JPH074730B2 - Positioning device - Google Patents
Positioning deviceInfo
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- JPH074730B2 JPH074730B2 JP59077282A JP7728284A JPH074730B2 JP H074730 B2 JPH074730 B2 JP H074730B2 JP 59077282 A JP59077282 A JP 59077282A JP 7728284 A JP7728284 A JP 7728284A JP H074730 B2 JPH074730 B2 JP H074730B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scale
- head
- resolution
- moving body
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
- B23Q1/385—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports in which the thickness of the fluid-layer is adjustable
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Positioning Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工作機械や半導体製造装置等において必要とさ
れる高精度な位置決め装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a highly accurate positioning device required in a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
近年、工作機械においては加工部品の高精度化に伴って
微細で高精度な位置決めが要求されている。また半導体
製造装置、特にマスクアライナー等では半導体素子の高
密度化に伴って高い精度の位置決めが要求されている。2. Description of the Related Art In recent years, in machine tools, finer and highly accurate positioning is required as the precision of machined parts increases. Further, in semiconductor manufacturing equipment, especially in mask aligners and the like, highly accurate positioning is required as the density of semiconductor elements increases.
従来高精度で微細な位置決めを行なう場合には位置決め
対象の位置を検出し制御装置にフィードバックする方法
がとられている。位置決め対象の位置を検出する検出器
としてはガラススケールやレーザー測長器、ホログラフ
スケール等が用いられている。ガラススケールは目盛線
の間隔を小さく出来ないので通常1μm程度の分解能し
か得られない。電気的な分割を行なっても0.1μm程度
しか分解能が得られない。Conventionally, in the case of performing highly accurate and fine positioning, a method of detecting the position of a positioning target and feeding it back to a control device is used. A glass scale, a laser length measuring device, a holographic scale, or the like is used as a detector for detecting the position of a positioning target. Since the scale of the glass scale cannot reduce the interval between graduation lines, usually only a resolution of about 1 μm can be obtained. Even if the electric division is performed, the resolution is only about 0.1 μm.
またレーザー測長器は0.01μmの分解能を得ることも出
来るが高価でありまたレーザーの光路を密封するか光路
を切粉等により一時的にでも遮る事のないような注意が
必要である。さらに光源の大きさの問題もあり手軽に使
えない。Further, the laser length measuring device can obtain a resolution of 0.01 μm, but it is expensive, and care must be taken so that the optical path of the laser is sealed or the optical path is not temporarily blocked by chips or the like. Moreover, there is a problem with the size of the light source, so it cannot be used easily.
ホログラフスケールは0.01μmの分解能が得られるがレ
ーザー光源が必要であり価格も高価である。The holographic scale can obtain a resolution of 0.01 μm, but it requires a laser light source and is expensive.
さらにこれらの測長器は高分解能を得ようとすると電気
的な制約により最大移動速度が制限されるという問題が
あった。Further, these length-measuring devices have a problem that the maximum moving speed is limited due to electrical restrictions when trying to obtain high resolution.
一方変位計は分解能をあげる事が出来るが測定範囲を大
きく取る事が出来なかった。On the other hand, the displacement meter can increase the resolution, but it cannot take a large measurement range.
本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は直線スケールと変位計を組み合わせる事により
高速で高分解能な位置決めを行なう位置決め装置を提供
することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a positioning device that performs high-speed and high-resolution positioning by combining a linear scale and a displacement gauge.
前記目的を達成するために、本発明は、直線スケールの
スケールヘッドを微少量動かす事により前記直線スケー
ルの分解能以上の位置決めを行うと共に変位計により前
記スケールヘッドの動きをフィードバックする事により
高精度な位置決めを行なうことを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention achieves high accuracy by moving a scale head of a linear scale by a small amount to perform positioning above the resolution of the linear scale and by feeding back the movement of the scale head by a displacement meter. It is characterized by performing positioning.
以下図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図は、本発明の実施例による位置決め装置を示してい
る。The figure shows a positioning device according to an embodiment of the invention.
装置本体1には案内面2が形成されていて、テーブル3
は本体1に支持され、案内面2により拘束されて運動す
る。テーブル3にはスケール4が固着されていてテーブ
ル3の位置を検出している。スケールヘッド5は本体1
に固着された支持部材6に形成された静圧パッド7〜12
により静圧保持されたヘッド保持台13に固着されてい
る。ヘッド保持台13はテーブル3の運動方向に微小量動
き、その変位量は変位計14により検出される。A guide surface 2 is formed on the device body 1, and a table 3
Is supported by the main body 1 and constrained by the guide surface 2 to move. A scale 4 is fixed to the table 3 to detect the position of the table 3. The scale head 5 is the main body 1
Static pressure pads 7 to 12 formed on the support member 6 fixed to the
Is fixed to the head holding base 13 which is held under static pressure. The head holder 13 moves a minute amount in the movement direction of the table 3, and the displacement amount is detected by the displacement meter 14.
テーブル3の位置はコントローラ15により制御されてい
る。テーブル3はコントローラ15の指令により駆動され
るモータ16と図示しない送りねじ及びナットにより送ら
れる。The position of the table 3 is controlled by the controller 15. The table 3 is fed by a motor 16 driven by a command from the controller 15 and a feed screw and a nut (not shown).
またサーボアンプ17はコントローラ15からのスケール分
解能以下の指令値と変位計14の差を増巾しサーボ弁18を
駆動して静圧パッド7、8への供給圧力を調整しヘッド
保持台13を変位させる。Further, the servo amplifier 17 increases the difference between the command value from the controller 15 which is less than the scale resolution and the displacement gauge 14 to drive the servo valve 18 to adjust the supply pressure to the static pressure pads 7 and 8 to adjust the head holding base 13. Displace.
次に動作について説明する。Next, the operation will be described.
テーブル3を移動させる場合コントローラ15はスケール
の分解能以上はモータ16を駆動させ、スケールの分解能
以下はサーボアンプに指令を与えヘッド保持台13を移動
させる。When the table 3 is moved, the controller 15 drives the motor 16 above the scale resolution, and gives a command to the servo amplifier below the scale resolution to move the head holder 13.
まずモータ16はコントローラ15により駆動され、テーブ
ル3が駆動される。テーブル3の動きはスケール4とス
ケールヘッド5により検出され、コントローラ15にフィ
ードバックされる。常時、テーブル3は、コントローラ
15からのスケール分解能以上の指令値と同じになる様に
駆動される。従って、コントローラ15からのスケール分
解能以上の指令値とテーブル3の移動量とが一致した後
であっても、テーブル3が外力等により変位させられ、
テーブル3の移動量が指令値からはずれると、テーブル
3の移動量がコントローラ15にフィードバックされるの
で、テーブル3は元に戻される。First, the motor 16 is driven by the controller 15, and the table 3 is driven. The movement of the table 3 is detected by the scale 4 and the scale head 5 and fed back to the controller 15. Table 3 is always the controller
It is driven so that it becomes the same as the command value above the scale resolution from 15. Therefore, even after the command value from the controller 15 equal to or greater than the scale resolution and the movement amount of the table 3 match, the table 3 is displaced by an external force or the like,
When the movement amount of the table 3 deviates from the command value, the movement amount of the table 3 is fed back to the controller 15, so that the table 3 is returned to the original state.
一方スケール分解能以下の値についてはサーボアンプ17
にスケール分解能以下の指令値としてコントローラ15よ
り出力される。サーボアンプ17はコントローラ15からの
スケール分解能以下の指令値と変位計14の出力の差を増
巾しサーボ弁18に出力する。サーボ弁18は静圧パッド
7、8への供給圧力がサーボアンプ17の出力に比例した
差圧力となる様に供給圧力PSを分配する。ヘッド保持台
13は静圧パッド7、8のうち圧力の下がった方へ移動す
る。ヘッド保持台13の移動量は変位計14により検出さ
れ、サーボアンプ17にフィードバックされる。コントロ
ーラ15からのスケール分解能以下の指令値と変位計14の
出力が一致しその差が0となると、静圧パッド7、8の
圧力がバランスしヘッド保持台13は移動を完了する。例
えば、コントローラ15からのスケール分解能以上の指令
値とテーブル3の移動量とが一致した後、コントローラ
15からのスケール分解能以下の指令値によりヘッド保持
台13を移動すると、ヘッド保持台13に固着しているスケ
ールヘッド5も移動する。すると、スケールヘッド5の
移動に伴い、スケール4とスケールヘッド5との相対距
離に変位が生じ、コントローラ15からのスケール分解能
以上の指令値とテーブル3の移動量とに差を生じる。こ
のテーブル3の移動量がコントローラ15にフィードバッ
クされ、コントローラ15からのスケール分解能以上の指
令値とテーブル3の移動量とが一致するまでテーブル3
が移動するので、結果としてテーブル3はスケール分解
能以下の指令値分だけ微少量移動する。On the other hand, for values below the scale resolution, the servo amplifier 17
Is output from the controller 15 as a command value less than the scale resolution. The servo amplifier 17 increases the difference between the command value below the scale resolution from the controller 15 and the output of the displacement gauge 14 and outputs it to the servo valve 18. The servo valve 18 distributes the supply pressure P S so that the supply pressure to the static pressure pads 7 and 8 becomes a differential pressure proportional to the output of the servo amplifier 17. Head holder
13 moves to the side of the static pressure pads 7 and 8 that has decreased in pressure. The amount of movement of the head holder 13 is detected by the displacement gauge 14 and fed back to the servo amplifier 17. When the command value below the scale resolution from the controller 15 and the output of the displacement gauge 14 match and the difference becomes 0, the pressures of the static pressure pads 7 and 8 are balanced and the head holding table 13 completes the movement. For example, after the command value of the scale resolution or more from the controller 15 and the movement amount of the table 3 match, the controller 15
When the head holder 13 is moved by a command value from the scale resolution 15 or less, the scale head 5 fixed to the head holder 13 also moves. Then, as the scale head 5 moves, a displacement occurs in the relative distance between the scale 4 and the scale head 5, causing a difference between the command value from the controller 15 which is equal to or larger than the scale resolution and the movement amount of the table 3. The movement amount of the table 3 is fed back to the controller 15, and the table 3 is fed until the command value from the controller 15 which is equal to or larger than the scale resolution and the movement amount of the table 3 match.
As a result, Table 3 is moved by a small amount by the command value less than the scale resolution.
なお、実施例では圧力流体として油を考えているが空気
等気体を用いることも可能である。流体として気体を用
いた場合も同じ構成で同じ機能を満足することが出来
る。In the embodiment, oil is used as the pressure fluid, but gas such as air can be used. When gas is used as the fluid, the same function can be satisfied with the same configuration.
またスケールヘッドを移動させるのにピエゾ素子を使う
ことも可能である。It is also possible to use a piezo element to move the scale head.
以上のように、本発明の実施例においては、スケールヘ
ッドを微少量移動させる事によりスケールの分解能以下
の微少な位置決めが行なえる。As described above, in the embodiment of the present invention, by slightly moving the scale head, it is possible to perform minute positioning below the resolution of the scale.
以上説明したように、本発明によれば、スケールヘッド
を指令された量だけテーブル移動方向に移動させ、しか
る後テーブルを駆動するモータによりスケールヘッドの
移動量だけ移動をさせるので、スケールの分解能以下の
位置決め分解能が得られ、さらに分解能をあげても、ス
ケールからのフィードバック信号の周波数はあげる前と
変わらないので、高速の位置決めが可能となる。As described above, according to the present invention, since the scale head is moved in the table movement direction by the commanded amount, and thereafter the motor for driving the table is moved by the movement amount of the scale head, it is less than the scale resolution. The positioning resolution can be obtained, and even if the resolution is further increased, the frequency of the feedback signal from the scale is the same as before it is increased, so that high-speed positioning can be performed.
図は本発明の実施例による位置決め装置のブロック図で
ある。 3……テーブル、4……スケール、5……スケールヘッ
ド、13……ヘッド保持台、14……変位計、15……コント
ローラ、17……サーボアンプ、18……サーボ弁。The figure is a block diagram of a positioning device according to an embodiment of the present invention. 3 ... table, 4 ... scale, 5 ... scale head, 13 ... head holder, 14 ... displacement meter, 15 ... controller, 17 ... servo amplifier, 18 ... servo valve.
Claims (1)
動される移動体と、該移動体を駆動するためのモータ
と、前記移動体に固定されたスケールと、前記本体に固
定された支持部材と、前記支持部材に静圧支持されたヘ
ッド保持台と、前記ヘッド保持台に固定されたスケール
ヘッドと、前記スケールから前記スケールヘッドが取り
出した移動体の位置信号により前記移動体の位置を前記
モータを介して制御するコントローラと、前記支持部材
に固着しており、前記ヘッド保持台の前記支持部材に対
する前記移動体の移動方向の変位を測定する変位計と、
前記コントローラから出るサーボ弁のスケール分解能以
下の制御信号と前記変位計の出力の差を増巾するサーボ
アンプと、前記ヘッド保持台を静圧保持するために支持
部材に形成した静圧ポケットと、前記サーボアンプの差
信号が0となるように供給圧力を前記静圧ポケットに分
配するサーボ弁よりなり、前記コントローラは、前記ス
ケールヘッドからのスケール分解能以上の位置信号によ
り前記モータを介して移動体の位置を制御するととも
に、スケールとスケールヘッドの分解能以下の位置ずれ
が生じたときはこれを解消すべく前記モータを介して常
時移動体の位置を制御し、さらに、前記サーボアンプと
前記サーボ弁と前記静圧ポケットとを介し前記ヘッド保
持台のスケール分解能以下の移動を制御することによっ
て、前記スケールに対し前記スケールヘッドをスケール
分解能以下だけ相対的に移動することを特徴とする位置
決め装置。1. A moving body driven along a guide surface formed in a main body of the apparatus, a motor for driving the moving body, a scale fixed to the moving body, and a scale fixed to the main body. Support member, a head holding base statically supported by the supporting member, a scale head fixed to the head holding base, and a position signal of the moving body taken out by the scale head from the scale A controller for controlling the position via the motor, a displacement meter fixed to the support member, for measuring the displacement in the moving direction of the moving body with respect to the support member of the head holding base,
A servo amplifier for increasing the difference between the control signal having a scale resolution equal to or less than the servo valve output from the controller and the output of the displacement gauge; and a static pressure pocket formed on a support member for holding the head holding base at a static pressure, The controller comprises a servo valve that distributes the supply pressure to the static pressure pocket so that the difference signal of the servo amplifier becomes zero, and the controller moves the moving body via the motor by a position signal from the scale head having a scale resolution or higher. The position of the moving body is controlled through the motor in order to eliminate the positional deviation of the scale and scale head which is less than the resolution of the scale head, and further, the servo amplifier and the servo valve are controlled. By controlling the movement of the head holding table below the scale resolution via the static pressure pocket and Positioning device, characterized in that the above scale head is only moved relative following scale resolution.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59077282A JPH074730B2 (en) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | Positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59077282A JPH074730B2 (en) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | Positioning device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60221246A JPS60221246A (en) | 1985-11-05 |
| JPH074730B2 true JPH074730B2 (en) | 1995-01-25 |
Family
ID=13629509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59077282A Expired - Lifetime JPH074730B2 (en) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | Positioning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074730B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6357049U (en) * | 1986-09-30 | 1988-04-16 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55112705U (en) * | 1979-01-31 | 1980-08-08 |
-
1984
- 1984-04-17 JP JP59077282A patent/JPH074730B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60221246A (en) | 1985-11-05 |
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