DE2234154B2 - Manipulator, insbesondere für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen - Google Patents

Description

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Paare (1-1, 3-1; 1-3, 3-3 bzw. 1-2, 3-2; 1-4, 3-4) auf einer ♦<> gemeinsamen Achse beidseits der Welle (12) angeordnet und die zugehörigen Filter (2-1, 2-3; 2-2, 2-4) gegenüber der Welle spiegelsymmetrisch bezüglich ihrer optischen Eigenschaften ausgebildet sind.

4. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Unterscheidung der Bewegungsrichtung einen Permanentmagneten (4) und einen durch das Feld des Magneten betätigbaren Schalter (6) aufweist, zwischen die eine mit der Welle (12) bewegliche Abschirmplatte (S) bewegbar ist.

5. Manipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Einheiten aus Permanentmagnet (4-1, 4-2, 4-3, 4-4) und Schalter (6-1, 6-2, 6-3, 6-4) eine gemeinsame Abschirmplatte (5) vorgesehen ist.

6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Unterscheidung der Bewegungsrichtung eine Lichtquelle (1 in F i g. 11, 12), einen Lichtempfänger (3 in F i g. 11, 12) und ein im Lichtweg zwischen Lichtquelle und Lichtempfänger angeordnetes optisches Filter (2 in F i g. 11, 12) umfaßt, das seinen Absorptions- oder Reflexionsgrad stufenweise ändert.

7. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung einer Dreh

bewegung das Filter (2 in Fig. 8) ringförmig

ausgebildet ist.

« Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Absorptions- oder Reflexionsgrad des ringförmigen Filters (2 in Fis 8) von einem mittleren Bereich(2p aus nach beiden Umfangsrichtungen gleichartig ändert.

9 Manipulator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Unterscheidung der Bewegung- bzw. Drehrrehtung eine kreissektorförmige Abschirmplatte (5 in Fig 9a, 9b) aufweist.

10 Manipulator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Unterscheidung der Bewegungs- bzw Drehnchtung ein zweites ringförmiges optisches Filter (2 in Fig 11, 12) aufweist, dessen Absorptions- oder Reflexionsgrad sich sprunghaft ändert

11 Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen oder stufenweisen Änderung des Absorptions- oder Reflexionsgrades die Filter (2) aufeinanderfolgend Streifen gleicher optischer Eigenschaften, jedoch unterschiedlicher Breite aufweisen (Fi g- 13a, 13b).

12 Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei je mit einer Welle (12) verbundene Handhaben (14, 14') aufweist, von denen die erste (14) zur Steuerung einer Bewegung in zwei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y) einer Ebene dient während die zweite (14') zur Erzeugung einer Drehbewegung um einen Winkel (Θ) vorgesehen ist.

13 Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) eine Handhabe (14 bzw. 14') aufweist, die mit wenigstens einem Mikroschalter (16, 17; 16, 17) versehen ist, welcher zur Ein- und Ausschaltung des Stellmotors dient.

Die Erfindung betrifft einen Manipulator mit wenigstens einer Lichtquelle und mindestens einem Lichtempfänger, de¹· η <\usgangssignal zur Ansteuerung von mindesten·- -.U-em Stellmotor für die Bewegung des zu handh.^.tn-JfftJ Objektes dient.

Manipulatoreu werden zur sehr genauen Einstellung der Masken-Trockenplatten oder der maskierten Unterlagen in Druckvorrichtungen für die Herstellung integrierter Halbleiterschaltkreise benutzt.

Bei herkömmlichen Manipulatoren erfolgt die Einstellung der Maskenplatten oder der maskierten Unterlagen mechanisch. Ein typisches Beispiel für einen solchen Manipulator ist der sogenannte Pantograph oder Storchschnabel, der mit parallelen Schenkeln ausgerüstet ist. Der Nachteil eines solchen mechanischen Systems wird im folgenden an Hand eines Storchschnabels und mit Bezug auf F i g. näher erläutert.

In F i g. 1 ist angenommen, daß ein Punkt P fest fixiert ist. Betrachtet wird die Bewegung der Punkte Q und O, die sich auf einer Geraden befinden, die durch den Punkt P verläuft. Bewegt sich der Punkt O nach O', so bewegt sich der Punkt Q nach Q' und die Punkte O₁ und O₂ bewegen sich nach O\ bzw. O\.

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Da in dem System durch vier Gerade ein Parallelo- mit einer Grob- als auch mit einer Feineinstellung

gramm gebildet wird, sind die Strecken 0O₂ und O₁O₃ ausgerüstet sein muß. Da das Einstellungssystem in

und auch O'O\ und ΟΊΟ'₃ jeweils zueinander par- der Jf-y-Richtung vollkommen unterschiedlich von

allel. dem Einstellsystem in der Θ-Richtung ist und auch

Da 5 die Art der Grobeinstellung völlig verschieden von

4- O' O₂ P = 4. O₃O₁ P ^^er der Feineinstellung ist, ist es unmöglich, gleichzeitig eine Einstellung in der X-Y- und der 0-Rich-

^un<* tung durchzuführen. Außerdem ist die Einstellung

O'O' OO OO O'O' ^e'^nes mechanischen Manipulators schwierig in der

— = — = = ——— ίο Handhabung und erfordert viel Zeit.

O₂ P O₂P O₁P O₁P Aus der US-PS 3 083 369 ist bereits eine Vorrichtung zur selbsttätigen Positionierung eines Halbgilt, ist ΔΡ0Ό\ ähnlich APQ'O\. Demzufolge be- leiterelementes bekannt, die mit einem Manipulator finden sich die Punkte P, Q und O immer auf ein verglichen werden kann, wobei allerdings keine Ein- und derselben Geraden. Es ist bekannt, daß des- 15 griffe von Hand durch eine Bedienungsperson erfolwegen die Punkte Q und O bei ihrer Bewegung um gen. Bei dieser Vorrichtung ist eine Lichtquelle und den Drehpunkt P ähnliche Kurven beschreiben, deren ein Lichtempfänger vorgesehen, wobei das Ausgangs-Ähnlichkeitsverhältnis gleich signal des Lichtempfängers zur Ansteuerung von zumindest einem Stellmotor für die Bewegung des zu

_ POi 20 handhabenden Objektes dient. Bei der bekannten

^γ ~ pQ Vorrichtung erfolgt die Justierung des Objektes über

die Stellmotoren in Abhängigkeit von einer festge-

ist. In mechanischen Manipulatoren ist der Wert der stellten Phasendifferenz der Impulssignale, welche Strecke PO₂ begrenzt, so daß der Wert des Ähnlich- von dem Lichtempfänger eizeugt werden. Hierbei keitsverhältnisses γ meist zwischen 100 und 150 liegt. »5 wird der Stellmotor entweder ein- oder ausgeschaltet. Trockenmasken und maskierte Unterlagen sind mit Diese Art der Bewegung hat zum einen den Nachteil, einer Genauigkeit, die geringer als 1 μπι sein muß, daß bei großen Phasendifferenzen nur eine langsame einzustellen. Demzufolge ist die Bewegung 00' in Einstellung erfolgt. Zum anderen läßt bei kleinen F i g. 1 äußerst klein, was zu einem unbefriedigen- Phasendifferenzen die Genauigkeit zu wünschen übrig, den Resultat führt. Wird das Ähnlichkeitsverhältnis 30 Weiterhin ist davon auszugehen, daß die bekannte zwischen 1000 und 1500 festgesetzt und soll eine Ein- Vorrichtung einen verhältnismäßig hohen Justierstellung kleiner als 1 μπι vorgenommen werden, dann aufwand mit entsprechendem Zeitbedarf erforderlich ist die obenerwähnte Bewegung 00' außerordent- macht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der lieh groß, wenn nicht eine behelfsmäßige Einstellung bekannten Vorrichtung ein Lichtstrahl mit zwei der Trockenplatten bzw. maskierten Unterlagen in 35 Komponenten, beispielsweise einem blauen und einem einem Bereich von einigen μηι vorgenommen wird, roten, auf das Objekt fällt. Der reflektierte Lichtstrahl und man erhält wieder ein unbefriedigendes Resultat. passiert dann einen Schlitz und wird in zwei Kompo-Außerdem ist es praktisch unmöglich, eine behelfs- nenten aufgespalten. Bei Bewegung des oszillierenden mäßige Einstellung der Masken-Trockenplatten bzw. Schlitzes ändert sich die Intensität bzw. Energie der maskierten Unterlagen auf einige μπι vorzunehmen. 4° beiden Bestandteile des Lichtes. Durch Vergleich der Der Betriebsführer eines mechanischen Manipula- sich hieraus ergebenden, jeweils den einzelnen Kompotors steht in unmittelbarer Nähe der Trockenplatten nenten zugeordneten Signale wird das Objekt in den und maskierten Unterlagen, so daß es unmöglich ist, drei Richtungen entsprechend bewegt, wobei prakden Einfluß von Staub und anderen unerwünschten tisch jede der drei Richtungen einzeln durch zugeord-Fremdpartikeln, die von den Kleidern, der Haut, dem 45 nete Schalter eingeschaltet wird, was bezüglich der Haar usw. des Betriebsführers stammen, auf die Richtung jeweils eine getrennte Justierung erforder-Genauigkeit, die Ausbeute, die Kosten und die Lei- lieh macht.

stungsfähigkeit des Endprodukts zu "ermeiden. Um Aus der US-PS 3 096 444 ist weiterhin ein elektro-

die Genauigkeit einer visuellen Einstellung zu stützen, magnetisches System zur Anzeige der Winkelstellung ist es im allgemeinen erforderlich, eine konstante 50 einer Welle bekannt, bei welchem ebenfalls wenigstens

Temperatur von ungefähr 2O⁰C einzuhalten, um Aus- eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger vorhander

dehnungen bzw. Kontraktionen zu verhüten. sind, dessen Ausgangssignal zur Ansteuerung eines

Vom Betriebsführer wird die visuelle Einstellung Stellmotors dient. Zwischen Lichtquelle und Licht

der Trockenmasken und der maskierten Unterlagen empfänger sind dabei zwei Scheiben angeordnet, wel· bei Sicherheitslicht durchgeführt, das für Trocken- 55 ehe jeweils abwechselnd durchscheinende und licht·

platten und Unterlagsplättchen zugelassen ist, die undurchlässige Sektoren aufweisen. Dabei ist die

mit einer Abdeckschicht versehen sind. Als Sicher- Zahl dieser Sektoren bei der einen Scheibe wenigstem

heitslicht wird rotes Licht beim photographischen um 1 größer als bei der anderen. Eine der Scheibei

Arbeiten und gelbes Licht beim Arbeiten mit abge- ist mit der drehbaren Welle verbunden, während di< deckten Unterlagsplättchen verwendet. Die Augen 60 andere Scheibe ortsfest angeordnet wird. Auf diesi

des Betriebsführers werden durch diese Betriebs- Weise kann jeweils in einem bestimmten Winkel

bedingungen stark in Anspruch genommen. bereich bei entsprechender gegenseitiger Drehstellunj

Mit einem Storchschnabel kann eine Einstellung in der Scheiben das Licht nahezu ungehindert den Be

der A'-F-Richtung einer Ebene durchgeführt werden. reich der Scheiben passieren, während diametral gegen Für eine Drehung um einen Winkel Θ ist es not- 65 überliegend der Lichtstrahl durch die »auf Spalt« ein

wendig, beispielsweise eine Schraube und eine Mutter gestellten Sektoren der beiden Scheiben auf jedei

oder ein Schneckengewinde und ein Schneckenrad Fall unterbrochen wird. Will man mit dieser bekann

vorzusehen, wobei jede dieser Einrichtungen sowohl ten Vorrichtung einen bestimmten Verdrehwinkel de

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Welle feststellen, so ist es erforderlich, die Zahl von bzw. Absorptionsfähigkeit um den Faktor 10 ändern. Lichtimpulsen, die an einer Photozelle entstehen, zu Besonders vorteilhaft ist noch, daß bei dem erfindungsermitteln. Sofern keine Zählung stattfindet, läßt sich gemäßen Manipulator die Stellmotoren in Abhängigan Hand der Lichtintensität-Änderung jeweils nur keit von der Stellung der Welle mit unterschiedlicher ein sehr geringer Drehwinkel erfassen. Diese bekannte 5 Spannung angesteuert werden, wodurch verschiedene Vorrichtung hat also zum einen den Nachteil, daß zur Arbeitsgeschwindigkeiten erreicht werden. Dadurch Bestimmung des Drehwinkels verhältnismäßig auf- wird bei stärkerer Auslenkung eine besonders rasche wendige elektrische Schaltungen erforderlich sind, die Ausrichtung des Objektes erreicht. Weiterhin hat der in der Lage sind, die Zählung vorzunehmen. Zum Manipulator gemäß der Erfindung noch den Vorzug, anderen ist bei der bekannten Vorrichtung nachteilig, io daß er mit einer Einrichtung zur Unterscheidung der daß die beiden Scheiben sehr genau justiert werden Bewegungsrichtung versehen ist, wodurch sogar dann, müssen und zudem auch eine exakt gleiche Ausbil- wenn die für die empfangene Lichtmenge maßgebdung der beiden jeweils zusammenwirkenden Schei- liehen Filter auf einer Achse angeordnet sind, trotzben erforderlich ist, wodurch sich die Herstellungs- dem ein Signal abgegeben wird, welches eine entkosten selbstverständlich erhöhen. Eine Übertragung 15 sprechende Drehung des zugehörigen Stellmotors des von der Vorrichtung gemäß US-PS 3 096 444 her verursacht. Demgegenüber erscheint es bei den bebekannten Prinzips auf die Ermittlung bzw. Steuerung kannten Vorrichtungen schwierig, die Drehrichtung einer translatorischen Bewegung — an Stelle der Dreh- bzw. die entsprechende Richtung, in der der Stellbewegung — ist praktisch nicht möglich. motor drehen müßte, festzustellen. Schließlich sei

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, sto noch darauf hingewiesen, daß bei dem Erfindungseinen Manipulator der eingangs erwähnten Art so gegenstand die Möglichkeit gegeben ist, die Filter auszubilden, daß er mit hoher Genauigkeit und bei bezüglich ihrer Größe und ihrer optischen Eigeneinfacher Handhabung sowohl in der X- Y-Richtung schäften so zu gestalten, daß keine allzu genaue einer Ebene als auch in der Θ-Drehrichtung betätigt Justierung notwendig wird, während insbesondere werden kann, wobei zudem der Aufbau des Mani- 25 bei der mit zwei Scheiben arbeitenden Vorrichtung pulators relativ einfach sein soll und die Notwendig- eine einwandfreie Anzeige nur dann gewährleistet ist, keit einer genauen Justierung weitgehend entfällt. wenn diese zwei Scheiben genau aufeinander abge-

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfin- stimmt sind.

dung vorgeschlagen, den Manipulator der eingangs Weitere Merkmale des Manipulators gemäß der

erwähnten Art so auszubilden, daß im Lichtweg 30 Erfindung, welche zweckmäßige Weiterbildungen dar-

zwischen einer Lichtquelle und einem Empfänger ein stellen, ergeben sich aus den Unteransprüchen,

mit einer Welle verbundenes optisches Filter ange- Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele

ordnet ist, das seinen Absorptions- oder Reflexions- von erfindungsgemäßen Manipulatoren an Hand dei

grad kontinuierlich oder stufenweise zur Änderung Fig. 2 bis 14 der Zeichnung beispielhaft näher

der auf den Lichtempfänger auftreffenden Licht- 35 erläutert,

menge ändert, daß das Ausgangssignal des Licht- Es zeigt:

empfängers in Impulse umwandelbar ist, deren Fre- F i g. 2 das Prinzip eines erfindungsgemäßen

quenz proportional zur Größe des Ausgangssignals Manipulators,

ist und mit denen die Geschwindigkeit des Stell- F i g. 3 einen X- y-Manipulator entsprechend dei

motors kontinuierlich steuerbar ist. und daß eine 4° Erfindung,

Einrichtung zur Unterscheidung der Bewegungsrich- F i g. 4, 5 und 6 eine perspektivische Ansicht und

tung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Ansichten von oben eines Ausführungsbeispiels eines

Auslenkrichtung der Welle aus einer Ruhestellung X- ^-Manipulators,

unterschiedliche Signale abgibt. F i g. 7, 8 und 9 einen Schnitt und Ansichten vor

Mit einem erfindungsgemäßen Manipulator, bei 45 oben eines Ausführungsbeispiels eines Θ-Manipula-

dem ein elektrooptisches System und ein kontakt- tors,

loses Antriebssystem mit Geschwindigkeitssteuerung F i g. 10, 11, 12 und 13 Schnitte, Ansichten von Anwendung findet, können in einfacher Weise Ein- oben und perspektivische Ansichten wesentlicher Teile Stellungen sowohl in .Y-y-Richtung als auch in der von anderen Ausführungsbeispielen und
0-Drehrichtung mit einer Genauigkeit durchgeführt 50 Fig. 14 in einer Ansicht von oben den Betriebswerden, die besser als 0,5 μπι ist. Da die Steuerung führer und den Betätigungsmechanismus eines X-Y-geschwindigkeitsabhängig erfolgt, können mit dem und eines ©-Manipulators und die Richtungen, in Manipulator Einstellungen in kürzester Zeit mit hoher denen der Manipulator durch den Betriebsführei Genauigkeit durchgeführt werden, auch wenn die betätigt werden kann.

Stellung des zu richtenden Gegenstandes weit ent- 55 Zur besseren Übersicht sei eine Zusammenfassung

fernt von der Sollstellung ist. Benutzt der Betriebs- der in den Figuren verwendeten Bezugsziffern voran-

führer hierbei zur Überwachung eine Fernseheinrich- gestellt. Es bedeutet
tung, so kann mit Fernsteuerung gearbeitet werden,

wodurch der Einfluß von Staub und Fremdpartikeln 1,1-1,1-2, 1-3, 1-4 ... Lichtquellen;

ausgeschaltet ist. 60 2, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 ... Filter;

Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen 2r, 2r-l, 2r-2, 2r-3, 2t-·-- Stellen, wo dei

wird bei der Erfindung die unterschiedliche optische Photostrom Null ist;

Eigenschaft von Filtern ausgenutzt, wodurch gewähr- 2', 2'-l, 2'-2, 2'-3, 2'-4 ... Stellen, wo der Photoleistet ist, daß die interessierenden Verschiebungen strom einen bestimmten Wert A einnimmt;
jeweils genau erfaßt werden. Hierzu ist es ja nur 65 2", 2"-l, 2"-2, 2"-3, 2"-4 ... Stellen, wo dei erforderlich, die maßgebliche Differenz in den op- Photostrom das 1Ofache des Wertes A beträgt;
tischen Eigenschaften des Filters ausreichend groß 2,-I · · · Stellen, wo der Photostrom einen be· zu wählen. Beispielsweise kann sich die Reflexions- stimmten Wert R einnimmt;

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2_u-2 ... Stellen, wo der Photostrom einen be- strom des Lichtempfängers 3 in Impulse überführt

stimmten Wert U annimmt; wird, deren Frequenz der Stromstärke des Photo-

3, 3', 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 ... Lichtempfänger; stromes proportional ist. Mit einem Schaltkreis 8 zur

4, 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 ... Permanentmagneten; Richtungsunterscheidung wird mit Hilfe der Ein- und 5 ... magnetische Abschirmungen; 5 Ausstellung des Schalters 6 der Richtungssinn fest-6,6-1,6-2,6-3,6-4... Schalter; gestellt. Über einen Antriebsschaltkreis 9 wird ein

7 ... Strom-Frequenz-Wandler; Stellmotor 10 in Abhängigkeit von Signalen des 7-1 ... Strom-Frequenz-Wandler in der -Y-Rich- Strom-Frequenz-Wandlers 7 und des Schaltkreises 8 tung; für die Richtungsunterscheidung betrieben.

7-2 ... Strom-Frequenz-Wandler in der F-Rich- io Das von der Lichtquelle 1 ausgesandte Licht durch-

tung; strahlt das Filter 2 und fällt auf den Lichtempfänger 3.

8 ... Richtungsdiskriminatoren; Das Filter 2 ist so ausgebildet, daß bei einer horizon-8-1 ... Richtungs-Diskriminatoren in der Z-Rich- talen Verschiebung in Richtung des Pfeiles X aus der tung; in der Figur gezeigten Stellung 2' in die Stellung 2" 8-2 ... Richtungs-Diskriminatoren in der F-Rich- 15 sich der Photostrom des Lichtempfängers 3 gerade um tung; den Faktor 10 ändert. In dem Teil des Filters 2, der

9 ... Antriebsschaltkreis für den Stellmotor; zwischen den Abschnitten 2' und 2" liegt, ändert sich 9-1 ... Antriebsschaltkreis für den Stellmotor der Absorptionsgrad des Filters linear und kontider Z-Richtung; nuierlich oder gleichförmig stufenweise. Arbeitet der 9-2 ... Antriebsschaltkreis für den Stellmotor 20 Strom-Frequenz-Wandler 7 innerhalb des benötigten der F-Richtung; Arbeitsbereiches linear, so entspricht dem Abschnitt 2"

10 ... Stellmotor; des Filters 2 eine Pulszahl, die lOmal größer ist als 10-1 ... Stellmotor für die X-Richtung; die des Abschnitts 2'. Ändert sich außerdem die Ab-10-2 ... Stellmotor für die 7-Richtung; sorptionsrate des Filters kontinuierlich oder sind bei

11 ... Spannungsquelle mit konstanter Span- as stufenförmiger Änderung der Absorptionsrate genünung; gend viele Stufen in der Fläche vorhanden, die von

12 ... Welle; dem Licht durchstrahlt wird, das auf den Lichtemp-

13 ... Feder; fänger auftritt, so ändert sich die Pulszahl bei einer 14,14'... Bedienungsknöpfe; Verschiebung des Filters kontinuierlich. Es wurde 15 ... Lager; 30 bereits erwähnt, daß das Filter 2 und die magnetische

16, 16' ... Mikroschalter; Abschirmplatte 5 nach beiden Seiten zu bewegen

17, 17' ... Mikrotaster; bzw. zu verschieben sind. Befindet sich das Filter 2 18 ... Träger für die Feineinstellung; in einer Stellung, in der entweder der Abschnitt 2' 19, 19' ... Schaltpulte; oder der Abschnitt 2" sich zwischen der Lichtquelle 1 20 ... Betriebsführer; 35 und dem Lichtempfänger 3 befindet, so wird der α ... Stellung mit den Koordinaten (r, w); Permanentmagnet 4 durch die magnetische Abschirm- a' ... Stellung mit den Koordinaten (v, w); platte 5 abgeschirmt, und der Schalter 6 bleibt in

0, O' ... Arbeitsstellungen; seiner Stellung »aus«. Wird das Signal »aus« von dem

0₁, O₂, O₃, O₄, O\, O\, O'a, 0'₄ ... Verbin- Schalter 6 zu dem Schaltkreis 8 für die Richtungsdungspunkte; 4° Unterscheidung geführt, so wird mit einem logischen P... Drehpunkt; Schaltkreis dafür gesorgt, daß der Photostrom des Q ... Punkt auf dem Schenkel O₁O₃; Lichtempfängers 3 in Impulse umgewandelt wird und Q' ... Punkt auf dem Schenkel 0\0'₃; ein Signal zur Umdrehung in die eine oder andere X ... Bewegungsrichtung; Richtung am Antriebsschaltkreis9 für den Stell- Y ... Bewegungsrichtung. *5 motor liegt. Erhält man ein Signal »ein« vom Schalter 6, so wird mit dem logischen Schaltkreis verhin-

F i g. 2 zeigt das Prinzip des erfindungsgemäßen dert, daß der Photostrom des Lichtempfängers 3 in Manipulators. Angeordnet sind eine Lichtquelle 1, Impulse umgewandelt wird, und am Antriebsschaltbeispielsweise eine Lumineszensdiode, ein optisches kreis 9 für den Stellmotor liegt kein Signal für den Filter, das senkrecht zur optischen Achse liegt und 50 Drehsinn. Damit kann eine Richtungsunterscheidung in waagerechter Richtung bewegt werden kann, und automatisch ausgeführt werden. Der Antriebsschaltein Lichtempfänger 3, der gegenüber der Licht- kreis 9 betreibt den Stellmotor 10, wenn er Impulse quelle 1 befestigt ist. Das Filter 2 ist zwischen Licht- von dem Strom-Frequenz-Wandler 7 und ein Signal quelle 1 und Lichtempfänger 3 angeordnet, und die des Schaltkreises 8 für die Richtungsunterscheidung Anordnung ist so ausgebildet, daß außer dem von 55 erhält. In einem betriebsfähigen Manipulator müssen der Lichtquelle 1 ausgesandten Licht kein weiteres mehrere der eben beschriebenen Vorrichtungen ver-Licht auf den Lichtempfänger 3 fällt. Weiterhin ent- eint sein. Ein solcher Manipulator soll im folgenden hält die Vorrichtung einen fest angeordneten Per- beschrieben werden.

manentmagneten 4. Neben dem Permanentmagneten 4 Die F i g. 3 zeigt einen Manipulator, mit dem

liegt als Führungsschalter ein Magnetschalter 6, und 60 eine Einstellung in der Z-7-Richtung einer Ebene zwischen dem Permanentmagneten 4 und dem Schal- möglich ist. Dabei wird die Beschreibung von Bauter 6 ist eine magnetische Abschirmplatte 5 einge- teilen unterlassen, die die gleichen Bezugszahlen wie fügt, die ebenfalls in horizontaler Richtung zu bewe- in F i g. 2 besitzen und die bereits im Zusammengen ist. Das Filter 2 und die magnetische Abscbirm- hang mit F i g. 2 besprochen wurden. Mit einer platte 5 sind so miteinander verbunden, daß sie bei 65 Spannungsquelle 11 konstanter Spannung wird die einer Bewegung die gleiche Richtung in der gleichen Leuchtstärke der Lichtquelle 1 konstant gehalten. Entfernung zurücklegen. Vorgesehen ist weiterhin Ein Filter 2 und eine magnetische Abschirmplatte 5 ein Strom-Frequenz-Wandler 7, mit dem der Photo- sind an »iner Welle 12 befestigt und damit so ange-

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ordnet, daß sie um die gleiche Entfernung in die Unterscheidung ein Signal für eine Drehung im Uhrgleiche Richtung verschoben werden können. Der zeigersinn dem Schaltkreis 9 für den Antrieb des Abschnitt 2_T des Filters 2 ist für Licht undurchlässig. Stellmotors zugeführt, und der Photostrom der Der Abschnitt 2' kann von einer kleinen Lichtmenge Größe A des Lichtempfängers 3-1 wird mit dem des Lichtes der Lichtquelle 1 durchdrungen werden, 5 Strom-Frequenz-Wandler 7 in Impulse transformiert, und die Lichtmenge des von der Lichtquelle 1 abge- die eine Frequenz besitzen, die proportional zur strahlten Lichtes, die den Abschnitt 2" durchdringen Größe A des Photostromes ist. Diese Impulse liegen kann, beträgt gerade das lOfache der Lichtmenge, ebenfalls am Schaltkreis 9 für den Antrieb des SteJldie den Abschnitt 2' durchstrahlen kann. Der Teil motors. Falls die Pulsfrequenz gleich P ist, so wird des Filter 2, der zwischen den Abschnitten 2' und 2" io der Stellmotor 10 vom Antriebsschaltkreis 9 im Uhrliegt, ist so ausgebildet, daß sein Absorptionsgrad zeigersinn mit einer Frequenz P angetrieben, sich' kontinuierlich oder stufenförmig ändert. Eine Wird die Welle 12 in der Richtung des Pfeiles X Feder 13 ist so angeordnet, daß die Stellung der Mit- so weit weiterbewegt, daß der Abschnitt 2" des FiI-tellinie der Welle 12 sich immer in gleichem Abstand ters 2 gerade über dem Lichtempfänger 3-1 liegt, von den Mittelpunkten der Lichtempfänger 3-1 und 15 dann wird von diesem Lichtempfänger 3-1 ein Photo-3-2 befindet, falls keine äußere Kraft an der Welle 12 strom erzeugt, dessen Stärke das lOfache der Photoangreift. Bei dem in der F i g. 3 gezeigten Zustand Stromstärke A beträgt, die man erhält, wenn sich der sind die Photoströme der Lichtempfänger 3-1 und Abschnitt 2' über dem Lichtempfänger 3-1 befindet. 3-2 gleich O₁. Da das Magnetfeld des Permanent- Die Stärke des Photostroms beträgt dann also 10/4. magneten 4 durch die magnetische Abschirmplatte 5 ao Gleichzeitig verändert sich der Photostrom, der von abgeschirmt wird, befinden sich die Magnetschalter dem Lichtempfänger 3-2 abgegeben ist, nicht, und 6-1 und 6-2 in der Stellung »aus«. Demzufolge erhal- seine Stärke ist immer noch größer als 1OA. Auch ten die Strom-Frequenz-Wandler 7 und der Schalt- der Schalter 6-1 bleibt in der Stellung »aus« und der kreis 8 für die Richtungsunterscheidung keine Ein- Schalter 6-2 in der Stellung »ein«. Die Frequenz der gangssignale, und der Antriebsschaltkreis 9 für den »5 von dem Strom-Frequenz-Wandler 7 abgegebenen Stellmotor arbeitet nicht. Impulse beträgt 1OP und das Ausgangssignal des Wird die Welle 12 in der Richtung des Pfeiles X Schaltkreises 8 für die Richtungsunterscheidung repräso weit bewegt, daß der Abschnitt 2' des Filters 2 sentiert immer noch eine Drehung im Uhrzeigersinn, sich üb .τ dem !.ichtempf anger 3-1 befindet, dann Daher bewirkt der Antriebsschaltkreis 9 für den durchstrahlt Licht von der Lichtquelle 1 den Ab- 30 Stellmotor 10 eine Umdrehung im Uhrzeigersinn mit schnitt 2', erreicht den Lichtempfänger 3-1, und ein der Pulsfrequenz 1OP.

Photostrom einer bestimmten Größe, beispielsweise Es wurde bereits erwähnt, daß der Absorptionsder Größe A, wird erzeugt. Auf der anderen Seite der grad des Teils des Filters 2, der zwischen den AbAnordnung bewegt sich dabei der Abschnitt 2 τ des schnitten 2' und 2" liegt, so eingestellt ist, daß bei Filters aus dem Strahlenkegel der Lichtquelle 1 her- 35 einer entsprechenden Filterstellung die Pulsfrequenz aus, so daß der Lichtempfänger 3-2 vom Licht der jeden Wert zwischen P und 1OP einnehmen kann. Lichtquelle ungehindert bestrahlt wird und einen Die Rotationsgeschwindigkeit des Stellmotors 10 kann Photostrom erzeugt, der mehr als lOmal so groß wie daher kontinuierlich verändert werden, der Photostrom A ist, den man mit dem Lichtemp- Um eine Einstellung in der X- Y-Richtung durchfänger 3-1 erhält. Gleichzeitig befindet sich der Schal- 40 führen zu können, ist es nötig, eine Unterscheidung ter6-l in der Stellung »aus«, und der Schalter 6-2 der Vorzeichen +X, —X, +Y und — Y vorzunehmen, befindet sich in der Stellung »ein«, da das Magnet- Zu diesem Zweck sind zwei der in F i g. 3 gezeigten feld des ihm zugeordneten Permanentmagneten 4 Vorrichtungen senkrecht zueinander angeordnet und nicht mehr mit der magnetischen Abschirmplatte 5 durch jeweils unabhängige Steuersysteme parallel abgeschirmt wird. Der Photostrom der Größe A des 45 betrieben. Betrachtet man ein zweidimensionales Lichtempfängers 3-1 und der Photostrom des Licht- X- /-Koordinatensystem, das senkrecht zur Mittelempfängers 3-2, der größer als 10/1 ist, liegen als achse der Welle 12 steht, die sich in gleicher Ent-Eingangssignale am Strom-Frequenz-Wandler 7. Ein fernung von jedem der Lichtempfänger befindet, so »aus«-Signal des Schalters 6-1 und ein »ein«-Signal ermöglicht eine Verschiebung der Welle 12 eine Unterdes Schalters 6-2 sind als Eingangssignale dem Schalt- 50 scheidung der Vorzeichen +X, -X, +Y und — Y. kreis 8 für die Richtungsunterscheidung zugeführt. Außerdem erhält man mit der veränderten Stellung Wird vom Schalter 6-2 ein »em«-Signal dem Schalt- der Welle 12 Impulsfrequenzen für die X- und die kreis 8 für die Richtungsunterscheidung zugeführt, so Y-Richtung. Die Richtung der Bewegung der Welle wird mit einem logischen Schaltkreis bewirkt, daß ermöglicht die Richtungsunterscheidung und bestimmt der Photostrom des Lichtempfängers 3-1, der auf der 55 das Vorzeichen der Drehbewegung der Stelhnotorei anderen Seite der Welle 12 angeordnet ist, in Impulse für die A'-Richtung und die 7-Richtung. Die Bewegung umgewandelt wird, und daß ein Signal für eine Dre- der Welle 12 erzeugt Impulsfrequenzen für die Z-Richhung, beispielsweise im Uhrzeigersinn, am Antriebs- tung und die F-Richtung, die proportional sind zui schaltkreis 9 für den Stellmotor liegt. Wird ein »ein«- Länge der Verschiebung, und damit ist die Rotations Signal von dem Schalter6-1 dem Schaltkreise für 60 geschwindigkeit der Impulsmotoren für die Z-Rich die Richtungsunterscheidung zugeführt, so wird mit tung und die F-Richtung bestimmt Die Impuls dem logischen Schaltkreis bewirkt, daß der Photo- motoren für die /Sf-Richtung und die y-Richtung sine strom des Lichtempfängers 3-2 in Impulse umgewan- beispielsweise mit Einstellvorrichtungen ausgerüstet delt wird und ein Drehsignal für die zum Uhrzeiger- die sich exakt in der gleichen Richtung wie die WeDi sinn entgegengesetzte Richtung am Antriebsschalt- 65 12 mit einer Geschwindigkeit bewegen, die propor kreis 9 für den Stellmotor liegt. Im oben besprochenen tional zur Verschiebungsstrecke der Welle 12 ist. Fall, in dem der Schalter6-2 in der Stellung »ein« ist, Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen ein Ausfüh wird daher vom Schaltkreise für die Richtungs- rungsbeispiel eines ΛΓ-F-Manipulators. Ein drehbare

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Knopf 14 ist über ein Lager 15 mit einer Welle 12 in und 2-4 und die Lichtempfänger 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4.

Eingriff. Rückstellfedern 13 sind so angeordnet, daß In F i g. 6 sind die magnetische Abschirmplatte 5

ohne eine angreifende äußere Kraft die Mittelachse und die Magnetschalter 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 darge-

der Welle 12 durch eine Linie verläuft, die in gleicher stellt.

Entfernung von den Lichtempfängern 3-1, 3-2, 3-3 5 Die Fig. 5a und 6a zeigen einen Zustand, in und 3-4 ist. Diese Linie wird im folgenden als die dem der Knopf 14 der F i g. 4 nicht bewegt worden Ruhestellung bezeichnet. Die Welle 12 dreht sich bei ist. Das bedeutet, daß sich die Welle 12 in der Ruheeiner Drehung des Knopfes 14 nicht mit. Ein recht- stellung befindet. In der Fig. 5b und 6b ist ein winkeliges Koordinatensystem ist in einer Ebene auf- Zustand gezeigt, in dem der Knopf 14 in eine Stelgespannt, die senkrecht zur Mittelachse der Welle 12 io lung mit den Koordinaten r, u im ersten Quadranten liegt. Der Ursprung des Koordinatensystems liegt in des rechtwinkeligen Koordinatensystems verschoben der Mittelachse und die Koordinatenachsen seien, wie worden ist. Die Filter 2-1, 2-2, 2-3 und 2-4 sind recht-F ig. 4b zeigt, mit +X, —X, +Y und — Y be- winkelig zueinander angeordnet, um die Bewegung zeichnet. Mit einem Mikroschalter 16, der im Knopf sowohl in X- als auch in y-Richtung erfassen zu 14 angeordnet ist, kann ein Antriebsschaltkreis 9-1 15 können. Der Absorptionsgrad der Filter ändert sich, für einen Stellmotor für die A'-Richtung und ein wie F i g. 2 und 3 zeigten, kontinuierlich oder stu-Antriebsschaltkreis 9-2 für einen Stellmotor für die fenweise. Die Abschnitte 2^-1, 2_T-2, 2r-3 und 2^-4 Y-Richtung betätigt werden. Hierauf wird im folgen- sind für das Licht der Lichtquellen 1-1, 1-2, 1-3 und den noch eingegangen werden. Mit einem Mikro- 1-4 völlig undurchlässig. Die Abschnitte 2'-l, 2'-2, schalter 17 kann ein einziger Stromstoß oder Impuls 20 2'-3 und 2'-4 der Filter können nur von einer so an einem Stellmotor 10-1 für die A'-Richtung oder kleinen Lichtmenge durchstrahlt werden, daß der an einen Stellmotor 10-2 für die Y-Richtung gelegt Photostrom der entsprechenden Lichtempfänger nur werden. Das Aufschalten dieses Impulses erfolgt für die Stärke A besitzt. Die Abschnitte 2"-l, 2"-2, 2"-3 jeden Motor unabhängig vom anderen Motor und und 2"-4 der Filter sind für eine Lichtmenge durchermöglicht einen Antrieb mit einem einzigen Strom- 25 lässig, mit der ein Photostrom erhalten wird, der das stoß bzw. Impuls. Die Vorrichtung nach der Figur lOfache des Photostroms beträgt, den man bei Durchweist außerdem folgende Bauteile auf, wobei gleiche strahlung der Abschnitte 2'-l, 2'-2, 2'-3 und 2'-4 Bauteile jeweils die gleiche Charakteristik aufweisen: erhält. Die Stärke dieses Photostroms beträgt also Lumineszensdioden 1-1, 1-2, 1-3 und 1-4; Filter Z-I, 10/4.

2-2, 2-3 und 2-4; Siliziumphotodioden 3-1, 3-2, 3-3 30 In der Fig. 5a sind die Lichtempfänger 3-1, 3-2, und 3-4 als Lichtempfänger; Permanentmagnete 4-1, 3-3 und 3-4 gerade von den Abschnitten der Filter 4-2, 4-3 und 4-4; Schalter 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4; eine 2r-l, 2r-2, 2?-3 und 2r-4 abgedeckt, die nicht lichtmagnetische Abschirmplatte 5; einen Strom-Frequenz- durchlässig sind. Der Photostrom jedes Lichtemp-Wandler7-1 für die A'-Richtung; einen Strom-Fre- fängers ist daher gleich Null. In der Fig. 6a sind quenz-Wandler 7-2 für die Y-Richtung; einen Schalt- 35 alle Schalter 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 wegen der Abkreis 8-1 für die Richtungsunterscheidung in der schirmung durch die magnetische Abschirmplatte 5 A'-Richtung und einen Schaltkreis 8-2 für die Rieh- in der Stellung »aus«. Wird daher der Mikroschalter tungsunterscheidung in der Y-Richtung. Ein An- 16 eingeschaltet, so wird weder der Stellmotor 10-1 triebsschaltkreis 9-1 für den Stellmotor für die A'-Rich- für die A'-Richtung noch der Stellmotor 10-2 für die tung wird in Abhängigkeit von Eingangssignalen be- 40 Y-Richtung betätigt.

trieben, die er von dem Strom-Frequenz-Wandler 7-1 Wird der Mittelpunkt des Knopfes 14 in eine Stel- und dem Schaltkreis 8-1 für die Richtungsunterschei- lung mit den Koordinaten (r, u) bewegt, wie in der dung in der A'-Richtung erhält. Ein Antriebsschalt- Fig. 5b dargestellt ist, so hat der Photostrom des kreis 9-2 für einen Stellmotor in der Y-Richtung wird Lichtempfängers 3-1 die Stärke jR, der Photostrom in Abhängigkeit von Eingangssignalen betrieben, die 45 des Lichtempfängers 3-2 die Stärke U und die Photoer von dem Strom-Frequenz-Wandler 7-2 und dem ströme der Lichtempfänger 3-3 und 3-4 besitzen eine Schaltkreis 8-2 für die Richtungsunterscheidung in Stärke, die größer als 1OA ist. Die Photostromstärder y-Richtung erhält. Außerdem ist in F i g. 4c ken R und U sind durch die folgenden Beziehungen eine Feinstellvorrichtung 18 für Halbleiterplättchen begrenzt:

bzw. Unterlagen, Trockenplatten und Masken vor- 50 A < R < WA A < U <\0A.
gesehen, die von dem Stellmotor 10-1 für die A'-Richtung und dem Stellmotor 10-2 für die y-Richtung Die Schalter 6-1 und 6-2 in Fig. 6b sind magneangetrieben wird. tisch abgeschirmt und dementsprechend in der Stel-

Die in den Fig. 4a bis 4c dargestellte Vorrich- lung »aus«. Da die magnetische Abschirmung5 die

tung kann nach dem Prinzip, das im Zusammenhang 55 Permanentmagneten 4-3 und 4-4 nicht mehr über·

mit F i g. 2 und 3 geschildetr wurde, in folgender deckt, sind die Schalter 6-3 und 6-4 nicht mehr von

Weise betrieben werden: Wird der Knopf 14 in eine Magnetfeld abgeschirmt und befinden sich daher ir

beliebige Stellung des rechteckigen Koordinaten- der Stellung »ein«. Die Vorrichtung ist so ausgebil·

systems der obenerwähnten Ebene gebracht, so wird det, daß bei der Stellung »ein« des Schalters 6-3 dei

entsprechend den Koordinatenwerten der Mittelachse 60 Photostrom des Lichtempfängers 3-1 in Impulse über

des Knopfes 14 ein Signal für die Richtung und die führt wird, die die Richtung +X (Drehung im Uhr

Geschwindigkeit der Bewegung an den Stellmotor zeigersinn) repräsentieren, und daß bei der Stellung

10-1 für die ΑΓ-Richtung und den Stellmotor 10-2 für »ein« des Schalters 6-1 der Photostrom des Lichtemp

die y-Richtung vermittelt. fängers 3-3 in Impulse umgewandelt wird, die di(

Eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise 65 Richtung —X (Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn

des abgehandelten Ausführungsbeispieles wird im repräsentieren. Weitere logische Schaltkreise sind ange

folgenden im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 ordnet, die in der gleichen Weise bezüglich der Licht

gegeben. Die F i g. 5 zeigt die Filter 2-1, 2-2, 2-3 empfänger 3-2 und 3-4 wirken. In der Stellung mi

13 14

den Koordinaten (r, u) sind die Schalter 6-3 und 6-4 zugeführt werden kann, wenn wenigstens einer de in der Stellung »ein«. Der Schaltkreis 8-1 für die Schalter 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 in der Stellung »ein Richtungsunterscheidung in der A'-Richtung wird ist. Steht der Knopf 14 im Punkt α (r, u) oder in daher das Vorzeichen \-X feststellen, und der Schalt- Punkt a' (v, w), so befinden sich die Schalter 6-3 unc kreis 8-2 für die Richtungsunterscheidung in der 5 6-4 in der Stellung »ein«. Damit können die Schalt y-Richtung wird das Vorzeichen + Y vorgeben. Vom kreise 8-1 und 8-2 zur Richtungsunterscheidung füi Strom-Frequenz-Wandler 7-1 für die A'-Richtung wird die A'-Richtung und die 7-Richtung die Vorzeicher ein Photostrom R in Impulse umgewandelt, den man +X und + Y feststellen. Wegen der Betätigung dei erhält, wenn Licht durch den Abschnitt 2r-l des FiI- Antriebsschaltkreise 9-1 und 9-2 für die Stellmotors ters 2-1 auf den Lichtempfänger 3-1 fällt. Der Strom- io der A'-Richtung und der F-Richtung werden danc Frequenz-Wandler 7-2 für die F-Richtung wandelt die Stellmotoren 10-1 und 10-2 für die Ä"-Richtun£ einen Photostrom U in Impulse um, den man erhält, und die K-Richtung jeweils eine durch den StrorastoC wenn Licht den Abschnitt 2_u-2 des Filters 2-2 durch- begrenzte Drehung mit dem Vorzeichen +X oder + It strahlt und den Lichtempfänger 3-2 erreicht. Falls vollführen. Daraus folgt, daß sich der Feinstellträgei die Anzchl der entsprechenden Impulse R' und U' 15 18 in der Richtung tan Θ — 1/1, d. h. in der Richbeträgt, so besteht in diesem Zustand zwischen den tung Θ = 45° im ersten Quadranten bewegt. Photoströmen und Impulsfrequenzen folgende Be- Die F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines

Ziehung: Θ-Manipulators. Dargestellt ist der Bedienungsknopf

U U' 14 des Θ-Manipulators, Mikroschalter 16 und 17 und

~jjT ⁼ ~dT■ 20 eine Welle 12, die am Mittelpunkt des Knopfes 14

befestigt ist. Greift keine Drehkraft am Knopf 14 an,

Es ist erforderlich, daß der Stellmotor 10-1 für die so wird die Welle 12 durch die Feder 13 in einer A'-Richtung und der Stellmotor 10-2 für die K-Rich- festen Stellung, der sogenannten Ruhestellung, gehaltung jeweils nur dann betätigt wird, wenn eine Ein- ten. Ein Filter ändert das ihn durchscheinende Licht stellung der maskierten Trockenplatten oder der mas- 25 kontinuierlich oder stufenweise, falls er gedreht wird, kierten Halbleiterplättchen vorzunehmen ist. Aus Eine Lichtquelle 1 und ein Lichtempfänger 3 liegen diesem Grund ist ein Schalter 16, der in Fig. 4c sich gegenüber, und zwischen ihnen ist der Filter in gezeigt ist, dem Antriebsschaltkreis 9-1 für den Stell- konstantem Abstand von der Mittelachse der Welle motor für die A'-Richtung und dem Antriebsschalt- 12 angeordnet. Außerdem zeigt die F i g. 7 einen kreis 9-2 für den Stellmotor für die Y-Richtung vor- 30 Permanentmagneten 4, eine magnetische Abschirmgeschaltet. Nur falls sich der Schalter 16 in der Stel- platte 5, mit der das Magnetfeld des Permanentlung »ein« bsfindet, werden die Stellmotoren 10-1 und magneten 4 abgeschirmt wird, und einen Magnet- 10-2 vom zugehörigen Antriebsschaltkreis 9-1 und schalter 6. Mit einer Spannungsquelle 11, die eine 9-2 betätigt. Wird der Mikroschalter 16 in die Stel- konstante Spannung liefert, wird die Lichtquelle 1 lung »ein« gebracht, so bewegt sich die Feinstellvor- 35 gespeist, die beispielsweise eine lichtemittierende richtung 18 wegen der Betätigung der Stellmotoren Diode sein kann. Das Licht der Lichtquelle 1 durch- 10-1 und 10-2 fir die Ä'-Richtung und die y-Richtung strahlt das Filter 2 und fällt auf den Lichtempfänger 3. in Abhängigkeit von den Koordinaten (r, w) des Punk- Der Photostrom des Lichtempfängers 3 wird mit tes α in die Richtung einem Strom-Frequenz-Wandler 7 in Impulse über-

Jj, 40 führt. Durch die Stellungen »ein« oder »aus« des

Θ = tan"¹ —- Schalters 6 wird mit einem Schaltkreis 8 zur Rich-

R' tungsunterscheidung der Richtungssinn der Drehung

mit der Geschwindigkeit festgestellt. Ein entsprechendes Eingangssignal wird

dem Antnebsschaltkreis 9 fur den Stellmotor zuge-

K · V(U⁷)²'■ + (k'y (K: Konstante). *5 führt. Der Antnebsschaltkreis 9 für den Stellmotor

treibt den Stellmotor 10 mit einer Geschwindigkeit

Wird der Knopf 14 zu einem Punkt a' mit den und mit einem Drehsinn an, die durch die Pulsfre-Koordinaten (v, w) weiterbewegt, der sich auf einer quenz der vom Strom-Frequenz-Wandler 7 erzeugten Geraden durch den Punkt α und den Ursprung des Impulse und das Richtungssignal des Schaltkreises 8 Koordinatensystems befindet, so ist die Photostrom- 50 für die Richtungsunterscheidung festgelegt sind. Mit stärke des Lichtempfängers 3-1 gleich V, wobei V dem Stellmotor 10 wird ein drehbarer Träger 18 begrößer als R ist, und die Photostromstärke des Licht- wegt. Es ist erforderlich, daß der Träger 18 nur dann empfängers 3-2 ist gleich W, wobei W größer als U gedreht werden kann, wenn die Einstellung einer ist. Die Pulsfrequenzen V und W, die man in der maskierten Trockenplatte oder einer maskierten bereits besprochenen Weise durch die Strom-Fre- 55 Unterlage bzw. eines maskierten Halbleiterplättchens quenz-Wandlung erhält, genügen daher den folgen- erfolgen soll. Deswegen ist dem Antnebsschaltkreis 9 den Beziehungen: für den Stellmotor ein Schalter 16 so vorgeschaltet,

... .., .,, daß nur in der Stellung »ein« des Schalters 16 der

— = _i_ — _t Stellmotor 10 von dem Antriebsschaltkreis 9 für den

R R' W 60 Stellmotor betätigt werden kann. Außerdem ist ein

Schalter bzw. Taster 17 vorgesehen, der in seiner

K · ]/(U'Y + (R')² < K])(V¹Y + (W¹Y. Stellung »ein« nur einen Stromstoß oder einen Impuls

dem Stellmotor 10 aufprägt. Der Drehsinn der Rota-

Der Feinstellträger 18 bewegt sich daher mit einer tion ist durch den Schaltkreis 8 für die Richtungsgrößeren Geschwindigkeit. Ein Schalter bzw. Taster 65 Unterscheidung festgelegt.

ist so angeordnet, daß mit diesem Schalter den In der eben beschriebenen Vorrichtung wird die

Stellmotoren 10-1 und 10-2 für die Ä'-Richtung und Impulsfrequenz, die man durch die Drehung des die y-Richtung ein Stromstoß bzw. Impuls nur dann Knopfes 14 um seinen Mittelpunkt erhält, und das

2 254 154 [Q

15 16

Signal, das den Drehsinn repräsentiert, dem Stell- Diode und einem Lichtempfänger 3 angeordnel

motor 10 zugeführt, und man erhält einen Bewegungs- Bewegt sich die lichtemittierende Diode 1 und de

ablauf, der dem Prinzip, das im Zusammenhang mit Lichtempfänger 3 aus der Stellung 3 in die Stellung 3

F i g. 2 besprochen wurde, entspricht. relativ zum Filter 2, d. h. in der Richtung X, si

Die F ι g. 8 zeigt die Relativstellung eines FiI- 5 wächst die Menge des durchgelassenen Lichtes un ters 2, das in Pfeilnchtung um die WeUe 12 eines den Faktor 10. Bei einer Bewegung in die Richtung ] ©-Manipulators drehbar ist. Außerdem ist ein fest- bleibt die Menge des durchgelassenen Lichts kon stehender Lichtempfänger 3 gezeigt. Der Abschnitt 2r stant. Ein Diagramm zeigt die Beziehung zwiscbei des Filters 2 ist lichtundurchlässig. Der Abschnitt 2' der Stellung in Z-Richtung relativ zum Filter 2 un< ist nur fur eine so kleine Lichtmenge durchlässig, daß io der zugehörigen Stromstärke des Lichtempfängen: der Photostrom des Lichtempfängers 3 nur die Dem Diagramm ist zu entnehmen, daß die Photo Stärke A besitzt. Der Abschnitt 2" kann von einer so Stromstärke der Stellung in der Z-Richtung propor großen Lichtmenge durchstrahlt werden, daß der tional ist. Die Durchlässigkeitsdichte eines photo erhaltene Photostrom das lOfache des Photostroms graphischen Filmes oder einer photographischer beträgt, den man bei Durchstrahlung des Abschnit- 15 Trockenplatte ist durch den dekadischen Logarithms tes 2' erhält. Die Stärke dieses Photostroms beträgt des Kehrwertes des Durchlässigkeitsgrades T gege· daher IQA. Die Photoströme, die man bei Durch- ben: log,₀ \jT. Es ist schwierig, die Dichte des Filter: strahlung der Filterabschnitte erhält, die zwischen kontinuierlich oder stufenweise so zu ändern, da£ aem Abschnitt 2' und dem Abschnitt 2" liegen, ändern man Proportionalität zwischen der Relativstellung in sich bei Drehung des Filters kontinuierlich von einer ao ^-Richtung des Filters und der entsprechenden Photo-Photostromstärke A bis zur Photostromstärke 10/I. Stromstärke des Lichtempfängers erhält, wie sie im Falls mit der Photostromstärke A der Strom-Fre- Diagramm der Fig. 13 a gezeigt ist. Zur Abhilfe quenz-Wandler 7 eine Impulsfrequenz P' erzeugt, so kann ein Lichtempfänger mit einer größeren lichtkann mit der Anordnung jede Impulsfrequenz erhal- empfindlichen Oberfläche und folgende Filteranordten werden, die zwischen P' und 1OP" liegt. Damit a₅ nung eingesetzt werden: Die Fig. 13b zeigt, daß ist es möglich, die Anzahl der Impulse pro Zeitein- die Breite der schwarzen und weißen Streifen verheit zu steuern, die dem Stellmotor 10 zugeführt ändert wird, um die effektive Lichtdurchlässigkeit in werden, und dementsprechend ist die Rotations- ^-Richtung zu ändern. Bei einem solchen Filter ist geschwindigkeit des Stellmotors 10 zu steuern. es sehr leicht, Proportionalität zwischen der Relativ-

F i g. 9 zeigt Relativstellungen der magnetischen 30 stellung in A-Richtung des Filters und der entspre-

Abschirmplatte bezüglich eines Schalters 6. In der chenden Photostromstärke des Lichtempfängers ein-

Fig. 9a befindet sich der Knopf 14 in seiner Ruhe- zuhalten. Außerdem läßt sich die Charakteristik des

stellung, und die Stellung des Schalters 6 ist »aus«. Filters gleichförmig gestalten. Die Fig. 13 c zeigt

In Fig. 9b wurde der Knopf 14 in Richtung des ein Filter, das in folgender Weise hergestellt ist: Ein

Pfeiles X gedreht. Damit befindet sich der Schalter 6 35 harter Chromüberzug wird auf eine Glasplatte gelegt,

in seiner Stellung »ein«, womit der Richtungssinn der und dieser Chromüberzug wird mit einer lichtemp-

Rotation leicht festgestellt werden kann. findlichen Schicht versehen. Nach Belichtung und Ent-

Die F1 g. 10 zeigt den wesentlichen Teil eines wicklung der lichtempfindlichen Schicht wird die anderen Ausführungsbeispiels. Ein Filter 2 reflektiert Chromschicht geätzt, und nach diesem Arbeitsgang das Licht einer feststehenden Lichtquelle 1. Wird 40 erhält man bereits das fertige Filter. In der Figur das Filter 2 bewegt, so ändert sich die Menge des zeigen die gestrichelten Flächen die Chromstreifen, reflektierten Lichtes kontinuierlich oder stufenweise. wobei die gesamte Chromschicht aufgedampft wurde. Ein Lichtempfänger 3 ist so im Lichtweg des reflek- Das Muster besitzt die gleiche Konfiguration wie das tierten Lichtes angeordnet, daß seine lichtempfind- der Fig. 13b. Proportionalität zwischen der relaliche Oberfläche einen rechten Winkel mit der op- +5 tiven Stellung in Z-Richtung des Filters und dem tischen Achse des reflektierten Lichtes bildet. Daraus Photostrom ist gewährleistet, wobei der Photostrom resultiert, daß der Photostrom des Lichtempfängers 3 durch das Licht der Lichtquelle erhalten wird, das sich kontinuierlich oder angenähert kontinuierlich vom Filter reflektiert wird und auf den Lichtempfänändert. Nach einer Strom-Frequenz-Wandlung des ger trifft. In der K-Richtung bleibt die Photostrom-Photostroms können Betriebsschritte entsprechend 50 stärke unverändert.

dem im Zusammenhang mit F ig. 2 besprochenen Fig. 14 zeigt die Bedienung eines erfindungs-

Prinzip durchgeführt werden. gemäßsn Manipulators. Die Zeichnung zeigt Bedie-

In jedem der Ausführungsbeispiele die in Fig. 11 nungspulte 19 und 19' für einen X-Y- und einen und 12 gezeigt sind, ist eine lichtemittierende Diode, Θ-Manipulator. Mikroschalter 16 und 16' sind angebeispielsweise eine Lumineszensdiode 1, ein Licht- 55 ordnet, mit denen die Stellmotoren für die Zeitempfänger 3 und ein Filter 2 angeordnet. Die Menge spanne eingeschaltet werden können, die man zur des das Filter 2 durchscheinenden oder vom Filter 2 Einstellung der maskierten Trockenplatte und der reflektierten Lichtes ändert sich plötzlich sehr stark maskierten Unterlage benötigt. Außerdem sind Mikro- und mittels des plötzlichen Unterschieds in der Stärke schalter 17 und 17' vorgesehen, um den Stellmotoren des Photostroms des Lichtempfängers 3 kann ein 60 nur einen Stromstoß oder einen Impuls zuführen zu »ein-aus«-Signal für die Vorzeichenfeststellung der können. Der Betriebsführer 20 bewegt mit seiner Bewegungsrichtung oder des Drehsinns erhalten rechten Hand den Knopf 14 des X- K-Manipulators werden. in eine willkürliche Stellung in Richtung der Pfeile

Die Fig. 13a, 13b und 13c zeigen Einzelheiten und schaltet den Mikroschalter 16 ein um eine Einder obenerwähnten optischen Filter. Die Fig. 13a 65 stellung der maskierten Trockenplatte oder der maszeigt ein Filter, das eine photographische Trocken- kierten Unterlage in der Z-F-Ebene durchzuführen, platte oder ein photographischer Film ist. In der Mit seiner linken Hand dreht der Betriebsführer 20 Figur ist das Filter zwischen einer lichtemittierenden außerdem den Knopf 14' des ©-Manipulators in die

Richtungen der Pfeile und schaltet den Mikroschalter 16' ein, wenn er eine Einstellung der maskierten Trockenplatte oder der maskierten Unterlage in der Θ-Drehrichtung durchführen will. Es ist daher möglich, die Arbeitsschritte gleichzeitig mit beiden Hän» den durchzuführen.

Bei einem herkömmlichen, mechanischen Manipulator ist eine Einstellung der maskierten Trockenplatte oder der maskierten Unterlage nicht mit einer verkleinerten Bewegung des Knopfes des Manipula- ίο tors möglich. Aus diesem Grunde war das sehr genaue Einstellen einer maskierten Trockenplatte oder einer maskierten Unterlage praktisch unmöglich, und aus mechanischen Gründen war es sehr schwierig, eine Einstellung durchzuführen, wenn große Entfernungen zwischen aufeinanderfolgenden Stellungen der maskierten Trockenplatte oder der maskierten Unterlage zu überwinden waren. Außerdem ist bei zrr^hanischen Manipulatoren der Mechanismus für eine Einstellung in der A'-F-Richtung völlig verschieden ao vom Mechanismus für eine Einstellung in der Θ-Richtung, und die Methoden zur Grob- und Feineinstellung sind ebenfalls völlig unterschiedlich. Mechanische Manipulatoren besitzen daher den Nachteil einer komplizierten Betriebsweise und benötigen viel as Zeit für eine Einstellung. Mit dem erfindungsgemäßen Manipulator sind die Nachteile der mechanischen Manipulatoren dadurch überwunden, daß eine Geschwindigkeitssteuerung des Stellmotors mit einem elektrooptischen System durchgeführt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Manipulator kann eine Einstellung mit hoher Genauigkeit, die geringer als 0,5 μπ ist, erhalten werden, und bei dieser Einstellung kanu die Bewegung des Knopfes des Manipulators klein sein, so daß eine verkleinerte Ausführungsform mil geringem Gewicht verwendet werden kann.

Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Manipulator eine Geschwindigkeitssteuerung des Stellmotors vorgenommen, so daß eine Feineinstellung in kurzer Zeit auch dann erhalten werden kann, wenn die aufeinanderfolgenden Realtivstellungen der maskierten Trockenplatte oder der maskierten Unterlage weit voneinander entfernt sind. Wegen des elektrooptischen Systems kann der Betriebsführer mit Fernsteuerung arbeiten. Daher kann mit einer überwachenden Fernsehkamera der Einfluß von Staub vermieden werden, der vom Betriebsführer herrührt, und die Anstrengung des Betriebsführers wird vermindert. Es ist zu betonen, daß der erfindungsgemäße Manipulator nicht nur zur Herstellung integrierter Schaltkreise, sondern auch zur Herstellung von Mikroskopen, Projektoren, Meßinstrumenten usw. verwendet werden kann, wobei die Vorteile der Fernsteuerung erhalten bleiben, die darin liegen, daß schädliche Beeinflussungen durch den Betriebsführer ausgeschaltet sind. Möglich ist es auch, Gleichspannungsmotoren unterschiedlicher Art an Stelle eines mit Stromimpulsen betriebenen Motors zu verwenden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Manipulator, insbesondere für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen, mit wenigstens einer Lichtquelle und mindestens einem Lichtempfänger, dessen Ausgangssignal zur Ansteuerung von zumindest einem Stellmotor für die Bewegung des zu handhabenden Objektes dient, d a- i« durch gekennzeichnet, daß im Lichtweg zwischen einer Lichtquelle (1) und einem Lichtempfänger (3) ein mit einer Welle (12) verbundenes optisches Filter (2) angeordnet ist, das seinen Absorptions- oder Reflexionsgrad kont·- ¹S nuierlich oder stufenweise zur Änderung der auf den Lichtempfänger auftreffenden Ltchtmenge ändert, daß das Ausgangssignal des Lichtempfängers in Impulse umwandelbar ist, deren Frequenz proportional zur Größe des Ausgangssignals ao ist und mit denen die Geschwindigkeit des Stellmotors (10) kontinuierlich steuerbar ist, und daß eine Einrichtung (4 bis 6; 1 bis 3 in F i g. 11, 12) zur Unterscheidung der Bewegungsrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Auslenk- »5 richtung der Welle (12) aus einer Ruhestellung unterschiedliche Signale abgibt.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare (1-1, 3-1; 1-2, 3-2; 1-3, 3-3; 1-4, 3-4) aus Lichtquelle (1) und Lichtempfänger (3) vorgesehen sind, denen jeweils ein Filter (2) und eine Einrichtung zur Unterscheidung der Bewegungsrichtung (4 bis 6; 1 bis 3

in Fig. 11, 12) zugeordnet sind, und daß die Paare derart angeordnet sind, daß sie in unterschiedlichen Bewegungsrichtungen der Welle (12) wirken.