(57)【要約】【課題】故障の予兆を監視すると共に迅速な故障原因の究明が可能なモータ検査装置を提供する。【解決手段】永久磁石を備えた回転子と、回転子に対応して配置された複数のコイルを備えて回転磁界を発生する固定子と、回転子の回転状態を検出する回転位置センサと、回転子の磁極を検出する磁極センサとを備えたモータと、モータを駆動するための電流を出力するドライバとを、電流を導く動力ケーブルと各センサのセンサ信号を導く信号ケーブルとにより接続し、モータ検査装置がこの動力ケーブルと信号ケーブルとの中間から動力ケーブルに導かれる電流と信号ケーブルに導かれるセンサ信号とを検出する。【選択図】        図１
2005083898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を備えた回転子と、該回転子に対応して配置された複数のコイルを備えて回転磁界を発生する固定子と、前記回転子の回転状態を検出する回転位置センサと、前記回転子の磁極を検出する磁極センサとを備えたモータと、前記モータを駆動するための電流を出力するドライバとを、前記電流を導く動力ケーブルと、前記各センサのセンサ信号を導く信号ケーブルとにより接続し、
前記動力ケーブルと信号ケーブルとの中間から、前記動力ケーブルに導かれる電流と、前記信号ケーブルに導かれるセンサ信号とを検出することを特徴とするモータ検査装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記モータの回転子を回転させることにより前記固定子に発生する逆起電力を検出することを特徴とするモータ検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記信号ケーブルに模擬信号を入力し、前記ドライバから動力ケーブルに出力される電流を検出することを特徴とするモータ検査装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ドライバから動力ケーブルに出力される電流を前記モータの固定子に導くと共に、動力ケーブルの中間からその電流を検出することを特徴とするモータ検査装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３または請求項４に記載のモータ検査装置を、
機械装置のモータとドライバとを接続する動力ケーブルと信号ケーブルとの中間に配置したことを特徴とするモータ検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型のサーボモータを用いた機械装置であって、例えばウェハの化学的機械研磨（ＣＭＰ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置のモータのモータ検査装置およびそれを用いたモータ検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化学的機械研磨装置（ＣＭＰ装置という。）の一例では、モータにより回転するターンテーブルの上面に研磨パッドを設け、これにウェハを載置して研磨ヘッドにより押圧し、研磨ヘッドを別駆動により回転させてウェハの表面を研磨している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−１１２４４９号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の技術においては、ターンテーブルを駆動するモータの周りには各種の周辺機器が配置され、モータ自体が大型であって数百ｋｇ程度と重量が大きく、これを駆動するドライバの重量も大きいものであるため、モータやドライバが故障した場合にはその取外し等に多大な労力と時間を要し、迅速な故障原因の究明や修理を行うことができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、故障の予兆を監視すると共に迅速な故障原因の究明が可能なモータ検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、永久磁石を備えた回転子と、該回転子に対応して配置された複数のコイルを備えて回転磁界を発生する固定子と、前記回転子の回転状態を検出する回転位置センサと、前記回転子の磁極を検出する磁極センサとを備えたモータと、前記モータを駆動するための電流を出力するドライバとを、前記電流を導く動力ケーブルと、前記各センサのセンサ信号を導く信号ケーブルとにより接続し、モータ検査装置が、前記動力ケーブルと信号ケーブルとの中間から前記動力ケーブルに導かれる電流と前記信号ケーブルに導かれるセンサ信号とを検出することを特徴とする。
【０００６】
また、モータ検査システムが、前記モータ検査装置を機械装置のモータとドライバとを接続する動力ケーブルと信号ケーブルとの中間に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このように、本発明は、モータとドライバを接続する動力ケーブルや信号ケーブルの中間で電流信号やセンサ信号を検出するようにしたことによって、機械装置を設置したままで信号の状態を監視することができ、故障の有無の判定をすることができると共に故障の予兆を知ることができるという効果が得られる。
また、モータ検査装置をモータとドライバとを接続する動力ケーブルと信号ケーブルの中間に配置したことによって、機械装置を設置したままで故障の予兆の監視を行うことができると共に迅速な故障原因の究明を行うことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して本発明によるモータ検査装置およびモータ検査システムの実施例について説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は実施例のモータ検査装置を示す説明図、図２は実施例のモータ検査システムを示す説明図である。
図２において、１は機械装置としてのＣＭＰ装置である。
２はＣＭＰ装置１のモータであり、Ｎ極およびＳ極を円周方向に複数配置した永久磁石を備えた回転子と、その周りに回転子に対応して配置した大きさおよび巻数が等しい３つまたはその倍数のコイルを備えた固定子を有しており、ドライバ３から供給されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相電流によりコイルが順に発生する回転磁界によって回転子が正逆自在に回転する。
【００１０】
４はＣＭＰ装置１のターンテーブルであり、モータ２により回転駆動される。
５はウェハであり、ターンテーブル４の上面に設けられた研磨マット６に複数載置され、図示しない駆動機構により自転する研磨ヘッド７に押圧されながら回転し、ノズル８から供給される研磨液によりその表面が研磨される。
９はモータ検査装置である。
【００１１】
図１において、１１は動力ケーブル（図１に太い実線で示す。他の図においても同様）であり、ドライバ３が出力した三相電流をモータ２へ導く導線の集合体であって、その中間に設けたコネクタ１２ａ、１２ｂおよびコネクタ１３ａ、１３ｂにより一旦モータ検査装置９の内部へ引き込まれ、モータ検査装置９を経由してモータ２の回転子の周りに順に配置したＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに接続される。
【００１２】
１４は信号ケーブル（図１に太い破線で示す。他の図においても同様）であり、モータ２に備えられた回転位置センサ１７および磁極センサ１８が出力したセンサ信号をドライバ３へ導く導線の集合体であって、その中間に設けたコネクタ１５ａ、１５ｂおよびコネクタ１６ａ、１６ｂにより一旦モータ検査装置９の内部へ引き込まれ、モータ検査装置９を経由してドライバ３に接続する。
【００１３】
ドライバ３においては、このセンサ信号を基にコイルへ供給するＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相電流を生成する。
回転位置センサ１７は、例えばロータリエンコーダであり、モータ２の回転子の回転を図３に示すＡ信号、Ｂ信号からなる回転速度に応じた間隔のパルスとして出力する。
また、Ａ信号とＢ信号とは互いに位相が９０度ずれるように設定されているため、このパルスによりモータ２の回転子の回転方向を知ることができ、図３（ａ）に示すＡ信号が先行する場合は正回転、図３（ｂ）に示すＢ信号が先行する場合は逆回転であることを表すと共に、パルスの周波数により回転子の回転速度を、パルスのカウント数により回転子の回転角を知ることができる。
【００１４】
磁極センサ１８は、例えばホール素子であり、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルのそれぞれの近傍に配置され、回転子からの磁界の極性を正または負の電圧として出力するセンサであって、図４に示すように各磁極センサ１８はそれぞれＵ信号、Ｖ信号、Ｗ信号を矩形波として出力する。これによりＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルを通過する回転子の磁極と固定子のコイルとの位置を明確に知ることができ、ドライバ３はこの信号を基にして転流等の作用によりそれぞれのコイルへ供給する電流を生成する。
【００１５】
１９は電流センサであり、モータ検査装置９に引き込んだ動力ケーブル１１の各相の導線である動力線の中間に設けられたセンサであって、動力線の周囲に発生する磁界等を利用して動力線を流れる電流値に比例する電流値を出力する。
２０は電流センサアンプであり、定電圧電源２１から供給される電圧、例えば５Ｖにより各電流センサ１９の出力を増幅する。この増幅された電流センサ１９の電流信号はコネクタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃから出力される。
【００１６】
２３はセンサ信号処理部であり、モータ検査装置９に引き込んだ信号ケーブル１４の各信号の導線である信号線の中間に設けられ、定電圧電源２１から供給される電力により信号線を流れるセンサ信号を分岐して多ピンのコネクタ２４へ出力すると共に、スイッチ２５を介して接続する検査用モータ２６の図示しない回転位置センサや磁極センサからの信号を増幅する等によりドライバ３が使用することができるセンサ信号の擬似信号に変換する機能を有している。
【００１７】
検査用モータ２６は、対象となる機械装置（本実施例ではＣＭＰ装置１）のモータ２を小型化し、常に正常であることを保証したモータであって、モータ２の各センサのセンサ信号に相当する信号を発生する機能を有している。
２７は検査用負荷であり、スイッチ２８を介して動力ケーブル１１の動力線と接続し、ドライバ３から出力される三相電流を吸収する抵抗体である。
【００１８】
なお、上記のスイッチ２５、２８は電磁的にスイッチのＯＮ、ＯＦＦを行うリレーであってもよい。
上述した構成の作用について説明する。
本実施例のモータ検査装置９は、機械装置としてのＣＭＰ装置１のモータ２とそのドライバ３とを接続する動力ケーブル１１と信号ケーブル１４の中間に配置されており、モータ２のコイルへ供給される電流や回転位置センサ１７、磁極センサ１８のセンサ信号を監視およびモータ２またはドライバ３を単独にして故障部位の特定が可能なように構成されている。
【００１９】
ＣＭＰ装置１の通常の運転時には、図１に示すようにモータ検査装置９のスイッチ２５と２８はＯＦＦとなっており、ドライバ３から出力される三相電流を導く動力ケーブル１１は、コネクタ１２ｂ、１２ａを介してモータ検査装置９の内部に引き込まれ、電流センサ１９で電流信号を検出した後にコネクタ１３ａ、１３ｂを介してモータ２に接続して固定子のコイルに各相の電流を供給する。これにより固定子に回転磁界が生じてモータ２を規定のトルクで回転させ、ＣＭＰ装置１のターンテーブル４が回転し、自転する研磨ヘッド７により押圧されたウェハ５が研磨される。
【００２０】
また、モータ２の回転位置センサ１７や磁極センサ１８から出力される各センサ信号を導く信号ケーブル１４は、コネクタ１５ｂ、１５ａを介してモータ検査装置９の内部に引き込まれ、センサ信号処理部２３で各センサ信号が分岐された後にコネクタ１６ａ、１６ｂを介してドライバ３に接続し、ドライバ３はこれらの信号を基にしてモータ２へ供給する三相電流を生成する。
【００２１】
この時、モータ検査装置９のコネクタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃからは電流センサ１９が検出して電流センサアンプ２０で増幅されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の動力線の電流信号が、コネクタ２４からは回転位置センサ１７のＡ信号、Ｂ信号および磁極センサ１８のＵ信号、Ｖ信号、Ｗ信号が出力されており、これらの信号を図示しないオシロスコープ等の波形表示装置に表示してそのレベルや位相により運転時の状態を監視する。
【００２２】
これにより、例えばＵ相の電流信号のレベルの上昇やレベルの乱れによりモータ２のＵ相コイルのレイヤーショートや絶縁破壊の可能性およびＵ相の電流信号とＵ信号の正常な位相からのずれによりその磁極センサ１８の取付けの緩みの可能性等の予兆を知ることができ、保護措置や充分な準備をした後の速やかな修理を行うことができる。
一方、運転中の監視において予兆を発見したが、その部位を特定できない場合や故障等による突然の運転停止等のときには、以下のようにしてモータ２やドライバ３を単独にした故障原因の究明を行う。
【００２３】
モータ２を単独で検査する場合は、図５に示すようにモータ検査装置９のスイッチ２５と２８をＯＦＦとし、コネクタ１２ａ、１２ｂの接続を解除してドライバ３からの動力ケーブル１１を切り離し、コネクタ１３ｂに動力ケーブル１１のコネクタ１３ａを接続してモータ２とモータ検査装置９を接続する。同様にコネクタ１６ａ、１６ｂの接続を解除してドライバ３への信号ケーブル１４を切り離し、コネクタ１５ｂに信号ケーブル１４のコネクタ１５ａを接続してモータ２とモータ検査装置９を接続する。
【００２４】
そして、モータ２の回転子を手動で回転させ、コイルに発生する逆起電力や各センサのセンサ信号を電流センサ１９やセンサ信号処理部２３で検出し、これらの信号を上記と同様に波形表示装置に表示してそのレベルや位相を観察する。
これにより、例えばＵ相コイルの逆起電力による電流信号や磁極センサ１８からのＶ信号が観察されない場合やには、Ｕ相コイルの断線やＶ信号用の磁極センサ１８の故障と判定することができ、モータ２の故障部位を特定した迅速な故障原因の究明を行うことができる。
【００２５】
ドライバ３を単独で検査する場合は、図６に示すようにモータ検査装置９のスイッチ２５をＯＮとして検査用モータ２６をセンサ信号処理部２３に接続すると共にスイッチ２８をＯＮとして検査用負荷２７と動力ケーブル１１を接続し、コネクタ１３ａ、１３ｂの接続を解除してモータ２への動力ケーブル１１を切り離し、コネクタ１２ｂに動力ケーブル１１のコネクタ１２ａを接続してドライバ３とモータ検査装置９を接続する。同様にコネクタ１５ａ、１５ｂの接続を解除してモータ２からの信号ケーブル１４を切り離し、コネクタ１６ｂに信号ケーブル１４のコネクタ１６ａを接続してドライバ３とモータ検査装置９を接続する。
【００２６】
そして、検査用モータ２６の回転シャフトを手動で回転させ、検査用モータ２６に設けられた図示しない回転位置センサや磁極センサからＡ、Ｂ信号やＵ、Ｖ、Ｗ信号に相当する信号を発生させ、これをスイッチ２５を介してセンサ信号処理部２３に供給してドライバ３が使用可能なセンサ信号の擬似信号に変換し、コネクタ１６ｂ、１６ａを介して信号ケーブル１４によりドライバ３へ入力する。
【００２７】
ドライバ３はこの入力により三相電流を生成して動力ケーブル１１へ出力し、この電流はコネクタ１２ａ、１２ｂを介してモータ検査装置９の内部へ導かれ、スイッチ２８を介して接続している検査用負荷２７により吸収される。
この時、電流センサ１９が検出する電流信号を上記と同様に波形表示装置に表示してそのレベルや位相を観察し、例えば検査用モータ２６により発生させた正常なセンサ信号によりドライバ３が出力する三相電流のＵ相の電流の位相やレベルに異常が観察されればそのＵ相の電流発生機構に故障が存在することが判明し、ドライバ３の故障部位を特定した迅速な故障原因の究明を行うことができる。
【００２８】
上記のモータ２やドライバ３の単独検査を行う前等に、以下のようにしてドライバ３とモータ２のコイルとの先行的な検査を同時に行うことができる。
すなわち、図７に示すようにモータ検査装置９のスイッチ２８をＯＦＦとし、スイッチ２５をＯＮとして検査用モータ２６をセンサ信号処理部２３に接続し、動力ケーブル１１は図１に示す通常の場合と同様にしてドライバ３とモータ２とをモータ検査装置９を経由して接続し、コネクタ１５ａ、１５ｂの接続を解除してモータ２からの信号ケーブル１４を切り離し、コネクタ１６ｂに信号ケーブル１４のコネクタ１６ａを接続してドライバ３とモータ検査装置９を接続する。
【００２９】
そして、上記ドライバ３の単独検査の場合と同様にして検査用モータ２６の回転シャフトを手動で回転させ、正常なセンサ信号の擬似信号をドライバ３へ入力する。
ドライバ３はこの入力を基に三相電流を生成して動力ケーブル１１へ出力し、この電流はモータ検査装置９を経由してモータ２の各コイルへ導かれてモータ２が回転する。
この時、電流センサ１９が検出する電流信号を上記と同様に波形表示装置に表示してそのレベルや位相を観察し、例えば検査用モータ２６により発生させた正常なセンサ信号に基づくドライバ３が出力する三相電流のＵ相の電流の位相に異常が観察されればそのＵ相の位相決定機構に故障が存在することが判明する。
【００３０】
また、例えば上記によりモータ２が正常に回転すればモータ２のどれかのセンサの故障の存在を、動力ケーブル１１の電流信号のレベルに上昇や乱れがあればその相のモータ２のコイルまたはドライバ３の電流発生機構のいずれかの故障の存在を把握して故障が存在する部位を絞り込んだ後に上記のモータ２やドライバ３の単独検査により更に詳細な故障部位の特定するようにする。
【００３１】
以上説明したように、本実施例では、モータとドライバを接続する動力ケーブルや信号ケーブルの中間で電流信号やセンサ信号を検出するようにしたことによって、ＣＭＰ装置を設置したままで信号の状態を監視することができ、故障の有無の判定をすることができると共に、故障の予兆を知ることができ、保護措置や充分な準備をした後の速やかな修理が可能となる。
【００３２】
また、故障が発生した場合等に、モータの回転子を回転させてコイルに発生する逆起電力を検出するようにしたことによって、モータを単独で検査することができ、モータの故障部位を特定することが可能となり、迅速な原因究明を行うことができると共に修理部位を限定した修理を行うことができ、修理費用やその労力を軽減することができる。
更に、モータ検査装置によりセンサ信号の擬似信号を発生させ、これを信号ケーブルによりドライバに入力し、ドライバから動力ケーブルに出力される電流を検査用負荷により吸収してその電流信号を検出するようにしたことによって、ドライバを単独で検査することができ、ドライバの故障部位を特定することが可能となり、迅速な原因究明を行うことができると共に修理部位を限定した修理を行うことができ、修理費用やその労力を軽減することができる。
【００３３】
更に、擬似信号によりドライバから動力ケーブルに出力される電流をモータへ導き、その中間で電流信号を検出するようにしたことによって、ドライバとモータのコイルを同時に検査することが可能となり、モータやドライバの単独検査に先駆けて故障原因の絞込みを行うことができ、故障原因の究明を更に迅速に行うことができる。
更に、モータ検査装置をモータとドライバとを接続する動力ケーブルと信号ケーブルの中間に配置したことによって、ＣＭＰ装置を設置したままで常に故障の予兆の監視を行うことができると共に迅速な故障原因の究明を行うことができる。
【００３４】
なお、上記実施例ではＣＭＰ装置のターンテーブルの駆動用のモータやそのドライバの検査装置および検査システムについて説明したが、本発明はモータが大型である等により故障原因の究明に多大な労力や時間を要する機械装置に適用しても同様の効果を奏することができる。
また、モータは回転子の外側に、回転子に対応した固定子が配置されるいわゆるインナーロータ式のモータとして説明したが、回転子が外側に配置され、これに対応した固定子が内側に配置されるアウターロータ式のモータや他の方式のモータの場合も同様に適用することができる。
【００３５】
更に、回転位置センサとしてエンコーダを、磁極センサとしてホール素子を用いた場合を例に説明したが、これらのセンサは前記の例に限らず、例えば回転位置センサとしてレゾルバを用いる等、センサの構成も適宜に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例のモータ検査装置を示す説明図
【図２】実施例のモータ検査システムを示す説明図
【図３】回転位置センサの信号例を示す説明図
【図４】磁極センサの信号例を示す説明図
【図５】実施例のモータ単独検査状態を示す説明図
【図６】実施例のドライバ単独検査状態を示す説明図
【図７】実施例のドライバとコイルの検査状態を示す説明図
【符号の説明】
【００３７】
１    ＣＭＰ装置
２    モータ
３    ドライバ
４    ターンテーブル
５    ウェハ
６    研磨マット
７    研磨ヘッド
８    ノズル
９    モータ検査装置
１１  動力ケーブル
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ  コネクタ
１４  信号ケーブル
１７  回転位置センサ
１８  磁極センサ
１９  電流センサ
２０  電流センサアンプ
２１  定電圧電源
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２４  コネクタ
２３  センサ信号処理部
２５、２８  スイッチ
２６  検査用モータ
２７  検査用負荷
【図１】
2005083898.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005083898.tif 000007
【図６】
2005083898.tif 000008
【図７】
2005083898.tif 000009