專(zhuān)利名稱(chēng)：驅(qū)動(dòng)裝置及使用它的xy工作臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用電磁力的驅(qū)動(dòng)裝置及將它作為驅(qū)動(dòng)源的半導(dǎo)體等的制造裝置等中使用的XY工作臺(tái)。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造裝置等的驅(qū)動(dòng)源使用的驅(qū)動(dòng)裝置，例如有日本特開(kāi)2001-288號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)現(xiàn)有例1)中公開(kāi)的。在現(xiàn)有例1中這樣記載著使勵(lì)磁方向交替地將多個(gè)永磁鐵配置在可動(dòng)元件上，固定元件有兩種磁心，多個(gè)纏繞了線(xiàn)圈的電樞串聯(lián)配置。另外，在日本特開(kāi)平11-262237號(hào)中這樣記載著為了高精度地控制可動(dòng)元件的位置、降低推力脈動(dòng)，將檢測(cè)可動(dòng)元件的位置的位置傳感器配置在固定元件一側(cè)。
在利用電磁力的驅(qū)動(dòng)裝置中，為了位置控制的高精度化、降低推力脈動(dòng)等而配置了磁極位置檢測(cè)裝置時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置的總體體積增大了位置檢測(cè)裝置這一部分的大小，有時(shí)受到設(shè)置場(chǎng)所的限制。特別是在作為使用要求緊湊性的半導(dǎo)體等的電子機(jī)器驅(qū)動(dòng)源、利用上述的驅(qū)動(dòng)裝置的情況下，上述的問(wèn)題很顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于使安裝了磁極位置檢測(cè)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置及將這樣的驅(qū)動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)源用的制造裝置呈緊湊的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一個(gè)特征在于這樣構(gòu)成驅(qū)動(dòng)裝置及制造裝置，即，具有使多個(gè)電樞相距規(guī)定的間隔配置的一次側(cè)構(gòu)件；以及配置了多個(gè)永磁鐵的二次側(cè)構(gòu)件，位置檢測(cè)裝置被配置在多個(gè)電樞之間。
本發(fā)明的另一個(gè)特征在于這樣構(gòu)成驅(qū)動(dòng)裝置，即，備有具有磁性體、且纏繞了線(xiàn)圈的多個(gè)電樞；以及有多個(gè)永磁鐵的二次側(cè)構(gòu)件，電樞有上部磁極齒部和下部磁極齒部通過(guò)間隙相對(duì)的第一對(duì)置部；以及上部磁極齒和下部磁極齒通過(guò)間隙相對(duì)的第二對(duì)置部，在上述第一對(duì)置部之間的間隙及第二對(duì)置部之間的間隙中備有二次側(cè)構(gòu)件，多個(gè)電樞相距規(guī)定的間隔配置，位置檢測(cè)裝置配置在多個(gè)電樞之間。
本發(fā)明的另一個(gè)特征在于這樣構(gòu)成驅(qū)動(dòng)裝置，即，有上部磁極齒和下部磁極齒相對(duì)的第一對(duì)置部，有具有磁性體的第一磁心和上部磁極齒與下部磁極齒相對(duì)的第二對(duì)置部，有具有磁性體的第二磁心的多個(gè)電樞，將二次側(cè)構(gòu)件配置在第一對(duì)置部之間及上述第二對(duì)置部之間，配置在上述第一磁心上的上部磁極齒和配置在上述第二磁極單元上的上部磁極齒交替地配置在二次側(cè)構(gòu)件的上方，配置在第一磁心上的下部磁極齒和配置在第二磁心上的下部磁極齒交替地配置在二次側(cè)構(gòu)件的下方，第一磁心和第二磁心都纏繞著線(xiàn)圈，位置檢測(cè)裝置配置在多個(gè)電樞之間。
如果采用本發(fā)明，則為了抑制推力脈動(dòng)，利用設(shè)在多個(gè)電樞之間的空間，將位置檢測(cè)裝置配置在該位置上，所以不增大驅(qū)動(dòng)裝置及制造裝置的體積就能安裝位置檢測(cè)裝置。
另外，本發(fā)明的其他特征如本申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)所述。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的總體圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中用的驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是配置了本發(fā)明的磁極位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖(之一)。
圖4是配置了本發(fā)明的磁極位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖(之二)。
圖5是比較例的驅(qū)動(dòng)裝置的磁極位置檢測(cè)裝置的配置結(jié)構(gòu)圖。
圖6是用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的實(shí)施例的總體圖。
圖7是用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的實(shí)施例的總體圖(之一)。
圖8是用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的實(shí)施例的總體圖(之二)。
圖9是用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的實(shí)施例的總體圖(之三)。
圖10是用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的實(shí)施例的總體圖(之四)。
圖11是用本發(fā)明的實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的位置控制系統(tǒng)的框線(xiàn)圖具體實(shí)施方式
圖5中示出了比較例的驅(qū)動(dòng)裝置。在比較例中，磁極位置檢測(cè)裝置101被配置在從電樞線(xiàn)圈4的有效導(dǎo)體部算起的距離為極間距的n倍的位置。在比較例的結(jié)構(gòu)中，電樞總體沿驅(qū)動(dòng)方向的長(zhǎng)度增大相當(dāng)于磁極位置檢測(cè)裝置101的長(zhǎng)度部分。另外，使用時(shí)由于碰撞障礙物，磁極位置檢測(cè)裝置有可能破損。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的總體圖。在圖1中，在電樞3上纏繞著由導(dǎo)體構(gòu)成的電樞線(xiàn)圈4，將多個(gè)電樞3串聯(lián)配置，構(gòu)成一次側(cè)構(gòu)件，用軸承等支撐二次側(cè)構(gòu)件6能在一次側(cè)構(gòu)件的電樞3的間隙中移動(dòng)。在本實(shí)施例中，雖然一次側(cè)構(gòu)件固定，二次側(cè)構(gòu)件移動(dòng)，但也可以將二次側(cè)構(gòu)件固定，使一次側(cè)構(gòu)件移動(dòng)。為了抑制推力的脈動(dòng)及高精度地進(jìn)行位置控制，使相鄰的電樞3保持規(guī)定的間隔。因此，在相鄰的電樞3之間設(shè)有隔離子100。這里，磁極位置檢測(cè)裝置101被設(shè)置在隔離子100上。如果采用本實(shí)施例，則利用出于抑制位置變化引起的推力脈動(dòng)等目的而設(shè)在相鄰的電樞3之間的空間，將磁極位置檢測(cè)裝置101配置在該位置上，能縮短驅(qū)動(dòng)裝置在驅(qū)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度，能緊湊地構(gòu)成驅(qū)動(dòng)裝置總體。另外，通過(guò)防止磁極位置檢測(cè)裝置碰撞外部的障礙物，能防止磁位置檢測(cè)部的破損。
圖2表示本實(shí)施例中用的驅(qū)動(dòng)裝置。圖2(a)是表示驅(qū)動(dòng)裝置的磁通流向的圖，圖2(b)是驅(qū)動(dòng)裝置的總體圖。多個(gè)永磁鐵34使N極、S極交替地配置，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)裝置的二次側(cè)構(gòu)件6。電樞3相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)裝置的一次側(cè)構(gòu)件(有纏繞線(xiàn)圈的磁性體的一側(cè))，由磁心51、52和電樞線(xiàn)圈4構(gòu)成。
由磁性體構(gòu)成磁心51、52，上部和下部的磁極互不相同。這里，將磁心51的上部磁極齒11a和下部磁極齒21b定義為第一對(duì)置部，將磁心52的下部磁極齒12b和上部磁極齒22a定義為第二對(duì)置部。因此，第(2n-1)個(gè)磁心有第一對(duì)置部，第(2n)個(gè)磁心有第二對(duì)置部，這樣構(gòu)成電樞3(這里，n＝1、2、3…)。在磁心51、52的各對(duì)置部的上部磁極齒和下部磁極齒之間設(shè)有一定的間隙，如果二次側(cè)構(gòu)件6通過(guò)間隙。則形成二次側(cè)構(gòu)件6被配置在第一對(duì)置部及第二對(duì)置部之間的結(jié)構(gòu)。如果對(duì)應(yīng)于二次側(cè)構(gòu)件6和電樞3的相對(duì)位置而在線(xiàn)圈4中流過(guò)單相的交流電流，則在驅(qū)動(dòng)裝置的各對(duì)置部的上部磁極齒和下部磁極齒之間的間隙中，磁通交替地上下通過(guò)上部和下部的磁極齒之間，流過(guò)第一對(duì)置部和第二對(duì)置部的磁通的方向交替地反向。由于流過(guò)第一對(duì)置部和第二對(duì)置部的磁通與永磁鐵34產(chǎn)生的磁通的相互作用，在二次側(cè)構(gòu)件6中沿x方向發(fā)生由電磁力產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。
圖3中示出了磁極位置檢測(cè)裝置的配置方法的實(shí)施例。如上所述，為了降低驅(qū)動(dòng)時(shí)的推力脈動(dòng)，將隔離子100配置在相鄰的電樞的磁極齒中心之間，有必要保持規(guī)定的間隔(k·P+P/M)(這里，k＝0、1、2、3…，P＝磁極間距，M＝相數(shù))。通過(guò)將磁極位置檢測(cè)裝置安裝在隔離子100上，能提供總體的體積不增大而緊湊的驅(qū)動(dòng)裝置，具有從外部保護(hù)磁極位置檢測(cè)裝置的功能的效果。
圖3所示的磁極位置檢測(cè)裝置101由霍爾元件、霍爾IC等磁極位置檢測(cè)部構(gòu)成，是一個(gè)三相的磁極位置檢測(cè)單元。
圖4表示各相的磁極位置檢測(cè)裝置的間隔的一例。圖4(A)是大致以π/3(假設(shè)磁極間距為P，大致為P/6)的間隔配置三相驅(qū)動(dòng)裝置中的磁極位置檢測(cè)部的例，圖4(B)表示大致以2π/3(大致為P/3)的間隔配置磁極位置檢測(cè)裝置101的例。
同樣，如果在相鄰的電樞的磁極齒中心之間用隔離子100保持規(guī)定的間隔(k·P+P/M)(這里，k＝0、1、2、3…，P＝磁極間距，M＝相數(shù))，則也能構(gòu)成兩相、五相等的驅(qū)動(dòng)裝置。
當(dāng)然，在兩相、五相等的驅(qū)動(dòng)裝置中組裝的磁極檢測(cè)裝置中，如果大致用π/M、或2π/M(M是相數(shù))的間隔配置磁極位置檢測(cè)裝置101，則也能獲得同樣的效果。
另外，在上述隔離子100上備有磁極位置檢測(cè)裝置101的方向中，如果根據(jù)由電樞3構(gòu)成的一次側(cè)構(gòu)件磁極中心和由永磁鐵構(gòu)成的二次側(cè)構(gòu)件6的永磁鐵的磁極中心這兩個(gè)中心中的某一者，修正由控制電路產(chǎn)生的電流供給的超前角，則能減少磁極位置檢測(cè)的配置制約。就是說(shuō)，不一定如上所述使相鄰的電樞的間隔為(k·P+P/M)，而通過(guò)控制電路的控制，也能降低推力脈動(dòng)。
圖6是使用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的總體圖。在圖6中，電樞3是由圖1所示的A相、B相、C相三個(gè)電樞組合構(gòu)成的三相驅(qū)動(dòng)裝置，在電樞3的各相之間設(shè)有隔離子100。這里，磁極位置檢測(cè)裝置101設(shè)置在隔離子100上。在圖6中，3X表示X方向驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3，3Y表示Y方向驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3。在XY工作臺(tái)的基座120上配置著直線(xiàn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)121(直線(xiàn)式軸承)，以便能自由地驅(qū)動(dòng)X方向驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3X。另外，在Y軸上也配置著直線(xiàn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)121(直線(xiàn)式軸承)，以便能自由地驅(qū)動(dòng)Y方向驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3Y。在基座120上使用能進(jìn)行X方向驅(qū)動(dòng)、或XY驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)XY工作臺(tái)123，能固定工作、獲得微小位移動(dòng)作。
圖11中示出了本發(fā)明的線(xiàn)性電動(dòng)機(jī)位置控制系統(tǒng)的框線(xiàn)圖。在圖11中，線(xiàn)性電動(dòng)機(jī)是作為本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3和二次側(cè)構(gòu)件6的組合。同樣，磁極檢測(cè)裝置是配置在圖1所示的電樞3的相間的磁極位置檢測(cè)裝置101。
由磁極位置檢測(cè)裝置101獲得的磁極位置被反饋給電流控制器203，一邊保持規(guī)定的負(fù)載角，一邊控制負(fù)載變化，以便不致引起同步偏移。另外，相對(duì)于進(jìn)行方向，關(guān)于電樞3和二次側(cè)構(gòu)件6的相對(duì)位置位移由位置檢測(cè)器(線(xiàn)性刻度尺)206獲得的信息作為速度信號(hào)、位置信號(hào)處理，被分別反饋給速度控制器202、位置控制器201。由電流控制器203根據(jù)速度控制器202、位置控制器201的信號(hào)及電流值，計(jì)算應(yīng)控制的電流值，控制功率放大電路204的輸出為該電流值。
圖7是使用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的另一實(shí)施例的總體圖。在本實(shí)施例中，示出了使用多個(gè)(在圖7中為兩個(gè))Y方向驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3Y的實(shí)施例。通過(guò)將二次側(cè)構(gòu)件6共用與Y方向驅(qū)動(dòng)裝置的兩個(gè)電樞3Y中，能使結(jié)構(gòu)緊湊。
圖8是使用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的另一實(shí)施例的總體圖。在圖8中是這樣一種結(jié)構(gòu)在Y方向驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3Y中設(shè)有Z軸方向驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3Z，二次側(cè)構(gòu)件6上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，在Z軸方向驅(qū)動(dòng)裝置中，也可以將二次側(cè)構(gòu)件6固定，使電樞3相對(duì)地上下運(yùn)動(dòng)。
圖9是使用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的另一實(shí)施例的總體圖。在圖9中，準(zhǔn)備了多組(圖9中為兩組)圖7所示的起重架(移動(dòng)起重架)124，示出了考慮了多軸對(duì)應(yīng)的實(shí)施例。
圖10是使用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的XY工作臺(tái)的另一總體圖。在圖10中，呈單軸的基本單元在基座120上，直線(xiàn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)121(直線(xiàn)式軸承)和二次側(cè)構(gòu)件6平行地固定在基座120上，以便電樞3能自由地驅(qū)動(dòng)。是一種兩個(gè)呈單軸的基本單元大致垂直交叉的組合結(jié)構(gòu)，Y方向驅(qū)動(dòng)裝置固定在X方向驅(qū)動(dòng)裝置的電樞3X上。
本發(fā)明的磁極位置檢測(cè)裝置的配置方法不限于上述的驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，如果是有多個(gè)電樞、在電樞之間設(shè)置間隔的驅(qū)動(dòng)裝置，也能適用。另外，上述實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)在應(yīng)用于緊湊化的要求強(qiáng)烈的半導(dǎo)體等的電子機(jī)器的制造裝置中使用的XY工作臺(tái)中特別有效。
如果采用本發(fā)明，則在驅(qū)動(dòng)裝置及XY工作臺(tái)中能使磁極位置檢測(cè)裝置緊湊。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括備有纏繞著線(xiàn)圈、有磁性體的多個(gè)電樞的一次側(cè)構(gòu)件；以及配置了多個(gè)永磁鐵的二次側(cè)構(gòu)件，上述多個(gè)電樞相距規(guī)定的間隔配置，上述二次側(cè)部件通過(guò)間隙配置在上述一次側(cè)構(gòu)件上，在上述多個(gè)電樞之間配置位置檢測(cè)裝置。
2.一種驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括備有纏繞著線(xiàn)圈、有磁性體的多個(gè)電樞的一次側(cè)構(gòu)件；以及備有多個(gè)永磁鐵的二次側(cè)構(gòu)件，上述電樞有上部磁極齒部和下部磁極齒部通過(guò)間隙相對(duì)的第一對(duì)置部；以及上部磁極齒和下部磁極齒通過(guò)間隙相對(duì)的第二對(duì)置部，在上述第一對(duì)置部之間的間隙及第二對(duì)置部之間的間隙中備有二次側(cè)構(gòu)件，上述多個(gè)電樞相距規(guī)定的間隔配置，在上述多個(gè)電樞之間配置位置檢測(cè)裝置。
3.一種驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于備有上部磁極齒和下部磁極齒相對(duì)的第一對(duì)置部，備有具有磁性體的第一磁心和上部磁極齒與下部磁極齒相對(duì)的第二對(duì)置部，備有具有磁性體的第二磁心的多個(gè)電樞，在上述第一對(duì)置部之間及上述第二對(duì)置部之間配置二次側(cè)構(gòu)件，在上述二次側(cè)構(gòu)件的上方，配置在上述第一磁心上的上部磁極齒和配置在上述第二磁心的上部磁極齒交替地配置，在上述二次側(cè)構(gòu)件的下方，配置在上述第一磁心上的下部磁極齒和配置在上述第二磁心上的下部磁極齒交替地配置，上述第一磁心和上述第二磁心上都纏繞著線(xiàn)圈，在上述多個(gè)電樞之間配置位置檢測(cè)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于假設(shè)上述電樞的磁極間距為P、上述驅(qū)動(dòng)裝置的相數(shù)為M，那么上述多個(gè)電樞的間隔為k·P+P/M，k＝0、1、2、3…。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于假設(shè)上述電樞的磁極間距為P、上述驅(qū)動(dòng)裝置的相數(shù)為M，那么上述多個(gè)電樞的間隔為k·P+P/M，k＝0、1、2、3…。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于假設(shè)上述電樞的磁極間距為P、上述驅(qū)動(dòng)裝置的相數(shù)為M，那么上述多個(gè)電樞的間隔為k·P+P/M，k＝0、1、2、3…。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于上述位置檢測(cè)裝置有多個(gè)位置檢測(cè)部，假設(shè)二次側(cè)構(gòu)件的磁極間距為P，那么配置上述多個(gè)位置檢測(cè)部的間隔大致為P/6或大致為P/3。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于上述位置檢測(cè)裝置有多個(gè)位置檢測(cè)部，假設(shè)二次側(cè)構(gòu)件的磁極間距為P，那么配置上述多個(gè)位置檢測(cè)部的間隔大致為P/6或大致為P/3。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于上述位置檢測(cè)裝置有多個(gè)位置檢測(cè)部，假設(shè)二次側(cè)構(gòu)件的磁極間距為P，那么配置上述多個(gè)位置檢測(cè)部的間隔大致為P/6或大致為P/3。
10.一種XY工作臺(tái)，其特征在于將權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)源。
11.一種XY工作臺(tái)，其特征在于將權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)源。
12.一種XY工作臺(tái)，其特征在于將權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)源。
全文摘要
提供一種驅(qū)動(dòng)裝置及使用它的XY工作臺(tái)，可以確保多個(gè)電樞線(xiàn)圈和多個(gè)磁極位置檢測(cè)裝置的相對(duì)位置一致的安裝尺寸精度且結(jié)構(gòu)緊湊。在該驅(qū)動(dòng)裝置中，包括將多個(gè)由磁性體形成的具有在磁心上纏繞的線(xiàn)圈的電樞并聯(lián)而成的一次側(cè)、以及備有通過(guò)和該電樞的空隙能相對(duì)移動(dòng)的永磁鐵的二次側(cè)，在相鄰的電樞之間備有磁極位置檢測(cè)裝置。
文檔編號(hào)H02K41/03GK1477768SQ0313864
公開(kāi)日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者金弘中, 牧晃司, 田所久男, 島根秀樹(shù), 柴田均, 酒井慶次郎, 樹(shù), 次郎, 男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所