(57)【要約】【課題】大型化しても、マシン高さを押さえ、かつXYθ方向にテーブルを円滑にかつ正確に移動できる並進駆動・並進・回転自由度機構装置を提供する。【解決手段】２つの並進自由度部１１、１３と、１つの回転自由度部１２と、電動機と制御器と動作量検出手段を有する電動機制御装置と、第２の動作量検出手段４２と、第２動作量補正演算手段４４と、第３の動作量検出手段４３と、第３動作量補正演算手段４５を備えた並進駆動・並進・回転自由度機構装置を少なくとも３つ有し、機台部と、指令手段８と、２次元位置センサ９と、補正量算出手段１０とを有する２次元位置決め装置とし、各自由度の移動量を補正しながらテーブルを移動するようにした。【選択図】図２
2006215950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、動作量検出手段と、制御器とを備えテーブルをＸＹθ駆動する電動機制御装置において、
並進自由度を持つ２つの並進自由度部と、
回転自由度を持つ１つの回転自由度部と、
を備え、
前記並進自由度部の１つは、前記電動機を配した駆動機構を有し、
回転自由度あるいは並進自由度の機構の動作量を検出する第２の動作量検出手段を備えたことを特徴とする並進駆動・並進・回転自由度機構装置。
【請求項２】
前記第２の動作量検出手段の検出値を元に動作量の補正値を幾何学的に算出する第２動作量補正演算手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置。
【請求項３】
前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置は、並進自由度部に前記電動機が付属した並進駆動部の上に、さらに並進自由度部を備え、該並進自由度部の上に回転自由度部を備えたことを特徴とする請求項１記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置。
【請求項４】
前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置は、並進自由度部に前記電動機が付属した並進駆動部の上に、回転自由度部を備え、該回転自由度部の上にさらに並進自由度部を備えたことを特徴とする請求項１記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置。
【請求項５】
前記第２の動作量検出手段とは別の動作量を検出する第３の動作量検出手段をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置。
【請求項６】
前記第３の動作量検出手段の検出値を元に動作量の補正値を幾何学的に算出する第３動作量補正演算手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置。
【請求項７】
テーブルを移動して、対象物を所定の位置に位置決めする２次元位置決め装置であって、
請求項１〜６のいずれか１項記載の前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置を少なくとも３つ有し、
前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置は前記テーブルと前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の上部が固定されており、
前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の下部を固定する機台部と、
複数の前記制御器に動作指令を与え、さらに前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の前記電動機が無い各自由度案内の移動量を出力する指令器と、を備え、
前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の前記電動機は、前記指令器が出力する動作指令と前記動作量検出手段の検出値が一致するように前記制御器が制御し、さらに、前記電動機が無い各自由度案内の前記指令器が出力した移動量と第２の動作量検出手段もしくは第３の動作量検出手段の値が一致するように、前記第２動作量補正演算手段もしくは前記第３動作量補正演算手段が補正移動量を出力して前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の前記電動機にて動作量を補正しながら、前記電動機が並進方向に各々動作することで前記テーブルを２方向の並進移動もしくは回転移動することを特徴とする２次元位置決め装置。
【請求項８】
前記テーブル部の上に置かれた対象物の配置を取り込む２次元位置センサと、
前記テーブル部の上に置かれた対象物の配置を補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、を備え、
前記電動機を駆動し、前記２次元位置センサで捕らえた前記テーブル部又は前記テーブル部の上に置かれた対象物の配置を、前記テーブル部の２方向の並進移動もしくは回転移動することによって前記テーブル部又は前記対象物の位置を補正することを特徴とする請求項７記載の２次元位置決め装置。
【請求項９】
前記２次元位置決め装置は、前記テーブルの動作中は、前記第２の動作検出手段もしくは前記第３の動作検出手段が前記回転自由度部の回転した動作量もしくは前記並進自由度部の並進移動した移動量を検出して、前記第２動作量補正演算手段もしくは第３動作量補正演算手段により前記指令器が出力する各自由度部の動作量と比較してその差を補正する値を各制御器へ出力して前記電動機を動作させて補正を行い、更に、前記テーブル上の対象物を加工する外力が印加されて前記テーブルが該外力に従い移動する場合に、再度、前記２次元位置センサーの画像を基に前記補正量算出手段が前記テーブルの補正量を算出して前記対象物の位置補正を行う際には、前記回転自由度部もしくは前記並進自由度部の検出値による前記電動機の動作補正も同時に繰返して行うことを特徴とする請求項７又は８記載の２次元位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置やプリント基板、液晶表示素子等の露光装置などで、テーブルを移動して、テーブル上の対象を所定の位置に位置決めする２次元位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の第１例であるリニアモータを内蔵したステージ装置は、リニアモータを用いて微小の角度位置決めを可能にし、小型、薄型化している（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の第２例である２軸平行・１軸旋回運動案内機構およびこれを用いた２軸平行・１軸旋回テーブル装置は、テーブルへの組み付けが簡単でかつ高精度に案内支持できる２軸平行・１軸旋回運動案内機構を用いたテーブル装置としているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２８１９１号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開平１１−２４５１２８号公報（図２、図４、図５）
【０００４】
従来の第１例である特許文献１のリニアモータを内蔵したステージ装置を説明する。
図１７は、特許文献１のリニアモータを内蔵したステージ装置の一実施例を示し、一方向であるＸ方向から見た正面図、図１８は、図１７に示すステージ装置の平面図である。
両図において、リニアモータを内蔵したステージ装置は、回転ステージ１０３と第２ステージ１０２との間に微小の回転方向に移動させる駆動装置として回転用リニアモータ１１３を組み込み、特に、回転ステージ１０３の微小量の角度位置決めを考慮して、回転用リニアモータ１１３としては、可動マグネット型リニアモータを適用し、回転用リニアモータ１１３と回転方向部分である回転ステージ１０３を微小量だけ回転方向（即ち、θ方向）に移動させてワーク等の部品を角度位置決めする回転ステージ装置である。
一方向の直線方向であるＸ方向に往復移動する第１ステージ１０１と、Ｘ方向に直交するＹ方向に往復移動する第２ステージ１０２とによって構成されるＸＹステージ装置に回転ステージ１０３（即ち、θステージ装置）を組み込み、ＸＹ−θステージ装置の複合ステージ装置に構成し、ワーク等の部品をＸ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方向）に対して平面上での位置決めを行う構造に構成している。
このように従来のリニアモータを内蔵したステージ装置は、小型、薄型化してＸＹθ方向の位置決めをすることができた。
【０００５】
次に、特許文献２の２軸平行・１軸旋回運動案内機構およびこれを用いた２軸平行・１軸旋回テーブル装置を説明する。図１９は特許文献２の２軸平行・１軸旋回運動案内機構の一部破断分解斜視図、図２０は図１９に示す２軸平行・１軸旋回運動案内機構を用いた２軸平行・１軸旋回テーブル装置であり、同図(ａ)はテーブルを省略して２点鎖線で示す平面図、同図(ｂ)は正面図、図２１は、図１９に示すテーブルの平面図である。
図１９〜図２１において、２軸平行・１軸旋回運動案内機構２０１（図２０）は、２軸平行運動案内部２７０と、この２軸平行運動案内部２７０に組み付けられる旋回運動案内部２８０と、から構成されている。
また、２軸平行・１軸旋回運動案内機構２０１を用いた２軸平行・旋回テーブル装置は、図２０のように、４つの２軸平行・１軸旋回運動案内機構２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１ｃ，２０１Ｄを介して、テーブル２３３を基台２３４に対して平行に互いに直交する２軸方向に移動自在に支持し、テーブル２３３中央部に位置する旋回軸ｃ0を中心にして旋回可能となっている。
４つのうちの３つの２軸平行・１軸旋回運動案内機構２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｄには、それぞれ直線方向に伸縮駆動される、回転モータ２３８と、この回転モータ２３８の回転運動を直線運動に変換する送りねじ機構２３９から構成される直線駆動機構２３７Ａ，２３７Ｂ，２３７Ｄが作動連結されている。２軸平行・１軸旋回運動案内機構２０１ｃは自由に運動できる。
テーブル２３３を平行移動させる場合は、２つの直線駆動機構２３７Ａ，２３７Ｂもしくは、直線駆動機構２３７ｃを駆動する。
テーブル２３３を旋回軸ｃ0に対して旋回させる場合、直線駆動機構２３７Ａ，２３７Ｂとを互いに逆方向に同一量＋ΔＸ，−ΔＸだけ駆動させ、一方、直線駆動機構２３７ＤをＹ軸方向に所定量ΔＹだけ駆動させる。
このように、従来の２軸平行・１軸旋回運動案内機構およびこれを用いた２軸平行・１軸旋回テーブル装置は、テーブルを平行移動または旋回させ、位置決めを行うのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のリニアモータを内蔵したステージ装置は、ＸＹθの３方向の各軸が重なりあった装置構成となっていて、位置決めする対象物が大型化すると、ステージ装置が物理的に高くなるという問題があった。近年、液晶材料は年々大型化しており、テーブル即ちステージの往復移動や回転移動させるためには、リニアモータやステージ装置をそのまま大きくせざるを得ず、ステージ装置の重心が高くなると、振動等の外乱に弱いという欠点もあった。
また、ＸＹθの３方向の各軸が重なりあった装置構成のため、ステージが大型化した場合、ＸＹが移動すると、重心位置がずれるので、駆動手段によるステージの移動位置によっては、各軸の連結部に荷重が集中し、ステージに大きなモーメント荷重が発生するので、ステージの円滑な移動が妨げられたり、意図しない回転移動が生じたりして、位置決め精度が低下する問題があった。
【０００７】
また、特許文献２の２軸平行・１軸旋回運動案内機構およびこれを用いた２軸平行・１軸旋回テーブル装置は、２軸平行・１軸旋回運動案内機構を３つ用いた３軸構成となっていて、１軸のみで駆動する場合、モータの容量が不足し、２軸駆動時の方向と同じ動作することができないので、移動・位置決めに時間が掛かり、結果的に効率性・生産性が悪くなるという問題があった。
また、大型化したテーブルを移動するような場合は、１軸駆動では、テーブルの片側で駆動することにとなるので、テーブル片側が遅れて移動し、テーブル位置決め精度が低下するというような問題もあった。
更に、テーブル上の対象物の加工などが行われる際に、外力が掛かると、制御系で保持しない並進自由度や、回転自由度が存在するので、テーブルが外力に従い移動する場合がある。この後、外力によるテーブルや対象物の移動を把握する手段が無いので、テーブル位置を迅速に補正できないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、並進駆動・並進・回転自由度機構装置を分散して配置し、電動機の無い自由度の動作量を検出し、これを電動機の駆動で補正しながらテーブルを駆動する２次元位置決め装置を構成することによって、装置高さの低減化・小型化を図り、駆動機構とは別の自由度である回転自由度および並進自由度の一部又は全ての自由度の動作量を検出し、これら全ての動作量を補正できるようにすることで、テーブルが大型化して重荷重になっても、バランスよく並進駆動・並進・回転自由度機構が荷重を支持し、さらにバランスよくテーブルを各方向への並進移動や、回転移動を精度良く行うことが可能な並進駆動・並進・回転自由度機構装置およびこれを用いた２次元位置決め装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、並進駆動・並進・回転自由度機構装置に係り、電動機と、動作量検出手段と、制御器とを備えテーブルをＸＹθ駆動する電動機制御装置において、並進自由度を持つ２つの並進自由度部と、回転自由度を持つ１つの回転自由度部と、を備え、前記並進自由度部の１つは、前記電動機を配した駆動機構を有し、回転自由度あるいは並進自由度の機構の動作量を検出する第２の動作量検出手段を備えたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置において、前記第２の動作量検出手段の検出値を元に動作量の補正値を幾何学的に算出する第２動作量補正演算手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置において、並進自由度部に前記電動機が付属した並進駆動部の上に、さらに並進自由度部を備え、該並進自由度部の上に回転自由度部を備えたことを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置において、前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置は、並進自由度部に前記電動機が付属した並進駆動部の上に、回転自由度部を備え、該回転自由度部の上にさらに並進自由度部を備えたことを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置において、前記第２の動作量検出手段とは別の動作量を検出する第３の動作量検出手段をさらに有することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５記載の並進駆動・並進・回転自由度機構装置において、前記第３の動作量検出手段の検出値を元に動作量の補正値を幾何学的に算出する第３動作量補正演算手段を備えたことを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、テーブルを移動して、対象物を所定の位置に位置決めする２次元位置決め装置に係り、請求項１〜６のいずれか１項に記載の前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置を少なくとも３つ有し、前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置が前記テーブル部と前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の上部が固定されており、前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の下部を固定する機台部と、複数の前記制御器に動作指令を与え、さらに前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の前記電動機が無い各自由度案内の移動量を出力する指令器と、を備え、前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の前記電動機は、前記指令器が出力する動作指令と前記動作量検出手段が一致するように前記制御器が制御し、さらに、前記電動機が無い各自由度案内の前記指令器が出力した移動量と第２の動作量検出手段もしくは第３の動作量検出手段が一致するように、前記第２動作量補正演算手段もしくは前記第３動作量補正演算手段が補正移動量を出力して前記並進駆動・並進・回転自由度機構装置の前記電動機にて動作量を補正しながら、前記電動機が並進方向に各々動作することで前記テーブル部を２方向の並進移動もしくは回転移動することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７記載の２次元位置決め装置において、前記テーブル部の上に置かれた対象物の配置を取り込む２次元位置センサと、前記テーブル部の上に置かれた対象物の配置を補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、を備え、前記電動機を駆動し、前記２次元位置センサで捕らえた前記テーブル部又は前記テーブル部の上に置かれた対象物の配置を、前記テーブル部の２方向の並進移動もしくは回転移動することによって前記テーブル部又は前記対象物の位置を補正することを特徴としている。
また、請求項９に記載の発明は、請求項７又は８記載の２次元位置決め装置において、前記２次元位置決め装置が、前記テーブルの動作中は、前記第２の動作検出手段もしくは前記第３の動作検出手段が前記回転自由度の回転した動作量もしくは前記並進自由度部の並進移動した移動量を検出して、前記第２動作量補正演算手段もしくは第３動作量補正演算手段により前記指令器が出力する各自由度の動作量と比較してその差を補正する値を各制御器へ出力して前記電動機を動作させて補正を行い、更に、前記テーブル上の対象物を加工する外力が印加されて前記テーブルが該外力に従い移動する場合に、再度、前記２次元位置センサーの画像を基に前記補正算出手段が前記テーブルの補正量を算出して前記対象物の位置補正を行う際には、前記回転自由度部もしくは前記並進自由度部の検出値による前記電動機の動作補正も同時に繰返し行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によると、並進自由度部の１つに備えた電動機で、動作量検出手段により動作量を検出しながら制御器が動作量を制御したうえに、別の自由度である回転自由度あるいは並進自由度の機構の動作量を検出することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、駆動機構とは別の自由度である回転自由度あるいは並進自由度の機構の動作量を検出することができ、これを用いて別の自由度である回転自由度あるいは並進自由度の機構の動作量を補正することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、２つの並進自由度案内手段の取り付け角度が固定した並進駆動・並進・回転自由度機構装置を構成することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、２つの並進自由度案内手段の取り付け角度が可変の並進駆動・並進・回転自由度機構装置を構成することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、駆動機構とは別の自由度である回転自由度あるいは並進自由度の機構の動作量を検出することができ、第２の動作量検出手段と併用すれば、すべての自由度の動作量を正確に検出することができる。
また、請求項６に記載の発明によると、駆動機構とは別の自由度である回転自由度あるいは並進自由度の機構の動作量を検出することができ、第２の動作量検出手段および第２の動作量補正演算手段と併用すれば、すべての自由度の動作量を検出し、すべての自由度の機構の動作量を補正することができる。
また、請求項７に記載の発明によると、大型化して重荷重になっても、バランスよく並進駆動・並進・回転自由度機構装置が荷重を支持し、バランスよくテーブルの回転移動や並進移動を精度良く行うことができる。
また、請求項８に記載の発明によると、テーブル上の対象物の配置状況を２次元位置センサを用いて位置の補正値を算出することで、テーブル移動動作を迅速に行うことができる。
また、請求項９に記載の発明によると、装置稼働中に位置ずれ補正を行う際に、常に、回転自由度部と並進自由度部による補正も同時に実施することで、テーブルの移動の精度が向上し、テーブルに外力が掛り位置ずれが発生しても、より迅速に補正して、高精度な状態で作業を継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１を示す並進駆動・並進・回転自由度機構装置を用いた２次元位置決め装置の概略図、図２は図１に示す２次元位置決め装置の構成図、図３は図１に示す２次元位置決め装置に使用する並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図、図４は図１に示す２次元位置決め装置の上面図および並進駆動・並進・回転自由度機構装置の配置を示す図である。
図１〜４において、１はリニアモータ、２は動作量検出手段、３は制御器、４はテーブル、５は対象物、６（４個の６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）は並進駆動・並進・回転自由度機構装置、７は機台部、８は指令手段、９は２次元位置センサ、１０は補正量算出手段、１１はリニアモータ付きの並進駆動部、１２は回転自由度部、１３は並進自由度部、２１は直動案内、２２は直動案内ブロック、２３は回転用軸受、４２は第２の動作量検出手段、４３は第３の動作量検出手段、４４は第２動作量補正演算手段、４５は第３動作量補正演算手段となっている。
【００１６】
本発明が特許文献１と異なる部分は、リニアモータを重ねてＸＹθ方向へのテーブル移動を実現しているのでは無く、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６を４つ備え、１つの並進駆動・並進・回転自由度機構装置６には１つ電動機（リニアモータ）を備え、並進２方向（ＸＹ）と回転（θ）方向へのテーブル移動を実現している部分と、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の電動機（リニアモータ）を付加しない自由度案内に第２の動作量検出手段４２、第３の動作量検出手段４３を備え、その出力値を処理する第２動作量補正演算手段４４、第３動作量補正演算手段４５を備えた部分である。
また、本発明が特許文献２と異なる部分は、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６を４つ備えて、その配置をＸＹ方向に２つずつ電動機（リニアモータ）が駆動するように均等配置して、各方向へのテーブル移動を偏りなく実現している部分と、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６に第２の動作量検出手段４２、第３の動作量検出手段４３を備え、その出力値を処理する第２動作量補正演算手段４４、第３動作量補正演算手段４５を備えた部分である。
【００１７】
以上のように、特許文献１の場合は、ＸＹθの機構を３層に分離して重ね、非干渉化制御に代表される分離制御方式とし、特許文献２の場合は回転電動機とボールネジの組合わせた構成としているので、大型化する液晶材料用等として用いる場合は、勢い、装置自体の高さが高くなり大型化して動作・制御が不安定となるが、本発明では図１に装置の高さ方向を示すように、ＸＹθの機構を積層化した並進駆動・並進・回転自由度機構装置６を機台部７とテーブル４の間に４個（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）平面上に分散して平板化して配置しているので高さを低く抑えられると共に、干渉分の移動量は並進自由度部１３、回転自由度部１２で検出して制御しているので精度の高い制御が可能である。
【００１８】
具体的には、図１のように、２次元位置センサ９が把握した対象物５の配置を、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）を駆動して、テーブル４を移動して位置の補正を行うもので、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）は、テーブル４と機台部７に固定されており、リニアモータ１の駆動によりテーブル４が移動できる構成になっている。
【００１９】
図２のように、テーブル４は並進駆動・並進・回転自由度機構装置６が４つ（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）付随し、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）夫々は、並進駆動部１１と、回転自由度部１２と、並進自由度部１３から成り、並進駆動部１１には、リニアモータ１が装着され、リニアモータ１は、指令手段８に従い制御器３が動作を制御する。２次元位置センサ９が捕らえた対象物５の画像を画像処理して、対象物５があるべき配置位置を補正量算出手段１０が算出して得た値から指令手段８は、テーブル４の動作量からリニアモータ１の動作量を各動作量演算手段にて算出し、各制御器３に補正量を指令する。
【００２０】
図３のように、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６は、リニアモータ１を有する並進駆動部１１と、回転自由度部１２と、並進自由度部１３から成り、機台部７からテーブル４までの間に、並進自由度、並進自由度、回転自由度を順に有するように構成されている。なお、図３（ａ）は、こうした請求項３に示す、並進自由度１１、並進自由度１３、回転自由度１２の順に構成された、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６のＸ軸方向の構成を示す側面図で、図３（ｂ）はＹ軸方向の構成を示す側面図であり、図３（ｃ）は、回転方向の構成を示す上面図である。
回転自由度部１２には、回転用軸受２３を有して回転自由度を実現し、並進駆動部１１と並進自由度部１３には、直動案内２１を移動できる直動案内ブロック２２を設けることで、並進自由度を実現している。図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、２つの並進自由度１１、１３は、直行するように構成されている。
【００２１】
図４のように、図３で示した並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）が４つ有り、その初期位置が構成する四角形の重心が、テーブル４の重心と一致するように、かつ、各並進駆動部１１の各リニアモータ１が、テーブル４の中心から成す円の接線方向に駆動するように配置されている。
【００２２】
次に、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６と、これを用いた２次元位置決め装置の動作について説明する。
図５は図１に示す２次元位置決め装置のテーブルの回転移動を示す図である。
図５において、Ooはテーブルの中心及び回転中心、Rは回転半径、δZij（ｉ：ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｊ：ｘ、ｙ）は並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の並進駆動部１１のリニアモータ１の動作量、δ（Δ）θはテーブルの回転角度、ａ，ｂ，ｃ，ｄは並進・回転自由度機構装置（モジュール）６の並進駆動部１１のリニアモータ１の初期位置、ａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'はδZij移動時の並進・回転自由度機構モジュール６の並進駆動部１１のリニアモータ１の移動後の位置で、ａ''，ｂ''，ｃ''，ｄ''は並進・回転自由度機構モジュール６の回転自由度部１２の移動後の位置である。
【００２３】
並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の並進駆動部１１の各リニアモータ１を、同じ量だけ進めると、モジュール６ａのリニアモータ１は初期位置ａからａ'へ、６ｂのリニアモータ１は初期位置ｂからｂ'へ、６ｃのリニアモータ１は初期位置ｃからｃ'へ、６ｄのリニアモータ１は初期位置ｄからｄ'へ、移動する。
並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の上端と下端は、テーブル４と機台部７に固定されているが、並進自由度部１３と回転自由度部１２による並進自由度と回転自由度を有しているので、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６ａの直行関係がある並進自由度部１３は、他軸６ｂ、６ｃ、６ｄの各リニアモータ１も動作するので、６ａの直動案内２１が移動し、６ａの回転自由度部１２も回転する。
同様に、６ｂの並進自由度部１３の直動案内２１が移動し、６ｂの回転自由度部１２も、回転し、６ｃの並進自由度部１３の直動案内２１が移動し、６ｃの回転自由度部１２も回転するので、テーブル４が回転運動する。
従って、回転自由度部１２は、並進自由度部１３の上部に構成されているので、回転自由度部１２は、回転運動の回転中心からの半径上（ａ''，ｂ''，ｃ''，ｄ''）に移動することになる。
【００２４】
均等かつテーブル中心に対して対象に４つの並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）が配置されているため、各並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の並進駆動部１１の各リニアモータ１を、同じ量だけ進めると、テーブル４はテーブル中心に対して回転移動する。
なお、リニアモータ１の移動範囲は有限のため、テーブル４の大きな回転角度の移動は不可能である。
【００２５】
また、テーブルの中心を回転中心とするテーブル４の回転角度δθと並進駆動部１１の各リニアモータ１の動作量δZijの関係は図５のようになる。
つまり、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の初期配置位置は既知であるので、テーブル４の回転角度δθが決まれば、幾何学的に並進駆動部１１の各リニアモータ１の動作量δZijが求まることになる。
【００２６】
さらに、各並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）における各リニアモータ１以外の移動部分である各回転自由度部１２と並進自由度部１３の移動量が決まっているので、各回転自由度部１２テーブル４の回転量δθだけ回転する。そして各並進自由度部１３は、δＺａｘ，δＺｂｙ、δＺｃｘ，δＺｄｙ移動する。
ここでは、テーブル４の中心を回転中心としたが、任意の位置を回転中心とした場合も、同様になり、回転中心の位置と回転角度から、各並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の各リニアモータ１の動作量δZiｊが決まる。
さらに、各並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）における各リニアモータ１以外の移動部分である回転自由度部１２と並進自由度部１３の動作量が決まる。
従って、テーブル４の回転角度と、各並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の各リニアモータ１の動作量δZijの関係は幾何学的に決まり、指令手段８が、これらの動作量として指令すれば、各制御器３は、動作量δZijだけリニアモータ１を駆動することができる。
【００２７】
図６は図１に示す２次元位置決め装置のテーブルの並進移動を示す図である。
図６において、Lはテーブル４の並進動作量、αはテーブル４の並進移動方向が成す角度、δZijは並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の並進駆動部１１のリニアモータ１の動作量、ａ，ｂ，ｃ，ｄは並進・回転自由度機構モジュール６の並進駆動部１１のリニアモータ１の初期位置、ａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'はδZij移動時の並進・回転自由度機構モジュール６の並進駆動部１１のリニアモータ１の移動後の位置、ａ''，ｂ''，ｃ''，ｄ''は並進・回転自由度機構モジュール６の回転自由度部１２の移動後の位置である。
【００２８】
また、各並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）における各リニアモータ１以外の移動部分である各回転自由度部１２と各並進自由度部１３の移動量が決まっている。
並進自由度部１３は、δＺａｙ，δＺｂx，δＺｃｙ，δＺｄｘ移動する。
並進自由度部１３は移動しない。
テーブル４を並進移動する場合も、テーブル４の並進動作量と方向と、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の各リニアモータ１の各々の動作量δZijが幾何学的に決定できる。
さらに、各リニアモータ１以外の各回転自由度部１２と各並進自由度部１３の移動量も幾何学的に決定できる。
図６のように、６ａのリニアモータ１が初期位置ａからａ'へ、６ｂのリニアモータ１が初期位置ｂからｂ'へ、６ｃのリニアモータ１が初期位置ｃからｃ'へ、６ｄのリニアモータ１が初期位置ｄからｄ'へ、移動すると、テーブル４が並進移動する。
テーブル４の並進動作量は、６ａのリニアモータ１の駆動方向の成分：ａからａ'までと、６ａの並進自由度部１３の直動案内２１の移動成分：ａ'からａ'''までを合成した量に等しい。同様に、６ｂのリニアモータ１の駆動方向の成分：ｂからｂ'と、並進自由度部１３の直動案内２１の移動成分：ｂ'からｂ'''を合成した量に等しく、６ｃのリニアモータ１の駆動方向の成分：ｃからｃ'と６ｃの並進自由度部１３の直動案内２１の移動成分：ｃ'からｃ'''を合成した量に等しく、同様に、６ｄのリニアモータ１の駆動方向の成分：ｄからｄ'と、６ｄの並進自由度部１３の直動案内２１の移動成分：ｄ'からｄ'''を合成した量に等しい。
６ａの並進自由度部１３は、６ｂ、６ｃ及び６ｄの各リニアモータ１の動作によってａ'''へ移動する。同様に、６ｂ、６ｃ、６ｄの各並進自由度部１３は６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄの各リニアモータ１の動作によってｂ'''へ移動する。
なお、テーブルに回転方向への力が掛からないので、各回転自由度部１２は作用しない。
以上のように簡単な幾何学的演算により、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６を複数用いて、テーブル４を回転および並進移動できるのである。
【００２９】
次に、実施例１の一連の動作を説明する。
図７は本発明の実施例１を示す２次元位置決め装置の対象物の位置補正方法を示す図である。
テーブル４に置かれた対象物５の配置は、２次元位置センサ９で画像として認識できる。この画像にて、補正量算出手段１０は、図７のように、対象物５に予め記されたマークや対象物５の特徴を認識できれば、その傾きから、ある回転中心からの回転角度や、並進動作量を認識できる。
２次元位置決め装置のテーブル４に対象物５が置かれ、加工等の作業をする上で、対象物５を加工側に合わせて配置する必要があるので、テーブル４を平面上で移動して、対象物５の位置を補正する必要が出てくる。
補正量算出手段１０は、補正角度Ф、動作量Lを算出すると、図５、図６で示したように、テーブル４の動作量から、幾何学的に各並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の並進駆動部１１のリニアモータ１の動作量がわかるので、指令手段８に各軸の動作量を出力する。指令手段８は、この各制御器３に動作量δZiｊを指令する。各制御器３は、動作量δZiｊを実行するように、各リニアモータ１を駆動するので、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６が作用して、テーブル４を移動して、対象物５の位置を補正することができる。
【００３０】
前述のようにテーブル４は並進・回転できるので、対象物５の位置を補正するように動作を行う。
テーブル４の動作中に、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の第２の動作検出手段４２と第３の動作検出手段４３が、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）における各リニアモータ１以外の移動部分である各回転自由度部１２と各並進自由度部１３の動作量を時々刻々と検出する。
各リニアモータ１の動作量とテーブル４の位置補正のために指令器８が出力した動作指令と一致するように各制御器３が制御している。
ここで更に、各第２の動作検出手段４２が回転自由度部１２の回転した動作量を検出し、各第３の動作検出手段４３が、並進自由度部１３の並進移動した移動量を検出する。
第２の動作検出手段４２の検出値と、第３の動作検出手段４３の検出値は、れぞれ各第２動作量補正演算手段４４と第３動作量補正演算手段４５に送られ、指令器８が出力する各自由度部の動作量と比較して、その差を補正する値を各制御器３に出力することで、各リニアモータ１に補正動作を加えている。
前述のようにリニアモータ１が無い自由度部の移動量が予め判るので、その差をリニアモータ１を動作させて補正するのである。
【００３１】
対象物５の位置の補正が完了したあと、テーブル４上の対象物５の加工などが行われる際に、外力が掛かると、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６には制御系で保持しない並進自由度の回転自由度部１２や、回転自由度の並進自由度部１３が存在するので、テーブル４が外力に従い移動する可能性がある。この場合、第２、第３の動作量検出手段で、テーブルの停止位置からのズレ量を検出できるので、再度、第２又は第３の動作量検出手段の検出値を基に、第２又は第３動作量補正演算手段が、テーブル４の補正量を算出し、前述のように補正できる。あるいは、２次元位置センサ９でテーブル４上の対象物５の配置を認識できるので、再度、２次元位置センサ９の画像を基に、補正量算出手段１０が、テーブル４の補正量を算出し、前述のように補正できるのである。
【００３２】
以上のように、テーブル４の回転移動や並進移動と、各リニアモータ１の動作量や、リニアモータ１以外の移動部分である回転自由度部１２と並進自由度部１３の移動量の関係は幾何学的に決定でき、各稼動部の動作量を検出し、各動作量をリニアモータ１の動作で補正しながらテーブル４を移動できる。
これにより、テーブル４が大型化して重荷重になっても、バランスよく並進駆動・並進・回転自由度機構装置６が荷重を支持し、さらに、バランスよくテーブル４を各方向への並進移動や、回転移動を精度良く行うことができるのである。
【実施例２】
【００３３】
以下、本発明の実施例２について図に基づいて説明する。
図８は本発明の実施例２を示す２次元位置決め装置の概略図、図９は図８に示す並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図である。
実施例２の概略は実施例１の図２と同じであり、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の配置は実施例１の図３と同じである。
ただし、図８が、図２と異なる部分は、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の内部構成である。図９のように、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６は、リニアモータ１を有する並進駆動部１１と、回転自由度部１２と、並進自由度部１３から成り、機台部７からテーブル４までの間に、並進自由度、回転自由度、並進自由度を順に有するように構成されている（請求項４に示す構成）。
図４とは、回転自由度、並進自由度の順番が異なり、２つの並進自由度が、回転自由度を介して構成しているため、並進駆動部１１と並進自由度部１３が成す角度が変わる点が、第１実施例とは異なる。その他の同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００３４】
実施例１と同様に、２次元位置センサ９が把握した対象物５の配置を、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）が駆動して、テーブル４を移動して、位置の補正を行う。
並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の構成が異なる以外は、機能や基本的な動作は実施例１と同様である。
【００３５】
並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の構成が、実施例１とは異なるので、テーブル４の移動と、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の並進駆動部１１のリニアモータ１の動作量の幾何学的な関係が異なる。
図１０は、図８に示す２次元位置決め装置のテーブルの回転移動を示す図である。
図１０において、Ooはテーブルの中心および回転中心、Rは回転半径、δZijは並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の並進駆動部１１のリニアモータ１の動作量、δθはテーブルの回転角度、ａ，ｂ，ｃ，ｄは並進・回転自由度機構モジュール６の並進駆動部１１のリニアモータ１の初期位置、ａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'はδZij移動時の並進・回転自由度機構モジュール６の並進駆動部１１のリニアモータ１の移動後の位置、ａ''，ｂ''，ｃ''，ｄ''は並進・回転自由度機構モジュール６の並進自由度部１３の移動後の位置である。
テーブル４の回転移動は、２つの並進自由度が、回転自由度を介して構成しているため、並進駆動部１１と並進自由度部１３が成す角度が変わる。
図１０のように、テーブル中心Ooを中心にδθ回転するには、６ａの並進駆動部１１のリニアモータ１の初期位置ａからａ'までの移動によるδＺａｙが必要になる。
他の並進・回転自由度機構モジュール６ｂ、６ｃ、６ｄも同様に、各並進駆動部１１の各リニアモータ１の初期位置ｂからｂ'、ｃからｃ'、ｄからｄ'までの移動はδＺｂx、δＺｃｙ、δＺdｙとなる。
実施例１の場合は、２つの並進自由度は、直行が固定される構成なので、図中のΔＺａ、ΔＺｂ、ΔＺｃ、ΔＺｄ、だけ移動すれば、テーブル４をδθ回転できたが、２つの並進自由度が回転自由度を介して連結され、２つの並進自由度が成す角度が変わるので、図中の△Ｙａ，△Ｘｂ，△Ｙｃ，△Ｘｄ，の成分を第１実施例の場合の動作量ΔＺａ、ΔＺｂ、ΔＺｃ、ΔＺｄ、に追加して、δＺａｙ，δＺｂx，δＺｃｙ，δＺｄｙの量を移動する必要がある。
これらの移動量は図１０のように幾何学的に求められる。
【００３６】
また、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の各リニアモータ１以外の移動部分である各回転自由度部１２と各並進自由度部１３の移動量も、図１０のように、幾何学的に求められる。
回転自由度部１２は、テーブル４の回転量δθだけ回転する。
並進自由度部１３は、δＺａｘ，δＺｂｙ，δＺｃｘ，δＺdｙ移動する。
ここでは、テーブル４の中心を回転中心としたが、任意の位置を回転中心とした場合も、同様になり、回転中心の位置と回転角度から、各並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）の各リニアモータ１の動作量δZijが決まる。
【００３７】
図１１は、図８に示す２次元位置決め装置のテーブルの並進移動を示す図である。図１１において、Lはテーブル４の並進動作量、αはテーブル４の並進移動方向が成す角度、δZijは並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の並進駆動部１１のリニアモータ１の動作量、ａ，ｂ，ｃ，ｄは並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の並進駆動部１１のリニアモータ１の初期位置、ａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'はδZij移動時の並進・回転自由度機構モジュール６の並進駆動部１１のリニアモータ１の移動後の位置、ａ'''，ｂ''，ｃ'''，ｄ''は並進・回転自由度機構モジュール６の並進自由度部１３の移動後の位置である。
テーブル４の並進移動では、回転成分が発生しないので、並進・回転自由度機構モジュール６の回転自由度部１２は作用しない。よって、テーブル４の並進移動の場合の各リニアモータ１の動作量は、第１実施例と同じ幾何学的関係となり、同様に算出できる。
本発明の実施例２の一連の動作は、実施例１と同様であって、２次元位置センサ９や補正量算出手段１０の機能は変わらず、並進・回転自由度機構モジュール６の構成が異なるだけなので、動作量演算手段が各リニアモータ１の動作量を算出する際に用いる回転移動の幾何学的関係が異なり、実施例１とは異なる値を算出する。
その後、実施例１と同様に、各リニアモータ１を動作させ、テーブル４を移動して、対象物５の位置を補正するのである。
テーブル４の移動時には、実施例１と同様に、各リニアモータ１の動作量とテーブル４の位置補正のために指令器８が出力した動作指令と一致するように各制御器３が制御し、更に、各第２の動作検出手段４２が各回転自由度部１２の回転した動作量を検出し、各第３の動作検出手段４３が、並進自由度部１３の並進移動した移動量を検出する。
各第２の動作検出手段４２の検出値と、第３の動作検出手段４３の検出値は、それぞれ各第２動作量補正演算手段４４と各第３動作量補正演算手段４５に送られ、指令器８が出力する各自由度部の動作量と比較して、その差を補正する値を各制御器３に出力することで、各リニアモータ１に補正動作を加えている。
実施例１と同様に、リニアモータ１が無い自由度部の移動量が予め判るので、その差をリニアモータ１を動作させて補正できるのである。
対象物５の位置の補正が完了したあと、実施例１と同様に、再度、２次元位置センサ９により対象物５の位置を把握し、再度、対象物５の位置の補正を実施しても良い。
以上のように、テーブル４の回転移動や並進移動と、各リニアモータ１の動作量や、リニアモータ１以外の移動部分である回転自由度部１２と並進自由度部１３の移動量の関係は幾何学的に決定でき、各稼動部の動作量を検出し、各動作量をリニアモータ１の動作で補正しながらテーブル４を移動できる。
これにより、テーブル４が大型化して重荷重になっても、バランスよく並進駆動・並進・回転自由度機構装置６が荷重を支持し、さらに、バランスよくテーブル４を各方向への並進移動や、回転移動を精度良く行うことができるのである。
【実施例３】
【００３８】
以下、本発明の実施例３について図を参照して説明する。
図１２は本発明の実施例３を示す２次元位置決め装置の構成図、図１３は図１２に示す並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図である。
両図において、図２の実施例１と構成上異なる部分は、第３の動作量検出手段４３と第３の動作量検出手段４５を省略したことで、その他の同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。
また、制御上、実施例３は、実施例１から第３の動作量検出手段４３と第３動作量補正演算手段４５を省略しただけなので、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６と、これを用いた２次元位置決め装置の動作は同じである。
テーブル４の動作時に、各リニアモータ１の動作量とテーブル４の位置補正のために指令器８が出力した動作指令と一致するように各制御器３が制御し、第２の動作検出手段４２が回転自由度部１２の回転した動作量を検出し、第２動作量補正演算手段４４による補正値を各制御器３に出力することで、各リニアモータ１に補正動作を加えている。
実施例１とは異なり、並進自由度部１３の並進移動した移動量の検出と、補正を行わない。
以上のように、テーブル４の回転移動や並進移動と、各リニアモータ１の動作量や、リニアモータ１以外の移動部分である回転自由度部１２と並進自由度部１３の移動量の関係は幾何学的に決定でき、各稼動部の動作量を検出し、各動作量をリニアモータ１の動作で補正しながらテーブル４を移動できる。
これにより、部品の削減により装置の小型化と、制御の簡略化を図りながら、テーブル４が大型化して重荷重になっても、バランスよく並進駆動・並進・回転自由度機構装置６が荷重を支持し、さらに、バランスよくテーブル４を各方向への並進移動や、回転移動を精度良く行うことができるのである。
【実施例４】
【００３９】
次に、本発明の実施例４について図を参照して説明する。
図１４は本発明の実施例３を示す２次元位置決め装置の構成図、図１５は図１４に示す並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図である。
実施例４が実施例２と構成上で異なる部分は、第３の動作量検出手段４３と第３動作量補正演算手段４５を省略している点である。その他の図８と同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。
実施例４は並進駆動・並進・回転自由度機構装置６と、これを用いた２次元位置決め装置の動作自体は実施例２と同じである。
テーブル４の動作時に、各リニアモータ１の動作量とテーブル４の位置補正のために指令器８が出力した動作指令と一致するように各制御器３が制御し、第２の動作検出手段４２が並進自由度部１３の動作量を検出し、第２動作量補正演算手段４４による補正値を各制御器３に出力することで、各リニアモータ１に補正動作を加えている。但し、回転自由度部１２の移動量の検出、補正は行わない。
以上のように、テーブル４の回転移動や並進移動と、各リニアモータ１の動作量や、リニアモータ１以外の移動部分である回転自由度部１２と並進自由度部１３の移動量の関係は幾何学的に決定でき、各稼動部の動作量を検出し、各動作量をリニアモータ１の動作で補正しながらテーブル４を移動できる。
これにより、テーブル４が大型化して重荷重になっても、バランスよく並進駆動・並進・回転自由度機構装置６が荷重を支持し、さらに、バランスよくテーブル４を各方向への並進移動や、回転移動を精度良く行うことができるのである。
【実施例５】
【００４０】
次に、本発明の実施例５について図を参照して説明する。
図１６は本発明の実施例５を示す２次元位置決め装置の構成図である。
実施例５が実施例３と構成上異なる部分は、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の構成の部分で、第２の動作量検出手段４２の位置が、回転自由度１２からでは無く、並進自由度１３から検出している点である。その他の同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。
また、実施例５を実施例１と比較すると異なるのは、第３の動作量検出手段４３と第３動作量補正演算手段４５を省略している部分であって、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の構成は、並進自由度部１１、並進自由度部１３、回転自由度部１２という構成順は同じである。
このように実施例５は、実施例１から第３の動作量検出手段４３と第３動作量補正演算手段４５を省略しただけであり、実施例３とは、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）に付加した各第２の動作量検出手段４２の位置が異なるだけなので、制御上、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６と、これを用いた２次元位置決め装置の動作は同じである。
テーブル４の動作時に、各リニアモータ１の動作量とテーブル４の位置補正のために指令器８が出力した動作指令と一致するように各制御器３が制御し、各第２の動作検出手段４２が各回転自由度部１２の回転した動作量を検出し、各第２動作量補正演算手段４４による補正値を各制御器３に出力することで、各リニアモータ１に補正動作を加えている。
なお、実施例１とは異なり、各回転自由度部１２の回転移動した移動量の検出と、補正を行わない。
また、実施例３とは異なり、各並進自由度部１３の並進移動した移動量の検出と、補正を行わない。
以上のように、テーブル４の回転移動や並進移動と、各リニアモータ１の動作量や、リニアモータ１以外の移動部分である回転自由度部１２と並進自由度部１３の移動量の関係は幾何学的に決定でき、各稼動部の動作量を検出し、各動作量をリニアモータ１の動作で補正しながらテーブル４を移動できる。
これにより、低コストな構成で、テーブル４が大型化して重荷重になっても、バランスよく並進駆動・並進・回転自由度機構装置６が荷重を支持し、さらに、バランスよくテーブル４を各方向への並進移動や、回転移動を精度良く行うことができるのである。
【００４１】
なお、実施例５では、実施例２や実施例４と同じ構成となる並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図や構成図を示していないが、各第２の動作検出手段４２を並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の回転自由度部１２に付加し、回転移動量を検出し、各第２動作量補正演算手段４４により移動量の補正を行うようにしても良い。
また、実施例１から実施例５は、４つの並進駆動・並進・回転自由度機構装置を図４のように配置したが、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６の数や配置は、図示した例にこだわらず、テーブルを直交する２つの並進移動と回転移動できるように、並進駆動・並進・回転自由度機構装置を３つ以上用いて、リニアモータ１の正負の動作方向で他の並進自由度部１１と回転自由度部１２の方向が確定できるように配置すれば良い。
テーブルの回転移動や並進移動と、各リニアモータの動作量や、リニアモータ１以外の移動部分である回転自由度部１２と並進自由度部１３の動作量の関係は幾何学的に決定でき、各稼動部の動作量を検出し、各動作量をリニアモータ１の動作で補正しながらテーブル４を移動できる。
【００４２】
また、並進駆動・並進・回転自由度機構装置６を回転自由度部１２と並進自由度部１３の組み合わせ違いを２種類示したが、いずれもテーブル４の動作量と電動機(リニアモータ)１の関係は幾何学的に決定できるので、各々に適した指令を生成するようにすれば、混在して使用しても良い。
このようにして、テーブル４が大型化して重荷重になっても、バランスよく並進駆動・並進・回転自由度機構モジュール６が荷重を支持し、更に、バランスよくテーブル４を各方向への並進移動や、回転移動を精度良く行うことができる。
【００４３】
本発明は、並進駆動・並進・回転自由度機構装置によって、リニアモータをすべて下部に構成することによって、テーブルが大型化しても、テーブル高さを抑えて構成とすることができるので装置高さの小型化という用途にも適用できる。
また、並進駆動・並進・回転自由度機構装置のリニアモータを付加しない自由度の移動を検出し、その補正を行うのでテーブルの移動の精度が向上し、テーブルに外力が掛かり位置ずれが発生しても、迅速に補正できる効果がある。
さらに、装置が大型化しても、特殊な大型リニアモータを使用せず、標準的なリニアモータを複数利用して、駆動力を分散して構成できるので、装置部品の納期やコストの面で、特殊品に比べて安易に調達できるという利点もある。
このような利点から、大型液晶製造ライン、大判ウェハーを使用する半導体製造ラインに導入できる好適な装置である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１を示す２次元位置決め装置の概略図である。
【図２】図１に示す２次元位置決め装置の構成図である。
【図３】図１に示す並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図である。
【図４】図１に示す２次元位置決め装置の上面図および並進駆動・並進・回転自由度機構装置の配置を示す図である。
【図５】図１に示す次元位置決め装置のテーブルの回転移動を示す図である。
【図６】図１に示す２次元位置決め装置のテーブルの並進移動を示す図である。
【図７】図１に示す２次元位置決め装置の対象物の位置補正方法を示す図である。
【図８】本発明の実施例２を示す２次元位置決め装置の概略図である。
【図９】図８に示す並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図である。
【図１０】図８に示す２次元位置決め装置のテーブルの回転移動を示す図である。
【図１１】図８に示す２次元位置決め装置のテーブルの並進移動を示す図である。
【図１２】本発明の実施例３を示す２次元位置決め装置の構成図である。
【図１３】図１２に示す並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図である。
【図１４】本発明の実施例４を示す２次元位置決め装置の構成図である。
【図１５】図１４に示す並進駆動・並進・回転自由度機構装置の概略図である。
【図１６】本発明の実施例５を示す２次元位置決め装置の構成図である。
【図１７】従来のリニアモータを内蔵したステージ装置の一実施例を示し，一方向であるＸ方向から見た正面図である。
【図１８】図１７に示すステージ装置を示す平面図である。
【図１９】従来の２軸平行・１軸旋回運動案内機構の一部破断分解斜視図である。
【図２０】図１９に示す２軸平行・１軸旋回運動案内機構を用いた２軸平行・１軸旋回テーブル装置を示す図である。
【図２１】図１９に示すテーブルの平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  電動機
２  動作量検出手段
３  制御器
４  テーブル
５  対象物
６  並進駆動・並進・回転自由度機構装置
７  機台部
８  指令器
９  ２次元位置センサ
１０  補正量算出手段
１１  並進駆動部
１２  回転自由度部
１３  並進自由度部
２１  直動案内
２２  直動案内ブロック
２３  回転用軸受
４２  第２の動作量検出手段
４３  第３の動作量検出手段
４４  第２動作量補正演算手段
４５  第３動作量補正演算手段
【図１】
2006215950.tif 000003
【図２】
2006215950.tif 000004
【図３】
2006215950.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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