(57)【要約】【課題】  本発明はコンプライアント機構を提供することを課題とする。【解決手段】  コンプライアント機構は、シャーシと、シャーシと互いに隔たれ、且つ第１軸方向上でシャーシと相対的に移動する第１台座と、シャーシと第１台座との間に橋設され、各第１コンプライアントユニットは第１軸方向上の弾性を有する、複数の第１コンプライアントユニットと、シャーシに設けられ、且つ第１台座と互いに隔たれたビームと、ビームに滑動し得るように設けられ、且つ第２軸方向上でビームと相対的に移動する第２台座と、第１台座と第２台座との間に橋設され、各第２コンプライアントユニットは第２軸方向上の弾性を有する、複数の第２コンプライアントユニットとが含まれる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシと、
前記シャーシと互いに隔たれ、且つ第１軸方向上で前記シャーシと相対的に移動する第１台座と、
前記シャーシと前記第１台座との間に橋設され、各第１コンプライアントユニットは第１軸方向上の弾性を有する、複数の前記第１コンプライアントユニットと、
前記シャーシに設けられ、且つ前記第１台座と互いに隔たれたビームと、
前記ビームに滑動し得るように設けられ、且つ第２軸方向上で前記ビームと相対的に移動する第２台座と、
前記第１台座と前記第２台座との間に橋設され、各第２コンプライアントユニットは第２軸方向上の弾性を有する、複数の前記第２コンプライアントユニットと、を含むことを特徴とするコンプライアント機構。
【請求項２】
前記ビームは前記シャーシ上方に位置する梁体と、前記梁体の両端それぞれから延在して前記シャーシに連結される２つの連結部とを有し、前記第１台座は前記梁体と前記シャーシとの間に位置させることを特徴とする請求項１に記載のコンプライアント機構。
【請求項３】
各前記第１コンプライアントユニットはそれぞれ、前記シャーシに固定された第１胴部と、前記第１胴部と互いに隔たれ、前記第１台座と連結された第２胴部と、前記第１胴部及び前記第２胴部と連結された第１撓性部とを有することを特徴とする請求項２に記載のコンプライアント機構。
【請求項４】
各前記第２コンプライアントユニットはそれぞれ、前記第１台座に固定された第３胴部と、前記第３胴部と互いに隔たれ、前記第２台座と連結された第４胴部と、前記第３胴部及び前記第４胴部と連結された第２撓性部とを有することを特徴とする請求項３に記載のコンプライアント機構。
【請求項５】
前記第１胴部は開口端を有し、前記第１撓性部及び前記第２胴部は前記第１胴部の開口端中に位置し、且つ前記第１撓性部は第１結合部材、第１可撓性部材及び２つの第２可撓性部材を有し、前記第１可撓性部材は前記第１結合部材と前記第２胴部の外側壁面との間に橋設され、各前記第２可撓性部材はそれぞれ前記第１胴部の開口端の内側壁面と前記第１結合部材との間に橋設されることを特徴とする請求項４に記載のコンプライアント機構。
【請求項６】
前記第３胴部は開口端を有し、前記第２撓性部及び前記第４胴部は前記第３胴部の開口端中に位置し、且つ前記第２撓性部は第３結合部材、第３可撓性部材及び２つの第４可撓性部材を有し、前記第３可撓性部材は前記第３結合部材と前記第４胴部の外側壁面との間に橋設され、各前記第４可撓性部材はそれぞれ前記第３胴部の開口端の内側壁面と前記第３結合部材との間に橋設されることを特徴とする請求項５に記載のコンプライアント機構。
【請求項７】
前記第２台座の底面は複数の固定部を有し、それぞれは各前記第２コンプライアントユニットの第４胴部と連結されることを特徴とする請求項６に記載のコンプライアント機構。
【請求項８】
前記シャーシと前記第１台座との間に設置されて前記第１台座を駆動させるための第１駆動ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のコンプライアント機構。
【請求項９】
前記ビームと前記第２台座との間に設置されて前記第２台座を駆動させるための第２駆動ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のコンプライアント機構。
【請求項１０】
各前記固定部と前記第２駆動ユニットとの間に隙間を有することを特徴とする請求項９に記載のコンプライアント機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモーションプラットフォームに関し、特にコンプライアント機構に関するものであり、それはショートストロークの精密定位プラットフォームに応用することでモーション精度及びレスポンス速度を向上させることができる。
【背景技術】
【０００２】
ナノメートルサイズの半導体技術の発展に伴い、半導体設備製造業者においては高精度・ハイレスポンスを具備する設備の技術的な研究開発が目標とされ続けており、その中で、広く測定設備の構成ユニットとされているモーションプラットフォームは、高速の運動速度が提供可能である一方で、慣性の作用のため、運動中の物体を極めて短い時間内に精確な位置上で停止させることは実際のところ困難であり、さらに一般的には、完全に停止する前の揺れ動く程度が大きいほど、相対的に整定に要する時間は多くなるため、精確な位置上への迅速な定位が難しくなる。
【０００３】
周知技術では、運動物の慣性が招く整定の難しさを払拭するために、コンプライアント機構によって移動後に生じる運動誤差に対する補償を提供することで、整定時間を低減させるとともに精度の向上を期待するものが開示されており、こうした周知技術は確かに運動物に対して運動位置誤差の補償を提供することができるものの、コンプライアント機構自体の精度を確保するために、周知のコンプライアント機構では柔軟性を提供するための各構成部位が全て一体成形されるため、これが周知のコンプライアント機構の製造難易度を高くしており、また高コンプライアント構成の一部に弾性疲労が生じて補修を要する場合には、周知のコンプライアント機構が一体成形であるため、機構全体を取り外して交換するほかなく、資源を有効利用することができない。
【０００４】
さらに、周知のモーションプラットフォームが作動できるよう、モーターによってモーションプラットフォームの移動に要する動力を提供し、モーションプラットフォームを設置したガイド用レール上で往復移動を行わせる。その中で、モーションプラットフォームがＸ軸及びＹ軸方向に沿って移動できるよう、軸方向の異なる２つのモーターを互いに重ねることで実現させているが、下に位置するモーターがもう一つのモーターの重量を支持しなければならず、作動時において、負荷重量が大きすぎるために極めて損傷し易く、モーターの使用寿命に影響を与えてしまう。
【０００５】
また、周知のモーターは、モーションプラットフォームを直接駆動できるよう、通常はそれに推進される部材に近い場所に設置されるが、周知のモーターがモーションプラットフォームの内部深くに置かれて他の部材に隠されるため、モーターの回転により熱エネルギーが発生して、障害物による放熱不良の問題が生じ、モーターの回転効率に影響を与えてしまう。  
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、本発明は、分離可能な幾つかの独立したコンプライアントユニットで構成され、製造、組立加工や補修に便利なコンプライアント機構を提供することを主な目的としている。
【０００７】
本発明の別の目的は、駆動ユニットの重量をビームが支持することで、もう１つの駆動ユニットの負荷重量が大きすぎて損傷してしまうのを防ぐ、コンプライアント機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明が提供するコンプライアント機構は、シャーシと、シャーシと互いに隔たれ、且つ第１軸方向上でシャーシと相対的に移動する第１台座と、シャーシと第１台座との間に橋設され、各第１コンプライアントユニットは第１軸方向上の弾性を有する、複数の第１コンプライアントユニットと、シャーシに設けられ、且つ第１台座と互いに隔たれたビームと、ビームに滑動し得るように設けられ、且つ第２軸方向上でビームと相対的に移動する第２台座と、第１台座と第２台座との間に橋設され、各第２コンプライアントユニットは第２軸方向上の弾性を有する、複数の第２コンプライアントユニットとが含まれる。
【０００９】
ここで述べる第１・第２コンプライアントユニットがそれぞれ第１・第２軸方向上の弾性を提供するとは、第１・第２コンプライアントユニットのそれぞれがその構造設計による可撓性を有し、且つ設置する方向又は角度の変更によって、それに異なる方向の弾性を持たせていることをいう。
【００１０】
具体的な技術内容として、各第１コンプライアントユニットはそれぞれ、シャーシに固定された第１胴部と、第１胴部と互いに隔たれ、第１台座と連結された第２胴部と、第１胴部及び第２胴部と連結された第１撓性部とを有する。その中で、第１胴部は開口端を有し、第１撓性部及び第２胴部は第１胴部の開口端中に位置し、且つ第１撓性部は第１結合部材、第１可撓性部材及び２つの第２可撓性部材を有し、第１可撓性部材は第１結合部材と第２胴部の外側壁面との間に橋設され、各第２可撓性部材はそれぞれ第１胴部の開口端の内側壁面と第１結合部材との間に橋設される。これにより、各第１コンプライアントユニットに第１軸方向上の弾性を持たせる。
【００１１】
さらに、各第２コンプライアントユニットはそれぞれ、第１台座に固定された第３胴部と、第３胴部と互いに隔たれ、第２台座と連結された第４胴部と、第３胴部及び第４胴部と連結された第２撓性部とを有する。その中で、第３胴部は開口端を有し、第２撓性部及び第４胴部は第３胴部の開口端中に位置し、且つ第２撓性部は第３結合部材、第３可撓性部材及び２つの第４可撓性部材を有し、第３可撓性部材は第３結合部材と第４胴部の外側壁面との間に橋設され、各第４可撓性部材はそれぞれ第３胴部の開口端の内側壁面と第３結合部材との間に橋設される。これにより、各第２コンプライアントユニットに第２軸方向の弾性を持たせる。
【００１２】
コンプライアント機構がロングストロークにおける高速での移動後に、迅速に精確な位置で定位できるようにするため、コンプライアント機構はさらに、シャーシと第１台座との間に設置されて第１台座を駆動させるための第１駆動ユニットと、ビームと第２台座との間に設置されて第２台座を駆動させるための第２駆動ユニットを含む。上記部材の組み合わせにより、第１・第２コンプライアントユニットをそれぞれの対応する第１・第２駆動ユニットと連係させて、移動後のコンプライアント機構に対して運動誤差の補償を行うことで、整定時間を低減させ、生産効率を向上させるという目的を達成する。
【００１３】
また、第２駆動ユニットはビームに組み合わされて設置されるが、これはビームが第２駆動ユニットの重量を支持することを意図しており、第１駆動ユニットに第２駆動ユニットの重量を負荷させる必要がなく、負荷重量が大きすぎて第１駆動ユニットが損傷してしまうのを防ぐことができる。その中で、ビームとシャーシの連結方式により、第２駆動ユニットがその他の部材に隠されないようにすることができるので、その作動時に発生する熱エネルギーを迅速に取り除くことができ、第２駆動ユニットにより効果的な放熱手段を提供して、熱エネルギーが第２駆動ユニットの作動性能に及ぼす影響を低減することができる。具体的には、ビームはシャーシ上方に位置する梁体と、梁体の両端それぞれから延在してシャーシに連結される２つの連結部とを有し、第１台座は梁体とシャーシとの間に位置させる。
【００１４】
その中で、コンプライアント機構の作動時に干渉が生じるのを防ぐため、各固定部と第２駆動ユニットとの間には、第１駆動ユニットが第１台座及びそれに相互連結された部材の作動を駆動する際の余裕を確保するための隙間が備えられており、スムーズな作動を可能にし、相互干渉しないようにさせることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例の立体組立図である。
【図２】本発明の第１実施例における図１で隠れている第２台座の立体概略図である。
【図３】本発明の第１実施例における図２で隠れている第２コンプライアントユニットの立体概略図である。
【図４】本発明の第１実施例の分解立体図である。
【図５】本発明の第１実施例における第１コンプライアントユニットの平面図である。
【図６】本発明の第１実施例における第２コンプライアントユニットの平面図である。
【図７】本発明の第１実施例における図１の作動断面図１であり、第１駆動ユニットが第１台座を駆動し、且つ第１台座と相互連結された各部材が連動して第１軸方向で往復移動するのを示している。
【図８】本発明の第１実施例における図１の違う画角での作動断面図２であり、第２駆動ユニットが第２台座を駆動すると同時に、第２コンプライアントユニットが連係して第２軸方向で往復移動するのを示している。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１６】
図１〜図８を参照して、本発明の第１実施例中で提供するコンプライアント機構には、シャーシ１０と、シャーシ１０と互いに隔たれ、且つ第１軸方向Ｘ上でシャーシ１０と相対的に移動する第１台座２０と、シャーシ１０と第１台座２０との間に橋設され、各第１コンプライアントユニット３０は第１軸方向Ｘ上の弾性を有し、第１台座２０の移動方向を制限するために用いる、複数の第１コンプライアントユニット３０と、シャーシ１０に設けられ、且つ第１台座２０と互いに隔たれたビーム４０と、ビーム４０に滑動し得るように設けられ、且つ第２軸方向Ｙ上でビーム４０と相対的に移動する第２台座５０と、第１台座２０と第２台座５０との間に橋設され、各第２コンプライアントユニット６０は第２軸方向Ｙ上の弾性を有し、第２台座５０の移動方向を制限するために用いる、複数の第２コンプライアントユニット６０とが含まれる。本実施例中、第１台座２０及び第２台座５０は矩形のテーブル構造であり、第１コンプライアントユニット３０及び第２コンプライアントユニット６０の数はそれぞれ４つであり、且つモジュール化設計されており、且つ第１台座２０及び第２台座５０の各角の対応する位置に配置され、且つ第１コンプライアントユニット３０及び第２コンプライアントユニット６０のそれぞれはいずれも単独で交換可能である。第１コンプライアントユニット３０又は第２コンプライアントユニット６０のうちの１つが疲労破損した場合には、保守担当者がそれを取り換えればよく、コンプライアント機構全体を交換する必要がないため、コンプライアント機構のメンテナンスコストが大幅に低減されると同時に、メンテナンス・調整の利便性も向上する。
【００１７】
各第１コンプライアントユニット３０はそれぞれ、シャーシ１０に固定された第１胴部３１と、第１胴部３１と互いに隔たれ、第１台座２０と連結された第２胴部３２と、第１胴部３１及び第２胴部３２と連結された第１撓性部３３とを有する。図５を参照して、本実施例中、第１胴部３１は開口端３１１を有し、第１撓性部３３及び第２胴部３２は第１胴部３１の開口端３１１中に位置し、且つ第１撓性部３３は第１結合部材３３１、２つの第１可撓性部材３３２及び２つの第２可撓性部材３３３を有し、第１可撓性部材３３２は第１結合部材３３１と第２胴部３２の外側壁面との間に互いに隔たれるように橋設され、各第２可撓性部材３３３はそれぞれ第１胴部３１の開口端３１１の内側壁面と第１結合部材３３１との間に橋設される。また、第１可撓性部材３３２及び第２可撓性部材３３３の相対的な位置、数、形状又は構造は、上記の実施例が開示するものに限らず、実際の状況に応じて任意に変えることができる。
【００１８】
さらに、各第２コンプライアントユニット６０が有する第３胴部６１、第４胴部６２及び第２撓性部６３は、いずれも第１コンプライアントユニット３０の部材と同一であり、且つ第２撓性部６３が有する第３結合部材６３１、第３可撓性部材６３２及び第４可撓性部材６３３は、いずれも第１撓性部３３の部材と同一であり（図６が示す通り）、その違いは第３胴部６１が第１台座２０に連結され、第４胴部６２が第２台座５０に連結されるという点だけである。
【００１９】
コンプライアント機構がロングストロークにおける高速での移動後に、迅速に精確な位置で定位できるようにするため、コンプライアント機構はさらに、シャーシ１０と第１台座２０との間に設置されて第１台座２０を駆動させるための第１駆動ユニット７０と、ビーム４０と第２台座５０との間に設置されて第２台座５０を駆動させるための第２駆動ユニット８０を含む。上記部材の組み合わせにより、第１コンプライアントユニット３０、第２コンプライアントユニット６０をそれぞれの対応する第１駆動ユニット７０、第２駆動ユニット８０と連係させて、移動後のコンプライアント機構に対して運動誤差の補償を行うことで、整定時間を低減し、生産効率を向上させるという目的を達成する。
【００２０】
第１駆動ユニット７０は、シャーシ１０に設置された第１固定子７１と、第１台座２０に設置され、且つシャーシ１０の端面に隣接する第１可動子７２を有し、第１可動子７２は、隣接する第１固定子７１との間に生じる磁場の作用を受けて第１台座２０を連動させ、第１軸方向Ｘに沿って往復移動することができる。また、第２駆動ユニット８０が有する第２固定子８１及び第２可動子８２は、いずれも第１駆動ユニット７０の部材と同一であり、第２台座５０を連動させて第２軸方向Ｙに沿って往復移動させるために用いる。本実施例中、第１台座２０は第１可動子７２の収容に供する第１凹溝２１を有し、第２台座５０は第２可動子８２の収容に供する第２凹溝５２を有する。その中で、第１凹溝２１及び第２凹溝５２の数は、それぞれ対応する第１可動子７２及び第２可動子８２によって配置される。
【００２１】
また、第２駆動ユニット８０はビーム４０に組み合わされて設置され、これにより第２固定子８１の重量を支持して、第１駆動ユニット７０に第２可動子８２の重量を負荷させる必要がなく、負荷重量が大きすぎて第１駆動ユニット７０が損傷してしまうのを防ぐことができる。その中で、ビーム４０とシャーシ１０の連結方式により、第２駆動ユニット８０がその他の部材に隠されないようにすることができるので、その作動時に発生する熱エネルギーを迅速に取り除くことができ、第２駆動ユニット８０により効果的な放熱手段を提供して、熱エネルギーが第２駆動ユニット８０の作動性能に及ぼす影響を低減することができる。具体的には、ビーム４０はシャーシ１０の上方に位置する梁体４１と、梁体４１の両端それぞれから延在してシャーシ１０に連結される２つの連結部４２とを有し、第１台座２０は梁体４１とシャーシ１０との間に位置させる。その中で、第２駆動ユニット８０の第２固定子８１は梁体４１に設置される。
【００２２】
本実施例中、第１台座２０又は第２台座５０を中空化の構造にしてもよく、重量が大幅に低減されることでコストが削減され、同時に強度の要求も満たすことができる。これにより、第１駆動ユニット７０の荷重負荷をより減らすことができ、第１駆動ユニット７０の作動から生じる熱エネルギーがさらに低減される。
【００２３】
また、第２台座５０の底面は複数の固定部５１を有し、それぞれは各第２コンプライアントユニット６０の第４胴部６２と連結される。本実施例中、第２台座５０の各角の位置には固定部５１が設けられており、第２台座５０の底面と固定部５１によって第２駆動ユニット８０を収容する空間を構成させている。
【００２４】
その中で、コンプライアント機構の作動時に干渉が生じるのを防ぐため、各固定部５１と第２駆動ユニット８０との間には、第１駆動ユニット７０が第１台座２０及びそれに相互連結された部材の作動を駆動する際の余裕を確保するための隙間Ｗが備えられており、スムーズな作動を可能にし、妨げを受けないようにさせることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020113707.tif 000009
【図８】
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【外国語明細書】
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