(57)【要約】【課題】  Ｘ軸とＹ軸との直角度を容易に実現するＸ−Ｙステージを提供する。【解決手段】  Ｘ軸方向に貫通して開口された第１の開口部１０に直交して互いに平行に形成された第２、第３の開口部１２を有するサドル１と、サドル１がＸ軸上にて移動可能となる第１の開口部１０内に挿入されたＸガイド柱体２と、サドル１の第２、第３の開口部１１、１２に一端が挿入された真直な第１、第２のＹガイド柱体３、４と、第１、第２のＹガイド柱体３、４をＹ軸上に平行状態にて保持するために第１、第２のＹガイド柱体３、４の他端を保持する保持体５と、保持体５をＸ軸方向移動可能に支持する支持手段６と、第１、第２のＹガイド柱体３、４の他端を保持体６で保持した状態で第１、第２のＹガイド柱体２、３の第２、第３の開口部１１、１２への挿入長を調整しステージ部７のＹ軸上の移動軌跡とＸ軸との直角度を調整する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するＸ軸上およびＹ軸上を移動して二次元平面内の所望位置に物体を移動させるＸ−Ｙステージにおいて、Ｘ軸方向に貫通して開口された第１の開口部と上記第１の開口部に直交して互いに平行に２カ所に形成された第２の開口部および第３の開口部とを有するサドルと、上記サドルがＸ軸上にて移動可能となるように上記第１の開口部内に挿入されＸ軸上に固定された真直なＸガイド柱体と、上記サドルの第２および第３の開口部に一端がそれぞれ挿入された真直な第１のＹガイド柱体および第２のＹガイド柱体と、上記第１および第２のＹガイド柱体をＹ軸上に平行状態にて保持するために上記第１および第２のＹガイド柱体の他端を保持する保持体と、上記保持体をＸ軸方向に移動可能に支持する支持手段と、上記第１および第２のＹガイド柱体に跨って配設されかつ上記第１および第２のＹガイド柱体上をＹ軸方向に移動可能に形成され上記物体を載置するステージ部とを備え、上記第１および第２のＹガイド柱体は当該一端を上記第２および第３の開口部に挿入し当該他端を上記保持体にて保持した状態で上記第１および第２のＹガイド柱体の一端の上記第２および第３の開口部への挿入長を調整することにより上記ステージ部のＹ軸上の移動軌跡とＸ軸との直角度を調整することを特徴とするＸ−Ｙステージ。
【請求項２】
上記Ｘガイド柱体の外形が円柱形にて成ることを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項３】
上記各Ｙガイド柱体の外形が円柱形にて成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項４】
上記ステージ部は、Ｙ軸方向に貫通して開口された第４の開口部および第５の開口部を有し、上記第４および第５の開口部に上記第１および第２のＹガイド柱体を挿入してＹ軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項５】
上記サドルの第２および第３の開口部の開口端に上記サドルと一体にて成り上記第１および第２のＹガイド柱体の一端を上記第２および第３の開口部内に挿入した状態にて狭持可能なクランプ部を備え、上記第１のＹガイド柱体および第２のＹガイド柱体の一端は上記各クランプ部にて狭持され上記サドルに固持されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＸ−Ｙステージ。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ−ＹステージのＸ−Ｙ軸調整方法において、
上記第１および第２のＹガイド柱体の一端を上記サドルの第２および第３の開口部に挿入して上記クランプ部にて一旦締結するとともに当該他端を上記保持体にて保持し、
上記サドルをＸ軸上に移動させそのゲージ出力からＸ−ＹゲージのＸ軸方向位置を設定し、
上記ステージ部をＹ軸上に移動しそのゲージ出力から傾きを検出し、
検出された傾き量から上記第１または第２のＹガイド柱体のいずれかを調整Ｙガイド柱体として設定し、
上記調整Ｙガイド柱体の一端が挿入されたクランプ部から所定距離の上記調整Ｙガイド柱体の箇所に調整クランプ手段を締結し、
当該クランプ部と調整クランプ手段との間にジャッキ手段を挿入し、
当該クランプ部の締結をゆるめ、
上記調整Ｙガイド柱体と上記クランプ部との距離を広げるように上記ジャッキ手段にて調整し、
再度上記ステージ部をＹ軸上に移動しそのゲージ出力から傾きを検出し当該傾きが許容範囲内か否か確認し、
許容範囲外ならば再度上記ジャッキ手段による調整を行い、
許容範囲内ならば当該クランプ部を締結し、
上記ジャッキ手段および調整クランプ手段を取り外すことを特徴とするＸ−Ｙ軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ軸に対するＹ軸の直角度が簡単な構成で容易に高精度のレベルで実現することができるＸ−Ｙステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ−Ｙステージは、Ｘ軸およびＹ軸があらかじめ基台にて形成されており、この直角度によりＸ−Ｙステージの精度がほぼ確定されるため、この基台を精密に製造する必要があった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５８９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の場合、基台を精密に製造する必要があるため、製造コストがかかりＸ−Ｙステージが高価になるという問題点があった。また、基台の製造後においてさらなる精度向上のための調整をすることは困難であるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、互いに直交するＸ軸上およびＹ軸上を移動して二次元平面内の所望位置に物体を移動させるＸ−Ｙステージにおいて、Ｘ軸方向に貫通して開口された第１の開口部と第１の開口部に直交して互いに平行に２カ所に形成された第２の開口部および第３の開口部とを有するサドルと、サドルがＸ軸上にて移動可能となるように第１の開口部内に挿入されＸ軸上に固定された真直なＸガイド柱体と、サドルの第２および第３の開口部に一端がそれぞれ挿入された真直な第１のＹガイド柱体および第２のＹガイド柱体と、第１および第２のＹガイド柱体をＹ軸上に平行状態にて保持するために第１および第２のＹガイド柱体の他端を保持する保持体と、保持体をＸ軸方向に移動可能に支持する支持手段と、第１および第２のＹガイド柱体に跨って配設されかつ第１および第２のＹガイド柱体上をＹ軸方向に移動可能に形成され物体を載置するステージ部とを備え、第１および第２のＹガイド柱体は当該一端を第２および第３の開口部に挿入し当該他端を保持体にて保持した状態で第１および第２のＹガイド柱体の一端の第２および第３の開口部への挿入長を調整することによりステージ部のＹ軸上の移動軌跡とＸ軸との直角度を調整するものである。
【０００６】
また、本発明のＸ−ＹステージのＸ−Ｙ軸調整方法は、
第１および第２のＹガイド柱体の一端をサドルの第２および第３の開口部に挿入してクランプ部にて一旦締結するとともに当該他端を保持体にて保持し、
サドルをＸ軸上に移動させそのゲージ出力からＸ−ＹゲージのＸ軸方向位置を設定し、
ステージ部をＹ軸上に移動しそのゲージ出力から傾きを検出し、
検出された傾き量から第１または第２のＹガイド柱体のいずれかを調整Ｙガイド柱体として設定し、
調整Ｙガイド柱体の一端が挿入されたクランプ部から所定距離の調整Ｙガイド柱体の箇所に調整クランプ手段を締結し、
当該クランプ部と調整クランプ手段との間にジャッキ手段を挿入し、
当該クランプ部の締結をゆるめ、
調整Ｙガイド柱体とクランプ部との距離を広げるようにジャッキ手段にて調整し、
再度ステージ部をＹ軸上に移動しそのゲージ出力から傾きを検出し当該傾きが許容範囲内か否か確認し、
許容範囲外ならば再度ジャッキ手段による調整を行い、
許容範囲内ならば当該クランプ部を締結し、
ジャッキ手段および調整クランプ手段を取り外すものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、互いに直交するＸ軸上およびＹ軸上を移動して二次元平面内の所望位置に物体を移動させるＸ−Ｙステージにおいて、Ｘ軸方向に貫通して開口された第１の開口部と第１の開口部に直交して互いに平行に２カ所に形成された第２の開口部および第３の開口部とを有するサドルと、サドルがＸ軸上にて移動可能となるように第１の開口部内に挿入されＸ軸上に固定された真直なＸガイド柱体と、サドルの第２および第３の開口部に一端がそれぞれ挿入された真直な第１のＹガイド柱体および第２のＹガイド柱体と、第１および第２のＹガイド柱体をＹ軸上に平行状態にて保持するために第１および第２のＹガイド柱体の他端を保持する保持体と、保持体をＸ軸方向に移動可能に支持する支持手段と、第１および第２のＹガイド柱体に跨って配設されかつ第１および第２のＹガイド柱体上をＹ軸方向に移動可能に形成され物体を載置するステージ部とを備え、第１および第２のＹガイド柱体は当該一端を第２および第３の開口部に挿入し当該他端を保持体にて保持した状態で第１および第２のＹガイド柱体の一端の第２および第３の開口部への挿入長を調整することによりステージ部のＹ軸上の移動軌跡とＸ軸との直角度を調整するので、Ｘ軸に対するＹ軸の直角度を簡単な構成で容易に高精度のレベルで実現することができる。
【０００８】
また、本発明のＸ−ＹステージのＸ−Ｙ軸調整方法は、
第１および第２のＹガイド柱体の一端をサドルの第２および第３の開口部に挿入してクランプ部にて一旦締結するとともに当該他端を保持体にて保持し、
サドルをＸ軸上に移動させそのゲージ出力からＸ−ＹゲージのＸ軸方向位置を設定し、
ステージ部をＹ軸上に移動しそのゲージ出力から傾きを検出し、
検出された傾き量から第１または第２のＹガイド柱体のいずれかを調整Ｙガイド柱体として設定し、
調整Ｙガイド柱体の一端が挿入されたクランプ部から所定距離の調整Ｙガイド柱体の箇所に調整クランプ手段を締結し、
当該クランプ部と調整クランプ手段との間にジャッキ手段を挿入し、
当該クランプ部の締結をゆるめ、
調整Ｙガイド柱体とクランプ部との距離を広げるようにジャッキ手段にて調整し、
再度ステージ部をＹ軸上に移動しそのゲージ出力から傾きを検出し当該傾きが許容範囲内か否か確認し、
許容範囲外ならば再度ジャッキ手段による調整を行い、
許容範囲内ならば当該クランプ部を締結し、
ジャッキ手段および調整クランプ手段を取り外すので、Ｘ軸に対するＹ軸の直角度を簡単な行程で容易に高精度のレベルで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明におけるＸ−Ｙステージの構成を示す上面図、図２は図１に示したＸ−Ｙステージの構成を示す側面図、図３は図１に示したＸ−Ｙステージのサドルのみの構成を水平断面で示す図、図４は図１に示したＸ−Ｙステージの保持部のみの構成を垂直断面で示す図、図５は図１に示したＸ−Ｙステージのステージ部のみの構成を水平断面で示す図である。
【００１０】
図において、互いに直交するＸ軸上およびＹ軸上を移動して二次元平面内の所望位置に物体を移動させるＸ−Ｙステージを平面テーブルに載置するため、Ｘ軸方向に所定の間隔を隔てて配設されるＹ軸基柱１００とＹ軸方向に所定の間隔を隔てて配設されるＸ軸基柱１０１とを互いに結合させて成る基台１０２と、この基台１０２のＸ軸方向においてＸ−ＹステージのＸ軸方向を固定するための剛体にて成るＸ軸支持部１０３を備える。
【００１１】
そして、Ｘ−Ｙステージは以下のものにて構成されている。
サドル１はＸ軸方向に貫通して開口された第１の開口部１０と第１の開口部１０に直交して互いに平行に２カ所に形成された第２の開口部１１および第３の開口部１２とを有する。さらに、サドル１の第２および第３の開口部１１、１２の開口端にはサドル１と一体にて成り後述する第１および第２のＹガイド柱体の一端を第２および第３の開口部１１、１２内に挿入した状態にて狭持可能なクランプ部１３、１４をそれぞれ備えている。このクランプ部１３、１４はその上部がサドル１から切り離された状態にてなり、下部はサドル１と一体に形成されており、これら上部から下部に至る貫通孔１５にボルトを挿入して締め上部と下部とを引き寄せることによりクランプ部１３、１４に配設された第１および第２のＹガイド柱体をサドル１に締結できるものである。
【００１２】
さらに、サドル１がＸ軸上にて移動可能となるように第１の開口部１０内に挿入されＸ軸上に両端２０、２１がＸ軸支持部１０３に固定された真直なＸガイド柱体２を備え、このＸガイド柱体２は外形が円柱形にて成る筒柱体にて形成され、サドル１とＸガイド柱体２とはサドル１の第１の開口部１０内部において、無摺動型ボールベアリングにより移動可能に形成されている。また、Ｘガイド柱体２上におけるサドル１のＸ軸移動手段はＸガイド柱体２に配設されているラックアンドピニオンにより構成されており、これを駆動するＸ軸ハンドル１１０を備える。また、サドル１のＸ軸方向の移動距離の測定を行うＸ軸測定手段１２０はＸガイド柱体２の端部２０からＸ軸カウンタ部１２１までのワイヤ１２２を用いて測定され、移動距離はＸ軸カウント表示部１２３に表示される。
【００１３】
また、サドル１の第２および第３の開口部１１、１２に一端がそれぞれ挿入されクランプ部１３、１４にて締結され真直な第１のＹガイド柱体３および第２のＹガイド柱体４を備える。これら第１および第２のＹガイド柱体３、４はそれぞれ外形が円柱形にて成る筒柱体にて形成されている。そして、第１および第２のＹガイド柱体３、４をＹ軸上に平行状態にて保持するために第１および第２のＹガイド柱体３、４の他端を保持開口部５０、５１を介してねじ止めして保持する保持体５を備える。そして、保持体５をＸ軸方向に移動可能に支持する支持手段６を備える。支持手段６は保持体５の下端の支持開口部５４、５５に車輪６０をそれぞれ備え、その車輪６０を基台１０２のＸ軸基柱１０１上に沿うよう形成されている。また、保持体５の上部には後述する滑車を配設するための配置孔５２が形成されている。
【００１４】
また、Ｙ軸方向に貫通して開口された第４の開口部７０および第５の開口部７１を有し、第４および第５の開口部７０、７１に第１および第２のＹガイド柱体３、４を挿入してＹ軸方向に移動可能に構成され物体を載置するステージ部７とを備える。ここでは物体はステージ部７の中央部に形成されているキー溝付き開口部７２に挿入され配設される例えばドリル７３などが考えられる。また、このドリル７３の手動昇降を行うハンドル手段７４がステージ部７に設置されており、ドリル７３を必要に応じて昇降させて利用することができる。また、ドリル７３の昇降を自動にて行う手段はサドル１近傍に形成されている（図示省略）。さらに、ステージ部７上を覆うための覆い部７５を備える。
【００１５】
第１および第２のＹガイド柱体３、４上におけるステージ部７のＹ軸移動手段１３０はサドル１からステージ部７を介して第１および第２のＹガイド柱体３、４の保持体５の上部に取り付けられた滑車１３３（保持体５の上部の配置孔５２内に配設される）から再びステージ部７を介してサドル１に至るように形成されたワイヤ１３１とこのワイヤ１３１を回転により移動させるＹ軸ハンドル１３２とにて成る。また、ステージ部７のＹ軸方向の移動距離の測定を行うＹ軸測定手段１４０を備える。そして、サドル１からステージ部７に近接されたＹ軸カウンタ部１４２までのワイヤ１４１を用いて測定され、移動距離はＹ軸カウント表示部１４３に表示される。
【００１６】
上記に示した、真直なＸガイド柱体２と第１および第２のＹガイド柱体３、４とは、当該各ガイド柱体がＸ−Ｙステージにおいて制御を行う精度に対して十分に対応可能な真直度を有する柱体であることを示すものである。
【００１７】
上記のように構成された実施の形態１のＸ−ＹステージのＸ−Ｙ軸調整方法について説明する。まず、第１および第２のＹガイド柱体３、４の一端をサドル１の第２および第３の開口部１１、１２にそれぞれ挿入して、各クランプ部１３、１４にて一旦締結するとともに他端を保持体５の保持開口部５０、５１にねじ止めして保持する。次に、これら各Ｘガイド柱体２と第１および第２のＹガイド柱体３、４との直角度を測定するために、精度に見合う直角度を測定することができる検査用直角定規を用いる。測定方法としては、図６に示すようにサドル１に取り付けられたＸゲージ２００に検査用直角定規２０１を当接させながら、サドル１をＸガイド柱体２上に移動させ、Ｘゲージ２００のゲージ出力から検査用直角定規２０１の配設位置を決定する。
【００１８】
そして次に、検査用直角定規２０１を所定位置に配設した状態にて、ステージ部７をＹ軸上に移動させ、ステージ部７に取り付けられたＹゲージ２０２に検査用直角定規２０１を当接させて得られるゲージ出力から傾きを検出する。この際、サドル１の各開口部１０、１１、１２の形成位置関係が精密に作成されておりかつ十分正確に設置されていれば、検出される傾きは許容範囲内であり、調整する必要が生じない場合も考えられる。しかしながら実際には、サドル１をそのような高精度のレベルにて製作することは困難であり、また、高価となる。また、要求される直角度の精度が極めて高い場合もある。このような場合、Ｘ−Ｙステージの組み立て時において調整が必要となる場合が生じるが、本願発明は、その調整を簡単な手段、方法で実現するもので、以下、詳細に説明する。
【００１９】
今、検出された傾き量が、例えば図７に示すところの図面上で、上の方向にα°傾いているとする。この傾きの原因として考えられるのは、例えば第１のＹガイド柱体３が上方に傾いている場合、第２のＹガイド柱体４が上方に傾いている場合、第１および第２のＹガイド柱体３、４がともに上方に傾いている場合などが考えられるがいずれの場合においても、その調整方法としては、第１のＹガイド柱体３の一端をサドル１から所望長引き出すか、第２のＹガイド柱体４の一端をサドル１に所望長引っ込めることで、第１、第２のＹガイド柱体３、４および保持体５でなる構造体を、図面上で下方に歪ませることにより行うことができる。また、これらの方法を組み合わせることも考えられる。但し、実際に調整を行う場合、Ｙガイド柱体を所定長サドル内に引っ込めることによる調整は難しい。
【００２０】
ここでは図７のように、第１のＹガイド柱体３が上方にα°傾いている例を示す。そしてまず、第１または第２のＹガイド柱体３、４のいずれかを調整Ｙガイド柱体として設定する。ここでは、第１のＹガイド柱体３の一端の一部をサドル１内から引き出し、第１のＹガイド柱体３の一端のサドル１への挿入長を短くする方法にて行う。よって、第１のＹガイド柱体３を調整Ｙガイド柱体として設定する（図７（ａ））。次に、第１のＹガイド柱体３の一端が挿入されたクランプ部１３から所定距離の第１のＹガイド柱体３の箇所に調整クランプ手段１５０を締結する（図７（ｂ））。次にクランプ部１３と調整クランプ手段１４０との間にジャッキ手段１５１を挿入する（図７（ｃ））。
【００２１】
次に、第１のＹガイド柱体３の一端を締結しているクランプ部１３をゆるめる。次に、第１のＹガイド柱体３のクランプ部１３と調整クランプ部１５０との距離を広げるようにジャッキ手段１５１を調整する（図７（ｄ））。次に、再度ステージ部７をＹ軸上に移動し検査用直角定規２０１を用いたゲージ出力から傾きを検出し、この傾きが許容範囲内か否か確認する。次に、許容範囲外ならば再度ジャッキ手段１５１による調整を行う。また、許容範囲内ならばクランプ部１３を締結し第１のＹガイド柱体３をサドル１に固定する。次に、ジャッキ手段１５１および調整クランプ手段１５０を取り外し、調整を終了する（図７（ｅ））。
【００２２】
また、他の方法としては、第２のＹガイド柱体４の一端をサドル１内へ引っ込め、第２のＹガイド柱体４の一端のサドル１への挿入長を長くすることで傾きの調整を行うこともできる。この場合、第２のＹ軸柱体４を調整Ｙガイド柱体として設定する（図８（ａ））。そして、第２のＹガイド柱体４のクランプ部１４の締結をゆるめ、第２のＹガイド柱体４の他端を金づち２０３で叩いてサドル１の第３の開口部１２への第２のＹガイド柱体４の挿入長を長くする。そして傾きを再度測定し、許容範囲内に入っておれば、クランプ部１４をその状態にて締結し、調整を終了する（図８（ｂ））。
【００２３】
上記のように構成された実施の形態１のＸ−Ｙステージは、Ｘガイド柱体と第１および第２のＹガイド柱体との位置関係を、第１および第２のＹガイド柱体の第１および第２の開口部への挿入長を調整して変更できるようにしたので、Ｘガイド柱体と第１および第２のＹガイド柱体との直角度を高精度のレベルで実現することができ、たとえサドルの第１の開口部と第２および第３の開口部との製作精度が低くとも容易に所望の直角度を得ることができる。
【００２４】
上記実施の形態１のＸ−ＹステージのＸ−Ｙ軸調整方法は調整クランプ手段とジャッキ手段を用いて行う例を示したが、これに限られることはなく、第１および第２のＹガイド柱体の一端を第２および第３の開口部に挿入し当該他端を保持体にて保持した状態で第１および第２のＹガイド柱体の一端の第２および第３の開口部への挿入長を調整することによりステージ部７のＹ軸上の移動軌跡とＸ軸との直角度を調整するものであればよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
また、上記実施の形態１ではサドルの第２および第３の開口部の開口端にサドルと一体にて成り第１および第２のＹガイド柱体の一端を第２および第３の開口部内に挿入した状態にて狭持可能なクランプ部を備える例を示したがこれに限られることはなく、他の手段であっても第１のＹガイド柱体および第２のＹガイド柱体の一端がサドルに固持されるように構成され、着脱可能であればよいことは言うまでもない。
【００２６】
また、上記実施の形態１では、ステージ部は、それに形成された第４および第５の開口部に第１および第２のＹガイド柱体を挿入して形成する例を示したが、これに限られることはなく、他の構造であってもステージ部が第１および第２のＹガイド柱体に跨って配設されかつ第１および第２のＹガイド柱体上をＹ軸方向に移動可能に形成されていればよいことは言うまでもない。
【００２７】
また、上記実施の形態１では、Ｘガイド柱体および第１および第２のＹガイド柱体を筒状柱体にて構成する例を示したこれに限られることはなく、外形が円柱形であれば筒状でない中実柱体でも上記実施の形態１と同様の効果を奏することはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１のＸ−Ｙステージの構成を示した上面図である。
【図２】図１に示したＸ−Ｙステージの構成を示す側面図である。
【図３】図１に示したＸ−Ｙステージのサドルのみの構成を示す断面図である。
【図４】図１に示したＸ−Ｙステージの保持部のみの構成を示す断面図である。
【図５】図１に示したＸ−Ｙステージのステージ部のみの構成を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１のＸ−ＹステージのＸ−Ｙ軸の直角度の測定方法を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１のＸ−ＹステージのＸ−Ｙ軸調整方法を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１のＸ−Ｙステージの他のＸ−Ｙ軸調整方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  サドル、２  Ｘガイド柱体、３  第１のＹガイド柱体、４  第２のＹガイド柱体、
５  保持体、６  支持手段、７  ステージ部、１０  第１の開口部、
１１  第２の開口部、１２  第３の開口部、７０  第４の開口部、７１  第５の開口部、
１５０  調整クランプ手段、１５１  ジャッキ手段。
【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】
2005078486.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005078486.tif 000009
【図８】
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