIG. 4C is an enlarged view showing the shape of the comb teeth. FIG. 10 shows an example of a comb tooth portion having four peaks and three grooves. As shown in the drawing, the magnetic body for driving 20 has a pair of arms 20B and 20C bent at both ends of a base 20A, and has a substantially concave side surface.
The front end of the OC is formed wide, and the end faces thereof are provided with comb teeth 22 having the same shape.

【0030】この駆動用磁性体20も、上述した作動用
磁性体10と同様に、例えば珪素鋼板を積層して形成し
たものであり、櫛歯部22は、積層方向に対して直交す
る方向に山22Aと溝22Bとを形成している。そし
て、この駆動用磁性体20は、櫛歯部22の山22Aと
溝22Bが、前記作動用磁性体10の櫛歯部12の山1
2Aと溝12Bに対向するように配置され、駆動用磁性
体20と作動用磁性体10との相対移動に応じて、山と
溝との相対位置が変化し、駆動用磁性体20と作動用磁
性体10との間の磁気抵抗が変化する。
The driving magnetic body 20 is also formed by stacking, for example, silicon steel plates, similarly to the above-described operating magnetic body 10, and the comb teeth 22 are arranged in a direction orthogonal to the stacking direction. A peak 22A and a groove 22B are formed. In the driving magnetic body 20, the peaks 22A and the grooves 22B of the comb teeth 22 are formed on the peaks 1 of the comb teeth 12 of the operating magnetic body 10.
2A and the groove 12B are opposed to each other, and the relative position between the crest and the groove changes in accordance with the relative movement between the driving magnetic body 20 and the operating magnetic body 10, and the driving magnetic body 20 and the operating magnetic body 20 The magnetic resistance with the magnetic body 10 changes.

【0031】また、各櫛歯部22を形成した腕部20
B、20Cの基端側に駆動用コイル24が巻回されてい
る。この駆動用コイル24に通電することにより、一方
の櫛歯部22から凹字型の駆動用磁性体20を回って他
方の櫛歯部22に向うような磁束を生成し、作動用磁性
体10との間で、図11に示すような閉ループ状の磁路
30を形成する。このように、駆動用磁性体20に2つ
の腕部20B、20Cを設け、それぞれの先端面に櫛歯
部22を設けて、作動用磁性体10との間で閉ループ状
の磁路を形成することにより、隣接する駆動用磁性体2
0との間で磁界の干渉を防止でき、磁束の漏れをなくす
ことで、効率よく推力を得ることができる。
Further, the arm portion 20 on which each comb tooth portion 22 is formed
A drive coil 24 is wound on the base end sides of B and 20C. When the drive coil 24 is energized, a magnetic flux is generated from one comb tooth portion 22 around the concave drive magnetic body 20 and directed to the other comb tooth portion 22, and the operating magnetic body 10 is turned on. A closed loop magnetic path 30 as shown in FIG. As described above, the drive magnetic body 20 is provided with the two arms 20 </ b> B and 20 </ b> C, and the comb teeth 22 are provided on the respective end surfaces to form a closed-loop magnetic path with the actuation magnetic body 10. As a result, the adjacent driving magnetic body 2
Thus, it is possible to efficiently obtain a thrust by preventing the interference of the magnetic field with zero and eliminating the leakage of the magnetic flux.

【0032】また、本例においては、図10(C)に示
すように、駆動用磁性体20の櫛歯部22が、中心のピ
ッチP1に対して作動用磁性体10のピッチPφがPφ
>P1の関係となっている。これにより、駆動用磁性体
20から作動用磁性体10に付与される推力がほぼ正弦
波形となるようにしている。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 10C, the comb teeth 22 of the driving magnetic body 20 are arranged such that the pitch P.phi.
> P1. Thus, the thrust applied from the driving magnetic body 20 to the operating magnetic body 10 has a substantially sinusoidal waveform.

【0033】そして、本例では、以上のような駆動用磁
性体20および駆動用コイル24を4つ組み合わせるこ
とにより、X軸駆動ユニット500ならびにY軸駆動ユ
ニット600を構成する。そして、以上のような駆動用
磁性体20を用いたX軸駆動ユニット500のX軸駆動
用磁性体510、512、514、516は、X軸作動
用磁性体210、212の櫛歯部に対して、4分の1ピ
ッチずつずれた状態で配置されており、スイッチング信
号の供給により、図12に示すような4つの正弦波形の
正極側(または負極側)の推力を合成した推力によっ
て、X軸作動用磁性体210、212を移動するように
なっている。
In this embodiment, the X-axis drive unit 500 and the Y-axis drive unit 600 are configured by combining the four drive magnetic members 20 and four drive coils 24 as described above. Then, the X-axis driving magnetic bodies 510, 512, 514, and 516 of the X-axis driving unit 500 using the driving magnetic bodies 20 as described above are arranged with respect to the comb teeth of the X-axis operating magnetic bodies 210 and 212. 12 are shifted from each other by a quarter pitch, and when a switching signal is supplied, the thrust of the positive (or negative) side of the four sine waveforms shown in FIG. The shaft operating magnetic members 210 and 212 are moved.

【0034】すなわち、図13に示すように、各X軸作
動用磁性体210、212に各X軸駆動用磁性体51
0、512、514、516が対向した状態で、第1の
X軸駆動用磁性体510の駆動用コイル520には、ス
イッチング信号Aが供給され、第3のX軸駆動用磁性体
514の駆動用コイル524には、スイッチング信号A
と位相の反転したスイッチング信号*Aが供給される。
また、第2のX軸駆動用磁性体512の駆動用コイル5
22には、スイッチング信号Aと90°位相のずれたス
イッチング信号Bが供給され、第4のX軸駆動用磁性体
516の駆動用コイル526には、スイッチング信号B
と位相の反転したスイッチング信号*Bが供給される。
なお、図13では、3つの山と2つの溝を有する櫛歯部
の例を示している。
That is, as shown in FIG. 13, each X-axis driving magnetic body 51 is attached to each X-axis operating magnetic body 210, 212.
In a state where 0, 512, 514, and 516 face each other, the switching signal A is supplied to the driving coil 520 of the first X-axis driving magnetic body 510 to drive the third X-axis driving magnetic body 514. The switching signal A
And the switching signal * A whose phase is inverted.
The driving coil 5 of the second X-axis driving magnetic body 512
22 is supplied with a switching signal B having a phase shifted by 90 ° from the switching signal A, and a driving coil 526 of a fourth X-axis driving magnetic body 516 is supplied with the switching signal B.
And the switching signal * B whose phase is inverted.
FIG. 13 shows an example of a comb tooth portion having three peaks and two grooves.

【0035】ここで各駆動用磁性体510、512、5
14、516に供給される基準電流をi0 とすると、各
駆動用磁性体510、512、514、516への供給
電流iA 、iB 、i*A、i*Bは、以下のように与えられ
る。 iA =i0 sinΘA i*A=i0 sinΘ*A iB =i0 conΘB i*B=i0 conΘ*B ただし、Θは、各櫛歯部間の位相のずれに対応する正弦
波形の角度を表しており、ΘA =Θ*A−180°=ΘB
+90°=Θ*B−90°である。そして、各駆動用磁性
体510、512、514、516によるトータルとし
ての推力FΘは、次式で与えられる。 FΘ=iA sinΘA +i*AsinΘ*A+iB conΘ
B +i*BconΘ*B したがって、FΘはi0 とほぼ比例する一定値となる。
Here, the driving magnetic members 510, 512, 5
Assuming that a reference current supplied to each of the driving magnetic bodies 510, 512, 514, and 516 is i 0 , i A , i B , i * A , and i * B are as follows. Given. i A = i 0 sinΘ A i * A = i 0 sinΘ * A i B = i 0 conΘ B i * B = i 0 conΘ * B However, theta corresponds to a phase shift between the respective comb tooth portions sine Represents the angle of the waveform, Θ A = Θ * A -180 ° = Θ B
+ 90 ° = Θ * B− 90 °. The total thrust FΘ by the driving magnetic bodies 510, 512, 514, 516 is given by the following equation. FΘ = i A sinΘ A + i * A sinΘ * A + i B conΘ
B + i * BconΘ * B Therefore, FΘ is a constant value substantially proportional to i 0 .

【0036】また、以上のような駆動用磁性体20を用
いたY軸駆動ユニット600のY軸駆動用磁性体61
0、612、614、616も同様に、互いに4分の1
ピッチずつずれた状態で配置され、スイッチング信号の
供給により、図12に示すような4つの正弦波形の正極
側(または負極側)の推力を合成した推力によって、Y
軸作動用磁性体310を移動するようになっている。す
なわち、第1のY軸駆動用磁性体610の駆動用コイル
620には、スイッチング信号Aが供給され、第3のY
軸駆動用磁性体614の駆動用コイル624には、スイ
ッチング信号Aと位相の反転したスイッチング信号*A
が供給される。
The Y-axis driving magnetic body 61 of the Y-axis driving unit 600 using the driving magnetic body 20 as described above.
Similarly, 0, 612, 614, and 616 are quarters of each other.
When the switching signals are supplied and the switching signals are supplied, the thrust obtained by synthesizing the thrust on the positive side (or the negative side) of the four sine waveforms as shown in FIG.
The shaft operating magnetic body 310 is moved. That is, the switching signal A is supplied to the drive coil 620 of the first Y-axis drive magnetic body 610, and the third Y
The drive signal 624 of the drive coil 624 of the shaft drive magnetic body 614 has a switching signal * A having a phase inverted to that of the switching signal A.
Is supplied.

【0037】また、第2のY軸駆動用磁性体612の駆
動用コイル622には、スイッチング信号Aと90°位
相のずれたスイッチング信号Bが供給され、第4のY軸
駆動用磁性体616の駆動用コイル626には、スイッ
チング信号Bと位相の反転したスイッチング信号*Bが
供給される。なお、Y軸駆動ユニット600における各
Y軸駆動用磁性体610、612、614、616への
制御電流と推力の関係は、X軸駆動ユニット600の場
合と共通であるので説明は省略する。
A switching signal B having a phase shifted by 90 ° from the switching signal A is supplied to the driving coil 622 of the second Y-axis driving magnetic body 612, and the fourth Y-axis driving magnetic body 616 is provided. Is supplied with a switching signal * B whose phase is inverted from that of the switching signal B. Note that the relationship between the control current and the thrust applied to each of the Y-axis driving magnetic bodies 610, 612, 614, and 616 in the Y-axis driving unit 600 is the same as that in the case of the X-axis driving unit 600, and the description is omitted.

【0038】次に、θ軸駆動ユニット800について説
明する。上述したX軸駆動ユニット500やY軸駆動ユ
ニット600の場合と同様に、θ軸駆動ユニット800
の各磁性体も珪素鋼板を積層して形成されている。図1
4は、θ軸作動用磁性体710の形状を示す平面図であ
る。図示のように、θ軸作動用磁性体710の外周部に
は、周回り方向に所定間隔で山720Aと溝720Bを
形成した櫛歯部720が設けられている。なお、図14
では、櫛歯部720の一部を省略しているが、実際に
は、全周にわたって山720Aと溝720Bが形成され
ている。
Next, the θ-axis drive unit 800 will be described. As with the X-axis drive unit 500 and the Y-axis drive unit 600 described above, the θ-axis drive unit 800
Are formed by stacking silicon steel plates. FIG.
FIG. 4 is a plan view showing the shape of the θ-axis operating magnetic body 710. As shown in the figure, a comb tooth portion 720 having peaks 720A and grooves 720B formed at predetermined intervals in the circumferential direction is provided on the outer peripheral portion of the θ-axis operating magnetic body 710. FIG.
Although a part of the comb tooth portion 720 is omitted in the figure, a peak 720A and a groove 720B are actually formed over the entire circumference.

【0039】一方、図15(A)は、θ軸駆動用磁性体
810とθ軸駆動用コイル820を示す平面図であり、
図15(B)は、θ軸駆動用磁性体810の櫛歯部83
0を示す拡大図である。なお、残りのθ軸駆動用磁性体
812、814、816とθ軸駆動用コイル822、8
24、826も、同様の形状であるので説明は省略す
る。また、図15は、3つの山と2つの溝を有する櫛歯
部の例を示している。
FIG. 15A is a plan view showing a θ-axis driving magnetic body 810 and a θ-axis driving coil 820.
FIG. 15B shows the comb teeth 83 of the θ-axis driving magnetic body 810.
It is an enlarged view which shows 0. The remaining θ-axis driving magnetic members 812, 814, and 816 and the θ-axis driving coils 822, 8
24 and 826 have the same shape, and the description is omitted. FIG. 15 shows an example of a comb tooth portion having three peaks and two grooves.

【0040】θ軸駆動用磁性体810は、基部810A
の両端より腕部810B、810Cを前方に延ばした平
面形状がほぼ凹字形のものであり、各腕部810B、8
10Cの先端部を幅広に形成し、その端面に、それぞれ
等形状の櫛歯部830を設け、θ軸作動用磁性体710
の櫛歯部720と対向させるように配置したものであ
る。すなわち、櫛歯部830の山830Aと溝830B
は、図15(B)に示すように、θ軸作動用磁性体71
0の櫛歯部720の円弧形状に沿って、やや内側に湾曲
するように形成され、θ軸作動用磁性体710の櫛歯部
720と一定の磁気ギャップを形成している。そして、
このような櫛歯部830を設けた腕部810B、810
Cの基端側に駆動用コイル820が巻回されている。
The θ-axis driving magnetic body 810 includes a base 810A.
The arm 810B, 810C extends forward from both ends thereof, and has a substantially concave shape in plan view.
The tip of 10C is formed wide, and the end face thereof is provided with a comb-shaped portion 830 having the same shape.
Are arranged so as to face the comb teeth portion 720 of FIG. That is, the peak 830A and the groove 830B of the comb tooth portion 830
15B, as shown in FIG.
It is formed so as to be curved slightly inward along the arc shape of the 0 comb tooth portion 720, and forms a constant magnetic gap with the comb tooth portion 720 of the θ-axis operating magnetic body 710. And
Arms 810B, 810 provided with such comb teeth 830
A driving coil 820 is wound on the base end side of C.

【0041】また、このθ軸駆動ユニット800におい
ても、等間隔の櫛歯部720に対して、θ軸駆動用磁性
体810の櫛歯部830の山830Aと溝830Bの幅
を不均一に形成することにより、θ軸駆動用磁性体81
0からθ軸作動用磁性体710に付与される推力がほぼ
正弦波形となるようにしている。また、他のθ軸駆動用
磁性体812、814、816も同様の形状である。
Also in the θ-axis drive unit 800, the width of the peak 830A and the width of the groove 830B of the comb teeth 830 of the θ-axis driving magnetic body 810 are formed to be non-uniform with respect to the comb teeth 720 at equal intervals. By doing so, the θ-axis driving magnetic body 81
From 0, the thrust applied to the θ-axis operating magnetic body 710 has a substantially sinusoidal waveform. The other θ-axis driving magnetic bodies 812, 814, and 816 have the same shape.

【0042】そして、このような4つのθ軸駆動用磁性
体810、812、814、816を用いたθ軸駆動ユ
ニット800においても、各θ軸駆動用磁性体810、
812、814、816は、互いに4分の1ピッチずつ
ずれた状態で配置され、スイッチング信号の供給によ
り、図12に示すような4つの正弦波形の正極側(また
は負極側)の推力(回転力)を合成した推力(回転力)
によって、θ軸作動用磁性体710を移動するようにな
っている。
In the θ-axis driving unit 800 using the four θ-axis driving magnetic bodies 810, 812, 814, and 816, each θ-axis driving magnetic body 810,
812, 814, and 816 are displaced from each other by a quarter pitch, and when a switching signal is supplied, the thrust (rotational force) on the positive (or negative) side of four sine waveforms as shown in FIG. ) Combined thrust (rotational force)
Thus, the θ-axis operating magnetic body 710 is moved.

【0043】すなわち、第1のθ軸駆動用磁性体810
の駆動用コイル820には、スイッチング信号Aが供給
され、第3のθ軸駆動用磁性体814の駆動用コイル8
24には、スイッチング信号Aと位相の反転したスイッ
チング信号*Aが供給される。また、第2のθ軸駆動用
磁性体812の駆動用コイル822には、スイッチング
信号Aと90°位相のずれたスイッチング信号Bが供給
され、第4のθ軸駆動用磁性体816の駆動用コイル8
26には、スイッチング信号Bと位相の反転したスイッ
チング信号*Bが供給される。
That is, the first θ-axis driving magnetic body 810
The switching signal A is supplied to the driving coil 820 of the driving coil 820, and the driving coil 8 of the third θ-axis driving magnetic body 814 is
24 is supplied with a switching signal * A whose phase is inverted from that of the switching signal A. Further, a switching signal B having a phase shifted by 90 ° from the switching signal A is supplied to the driving coil 822 of the second θ-axis driving magnetic body 812 to drive the fourth θ-axis driving magnetic body 816. Coil 8
The switching signal * B whose phase is inverted from that of the switching signal B is supplied to 26.

【0044】このような4つのθ軸駆動用磁性体81
0、812、814、816による推力によってθ軸作
動用磁性体710を回転制御する。なお、θ軸駆動ユニ
ット800における各θ軸駆動用磁性体810、81
2、814、816への制御電流と推力の関係は、X軸
駆動ユニット600の場合と共通であるので説明は省略
する。
The four θ-axis driving magnetic members 81
The rotation of the θ-axis operating magnetic body 710 is controlled by the thrusts generated by 0, 812, 814, and 816. The θ-axis drive magnetic bodies 810 and 81 in the θ-axis drive unit 800
The relationship between the control current and the thrust to 2, 814, and 816 is the same as that of the X-axis drive unit 600, and the description is omitted.

【0045】次に、以上のような3軸テーブル装置にお
いて、各テーブル200、300、700の移動位置を
検出する位置検出装置900、1000、1100につ
いて説明する。まず、X軸テーブル200の位置検出装
置900は、X軸テーブル200のX軸方向に沿う一方
の辺に設けたX軸スケール用磁性体910を、ベース部
材100の一方のX軸ガイドレールブロック102に設
けた一対のX軸検出用磁性体920、930およびX軸
検出用コイル940、950とによって検出するもので
ある。
Next, the position detecting devices 900, 1000, and 1100 for detecting the moving positions of the tables 200, 300, and 700 in the above-described three-axis table device will be described. First, the position detecting device 900 of the X-axis table 200 connects the X-axis scale magnetic body 910 provided on one side along the X-axis direction of the X-axis table 200 to the one X-axis guide rail block 102 of the base member 100. Are detected by a pair of X-axis detection magnetic bodies 920 and 930 and X-axis detection coils 940 and 950 provided in the above.

【0046】X軸スケール用磁性体910は、X軸方向
に沿って所定間隔で山と溝とを交互に設けた櫛歯部91
2を有し、この櫛歯部912を外側に向けた状態で、X
軸テーブル200に設けたフランジ部200Aに取付け
られている。なお、このX軸スケール用磁性体910
は、上述した作動用磁性体10と同様の平面形状を有し
ており、珪素鋼板等を積層して形成されるが、検出用で
あるので大容量の磁気回路は不要であるため、作動用磁
性体10に比して薄型となっている。
The magnetic body 910 for the X-axis scale has a comb-tooth portion 91 in which peaks and grooves are alternately provided at predetermined intervals along the X-axis direction.
2 with the comb teeth 912 facing outward.
It is attached to a flange portion 200A provided on the shaft table 200. The magnetic material 910 for the X-axis scale was used.
Has the same planar shape as the above-described operation magnetic body 10 and is formed by laminating silicon steel plates or the like. However, since it is for detection, a large-capacity magnetic circuit is not required, and It is thinner than the magnetic body 10.

【0047】一方、X軸検出用磁性体920、930
は、それぞれ上述した駆動用磁性体20と同様の平面形
状を有し、珪素鋼板等を積層して形成され、凹字形の両
端部を幅広に形成し、その先端面に櫛歯部922、93
2を形成したものであり、各櫛歯部922、932をX
軸スケール用磁性体910の櫛歯部912に近接して対
向するような状態でX軸ガイドレールブロック102に
取付けられている。ただし、このX軸検出用磁性体92
0、930は、検出用であるため、大容量の磁気回路は
不要であり、駆動用磁性体20に比して薄型に形成され
ている。そして、凹字形の腕部の基端側にX軸検出用コ
イル940、950が巻回されている。
On the other hand, X-axis detecting magnetic bodies 920 and 930
Each has a planar shape similar to that of the above-described driving magnetic body 20, is formed by laminating silicon steel plates or the like, and has both ends of the concave shape wide, and the comb teeth 922, 93
2 and each of the comb teeth portions 922 and 932 is
The shaft scale magnetic body 910 is attached to the X-axis guide rail block 102 so as to be close to and opposed to the comb teeth portion 912. However, this X-axis detecting magnetic body 92
Since 0 and 930 are for detection, a large-capacity magnetic circuit is not required, and are formed thinner than the drive magnetic body 20. Then, X-axis detection coils 940 and 950 are wound around the base end side of the concave arm portion.

【0048】図16は、このようなX軸スケール用磁性
体910とX軸検出用磁性体920、930を示す斜視
図である。図示の例では、各磁性体の両側面にそれぞれ
保護用の被磁性膜40が被着されている。また、このよ
うなX軸検出用磁性体920、930においても、櫛歯
部922、932は、中心のピッチに対して両側のピッ
チが狭くなっており、やや複雑な磁路を形成することに
より、正弦波形の検出信号を検出用コイル940、95
0に生じるようにしている。
FIG. 16 is a perspective view showing such an X-axis scale magnetic body 910 and X-axis detection magnetic bodies 920 and 930. In the illustrated example, magnetic films 40 for protection are respectively attached to both side surfaces of each magnetic body. Also, in such X-axis detecting magnetic bodies 920 and 930, the pitch of both sides of the comb teeth portions 922 and 932 is narrower than the center pitch, so that a slightly complicated magnetic path is formed. , A detection signal having a sine waveform is detected by the detection coils 940 and 95.
0.

【0049】そして、このようなX軸位置検出装置90
0では、各X軸検出用磁性体920、930の櫛歯部9
22、932が、互いにX軸スケール用磁性体910の
櫛歯部912に対して4分の1ピッチ、すなわち90°
だけ位相のずれた状態で配置されている。したがって、
各X軸検出用コイル940、950からの出力信号は、
互いに90°位相のずれた正弦波信号、すなわちsin
波形とcos波形として出力されることになる。
Then, such an X-axis position detecting device 90
0, the comb teeth 9 of the X-axis detecting magnetic bodies 920 and 930
22 and 932 are at a quarter pitch with respect to the comb teeth 912 of the X-axis scale magnetic body 910, that is, 90 °.
Are arranged only in a phase shift. Therefore,
Output signals from the X-axis detection coils 940 and 950 are as follows:
Sine wave signals that are 90 ° out of phase with each other, ie, sin
It is output as a waveform and a cos waveform.

【0050】図17は、このようなX軸位置検出装置9
00における検出回路の構成例を示す説明図であり、図
18は、図17に示す検出回路によって検出される検出
信号の例を示す波形図である。なお、図17は、3つの
山と2つの溝を有する櫛歯部の例を示している。上述の
ように2つの検出用磁性体920、930の櫛歯部92
2、932の位置は、スケール用磁性体910の櫛歯部
912のピッチに対し、互いに4分の1ピッチ(位相9
0°)だけずれているものとする。
FIG. 17 shows such an X-axis position detecting device 9.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a configuration example of the detection circuit at 00, and FIG. 18 is a waveform diagram showing an example of a detection signal detected by the detection circuit shown in FIG. FIG. 17 shows an example of a comb tooth portion having three peaks and two grooves. As described above, the comb tooth portions 92 of the two detection magnetic bodies 920 and 930
Positions 2 and 932 are at a quarter pitch (phase 9) with respect to the pitch of the comb teeth 912 of the scale magnetic body 910.
0 °).

【0051】本例の検出回路は、各検出用コイル94
0、950に所定周波数の基準電流を供給する発振回路
960と、検出用コイル940、950からの出力電流
を検出する2つの抵抗器970A、970Bを有し、抵
抗器970A、970Bにおける電圧値に応じて、X軸
スケール用磁性体910の位置を検出する。抵抗器97
0A、970Bにおける出力電圧は、図18に示すよう
に、各検出用磁性体920、930の位相差によって、
一方がsin波形となり、他方がcos波形となる。そ
こで、本例では、このような検出波形を、例えば16ビ
ットのA/D変換器(R/D(レゾルバ/デジタル)変
換器)によって演算回路で読み取るものである。なお、
本例では、このような正弦波形による検出信号をレゾル
バ信号というものとする。
The detection circuit according to the present embodiment includes the detection coils 94
It has an oscillation circuit 960 for supplying a reference current of a predetermined frequency to 0 and 950, and two resistors 970A and 970B for detecting output currents from the detection coils 940 and 950. Accordingly, the position of X-axis scale magnetic body 910 is detected. Resistor 97
The output voltage at 0A and 970B depends on the phase difference between the magnetic bodies for detection 920 and 930, as shown in FIG.
One has a sin waveform and the other has a cos waveform. Therefore, in the present example, such a detected waveform is read by an arithmetic circuit by, for example, a 16-bit A / D converter (R / D (resolver / digital) converter). In addition,
In this example, such a detection signal having a sine waveform is referred to as a resolver signal.

【0052】ここで検出用コイル940をA相、検出用
コイル950をB相として、各検出用コイル940、9
50に流れる電流Ia(Θ)、Ib(Θ)は、励磁電圧
をVCO、各コイルのインピーダンスをImpa
(Θ)、Impb(Θ)とすると、以下のようになる。
なお、ΘはA相の検出用コイル940と検出用磁性体9
20との電気的位置を示し、Θは0から2πまで変化す
る。Θ=0は、A相検出用コイル940とA相検出用磁
性体920の櫛歯部の位置が相互に合った位置と定義す
る。
Here, the detection coil 940 is set to the A phase, the detection coil 950 is set to the B phase, and the detection coils 940, 9
The currents Ia (Θ) and Ib (Θ) flowing through the coil 50 are represented by an exciting voltage VCO and an impedance of each coil Impa.
(Θ) and Impb (Θ) are as follows.
Θ represents the A-phase detection coil 940 and the detection magnetic body 9
20 indicates the electrical position, and Θ varies from 0 to 2π. Θ = 0 is defined as a position where the positions of the comb teeth of the A-phase detection coil 940 and the A-phase detection magnetic body 920 match each other.

【0053】まず、検出用コイル940、950のイン
ピーダンスは次式のようになる。なお、Imp0、Im
pは一定の係数である。 Impa(Θ)=Imp0+Imp* sinΘ Impb(Θ)=Imp0+Imp* cosΘ よって、 Ia(Θ)=VOC/Impa(Θ) =VOC/(Imp0+Imp* sinΘ) =I0+I* sinΘ Ib(Θ)=VOC/Impb(Θ) =VOC/(Imp0+Imp* cosΘ) =I0+I* cosΘ なお、I0、Iは、一定の係数である。
First, the impedances of the detection coils 940 and 950 are as follows. In addition, Imp0, Im
p is a constant coefficient. Impa (Θ) = Imp0 + Imp * sinΘImpb (Θ) = Imp0 + Imp * cosΘ Therefore, Ia (Θ) = VOC / Impa (Θ) = VOC / (Imp0 + Imp * sinΘ) = I0 + I * sinΘIb (Θ) = VO (I) / VOC Θ) = VOC / (Imp0 + Imp * cosΘ) = I0 + I * cosΘ where I0 and I are constant coefficients.

【0054】上式からIa(Θ)、Ib(Θ)を検出
し、位置検出回路によりI0が差分され、I* sin
Θ、I* cosΘとなり、A/D変換器(レゾルバ−デ
ジタル変換器)により位置Θが得られる。そして、位置
Θの分解能は、アナログのsinΘ、cosΘ信号をデ
ジタルに変換する変換器の分解能により決定される。し
たがって、例えば櫛歯部の1ピッチの長さが3.28m
m、変換器の分解能を16ビットとすると、検出分解能
は3.28/65536(mm/ビット)となり、約
0.05μm/ビットとなる。このように分解能は、櫛
歯の形状と変換器の分解能で決定される。
From the above equation, Ia (Θ) and Ib (Θ) are detected, and I0 is subtracted by the position detection circuit, and I * sin
Θ, I * cos 、, and the position Θ is obtained by the A / D converter (resolver-digital converter). The resolution of the position Θ is determined by the resolution of a converter that converts analog sinΘ and cosΘ signals into digital signals. Therefore, for example, the length of one pitch of the comb tooth portion is 3.28 m.
Assuming that m and the resolution of the converter are 16 bits, the detection resolution is 3.28 / 65536 (mm / bit), which is about 0.05 μm / bit. Thus, the resolution is determined by the shape of the comb teeth and the resolution of the converter.

【0055】また、このとき扱える最高速度は、変換器
の周波数応答により決まる。この変換器の周波数応答は
分解能により依存し、分解能10ビットではアナログの
sinΘ/cosΘ信号周期は、1040rev/se
c(櫛歯部の1ピッチが3.28mmの場合、53.3
mm/sec)となる。なお、以上はY軸、θ軸でも同
様に適用でき、同様に電流を制御することにより、位
置、回転角が得られる。また、以上のような検出回路の
解像度によって櫛歯1ピッチの範囲内での微細な位置検
出を行うが、X軸テーブル200が何ピッチ移動したか
の情報は、後述する演算回路において、累積的にカウン
トしていき、メモリに順次格納することにより把握して
いるものとする。
The maximum speed that can be handled at this time is determined by the frequency response of the converter. The frequency response of this converter depends on the resolution. At a resolution of 10 bits, the analog sin {/ cos} signal period is 1040 rev / sec.
c (53.3 when one pitch of the comb teeth is 3.28 mm)
mm / sec). The above description can be similarly applied to the Y axis and the θ axis, and the position and the rotation angle can be obtained by controlling the current in the same manner. The fine position detection within one pitch of the comb teeth is performed by the resolution of the detection circuit as described above. Information on how many pitches the X-axis table 200 has moved is accumulated in an arithmetic circuit described later. It is assumed that the number is counted and stored in the memory in order.

【0056】また、本例では、X軸テーブル200が目
的の位置に移動されると、X軸駆動用コイル520、5
22、524、526への通電を停止し、X軸検出用コ
イル940、950による位置の監視だけを行うように
する。したがって、検出用の電力より大きいX軸駆動用
コイル520、522、524、526の駆動電力を削
減でき、電力消費を低減できる。
In this example, when the X-axis table 200 is moved to a target position, the X-axis driving coils 520, 5
The energization to 22, 524 and 526 is stopped, and only the position monitoring by the X-axis detection coils 940 and 950 is performed. Therefore, the driving power of the X-axis driving coils 520, 522, 524, and 526, which is larger than the detection power, can be reduced, and the power consumption can be reduced.

【0057】そして、X軸テーブル200に外力等が加
わって、X軸テーブル200が少しでも変位すると、こ
れをX軸検出用コイル940、950からの検出信号に
よって検出し、変位を修正する方向にX軸駆動用コイル
520、522、524、526への通電を再開し、X
軸駆動用コイル510、512、514、516の推力
によってX軸テーブル200を元の位置に戻す。このよ
うにして、X軸テーブル200を一定位置に保持する。
When an external force or the like is applied to the X-axis table 200 and the X-axis table 200 is slightly displaced, this is detected by detection signals from the X-axis detection coils 940 and 950, and the displacement is corrected. The energization to the X-axis driving coils 520, 522, 524, and 526 is resumed, and X
The X-axis table 200 is returned to the original position by the thrust of the shaft driving coils 510, 512, 514, 516. Thus, the X-axis table 200 is held at a fixed position.

【0058】次に、Y軸テーブル300の位置検出装置
1000も、X軸の位置検出装置900と同様に構成さ
れている。すなわち、位置検出装置1000は、Y軸テ
ーブル300のY軸方向に沿う一方の辺に設けたY軸ス
ケール用磁性体1010を、X軸テーブル200のX軸
方向に沿った一方の辺に設けた一対のY軸検出用磁性体
1020、1030とY軸検出用コイル1040、10
50とによって検出するものである。Y軸スケール用磁
性体1010は、Y軸方向に沿って所定間隔で山と溝と
を交互に設けた櫛歯部1012を有し、この櫛歯部10
12を外側に向けた状態で、Y軸テーブル300に取付
けられている。なお、このY軸スケール用磁性体101
0は、上述した作動用磁性体10と同様の平面形状を有
しており、珪素鋼板等を積層して形成されるが、検出用
であるので大容量の磁気回路は不要であるため、作動用
磁性体10に比して薄型となっている。
Next, the position detecting device 1000 of the Y-axis table 300 is configured similarly to the position detecting device 900 of the X-axis. That is, the position detecting device 1000 has the Y-axis scale magnetic body 1010 provided on one side of the Y-axis table 300 along the Y-axis direction provided on one side of the X-axis table 200 along the X-axis direction. A pair of Y-axis detection magnetic bodies 1020 and 1030 and Y-axis detection coils 1040 and 1040
50. The magnetic body for Y-axis scale 1010 has a comb-tooth portion 1012 in which peaks and grooves are alternately provided at predetermined intervals along the Y-axis direction.
It is attached to the Y-axis table 300 with the 12 facing outward. The Y-axis scale magnetic body 101
No. 0 has the same planar shape as the above-described actuation magnetic body 10 and is formed by laminating silicon steel plates and the like. It is thinner than the magnetic material 10 for use.

【0059】一方、Y軸検出用磁性体1020、103
0は、それぞれ上述した駆動用磁性体20と同様の平面
形状を有し、珪素鋼板等を積層して形成され、凹字形の
両端部を幅広に形成し、その先端面に櫛歯部1022、
1032を形成したものであり、各櫛歯部1022、1
032をY軸スケール用磁性体1010の櫛歯部101
2に近接して対向するような状態でX軸テーブル200
に取付けられている。ただし、このY軸検出用磁性体1
020、1030は、検出用であるため、大容量の磁気
回路は不要であり、駆動用磁性体20に比して薄型に形
成されている。そして、凹字形の腕部の基端側にY軸検
出用コイル1040、1050が巻回されている。
On the other hand, Y-axis detecting magnetic members 1020 and 103
No. 0 has the same planar shape as the above-described driving magnetic body 20, is formed by laminating silicon steel plates or the like, and has both ends of the concave shape having a wide width.
1032, and each of the comb teeth portions 1022, 1
032 is a comb tooth part 101 of the magnetic body 1010 for Y-axis scale.
X-axis table 200 in a state where the X-axis table 200
Mounted on However, this Y-axis detecting magnetic body 1
Since 020 and 1030 are for detection, a large-capacity magnetic circuit is not required, and they are formed thinner than the driving magnetic body 20. The Y-axis detection coils 1040 and 1050 are wound on the base end side of the concave arm portion.

【0060】また、このようなY軸検出用磁性体102
0、1030においても、櫛歯部1022、1032の
山と溝との幅を不均一に形成して、やや複雑な磁路を形
成することにより、正弦波形の検出信号を検出用コイル
1040、1050に生じるようにしている。そして、
このようなY軸位置検出装置1000では、各Y軸検出
用磁性体1020、1030の櫛歯部1022、103
2が、互いにY軸スケール用磁性体1010の櫛歯部1
012に対して4分の1ピッチ、すなわち90°だけ位
相のずれた状態で配置されている。したがって、各Y軸
検出用コイル1040、1050からの出力信号は、互
いに90°位相のずれた正弦波信号、すなわちsin波
形とcos波形として出力されることになる。
The Y-axis detecting magnetic body 102
Also at 0 and 1030, the width of the peaks and grooves of the comb teeth portions 1022 and 1032 is formed to be non-uniform to form a somewhat complicated magnetic path, so that a detection signal having a sinusoidal waveform is generated. To occur. And
In such a Y-axis position detecting device 1000, the comb teeth 1022, 103 of each of the Y-axis detecting magnetic bodies 1020, 1030.
2 are the comb teeth 1 of the magnetic body 1010 for the Y-axis scale.
012 are shifted by a quarter pitch, that is, 90 °. Therefore, the output signals from the Y-axis detection coils 1040 and 1050 are output as sine wave signals having a phase shift of 90 ° from each other, that is, a sin waveform and a cos waveform.

【0061】また、このようなY軸位置検出装置100
0の検出回路も、上述した図17に示すX軸位置検出装
置900の構成例と同様であり、また、検出信号の波形
も図18に示すものと共通であるので、以下、これらの
図17、図18に基づいて説明する。本例の検出回路
は、各検出用コイル1040、1050に所定周波数の
基準電流を供給する発振回路960と、検出用コイル1
040、1050からの出力電流を検出する2つの抵抗
器970A、970Bを有し、抵抗器970A、970
Bにおける電圧値に応じてY軸スケール用磁性体101
0の位置を検出する。
Further, such a Y-axis position detecting device 100
The detection circuit of 0 is also the same as the configuration example of the X-axis position detection device 900 shown in FIG. 17 described above, and the waveform of the detection signal is also the same as that shown in FIG. This will be described with reference to FIG. The detection circuit of this example includes an oscillation circuit 960 that supplies a reference current of a predetermined frequency to each of the detection coils 1040 and 1050,
It has two resistors 970A and 970B for detecting the output current from 040 and 1050, and the resistors 970A and 970
B-axis scale magnetic body 101 according to voltage value at B
The position of 0 is detected.

【0062】抵抗器970A、970Bにおける出力電
圧は、図18に示すように、各検出用磁性体1020、
1030の位相差によって、一方がsin波形となり、
他方がcos波形となる。そこで、本例では、このよう
な検出波形を、16ビットのA/D変換器(R/D変換
器)によって演算回路で読み取ることにより、上述した
X軸検出装置900の場合と同様に、約0.05μの精
度でY軸テーブル300を駆動制御する。なお、以上の
ような検出回路の解像度によって櫛歯1ピッチの範囲内
での微細な位置検出を行うが、Y軸テーブル300が何
ピッチ移動したかの情報は、後述する演算回路におい
て、累積的にカウントしていき、メモリに順次格納する
ことにより把握しているものとする。
The output voltages of the resistors 970A and 970B are, as shown in FIG.
Due to the phase difference of 1030, one becomes a sin waveform,
The other has a cos waveform. Therefore, in the present example, such a detected waveform is read by an arithmetic circuit using a 16-bit A / D converter (R / D converter), and thus, as in the case of the X-axis detection device 900 described above, approximately The drive of the Y-axis table 300 is controlled with an accuracy of 0.05 μ. Although the fine position detection within the range of one pitch of the comb teeth is performed by the resolution of the detection circuit as described above, information on how many pitches the Y-axis table 300 has moved is accumulated in an arithmetic circuit to be described later. It is assumed that the number is counted and stored in the memory in order.

【0063】また、Y軸位置検出装置1000において
も、Y軸テーブル300が目的の位置に移動されると、
Y軸駆動用コイル620、622、624、626への
通電を停止し、Y軸検出用コイル1040、1050に
よる位置の監視だけを行うようにして、電力消費を低減
する。そして、Y軸テーブル300に外力等が加わっ
て、Y軸テーブル300が少しでも変位すると、これを
Y軸検出用コイル1040、1050からの検出信号に
よって検出し、変位を修正する方向にY軸駆動用コイル
620、622、624、626への通電を再開し、Y
軸駆動用コイル610、612、614、616の推力
によってY軸テーブル300を元の位置に戻す。このよ
うにして、Y軸テーブル300を一定位置に保持する。
In the Y-axis position detecting device 1000, when the Y-axis table 300 is moved to a target position,
The power supply to the Y-axis drive coils 620, 622, 624, and 626 is stopped, and only the position monitoring by the Y-axis detection coils 1040 and 1050 is performed to reduce power consumption. When an external force or the like is applied to the Y-axis table 300 and the Y-axis table 300 is slightly displaced, this is detected by a detection signal from the Y-axis detection coils 1040 and 1050, and the Y-axis drive is performed in a direction to correct the displacement. To the coils for use 620, 622, 624, 626, and
The Y-axis table 300 is returned to the original position by the thrust of the shaft driving coils 610, 612, 614, 616. Thus, the Y-axis table 300 is held at a fixed position.

【0064】次に、回転テーブル700の位置検出装置
1100について説明する。この位置検出装置1100
は、回転テーブル700の上面に設けたθ軸スケール用
磁性体1110の回転変位を、Y軸テーブル300に設
けた一対のθ軸検出用磁性体1120、1130とθ軸
検出用コイル1140、1150とによって検出するも
のである。θ軸スケール用磁性体1110は、回転テー
ブル700の上面にネジ止め等により取り付けたもので
あり、上述したθ軸駆作動磁性体710と同様に、円盤
状に形成され、外周部に周回り方向に山と溝を交互に形
成した櫛歯部1112を形成したものである。
Next, the position detecting device 1100 of the turntable 700 will be described. This position detecting device 1100
The rotation displacement of the θ-axis scale magnetic body 1110 provided on the upper surface of the rotary table 700 is controlled by the pair of θ-axis detection magnetic bodies 1120 and 1130 provided on the Y-axis table 300 and the θ-axis detection coils 1140 and 1150. Is to be detected. The θ-axis scale magnetic body 1110 is attached to the upper surface of the rotary table 700 by screwing or the like, and is formed in a disk shape similarly to the above-described θ-axis drive magnetic body 710, and has a circumferential direction around the outer periphery. A comb tooth portion 1112 in which peaks and grooves are alternately formed is formed.

【0065】また、θ軸検出用磁性体1120、113
0は、上述したθ軸駆動用磁性体810、812、81
4、816と同様の平面形状を有している。すなわち、
基部の両端より腕部を前方に延ばしたほぼ凹字形の平面
形状を有し、各腕部の先端部を幅広に形成し、その端面
に、それぞれ等形状の櫛歯部1122、1132を設
け、θ軸スケール用磁性体1110の櫛歯部1112と
対向させるように配置したものである。そして、このよ
うな櫛歯部1122、1130を設けた腕部の基端側に
検出用コイル1140、1150が巻回されている。
The θ-axis detecting magnetic bodies 1120 and 113
0 is the θ-axis driving magnetic body 810, 812, 81 described above.
4 and 816. That is,
It has a substantially concave shape in which the arms are extended forward from both ends of the base, the distal end of each arm is formed wide, and the end faces are provided with comb teeth 1122, 1132 of the same shape, respectively. It is arranged so as to face the comb teeth 1112 of the magnetic body 1110 for the θ-axis scale. The detection coils 1140 and 1150 are wound around the base end of the arm provided with the comb teeth 1122 and 1130.

【0066】また、このθ軸検出用磁性体1120、1
130においても、櫛歯部1122、1130の山と溝
との幅を不均一に形成することにより、θ軸検出用磁性
体1120、1130によって得られる検出信号がほぼ
正弦波形となるようにしている。そして、このようなθ
軸位置検出装置1100においても、各θ軸検出用磁性
体1120、1130の櫛歯部1122、1132が、
互いにθ軸スケール用磁性体1110の櫛歯部1112
に対して4分の1ピッチ、すなわち90°だけ位相のず
れた状態で配置されている。したがって、各θ軸検出用
コイル1140、1150からの出力信号は、互いに9
0°位相のずれた正弦波信号、すなわちsin波形とc
os波形として出力されることになる。
The θ-axis detecting magnetic members 1120, 1120,
Also in 130, the width of the peaks and grooves of the comb teeth portions 1122 and 1130 is made uneven so that the detection signals obtained by the θ-axis detecting magnetic bodies 1120 and 1130 have a substantially sinusoidal waveform. . And such θ
Also in the shaft position detecting device 1100, the comb teeth 1122 and 1132 of each of the θ-axis detecting magnetic bodies 1120 and 1130 are
Comb portions 1112 of the magnetic body 1110 for the θ-axis scale mutually
Are arranged with a quarter pitch, that is, 90 ° out of phase. Therefore, the output signals from the θ-axis detection coils 1140 and 1150 are
0 ° phase shifted sine wave signal, ie, sin waveform and c
This will be output as an os waveform.

【0067】なお、θ軸スケール用磁性体1110およ
びθ軸検出用磁性体1120、1130も、上述したθ
軸駆作動磁性体710およびθ軸駆動用磁性体810、
812、814、816と同様に、珪素鋼板等を積層し
て形成されるが、検出用であるので大容量の磁気回路は
不要であるため、各磁性体710、810、812、8
14、816に比して薄型となっている。また、このよ
うな回転テーブル700の位置検出装置1100におけ
る検出回路の構成は、各磁性体1110、1120、1
130の形状を除いて、図17に示すものと共通であ
り、また検出波形も図18に示すものと同様となるの
で、以下、これらの図17、図18に基づいて説明す
る。
The θ-axis scale magnetic body 1110 and the θ-axis detection magnetic bodies 1120 and 1130 are also the above-described θ-axis scale magnetic bodies 1120 and 1130.
An axial drive magnetic body 710 and a θ-axis driving magnetic body 810;
Like 812, 814, and 816, they are formed by laminating silicon steel plates or the like. However, since they are used for detection, a large-capacity magnetic circuit is not required, and thus each magnetic body 710, 810, 812, 8
14, 816 are thinner. Further, the configuration of the detection circuit in the position detection device 1100 of such a rotary table 700 is such that each magnetic body 1110, 1120, 1
Except for the shape of 130, the waveforms are the same as those shown in FIG. 17 and the detected waveforms are the same as those shown in FIG. 18, so that the following description will be made with reference to FIGS.

【0068】本例の検出回路は、各検出用コイル114
0、1150に所定周波数の基準電流を供給する発振回
路960と、検出用コイル1140、1150からの出
力電流を検出する2つの抵抗器970A、970Bを有
し、抵抗器970A、970Bにおける電圧値に応じて
θ軸スケール用磁性体1110の位置を検出する。抵抗
器970A、970Bにおける出力電圧は、図18に示
すように、各検出用磁性体1120、1130の位相差
によって、一方がsin波形となり、他方がcos波形
となる。そこで、本例では、このような検出波形を、1
6ビットのA/D変換器(R/D変換器)によって演算
回路で読み取ることにより、上述したX軸検出装置90
0の場合と同様に、約0.05μの精度で回転テーブル
700を駆動制御する。なお、以上のような検出回路の
解像度によって櫛歯1ピッチの範囲内での微細な位置検
出を行うが、回転テーブル700が何ピッチ移動したか
の情報は、後述する演算回路において、累積的にカウン
トしていき、メモリに順次格納することにより把握して
いるものとする。
The detection circuit according to the present embodiment includes the detection coils 114
0, 1150, and two resistors 970A, 970B for detecting output currents from the detecting coils 1140, 1150, and a voltage value at the resistors 970A, 970B. Accordingly, the position of the θ-axis scale magnetic body 1110 is detected. As shown in FIG. 18, one of the output voltages of the resistors 970A and 970B has a sin waveform and the other has a cos waveform due to the phase difference between the detection magnetic bodies 1120 and 1130. Therefore, in this example, such a detected waveform is represented by 1
The data is read by the arithmetic circuit by the 6-bit A / D converter (R / D converter), so that the X-axis detection device 90 described above can be used.
Similarly to the case of 0, the drive of the rotary table 700 is controlled with an accuracy of about 0.05 μ. Although the fine position detection within the range of one pitch of the comb teeth is performed by the resolution of the detection circuit as described above, information on how many pitches the rotary table 700 has moved is accumulated in an arithmetic circuit described later. It is assumed that counting is performed, and the information is sequentially stored in the memory and grasped.

【0069】また、θ軸位置検出装置1100において
も、回転テーブル700が目的の位置に移動されると、
θ軸駆動用コイル820、822、824、826への
通電を停止し、θ軸検出用コイル1140、1150に
よる位置の監視だけを行うようにして、電力消費を低減
する。そして、回転テーブル700に外力等が加わっ
て、回転テーブル700が少しでも変位すると、これを
θ軸検出用コイル1140、1150からの検出信号に
よって検出し、変位を修正する方向にθ軸駆動用コイル
820、822、824、826への通電を再開し、θ
軸駆動用コイル810、812、814、816の推力
によって回転テーブル700を元の位置に戻す。このよ
うにして、回転テーブル700を一定位置に保持する。
Also, in the θ-axis position detecting device 1100, when the turntable 700 is moved to a target position,
The power supply to the θ-axis drive coils 820, 822, 824, and 826 is stopped, and only the position is monitored by the θ-axis detection coils 1140 and 1150, thereby reducing power consumption. When an external force or the like is applied to the rotary table 700 and the rotary table 700 is slightly displaced, this is detected by detection signals from the θ-axis detecting coils 1140 and 1150, and the θ-axis driving coil is moved in a direction to correct the displacement. 820, 822, 824, and 826 are restarted, and θ
The rotary table 700 is returned to the original position by the thrust of the shaft driving coils 810, 812, 814, 816. Thus, the turntable 700 is held at a fixed position.

【0070】次に、以上のような3軸テーブル装置を制
御するための駆動制御回路について説明する。図19
は、この駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
この駆動制御回路は、外部ホスト装置等(図示省略)か
らの入力に基づいて、3軸テーブル装置の制御全体を管
理する位置制御演算部2000と、上述した各検出装置
900、1000、1100からの検出信号に基づい
て、各テーブル200、300、700を駆動するため
の電流指令信号を出力する電流指令演算部3000と、
この電流指令演算部3000の電流指令信号に基づい
て、各駆動コイルへのスイッチング信号を出力する電流
制御部4000と、前記各検出装置900、1000、
1100からの検出信号を電流指令演算部3000に供
給する位置検出回路部5000とを有する。なお、電流
制御部4000は、XYθの各駆動ユニット500、6
00、800に対応して3つ設けられており、位置検出
回路部5000は、検出装置900、1000、110
0に対応して3つ設けられている。
Next, a drive control circuit for controlling the above-described three-axis table device will be described. FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the drive control circuit.
This drive control circuit is based on an input from an external host device or the like (not shown), and controls the position control calculation unit 2000 that manages the entire control of the three-axis table device and the detection devices 900, 1000, and 1100 described above. A current command calculation unit 3000 that outputs a current command signal for driving each of the tables 200, 300, and 700 based on the detection signal;
A current control unit 4000 that outputs a switching signal to each drive coil based on the current command signal of the current command calculation unit 3000;
And a position detection circuit unit 5000 that supplies a detection signal from the control unit 1100 to the current command calculation unit 3000. It should be noted that the current control unit 4000 includes the drive units 500 and 6 for XYθ.
The position detection circuit unit 5000 includes three detection devices 900, 1000, 110
Three are provided corresponding to 0.

【0071】電流制御部4000は、フルブリッジ方式
によるモータコイルの電流帰還制御回路を構成するもの
であり、各駆動コイルにスイッチング電流を供給する一
対のパワーFET4102、4104を備えた回路部4
100と、パワーFET4102、4104を制御する
ためのゲート回路部4200と、パワーFET回路部4
100からの電流帰還信号に基づいて、ゲート回路部4
200へのPWM信号のレベルを制御する電流フィード
バック制御回路4300とを有する。電流フィードバッ
ク制御回路4300では、前記パワーFET回路部41
00の抵抗電流値検出回路4106から帰還される電流
値と電流指令値との差分した電流誤差信号に基づいて、
PI制御器によって指令レベルに増幅した演算器出力
を、PWM変換回路によってスイッチング信号に変換す
る。そして、このスイッチング信号を絶縁回路を介して
ゲート回路部4200に出力する。
The current control section 4000 constitutes a current feedback control circuit for the motor coil by the full bridge system, and includes a pair of power FETs 4102 and 4104 for supplying a switching current to each drive coil.
100, a gate circuit unit 4200 for controlling the power FETs 4102 and 4104, and a power FET circuit unit 4
100 based on the current feedback signal from the
And a current feedback control circuit 4300 for controlling the level of the PWM signal to 200. In the current feedback control circuit 4300, the power FET circuit 41
00 based on a current error signal obtained by subtracting the current value fed back from the resistance current value detection circuit 4106 from the current command value.
The arithmetic unit output amplified to the command level by the PI controller is converted into a switching signal by a PWM conversion circuit. Then, the switching signal is output to the gate circuit unit 4200 via the insulating circuit.

【0072】ゲート回路部4200では、ゲート回路を
介して電流フィードバック制御回路4300からのスイ
ッチング信号とそれを反転したスイッチング信号とによ
って、パワーFET回路部4100のパワーFET41
02、4104を制御して、直流電源±DCをスイッチ
ングし、一定振幅レベルのスイッチング駆動電流を駆動
コイルに供給する。本例の電流制御部4000では、電
流制御の周波数帯域として9KHzの特性を得るもので
ある。なお、このような電流制御部4000は、XYθ
の駆動ユニットに対して共通の構成を有しているため、
図19においては、X軸の電流制御部4000だけを図
示し、他は省略している。
In the gate circuit section 4200, the power FET 41 of the power FET circuit section 4100 receives the switching signal from the current feedback control circuit 4300 via the gate circuit and the inverted switching signal.
02, 4104 to control the DC power supply ± DC to supply a switching drive current of a constant amplitude level to the drive coil. In the current control unit 4000 of this example, a characteristic of 9 KHz is obtained as the frequency band of the current control. It should be noted that such a current control unit 4000 is XYθ
Has a common configuration for the drive units of
In FIG. 19, only the X-axis current control unit 4000 is shown, and the other components are omitted.

【0073】また、電流指令演算部3000は、駆動側
と検出側とで同様の構成を有するものであり、図19で
は駆動側の構成だけを示している。この電流指令演算部
3000は、8ビットMPU3100、フラッシュメモ
リ、RAM、共有RAM(メモリ3200)、カウンタ
回路3400、バスインタフェース(I/F)350
0、入出力インタフェース(I/F)3700、R/D
インタフェース(I/F)3800等により構成されて
いる。そして、上位の位置制御演算部2000からのモ
ータ推力指令と位置検出回路部5000からの位置検出
信号とに比例した推力が出力されるように、各相の電流
指令値を演算し、これを電流制御部に出力するものであ
る。また、電流指令演算部3000は、一定周期の制御
用の同期信号を発生し、位置制御演算部2000へ同期
信号を送る。また、8ビットMPU3100は、位置制
御演算部2000に対して同期信号毎に、位置検出回路
部5000からの位置データを読み込み、その位置デー
タを共有RAMにより伝える。
Further, the current command calculation section 3000 has the same configuration on the drive side and the detection side, and FIG. 19 shows only the configuration on the drive side. The current command calculator 3000 includes an 8-bit MPU 3100, a flash memory, a RAM, a shared RAM (memory 3200), a counter circuit 3400, and a bus interface (I / F) 350.
0, input / output interface (I / F) 3700, R / D
An interface (I / F) 3800 and the like are provided. Then, a current command value for each phase is calculated so that a thrust proportional to the motor thrust command from the upper position control calculation unit 2000 and the position detection signal from the position detection circuit unit 5000 is output. This is output to the control unit. Further, the current command calculation unit 3000 generates a synchronization signal for control at a constant period, and sends the synchronization signal to the position control calculation unit 2000. Also, the 8-bit MPU 3100 reads the position data from the position detection circuit unit 5000 for each synchronization signal to the position control calculation unit 2000, and transmits the position data by the shared RAM.

【0074】次に、このような電流指令演算部3000
における電流演算について説明する。上述したように本
例の3軸テーブル装置は、4つの駆動用コイル(A、*
A、B、*B相)に、各櫛歯部の相対位置(磁気ギャッ
プ)の変化によるリラクタンスの変化により、図12に
示すような推力が発生するように、駆動電流をスイッチ
ングして供給するものである。ここで、推力T(Θ)
は、A相、*A相、B相、*B相の駆動コイルに流す電
流を、ia0、ia1、ib0、ib1とし、各駆動コ
イルの磁気抵抗をpa0、pa1、pb0、pb1とす
るときの推力は以下のようになる。
Next, such a current command calculation unit 3000
Will be described. As described above, the three-axis table device of the present example has four drive coils (A, *).
A, B, and * B phases) are switched and supplied with a drive current such that a repulsion change due to a change in the relative position (magnetic gap) of each comb tooth generates a thrust as shown in FIG. Things. Here, thrust T (Θ)
Is obtained when the currents flowing through the A-phase, * A-phase, B-phase, and * B-phase drive coils are ia0, ia1, ib0, and ib1, and the magnetic resistance of each drive coil is pa0, pa1, pb0, and pb1. The thrust is as follows.

【0075】なお、ΘはA相の駆動用コイルと駆動用磁
性体との電気的位置を示し、0から2πまで変化する。
そして、Θ=0は、A相の駆動用コイルと駆動用磁性体
の櫛歯部の位置が相互に一致した位置と定義する。ま
た、K0は、電流ia0、ia1、ib0、ib1を流
したときの推力係数である。また、iは、位置制御演算
部2000からの推力指令値であり、|i|はiの絶対
値である。さらに、d(pa0)/dΘ、d(pa1)
/dΘ、d(pb0)/dΘ、d(pb1)/dΘは、
磁気抵抗pa0、pa1、pb0、pb1の位置Θでの
変化率を示すものとする。
Note that 電 気 indicates the electrical position of the A-phase driving coil and the driving magnetic material, and varies from 0 to 2π.
Then, Θ = 0 is defined as a position where the positions of the comb teeth of the A-phase driving coil and the driving magnetic body coincide with each other. K0 is a thrust coefficient when currents ia0, ia1, ib0, and ib1 flow. Also, i is the thrust command value from the position control calculation unit 2000, and | i | is the absolute value of i. Further, d (pa0) / dΘ, d (pa1)
/ DΘ, d (pb0) / dΘ, d (pb1) / dΘ are
The rate of change at the position の of the magnetic resistances pa0, pa1, pb0, and pb1 is shown.

【0076】(1) T(Θ)>0の推力を発生する場
合 0<Θ<π/2 T(Θ) =ia0* K0*d(pa0)/dΘ+ib1* K0*d(pb1)/dΘ =|i|* sinΘ* K0* sinΘ+|i|* cosΘ* K0* cosΘ =i* K0 上式から、 ia0=|i|* sinΘ ia1=0 ib0=0 ib1=|i|* cosΘ
(1) When a thrust of T (Θ)> 0 is generated: 0 <Θ <π / 2 T (Θ) = ia0 * K0 * d (pa0) / dΘ + ib1 * K0 * d (pb1) / dΘ = | I | * sinΘ * K0 * sinΘ + | i | * cosΘ * K0 * cosΘ = i * K0 From the above equation, ia0 = | i | * sinΘ ia1 = 0 ib0 = 0 ib1 = | i | * cosΘ

【0077】 π/2<Θ<π T(Θ) =ia0* K0*d(pa0)/dΘ+ib0* K0*d(pb0)/dΘ =|i|* sinΘ* K0* sinΘ+|i|* (−cosΘ)* K0* (− cosΘ) =i* K0 上式から、 ia0=|i|* sinΘ ia1=0 ib0=|i|* (−cosΘ) ib1=0[0077] π / 2 <Θ <π T (Θ) = ia0 * K0 * d (pa0) / dΘ + ib0 * K0 * d (pb0) / dΘ = | i | * sinΘ * K0 * sinΘ + | i | * (- cosΘ) * K0 * (− cosΘ) = i * K0 From the above equation, ia0 = | i | * sinΘ ia1 = 0 ib0 = | i | * (− cosΘ) ib1 = 0

【0078】 π<Θ<π* 3/2 T(Θ) =ia1* K0*d(pa1)/dΘ+ib0* K0*d(pb0)/dΘ =|i|* (−sinΘ)* K0* (−sinΘ)+|i|* (−cosΘ) * K0* (−cosΘ) =i* K0 上式から、 ia0=0 ia1=|i|* (−sinΘ) ib0=|i|* (−cosΘ) ib1=0Π <Θ <π* 3/2 T (Θ) = ia1* K0 * d (pa1) / dΘ + ib0* K0 * d (pb0) / dΘ = | i |* (-SinΘ)* K0* (−sinΘ) + | i |* (-CosΘ) * K0* (−cosΘ) = i* K0 From the above equation, ia0 = 0 ia1 = | i |* (−sinΘ) ib0 = | i |* (-CosΘ) ib1 = 0

【0079】 π* 3/2<Θ<2π T(Θ) =ia1* K0*d(pa1)/dΘ+ib1* K0*d(pb1)/dΘ =|i|* (−sinΘ)* K0* (−sinΘ)+|i|* cosΘ* K0 * cosΘ =i* K0 上式から、 ia0=0 ia1=|i|* (−sinΘ) ib0=0 ib1=|i|* cosΘΠ* 3/2 <Θ <2π T (Θ) = ia1* K0 * d (pa1) / dΘ + ib1* K0 * d (pb1) / dΘ = | i |* (-SinΘ)* K0* (−sinΘ) + | i |* cosΘ* K0 * cosΘ = i* K0 From the above equation, ia0 = 0 ia1 = | i |* (−sinΘ) ib0 = 0 ib1 = | i |* cosΘ

【0080】(2) T(Θ)<0の推力を発生する場
合 0<Θ<π/2 T(Θ) =ia1* K0*d(pa1)/dΘ+ib0* K0*d(pb0)/dΘ =|i|* sinΘ* K0* (−sinΘ)+|i|* cosΘ* K0* (− cosΘ) =i* K0 上式から、 ia0=0 ia1=|i|* sinΘ ib0=|i|* cosΘ ib1=0
(2) When a thrust of T (Θ) <0 is generated: 0 <Θ <π / 2 T (Θ) = ia1 * K0 * d (pa1) / dΘ + ib0 * K0 * d (pb0) / dΘ = | I | * sinΘ * K0 * (− sinΘ) + | i | * cosΘ * K0 * (− cosΘ) = i * K0 From the above equation, ia0 = 0 ia1 = | i | * sinΘib0 = | i | * cosΘ ib1 = 0

【0081】 π/2<Θ<π T(Θ) =ia1* K0*d(pa1)/dΘ+ib1* K0*d(pb1)/dΘ =|i|* sinΘ* K0* (−sin)Θ+|i|* (−cosΘ)* K0 * cosΘ =i* K0 上式から、 ia0=0 ia1=|i|* sinΘ ib0=0 ib1=|i|* (−cosΘ)Π / 2 <Θ <π T (Θ) = ia1* K0 * d (pa1) / dΘ + ib1* K0 * d (pb1) / dΘ = | i |* sinΘ* K0* (−sin) Θ + | i |* (-CosΘ)* K0 * cosΘ = i* K0 From the above equation, ia0 = 0 ia1 = | i |* sinΘ ib0 = 0 ib1 = | i |* (-CosΘ)

【0082】 π<Θ<π* 3/2 T(Θ) =ia0* K0*d(pa0)/dΘ+ib1* K0*d(pb1)/dΘ =|i|* (−sinΘ)* K0* sinΘ+|i|* (−cosΘ)* K0 * cosΘ =i* K0 上式から、 ia0=|i|* (−sinΘ) ia1=0 ib0=0 ib1=|i|* (−cosΘ)Π <Θ <π* 3/2 T (Θ) = ia0* K0 * d (pa0) / dΘ + ib1* K0 * d (pb1) / dΘ = | i |* (-SinΘ)* K0* sinΘ + | i |* (-CosΘ)* K0 * cosΘ = i* K0 From the above equation, ia0 = | i |* (−sinΘ) ia1 = 0 ib0 = 0 ib1 = | i |* (-CosΘ)

【0083】 π* 3/2<Θ<2π T(Θ) =ia0* K0*d(pa0)/dΘ+ib0* K0*d(pb0)/dΘ =|i|* (−sinΘ)* K0* sinΘ+|i|* cosΘ* K0* (− cosΘ) =i* K0 上式から、 ia0=|i|* (−sinΘ) ia1=0 ib0=|i|* cosΘ ib1=0 上式のように、Θの値により各駆動用コイルに電流ia
0、ia1、ib0、ib1を制御することにより、一
定の推力が得られる。なお、以上の式は、X軸、Y軸、
θ軸に同様に適用できるものである。
Π * 3/2 <Θ <2πT (Θ) = ia0 * K0 * d (pa0) / dΘ + ib0 * K0 * d (pb0) / dΘ = | i | * (− sinΘ) * K0 * sinΘ + | i | * cosΘ * K0 * (− cosΘ) = i * K0 From the above equation, ia0 = | i | * (− sinΘ) ia1 = 0 ib0 = | i | * cosΘib1 = 0 The current ia flows through each driving coil according to the value.
By controlling 0, ia1, ib0, ib1, a constant thrust can be obtained. It should be noted that the above equation is based on the X axis, the Y axis,
The same applies to the θ axis.

【0084】次に、位置制御演算部2000は、MPU
2100、RAM2200、フラッシュメモリ230
0、バスインタフェース(I/F)2400、シリアル
通信インタフェース(I/F)2500、割り込み回路
2600等により構成されている。そして、この位置制
御演算部2000では、電流指令演算部3000からの
同期信号により、3軸の位置フィードバック制御演算と
指令発生の処理を行う。
Next, the position control calculation unit 2000
2100, RAM 2200, flash memory 230
0, a bus interface (I / F) 2400, a serial communication interface (I / F) 2500, an interrupt circuit 2600, and the like. The position control calculation unit 2000 performs three-axis position feedback control calculation and command generation processing based on the synchronization signal from the current command calculation unit 3000.

【0085】次に、位置検出回路部5000は、検出用
コイルへの正弦波励磁回路と、検出コイルからの正弦波
信号(sin信号とcos信号を含む)を入力するゲー
ト回路5100と、その正弦波信号をデジタル信号に変
換するR/D変換器5200と、非同期によるMPUイ
ンタフェース(I/F)回路等を有して構成されてい
る。この位置検出回路部5000では、上述した各検出
用コイルからの正弦波信号(sin信号とcos信号)
を受信して、この正弦波信号をR/D変換によってデー
タに変換する。このデータは、電流指令演算部3000
のMPU3100によって読み込まれる。
Next, the position detection circuit section 5000 includes a sine wave excitation circuit for the detection coil, a gate circuit 5100 for inputting a sine wave signal (including a sin signal and a cos signal) from the detection coil, An R / D converter 5200 for converting a wave signal into a digital signal, an asynchronous MPU interface (I / F) circuit, and the like are provided. In the position detection circuit 5000, a sine wave signal (sin signal and cos signal) from each detection coil described above is provided.
And the sine wave signal is converted into data by R / D conversion. This data is stored in the current command calculation unit 3000
Is read by the MPU 3100.

【0086】上述したように、スケール用磁性体の櫛歯
部の山と溝のピッチを3.28mmとすると、正弦波形
の1周期の変位量も3.28mmとなる。そこで、この
変位量をR/D変換器の分解能(例えば10ビット、1
2ビット、14ビット、16ビット)により、最小位置
検出量が決定される。そこで電流指令演算部3000の
MPU3100は、プログラマブルに正弦波検出信号の
R/D変換の分解能を可変して、3.2μm、0.8μ
m、0.2μm、0.05μmの変位の分解能を選択で
きる。
As described above, when the pitch between the peaks and grooves of the comb teeth of the magnetic material for scale is 3.28 mm, the displacement of one cycle of the sine waveform is also 3.28 mm. Therefore, this displacement amount is determined by the resolution of the R / D converter (for example, 10 bits, 1 bit).
(2 bits, 14 bits, 16 bits) determines the minimum position detection amount. Therefore, the MPU 3100 of the current command calculation unit 3000 programmatically changes the resolution of the R / D conversion of the sine wave detection signal to 3.2 μm, 0.8 μm,
Resolution of displacement of m, 0.2 μm, 0.05 μm can be selected.

【0087】そして、このような分解能によって、制御
できる速度は以下のようになる。 10ビット分解能 3.2μm/ビット ;3411mm/sec 12ビット分解能 0.8μm/ビット ; 853mm/sec 14ビット分解能 0.2μm/ビット ; 213mm/sec 16ビット分解能 0.05μm/ビット ; 53mm/sec 各々の分解能は、動作中に可変できる構成となってい
る。なお、このような位置検出回路部5000は、XY
θの駆動ユニットに対して共通の構成を有しているた
め、図19においては、X軸の位置検出回路部5000
だけの内部を一部図示し、他は省略している。
The speed that can be controlled by such resolution is as follows. 10-bit resolution 3.2 μm / bit; 3411 mm / sec 12-bit resolution 0.8 μm / bit; 853 mm / sec 14-bit resolution 0.2 μm / bit; 213 mm / sec 16-bit resolution 0.05 μm / bit; 53 mm / sec The resolution can be varied during operation. It should be noted that such a position detection circuit unit 5000 has an XY
19 has a common configuration with respect to the θ drive unit, and therefore, in FIG.
Is partially shown, and others are omitted.

【0088】次に、このような駆動制御回路における回
路動作の概要について説明する。 (1−1)まず、電源投入後、電流指令演算部3000
のMPU3100は、位置検出回路部5000に対し、
上述した正弦波検出信号のR/D変換器の位置分解能を
設定する。次に、電流指令演算部3000のMPU31
00は、制御同期信号を発生するカウンタ回路に周期カ
ウント値を設定する。この制御同期信号により電流指令
演算部3000のMPU3100と位置制御演算部20
00のMPU2100は同時に割り込みを生じ、以下の
動作を行う。 (1−2)電流指令演算部3000のMPU3100
は、位置検出回路部5000から各軸の位置データΘを
読み込む。そして、この位置データΘを上位の共有RA
Mに書き込む。
Next, an outline of the circuit operation in such a drive control circuit will be described. (1-1) First, after the power is turned on, the current command calculation unit 3000
Of the position detection circuit unit 5000
The position resolution of the R / D converter for the sine wave detection signal described above is set. Next, the MPU 31 of the current command calculation unit 3000
00 sets the cycle count value in the counter circuit that generates the control synchronization signal. The MPU 3100 of the current command calculation unit 3000 and the position control calculation unit 20
The MPU 2100 of 00 generates an interrupt at the same time and performs the following operation. (1-2) MPU 3100 of Current Command Operation Unit 3000
Reads the position data の for each axis from the position detection circuit 5000. Then, this position data Θ is
Write to M.

【0089】(1−3)位置制御演算部2000のMP
U2100は、電流指令演算部3000の共有RAMよ
り各軸の位置データΘを読み込む。そして、外部からの
位置指令パルスをカウントするカウンタ回路のカウント
値の変化量を読み込み、このパルス量をリニアモータの
位置指令Θrefに変換する。 (1−4)また、位置制御演算部2000のMPU21
00は、位置データΘと位置指令Θrefから、下記の
[数1]の演算によって推力指令値iを算出し、この推
力指令値iを電流指令演算部3000の共有RAMに書
き込む。
(1-3) MP of position control calculation section 2000
U2100 reads position data の of each axis from the shared RAM of current command calculation unit 3000. Then, the change amount of the count value of the counter circuit that counts the position command pulse from the outside is read, and this pulse amount is converted into the position command Θref of the linear motor. (1-4) The MPU 21 of the position control calculation unit 2000
00 calculates a thrust command value i from the position data Θ and the position command Θref by the following [Equation 1], and writes the thrust command value i to the shared RAM of the current command calculation unit 3000.

【0090】[0090]

【数1】 (Equation 1)

【0091】ここで、Kppは位置制御の比例ゲイン、
Kiは速度制御の積分ゲイン、Kpは速度制御の比例ゲ
インである。
Here, Kpp is a proportional gain of position control,
Ki is an integral gain of the speed control, and Kp is a proportional gain of the speed control.

【0092】(1−5)電流指令演算部3000のMP
U3100は、位置制御演算部2000から各軸の推力
指令値のデータiを読み込む。そして、このデータiと
位置データΘから、上述したように各軸の4つの駆動用
コイルに対する電流指令値を以下のように算出する。 (1) i>0の場合 0<Θ<π/2 ia0=|i|* sinΘ ia1=0 ib0=0 ib1=|i|* cosΘ π/2<Θ<π ia0=|i|* sinΘ ia1=0 ib0=|i|* (−cosΘ) ib1=0
(1-5) MP of current command calculation section 3000
U3100 reads data i of the thrust command value of each axis from position control calculation section 2000. Then, from the data i and the position data Θ, as described above, the current command values for the four driving coils of each axis are calculated as follows. (1) If i> 0 0 <Θ <π / 2 ia0 = | i | * sinΘ ia1 = 0 ib0 = 0 ib1 = | i | * cosΘ π / 2 <Θ <π ia0 = | i | * sinΘ ia1 = 0 ib0 = | i | * (− cosΘ) ib1 = 0

【0093】 π<Θ<π* 3/2 ia0=0 ia1=|i|* (−sinΘ) ib0=|i|* (−cosΘ) ib1=0 π* 3/2<Θ<2π ia0=0 ia1=|i|* (−sinΘ) ib0=0 ib1=|i|* cosΘΠ <Θ <π * 3/2 ia0 = 0 ia1 = | i | * (− sinΘ) ib0 = | i | * (− cosΘ) ib1 = 0 π * 3/2 <Θ <2π ia0 = 0 ia1 = | i | * (− sinΘ) ib0 = 0 ib1 = | i | * cosΘ

【0094】(2) i<0の場合 0<Θ<π/2 ia0=0 ia1=|i|* sinΘ ib0=|i|* cosΘ ib1=0 π/2<Θ<π ia0=0 ia1=|i|* sinΘ ib0=0 ib1=|i|* (−cosΘ)(2) When i <0 0 <0 <π / 2 ia0 = 0 ia1 = | i | * sinΘib0 = | i | * cosΘ ib1 = 0 π / 2 <Θ <π ia0 = 0 ia1 = | I | * sin ib0 = 0 ib1 = | i | * (− cosΘ)

【0095】 π<Θ<π* 3/2 ia0=|i|* (−sinΘ) ia1=0 ib0=0 ib1=|i|* (−cosΘ) π* 3/2<Θ<2π ia0=|i|* (−sinΘ) ia1=0 ib0=|i|* cosΘ ib1=0Π <Θ <π * 3/2 ia0 = | i | * (− sinΘ) ia1 = 0 ib0 = 0 ib1 = | i | * (− cosΘ) π * 3/2 <Θ <2πia0 = | i | * (− sinΘ) ia1 = 0 ib0 = | i | * cosΘ ib1 = 0

【0096】こうして算出された電流指令ia0、ia
1、ib0、ib1は、デジタル−アナログ変換器(D
AC)によってアナログ電圧に変換されて、電流制御部
2000に与えられる。 (1−6)電流制御部2000は、電流指令演算部30
00からの電流指令値により各駆動コイルの電流制御を
以下の演算により算出する。ここでは、駆動コイルの帰
還電流と電流指令値から差分した電流偏差ierrを下
記の[数2]のPI制御演算を行う。
The current commands ia0, ia thus calculated
1, ib0, ib1 are digital-analog converters (D
AC) and is supplied to the current control unit 2000. (1-6) The current control unit 2000 includes the current command calculation unit 30
Based on the current command value from 00, the current control of each drive coil is calculated by the following calculation. Here, PI control calculation of the following [Equation 2] is performed on the current deviation ierr obtained by subtracting the feedback current of the drive coil from the current command value.

【0097】[0097]

【数2】 (Equation 2)

【0098】ここで、Kaiは積分ゲイン、Kapは比
例ゲインである。この演算器出力ioutをPWM変換
回路によりスイッチング信号に変換した信号を絶縁回路
を通してパワーFET4102、4104のゲート回路
4200に与える。パワーFET4102、4104
は、駆動コイルに対してスイッチング動作を行い、駆動
コイルに電流指令値に対応した電流を流すようにする。
Here, Kai is an integral gain, and Kap is a proportional gain. A signal obtained by converting the operation unit output iout into a switching signal by a PWM conversion circuit is supplied to a gate circuit 4200 of the power FETs 4102 and 4104 through an insulating circuit. Power FET 4102, 4104
Performs a switching operation on the drive coil so that a current corresponding to the current command value flows through the drive coil.

【0099】以上のような本例の3軸テーブル装置によ
れば、以下のような効果がある。 (1)X軸駆動ユニット500とY軸駆動ユニット60
0をベース部材100上に同一平面構造で配置したこと
により、小型扁平形状の装置を得ることができる。 (2)X軸テーブルとY軸テーブルとがX−Yテーブル
として一体で組み立て加工されるため、直角度や平面
度、水平度等を高精度にすることができる。 (3)制御対象となる各テーブルの近傍に各検出用磁性
体の先端位置を配置することから、より直接的に位置の
フィードバック制御を行うことができる。このため、各
テーブルの位置決め精度を従来の複合構造に比べ高い精
度を実現できる。
According to the three-axis table apparatus of the present embodiment as described above, the following effects can be obtained. (1) X-axis drive unit 500 and Y-axis drive unit 60
By arranging 0 on the base member 100 in the same plane structure, a small flat device can be obtained. (2) Since the X-axis table and the Y-axis table are integrally assembled as an XY table, the squareness, flatness, horizontality, and the like can be made high. (3) Since the position of the tip of each magnetic body for detection is arranged in the vicinity of each table to be controlled, the position feedback control can be performed more directly. For this reason, the positioning accuracy of each table can be higher than that of the conventional composite structure.

【0100】(4)X−Yテーブルの駆動用コイルがベ
ース部材側にあるため、駆動用コイルの電流による発熱
がX−Yテーブルの側に伝わりにくい。このため、熱に
よる位置の変位が小さくなり、発熱もベース部材により
発散されるため、安定的で高精度の絶対位置精度の位置
決めができる。 (5)機械的に小型、軽量、高剛性にできるため高速動
作で高精度な位置決めができる。 (6)構造が簡単で部品点数が少なく、組み立て調整工
程が少ない装置を構成できる。 (7)永久磁石を用いないため、組み立て性がよく、鉄
粉等の防塵カバーも不要で低価格な装置を構成できる。
(4) Since the drive coil of the XY table is on the base member side, heat generated by the current of the drive coil is not easily transmitted to the XY table. For this reason, the displacement of the position due to the heat is reduced, and the heat is also radiated by the base member, so that the positioning can be stably performed with high absolute absolute accuracy. (5) Since it can be made mechanically compact, lightweight and highly rigid, high-speed operation and high-precision positioning can be performed. (6) An apparatus having a simple structure, a small number of parts, and a small number of assembly adjustment steps can be configured. (7) Since a permanent magnet is not used, the assembling property is good, a dustproof cover such as iron powder is not required, and a low-cost device can be configured.

【0101】(8)永久磁石を用いないため、磁気の影
響を受け易い対象物を知覚に使用したり、テーブル上に
置くことができる。 (9)図11、図12に示すような磁路によるリラクタ
ンスの変化を推力、回転力に変換するため、磁気抵抗が
小さく、小型で大きな出力を得ることができる。 (10)小型精密位置センサを一体に組み込む構造で、
より体積が小さい精密位置決め装置を得ることができ
る。 (11)光学式位置検出に比べ汚損度が悪い使用環境で
も使用可能で、高寿命な装置を得ることができる。 (12)共通の構造を有するコイルと磁性体による部品
構成であるので、位置フィードバック制御装置の位置検
出器として、取り付けが簡単となり、位置決め装置の設
計が容易で小型化できる。
(8) Since no permanent magnet is used, an object which is easily affected by magnetism can be used for perception or placed on a table. (9) Since the change in reluctance due to the magnetic path as shown in FIGS. 11 and 12 is converted into thrust and rotational force, the magnetic resistance is small, and a small and large output can be obtained. (10) A structure in which a small precision position sensor is integrated.
A precision positioning device having a smaller volume can be obtained. (11) It is possible to obtain a device which can be used even in a use environment where the degree of contamination is lower than that of the optical position detection and has a long life. (12) Since the components are composed of a coil and a magnetic material having a common structure, they can be easily mounted as a position detector of the position feedback control device, and the positioning device can be easily designed and downsized.

【0102】(13)位置検出回路の配線が、1軸あた
り3本で構成され、配線方法が簡単となり、位置決め装
置に組み込み易い。 (14)分解能、動作速度が歯の距離と検出回路の分解
能で自由に設計できる。このため低分解能から高分解能
まで同一形状で扱える。 (15)全ての軸が高速に同期して制御されるため、同
期して高精度の位置決め制御ができる。 (16)位置の分解能をプログラムにより可変できるた
め、同一装置で高速な位置決めと精密は位置決めを両立
することができる。
(13) The wiring of the position detection circuit is composed of three wires per axis, the wiring method is simple, and it is easy to incorporate it into the positioning device. (14) The resolution and operating speed can be freely designed by the tooth distance and the resolution of the detection circuit. Therefore, the same shape can be handled from low resolution to high resolution. (15) Since all axes are controlled synchronously at high speed, highly accurate positioning control can be performed synchronously. (16) Since the position resolution can be changed by a program, high-speed positioning and precision positioning can be compatible with the same device.

【0103】なお、以上は本発明の移動ステージ装置を
3軸テーブル装置に適用した場合について説明したが、
本発明はこれに限定されず、XYの2軸テーブル装置と
して構成してもよい。また、上述した正弦波形の推力に
よる駆動装置や正弦波形の検出信号を出力する検出装置
については、1軸のみのリニアアクチュエータに適用す
ることも可能である。
In the above, the case where the moving stage device of the present invention is applied to a three-axis table device has been described.
The present invention is not limited to this, and may be configured as an XY two-axis table device. In addition, the above-described driving device using a sine waveform thrust and a detection device that outputs a sine waveform detection signal can be applied to a linear actuator having only one axis.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、X軸テ
ーブルの枠内にY軸テーブルを配置して平面構造による
X−Yテーブルを構成し、ベース部材上に平面構造で配
置されたX軸方向の駆動ユニットとY軸方向の駆動ユニ
ットに順次スイッチング電流を供給することにより、前
記X−Yテーブルを駆動することようにした。これによ
り、装置全体を平坦構造で構成することができ、この移
動ステージ装置を各種の装置に組み込む際に、配置スペ
ース効率を改善できる。また、互いに直交する磁束方向
を有するX軸方向の駆動ユニットとY軸方向の駆動ユニ
ットとを平面構造で配置するため、駆動ユニットの磁界
が相互に干渉することもなく、平面スペースの縮小も可
能であり、かつ円滑な移動動作を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the XY table having the planar structure is formed by arranging the Y-axis table in the frame of the X-axis table, and the XY table arranged in the planar structure on the base member. The XY table is driven by sequentially supplying a switching current to the driving unit in the axial direction and the driving unit in the Y-axis direction. Accordingly, the entire apparatus can be configured with a flat structure, and the efficiency of arrangement space can be improved when this moving stage apparatus is incorporated in various apparatuses. In addition, since the drive unit in the X-axis direction and the drive unit in the Y-axis direction having the magnetic flux directions orthogonal to each other are arranged in a planar structure, the magnetic fields of the drive units do not interfere with each other and the plane space can be reduced. And a smooth moving operation can be obtained.

【0105】また、本発明の移動ステージ装置では、前
記移動体に設けた作動用磁性体の櫛歯部に対し、正弦波
形の推力を生ずるような櫛歯部を有する駆動用磁性体を
設け、この駆動用磁性体に巻回された駆動用コイルにス
イッチング電流を供給することにより、作動用磁性体と
駆動用磁性体との間に正弦波形の推力を与え、この推力
によって移動体を移動する。これにより、作動用磁性体
の移動位置に対する各駆動用磁性体の推力の作用状況
や、複数の駆動用磁性体の間における推力の変動状況を
正確に把握して有効な駆動制御を行うことができ、移動
体を安定的に移動できる。
Further, in the moving stage device of the present invention, a driving magnetic body having a comb tooth portion that generates a sine waveform thrust is provided for the comb tooth portion of the operating magnetic material provided on the moving body. By supplying a switching current to the driving coil wound around the driving magnetic body, a thrust having a sinusoidal waveform is applied between the operating magnetic body and the driving magnetic body, and the moving body is moved by the thrust. . With this, it is possible to accurately grasp the state of action of the thrust of each drive magnetic body with respect to the movement position of the operating magnetic body and the state of fluctuation of the thrust between a plurality of drive magnetic bodies, and perform effective drive control. Can move the moving object stably.

【0106】また、本発明の移動ステージ装置では、前
記移動体に設けたスケール用磁性体の櫛歯部に対し、正
弦波形の検出信号を生ずるような櫛歯部を有する検出用
磁性体を設け、この検出用磁性体に巻回された検出用コ
イルからの正弦波検出信号をR/D変換器を介して演算
回路により読み取ることにより、前記移動体の位置検出
を行うようにした。これにより、スケール用磁性体の移
動位置と検出信号の位相レベルとを高精度に対応させて
演算することができ、高分解能による移動体の位置検出
を行うことができ、移動体の微細駆動制御に寄与でき
る。
Further, in the moving stage device of the present invention, a detection magnetic body having a comb-tooth portion for generating a sinusoidal detection signal is provided for the comb-tooth portion of the scale magnetic body provided on the moving body. The position of the moving body is detected by reading a sine wave detection signal from a detection coil wound around the magnetic body for detection by an arithmetic circuit via an R / D converter. As a result, the moving position of the scale magnetic body and the phase level of the detection signal can be calculated with high accuracy in correspondence with each other, and the position of the moving body can be detected with high resolution. Can contribute to

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による移動ステージ装置の一例であるX
−Y−θの3軸テーブル装置の概要を示す平面図であ
る。
FIG. 1 is an example of a moving stage device X according to the present invention.
It is a top view which shows the outline | summary of the three-axis table apparatus of -Y- (theta).

【図2】(A)は図1に示す移動ステージ装置をX軸方
向に視た側面図、(B)は同側断面図である。
2A is a side view of the moving stage device shown in FIG. 1 as viewed in the X-axis direction, and FIG. 2B is a sectional side view of the same.

【図3】(A)は図1に示す移動ステージ装置をY軸方
向に視た側面図、(B)は同側断面図である。
3A is a side view of the moving stage device shown in FIG. 1 as viewed in the Y-axis direction, and FIG. 3B is a side sectional view of the same.

【図4】図1に示す移動ステージ装置におけるベース部
材を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a base member in the moving stage device shown in FIG.

【図5】図4に示すベース部材の一部分解斜視図であ
る。
5 is a partially exploded perspective view of the base member shown in FIG.

【図6】図1に示す移動ステージ装置のX−Yテーブル
と回転テーブルを示す分解斜視図である。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing an XY table and a rotary table of the moving stage device shown in FIG.

【図7】図1に示す移動ステージ装置のX軸およびY軸
駆動用磁性体の配置を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing an arrangement of X-axis and Y-axis driving magnetic bodies of the moving stage device shown in FIG. 1;

【図8】図1に示す移動ステージ装置のX軸およびY軸
作動用磁性体の配置を示す底面図である。
FIG. 8 is a bottom view showing the arrangement of the X-axis and Y-axis operating magnetic members of the moving stage device shown in FIG. 1;

【図9】(A)は図1に示す移動ステージ装置のX軸お
よびY軸作動用磁性体の側面図、(B)は同正面図、
(C)は櫛歯部の拡大図である。
9A is a side view of a magnetic body for X-axis and Y-axis operation of the moving stage device shown in FIG. 1, FIG. 9B is a front view thereof,
(C) is an enlarged view of a comb tooth part.

【図10】(A)は図1に示す移動ステージ装置のX軸
およびY軸駆動用磁性体の側面図、(B)は同正面図、
(C)は櫛歯部の拡大図である。
10A is a side view of a magnetic body for driving the X-axis and Y-axis of the moving stage device shown in FIG. 1, FIG. 10B is a front view thereof,
(C) is an enlarged view of a comb tooth part.

【図11】図1に示す移動ステージ装置の作動用磁性体
と駆動用磁性体の間で形成される磁路の形状を示す側面
図である。
11 is a side view showing a shape of a magnetic path formed between the operating magnetic body and the driving magnetic body of the moving stage device shown in FIG.

【図12】図1に示す移動ステージ装置の駆動用磁性体
による推力の変動波形を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a thrust fluctuation waveform by a driving magnetic body of the moving stage device shown in FIG. 1;

【図13】図1に示す移動ステージ装置の作動用磁性体
と4つの駆動用磁性体との対向状態を示す側面図であ
る。
FIG. 13 is a side view showing the opposing magnetic body and four driving magnetic bodies of the moving stage device shown in FIG. 1;

【図14】図1に示す移動ステージ装置のθ軸作動用磁
性体を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a θ-axis operating magnetic body of the moving stage device shown in FIG. 1;

【図15】(A)は図1に示す移動ステージ装置のθ軸
駆動用磁性体を示す平面図、(B)は櫛歯部の拡大図で
ある。
15A is a plan view showing a magnetic body for driving the θ-axis of the moving stage device shown in FIG. 1, and FIG. 15B is an enlarged view of a comb portion.

【図16】図1に示す移動ステージ装置のスケール用磁
性体と検出用磁性体の対向状態を示す斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing a state where the scale magnetic body and the detection magnetic body of the moving stage device shown in FIG. 1 are opposed to each other.

【図17】図1に示す移動ステージ装置の位置検出回路
を示す説明図である。
17 is an explanatory diagram showing a position detection circuit of the moving stage device shown in FIG.

【図18】図1に示す移動ステージ装置の位置検出信号
波形を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a position detection signal waveform of the moving stage device shown in FIG.

【図19】図1に示す移動ステージ装置の駆動制御回路
を示すブロック図である。
19 is a block diagram showing a drive control circuit of the moving stage device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100……ベース部材、200……X軸テーブル、21
0、212……X軸作動用磁性体、300……Y軸テー
ブル、310……Y軸作動用磁性体、400……X−Y
テーブル、500……X軸駆動ユニット、510、51
2、514、516……X軸駆動用磁性体、520、5
22、524、526……X軸駆動用コイル、600…
…Y軸駆動ユニット、610、612、614、616
……Y軸駆動用磁性体、620、622、624、62
6……Y軸駆動用コイル、700……回転テーブル台、
700A……回転テーブル、710……θ軸駆作動磁性
体、800……θ軸駆動ユニット、810、812、8
14、816……θ軸駆動用磁性体、820、822、
824、826……θ軸駆動用コイル、900……X軸
位置検出装置、910……X軸スケール用磁性体、92
0、930……X軸検出用磁性体、940、950……
X軸検出用コイル、1000……Y軸位置検出装置、1
010……Y軸スケール用磁性体、1020、1030
……Y軸検出用磁性体、1040、1050……Y軸検
出用コイル、1100……θ軸位置検出装置、1110
……θ軸スケール用磁性体、1120、1130……θ
軸検出用磁性体、1140、1150……θ軸検出用コ
イル。
100: Base member, 200: X-axis table, 21
0, 212: magnetic material for X-axis operation, 300: Y-axis table, 310: magnetic material for Y-axis operation, 400: XY
Table, 500: X-axis drive unit, 510, 51
2, 514, 516... X-axis driving magnetic body, 520, 5
22, 524, 526 ... X-axis drive coil, 600 ...
... Y-axis drive unit, 610, 612, 614, 616
...... Y-axis drive magnetic body, 620, 622, 624, 62
6... Y-axis drive coil, 700.
700A: rotary table, 710: θ-axis driven magnetic body, 800: θ-axis drive unit, 810, 812, 8
14, 816... Θ-axis driving magnetic body, 820, 822,
824, 826... Θ-axis drive coil, 900... X-axis position detecting device, 910... X-axis scale magnetic body, 92
0, 930: X-axis detecting magnetic body, 940, 950:
X-axis detection coil, 1000: Y-axis position detection device, 1
010: Magnetic body for Y-axis scale, 1020, 1030
... Y-axis detection magnetic body, 1040, 1050... Y-axis detection coil, 1100.
... Magnetic body for θ-axis scale, 1120, 1130.
Magnetic body for axis detection, 1140, 1150 ... Coil for θ axis detection.

Claims (39)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ベース部材上に配置したX−Yテーブル
を移動する移動ステージ装置において、 前記X−Yテーブルは、 前記ベース部材上にX軸方向に移動可能に支持される略
枠状のX軸テーブルと、 前記X軸テーブルの枠内にY軸方向に移動可能に支持さ
れる略板状のY軸テーブルと、 前記X軸テーブルのX軸方向に沿う側辺部に前記ベース
部材に臨む状態で設けられ、X軸方向に沿う長手形状に
形成されるとともに、前記ベース部材に臨む面にX軸方
向に所定間隔で交互に山と溝を形成した櫛歯部を有する
X軸作動用磁性体と、 前記Y軸テーブルに前記ベース部材に臨む状態で設けら
れ、前記ベース部材に臨む面にY軸方向に所定間隔で交
互に山と溝を形成した櫛歯部を有し、この櫛歯部がX軸
方向のストロークに対応する幅をもって形成されたY軸
作動用磁性体と具備し、 前記ベース部材は、 前記X−YテーブルのX軸作動用磁性体に対向してX軸
方向に交互に山と溝を形成した櫛歯部を有する複数のX
軸駆動用磁性体と、各X軸駆動用磁性体に巻回された複
数のX軸駆動用コイルとを備え、前記各X軸駆動用コイ
ルへの通電をスイッチングすることによって前記X軸作
動用磁性体にX軸方向の推力を与えるX軸方向の駆動ユ
ニットと、 前記X−YテーブルのY軸作動用磁性体に対向してY軸
方向に交互に山と溝とを形成した櫛歯部を有する複数の
Y軸駆動用磁性体と、各Y軸駆動用磁性体に巻回された
複数のY軸駆動用コイルとを備え、前記各Y軸駆動用コ
イルへの通電をスイッチングすることによって前記Y軸
作動用磁性体にY軸方向の推力を与えるY軸方向の駆動
ユニットとを具備し、 前記X軸方向の駆動ユニットと前記Y軸方向の駆動ユニ
ットとを互いに平面構造でベース部材上に配置した、 ことを特徴とする移動ステージ装置。
1. A moving stage device for moving an XY table disposed on a base member, wherein the XY table is supported on the base member so as to be movable in the X-axis direction. An axis table; a substantially plate-shaped Y-axis table supported in the frame of the X-axis table so as to be movable in the Y-axis direction; and a side portion along the X-axis direction of the X-axis table facing the base member. X-axis actuating magnet having a comb-like portion provided in a state and formed in a longitudinal shape along the X-axis direction and having peaks and grooves alternately formed at predetermined intervals in the X-axis direction on a surface facing the base member. And a body which is provided on the Y-axis table so as to face the base member, and has a comb-tooth portion having a mountain and a groove formed alternately at predetermined intervals in the Y-axis direction on a surface facing the base member. With a width corresponding to the stroke in the X-axis direction The base member includes a comb-tooth portion having a mountain and a groove alternately formed in the X-axis direction in opposition to the X-axis operation magnetic body of the XY table. Have multiple X
An X-axis driving magnetic body, and a plurality of X-axis driving coils wound around each of the X-axis driving magnetic bodies. A drive unit in the X-axis direction for applying a thrust in the X-axis direction to the magnetic body; and a comb-tooth portion having mountains and grooves alternately formed in the Y-axis direction in opposition to the Y-axis operating magnetic body of the XY table. A plurality of Y-axis driving magnetic bodies having a plurality of Y-axis driving magnetic bodies, and a plurality of Y-axis driving coils wound around each of the Y-axis driving magnetic bodies. A driving unit in the Y-axis direction for applying a thrust in the Y-axis direction to the Y-axis operating magnetic body, wherein the driving unit in the X-axis direction and the driving unit in the Y-axis direction are arranged on a base member in a planar structure. A moving stage device, wherein:
【請求項2】 前記X軸作動用磁性体およびX軸駆動用
コイルは、前記X軸テーブルの両側辺部に配設されてい
ることを特徴とする請求項1記載の移動ステージ装置。
2. The moving stage device according to claim 1, wherein the X-axis operating magnetic body and the X-axis driving coil are disposed on both side portions of the X-axis table.
【請求項3】 前記各X軸駆動用磁性体は、それぞれ略
々凹字形に形成され、この凹字形の両端部がX軸方向に
沿って列をなすように配置され、各端部の先端面に前記
櫛歯部を設けるとともに、前記各端部の基部側に前記X
軸駆動用コイルを巻回してなることを特徴とする請求項
1記載の移動ステージ装置。
3. Each of the X-axis driving magnetic bodies is formed in a substantially concave shape, and both ends of the concave shape are arranged so as to form a line along the X-axis direction. The surface is provided with the comb-tooth portion, and the X
The moving stage device according to claim 1, wherein the shaft driving coil is wound.
【請求項4】 前記X軸方向の駆動ユニットは、4つの
X軸駆動用磁性体と、これらX軸駆動用磁性体に巻回さ
れる4つのX軸駆動用コイルとを有することにより、4
分の1ずつ位相のずれた推力を前記X軸作動用磁性体に
付与するものであり、前記4つのX軸駆動用磁性体およ
びX軸駆動用コイルが、前記X軸テーブルの両側辺部に
配設されたX軸作動用磁性体に対し、2つずつ分散して
配設されていることを特徴とする請求項2記載の移動ス
テージ装置。
4. The drive unit in the X-axis direction has four X-axis drive magnetic bodies and four X-axis drive coils wound around the X-axis drive magnetic bodies.
A thrust having a phase shifted by one part is applied to the X-axis operating magnetic body. The four X-axis driving magnetic bodies and the X-axis driving coil are provided on both sides of the X-axis table. 3. The moving stage device according to claim 2, wherein two of the magnetic members for X-axis operation are dispersedly disposed.
【請求項5】 前記各Y軸駆動用磁性体は、それぞれ略
々凹字形に形成され、この凹字形の両端部がY軸方向に
沿って列をなすように配置され、各端部の先端面に前記
櫛歯部を設けるとともに、前記各端部の基部側に前記Y
軸駆動用コイルを巻回してなることを特徴とする請求項
1記載の移動ステージ装置。
5. Each of the Y-axis driving magnetic bodies is formed in a substantially concave shape, and both ends of the concave shape are arranged so as to form a line along the Y-axis direction. The surface is provided with the comb-tooth portion, and the Y
The moving stage device according to claim 1, wherein the shaft driving coil is wound.
【請求項6】 前記Y軸方向の駆動ユニットは、4つの
Y軸駆動用磁性体と、これらY軸駆動用磁性体に巻回さ
れる4つのY軸駆動用コイルとを有することにより、4
分の1ずつ位相のずれた推力を前記Y軸作動用磁性体に
付与するものであり、前記4つのY軸駆動用磁性体およ
びY軸駆動用コイルが、2行2列に配設されていること
を特徴とする請求項1記載の移動ステージ装置。
6. The drive unit in the Y-axis direction includes four Y-axis drive magnetic members and four Y-axis drive coils wound around the Y-axis drive magnetic members.
A thrust having a phase shifted by one part is applied to the Y-axis operating magnetic body. The four Y-axis driving magnetic bodies and the Y-axis driving coil are arranged in two rows and two columns. The moving stage device according to claim 1, wherein
【請求項7】 前記X−YテーブルのY軸テーブル上に
回転方向に移動するθ軸テーブルを有し、 前記θ軸テーブルの前記Y軸テーブルに臨む面に、前記
θ軸テーブルの周回り方向に沿って円環状に設けられ、
前記周回り方向に所定間隔で交互に山と溝を形成した櫛
歯部を有するθ軸作動用磁性体を具備し、 前記X−Yテーブルは、θ軸作動用磁性体に対向して前
記θ軸テーブルの周回り方向に交互に山と溝とを形成し
た櫛歯部を有する複数のθ軸駆動用磁性体と、各θ軸駆
動用磁性体に巻回された複数のθ軸駆動用コイルとを備
え、前記各θ軸駆動用コイルへの通電をスイッチングす
ることによって前記θ軸作動用磁性体に前記θ軸テーブ
ルの回転方向の推力を与えるθ軸方向の駆動ユニットを
具備していることを特徴とする請求項1記載の移動ステ
ージ装置。
7. A θ-axis table that moves in a rotating direction on a Y-axis table of the XY table, and a circumferential direction of the θ-axis table is provided on a surface of the θ-axis table facing the Y-axis table. Is provided in an annular shape along
A magnetic body for actuating the θ-axis having a comb-teeth portion in which peaks and grooves are alternately formed at predetermined intervals in the circumferential direction, wherein the XY table faces the magnetic body for the θ-axis actuation, and A plurality of θ-axis driving magnetic bodies each having a comb-tooth portion having ridges and grooves alternately formed in the circumferential direction of the shaft table, and a plurality of θ-axis driving coils wound around each θ-axis driving magnetic body And a θ-axis direction drive unit that applies a thrust in the rotation direction of the θ-axis table to the θ-axis operation magnetic body by switching the energization to each of the θ-axis drive coils. The moving stage device according to claim 1, wherein:
【請求項8】 前記各θ軸駆動用磁性体は、それぞれ略
々凹字形に形成され、この凹字形の両端部が前記θ軸テ
ーブルの周回り方向に沿って列をなすように配置され、
各端部の先端面に前記櫛歯部を設けるとともに、前記各
端部の基部側に前記θ軸駆動用コイルを巻回してなるこ
とを特徴とする請求項7記載の移動ステージ装置。
8. The θ-axis driving magnetic bodies are each formed in a substantially concave shape, and both ends of the concave shape are arranged so as to form a line along a circumferential direction of the θ-axis table,
8. The moving stage device according to claim 7, wherein the comb teeth portion is provided on a tip end surface of each end portion, and the θ-axis driving coil is wound around a base side of each end portion.
【請求項9】 前記θ軸方向の駆動ユニットは、4つの
θ軸駆動用磁性体と、これらY軸駆動用磁性体に巻回さ
れる4つのθ軸駆動用コイルとを有することにより、4
分の1ずつ位相のずれた推力を前記θ軸作動用磁性体に
付与するものであり、前記4つのθ軸駆動用磁性体およ
びθ軸駆動用コイルが、前記θ軸テーブルの周回り方向
に沿って配設されていることを特徴とする請求項7記載
の移動ステージ装置。
9. The drive unit in the θ-axis direction includes four θ-axis drive magnetic members and four θ-axis drive coils wound around these Y-axis drive magnetic members.
The thrusts having phases shifted by one part are applied to the θ-axis operating magnetic body, and the four θ-axis driving magnetic bodies and the θ-axis driving coil are arranged in a circumferential direction of the θ-axis table. The moving stage device according to claim 7, wherein the moving stage device is disposed along the moving stage.
【請求項10】 前記X軸テーブルに設けられ、X軸方
向に所定間隔で交互に山と溝を形成した櫛歯部を有する
X軸スケール用磁性体と、前記ベース部材に設けられ、
前記X軸スケール用磁性体の櫛歯部に対向してX軸方向
に交互に山と溝を形成した櫛歯部を有するX軸検出用磁
性体と、このX軸検出用磁性体に巻回されたX軸検出用
コイルとを有し、前記X軸検出用コイルに供給する検出
用電流の変動によって前記X軸テーブルの変位を検出す
るX軸変位検出装置を具備していることを特徴とする請
求項1記載の移動ステージ装置。
10. A magnetic body for an X-axis scale provided on the X-axis table and having a comb-tooth portion having peaks and grooves alternately formed at predetermined intervals in the X-axis direction, and provided on the base member;
A magnetic body for X-axis detection having a comb-tooth part having peaks and grooves alternately formed in the X-axis direction facing the comb-tooth part of the magnetic body for X-axis scale; And an X-axis displacement detection device for detecting the displacement of the X-axis table by a change in a detection current supplied to the X-axis detection coil. The moving stage device according to claim 1.
【請求項11】 前記X軸検出用磁性体は、略々凹字形
に形成され、この凹字形の両端部がX軸方向に沿って列
をなすように配置され、各端部の先端面に前記櫛歯部を
設けるとともに、前記各端部の基部側に前記X軸検出用
コイルを巻回してなることを特徴とする請求項10記載
の移動ステージ装置。
11. The magnetic body for X-axis detection is formed in a substantially concave shape, and both ends of the concave shape are arranged so as to form a line along the X-axis direction. The moving stage device according to claim 10, wherein the comb teeth portion is provided, and the X-axis detection coil is wound around a base side of each end portion.
【請求項12】 前記X軸変位検出装置は、前記X軸検
出用磁性体の櫛歯部の山と溝が、前記X軸スケール用磁
性体の櫛歯部の山と溝に対して、4分の1ピッチずれた
状態の2つのX軸検出用磁性体と、これらX軸検出用磁
性体に巻回される2つのX軸検出用コイルとを有してい
ることを特徴とする請求項10記載の移動ステージ装
置。
12. The X-axis displacement detecting device according to claim 1, wherein the ridges and grooves of the comb teeth of the magnetic body for X-axis detection are set at 4 2. The device according to claim 1, further comprising: two X-axis detecting magnetic bodies shifted by one-one pitch, and two X-axis detecting coils wound around the X-axis detecting magnetic bodies. 11. The moving stage device according to item 10.
【請求項13】 前記Y軸テーブルに設けられ、Y軸方
向に所定間隔で交互に山と溝を形成した櫛歯部を有する
Y軸スケール用磁性体と、前記X軸テーブルに設けら
れ、前記Y軸スケール用磁性体の櫛歯部に対向してY軸
方向に交互に山と溝を形成した櫛歯部を有するY軸検出
用磁性体と、このY軸検出用磁性体に巻回されたY軸検
出用コイルとを有し、前記Y軸検出用コイルに供給する
検出用電流の変動によって前記Y軸テーブルの変位を検
出するY軸変位検出装置を具備していることを特徴とす
る請求項1記載の移動ステージ装置。
13. A magnetic body for a Y-axis scale, provided on the Y-axis table, having a comb tooth portion having peaks and grooves alternately formed at predetermined intervals in a Y-axis direction, and provided on the X-axis table, A Y-axis detecting magnetic body having a comb-tooth part in which peaks and grooves are alternately formed in the Y-axis direction in opposition to the comb-teeth part of the Y-axis scale magnetic body, and wound around the Y-axis detecting magnetic body And a Y-axis detection coil for detecting the displacement of the Y-axis table by a change in the detection current supplied to the Y-axis detection coil. The moving stage device according to claim 1.
【請求項14】 前記Y軸検出用磁性体は、略々凹字形
に形成され、この凹字形の両端部がY軸方向に沿って列
をなすように配置され、各端部の先端面に前記櫛歯部を
設けるとともに、前記各端部の基部側に前記Y軸検出用
コイルを巻回してなることを特徴とする請求項13記載
の移動ステージ装置。
14. The magnetic body for Y-axis detection is formed in a substantially concave shape, and both ends of the concave shape are arranged so as to form a line along the Y-axis direction. 14. The moving stage device according to claim 13, wherein the comb teeth portion is provided, and the Y-axis detecting coil is wound around a base side of each of the end portions.
【請求項15】 前記Y軸変位検出装置は、前記Y軸検
出用磁性体の櫛歯部の山と溝が、前記Y軸スケール用磁
性体の櫛歯部の山と溝に対して、4分の1ピッチずれた
状態の2つのY軸検出用磁性体と、これらY軸検出用磁
性体に巻回される2つのY軸駆動用コイルとを有してい
ることを特徴とする請求項13記載の移動ステージ装
置。
15. The Y-axis displacement detecting device according to claim 1, wherein the ridges and grooves of the comb teeth of the Y-axis detecting magnetic body are set at 4 to the ridges and grooves of the comb teeth of the Y-axis scale magnetic body. 2. The device according to claim 1, further comprising: two Y-axis detecting magnetic members shifted by one-one pitch, and two Y-axis driving coils wound around the Y-axis detecting magnetic members. 14. The moving stage device according to item 13.
【請求項16】 前記θ軸テーブルに設けられ、θ軸テ
ーブルの周回り方向に所定間隔で交互に山と溝を形成し
た櫛歯部を有するθ軸スケール用磁性体と、前記Y軸テ
ーブルに設けられ、前記θ軸スケール用磁性体の櫛歯部
に対向してθ軸テーブルの周回り方向に交互に山と溝を
形成した櫛歯部を有するθ軸検出用磁性体と、このθ軸
検出用磁性体に巻回されたθ軸検出用コイルとを有し、
前記θ軸検出用コイルに供給する検出用電流の変動によ
って前記θ軸テーブルの変位を検出するθ軸変位検出装
置を具備していることを特徴とする請求項1記載の移動
ステージ装置。
16. A magnetic body for a θ-axis scale, provided on the θ-axis table, having a comb-teeth portion having peaks and grooves alternately formed at predetermined intervals in a circumferential direction of the θ-axis table; A θ-axis detecting magnetic body having a comb-shaped portion provided with a peak and a groove alternately formed in the circumferential direction of the θ-axis table in opposition to the comb-shaped portion of the θ-axis scale magnetic material; A θ-axis detection coil wound around the detection magnetic body,
2. The moving stage device according to claim 1, further comprising a [theta] -axis displacement detection device that detects a displacement of the [theta] -axis table based on a change in a detection current supplied to the [theta] -axis detection coil.
【請求項17】 前記θ軸検出用磁性体は、略々凹字形
に形成され、この凹字形の両端部がθ軸テーブルの周回
り方向に沿って列をなすように配置され、各端部の先端
面に前記櫛歯部を設けるとともに、前記各端部の基部側
に前記θ軸検出用コイルを巻回してなることを特徴とす
る請求項16記載の移動ステージ装置。
17. The θ-axis detecting magnetic body is formed in a substantially concave shape, and both ends of the concave shape are arranged so as to form a line along a circumferential direction of the θ-axis table. 17. The moving stage device according to claim 16, wherein the comb teeth portion is provided on a tip end surface of the moving stage, and the [theta] -axis detecting coil is wound around a base portion side of each end portion.
【請求項18】 前記θ軸変位検出装置は、前記θ軸検
出用磁性体の櫛歯部の山と溝が、前記θ軸スケール用磁
性体の櫛歯部の山と溝に対して、4分の1ピッチずれた
状態の2つのθ軸検出用磁性体と、これらθ軸検出用磁
性体に巻回される2つのθ軸検出用コイルとを有してい
ることを特徴とする請求項16記載の移動ステージ装
置。
18. The θ-axis displacement detecting device, wherein the peaks and grooves of the comb teeth of the θ-axis detecting magnetic body are four times larger than the peaks and grooves of the comb teeth of the θ-axis scale magnetic body. 2. A magnetic head according to claim 1, further comprising: two .theta.-axis detecting magnetic bodies shifted by one-one pitch, and two .theta.-axis detecting coils wound around these .theta.-axis detecting magnetic bodies. 17. The moving stage device according to item 16.
【請求項19】 前記各X軸駆動用磁性体の櫛歯部は、
前記X軸作動用磁性体に対して正弦波形の推力を生ずる
ように形成されていることを特徴とする請求項1記載の
移動ステージ装置。
19. A comb-shaped portion of each of the X-axis driving magnetic members,
2. The moving stage device according to claim 1, wherein the moving stage device is formed so as to generate a sinusoidal thrust with respect to the X-axis operating magnetic body.
【請求項20】 前記各X軸駆動用磁性体の櫛歯部の櫛
歯の幅と、X軸作動用磁性体の櫛歯の幅を異なる形状と
したことにより、前記正弦波形の推力を生ずるようした
ことを特徴とする請求項19記載の移動ステージ装置。
20. The thrust of the sinusoidal waveform is generated by making the width of the comb teeth of the X-axis driving magnetic body different from the width of the comb teeth of the X-axis driving magnetic body. 20. The moving stage device according to claim 19, wherein:
【請求項21】 前記各Y軸駆動用磁性体の櫛歯部は、
前記Y軸作動用磁性体に対して正弦波形の推力を生ずる
ように形成されていることを特徴とする請求項1記載の
移動ステージ装置。
21. A comb-shaped portion of each of the Y-axis driving magnetic members,
2. The moving stage device according to claim 1, wherein the moving stage device is formed so as to generate a thrust having a sinusoidal waveform with respect to the Y-axis operating magnetic body.
【請求項22】 前記各Y軸駆動用磁性体の櫛歯部の櫛
歯の幅と、Y軸作動用磁性体の櫛歯の幅を異なる形状と
したことにより、前記正弦波形の推力を生ずるようした
ことを特徴とする請求項21記載の移動ステージ装置。
22. The thrust of the sinusoidal waveform is generated by making the width of the comb teeth of the Y-axis driving magnetic material different from the width of the comb teeth of the Y-axis driving magnetic material. 22. The moving stage device according to claim 21, wherein:
【請求項23】 前記各θ軸駆動用磁性体の櫛歯部は、
前記θ軸作動用磁性体に対して正弦波形の推力を生ずる
ように形成されていることを特徴とする請求項7記載の
移動ステージ装置。
23. The comb teeth of each of the θ-axis driving magnetic bodies,
8. The moving stage device according to claim 7, wherein the moving stage device is formed so as to generate a sinusoidal thrust with respect to the θ-axis operating magnetic body.
【請求項24】 前記各θ軸駆動用磁性体の櫛歯部の櫛
歯の幅と、θ軸作動用磁性体の櫛歯の幅を異なる形状と
したことにより、前記正弦波形の推力を生ずるようした
ことを特徴とする請求項23記載の移動ステージ装置。
24. The thrust having the sinusoidal waveform is generated by making the width of the comb teeth of the comb teeth of the θ-axis driving magnetic body and the width of the comb teeth of the θ-axis operation magnetic body different from each other. 24. The moving stage device according to claim 23, wherein:
【請求項25】 前記各X軸検出用磁性体の櫛歯部は、
前記X軸スケール用磁性体に対して正弦波形の検出信号
を生ずるように形成されていることを特徴とする請求項
10記載の移動ステージ装置。
25. A comb-shaped portion of each of the X-axis detecting magnetic bodies,
11. The moving stage device according to claim 10, wherein the moving stage device is formed so as to generate a sine waveform detection signal for the X-axis scale magnetic body.
【請求項26】 前記各X軸検出用磁性体の櫛歯部の櫛
歯の幅と、X軸スケール用磁性体の櫛歯の幅を異なる形
状としたことにより、前記正弦波形の検出信号を生ずる
ようしたことを特徴とする請求項15記載の移動ステー
ジ装置。
26. Since the width of the comb teeth of the X-axis scale magnetic body and the width of the comb teeth of the X-axis scale magnetic body are different from each other, the detection signal of the sine waveform is formed. The moving stage apparatus according to claim 15, wherein the moving stage apparatus is provided.
【請求項27】 前記各Y軸検出用磁性体の櫛歯部は、
前記Y軸スケール用磁性体に対して正弦波形の検出信号
を生ずるように形成されていることを特徴とする請求項
13記載の移動ステージ装置。
27. A comb-shaped part of each of the Y-axis detecting magnetic members,
14. The moving stage device according to claim 13, wherein the moving stage device is formed so as to generate a sine waveform detection signal for the Y-axis scale magnetic body.
【請求項28】 前記各Y軸検出用磁性体の櫛歯部の櫛
歯の幅と、Y軸スケール用磁性体の櫛歯の幅を異なる形
状としたことにより、前記正弦波形の検出信号を生ずる
ようしたことを特徴とする請求項27記載の移動ステー
ジ装置。
28. Since the width of the comb teeth of the Y-axis detection magnetic body and the width of the Y-axis scale magnetic body are different from each other, the detection signal of the sine waveform is obtained. The moving stage apparatus according to claim 27, wherein the moving stage apparatus is provided.
【請求項29】 前記各θ軸検出用磁性体の櫛歯部は、
前記θ軸スケール用磁性体に対して正弦波形の検出信号
を生ずるように形成されていることを特徴とする請求項
16記載の移動ステージ装置。
29. A comb-shaped portion of each of the θ-axis detecting magnetic bodies,
17. The moving stage apparatus according to claim 16, wherein the movable stage apparatus is formed so as to generate a detection signal having a sine waveform with respect to the magnetic body for the θ-axis scale.
【請求項30】 前記各θ軸検出用磁性体の櫛歯部の櫛
歯の幅と、θ軸スケール用磁性体の櫛歯の幅を異なる形
状としたことにより、前記正弦波形の検出信号を生ずる
ようしたことを特徴とする請求項29記載の移動ステー
ジ装置。
30. The width of the comb teeth of each of the comb teeth of the θ-axis detection magnetic body and the width of the comb teeth of the θ-axis scale magnetic body are different from each other, so that the detection signal having the sinusoidal waveform is obtained. 30. The moving stage apparatus according to claim 29, wherein the moving stage apparatus is provided.
【請求項31】 支持部材上に所定方向に移動可能に支
持された移動体を移動する駆動装置を有する移動ステー
ジ装置において、 前記移動体は、前記支持部材に臨む状態で設けられ、前
記所定方向に所定間隔で交互に山と溝を形成した櫛歯部
を有する作動用磁性体を有し、 前記支持部材は、前記作動用磁性体に対向して前記所定
方向に交互に山と溝を形成した櫛歯部を有する複数の駆
動用磁性体と、各駆動用磁性体に巻回された複数の駆動
用コイルと、前記各駆動用コイルへの通電をスイッチン
グすることによって前記作動用磁性体に前記所定方向の
推力を与える駆動制御回路とを有し、 前記各駆動用磁性体は、前記作動用磁性体に対して正弦
波形の推力を生ずるように形成され、 前記駆動制御回路は、前記移動体の移動位置を管理する
位置管理部と、前記位置管理部より出力される目標位置
情報に基づいて前記各駆動用コイルに対応する駆動指令
信号を出力する指令回路部と、前記駆動指令信号に応じ
て前記各駆動用コイルに対するスイッチング信号を生成
して前記駆動用コイルに供給する駆動回路部とを有して
いる、 ことを特徴とする移動ステージ装置。
31. A moving stage device having a driving device for moving a moving body supported on a supporting member so as to be movable in a predetermined direction, wherein the moving body is provided so as to face the supporting member, and is provided in the predetermined direction. An actuating magnetic body having a comb-tooth portion in which peaks and grooves are alternately formed at predetermined intervals, wherein the support member alternately forms peaks and grooves in the predetermined direction in opposition to the operating magnetic body. A plurality of driving magnetic bodies having a comb-teeth portion, a plurality of driving coils wound around each driving magnetic body, and switching the energization to each driving coil to the operating magnetic body. A drive control circuit for applying a thrust in the predetermined direction, wherein each of the drive magnetic bodies is formed so as to generate a sine waveform thrust with respect to the actuation magnetic body; Position to manage body movement position A management unit, a command circuit unit that outputs a drive command signal corresponding to each of the drive coils based on target position information output from the position management unit, and a command circuit unit for each of the drive coils according to the drive command signal. And a drive circuit unit for generating a switching signal and supplying the switching signal to the drive coil.
【請求項32】 前記各駆動用磁性体の櫛歯部の櫛歯の
幅と、作動用磁性体の櫛歯の幅を異なる形状としたこと
により、前記正弦波形の推力を生ずるようしたことを特
徴とする請求項31記載の移動ステージ装置。
32. The thrust of the sinusoidal waveform is generated by making the width of the comb teeth of the comb teeth of the driving magnetic bodies and the width of the comb teeth of the operating magnetic bodies different from each other. 32. The moving stage device according to claim 31, wherein:
【請求項33】 前記駆動回路部は、前記指令回路部か
らの駆動指令信号に対応して、各駆動用磁性体への所定
の同期タイミングによるパルス幅変調信号を生成し、こ
のパルス幅変調信号によって駆動電流源の出力ゲートを
開閉することにより、前記スイッチング信号を生成して
駆動用コイルに供給するようにしたことを特徴とする請
求項31記載の移動ステージ装置。
33. The drive circuit section generates a pulse width modulation signal according to a predetermined synchronization timing to each drive magnetic body in response to a drive command signal from the command circuit section. 32. The moving stage apparatus according to claim 31, wherein the switching signal is generated and supplied to a driving coil by opening and closing an output gate of a driving current source.
【請求項34】 前記駆動回路部は、前記出力ゲートの
出力電流値を検出してフィードバックすることにより、
前記スイッチング信号を定電流レベルに制御するように
したことを特徴とする請求項33記載の移動ステージ装
置。
34. The drive circuit unit detects an output current value of the output gate and feeds back the output current value,
The moving stage device according to claim 33, wherein the switching signal is controlled to a constant current level.
【請求項35】 支持部材上に所定方向に移動可能に支
持された移動体を移動する駆動装置を有する移動ステー
ジ装置において、 前記移動体は、前記支持部材に臨む状態で設けられ、前
記所定方向に所定間隔で交互に山と溝を形成した櫛歯部
を有するスケール用磁性体を有し、 前記支持部材は、前記スケール用磁性体に対向して前記
所定方向に交互に山と溝を形成した櫛歯部を有する検出
用磁性体と、前記検出用磁性体に巻回された検出用コイ
ルと、前記検出用コイルに供給する検出用電流の変動に
よって前記移動体の変位を検出する変位検出回路とを有
し、 前記検出用磁性体は、前記スケール用磁性体に対して正
弦波形の検出信号を生ずるように形成され、 前記変位検出回路は、検出用コイルからの正弦波検出信
号の位相レベルを所定ビットのA/D変換器を介して演
算回路により読み取るようにした、 ことを特徴とする移動ステージ装置。
35. A moving stage device having a driving device for moving a moving body movably supported on a supporting member in a predetermined direction, wherein the moving body is provided so as to face the supporting member, and is provided in the predetermined direction. A scale magnetic body having a comb-tooth portion in which peaks and grooves are alternately formed at predetermined intervals, and the support member alternately forms peaks and grooves in the predetermined direction in opposition to the scale magnetic body. Detecting magnetic body having a comb-shaped portion, a detecting coil wound around the detecting magnetic body, and displacement detection for detecting a displacement of the moving body by a change in a detecting current supplied to the detecting coil. And the detection magnetic body is formed so as to generate a detection signal having a sine waveform with respect to the scale magnetic body, and the displacement detection circuit is configured to generate a phase of a sine wave detection signal from the detection coil. Set the level And to read the arithmetic circuit through the city of A / D converter, the movable stage apparatus characterized by.
【請求項36】 前記検出用磁性体の櫛歯部の幅と、ス
ケール用磁性体の櫛歯の幅を異なる形状としたことによ
り、前記正弦波形の検出信号を生ずるようしたことを特
徴とする請求項35記載の移動ステージ装置。
36. The sine waveform detection signal is generated by making the width of the comb teeth of the magnetic body for detection and the width of the comb teeth of the magnetic body for scale different from each other. The moving stage device according to claim 35.
【請求項37】 前記検出用磁性体は、前記スケール用
磁性体の櫛歯部の山と溝に対し、互いに4分の1ピッチ
ずれた状態で2つ設けられ、各検出用磁性体にそれぞれ
巻回された2つの検出用コイルに同位相の発振信号を供
給することにより、各検出用コイルより出力される90
°位相のずれた2つの正弦波検出信号を検出し、各正弦
波検出信号に基づいて前記スケール用磁性体の変位量お
よび変位方向を検出するようにしたことを特徴とする請
求項35記載の移動ステージ装置。
37. The detection magnetic body is provided two at a quarter pitch from the peaks and grooves of the comb teeth of the scale magnetic body. By supplying an oscillating signal of the same phase to the two wound detection coils, the 90
36. The method according to claim 35, wherein two sine wave detection signals having a phase shift are detected, and a displacement amount and a displacement direction of the scale magnetic body are detected based on each sine wave detection signal. Moving stage device.
【請求項38】 前記変位検出回路からの検出信号を累
積的に演算処理して記憶することにより、前記スケール
用磁性体の移動位置を管理するようにしたことを特徴と
する請求項35記載の移動ステージ装置。
38. The moving position of the scale magnetic body according to claim 35, wherein the detection signal from the displacement detecting circuit is cumulatively processed and stored to manage the moving position of the scale magnetic body. Moving stage device.
【請求項39】 前記各磁性体は、磁性材より形成した
板材を積層して形成され、各櫛歯部に非磁性保護膜を被
着してなることを特徴とする請求項1記載の移動ステー
ジ装置。
39. The moving device according to claim 1, wherein each of the magnetic bodies is formed by laminating plate members made of a magnetic material, and a non-magnetic protective film is applied to each comb tooth portion. Stage equipment.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1257045A3 (en) * 2001-05-02 2003-01-29 Nippon Thompson Co., Ltd. Stage system with onboard linear motor
WO2009075171A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-18 Yokogawa Electric Corporation Flat motor

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