JPS6224929A - Ｘｙステ−ジ - Google Patents
Ｘｙステ−ジInfo
- Publication number
- JPS6224929A JPS6224929A JP16326385A JP16326385A JPS6224929A JP S6224929 A JPS6224929 A JP S6224929A JP 16326385 A JP16326385 A JP 16326385A JP 16326385 A JP16326385 A JP 16326385A JP S6224929 A JPS6224929 A JP S6224929A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- pressure
- moving stage
- stage
- moving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/60—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/62—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides
- B23Q1/621—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides a single sliding pair followed perpendicularly by a single sliding pair
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の技術分野〉
本発明は、精密測定器、精密加工機、半導体製造装置等
に適用される超精密な位置決め機能をもつＸＹステージ
に関する。
に適用される超精密な位置決め機能をもつＸＹステージ
に関する。
〈発明の概要〉
この発明は、テーブル上に空気軸受を介して可動ガイド
および移動ステージが支持されて成るＸＹステージにお
いて、移動ステージに対する圧縮空気の供給圧力を可変
設定することにより、移動ステージを高速且つ高精度に
位置決めできるようにした。
および移動ステージが支持されて成るＸＹステージにお
いて、移動ステージに対する圧縮空気の供給圧力を可変
設定することにより、移動ステージを高速且つ高精度に
位置決めできるようにした。
〈発明の背景〉
従来、この種ＸＹステージは、第４図に示す如く、水平
なテーブル１上に、縦横交叉する可動ガイド２．３と、
その交叉点に移動ステージ４とが配備されたものである
。各可動ガイド２゜３および移動ステージ４は空気軸受
５，６．７によって浮上状態で支持されており、それぞ
れ空気軸受５，６．７にはエアチューブ８，９゜１０を
介して圧縮空気が送り込まれる。
なテーブル１上に、縦横交叉する可動ガイド２．３と、
その交叉点に移動ステージ４とが配備されたものである
。各可動ガイド２゜３および移動ステージ４は空気軸受
５，６．７によって浮上状態で支持されており、それぞ
れ空気軸受５，６．７にはエアチューブ８，９゜１０を
介して圧縮空気が送り込まれる。
第５図は、この従来例の空気配管例を示しており、コン
プレッサ１１を発した圧縮空気は、エアクリーンユニッ
ト１２．高圧用エアレギュレータ１３．低圧用エアレギ
ュレータ１４を経る間、その圧力がＰ−、Ｐｏ、Ｐ＋
と順次変化し・最終の圧力Ｐ、を有する圧縮空気が可動
ガイド２．３および移動ステージ４へ一律に供給される
よう構成しである。
プレッサ１１を発した圧縮空気は、エアクリーンユニッ
ト１２．高圧用エアレギュレータ１３．低圧用エアレギ
ュレータ１４を経る間、その圧力がＰ−、Ｐｏ、Ｐ＋
と順次変化し・最終の圧力Ｐ、を有する圧縮空気が可動
ガイド２．３および移動ステージ４へ一律に供給される
よう構成しである。
ところでこの種ＸＹステージでは、移動ステージ４の現
在位置をレーザ測長器１５で観測し、この現在位置から
目標位置までは、その速度を制御しつつリニアモータ１
６，１７を駆動し、目標位置付近では、速度制御から位
置制御に切り換えて、移動ステージ４の高精度な位置決
めを行っている。この一連の制御動作は第６図に示すよ
うな位置フィードバックループ１８および速度フィード
バックループ１９を含む制御系によって行われる。同図
中、速度パターン発生回路２０は速度制御のための目標
速度パターンを生成するための回路、積分・位相進みゲ
イン補償要素２１は位置制御時に制御特性向上のための
補償を速度フィードバックループ１９に対し与゛える回
路、位相進みゲイン補償要素２２はリニアモータ１６，
１７およびＸＹステージ２３（可動ガイド２，３および
移動ステージ４）に対し制御特性向上のための補償を与
えるための回路であり、速度制御から位置制御への切換
えはスイッチ２４により行われる。なお図中、ＸＲは現
在位置データ、ＶＲは現在速度データ、Ｘ。
在位置をレーザ測長器１５で観測し、この現在位置から
目標位置までは、その速度を制御しつつリニアモータ１
６，１７を駆動し、目標位置付近では、速度制御から位
置制御に切り換えて、移動ステージ４の高精度な位置決
めを行っている。この一連の制御動作は第６図に示すよ
うな位置フィードバックループ１８および速度フィード
バックループ１９を含む制御系によって行われる。同図
中、速度パターン発生回路２０は速度制御のための目標
速度パターンを生成するための回路、積分・位相進みゲ
イン補償要素２１は位置制御時に制御特性向上のための
補償を速度フィードバックループ１９に対し与゛える回
路、位相進みゲイン補償要素２２はリニアモータ１６，
１７およびＸＹステージ２３（可動ガイド２，３および
移動ステージ４）に対し制御特性向上のための補償を与
えるための回路であり、速度制御から位置制御への切換
えはスイッチ２４により行われる。なお図中、ＸＲは現
在位置データ、ＶＲは現在速度データ、Ｘ。
は目標位置データを示し、またＳはラプラス演算子であ
る。
る。
上記制御系において、制御対象であるＸＹステージ２３
は、空気軸受支持のバネ系を構成するため、この制御対
象には第７図に示す共振周波数ｆ０が存在する。そして
かかる制御対象を高速制御するためには、この共振周波
数ｆ０を大きくすることが必要である。共振周波数ｆ０
は、制御対象の質量をＭ、バネ定数（ここでは軸受剛性
値）をＫとすると、次式で与えられ、従って共振周波数
ｆ０を大きくするためには、軸受剛性値Ｋを大きくすれ
ばよい（第８図参照）。
は、空気軸受支持のバネ系を構成するため、この制御対
象には第７図に示す共振周波数ｆ０が存在する。そして
かかる制御対象を高速制御するためには、この共振周波
数ｆ０を大きくすることが必要である。共振周波数ｆ０
は、制御対象の質量をＭ、バネ定数（ここでは軸受剛性
値）をＫとすると、次式で与えられ、従って共振周波数
ｆ０を大きくするためには、軸受剛性値Ｋを大きくすれ
ばよい（第８図参照）。
一方、可動ガイド２，３に組み込まれた微動機構（図示
せず）を用いて移動ステージを微動させる場合、−軸（
例えばＸ軸）を動かしたときの他軸（例えばＹ軸）へ与
える影響度（これを「軸間干渉」という）が問題となっ
てくる。
せず）を用いて移動ステージを微動させる場合、−軸（
例えばＸ軸）を動かしたときの他軸（例えばＹ軸）へ与
える影響度（これを「軸間干渉」という）が問題となっ
てくる。
この軸間干渉を小さくする曾とは微調特性の向上につな
がるが、この特性向上を実現するには、移動ステージ４
と可動ガイド２．３との間の軸受剛性を弱めればよい（
第９図参照）。
がるが、この特性向上を実現するには、移動ステージ４
と可動ガイド２．３との間の軸受剛性を弱めればよい（
第９図参照）。
上記の軸受剛性値は、第１０面に示す如く、移動ステー
ジ４への圧縮空気の供給圧力と比例するものであるが、
この軸受剛性値は、位置決め制御の高速化という観点か
らは大きいことが望ましく、一方徽調特性の向上という
観点からは小さいことが望ましい。ところが従来のＸＹ
ステージにおいては、移動ステージ４への供給空気圧力
は一定であり、上記の条件をともに充足させることは不
可能であった。
ジ４への圧縮空気の供給圧力と比例するものであるが、
この軸受剛性値は、位置決め制御の高速化という観点か
らは大きいことが望ましく、一方徽調特性の向上という
観点からは小さいことが望ましい。ところが従来のＸＹ
ステージにおいては、移動ステージ４への供給空気圧力
は一定であり、上記の条件をともに充足させることは不
可能であった。
〈発明の目的〉
この発明は、上記問題を解消するためのものであって、
高速且つ高精度の位置決めを実現し得るＸＹステージを
提供することを目的とする。
高速且つ高精度の位置決めを実現し得るＸＹステージを
提供することを目的とする。
〈発明の構成および効果〉
上記目的を達成するため、この発明では、移動ステージ
へ圧縮空気を送り込むための空気供給路中に、その空気
軸受への供給空気圧力を、位置決めの動作時と微動時と
に応じて可変設定できるようにした。
へ圧縮空気を送り込むための空気供給路中に、その空気
軸受への供給空気圧力を、位置決めの動作時と微動時と
に応じて可変設定できるようにした。
この発明によれば、移動ステージを位置決め動作させる
場合は、移動ステージへの圧縮空気の供給圧力を高くし
て軸受剛性値の増大をはかることによってＸＹステージ
の共振周波数を太き（でき、これによりＸＹステージの
高速制御を実現できる。また移動ステージを微動させる
場合は、圧縮空気の供給圧力を低くして軸受剛性値を弱
めることによって良好な微動特性が得られ、高精度な位
置決めを実現する等、発明目的を達成した顕著な効果を
奏する。
場合は、移動ステージへの圧縮空気の供給圧力を高くし
て軸受剛性値の増大をはかることによってＸＹステージ
の共振周波数を太き（でき、これによりＸＹステージの
高速制御を実現できる。また移動ステージを微動させる
場合は、圧縮空気の供給圧力を低くして軸受剛性値を弱
めることによって良好な微動特性が得られ、高精度な位
置決めを実現する等、発明目的を達成した顕著な効果を
奏する。
〈実施例の説明〉
第１図はこの考案にかかるＸＹステージを示し、第２図
はその空気配管例である。
はその空気配管例である。
第１図に示すＸＹステージは、前記した第４図のものと
同様の構成であって、テーブル１、可動ガイド２，３、
移動ステージ４、空気軸受５．６，７、リニアモータ１
６，１７、レーザ測長器１５等より構成されている。各
可動ガイド２．３の空気軸受５．６にはエアチューブ２
５．２６によって、また移動ステージ４の空気軸受７に
は、エアチューブ２７によって、それぞれ所定の供給圧
力の圧縮空気が送り込まれるようになっている。
同様の構成であって、テーブル１、可動ガイド２，３、
移動ステージ４、空気軸受５．６，７、リニアモータ１
６，１７、レーザ測長器１５等より構成されている。各
可動ガイド２．３の空気軸受５．６にはエアチューブ２
５．２６によって、また移動ステージ４の空気軸受７に
は、エアチューブ２７によって、それぞれ所定の供給圧
力の圧縮空気が送り込まれるようになっている。
圧縮空気はコンプレッサ２８を発して、エア・クリーン
ユニット２９、高圧用レギュレータ３０、低圧用レギュ
レータ３１へ順次送られ、その圧力もＰｓ、Ｐｏ、Ｐｔ
と順次変化してくる。
ユニット２９、高圧用レギュレータ３０、低圧用レギュ
レータ３１へ順次送られ、その圧力もＰｓ、Ｐｏ、Ｐｔ
と順次変化してくる。
そして圧力Ｐ、をもった圧縮空気が、可動ガイド２，３
の各空気軸受５．６に対しては常時送られ、また移動ス
テージ４の空気軸受７に対しては電磁弁３２を介して選
択的に送り込まれる。
の各空気軸受５．６に対しては常時送られ、また移動ス
テージ４の空気軸受７に対しては電磁弁３２を介して選
択的に送り込まれる。
すなわち図示例の場合、移動ステージ４への空気供給路
中には、空気軸受７への供給圧力をＰ。
中には、空気軸受７への供給圧力をＰ。
とＰｔ （ただしＰｚ＜Ｐ、）とに切換え設定するた
めの電磁弁３２と、圧力Ｐ、とＰｔに減圧するためのレ
ギュレータ３３とを含む圧力切換部３４が設けてあり、
移動ステージ４を位置決め動作させるときは圧力Ｐ、の
圧縮空気が、移動ステージ４を微動させるときは圧力Ｐ
２の圧縮空気が、それぞれ移動ステージ４の空気軸受７
へ供給されるよう、制御回路３５をもって電磁弁３２の
切換え動作を制御する。
めの電磁弁３２と、圧力Ｐ、とＰｔに減圧するためのレ
ギュレータ３３とを含む圧力切換部３４が設けてあり、
移動ステージ４を位置決め動作させるときは圧力Ｐ、の
圧縮空気が、移動ステージ４を微動させるときは圧力Ｐ
２の圧縮空気が、それぞれ移動ステージ４の空気軸受７
へ供給されるよう、制御回路３５をもって電磁弁３２の
切換え動作を制御する。
第３図は他の空気配管例を示す。同図中、３８はコンプ
レッサ、３９はエア・クリーンユニット、４０はレギュ
レータであって、この実施例の場合、可動ガイド２，３
および移動ステージ４に対する共通する空気供給路中に
、エアレギュレータ３６と電磁弁３７とを含む圧力切換
部３４を設けである。
レッサ、３９はエア・クリーンユニット、４０はレギュ
レータであって、この実施例の場合、可動ガイド２，３
および移動ステージ４に対する共通する空気供給路中に
、エアレギュレータ３６と電磁弁３７とを含む圧力切換
部３４を設けである。
かくて移動ステージ４を位置決め動作させるときは圧力
Ｐ０の圧縮空気が、また移動ステージ４を微動させると
きは減圧された圧力Ｐ１（ｐ＋＜ｐｏ）の圧縮空気が、
それぞれ全ての空気軸受５，６．７へ一斉供給されるも
のである。
Ｐ０の圧縮空気が、また移動ステージ４を微動させると
きは減圧された圧力Ｐ１（ｐ＋＜ｐｏ）の圧縮空気が、
それぞれ全ての空気軸受５，６．７へ一斉供給されるも
のである。
第１図はこの発明にかかるＸＹステージの構成例を示す
図、第２図はその空気配管例を示す図、第３図は他の実
施例の空気配管例を示す図、第４図は従来例の構成を示
す図、第５図は従来例の空気配管例を示す図、第６図は
ＸＹステージの制御系を示すブロック図、第７図〜第１
０図はＸＹステージの特性を説明するための図である。 １・・・・テーブル ２．３・・・・可動ガイド４・
・・・移動ステージ ５．６．７・・・・空気軸受 ２８．３８・・・・コンプレッサ ３４・・・・圧力切換部 特 許 出 願 人 重石電機 株式会社３ム
図、第２図はその空気配管例を示す図、第３図は他の実
施例の空気配管例を示す図、第４図は従来例の構成を示
す図、第５図は従来例の空気配管例を示す図、第６図は
ＸＹステージの制御系を示すブロック図、第７図〜第１
０図はＸＹステージの特性を説明するための図である。 １・・・・テーブル ２．３・・・・可動ガイド４・
・・・移動ステージ ５．６．７・・・・空気軸受 ２８．３８・・・・コンプレッサ ３４・・・・圧力切換部 特 許 出 願 人 重石電機 株式会社３ム
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 テーブル上に縦横交叉する可動ガイドおよび、その交叉
点に移動ステージがそれぞれ配備されると共に、各可動
ガイドおよび移動ステージは空気軸受により浮上状態で
支持されたＸＹステージにおいて、 前記可動ガイドおよび移動ステージの各空気軸受へ圧縮
空気を供給するための空気供給手段を備えると共に、移
動ステージに対する空気供給路中には、空気軸受への供
給圧力を可変設定するための圧力切換手段を介装して成
るＸＹステージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16326385A JPS6224929A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Ｘｙステ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16326385A JPS6224929A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Ｘｙステ−ジ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6224929A true JPS6224929A (ja) | 1987-02-02 |
Family
ID=15770479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16326385A Pending JPS6224929A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Ｘｙステ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6224929A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2662220A1 (fr) * | 1990-05-15 | 1991-11-22 | Maitre Ateliers | Dispositif de sustentation par coussin d'air et ses applications. |
| EP1371994A3 (en) * | 2002-06-12 | 2004-03-03 | Gisulfo Baccini | Apparatus to measure and control large-size plane elements |
| JP2018041811A (ja) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | キヤノン株式会社 | インプリント装置、及び物品製造方法 |
-
1985
- 1985-07-23 JP JP16326385A patent/JPS6224929A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2662220A1 (fr) * | 1990-05-15 | 1991-11-22 | Maitre Ateliers | Dispositif de sustentation par coussin d'air et ses applications. |
| EP1371994A3 (en) * | 2002-06-12 | 2004-03-03 | Gisulfo Baccini | Apparatus to measure and control large-size plane elements |
| JP2018041811A (ja) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | キヤノン株式会社 | インプリント装置、及び物品製造方法 |
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