JPH03117383A - 超音波モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、半導体製造装置、高精度加工機、精密測定器
等超音波モータを駆動源として使用する機器に配置され
、例えば加工物をある点とある点） の間で該超音波モータを用いて搬送す超音波モー＾ 夕駆動装置の改良に関するものである。

（発明の背景） 従来のこの種の装置は、所定の精密位置決めを行うのに
必要な精度に対して十分な分解能を持つエンコーダ等の
測定器を超音波モータの軸等に取付け、クローズトルー
プで制御し、上記精密位置決めを行っていた。

しかしながら、上記従来例では、精密位置決めの必要で
ない部分においても精密位置決め時の精度に対応する測
定を行っており、すなわち例えばＡ点とＢ点との間で物
を搬送する場合、Ａ点及びＢ点付近においてのみで精密
位置決めを行えば良いのに、全ストロークの間に渡って
上記測定を行っており、測定器が大型になり、装置その
ものが大型化したり、測定器が非常に高価な物になって
しまうという問題や、高速移動が必要な場合、測定分解
能が高い為に測定系及びフィードバック処理の高速処理
が要求される、つまり本来不必要な性能が要求される。

また、上記処理速度の限界により、高速動作が不可能で
あるという弊害が生じる事もあった。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した問題を解決し、測定手段の小
型化、低コスト化を図ると共に、駆動部の全移動範囲の
高速移動を、各範囲において求められる位置決め精度を
保証しつつ容易に行わせることができる超音波モータ駆
動装置を提供することである。

（発明の必要） 上記目的を達成するために、本発明は、高精度位置決め
を必要とする特定の範囲における駆動部の精密位置検出
を行う第１の測定手段と、少なくとも前記特定の範囲外
の高精度位置決めを必要としない範囲における駆動部の
粗位置検出を行う第２の測定手段と、前記第１の測定手
段に位置検出信号が発生している場合には該信号に基づ
いて、前記第１の測定手段に位置検出信号が発生してい
ない場合には前記第２の測定手段に発生する位置検出信
号に基づいて、超音波モータの駆動制御を行うモータ制
御手段とを備え、以て、高精度位置決めが必要な特定の
範囲に駆動部が位置する場合には、精密位置検出を行う
第１の測定手段よりの位置検出信号に基づいて超音波モ
ータの駆動制御を行い、これ以外の範囲に駆動部が位置
する場合には、粗位置検出を行う第２の測定手段よりの
位置検出信号に基づいて超音波モータの駆動制御を行う
ようにしたことを必要とする。

（発明の実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は装置駆動部の平面図、第２図は第１図の側面
図、第３図は第１図及び第２図のドライブ系を示すブロ
ック図である。

上記図において、１は、出力軸を２軸もつ、本駆動部の
アクチュエータであるところの超音波モータ、２は超音
波モータ１の２軸のうちの一方の軸端にカップリングを
通じて固定された、超音波モータ１の回転位置を測定す
るエンコーダ、３は超音波モータ１の他方の軸にカップ
リングで固定されている駆動軸、４−１及び４−２は駆
動軸３を支持しているベアリング、５は駆動軸３に固定
され、該軸３の回転と共に旋回運動するハンド、６はハ
ンド５にバキューム吸着されたウェハ、７はハンド５に
固着された遮光板、８は遮光板７のエツジの位置を検出
するリニアセンサ、９はりニアセンサ８に対向する位置
にある発光素子、１０はリニアセンサ８の出力を増幅変
換するアンプ、１１は超音波モータｌをドライブするド
ライバ、１２はエンコーダ２よりの信号及びアンプ１０
を介して入力するりニアセンサ８の信号を受け、ドライ
バ１１を制御するコントローラである。

上記構成において、ウェハ６の搬送動作について述べる
。

ウェハ６は不図示のロボットハンドにより、Ａ地点に搬
送され、ハンド５がウェハ６を受は取る。この時ハンド
５は、リニアセンサ８よりの信号を受は取るコントロー
ラ１２によるドライバ１１へのフィードバック制御によ
り、Ａ点に高精度位置を決めされている。

この状態から、ウェハ６をＢ点に搬送する為にコントロ
ーラ１２からドライバ１１にこの事の指令が出されると
、ハンド５によるウェハ６のＢ点への搬送動作が開始さ
れる。この時コントローラ１２はエンコーダ２からの信
号を受は取り、ドライバ１１にフィードバックする事に
より所謂クローズトループ制御を行っている。ここで、
エンコーダ２の分解能はリニアセンサ８による分解能に
比べて十分粗い精度であり、エンコーダ２よりの信号に
基づくフィードバック制御はリニアセンサ８の捕捉範囲
にハンド５を入れるのに必要十分な精度しかもたない、
この為、ハンド５がＢ点へ移動する動作において、エン
コーダ２よりの信号に基づくフィードバック制御は遮光
板７のエツジがリニアセンサ８（及び投光素子９）の捕
捉範囲に入るまでの制御であり、ハンド５が１八ニアセ
ンサ８の捕捉範囲に入れば、コントローラ１２は受は取
る信号をエンコーダ２からリニアセンサ８に切り換え、
該信号に基づいてハンド５をＢ点に対して高精度位置決
めを行う。同様にハンド５がＢ点からＡ点に移動し、Ａ
点に高精度位置決めを行う動作に際しても、大幅な移動
時はコントローラ１２は粗測定系であるエンコーダ２よ
りの信号に基づくフィードバック制御を行い、Ａ点付近
のリニアセンサ８の捕捉範囲に入った時点からは受は取
る信号を該リニアセンサ８側に切り換え、該センサ８よ
りの信号に基づいてフィードバック制御を行う。

第４図は上記動作を示すフローチャートである。

以上のシステムにおいては、高精度位置決めが必要な位
置においてのみ機能する精密測定が可能なりニアセンサ
８と、上記位置近傍までの粗精度位置決め用として機能
するだけのセンサ、すなわちエンコーダ２を組み合せ、
コントローラ１２のフィードバック制御を上記２種のセ
ンサを切り換るようにしているので、全ストロークを精
密測定する必要がなく、超音波モータ１による高速移動
と高精度位置、決めが可能となり、大型で高価な高精度
エンコーダを使用する事が不必要となる。

ここで、上記実施例において具体的数字を示すと、ハン
ド５の回転中心からＡ点またはＢ点までの距離を２００
ｍｍ　、ハンド５の回転中心からりニアセンサ８の測定
点までの距離を１００ｍｍ　、　Ａ点及びＢ点での位置
分解能を１０μｍとすると、エンコーダ２のみで行うに
は（２７Ｃｘ２００（ｍｍ）　／　１０（μｍ））師１
２５０００　（分割）必要であり、リニアセンサ併用で
はリニアセンサ８の分解能は１０（ｕｎ）　ｘｌＯＯ／
２００　＝５　（μｍ）となり、リニアセンサ８の測定
範囲を１ｍｍとすると、エンコーダ２は（２ｚｘ１００
（ｍｍ）／１（ｍｍ）　）　４６３０　　（分割）で十
分である。ここで超音波モータｌを１回転当り１２５０
００分割で制御する事は十分可能な範囲であることは言
うまでもない。

第５図及び第６図は本発明の第２の実施例を示すもので
あり、第５図はウェハ搬送を行う装置の平面図、第６図
は第５図のドライブ系を示すブロック図である。

上記図において、２１は超音波モータ１の軸端に取付け
られたボールネジ、２２はボールネジ２１と不図示の直
線ガイドにより直線（図中上下方向の）運動するウェハ
搬送用のハンド、２３はハンド２２の位置を測定するリ
ニアエンコーダ、２４はハンド２２に固着された遮光板
、２５−１．２５−２．２５−３はそれぞれ対向する位
置にある不図示の発光素子により照明されており、遮光
板２４により遮光される事によりハンド２２の位置を極
所的に高精度位置測定可能なりニアセンサであって、そ
れぞれが搬送位置である０点、Ｄ点、Ｅ点に対応してい
る。２６−１．２６−２．２６−３は前記ノニアセンサ
２５−１．２５−２．２５−３に対応するアンプ、２７
はアンプ２６−１．２６−２．２６−３からの信号とリ
ニアエンコーダ２３からの信号を受は取り、ドライバ１
１へ指令を出すコントローラである。

上記構成において、ウェハ６の搬送動作につぃて述べる
。

ウェハ６はハンド２２にバキューム吸着され、０点、Ｄ
点及びＥ点のそれぞれの間を搬送される。この時ウェハ
〇は上記０点、Ｄ点及びＥ点では高精度の位置決めが必
要である。現在ウェハ６即ちハンド２２は０点で時期し
ており、次にＤ点に移動を行う、この際コントローラ２
２はドライバ１１に対して指令を与え、これにより超音
波モータ１が回転を始め、ボールネジ２１も回転し始め
てハンド２２が直線動作を始める。またこの際、コント
ローラ２２はリニアエンコーダ２３からの信号を受は取
り、ドライバ１１にフィードバック制御を行っている。

ここで、リニアエンコーダ２３の分解能はリニアセンサ
２５−１．２５−２．２５−３の捕捉範囲にハンド２２
を位置決めするのに必要十分な精度しか持たず、リニア
エンコーダ２３よりの信号に基づくフィードバック制御
はＤ点の近傍、即ちリニアセンサ２５−２の捕捉範囲に
ハンド２２が入るまでの間行われ、コントローラ２２に
よる監視により上記リニアセンサ２５−２の捕捉範囲に
ハンド２２が入った場合、該コントローラ２２はフィー
ドバック制御を行う信号をリニアセンサ２５−２に切り
換え、高精度位置決めを行う。同様にハンド２２がＤ点
からＥ点へと移動し、Ｅ点に高精度位置決めを行う動作
においても、大幅な移動時はコントローラ２７は粗測定
系であるリニアエンコーダ２３よりの信号に基づくフィ
ードバック制御を行い、Ｅ点付近でリニアセンサ２５−
３の捕捉範囲に入った時点で受は取る信号をリニアセン
サ２５−３に切り換え、フィードバック制御を行う。

以上のシステムにおいては、高精度位置決めが必要な位
置においてのみ機能する精密測定が可能なリニアセンサ
２５−１〜２５−３と、上記位置近傍までの粗精度位置
決め用として機能するだけのセンサ、すなわちエンコー
ダ２３を組み合せ、コントローラ２７のフィードバック
制御を上記２種のセンサを切り換るようにしているので
、全ストロークを精密測定する必要がなく、超音波モー
タ１による高速移動と高精度位置決めが可能となり、大
型で高価な高精度エンコーダを使用する事が不必要とな
る。

本実施例によれば、高精度位置決め能力を持った超音波
モータを駆動源として特定の範囲でのみ高精度位置決め
を必要、とする機構において、全ストローク（後述の第
１の測定系の測定範囲を除く範囲のみでも良い）を粗位
置検出する第２の測定系と特定の範囲のみを高精度位置
検出する第１の測定系を設け、これら測定系よりの信号
を適宜切り換えて、つまり粗位置制御可能範囲において
は第２の測定系よりの信号に基づいて、精密位置制御を
必要とする範囲においては第１の測定系よりの信号に基
づいて、それぞれ超音波モータをフィードバック制御す
るようにしている為、測定系の小型化とコスト低減化を
図ることができ、さらに高速移動を容易に行わせること
ができる。

（発明と実施例の対応） 本実施例において、エンコーダ２、リニアエンコーダ２
３が本発明の第２の測定手段に、リニアセンサ８．２５
−１〜２５−３が第１の測定手段に、コントローラ１２
．２７がモータ制御手段に、それぞれ相当する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、高精度位置決め
が必要な特定の範囲に駆動部が位置する場合には、精密
位置検出を行う第１の測定手段よりの位置検出信号に基
づいて超音波モータの駆動制御を行い、これ以外の範囲
に駆動部が位置する場合には、粗位置検出を行う第２の
測定手段よりの位置検出信号に基づいて超音波モータの
駆動制御を行うようにしたから、測定手段の小型化、低
コスト化を図れ、さらに駆動部の全移動範囲の高速移動
を、各範囲において求められる位置決め精度を保証しつ
つ容易に行わせることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す平面図、第２図は
同じくその側面図、第３図は同じくドライブ系のブロッ
ク図、第４図は本発明の第１の実施例における動作を示
すフローチャート第５図は本発明の第２の実施例を示す
平面図、第６図は同じくそのドライブ系のブロック図で
ある。 １・・・・・・超音波モータ、２・・・・・・エンコー
ダ、５・・・・・・ハンド、１１・・・・・・ドライバ
、１２・・・・・・コントローラ、２２・・・・・・ハ
ンド、２３・・・・・・リニアエンコーダ、２５−１〜
２５−３・・・・・・リニアセンサ、２７・・・・・・
コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高精度位置決め能力を持つ駆動源としての超音波
   モータと、該超音波モータにより駆動される駆動部の全
   移動範囲において、該全移動範囲の内の高精度位置決め
   を必要とする特定の範囲における前記駆動部の精密位置
   検出を行う第１の測定手段と、少なくとも前記特定の範
   囲外の高精度位置決めを必要としない範囲における前記
   駆動部の粗位置検出を行う第２の測定手段と、前記第１
   の測定手段に位置検出信号が発生している場合には該信
   号に基づいて、前記第１の測定手段に位置検出信号が発
   生していない場合には前記第２の測定手段に発生する位
   置検出信号に基づいて、前記超音波モータの駆動制御を
   行うモータ制御手段とを備えた超音波モータ駆動装置。