JP2000099152A - Xy axes head positioning device - Google Patents
Xy axes head positioning deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体のボンダ等
のヘッドをXY方向に移動し、位置決めするXY軸ヘッ
ド位置決め装置に関するものであり、ワイヤボンダ装置
などの高加減速・高精度な位置決めが必要な装置に適用
できるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an XY-axis head positioning device for moving and positioning a semiconductor bonder or the like in an XY direction, and requires high acceleration / deceleration and high-precision positioning of a wire bonder or the like. It can be applied to various devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の高加減速位置決め用XYテーブル
としては、特開平9−123034号公報に示されるも
のがある。図8はその側面図である。図9(a)(b)
はその平面図と側面図において、剛性の低い案内装置を
バネで表現した概略構成図である。各図において、1は
X軸テーブル、2はY軸テーブル、3は出力テーブル、
4、6、9はリニアガイド装置、4R、6R、9Rは案
内レール、4S、6S、9Sはスライダ、B1、B2は
ベース、20はリニアモータ、22は可動子、23は固
定子、25、26はセンサ、25A、26Aは検出部、
25B、26Bはスケール、30はヘッドである。2. Description of the Related Art A conventional XY table for high acceleration / deceleration positioning is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-123434. FIG. 8 is a side view thereof. 9 (a) and 9 (b)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram in which a guide device having low rigidity is expressed by a spring in a plan view and a side view thereof. In each figure, 1 is an X-axis table, 2 is a Y-axis table, 3 is an output table,
4, 6, 9 are linear guide devices, 4R, 6R, 9R are guide rails, 4S, 6S, 9S are sliders, B1, B2 are bases, 20 is a linear motor, 22 is a mover, 23 is a stator, 25, 26 is a sensor, 25A and 26A are detection units,
25B and 26B are scales, and 30 is a head.
【0003】図8、9に示す従来の装置においては、X
軸テーブル1の上に、被搬送物であるヘッド30を搭載
した出力テーブル3が重ねて配置され、それら両テーブ
ル1、3はX軸の力を伝達する直動案内装置であるリニ
アガイド装置4を介して連結されている。このリニアガ
イド装置4は、二基一対のリニアガイド装置からなり、
その案内レール4RはX軸テーブル1の直動案内装置と
してベースB1上に左右一対に配したリニアガイド装置
6に対して直交させて出力テーブル3の下面に取り付け
られている。In the conventional apparatus shown in FIGS.
An output table 3 on which a head 30 to be carried is mounted is superposed on the axis table 1, and both tables 1 and 3 are linear guide devices 4 which are linear motion guide devices for transmitting X-axis force. Are connected via The linear guide device 4 includes a pair of linear guide devices,
The guide rail 4R is attached to the lower surface of the output table 3 as a linear motion guide device of the X-axis table 1 so as to be orthogonal to a pair of linear guide devices 6 arranged on the base B1 on the left and right sides.
【0004】一方、Y軸テーブル2の方は、ベースB1
より高くしたベースB2の上にリニアガイド装置6で支
持され、出力テーブル3と同じ高さにされている。ま
た、出力テーブル3とY軸テーブル2はY軸の力を伝達
する直動案内装置であるリニアガイド装置9を介して連
結されており、そのリニアガイド装置9の案内レール9
RをY軸テーブル2側に取り付け、スライダ9Sを出力
テーブル3の幅の中心に位置させている。すなわち、Y
軸テーブル2からリニアガイド装置9を介して出力テー
ブル3に加えられる駆動力が、出力テーブル3の重心に
作用するようにし、出力テーブル3にピッチングやヨー
イングモーメントが作用しないようにしてある。On the other hand, the Y-axis table 2 has a base B1
It is supported by the linear guide device 6 on the raised base B2, and has the same height as the output table 3. The output table 3 and the Y-axis table 2 are connected via a linear guide device 9 which is a linear motion guide device for transmitting the force of the Y-axis, and a guide rail 9 of the linear guide device 9 is provided.
R is mounted on the Y-axis table 2 side, and the slider 9S is positioned at the center of the width of the output table 3. That is, Y
The driving force applied from the shaft table 2 to the output table 3 via the linear guide device 9 acts on the center of gravity of the output table 3 so that no pitching or yawing moment acts on the output table 3.
【0005】X軸テーブル1とY軸テーブル2の駆動手
段としては、サーボモータとこれにカップリングを介し
てねじ軸が連結されたボールネジ式走行装置が一般的だ
が、ボールネジやカップリングは推力方向の剛性低下を
招く問題があるため、図8に示す従来例では、これを排
除し、両軸テーブル1、2の下側に可動子23と固定子
22を対向させた構造のリニアモータ20を配設してい
る。25と26は、テーブルの位置を検出するセンサで
あり、この位置情報に基づいてサーボモータを駆動し、
フィードバック制御する。As a driving means of the X-axis table 1 and the Y-axis table 2, a ball screw type traveling device in which a servomotor and a screw shaft are connected to the servomotor via a coupling is generally used. In the conventional example shown in FIG. 8, the linear motor 20 having the structure in which the mover 23 and the stator 22 are opposed to each other below the two-axis tables 1 and 2 is eliminated in the conventional example shown in FIG. It is arranged. Reference numerals 25 and 26 denote sensors for detecting the position of the table, and drive a servomotor based on the position information.
Perform feedback control.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来のXYテーブルは
以上のように構成されており。X軸テーブル1の上に出
力テーブル3が取り付けてあるため、図9(b)に示す
ように加減速時に発生するモータ推力とヘッドの慣性力
で出力テーブル3とX軸テーブル1にはピッチングモー
メントが作用する。また、出力テーブル3がX軸テーブ
ルの駆動軸から離れた位置にある場合、図9(a)に示
すように、X軸テーブル1と出力テーブル3にヨーイン
グモーメントが作用する。また、リニアモータ20は可
動子23と固定子22を対向させた構造のため、X軸テ
ーブル1やY軸テーブル2に垂直方向の吸引力が作用す
る。これらの力に対してヘッド30やテーブル1、2、
3を支持するために、テーブル1、2、3は重厚にな
り、リニアガイド装置4、6は耐荷重が大きく重い案内
装置になっている。その結果、更に慣性が増加し、大き
なモーメントが発生するという悪循環になっている。特
に、ヘッド側の慣性が大きいことで、X軸テーブル1と
Y軸テーブル2に大きなヨーイングモーメントが作用
し、両軸テーブルにヨーイング振動が発生する。この振
動では推力発生部分であるコイルとフィードバックセン
サ25とで位相が異なるため、制御系が不安定になる。
また、制御系が不安定になり、高いフィードバックゲイ
ンが得られない場合、XY軸方向の移動によって生じる
架台振動がサーボ系へ強く影響する問題がある。架台振
動のサーボ系への影響度合いは直動イナーシャ/(直動
イナーシャ+回転イナーシャ)で表せ、ボールネジ機構
の場合、回転イナーシャの割合が大きいので架台振動に
よる外乱は低減されるが、直動イナーシャのみのリニア
モータではそのまま影響を受ける問題がある。また、可
動部の慣性が大きいため、高加減速時に発生する反力で
装置が大きく揺れる問題もある。The conventional XY table is configured as described above. Since the output table 3 is mounted on the X-axis table 1, as shown in FIG. 9B, the pitching moment is applied to the output table 3 and the X-axis table 1 by the motor thrust generated during acceleration / deceleration and the inertia of the head. Works. When the output table 3 is located at a position away from the drive axis of the X-axis table, a yawing moment acts on the X-axis table 1 and the output table 3 as shown in FIG. Further, since the linear motor 20 has a structure in which the mover 23 and the stator 22 are opposed to each other, a vertical suction force acts on the X-axis table 1 and the Y-axis table 2. The head 30 and the tables 1, 2,
In order to support the table 3, the tables 1, 2, 3 are heavy, and the linear guide devices 4, 6 are heavy guide devices with large withstand load. As a result, the inertia further increases, and a vicious cycle occurs in which a large moment is generated. In particular, since the inertia on the head side is large, a large yawing moment acts on the X-axis table 1 and the Y-axis table 2, and yaw vibration is generated on both the axis tables. In this vibration, the phase of the coil, which is the thrust generating portion, differs from the phase of the feedback sensor 25, so that the control system becomes unstable.
Further, when the control system becomes unstable and a high feedback gain cannot be obtained, there is a problem that the gantry vibration caused by the movement in the XY axis directions strongly affects the servo system. The degree of influence of the gantry vibration on the servo system can be expressed by linear motion inertia / (linear motion inertia + rotary inertia). In the case of the ball screw mechanism, the disturbance due to the gantry vibration is reduced because the ratio of the rotary inertia is large, but the linear motion inertia is reduced. There is a problem that the linear motor only has the same effect. Further, since the inertia of the movable portion is large, there is also a problem that the device is largely shaken by a reaction force generated at the time of high acceleration / deceleration.
【0007】本発明の目的は、上記のような従来のXY
テーブルの問題点を解決し、軽量・高剛性で高いフィー
ドバック制御性が得られるXY軸ヘッド位置決め装置を
提供することにより、高加減速・高精度位置決めを可能
にすることにある。An object of the present invention is to provide a conventional XY system as described above.
An object of the present invention is to solve the problems of the table and to provide a high-acceleration / deceleration and high-precision positioning by providing an XY-axis head positioning device that is lightweight and has high rigidity and high feedback controllability.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成に係
るXY軸ヘッド位置決め装置は、XY方向に移動可能な
XY平面案内装置に設置された被搬送物であるヘッド
と、X軸方向に直線運動可能なX軸方向案内装置に設置
され、偏平な駆動コイルを備えて前記ヘッドをX軸方向
に駆動する偏平なX軸テーブルと、Y軸方向に直線運動
可能なY軸方向案内装置に設置され、偏平な駆動コイル
を備えて前記ヘッドをY軸方向に駆動する偏平なY軸テ
ーブルと、前記X、Y軸テーブルの駆動コイルを可動子
とする電磁駆動装置と、前記ヘッドを前記X軸テーブル
およびY軸テーブルの端面に沿って摺動させる連結案内
装置とを備え、前記ヘッドの重心とX軸テーブルとY軸
テーブルと連結案内装置とをほぼ同一平面上に配置した
ものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an XY-axis head positioning apparatus comprising: a head as an object to be conveyed installed in an XY plane guide device movable in the XY directions; A flat X-axis table mounted on a linearly movable X-axis guide device and having a flat driving coil for driving the head in the X-axis direction; and a Y-axis direction guide device capable of linearly moving in the Y-axis direction. A flat Y-axis table provided with a flat drive coil and driving the head in the Y-axis direction; an electromagnetic drive device using a drive coil of the X and Y-axis tables as a mover; and A connection guide device that slides along the end surfaces of the X-axis table and the Y-axis table, wherein the center of gravity of the head, the X-axis table, the Y-axis table, and the connection guide device are arranged on substantially the same plane. .
【0009】本発明の第2の構成に係るXY軸ヘッド位
置決め装置は、前記ヘッドとX軸テーブルを連結する連
結案内装置のスライダを、ヘッドの重心を通りX軸と平
行な線とヘッドの端面とが交わる付近に固定し、前記ヘ
ッドとY軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダ
を、ヘッドの重心を通りY軸と平行な線とヘッドの端面
とが交わる付近に固定したものである。An XY-axis head positioning apparatus according to a second configuration of the present invention is characterized in that a slider of a connection guide device for connecting the head and the X-axis table is connected to a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the X-axis and an end face of the head. And a slider of a connection guide device that connects the head and the Y-axis table is fixed near a crossing of a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the Y-axis with the end face of the head.
【0010】本発明の第3の構成に係るXY軸ヘッド位
置決め装置は、前記ヘッドとX軸テーブルを連結する連
結案内装置のスライダと前記ヘッドとの間、または前記
ヘッドとY軸テーブルを連結する連結案内装置のスライ
ダと前記ヘッドとの間に、それぞれ推力方向の剛性が調
整可能なカップリングを取り付けたものである。An XY-axis head positioning apparatus according to a third aspect of the present invention is a XY-axis head positioning apparatus for connecting the head and the X-axis table between a slider of the connection guide device and the head, or connecting the head and the Y-axis table. A coupling whose rigidity in a thrust direction can be adjusted is attached between a slider of the connection guide device and the head.
【0011】本発明の第4の構成に係るXY軸ヘッド位
置決め装置は、前記駆動コイルが、移動方向と平行に巻
線されており、推力に寄与しない巻線部分に直接ヒート
シンクを取り付けたものである。An XY-axis head positioning device according to a fourth configuration of the present invention is such that the drive coil is wound in parallel with the moving direction, and a heat sink is directly attached to a winding portion that does not contribute to thrust. is there.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1〜図7に基づ
いて、本発明のXY軸ヘッド位置決め装置を説明する。
図1は本発明の一実施の形態によるXY軸ヘッド位置決
め装置を示す斜視図、図2は図1の矢印Aからみた側面
図、図3は図2のB−B線での断面構成図、図4は図2
のC−C線での断面構成図、図5は図2のD−D線での
断面構成図、図6(a)(b)は図3と図4において、
剛性の低い案内装置をバネで表現した概略構成図、図7
は本発明の一実施の形態に係わるカップリング部を示す
断面構成図である。各図において、1はX軸テーブル、
2はY軸テーブル、30はヘッド、6、31、32は直
動案内装置、6R、31R、32Rは案内レール、6
S、31S、32Sはスライダ、40はヘッド30とX
軸テーブル1、Y軸テーブル2を摺動自在に連結する連
結案内装置、40Rは案内レール、40Sはスライダ、
41はXY平面案内装置、B1、B2、B3はベース、
26は位置検出部、26Aは検出部、26Bはスケー
ル、34は電磁駆動装置の偏平な駆動コイル(以下、略
して偏平コイルと記す)、35、36、35A、36
A、35B、36Bは永久磁石、37はヨーク、38は
ヒートシンク、39はカップリング、39A、39Bは
コの字型部材、39Cはゴム平板である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 The XY axis head positioning device of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view showing an XY-axis head positioning device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view seen from an arrow A in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional configuration view taken along line BB in FIG. FIG. 4 shows FIG.
5 is a sectional view taken along line CC of FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line DD of FIG. 2, and FIGS. 6 (a) and 6 (b) are FIGS.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram in which a guide device having low rigidity is expressed by a spring.
FIG. 2 is a sectional configuration diagram showing a coupling unit according to one embodiment of the present invention. In each figure, 1 is an X-axis table,
2 is a Y-axis table, 30 is a head, 6, 31, and 32 are linear motion guide devices, 6R, 31R, and 32R are guide rails, 6
S, 31S, 32S are sliders, 40 is head 30 and X
A connection guide device for slidably connecting the axis table 1 and the Y-axis table 2, 40R is a guide rail, 40S is a slider,
41 is an XY plane guide device, B1, B2, and B3 are bases,
26 is a position detecting unit, 26A is a detecting unit, 26B is a scale, 34 is a flat driving coil of an electromagnetic driving device (hereinafter simply referred to as flat coil), 35, 36, 35A, 36.
A, 35B and 36B are permanent magnets, 37 is a yoke, 38 is a heat sink, 39 is a coupling, 39A and 39B are U-shaped members, and 39C is a rubber flat plate.
【0013】図1〜図7に示す本発明の装置において
は、被搬送物であるヘッド30は、ベースB1の上にX
Y平面移動用のXY平面案内装置41を介して取り付け
られており、垂直・ピッチング・ヨーイング方向に拘束
支持されて、X方向及びY方向を含む平面上の任意の位
置に変位可能になっている。XY平面案内装置41は、
例えばベースB1の上に一対の直動案内装置31が2個
配設され、その2本の案内レール31RはY軸と平行に
ベースB1側に取り付けられている。スライダ31Sの
上には、X軸方向の移動を案内するための直線案内装置
32の案内レール32RがY軸方向の案内レール31R
と直交する方向に取り付けられている。そして、スライ
ダ32Sの上に被搬送物であるヘッド30が取り付けら
れている。In the apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 to 7, the head 30 which is the object to be conveyed
It is attached via an XY plane guide device 41 for moving the Y plane, is constrained and supported in the vertical, pitching, and yawing directions, and can be displaced to any position on a plane including the X direction and the Y direction. . The XY plane guide device 41 includes:
For example, two pairs of linear motion guide devices 31 are provided on the base B1, and the two guide rails 31R are attached to the base B1 side in parallel with the Y axis. On the slider 31S, a guide rail 32R of the linear guide device 32 for guiding the movement in the X-axis direction is provided with a guide rail 31R in the Y-axis direction.
It is mounted in a direction perpendicular to the direction. The head 30, which is the object to be conveyed, is mounted on the slider 32S.
【0014】被搬送物であるヘッド30のX軸方向隣に
は、ベースB2の上に直動案内装置6を介して平板状の
X軸テーブル1が取り付けられている。その案内レール
6RはベースB2上にX軸方向に2本平行に固定されて
いる。そして、各案内レール6Rにつき2台づつ計4台
のスライダ6Sが、平板状のX軸テーブル1とほぼ同じ
高さになるように、X軸テーブル1の下の面に取り付け
られている。X軸テーブルは、偏平コイル34、スライ
ダ6Sを含めて、極力薄型に構成されている。この場
合、X軸テーブル1の一端面はヘッド30の一端面と相
対しており、両者は直動案内装置で連結されている。そ
の連結案内装置40の案内レール40RはX軸テーブル
1の平板と同じ高さになるようにX軸テーブル1側の端
面に固定され、スライダ40Sの方はヘッド30の端面
に固定されている。A flat X-axis table 1 is mounted on a base B2 via a linear motion guide device 6 adjacent to the head 30 which is a conveyed object in the X-axis direction. Two guide rails 6R are fixed on the base B2 in parallel in the X-axis direction. A total of four sliders 6S, two for each guide rail 6R, are mounted on the lower surface of the X-axis table 1 so as to be almost the same height as the flat X-axis table 1. The X-axis table is configured as thin as possible, including the flat coil 34 and the slider 6S. In this case, one end surface of the X-axis table 1 is opposed to one end surface of the head 30, and both are connected by a linear guide device. The guide rail 40R of the connection guide device 40 is fixed to the end surface on the X-axis table 1 side so as to have the same height as the flat plate of the X-axis table 1, and the slider 40S is fixed to the end surface of the head 30.
【0015】X軸テーブル1の駆動装置としては、偏平
コイル34を用いた面内駆動モータ(ボイスコイルモー
タ)を採用している。可動子であるコイル34は偏平状
に形成され、平板状のX軸テーブル1の表面に取り付け
られており、偏平コイル34において移動方向と直交す
る方向に巻線されていて推力が発生する巻線部分と、X
軸テーブル1の平板は同一平面上になっている。X軸テ
ーブル1の材質は非磁性体で剛性が高い方が望ましく、
本実施の形態では例えばセラミックが使用されている。As a driving device of the X-axis table 1, an in-plane driving motor (voice coil motor) using a flat coil 34 is employed. The coil 34, which is a mover, is formed in a flat shape and is mounted on the surface of the flat X-axis table 1, and is wound in the flat coil 34 in a direction orthogonal to the moving direction to generate a thrust. Part and X
The flat plates of the shaft table 1 are on the same plane. It is desirable that the material of the X-axis table 1 be a non-magnetic material and have high rigidity.
In the present embodiment, for example, ceramic is used.
【0016】偏平コイル34の下側には、固定子である
永久磁石35が所定のギャップを介してヨークを兼ねた
ベースB2の上に固定されており、偏平コイル34の上
側には、もう一方の固定子である永久磁石36と門型の
ヨーク37がベースB2上に固定されている。可動子で
ある偏平コイル34はX軸方向のみに駆動力を発生す
る。26は、X軸テーブル1の位置を検出する、例えば
光学式のセンサとしてのX軸位置検出装置で、検出部2
6AがベースB2上に、スケール26BがX軸テーブル
1の端部に取り付けられている。更に図示しないが、制
御用電源(ドライバ)や、制御装置(サーボコントロー
ラ)等を備えて、ドライブシステムを構成している。Below the flat coil 34, a permanent magnet 35 as a stator is fixed on a base B2 also serving as a yoke via a predetermined gap. A permanent magnet 36 and a gate-shaped yoke 37 are fixed on the base B2. The flat coil 34, which is a mover, generates a driving force only in the X-axis direction. Reference numeral 26 denotes an X-axis position detecting device that detects the position of the X-axis table 1, for example, as an optical sensor.
6A is mounted on the base B2, and the scale 26B is mounted on the end of the X-axis table 1. Although not shown, a drive system is provided with a control power supply (driver), a control device (servo controller), and the like.
【0017】一方、ヘッド30のY軸方向隣には、X軸
テーブル1と同じ構造のY軸テーブル2がベースB3に
取り付けてあり、X軸テーブル1とY軸テーブル2は、
ほぼ同一平面上に配置される。その駆動装置・制御シス
テムはX軸テーブル1と同じである。On the other hand, a Y-axis table 2 having the same structure as the X-axis table 1 is attached to the base B3 next to the head 30 in the Y-axis direction.
They are arranged on substantially the same plane. The drive and control system is the same as that of the X-axis table 1.
【0018】前述のように、X軸テーブル1とY軸テー
ブル2は、ほぼ同一平面上に配置され、駆動装置も偏平
コイル34を用いた面内駆動モータであるため、X軸テ
ーブル1とY軸テーブル2では、作用する全ての力の作
用点と方向がほぼ同一平面上になる。また、X軸テーブ
ル1、Y軸テーブル2、ヘッド30、および連結案内装
置40は、それらの重心を前記平面と同一の平面上に配
置する。このようにすることによって、X軸テーブル
1、Y軸テーブル2、およびヘッド30のいずれにもピ
ッチングモーメントや垂直方向の力が発生しない。ま
た、このような構成では、X軸テーブル1およびY軸テ
ーブル2に求められる剛性は平面方向のみとなるため、
その方向以外の剛性は不要となり軽量化が可能となる。
また、直動案内装置6にも無駄な力が加わらないため、
小型化、軽量化が可能となる。また、直動案内装置6の
寿命も延びる。ヘッド30についても同様に、小型化、
軽量化が可能となる。As described above, the X-axis table 1 and the Y-axis table 2 are arranged on substantially the same plane, and the driving device is also an in-plane drive motor using the flat coil 34. In the axis table 2, the points of action and directions of all the acting forces are substantially on the same plane. Further, the X-axis table 1, the Y-axis table 2, the head 30, and the connection guide device 40 arrange their centers of gravity on the same plane as the above-mentioned plane. By doing so, no pitching moment or vertical force is generated in any of the X-axis table 1, the Y-axis table 2, and the head 30. Further, in such a configuration, the rigidity required for the X-axis table 1 and the Y-axis table 2 is only in the plane direction.
Rigidity other than the direction is not required, and the weight can be reduced.
Also, since no useless force is applied to the linear motion guide device 6,
It is possible to reduce the size and weight. Further, the life of the linear motion guide device 6 is extended. Similarly, the head 30 is downsized,
Weight reduction becomes possible.
【0019】次に、ヘッド30とX軸テーブル1、およ
びヘッド30とY軸テーブル2を連結する連結案内装置
40について説明する。ヘッド30にX軸方向の推力を
伝達するスライダ40Sは、ヘッド30の重心を通り、
X軸と平行な線とヘッド30の端面が交わる位置に取り
付けられている。また、ヘッド30にY軸方向の推力を
伝達するスライダ40Sは、ヘッド30の重心を通り、
Y軸と平行な線とヘッド30の端面が交わる位置に取り
付けられている。すなわち、X軸テーブル1から連結案
内装置40を介してヘッド30に加えられる駆動力と、
Y軸テーブル2から連結案内装置40を介してヘッド3
0に加えられる駆動力がヘッド30の重心に作用するよ
うにしてある。この結果、ヘッド30にはピッチングお
よびヨーイングのモーメントがかからなくなる。また、
ヘッド30のXY平面案内装置41にも無駄な力が作用
しないため、大幅な小型化・軽量化ができる。また、ヘ
ッド側の慣性が小さくなった分、一方の軸が可動範囲の
端にあるときに他方のX軸テーブル1あるいはY軸テー
ブル2に働くヨーイングモーメントは小さくなり、両軸
テーブル1、2のヨーイング支持剛性が向上するため、
制御系を不安定にする両軸テーブル1、2のヨーイング
振動の発生を軽減できる。なお、X軸テーブル1とY軸
テーブル2が干渉する場合は、平板状テーブルの厚みの
分、ベースB2とベースB3の高さに差をつけ、それぞ
れの干渉を避けて取り付けてもよい。この場合、ヘッド
30のY方向の慣性重量にはレール32Rが加わり、等
価的に重心が低くなるのでY軸テーブルをX軸テーブル
の下方に配置するとよい。Next, the connection guide device 40 for connecting the head 30 to the X-axis table 1 and the head 30 to the Y-axis table 2 will be described. The slider 40S that transmits the thrust in the X-axis direction to the head 30 passes through the center of gravity of the head 30,
The head 30 is attached at a position where a line parallel to the X axis and an end face of the head 30 intersect. The slider 40S that transmits the thrust in the Y-axis direction to the head 30 passes through the center of gravity of the head 30,
The head 30 is attached at a position where a line parallel to the Y axis and an end face of the head 30 intersect. That is, the driving force applied to the head 30 from the X-axis table 1 via the connection guide device 40,
The head 3 from the Y-axis table 2 via the connection guide device 40
The driving force applied to zero acts on the center of gravity of the head 30. As a result, no pitching and yawing moments are applied to the head 30. Also,
Since no useless force acts on the XY plane guide device 41 of the head 30, the size and weight can be significantly reduced. Further, as the inertia on the head side decreases, the yawing moment acting on the other X-axis table 1 or Y-axis table 2 when one axis is at the end of the movable range is reduced. Because the yawing support rigidity is improved,
The occurrence of yawing vibration of the two-axis tables 1 and 2, which makes the control system unstable, can be reduced. When the X-axis table 1 and the Y-axis table 2 interfere with each other, the heights of the bases B2 and B3 may be made different by the thickness of the plate-shaped table so as to avoid the interference. In this case, since the rail 32R is added to the inertial weight of the head 30 in the Y direction and the center of gravity is equivalently lowered, the Y-axis table may be disposed below the X-axis table.
【0020】図1〜図7に示す本実施の形態において
は、ヘッド30とX軸テーブル1を連結する連結案内装
置40のスライダ40Sとヘッド30との間と、ヘッド
30とY軸テーブル2を連結する連結案内装置40のス
ライダ40Sとヘッド30との間に、それぞれ剛性を調
整出来るカップリング39が取り付けられている。その
カップリング39の拡大図を図7に示す。スライダ40
S側に取り付けたコの字型の部材39Aと、ヘッド30
側に取り付けられたコの字型の部材39Bとの間に、ゴ
ム平板39Cが所定の予圧がかけられ挟み込まれてい
る。このゴム平板39Cの面積を変えることで、スライ
ダ40Sとヘッド30間の剛性を調整できるようになっ
ている。これによって、ヘッド30に推力を伝達してい
る連結案内装置40が節になる振動でサーボ系が不安定
にならないように、共振周波数を調整できる。In the embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the head 30 and the slider 40S of the connection guide device 40 for connecting the head 30 and the X-axis table 1 and the head 30 and the Y-axis table 2 are connected. A coupling 39 whose rigidity can be adjusted is attached between the slider 40S and the head 30 of the connection guide device 40 to be connected. An enlarged view of the coupling 39 is shown in FIG. Slider 40
The U-shaped member 39A attached to the S side and the head 30
The rubber flat plate 39C is sandwiched between the U-shaped member 39B attached to the side thereof under a predetermined preload. By changing the area of the rubber plate 39C, the rigidity between the slider 40S and the head 30 can be adjusted. Thus, the resonance frequency can be adjusted so that the servo system does not become unstable due to the vibration in which the coupling guide device 40 transmitting the thrust to the head 30 becomes a node.
【0021】また、図1〜図7に示す本実施の形態にお
いては、偏平コイル34は、移動方向と平行に巻線され
ていて推力に寄与しない巻線部分に、ヒートシンク38
が直接取り付けられている。このため、高い放熱性が得
られる。In the present embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the flat coil 34 is provided with a heat sink 38 at a winding portion which is wound parallel to the moving direction and does not contribute to thrust.
Is directly attached. Therefore, high heat dissipation can be obtained.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上のように、本発明の第1の構成にお
いては、XY方向に移動可能なXY平面案内装置に設置
された被搬送物であるヘッドと、X軸方向に直線運動可
能なX軸方向案内装置に設置され、偏平な駆動コイルを
備えて前記ヘッドをX軸方向に駆動する偏平なX軸テー
ブルと、Y軸方向に直線運動可能なY軸方向案内装置に
設置され、偏平な駆動コイルを備えて前記ヘッドをY軸
方向に駆動する偏平なY軸テーブルと、前記X、Y軸テ
ーブルの駆動コイルを可動子とする電磁駆動装置と、前
記ヘッドを前記X軸テーブルおよびY軸テーブルの端面
に沿って摺動させる連結案内装置とを備え、前記ヘッド
の重心とX軸テーブルとY軸テーブルと連結案内装置と
をほぼ同一平面上に配置したので、X軸テーブル、Y軸
テーブル、およびヘッドのいずれにもピッチングモーメ
ントや垂直方向の力が発生しない。また、X軸テーブル
およびY軸テーブルに求められる剛性は平面方向のみと
なるため、その方向以外の剛性は不要となり軽量化が可
能となる。As described above, in the first configuration of the present invention, the head which is the object to be conveyed, which is installed in the XY plane guide device movable in the XY directions, is capable of linearly moving in the X-axis direction. A flat X-axis table installed on the X-axis direction guide device and having a flat drive coil for driving the head in the X-axis direction; and a flat X-axis table installed on the Y-axis direction guide device capable of linearly moving in the Y-axis direction. A flat Y-axis table that includes a drive coil and drives the head in the Y-axis direction; an electromagnetic drive device that uses a drive coil of the X and Y-axis tables as a mover; A connection guide device that slides along the end surface of the shaft table, and the center of gravity of the head, the X-axis table, the Y-axis table, and the connection guide device are arranged on substantially the same plane. Tables, and Pitching moment and in the vertical direction force does not occur in any of the head. Further, since the rigidity required for the X-axis table and the Y-axis table is only in the plane direction, rigidity other than the direction is unnecessary, and the weight can be reduced.
【0023】また、本発明の第2の構成においては、前
記ヘッドとX軸テーブルを連結する連結案内装置のスラ
イダを、ヘッドの重心を通りX軸と平行な線とヘッドの
端面とが交わる付近に固定し、前記ヘッドとY軸テーブ
ルを連結する連結案内装置のスライダを、ヘッドの重心
を通りY軸と平行な線とヘッドの端面とが交わる付近に
固定したので、ヘッドにピッチングおよびヨーイングの
モーメントがかからなくなり、その案内装置が軽量化で
きる。この結果、X軸テーブルおよびY軸テーブルは薄
型化・軽量化され、案内装置は小型化・軽量化・長寿命
化される。また、低慣性のため制御系を不安定にする振
動の発生も軽減でき、高い制御性が得られる。Further, in the second configuration of the present invention, the slider of the connection guide device for connecting the head and the X-axis table may be arranged so that a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the X-axis intersects the end face of the head. And the slider of the connection guide device that connects the head and the Y-axis table is fixed near the intersection of a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the Y-axis and the end face of the head. The moment is not applied, and the guide device can be reduced in weight. As a result, the X-axis table and the Y-axis table are reduced in thickness and weight, and the guide device is reduced in size, weight, and life. In addition, the occurrence of vibration that makes the control system unstable due to low inertia can be reduced, and high controllability can be obtained.
【0024】また、本発明の第3の構成においては、前
記ヘッドとX軸テーブルを連結する連結案内装置のスラ
イダと前記ヘッドとの間、または前記ヘッドとY軸テー
ブルを連結する連結案内装置のスライダと前記ヘッドと
の間に、それぞれ推力方向の剛性が調整可能なカップリ
ングを取り付けたので、この連結案内装置が節になる振
動がサーボ系を不安定にしないように共振周波数を調整
できる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a connecting and guiding apparatus for connecting the head to the X-axis table between the slider and the head of the connecting and guiding apparatus for connecting the head to the X-axis table. Since couplings whose rigidity in the thrust direction can be adjusted are mounted between the slider and the head, the resonance frequency can be adjusted so that the vibration which becomes a node of the connection guide device does not make the servo system unstable.
【0025】また、本発明の第4の構成においては、前
記駆動コイルが、移動方向と平行に巻線されており、推
力に寄与しない巻線部分に直接ヒートシンクを取り付け
たので、高い放熱性が得られる。Further, in the fourth configuration of the present invention, the drive coil is wound in parallel with the moving direction, and the heat sink is directly attached to the winding portion that does not contribute to the thrust. can get.
【図1】 本発明の一実施の形態に係るXY軸ヘッド位
置決め装置を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an XY-axis head positioning device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1の矢印Aからみた側面図である。FIG. 2 is a side view as viewed from an arrow A in FIG.
【図3】 図2のB−B線での断面構成図である。FIG. 3 is a sectional configuration view taken along line BB of FIG. 2;
【図4】 図2のC−C線での断面構成図である。FIG. 4 is a sectional configuration view taken along line CC of FIG. 2;
【図5】 図2のD−D線での断面構成図である。FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram taken along line DD of FIG. 2;
【図6】 図3と図4において、剛性の低い案内装置を
バネで表現した概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram in which a guide device having low rigidity is represented by a spring in FIGS. 3 and 4;
【図7】 本発明の一実施の形態に係わるカップリング
部を示す断面構成図である。FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a coupling unit according to an embodiment of the present invention.
【図8】 従来のXY軸ヘッド位置決め装置を示す側面
図である。FIG. 8 is a side view showing a conventional XY-axis head positioning device.
【図9】 従来のXY軸ヘッド位置決め装置において剛
性の低い案内装置をバネで表現した概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram in which a guide device having low rigidity in a conventional XY-axis head positioning device is represented by a spring.
1 X軸テーブル、2 Y軸テーブル、3 出力テーブ
ル、4,6,9,31,32 直動案内装置、4R,6
R,9R,31R,32R,40R 案内レール、4
S,6S,9S,31S,32S,40S スライダ、
40 連結案内装置、41 XY平面案内装置、B1,
B2,B3 ベース、20 リニアモータ、22 可動
子、23 固定子、25、26 位置検出部、25A,
26A 検出部、25B,26B スケール、30 ヘ
ッド、34 偏平コイル、35,36,35A,36
A,35B,36B 永久磁石、37 ヨーク、38
ヒートシンク、39 カップリング、39A,39B
コの字型部材、39C ゴム平板。1 X axis table, 2 Y axis table, 3 output tables, 4, 6, 9, 31, 32 Linear motion guide device, 4R, 6
R, 9R, 31R, 32R, 40R Guide rail, 4
S, 6S, 9S, 31S, 32S, 40S slider,
40 connection guide device, 41 XY plane guide device, B1,
B2, B3 base, 20 linear motor, 22 mover, 23 stator, 25, 26 position detector, 25A,
26A detector, 25B, 26B scale, 30 heads, 34 flat coil, 35, 36, 35A, 36
A, 35B, 36B permanent magnet, 37 yoke, 38
Heat sink, 39 coupling, 39A, 39B
U-shaped member, 39C rubber flat plate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 康樹 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 岡村 将光 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5F044 BB19 5H303 AA06 BB02 BB07 BB12 CC01 DD04 EE03 EE07 FF06 GG11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasuki Kimura 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Masamitsu Okamura 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F term in Mitsubishi Electric Corporation (reference) 5F044 BB19 5H303 AA06 BB02 BB07 BB12 CC01 DD04 EE03 EE07 FF06 GG11
Claims (4)
に設置された被搬送物であるヘッドと、X軸方向に直線
運動可能なX軸方向案内装置に設置され、偏平な駆動コ
イルを備えて前記ヘッドをX軸方向に駆動する偏平なX
軸テーブルと、Y軸方向に直線運動可能なY軸方向案内
装置に設置され、偏平な駆動コイルを備えて前記ヘッド
をY軸方向に駆動する偏平なY軸テーブルと、前記X、
Y軸テーブルの駆動コイルを可動子とする電磁駆動装置
と、前記ヘッドを前記X軸テーブルおよびY軸テーブル
の端面に沿って摺動させる連結案内装置とを備え、前記
ヘッドの重心とX軸テーブルとY軸テーブルと連結案内
装置とをほぼ同一平面上に配置したXY軸ヘッド位置決
め装置。1. A head, which is an object to be conveyed, mounted on an XY plane guide device movable in the XY directions, and a flat drive coil mounted on an X-axis direction guide device capable of linearly moving in the X-axis direction. Flat X that drives the head in the X-axis direction
A flat Y-axis table installed on a Y-axis direction guide device capable of linearly moving in the Y-axis direction and having a flat driving coil to drive the head in the Y-axis direction;
An electromagnetic drive device using a drive coil of a Y-axis table as a mover, and a connection guide device for sliding the head along the end surfaces of the X-axis table and the Y-axis table, wherein the center of gravity of the head and the X-axis table are provided. An XY-axis head positioning device in which a Y-axis table and a connection guide device are arranged on substantially the same plane.
結案内装置のスライダを、ヘッドの重心を通りX軸と平
行な線とヘッドの端面とが交わる付近に固定し、前記ヘ
ッドとY軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダ
を、ヘッドの重心を通りY軸と平行な線とヘッドの端面
とが交わる付近に固定した請求項1記載のXY軸ヘッド
位置決め装置。2. A head of a connection guide device for connecting the head and the X-axis table, the slider being fixed near a crossing of a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the X-axis with an end surface of the head, the head and the Y-axis table being fixed. 2. The XY-axis head positioning device according to claim 1, wherein a slider of the connection guide device for connecting the head and the head is fixed at a position where a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the Y-axis intersects an end face of the head.
結案内装置のスライダと前記ヘッドとの間、または前記
ヘッドとY軸テーブルを連結する連結案内装置のスライ
ダと前記ヘッドとの間に、それぞれ推力方向の剛性が調
整可能なカップリングを取り付けた請求項1記載のXY
軸ヘッド位置決め装置。3. A slider between the head and the slider of the connection guide device for connecting the head and the X-axis table, or between a slider and the head of the connection guide device for connecting the head and the Y-axis table, respectively. 2. The XY according to claim 1, further comprising a coupling capable of adjusting the rigidity in the thrust direction.
Shaft head positioning device.
線されており、推力に寄与しない巻線部分に直接ヒート
シンクを取り付けた請求項1記載のXY軸ヘッド位置決
め装置。4. The XY-axis head positioning device according to claim 1, wherein the drive coil is wound in parallel with the moving direction, and a heat sink is directly attached to a winding portion that does not contribute to thrust.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26640998A JP3603615B2 (en) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | XY axis head positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP26640998A JP3603615B2 (en) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | XY axis head positioning device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000099152A true JP2000099152A (en) | 2000-04-07 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003009584A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-10 | Nec Corp | Control method for positioning stage and semiconductor processing equipment using the positioning stage |
JP2011250592A (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Nippon Thompson Co Ltd | Vertical type xz slide device with built-in linear motor |
-
1998
- 1998-09-21 JP JP26640998A patent/JP3603615B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2003009584A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-10 | Nec Corp | Control method for positioning stage and semiconductor processing equipment using the positioning stage |
JP2011250592A (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Nippon Thompson Co Ltd | Vertical type xz slide device with built-in linear motor |
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