JP2006095665A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明はステージ装置の大型化に伴いガイドレールの全長を延長できることを課題とする。
【解決手段】 ステージ装置１０は、金属部材を組み合わせた架台１２と、架台１２上に支持された平板状の吸着板１４と、吸着板１４の両側に平行に配置された一対のガイドレール１６と、ガイドレール１６に沿って移動する移動体１８と、移動体１６の両端部をＹ方向に駆動する一対のリニアモータ２０とを有する。ガイドレール１６は、石材を加工した四角柱形状の第１ガイドレール部品１６ａと第２ガイドレール部品１６ｂとを結合させた構成であり、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂは、夫々全長が石材加工機により加工可能な６ｍ程度に加工されている。よって、ガイドレール１６の全長は、複数のガイドレール部品１６ａ，１６ｂを結合することにより、延長することが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明はステージ装置に係り、特にステージの移動をガイドするガイドレールを石材により形成し、且つステージの移動距離を延長できるように構成されたステージ装置に関する。

例えば、ステージ装置では、Ｙ方向に移動するＹステージと、Ｘ方向に移動するＸステージとを有し、Ｙステージが定盤上に固定された一対のＹ方向ガイドレールに沿って移動方向をガイドされ、ＸステージがＹステージに搭載されたＸ方向ガイドレールに沿って移動方向をガイドされる（例えば、特許文献１参照）。このようなステージ装置では、上記定盤上に固定された石材からなるガイドレールに対してステージの両端に結合されたスライダが浮上した状態で移動するように構成されている。

一方、石材を加工する石材加工機では、例えば、全長が６ｍ程度のものまで加工することが可能であるが、ステージの移動距離が６ｍ以上になると、石材によるガイドレールを加工することが難しい。

しかしながら、近年、被搬送体（ワーク）の大型化に伴ってステージ装置が大型化しており、石材の確保、及び石材加工の困難性、さらには重量増大による輸送の困難性などの問題が生じる。

このような問題を解消する手段として、例えば、石材の表面にセラミック層を形成して石材を節約するように加工したものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２２４４８号公報（特許第３３１２２９７号） 特開２０００−２６０６９１号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載されているように石材の表面にセラミック層を形成して石材の使用量を節約するため、ガイドレールを石材とセラミックとから構成した場合、セラミックが石材よりも加工しにくいので、セラミック層の表面の真直度や平坦度を高精度に研磨加工することが難しく、さらにはセラミック自体が石材よりも高価であるのでステージ装置の製造コストが高価になってしまうという問題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決したステージ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

請求項１記載の発明は、架台上に配されたガイドレールを有し、ステージのスライダを前記ガイドレールに沿ってガイドするステージ装置において、前記ガイドレールは、複数の石材を結合させたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、前記架台が、金属部材を組み合わせた構成であることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、前記架台と前記ガイドレールとの間に前記ガイドレールの取付位置を調整する調整機構を配置したことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、前記調整機構を、少なくとも前記ガイドレールの両端及び前記ガイドレールの結合部分に配置したことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のステージ装置であって、前記ステージの移動方向に延在するように平行に配された一対のガイドレールと、前記ステージの両端に連結され、前記一対のガイドレールに沿って移動する一対のスライダと、前記架台上に配置され、前記ステージの下方に対向するように配置され、搬送された被搬送体を吸着する吸着板と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ガイドレールを複数の石材を結合させることにより、ガイドレールの全長を石材加工機による加工範囲よりも延長することができ、被搬送体の大型化にも対応することができる。さらに、ガイドレールの加工精度を維持できると共に、石材のみでガイドレールを構成することにより、製造コストの上昇を抑制することが可能になる。

また、本発明によれば、架台を金属部材を組み合わせた構成とすることにより、架台の全長をガイドレールの全長に応じた長さに延長することが可能であり、且つ石材で架台を構成する場合よりも軽量化を図れる。

また、本発明によれば、架台とガイドレールとの間にガイドレールの取付位置を調整する調整機構を配置することにより、ガイドレールの上下方向及び左右方向の位置調整を行うことが可能になり、ガイドレールを複数の石材を結合させた構成としても、ガイドレールの真直度及び平坦度を高めることができる。さらに、設置現場で組み立た後にガイドレールの真直度及び平坦度を調整することが可能であるので、移動体の移動精度及び安定性を確保することができる。

以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。

図１は本発明によるステージ装置の一実施例を示す平面図である。図２は図１に示すステージ装置の側面図である。図３はステージ装置の正面図である。尚、図２では、後述するガイドレールの接続構造を見やすくするためリニアモータを省略してある。
図１乃至図３に示されるように、ステージ装置１０は、金属部材を組み合わせた架台１２と、架台１２上に支持された平板状の吸着板１４と、吸着板１４の両側に平行に配置された一対のガイドレール１６と、ガイドレール１６に沿って移動する移動体１８と、移動体１６の両端部をＹ方向に駆動する一対のリニアモータ２０とを有する。

ガイドレール１６は、石材を加工した四角柱形状の第１ガイドレール部品１６ａと第２ガイドレール部品１６ｂとを結合させた構成であり、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂは、夫々全長が石材加工機（図示せず）により加工可能な６ｍ程度に加工されている。よって、ガイドレール１６の全長は、複数のガイドレール部品１６ａ，１６ｂを結合することにより、延長することが可能である。また、分割されたガイドレール部品１６ａ，１６ｂを組み合わせることによりガイドレール１６の加工精度を維持できると共に、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂが石材のみで構成されるため、製造コストの上昇を抑制することが可能になる。尚、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合方法については、後述する。

従って、移動体１８のスライダ３２は、図２に示されるように、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂに沿ってＹ方向に移動するストロークＬを延長することが可能になる。

このように、ステージ装置１０は、ガイドレール１６が複数の石材を直列に結合させることにより、被搬送体（図示せず）の大型化に対応しており、例えば、ガイドレール１６の全長が１２ｍ以上のロングストロークでも製造可能な構成である。また、ステージ装置１０では、輸送しやすくするため、工場で組み立てて試運転及び検査した後、分解されて設置現場に搬送される。そして、設置現場で再び組み立てられ、検査及び調整作業が行なわれる。従って、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合は、設置現場での調整作業を行った後に行われる。

架台１２は、前述したように鉄などの金属部材を溶接等により組み合わせた構造であり、具体的には、Ｙ方向に延在する複数のＹ方向金属フレーム２２と、Ｘ方向に延在する複数のＸ方向金属フレーム２４とを格子状に結合させた構成であり、４本の支柱２６により支持されている。このように、架台１２は、金属部材を格子状に組み合わせる構造であるので、被搬送体のサイズに応じた寸法に加工することができ、大型化に対応することが可能である。

吸着板１４は、石材を平板状に加工したものであり、上面に被搬送体を吸着するための真空吸引孔（図示せず）が多数設けられている。そのため、例えば、薄板状に形成された基板などからなる被搬送体は、搬送装置（図示せず）により搬送されると、真空吸引孔の空気が真空ポンプにより吸引されて、吸着板１４の上面に隙間無く密着された状態に保持される。

吸着板１４の下面と架台１２との間には、吸着板１４の高さ位置を調整するための高さ調整部材２８が複数個介在している。この高さ調整部材２８は、例えば、くさび状に形成されたレベルブロックあるいは薄い金属板を挿入するシムなどからなり、吸着板１４の上面が水平となるように高さ位置を調整するものである。

移動体１８は、リニアモータ２０により駆動される一対のスライダ３２と、スライダ３２間を連結するようにＸ方向に横架されたＹステージ３４とを有する。一対のスライダ３２は、夫々ガイドレール１６にガイドされてガイドレール１６の延在方向であるＹ方向に移動するように設けられており、リニアモータ２０からの駆動力を推力として移動体１８を移動させる。

ここで、ガイドレール１６及びリニアモータ２０の取付構造について図４を参照して説明する。図４はガイドレール１６及びリニアモータ２０を拡大して示す縦断面図である。

スライダ３２は、断面がコ字状に形成されており、スライダ３２の凹部３２ａには、ガイドレール１６の上面に対向するように静圧軸受けパッド４２が取り付けられている。また、スライダ３２の垂直面３２ｂ，３２ｃには、ガイドレール１６の左右側面に対向するように静圧軸受けパッド４３，４４が取り付けられている。

従って、スライダ３２は、静圧軸受けパッド４２から噴射された所定圧の空気層によりガイドレール１６の上面に対して数μの隙間を介して浮上した低摩擦状態に支持され、且つ静圧軸受けパッド４３，４４から噴射された所定圧の空気層によりガイドレール１６の左右側面に対してＸ方向の位置をガイドされる。

また、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの左右側面の両側には、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの左右方向位置を調整するための位置調整機構４６が複数配設されている。さらに、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの下面と架台１２との間には、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの高さ位置を調整するための高さ調整部材４８が配設されている。

位置調整機構４６は、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの両側から押圧してガイドレール１６のＸ方向の歪みを調整するように構成されており、少なくともガイドレール部品１６ａ，１６ｂの両端２箇所と、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの長手方向の中間位置に設けられている。また、位置調整機構４６は、設置現場でガイドレール部品１６ａ，１６ｂの真直度及び平行度をレーザ干渉計または電子水準器を用いて計測してずれがないように調整する。

ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの真直度及び平行度をできるだけゼロに近づけるため、位置調整機構４６によるＸ方向位置調整作業は、繰り返し行うことにより調整精度を高められる。この位置調整機構４６によるＸ方向位置調整作業は、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合作業の前に行う。

位置調整機構４６は、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの左右側面に対向する位置に配置された固定部材５０と、固定部材５０に水平方向から螺入された調整ボルト５２と、調整ボルト５２の先端に設けられた円盤状の押圧パッド５４とを有する。

位置調整機構４６は、固定用ボルト５２を工具により回すことにより押圧パッド５４がガイドレール部品１６ａ，１６ｂの側面を押圧することができるので、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの真直度及び平行度を測定しながら固定用ボルト５２の締め付け位置を調整することでガイドレール部品１６ａ，１６ｂのＸ方向位置を正確に調整することができる。

高さ調整部材４８は、前述したこの高さ調整部材２８と同様に、例えば、くさび状に形成されたレベルブロックあるいは薄い金属板を挿入するシムなどからなり、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂが水平となるように高さ位置を調整するものである。また、高さ調整部材４８による高さ調整は、設置現場でガイドレール部品１６ａ，１６ｂの真直度をレーザ干渉計または電子水準器を用いて計測してガイドレール部品１６ａ，１６ｂの上面が水平となるように調整する。

尚、高さ調整部材４８による高さ調整作業もガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合作業の前に行う。

このように、設置現場において、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合させた後に位置調整機構４６及び高さ調整部材４８による調整を行ってガイドレール１６の真直度及び平坦度を調整することが可能であるので、移動体１８の移動精度及び安定性を確保することができる。

上記位置調整機構４６及び高さ調整部材４８による調整が終了すると、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの上下方向に貫通するボルト挿通孔５８に挿通された固定用ボルト６０を締め付けて架台１２に固定された埋め込み型のめねじ部材６２に螺入させてガイドレール部品１６ａ，１６ｂを固定する。尚、ボルト挿通孔５８は、Ｘ方向の長孔であり、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂのＸ方向の位置調整を妨げないように形成されている。

また、スライダ３２には、リニアモータ２０のコイル部（移動子）７０を支持する支持部７２が取り付けられており、コ字状のヨーク７４の内側には、リニアモータ２０の磁石（固定子）７６がＹ方向に延在形成されている。従って、スライダ１８は、リニアモータ２０のコイル部７０と磁石７６との間で発生する推力により駆動されてＹ方向に移動する。

よって、移動体１８の両端に配置された一対のスライダ３２は、リニアモータ２０の駆動力を付与されることにより一対のガイドレール１６によりガイドされながらＹ方向に並進する。

また、上記ヨーク７４は、保持部材７８により所定高さ位置に保持されており、保持部材７８は、架台１２の側面に取り付けられたリニアモータ用ブラケット８０に固定されている。リニアモータ用ブラケット８０は、架台１２に対して着脱可能に取り付けられているため、輸送時に邪魔にならないように外しておくことができ、設置現場で取り付けるようにしても良い。

ここで、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合方法について図５及び図６を参照して説明する。図５はガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合部分を拡大して示す側面図である。図６は図５中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。

図５及び図６に示されるように、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの端部の両側面には、Ｙ方向に延在する結合用溝８４が設けられている。この結合用溝８４は、側面に開口を有するＵ字状の断面形状に形成されている。そして、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの端部が突き合わされると、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂに設けられた一対の結合用溝８４が連通し、１本の溝となる。

ガイドレール部品１６ａ，１６ｂは、前述した位置調整機構４６及び高さ調整部材４８による位置調整が終了すると、高さ位置及び左右方向位置が一致するため、一対の結合用溝８４が連通した状態になる。この後、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの両端部の隙間に接着剤が注入され、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂが固着される。さらに、一対の結合用溝８４に金属製の結合部材８６が側方から挿入され、続いて、結合用溝８４にも接着剤８８（梨地模様で示す）が注入される。

結合部材８６は丸棒形状に形成されているので、結合用溝８４に接着剤８８が注入されると、毛管現象により結合部材８６と結合用溝８４の内壁との隙間全体に接着剤が供給される。接着剤は、石材を固着するのに適した特性を有するため、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの端部を強固に固着することができる。また、結合用溝８４の内部に埋め込まれた結合部材８６によって、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合強度が高められ、スライダ３２が通過した際にかかる荷重に耐えるのに十分な結合強度が確保される。

結合部材８６をガイドレール部品１６ａ，１６ｂの側方から結合用溝８４に挿入する構成であるので、位置調整されたガイドレール部品１６ａ，１６ｂを動かさないように両部材を固着することができると共に、スライダ３２が通過する領域から外れた位置に結合用溝８４が設けられているので、結合部材８６がスライダ３２の移動を妨げないように結合させることが可能になっている。

また、上記接着剤が液状から硬化すると、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの表面にはみ出した接着剤を研磨して除去すると共に、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂのつなぎ部分に段差がないように研磨加工を施す。これにより、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合部分の平坦度が確保される。従って、スライダ３２は、ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合部分を通過した際にぶれることがなく、安定状態のまま移動することが可能になる。

図７は実施例２の高さ調整機構を示す縦断面図である。尚、図７において、上記実施例と同一部分には同一符号を付して説明する。
図７に示されるように、高さ調整機構９０は、ガイドレール１６ａ，１６ｂを上下方向に貫通するボルト挿通孔９２と、ボルト挿通孔９２の内部に固着されたナット９４と、ナット９４に螺入された高さ調整ボルト９６とを有する。高さ調整ボルト９６は、ボルト挿通孔９２の上方から挿入されてナット９４に螺入されており、その端部が架台１２に当接するように突出している。従って、高さ調整ボルト９６を工具により回動させることで、ガイドレール１６ａ，１６ｂの下面より突出する長さが調整され、架台１２の上面に対する高さ位置が調整される。

高さ調整ボルト９６による高さ調整は、設置現場でガイドレール部品１６ａ，１６ｂの真直度をレーザ干渉計または電子水準器を用いて計測してガイドレール部品１６ａ，１６ｂの上面が水平となるように調整する。また、高さ調整機構９０では、高さ調整ボルト９６を工具で回すだけなので、比較的短時間に高さ調整できると共に、高さ調整ボルト９６の回動角度によって高さ位置を微調整することができる。

この高さ調整機構９０は、上記実施例１の高さ調整部材４８の代わりに設けられており、固定用ボルト６０とは別個に設けられている。

図８は実施例３の平面図である。尚、図８において、上記実施例と同一部分には同一符号を付して説明する。
図８に示されるように、実施例３のステージ装置100では、ガイドレール１６が、石材を加工した四角柱形状の第１〜第３ガイドレール部品101〜103を一列に結合させた構成である。ガイドレール１６の中間に位置する第２ガイドレール部品102は、全長が石材加工機（図示せず）により加工可能な６ｍ程度に加工されている。また、第２ガイドレール部品102の全長は、スライダ３２の移動範囲と同じ寸法、あるいはスライダ３２の移動範囲より若干長い寸法に形成されており、スライダ３２が第１〜第３ガイドレール部品101〜103の結合部分を通過しないように形成されている。

また、第２ガイドレール部品102の両端に結合される第１、第３ガイドレール部品101，103は、第２ガイドレール部品102よりも全長が短く形成されており、例えば２〜４ｍ程度に形成されている。よって、ガイドレール１６の全長を延長することが可能である。

第１〜第３ガイドレール部品101〜103の結合方法は、前述した実施例の結合方法と同じため、その説明を省略する。

このようにガイドレール１６を複数のガイドレール部品を一列に結合することにより、石材加工機（図示せず）により加工可能な長さよりも全長を延長することが可能になる。

本発明になるステージ装置の一実施例を示す平面図である。 図１に示すステージ装置の側面図である。 ステージ装置の正面図である。 ガイドレール１６及びリニアモータ２０を拡大して示す縦断面図である。 ガイドレール部品１６ａ，１６ｂの結合部分を拡大して示す側面図である。 図５中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。 実施例２の高さ調整機構を示す縦断面図である。 実施例３の平面図である。

符号の説明

１０ ステージ装置
１２ 架台
１４ 吸着板
１６ ガイドレール
１６ａ，１６ｂ ガイドレール部品
１８ 移動体
２０ リニアモータ
２２ Ｙ方向金属フレーム
２４ Ｘ方向金属フレーム
２６ 支柱
２８，４８ 高さ調整部材
３２ スライダ
３４ Ｙステージ
４２〜４４ 静圧軸受けパッド
４６ 位置調整機構
６０ 固定用ボルト
８０ リニアモータ用ブラケット
８４ 結合用溝
８８ 接着剤
９０ 高さ調整機構
９６ 高さ調整ボルト
100 ステージ装置
101〜103 ガイドレール部品

Claims (5)

1. 架台上に配されたガイドレールを有し、ステージのスライダを前記ガイドレールに沿ってガイドするステージ装置において、
   前記ガイドレールは、複数の石材を結合させたことを特徴とするステージ装置。
2. 前記架台は、金属部材を組み合わせた構成であることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記架台と前記ガイドレールとの間に前記ガイドレールの取付位置を調整する調整機構を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
4. 前記調整機構を、少なくとも前記ガイドレールの両端及び前記ガイドレールの結合部分に配置したことを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のステージ装置であって、
   前記ステージの移動方向に延在するように平行に配された一対のガイドレールと、
   前記ステージの両端に連結され、前記一対のガイドレールに沿って移動する一対のスライダと、
   前記架台上に配置され、前記ステージの下方に対向するように配置され、搬送された被搬送体を吸着する吸着板と、
   を備えたことを特徴とするステージ装置。

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