JP4587786B2

JP4587786B2 - 位置調整装置

Info

Publication number: JP4587786B2
Application number: JP2004330611A
Authority: JP
Inventors: 石勝昭大
Original assignee: Suruga Seiki Co Ltd
Current assignee: Suruga Seiki Co Ltd
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2024-11-15
Also published as: JP2006136991A

Description

本発明は、ベース上で少数の駆動源により正確に移動対象または移動対象が搭載されたテーブルの位置調整ができる位置調整装置に関する。

従来、例えば、半導体ウェハ（半導体回路が形成された後のものを含む），電気回路ボード等の移動や加工（電子部品等の搭載等を含む）を行うために位置調整装置が使用される（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の移動ベース装置の技術では、固定ベース上に移動ベースを設け、この移動ベースを、Ｘ方向・Ｙ方向についてそれぞれ２つずつ、合計４つのサーボモータを用いて、固定ベースに対して左右方向移動，前後方向移動、水平回動可能に移動させている。
特開２００４−１６０６４０公報

しかし、特許文献１等では、４つのサーボモータを用いるため装置が大型化するという問題がある。
また、従来の位置調整装置では、Ｘ方向駆動機構（Ｘ機構）、Ｘ方向駆動機構（Ｙ機構）、回転機構（θ機構）を制御して回転を行う場合、Ｘ機構、Ｙ機構、θ機構それぞれを独立に制御することになる。
この場合、回転中心は固定されているので、回転軸方向への透過孔（作業用の孔）が要求される場合には、ベース自体の透過孔を大きくとらなければならず、これに応じて大きなベースを用意しなければならない。また、ベース面を大きく取った場合には、ベース自体の剛性が低下するという問題がある。
本発明の目的は、ベース上で少数の駆動源により正確に対象の位置調整ができる位置調整装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、回転中心を自由に設定することができ、これにより、例えば、ベースの大きさを大きくせずにベースに大きな透過孔を開けることができる位置調整装置を提供することにある。

請求項１記載の位置調整装置は、ベース上に固定された第１Ｘ方向案内部材に、Ｘ方向移動可能となるように設けられた第１Ｘ方向移動部材と、前記ベース上に前記第１Ｘ方向移動部材に対して距離を隔てて固定された第２Ｘ方向案内部材に、Ｘ方向移動可能となるように設けられた第２Ｘ方向移動部材と、前記第１Ｘ方向移動部材に固定された第１Ｙ方向案内部材に、Ｙ方向移動可能となるように設けられた第１Ｙ方向移動部材と、前記第２Ｘ方向移動部材に固定された第２Ｙ方向案内部材に、Ｙ方向移動可能となるように設けられた第２Ｙ方向移動部材と、前記第１Ｘ方向移動部材をＸ方向移動させる第１Ｘ方向駆動装置と、前記第２Ｘ方向移動部材をＸ方向移動させる第２Ｘ方向駆動装置と、前記第１Ｙ方向移動部材をＹ方向移動させるＹ方向駆動装置とを備え、前記第１Ｙ方向移動部材には、移動対象または移動対象が搭載されたテーブルを軸支する第１軸支部が設けられ、前記第２Ｙ方向移動部材には、前記移動対象または前記テーブルを軸支する第２軸支部が設けられているものである。

また、請求項２記載の位置調整装置は、請求項１記載の位置調整装置において、ベース上に固定されたＸ方向案内部材に、Ｘ方向移動可能となるように設けられたＸ方向移動部材と、前記Ｘ方向移動部材に固定されたＹ方向案内部材に、Ｙ方向移動可能となるように設けられたＹ方向移動部材との組を少なくとも１つ備え、前記各Ｙ方向移動部材には、前記移動対象またはテーブルを軸支する軸支部が設けられているものである。

本発明の位置情報記憶装置では、駆動装置の個数は３つとでき、また回転専用の駆動装置を設けていないので装置の小型化を図ることができる。また、ベース上で少数の駆動源により正確に対象の位置調整ができる。さらに、回転中心を自由に設定することができ、これにより、例えば、ベースを大きくせずにベースに透過孔を開けることが容易となる。

図１は本発明の位置調整装置の実施形態を示す外観図である。図１において、位置調整装置１１は、第１Ｘ方向案内部材１１１と第１Ｘ方向移動部材１１２、第２Ｘ方向案内部材１１３と第２Ｘ方向移動部材１１４、第１Ｙ方向案内部材１２１と第１Ｙ方向移動部材１２２、第２Ｙ方向案内部材１２３と第２Ｙ方向移動部材１２４、および、第１Ｘ方向駆動装置１３１と第２Ｘ方向駆動装置１３２とＹ方向駆動装置１３３を備えている。

第１Ｘ方向移動部材１１２は、ベース１８１上に固定された第１Ｘ方向案内部材１１１に、Ｘ方向移動可能となるように設けられている。
第２Ｘ方向移動部材１１４は、ベース１８１上に第１Ｘ方向移動部材１１２に対して距離を隔てて固定された第２Ｘ方向案内部材１１３に、Ｘ方向移動可能となるように設けられている。第１Ｙ方向移動部材１２２は、第１Ｘ方向移動部材１１２に固定された第１Ｙ方向案内部材１２１に、Ｙ方向移動可能となるように設けられている。また、第２Ｙ方向移動部材１２４は、第２Ｘ方向移動部材１１４に固定された第２Ｙ方向案内部材１２３に、Ｙ方向移動可能となるように設けられている。

第１Ｘ方向駆動装置１３１は、第１Ｘ方向移動部材１１２をＸ方向移動させることができ、第２Ｘ方向駆動装置１３２は、第２Ｘ方向移動部材１１４をＸ方向移動させることができる。また、Ｙ方向駆動装置１３３は、第１Ｙ方向移動部材１２２をＹ方向移動させることができる。これらの駆動装置（すなわち、アクチュエータ）として、通常はモータが使用される。

第１Ｙ方向移動部材１２２には、移動対象であるウェハ等（図示せず）が搭載されるテーブル１９１を軸支する第１軸支部１４１が設けられ、第２Ｙ方向移動部材１２４には、テーブル１９１を軸支する第２軸支部１４２が設けられている。第１軸支部１４１、第２軸支部１４２の周囲にはテーブル１９１を受けるテーブル受け１５１および１５２が設けられている。なお、テーブル１９１は説明の便宜上、矩形板で示してあるが、適宜、移動対象（ウェハ等）をセットできる形状とすることができる。また、以下の実施形態では移動対象をテーブル１９１に搭載して移動させているが、移動対象自体を、第１軸支部１４１および第２軸支部１４２に直接搭載して移動することもできる。

図２（Ａ），（Ｂ）は、図１の位置調整装置１１の動作を簡略化して示す平面説明図である。図２（Ａ）において第１軸支部１４１、第２軸支部１４２がＰ０を中心に半時計回りに回転角度αで変位した様子を、図２（Ｂ）に示す。

図２（Ａ），（Ｂ）において、第１軸支部１４１、第２軸支部１４２の変位前の位置をＰ１，Ｐ２で示し、変位後の位置をＰ１′，Ｐ２′で示す。
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１軸支部１４１、第２軸支部１４２は、第１Ｘ方向移動部材１１２、第２Ｘ方向移動部材１１４、第１Ｙ方向移動部材１２２のＸ方向移動およびＹ方向移動により実質上の回転が行われる。

図３は、図１の位置調整装置１１に制御部２が備えられた実施形態を示している。この制御部２として、パーソナルコンピュータを使用することができる。
図３では、制御部２は、位置情報記憶装置２１と、回転角度設定装置２２と、駆動量演算装置２３と、駆動信号出力装置２４と、中心位置変更装置２５と、位置情報更新装置２６とを備えている。ここで、駆動信号出力装置２４は、第１Ｘ方向駆動装置１３１を駆動する第１Ｘ方向駆動信号出力装置２４１と、第２Ｘ方向駆動装置１３２を駆動する第２Ｘ方向駆動信号出力装置２４２と、Ｙ方向駆動装置１３３を駆動するＹ方向駆動信号出力装置２４３とからなる。

位置情報記憶装置２１は、所定基点Ｐ０の位置情報と、第１軸支部１４１（Ｐ１）の位置情報と第２軸支部１４２（Ｐ２）の位置情報を保持する。
回転角度設定装置２２は、所定基点Ｐ０を中心とする第１軸支部１４１および第２軸支部１４２の回転角度αを設定することができる。

駆動量演算装置２３は、回転角度設定装置２２により回転角度αが設定されたときは、位置情報記憶装置２１に記憶された第１軸支部１４１と第２軸支部１４２の位置情報Ｐ１，Ｐ２を参照して回転角度αに対応する第１Ｘ方向駆動装置１３１、第２Ｘ方向駆動装置１３２およびＹ方向駆動装置１３３の駆動量を演算する。

第１Ｘ方向駆動信号出力装置２４１と、第２Ｘ方向駆動信号出力装置２４２と、Ｙ方向駆動信号出力装置２４３は、駆動量演算装置２３により演算された駆動量に対応する駆動信号を第１Ｘ方向駆動装置１３１、第２Ｘ方向駆動装置１３２およびＹ方向駆動装置１３３に出力する。
以下、図３に示した、制御部２が備えられた位置調整装置１１の動作を図４により説明する。

ここでは、位置情報記憶装置２１に、所定基点Ｐ０から第１軸支部１４１（Ｐ１）までのＸ方向距離Ｘ１と、所定基点Ｐ０から第１軸支部１４１（Ｐ１）までのＹ方向距離Ｙ１と、第１軸支部１４１（Ｐ１）から第２軸支部１４２（Ｐ２）までのＸ方向距離Ａ（Ｘ２−Ｘ１）と、第１軸支部１４１，第２軸支部１４２間の距離Ｌ（Ｐ１−Ｐ２間距離）とが記憶されているものとする。また、回転角度設定装置２２には、所定基点Ｐ０を中心とする回転角度αが設定されたものとする。なお、第１軸支部１４１，第２軸支部１４２間の距離Ｌ（Ｐ１−Ｐ２間距離）とを記憶せずに、第１軸支部１４１（Ｐ１）から第２軸支部１４２（Ｐ２）までのＹ方向距離Ｂを記憶しておくようにしてもよく、この場合Ｌは、（Ａ²＋Ｂ²）^1/2となる。

駆動量演算装置２３は、第１軸支部１４１のＸ方向変位量ΔＸ１、第２軸支部１４２のＸ方向変位量ΔＸ２および第１軸支部１４１のＹ方向変位量ΔＹ１を演算する。

この演算に先立って、変位前の所定基点Ｐ０と第１軸支部１４１（Ｐ１）とを結ぶ線のＸ方向に対する角度θ１と、第１軸支部１４１（Ｐ１）と第２軸支部１４１（Ｐ２）とを結ぶ線のＹ方向に対する角度θ２と、回転半径Ｒとを算出しておく。
θ１＝ｔａｎ^-1（Ｙ１／Ｘ１）
θ２＝ｓｉｎ^-1［（Ｘ２−Ｘ１）／Ｌ］
（Ｌ：第１軸支部１４１（Ｐ１）と第２軸支部１４１（Ｐ２）との距離）
Ｒ＝（Ｘ１²＋Ｙ１²）^1/2

これらの値は、回転角度αに依存しない値なので、予め計算しておき、図示しない所定の記憶装置に記憶しておいてもよい。
第１軸支部１４１のＸ方向変位量ΔＸ１、第２軸支部１４２のＸ方向変位量ΔＸ２および第１軸支部１４１のＹ方向変位量ΔＹ１は以下の
ように表される。
ΔＸ１＝Ｒ×ｃｏｓ（θ１−α）−Ｘ１
ΔＸ２＝Ｌ×ｓｉｎ（θ２−α）＋ΔＸ１−（Ｘ２−Ｘ１）
ΔＹ１＝Ｒ×ｓｉｎ（θ１−α）−Ｙ１

位置情報更新装置２６は、テーブル１９１の移動が終了したときに、位置情報記憶装置２１のＸ１，Ｙ１，Ｘ２−Ｘ１を更新する。

位置調整装置１１では、テーブル１９１の変位中心を適宜変更したい場合もあるが、本実施形態では、中心位置変更装置２５により中心位置を所望の箇所に変更する（位置情報記憶装置２１に記憶されている位置情報を変更する）ことができる。
たとえば、テーブル１９１を裏面から操作，加工等する必要があるような場合は、ベース１８１に図示しない孔を開ける必要があるが、本実施形態の位置調整装置１１では、この変位中心を適宜位置に設定できるので、孔の大きさを大きくする必要がない。なお、孔を開ける態様については、後述する（図５参照）。

ところで、図１の実施形態では、テーブル１９１の幅が大きすぎるとテーブル１９１を正確に保持できないし、第１軸支部１４１、第２軸支部１４２に大きなトルクがかかる。このような場合には、図５に示す位置調整装置が使用できる。図５の位置調整装置１２は、４点でテーブル１９１を支持する構成であり、ベース１８１には、下面からテーブル１９１に、操作，加工等を施すための孔３が形成されている。

図１の位置調整装置１１の各構成要件に加え、第３Ｘ方向案内部材１１５と第３Ｘ方向移動部材１１６、第４Ｘ方向案内部材１１７と第４Ｘ方向移動部材１１８と、第３Ｙ方向案内部材１２５と第３Ｙ方向移動部材１２６、および、第４Ｙ方向案内部材１２７と第４Ｙ方向移動部材１２８が設けられている。

第３Ｘ方向移動部材１１６は、ベース１８１上の第１Ｘ方向案内部材１１１のＸ方向軸上に固定された第３Ｘ方向案内部材１１５に、Ｘ方向移動可能となるように設けられている。

第４Ｘ方向移動部材１１８は、ベース１８１上の第２Ｘ方向案内部材１１３のＸ方向軸上の第３Ｘ方向移動部材１１６側に固定された第４Ｘ方向案内部材１１７に、Ｘ方向移動可能となるように設けられている。
第３Ｙ方向移動部材１２６は、第３Ｘ方向移動部材１１６に固定された第３Ｙ方向案内部材１２５に、Ｙ方向に移動可能となるように設けられている。
第４Ｙ方向移動部材１２８は、第４Ｘ方向移動部材１１８に固定された第４Ｙ方向案内部材１２７に、Ｙ方向に移動可能となるように設けられている。
第３Ｙ方向移動部材１２６には、テーブル１９１を軸支する第３軸支部が設けられ、第４Ｙ方向移動部材１２８には、テーブル１９１を軸支する第４軸支部が設けられている。第３軸支部１４３、第４軸支部１４４の周囲にはテーブル１９１を受けるテーブル受け１５３および１５４が設けられている。
図５の実施形態では第３Ｘ方向案内部材１１５，第４Ｘ方向案内部材１１７は、第１Ｘ方向案内部材１１１，第２Ｘ方向案内部材１１３のＸ方向軸上に設けられることになるが、本発明はこれに限定されない。第３Ｘ方向案内部材１１５，第３Ｘ方向移動部材１１６，第３Ｙ方向案内部材１２５，第３Ｙ方向移動部材１２６のテーブル１９１の支持機構の組、第４Ｘ方向案内部材１１７，第４Ｘ方向移動部材１１８，第４Ｙ方向案内部材１２７，第４Ｙ方向移動部材１２８のテーブル１９１の支持機構の設置位置や向きは任意である。なお、これらのテーブル支持機構に代えて、ＸＹ方向への動きが制限されることなくテーブル１９１を支持できる機構であれば、どのような機構も採用できる。

また、図６に示すように、図１の位置調整装置１１の各構成要件に加え、第３Ｘ方向案内部材１１５と第３Ｘ方向移動部材１１６、および、第３Ｙ方向案内部材１２５と第３Ｙ方向移動部材１２６を設けることで、３点でテーブル１９１を支持するように位置調整装置１２を構成することもできる。
図示はしないが５点以上で支持するように位置調整装置１２を構成することもできる。

本発明の位置調整装置の実施形態を示す外観図である。（Ａ），（Ｂ）は、図１の位置調整装置の動作を簡略化して示す平面説明図である。図１の置調整装置に制御部が備えられた実施形態を示す図である。図３に示した制御部が備えられた置調整装置の動作を説明するための図である。４点でテーブルを支持するように構成の位置調整装置の実施形態を示す外観図である。３点でテーブルを支持するように構成の位置調整装置の実施形態を示す外観図である。

符号の説明

１１位置調整装置
２１位置情報記憶装置
２２回転角度設定装置
２３駆動量演算装置
２４駆動信号出力装置
２５中心位置変更装置
２６位置情報更新装置
２７駆動信号出力装置
１１１第１Ｘ方向案内部材
１１２第１Ｘ方向移動部材
１１３第２Ｘ方向案内部材
１１４第２Ｘ方向移動部材
１１５第３Ｘ方向案内部材
１１６第３Ｘ方向移動部材
１１７第４Ｘ方向案内部材
１１８第４Ｘ方向移動部材
１２１第１Ｙ方向案内部材
１２２第１Ｙ方向移動部材
１２３第２Ｙ方向案内部材
１２４第２Ｙ方向移動部材
１２５第３Ｙ方向案内部材
１２６第３Ｙ方向移動部材
１２７第４Ｙ方向案内部材
１２８第４Ｙ方向移動部材
１３１第１Ｘ方向駆動装置
１３２第２Ｘ方向駆動装置
１３３Ｙ方向駆動装置
１４１第１軸支部
１４２第２軸支部
１５１，１５２，１５３，１５４テーブル受け
１８１ベース
１９１テーブル

Claims

ベース上に固定された第１Ｘ方向案内部材に、Ｘ方向移動可能となるように設けられた第１Ｘ方向移動部材と、
前記ベース上に前記第１Ｘ方向移動部材に対して距離を隔てて固定された第２Ｘ方向案内部材に、Ｘ方向移動可能となるように設けられた第２Ｘ方向移動部材と、
前記第１Ｘ方向移動部材に固定された第１Ｙ方向案内部材に、Ｙ方向移動可能となるように設けられた第１Ｙ方向移動部材と、
前記第２Ｘ方向移動部材に固定された第２Ｙ方向案内部材に、Ｙ方向移動可能となるように設けられた第２Ｙ方向移動部材と、
前記第１Ｘ方向移動部材をＸ方向移動させる第１Ｘ方向駆動装置と、
前記第２Ｘ方向移動部材をＸ方向移動させる第２Ｘ方向駆動装置と、
前記第１Ｙ方向移動部材をＹ方向移動させるＹ方向駆動装置とを備え、
前記第１Ｙ方向移動部材には、移動対象または移動対象が搭載されたテーブルを軸支する第１軸支部が設けられ、
前記第２Ｙ方向移動部材には、前記移動対象または前記テーブルを軸支する第２軸支部が設けられている
ことを特徴とする位置調整装置。
ベース上に固定されたＸ方向案内部材に、Ｘ方向移動可能となるように設けられたＸ方向移動部材と、前記Ｘ方向移動部材に固定されたＹ方向案内部材に、Ｙ方向移動可能となるように設けられたＹ方向移動部材との組を少なくとも１つ備え、
前記各Ｙ方向移動部材には、前記移動対象またはテーブルを軸支する軸支部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の位置調整装置。