【手続補正書】
【提出日】平成24年2月24日(2012.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】荷重付与装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、加工対象物に対して荷重をかけながら加工を行う加工装置（例えば、研磨装置、超音波溶着装置、ボンダー）に装着される外乱抑制荷重制御装置（荷重付与装置）に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づき、リニアモータ併用シリンダから出力される実測荷重値を目標荷重値に良好に追従させて外乱に対する応答性を高めるとともに、リニアモータの発熱を抑えることができる外乱抑制荷重制御装置（荷重付与装置）を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の荷重付与装置は、固定部；前記固定部に上下方向に移動可能に支持された可動部；前記可動部に比較的大きい荷重を付与するエアシリンダ装置；前記可動部に比較的小さい荷重を付与するボイスコイルモータ；及び前記可動部に与える目標荷重値信号と実測荷重値信号の差分信号に基づいて、前記エアシリンダ装置とボイスコイルモータの出力荷重値を制御するボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部；を備えた荷重付与装置において、前記エアシリンダ装置は、前記固定部と可動部の間に形成した可変圧力室を備えていること；前記ボイスコイルモータは、前記固定部に設けた円筒状コイルと、この円筒状コイルに正逆の電流を流すことにより前記可動部を固定部に対して上下方向に振動させる、前記可動部に設けた磁気回路を備えていること；及び前記固定部に設けた前記円筒状コイルは、前記可変圧力室の下方に位置し、かつ該可変圧力室と同一軸線上に位置していること；を特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記磁気回路は、前記可動部の一部をなす有底筒状のアウターヨークと、該アウターヨークの底部に支持されたマグネットと、該マグネットに支持されたインナーヨークから構成することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記可動部は、前記固定部の上下に位置する上可動部と下可動部、及び前記固定部の内部を案内されて前記上可動部と下可動部を接続するガイドロッドを有し、前記固定部と上可動部の間に、前記可動部を上方に持ち上げる方向への固定圧がかけられる固定圧力室を形成し、前記固定部と下可動部の間に前記可変圧力室を形成することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
前記ボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部は、前記差分信号から前記エアシリンダ装置の目標荷重値信号に対する追従特性が優れた低周波数帯域を取り出して、この低周波差分信号に基づいて前記エアシリンダ装置にエアシリンダ装置用最適荷重付加指示信号を送るエアシリンダ装置荷重制御部；及び前記差分信号から前記ボイスコイルモータの目標荷重値信号に対する追従特性が優れた高周波数帯域を取り出して、この高周波差分信号に基づいて前記ボイスコイルモータにボイスコイルモータ用最適荷重付加指示信号を送るボイスコイルモータ荷重制御部；を有することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前記エアシリンダ装置用最適荷重付加指示信号は、式（１）で規定される制御則に基づいて生成し、前記ボイスコイルモータ用最適荷重付加指示信号は、式（２）で規定される制御則に基づいて生成することができる。これはつまり、式（１）、（２）の制御則の中で荷重付加指示信号の周波数帯域を分ける（フィルタリングする）ものであり、エアシリンダ装置荷重制御部とリニアモータ荷重制御部に分岐した差分信号に基づいてそれぞれの制御部で制御演算を行い、その制御指令値にフィルタリングを行う。
【数１】
2011210011.tif 000001
【数２】
2011210011.tif 000002
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
あるいは、前記ボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部は、前記差分信号から前記エアシリンダ装置の目標荷重値信号に対する追従特性が優れた低周波数帯域を取り出すローパスフィルタと、このローパスフィルタで取り出された低周波差分信号に基づいて前記エアシリンダ装置にエアシリンダ装置用最適荷重付加指示信号を送るエアシリンダ装置荷重制御部；及び前記差分信号から前記ボイスコイルモータの目標荷重値信号に対する追従特性が優れた高周波数帯域を取り出すバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタで取り出された高周波差分信号に基づいて前記ボイスコイルモータにボイスコイルモータ用最適荷重付加指示信号を送るボイスコイルモータ荷重制御部；を有していてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の外乱抑制荷重制御装置（荷重付与装置）によれば、リニアモータ併用シリンダから出力される実測荷重値を目標荷重値に良好に追従させて外乱に対する応答性を高めるとともに、リニアモータの発熱を抑えることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る外乱抑制荷重制御装置（荷重付与装置）を研磨装置に装着した状態を示す概念図である。
【図２】外乱抑制荷重制御装置（荷重付与装置）の平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】外乱抑制荷重制御装置（荷重付与装置）の側面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】ボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部による制御動作を説明するためのブロック図である。
【図７】ボイスコイルモータ併用シリンダの目標荷重値信号の信号波形を示す図である。
【図８】ボイスコイルモータ併用シリンダの理想的な荷重値信号の信号波形を示す図である。
【図９】ボイスコイルモータ併用シリンダの実測荷重値信号の信号波形を示す図である。
【図１０】エアシリンダ装置用最適荷重付加指示信号の信号波形を示す図である。
【図１１】ボイスコイルモータ用最適荷重付加指示信号の信号波形を示す図である。
【図１２】目標荷重値追従特性を計測するための図６に対応するブロック図である。
【図１３】目標荷重値追従特性の測定結果を示す第１の図である。
【図１４】目標荷重値追従特性の測定結果を示す第２の図である。
【図１５】目標荷重値追従特性の測定結果を示す第３の図である。
【図１６】本発明の別の実施形態に係るボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部による制御動作を説明するためのブロック図である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図１ないし図１１を用いて、本発明の外乱抑制荷重制御装置（荷重付与装置）１００を研磨装置（加工装置）２００に装着した実施形態を説明する。図１に示すように、外乱抑制荷重制御装置１００は、研磨装置２００に固定される固定部１１０と、この固定部１１０に上下方向（荷重負荷方向）に移動可能に支持された可動部１２０とを有する。可動部１２０は、上可動部１２１と下可動部１２２をガイドロッド１２３で結合してなり、このガイドロッド１２３が固定部１１０の内部を案内されることにより可動部１２０が固定部１１０に対して上下方向に移動する。図２ないし図５に示す可動部１２０の下可動部１２２の下面１２２ａには、図１に示すロードセル（荷重センサ）３００を介して、研磨ヘッド４１０とこの研磨ヘッド４１０を回転させる研磨モータ４２０からなる研磨ヘッドユニット４００が接続される。図２ないし図５では、ロードセル３００及び研磨ヘッドユニット４００の図示を省略している。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
１００  外乱抑制荷重制御装置（荷重付与装置）
１１０  固定部
１１１  フィルム部材
１１２  コイル（ボイスコイル）
１２０  可動部
１２１  上可動部
１２２  下可動部
１２３  ガイドロッド
１２４  固定圧力室
１２５  可変圧力室
１２６  アウターヨーク（磁気回路）
１２７  マグネット（磁気回路）
１２８  インナーヨーク（磁気回路）
１３０  エアシリンダ装置
１４０  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）（リニアモータ）
１５０  ボイスコイルモータ併用シリンダ（リニアモータ併用シリンダ）
１６０  ボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部（リニアモータ併用シリンダ荷重制御部）
１７０  エアシリンダ装置荷重制御部
１７１  エアシリンダ装置制御則記憶部
１７２  ローパスフィルタ
１８０  ボイスコイルモータ荷重制御部（リニアモータ荷重制御部）
１８１  ボイスコイルモータ制御則記憶部（リニアモータ制御則記憶部）
１８２  バンドパスフィルタ
２００  研磨装置（加工装置）
３００  ロードセル（荷重センサ）
４００  研磨ヘッドユニット
４１０  研磨ヘッド
４２０  研磨モータ
５００  ＦＦＴアナライザ
ａ  ボイスコイルモータ併用シリンダの目標荷重値信号
ｂ  ボイスコイルモータ併用シリンダの実測荷重値信号
ｃ  差分信号
ｄ  エアシリンダ装置用最適荷重付加指示信号
ｅ  ボイスコイルモータ用最適荷重付加指示信号（リニアモータ用最適荷重付加指示信号）
Ｗ  研磨対象物（荷重付加対象物）
【手続補正１４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部；
前記固定部に上下方向に移動可能に支持された可動部；
前記可動部に比較的大きい荷重を付与するエアシリンダ装置；
前記可動部に比較的小さい荷重を付与するボイスコイルモータ；及び
前記可動部に与える目標荷重値信号と実測荷重値信号の差分信号に基づいて、前記エアシリンダ装置とボイスコイルモータの出力荷重値を制御するボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部；を備えた荷重付与装置において、
前記エアシリンダ装置は、前記固定部と可動部の間に形成した可変圧力室を備えていること；
前記ボイスコイルモータは、前記固定部に設けた円筒状コイルと、この円筒状コイルに正逆の電流を流すことにより前記可動部を固定部に対して上下方向に振動させる、前記可動部に設けた磁気回路を備えていること；及び
前記固定部に設けた前記円筒状コイルは、前記可変圧力室の下方に位置し、かつ該可変圧力室と同一軸線上に位置していること；を特徴とする荷重付与装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷重付与装置において、
前記磁気回路は、前記可動部の一部をなす有底筒状のアウターヨークと、該アウターヨークの底部に支持されたマグネットと、該マグネットに支持されたインナーヨークからなる荷重付与装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の荷重付与装置において、
前記可動部は、前記固定部の上下に位置する上可動部と下可動部、及び前記固定部の内部を案内されて前記上可動部と下可動部を接続するガイドロッドを有し、前記固定部と上可動部の間に、前記可動部を上方に持ち上げる方向への固定圧がかけられる固定圧力室が形成され、前記固定部と下可動部の間に前記可変圧力室が形成される荷重付与装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の荷重付与装置において、
前記ボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部は、
前記差分信号から前記エアシリンダ装置の目標荷重値信号に対する追従特性が優れた低周波数帯域を取り出して、この低周波差分信号に基づいて前記エアシリンダ装置にエアシリンダ装置用最適荷重付加指示信号を送るエアシリンダ装置荷重制御部；及び
前記差分信号から前記ボイスコイルモータの目標荷重値信号に対する追従特性が優れた高周波数帯域を取り出して、この高周波差分信号に基づいて前記ボイスコイルモータにボイスコイルモータ用最適荷重付加指示信号を送るボイスコイルモータ荷重制御部；を有する荷重付与装置。
【請求項５】
請求項４記載の荷重付与装置において、
前記エアシリンダ装置用最適荷重付加指示信号は、式（１）で規定される制御則に基づいて生成され、前記ボイスコイルモータ用最適荷重付加指示信号は、式（２）で規定される制御則に基づいて生成される荷重付与装置。
【数１】
2011210011.tif 000003
【数２】
2011210011.tif 000004
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の荷重付与装置において、
前記ボイスコイルモータ併用シリンダ荷重制御部は、
前記差分信号から前記エアシリンダ装置の目標荷重値信号に対する追従特性が優れた低周波数帯域を取り出すローパスフィルタと、このローパスフィルタで取り出された低周波差分信号に基づいて前記エアシリンダ装置にエアシリンダ装置用最適荷重付加指示信号を送るエアシリンダ装置荷重制御部；及び
前記差分信号から前記ボイスコイルモータの目標荷重値信号に対する追従特性が優れた高周波数帯域を取り出すバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタで取り出された高周波差分信号に基づいて前記ボイスコイルモータにボイスコイルモータ用最適荷重付加指示信号を送るボイスコイルモータ荷重制御部；を有する荷重付与装置。