(57)【要約】【課題】駆動装置において、複数の電機子コイルと複数の磁極位置検出装置との相対位置に合わせて取り付け寸法精度の確保の難しさ，取り付け場所の制約，一次側全体の長さが大きくなる課題等がある。【解決手段】磁性体で形成された該コアに巻回した巻線とを有する電機子を複数個並べた一次側と、該電機子と空隙を介して相対移動可能に支持された永久磁石とを備えた二次側からなる駆動装置で、隣り合う電機子との間に磁極位置検出装置を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻かれ、磁性体を有する複数の電機子を有する一次側部材と、
複数の永久磁石が配置された二次側部材とを備え、
前記複数の電機子が所定の間隔を隔てて配置され、
前記二次側部材は前記一次側部材にギャップを介して配置され、
前記複数の電機子の間に位置検出装置が配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
コイルが巻かれ、磁性体を有する複数の電機子を有する一次側部材と、
複数の永久磁石を有する二次側部材とを備え、
前記電機子は上部磁極歯部と下部磁極歯部がギャップを介して対向する第一の対向部と上部磁極歯と下部磁極歯がギャップを介して対向する第二の対向部とを有し、前記第一の対向部間のギャップ及び第二の対向部間のギャップに二次側部材を備え、
前記複数の電機子が所定の間隔を隔てて配置され、前記複数の電機子の間に位置検出装置が配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第一の対向部を有し、磁性体を有する第一のコアと上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第二の対向部を有し、磁性体を有する第二のコアとを有する複数の電機子を有し、
前記第一の対向部の間及び前記第二の対向部の間に二次側部材を配置し、
前記二次側部材の上方には前記第一のコアに配置される上部磁極歯と前記第二のコアに配置される上部磁極歯が交互に配置され、
前記二次側部材の下方には前記第一のコアに配置される下部磁極歯と前記第二のコアに配置される下部磁極歯が交互に配置され、
前記第一のコアと前記第二のコアに共通にコイルが巻かれ、
前記複数の電機子の間に位置検出装置が配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記複数の電機子の間隔が、前記電機子の磁極ピッチをＰ、前記駆動装置の相数をＭとするとほぼｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ（ｋ＝０，１，２，３…）であることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記複数の電機子の間隔が、前記電機子の磁極ピッチをＰ、前記駆動装置の相数をＭとするとほぼｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ（ｋ＝０，１，２，３…）であることを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記複数の電機子の間隔が、前記電機子の磁極ピッチをＰ、前記駆動装置の相数をＭとするとほぼｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ（ｋ＝０，１，２，３…）であることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記位置検出装置が複数の位置検出部を有し、
前記複数の位置検出部が配置される間隔を、二次側部材の磁極ピッチをＰとして、ほぼＰ／６またはほぼＰ／３であることを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
請求項２において、
前記位置検出装置が複数の位置検出素子を有し、
前記複数の位置検出素子が配置される間隔を、二次側部材の磁極ピッチをＰとして、ほぼＰ／６またはほぼＰ／３であることを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項３において、
前記位置検出装置が複数の位置検出素子を有し、
前記複数の位置検出素子が配置される間隔を、二次側部材の磁極ピッチをＰとしたとき、ほぼＰ／６またはほぼＰ／３であることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の駆動装置を駆動源とすることを特徴とするＸＹテーブル。
【請求項１１】
請求項２に記載の駆動装置を駆動源とすることを特徴とするＸＹテーブル。
【請求項１２】
請求項３に記載の駆動装置を駆動源とすることを特徴とするＸＹテーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力を利用した駆動装置及びそれを駆動源とした半導体等の製造装置等に用いられるＸＹテーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体製造装置等の駆動源として用いられる駆動装置としては、例えば特開２００１−２８８号公報（以下、従来例１という。）がある。従来例１には、可動子には、複数の永久磁石を着磁方向が交互となるように配置し、固定子は、２種類の磁性体コアを有し、コイルを巻いた電機子が複数直列に配置されているものが記載されている。また、特開平１１−２６２２３７号には、可動子の位置制御の高精度化，推力脈動の低減のために、可動子の位置を検出する位置センサを固定子側に配置したものが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８８号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６２２３７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電磁力を利用した駆動装置に、位置制御の高精度化，推力脈動の低減等のために磁極位置検出装置を配置した場合、位置検出装置の分駆動装置全体の体格が大きくなり、設置場所が制限される場合がある。特にコンパクト性が要求される半導体等を用いる電子機器の製造装置の駆動源として上記のような駆動装置を利用した場合に、上記の課題が顕著となる。
【０００５】
本発明の目的は、磁極位置検出装置を取り付けた駆動装置及びそのような駆動装置を駆動源として用いた製造装置をコンパクトな構造とすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴は、駆動装置及び製造装置を、複数の電機子が所定の間隔を隔てて配置された一次側部材と、複数の永久磁石が配置された二次側部材とを備え、複数の電機子の間に位置検出装置が配置されているものとしたことにある。
【０００７】
さらに本発明の他の特徴は、駆動装置を、磁性体を有し、コイルが巻かれた複数の電機子と、複数の永久磁石を有する二次側部材とを有し、電機子は上部磁極歯部と下部磁極歯部がギャップを介して対向する第一の対向部と上部磁極歯と下部磁極歯がギャップを介して対向する第二の対向部とを有し、前記第一の対向部間のギャップ及び第二の対向部間のギャップに二次側部材を備え、複数の電機子が所定の間隔を隔てて配置され、複数の電機子の間に位置検出装置が配置されているものとすることにある。
【０００８】
さらに本発明の他の特徴は、駆動装置を、上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第一の対向部を有し、磁性体を有する第一のコアと上部磁極歯と下部磁極歯とが対向する第二の対向部を有し、磁性体を有する第二のコアとを有する複数の電機子を有し、第一の対向部の間及び前記第二の対向部の間に二次側部材を配置し、二次側部材の上方には前記第一のコアに配置される上部磁極歯と前記第二の磁極ユニットに配置される上部磁極歯が交互に配置され、二次側部材の下方には第一のコアに配置される下部磁極歯と第二のコアに配置される下部磁極歯が交互に配置され、第一のコアと第二のコアに共通にコイルが巻かれ、複数の電機子の間に位置検出装置が配置されているものとすることにある。
【０００９】
本発明によれば、推力脈動抑制のために複数の電機子の間に設けられた空間を利用し、その位置に位置検出装置を配置することにより、駆動装置及び製造装置の体格を大きくすることなく位置検出装置を取り付けることができる。
【００１０】
尚、その他の本発明の特徴は本願特許請求の範囲に記載の通りである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図５に比較例の駆動装置を示す。比較例において、磁極位置検出装置１０１は電機子コイル４の有効導体部から極ピッチのｎ倍離れた位置に配置されている。比較例の構成では、磁極位置検出装置１０１の長さの分電機子全体の駆動方向の長さが大きくなる。また、使用中に障害物に衝突することによって磁極位置検出装置１０１が破損する恐れがある。
【００１２】
図１は、本発明の実施例の駆動装置の全体図である。図１において、電機子３には導体からなる電機子コイル４が巻かれて、電機子３を複数個直列に配置して一次側部材を構成し、二次側部材６はベアリング等で一次側部材の電機子３のギャップ中に移動可能に支持されている。本実施例では、一次側部材が固定され二次側部材が移動する構成であるが、二次側部材が固定され一次側部材が移動する構成でもよい。隣り合う電機子３は、推力の脈動を抑えるため及び位置制御を高精度化するために、所定の間隔が保たれている。そのため、隣り合う電機子３の間にスペーサ１００が設けられている。ここで、磁極位置検出装置１０１は、スペーサ１００に設けられている。本実施例によれば、位置の変化による推力脈動の抑制等の目的で隣り合う電機子３の間に設けられた空間を利用し、その位置に磁極位置検出装置１０１を配置することにより、駆動装置の駆動方向の長さを短くすることができ、駆動装置全体をコンパクトな構造とすることができる。また、外部の障害物に磁気位置検出装置が衝突することを防止することにより、磁気位置検出部の破損を防止することができる。
【００１３】
図２に本実施例に用いられる駆動装置を示す。図２（ａ）は、駆動装置の磁束の流れを示す図、図２（ｂ）は、駆動装置の全体図である。複数の永久磁石３４がＮ極，Ｓ極が交互になるように配置され駆動装置の二次側部材６になる。電機子３は、駆動装置の一次側部材（コイルを巻いた磁性体を有する側）に相当し、コア５１，５２と電機子コイル４から構成される。
【００１４】
コア５１，５２は磁性体で構成され、コア５１とコア５２には、上部と下部の磁極が互い違いになるように構成されている。ここで、コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂを第一の対向部と定義し、コア５２の下部磁極歯１２ｂと上部磁極歯２２ａを第２の対向部と定義する。よって、（２ｎ−１）番目のコアは、第１の対向部、（２ｎ）番目のコアは、第２の対向部を有するように電機子３を構成する（但し、ｎ＝１，２，３…）。コア５１，５２の各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間に一定のギャップを設け、ギャップに二次側部材６を通すと、二次側部材６が第１の対向部及び第２の対向部の間に配置された構造を形成する。二次側部材６と電機子３の相対的な位置に応じてコイル４に単相の交流電流をながすと、駆動装置各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間のギャップには、磁束が上部と下部の磁極歯間を交番して上下に通り、第１の対向部と第２の対向部に流れる磁束の向きは交互に逆方向になる。第１の対向部及び第２の対向部に流れる磁束と、永久磁石３４の作る磁束の相互作用により、二次側部材６にはｘ方向に電磁力による駆動力が発生する。
【００１５】
図３に磁極位置検出装置の配置に関する実施例を示す。前述したように、駆動時の推力脈動を低減させるには、隣り合う電機子の磁極歯中心間にはスペーサ１００を配置して所定の間隔（ｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ）を保つ必要がある（ここに、ｋ＝０，１，２，３…，Ｐ＝磁極ピッチ，Ｍ＝相数）。スペーサ１００に磁極位置検出装置１０１を組み込むことにより、全体の体格は大きくならずにコンパクトな駆動装置が提供可能であり、外部から磁極位置検出装置を保護する機能を持つ効果もある。
【００１６】
図３に示す磁極位置検出装置１０１はホール素子，ホールＩＣ等の磁極位置検出部で構成され、３相分を一つにした磁極位置検出装置ユニットを意味する。
【００１７】
図４は各相の磁極位置検出装置配置間隔の一例を示す。図４（Ａ）は３相駆動装置における、磁極位置検出部をほぼπ／３（磁極ピッチをＰとすると、ほぼＰ／６）の間隔で配置した例であり、図４（Ｂ）は磁極位置検出装置１０１をほぼ２π／３（ほぼＰ／３）の間隔で配置した例を示す。
【００１８】
同じく、隣り合う電機子の磁極歯中心間にはスペーサ１００を用いて所定の間隔（ｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ）（ここに、ｋ＝０，１，２，３…，Ｐ＝磁極ピッチ，Ｍ＝相数）を保てば、２相，５相の駆動装置も可能である。
【００１９】
もちろん、２相，５相等の駆動装置に組み込まれた磁極検出装置においても、磁極位置検出装置１０１をほぼπ／Ｍ、若しくは２π／Ｍ（Ｍは相数）の間隔で配置すれば同じような効果が得られる。
【００２０】
また、前記スペーサ１００に磁極位置検出装置１０１を備える方法において、電機子３からなる一次側部材の磁極中心と永久磁石からなる二次側部材６の永久磁石磁極中心のずれに応じて制御回路による電流供給の進角を補正すれば、磁極位置検出の配置制約を小さくすることができる。つまり、必ずしも上述のように、隣り合う電機子の間隔を（ｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ）としなくても制御回路の制御により推力脈動を低減させることが可能である。
【００２１】
図６は、本発明の駆動装置を用いたＸＹテーブルの全体図である。図６において、電機子３は図１で示すＡ相，Ｂ相，Ｃ相，３つの電機子らの組合せによる３相駆動装置であり、電機子３の各相間にスペーサ１００が設けられている。ここで、磁極位置検出装置１０１は、スペーサ１００に設けられている。図６において、３ＸはＸ方向駆動装置の電機子３を表し、３ＹはＹ方向駆動装置の電機子３を表す。ＸＹテーブルのベース１２０には、Ｘ方向駆動装置の電機子３Ｘが自由に駆動出来るように直線案内機構１２１（リニアベアリング）が配置されている。又、Ｙ軸においても、Ｙ方向駆動装置の電機子３Ｙが自由に駆動出来るように直線案内機構１２１（リニアベアリング）が配置されている。ベース１２０にはＸ方向駆動、若しくはＸＹ駆動が出来る他のＸＹステージ１２３を用いて、ワークを固定し微小変位の動きを得ることも可能である。
【００２２】
図１１に、本発明のリニアモータの位置制御系のブロック線図を示す。図１１において、リニアモータは本発明の駆動装置である電機子３と二次側部材６の組合せを意味する。同じく、磁極検出装置は図１に示す電機子３の相間に配置された磁極位置検出装置１０１を意味する。
【００２３】
磁極位置検出装置１０１より得られた磁極位置は電流制御器２０３にフィードバックされ、負荷変動にも同期はずれを起こさないように、所定の負荷角を保ちながら制御される。また、進行方向に対して、電機子３と二次側６との相対的な位置変位に関しては位置検出器（リニアスケール）２０６より得られた情報は速度信号，位置信号として処理され、速度制御器２０２，位置制御器２０１にそれぞれフィードバックされる。速度制御器２０２，位置制御器２０１の信号及び電流の値から電流制御器２０３により制御すべき電流値を計算し、その電流値になるように電力増幅回路２０４の出力を制御する。
【００２４】
図７は、本発明の駆動装置を用いたＸＹテーブルの他の実施例の全体図である。本実施例では、Ｙ方向駆動装置の電機子３Ｙは複数個（図７では２個）用いた実施例を示す。Ｙ方向駆動装置の２つの電磁子３Ｙには二次側部材６を共通に用いることでコンパクトな構造にすることが可能である。
【００２５】
図８は、本発明の駆動装置を用いたＸＹＺテーブルの他の実施例の全体図である。図８において、Ｙ方向駆動装置の電機子３Ｙには、Ｚ軸方向駆動装置の電機子３Ｚが設けられ二次側６部材が上下運動する仕組みである。もちろん、Ｚ軸方向駆動装置において、二次側部材６を固定して相対的に電機子３Ｚが上下運動するようにすることも可能である。
【００２６】
図９は、本発明の駆動装置を用いたＸＹテーブルの他の実施例の全体図である。図９において、図７に示すガントリ（移動起重機の構台）１２４を複数組（図９では２組）用意して多軸対応を考慮した実施例を示す。
【００２７】
図１０は、本発明の駆動装置を用いたＸＹテーブルの他の全体図である。図
１０において、１軸の基本ユニットはベース１２０に、電機子３が自由に駆動出来るように直線案内機構１２１（リニアベアリング）と、二次側部材６が平行してベース１２０に固定されている。１軸の基本ユニット二つほぼ直角に交差するように組合せた構造であり、Ｙ方向駆動装置は、Ｘ軸方向駆動装置の電機子３Ｘに固定されている。
【００２８】
本発明の磁極位置検出装置の配置は、上記のような駆動装置の構成に限らず、複数の電機子を有し、電機子同士に間隔が設けられている駆動装置であれば適用することできる。また、上記実施例のような駆動装置の構成は、特にコンパクト化の要請の強い半導体等の電子機器の製造装置に用いられるＸＹテーブルに適用した場合に有効である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動装置及びＸＹテーブルにおいて磁極位置検出装置をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体図。
【図２】本発明の実施例に用いられる駆動装置の構造図。
【図３】本発明の磁極位置検出装置を配置した構造図（その１）。
【図４】本発明の磁極位置検出装置を配置した構造図（その２）。
【図５】比較例の駆動装置の磁極位置検出装置における配置構造図。
【図６】本発明の駆動装置を用いたＸＹテーブルの実施例の全体図。
【図７】本発明の駆動装置を用いたＸＹテーブルの実施例の全体図（その１）。
【図８】本発明の駆動装置を用いたＸＹＺテーブルの実施例の全体図（その２）。
【図９】本発明の駆動装置を用いたＸＹＺテーブルの実施例の全体図（その３）。
【図１０】本発明の駆動装置を用いたＸＹＺテーブルの実施例の全体図（その４）。
【図１１】本発明の実施例の駆動装置を用いた位置制御系のブロック線図。
【符号の説明】
３…電機子、３Ｘ…Ｘ軸電機子、３Ｙ…Ｙ軸電機子、４…コイル、６…二次側部材、１１ａ…磁極１の上部磁極歯、１２ｂ…磁極１の下部磁極歯、２１ｂ…磁極２の下部磁極歯、２２ａ…磁極２の上部磁極歯、３４…永久磁石、５１…第１の対向部を有するコア、５２…第２の対向部を有するコア、１００…相間スペーサ、１０１…磁極位置検出装置、１２０…ベース、１２１…直線案内機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005051869.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005051869.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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