JP7753940B2 - 位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、位置決め装置に関する。

例えば、半導体やＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の製造工程や検査工程で用いられる位置決め装置は、テーブルの移動による位置決めの他に、テーブル面のアライメントの調整が必要である。このため、テーブルをピッチング方向やヨーイング方向等の微調整を行う必要がある。

例えば、特許文献１には、ベース上に設けられて直線移動される中間ステージ上に微小変位アクチュエータを介してステージを設け、微小変位アクチュエータによってステージのピッチングおよびヨーイングを調整して姿勢を修正する案内装置が開示されている。

実開平４－１０２７６２号公報

ところで、半導体やＦＰＤの位置決め装置では、製品の大型化に伴い、テーブルも大型化する傾向にあり、姿勢変動も大きくなる。上記特許文献１に記載の案内装置では、ステージの姿勢を微小変位アクチュエータによって修正するため、僅かな変位しか姿勢を修正することが難しい。このため、この案内装置では、大きな姿勢変動を円滑に調整して位置決めすることが困難であった。

そこで本発明は、姿勢変動の大きさに関わらず円滑に姿勢を調整して位置決めすることができ、しかも、テーブルへの外力の付与による変形を最小限に抑えることが可能な位置決め装置を提供することを目的とする。

本発明は下記構成からなる。
基台と、
前記基台に対して第１の方向に移動可能に支持された移動テーブルと、
前記移動テーブルに間隔をあけて設けられ、前記移動テーブルの面方向に直交する軸線を中心に回転可能に支持された２つの支持軸と、
前記支持軸に固定されて前記移動テーブルに支持された搭載板と、
前記移動テーブルに設けられ、少なくとも一方の前記支持軸を前記第１の方向と直交する第２の方向へ移動させることにより、前記移動テーブルに対する前記搭載板の姿勢を調整する姿勢調整機構と、
を備える、
位置決め装置。

本発明の位置決め装置によれば、姿勢変動の大きさに関わらず円滑に姿勢を調整して位置決めすることができ、しかも、テーブルへの外力の付与による変形を最小限に抑えることができる。

本実施形態に係る位置決め装置の正面図である。 本実施形態に係る位置決め装置の側面図である。 ピッチング調整について説明する位置決め装置の正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る位置決め装置１００の正面図である。図２は、本実施形態に係る位置決め装置１００の側面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る位置決め装置１００は、基台１７と、移動テーブル１１と、一対の姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂと、搭載板１５と、を備えており、移動テーブル１１は、基台１７に支持されている。この位置決め装置１００は、例えば、半導体やフラットパネルディスプレイ用のマザーガラスなどがワークとして搭載板１５に搭載され、製造工程や検査工程においてワークを加工位置や検査位置へ移動させて位置決めする。

基台１７は、側面視Ｌ字状の長尺に形成された台座であり、２つの支持台１９によって、長手方向が水平方向（第１の方向）Ｘに沿うように床面に支持される。基台１７は、床面に支持された状態で、表面が鉛直方向（第２の方向）Ｚに沿うように配置される支持板部１８を有している。

移動テーブル１１は、基台１７における支持板部１８に支持される。移動テーブル１１と基台１７との間には、一対の直動案内装置２１と、リニアアクチュエータ２３とが設けられている。移動テーブル１１は、一対の直動案内装置２１によって基台１７に支持されている。

直動案内装置２１は、レール体２５と、可動体２７と、を備えている。一対の直動案内装置２１のレール体２５は、それぞれ基台１７の支持板部１８の長手方向である水平方向Ｘに沿って配置されており、鉛直方向Ｚに間隔をあけて固定されている。可動体２７は、移動テーブル１１に固定されている。可動体２７は、断面視凹状に形成されており、凹状部分をレール体２５に嵌め込んだ状態でレール体２５に組付けられている。

移動テーブル１１に固定された可動体２７は、レール体２５の両側面と対向する凹状部分の内側面に複数の転動体（図示略）が転動可能に保持されており、転動体が転動することにより、レール体２５に対して低摩擦で相対的に直線運動可能とされている。これにより、移動テーブル１１は、直動案内装置２１によって水平方向Ｘに沿って円滑に移動可能とされている。

リニアアクチュエータ２３は、固定レール３１と、可動子３３とを備えている。固定レール３１は、永久磁石からなり、基台１７の支持板部１８に固定されている。この固定レール３１は、基台１７の支持板部１８における直動案内装置２１のレール体２５の間に配置されている。可動子３３は、電磁コイルを有するモジュールであり、移動テーブル１１に固定されて固定レール３１に対して隙間をあけて配置されている。

リニアアクチュエータ２３では、可動子３３の電磁コイルに電磁力が生じると、永久磁石からなる固定レール３１との間で吸引力及び反発力が生じる。そして、この吸引力及び反発力が移動テーブル１１を移動させる移動力となり、直動案内装置２１に支持された移動テーブル１１が水平方向Ｘに沿って移動される。なお、リニアアクチュエータ２３は、固定レール３１が電磁コイルを備え、可動子３３が永久磁石からなるものでもよく、また、固定レール３１及び可動子３３の両方が電磁コイルを備えるものでもよい。

姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ移動テーブル１１に設けられており、移動テーブル１１の移動方向である水平方向Ｘに間隔をあけて配置されている。姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂは、可動プレート４１と、支持プレート４３と、を備えている。可動プレート４１と移動テーブル１１との間には、一対の直動案内装置５１と、ボールねじ装置５３と、が設けられている。可動プレート４１は、直動案内装置５１によって移動テーブル１１に支持されている。

直動案内装置５１は、レール体５５と、可動体５７と、を備えている。一対の直動案内装置５１のレール体５５は、それぞれ鉛直方向Ｚに沿って配置されており、水平方向Ｘに間隔をあけて移動テーブル１１に固定されている。可動体５７は、可動プレート４１に固定されている。可動体５７は、断面視凹状に形成されており、凹状部分をレール体５５に嵌め込んだ状態でレール体５５に組付けられている。

可動プレート４１に固定された可動体５７は、レール体５５の両側面と対向する凹状部分の内側面に複数の転動体（図示略）が転動可能に保持されており、転動体が転動することにより、レール体５５に対して低摩擦で相対的に直線運動可能とされている。これにより、可動プレート４１は、直動案内装置５１によって鉛直方向Ｚに沿って円滑に移動可能とされている。

ボールねじ装置５３は、駆動モータ６１によって回転されるねじ軸６３と、可動プレート４１に固定されたナット（図示略）とから構成されている。ねじ軸６３は、鉛直方向Ｚに沿って配置されている。ボールねじ装置５３は、駆動モータ６１によってねじ軸６３を回転させることにより、可動プレート４１に固定されたナットをねじ軸６３に沿って移動させる。これにより、直動案内装置５１に支持された可動プレート４１を有する姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂが鉛直方向Ｚに沿って移動する。

支持プレート４３は、可動プレート４１に支持されている。支持プレート４３には、軸受６７が設けられている。軸受６７は、支持軸６９を有しており、この支持軸６９は、支持プレート４３における面方向と直交する方向に沿って配置されて回転可能に支持されている。

一方の姿勢調整機構１３Ａは、支持プレート４３と可動プレート４１との間に、一対の直動案内装置７１を備えている。直動案内装置７１は、レール体７５と、可動体７７とを備えている。一対の直動案内装置７１のレール体７５は、それぞれ水平方向Ｘに沿って配置されており、鉛直方向Ｚに間隔をあけて可動プレート４１に固定されている。可動体７７は、支持プレート４３に固定されている。可動体７７は、断面視凹状に形成されており、凹状部分をレール体７５に嵌め込んだ状態でレール体７５に組付けられている。

支持プレート４３に固定された可動体７７は、レール体７５の両側面と対向する凹状部分の内側面に複数の転動体（図示略）が転動可能に保持されており、転動体が転動することにより、レール体７５に対して低摩擦で相対的に直線運動可能とされている。これにより、支持プレート４３は、直動案内装置７１によって水平方向Ｘに沿って移動可能とされている。

搭載板１５は、一対の姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂに支持されて表面が鉛直方向Ｚに沿うように配置されている。この搭載板１５には、姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの支持軸６９が固定されている。

上記構成の位置決め装置１００には、その搭載板１５にワークが搭載される。そして、製造工程や検査工程において、搭載板１５に搭載されたワークが加工位置や検査位置に移動されて位置決めされる。

次に、位置決め装置１００の動作について説明する。
（水平方向Ｘへの移動）
ワークを水平方向Ｘへ移動させる場合、リニアアクチュエータ２３を作動させる。リニアアクチュエータ２３の可動子３３の電磁コイルに電磁力が生じると、可動子３３と固定レール３１との間で吸引力及び反発力が生じ、直動案内装置２１に支持された移動テーブル１１が水平方向Ｘに沿って移動する。これにより、搭載板１５に搭載されたワークが水平方向Ｘに移動する。

（鉛直方向Ｚへの移動）
ワークを鉛直方向Ｚへ移動させるには、各姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂのそれぞれのボールねじ装置５３を作動させる。各姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂのボールねじ装置５３の駆動モータ６１に給電されると、駆動モータ６１によってねじ軸６３が回転され、可動プレート４１が鉛直方向Ｚに沿って移動する。このとき、各姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂのボールねじ装置５３の駆動モータ６１によってねじ軸６３を同一方向へ回転させ、各可動プレート４１を同一方向へ移動させる。これにより、搭載板１５に搭載されたワークが鉛直方向Ｚに移動する。

（ピッチング調整）
ワークのピッチング方向の姿勢を調整するには、各姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂのいずれか一方のボールねじ装置５３を作動させ、可動プレート４１を鉛直方向Ｚに沿って移動させる。図３に示すように、例えば、一方の姿勢調整機構１３Ａのボールねじ装置５３を作動させて可動プレート４１を鉛直方向Ｚに沿って上方へ移動させる。すると、搭載板１５は、一方の姿勢調整機構１３Ａの支持軸６９との固定箇所が引き上げられ、他方の姿勢調整機構１３Ｂの支持軸６９を中心として揺動され、ピッチング方向（図３中矢印α方向）へ姿勢が調整される。このとき、各姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂの支持軸６９が、支持プレート４３に対して回転することにより、搭載板１５の姿勢が無理なくピッチング方向へ調整される。

ここで、搭載板１５は、他方の姿勢調整機構１３Ｂの支持軸６９を中心として揺動するため、各姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂの支持軸６９の間に距離変動（いわゆるコサインエラー）が生じる。しかし、一方の姿勢調整機構１３Ａの支持軸６９を備える支持プレート４３は、可動プレート４１との間の直動案内装置７１によって水平方向Ｘに沿って移動可能とされている。したがって、搭載板１５のピッチング調整時における姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂの支持軸６９の間の距離変動が円滑に吸収され、搭載板１５に外力が付与されることによる捻りなどの変形が抑えられる。

以上、説明したように、本実施形態に係る位置決め装置１００によれば、基台１７に対して移動テーブル１１が水平方向Ｘに移動することにより、移動テーブル１１とともに搭載板１５が水平方向Ｘに移動される。これにより、搭載板１５に搭載されたワークを水平方向Ｘに沿って移動させ、例えば、加工や検査を行う位置に位置決めすることができる。また、姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂの少なくとも一方によって支持軸６９を鉛直方向Ｚへ移動させることにより、移動テーブル１１に対して搭載板１５を揺動させ、この搭載板１５に搭載されたワークの姿勢を調整することができる。

しかも、姿勢調整機構１３Ａの支持軸６９が直動案内装置７１によって水平方向Ｘへ移動可能に支持されている。したがって、搭載板１５の姿勢の調整時における支持軸６９の間の距離の変動を吸収することができる。これにより、搭載板１５の姿勢を大きく調整しても、搭載板１５に外力が付与されることによる変形を抑えることができる。

さらに、それぞれの支持軸６９を姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂによって鉛直方向Ｚへ移動させることができるので、両方の支持軸６９を移動させて搭載板１５の姿勢を迅速に調整できる。また、支持軸６９を鉛直方向Ｚに沿う同一方向へ移動させることにより、搭載板１５を鉛直方向Ｚへ移動させてシフト調整を行うことができる。

なお、上記実施形態では、２つの姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂを設けて２軸駆動でピッチング調整を行う場合を例示したが、姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂの一方だけに鉛直方向Ｚに沿う移動機能を持たせてもよい。この場合も、姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂの一方の支持軸６９を鉛直方向Ｚに沿って移動させることにより、搭載板１５のピッチング調整を行うことができる。

また、上記実施形態では、搭載板１５のピッチング調整を行う場合を例示したが、姿勢の調整はピッチング方向に限らない。

さらに、移動テーブル１１を移動させる駆動方式としては、リニアアクチュエータ２３に限らずボールねじ装置等でもよく、姿勢調整機構１３Ａ，１３Ｂの可動プレート４１を移動させる駆動方式としては、ボールねじ装置５３に限らずリニアアクチュエータ等でもよい。

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 基台と、
前記基台に対して第１の方向に移動可能に支持された移動テーブルと、
前記移動テーブルに間隔をあけて設けられ、前記移動テーブルの面方向に直交する軸線を中心に回転可能に支持された２つの支持軸と、
前記支持軸に固定されて前記移動テーブルに支持された搭載板と、
前記移動テーブルに設けられ、少なくとも一方の前記支持軸を前記第１の方向と直交する第２の方向へ移動させることにより、前記移動テーブルに対する前記搭載板の姿勢を調整する姿勢調整機構と、
を備える、位置決め装置。
この構成の位置決め装置によれば、基台に対して移動テーブルが第１の方向に移動することにより、移動テーブルとともに搭載板が第１の方向に移動される。これにより、搭載板に搭載されたワークを第１の方向に沿って移動させ、例えば、加工や検査を行う位置に位置決めすることができる。また、姿勢調整機構によって支持軸を第１の方向と直交する第２の方向へ移動させることにより、移動テーブルに対して搭載板を揺動させ、この搭載板に搭載されたワークの姿勢を調整することができる。

（２） 前記姿勢調整機構によって前記第２の方向へ移動される前記支持軸は、前記移動テーブルに対して直動案内装置によって前記第１の方向へ移動可能に支持されている、（１）に記載の位置決め装置。
この構成の位置決め装置によれば、姿勢調整機構によって第２の方向へ移動される支持軸が直動案内装置によって第１の方向へ移動可能に支持されている。したがって、搭載板の姿勢の調整時における支持軸の間の距離の変動を吸収することができる。これにより、搭載板の姿勢を大きく調整しても、搭載板に外力が付与されることによる変形を抑えることができる。

（３） 前記移動テーブルは、それぞれの前記支持軸を前記第２の方向へ移動させることにより、前記移動テーブルに対する前記搭載板の姿勢を調整する前記姿勢調整機構を有する、（１）または（２）に記載の位置決め装置。
この構成の位置決め装置によれば、それぞれの支持軸を姿勢調整機構によって第２の方向へ移動させることができるので、搭載板の姿勢を迅速に調整できる。また、支持軸を第２の方向に沿う同一方向へ移動させることにより、搭載板を第２の方向へ移動させて位置決めすることができる。

１１ 移動テーブル
１３Ａ，１３Ｂ 姿勢調整機構
１５ 搭載板
１７ 基台
６９ 支持軸
７１ 直動案内装置
１００ 位置決め装置
Ｘ 水平方向（第１の方向）
Ｚ 鉛直方向（第２の方向）

Claims (3)

1. 基台と、
   前記基台に対して第１の方向に移動可能に支持された移動テーブルと、
   前記移動テーブルに間隔をあけて設けられ、前記移動テーブルの面方向に直交する軸線を中心に回転可能に支持された２つの支持軸と、
   前記支持軸に固定されて前記移動テーブルに支持された搭載板と、
   前記移動テーブルに設けられ、少なくとも一方の前記支持軸を前記第１の方向と直交する第２の方向へ移動させることにより、前記移動テーブルに対する前記搭載板の姿勢を調整する姿勢調整機構と、
   を備える、
   位置決め装置。
2. 前記姿勢調整機構によって前記第２の方向へ移動される前記支持軸は、前記移動テーブルに対して直動案内装置によって前記第１の方向へ移動可能に支持されている、
   請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記移動テーブルは、それぞれの前記支持軸を前記第２の方向へ移動させることにより、前記移動テーブルに対する前記搭載板の姿勢を調整する前記姿勢調整機構を有する、
   請求項１または請求項２に記載の位置決め装置。