(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータに備えるサーボ機構によって可動テーブルを目標位置に移動させるようにした精密位置決めステージに用いられ、前記可動テーブルの移動方向に沿って延在し可動テーブルを載置した固定台に固定されたプレート部材と、前記可動テーブルに中央部が取り付けられ前記プレート部材を挟み込んで前記可動テーブルを制動するバネブレーキと、前記バネブレーキの両端部を駆動制御するエアシリンダとを備え、前記プレート部材と前記バネブレーキとは同一の材料で成形されており、前記エアシリンダにエアが供給されると前記バネブレーキによる前記プレート部材の挟み込みが解除されるリニアディスクブレーキであって、前記エアシリンダは第１及び第２のエアシリンダで構成されており、前記第１及び前記第２のエアシリンダはそのシリンダ軸が互いに予め定められた角度をもつように配置されており、前記バネブレーキはその両端部がそれぞれ前記第１及び前記第２のエアシリンダに固定されており、前記中央部と前記両端部との間には前記プレート部材を挟み込む挟み込み部が形成されていることを特徴とするリニアディスクブレーキ。
【請求項２】
請求項１に記載された精密位置決めステージ用のリニアディスクブレーキの制御方法において、前記サーボ機構によって前記可動テーブルを前記目標位置に移動した後、前記バネブレーキによって前記プレート部材が挟み込まれると、前記サーボ機構がオフされるようにしたことを特徴とする精密位置決めステージ用リニアディスクブレーキの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアディスクブレーキに関し、特に、リニアモータ駆動ステージのを制動する際に用いられるリニアディスクブレーキに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、サーボアクチュエータ（サーボモータを備えるアクチュエータ）を用いた超精密位置決めステージにおいて、震え及びずれ等を伴うことなくステージを精度よく位置決めすることが要求されている（以下震え及びずれ等を伴うことなく精度よく位置決めすること「整定」という）。このような整定に当たっては、ミクロンオーダーからナノオーダーへとその要求が厳しくなっており、特に、情報機器製造装置及び検査装置等の分野で、このような要求がある。
【０００３】
ここで、図５を参照して、リニアモータ駆動の精密位置決めステージについて概説する。
【０００４】
図示の精密位置決めステージはリニアモータ１１で駆動されており、テーブル（ステージ）１２はガイド系１３によって予め定められた方向にガイドされつつ、リニアモータ１１によって駆動制御されて所望の位置に移動する。ガイド系１３は、支持体１３ａを備えており、テーブル１２は、ガイド面１３ｂによって支持体１３ａに支持されている。
【０００５】
ガイド系１３としては、例えば、空気式又はガス静圧案内が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の精密位置決めステージの整定性を考えると、ステージを制動停止した際に生じるスティックススリップ（停止した際のボールベアリングのひっかかりやすべり）及び潤滑不足によるトライポロジ問題（相対運動しながら互いに影響を及ぼしあう２つの表面の間に起こる全ての現象を対象とする科学の問題）等に対する対策が施されておらず、さらに、サーボアクチュエータを用いる場合には、サーボアクチュエータから微小振動の影響を受け、ステージを数乃至数十ナノレベルで整定させることが極めて難しいという問題点がある。つまり、ステージを整定させる場合に、従来のように、サーボをかけた状態では、ガイド系の摩擦及びサーボ系の振動等によってステージをナノレベルで整定させることが難しいという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、精密位置決めステージにおいて、ステージをナノレベルで整定することのできるリニアディスクブレーキを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、リニアモータに備えるサーボ機構によって可動テーブルを目標位置に移動させるようにした精密位置決めステージに用いられ、前記可動テーブルの移動方向に沿って延在し可動テーブルを載置した固定台に固定されたプレート部材と、前記可動テーブルに中央部が取り付けられ前記プレート部材を挟み込んで前記可動テーブルを制動するバネブレーキと、前記バネブレーキの両端部を駆動制御するエアシリンダとを備え、前記プレート部材と前記バネブレーキとは同一の材料で成形されており、前記エアシリンダにエアが供給されると前記バネブレーキによる前記プレート部材の挟み込みが解除され、前記エアシリンダは第１及び第２のエアシリンダで構成されており、前記第１及び前記第２のエアシリンダはそのシリンダ軸が互いに予め定められた角度をもつように配置されており、前記バネブレーキの両端部がそれぞれ前記第１及び前記第２のエアシリンダに固定され、前記中央部と前記両端部との間には前記プレート部材を挟み込む挟み込み部が形成されていることを特徴とするリニアディスクブレーキが得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１を参照して、図示の精密位置決めステージにはリニアディスクブレーキが備えられており、ステージ（可動テーブル）１２は、このリニアディスクブレーキによって制動制御される。図５に関連して説明したように、可動テーブル１２は、ガイド系（図示せず）によって予め定められた方向にガイドされつつ、リニアモータ（図示せず）によって駆動制御されて所望の位置に移動する。ガイド系は、支持体を備えており、可動テーブル１２は、ガイド面によって支持体に支持されている。
【００１１】
可動テーブル１２の下方には、可動テーブル１２の移動方向に沿ってプレート２１が配設されており、このプレート２１は固定台２２にボルト２１ａによって固定されている。可動テーブル１２の下面には取り付けプレート２３が取り付けられており、この取り付けプレート２３の両端部にはそれぞれフランジ部２３ａ及び２３ｂが形成されている。そして、フランジ部２３ａ及び２３ｂにはそれぞれ駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂの一端が取り付けられ、駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂは、駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂのシリンダ軸が鉛直軸に対して所定の角度をもつように配置される。この所定の角度は、例えば、４５度である。
【００１２】
図示のように、駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂの他端にはバネブレーキ２５が取り付けられている。このバネブレーキ２５は、一つのバネ部材から形成されており、バネ部材の中央部がボルトによって取り付けプレート２３に固定されている。このバネ部材は固定箇所から下方に延び、プレート２１を挟み込む部分が形成されている。つまり、バネ部材にはプレート２１側に湾曲する湾曲部２５ａが形成されており、この湾曲部２５ａによって後述するようにしてプレート２１が挟み込まれる。そして、バネ部材は、その両端部が外方向に折り曲げられてそれぞれ駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂの他端に取り付けられている。つまり、バネ部材の両端部はボルト等によってシリンダ軸に固定されている。
【００１３】
ここで、プレート２１とバネブレーキ２５との摩擦係数を大きくするため、プレート２１とバネ部材とは、同一の材料で成形されており、例えば、ベリリウム銅等の材料が用いられる。また、駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂとして、クリーンルーム等にも十分対応可能なエア式シリンダが用いられる。
【００１４】
ここで、図２乃至図４を参照して、いま、駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂにエアが供給されていない状態では、バネブレーキ２５の両端はその弾性力によって内側に狭まろうとしており、これによって、バネブレーキ２５の湾曲部２５ａにも内方向に狭まろうとする力が働き、この結果、プレート２１が湾曲部２５ａに挟み込まれて、可動テーブル１２は停止状態となっている（図２参照）。
【００１５】
上述の状態において、可動テーブル１２を所望の位置（目標位置）に移動する場合、まず、駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂにエアを供給する。この結果、図３に実線矢印で示すように、駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂのシリンダ軸が上方に移動し、バネブレーキ２５の両端が駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂによって外側に広げられる。この結果、バネブレーキ２５の湾曲部２５ａも実線矢印で示すように、外側に押し広げられ、プレート２１のバネブレーキ２５による挟み込みが解除される。つまり、バネブレーキ２５が開状態となる（図３参照）。その後、サーボロック状態でリニアモータによって可動テーブル１２を目標位置に移動させる。
【００１６】
可動テーブル１２を目標位置に移動させた後、駆動シリンダ２４ａ及び２４ｂへのエアの供給を停止する。これによって、バネブレーキ２５の両端は、その弾性力によって実線矢印で示すように内側に狭まり、バネブレーキ２５の湾曲部２５ａにも内方向に狭まろうとする力が働き、この結果、プレート２１が湾曲部２５ａに挟み込まれる。つまり、バネブレーキ２５が閉状態となって、プレート２１がバネブレーキ２５に挟み込まれて可動テーブル１２が完全に停止状態となる（図４参照）。その後、サーボロック状態が解除されて、サーボオフ状態となり、可動テーブル１２を完全に整定する。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、バネブレーキとこのバネブレーキによって挟み込まれるプレートとを同一の材料で成形するようにしたから、ガイド系の摩擦によるスティックススリップを防止することができ、しかもバネブレーキが閉状態の際、リニアモータによるサーボ機構を完全にオフとするようにしたから、サーボ系振動の影響を全く受けることがなく、可動テーブルをナノレベルで整定することができるという効果がある。
【００１８】
さらに、本発明では、一対の駆動シリンダ（エアシリンダ）によってバネ部材を駆動して、バネ部材によって可動テーブルを制動するようにしたから、エアシリンダによる押圧のばらつきを相殺でき、この結果、精度よく可動テーブルを制動できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリニアディスクブレーキの一例を示す図である。
【図２】リニアディスクブレーキによって可動テーブルが停止している状態を示す図である。
【図３】可動テーブルを移動させる際のリニアディスクブレーキの解除を説明するための図である。
【図４】可動テーブル移動後のリニアディスクブレーキの動作を説明するための図である。
【図５】リニアモータを用いた精密位置決めステージを示す図である。
【符号の説明】
１１  リニアモータ
１２  テーブル（ステージ）
１３  ガイド系
２１  プレート
２２  固定台
２３  取り付けプレート
２４ａ、２４ｂ  駆動シリンダ
２５  バネブレーキ
【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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