平移旋转二自由度载物台装置及采用该装置的三自由度载物台装置的制作方法

专利名称：平移旋转二自由度载物台装置及采用该装置的三自由度载物台装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在半导体装置、印刷基板、液晶显示元件等的曝光装置等 中，移动工作台，将工作台上的对象定位于规定的位置，且在长行程上移动工作台的可实现y方向平移和θ旋转的平移旋转二自由度载物台装置， 或者在该平移旋转二自由度载物台装置上加装了x方向平移驱动机构的三自由度载物台装置。
背景技术：
现有的第1例的载物台装置包括可移动地轴支承具有可动工作台的载物台的一端部和另一端部的可动支承机构；及控制可动工作台和可动支承机构的位置控制部，其不仅在直线方向上，即使在旋转方向上的移动，也能够在可精确地定位载物台的同时，提高响应性并快速地移动载物台(例 如，参照专利文献l)。
另外，现有的第2例的二轴平行、一轴旋转运动导向机构及采用该机构的二轴平行、一轴旋转工作台装置也有采用向工作台的组装简单且可高 精度地进行导向支承的二轴平行、一轴旋转运动导向机构的工作台装置(例如，参照专利文献2)。日本特开2003-316440号公报(图l、图3、图4、图5、 图7)日本特开平11-245128号公报(图2、图4、图5)
对现有的第1例的专利文献1的载物台装置进行说明。
图23是专利文献1的载物台装置的外观图。
图23中，1100、 1200、 1300是直线载物台，1110、 1210、 1310是可动工作台，1112和1114、 1212和1214、 1312和1314是脚部，1120、 1220、 1320是基体部，1122和1124、 1222和1224、 1322和1324是导轨，1130、1230、 1330是线性马达定子，1120、 1220、 1320是基体部，1350是第1端 部，1360是第2端部。3个直线载物台1100、 1200及1300具有相同的结 构，通过线性马达被分别驱动的可移动的可动工作台1110、 1210及1310 在载物台1100、 1200及1300上移动。直线载物台1300的基体部1320的 第1端部1350被转动自如地支承在直线载物台1100的可动工作台1110上， 直线载物台1300的基体部1320的第2端部1360被转动自如地支承在直线 载物台1200的可动工作台1210上。
图24是表示专利文献1的载物台装置的直线载物台1300的轴支承部 的形态的立体图。图24中，1400、 1500是轴支承构件，1410、 1510是外 侧圆筒部，1420、 1520是轴支承构件，1530是板簧部。板簧部1530设置 于内侧圆筒部1520，通过支承构件固定在基体部1320的下面。
图25是表示专利文献1的载物台装置的轴支承构件1400和轴支承构 件1500的具体结构的图。图25 (a)是表示从基体部1320的第1端部1350 侧观察轴支承构件1400时的剖面的图，图25 (b)是表示从基体部1320的 第2端部1360侧观察轴支承构件1500时的剖面的图。
图25 (a)所示的内侧圆筒部1420相对外侧圆筒部1410比较顺滑地转 动。图25 (b)所示的内侧圆筒部1520在沿着内侧圆筒部1520的半径方向 上设置有板簧1530。
图26是从上方观察专利文献1的载物台装置的内侧圆筒部1520的图。
图26中，1522是小内径部，1524是大内径部，1526是边界侧面，1560 是螺钉。板簧1530呈较长的形状，板簧1530的两端部具有椭圆形贯通孔， 椭圆形贯通孔的长轴方向与板簧1530的长度方向处于大致相同的方向。板 簧1530的两端部通过该贯通孔由螺钉1560设置于内侧圆筒部1520的边界 侧面1526。板簧1530构成为使板簧1530的长度方向与内侧圆筒部1520的 直径方向大致相同。
板簧1530在如图所示的白色箭头的方向上弯曲时，板簧1530的两端 部可沿着椭圆形贯通孔微动。在板簧1530的中央部通过螺钉1580固定有 支承构件1570。支承构件1570呈T字形，支承构件1570的上部通过螺钉 1590固定在直线载物台1300的基体部1320的下面。通过设置旋转轴承1540 和滚子1550，内侧圆筒部1520能够相对外侧圆筒部1510比较顺滑地转动。 另外，直线载物台1300通过弯曲板簧1530，能够相对内侧圆筒部1520 移动。由直线载物台1300构成"载物台"，由可动工作台1310构成"可动 工作台"。
另外，由轴支承构件1400构成"第1可动支承机构"，由轴支承构件 1500构成"第2可动支承机构"。另外，由第1端部1350构成"一端部"， 由第2端部1360构成"另一端部"。另外，由板簧1530构成"弹性构件"。
图27表示进行专利文献1的载物台装置的工作台的定位的具体形态。
图27 (a)至(c)表示的例是表示3个直线载物台1100、 1200及1300 和可动工作台1110、 1210及1310的大致结构的俯视图。
图27(a)表示可动工作台1110位于直线载物台1100的X方向的中央， 可动工作台1210位于直线载物台1200的X方向的中央，可动工作台1310 位于直线载物台1300的Y方向的中央，将可动工作台1110、 1210及1310
位于该位置时作为基准位置。
图27(b)表示使直线载物台1100的可动工作台1110和直线载物台1200 的可动工作台1210双方从基准位置在正方向上仅移动距离Yl，使直线载 物台1300的可动工作台1310从基准位置在正方向上仅移动距离X1时的状 态。如此，通过使可动工作台1110和可动工作台1210在相同方向上仅移 动相同距离，能够使直线载物台1300整体在Y方向上移动。由此，能够将 可动工作台1310定位于X-Y方向上希望的位置。
图27 (c)表示使直线载物台1100的可动工作台1110从基准位置在负 方向上仅移动距离Y2，使直线载物台1200的可动工作台1210从基准位置 在正方向上仅移动距离Y2。由此，能够使直线载物台1300整体的方向定 位于仅旋转0的位置。如此，通过将可动工作台1110和可动工作台1210 定位于相对不同的位置，能够将直线载物台1300整体定位于仅旋转希望角 度的位置，能够将可动工作台1310定位于仅旋转希望角度的位置。
如图27 (c)，直线载物台1300旋转时，支承上述的直线载物台1300 的基体部1320的支承构件1570移动。支承构件1570移动时，固定于支承 构件1570的板簧部1530弯曲。
图28是表示专利文献1的载物台装置的板簧部530弯曲时的形态的图。 其为表示支承构件1570向图的左方向移动时的图。通过该支承构件1570 的移动，板簧部1530在由符号M表示的位置弯曲。
如此，在直线载物台1300的基体部1320的第1端部1350，通过仅为 轴支承直线载物台1300的结构，以第1端部1350的转动中心为基准，能 够计算出沿直线载物台1300的长度方向的可动工作台1310的位置。另外， 在直线载物台1300的基体部1320的第2端部1360，通过在轴支承直线载 物台1300的同时可在直线载物台1300的长度方向上移动的结构，能够使 直线载物台1300的转动动作顺滑。
接下来，对现有的第2例的专利文献2的二轴平行、 一轴旋转运动导 向机构及采用该机构的二轴平行、 一轴旋转工作台装置进行说明。图29是 专利文献2的二轴平行、 一轴旋转运动导向机构的局部剖切分解立体图； 图30表示采用图29所示的二轴平行、 一轴旋转运动导向机构的二轴平行、 一轴旋转工作台装置，该图(a)是省略工作台并在双点划线内表示的俯视 图，该图(b)是主视图；图31是图30所示工作台的俯视图。
在图29至图31中，二轴平行、 一轴旋转运动导向机构由二轴平行运 动导向部270和组装于该二轴平行运动导向部270的旋转运动导向部280 构成。
另外，采用二轴平行、 一轴旋转运动导向机构的二轴平行、旋转工作 台装置，如图29、图30所示，构成为通过4个二轴平行、 一轴旋转运动导 向机构201A、 201B、 201C、 201D，相对于基台234平行且在相互直交的 二轴方向上移动自如地支承工作台233，以位于工作台233中央部的旋转轴 CO为中心可进行旋转。
4个中的3个二轴平行、 一轴旋转运动导向机构201A、 201B、 201D致 动连结有各自在直线方向上伸縮驱动的由旋转马达238和将该旋转马达238 的旋转运动转换为直线运动的进给丝杠机构239构成的直线驱动机构 237A、 237B、 237D。 二轴平行、 一轴旋转运动导向机构201C能够自由运 动。
使工作台233平行移动时，驱动2个直线驱动机构237A、 237B或者直
线驱动机构237C。
使工作台233相对旋转轴C0旋转时，使直线驱动机构237A、 237B相 互在反方向上仅驱动相同量+AX、 -AX，另外，使直线驱动机构237D在Y 轴方向上仅驱动规定量AY。
如此，现有的二轴平行、 一轴旋转运动导向机构及采用该机构的二轴 平行、 一轴旋转工作台装置通过使工作台平行移动或者旋转来进行定位。

发明内容
但是，专利文献1的载物台装置利用弹性构件并通过弹性构件弯曲来 得到自由度，必须考虑弹性构件的弯曲变位来进行定位。也就是说，存在 由于板簧弹性特性的滞后现象，或者弹性构件采用的螺旋弹簧、空气弹簧 等的复原力和变位的非线性，而无法精确地进行定位的问题。
另外，配设有如驱动类的板簧这样的弹性构件时，还存在板簧元件因 素为主要原因的共振对定位精度产生影响的问题。
另外，专利文献2的二轴平行、 一轴旋转运动导向机构及采用该机构
的二轴平行、 一轴旋转工作台装置仅以微小XYe的定位为目的，而搬运用
途则需要采用另外的驱动机构。因此，也存在机械结构复杂，费用过高的 问题。
本发明基于上述问题而进行，目的是提供一种在进行Ye的微小定位的 同时，可进行搬运用途的长行程移动的平移旋转二自由度载物台装置及采 用该平移旋转二自由度载物台装置可进行包括长行程移动的XYe移动的三 自由度载物台装置。
为解决上述问题，本发明构成如下。
方案i所述的发明为，通过配置于机台部的驱动机构将放载对象物的 工作台定位于规定位置的平移旋转二自由度载物台装置的特征为，
前述驱动机构是一轴驱动平移旋转机构，其通过由具有平移自由度的2 个平移自由度部和具有旋转自由度的i个旋转自由度部构成的第i机构部，
及由设置在前述第1机构部的2个前述平移自由度部中的一个上的电动机、检测出作为被检测体的该机构部的动作量的动作量检测器及接收指令信号控制前述电动机的控制器构成的电动机控制装置构成，
至少具备2组前述驱动机构即前述一轴驱动平移旋转机构，
在前述工作台的旋转移动中心还具备具有1个前述旋转自由度部和1
个前述平移自由度部的第2机构部，
前述一轴驱动平移旋转机构在具备向前述控制器发送动作指令的指令
装置的同时，通过使前述电动机向平移方向进行动作，可使前述工作台进
行一个方向的平移移动或旋转移动。
方案2所述的发明为，方案1所述的平移旋转二自由度载物台装置的
特征为，还具有不具备前述电动机的前述第1机构部即三自由度机构。
方案3所述的发明为，方案1所述的平移旋转二自由度载物台装置的 特征为，具备第2驱动机构，前述第2驱动机构在前述第2机构部具有由 驱动前述平移自由度部的前述电动机、前述动作量检测器及前述控制器构 成的前述电动机控制装置。
方案4所述的发明为，方案1所述的平移旋转二自由度载物台装置的 特征为，前述第1机构部由设置在前述机台部上的第1平移自由度部、设 置在前述第1平移自由度部上的第2平移自由度部及设置在前述第2平移 自由度部上的旋转自由度部构成。
方案5所述的发明为，方案1所述的平移旋转二自由度载物台装置的 特征为，前述第1机构部由设置在前述机台部上的第1平移自由度部、设 置在前述第1平移自由度部上的旋转自由度部及设置在前述旋转自由度部 上的第2平移自由度部构成。
方案6所述的发明为，方案1所述的平移旋转二自由度载物台装置的 特征为，具备用于掌握前述工作台或者前述工作台上的对象物的位置的二 次元位置传感器及对由前述二次元位置传感器捕捉到的对象物图像进行图 像处理以运算用于修正前述对象物位置的修正量的修正量计算部，根据由 前述修正量计算部得到的修正量使前述电动机进行动作，修正前述工作台 或者前述工作台上的前述对象物的位置。
方案7所述的发明为，方案6所述的平移旋转二自由度载物台装置的 特征为，具有多个前述二次元位置传感器。
方案8所述的发明为，采用平移旋转二自由度载物台装置的三自由度 载物台装置的特征为，在方案1至7中的任意一项所述的平移旋转二自由 度载物台装置的工作台的上部或下部具有由电动机向平移方向驱动工作台 的一轴平移驱动机构。
方案9所述的发明为，采用平移旋转二自由度载物台装置的三自由度 载物台装置的特征为，在包围方案1至7中的任意一项所述的平移旋转二 自由度载物台装置的门型结构上具有由电动机向平移方向驱动工作台的一 轴平移驱动机构。
方案10所述的发明为，采用平移旋转二自由度载物台装置的三自由度 载物台装置的特征为，为了向平移方向驱动方案1至7中的任意一项所述 的平移旋转二自由度载物台装置，具有由电动机向平移方向驱动工作台的 一轴平移驱动机构。
根据方案1所述的发明，能够向工作台的一个方向进行长行程平移移 动和旋转移动。
根据方案2所述的发明，能够将工作台附加在第1机构部和第2机构 部上由三自由度机构进行支承，可抑制工作台的弯曲。
根据方案3所述的发明，能够支撑多个点，可将工作台、对象物等的 负荷平衡良好地分散并进行驱动。
根据方案4所述的发明，由于2个平移自由度部的安装角度固定，所 以在工作台移动时能够比较简单地运算需要的动作量。
根据方案5所述的发明，由于能够挟持2个平移驱动部的直动导向部 来放置旋转驱动部，可从工作台至机台连续地进行支承，所以针对工作台 和其它的负荷，驱动机构能够抑制变形并进行支承。
根据方案6所述的发明，通过针对工作台或者工作台上的对象物的配 置状况利用二次元位置传感器计算出位置的修正量，能够使工作台移动动 作迅速地进行。
根据方案7所述的发明，即使1个二次元位置传感器无法完全掌握对 象物，也能够由多个二次元位置传感器分区域掌握对象物，因此，能够掌 握对象物的配置。另外，能够使用于多个种类的掌握对象。
根据方案8至IO所述的发明，能够向工作台的一个方向进行长行程平
移移动和旋转移动，还具有一轴平移驱动机构，因此，可具有xY平移和e
旋转的三自由度。


图1是表示展示本发明第1实施例的平移旋转二自由度载物台装置的
一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配置的俯视示意图和侧视示意图。
图2是表示本发明第1实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制 方块图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的 大致结构的图。
图3是表示展示本发明第1实施例的平移旋转二自由度载物台装置的
工作台的e旋转移动的图。
图4是表示展示本发明第1实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 工作台的Y平移移动的图。
图5是表示展示本发明第2实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配置的俯视示意图和侧视示意图。
图6是表示本发明第2实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制 方块图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的 大致结构的图。
图7是表示展示本发明第2实施例的平移旋转二自由度载物台装置利 用二次元位置传感器的对象物的位置修正方法的图。
图8是表示展示本发明第2实施例的平移旋转二自由度载物台装置的
工作台的e旋转移动的图。
图9是表示展示本发明第3实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配置的俯视示意图。
图10是表示本发明第3实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制 方块图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的 大致结构的图。
图11是表示展示本发明第3实施例的平移旋转二自由度载物台装置的
工作台的θ旋转移动的图。
图12是表示展示本发明第4实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配置的俯视示意图。
图13是表示本发明第4实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制 方块图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的 大致结构的图。
图14是表示展示本发明第5实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 一轴驱动平移旋转机构和第2机构部、第2驱动机构的配置的俯视示意图。
图15是表示本发明第5实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制 方块图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的 大致结构的图。
图16是表示使用采用展示本发明第6实施例的平移旋转二自由度载物 台装置的三自由度载物台装置的一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配 置的俯视示意图和侧视示意图。
图17是表示本发明第6实施例的采用平移旋转二自由度载物台装置的 三自由度载物台装置的控制方块图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机 构部的平移、旋转自由度的大致结构的图。
图18是表示使用采用展示本发明第7实施例的平移旋转二自由度载物 台装置的三自由度载物台装置的一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配 置的俯视示意图和侧视示意图。
图19是表示本发明第7实施例的采用平移旋转二自由度载物台装置的 三自由度载物台装置的控制方块图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机 构部的平移、旋转自由度的大致结构的图。
图20是表示使用采用展示本发明第8实施例的平移旋转二自由度载物 台装置的三自由度载物台装置的一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配 置的俯视示意图和侧视示意图。
图21是表示本发明第8实施例的采用平移旋转二自由度载物台装置的 三自由度载物台装置的控制方块图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机 构部的平移、旋转自由度的大致结构的图。
图22是表示展示本发明第8实施例的采用平移旋转二自由度载物台装置的三自由度载物台装置的动作例的示意图。
图23是专利文献1的载物台装置的外观图。
图24是表示专利文献1的某载物台装置的直线载物台1300的轴支承 部的形态的立体图。
图25是表示专利文献1的载物台装置的轴支承构件1400和轴支承构 件1500的具体结构的图。
图26是从上方观察专利文献1的载物台装置的内侧圆筒部1520的图。
图27是表示进行专利文献1的载物台装置的工作台的定位的具体形态 的立体图。
图28是表示专利文献1的载物台装置的板簧部530弯曲时的形态的图。
图29是专利文献2的二轴平行、 一轴旋转运动导向机构的局部剖切分 解立体图。
图30表示采用图27所示的二轴平行、 一轴旋转运动导向机构的二轴 平行、 一轴旋转工作台装置，该图(a)是省略工作台并在双点划线内表示 的俯视图，该图(b)是主视图。
图31是图28所示工作台的俯视图。
符号说明
1 电动机(线性马达)
2 动作量检测器
3 控制器
4 工作台
5 对象物
6 —轴驱动平移旋转机构
7 机台部
8 指令部
9 二次元位置传感器 11 平移驱动部12平移自由度部
13旋转自由度部
15修正量计算部
16第2机构部
18三自由度机构
19第2驱动机构
21直动导向部
22直动导向块
23旋转用轴承
24一轴平移驱动机构
25电动机控制装置
27X轴基体
28门型结构
29X轴工作台
30平移旋转二自由度载物台装置
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
实施例1
图1是表示展示本发明第1实施例的平移旋转二自由度载物台装置的
一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配置的俯视示意图和侧视示意图； 图2是表示本发明第1实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制方块 图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的大致 结构的图。
图中，l是电动机(线性马达)，2是动作量检测器，3是控制器，4是 工作台，5是对象物，6是一轴驱动平移旋转机构，7是机台部，8是指令 部，ll是平移驱动部，12是平移自由度部，13是旋转自由度部，16是第2 机构部，25是电动机控制装置。另外， 一轴驱动平移旋转机构6构成为从 机台部7侧向上依次为平移驱动部11、旋转自由度部13及平移自由度部12，第2驱动部构成为从机台部7侧向上依次为平移自由度部12及旋转自 由度部。
本发明与专利文献1不同的部分为具备一轴驱动平移旋转机构6和第2 机构部16的部分。虽然一轴驱动平移旋转机构6在具有由电动机1驱动的 平移驱动部11和旋转自由度部13的方面与专利文献1相同，但是本发明 的旋转自由度部13没有板簧那样的弹性体，本发明的一轴驱动平移旋转机 构6设置有专利文献1所没有的平移自由度部12。另外，专利文献l也没 有由旋转自由度部13和平移自由度部12支承工作台4的第2机构部16。
本发明与专利文献2不同的部分为工作台4仅向平移的一个方向进行 动作。但是，本发明为了能够进行长行程的平移移动， 一轴驱动平移旋转 机构6的平移驱动部11和第2机构部16的平移自由度13为同一方向。
虽然专利文献2的二轴平行、 一轴旋转运动导向机构270与一轴驱动 平移旋转机构6的平移驱动部11、平移自由度部12及旋转自由度部13的 结构类似，但是专利文献2没有第2机构部16。
一轴驱动平移旋转机构6配置为能够沿机台部7两侧(A、 B)的直动 导向部21移动，第2机构部16配置在工作台4的旋转中心部(C)。
另外，构成各平移驱动部11的线性马达1分别连接有2个控制器3。 控制器3接收来自指令部8的动作命令，使线性马达1进行动作。动作量 检测器2检测出线性马达1或线性马达1驱动的直动导向块22等附随的部 位的移动量，控制器3控制动作以使该移动量与指令部8的动作命令的差为零。
接下来，对平移旋转二自由度载物台装置的动作进行说明。
图3是表示展示本发明第1实施例的平移旋转二自由度载物台装置的工作台的e旋转移动的图。
如图2所示，该动作能够在使A、 B点2个一轴驱动平移旋转机构6 的平移驱动部11的线性马达1分别向相反侧进行动作时，使工作台4以C 点的第2机构部16为中心旋转。如果使一轴驱动平移旋转机构6a动作5Y1 ， 使一轴驱动平移旋转机构6b动作SY2，则一轴驱动平移旋转机构6a、 6b 的旋转自由度部13动作e，平移自由度部12移动SX1、 SX2，因此，工作
台4旋转e。也就是说，第2机构部16的旋转自由度部13进行作用，工作
台4旋转e。
如上所述，工作台的旋转及一轴驱动平移旋转机构6和第2机构部16 的各线性马达l、各旋转自由度部13、平移自由度部12的移动量以几何学 来进行决定。
图4是表示展示本发明第1实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 工作台的Y平移移动的图。
图4中，SY是附属于一轴驱动平移旋转机构的线性马达1的移动量。 如果A、 B双方的线性马达la、 lb仅动作相同量，则能够使工作台4进行 平移移动。
另外，平移移动也可以以图3所示的旋转e后的状态来进行平移移动。
本发明的第i实施例为上述结构，因此，构成为可进行包括旋转e和
长行程的平移Y方向移动的平移旋转二自由度载物台装置。 实施例2
图5是表示展示本发明第2实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配置的俯视示意图和侧视示意图； 图6是表示本发明第2实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制方块 图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的大致 结构的图。
另外，第2实施例的基本构成要素与第1实施例相同。 第2实施例与第1实施例的不同点为一轴驱动平移旋转机构的结构。 一轴驱动平移旋转机构6构成为从机台部7侧向上依次为平移驱动部11、 平移自由度部12及旋转自由度部13。 一轴驱动平移旋转机构6和第2机构 部16的配置也与第1实施例相同。
另外，本发明与专利文献1、专利文献2不同的部分也与第1实施例一样。
本发明的第2实施例与第1实施例的不同为具备二次元位置传感器9 和修正量计算部15的部分。
图7是表示展示本发明第2实施例的平移旋转二自由度载物台装置利用二次元位置传感器的对象物的位置修正方法的图。二次元位置传感器9检测出工作台4或工作台4上的对象物5，并可通过修正量计算部15掌握 该偏移量。只要能够掌握偏移量，如图7就可实现平移Y方向和旋转0方 向的修正。
虽然在本实施例中无法进行平移X方向的修正，但是在其它实施例中 后述，能够进行平移X方向的修正。
图8是表示展示本发明第2实施例的平移旋转二自由度载物台装置的工作台的e旋转移动的图。
与第1实施例相同，如图8能够在使A、 B点2个一轴驱动平移旋转机 构6的平移驱动部11的线性马达1分别向相反侧进行动作时，使工作台4 以C点的第2机构部16为中心旋转。如果使一轴驱动平移旋转机构6a动 作SY1 ，使一轴驱动平移旋转机构6b动作SY2，则一轴驱动平移旋转机构 6a、 6b的旋转自由度部13动作e，平移自由度部12移动5X1、 SX2，因此， 工作台4旋转e。也就是说，第2机构部16的旋转自由度部13进行作用， 工作台4旋转0。
虽然由于一轴驱动平移旋转机构6a、 6b的结构与第1实施例不同，所 以使工作台4旋转e时的线性马达la、 lb的移动量SYl、 SY2、及平移自 由度部12的移动量SX1、 SX2不同，但是在工作台4的旋转及一轴驱动平 移旋转机构6和第2机构部16的各线性马达1、各旋转自由度部13、平移 自由度部12的移动量以几何学来进行决定的方面相同。
另外，平移Y方向的工作台4的移动能够与第1实施例一样地实施。
实施例3
图9是表示展示本发明第3实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配置的俯视示意图；图10是表示本 发明第3实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制方块图及表示一轴 驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的大致结构的图。
第3实施例的基本构成要素与第1实施例、第2实施例相同。与第1 实施例、第2实施例的不同为，还附加有不具有线性马达1的三自由度机 构18。另外， 一轴驱动平移旋转机构6a、 6b的配置位置与第1实施例不同。 另外，省略了二次元位置传感器9和修正量计算部15的记述。
另外，如图10所示， 一轴驱动平移旋转机构6的结构与第1实施例相 同，从机台部7侧向上依次为平移驱动部11、旋转自由度部13及平移自由 度部12。三自由度机构18的结构也是从机台部7侧依次为平移自由度部 12、旋转自由度部13及平移自由度部12的结构。
另外，本发明与专利文献1、专利文献2不同的部分与第1实施例一样。 图11是表示展示本发明第3实施例的平移旋转二自由度载物台装置的工作台的e旋转移动的图。
与第1实施例相同，如图11能够在使A、 B点2个一轴驱动平移旋转 机构6的平移驱动部11的线性马达1分别向相反侧进行动作时，使工作台 4以C点的第2机构部16为中心旋转。如果使一轴驱动平移旋转机构6a 动作SY1，使一轴驱动平移旋转机构6b动作SY2，则一轴驱动平移旋转机 构6a、 6b的旋转自由度部13动作e，平移自由度部12移动5X1、 SX2，三 自由度机构18的平移自由度部12也移动5Y3、 5Y4、 SX3、 SX4，而且， 第2机构部16的旋转自由度部13进行作用，工作台4旋转0。
虽然由于一轴驱动平移旋转机构6a、6b的配置位置与第1实施例不同， 所以线性马达la、 lb的动作量不同，但是在工作台4的旋转及一轴驱动平 移旋转机构6和第2机构部16的各线性马达1、各旋转自由度部13、平移 自由度部12的移动量以几何学来进行决定的方面相同。另外，平移Y方向 的工作台4的移动能够与第1实施例一样地实施。
实施例4
图12是表示展示本发明第4实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配置的俯视示意图；图13是表示本 发明第4实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制方块图及表示一轴 驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的大致结构的图。
另外，第4实施例的基本构成要素与第1实施例相同。第4实施例与 第1实施例的不同为，如图13所示，在第2机构部16也配置线性马达1 并作为第2驱动机构19，且具备控制器3及动作量检测器2。
第1机构部6a、 6b的结构及配置与第1实施例相同。另外，省略了二次元位置传感器9和修正量计算部15的记述。
另外，本发明与专利文献1、专利文献2不同的部分与第1实施例一样。
由于是如上的结构，所以工作台4的e旋转移动能够与第i实施例的
图3同样地实现。平移Y方向移动也与第1实施例相同。在本实施例中， 由于在第2驱动机构19也具备线性马达lc，所以可增大Y方向的推进力， 能够实施分摊各线性马达的容量并输出推力这样的电动机的容量选择。
实施例5
图14是表示展示本发明第5实施例的平移旋转二自由度载物台装置的 一轴驱动平移旋转机构和第2机构部、第2驱动机构的配置的俯视示意图； 图15是表示本发明第5实施例的平移旋转二自由度载物台装置的控制方块 图及表示一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的大致 结构的图。
另外，第5实施例的基本构成要素与第1实施例相同。另外， 一轴驱 动平移旋转机构6和第2机构部16的配置为将第3实施例的三自由度机构 18替换为一轴驱动平移旋转机构6的配置。也就是说，还附加有线性马达 1的方面与第3实施例不同。另外，省略了二次元位置传感器9和修正量计 算部15的记述。 一轴驱动平移旋转机构6的结构与第1实施例相同，依次 为平移、旋转、平移。另外，本发明与专利文献l、专利文献2不同的部分 与第1实施例一样。
由于是如上的结构，所以工作台4的0旋转移动可与第3实施例的图 ll同样地实现。平移Y方向移动也与第1实施例相同。在本实施例中，由 于具备4个一轴驱动平移旋转机构6，所以也可增大Y方向的推进力，能
够实施分摊各线性马达的容量并输出推力这样的电动机的容量选择。
实施例6
图16是表示使用采用展示本发明第6实施例的平移旋转二自由度载物 台装置的三自由度载物台装置的一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配 置的俯视示意图和侧视示意图；图17是表示本发明第6实施例的采用平移 旋转二自由度载物台装置的三自由度载物台装置的控制方块图及表示一轴 驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的大致结构的图。
图中，平移旋转二自由度载物台装置30为第1实施例中所示的结构。在平移旋转二自由度载物台装置30的工作台4上配置一轴平移驱动机构 24,以实现平移X方向的动作。
由于是如上的结构，所以如第1实施例那样，平移旋转二自由度载物 台装置30使工作台4进行平移Y方向的动作和旋转9的动作，而工作台4 上的一轴平移驱动机构24进行平移X方向的动作，因此，构成为进行XY0 的三自由度动作的三自由度载物台装置。
实施例7
图18是表示使用采用展示本发明第7实施例的平移旋转二自由度载物 台装置的三自由度载物台装置的一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配 置的俯视示意图和侧视示意图；图19是表示本发明第7实施例的采用平移 旋转二自由度载物台装置的三自由度载物台装置的控制方块图及表示一轴 驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的大致结构的图。
图中，平移旋转二自由度载物台装置30为第1实施例中所示的结构。
平移旋转二自由度载物台装置30配置在装配有2个线性马达的一轴平 移驱动机构24上。
由于是如上的结构，所以如第1实施例那样，平移旋转二自由度载物 台装置30使工作台4进行平移Y方向的动作和旋转e的动作，而一轴平移 驱动机构24使平移旋转二自由度载物台装置30的机台部4进行平移X方 向的动作，因此，构成为进行XY6的三自由度动作的三自由度载物台装置。
实施例8
图20是表示使用采用展示本发明第8实施例的平移旋转二自由度载物 台装置的三自由度载物台装置的一轴驱动平移旋转机构和第2机构部的配 置的俯视示意图和侧视示意图；图21是表示本发明第8实施例的采用平移 旋转二自由度载物台装置的三自由度载物台装置的控制方块图及表示一轴 驱动平移旋转机构和第2机构部的平移、旋转自由度的大致结构的图。在 本实施例中，具有2个二次元位置传感器9，由二次元位置传感器9检测出 的图像通过修正量计算部15能够掌握工作台4上的对象物5的偏移量。虽 然在使用二次元位置传感器9和修正量计算部15的方面与第2实施例相同，但是使用2个二次元位置传感器9， 二次元位置传感器9的数量不同。
图中，平移旋转二自由度载物台装置30为第1实施例中所示的结构。
门型结构28构成为包围平移旋转二自由度载物台装置30，并在其上配 置一轴平移驱动机构24，能够使X轴工作台29向平移X方向移动。
由于是如上的结构，所以如第1实施例那样，平移旋转二自由度载物 台装置30使工作台4进行平移Y方向的动作和旋转e的动作，而门型结构 28上的一轴平移驱动机构24使X轴工作台29进行平移X方向的动作，因 此，构成为进行XYe的三自由度动作的三自由度载物台装置。
图22是表示展示本发明第8实施例的采用平移旋转二自由度载物台装 置的三自由度载物台装置的动作例的示意图。
图22中，(1)所示的线是三自由度载物台装置在进行加工、检查等的 工序中所需动作的基本的轨迹、位置。(2)所示的线是从基本的轨迹、位 置仅偏移SX、 SY的轨迹、位置。(3)所示的线是对象物5放置在工作台4 上时偏移的轨迹、位置。(4)所示的线是对(3)的轨迹、位置的偏移向Y
方向和e方向进行修正后的轨迹、位置。
对象物5放置在工作台上时，对象物5伴随有如(3)那样的偏移量。 这里，平移旋转二自由度载物台装置30在平移Y方向上可动，使工作台4 移动以便将对象物5上的标记置于二次元位置传感器9的视角内。
二次元位置传感器9检测出标记，与第2实施例的图7所示相同，由 修正量计算部15掌握对象物5的XYe的偏移量。由于平移旋转二自由度 载物台装置30能够进行平移Y方向移动和旋转e，所以向Y方向和e方向 修正如(3)那样的偏移，并置于如(4)那样的轨迹、位置。虽然进行加 工、检查等的工序中所需动作的基本的轨迹、位置为(1)，但是也可以令 一轴平移驱动机构24仅移动5X并将这里改为新的基准，使对象物5的加 工、检査等沿着正确的轨迹、位置来进行。
如上所述，构成为由平移旋转二自由度载物台装置30和一轴平移驱动 机构24驱动XY0的三自由度而能够工作的三自由度载物台装置。
另外，虽然在第1实施例及第3至第7实施例中， 一轴驱动平移旋转 机构6构成为从机台部7侧向上依次为平移驱动部11、旋转自由度部13及平移自由度部12，第2驱动部构成为从机台部7侧向上依次为平移自由度 部12及旋转自由度部13，在第2实施例中， 一轴驱动平移旋转机构6构成 为从机台部7侧向上依次为平移驱动部11 、平移自由度部12及旋转自由度 部13，但是它们也可以混用。对于三自由度机构18也是一样的。
通过使用多个一轴驱动平移旋转机构、三自由度机构、第2驱动机构 等，即使工作台大型化，也能够适用于负荷被分散支承的工作机械的二次 元定位装置等。通过该机构，能够使工作台薄型化。
另外，即使装置大型化，也能够不使用特殊的大型电动机，而利用多 个标准的电动机来分散驱动力这样地进行构成，因此，还具有在装置零件 的交货期、费用等方面与特殊品相比可容易调配的优点。
权利要求
1.一种平移旋转二自由度载物台装置，通过配置于机台部的驱动机构将放载对象物的工作台定位于规定位置，其特征为，前述驱动机构是一轴驱动平移旋转机构，其通过由具有平移自由度的2个平移自由度部和具有旋转自由度的1个旋转自由度部构成的第1机构部，及由设置在前述第1机构部的2个前述平移自由度部中的一个上的电动机、检测出作为被检测体的该机构部的动作量的动作量检测器及接收指令信号控制前述电动机的控制器构成的电动机控制装置构成，至少具备2组前述驱动机构即前述一轴驱动平移旋转机构，在前述工作台的旋转移动中心还具备具有1个前述旋转自由度部和1个前述平移自由度部的第2机构部，前述一轴驱动平移旋转机构在具备向前述控制器发送动作指令的指令装置的同时，通过使前述电动机向平移方向进行动作，可使前述工作台进行一个方向的平移移动或旋转移动。
2. 如权利要求l所述的平移旋转二自由度载物台装置，其特征为，还 具有不具备前述电动机的前述第1机构部即三自由度机构。
3. 如权利要求l所述的平移旋转二自由度载物台装置，其特征为，具 备第2驱动机构，前述第2驱动机构在前述第2机构部具有由驱动前述平 移自由度部的前述电动机、前述动作量检测器及前述控制器构成的前述电 动机控制装置。
4. 如权利要求l所述的平移旋转二自由度载物台装置，其特征为，前 述第1机构部由设置在前述机台部上的第1平移自由度部、设置在前述第1 平移自由度部上的第2平移自由度部及设置在前述第2平移自由度部上的 旋转自由度部构成。
5. 如权利要求l所述的平移旋转二自由度载物台装置，其特征为，前 述第1机构部由设置在前述机台部上的第1平移自由度部、设置在前述第1 平移自由度部上的旋转自由度部及设置在前述旋转自由度部上的第2平移 自由度部构成。
6. 如权利要求l所述的平移旋转二自由度载物台装置，其特征为，具 备用于掌握前述工作台或者前述工作台上的对象物的位置的二次元位置传 感器及对由前述二次元位置传感器捕捉到的对象物图像进行图像处理以运 算用于修正前述对象物位置的修正量的修正量计算部，根据由前述修正量计算部得到的修正量使前述电动机进行动作，修正 前述工作台或者前述工作台上的前述对象物的位置。
7. 如权利要求6所述的平移旋转二自由度载物台装置，其特征为，具 有多个前述二次元位置传感器。
8. —种采用平移旋转二自由度载物台装置的三自由度载物台装置，其 特征为，在权利要求1至7中的任意一项所述的平移旋转二自由度载物台 装置的工作台的上部或下部具有由电动机向平移方向驱动工作台的一轴平 移驱动机构。
9. 一种采用平移旋转二自由度载物台装置的三自由度载物台装置，其 特征为，在包围权利要求1至7中的任意一项所述的平移旋转二自由度载 物台装置的门型结构上具有由电动机向平移方向驱动工作台的一轴平移驱 动机构。
10. —种采用平移旋转二自由度载物台装置的三自由度载物台装置， 其特征为，为了向平移方向驱动权利要求1至7中的任意一项所述的平移 旋转二自由度载物台装置，具有由电动机向平移方向驱动工作台的一轴平 移驱动机构。
全文摘要
本发明提供一种在可对工作台进行Yθ的微小定位的同时，可进行搬运用途的长行程移动的平移旋转二自由度载物台装置。具体为，可实现平移Y方向移动和旋转θ的平移旋转二自由度载物台装置，其具备至少2组(6a、6b)通过由具有平移自由度的2个平移自由度部、具有旋转自由度的1个旋转自由度部及电动机构成的一轴驱动平移旋转机构及电动机控制装置构成的一轴驱动平移旋转机构；及具有1个旋转自由度和1个平移自由度的第2机构部(16)。
文档编号B23Q1/48GK101203354SQ20068002204
公开日2008年6月18日 申请日期2006年6月19日 优先权日2005年6月30日
发明者大须贺俊之, 小宫刚彦 申请人:株式会社安川电机