説明

平面モータ装置

【課題】 作業の効率化を図るためにスライダを同一プラテン上に2個設けると共に、スライダが暴走した場合の破損の防止を図った平面モータ装置を提供する。
【解決手段】 XYステージと、このXYステージ上を移動するスライダと、このスライダのXY方向への移動を制御する制御手段とを備えた平面モータ装置において、前記XYステージ上に2個のスライダを設けるとともに、前記2個のスライダの衝突防止手段を設けた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば超精密加工機や検査装置などの被加工物又は原盤を高速で高精度に位置決めする平面モータ装置に関し、格子プラテン上に2個のスライダを設けると共に、これらのスライダの異常時の暴走に対する衝突防止を図った平面モータ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
格子プラテンと、その上面をXY軸方向にスライドして位置制御されるスライダを有する平面モータ装置の構造に関する技術としては例えば下記のようなものが知られている。
【0003】
【特許文献1】特開2000−65970号公報
【0004】
図3は上記特許文献1に開示されている平面モータ装置の基本構成を示す斜視図である。図において、10は水平に固定配置された格子プラテンであり、X方向及びY方向に沿って一定ピッチで歯が形成されている。図では簡略のため一部の歯だけを示している。格子プラテンは磁性体の平坦面に格子状に溝を切ることによって形成される。
【0005】
20は、格子プラテン上面をX方向及びY方向にスライドして位置決め制御されるスライダ部であり、この上部にワーク及び位置決めの対象となるターゲット(図示せず)が搭載される。浮揚手段21は、格子プラテン10に対向する裏面にノズルが設けられていて圧縮空気を噴射させることでスライダ20を格子プラテン10上に浮揚させる。
【0006】
31及び32はスライダ部20の上部にX方向に所定距離を持って固定配置された第1のX軸センサ及び第2のX軸センサである。33は同様にスライダ部20の上部に固定配置されたY軸センサである。
【0007】
11は、格子プラテン10のX軸の一端部にX軸に直交して固定配置された所定高さを有するX軸ミラーであり、第1のX軸センサ31及び第2のX軸センサ32と対向する。12は、格子プラテン10のY軸の一端部にY軸に直交して固定配置された所定高さを有するY軸ミラーであり、Y軸センサ33と対向する。
【0008】
第1のX軸センサ31、第2のX軸センサ32及びY軸センサ33は光学的な距離測定装置であり、レーザ光をX軸ミラー11及びY軸ミラー12に照射し反射光を受光し干渉を利用して移動距離を測定することでスライダ部20のX方向及びY方向の位置を測定する。PX1及びPX2は第1のX軸センサ31及び第2のX軸センサ32によるX軸方向距離測定値、PYはY軸センサ33によるY軸方向距離測定値である。
【0009】
ブロック4はXYサーボドライバであり、座標変換手段41,第1X軸ドライバ42,第2X軸ドライバ43,Y軸ドライバ44よりなる。座標変換手段41は、測定値PX1,PX2及びPYを入力し第1X軸ドライバ42に測定座標Xを、第2X軸ドライバ43にヨーイング回転角(Z軸の回転角)θを、Y軸ドライバ44に測定座標Yを出力する。
【0010】
第1X軸ドライバ42は、測定座標Xと上位装置から与えられる目標位置信号SXの偏差を演算してスライダ20に搭載された平面モータで実現されるX1モータに駆動電流MX1を出力する。
【0011】
第2X軸ドライバ43は、ヨーイング回転角θと設定値0°との偏差を演算してスライダ20に搭載されたX2モータに駆動電流MX2を出力する。Y軸ドライバ44は、測定座標Y上位装置から与えられる目標位置信号SYの偏差を演算してスライダ20に搭載されたY1モータ及びY2モータに共通の駆動電流MYを出力する。
【0012】
図4はXYサーボドライバ4を構成する各要素の具体的構成及びスライダ20に搭載されるX1,X2モータ、Y1,Y2モータの配置を説明する機能ブロック図である。座標変換手段41の演算内容は、測定値PX1及びPX2の加算演算で測定座標Xを出力する。測定値PYはそのまま測定座標Yとして出力する。測定値PX1及びPX2の減算値より所定の関数演算でZ軸回転角即ちヨーイング角θを算出して出力する。
【0013】
第1X軸ドライバ42は、目標位置信号SXと測定座標Xとの偏差を入力するX位置速度制御手段421と、その推力指令FX1を受けてスライダ部20のX1モータ51に駆動電流MX1を出力するX1電流制御手段422よりなる。
【0014】
第2X軸ドライバ43は、ヨーイング角θと設定値0°との偏差を入力するθ位置速度制御手段とその推力指令FX2を受けてスライダ部20のX2モータ52に駆動電流MX2を出力するX2電流制御手段422よりなる。
【0015】
Y軸ドライバ44は、目標位置信号SYと測定座標Yとの偏差を入力するY位置速度制御手段441とその推力指令FYを受けてスライダ部20のY1モータ61及びY2モータ62に共通の駆動電流MYを出力するY電流制御手段422よりなる。
【0016】
X位置速度制御手段421の出力は、θ位置速度制御手段431の出力に加算されて推力指令FX2としてX2電流制御手段432に入力される。θ位置速度制御手段431の出力は、X位置速度制御手段421の出力に減算され推力指令FX1としてX1電流制御手段422に入力される。
【0017】
スライダ部20に搭載されるX1,X2,Y1,Y2モータは、中心点Qに対してX1,X2モータ及びY1,Y2モータが互いに対角となるように配置されており、X1モータ及びX2モータについては異なる駆動電流を受けるとQ点を中心にZ軸の周りに回転力を発生し、これがX軸のヨーイング抑制の操作力となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
ところで、上記図3,4に示す平面モータ装置においてはプラテン10上で一つのスライダ20にワーク(図示省略)を取り付け、そのワークに対して超精密加工機や検査を行い、その後これを取り外して次に加工するワークを取り付けている。そのため効率が悪いという問題があった。
【0019】
また、作業効率を向上させるためにプラテン上に2つのスライダを設けた場合、異常時において2つのスライダの一方又は双方がプラテン上を暴走したときは、これらのスライダ同士が衝突し、スライダの破損やこれに搭載している部品や装置などを破損するという問題があった。
【0020】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、作業の効率化を図るためにスライダを同一プラテン上に2個設けると共に、スライダが暴走した場合の破損の防止を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0021】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の平面モータ装置の発明は、
XYステージと、このXYステージ上を移動するスライダと、このスライダのXY方向への移動を制御する制御手段とを備えた平面モータ装置において、前記XYステージ上に2個のスライダを設けるとともに、前記2個のスライダの衝突防止手段を設けたことを特徴とする。
【0022】
請求項2においては、請求項1記載の平面モータ装置において、
衝突防止手段はXYステージを2分するように棒状に形成され、中央部を支点として回動可能に構成されていることを特徴とする。
【0023】
請求項3においては、請求項1又は2に記載の平面モータ装置において、
2個のスライダは前記棒状の衝突防止手段を挟んで対向して配置され、これらスライダが作業点の位置を交換するように対称的に移動するに際しては衝突防止手段に衝突しながら移動するように構成したことを特徴とする。
【0024】
請求項4においては、請求項1又は2に記載の平面モータ装置において、
2個のスライダは前記棒状の衝突防止手段を挟んで対向して配置され、これらスライダが作業点の位置を交換するように対称的に移動するに際しては衝突防止手段はスライダの動きに同期してスライダとは非接触の状態で回動するように構成したことを特徴とする。
【0025】
請求項5においては、請求項1乃至4のいずれかに記載の平面モータ装置において、
衝突防止手段のスライダが衝突する側の一部もしくは全体を弾性部材で形成したことを特徴とする平面モータ装置。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項1乃至5に記載の発明によれば、
XYステージ上に2個のスライダを設けたので、作業効率を向上させることができ、XYステージを2分するように棒状の衝突防止手段を設けたので、異常によりスライダが暴走した場合にスライダ同士の衝突による破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る平面モータ装置の要部構成図である。図1において、XYサーボドライバ4及び第1スライダ部20の機能は従来例で説明したものと同様である。本発明では同一の格子プラテン上に、従来の平面モータ装置と同様の機能を有する第2スライダ部20bを設けたものである。なお、第2スライダ部20bのXYドライバについては図では省略する。
【0028】
70はプラテン10を2分して配置された棒状の衝突防止手段であり、プラテン10の中央付近に形成された支点71に棒70の中心が回動自在に支持されている。72は棒(例えばアルミニューム製)70を覆って形成された弾性部材である。
【0029】
図2(a〜e)は第1,第2スライダ部20a,20bと衝突防止部材70の動作を示すものである。
図2(a)において、2つのスライダ部20a,20bはそれぞれの作業点(作業の源点)に位置し所定の作業がなされている。そしてXYドライバ4(図1参照)から作業点の位置を交換するように指令が発されると、ドライバは図2(b)の矢印A,A’に示すように格子プラテン上方(下方)の方へそれぞれ移動を開始し、所定の距離進んだら水平左(右)方向へ移動して衝突防止手段72に衝突する。
【0030】
この衝突防止手段72は支点71を中心に回動自在に形成されており、スライダ部20a,20bは衝突による衝撃や抵抗はほとんど受けことなく図3cの矢印B,B’に示すように指令された進路を進行する。
【0031】
所定の距離を進んだら、次に図(d)に示すようにスライダは矢印C,C’で示すように下方(上方)の方への制御指令を受けて衝突防止手段72に衝突する。この場合もスライダ部20a,20bは衝突による衝撃や抵抗はほとんど受けることがない。
次にスライダは図(e)に示すように更に矢印D,D’方向に進んで元の作業点で停止し、例えばスライダ20a上のワークの加工作業が開始され、スライダ20bの加工済みのワークが取り外されて次のワークが取付けられる。
【0032】
なお、上述ではスライダ部20a,20bが衝突防止手段72に衝突して移動するように構成したが、スライダ部の移動に同期して衝突防止手段72の支点71を回動させる回動手段(図示省略)を設ければ、スライダ部20a,20bと衝突防止手段72を非接触の状態で移動させることも可能である。
【0033】
このような動作を行うスライダの構成において、図示しない制御系に異常が発生するとスライダ20a,20bのいずれか又は双方に暴走が起こることがある。その場合、スライダ同士が衝突して破損することがある。しかしながら、本発明においてはスライダは常に衝突防止手段72に隔てられているのでスライダ同士が衝突することがない。また、衝突防止手段72は弾性部材で被覆されているのでスライダが衝突しても破損する恐れがない。
【0034】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば、本実施例では衝突防止部材としてアルミニュームを用い、これに弾性部材を被覆したが、スライダと衝突してもスライダに損傷を与えない例えばプラスチックのようなものでもよい。また、スライダの形状や駆動方式も実施例に限るものではない。
したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明に係る平面モータ装置の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明に係るスライダと衝突防止部材の動作を示す説明図である。
【図3】従来の平面モータ装置の基本構成を示す斜視図である。
【図4】図3に示す従来の平面モータ装置の機能ブロック図である。
【0036】
4 XYサーボドライバ
10格子プラテン
11 X軸ミラー
12 Y軸ミラー
20 スライダ部
21 浮揚手段
31 第1X軸センサ
32 第2X軸センサ
33 Y軸センサ
41 座標変換手段
42 第1X軸ドライバ
43 第2X軸ドライバ
44 Y軸ドライバ
70 衝突防止部材
71 棒
72 支点
73 弾性部材


【特許請求の範囲】
【請求項1】
XYステージと、このXYステージ上を移動するスライダと、このスライダのXY方向への移動を制御する制御手段とを備えた平面モータ装置において、前記XYステージ上に2個のスライダを設けるとともに、前記2個のスライダの衝突防止手段を設けたことを特徴とする平面モータ装置。
【請求項2】
衝突防止手段はXYステージを2分するように棒状に形成され、中央部を支点として回動可能に構成されていることを特徴とする請求項1記載の平面モータ装置。
【請求項3】
2個のスライダは前記棒状の衝突防止手段を挟んで対向して配置され、これらスライダが作業点の位置を交換するように対称的に移動するに際しては衝突防止手段に衝突しながら移動するように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の平面モータ装置。
【請求項4】
2個のスライダは前記棒状の衝突防止手段を挟んで対向して配置され、これらスライダが作業点の位置を交換するように対称的に移動するに際しては衝突防止手段はスライダの動きに同期してスライダとは非接触の状態で回動するように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の平面モータ装置。
【請求項5】
衝突防止手段のスライダが衝突する側の一部もしくは全体を弾性部材で形成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の平面モータ装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−198693(P2006−198693A)
【公開日】平成18年8月3日(2006.8.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−10698(P2005−10698)
【出願日】平成17年1月18日(2005.1.18)
【出願人】(000006507)横河電機株式会社 (4,443)
【Fターム(参考)】