[發明專利]工作臺裝置以及工作臺控制系統

有效

• 申請號: 201280034884.1
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN103648714A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 小池晴彥;加來靖彥
• 申請（專利權）人: 株式會社安川電機
• 主分類號: B23Q1/26
• 分類號: B23Q1/26;B23Q1/38;F16C32/06;H01L21/027;H01L21/68
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

公開的實施方式涉及使移動對象物移動至目標位置的工作臺裝置以及具有該工作臺裝置的工作臺控制系統，尤其涉及要求高移動精度的工作臺裝置以及具有該工作臺裝置的工作臺控制系統。

背景技術

一般而言，工作臺裝置具有：滑塊；限制滑塊的移動方向的導軌；產生滑塊的推力的驅動裝置；以及檢測滑塊的位置的位置檢測裝置。作為驅動裝置和位置檢測裝置，例如可使用直線電機和線性標尺。

以往，作為以滑塊可相對于導軌移動的方式支承滑塊的軸承，公知有使滾珠、滾柱循環的滾動軸承（例如參照專利文獻1）；以及通過壓縮空氣的噴出而使滑塊懸浮從而使得滑塊與導軌不接觸的空氣軸承（例如參照專利文獻2）。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平7-242912號公報

專利文獻2：日本特開2004-36680號公報

發明內容

發明要解決的課題

近年來，例如在印刷基板、半導體、液晶、生物相關領域等中，對工作臺裝置要求1nm級的超精確的定位精度。

在使用了滾動軸承的工作臺裝置中進行1nm級的超精確定位的情況下，公知有利用滾動軸承的滾珠或滾柱的微小移動區域中的線性彈簧特性進行定位的方法。但是，在使用了滾動軸承的工作臺裝置中，導軌由于滾動摩擦引起的發熱而撓曲幾μm左右，因此存在沒有位置再現性的問題。此外，即使在線性彈簧特性的情況下也需要進行微小的推力控制，因此在使用容易獲得和保養的通用伺服放大器（例如電流檢測分辨率為11位左右的PWM控制方式的伺服放大器）進行定位的情況下，存在必須將定位精度設為亞微米（0.1μm＝100nm）級的課題。

另一方面，在使用了空氣軸承的工作臺裝置中，滑塊與導軌不接觸，因此不會如上述那樣由于發熱而沒有位置再現性，但滑塊與導軌的摩擦極少，因此直接作用慣性力。因此，在使用了上述通用伺服放大器的情況下，定位停止時（伺服鎖定時）的脈動增大，成為振蕩狀態，從而波動范圍增大。此外，滑塊借助空氣而完全懸浮，因此存在如下問題：產生由于來自空氣源的空氣的脈動、空氣自身的壓縮膨脹而引起的振動。

另外，不采用通用的伺服放大器而采用特殊的線性放大器，由此除了由于空氣的脈動等引起的振動產生以外，能夠抑制上述問題，但線性放大器與通用伺服放大器相比，大小、價格和電源容量等較大，因此不能應對當前成為社會問題的節能，而成為專用設計，因此存在品種少、且難以獲得的問題。

本發明是鑒于這種問題而完成的，本發明的目的在于提供一種能夠不使用線性放大器而使用通用的伺服放大器進行1nm級的定位的工作臺裝置以及具有該工作臺裝置的工作臺控制系統。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，根據本發明的一個觀點，應用一種工作臺裝置，其使移動對象物移動到目標位置，該工作臺裝置具備：具有引導面的導軌；滑塊，其具有與所述引導面相對的被引導面，并被所述導軌限制移動方向；驅動裝置，其產生所述滑塊的推力；以及位置檢測裝置，其檢測所述滑塊的位置，所述引導面與所述被引導面之間的潤滑狀態被控制成在至少一部分區域中成為包含邊界潤滑和流體潤滑兩者的混合潤滑狀態，在其他區域中成為流體潤滑狀態。

發明的效果

根據本發明的工作臺裝置和工作臺控制系統，能夠不使用線性放大器而使用通用的伺服放大器進行1nm級的定位。

附圖說明

圖1是示出一個實施方式的工作臺裝置的正截面、并且概念性示出工作臺控制系統的整體結構的系統結構圖。

圖2是圖1中的G部的部分放大圖。

圖3是說明引導部件的表面加工的一例的說明圖。

圖4說明引導部件的彈簧彈力的模型圖。

圖5是示出摩擦力與壓縮空氣的氣壓之間的關系的圖、以及示出摩擦系數與壓縮空氣的氣壓之間的關系的半對數圖。

圖6是示出斯特里貝克（stribeck）曲線的圖。

圖7是示出推力指令與滑塊的移動方向的位移之間的關系的圖。

圖8是示出推力指令與滑塊的移動方向的位移之間的關系的圖、以及示出推力與滑塊的移動方向的位移之間的關系的圖。

圖9是示出滑塊的位置偏差的3σ與壓縮空氣的氣壓之間的關系的圖。

圖10是示意性示出滑塊停止時的波動范圍的示意圖。

圖11是示意性示出10nm步進動作中的檢測位置的示意圖。