[go: up one dir, main page]

JP2011169818A - Sensor unit and positioning device using the same - Google Patents

Sensor unit and positioning device using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2011169818A
JP2011169818A JP2010035186A JP2010035186A JP2011169818A JP 2011169818 A JP2011169818 A JP 2011169818A JP 2010035186 A JP2010035186 A JP 2010035186A JP 2010035186 A JP2010035186 A JP 2010035186A JP 2011169818 A JP2011169818 A JP 2011169818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
sensor
inclined surface
stage
gap sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2010035186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazumasa Asumi
一将 阿隅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2010035186A priority Critical patent/JP2011169818A/en
Publication of JP2011169818A publication Critical patent/JP2011169818A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor unit which has an inexpensive and compact structure and can measure a large displacement exceeding a side long area of a gap sensor for a target position and a positioning device using the same. <P>SOLUTION: The sensor unit 100 for measuring a position of a target 110 from a detected physical quantity includes the target 110 having an inclined surface 116 with an inclination relative to a movable direction a and a direction b vertical thereto and the gap sensor 120 for detecting a physical quantity corresponding to a distance to the inclined surface 116. Thus, since the displacement of the inclined surface 116 to the gap sensor 120 is smaller than the displacement of the target 110 to the movable direction, the large displacement exceeding the side long area of the gap sensor 120 can be measured for the target position in a low-cost and compact constitution. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、検出された物理量からターゲットの位置を計測するセンサユニットおよびこれを用いた位置決め装置に関する。   The present invention relates to a sensor unit for measuring the position of a target from a detected physical quantity and a positioning device using the sensor unit.

従来、位置決め装置等に用いられる変位センサとして、静電容量の変化を利用する静電容量センサやセンサコイルのインピーダンス変化を利用する渦電流センサが知られている。たとえば、特許文献1記載の微動ステージ装置は、基体によって支持されたほぼ矩形のステージの端面に対向するように静電容量型の微動量検出センサが設置されている。そして、その微動量検出結果をフィードバックしながら圧電素子によりステージを動かしている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a displacement sensor used in a positioning device or the like, a capacitance sensor that uses a change in capacitance and an eddy current sensor that uses a change in impedance of a sensor coil are known. For example, in the fine movement stage device described in Patent Document 1, a capacitance type fine movement amount detection sensor is installed so as to face the end face of a substantially rectangular stage supported by a base. The stage is moved by the piezoelectric element while feeding back the fine movement amount detection result.

また、特許文献2記載の静電容量型傾斜角度センサは、水平である端面上に、保護リング、絶縁体、ガード・リングを設け、ガード・リング内にセンサ電極を設けている。センサ電極は、円を4分割した形状をした電極で、互いにx軸、y軸に対して対称であるように配置されている電極から構成されている。保護リング、ガード・リング、センサの4つの同じ形の電極(子センサ)は、それぞれ絶縁体で絶縁されており、この4つの電極とターゲット面との間の静電容量を量ることにより、ターゲット面に対するセンサの傾斜を測定している。   In addition, the electrostatic capacitance type tilt angle sensor described in Patent Document 2 is provided with a protective ring, an insulator, and a guard ring on a horizontal end surface, and a sensor electrode is provided in the guard ring. The sensor electrode is an electrode having a shape obtained by dividing a circle into four parts, and is composed of electrodes arranged so as to be symmetrical with respect to the x axis and the y axis. The four identically shaped electrodes (child sensors) of the guard ring, guard ring, and sensor are each insulated by an insulator, and by measuring the capacitance between the four electrodes and the target surface, The inclination of the sensor with respect to the target surface is measured.

上記のように、従来の構成では、ターゲットの可動方向に対して垂直なターゲット面に対してセンサヘッドの面を平行に維持している。図4は、従来の位置決めユニット900の構成を示す平面図である。図4に示すように、センサ920に対向するターゲット910のターゲット面916は、ターゲット910の可動方向に垂直である。   As described above, in the conventional configuration, the surface of the sensor head is maintained parallel to the target surface perpendicular to the direction of movement of the target. FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a conventional positioning unit 900. As shown in FIG. 4, the target surface 916 of the target 910 that faces the sensor 920 is perpendicular to the movable direction of the target 910.

特開2002−231790号公報JP 2002-231790 A 特開2001−241948号公報JP 2001-241948 A

しかしながら、上記のような静電容量センサや渦電流センサは測長域が短いため、たとえばステージの可動領域が、これらのセンサの測長域より大きい場合にはその領域をカバーしきれない。これに対し測長域が長い変位センサを用いることもできるが、センサ周辺の機構が大きくなり嵩張ってしまう。また、そのような測長域をカバーできるセンサは高価であることが多く、コストが高くなる。   However, since the electrostatic capacitance sensor and the eddy current sensor as described above have a short measurement range, for example, when the movable region of the stage is larger than the measurement range of these sensors, the region cannot be covered. On the other hand, a displacement sensor having a long measurement range can be used, but the mechanism around the sensor becomes large and bulky. In addition, a sensor that can cover such a length measurement area is often expensive, and the cost increases.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安価かつコンパクトな構成で、ターゲット位置についてギャップセンサの測長域を超える大きな変位を測定できるセンサユニットおよびこれを用いた位置決め装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a sensor unit capable of measuring a large displacement exceeding the length measurement range of a gap sensor with respect to a target position and a positioning device using the same with an inexpensive and compact configuration. The purpose is to provide.

(1)上記の目的を達成するため、本発明のセンサユニットは、検出された物理量からターゲットの位置を計測するセンサユニットであって、可動方向およびこれに垂直な方向に対して傾きを有する傾斜面が形成されたターゲットと、前記傾斜面との距離に対応する物理量を検出するギャップセンサとを備えることを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, a sensor unit of the present invention is a sensor unit that measures the position of a target from a detected physical quantity, and has an inclination with respect to a movable direction and a direction perpendicular thereto. It is characterized by comprising a target on which a surface is formed and a gap sensor for detecting a physical quantity corresponding to the distance from the inclined surface.

これにより、ターゲットの可動方向への変位に対して傾斜面のギャップセンサに向かう変位は小さくなるため、安価かつコンパクトな構成で、ターゲット位置についてギャップセンサの測長域を超える大きな変位を測定できる。   Accordingly, since the displacement of the inclined surface toward the gap sensor with respect to the displacement in the moving direction of the target becomes small, a large displacement exceeding the length measurement range of the gap sensor can be measured with respect to the target position with an inexpensive and compact configuration.

(2)また、本発明のセンサユニットは、前記傾斜面との距離に対応する物理量から前記ターゲットの位置を算出する算出部を更に備えることを特徴としている。これにより、傾斜面とギャップセンサとの距離に対応する物理量の変化からターゲットの変位を算出できる。   (2) Moreover, the sensor unit of this invention is further provided with the calculation part which calculates the position of the said target from the physical quantity corresponding to the distance with the said inclined surface. Thereby, the displacement of the target can be calculated from the change in physical quantity corresponding to the distance between the inclined surface and the gap sensor.

(3)また、本発明のセンサユニットは、前記ギャップセンサが、前記物理量を検出でき、15mm以下の径を有するプローブ面を有し、前記傾斜面は、前記可動方向に対して傾き3°以上30°以下に形成されていることを特徴としている。これにより、安価でコンパクトな静電容量センサや渦電流センサによる精密な変位の検出を、比較的大きい範囲の計測に活かすことができる。そして、およそ20μm以上30mm以下の測長域を実現できる。特に、小型の静電容量センサや渦電流センサで直接検出するには大きすぎる1.5mm以上の変位の測定に有効である。   (3) In the sensor unit of the present invention, the gap sensor can detect the physical quantity, has a probe surface having a diameter of 15 mm or less, and the inclined surface is inclined by 3 ° or more with respect to the movable direction. It is characterized by being formed at 30 ° or less. As a result, accurate displacement detection by an inexpensive and compact electrostatic capacity sensor or eddy current sensor can be utilized for measurement in a relatively large range. A length measurement range of about 20 μm to 30 mm can be realized. In particular, it is effective for measuring a displacement of 1.5 mm or more which is too large to be directly detected by a small capacitance sensor or eddy current sensor.

(4)また、本発明の位置決め装置は、前記ターゲットとしてステージを有する上記のセンサユニットと、前記算出されたターゲットの位置に基づいて、駆動制御のための信号を出力する制御部と、前記出力された信号に従って前記ステージを駆動する駆動部を備えることを特徴としている。これにより、コンパクトなセンサで大きい駆動範囲についてステージを駆動し、位置決めを行うことができる。   (4) Further, the positioning device of the present invention includes the sensor unit having a stage as the target, a control unit that outputs a signal for driving control based on the calculated position of the target, and the output And a drive unit for driving the stage in accordance with the received signal. Thereby, a stage can be driven and positioned about a large drive range with a compact sensor.

本発明によれば、安価かつコンパクトな構成で、ターゲット位置についてギャップセンサの測長域を超える大きな変位を測定できる。   According to the present invention, a large displacement exceeding the length measurement range of the gap sensor can be measured with respect to the target position with an inexpensive and compact configuration.

第1の実施形態にかかる位置決めユニットの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the positioning unit concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態にかかる位置決めユニットの構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the positioning unit concerning 1st Embodiment. 第2の実施形態にかかる位置決め装置の構成を示す平断面図である。It is a plane sectional view showing the composition of the positioning device concerning a 2nd embodiment. 第3の実施形態にかかる位置決め装置の構成を示す平断面図である。It is a plane sectional view showing the composition of the positioning device concerning a 3rd embodiment. 従来の位置決めユニットの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the conventional positioning unit.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.

[第1の実施形態]
図1Aは、位置決めユニット100の構成を示す平面図である。位置決めユニット100は、ステージ110およびギャップセンサ120を備えており、ギャップセンサ120により検出された物理量からステージ110の位置を計測する。ステージ110は、ステージ本体112および傾斜部115(ターゲット)を備え、一定方向(可動方向a)に移動可能である。ステージ110は、基本的に金属製であるが、たとえば、セラミックス製のステージ本体112と金属製の傾斜部115で構成されていてもよい。傾斜部115には、可動方向aおよびこれに垂直な方向bに対して一定の傾きを有する傾斜面116が形成されている。なお、傾斜部115およびギャップセンサ120は、センサユニット127を構成している。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a plan view showing the configuration of the positioning unit 100. The positioning unit 100 includes a stage 110 and a gap sensor 120, and measures the position of the stage 110 from the physical quantity detected by the gap sensor 120. The stage 110 includes a stage main body 112 and an inclined portion 115 (target), and is movable in a certain direction (movable direction a). The stage 110 is basically made of metal, but may be composed of, for example, a ceramic stage body 112 and a metal inclined portion 115. The inclined portion 115 is formed with an inclined surface 116 having a certain inclination with respect to the movable direction a and the direction b perpendicular thereto. The inclined portion 115 and the gap sensor 120 constitute a sensor unit 127.

ギャップセンサ120は、傾斜面116との距離に対応する物理量を検出する。これにより、ステージ110の可動方向への変位に対して傾斜面116のギャップセンサ120に向かう変位は小さくなるため、ステージ110の位置についてギャップセンサ120の測長域を超える大きな変位を測定できる。また、ギャップセンサ120は、通常、安価で小さいため、安価かつコンパクトな構成でセンサユニット127を構成できる。   The gap sensor 120 detects a physical quantity corresponding to the distance from the inclined surface 116. As a result, the displacement of the inclined surface 116 toward the gap sensor 120 with respect to the displacement of the stage 110 in the movable direction becomes small, so that a large displacement exceeding the length measurement range of the gap sensor 120 can be measured for the position of the stage 110. Further, since the gap sensor 120 is usually inexpensive and small, the sensor unit 127 can be configured with an inexpensive and compact configuration.

なお、測長域の拡大倍率と、可動方向に対する傾斜面116の傾きは、以下の表のように対応する。

Figure 2011169818
Note that the magnification of the measurement area and the inclination of the inclined surface 116 with respect to the movable direction correspond as shown in the following table.
Figure 2011169818

このような対応関係が存在することから、ギャップセンサ120は、15mm以下の径で形成されるプローブ面を有し、傾斜面116は、可動方向に対して傾き3°以上30°以下に形成されていることが好ましい。小型のギャップセンサ120の測長域は、およそ10μm以上1.5mm以下の範囲であるが、このような仕様とすることで20μm以上30mm以下の可動範囲についてターゲットの位置を計測しやすくなる。特に、1.5mmより大きい可動範囲については、小型のギャップセンサ120自体の測長域で測定できない範囲であり、効果が大きい。なお、プローブ面は原則円形であるが、その他の形状であってもよく、その場合には、上記の「径」は幅を意味する。   Since such a correspondence exists, the gap sensor 120 has a probe surface formed with a diameter of 15 mm or less, and the inclined surface 116 is formed with an inclination of 3 ° or more and 30 ° or less with respect to the movable direction. It is preferable. The measurement range of the small gap sensor 120 is in the range of about 10 μm to 1.5 mm. However, with such a specification, the target position can be easily measured in the movable range of 20 μm to 30 mm. In particular, a movable range larger than 1.5 mm is a range that cannot be measured in the length measurement range of the small gap sensor 120 itself, and has a great effect. The probe surface is generally circular, but may have other shapes. In this case, the above-mentioned “diameter” means a width.

ギャップセンサ120は、プローブ面125で物理量を検出する。プローブ面125は、傾斜面116に対して平行であることが好ましい。検出される物理量は、ギャップセンサ120の種類に応じて異なり、たとえば、ギャップセンサ120が静電容量センサまたは渦電流センサである場合には、それぞれ静電容量やインピーダンスである。また、レーザセンサまたは光量検出センサである場合には、それぞれレーザ検出位置、光量である。   The gap sensor 120 detects a physical quantity at the probe surface 125. The probe surface 125 is preferably parallel to the inclined surface 116. The physical quantity to be detected differs depending on the type of the gap sensor 120. For example, when the gap sensor 120 is a capacitance sensor or an eddy current sensor, it is a capacitance or an impedance, respectively. Further, in the case of a laser sensor or a light amount detection sensor, the laser detection position and the light amount, respectively.

ギャップセンサ120は、静電容量センサまたは渦電流センサであることが好ましい。その場合には、10μm〜1.5mm程度の範囲でターゲット面までの距離を検出できるため、傾斜面116の傾きを調整すれば、20μm以上30mm以下の可動範囲内で傾斜部115の位置を計測できる。特に、1.5mmより大きい可動範囲については、小型のギャップセンサ120自体の測長域で測定できない範囲である。したがって、この範囲の変位を計測できることには顕著な効果がある。また、静電容量センサや渦電流センサは、安価かつコンパクトであり、精密な変位の検出が可能である。これを比較的大きい範囲の計測に活かすことができる。   The gap sensor 120 is preferably a capacitance sensor or an eddy current sensor. In that case, since the distance to the target surface can be detected in the range of about 10 μm to 1.5 mm, if the inclination of the inclined surface 116 is adjusted, the position of the inclined portion 115 is measured within a movable range of 20 μm to 30 mm. it can. In particular, the movable range larger than 1.5 mm is a range that cannot be measured in the length measurement area of the small gap sensor 120 itself. Therefore, there is a remarkable effect that the displacement in this range can be measured. Capacitance sensors and eddy current sensors are inexpensive and compact, and can detect displacement precisely. This can be used for measurement in a relatively large range.

センサユニット127は、傾斜面116との距離に対応する物理量から傾斜部115の位置を算出する算出部(図示せず)を備えている。これにより、傾斜面116とプローブ面125との距離に対応する物理量の変化から傾斜部115の変位を算出できる。このとき物理量を表す信号を変位量に換算するための係数が、傾斜面116の可動方向に対する傾きに由来している。また、位置決めユニット100の構成上、ターゲットの位置の測定について誤差が大きくなることを考慮し、変位の算出に付随して校正を入れ込んでもよい。なお、上記のように算出部を位置決めユニット100に付属させてもよいが、位置決めユニット100を監視する存在(たとえばフィードバックコントローラやホストコンピュータ等)に取り込んでもよい。   The sensor unit 127 includes a calculation unit (not shown) that calculates the position of the inclined portion 115 from a physical quantity corresponding to the distance from the inclined surface 116. Thereby, the displacement of the inclined portion 115 can be calculated from the change in physical quantity corresponding to the distance between the inclined surface 116 and the probe surface 125. At this time, the coefficient for converting the signal representing the physical quantity into the displacement amount is derived from the inclination of the inclined surface 116 with respect to the movable direction. Further, in view of the configuration of the positioning unit 100, an error in measuring the position of the target may be taken into account, and calibration may be incorporated in the displacement calculation. Although the calculation unit may be attached to the positioning unit 100 as described above, the calculation unit may be incorporated into an entity that monitors the positioning unit 100 (for example, a feedback controller or a host computer).

図1Bは、位置決めユニット100の構成を示す側断面図である。図1Bは、図1Aにおける断面Aでターゲット110を切断したときの断面を示している。ターゲット110は、基体130によりボール140を介して支持されており、一定の可動範囲で可動方向aに移動可能となっている。   FIG. 1B is a side sectional view showing the configuration of the positioning unit 100. FIG. 1B shows a cross section when the target 110 is cut along the cross section A in FIG. 1A. The target 110 is supported by the base 130 via the ball 140 and can move in the movable direction a within a certain movable range.

なお、位置決めユニット100では、ギャップセンサ120は、ターゲット210の移動に伴い、傾斜面116内の計測対象位置が変化するため、傾斜面116の平面度は小さく、プローブ面125(センサヘッド)は大きい方が高精度な計測が可能になる。   In the positioning unit 100, the gap sensor 120 changes the measurement target position in the inclined surface 116 as the target 210 moves, so that the flatness of the inclined surface 116 is small and the probe surface 125 (sensor head) is large. It is possible to measure with higher accuracy.

[第2の実施形態]
上記の位置決めユニット100は、位置決め装置に応用することができる。図2は、位置決め装置200の構成を示す平断面図である。図2に示すように、位置決め装置200は、ターゲット本体部212、傾斜部215、基体部230、アクチュエータ250およびギャップセンサ120を備えている。
[Second Embodiment]
The positioning unit 100 described above can be applied to a positioning device. FIG. 2 is a plan sectional view showing the configuration of the positioning device 200. As shown in FIG. 2, the positioning device 200 includes a target main body portion 212, an inclined portion 215, a base portion 230, an actuator 250, and a gap sensor 120.

ターゲット本体部212は、基体部230とヒンジ構造により弾性的に連結されており、固定された基体部230に対して移動可能となっている。ターゲット本体部212は、受圧面213を有し、受圧面213によりアクチュエータ250の押圧力を受けたとき、押圧方向に移動し、押圧力が解放されるとその逆方向に移動する。この場合、アクチュエータ250の押圧方向がターゲットの可動方向である。   The target main body 212 is elastically connected to the base body 230 by a hinge structure, and is movable with respect to the fixed base body 230. The target main body 212 has a pressure receiving surface 213, and moves in the pressing direction when the pressure receiving surface 213 receives the pressing force of the actuator 250, and moves in the opposite direction when the pressing force is released. In this case, the pressing direction of the actuator 250 is the moving direction of the target.

ターゲット本体部212には、その上面側にステージ本体(図示せず)が固定されており、ステージ本体は、アクチュエータ250の駆動によりターゲット本体部212と連動して可動方向に移動する。ターゲット本体部212、傾斜部215およびステージ本体は、ステージ(ターゲット)を構成している。位置決め装置200では、ステージが位置の計測対象としてターゲットとなる。   A stage main body (not shown) is fixed to the upper surface of the target main body 212, and the stage main body moves in a movable direction in conjunction with the target main body 212 by driving the actuator 250. The target main body 212, the inclined portion 215, and the stage main body constitute a stage (target). In the positioning apparatus 200, the stage is a target as a position measurement target.

傾斜部215は、ターゲット本体部212の押圧方向側に連結して設けられており、ターゲット本体部212と連動して移動する。傾斜部215には傾斜面216が形成されており、傾斜面216はギャップセンサ120に対向している。このように、傾斜面216は、アクチュエータ250の中心軸方向に交わるように設けられている。このような位置に傾斜面216を設けることでステージの可動方向aに対して傾斜面216の傾きを大きくし、比較的小さい可動範囲についてステージの位置を計測することができる。図2に示すセンサユニットの例では、傾斜面216の可動方向aに対する傾きは、30°であり、このときターゲットの変位の測長域は、ギャップセンサ120の測長域の2倍となる。   The inclined portion 215 is connected to the pressing direction side of the target main body 212 and moves in conjunction with the target main body 212. An inclined surface 216 is formed on the inclined portion 215, and the inclined surface 216 faces the gap sensor 120. Thus, the inclined surface 216 is provided so as to intersect with the central axis direction of the actuator 250. By providing the inclined surface 216 at such a position, the inclination of the inclined surface 216 can be increased with respect to the movable direction a of the stage, and the position of the stage can be measured for a relatively small movable range. In the example of the sensor unit shown in FIG. 2, the inclination of the inclined surface 216 with respect to the movable direction a is 30 °, and at this time, the measurement range of the target displacement is twice the measurement range of the gap sensor 120.

基体部230は、アクチュエータ250の一端を固定している。そして、一方ではヒンジ構造により、ターゲット本体部212の移動を弾性的に制限している。また、位置決め装置200は、さらに制御部(図示せず)を備えている。制御部は、算出されたステージの位置の情報をフィードバックし、駆動制御のための信号を出力する。   The base portion 230 fixes one end of the actuator 250. On the other hand, the movement of the target main body 212 is elastically limited by the hinge structure. The positioning device 200 further includes a control unit (not shown). The control unit feeds back the calculated stage position information and outputs a signal for drive control.

アクチュエータ250は、制御部で出力された駆動制御の信号に従って駆動し、先端255で受圧面213を押圧する。先端255の反対側の端部は基体部230により固定されており、受圧面213を押圧されたターゲット本体部212および傾斜部215は押圧方向に移動する。このようにして、アクチュエータ250はステージを駆動する。   The actuator 250 is driven according to the drive control signal output by the control unit, and presses the pressure receiving surface 213 with the tip 255. The opposite end of the tip 255 is fixed by the base 230, and the target main body 212 and the inclined portion 215 that have pressed the pressure receiving surface 213 move in the pressing direction. In this way, the actuator 250 drives the stage.

ギャップセンサ120は、プローブ面125で傾斜面216までの距離に対応する物理量を検出する。これにより、コンパクトなセンサで大きい駆動範囲についてステージを駆動し、位置決めを行うことができる。ギャップセンサ120は、静電容量センサまたは渦電流センサであることが好ましい。   The gap sensor 120 detects a physical quantity corresponding to the distance from the probe surface 125 to the inclined surface 216. Thereby, a stage can be driven and positioned about a large drive range with a compact sensor. The gap sensor 120 is preferably a capacitance sensor or an eddy current sensor.

位置決め装置200は、傾斜面216との距離に対応する物理量からターゲットの位置を算出する算出部(図示せず)を備えている。そして、ターゲット本体部212および傾斜部215を含むターゲット(ステージ)、ギャップセンサ120、ならびに算出部が集まることで、位置決め装置200内にセンサユニットが構成されている。   The positioning device 200 includes a calculation unit (not shown) that calculates the position of the target from a physical quantity corresponding to the distance from the inclined surface 216. Then, a target (stage) including the target main body 212 and the inclined portion 215, the gap sensor 120, and the calculation unit are gathered to constitute a sensor unit in the positioning device 200.

[第3の実施形態]
第2の実施形態では、アクチュエータ250の中心軸方向に交わるように傾斜面216を設けているが、アクチュエータ250の中心軸方向に交わらない位置に傾斜面を設けてもよい。図3は、ターゲット本体部312の側面に傾斜面316を設けた位置決め装置300の構成を示す平断面図である。
[Third Embodiment]
In the second embodiment, the inclined surface 216 is provided so as to intersect with the central axis direction of the actuator 250, but the inclined surface may be provided at a position not intersecting with the central axis direction of the actuator 250. FIG. 3 is a cross-sectional plan view showing the configuration of the positioning device 300 in which the inclined surface 316 is provided on the side surface of the target main body 312.

図3に示すように、位置決め装置300は、ターゲット本体部312、基体部330、アクチュエータ250、ギャップセンサ120を備えている。ターゲット本体部312は、固定された基体部330とヒンジ構造により弾性的に連結されており、基体部330に対して移動可能となっている。ターゲット本体部312は、受圧面313を有している。そして、ターゲット本体部312は、受圧面313でアクチュエータ250の押圧力を受けたとき、押圧方向に移動し、押圧力から解放されるとその逆方向に移動する。   As shown in FIG. 3, the positioning device 300 includes a target main body 312, a base body 330, an actuator 250, and a gap sensor 120. The target main body 312 is elastically connected to the fixed base portion 330 by a hinge structure, and is movable with respect to the base portion 330. The target main body 312 has a pressure receiving surface 313. The target main body 312 moves in the pressing direction when receiving the pressing force of the actuator 250 on the pressure receiving surface 313, and moves in the opposite direction when released from the pressing force.

ターゲット本体部312は、その上面側にステージ本体(図示せず)が固定されており、アクチュエータの駆動によりターゲット本体部312と連動してステージ本体を可動方向に移動させることができる。ターゲット本体部312およびステージ本体は、ステージ(ターゲット)を形成している。   A stage main body (not shown) is fixed on the upper surface side of the target main body 312, and the stage main body can be moved in a movable direction in conjunction with the target main body 312 by driving an actuator. The target main body 312 and the stage main body form a stage (target).

傾斜面316は、ターゲット本体部312の側面に形成されており、アクチュエータ250の中心軸方向に交わらない位置に設けられている。このような位置に傾斜面316を設けることでステージの可動方向に対して傾斜面316の傾きを小さくし、大きい可動範囲についてステージの位置を計測することができる。図3に示すセンサユニットの例では、傾斜面216の可動方向に対する傾きは、3°であり、このときターゲットの変位の測長域は、ギャップセンサ120の測長域の20倍となる。   The inclined surface 316 is formed on the side surface of the target main body 312 and is provided at a position that does not intersect the central axis direction of the actuator 250. By providing the inclined surface 316 at such a position, the inclination of the inclined surface 316 can be reduced with respect to the movable direction of the stage, and the position of the stage can be measured over a large movable range. In the example of the sensor unit shown in FIG. 3, the inclination of the inclined surface 216 with respect to the movable direction is 3 °. At this time, the measurement range of the target displacement is 20 times the measurement range of the gap sensor 120.

基体部330は、アクチュエータ250の一端を固定している。そして、一方ではヒンジ構造により、ターゲット本体部312の移動を弾性的に制限している。また、位置決め装置300は、さらに制御部(図示せず)を備えている。制御部は、算出されたステージの位置に基づいて、駆動制御のための信号を出力する。   The base portion 330 fixes one end of the actuator 250. On the other hand, the movement of the target main body 312 is elastically limited by the hinge structure. The positioning device 300 further includes a control unit (not shown). The control unit outputs a signal for drive control based on the calculated position of the stage.

アクチュエータ250は、制御部で出力された駆動制御の信号に従って駆動し、先端255で受圧面313を押圧する。先端255の反対側の端部は基体部330により固定されており、受圧面313を押圧されてターゲット本体部312、傾斜面316は押圧方向に移動する。このようにして、アクチュエータ250はステージを駆動する。   The actuator 250 is driven according to the drive control signal output by the control unit, and presses the pressure receiving surface 313 with the tip 255. The opposite end of the tip 255 is fixed by the base portion 330, and the pressure receiving surface 313 is pressed to move the target main body 312 and the inclined surface 316 in the pressing direction. In this way, the actuator 250 drives the stage.

ギャップセンサ120は、プローブ面125で傾斜面316までの距離に対応する物理量を検出する。ギャップセンサ120は、静電容量センサまたは渦電流センサであることが好ましい。位置決め装置300は、傾斜面316との距離に対応する物理量からターゲットの位置を算出する算出部(図示せず)を備えている。ターゲット本体部312を含むターゲット(ステージ)、ギャップセンサ120、ならびに算出部は、センサユニットを構成している。なお、ギャップセンサ120のプローブ面125の大きさおよび傾斜面216の平面度についての好ましい態様は、第2の実施形態と同様である。   The gap sensor 120 detects a physical quantity corresponding to the distance from the probe surface 125 to the inclined surface 316. The gap sensor 120 is preferably a capacitance sensor or an eddy current sensor. The positioning device 300 includes a calculation unit (not shown) that calculates the position of the target from a physical quantity corresponding to the distance from the inclined surface 316. The target (stage) including the target main body 312, the gap sensor 120, and the calculation unit constitute a sensor unit. In addition, the preferable aspect about the magnitude | size of the probe surface 125 of the gap sensor 120 and the flatness of the inclined surface 216 is the same as that of 2nd Embodiment.

上記のように位置決め装置200、300では、ギャップセンサ120は、15mm以下の径で形成されるプローブ面を有し、傾斜面216、316は、可動方向aに対して傾き3°以上30°以下に形成されていることが好ましい。   As described above, in the positioning devices 200 and 300, the gap sensor 120 has a probe surface formed with a diameter of 15 mm or less, and the inclined surfaces 216 and 316 have an inclination of 3 ° or more and 30 ° or less with respect to the movable direction a. It is preferable to be formed.

上記の実施形態では、アクチュエータにより直接ターゲットを移動させているが、拡大変位機構を用いてターゲットを移動させる場合にも上記のセンサユニットを利用できる。その場合には、拡大された変位そのものとしてたとえば300〜500μm程度の変位量の計測が要求されるが、これを直接計測することができる。   In the above embodiment, the target is directly moved by the actuator. However, the above sensor unit can also be used when the target is moved using the enlargement displacement mechanism. In that case, the measurement of a displacement amount of, for example, about 300 to 500 μm is required as the enlarged displacement itself, but this can be directly measured.

また、上記の実施形態では、センサユニットを位置決め装置に利用しているが、センサユニットの応用範囲はこれに限定されるものではなく、顕微鏡のレンズの調整、半導体の露光装置の台の微妙な傾きの調整等にも応用できる。   In the above embodiment, the sensor unit is used for the positioning device. However, the application range of the sensor unit is not limited to this, and adjustment of the lens of the microscope and the subtle of the stage of the semiconductor exposure apparatus It can also be applied to tilt adjustment.

100 位置決めユニット
110 ステージ
112 ステージ本体
115 傾斜部(ターゲット)
116 傾斜面
120 ギャップセンサ
125 プローブ面
127 センサユニット
130 基体
140 ボール
200 位置決め装置
210 ターゲット
212 ターゲット本体部
213 受圧面
216 傾斜面
230 基体部
250 アクチュエータ
255 先端
300 位置決め装置
312 ターゲット本体部
313 受圧面
316 傾斜面
330 基体部
a 可動方向
b 可動方向に垂直な方向
100 Positioning unit 110 Stage 112 Stage body 115 Inclined portion (target)
116 Inclined surface 120 Gap sensor 125 Probe surface 127 Sensor unit 130 Base 140 Ball 200 Positioning device 210 Target 212 Target main body 213 Pressure receiving surface 216 Inclining surface 230 Base body 250 Actuator 255 Tip 300 Positioning device 312 Target main body 313 Pressure receiving surface 316 Inclining Surface 330 Base part a Movable direction b Direction perpendicular to the movable direction

Claims (4)

検出された物理量からターゲットの位置を計測するセンサユニットであって、
可動方向およびこれに垂直な方向に対して傾きを有する傾斜面が形成されたターゲットと、
前記傾斜面との距離に対応する物理量を検出するギャップセンサと、を備えることを特徴とするセンサユニット。
A sensor unit for measuring the position of a target from detected physical quantities,
A target on which an inclined surface having an inclination with respect to a movable direction and a direction perpendicular thereto is formed;
And a gap sensor for detecting a physical quantity corresponding to the distance to the inclined surface.
前記傾斜面との距離に対応する物理量から前記ターゲットの位置を算出する算出部を更に備えることを特徴とする請求項1記載のセンサユニット。   The sensor unit according to claim 1, further comprising a calculation unit that calculates a position of the target from a physical quantity corresponding to a distance from the inclined surface. 前記ギャップセンサは、前記物理量を検出でき、15mm以下の径で形成されるプローブ面を有し、
前記傾斜面は、前記可動方向に対して傾き3°以上30°以下に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のセンサユニット。
The gap sensor can detect the physical quantity and has a probe surface formed with a diameter of 15 mm or less,
The sensor unit according to claim 1, wherein the inclined surface is formed with an inclination of 3 ° to 30 ° with respect to the movable direction.
前記ターゲットとしてステージを有する、請求項1から請求項3のいずれかに記載のセンサユニットと、
前記算出されたターゲットの位置に基づいて、駆動制御のための信号を出力する制御部と、
前記出力された信号に従って前記ステージを駆動する駆動部を備えることを特徴とする位置決め装置。
The sensor unit according to any one of claims 1 to 3, comprising a stage as the target.
A controller that outputs a signal for drive control based on the calculated target position;
A positioning apparatus comprising: a drive unit that drives the stage in accordance with the output signal.
JP2010035186A 2010-02-19 2010-02-19 Sensor unit and positioning device using the same Withdrawn JP2011169818A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010035186A JP2011169818A (en) 2010-02-19 2010-02-19 Sensor unit and positioning device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010035186A JP2011169818A (en) 2010-02-19 2010-02-19 Sensor unit and positioning device using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011169818A true JP2011169818A (en) 2011-09-01

Family

ID=44684087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010035186A Withdrawn JP2011169818A (en) 2010-02-19 2010-02-19 Sensor unit and positioning device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011169818A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016190401A1 (en) * 2015-05-27 2017-07-06 オリンパス株式会社 Medical manipulator system
JP2021173757A (en) * 2020-04-17 2021-11-01 タダノ デマグ ゲーエムベーハーTadano Demag GmbH Inductive sensor assembly for fix-lock unit of telescopic jib of vehicle crane

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016190401A1 (en) * 2015-05-27 2017-07-06 オリンパス株式会社 Medical manipulator system
JP2021173757A (en) * 2020-04-17 2021-11-01 タダノ デマグ ゲーエムベーハーTadano Demag GmbH Inductive sensor assembly for fix-lock unit of telescopic jib of vehicle crane
JP7739025B2 (en) 2020-04-17 2025-09-16 タダノ デマグ ゲーエムベーハー Inductive sensor assembly for fixing and locking unit of telescopic jib of vehicle crane

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7685733B2 (en) Micro force measurement device, micro force measurement method, and micro surface shape measurement probe
US8196458B2 (en) Nanoindenter
JP5489538B2 (en) Force sensor
CN104457613B (en) A kind of three-dimensional micro-nano contacts trigger probe
CN107990859B (en) A micro-displacement sensor calibration device and its application
CN110726378B (en) A three-dimensional micro-contact measurement device and method based on four-quadrant photoelectric detector
US9190938B2 (en) Piezoelectric actuating device
TW201009287A (en) Optical multi-axis linear displacement measurement system and a method thereof
JP2011169818A (en) Sensor unit and positioning device using the same
US20160109823A1 (en) Led print bar imaging apparatus and systems useful for electrophotographic printing
JP5171108B2 (en) 3D shape measuring device
KR20210113157A (en) Apparatus for chromatic confocal measurement of the local height and/or orientation of the surface of a sample and corresponding method for measuring the height or roughness of a sample
CN105758335B (en) Three-dimensional micro-nano measuring probe
JP5009564B2 (en) Surface following type measuring instrument
CN109655112A (en) Adjustable measuring device that is a kind of while measuring piezoelectric actuator load and output displacement
KR20230097890A (en) Thickness measuring device for specimen using error compensation as to two dimensional gradient of specimen
JP5032031B2 (en) Contact probe and shape measuring device
JP2011164023A (en) Surface shape measuring device
JP5858673B2 (en) Position measuring device, optical component manufacturing method, and mold manufacturing method
JP3406889B2 (en) Distance measuring device
TW200823428A (en) Three-dimensional nano touch trigger probe
JPH0980059A (en) Scanner system
JP6294111B2 (en) Surface shape measuring device
KR20160020084A (en) Apparatus for measuring deformation of linear motion guide and stage
JP2004340868A (en) Stabilization method of pressure control of contact probe

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20130507