(57)【要約】【課題】効率的で高精度なムービングマグネット型リニアモータの位置検出システムを提供する。【解決手段】リニアスケールのスケール３と永久磁石を設けた可動子１と、スケールの長さより短い間隔で配置されて該スケールを読取る複数の検出部４と永久磁石に対して移動磁界を発生させるコイルを設けた固定子２により構成されたリニアモータを備え、各検出部は複数の検出部中より現在スケールを検出中である該検出部を認識してスケールの読取り信号を検出する信号読取り部を有し、複数の検出部中より現在読取りを行っている該検出部を選択して読取り信号をカウントすることによりリニアモータの位置信号として出力する複数の検出部に共通の合成出力部５と、を有するものである。【選択図】        図１
2005143171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアスケールのスケールと永久磁石を設けた可動子と、前記スケールの長さより短い間隔で配置されて該スケールを読取る複数の検出部と前記永久磁石に対して移動磁界を発生させるコイルを設けた固定子により構成されたリニアモータを備え、前記各検出部には複数の検出部中より現在スケールを検出中である該検出部を認識して前記スケールの読取り信号を検出する信号読取り部を有し、前記複数の検出部中より現在読取りを行っている該検出部を選択して読取り信号をカウントすることによりリニアモータの位置信号として出力する前記複数の検出部に共通の合成出力部と、を有することを特徴とするリニアモータシステム。
【請求項２】
前記検出部は、エンコーダと同等のＡ相Ｂ相および１回転当たり１パルスに相当するＣ相信号を検出し、且つ、前記Ｃ相信号は前記スケール端部のＣ相パターンより検出することを特徴とする請求項１記載のリニアモータシステム。
【請求項３】
前記信号読取り部は、前記Ａ相Ｂ相によるスケール有り信号とその後の最初のＣ相信号によりフリップフロップ回路をセットすると同時に前段の検出部のフリップフロップ回路をリセットして、自分のＡ相Ｂ相の微分信号を検出する３信号出力回路等を作動させることを特徴とする請求項１又は２記載のリニアモータシステム。
【請求項４】
前記合成出力部は、前記複数の検出部の検出出力をＯＲ入力し、作動中の前記３信号出力回路の出力をカウントして該検出出力を現時点におけるリニアモータの位置信号のＡ相Ｂ相信号として出力することを特徴とする請求項１、２及び３記載のリニアモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置等で搬送に用いる長尺のムービングマグネット型（可動磁石型）の、リニアモータの位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のムービングマグネット（可動磁石）型リニアモータとしては、例えば、特許文献１に開示の「リニアモータ」が挙げられる。図４はリニアモータの側面図であり、リニアスケールのスケール部１０４と永久磁石を設けた可動子１０１と、スケール部１０４を読取るセンサー１０３と永久磁石に対して移動磁界を発生させるコイル１１０を設けた固定子１０２により構成されていて、固定子１０２は複数のモジュール１０２ａ〜１０２ｚを連結した状態で、一体化されているサーボドライブ装置１０９を介して上位コントローラから、該各モジュールに指令が送られて、可動子１０１を連続して走行位置決めさせるものである。
各モジュール１０２ａ〜１０２ｚに取付けられたセンサー１０３の位置に、可動子１０１に取付けられたスケール部１０４が移動すると、光学式センサーならば光量が低下して暗くなることから可動子１０１の位置を検知する。図５は位置検出部のブロック図であり、センサー１０３により検出されるＡ相、Ｂ相の信号は微分回路１０５によりパルス信号としてカウンター１０６を駆動できる信号に変換される。一方、Ａ相、Ｂ相の信号はセンサー有り信号としてＦＦ回路に入力し、最初のＣ相１０４ａの原点信号のタイミングでＦＦ回路が動作してラッチ回路１０７によりカウンター１０６のデータをラッチして位置検出が行われる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４４９２９号公報（第２頁〜４頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、半導体製造装置等で搬送に用いられる長尺のリニアモータは可動子が軽量で、且つ、高い位置決め精度が要求されるのでムービングコイル（可動磁石）型リニアモータは、コイルを大型化して推力を増大しても可動子の質量が増加することはなく、又、通電ケーブルを引きずることもないので、この条件に適うものであるが、特許文献１に開示のリニアモータは、単位スケール領域内での限られた範囲の位置決め制御に関するものであって、長尺のリニアモータ全領域での全体システムにおける位置決め制御ではないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、固定子の検出部を複数設けて、逐次その各検出部の出力を切換えて繋ぎ合わせることにより、あたかも１つのスケール出力と見なせるように制御して、汎用のサーボ制御装置にそのまま入力してリニアモータ全体を制御できるリニアモータシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、リニアスケールのスケールと永久磁石を設けた可動子と、前記スケールの長さより短い間隔で配置されて該スケールを読取る複数の検出部と前記永久磁石に対して移動磁界を発生させるコイルを設けた固定子により構成されたリニアモータを備え、前記各検出部には前記複数の検出部中より現在スケールを検出中である該検出部を認識して前記スケールの読取り信号を検出する信号読取り部を有し、前記複数の検出部中より現在読取りを行っている該検出部を選択して読取り信号をカウントすることによりリニアモータの位置信号として出力する前記複数の検出部に共通の合成出力部と、を有することを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、前記検出部は、エンコーダと同等のＡ相Ｂ相および１回転当たり１パルスに相当するＣ相信号を検出し、且つ、前記Ｃ相信号は前記スケール端部のＣ相パターンより検出することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、前記信号読取り部は、前記Ａ相Ｂ相によるスケール有り信号とその後の最初のＣ相信号によりフリップフロップ回路をセットすると同時に前段の検出部のフリップフロップ回路をリセットして、自分のＡ相Ｂ相の微分信号を検出する３信号出力回路等を作動させることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、前記合成出力部は、前記複数の検出部の検出出力をＯＲ入力し、作動中の前記３信号出力回路の出力をカウントして該検出出力を現時点におけるリニアモータの位置信号のＡ相Ｂ相信号として出力することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、多数の検出部をハードウェアのデータ処理によって繋ぎ合わせ、あたかも１つのスケール出力のように処理して、汎用のサーボ装置にそのまま入力し制御データとして使用できるという効果がある。
また、固定子側のセンサー等も特別な精度を要せず装置として低コストで効率的な精度の高い検出システムを構成できるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は本発明に係るリニアモータシステムの構成図である。
図２は図１に示す各センサーが検出するスケールのイメージを示す図である。  図３は図１に示す検出部のブロック図である。
図１において、１はスケールと永久磁石を有する可動子、２はコイルと検出部を有する固定子、３はスケールでスケール３には両端にＣ相パターンが形成されている。４ａ〜４ｆは検出部で光学式センサー等で構成される。５は合成機で各センサー４ａ〜４ｆの出力をあたかも１つのスケール出力のように処理する。
【０００９】
図３において、図３は信号読取り部に相当する各検出部４ａ〜４ｆの詳細ブロック図であり、６はＡ相信号、７はＢ相信号、８はＣ相信号であり、９〜１２は各信号増幅用のアンプである。１３はＡ相信号６とＢ相信号７を入力するＡＮＤゲートである。１４はスケール３を検出した時点のＡＮＤゲート１３出力であるスケール有り信号である。
１５はＡ相信号６、Ｂ相信号７、Ｃ相信号８を微分してカウンタ入力可能な出力にする微分回路である。１６はＦＦ（フリップフロップ）回路で検出データのラッチ回路を構成している。１７はＮＯＲゲートでスケール有り信号１４と前段の検出部のＦＦ回路の信号／ＣＬＲＮ−１：１８と、次段の検出部のＦＦ回路の信号／ＣＬＲＮ＋１：１９を入力している。２０と２１はＦＦ１６の信号により起動されるトライステートバッファ回路で３通りの出力を発生する３信号出力回路である。２２は自分の段のＦＦ回路信号／ＣＬＲＮ：２３を信号Ｌを微分して出力する微分回路である。２４は検出信号をカウントするカウンター回路であり、２５はカウンター２４の出力をＡ相、Ｂ相信号として出力するＥＸ−ＯＲゲートであって、カウンター２４とＥＸ−ＯＲ２５とで、他のセンサーと共通の図１に示す合成機５を構成し、リニアモータ位置信号として上位装置へ出力する。
【００１０】
つぎに動作について説明する。
各センサー４ａ〜４ｅの位置に可動子１に取付けられたスケール３が移動すると、例えば、光学式センサーであれば光量が低下するのでＡ相信号６、Ｂ相信号７共に光量が低下する状態がスケール有り１４の状態となる。この状態がＦＦ回路１６にＮＯＲゲート１７を介して前段のＦＦの信号／ＣＬＲＮ−１と次段のＦＦ信号／ＣＬＲＮ＋１、と共に入力される共に、微分回路１５で微分された最初のＣ相信号８が検出されるとＦＦ回路１６がセットされる。つまり、ＦＦ回路１６は他段のＦＦ回路がＯＦＦで自分の段のスケール有り信号１４が活性の場合のみセットされ、最初のＣ相信号８の入力で反転信号Ｌによりトライステートバッファ２０、２１をイネーブルにしてラッチする。このＦＦ回路１６は次のＣ相信号８が来るまではこの状態を保持する。
【００１１】
このようにＦＦ回路１６の反転信号Ｌによりイネーブルとなったトライステートバッファ２０、２１が駆動されると同時に、反転信号Ｌは微分回路２２で微分され自己ＦＦ信号／ＣＬＲＮ：２３として前段、次段等のＦＦ回路のＮＯＲ回路へ送られ、他段のＦＦ回路をリセットする。これによって検出出力が各検出部４ａ〜４ｅ毎にリレー式に繋ぎ合わされるシステム制御が可能になる。
トライステートバッファ回路２０、２１はＦＦ回路１６の反転信号Ｌによりイネーブルとなると、微分回路１５によりカウント可能なパルス信号に変換されたＡ相信号６、Ｂ相信号７を出力し、カウンター２４によりカウントして、ＥＸ−ＯＲゲート２５によりＡ相、Ｂ相信号として、該時点におけるリニアモータの位置信号として１つのセンサー出力のように上位装置へ出力する。
【００１２】
図２は以上のように各検出部４がスケールをリレー式に検出するイメージを示す模式図であり、図２において、それぞれ（１）を検出部４ａ、（２）は検出部４ｂ、（３）を検出部４ｃ、（４）を検出部４ｄにより検出されるスケールとすれば、スケール有りの信号検出から最初のＣ相信号検出のタイミングで、各検出部４ａ〜４ｄがリレー式に切替わる状態が段差的に示されている。この場合、図面左→右への矢印（１）〜（４）の方向を往路とすれば、反転、復路が右→左へ（４）〜（１）の方向となり、長尺のリニアモータシステムの全体の動作が把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るリニアモータシステムの構成図である。
【図２】図１に示す検出部が検出するスケールのイメージを示す図である。
【図３】図１に示す検出部のブロック図である。
【図４】従来のリニアモータの側面図である。
【図５】図４に示すセンサー回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  可動子
２  固定子
３  スケール
４  検出部
５  合成機
６  Ａ相信号
７  Ｂ相信号
８  Ｃ相信号
９〜１２  アンプ
１３  ＡＮＤゲート
１４  スケール有り信号
１５、２２  微分回路
１６  ＦＦ
１７  ＮＯＲ
１８  ／ＣＬＲＮ−１
１９  ／ＣＬＲＮ＋１
２０、２１  トライステートバッフア
２３  ／ＣＬＲＮ
２４  カウンター
２５  ＥＸ−ＯＲ
【図１】
2005143171.tif 000003
【図２】
2005143171.tif 000004
【図３】
2005143171.tif 000005
【図４】
2005143171.tif 000006
【図５】
2005143171.tif 000007