JP2019203903A

JP2019203903A - 位置検出装置

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Publication number: JP2019203903A
Application number: JP2019143259A
Authority: JP
Inventors: 徳夫君塚; Tokuo Kimizuka; 有祐和佐; Yusuke Kazusa
Original assignee: Metrol Co Ltd
Current assignee: Metrol Co Ltd
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2035-02-19
Also published as: JP6738948B2

Abstract

【課題】加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても被測定物の位置を精度よく検出することができる位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置１は、大気圧下での第１の圧力センサ４１の出力値を第１のオフセット値として記憶するとともに、大気圧下での第２の圧力センサ４２の出力値を第２のオフセット値として記憶するオフセット値記憶部を備える。位置検出装置１は、第１の圧力センサ４１の出力値から第１のオフセット値を減算した第１の補正値を出力する第１の補正部と、第２の圧力センサ４２の出力値から第２のオフセット値を減算した第２の補正値を出力する第２の補正部と、第１の補正値と第２の補正値との差が所定の閾値よりも小さくなったときに、被測定物Ｗの表面がノズル１０から所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、位置検出装置に係り、特に加圧気体を用いて被測定物の位置を検出する非接触式位置検出装置に関するものである。

一般に、加工装置により被加工物を加工する際には被加工物をテーブル上に固定して加工を行うが、加工精度を上げるためには、被加工物の被加工面がテーブルの表面と平行又は垂直となるように被加工物の平面度や真直度を維持する必要がある。しかしながら、この方法では、被加工物ごとに平面度や真直度を調整する必要があるため、加工時間の短い被加工物については稼働率が悪くなってしまい、この方法を適用することができない。

加工時間の短い被加工物にも対応すべく、油圧チャックなどを用いて被加工物の着脱を容易にするとともに、被加工物の基準面又は基準位置が加工装置に対して適切な位置となるように被加工物の位置を調整する方法も知られている。この被加工物の基準面や基準位置は、被加工物がチャックされる部分とは異なる部分に設定されることが多いため、被加工物の基準面や基準位置を高精度で検出し、適切な位置に被加工物を配置する必要がある。

従来から、このような基準面や基準位置の検出のために接触式センサが用いられることが多いが、接触式センサでは、接触式センサの検出点や被加工物の接触点に汚れや異物が付着することによって誤差が生じやすいという問題がある。そこで、最近では、接触式センサに代えて、加圧気体を用いて被加工物の表面の位置を検出する非接触式センサ（位置検出装置）が用いられることが多くなっている（例えば、特許文献１参照）。

このような位置検出装置は、加圧気体をオリフィスに通過させた後にこの加圧気体を被加工物に向かって噴出するものである。このとき、被加工物と位置検出装置との間の距離に応じてオリフィスの前後の圧力差が変化するため、圧力センサを用いてこの圧力差を測定することによって、被加工物が位置検出装置から所定の位置にあることを検出できる。しかしながら、オリフィスの前後の圧力を測定する圧力センサの特性には製造上のばらつき（オフセット電圧や出力スパン電圧）があるため、この圧力センサの特性のばらつきに起因して被加工物（被測定物）の位置を精度よく検出することが難しいという問題があった。

特開２００８−８６８５号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても被測定物の位置を精度よく検出することができる位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても被測定物の位置を精度よく検出することができる位置検出装置が提供される。この位置検出装置は、被測定物の表面に向けて加圧気体を噴出可能なノズルと、前記ノズルに連通する第１のチャンバと、気体供給源から前記加圧気体が供給される第２のチャンバと、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを仕切る仕切壁であって、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを連通するオリフィスが形成された仕切壁と、前記第１のチャンバ内の圧力を測定する第１の圧力センサと、前記第２のチャンバ内の圧力を測定する第２の圧力センサと、位置検出前に、前記第１のチャンバに前記加圧気体を供給していない状態で測定された前記第１の圧力センサの出力値を第１のオフセット値として記憶するとともに、前記第２のチャンバに前記加圧気体を供給していない状態で測定された前記第２の圧力センサの出力値を第２のオフセット値として記憶するオフセット値記憶部と、前記第１の圧力センサの出力値から前記オフセット値記憶部に記憶された前記第１のオフセット値を減算した第１の補正値を出力する第１の補正部と、前記第２の圧力センサの出力値から前記オフセット値記憶部に記憶された前記第２のオフセット値を減算した第２の補正値を出力する第２の補正部と、前記第１の補正値と前記第２の補正値との差が、所定の閾値よりも小さくなったときに、前記被測定物の表面が前記ノズルから所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部とを備えている。

このように、本発明によれば、被測定物の表面の位置の検出にあたって、加圧気体を供給していない状態での第１の圧力センサの出力値（第１のオフセット値）を第１の圧力センサの出力値から減算した第１の補正値と、加圧気体を供給していない状態での第２の圧力センサの出力値（第２のオフセット値）を第２の圧力センサの出力値から減算した第２の補正値とを用いているため、第１の圧力センサと第２の圧力センサのオフセット電圧による影響を受けることなく、被測定物の位置を検出することができる。したがって、加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても、精度よく被測定物の位置を検出することができる。

本発明の第２の態様によれば、加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても被測定物の位置を精度よく検出することができる位置検出装置が提供される。この位置検出装置は、被測定物の表面に向けて加圧気体を噴出可能なノズルと、前記ノズルに連通する第１のチャンバと、気体供給源から前記加圧気体が供給される第２のチャンバと、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを仕切る仕切壁であって、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを連通するオリフィスが形成された仕切壁と、前記第１のチャンバ内の圧力を測定する第１の圧力センサと、前記第２のチャンバ内の圧力を測定する第２の圧力センサと、位置検出前に、前記第１のチャンバの圧力を既知の圧力にした状態で、前記第１の圧力センサの出力値を測定し、前記第１の圧力センサの出力値及び前記既知の圧力との関係により算出される、前記第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きと、前記第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きと、前記第２のチャンバの圧力を既知の圧力にした状態で、前記第２の圧力センサの出力値を測定し、前記第２の圧力センサの出力値及び前記既知の圧力との関係により算出される、前記第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きと、前記第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きとを記憶する傾き記憶部と、前記傾き記憶部に記憶された前記第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する前記第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きの比を前記第１の圧力センサの出力値に乗算した第３の補正値を出力する第３の補正部と、前記傾き記憶部に記憶された前記第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する前記第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きの比を前記第２の圧力センサの出力値に乗算した第４の補正値を出力する第４の補正部と、前記第３の補正値と前記第４の補正値との差が、所定の閾値よりも小さくなったときに、前記被測定物の表面が前記ノズルから所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部とを備えている。

このように、本発明によれば、被測定物の表面の位置の検出にあたって、第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きを第１の圧力センサの出力値に乗算した第３の補正値と、第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きを第２の圧力センサの出力値に乗算した第４の補正値とを用いているため、第１の圧力センサと第２の圧力センサのスパン電圧による影響を受けることなく、被測定物の位置を検出することができる。したがって、加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても、精度よく被測定物の位置を検出することができる。

本発明の第３の態様によれば、加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても被測定物の位置を精度よく検出することができる位置検出装置が提供される。この位置検出装置は、被測定物の表面に向けて加圧気体を噴出可能なノズルと、前記ノズルに連通する第１のチャンバと、気体供給源から前記加圧気体が供給される第２のチャンバと、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを仕切る仕切壁であって、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを連通するオリフィスが形成された仕切壁と、前記第１のチャンバ内の圧力を測定する第１の圧力センサと、前記第２のチャンバ内の圧力を測定する第２の圧力センサと、位置検出前に、前記第１のチャンバに前記加圧気体を供給していない状態で測定された前記第１の圧力センサの出力値を第１のオフセット値として記憶するとともに、前記第２のチャンバに前記加圧気体を供給していない状態で測定された前記第２の圧力センサの出力値を第２のオフセット値として記憶するオフセット値記憶部と、位置検出前に、前記第１のチャンバの圧力を既知の圧力にした状態で、前記第１の圧力センサの出力値を測定し、前記第１の圧力センサの出力値及び前記既知の圧力との関係により算出される、前記第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きと、前記第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きと、前記第２のチャンバの圧力を既知の圧力にした状態で、前記第２の圧力センサの出力値を測定し、前記第２の圧力センサの出力値及び前記既知の圧力との関係により算出される、前記第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きと、前記第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きとを記憶する傾き記憶部と、入力値から前記オフセット値記憶部に記憶された前記第１のオフセット値を減算した第１の補正値を出力する第１の補正部と、入力値から前記オフセット値記憶部に記憶された前記第２のオフセット値を減算した第２の補正値を出力する第２の補正部と、前記傾き記憶部に記憶された前記第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する前記第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きの比を入力値に乗算した第３の補正値を出力する第３の補正部と、前記傾き記憶部に記憶された前記第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する前記第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きの比を入力値に乗算した第４の補正値を出力する第４の補正部と、前記第１の圧力センサの出力値を前記第１の補正部及び前記第３の補正部の一方に入力して得られる出力値を前記第１の補正部及び前記第３の補正部の他方に入力して得られる出力値と、前記第２の圧力センサの出力値を前記第２の補正部及び前記第４の補正部の一方に入力して得られる出力値を前記第２の補正部及び前記第４の補正部の他方に入力して得られる出力値との差が、所定の閾値よりも小さくなったときに、前記被測定物の表面と前記ノズルから所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部とを備えている。

また、上記位置検出装置は、上記第２の圧力センサの出力値が異常な範囲にある場合に異常信号を出力する異常検出部をさらに備えていることが好ましい。このような異常信号が出力された場合に、位置検出部の検出結果を非表示にしたり、位置検出部の検出結果が正しくないものであることを表示したりすることによって、例えば、位置検出装置によって被測定物の良品の判断を行う場合などに、圧力変動に起因して不良品が良品として誤検出されてしまうことを防止することができる。

本発明の第１の態様及び第３の態様によれば、被測定物の表面の位置の検出にあたって、第１のオフセット値を第１の圧力センサの出力値から減算した第１の補正値と、第２のオフセット値を第２の圧力センサの出力値から減算した第２の補正値とを用いているため、第１の圧力センサと第２の圧力センサのオフセット電圧による影響を受けることなく、被測定物の位置を検出することができる。したがって、加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても、精度よく被測定物の位置を検出することができる。

本発明の第２の態様及び第３の態様によれば、被測定物の表面の位置の検出にあたって、第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きを第１の圧力センサの出力値に乗算した第３の補正値と、第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きを第２の圧力センサの出力値に乗算した第４の補正値とを用いているため、第１の圧力センサと第２の圧力センサのスパン電圧による影響を受けることなく、被測定物の位置を検出することができる。したがって、加圧気体の圧力を検出するセンサの特性にばらつきがあっても、精度よく被測定物の位置を検出することができる。

本発明の第１の実施形態における位置検出装置を示す図である。図１に示す位置検出装置の第１のチャンバ内の圧力とノズルから被測定物の表面までの距離との関係を模式的に示すグラフである。図１に示す位置検出装置の処理部の構成の一例を示すブロック図である。図２に示す処理部における処理を説明するためのグラフである。本発明の第２の実施形態における位置検出装置の処理部の構成の一例を示すブロック図である。図５に示す処理部における処理を説明するためのグラフである。

以下、本発明に係る位置検出装置の実施形態について図１から図４を参照して詳細に説明する。なお、図１から図４において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態における位置検出装置１の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態における位置検出装置１は、被測定物Ｗの表面Ｓに向けて加圧気体を噴出可能なノズル１０と、ノズル１０に連通する第１のチャンバ１１と、気体供給源２０からレギュレータ２２を介して加圧気体が供給される第２のチャンバ１２と、第１のチャンバ１１と第２のチャンバ１２とを仕切る仕切壁３０と、第１のチャンバ１１内の圧力を測定する第１の圧力センサ４１と、第２のチャンバ１２内の圧力を測定する第２の圧力センサ４２とを備えている。

仕切壁３０には、仕切壁３０を貫通するオリフィス３２が形成されており、このオリフィス３２によって第１のチャンバ１１と第２のチャンバ１２とが連通される。第１の圧力センサ４１は、第１のチャンバ１１に連通する経路４１Ａを有しており、例えば、第１のチャンバ１１内の圧力を受けるダイアフラムの変形を検出することにより第１のチャンバ１１内の圧力を測定するものである。同様に、第２の圧力センサ４２は、第２のチャンバ１２に連通する経路４２Ａを有しており、例えば、第２のチャンバ１２内の圧力を受けるダイアフラムの変形を検出することにより第２のチャンバ１２内の圧力を測定するものである。このような圧力センサ４１，４２としては既知の種々の圧力センサを用いることができる。

気体供給源２０は、加圧された気体を外部に供給できるように構成されている。この気体供給源２０内の加圧気体がレギュレータ２２により所定の圧力（以下、供給圧力という）Ｐ₀に調整されて第２のチャンバ１２に供給される。第２のチャンバ１２に供給された加圧気体は、仕切壁３０のオリフィス３２を通過して第１のチャンバ１１にも流入し、ノズル１０から被測定物Ｗの表面Ｓに向けて噴出される。

ここで、第１のチャンバ１１内の圧力をＰ₁、ノズル１０から被測定物Ｗの表面Ｓまでの距離をＤとすると、Ｐ₁とＤの関係は図２に示すようになる。すなわち、被測定物Ｗがノズル１０からより遠くに位置すればするほど（Ｄが大きくなればなるほど）、加圧流体は抵抗を受けることなくノズル１０から噴出されることとなるので、第１のチャンバ１１の圧力Ｐ₁は供給圧力Ｐ₀から下がり大気圧に近づいていく。一方、被測定物Ｗがノズル１０のより近くに位置すればするほど（Ｄが小さくなればなるほど）、ノズル１０から噴出される加圧気体が被測定物Ｗの表面Ｓで抵抗を受けるため、第１のチャンバ１１の圧力Ｐ₁は加圧気体の供給圧力Ｐ₀からあまり下がらずに維持される。したがって、第１の圧力センサ４１で測定される圧力Ｐ₁の変化を測定することにより被測定物Ｗの表面Ｓがノズル１０に近づいたことを検出することができる。

この場合において、第１のチャンバ１１の圧力Ｐ₁は第２のチャンバ１２の圧力Ｐ₂に依存しているため、第１のチャンバ１１の圧力Ｐ₁のみを測定していたのでは安定的な測定結果とはならない。このため、本実施形態では、第１のチャンバ１１の圧力Ｐ₁に加えて第２のチャンバ１２の圧力Ｐ₂も測定している。そして、第１のチャンバ１１の圧力Ｐ₁と第２のチャンバ１２の圧力Ｐ₂との差Ｐ₂−Ｐ₁を算出し、この圧力差Ｐ₂−Ｐ₁が小さくなったことを検出することによって被測定物Ｗの表面Ｓがノズル１０から所定の距離未満に近づいたことを検出している。このような圧力差Ｐ₂−Ｐ₁を用いることにより、第２のチャンバ１２の圧力Ｐ₂の変動の影響がキャンセルされるので精度のよい測定が可能となる。

図１に戻って、位置検出装置１は、第１の圧力センサ４１及び第２の圧力センサ４２の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ４３と、Ａ／Ｄ変換後の第１の圧力センサ４１及び第２の圧力センサ４２の出力を処理する処理部５０と、処理部５０における処理結果を出力する出力部６０とを有している。例えば、出力部６０はＬＥＤやディスプレイなどの出力機器から構成される。

図３は、処理部５０の構成の一例を示すブロック図である。この処理部５０は、例えば記憶装置に記憶されたプログラムとＣＰＵなどから構成されるものであり、プログラムの実行により以下に述べる各機能が実現される。また、図３に示すように、処理部５０は、ＲＡＭやＲＯＭ、フラッシュメモリなどの記憶装置からなるオフセット値記憶部５１を有している。第１の圧力センサ４１や第２の圧力センサ４２の実際の出力−圧力特性は、製造上のばらつきにより、図４に示すように理想的な出力−圧力特性からずれていることがある（オフセット電圧）。本実施形態では、このオフセット電圧に応じて第１の圧力センサ４１の出力値及び第２の圧力センサ４２の出力値を補正して被測定物Ｗの位置の検出を行っている。

具体的には、第１のチャンバ１１に加圧気体を供給していない状態（大気圧下）での第１の圧力センサ４１及び第２の圧力センサ４２の出力値（オフセット電圧）をそれぞれ測定しておき、これらの出力値をオフセット値記憶部５１に記憶しておく。すなわち、オフセット値記憶部５１には、第１のチャンバ１１に加圧気体を供給していない状態（大気圧下）での第１の圧力センサ４１の出力値が第１のオフセット値Ｖ_off1として記憶されており、また、第２のチャンバ１２に加圧気体を供給していない状態（大気圧下）での第２の圧力センサ４２の出力値が第２のオフセット値Ｖ_off2として記憶されている。

また、処理部５０は、第１の圧力センサ４１の出力値Ｖ_out1からオフセット値記憶部５１に記憶された第１のオフセット値Ｖ_off1を減算した第１の補正値Ｖ_c1を出力する第１の補正部５２と、第２の圧力センサ４２の出力値Ｖ_out2からオフセット値記憶部５１に記憶された第２のオフセット値Ｖ_off2を減算した第２の補正値Ｖ_c2を出力する第２の補正部５３と、これらの補正値Ｖ_c1，Ｖ_c2を用いて被測定物Ｗの表面Ｓがノズル１０から所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部５４とを含んでいる。より具体的には、位置検出部５４は、所定の閾値Ｖ_tを記憶しており、第１の補正部５２から出力される第１の補正値Ｖ_c1と第２の補正部５３から出力される第２の補正値Ｖ_c2との差Ｖ_c2−Ｖ_c1を算出し、この差Ｖ_c2−Ｖ_c1が閾値Ｖ_tよりも小さくなったときに、被測定物Ｗの表面Ｓがノズル１０から所定の距離未満に近づいたものと判断する。

このように、本実施形態では、被測定物Ｗの位置の検出にあたって、大気圧下での第１の圧力センサ４１の出力値（第１のオフセット値Ｖ_off1）を第１の圧力センサ４１の出力値Ｖ_out1から減算した第１の補正値Ｖ_c1と、大気圧下での第２の圧力センサ４２の出力値（第２のオフセット値Ｖ_off2）を第２の圧力センサ４２の出力値Ｖ_out2から減算した第２の補正値Ｖ_c2とを用いているため、第１の圧力センサ４１と第２の圧力センサ４２のオフセット電圧による影響を受けることなく、被測定物Ｗの位置を検出することができる。したがって、より精度よく被測定物Ｗの位置を検出することができる。

ところで、気体供給源２０におけるコンプレッサの供給能力、加圧空気のリップル（コンプレッサからの空気の脈動）、負荷による圧力変動、レギュレータ２２の制御特性などによって、上述した圧力Ｐ₀，Ｐ₁，Ｐ₂は常に変動している。したがって、位置検出装置１の精度はこれらの圧力変動に依存することとなる。本実施形態では、これらの圧力変動による誤検出を防止し、位置検出装置１の精度を向上させている。すなわち、図３に示すように、処理部５０は、第２の圧力センサ４２の出力値Ｖ_out2が異常な範囲にある場合に異常信号を出力する異常検出部５５を含んでいる。第２の圧力センサ４２の出力値Ｖ_out2が異常な範囲にある場合に、この異常検出部５５が出力部６０に異常信号を出力すると、この異常信号を受けた出力部６０は、例えば位置検出部５４による検出結果を非表示にするか、あるいは位置検出部５４による検出結果が正しくないものであることを表示する。これにより位置検出装置１によって被測定物Ｗの良品の判断を行う場合などに、圧力変動に起因して不良品が良品として誤検出されてしまうことが防止される。

また、第１の圧力センサ４１や第２の圧力センサ４２の実際の出力−圧力特性は、製造上のばらつきにより、理想的な出力−圧力特性の傾きとは異なる傾きを有する場合がある（スパン電圧）。以下に述べる本発明の第２の実施形態では、上述したオフセット電圧に加えて、このようなスパン電圧に応じて第１の圧力センサ４１の出力値及び第２の圧力センサ４２の出力値を補正して被測定物Ｗの位置の検出を行う。

図５は、本発明の第２の実施形態における位置検出装置の処理部１５０の構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、処理部１５０は、上述したオフセット値記憶部５１に加えて、ＲＡＭやＲＯＭ、フラッシュメモリなどの記憶装置からなる傾き記憶部１５１を有している。この傾き記憶部１５１には、第１の圧力センサ４１の実際の出力−圧力特性の傾きＳ_a1と、第１の圧力センサ４１の理想的な出力−圧力特性の傾きＳ_r1と、第２の圧力センサ４２の実際の出力−圧力特性の傾きＳ_a2と、第２の圧力センサ４２の理想的な出力−圧力特性の傾きＳ_r2とが記憶されている。

第１の圧力センサ４１の実際の出力−圧力特性の傾きＳ_a1は以下のようにして取得し、傾き記憶部１５１に記憶される。まず、第１のチャンバ１１の圧力を既知の圧力Ｐ_ref1にする（図６参照）。この状態で第１の圧力センサ４１の出力値Ｖ_out1を測定する。この出力値Ｖ_out1と圧力Ｐ_ref1との関係により傾きＳ_a1を算出し、これを傾き記憶部１５１に記憶する。図６に示す例では、Ｓ_a1＝（Ｖ_out1−Ｖ_off1）／Ｐ_ref1として算出される。同様にして、第２の圧力センサ４２の実際の出力−圧力特性の傾きＳ_a2も算出され、傾き記憶部１５１に記憶される。

また、処理部１５０は、傾き記憶部１５１に記憶されたＳ_a1，Ｓ_r1を参照して、第１の補正部５２から出力される第１の補正値Ｖ_c1にＳ_a1／Ｓ_r1を乗算した第３の補正値Ｖ_c3を出力する第３の補正部１５２と、傾き記憶部１５１に記憶されたＳ_a2，Ｓ_r2を参照して、第２の補正部５３から出力される第２の補正値Ｖ_c2にＳ_a2／Ｓ_r2を乗算した第４の補正値Ｖ_c4を出力する第４の補正部１５３と、これらの補正値Ｖ_c3，Ｖ_c4を用いて被測定物Ｗの表面Ｓがノズル１０から所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部１５４とを含んでいる。より具体的には、位置検出部１５４は、所定の閾値Ｖ_tを記憶しており、第３の補正部１５２から出力される第３の補正値Ｖ_c3と第４の補正部１５３から出力される第４の補正値Ｖ_c4との差Ｖ_c4−Ｖ_c3を算出し、この差Ｖ_c4−Ｖ_c3が閾値Ｖ_tよりも小さくなったときに、被測定物Ｗの表面Ｓがノズル１０から所定の距離未満に近づいたものと判断する。

このように、本実施形態では、被測定物Ｗの位置の検出にあたって、第１の圧力センサ４１の出力値Ｖ_out1から第１のオフセット値Ｖ_off1を減算した第１の補正値Ｖ_c1と、この第１の補正値Ｖ_c1にＳ_a1／Ｓ_r1を乗算した第３の補正値Ｖ_c3と、第２の圧力センサ４２の出力値Ｖ_out2から第２のオフセット値Ｖ_off2を減算した第２の補正値Ｖ_c2と、この第２の補正値Ｖ_c2にＳ_a2／Ｓ_r2を乗算した第４の補正値Ｖ_c4とを用いているため、第１の圧力センサ４１と第２の圧力センサ４２のオフセット電圧やスパン電圧による影響を受けることなく、被測定物Ｗの位置を検出することができる。したがって、より精度よく被測定物Ｗの位置を検出することができる。

図５に示す例では、第１の圧力センサ４１の出力値Ｖ_out1が第１の補正部５２に入力されているが、第１の補正部５２と第３の補正部１５２の順番を入れ替えてもよい。すなわち、第１の圧力センサ４１の出力値Ｖ_out1を第３の補正部１５２に入力し、第３の補正部１５２からの出力値を第１の補正部５２に入力し、第１の補正部５２からの出力値を位置検出部１５４に入力してもよい。また、第２の圧力センサ４２の出力値Ｖ_out2が第２の補正部５３に入力されているが、第２の補正部５３と第４の補正部１５３の順番を入れ替えてもよい。すなわち、第２の圧力センサ４２の出力値Ｖ_out2を第４の補正部１５３に入力し、第４の補正部１５３からの出力値を第２の補正部５３に入力し、第２の補正部５３からの出力値を位置検出部１５４に入力してもよい。

なお、本実施形態では、第１の実施形態で説明した第１の補正部５２及び第２の補正部５３を第３の補正部１５２及び第４の補正部１５３に組み合わせた例について説明したが、第１の補正部５２及び第２の補正部５３を省略することもできる。例えば、第１の補正部５２及び第２の補正部５３を設けることなく、第１の圧力センサ４１の出力値Ｖ_out1にＳ_a1／Ｓ_r1を乗算した補正値と第２の圧力センサ４２の出力値Ｖ_out2にＳ_a2／Ｓ_r2を乗算した補正値とを用いて被測定物Ｗの位置を検出してもよい。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１位置検出装置
１０ノズル
１１第１のチャンバ
１２第２のチャンバ
２０気体供給源
２２レギュレータ
３０仕切壁
３２オリフィス
４１第１の圧力センサ
４２第２の圧力センサ
４３Ａ／Ｄコンバータ
５０処理部
５１オフセット値記憶部
５２第１の補正部
５３第２の補正部
５４位置検出部
５５異常検出部
６０出力部
１５０処理部
１５１傾き記憶部
１５２第３の補正部
１５３第４の補正部
１５４位置検出部

Claims

被測定物の表面に向けて加圧気体を噴出可能なノズルと、
前記ノズルに連通する第１のチャンバと、
気体供給源から前記加圧気体が供給される第２のチャンバと、
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを仕切る仕切壁であって、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを連通するオリフィスが形成された仕切壁と、
前記第１のチャンバ内の圧力を測定する第１の圧力センサと、
前記第２のチャンバ内の圧力を測定する第２の圧力センサと、
位置検出前に、前記第１のチャンバに前記加圧気体を供給していない状態で測定された前記第１の圧力センサの出力値を第１のオフセット値として記憶するとともに、前記第２のチャンバに前記加圧気体を供給していない状態で測定された前記第２の圧力センサの出力値を第２のオフセット値として記憶するオフセット値記憶部と、
前記第１の圧力センサの出力値から前記オフセット値記憶部に記憶された前記第１のオフセット値を減算した第１の補正値を出力する第１の補正部と、
前記第２の圧力センサの出力値から前記オフセット値記憶部に記憶された前記第２のオフセット値を減算した第２の補正値を出力する第２の補正部と、
前記第１の補正値と前記第２の補正値との差が、所定の閾値よりも小さくなったときに、前記被測定物の表面が前記ノズルから所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
被測定物の表面に向けて加圧気体を噴出可能なノズルと、
前記ノズルに連通する第１のチャンバと、
気体供給源から前記加圧気体が供給される第２のチャンバと、
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを仕切る仕切壁であって、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを連通するオリフィスが形成された仕切壁と、
前記第１のチャンバ内の圧力を測定する第１の圧力センサと、
前記第２のチャンバ内の圧力を測定する第２の圧力センサと、
位置検出前に、前記第１のチャンバの圧力を既知の圧力にした状態で、前記第１の圧力センサの出力値を測定し、前記第１の圧力センサの出力値及び前記既知の圧力との関係により算出される、前記第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きと、前記第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きと、前記第２のチャンバの圧力を既知の圧力にした状態で、前記第２の圧力センサの出力値を測定し、前記第２の圧力センサの出力値及び前記既知の圧力との関係により算出される、前記第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きと、前記第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きとを記憶する傾き記憶部と、
前記傾き記憶部に記憶された前記第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する前記第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きの比を前記第１の圧力センサの出力値に乗算した第３の補正値を出力する第３の補正部と、
前記傾き記憶部に記憶された前記第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する前記第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きの比を前記第２の圧力センサの出力値に乗算した第４の補正値を出力する第４の補正部と、
前記第３の補正値と前記第４の補正値との差が、所定の閾値よりも小さくなったときに、前記被測定物の表面が前記ノズルから所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
被測定物の表面に向けて加圧気体を噴出可能なノズルと、
前記ノズルに連通する第１のチャンバと、
気体供給源から前記加圧気体が供給される第２のチャンバと、
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを仕切る仕切壁であって、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを連通するオリフィスが形成された仕切壁と、
前記第１のチャンバ内の圧力を測定する第１の圧力センサと、
前記第２のチャンバ内の圧力を測定する第２の圧力センサと、
位置検出前に、前記第１のチャンバに前記加圧気体を供給していない状態で測定された前記第１の圧力センサの出力値を第１のオフセット値として記憶するとともに、前記第２のチャンバに前記加圧気体を供給していない状態で測定された前記第２の圧力センサの出力値を第２のオフセット値として記憶するオフセット値記憶部と、
位置検出前に、前記第１のチャンバの圧力を既知の圧力にした状態で、前記第１の圧力センサの出力値を測定し、前記第１の圧力センサの出力値及び前記既知の圧力との関係により算出される、前記第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きと、前記第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きと、前記第２のチャンバの圧力を既知の圧力にした状態で、前記第２の圧力センサの出力値を測定し、前記第２の圧力センサの出力値及び前記既知の圧力との関係により算出される、前記第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きと、前記第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きとを記憶する傾き記憶部と、
入力値から前記オフセット値記憶部に記憶された前記第１のオフセット値を減算した第１の補正値を出力する第１の補正部と、
入力値から前記オフセット値記憶部に記憶された前記第２のオフセット値を減算した第２の補正値を出力する第２の補正部と、
前記傾き記憶部に記憶された前記第１の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する前記第１の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きの比を入力値に乗算した第３の補正値を出力する第３の補正部と、
前記傾き記憶部に記憶された前記第２の圧力センサの理想的な出力−圧力特性の傾きに対する前記第２の圧力センサの実際の出力−圧力特性の傾きの比を入力値に乗算した第４の補正値を出力する第４の補正部と、
前記第１の圧力センサの出力値を前記第１の補正部及び前記第３の補正部の一方に入力して得られる出力値を前記第１の補正部及び前記第３の補正部の他方に入力して得られる出力値と、前記第２の圧力センサの出力値を前記第２の補正部及び前記第４の補正部の一方に入力して得られる出力値を前記第２の補正部及び前記第４の補正部の他方に入力して得られる出力値との差が、所定の閾値よりも小さくなったときに、前記被測定物の表面と前記ノズルから所定の距離未満に近づいたことを検出する位置検出部と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
前記第２の圧力センサの出力値が異常な範囲にある場合に異常信号を出力する異常検出部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の位置検出装置。