ステージ機構
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体がガイド上を移動するステージ機構に関し、特に、ステージ機構に用いられる構造体支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ステージ機構として移動体がガイドに沿って移動するものが知られている。
【０００３】ここで、図３を参照して、従来のステージ機構について説明する。
【０００４】図示のステージ機構は、静圧軸受を用いた１軸のステージ機構であり、ベース１上には一本のビーム６が固定されている。ビーム６上には移動体１４が配置されており、移動体１４はビーム６をガイドとしてビーム６に沿って移動することができる。図示のステージ機構では、ビーム６及び移動体１４は、例えば、セラミックのような寸法管理が容易で、かつ、高い剛性を有する材料で作成される。
【０００５】さらに、ステージ機構として、図４に示す静圧軸受を用いた２軸のステージ機構が知られている。図４を参照して、ベース１上には２本のレール２及び３が所定の間隔をおいて配設されている。レール２及び３にはそれぞれ移動体４及び５が配置されており、移動体４及び５はそれぞれレール２及び３に沿って移動する（運動する）。また、移動体４及び５はビーム６によって連結されており、この結果、移動体４及び５がレール２及び３上を移動するに連れてビーム６も移動することになる。そして、ビーム６上には移動体１４が配置されており、移動体１４はビーム６をガイドとしてビーム６に沿って移動することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ステージ機構が大型化する傾向にあり、図３及び図４に示すステージ機構ともに、移動体１４の移動量（ストローク）を大きくするため、ビーム６の長さを長くしており、さらに、移動体１４に搭載される負荷質量が大きくなっている。この結果、ビーム６のたわみ量が無視できない量となっている。そして、このようなたわみが発生すると、移動体がスムースに移動できなくなってしまう。
【０００７】特に、図４に示すステージ機構において、ビーム６のたわみ量を最小にするためにビーム６の中央を保持しようにも、図４に示す構成では移動体１４がビーム６の４面をガイドとして用いている関係上、ビーム６に支持体等を接触させることができない。さらに、ビーム６自体がレール方向に移動するため、支持体をビーム６の移動に追従させて移動させなければならない。
【０００８】本発明の目的はビームのたわみを容易に防止することのできるステージ機構を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ベースの上方に所定の間隔をおいて位置し予め定められた方向に延びるビームと、該ビームをガイドとして前記ビームに沿って移動する移動体とを有し、前記移動体には前記ビームの外側に突出する位置で前記ベースに当接する少なくとも３つの移動体用静圧空気軸受けパッドが配設されており、前記ビームには前記ベースとの間に介在して一つのビーム用静圧空気軸受けパッドが取り付けられ、該ビーム用静圧空気軸受けパッドは前記予め定められた方向及びこれに直交する方向に関して前記ビームの中央部に取り付けられていることを特徴とするステージ機構が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照して説明する。
【００１１】まず、図１を参照して、図１において、図４R>４と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。ベース１上には２本のレール２及び３が所定の間隔をおいて配設されており、レール２及び３にはそれぞれ移動体４及び５が配置されている。ここで、レール２及び移動体４に着目すると、図１（ｂ）に示すように、移動体４には静圧空気軸受けパッド１２が備えられており、レール２と移動体４との間には静圧空気軸受けパッド１２が介在している。この静圧空気軸受けパッド１２によって移動体４は図１（ａ）に示すＸ軸方向にガイドされている。さらに、図１（ｂ）に示すように、移動体４には静圧空気軸受けパッド１３が備えられており、移動体４は静圧空気軸受けパッドでベース１によってＺ軸方向（図１（ｂ）において上方向）にガイドされて図１（ａ）に示すＹ軸方向、つまり、レール２に沿って移動する。
【００１２】なお、同様に、移動体５にも静圧空気軸受けパッド１２及び１３が備えられており、移動体５はレール３に沿って移動可能となっている。
【００１３】ビーム６は移動体４とリジット（例えば、ネジを用いて）に固定されており、一方、ビーム６は移動体５と板バネ構造によって連結されている。
【００１４】ビーム６に移動体１４が配置されており、移動体１４はビーム６をガイドとして、図１（ａ）のＸ軸方向に移動する。図１（ｂ）に示すように、ベース１と移動体１４との間には静圧空気軸受けパッド１４ａ乃至１４ｃが配置されている。つまり、移動体１４には静圧空気軸受けパッド１４ａ乃至１４ｃが取り付けられており、移動体１４は静圧空気軸受けパッド１４ａ乃至１４ｃによってベース１に対してＺ軸方向をガイドされて、Ｘ軸方向に移動する。
【００１５】図１（ａ）に示されているように、移動体１４はビーム６を跨ぐようにしてビーム６上に配置されており、移動体１４にはビーム６に対して直角にベース１に対して平行に延びる一対のフランジ部１４１が形成されている。つまり、移動体１４にはＹ軸方向に延在するフランジ部１４１が形成されており、このフランジ部１４１はビーム６の外側に位置する。そして、フランジ部１４１には静圧空気軸受けパッド１４ａ乃至１４ｃが取り付けられている（図１（ａ）に示す例では、図中下側に位置するフランジ部１４１に静圧空気軸受けパッド１４ａ及び１４ｂが取り付けられ、図中上側に位置するフランジ部１４１に静圧空気軸受けパッド１４ｃが取り付けられている。
【００１６】ビーム６の中央部において、その下面には静圧空気軸受けパッド１５が取り付けられ、この静圧空気軸受けパッド１５はベース１に当接している。そして、静圧空気軸受けパッド１５によって、ビーム６が支えられている。つまり、静圧空気軸受けパッド１５は、移動体１４の移動を妨げることなく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の全ストロークに亘ってビーム６に追従しつつビーム６の自重を受け持っており、ビーム６と移動体５の締結部等に無理な負荷を掛けないようにビーム６を保持している。
【００１７】図２を参照して、本発明によるステージ機構の他の例について説明する。なお、図２において、図１R>１と同一の構成要素については、同一の参照番号を付し、説明を省略することとする。
【００１８】図示の例は、レール２のみがベース１上に配設されており、このレール２上には移動体４が配置されている。前述のように、移動体４にはビーム６の一端部がリジットに固定されており、移動体４には静圧空気軸受けパッド１２が備えられており、レール２と移動体４との間には静圧空気軸受けパッド１２が介在している。この静圧空気軸受けパッド１２によって移動体４はＸ軸方向にガイドされている。さらに、移動体４には静圧空気軸受けパッド１３が備えられており、移動体４は静圧空気軸受けパッドでベース１によってＺ軸方向にガイドされて、Ｙ軸方向、つまり、レール２に沿って移動する。
【００１９】ビーム６の他端部にはＹ軸方向に延びる腕部材１７が取り付けられている。腕部材１７の下面にはＹ軸方向に所定の間隔をおいて静圧空気軸受けパッド１７ａ及び１７ｂが取り付けられており、腕部材１７は、静圧空気軸受けパッド１７ａ及び１７ｂを介してベース１に当接している。
【００２０】ビーム６の中央部において、その下面には静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂがビーム６の幅方向（Ｙ軸方向）所定の間隔をおいて取り付けてもよく、これら静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂはベース１に当接している。そして、静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂによって、ビーム６が支えられている。つまり、静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂは、移動体１４の移動を妨げることなく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の全ストロークに亘ってビーム６に追従しつつビーム６の自重を受け持っている。なお、一対の静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂをビーム６に取り付けることによって、ビーム６のＸ軸に対する回転、つまり、ねじれを防止することができる。
【００２１】また、一対の静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂをＸ軸方向に所定の間隔をおいて取り付けることによって、ビーム６のたわみを防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では静圧空気軸受けパッドをビームの中央部に配置して、ビームの中央部でベースに対してビームを支持するようにしたから、ガイド構造体、つまり、容易にビームのたわみ及びねじれを防止することができ、移動体をスムースに移動させることができるという効果がある。
【００２３】さらに、ビームのたわみ等を心配する必要がないので、組み立て調整に要する時間が削減でき、コストダウンがはかれるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるステージ機構の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明によるステージ機構の他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】従来のステージ機構の一例を示す図である。
【図４】従来のステージ機構の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ ベース
２，３ レール
４，５，１４ 移動体
６ ビーム
８ 板バネ
１２，１３，１５ 静圧空気軸受けパッド
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体がガイド上を移動するステージ機構に関し、特に、ステージ機構に用いられる構造体支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ステージ機構として移動体がガイドに沿って移動するものが知られている。
【０００３】ここで、図３を参照して、従来のステージ機構について説明する。
【０００４】図示のステージ機構は、静圧軸受を用いた１軸のステージ機構であり、ベース１上には一本のビーム６が固定されている。ビーム６上には移動体１４が配置されており、移動体１４はビーム６をガイドとしてビーム６に沿って移動することができる。図示のステージ機構では、ビーム６及び移動体１４は、例えば、セラミックのような寸法管理が容易で、かつ、高い剛性を有する材料で作成される。
【０００５】さらに、ステージ機構として、図４に示す静圧軸受を用いた２軸のステージ機構が知られている。図４を参照して、ベース１上には２本のレール２及び３が所定の間隔をおいて配設されている。レール２及び３にはそれぞれ移動体４及び５が配置されており、移動体４及び５はそれぞれレール２及び３に沿って移動する（運動する）。また、移動体４及び５はビーム６によって連結されており、この結果、移動体４及び５がレール２及び３上を移動するに連れてビーム６も移動することになる。そして、ビーム６上には移動体１４が配置されており、移動体１４はビーム６をガイドとしてビーム６に沿って移動することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ステージ機構が大型化する傾向にあり、図３及び図４に示すステージ機構ともに、移動体１４の移動量（ストローク）を大きくするため、ビーム６の長さを長くしており、さらに、移動体１４に搭載される負荷質量が大きくなっている。この結果、ビーム６のたわみ量が無視できない量となっている。そして、このようなたわみが発生すると、移動体がスムースに移動できなくなってしまう。
【０００７】特に、図４に示すステージ機構において、ビーム６のたわみ量を最小にするためにビーム６の中央を保持しようにも、図４に示す構成では移動体１４がビーム６の４面をガイドとして用いている関係上、ビーム６に支持体等を接触させることができない。さらに、ビーム６自体がレール方向に移動するため、支持体をビーム６の移動に追従させて移動させなければならない。
【０００８】本発明の目的はビームのたわみを容易に防止することのできるステージ機構を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ベースの上方に所定の間隔をおいて位置し予め定められた方向に延びるビームと、該ビームをガイドとして前記ビームに沿って移動する移動体とを有し、前記移動体には前記ビームの外側に突出する位置で前記ベースに当接する少なくとも３つの移動体用静圧空気軸受けパッドが配設されており、前記ビームには前記ベースとの間に介在して一つのビーム用静圧空気軸受けパッドが取り付けられ、該ビーム用静圧空気軸受けパッドは前記予め定められた方向及びこれに直交する方向に関して前記ビームの中央部に取り付けられていることを特徴とするステージ機構が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照して説明する。
【００１１】まず、図１を参照して、図１において、図４R>４と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。ベース１上には２本のレール２及び３が所定の間隔をおいて配設されており、レール２及び３にはそれぞれ移動体４及び５が配置されている。ここで、レール２及び移動体４に着目すると、図１（ｂ）に示すように、移動体４には静圧空気軸受けパッド１２が備えられており、レール２と移動体４との間には静圧空気軸受けパッド１２が介在している。この静圧空気軸受けパッド１２によって移動体４は図１（ａ）に示すＸ軸方向にガイドされている。さらに、図１（ｂ）に示すように、移動体４には静圧空気軸受けパッド１３が備えられており、移動体４は静圧空気軸受けパッドでベース１によってＺ軸方向（図１（ｂ）において上方向）にガイドされて図１（ａ）に示すＹ軸方向、つまり、レール２に沿って移動する。
【００１２】なお、同様に、移動体５にも静圧空気軸受けパッド１２及び１３が備えられており、移動体５はレール３に沿って移動可能となっている。
【００１３】ビーム６は移動体４とリジット（例えば、ネジを用いて）に固定されており、一方、ビーム６は移動体５と板バネ構造によって連結されている。
【００１４】ビーム６に移動体１４が配置されており、移動体１４はビーム６をガイドとして、図１（ａ）のＸ軸方向に移動する。図１（ｂ）に示すように、ベース１と移動体１４との間には静圧空気軸受けパッド１４ａ乃至１４ｃが配置されている。つまり、移動体１４には静圧空気軸受けパッド１４ａ乃至１４ｃが取り付けられており、移動体１４は静圧空気軸受けパッド１４ａ乃至１４ｃによってベース１に対してＺ軸方向をガイドされて、Ｘ軸方向に移動する。
【００１５】図１（ａ）に示されているように、移動体１４はビーム６を跨ぐようにしてビーム６上に配置されており、移動体１４にはビーム６に対して直角にベース１に対して平行に延びる一対のフランジ部１４１が形成されている。つまり、移動体１４にはＹ軸方向に延在するフランジ部１４１が形成されており、このフランジ部１４１はビーム６の外側に位置する。そして、フランジ部１４１には静圧空気軸受けパッド１４ａ乃至１４ｃが取り付けられている（図１（ａ）に示す例では、図中下側に位置するフランジ部１４１に静圧空気軸受けパッド１４ａ及び１４ｂが取り付けられ、図中上側に位置するフランジ部１４１に静圧空気軸受けパッド１４ｃが取り付けられている。
【００１６】ビーム６の中央部において、その下面には静圧空気軸受けパッド１５が取り付けられ、この静圧空気軸受けパッド１５はベース１に当接している。そして、静圧空気軸受けパッド１５によって、ビーム６が支えられている。つまり、静圧空気軸受けパッド１５は、移動体１４の移動を妨げることなく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の全ストロークに亘ってビーム６に追従しつつビーム６の自重を受け持っており、ビーム６と移動体５の締結部等に無理な負荷を掛けないようにビーム６を保持している。
【００１７】図２を参照して、本発明によるステージ機構の他の例について説明する。なお、図２において、図１R>１と同一の構成要素については、同一の参照番号を付し、説明を省略することとする。
【００１８】図示の例は、レール２のみがベース１上に配設されており、このレール２上には移動体４が配置されている。前述のように、移動体４にはビーム６の一端部がリジットに固定されており、移動体４には静圧空気軸受けパッド１２が備えられており、レール２と移動体４との間には静圧空気軸受けパッド１２が介在している。この静圧空気軸受けパッド１２によって移動体４はＸ軸方向にガイドされている。さらに、移動体４には静圧空気軸受けパッド１３が備えられており、移動体４は静圧空気軸受けパッドでベース１によってＺ軸方向にガイドされて、Ｙ軸方向、つまり、レール２に沿って移動する。
【００１９】ビーム６の他端部にはＹ軸方向に延びる腕部材１７が取り付けられている。腕部材１７の下面にはＹ軸方向に所定の間隔をおいて静圧空気軸受けパッド１７ａ及び１７ｂが取り付けられており、腕部材１７は、静圧空気軸受けパッド１７ａ及び１７ｂを介してベース１に当接している。
【００２０】ビーム６の中央部において、その下面には静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂがビーム６の幅方向（Ｙ軸方向）所定の間隔をおいて取り付けてもよく、これら静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂはベース１に当接している。そして、静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂによって、ビーム６が支えられている。つまり、静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂは、移動体１４の移動を妨げることなく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の全ストロークに亘ってビーム６に追従しつつビーム６の自重を受け持っている。なお、一対の静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂをビーム６に取り付けることによって、ビーム６のＸ軸に対する回転、つまり、ねじれを防止することができる。
【００２１】また、一対の静圧空気軸受けパッド１８ａ及び１８ｂをＸ軸方向に所定の間隔をおいて取り付けることによって、ビーム６のたわみを防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では静圧空気軸受けパッドをビームの中央部に配置して、ビームの中央部でベースに対してビームを支持するようにしたから、ガイド構造体、つまり、容易にビームのたわみ及びねじれを防止することができ、移動体をスムースに移動させることができるという効果がある。
【００２３】さらに、ビームのたわみ等を心配する必要がないので、組み立て調整に要する時間が削減でき、コストダウンがはかれるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるステージ機構の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明によるステージ機構の他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】従来のステージ機構の一例を示す図である。
【図４】従来のステージ機構の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ ベース
２，３ レール
４，５，１４ 移動体
６ ビーム
８ 板バネ
１２，１３，１５ 静圧空気軸受けパッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ベースの上方に所定の間隔をおいて位置し予め定められた方向に延びるビームと、該ビームをガイドとして前記ビームに沿って移動する移動体とを有し、前記移動体には前記ビームの外側に突出する位置で前記ベースに当接する少なくとも３つの移動体用静圧空気軸受けパッドが配設されており、前記ビームには前記ベースとの間に介在して一つのビーム用静圧空気軸受けパッドが取り付けられ、該ビーム用静圧空気軸受けパッドは前記予め定められた方向及びこれに直交する方向に関して前記ビームの中央部に取り付けられていることを特徴とするステージ機構。
【請求項２】 請求項１に記載されたステージ機構において、前記ベース上に所定の間隔をおいて配設され前記予め定められた方向に直交する直交方向に延びる第１及び第２のレールが配設され、前記第１及び前記第２のレールにはそれぞれ前記第１及び前記第２のレールに沿って移動する第１及び第２の移動体が配置されており、前記ビームは前記第１及び前記第２の移動体と連結したことを特徴とするステージ機構。
【請求項３】 請求項１に記載されたステージ機構において、前記ベース上には前記予め定められた方向に直交する直交方向に延びるレールが配設され、前記レールにはレールに沿って移動する移動体が配置されており、前記ビームの一端は前記移動体に固定され前記ビームの他端には前記レール方向に延びる腕部が固定されており、前記腕部は腕部用静圧空気軸受けパッドを介して前記ベースに当接し、前記ビームの中央部には前記直交方向に所定の間隔をおいて一対のビーム用静圧空気軸受けパッドが配設されていることを特徴とするステージ機構。
【請求項１】 ベースの上方に所定の間隔をおいて位置し予め定められた方向に延びるビームと、該ビームをガイドとして前記ビームに沿って移動する移動体とを有し、前記移動体には前記ビームの外側に突出する位置で前記ベースに当接する少なくとも３つの移動体用静圧空気軸受けパッドが配設されており、前記ビームには前記ベースとの間に介在して一つのビーム用静圧空気軸受けパッドが取り付けられ、該ビーム用静圧空気軸受けパッドは前記予め定められた方向及びこれに直交する方向に関して前記ビームの中央部に取り付けられていることを特徴とするステージ機構。
【請求項２】 請求項１に記載されたステージ機構において、前記ベース上に所定の間隔をおいて配設され前記予め定められた方向に直交する直交方向に延びる第１及び第２のレールが配設され、前記第１及び前記第２のレールにはそれぞれ前記第１及び前記第２のレールに沿って移動する第１及び第２の移動体が配置されており、前記ビームは前記第１及び前記第２の移動体と連結したことを特徴とするステージ機構。
【請求項３】 請求項１に記載されたステージ機構において、前記ベース上には前記予め定められた方向に直交する直交方向に延びるレールが配設され、前記レールにはレールに沿って移動する移動体が配置されており、前記ビームの一端は前記移動体に固定され前記ビームの他端には前記レール方向に延びる腕部が固定されており、前記腕部は腕部用静圧空気軸受けパッドを介して前記ベースに当接し、前記ビームの中央部には前記直交方向に所定の間隔をおいて一対のビーム用静圧空気軸受けパッドが配設されていることを特徴とするステージ機構。
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図３】
【図２】
【図４】
【特許番号】特許第３４５８２２７号（Ｐ３４５８２２７）
【登録日】平成１５年８月８日（２００３．８．８）
【発行日】平成１５年１０月２０日（２００３．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１６７１３５
【出願日】平成１１年６月１４日（１９９９．６．１４）
【公開番号】特開２０００−３５６６９３（Ｐ２０００−３５６６９３Ａ）
【公開日】平成１２年１２月２６日（２０００．１２．２６）
【審査請求日】平成１２年７月２７日（２０００．７．２７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【参考文献】
【文献】特開 平１−１８８２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−２８５０４４（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１５年８月８日（２００３．８．８）
【発行日】平成１５年１０月２０日（２００３．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年６月１４日（１９９９．６．１４）
【公開番号】特開２０００−３５６６９３（Ｐ２０００−３５６６９３Ａ）
【公開日】平成１２年１２月２６日（２０００．１２．２６）
【審査請求日】平成１２年７月２７日（２０００．７．２７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【参考文献】
【文献】特開 平１−１８８２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−２８５０４４（ＪＰ，Ａ）
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