特許 6355938 ブラケットを備えたステージ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6355938

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】ブラケットを備えたステージ装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20180702BHJP

   F16C 29/02 20060101ALI20180702BHJP

【ＦＩ】

   H02K41/03 A

   F16C29/02

【請求項の数】11

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-36470(P2014-36470)

(22)【出願日】2014年2月27日

(65)【公開番号】特開2015-162956(P2015-162956A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2017年2月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000229335

【氏名又は名称】日本トムソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092347

【弁理士】

【氏名又は名称】尾仲 一宗

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 直人

【審査官】 ▲桑▼原 恭雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３５９９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−００８４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／１２９５３４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

Ｆ１６Ｃ ２９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ベッド及び前記第１ベッドに対して第１リニアモータによって摺動自在に設けられた第１可動テーブルから構成されたＸ軸スライド装置，並びに前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルに対して直交して固設された第２ベッド及び前記第２ベッドに対して第２リニアモータによって摺動自在に設けられた第２可動テーブルから構成されたＹ軸スライド装置を備えたステージ装置において，
前記Ｘ軸スライド装置を構成する前記第１可動テーブル，及び前記Ｙ軸スライド装置を構成する前記第２ベッドとにそれぞれ固定されて前記第１可動テーブルに対して前記第２ベッドを固設するブラケットを備えており，
前記ブラケットは，外形と断面が移動方向の長さが幅より長く形成された実質的に矩形形状の平板で形成されており，
前記ブラケットは，前記移動方向の長さが前記第２ベッドより短く且つ前記第２可動テーブルより長く形成されており，
前記ブラケットの幅は，前記第１可動テーブルの摺動方向の長さより短く且つ前記第２ベッドの幅と実質的に同一に形成されており，
前記ブラケットは，前記移動方向の両端部が両側部から中央部に向って幅小になる肉抜きされたＶ字状切欠き部でそれぞれ形成された一対のつの部と，前記両端部における前記つの部間で前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルを取り付けるための取付け面を形成する本体部とから形成されていることを特徴とするブラケットを備えたステージ装置。

【請求項2】

前記ブラケットの下面は前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルの上面に固定されており，前記ブラケットの上面は前記Ｙ軸スライド装置の前記第２ベッドの下面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項3】

前記Ｘ軸スライド装置は，前記第１ベッドに固定された第１軌道レールと前記第１可動テーブルに固定され且つ前記第１軌道レールを往復移動する第１スライダから成る第１直動案内ユニットが介在しており，また，前記Ｙ軸スライド装置は，前記第２ベッドに固定された第２軌道レールと前記第２可動テーブルに固定され且つ前記第２軌道レールを往復移動する第２スライダから成る第２直動案内ユニットが介在していることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項4】

前記Ｖ字状切欠き部は，前記ブラケットの前記両端部に対称に形成されており，前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルの幅方向両端面に達していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項5】

前記Ｙ軸スライド装置の前記第２可動テーブルには，前記第２可動テーブルに対して回転方向に移動するターンテーブルを備えたθ軸ステージが配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項6】

前記ブラケットにおける前記つの部と前記本体部との前記両側部には，前記Ｙ軸スライド装置の前記第２ベッドを取り付けるための複数個の第１取付け用孔が前記ブラケットの前記移動方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項7】

前記ブラケットにおける前記本体部には，前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルを取り付けるための複数個の第２取付け用孔が前記ブラケットの幅方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項8】

前記ブラケットの前記本体部には，前記ブラケットを軽量にするための少なくとも１個の貫通孔が形成されており，前記貫通孔は，前記本体部に形成された前記第２取付け用孔間に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項9】

前記ブラケットは，前記両端部の前記つの部の前記移動方向の長さが前記本体部の前記移動方向の長さに実質的に同一になるように形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項10】

前記ブラケットの全長は，前記Ｙ軸スライド装置の前記第２可動テーブルの移動ストロークより長く形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【請求項11】

前記ブラケットは，アルミニウム合金製であり，表面にアルマイト被覆層で覆われていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のブラケットを備えたステージ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は，高速高応答を実現するリニアモータを利用したステージ装置であって，例えば，Ｘ軸スライド装置とその上に直交して配設したＹ軸スライド装置との間に固定用のブラケットを介在させたステージ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年，各技術分野に使用されているＸＹθ多軸ステージや運動機構部において，ワーク，工具，或いは物品や機器を高速で移動させ且つ高精度で位置決めし，しかもコンパクトで軽量な構造を有するステージ装置が求められている。ステージ装置には，高推力で高速高応答性可能なリニアモータが使用されているが，リニアモータには，電機子コイルをベース部材であるベッドにその長手方向全長に渡って固定子として配設し，ベッドに対して長手方向に摺動自在なテーブルに永久磁石から成る界磁マグネットを可動子として取り付けた可動マグネット型のリニアモータ，或いは，ベッドに界磁マグネットを固定子として設け，且つ所定の電気角だけずらした位相差をもって順次配列された複数個の電機子コイルを可動子としてテーブルに設けた可動コイル型リニアモータとがある。

【0003】

可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置として，界磁マグネットを支持するマグネットヨークを薄肉に且つ高い剛性に構成することにより，コンパクトに構成されたものが知られている。該スライド装置については，界磁マグネットを内面側に支持するマグネットヨークは，一対の対向部と，該両対向部を一体的に連結する側部連結部とから断面コ字形に構成される。マグネットヨークは，各対向部及び側部連結部を別々に製作する場合に比較して，各部を薄肉に形成しても全体の剛性を高くすることができる。ベッドの一部は，ベッド側の対向部と側部連結部とに兼用することもできる。ベッドに直動案内ユニットを介してスライド可能なテーブルは，可動コイル組立体を有している（例えば，特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−３３３４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで，従来のスライド装置について，半導体・液晶関連の組立・検査装置のワークステージにおいて，水平置きでスライド装置を直交したＸＹ軸に組んだとき，上軸であるＹ軸スライド装置が撓み，可動テーブルの走行精度が悪化する可能性がある。そのため，サポート用のスライド装置を設け，上軸の両端をベースから支えるなどの対策を採る装置が知られている。しかしながら，上記のようなスライド装置では，サポート用スライド装置の影響で摺動抵抗が増大し，下軸であるＸ軸スライド装置の負荷が増えて，高速運転を行うにはモータを大型にする必要が生じる。一方，上軸のＹ軸スライド装置が撓まないように，上軸と下軸とを固定するブラケットを剛性のある無垢材で製作すると，サポート用スライド装置を設けた場合と同様に，下軸の搭載質量が大きくなり，やはり，高速運転ができない可能性がある。また，ＣＣＤカメラを搭載した検査装置や測定装置のワークステージで上軸のＹ軸スライド装置が撓むと，目標物体の焦点がずれて，正確に検査・測定ができないことになる。

【0006】

図７及び図８を参照して，基本的構造を有するステージ装置５１について説明する。ステージ装置５１は，下軸のＸ軸スライド装置５２，上軸のＹ軸スライド装置５５，及びＹ軸スライド装置５５上に配設されるアライメントステージ装置となる回転方向であるθ軸のθ軸ステージ５８から構成されたＸＹθステージ装置である。Ｘ軸スライド装置５２及びＹ軸スライド装置５５は，例えば，可動コイル型リニアモータ（図示せず）を内蔵したものである。ステージ装置５１は，ベッド５３とベッド５３に対して移動自在に設けられた可動テーブル（図示せず）から成るＸ軸スライド装置５２，Ｘ軸スライド装置５２の上記可動テーブルに直交して配設されたベッド５６とベッド５６に対して移動自在に設けられた可動テーブル５７から成るＹ軸スライド装置５５，及び可動テーブル５７に間座５９を介して取り付けられたベッド６６とベッド６６上に回転可能に配設されたターンテーブル６７から成るθ軸ステージ５８から構成されている。Ｙ軸スライド装置５５は，そのベッド５６の両端がベース６９に配設されたサポート用スライド装置６８に間座６２を介して固定されている。また，ステージ装置５１は，Ｘ軸スライド装置５２を構成する可動テーブル（図示せず）上に直交して配設されたＹ軸スライド装置５５を構成するベッド５６とを互いに連結する基本構造品であるブラケット６０を備えている。ブラケット６０は，その下面がＸ軸スライド装置５２の可動テーブル５４の上面に固定され，且つブラケット６０の上面側がＹ軸スライド装置５５のベッド５６の下面に固定されている。ブラケット６０は，図８に示すように，取付け用孔６３，６４が形成された矩形形状の平板６１に形成されている。

【0007】

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，Ｘ軸スライド装置とＹ軸スライド装置との間に剛性維持のため補強部材となるブラケットを介在させ，ブラケットの軽量化を達成するためその形状を最適化し，ステージ装置の高速高加速運転をブラケットで阻害することなく，Ｙ軸スライド装置のベッドの撓みを可及的に最小限に抑えてＹ軸スライド装置の可動テーブルの変位を小さくし，それによって高精度化を達成することを特徴とするブラケットを備えたステージ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明は，第１ベッド及び前記第１ベッドに対して第１リニアモータによって摺動自在に設けられた第１可動テーブルから構成されたＸ軸スライド装置，並びに前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルに対して直交して固設された第２ベッド及び前記第２ベッドに対して第２リニアモータによって摺動自在に設けられた第２可動テーブルから構成されたＹ軸スライド装置を備えたステージ装置において，
前記Ｘ軸スライド装置を構成する前記第１可動テーブル，及び前記Ｙ軸スライド装置を構成する前記第２ベッドとにそれぞれ固定されて前記前記第１可動テーブルに対して前記第２ベッドを固設するブラケットを備えており，
前記ブラケットは，外形と断面が移動方向の長さが幅より長く形成された実質的に矩形形状の平板で形成されており，
前記ブラケットは，前記移動方向の長さが前記第２ベッドより短く且つ前記第２可動テーブルより長く形成されており，
前記ブラケットの幅は，前記第１可動テーブルの摺動方向の長さより短く且つ前記第２ベッドの幅と実質的に同一に形成されており，
前記ブラケットは，前記移動方向の両端部が両側部から中央部に向って幅小になる肉抜きされたＶ字状切欠き部でそれぞれ形成された一対のつの部と，前記両端部における前記つの部間で前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルを取り付けるための取付け面を形成する本体部とから形成されていることを特徴とするブラケットを備えたステージ装置に関する。

【0009】

このステージ装置において，前記ブラケットの下面は前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルの上面に固定されており，前記ブラケットの上面は前記Ｙ軸スライド装置の前記第２ベッドの下面に固定されているものである。

【0010】

また，このステージ装置において，前記Ｘ軸スライド装置は，前記第１ベッドに固定された第１軌道レールと前記第１可動テーブルに固定され且つ前記第１軌道レールを往復移動する第１スライダから成る第１直動案内ユニットが介在しており，また，前記Ｙ軸スライド装置は，前記第２ベッドに固定された第２軌道レールと前記第２可動テーブルに固定され且つ前記第２軌道レールを往復移動する第２スライダから成る第２直動案内ユニットが介在しているものである。

【0011】

また，このステージ装置において，前記Ｖ字状切欠き部は，前記ブラケットの前記両端部に対称に形成されており，前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルの幅方向両端面に達していないものである。

【0012】

また，このステージ装置は，前記Ｙ軸スライド装置の前記第２可動テーブルには，前記第２可動テーブルに対して回転方向に移動するターンテーブルを備えたθ軸ステージが配設されている。

【0013】

このステージ装置は，前記ブラケットにおける前記つの部と前記本体部との前記両側部には，前記Ｙ軸スライド装置の前記第２ベッドを取り付けるための複数個の第１取付け用孔が前記ブラケットの前記移動方向に沿って形成されており，また，前記ブラケットにおける前記本体部には，前記Ｘ軸スライド装置の前記第１可動テーブルを取り付けるための複数個の第２取付け用孔が前記ブラケットの幅方向に沿って形成されているものである。

【0014】

このステージ装置は，前記ブラケットの前記本体部には，前記ブラケットを軽量にするための少なくとも１個の貫通孔が形成されており，前記貫通孔は，前記本体部に形成された前記第２取付け用孔間に形成されているものである。

【0015】

また，前記ブラケットは，前記両端部の前記つの部の前記移動方向の長さが前記本体部の前記移動方向の長さに実質的に同一になるように形成されている。更に，前記ブラケットの全長は，前記Ｙ軸スライド装置の前記第２可動テーブルの移動ストロークより長く形成されている。また，前記ブラケットは，アルミニウム合金製であり，表面にアルマイト被覆層で覆われているものである。

【発明の効果】

【0016】

この発明によるブラケットを備えたステージ装置は，上記のように，Ｘ軸スライド装置とＹ軸スライド装置との間で剛性を維持する補強部材となるブラケットを介在させ，ブラケットの軽量化を達成するため，ブラケットの形状を最適化して，軽量化してブラケットによるステージ装置の高速高加速運転を阻害することなく，Ｘ軸スライド装置上に配設されたＹ軸スライド装置のベッドの撓みを小さく抑えて，Ｙ軸スライド装置の可動テーブルの変位量を小さくし，それによってステージ装置の高精度化を達成することができる。また，このステージ装置は，水平置きで，上軸のスライド装置の両端部を支えるためにサポート用のスライド装置を設ける従来構造に対し，下軸のスライド装置に作用する負荷を小さくできるので，リニアモータが可動テーブルを駆動して加減速させるために必要な最大推力を下げることができ，ステージ装置のより高速高加速で稼働できる。また，ブラケットを軽量化することで，Ｙ軸スライド装置やθ軸ステージ等のＸ軸スライド装置の可動テーブルに搭載される可動部材のイナーシャが小さくなり，加減速させるために必要な最大推力を下げることができ，可動テーブルをより高速高加速で稼働でき，ステージ装置を高速高応答で位置決めが可能になる。また，このステージ装置は，下軸のスライド装置の可動テーブルからオーバーハングした上軸のスライド装置の撓みを効率的に抑え，ステージ装置のＹ軸スライド装置の可動テーブルの変位を小さく抑えられ，高精度化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】この発明によるブラケットを備えたステージ装置の一実施例であるＸＹθステージ装置を示す斜視図である。

【図2】図１のＣ方向から見たＸＹθステージ装置を示す平面図である。

【図3】図１のＤ方向から見たＸＹθステージ装置を示す平面図である。

【図4】図１のＸＹθステージ装置におけるＸ軸スライド装置又はＹ軸スライド装置に組み込まれたリニアモータを説明するためベッドと可動テーブルとの間に位置するリニアモータを示す断面図である。

【図5】この発明によるブラケットを備えたステージ装置に組み込まれているブラケットの一実施例を示す斜視図である。

【図6】この発明によるブラケットを備えたステージ装置に組み込まれているブラケットの別の実施例を示す斜視図である。

【図7】多軸ステージ装置に基本的なブラケットを組み込んだ一例を示す平面図である。

【図8】図７の多軸ステージ装置に組み込まれる基本的なブラケットを示す斜視図である。

【図9】ブラケットの荷重による変形を有限要素法で評価するためのＹ軸スライド装置とＸ軸スライド装置の可動テーブルとの間にブラケットを介在させたモデルを示す斜視図である。

【図10】図９のモデルを用いてブラケットを使用した場合の撓みについての解析結果を示す斜視図である。

【図11】ブラケットの長さと上軸となるＹ軸スライド装置全体の最大変位の関係を示すグラフである。

【図12】ブラケット長さと上軸となるＹ軸スライド装置の可動テーブル上の最大変位の関係を示すグラフである。

【図13】ブラケットの長さと質量の関係を示すグラフである。

【図14】ブラケットがより軽い構造で変位を抑える効率を確認するグラフである。る。

【図15】ブラケットの軽量化の効果を試算したテーブル運転パターンを示す線図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下，図面を参照して，この発明によるブラケットを備えたステージ装置の一実施例について説明する。この発明によるブラケットを備えたステージ装置は，図１〜図３に示すように，多軸ステージ装置１であって，該多軸ステージ装置１は，下軸となる直線であるＸ軸であるＸ軸スライド装置２，上軸となる直線であるＹ軸であるＹ軸スライド装置５，及びＹ軸スライド装置５上に配設されるアライメントステージ装置となる回転方向であるθ軸のθ軸ステージ８からＸＹθステージ装置である。Ｘ軸スライド装置２及びＹ軸スライド装置５は，可動コイル型リニアモータを内蔵したものである。この実施例における多軸ステージ装置１は，少なくとも土台，機台等のベース１８（図２，図３参照）に固定されるベッド３（第１ベッド）及びベッド３に対してリニアモータ３１（第１リニアモータ）によって摺動自在に設けられた可動テーブル４（第１可動テーブル）から構成されたＸ軸スライド装置２，並びにＸ軸スライド装置２の可動テーブル４に直交して配設されたベッド６（第２ベッド）及びベッド６に対してリニアモータ３１（第２リニアモータ）によって摺動自在に設けられた可動テーブル７（第２可動テーブル）から構成されたＹ軸スライド装置５から構成されている。また，Ｘ軸スライド装置２において，ベッド３には一対の軌道レール４１が隔置して移動方向に延びるように固定され，可動テーブル４にはスライダ４２が複数固定され，可動テーブル４がベッド３上を往復移動可能に構成されている。また，Ｙ軸スライド装置５において，ベッド６には一対の軌道レール３９が隔置して移動方向に延びるように固定され，可動テーブル７にはスライダ４０が配設固定され，可動テーブル７がベッド６上を往復移動可能に構成されている。θ軸ステージ８は，可動テーブル７上に間座９を介してベッド１６が固定されており，ベッド１６上でターンテーブル１７がリニアモータ等の駆動手段で回転可能に配設されている。

【0019】

また，Ｘ軸スライド装置２及びＹ軸スライド装置５には，例えば，図４に示すようなリニアモータ３１がそれぞれ設けられている。リニアモータ３１は，可動コイル型リニアモータであり，ベッド３，６に多数のマグネット３３を取り付けたマグネットヨーク３２が配設されており，可動テーブル４，７にコイルモジュールである電機子組立体３４が取り付けられている。リニアエンコーダ３５は，リニアスケール３６とリニアエンコーダ用ヘッド３７とから構成されている。ベッド３，６には，リニアスケール３６及び原点マーク３８が設けられており，また，可動テーブル４，７には，リニアエンコーダ用ヘッド３７が取り付けられている。更に，リニアモータ３１には，電機子組立体３４の往復移動で発生する加熱状態を冷却するため空冷用配管５０が配設されている。また，ベッド３は，両端にエンドプレート４８をそれぞれ固定しており，エンドプレート４８には，可動テーブル４の長手方向移動を規制するストッパ４６が取り付けられている。ベッド６は，両端にエンドプレート４９をそれぞれ固定しており，エンドプレート４９には，可動テーブル７の長手方向移動を規制する一対のストッパ４７がそれぞれ取り付けられている。

【0020】

この多軸ステージ装置１は，例えば，装置自体の高さ寸法が約７０ｍｍ，両方のベッド幅寸法が約１７０ｍｍ，ベッド長さが約７００ｍｍ，可動テーブルのストロークが３３０ｍｍ，可動テーブル全長が２００ｍｍである。また，θ軸は，リニアモータを内蔵したアライメントステージ装置であり，回転テーブルであるターンテーブル１７が直径２００ｍｍ，ターンテーブルの動作角度が２８０度である。また，多軸ステージ装置１のベース１８は，アルミニウム合金製であり，ベース１８の大きさが７６０ｍｍ×７００ｍｍ，ＸＹθステージ装置の高さが１８３ｍｍ，装置全体の高さが約３５０ｍｍであり，省スペースを求める用途のステージ装置では，ボールねじ駆動よりもリニアモータ駆動の方が好ましいものである。

【0021】

このステージ装置即ち多軸ステージ装置１は，特に，Ｘ軸スライド装置２を構成する可動テーブル４上に直交して配設されたＹ軸スライド装置５を構成するベッド６とを互いに連結するブラケット１０を備えていることに特徴を有するものである。言い換えれば，ブラケット１０は，下軸のＸ軸スライド装置２と上軸のＹ軸スライド装置５とを連結固定すると共に，Ｙ軸スライド装置５の撓みを抑制するための補強部材として機能するものである。この実施例では，ブラケット１０は，下面２６側がＸ軸スライド装置２の可動テーブル４の上面２８に固定され，且つブラケット１０の上面２７側がＹ軸スライド装置５のベッド６の下面２９に固定されている。Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７がＸ軸スライド装置２の可動テーブル４よりもオーバーハングした位置にある領域には，ブラケット１０のつの部１２の先端部１９側よりも本体部１１の根元付近に大きなモーメント荷重が作用することになる。ブラケット１０は，アルミニウム合金製であり，その表面にアルマイト被覆層２５がアルマイト処理で施されている。

【0022】

多軸ステージ装置１に組み込まれたブラケット１０は，主として，軽量化と剛性アップとを両立させるために，両者のバランスがとれるように，平等強さの梁の考え方に基づいて形成されている。ここで，平等強さの梁とは，梁のどの断面においても一様な曲げ応力が生じるように曲げモーメントに応じて断面形状を変化させたものを意味する。この実施例では，ブラケット１０の長手方向の先端３０側の形状を，平等強さの梁の考え方に基づいて最適な断面形状に形成しており，平等強さの梁の考え方に基づくと，ブラケット１０の板厚を一定にして幅寸法を変化させる方法が取られている。実施例では，ブラケット１０は，外形と断面が移動方向の長さが幅より長く形成された実質的に矩形の薄板状の平板に形成されており，移動方向の長さがベッド６より短く，且つ可動テーブル７より長く形成されており，ブラケット１０の幅が可動テーブル４の摺動方向の長さより短く，且つベッド６の幅と実質的に同一に形成されている。

【0023】

この多軸ステージ装置１において，ブラケット１０は，特に，図５に示すように，移動方向の両端部１９が両側部２０から中央部２１に向って幅小になる肉抜きされたＶ字形の切欠き部１５で形成された一対のつの部１２と，つの部１２間でＸ軸スライド装置２の可動テーブル４を取り付けるための取付け面２３を形成する本体部１１とから形成されていることを特徴としている。図５は，本発明のブラケットの一実施形態の斜視図（Ｖ字形切欠き部付）。ブラケット１０の長手方向の先端部３０には，略Ｖ字形の切欠き部１５がそれぞれ形成されている。ブラケット１０は，板厚を増やす代わりに，つの部１２の先端部１９よりも本体部１１の根元付近の幅を厚く形成した形状になっている。即ち，ブラケット１０の端部１９は，Ｖ字形に切り欠いて切欠き部１５を形成することにより，両側部２０の一対のつの部１２の合計の幅が本体部１１の幅に対して，先端３０側から本体部１１に向って漸次に幅が大きくなるように形成されている。この実施例では，例えば，ブラケット１０は，板厚が３０ｍｍ，長さが５２０ｍｍ，幅寸法が１７０ｍｍ，略Ｖ字形の切欠き部１５の開口部４４の幅寸法が１５０ｍｍ，略Ｖ字形の切欠き部１５の先端３０のＲ形状の半径寸法が４０ｍｍ，また，両Ｒ形状の半径中心間の距離が２６０ｍｍに形成されている。また，ブラケット１０は，つの部１２の板厚が中央部である本体部１１の板厚と同じ板厚に形成されている。

【0024】

また，切欠き部１５は，ブラケット１０の両端部１９に対称に形成されており，Ｘ軸スライド装置２の可動テーブル４の幅方向両端面２２に達していないものである。また，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７には，可動テーブル７に対して回転方向に移動するθ軸ステージ８が配設されている。

【0025】

更に．多軸ステージ装置１は，ブラケット１０におけるつの部１２と本体部１１との両側部２０には，Ｙ軸スライド装置５のベッド６を取り付けるための複数個（図５では４個）の取付け用孔１４（第１取付け用孔）がブラケット１０の移動方向に沿って２列形成されている。また，多軸ステージ装置１は，ブラケット１０における本体部１１には，Ｘ軸スライド装置２の可動テーブル４を取り付けるための複数個（図５では３個）の取付け用孔１３（第２取付け用孔）がブラケット１０の幅方向に沿って２列形成されている。

【0026】

このステージ装置において，ブラケット１０は，一対の両端部１９のつの部１２の移動方向の長さが本体部１１の移動方向の長さに実質的に同一になるように形成されている。

【0027】

更に，ブラケット１０の全長は，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の移動ストロークより長く形成されている。更に，ブラケット１０は，アルミニウム合金製であり，表面にアルマイト被覆層２５で覆われている。

【0028】

次に，図６を参照して，この発明によるブラケットを備えたステージ装置の別の実施例について説明する。多軸ステージ装置１は，ブラケット１０Ｈの本体部１１には，ブラケット１０Ｈを軽量にするための少なくとも１個の貫通孔２４が形成されている。更に，ブラケット１０Ｈの本体部１１に形成された貫通孔２４は，取付け用孔１４間に形成されている。実施例では，ブラケット１０Ｈの長手方向である移動方向の中央位置の本体部１１を軽量化するため，肉抜き用の円形の貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４は，本体部１１の中央部に位置しており，ブラケット１０Ｈに作用する曲げモーメントによって発生する応力がほとんど作用しない位置に形成されており，ブラケット１０Ｈに作用する曲げモーメントには影響を及ぼさず，ブラケット１０の幅を考慮する必要が無い領域に形成されている。それによって，ブラケット１０Ｈは，貫通孔２４を形成することによって，質量を減らしながら，変位の増加を小さく抑えることが可能になる。

【0029】

次に，図９及び図１０を参照して，ＸＹθステージ装置の多軸ステージ装置１にブラケット１０を組み込んだ場合のブラケット１０の変形を有限要素法で評価する。図９及び図１０ではＹ軸スライド装置５の形状は，簡略化されている。ここで使用した図５及び図６に示すブラケット１０は，厚さが３０ｍｍであり，図８に示す基本構造品であるブラケット６０よりも，１０ｍｍから１５ｍｍ厚く形成されている。ブラケット６０は，平板形状であって，厚さが１５ｍｍであり，長さＬが５２０ｍｍである。ここで，図５に示すブラケット１０は，略Ｖ字形の切欠き部１５が形成されており，ブラケット６０をブラケット１０の平板形状と同じ板厚にした場合に，剛性の点では若干劣ることが明らかであるので，その点を考慮して，図８に示すブラケット６０の板厚を１５ｍｍと２０ｍｍ，発明品の板厚を３０ｍｍにして解析結果を比較した。また，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７は，ストロークエンドのベッド６の上面４５に設けられたメカストッパ４３に接触する位置に置かれている。メカストッパ４３に接触した可動テーブル７の中心位置は，Ｘ軸スライド装置２の可動テーブル４よりも１００ｍｍ移動方向にオーバーハングした位置になっている。Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の変位は，θ軸ステージ８（図９，１０では省略）等の１０ｋｇの質量が均等に分布している条件で解析している。また，解析条件としては，接触する部品同士は，完全に固定されている状態であるとする。

【0030】

図１０には，ＸＹθステージ装置のブラケット１０，１０Ｈ，６０の長さを変化させて，Ｙ軸スライド装置５の全体と，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の変位量が解析された状態が示されている。図１０に示す変位倍率は，５０００倍にしている。また，解析結果は，ブラケットを設けた場合の軽量化と剛性の維持を効率よく達成しているか判定するための参考値である。
主な解析条件は，次のとおり。
Ｙ軸スライド装置５の解析上の質量は，１７．３ｋｇである。
Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の質量は，４ｋｇである。
θ軸ステージ８の総質量は，６ｋｇである。
Ｙ軸スライド装置５の全体の最大変位の位置Ａでの最大変位量δ₁ は，ブラケット６０であって板厚が１５ｍｍの場合には，例えば，５．３μｍであり，また，可動テーブル７上の最大変位の位置Ｂでの最大変位量δ₂ は，例えば，４．１μｍであった。これらの結果については，それぞれに条件に応じて得た結果は，図１１〜図１４にそれぞれ示されている。

【0031】

図１１には，ブラケット１０，１０Ｈ，６０の長さＬ（ｍｍ）と，Ｙ軸スライド装置５の全体の最大変位δ₁ との関係を示すグラフである。Ｙ軸スライド装置５のベッド６の最大変位量δ₁ は，例えば，印◆が５．３μｍである。図１１のグラフにおいて，印◆は図８に示す平板状のブラケット６０であって板厚が１５ｍｍであり，印■は図８に示す平板状のブラケット６０であって板厚が２０ｍｍであり，印×は図５に示す両端部１９に切欠き部１５が形成されたブラケット１０であって板厚３０ｍｍであり，また，印＊は図６に示す両端部１９に切欠き部１５と貫通孔２４が形成されたブラケット１０Ｈであって板厚３０ｍｍである。本願発明品のブラケット１０，１０Ｈは，平板のブラケット１０と対比して，ベッド６の変位量δ₁ が若干低下するものの実質的に同等であり，十分な剛性を備えているので，切欠き部１５，又は切欠き部１５と貫通孔２４の質量分だけ軽量化に寄与することになる。

【0032】

図１２には，ブラケット１０，１０Ｈ，６０の長さと，Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の最大変位の関係を示すグラフである。Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７の最大変位量δ₂ は，例えば，印◆が４．１μｍである。可動テーブル７の最大変位量δ₂ は，ブラケット長さＬが５２０ｍｍ以上の場合に，変位の変化はほとんどない。ブラケット長さＬを短くした場合，４００ｍｍまでであれば，変位の増加は抑えられている。図１２のグラフにおいて，印◆，印■，印×，及び印＊は図１１のグラフに示すものと同等である。

【0033】

図１３は，ブラケット１０，１０Ｈ，６０の長さＬと質量の関係を示すグラフである。ブラケット長さＬが４００ｍｍでは，板厚１５ｍｍの平板形状のブラケットの方が軽量だが，約４４０ｍｍ以上に長くなると逆転して，図５及び図６に示す本発明品であるブラケット１０，１０Ｈの方が軽量になる。また，ブラケット全長が５２０ｍｍの場合には，図７に示す平板形状のブラケット６０は，板厚が１５ｍｍの時は質量が３．５５ｋｇ，板厚が２０ｍｍの時は質量が４．７４ｋｇであり，図５及び図６に示す本発明品の略Ｖ字形切欠き部＋貫通孔付は，質量が３．３６ｋｇとなり，板厚が２０ｍｍの基本構造品（従来品）の７１％まで軽量化できている。図１３のグラフにおいて，印◆，印■，印×，及び印＊は，図１１及び図１２のグラフに示すものと同等である。

【0034】

図１４は，ブラケット１０，１０Ｈ，６０がより軽い構造で変位を抑える効率を確認するグラフである。即ち，「ブラケットの長さ」に対する「Ｙ軸スライド装置５の可動テーブル７上の最大変位量の値」×「ブラケットの質量の値」の関係が示されている。図１４のグラフにおいて，印◆，印■，印×，及び印＊は，図１１〜図１３のグラフに示すものと同等である。図１４では，値が小さいほど，ブラケット１０，１０Ｈ，６０は，軽量で効率よく可動テーブル７の変位量を小さく抑えることを意味している。

【0035】

次に，ブラケット全長が５２０ｍｍの場合におけるブラケット１０，１０Ｈ，６０を比較する。
ブラケット６０は，板厚が２０ｍｍの平板形状ブラケットである。
ブラケット１０Ｈは，板厚が３０ｍｍであり，両端部１９に略Ｖ字形切欠き部１５が形成されており，本体部１１に貫通孔２４が形成されているブラケットである。
ブラケット１０Ｈとブラケット６０とを比較すると，ブラケット６０が質量が４．７４ｋｇであり，変位量が４．３μｍであった。これに対して，ブラケット１０Ｈは，ブラケット１０Ｈの質量が３．３６ｋｇであり，変位量が４．０μｍであった。
ここで，ブラケット６０を１００％とすると，ブラケット１０Ｈは質量が７１％，変位量が９３％になり，明らかに軽量化と剛性を両立できたことが解る。
また，ブラケット１０Ｈとブラケット６０とを「Ｙ軸スライド装置の可動テーブル上の最大変位の値」×「ブラケットの質量」の値で比較すると，ブラケット１０Ｈは６６％になる。ブラケット１０Ｈは，軽量で効率よく可動テーブル７の変位を抑えることができることが明らかである。

【0036】

次に，ブラケットの軽量化の効果を示す試算の条件とその結果を表１に示す。

【0037】

【表1】

【0038】

表１において，ブラケットに対する試算は，本発明品としては，略Ｖ字形切欠き部１５と貫通孔２４が形成されたブラケット１０Ｈを用い，また，基本構造品としては，平板形状のブラケット６０を用い，これらのブラケット１０Ｈ，６０を組み込んだテーブルを，リニアモータによってある運転パターンを指定回数だけ動かすのに必要な時間の差を求めている。
テーブルを駆動させる時，加減速時には大きな推力が必要になり，テーブルに大きな推力を得るために稼働するリニアモータは発熱する。リニアモータの定格推力が実効推力より大きければ，リニアモータの発熱を抑えることができ，連続運転ができる。ここで，リニアモータの定格推力は，リニアモータが過熱や焼付きを起こさずに，連続して性能を発揮できる使用限界である。また，実効推力は，ある運転パターンのサイクル内で必要な推力を平均化したものである。運転パターンを検討する時は，テーブルを加速させるのに必要な推力Ｆｐから限界加速時間を求め，実効推力Ｆｒｍｓが定格推力よりも大きくならないように加減速時間ｔａ，ｔｂを求める。
試算の運転パターンは，１サイクルが加速，減速，及び停止の位置決め動作であって，定速域が無いものである。
図１５は，表１の条件によるテーブルの運転パターンを示す線図であり，１サイクルを符合ｔで示している。
平均的なステージ装置の稼働時間を想定して，１日の稼働時間を約１０時間と仮定し，この運転パターンを１５０００サイクル動かす場合を仮定している。
基本構造品は，本発明品よりも積載質量ｍが大きいため，リニアモータを駆動させる時に，発生する熱が多くなる。
表１に示す試算は，本発明品と基本構造品との運転パターンの実効推力Ｆｒｍｓが同じ１００Ｎになるように，加減速時間ｔａ，ｔｂと停止時間ｔｄとを調整している。
ブラケット１０Ｈ，６０の全長は両者とも５２０ｍｍであり，ブラケット１０Ｈの板厚は３０ｍｍであり，ブラケット６０の板厚は２２．５ｍｍである。可動テーブル上の最大変位は，例えば，３μｍになる。

【0039】

ここで，試算の条件としては，ＸＹθステージ装置の下軸となるＸ軸スライド装置２を駆動させ，その時のＸ軸スライド装置２の可動テーブル４に搭載する質量は，本発明品のブラケット１０Ｈを組み込んだテーブルが２７．７ｋｇであり，基本構造品のブラケット６０を組み込んだテーブルが２９．６ｋｇである。
表１に示すように，本発明品のブラケット１０Ｈを組み込んだテーブルは，基本構造品のブラケット６０を組み込んだテーブルに比較して，最高速度Ｖｍａｘが大きく，加減速時間ｔａ，ｔｂと停止時間ｔｄとが短く，基本構造品のブラケット６０に比べて，表１及び図１５の運転パターンを１５０００サイクル動かす運転動作に必要な時間Ｔを１８分短縮することができた。従って，本発明品のブラケット１０ＨをＸＹθステージ装置等の組立装置に適用すれば，より加減速度を高めて高タクトで稼働できる。即ち，本発明品のブラケット１０Ｈが軽量化の特性を発揮しているといえる。

【産業上の利用可能性】

【0040】

この発明によるブラケットを備えたステージ装置は，半導体製造装置，精密機械，測定・検査装置，医療機器，各種ロボット，各種組立装置，搬送機械，工作機械，マイクロマシーン等の各種装置に組み込んで利用して好ましいものである。

【符号の説明】

【0041】

１ 多軸ステージ装置
２ Ｘ軸スライド装置
３ ベッド（第１ベッド）
４ 可動テーブル（第１可動テーブル）
５ Ｙ軸スライド装置
６ ベッド（第２ベッド）
７ 可動テーブル（第２可動テーブル）
８ θ軸ステージ
１０ ブラケット
１１ 本体部
１２ つの部
１３，１４ 取付け用孔
１５ 切欠き部
１７ ターンテーブル
１９ 端部
２０ 側部
２１ 中央部
２２ 端面
２３ 取付け面
２４ 貫通孔
２５ アルマイト被覆層
２６，２９ 下面
２７，２８ 上面
３１ リニアモータ
３９，４１ 軌道レール
４０，４２ スライダ
Ｌ ブラケットの長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】