本發(fā)明涉及工作臺裝置、輸送裝置、半導(dǎo)體制造裝置以及檢查裝置。
背景技術(shù):
在涉及半導(dǎo)體制造裝置、檢查裝置以及測量裝置等技術(shù)領(lǐng)域中,使用一種具備能夠移動(dòng)的工作臺的工作臺裝置(載物臺裝置)。專利文獻(xiàn)1中公開了一種與具備移動(dòng)單元的載物臺裝置相關(guān)的技術(shù),其中,該移動(dòng)單元用于使安裝有測量探頭的Z軸工作臺沿三維方向移動(dòng)。專利文獻(xiàn)2中公開了一種與使用楔形部件來使工作臺升降的載物臺裝置有關(guān)的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開平10-318728號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-195620號公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在工作臺裝置中,在想要使工作臺在目標(biāo)軌道上移動(dòng)時(shí),如果該工作臺從目標(biāo)軌道偏離,則工作臺的定位精度就有可能降低。例如,想要使工作臺在鉛垂方向上筆直地移動(dòng),但如果該工作臺不能筆直地移動(dòng),則工作臺的定位精度會(huì)降低。
另外,在工作臺裝置中,由于例如工作臺的重量,可能會(huì)對用于移動(dòng)工作臺的致動(dòng)器施加負(fù)荷。若致動(dòng)器因受到負(fù)荷而發(fā)熱,則周圍部件可能發(fā)生熱變形,導(dǎo)致工作臺的定位精度降低。
若工作臺的定位精度降低,則具備該工作臺裝置的輸送裝置的性能有可能降低。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制定位精度降低的工作臺裝置。另外,本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制性能降低的輸送裝置。
本發(fā)明的第一形態(tài)提供一種工作臺裝置,其包括:基座部件,其具有與規(guī)定面平行的導(dǎo)向面;工作臺,其配置在上述基座部件的上方;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其包括:在與正交于上述規(guī)定面的第一軸平行的方向上配置在上述基座部件與上述工作臺之間并產(chǎn)生動(dòng)力的致動(dòng)器,上述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠沿著與上述第一軸平行的方向、與上述規(guī)定面內(nèi)的第二軸平行的方向以及與上述規(guī)定面內(nèi)正交于上述第二軸的第三軸平行的方向移動(dòng)上述工作臺;活塞部件,其具有上表面、下表面以及連接上述上表面和上述下表面的側(cè)面,其上述上表面?zhèn)鹊闹辽僖徊糠峙c上述工作臺連接;缸部件,其配置在上述活塞部件的周圍,對上述活塞部件以使其能夠沿著與上述第一軸平行的方向移動(dòng)的方式進(jìn)行支承,并以能夠沿著與上述第二軸平行的方向以及與上述第三軸平行的方向分別移動(dòng)的方式支承于上述基座部件;第一軸承部件,其配置于上述缸部件,在與上述活塞部件的側(cè)面之間形成氣體軸承;第二軸承部件,其配置于上述缸部件,在與上述基座部件的導(dǎo)向面之間形成氣體軸承;以及重力補(bǔ)償裝置,其具有以面向上述活塞部件的下表面所面對的上述缸部件的內(nèi)部空間的下部空間的方式被配置,并對上述下部空間提供氣體的供給口。
根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài),通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),工作臺能夠沿著與第一軸平行的方向、與第二軸平行的方向以及與第三軸平行的方向這三個(gè)方向移動(dòng)。與工作臺連接的活塞部件通過由第一軸承部件形成的氣體軸承非接觸地支承于缸部件。由此,工作臺能夠以高定位精度沿著與第一軸平行的方向移動(dòng)。缸部件通過由第二軸承部件形成的氣體軸承非接觸地支承于基座部件。由此,缸部件以及經(jīng)由活塞部件支承于該缸部件的工作臺能夠以高定位精度沿著與第二軸平行的方向以及與第三軸平行的方向分別移動(dòng)。另外,通過從供給口對活塞部件的下表面所面對的下部空間提供氣體,能夠降低工作臺的重量對致動(dòng)器產(chǎn)生的作用。由此,能夠降低施加于致動(dòng)器的負(fù)荷。因此,能夠抑制致動(dòng)器的發(fā)熱,并能夠抑制致動(dòng)器的周圍部件的熱變形。另外,因?yàn)槟軌蛞种乒ぷ髋_裝置的部件的熱變形,所以能夠抑制工作臺定位精度的降低。
在本發(fā)明的第一形態(tài)中也可以是,上述活塞部件與上述工作臺的周邊部的多個(gè)位置分別連接,以包圍上述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方式配置有多個(gè)上述缸部件。由此,工作臺能夠高精度地沿著目標(biāo)軌道移動(dòng)。
在本發(fā)明的第一形態(tài)中,上述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括:第二軸驅(qū)動(dòng)裝置,其包括:以能夠沿著與上述第二軸平行的方向移動(dòng)的方式支承于上述基座部件的第二軸載物臺;以及用于移動(dòng)上述第二軸載物臺的第二軸致動(dòng)器;第三軸驅(qū)動(dòng)裝置,其包括:以能夠沿著與上述第三軸平行的方向移動(dòng)的方式支承于上述第二軸載物臺的第三軸載物臺;以及用于移動(dòng)上述述第三軸載物臺的第三軸致動(dòng)器;以及第一軸驅(qū)動(dòng)裝置,其配置在上述第三軸載物臺上,沿著與上述第一軸平行的方向移動(dòng)上述工作臺,上述缸部件與上述第三軸載物臺連接。由此,工作臺、活塞部件以及缸部件能夠沿著與第二軸平行的方向和與第三軸的平行方向的各個(gè)方向穩(wěn)定地一起移動(dòng)。另外,缸部件與工作臺及活塞部件一起,沿著與第二軸平行的方向和與第三軸平行的方向的各個(gè)方向穩(wěn)定地移動(dòng)。因此,能夠?qū)⒒钊考允蛊淠軌蛟谂c第一軸平行的方向上移動(dòng)的方式非接觸地持續(xù)支承。
在本發(fā)明的第一形態(tài)中,也可以是,上述第一軸驅(qū)動(dòng)裝置具有:第一楔部件,其以能夠沿著與上述第二軸或者與上述第三軸平行的方向移動(dòng)的方式支承于上述第三軸載物臺;第二楔部件,其配置在上述第一楔部件的上方,能夠相對于上述第一楔部件進(jìn)行相對移動(dòng);第一軸致動(dòng)器,其移動(dòng)上述第一楔部件;導(dǎo)向裝置,其至少一部分配置于上述第一楔部件,根據(jù)上述第一楔部件的移動(dòng),以使上述第二楔部件沿著與上述第一軸平行的方向移動(dòng)的方式,來引導(dǎo)上述第二楔部件,上述工作臺支承于上述第二楔部件。由此,通過沿著與第二軸或者第三軸平行的方向移動(dòng)第一楔部件,能夠使第二楔部件以及工作臺沿著與第一軸平行的方向移動(dòng)。另外,通過調(diào)整對第二楔部件進(jìn)行支承的第一楔部件的斜面的傾斜角度,能夠調(diào)整在與第二軸或者第三軸平行的方向上的第一楔部件的移動(dòng)量和在與第一軸平行的方向上的第二楔部件的移動(dòng)量之比(減速比、分辨率)。
在本發(fā)明的第一形態(tài)中,也可以是,上述導(dǎo)向裝置包括直線運(yùn)動(dòng)式的滾動(dòng)軸承,上述滾動(dòng)軸承包括:配置于上述第一楔部件和上述第二楔部件的其中一方的楔部件的導(dǎo)軌;以及配置于其中另一方的楔部件并能夠與上述導(dǎo)軌進(jìn)行相對移動(dòng)的滑動(dòng)件。由此,導(dǎo)向裝置能夠高精度地引導(dǎo)第二楔部件以及工作臺。
本發(fā)明的第二形態(tài)提供一種具備第一形態(tài)的工作臺裝置的輸送裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài),能夠抑制輸送裝置的性能降低,能夠?qū)⒅С杏诠ぷ髋_的物體能夠輸送到目標(biāo)位置。
根據(jù)本發(fā)明,能夠提供一種能夠抑制定位精度降低的工作臺裝置。另外根據(jù)本發(fā)明,能夠提供一種能夠抑制性能降低的輸送裝置。
附圖說明
圖1是表示第一實(shí)施方式涉及的工作臺裝置的一個(gè)示例的側(cè)視圖。
圖2是表示第一實(shí)施方式涉及的工作臺裝置的一個(gè)示例的側(cè)視圖。
圖3是表示第一實(shí)施方式涉及的工作臺裝置的一個(gè)示例的俯視圖。
圖4是第一實(shí)施方式涉及的工作臺裝置的一部分的放大了的側(cè)截面圖。
圖5是圖4的A-A線向視圖。
圖6是第一實(shí)施方式涉及的工作臺裝置的一部分的放大圖。
圖7是表示第一實(shí)施方式涉及的導(dǎo)向裝置的一個(gè)示例的圖。
圖8是表示第二實(shí)施方式涉及的輸送裝置以及半導(dǎo)體制造裝置的一個(gè)示例的圖。
圖9是表示第二實(shí)施方式涉及的輸送裝置以及檢查裝置的一個(gè)示例的圖。
符號說明
1 基座部件
1A 上表面(導(dǎo)向面)
2 工作臺
2A 上表面
2B 下表面
3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
4 活塞部件
4A 上表面
4B 下表面
4C 側(cè)面
5 缸部件
5A 上表面
5B 下表面
5H 內(nèi)部空間
5S 內(nèi)表面
6 軸承部件
6G 氣體軸承
6S 內(nèi)表面
7 軸承部件
8 重力補(bǔ)償裝置
9 支承裝置
10 Z軸驅(qū)動(dòng)裝置(第一軸驅(qū)動(dòng)裝置)
11 第一楔部件
11B 下表面
11G 斜面
11S 側(cè)面
12 第二楔部件
13 Z軸致動(dòng)器(第一軸致動(dòng)器)
14 Z軸導(dǎo)向裝置
14A 滑動(dòng)件
14B 導(dǎo)軌
15 動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)
16 Y軸導(dǎo)向裝置
16A 滑動(dòng)件
16B 導(dǎo)軌
20 X軸驅(qū)動(dòng)裝置(第二軸驅(qū)動(dòng)裝置)
21 X軸載物臺(第二軸載物臺)
22 X軸致動(dòng)器(第二軸致動(dòng)器)
22A 動(dòng)子(滑動(dòng)件)
22B 定子
23 X軸導(dǎo)向裝置
23A 滑動(dòng)件
23B 導(dǎo)軌
30 Y軸驅(qū)動(dòng)裝置(第三軸驅(qū)動(dòng)裝置)
31 Y軸載物臺(第三軸載物臺)
32 Y軸致動(dòng)器(第三軸致動(dòng)器)
32A 動(dòng)子(滑動(dòng)件)
32B 定子
33 Y軸導(dǎo)向裝置
33A 滑動(dòng)件
33B 導(dǎo)軌
40 連接部件
61 供給口
62 氣室
63 氣體供給裝置
64 排氣口
71 供給口
72 氣室
73 氣體供給裝置
74 排氣口
81 供給口
82 氣體供給裝置
83 壓力調(diào)整裝置
200 半導(dǎo)體制造裝置
300 輸送裝置
400 檢查裝置
S 物體
TS 工作臺裝置
具體實(shí)施方式
下面,參照附圖來說明本發(fā)明涉及的實(shí)施方式,但是本發(fā)明不限于此。能夠適當(dāng)?shù)亟M合在下面所說明的各個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)要素。另外,還存在不使用其中一部分結(jié)構(gòu)要素的情況。
在下面的說明中,設(shè)定XYZ正交坐標(biāo)系,參照該XYZ正交坐標(biāo)系來說明各部分的位置關(guān)系。第一軸與規(guī)定面正交,將與第一軸平行的方向設(shè)為Z軸方向。將與規(guī)定面內(nèi)的第二軸平行的方向設(shè)為X軸方向。將與在規(guī)定面內(nèi)正交于第二軸的第三軸平行的方向設(shè)為Y軸方向。另外,將繞Z軸、X軸以及Y軸旋轉(zhuǎn)(傾斜)的方向分別設(shè)為θZ、θX以及θY方向。Z軸(第一軸)與X軸(第二軸)以及Y軸(第三軸)分別正交。X軸與YZ平面正交。Y軸與XZ平面正交。Z軸與XY平面正交。XY平面與規(guī)定面平行。在本實(shí)施方式中,假設(shè)XY平面與水平面平行。Z軸方向是鉛垂方向。另外,XY平面(規(guī)定面)也可以相對于水平面傾斜。
第一實(shí)施方式
說明第一實(shí)施方式。圖1是從-Y側(cè)觀察本實(shí)施方式涉及的工作臺裝置TS得到的側(cè)視圖。圖2是從+X側(cè)觀察本實(shí)施方式涉及的工作臺裝置TS得到的側(cè)視圖。圖3是從+Z側(cè)觀察本實(shí)施方式涉及的工作臺裝置TS得到的俯視圖。另外,在圖1以及圖2中,以截面表示工作臺裝置TS的一部分。
如圖1、圖2以及圖3所示,工作臺裝置TS具備:基座部件1;工作臺2,其配置在基座部件1的上方;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3,其能夠移動(dòng)工作臺2;活塞部件4,其與工作臺2連接;缸部件5,其配置在活塞部件4的周圍;軸承部件6,其在活塞部件4與缸部件5之間形成氣體軸承6G;軸承部件7,其在基座部件1與缸部件5之間形成氣體軸承7G;以及重力補(bǔ)償裝置8。
基座部件1具有與XY平面平行的上表面(導(dǎo)向面)1A。導(dǎo)向面1A是平坦的?;考?可以是如印度黑(Indian black)那樣的石頭平板,也可以是鑄鐵平板?;考?例如配置于設(shè)置工作臺裝置TS的設(shè)施(例如工廠)的地板面。
工作臺2配置于基座部件1的上方(+Z方向)。工作臺2能夠支承物體S并移動(dòng)。工作臺2具有朝向+Z方向的上表面2A和朝向上表面2A的相反方向(-Z方向)的下表面2B。上表面2A能夠支承物體S。在將物體S載置于上表面2A的狀態(tài)下,工作臺2能夠沿著X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向這三個(gè)方向移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,工作臺2是能夠沿著三個(gè)方向移動(dòng)的三自由度的工作臺(三軸工作臺、三維工作臺)。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3包含產(chǎn)生動(dòng)力的致動(dòng)器,能夠移動(dòng)工作臺2。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3至少包括產(chǎn)生用于使工作臺2在Z軸方向上移動(dòng)的動(dòng)力的致動(dòng)器。在本實(shí)施方式中,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3在Z軸方向上配置在基座部件1和工作臺2之間。
在本實(shí)施方式中,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3包括:X軸致動(dòng)器(第二軸致動(dòng)器)22,其產(chǎn)生用于使工作臺2在X軸方向上移動(dòng)的動(dòng)力;Y軸致動(dòng)器(第三軸致動(dòng)器)32,其產(chǎn)生用于使工作臺2在Y軸方向上移動(dòng)的動(dòng)力;以及Z軸致動(dòng)器(第一軸致動(dòng)器)13,產(chǎn)生用于使工作臺2在Z軸方向上移動(dòng)的動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3能夠沿著X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向這三個(gè)方向移動(dòng)工作臺2。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3具有:Z軸驅(qū)動(dòng)裝置(第一軸驅(qū)動(dòng)裝置)10,其使工作臺2沿著Z軸方向移動(dòng);X軸驅(qū)動(dòng)裝置(第二軸驅(qū)動(dòng)裝置)20,其使工作臺2沿著X軸方向移動(dòng);以及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置(第三軸驅(qū)動(dòng)裝置)30,其使工作臺2沿著Y軸方向移動(dòng)。
X軸驅(qū)動(dòng)裝置20沿著X軸方向移動(dòng)工作臺2。X軸驅(qū)動(dòng)裝置20配置在基座部件1上。X軸驅(qū)動(dòng)裝置20具有:X軸載物臺(第二軸載物臺)21,其以能夠沿著X軸方向移動(dòng)的方式支承于基座部件1;X軸致動(dòng)器(第二軸致動(dòng)器)22,其產(chǎn)生用于使X軸載物臺21沿著X軸方向移動(dòng)的動(dòng)力;以及X軸導(dǎo)向裝置23,其沿著X軸方向引導(dǎo)X軸載物臺21。
在本實(shí)施方式中,X軸致動(dòng)器22包括線性馬達(dá)。X軸致動(dòng)器22包括:定子22B,其固定于基座部件1的導(dǎo)向面1A;以及動(dòng)子22A,其配置在X軸載物臺21的下表面。定子22B在X軸方向上較長。動(dòng)子22A能夠相對于定子22B沿著X軸方向移動(dòng)。X軸致動(dòng)器22可以是動(dòng)圈式的,其中,定子22B包含磁鐵,動(dòng)子22A包含線圈。X軸致動(dòng)器22也可以是動(dòng)磁式的,其中,定子22B包含線圈,動(dòng)子22A包含磁鐵。
X軸導(dǎo)向裝置23具有:導(dǎo)軌23B,其固定于基座部件1的導(dǎo)向面1A;以及滑動(dòng)件23A,其配置在X軸載物臺21的下表面,并能夠在導(dǎo)軌23B上移動(dòng)。導(dǎo)軌23B在X軸方向上較長。在本實(shí)施方式中,X軸導(dǎo)向裝置23包括直線運(yùn)動(dòng)式的滾動(dòng)軸承。
根據(jù)包括線性馬達(dá)的X軸致動(dòng)器22的動(dòng)作,X軸載物臺21能夠一邊被X軸導(dǎo)向裝置23引導(dǎo),一邊相對于基座部件1沿著X軸方向移動(dòng)。
Y軸驅(qū)動(dòng)裝置30沿著Y軸方向移動(dòng)工作臺2。Y軸驅(qū)動(dòng)裝置30配置在X軸載物臺21上。Y軸驅(qū)動(dòng)裝置30具有:Y軸載物臺(第三軸載物臺)31,其以能夠沿著Y軸方向移動(dòng)的方式支承于X軸載物臺21;Y軸致動(dòng)器(第三軸致動(dòng)器)32,其產(chǎn)生用于使Y軸載物臺31沿著Y軸方向移動(dòng)的動(dòng)力;以及Y軸導(dǎo)向裝置33,其沿著Y軸方向引導(dǎo)Y軸載物臺31。
在本實(shí)施方式中,Y軸致動(dòng)器32包括線性馬達(dá)。Y軸致動(dòng)器32具有:定子32B,其固定在X軸載物臺21的上表面;以及動(dòng)子32A,其配置在Y軸載物臺31的下表面。定子32B在Y軸方向上較長。動(dòng)子32A能夠相對于定子32B沿著Y軸方向移動(dòng)。Y軸致動(dòng)器32可以是動(dòng)圈式的,其中,定子32B包含磁鐵,動(dòng)子32A包含線圈。Y軸致動(dòng)器32也可以是動(dòng)磁式的,其中,定子32B包含線圈,動(dòng)子32A包含磁鐵。
Y軸導(dǎo)向裝置33具有:導(dǎo)軌33B,其固定在X軸載物臺21的上表面;以及滑動(dòng)件33A,其配置在Y軸載物臺31的下表面,并且能夠在導(dǎo)軌33B上移動(dòng)。導(dǎo)軌33B在Y軸方向上較長。在本實(shí)施方式中,Y軸導(dǎo)向裝置33包括直線運(yùn)動(dòng)式的滾動(dòng)軸承。
根據(jù)包括線性馬達(dá)的Y軸致動(dòng)器32的動(dòng)作,Y軸載物臺31能夠一邊被Y軸導(dǎo)向裝置33引導(dǎo),一邊相對于X軸載物臺21沿著Y軸方向移動(dòng)。
若X軸載物臺21沿著X軸方向移動(dòng),則Y軸載物臺31與X軸載物臺21一起沿著X軸方向移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,根據(jù)X軸致動(dòng)器22的動(dòng)作以及Y軸致動(dòng)器32的動(dòng)作,Y軸載物臺31能夠沿著X軸方向以及Y軸方向的各個(gè)方向移動(dòng)。
Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10沿著Z軸方向移動(dòng)工作臺2。Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10配置在Y軸載物臺31上。Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10具有:第一楔部件11,其以能夠沿著Y軸方向移動(dòng)的方式支承于Y軸載物臺31;第二楔部件12,其配置在第一楔部件11的上方,并能夠相對于第一楔部件11進(jìn)行相對移動(dòng);Z軸致動(dòng)器13,其產(chǎn)生用于使第一楔部件11沿著Y軸方向移動(dòng)來使第二楔部件12沿著Z軸方向移動(dòng)的動(dòng)力;以及Z軸導(dǎo)向裝置14,其至少一部分配置在第一楔部件11上,根據(jù)在Y軸方向上的第一楔部件11的移動(dòng),以使第二楔部件12沿著Z軸方向移動(dòng)的方式,來引導(dǎo)第二楔部件12。
Z軸致動(dòng)器13能夠沿著Y軸方向移動(dòng)第一楔部件11。在本實(shí)施方式中,若根據(jù)Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)作,第一楔部件11沿著Y軸方向移動(dòng),則第二楔部件12與該第一楔部件11同步地沿著Z軸方向移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,Z軸致動(dòng)器13包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。Z軸致動(dòng)器13和第一楔部件11經(jīng)由動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)15連接。Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)力經(jīng)由動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)15傳遞到第一楔部件11。
動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)15將Z軸致動(dòng)器13的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施方式中,Z軸致動(dòng)器13的軸(輸出軸)沿著θY方向旋轉(zhuǎn)。動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)15將θY方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成Y軸方向的直線運(yùn)動(dòng)并向第一楔部件11傳遞。第一楔部件11根據(jù)經(jīng)由動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)15傳遞的Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)力而沿著Y軸方向移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)15包括滾珠絲杠。滾珠絲杠包括:絲杠,其根據(jù)Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)作而旋轉(zhuǎn);螺母,其與第一楔部件11連接,并配置在絲杠的周圍;以及滾珠,其配置在絲杠與螺母之間。滾珠絲杠的絲杠以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支承軸承支承。在本實(shí)施方式中,滾珠絲杠沿著θY方向旋轉(zhuǎn)。通過滾珠絲杠沿著θY方向旋轉(zhuǎn),螺母以及與該螺母連接的第一楔部件11沿著Y軸方向移動(dòng)(直線移動(dòng))。
若Z軸致動(dòng)器13使?jié)L珠絲杠的絲杠向一方向旋轉(zhuǎn),則第一楔部件11根據(jù)該絲杠的旋轉(zhuǎn)而沿著+Y方向移動(dòng)。若Z軸致動(dòng)器13使?jié)L珠絲杠的絲杠反向旋轉(zhuǎn),則第一楔部件11根據(jù)該絲杠軸的旋轉(zhuǎn)而沿著-Y方向移動(dòng)。即,根據(jù)Z軸致動(dòng)器13的旋轉(zhuǎn)方向(滾珠絲杠的絲杠的旋轉(zhuǎn)方向),來決定在Y軸方向上的第一楔部件11的移動(dòng)方向(+Y方向以及-Y方向中的某一個(gè)方向)。根據(jù)第一楔部件11的移動(dòng)方向來決定在Z軸方向上的第二楔部件12(工作臺2)的移動(dòng)方向(-Z方向以及+Z方向中的某一個(gè)方向)。
Z軸導(dǎo)向裝置14具有:導(dǎo)軌14B,其固定于第一楔部件11的斜面;以及滑動(dòng)件14A,其配置在第二楔部件12的斜面上,能夠在導(dǎo)軌14B上移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,Z軸導(dǎo)向裝置14包括直線運(yùn)動(dòng)式的滾動(dòng)軸承。
另外,在本實(shí)施方式中,Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10具有沿著Y軸方向引導(dǎo)第一楔部件11的Y軸導(dǎo)向裝置16。Y軸導(dǎo)向裝置16具有:導(dǎo)軌16B,其固定于Y軸載物臺31的上表面;以及滑動(dòng)件16A,其配置在第一楔部件11的下表面,能夠在導(dǎo)軌16B上移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,Y軸導(dǎo)向裝置16包括直線運(yùn)動(dòng)式的滾動(dòng)軸承。
根據(jù)包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)作,第一楔部件11能夠一邊被Y軸導(dǎo)向裝置16引導(dǎo),一邊相對于Y軸載物臺31沿著Y軸方向移動(dòng)。根據(jù)在Y軸方向上的第一楔部件11的移動(dòng),第二楔部件12能夠一邊被Z軸導(dǎo)向裝置14引導(dǎo),一邊相對于第一楔部件11沿著Z軸方向移動(dòng)。
若Y軸載物臺31沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng),則第一楔部件11以及第二楔部件12與Y軸載物臺31一起沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,根據(jù)X軸致動(dòng)器22的動(dòng)作以及Y軸致動(dòng)器32的動(dòng)作,第一楔部件11以及第二楔部件12能夠沿著X軸方向以及Y軸方向的各個(gè)方向移動(dòng)。
工作臺2被支承于第二楔部件12。在本實(shí)施方式中,工作臺裝置TS具有支承裝置9,該支承裝置9配置在第二楔部件12與工作臺2之間,靈活地支承工作臺2。第二楔部件12經(jīng)由支承裝置9支承工作臺2。在本實(shí)施方式中,支承裝置9包括承受在Z軸方向上的荷重的球面軸承。支承裝置9包括:內(nèi)圈部件9A,其外表面是球面;以及外圈部件9B,其具有與內(nèi)圈部件9A的外表面進(jìn)行球面接觸的支承面。在本實(shí)施方式中,外圈部件9B配置在第二楔部件12的上表面。內(nèi)圈部件9A與工作臺2的下表面2B的中央部連接。由于工作臺2經(jīng)由支承裝置9支承于第二楔部件12,所以工作臺2和第二楔部件12能夠進(jìn)行相對移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,通過支承裝置9,能夠抑制(制限)工作臺2和第二楔部件12在Z軸方向上的相對移動(dòng),而允許工作臺2和第二楔部件12在Z軸方向以外的方向(X軸、Y軸、θX、θY以及θZ方向)上的相對移動(dòng)。
若根據(jù)X軸致動(dòng)器22的動(dòng)作以及Y軸致動(dòng)器32的動(dòng)作,第二楔部件12沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng),則工作臺2與第二楔部件12一起沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。另外,若根據(jù)第一楔部件11和第二楔部件12的相對移動(dòng),第二楔部件12沿著Z軸方向移動(dòng),則工作臺2與第二楔部件12一起沿著Z軸方向移動(dòng)。由此,工作臺2能夠沿著X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向這三個(gè)方向移動(dòng)。
活塞部件4與工作臺2的下表面2B連接?;钊考?是在Z軸方向上較長的棒狀部件?;钊考?具有:朝向+Z方向的上表面4A;朝向-Z方向的下表面4B;以及連結(jié)上表面4A和下表面4B的側(cè)面(外表面)4C?;钊考?的上表面4A側(cè)的至少一部分與工作臺2連接。在本實(shí)施方式中,活塞部件4的上表面4A和工作臺2的下表面2B經(jīng)由連接部件40被固定。
如圖3所示,在本實(shí)施方式中,XY平面中的工作臺2的外形是四邊形。在本實(shí)施方式中,與XY平面平行的活塞部件4的截面外形是圓形。即,活塞部件4是在Z軸方向上較長的圓柱狀部件?;钊考?的軸與Z軸平行。另外,活塞部件4的內(nèi)部可以是中空。例如,活塞部件4也可以是在Z軸方向上較長的圓筒狀部件。
支承裝置9與工作臺2的下表面2B的中央部連接。多個(gè)活塞部件4配置成包圍支承裝置9。活塞部件4與工作臺2的下表面2B的周邊部的多個(gè)位置分別連接。在本實(shí)施方式中,活塞部件4與工作臺2的四個(gè)角部分別連接。多個(gè)活塞部件4配置成包圍驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3。
缸部件5是筒狀部件,配置在活塞部件4的周圍。缸部件5具有:朝向+Z方向的上表面5A;朝向-Z方向的下表面5B;以及面對缸部件5的內(nèi)部空間5H的內(nèi)表面5S。缸部件5的上表面5A與連接部件40的下表面對置。缸部件5的下表面5B與基座部件1的導(dǎo)向面1A對置。缸部件5的內(nèi)表面5S與活塞部件4的外表面4C對置。缸部件5以包圍驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3的方式配置有多個(gè)(四個(gè))。缸部件5對活塞部件4以能夠使其沿著Z軸方向移動(dòng)的方式進(jìn)行支承。另外,缸部件5以能夠沿著X軸方向以及Y軸方向分別移動(dòng)的方式支承于基座部件1。
多個(gè)缸部件5配置成包圍Y軸載物臺31。在本實(shí)施方式中,缸部件5與Y軸載物臺31連接。多個(gè)缸部件5與Y軸載物臺31一起沿著X軸方向以及Y軸方向的各個(gè)方向移動(dòng)。
軸承部件6在活塞部件4與缸部件5之間形成氣體軸承(靜壓軸承)6G。在本實(shí)施方式中,軸承部件6配置于缸部件5。軸承部件6以面對缸部件5的內(nèi)部空間5H的方式配置于缸部件5。軸承部件6配置于缸部件5的內(nèi)表面5S。軸承部件6具有面對內(nèi)部空間5H的內(nèi)表面6S。缸部件5的內(nèi)表面5S包括軸承部件6的內(nèi)表面6S。即,在本實(shí)施方式中,可以將內(nèi)表面6S視為內(nèi)表面5S。軸承部件6在與活塞部件4的側(cè)面4C之間,具有能夠提供氣體的供給口61。供給口61配置于軸承部件6的內(nèi)表面6S。軸承部件6通過從供給口61提供的氣體,在與活塞部件4的側(cè)面4C之間形成氣體軸承6G。通過形成氣體軸承6G,使活塞部件4以非接觸的方式支承于缸部件5的內(nèi)表面5S。缸部件5通過由軸承部件6形成的氣體軸承6G,對活塞部件4以使其能夠沿著Z軸向移動(dòng)的方式非接觸地進(jìn)行支承。
軸承部件7在基座部件1與缸部件5之間,形成氣體軸承(靜壓軸承)7G。在本實(shí)施方式中,軸承部件7配置于缸部件5。軸承部件7以與基座部件1的導(dǎo)向面1A對置的方式配置于缸部件5。軸承部件7配置于缸部件5的下表面5B。軸承部件7具有與基座部件1的導(dǎo)向面1A對置的下表面7B。缸部件5的下表面5B包括軸承部件7的下表面7B。即,在本實(shí)施方式中,可以將下表面7B視為下表面5B。軸承部件7在與基座部件1的導(dǎo)向面1A之間,具有能夠提供氣體的供給口71。供給口71配置于軸承部件7的下表面7B。軸承部件7通過從供給口71提供的氣體,在與基座部件1的導(dǎo)向面1A之間形成氣體軸承7G。通過形成氣體軸承7G,缸部件5以非接觸的方式支承于基座部件1的導(dǎo)向面1A?;考?通過由軸承部件7形成的氣體軸承7G,對缸部件5以使其能夠沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)的方式非接觸地進(jìn)行支承。
由軸承部件6形成的氣體軸承6G使缸部件5的內(nèi)表面5S和活塞部件4的外表面4C隔著間隙對置。由軸承部件7形成的氣體軸承7G使缸部件5的下表面5B和基座部件1的導(dǎo)向面1A隔著間隙對置。另外,在本實(shí)施方式中,缸部件5的上表面5A和連接部件40的下表面隔著間隙對置。即,在本實(shí)施方式中,缸部件5配置成僅與Y軸載物臺31連接但不與Y軸載物臺31以外的部件相接觸。
重力補(bǔ)償裝置8用于降低工作臺2的重量對Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的作用。重力補(bǔ)償裝置8具有能夠?qū)钊考?的下表面4B所面對的缸部件5的內(nèi)部空間5H的下部空間5Hu提供氣體的供給口81。下部空間5Hu是內(nèi)部空間5H中比活塞部件4的下表面4B靠下側(cè)(-Z側(cè))的空間。重力補(bǔ)償裝置8通過從供給口81提供氣體來降低工作臺2的重量對Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的作用。
重力補(bǔ)償裝置8的供給口81配置成面對缸部件5的內(nèi)部空間5H的下部空間5Hu。在本實(shí)施方式中,供給口81配置于缸部件5。通過從供給口81提供到下部空間5Hu的氣體,該下部空間5Hu的壓力升高,由此能夠降低工作臺2的重量對Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的作用。在本實(shí)施方式中,重力補(bǔ)償裝置8以使活塞部件4的下表面4B所面對的下部空間5Hu的壓力高于缸部件5的外側(cè)空間的壓力的方式,從供給口81提供氣體。
如上述那樣,在本實(shí)施方式中,活塞部件4以及缸部件5配置有多個(gè)。至于重力補(bǔ)償裝置8的供給口81,以使其面對多個(gè)下部空間5Hu的各個(gè)地配置有多個(gè)。
圖4是本實(shí)施方式涉及的工作臺裝置TS的一部分的放大后的側(cè)截面圖。圖5是圖4的A―A線向視圖?;钊考?是在Z軸方向上較長的棒狀部件。活塞部件4具有:朝向+Z方向的上表面4A;朝向-Z方向的下表面4B;以及連接上表面4A和下表面4B的側(cè)面(外表面)4C。如圖5所示,與XY平面平行的活塞部件4的截面外形是圓形?;钊考?是在Z軸方向上較長的圓柱狀部件。活塞部件4的軸與Z軸平行。活塞部件4內(nèi)部的至少一部分可以是中空。活塞部件4也可以是在Z軸方向上較長的圓筒狀部件。
軸承部件6配置在活塞部件4的側(cè)面4C的周圍。軸承部件6是筒狀(圓筒狀)部件。軸承部件6的軸與Z軸平行。在本實(shí)施方式中,活塞部件4的軸和軸承部件6的軸一致。換而言之,活塞部件4的軸和軸承部件6的軸是同一個(gè)軸。軸承部件6具有能夠與活塞部件4的側(cè)面4C對置的內(nèi)表面6S。可以將內(nèi)表面6S稱為軸承面6S。在本實(shí)施方式中,軸承部件6在與軸承部件6的軸平行的Z軸方向上配置有兩個(gè)。
缸部件5支承軸承部件6。軸承部件6固定于缸部件5。缸部件5經(jīng)由軸承部件6將活塞部件4以能夠移動(dòng)的方式支承。在本實(shí)施方式中,缸部件5是至少一部分配置在活塞部件4以及軸承部件6的周圍的筒狀部件。缸部件5的軸與Z軸平行。在本實(shí)施方式中,活塞部件4的軸、軸承部件6的軸以及缸部件5的軸一致。換而言之,活塞部件4的軸、軸承部件6的軸以及缸部件5的軸是同一個(gè)軸。
如圖4以及圖5所示,軸承部件6的內(nèi)表面6S配置在缸部件5的內(nèi)表面5S。軸承部件6的內(nèi)表面6S和活塞部件4的側(cè)面(外表面)4C對置。軸承部件6的內(nèi)表面6S隔著間隙與活塞部件4的側(cè)面4C對置。
軸承部件6以非接觸的方式支承活塞部件4。軸承部件6在與活塞部件4的側(cè)面4C之間,具有能夠提供氣體的供給口61。在本實(shí)施方式中,供給口61配置成與活塞部件4的側(cè)面4C對置。供給口61配置在軸承部件6的內(nèi)表面6S。通過從供給口61提供的氣體,在活塞部件4的側(cè)面4C與軸承部件6的內(nèi)表面6S之間形成氣體軸承6G。通過氣體軸承6G,在活塞部件4的側(cè)面4C和軸承部件6的內(nèi)表面6S之間形成間隙。在本實(shí)施方式中,供給口61提供空氣(壓縮空氣)。
通過在活塞部件4的側(cè)面4C的周圍形成的氣體軸承6G,來限制在X軸方向以及Y軸方向上的活塞部件4的移動(dòng)。通過氣體軸承6G,能夠抑制在X軸方向以及Y軸方向上的活塞部件4的移動(dòng),而允許在Z軸方向上的活塞部件4的移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,軸承部件6包括多孔體(多孔質(zhì)部件)。多孔體例如可以是如日本專利第5093056號、日本特開2007-120527號等中所公開那樣由石墨(碳石墨)制成的。另外,多孔體也可以是由陶瓷制成的。供給口61包括多孔體的孔。在本實(shí)施方式中,從多孔體的孔(供給口)61提供氣體。如圖4所示,在本實(shí)施方式中,在軸承部件6與缸部件5之間形成氣室(cavity)62。從氣體供給裝置63對氣室62提供氣體。對氣室62提供的氣體通過軸承部件6的內(nèi)部(多孔體的孔)到達(dá)軸承部件6的內(nèi)表面6S,并從配置于該內(nèi)表面6S的供給口61提供給內(nèi)表面6S與外表面4C之間的空間。由此,在內(nèi)表面6S與外表面4C之間形成氣體軸承6G。內(nèi)表面6S和外表面4C成為非接觸狀態(tài)。
在本實(shí)施方式中,在軸承部件6與活塞部件4之間設(shè)有排出所提供的氣體的至少一部分的排氣口64。排氣口64以包圍活塞部件4的方式配置于缸部件5。排氣口64分別配置在沿著Z軸方向配置的兩個(gè)軸承部件6的之間和沿著Z軸方向配置的兩個(gè)軸承部件6中的下側(cè)(-Z側(cè))的軸承部件6的下方。
活塞部件4與工作臺2連接。在本實(shí)施方式中,活塞部件4的上表面4A經(jīng)由連接部件40與工作臺2的下表面2B連接?;钊考?固定于工作臺2。也可以通過螺栓那樣的固定部件來對工作臺2固定活塞部件4。
根據(jù)Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10的動(dòng)作,工作臺2沿著Z軸方向移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,根據(jù)在Z軸方向上的工作臺2的移動(dòng),與該工作臺2連接的活塞部件4與工作臺2一起沿著Z軸方向移動(dòng)?;钊考?被軸承部件6(氣體軸承6G)引導(dǎo)而沿著Z軸方向移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,軸承部件6作為以使活塞部件4沿著Z軸方向移動(dòng)的方式來引導(dǎo)該活塞部件4的導(dǎo)向裝置發(fā)揮作用??梢詫⑴c活塞部件4的側(cè)面4C對置的軸承部件6的內(nèi)表面6S稱作導(dǎo)向面6S。在本實(shí)施方式中,側(cè)面4C以及內(nèi)表面6S均與Z軸平行。
在Z軸方向上,活塞部件4的尺寸大于(長于)軸承部件6的尺寸。在本實(shí)施方式中,在Z軸方向上活塞部件4的上表面4A與下表面4B之間的距離大于沿著Z軸方向配置的兩個(gè)軸承部件6中的上側(cè)(+Z側(cè))的軸承部件6的+Z側(cè)端部(上端部)和下側(cè)(-Z側(cè))的軸承部件6的-Z側(cè)端部(下端部)之間的距離。
軸承部件7是配置于缸部件5的下表面5B的圓筒狀(環(huán)狀)部件。軸承部件7的軸與Z軸平行。在本實(shí)施方式中,活塞部件4的軸和缸部件5的軸一致。換而言之,軸承部件7的軸和缸部件5的軸是同一個(gè)軸。
軸承部件7的下表面7B配置于缸部件5的下表面5B。軸承部件7的下表面7B和基座部件1的導(dǎo)向面1A對置。軸承部件7的下表面7B隔著間隙與基座部件1的導(dǎo)向面1A對置。
軸承部件7在與基座部件1的導(dǎo)向面1A之間,具有能夠提供氣體的供給口71。在本實(shí)施方式中,供給口71配置成與基座部件1的導(dǎo)向面1A對置。供給口71配置在軸承部件7的下表面7B。通過從供給口71提供的氣體,在基座部件1的導(dǎo)向面1A與軸承部件7的下表面7B之間形成氣體軸承7G。通過氣體軸承7G,在基座部件1的導(dǎo)向面1A與軸承部件7的下表面7B之間形成間隙。在本實(shí)施方式中,供給口71提供空氣(壓縮空氣)。
通過在缸部件5的下表面5B側(cè)形成的氣體軸承7G,來維持(固定)在Z軸方向上的缸部件5的位置。換而言之,通過氣體軸承7G來限制在Z軸方向上的缸部件5的移動(dòng)。通過氣體軸承7G,在將缸部件5以非接觸的方式支承于基座部件1的狀態(tài)下,Z軸方向上的基座部件1和缸部件5的相對位置被固定。通過氣體軸承7G,能夠固定在Z軸方向上的缸部件5的位置,而允許在X軸方向以及Y軸方向上的缸部件5的移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,軸承部件7包括多孔體(多孔質(zhì)部件)。多孔體例如可以是如日本專利第5093056號、日本特開2007-120527號等中所公開那樣由石墨(碳石墨)制成的。另外,多孔體也可以是由陶瓷制成的。供給口71包括多孔體的孔。在本實(shí)施方式中,從多孔體的孔(供給口)71提供氣體。如圖4所示,在本實(shí)施方式中,在軸承部件7與缸部件5之間形成氣室72。從氣體供給裝置73對氣室72提供氣體。對氣室72提供的氣體通過軸承部件7的內(nèi)部(多孔體的孔),到達(dá)軸承部件7的下表面7B,并從配置在該下表面7B的供給口71提供到下表面7B與導(dǎo)向面1A之間的空間。由此,在下表面7B與導(dǎo)向面1A之間形成氣體軸承7G。下表面7B與導(dǎo)向面1A成為非接觸狀態(tài)。
在本實(shí)施方式中,在軸承部件7與基座部件1之間設(shè)有排出所提供的氣體的至少一部分的排氣口74。在XY平面內(nèi)排氣口74是環(huán)狀。排氣口74配置于缸部件5。
根據(jù)X軸驅(qū)動(dòng)裝置20以及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置30的動(dòng)作,工作臺2沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,根據(jù)在X軸方向以及Y軸方向上的工作臺2的移動(dòng),與該工作臺2連接的活塞部件4和工作臺2一起沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。另外,活塞部件4沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng),由此缸部件5與活塞部件4一起沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。缸部件5被軸承部件7(氣體軸承7G)引導(dǎo)而沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,導(dǎo)向面1A以及下表面7B均與XY平面平行。在本實(shí)施方式中,基座部件1作為導(dǎo)向裝置發(fā)揮作用,以使工作臺2沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)的方式對經(jīng)由活塞部件4支承工作臺2的缸部件5進(jìn)行引導(dǎo)。
缸部件5配置成不與基座部件1接觸。缸部件5配置成不與活塞部件4接觸。缸部件5配置成不與工作臺2(連接部件40)接觸。通過由軸承部件6形成的氣體軸承6G,使缸部件5的內(nèi)表面5S(軸承部件6的內(nèi)表面6S)和活塞部件4的外表面4C隔著間隙對置。通過由軸承部件7形成的氣體軸承7G,使缸部件5的下表面5B(軸承部件7的下表面7B)和基座部件1的導(dǎo)向面1A隔著間隙對置。
如圖1、圖2以及圖4等所示,活塞部件4的下表面4B與基座部件1相分離。活塞部件4與工作臺2連接,而不與工作臺2以外的部件連接。在本實(shí)施方式中,活塞部件4的上表面4A與工作臺2連接,在側(cè)面4C的周圍以非接觸的狀態(tài)配置軸承部件6以及缸部件5,在活塞部件4的下表面4B上沒有部件連接。
由活塞部件4的下表面4B和缸部件5的內(nèi)表面5S來規(guī)定下部空間5Hu?;钊考?的下表面4B面對下部空間5Hu。在本實(shí)施方式中,下部空間5Hu包括由活塞部件4的下表面4B、缸部件5的內(nèi)表面5S以及基座部件1的導(dǎo)向面1A包圍而成的空間。
重力補(bǔ)償裝置8具有能夠?qū)钊考?的下表面4B所面對的下部空間5Hu提供氣體的供給口81。重力補(bǔ)償裝置8以降低工作臺2的重量對Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的作用的方式,從供給口81提供氣體??梢詫⒅亓ρa(bǔ)償裝置8稱為自重補(bǔ)償裝置8,也可以將其稱為自重消除裝置8。重力補(bǔ)償裝置8包括空氣缸裝置,該空氣缸裝置通過對由活塞部件4的下表面4B和缸部件5的內(nèi)表面5S規(guī)定的下部空間5Hu提供氣體(空氣)來消除工作臺2的重量。
重力補(bǔ)償裝置8具有:氣體供給裝置82,其能夠提供氣體;壓力調(diào)整裝置83,其調(diào)整來自氣體供給裝置82的氣體的壓力。氣體供給裝置82例如提供壓縮空氣。壓力調(diào)整裝置83例如包含調(diào)節(jié)器,調(diào)整經(jīng)由供給口81對下部空間5Hu提供的氣體的壓力。
在本實(shí)施方式中,連接氣體供給裝置82和供給口81的流路的至少一部分形成于缸部件5的內(nèi)部。在該流路的一個(gè)端部配置供給口81。在本實(shí)施方式中,供給口81包括流路的一個(gè)端部的開口。流路的另一個(gè)端部與氣體供給裝置82連接。從氣體供給裝置82提供的氣體經(jīng)由流路被輸送到供給口81。供給口81將從氣體供給裝置82提供并由壓力調(diào)整裝置83調(diào)整了壓力的氣體提供到下部空間5Hu。
供給口81配置成面對下部空間5Hu。在本實(shí)施方式中,供給口81配置在缸部件5的內(nèi)表面5S。
壓力調(diào)整裝置83作為能夠調(diào)整每單位時(shí)間的氣體提供量的流量調(diào)整裝置發(fā)揮功能。壓力調(diào)整裝置83能夠調(diào)整從供給口81向下部空間5Hu提供的每單位時(shí)間的氣體提供量。通過調(diào)整來自供給口81的氣體提供量,能夠調(diào)整下部空間5Hu的壓力。如果來自供給口81的氣體提供量較多,則下部空間5Hu的壓力就會(huì)變高。若來自供給口81的氣體提供量較少,則下部空間5Hu的壓力就會(huì)變低。壓力調(diào)整裝置83通過調(diào)整從供給口81向下部空間5Hu提供的氣體提供量,能夠調(diào)整下部空間5Hu的壓力。在本實(shí)施方式中,從供給口81提供空氣(壓縮空氣)。
重力補(bǔ)償裝置8以降低工作臺2的重量對Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的作用的方式,從供給口81提供氣體。根據(jù)重力的作用,工作臺2產(chǎn)生-Z方向的力。該工作臺2的力經(jīng)由第二楔部件12、第一楔部件11以及動(dòng)力傳遞裝置15傳遞到Z軸致動(dòng)器13。重力補(bǔ)償裝置8以降低從工作臺2向Z軸致動(dòng)器13傳遞的力的方式,從供給口81提供氣體。重力補(bǔ)償裝置8以抑制工作臺2以及活塞部件4由于重力作用而產(chǎn)生的力被傳遞到Z軸致動(dòng)器13的方式,供給口81提供氣體。
在本實(shí)施方式中,重力補(bǔ)償裝置8以降低工作臺2以及活塞部件4的重量對Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的作用的方式,從供給口81提供氣體。重力補(bǔ)償裝置8以降低由于重力作用而從工作臺2以及活塞部件4傳遞到Z軸致動(dòng)器13的力的方式,從供給口81提供氣體。重力補(bǔ)償裝置8以抵消由工作臺2以及活塞部件4的自重產(chǎn)生的朝向-Z方向的力的方式,對活塞部件4以及工作臺2沿著+Z方向施加力。換而言之,重力補(bǔ)償裝置8以消除由重力作用產(chǎn)生的朝向-Z方向的力的方式,對活塞部件4以及工作臺2施加+Z方向的力。即,重力補(bǔ)償裝置8以向上推舉工作臺2以及活塞部件4的方式,對工作臺2以及活塞部件4的下方的下部空間5Hu提供氣體。在本實(shí)施方式中,重力補(bǔ)償裝置8以使下部空間5Hu的壓力高于缸部件5的外側(cè)空間的壓力的方式,從供給口81提供氣體。缸部件5的外側(cè)空間包括工作臺2的周圍空間。缸部件5的外側(cè)空間包含活塞部件4的上表面4A的周圍空間。缸部件5的外側(cè)空間包括相對于下部空間5Hu的外部空間。在本實(shí)施方式中,缸部件5的外側(cè)空間的壓力是大氣壓。重力補(bǔ)償裝置8以使下部空間5Hu的壓力高于大氣壓的方式,從供給口81對下部空間5Hu提供氣體。
重力補(bǔ)償裝置8也可以考慮載置于工作臺2的物體S的重量,來對下部空間5Hu提供氣體。即,重力補(bǔ)償裝置8也可以以降低工作臺2、活塞部件4以及物體S的重量對Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的作用的方式來從供給口81提供氣體。換而言之,重力補(bǔ)償裝置8以降低由于重力作用而從工作臺2、活塞部件4以及物體S傳遞到Z軸致動(dòng)器13的力的方式來從供給口81提供氣體。
圖6是表示本實(shí)施方式涉及的Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10的一個(gè)示例的圖。在本實(shí)施方式中,Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10包括通常所說的楔型升降裝置。第一楔部件11、第二楔部件12、Z軸導(dǎo)向裝置14以及Y軸導(dǎo)向裝置16配置于工作臺2的下表面2B側(cè)(-Z側(cè))。第二楔部件12在工作臺2的下表面2B側(cè)支承工作臺2。
第一楔部件11以及第二楔部件12是可動(dòng)部件。第一楔部件11以及第二楔部件12分別在工作臺2的下方空間(-Z側(cè)的空間)移動(dòng)。第一楔部件11以及第二楔部件12分別在Y軸載物臺31的上方空間(+Z側(cè)的空間)移動(dòng)。
第一楔部件11能夠在XY平面內(nèi)移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,第一楔部件11能夠沿著Y軸方向移動(dòng)。在YZ平面內(nèi),第一楔部件11的外形是大致三角形(楔形)。如圖2以及圖6所示,第一楔部件11具有:與XY平面平行的下表面11B;相對于XY平面傾斜的斜面11G;以及與Z軸平行的側(cè)面11S。斜面11G以及側(cè)面11S配置在下表面11B的上側(cè)(+Z側(cè))。斜面11G朝向+Y方向向上方(+Z方向)傾斜。斜面11G的下端部和下表面11B的-Y側(cè)的端部連接。斜面11G的上端部和側(cè)面11S的上端部連接。側(cè)面11S的下端部和下表面11B的+Y側(cè)的端部連接。
第二楔部件12能夠移動(dòng)地支承于第一楔部件11。第一楔部件11和第二楔部件12能夠進(jìn)行相對移動(dòng)。第二楔部件12在第一楔部件11的上方(+Z側(cè))相對于第一楔部件11進(jìn)行相對移動(dòng)。
第二楔部件12能夠至少沿著Z軸方向移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,根據(jù)在Y軸方向上的第一楔部件11的移動(dòng),第二楔部件12沿著Z軸方向移動(dòng)。在YZ平面內(nèi),第二楔部件12的外形是大致三角形(楔形)。如圖2以及圖6所示,第二楔部件12具有:與XY平面平行的上表面12A;相對于XY平面傾斜的斜面12G;以及與Z軸平行的側(cè)面12S。上表面12A配置在側(cè)面12S以及斜面12G的上側(cè)(+Z側(cè))。斜面12G朝向+Y方向向上方(+Z方向)傾斜。在本實(shí)施方式中,斜面11G和斜面12G平行。斜面12G的上端部和上表面12A的+Y側(cè)的端部連接。斜面12G的下端部和側(cè)面12S的下端部連接。側(cè)面12S的上端部和上表面12A的-Y側(cè)的端部連接。
Z軸導(dǎo)向裝置14根據(jù)在Y軸方向上的第一楔部件11的移動(dòng),以使第二楔部件12沿著Z軸方向移動(dòng)的方式來引導(dǎo)第二楔部件12。Z軸導(dǎo)向裝置14的至少一部分配置于第一楔部件11。在本實(shí)施方式中,Z軸導(dǎo)向裝置14包括直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。Z軸導(dǎo)向裝置14包括:導(dǎo)軌14B,其配置于第一楔部件11;以及滑動(dòng)件(滑塊)14A,其配置于第二楔部件12,能夠在導(dǎo)軌14B上移動(dòng)。導(dǎo)軌14B配置于第一楔部件11的斜面11G?;瑒?dòng)件14A配置于第二楔部件12的斜面12G。
Z軸導(dǎo)向裝置14包括直線運(yùn)動(dòng)式軸承。在本實(shí)施方式中,Z軸導(dǎo)向裝置14包括直線運(yùn)動(dòng)式的滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承具有滾動(dòng)體。滾動(dòng)體包括滾珠以及滾子中的一方或者雙方。即,滾動(dòng)軸承包括滾珠軸承以及滾子軸承中的一方或者雙方。在本實(shí)施方式中,Z軸導(dǎo)向裝置14包括直線運(yùn)動(dòng)式滾珠軸承(linear ball bearing)。
圖7是表示本實(shí)施方式涉及的Z軸導(dǎo)向裝置14的一個(gè)示例的圖。Z軸導(dǎo)向裝置14包括導(dǎo)軌14B和能夠與導(dǎo)軌14B進(jìn)行相對移動(dòng)的滑動(dòng)件(滑塊、直線運(yùn)動(dòng)式軸承)14A。導(dǎo)軌14B具有:朝向上方的表面41A;配置于表面41A的兩側(cè)的側(cè)面41B;以及發(fā)布形成于各側(cè)面41B的槽41C?;瑒?dòng)件14A具有:第一對置面42A,其能夠與導(dǎo)軌14B的表面41A對置;第二對置面42B,其能夠與導(dǎo)軌14B的側(cè)面41B對置;以及滾動(dòng)體(滾珠)42T,其至少一部分配置在導(dǎo)軌14B的槽41C。滾珠42T與槽41C的內(nèi)表面接觸而滾動(dòng)。由于滾珠42T沿著槽41C滾動(dòng),所以滑動(dòng)件14A能夠在導(dǎo)軌14B上平滑地移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,導(dǎo)軌14B以相對于XY平面傾斜的方式配置于第一楔部件11(斜面11G)。導(dǎo)軌14B配置成導(dǎo)軌14B的表面41A相對于XY平面傾斜。如圖6所示,在本實(shí)施方式中,導(dǎo)軌14B(表面41A)相對于XY平面的傾斜角度是θ。角度θ比0度大且比90度小?;瑒?dòng)件14A以使第一對置面42A和導(dǎo)軌14B的表面41A平行的方式配置于第二楔部件12(斜面12G)。在本實(shí)施方式中,滑動(dòng)件14A在第二楔部件12的斜面12G上配置有兩個(gè)。另外,滑動(dòng)件14A也可以在第二楔部件12上配置有一個(gè)。也可以在第二楔部件12上配置有三個(gè)以上的多個(gè)滑動(dòng)件14A。
第二楔部件12以根據(jù)在Y軸方向上的第一楔部件11的移動(dòng)而沿著Z軸方向移動(dòng)的方式被Z軸導(dǎo)向裝置14引導(dǎo)。若第一楔部件11向-Y方向移動(dòng),則第二楔部件12向+Z方向移動(dòng)(上升)。若第一楔部件11向+Y方向移動(dòng),則第二楔部件12向-Z方向移動(dòng)(下降)。工作臺2被第二楔部件12支承。因此,根據(jù)在Z軸方向上的第二楔部件12的移動(dòng)(升降),工作臺2也與第二楔部件12一起移動(dòng)。即,若第二楔部件12向+Z方向移動(dòng)(上升),則工作臺2與第二楔部件12一起向+Z方向移動(dòng)。若第二楔部件12向-Z方向移動(dòng)(下降),則工作臺2與第二楔部件12一起向-Z方向移動(dòng)。
另外,在Z軸導(dǎo)向裝置14中,也可以在第一楔部件11的斜面11G上配置滑動(dòng)件14A,并且在第二楔部件12的斜面12G上配置導(dǎo)軌14B。
如圖6所示,設(shè)置有沿著Y軸方向引導(dǎo)第一楔部件11的Y軸導(dǎo)向裝置16。如上述那樣,Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10具有沿著Y軸方向移動(dòng)第一楔部件11來使第二楔部件12以及工作臺2沿著Z軸方向移動(dòng)的Z軸致動(dòng)器13。
Y軸導(dǎo)向裝置16根據(jù)Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)作,以使第一楔部件11沿著Y軸方向移動(dòng)的方式來引導(dǎo)第一楔部件11。Y軸導(dǎo)向裝置16的至少一部分配置在Y軸載物臺31上。在本實(shí)施方式中,Y軸導(dǎo)向裝置16包含直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。Y軸導(dǎo)向裝置16包括:導(dǎo)軌16B,其配置于Y軸載物臺31;以及滑動(dòng)件(滑塊)16A,其配置于第一楔部件11,并能夠與導(dǎo)軌16B相對移動(dòng)。導(dǎo)軌16B固定于Y軸載物臺31的上表面?;瑒?dòng)件16A固定于第一楔部件11的下表面11B?;瑒?dòng)件16A與第一楔部件11一起移動(dòng)。導(dǎo)軌16B也可以相對于Y軸載物臺31移動(dòng)。導(dǎo)軌16B相對于Y軸載物臺31的相對位置被固定。
Y軸導(dǎo)向裝置16包括直線運(yùn)動(dòng)式的滾動(dòng)軸承。在本實(shí)施方式中,Y軸導(dǎo)向裝置16包括直線運(yùn)動(dòng)式滾珠軸承(linear ball bearing)。第一楔部件11根據(jù)Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)作以沿著Y軸方向移動(dòng)的方式被Y軸導(dǎo)向裝置16引導(dǎo)。Y軸導(dǎo)向裝置16與參照圖7說明了的Z軸導(dǎo)向裝置14構(gòu)造相同。省略對于Y軸導(dǎo)向裝置16的構(gòu)造的詳細(xì)說明。
另外,在Y軸導(dǎo)向裝置16中,也可以在Y軸載物臺31的上表面配置滑動(dòng)件16A,并且在第一楔部件11的下表面11B配置導(dǎo)軌16B。
X軸導(dǎo)向裝置23包括直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。X軸導(dǎo)向裝置23具有導(dǎo)軌23B和能夠與導(dǎo)軌23B相對移動(dòng)的滑動(dòng)件(滑塊)23A。X軸導(dǎo)向裝置23包括直線運(yùn)動(dòng)式滾動(dòng)軸承。在本實(shí)施方式中,X軸導(dǎo)向裝置23包括直線運(yùn)動(dòng)式滾珠軸承(linear ball bearing)。X軸載物臺21以沿著X軸方向移動(dòng)的方式被X軸導(dǎo)向裝置23引導(dǎo)。X軸導(dǎo)向裝置23與參照圖7說明的Z軸導(dǎo)向裝置14構(gòu)造相同。省略對于X軸導(dǎo)向裝置23的構(gòu)造的詳細(xì)說明。
Y軸導(dǎo)向裝置33包括直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。Y軸導(dǎo)向裝置33具有導(dǎo)軌33B和能夠與導(dǎo)軌33B相對移動(dòng)的滑動(dòng)件(滑塊)33A。Y軸導(dǎo)向裝置33包括直線運(yùn)動(dòng)式滾動(dòng)軸承。在本實(shí)施方式中,Y軸導(dǎo)向裝置33包括直線運(yùn)動(dòng)式滾珠軸承(linear ball bearing)。Y軸載物臺31以沿著Y軸方向移動(dòng)的方式被Y軸導(dǎo)向裝置33引導(dǎo)。Y軸導(dǎo)向裝置33與參照圖7說明的Z軸導(dǎo)向裝置14構(gòu)造相同。省略對于Y軸導(dǎo)向裝置33的構(gòu)造的詳細(xì)說明。
下面,說明上述工作臺裝置TS的動(dòng)作的一個(gè)示例。
在使工作臺2沿著X軸方向移動(dòng)時(shí),使X軸致動(dòng)器22動(dòng)作。根據(jù)X軸致動(dòng)器22的動(dòng)作,X軸載物臺21沿著X軸方向移動(dòng)。X軸載物臺21被X軸導(dǎo)向裝置23引導(dǎo)而沿著X軸方向平滑地移動(dòng)。通過使X軸載物臺21沿著X軸方向移動(dòng),被該X軸載物臺21支承的Y軸載物臺31和經(jīng)由第一楔部件11以及第二楔部件12被Y軸載物臺31支承的工作臺2與X軸載物臺21一起沿著X軸方向移動(dòng)。
在使工作臺2沿著Y軸方向移動(dòng)時(shí),使Y軸致動(dòng)器32動(dòng)作。根據(jù)Y軸致動(dòng)器32的動(dòng)作,Y軸載物臺31沿著Y軸方向移動(dòng)。Y軸載物臺31被Y軸導(dǎo)向裝置33引導(dǎo)而沿著Y軸方向平滑地移動(dòng)。通過使Y軸載物臺31沿著Y軸方向移動(dòng),經(jīng)由第一楔部件11以及第二楔部件12被Y軸載物臺31支承的工作臺2與Y軸載物臺31一起沿著Y軸方向移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,Y軸載物臺31與缸部件5連接。該缸部件5通過氣體軸承7G以非接觸的方式支承于基座部件1。即,在本實(shí)施方式中,Y軸載物臺31經(jīng)由缸部件5以非接觸的方式支承于基座部件1。通過氣體軸承7G,能夠抑制在Z軸方向上的缸部件5(Y軸載物臺31)的位置變動(dòng),而允許其沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。由此,工作臺2沿著X軸方向以及Y軸方向在目標(biāo)軌道(期望的軌道)上移動(dòng)。根據(jù)X軸致動(dòng)器22的動(dòng)作,工作臺2能夠通過X軸導(dǎo)向裝置23沿著X軸方向筆直地移動(dòng)。根據(jù)Y軸致動(dòng)器32的動(dòng)作,工作臺2能夠通過Y軸導(dǎo)向裝置33沿著Y軸方向筆直地移動(dòng)。
在使工作臺2沿著Z軸方向移動(dòng)時(shí),使Z軸致動(dòng)器13動(dòng)作。根據(jù)Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)作,經(jīng)由動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)15,Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)力被傳遞到第一楔部件11。根據(jù)Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)作,第一楔部件11沿著Y軸方向移動(dòng)。第一楔部件11被Y軸導(dǎo)向裝置16引導(dǎo),沿著Y軸方向平滑地移動(dòng)。通過Y軸導(dǎo)向裝置16,第一楔部件11沿著Y軸方向在目標(biāo)軌道(期望的軌道)上移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,通過Y軸導(dǎo)向裝置16,第一楔部件11能夠沿著Y軸方向筆直地移動(dòng)。
根據(jù)在Y軸方向上的第一楔部件11的移動(dòng),第二楔部件12沿著Z軸方向移動(dòng)。第二楔部件12被Z軸導(dǎo)向裝置14引導(dǎo)而沿著Z軸方向平滑地移動(dòng)。通過使第二楔部件12沿著Z軸方向移動(dòng),被該第二楔部件12支承的工作臺2也與第二楔部件12一起沿著Z軸方向移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,活塞部件4與工作臺2連接,并以能夠在Z軸方向上移動(dòng)的方式支承于缸部件5。通過由缸部件5的軸承部件6形成的氣體軸承6G,能夠抑制活塞部件4(工作臺2)相對于缸部件5沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng),而允許其沿著Z軸方向移動(dòng)。由此,工作臺2沿著Z軸方向在目標(biāo)軌道(期望的軌道)上移動(dòng)。在本實(shí)施方式中,基于通過氣體軸承6G以非接觸的方式支承于缸部件5的活塞部件4,工作臺2能夠沿著Z軸方向筆直地移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10包含楔形升降裝置,第二楔部件12與工作臺2連接。通過缸部件5以及活塞部件4,XY平面內(nèi)第二楔部件12和Y軸載物臺31的相對位置實(shí)質(zhì)上不發(fā)生變化。另一方面,工作臺2經(jīng)由活塞部件4以能夠沿著Z軸方向移動(dòng)的方式支承于缸部件5。因此,以在Z軸方向上在第二楔部件12與Y軸載物臺31之間使第二楔部件12與Y軸載物臺31之間的距離(Z軸方向的距離)發(fā)生變化的方式,第一楔部件11相對于第二楔部件12以及Y軸載物臺31沿著Y軸方向進(jìn)行相對移動(dòng),由此第二楔部件12能夠相對于第一楔部件11以及Y軸載物臺31沿著Z軸方向移動(dòng)。
另外,通過氣體軸承6G來維持缸部件5的內(nèi)表面5S和活塞部件4的外表面4C的間隙(非接觸狀態(tài)),通過氣體軸承7G來維持缸部件5的下表面5B與基座部件1的導(dǎo)向面1A的間隙(非接觸狀態(tài))。因此,當(dāng)工作臺2以及活塞部件4沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)時(shí),缸部件5能夠與在X軸方向以及Y軸方向上的工作臺2以及活塞部件4的移動(dòng)同步地,沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。因此,即便工作臺2沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng),缸部件5也能夠以非接觸狀態(tài)沿著Z軸方向持續(xù)引導(dǎo)活塞部件4。
另外,在本實(shí)施方式中,Y軸載物臺31與缸部件5連接,在X軸方向以及Y軸方向上與工作臺2一起移動(dòng)。即,當(dāng)工作臺2沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)時(shí),Y軸載物臺31以及缸部件5與工作臺2一起移動(dòng)。由此,即便工作臺2沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng),缸部件5也能夠以非接觸狀態(tài)沿著Z軸方向持續(xù)引導(dǎo)活塞部件4。
根據(jù)Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)作,被工作臺2支承的物體S在Z軸方向上配置到目標(biāo)位置。例如,在使用Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)力來使工作臺2沿著+Z方向移動(dòng)的情況下或者在使用Z軸致動(dòng)器13的動(dòng)力來維持在Z軸方向上的工作臺2的位置的情況下,該Z軸致動(dòng)器13有可能被施加負(fù)荷。即,為了使工作臺2上升或者為了維持在Z軸方向上的工作臺2的位置,Z軸致動(dòng)器13必須持續(xù)產(chǎn)生規(guī)定動(dòng)力(扭矩)。該情況下,必須對Z軸致動(dòng)器13持續(xù)提供規(guī)定的電力(電流),其結(jié)果,Z軸致動(dòng)器13有可能發(fā)熱。若Z軸致動(dòng)器13發(fā)熱,周圍部件則有可能發(fā)生熱變形。其結(jié)果,工作臺裝置TS的性能有可能降低,例如工作臺2的定位精度降低、或者工作臺2偏離目標(biāo)軌道地移動(dòng)等。另外,有可能由于Z軸致動(dòng)器13的發(fā)熱,而被工作臺2支承的物體S發(fā)生熱變形。
在本實(shí)施方式中,設(shè)置有重力補(bǔ)償裝置8。因此,在使工作臺2沿著+Z方向移動(dòng)時(shí),或者在維持Z軸方向上的工作臺2的位置的情況下,Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的動(dòng)力(轉(zhuǎn)矩)較小即可。即,對Z軸致動(dòng)器13提供的電力(電流)較小即可。因此,能夠抑制Z軸致動(dòng)器13的發(fā)熱。其結(jié)果,能夠抑制周圍部件的熱變形以及物體S的熱變形。
另外,因?yàn)樵O(shè)有重力補(bǔ)償裝置8,所以即便工作臺2所搭載的物體S的質(zhì)量(重量)較大,也能夠降低施加于Z軸致動(dòng)器13的負(fù)荷。另外,因?yàn)樵O(shè)置有重力補(bǔ)償裝置8,所以Z軸致動(dòng)器13產(chǎn)生的動(dòng)力較小即可。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)Z軸致動(dòng)器13的小型化。
另外,因?yàn)橥ㄟ^重力補(bǔ)償裝置8提高了下部空間5Hu的壓力,所以即便產(chǎn)生停電等異常情況(緊急停止),Z軸致動(dòng)器13不產(chǎn)生動(dòng)力,也能夠抑制工作臺2急劇下降(跌落)。例如,能夠省略用于防止工作臺2跌落的電磁制動(dòng)器,因此不會(huì)產(chǎn)生由于該電磁制動(dòng)器而導(dǎo)致的發(fā)熱(熱變形)。
如以上說明了的那樣,根據(jù)本實(shí)施方式,通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3,工作臺2能夠沿著Z軸方向、X軸方向以及Y軸方向這三個(gè)方向移動(dòng)。根據(jù)本實(shí)施方式,與工作臺2連接的活塞部件4通過由軸承部件6形成的氣體軸承6G,以非接觸的方式支承于缸部件5。軸承部件6在與活塞部件4之間形成氣體軸承6G,以使活塞部件4能夠沿著Z軸方向移動(dòng)的方式支承(引導(dǎo))活塞部件4。由此,與該活塞部件4連接的工作臺2能夠沿著Z軸方向在目標(biāo)軌道(期望的軌道)上高精度地移動(dòng)。
在本實(shí)施方式中,軸承部件6以使活塞部件4能夠沿著Z軸方向筆直地移動(dòng)的方式支承(引導(dǎo))活塞部件4。由此,與該活塞部件4連接的工作臺2能夠沿著Z軸方向筆直地移動(dòng)。即,通過能夠形成氣體軸承6G的軸承部件6,能夠抑制活塞部件4以及工作臺2的移動(dòng)中筆直度的下降。由此,能夠?qū)⒈还ぷ髋_2支承的物體S配置到目標(biāo)位置上。
在本實(shí)施方式中,在活塞部件4與軸承部件6之間形成氣體軸承6G,軸承部件6以非接觸的方式支承活塞部件4。由此,活塞部件4能夠平滑地沿著Z軸方向移動(dòng)。若軸承部件6與活塞部件4接觸,則有可能對應(yīng)于活塞部件4的移動(dòng)而產(chǎn)生阻力。其結(jié)果,盡管想要使工作臺2以及活塞部件4筆直地移動(dòng),工作臺2以及活塞部件4也有可能不筆直地移動(dòng)。另外,若軸承部件6與活塞部件4接觸,則有可能由于活塞部件4的移動(dòng)而產(chǎn)生振動(dòng)。若活塞部件4產(chǎn)生振動(dòng),則工作臺2也會(huì)發(fā)生振動(dòng),其結(jié)果,有可能導(dǎo)致工作臺2的定位精度降低。在本實(shí)施方式中,因?yàn)檩S承部件6對活塞部件4以使其能夠移動(dòng)的方式非接觸地進(jìn)行支承,所以工作臺2以及活塞部件4能夠筆直地移動(dòng)。而且,能夠抑制振動(dòng)的產(chǎn)生。其結(jié)果,能夠抑制工作臺2的定位精度的降低,并能夠?qū)⒐ぷ髋_2以及被該工作臺2支承的物體S配置到目標(biāo)位置上。
另外,在本實(shí)施方式中,缸部件5通過由軸承部件7形成的氣體軸承7G以非接觸的方式支承于基座部件1。由此,經(jīng)由活塞部件4支承于缸部件5的工作臺2在XY平面內(nèi)能夠平滑地移動(dòng),并能夠沿著X軸方向以及Y軸方向的各個(gè)方向在目標(biāo)軌道上高精度地移動(dòng)。
另外,根據(jù)本實(shí)施方式,通過氣體軸承6G來維持缸部件5的內(nèi)表面5S和活塞部件4的外表面4C的間隙(非接觸狀態(tài)),通過氣體軸承7G來維持缸部件5的下表面5B和基座部件1的導(dǎo)向面1A的間隙(非接觸狀態(tài))。因此,當(dāng)工作臺2以及活塞部件4沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)時(shí),在能夠維持缸部件5和活塞部件4的間隙以及缸部件5和基座部件1的間隙的狀態(tài)下,缸部件5能夠與工作臺2以及活塞部件4在X軸方向以及Y軸方向上的移動(dòng)同步地沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)。因此,即便工作臺2以及活塞部件4沿著X軸方向以及Y軸方向移動(dòng),缸部件5也能夠?qū)钊考?以使其能夠沿著Z軸方向移動(dòng)的方式非接觸地持續(xù)進(jìn)行支承。
這樣,根據(jù)本實(shí)施方式,通過由軸承部件6形成的氣體軸承6G以及由軸承部件7形成的氣體軸承7G,工作臺2能夠沿著Z軸方向、X軸方向以及Y軸方向的各個(gè)方向在目標(biāo)軌道上高精度地移動(dòng)。因此,能夠抑制工作臺2的定位精度的降低。
另外,在本實(shí)施方式中,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3具有:X軸驅(qū)動(dòng)裝置20,其包括以能夠移動(dòng)的方式支承于基座部件1的X軸載物臺21以及用于移動(dòng)X軸載物臺21的X軸致動(dòng)器22;Y軸驅(qū)動(dòng)裝置30,其包括以能夠移動(dòng)的方式支承于X軸載物臺21的Y軸載物臺31以及用于移動(dòng)Y軸載物臺31的Y軸致動(dòng)器32;以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置10,其配置在Y軸載物臺31上,并沿著Z軸方向移動(dòng)工作臺2。缸部件5與Y軸載物臺31連接。由此,在XY平面內(nèi),工作臺2、Y軸載物臺31以及缸部件5能夠一起移動(dòng)。因此,能夠穩(wěn)定地保持活塞部件4的外表面4C和缸部件5的內(nèi)表面5S的間隙,XY平面內(nèi)的缸部件5、工作臺2以及活塞部件4的移動(dòng)穩(wěn)定。因?yàn)橐苿?dòng)穩(wěn)定,因此工作臺2能夠在目標(biāo)軌道上移動(dòng)。
另外,在本實(shí)施方式中,工作臺裝置TS包括楔形升降裝置,該楔形升降裝置通過第一楔部件11與第二楔部件12的相對移動(dòng)來移動(dòng)工作臺2。因此,通過調(diào)整角度θ,能夠調(diào)整在Y軸方向上的第一楔部件11的移動(dòng)量和在Z軸方向上的第二楔部件12的移動(dòng)量的比(減速比、分辨率)。
另外,在本實(shí)施方式中,因?yàn)樵O(shè)置有重力補(bǔ)償裝置8,所以能夠降低施加于Z軸致動(dòng)器13的負(fù)荷。因此,能夠抑制Z軸致動(dòng)器13的發(fā)熱,在工作臺裝置TS中,Z軸致動(dòng)器13的周圍部件的熱變形被抑制。Z軸致動(dòng)器13的周圍部件包括Z軸導(dǎo)向裝置14的部件、Y軸導(dǎo)向裝置16的部件、Y軸載物臺31、第一楔部件11、第二楔部件12、活塞部件4、缸部件5以及工作臺2中的至少一個(gè)。因此,能夠抑制工作臺2的定位精度降低或工作臺2偏離目標(biāo)軌道移動(dòng)。其結(jié)果,能夠抑制工作臺裝置TS的性能降低。
另外,在本實(shí)施方式中,活塞部件4的截面外形是圓形,軸承部件6是配置在活塞部件4的側(cè)面4C的周圍的圓筒狀部件。截面外形為圓形的活塞部件4的加工與例如截面外形為方形的活塞部件的加工相比,能夠容易得到高加工精度的可能性較高。換而言之,制造外形為圓形的活塞部件4與制造外形為方形的活塞部件相比,能夠容易得到目標(biāo)形狀的可能性較高。另外,制造具有截面為圓形的內(nèi)表面6S的軸承部件6與制造具有截面為方形的內(nèi)表面的軸承部件相比,能夠容易得到高加工精度(目標(biāo)形狀)的可能性較高。例如,在制造方形的活塞部件以及軸承部件的情況下,以使該活塞部件的角部與軸承部件之間形成的間隙的尺寸和該活塞部件的平面部與軸承部件之間形成的間隙的尺寸相等的方式來制造活塞部件以及軸承部件,這有可能存在困難。根據(jù)本實(shí)施方式,通過利用圓形的活塞部件4以及軸承部件6,能夠抑制在該活塞部件4的側(cè)面4C與軸承部件6的內(nèi)表面6S之間形成的間隙的尺寸變得不均勻。因此,能夠抑制在該活塞部件4的側(cè)面4C和軸承部件6的內(nèi)表面6S之間形成的間隙中壓力變得不均勻。因此,能夠抑制氣體軸承6G的性能降低,抑制活塞部件4偏離目標(biāo)軌道移動(dòng)。
另外,在本實(shí)施方式中,活塞部件4至少配置有兩個(gè),與工作臺2的不同部位分別連接。因此,通過與工作臺2連接的多個(gè)活塞部件4,能夠抑制例如工作臺2的旋轉(zhuǎn)。由此,工作臺2的定位精度提高。即,在本實(shí)施方式中,活塞部件4的截面外形是圓形,軸承部件6是配置在活塞部件4的側(cè)面4C的周圍的圓筒狀部件。因此,在軸承部件6的內(nèi)側(cè),活塞部件4有可能沿著θZ方向移動(dòng)(旋轉(zhuǎn))。在只有一個(gè)與工作臺2連接的活塞部件4的情況下,由于活塞部件4相對于軸承部件6的旋轉(zhuǎn),工作臺2也有可能發(fā)生旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施方式中,活塞部件4配置有多個(gè)。因此,由于這些多個(gè)活塞部件4被軸承部件6以及缸部件5支承,所以能夠抑制在θZ方向上的工作臺2的移動(dòng)(旋轉(zhuǎn))。
另外,在本實(shí)施方式中,Z軸導(dǎo)向裝置14、Y軸導(dǎo)向裝置16、Y軸導(dǎo)向裝置33以及X軸導(dǎo)向裝置23均由具有滾動(dòng)軸承的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)構(gòu)成。Z軸導(dǎo)向裝置14、Y軸導(dǎo)向裝置16、Y軸導(dǎo)向裝置33以及X軸導(dǎo)向裝置23均具有構(gòu)造實(shí)質(zhì)上相同的滾動(dòng)軸承。因此,工作臺2被該Z軸導(dǎo)向裝置14、Y軸導(dǎo)向裝置16、Y軸導(dǎo)向裝置33以及X軸導(dǎo)向裝置23引導(dǎo)而能夠沿著Z軸方向、X軸方向以及Y軸方向的各個(gè)方向在目標(biāo)軌道上高精度地移動(dòng)。
另外,在本實(shí)施方式中,工作臺2經(jīng)由支承裝置9被支承于第二楔部件12。因此,即便第二楔部件12發(fā)生了意料之外的移動(dòng)(振動(dòng)),也能夠抑制該意料之外的移動(dòng)(振動(dòng))通過支承裝置9被傳遞到工作臺2。
另外,在本實(shí)施方式中,設(shè)為第一楔部件11沿著Y軸方向移動(dòng)。第一楔部件11也可以沿著X軸方向移動(dòng)。
另外,在本實(shí)施方式中,也可以使缸部件5和Y軸載物臺31不連接。
另外,在本實(shí)施方式中,可以省略支承裝置9。第二楔部件12可以固定于工作臺2。第二楔部件12也可以經(jīng)由連接部件固定于工作臺2。
另外,在本實(shí)施方式中,以軸承部件6包含多孔體并且由從該多孔體的孔提供的氣體形成氣體軸承6G的通常所說的多孔質(zhì)節(jié)流方式為示例來進(jìn)行了說明。用于形成氣體軸承6G的軸承部件6的節(jié)流方式不限于多孔質(zhì)節(jié)流。例如可以是不使用多孔體的小孔節(jié)流方式,也可以是環(huán)面節(jié)流方式,也可以是經(jīng)由設(shè)置于軸承面(導(dǎo)向面)的槽來提供氣體的表面節(jié)流方式。例如在環(huán)面節(jié)流方式的軸承部件6的情況下,提供氣體的供給口61包括節(jié)流孔的開口。軸承部件7也相同。軸承部件7可以是多孔質(zhì)節(jié)流方式,也可以是不使用多孔體的小孔節(jié)流方式,也可以是環(huán)面節(jié)流方式,也可以是經(jīng)由設(shè)置于軸承面(導(dǎo)向面)的槽來提供氣體的表面節(jié)流方式。
另外,在本實(shí)施方式中,設(shè)為活塞部件4的與XY平面平行的截面的外形是圓形。與XY平面平行的截面的活塞部件4的外形也可以是多邊形。活塞部件4的截面外形也可以是四邊形。活塞部件4的截面外形并不限于四邊形,也可以是其它多邊形。
另外,在本實(shí)施方式中,設(shè)為活塞部件4以及缸部件5在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3的周圍配置有四個(gè)?;钊考?以及缸部件5在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3的周圍至少配置兩個(gè)即可。連接于工作臺2的活塞部件4可以是兩個(gè)或者三個(gè),也可以是五個(gè)以上的任意數(shù)量。缸部件5與多個(gè)活塞部件4分別對應(yīng)地配置即可。
多個(gè)活塞部件4在XY平面內(nèi)與工作臺2的不同的多個(gè)部位分別連接即可。通過將多個(gè)活塞部件4與工作臺2連接并且由缸部件5支承這些多個(gè)活塞部件4,從而能夠抑制在XY平面內(nèi)工作臺2相對于缸部件5的移動(dòng)。即,多個(gè)活塞部件4在XY平面內(nèi)與工作臺2的不同的多個(gè)部位分別連接,這些多個(gè)活塞部件4被軸承部件6以及缸部件5支承,由此能夠抑制在θZ方向上的工作臺2相對于缸部件5的移動(dòng)(旋轉(zhuǎn))。
在例如兩個(gè)(兩根)活塞部件4與工作臺2連接的情況下,這些活塞部件4與工作臺2的第一部位以及工作臺2中與該第一部位不同的第二部位分別連接即可。在三個(gè)(三根)活塞部件4與工作臺2連接的情況下,這些活塞部件4與工作臺2的第一部位、工作臺2中與該第一部位不同的第二部位以及工作臺2中與這些第一部位以及第二部位不同的第三部位分別連接即可。
在四個(gè)(四根)活塞部件4與工作臺2連接的情況下,這些活塞部件4與工作臺2的下表面2B的第一部位、工作臺2的下表面2B中與第一部位不同的第二部位、工作臺2的下表面2B中與第一部位以及第二部位不同的第三部位、工作臺2的下表面2B中與第一部位、第二部位以及第三部位不同的第四部位分別連接即可。第一部位、第二部位、第三部位以及第四部位也可以配置在下表面2B的中心的周圍。
另外,在本實(shí)施方式中,設(shè)為工作臺2是矩形。在XY平面內(nèi),工作臺2可以是圓形,也可以是如六邊形或八邊形那樣的多邊形。
另外,在本實(shí)施方式中,設(shè)為Z軸導(dǎo)向裝置14包括具有滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸承。Z軸導(dǎo)向裝置14可以包含不具有滾動(dòng)體的直線運(yùn)動(dòng)式滑動(dòng)軸承,也可以包含直線運(yùn)動(dòng)式氣體軸承。另外,Z軸導(dǎo)向裝置14也可以不具有滑動(dòng)件。例如,也可以使第二楔部件12的斜面12G沿著設(shè)置于第一楔部件11的導(dǎo)軌移動(dòng),以使第二楔部件12沿著Z軸方向移動(dòng)。該情況下,設(shè)置于第一楔部件11的導(dǎo)軌作為引導(dǎo)第二楔部件12的導(dǎo)向裝置發(fā)揮作用。
同樣地,Y軸導(dǎo)向裝置16可以包含直線運(yùn)動(dòng)式滑動(dòng)軸承,也可以包含直線運(yùn)動(dòng)式氣體軸承。另外,Y軸導(dǎo)向裝置16也可以不具有滑動(dòng)件。
同樣地,Y軸導(dǎo)向裝置33以及X軸導(dǎo)向裝置23的其中至少一方可以包含直線運(yùn)動(dòng)式滑動(dòng)軸承,也可以包含直線運(yùn)動(dòng)式氣體軸承。另外,Y軸導(dǎo)向裝置33以及X軸導(dǎo)向裝置23的其中至少一方也可以不具有滑動(dòng)件。
第二實(shí)施方式
說明第二實(shí)施方式。在下面的說明中,對于與上述實(shí)施方式相同或者等同的結(jié)構(gòu)部分,賦予相同符號并簡化或者省略其說明。
圖8是表示具備本實(shí)施方式涉及的工作臺裝置TS的半導(dǎo)體制造裝置200的一個(gè)示例的圖。半導(dǎo)體制造裝置200包括能夠制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體器件制造裝置。半導(dǎo)體制造裝置200包括能夠輸送用于制造半導(dǎo)體器件的物體S的輸送裝置300。輸送裝置300包括本實(shí)施方式涉及的工作臺裝置TS。另外,在圖8中簡略地圖示工作臺裝置TS。
在本實(shí)施方式中,物體S是用于制造半導(dǎo)體器件的基板。由物體S來制造半導(dǎo)體器件。物體S可以包括半導(dǎo)體晶片,也可以包括玻璃板。通過在物體S上形成器件圖案(布線圖案)來制造半導(dǎo)體器件。
半導(dǎo)體制造裝置200對配置在處理位置PJ1處的物體S進(jìn)行用于形成器件圖案的處理。工作臺裝置TS將支承于工作臺2的物體S配置到處理位置PJ1。輸送裝置300包括:搬入裝置301,其能夠?qū)⑽矬wS輸送(搬入)到工作臺裝置TS的工作臺2上;和搬出裝置302,其能夠從工作臺2輸送(搬出)物體S。搬入裝置301將處理前的物體S輸送(搬入)到工作臺2。工作臺裝置TS將支承于工作臺2的物體S輸送到處理位置PJ1。搬出裝置302從工作臺2輸送(搬出)處理后的物體S。
工作臺裝置TS移動(dòng)工作臺2來將支承于工作臺2的物體S移動(dòng)到處理位置PJ1。如在上述實(shí)施方式中說明了的那樣,工作臺2能夠沿著X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向這三個(gè)方向在目標(biāo)軌道上移動(dòng),并能夠以高定位精度移動(dòng)。因此,工作臺裝置TS能夠?qū)⒅С杏诠ぷ髋_2的物體S配置到處理位置(目標(biāo)位置)PJ1。
例如,在半導(dǎo)體制造裝置200包括通過光學(xué)系統(tǒng)201計(jì)測物體S的器件圖案的計(jì)測裝置的情況下,處理位置PJ1包括光學(xué)系統(tǒng)201的焦點(diǎn)位置(計(jì)測位置)。通過在處理位置PJ1配置物體S,半導(dǎo)體制造裝置200能夠通過光學(xué)系統(tǒng)201來獲取在物體S上形成的器件圖案的圖像。在半導(dǎo)體制造裝置200包括在物體S上形成膜的成膜裝置的情況下,處理位置PJ1是能夠提供用于形成膜的材料的位置。通過在處理位置PJ1配置物體S,能夠在物體S上形成用于形成器件圖案的膜。
在處理位置PJ1對物體S進(jìn)行處理后,搬出裝置302從工作臺2輸送該處理后的物體S。搬出裝置302輸送(搬出)的物體S被輸送到進(jìn)行后續(xù)工序的處理裝置。
在本實(shí)施方式中,工作臺裝置TS能夠?qū)⑽矬wS配置到處理位置(目標(biāo)位置)PJ1。因此,能夠抑制制造出不合格的產(chǎn)品。即,通過工作臺裝置TS,能夠抑制半導(dǎo)體制造裝置200中物體S的定位精度的降低,所以能夠抑制不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生。
圖9是表示具備本實(shí)施方式涉及的工作臺裝置TS的檢查裝置400的一個(gè)示例的圖。檢查裝置400檢查通過半導(dǎo)體制造裝置200制造出的物體(半導(dǎo)體器件)S2。檢查裝置400包括能夠輸送物體S2的輸送裝置300B。輸送裝置300B包括本實(shí)施方式涉及的工作臺裝置TS。另外,在圖9中簡略地圖示工作臺裝置TS。
檢查裝置400檢查配置于檢查位置PJ2處的物體S2。工作臺裝置TS將支承于工作臺2的物體S2配置到檢查位置PJ2。輸送裝置300B包括:搬入裝置301B,其能夠?qū)⑽矬wS2輸送(搬入)到工作臺裝置TS的工作臺2上;以及搬出裝置302B,其能夠從工作臺2輸送(搬出)物體S2。搬入裝置301B將檢查前的物體S2輸送(搬入)到工作臺2上。工作臺裝置TS將支承于工作臺2的物體S2輸送到檢查位置PJ2。搬出裝置302B從工作臺2輸送(搬出)檢查后的物體S2。
工作臺裝置TS移動(dòng)工作臺2,將支承于工作臺2的物體S2移動(dòng)到檢查位置PJ2。如在上述實(shí)施方式中說明了的那樣,工作臺2能夠沿著X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向這三個(gè)方向在目標(biāo)軌道上移動(dòng)工作臺2,并且能夠以高定位精度移動(dòng)。因此,工作臺裝置TS能夠?qū)⒅С杏诠ぷ髋_2的物體S2配置到檢查位置(目標(biāo)位置)PJ2。
在本實(shí)施方式中,檢查裝置400利用檢測光來對物體S2進(jìn)行光學(xué)檢查。檢查裝置400包括:照射裝置401,其能夠射出檢測光;以及受光裝置402,其能夠接受從照射裝置401射出且由物體S2反射的檢測光的至少一部分。在本實(shí)施方式中,檢查位置PJ2包括檢測光的照射位置。通過在檢查位置PJ2配置物體S2,而能夠?qū)ξ矬wS2的狀態(tài)進(jìn)行光學(xué)檢查。
在檢查位置PJ2檢查了物體S2之后,搬出裝置302B從工作臺2輸送該檢查后的物體S2。
在本實(shí)施方式中,由于工作臺裝置TS能夠?qū)⑽矬wS2配置到檢查位置(目標(biāo)位置)PJ2,所以能夠抑制檢查問題的產(chǎn)生。即,檢查裝置400能夠準(zhǔn)確地判斷物體S2是否為不合格。由此,能夠減少例如不合格的物體S2被輸送到后續(xù)工序或者出廠。