JPH0659738A

JPH0659738A - 位置決め装置

Info

Publication number: JPH0659738A
Application number: JP21163892A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Otani; 和巳大谷; Mutsumi Suematsu; 睦末松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-03-04
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JP3281045B2

Abstract

(57)【要約】【目的】移動台を目標位置に対して高速かつ高精度に
位置決めすることができる位置決め装置を提供すること
を目的とするものである。【構成】この位置決め装置は、保持台３にスライド自
在に設けられた移動台１をフィ−ドバック制御により目
標位置Ｐに位置決めする第１のリニアモ−タ４を具備す
る他に、上記移動台１の位置と目標位置Ｐとの偏差量に
比例した大きさでかつ目標位置に向かう方向の推力をこ
の移動台１に付加する第２のリニアモ−タ１０を具備す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、半導体装置
の製造装置に設けられ、ツ−ルに対して部品を位置決め
する位置決め装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体装置の製造装置等に取り
付けられる位置決め装置は、例えばプリント基板等の被
位置決め部材を所定の目標位置に高速かつ高精度に位置
決めする必要がある。従来、このような位置決め装置と
して図８に示すようなものがあった。

【０００３】図８は、この位置決め装置の縦断面図であ
る。図中１は上面を平坦かつ水平にして設けられた移動
台である。この移動台１は、幅方向両端部をボ−ルガイ
ドレ−ルやエアガイドなどのリニアガイド２、２を介し
てベ−ス３の上部にスライド自在に取り付けられ、紙面
に垂直な方向に位置決め駆動されるようになっている。

【０００４】また、上記ベ−ス３内の、上記移動台１の
下面に対向する位置には、この移動台１を駆動する駆動
手段としてのリニアモ−タ４が設けられている。また、
上記ベ−ス３内には、上記移動台１の位置を検出する位
置検出器５および上記移動台１の速度を検出する速度検
出器６が設けられている。

【０００５】これらリニアモ−タ４、位置検出器５、速
度検出器６は制御装置８に接続されている。そして、上
記制御装置８は、上記リニアモ−タ４を作動させ、上記
位置検出器５、速度検出器６からの位置検出信号に基づ
いてフィ−ドバック制御により上記移動台１の駆動、位
置決めを行なう。なお、上記リニアガイド２としてボ−
ルガイドやエアガイドの他に、滑りガイドや磁気ガイド
等を用いたものもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の位置
決め装置には以下に説明するような欠点がある。

【０００７】すなわち、リニアガイド２として、ボ−ル
ガイドや滑りガイドなどの摺動抵抗が大きいものを用い
る場合には、リニアモ−タ４で位置決めする際の駆動力
が上記目標位置Ｐの近傍で摺動抵抗よりも小さくなるた
めに、図９（ｂ）に示すように、最終的に目標位置Ｐに
対してオフセット（図にｈで示す）が生じるということ
がある。

【０００８】また、リニアガイド２として、エアガイド
や磁気ガイド等を用いる場合は反対に摺動抵抗が小さい
ために、図８（ａ）に示すように目標位置よりも行き過
ぎ、かつ戻り過ぎの量も大きくなる。このため振動の減
衰に時間がかかり、上記移動台１を高速で位置決めする
ことができないということがある。

【０００９】しかるに、従来の位置決め装置では、上述
のどちらかの症状が生じ、移動台１を高速かつ高精度に
位置決めすることが困難であった。また、摺動抵抗は、
その時の上記移動台１の位置によっても異なるので、初
めから予想して制御することも困難である。

【００１０】この発明は、このような事情に鑑みて成さ
れたもので、移動台をその摺動抵抗によらず目標位置に
対して高速かつ高精度に位置決めすることができる位置
決め装置を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の手段
は、基体にスライド自在に設けられた移動台と、この移
動台を所定の目標位置に対して位置決め駆動する第１の
駆動手段と、この第１の駆動手段により駆動された移動
台に推力を付加し、この移動台の駆動を制御する第２の
駆動手段を具備することを特徴とするものである。

【００１２】第２の手段は、基体にスライド自在に設け
られた移動台と、この移動台を所定の目標位置に対して
位置決め駆動する駆動手段と、この駆動手段により駆動
される移動台を制動し、この移動台の駆動を制御する制
動手段とを具備することを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】このような構成によれば、第１の駆動手段によ
って駆動される移動台の駆動を、第２の駆動手段によっ
て、そのときの移動台の位置や速度等に応じてリアルタ
イムで調整することができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。なお、従来例と同様の構成要素は同一の符号
を付してその説明は省略する。まず、第１の実施例につ
いて図１、図２を参照して説明する。

【００１５】この第１の実施例の位置決め装置は、図１
に示すように、上面を略平坦に形成された載置面とする
移動台１と、この移動台の両側面をリニアガイド２、２
を介して紙面に垂直な方向にスライド自在に保持するベ
−ス３を具備する。

【００１６】このベ−ス３内の上記移動台１の下面に対
向する位置には、この移動台１の幅方向中央部に配置さ
れた第１のリニアモ−タ４と、この第１のリニアモ−タ
４と平行かつこの第１のリニアモ−タ４を挟んで配置さ
れた一対の第２のリニアモ−タ１０とが設けられてい
る。また、このベ−ス３内には、上記移動台１の位置を
検出する位置検出器５およびこの移動台１の速度を検出
する速度検出器６が設けられている。

【００１７】また、この第１、第２のリニアモ−タ４、
１０、位置検出器（リニアエンコ−ダ）５、速度検出器
６はそれぞれ制御装置１１に接続されている。この制御
装置１１の構成を図２に示す。

【００１８】制御装置１１は、上記第１のリニアモ−タ
４を駆動する第１のドライバ１３およびこの第１のドラ
イバ１３に接続された第１の制御部１４と、上記第２の
リニアモ−タ１０を駆動する第２のドライバ１５および
この第２のドライバ１５に接続された第２の制御部１６
と、上記第１、第２の制御部１４、１６に接続された第
３の制御部１７と、この第３の制御部１７に接続され、
この第３の制御部１７に上記目標位置Ｐ等を入力する目
標位置入力装置１８とを具備する。

【００１９】また、上記位置検出器５は第１の制御部１
４および第３の制御部１７に接続され、各制御部１４、
１７に上記移動台１の位置をリアルタイムで入力する。
また、上記速度検出器６は第１の制御部１４および第３
の制御部１７に接続され、この各制御部１４、１７に上
記移動台１の速度をリアルタイムで入力する。次に、こ
の位置決め装置の制御について図２、図３を参照して説
明する。まず、上記リニアガイド２としてエアガイドや
磁気ガイドのように摺動抵抗が小さいものを用いた場合
の制御について説明する。

【００２０】まず、位置入力装置１８から上記第３の制
御部１７へ目標位置Ｐと後述する偏差量設定値Ｈが入力
される。すると、第３の制御部１７から第１の制御部１
４へ上記第１のリニアモ−タ４の作動命令と目標位置Ｐ
が送られる。この第１の制御部１４は、位置検出器５の
出力と速度検出器６の出力のフィ−ドバックにより第１
のリニアモ−タ４の制御を行い、上記移動台１を目標位
置Ｐに向かって移動させる。

【００２１】このとき上記第２のリニアモ−タ１０は上
記第３の制御部１７から第２の制御部１６へと送られた
命令によりフリ−の状態（駆動力を発生していない状
態）となっている。

【００２２】このような制御を行うと、図３（ａ）に示
すように、従来例（図８（ａ））と同様なオ−バシュ−
ト（行き過ぎ、戻り過ぎ）が発生する変位曲線Ａが予想
される。このような事態を防ぐために、以下に説明する
ように、上記第２のリニアモ−タ１０の推力を付加す
る。

【００２３】移動台１が移動して、目標位置Ｐと上記位
置検出器６から入力される現在位置との差が設定偏差Ｈ
以内になったとき、第３の制御部１７は目標位置−現在
位置＝偏差量のデ−タを第２の制御部１６へサンプリン
グ周期毎に出力する。

【００２４】第２の制御部１６は、図３（ａ）にＢで示
すように、偏差量に比例した推力が上記目標位置Ｐに近
付く方向に発生するように上記第２のリニアモ−タ１０
を制御する。

【００２５】すなわち、図にＢで示すように、目標位置
Ｐに行き足りない場合は上記第２のリニアモ−タ１０に
上記目標位置Ｐに近付く方向にそのときの偏差量に対応
する（比例する）推力を発生させ、移動台１がより早く
目標位置Ｐに近づくようにする。

【００２６】また、目標位置Ｐから行き過ぎた場合は、
上記第２のリニアモ−タ１０に上記目標位置Ｐに向かう
方向にこの目標位置Ｐからの偏差量に応じた推力を発生
させ、上記移動台１がより早く目標位置Ｐに近付くよう
にする。

【００２７】このように、上記第１のリニアモ−タ１０
によって生じる推力に、第２のリニアモ−タ１０による
推力を付加し、実質上、上記移動台１の摺動抵抗を制御
することで、上記移動台１の推力を偏差量に応じてリア
ルタイムで制御することができるので、より早く上記目
標位置Ｐにこの移動台１の振動を収束させることができ
る。

【００２８】また、リニアガイド２として、ボ−ルガイ
ドや滑りガイドのように上記移動台１との摺動抵抗が大
きいものを用いた場合には、場合のように、上記第１の
リニアモ−タ１０のみでフィ−ドバック制御を行った場
合には、図３（ｂ）に示すように、従来例（図８
（ａ））と同様に最終的にオフセットｈが発生する変位
曲線が予想される。

【００２９】そこで、上述の場合と同様に、上記第１の
リニアモ−タ４の推力に上記第２のリニアモ−タ１０に
より発生する推力Ｂを付加して上記オフセットｈをなく
すように制御する。

【００３０】具体的には、上記移動台１の位置が設定偏
差量Ｈ以下になった場合には、図３（ｂ）に点線および
斜線Ｂで示すように、その時の偏差量に比例した推力Ｂ
を目標位置Ｐに向かう方向に生じさせるように、上記第
３の制御部１７および第２の制御部１６により上記第２
のリニアモ−タ１０を制御する。このことにより、オフ
セットが少ない高精度な位置決めを行うことが可能であ
る。次に、第２の実施例について、図４〜図６を参照し
て説明する。なお、上記第１の実施例と同様の構成要素
には同一符号を付してその説明は省略する。

【００３１】図４（ａ）、（ｂ）に示すように、この第
２の実施例の位置決め装置は、移動台１´と、この移動
台１´をリニア２、２を介して紙面に垂直な方向にスラ
イド自在に保持するベ−ス３を具備する。このベ−ス３
内の上記移動台１´の下面に対向する位置には、この移
動台１´を駆動するリニアモ−タ２０が設けられてい
る。また、上記ベ−ス３内には、上記移動台１の移動速
度および位置を検出する速度検出器５および位置検出器
６が設けられている。

【００３２】上記リニアモ−タ２０、位置検出器５、速
度検出器６はそれぞれ、制御装置２１に接続され、上記
制御装置２１は、位置検出器５、速度検出器６からの検
出信号に基づいて上記第１のリニアモ−タ２０を制御す
るようになっている。

【００３３】さらに、上記移動台１´の上部の両側面に
は、この移動台１´の駆動方向に沿ってガイドレ−ル２
２、２２が設けられ、このガイドレ−ル２２には、上記
移動台１´の駆動を制御する制動手段としてのブレ−キ
手段２３が接している。

【００３４】このブレ−キ手段２３は、上記ガイドレ−
ル２２に転接するガイドロ−ラ２４と、このガイドロ−
ラ２４を軸線を垂直にしかつ回転自在に保持する保持片
２５と、この保持片２５の基端部が一端面に固定され、
他端面は上記ベ−ス３の上面に設けられた固定ブロック
２６に固定された圧電素子２７とからなる。

【００３５】このブレ−キ手段２３は、上記圧電素子２
７が印加電圧に比例して伸長することで、上記ガイドロ
−ラ２３を上記移動台１´に設けられたガイドレ−ル２
２に所定の力で押し付け、上記移動台１を制動する。

【００３６】また、このブレ−キ手段２３は、この移動
台１のスライド方向に沿って複数個設けられ、それぞれ
のガイドロ−ラ２４を駆動する圧電素子２７は、上記制
御装置２１に接続されている。すべてのブレ−キ手段２
３は上記制御装置２１からの信号により、同時に同じ動
作を行うようになっている。

【００３７】上記制御装置２１の構成を図５に示す。こ
の制御装置２１は上記第１の実施例の制御装置１１と略
同じ構成を有し、上記第１の実施例において、上記第２
のリニアモ−タ１０の代わりに第２の制御部１６に上記
圧電素子２７を接続した構成になっている。

【００３８】次に、上記位置決め装置の制御について図
５、図６を参照しつつ説明する。まず、上記リニアガイ
ド２として、エアガイドや磁気ガイドのような摺動抵抗
の小さいものを用いた場合について説明する。

【００３９】目標位置Ｐが上記目標位置記憶装置１８か
ら上記第３の制御部１７に入力されると上記第３の制御
部１７は上記第１の制御部１４を介して上記第１のリニ
アモ−タ２０を作動させ、図６（ａ）に示すように、上
記移動台１´をフィ−ドバック制御により上記目標位置
Ｐに位置決めするよう制御する。

【００４０】一方、上記制動手段の制動力の初期値は、
図６（ｂ）に示すような値Ｓ₁に設定されている。そし
て、上記移動台１´の位置が、目標位置Ｐから設定され
た所定偏差Ｈ以内に入ったならば、上記第３の制御部１
７は上記第２の制御部１６にその時の偏差量（目標位置
Ｐ−移動台の位置）を入力し、上記第２の制御部１６
は、上記偏差量に比例した電圧で上記圧電素子２７を作
動させ、上記ガイドロ−ラ２４を所定の圧力で上記を移
動台１´のガイドレ−ル２２に押し付けることで制動力
を発生させる（図６（ｂ））。

【００４１】なお、この場合、図６（ｂ）に示すよう
に、上記移動台位置´が上記目標位置Ｐから最も遠ざか
った時、すなわち上記移動台１´の速度が０になった場
合に、上記比例定数に−１を掛ける。このことで、上記
移動台１´が目標位置に近付く場合には、より上記目標
位置Ｐに早く到達するように制動力は弱められる。

【００４２】このことにより、実質上、上記目標位置Ｐ
との偏差量に応じてリアルタイムで上記移動台１´の駆
動を制御できるから、オ−バシュ−ト（行き過ぎ、戻り
過ぎ量）を少なくでき、上記移動台１´の収束を早くす
ることができる。このことにより、高速かつ高精度で上
記移動台１´の位置決め駆動することが可能である。

【００４３】また、上記リニアガイド２として、ボ−ル
ガイドや滑りガイドのように摺動抵抗の大きいものを用
いた場合には、上記リニアモ−タ２０のみで制御を行う
と図６（ｃ）に示すような変位曲線が予想される。

【００４４】この場合には、上述したのと同様の方法
で、図６（ｄ）に示すように、上記ブレ−キ手段２３の
制動力を制御する。このようにすれば、上記移動台１´
の駆動（摺動抵抗）をリアルタイムで制御することがで
きるので、上記移動台１´の高速かつ高精度な位置決め
を行うことが可能である。なお、この発明は上記一実施
例に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない
範囲で種々変形可能である。

【００４５】例えば、上記第１の実施例では、第２のリ
ニアモ−タ１０は第１のリニアモ−タ４を挟む形で配置
されていたが、これに限定されるものではなく、例え
ば、図７に示すように、並列に配置するようにしても良
い。

【００４６】また、上記第１の実施例において、第２の
リニアモ−タ１０の制御は上述した方法に限定されるも
のではなく、他の方法であっても良い。例えば、上記第
２のリニアモ−タ１０の駆動力を上記移動台１の目標位
置Ｐとの偏差に比例するように制御するのではなく、上
記移動台１の速度あるいは加速度に応じて（例えば比
例）制御するようにしても良い。

【００４７】さらに、上記一実施例では、上記移動台１
の位置が所定偏差Ｈ内に入ったならば、上記第２のリニ
アモ−タ１０を作動させるようにしていたが、これに限
定されるものではなく、所定偏差Ｈに入る前においても
この第２のリニアモ−タ１０を作動させ上記移動台１を
目標位置に向かって駆動するようにしても良い。このよ
うにすれば、上記所定偏差Ｈの位置に達するまでの時間
が短縮されるから、その分上記移動台１の位置決めに必
要な時間が短縮される。

【００４８】また、上記ブレ−キ手段２３の制動力の制
御も、上記第２の実施例に説明した制御方法だけでな
く、他の制御方法であっても良い。例えば、上述のよう
に制動力（圧電素子の変位量）を上記移動台１´の速度
または加速度に応じて制御するようにしても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上のべたように、この発明の第１の構
成は、基体にスライド自在に設けられた移動台と、この
移動台を所定の目標位置に対して位置決め駆動する第１
の駆動手段と、この第１の駆動手段により駆動された移
動台に推力を付加し、この移動台の駆動を制御する第２
の駆動手段を具備するものである。

【００５０】第２の構成は、基体にスライド自在に設け
られた移動台と、この移動台を所定の目標位置に対して
位置決め駆動する駆動手段と、この駆動手段により駆動
された移動台を制動し、この移動台の駆動を制御する制
動手段とを具備するものである。このような構成によれ
ば、移動台を目標位置に対して高速かつ高精度に位置決
めできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す縦断面図。

【図２】同じく、制御部を示すブロック図。

【図３】（ａ）、（ｂ）は、同じく、制御部による制御
を示すグラフ。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、第２の実施例を示す縦断面
図。

【図５】同じく、制御部を示すブロック図。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、同じく、制御部による制御
を示すグラフ。

【図７】他の実施例を示す縦断面図。

【図８】従来例を示す縦断面図。

【図９】（ａ）、（ｂ）同じく、位置決め制御を示すグ
ラフ。

【符号の説明】

１…移動台、２…ガイド、４…第１のリニアモ−タ（第
１の駆動手段）、１０…第２のリニアモ−タ（第２の駆
動手段）、１１…制御装置、１´…移動台、２０…リニ
アモ−タ（駆動手段）、２１…制御装置、２３…制動手
段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体にスライド自在に設けられた移動台
と、この移動台を所定の目標位置に対して位置決め駆動
する第１の駆動手段と、この第１の駆動手段により駆動
された移動台に推力を付加し、この移動台の駆動を制御
する第２の駆動手段を具備することを特徴とする位置決
め装置。
【請求項２】基体にスライド自在に設けられた移動台
と、この移動台を所定の目標位置に対して位置決め駆動
する駆動手段と、この駆動手段により駆動された移動台
を制動し、この移動台の駆動を制御する制動手段とを具
備することを特徴とする位置決め装置。