(57)【要約】      （修正有）【課題】  機構部がコンパクトでかつ調整操作が容易なステージ制御装置を提案する。【解決手段】  基台上に３方向放射状に配設された３個の移動軸１と、該移動軸１上に位置調節自在に支持されるとともに上面が内側に傾斜した３個の傾斜テーブル２と、該傾斜テーブル２の上面に配設されるとともに前記移動軸１に対してそれぞれ斜交する角度で配設された３個の傾斜移動軸３と、該傾斜移動軸３上に軸方向滑動自在に支持された３個の支点保持テーブル４と、該支点保持テーブル４の上面に一端が連結された３個の球面ジョイント５と、前記３個の移動軸１の内側中心点の略上方に位置して前記３個の球面ジョイント５の他端が連結された１個のステージ６を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に３方向放射状に配設された３個の移動軸と、
該移動軸上に位置調節自在に支持されるとともに上面が内側に傾斜した３個の傾斜テーブルと、
該傾斜テーブルの上面に配設されるとともに前記移動軸に対してそれぞれ斜交する角度で配設された３個の傾斜移動軸と、
該傾斜移動軸上に軸方向滑動自在に支持された３個の支点保持テーブルと、
該支点保持テーブルの上面に一端が連結された３個の球面ジョイントと、
前記３個の移動軸の内側中心点の略上方に位置して前記３個の球面ジョイントの他端が連結された１個のステージと、
を備えたことを特徴とするステージ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステージ制御装置において、
前記３個の移動軸を単独または組み合わせて駆動することにより前記ステージの角度を調節する制御手段を備えたことを特徴とするステージ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のステージ制御装置において、
前記３個の移動軸を同期して駆動することにより前記ステージを昇降させる制御手段を備えたことを特徴とするステージ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ制御装置に関し、詳しくは角度および高さを調節することが可能なステージ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業に多く用いられているレーザ光の光軸合わせを行う反射鏡や光ファイバーは、垂直方向位置決めと反射鏡を載せるテーブル面の傾きの微調整を行うために、一般には垂直軸移動ステージと、その上に載せたゴニオステージを２組用いることにより、傾斜補正を行っている。また、５軸制御工作機械は、直交３軸の各軸周りの回転機構を移動軸の上に他の軸を重ねて積重ねる方式により、複雑な形状の加工を可能にしている。なお、ゴニオステージを用いてテーブルの角度調整する装置としては、特許文献１に記載に研磨装置がある。
【特許文献１】特開２００２−３３１４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したゴニオステージを２組用いた機構では、ステージの上に次のステージを載せる構造となるため、テーブル高さが高くなり、実際の光軸と位置調整箇所との距離が長くなることにより、調整が困難とあることが指摘されており、新しい機構の位置決めステージの開発が求められている。また、５軸制御工作機械も同様に、直交３軸の各軸周りの回転機構を付加するために、移動軸の上に他の軸を重ねて積重ねる方式を採用しているため、実際の工作機械の大きさに比較して、加工範囲はごく限られたものになることが指摘されている。そこで、本発明は、機構部がコンパクトでかつ調整操作が容易なステージ制御装置を提案することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は、基台上に３方向放射状に配設された３個の移動軸と、該移動軸上に位置調節自在に支持されるとともに上面が内側に傾斜した３個の傾斜テーブルと、該傾斜テーブルの上面に配設されるとともに前記移動軸に対してそれぞれ斜交する角度で配設された３個の傾斜移動軸と、該傾斜移動軸上に軸方向滑動自在に支持された３個の支点保持テーブルと、該支点保持テーブルの上面に一端が連結された３個の球面ジョイントと、前記３個の移動軸の内側中心点の略上方に位置して前記３個の球面ジョイントの他端が連結された１個のステージを備えたことを特徴とする。また、前記３個の移動軸を単独または組み合わせて駆動することにより前記ステージの角度を調節する制御手段を備えることも可能である。さらに、前記３個の移動軸を同期して駆動することにより前記ステージを昇降させる制御手段を備えることも可能である。
【発明の効果】
【０００５】
以上述べたように本発明によれば、軸方向移動とテーブルの傾斜制御が同時に可能となるとともに、テーブル上面から支点までの距離が短くなる。その結果、機構全体がコンパクトになるとともに、反射光や光ファイバーの位置調整が容易となり、生産性向上や測定評価時間の短縮が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係るステージ制御装置の実施形態の側面図および平面図であり、図２はその概略構成を示す斜視図である。図示されるように、３個の移動軸１をベースプレート上に独立して１２０度間隔で配設する。その移動軸１上の動作部には三角形の傾斜テーブル２を固定する。この傾斜テーブル２の斜辺には傾斜移動軸３が設置されている。ここで、これらの移動軸１および傾斜移動軸３はボールネジ駆動機構により、それぞれ３軸同時に位置決め制御が可能となっており、独立してかつ同期して位置決めされる。このボールねじ駆動機構の回転を発生させるモータは、図示を省略しているが、ステッピングモータあるいはサーボモータの種類は問わない。次に、これらの傾斜移動軸３の支点保持テーブル４には、球面ジョイント５を用いてステージであるところの移動テーブル６を連結する。
【０００７】
以上の構成において、移動軸１に対する移動テーブル６の垂直方向の位置決めをする場合は、移動軸１を駆動して、ベースプレートの移動軸１に取付けられた傾斜テーブル２を同心円の中心から等距離に位置決めすることにより、移動テーブル６の支点は各軸と等距離となり、移動軸１と垂直方向に昇降動作する。
【０００８】
同様に、移動テーブル６の傾斜位置決めをする場合は、移動テーブル６が球面ジョイント５の回転中心を支点にして３点で支持されているので、この３点により空間平面が求まる。本発明は、このことを利用して傾斜補正を行う。まず、移動テーブル６を移動軸１に垂直に位置決めするには、移動軸１の端面から等距離とすることにより実現する。次に、移動テーブル６の３個の支点のそれぞれの高さ方向位置を、移動軸１をそれぞれ独立して動作させることにより異なる位置に位置決めする。
【０００９】
この時、各支点間距離は移動テーブル６により拘束されて一定であるので、傾斜テーブル２上の支点保持テーブル４の位置がそれぞれ異なる位置に位置決めされることで、上下方向位置に対応した傾き角が生じる。従って、これら3点の位置を独立して制御することにより、任意の傾き角を持つ位置決めが可能となる。これらの移動軸１の制御は、個々に行っては、非能率的である。そこで、予め目的の傾斜角度に対応した各軸の座標位置を記憶させておき、目標角度が入力されたら、各軸をそれぞれの座標位置に並行して駆動することで、制御の効率を向上させることが可能である。
【００１０】
図３に移動軸１に対する垂直方向位置決め制御の結果を示す。図より、指令値に対してよく追従して概ね１０００mｍごとに位置決めが行われていることが分かる。次に、図４から図６は、オープンループ制御により、５００mｍ、１００mｍ、５０mｍの指令値を第１軸に教示し、その時の移動テーブルの傾きを測定したものである。指令値による３次元測定機の直交３軸の基準軸に対する各軸周りの角度を理論テーブル角度at,bt,gtとし、これらに対する実測テーブル角度am,bm,gmとしている。図より、指令値に対して1度以内の角度偏差を持ちながら傾斜制御が実現していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明は、精密な傾き調整機構を必要としている半導体産業、光通信分野、工作機械での利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るステージ制御装置の実施形態の側面図および平面図である。
【図２】本発明に係るステージ制御装置の実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るステージ制御装置の動作の実施例を示すグラフである。
【図４】本発明に係るステージ制御装置の動作の実施例を示すグラフである。
【図５】本発明に係るステージ制御装置の動作の実施例を示すグラフである。
【図６】本発明に係るステージ制御装置の動作の実施例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１３】
１  移動軸
２  傾斜テーブル
３  傾斜移動軸
４  支点保持テーブル
５  球面ジョイント
６  移動テーブル
【図１】
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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２】
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