JPS6146501A - 位置決め方法及びその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本願の発明は、半導体ウェハーのダイシング加工、スラ
イシング加工、ａ気ヘッドの溝入れ加工等に用いられる
グイサー、スライサー、或は半導体ウェハーの研削加工
に用いられるグラインダー等の精密加工装置におけ、る
テーブル、サドル、工具等の移動部材の位置決め方法及
びその装置に関する。

詳細にば、前記精密加工装置がプログラム制御によって
操作されるものであっ−て、前記移動部材の加工位置の
割出し位置決め、切削送シ、切込送シ等の作動を行う際
に、前記移動部材を位置決め操作する位置決めプログラ
ム制御を開始する時点での移動部材の位置を高精度の繰
返し精度で設定し、かつ移動部材の位置決めを高精度の
繰返し精度で行い得る、テーブル、サドル、工具等の位
置決め方法及びその装置に関する。

（従来の技術） グイサー、スライサー、或はグラインダー等の精密加工
装置がプログラム制御によって操作されるものであって
、テーブル、サドル、工具等の移動部材の加工位置の割
出し位置決め、切削送シ。

切込送シ等の作動を行う際に、前記移動部材を位置決め
操作する位置決めプログラム制御を移動部材の原点位置
で開始するようにした位置決め技術が公知である。

前記位置決め技術は、位置決めプログラム制御を終了す
る毎に、移動部材を原点位置に復帰させ、次の位置決め
プログラム制御を移動部材が復帰停止している原点位置
で開始するようにしたものである。この様にすることに
よって１位置決めプロし、異積誤差を防止し得るもので
ある。しかしながら、移動部材が復帰停止する位置は、
移動部材の駆動装置或は機械の剛性等に基く誤差によっ
て、原点位置から偏倚しており、しかも、復帰毎に前記
誤差が変動するため、原点位置からの偏倚が一定してい
ない。従って、位置決めプログラム制御を開始する時点
における移動部材の位置は、原点位置ではなく、原点位
置から偏倚した停止位置となυ、高精度の繰返し精度で
設定し難い。更に、その結果２位置決めプログラム制御
によって移動部材の位置決めを高精度の繰返し精度で行
い鍾いという問題点があった。

例えば、複数の溝を平行に加工する際に、撫加工材を載
置するテーブルを具備したサドルの割出し位置決めを行
う精密加工装置において説明す名。

前記精密加工装置は、サドルと、該サドルを移動スるＤ
Ｃサーボモータとボールネジとを具備する駆動装置と、
該駆動装置をプログラム制御する０、１μｍの高分解能
を有するインクリメンタル方式のリニヤスケールを具備
するクローズトループフィードバックサーボ系を組み込
んだプログラム。

制御装置と、原点位置に設置され、サドルが復帰しサド
ルが到達することによってＤ’０サーボモータを停止す
る信号を発生する繰返し精度０．１μｍ以下の原点検知
器とを具備して成るものである。

前記精密加工装置におけるサドルの割出し位置決めは、
次のように行われる。

始動スイッチをオンすると、プログラム制御装置によっ
てＤＣサーボモータが駆動を開始し１サドルが停止位置
から移動を開始する。同時に、クローズトループフィー
ドバックサーボ系が作動を開始する。即ち、サドルの移
動量を直接計測し、該計測値をフィードバックしてＤＣ
サーボモータの駆動を制御するりニヤスケールは、前回
の割出し位置決め作動における計測値が解消されると共
に、新しく計測開始状態に設定される。

以降、サドルは、リニヤスケールによる計測値をフィー
ドバック量とするプログラム制御によって、移動動作と
停止動作とを繰返しながら、加工すべき被加工材の溝に
対応して順次割出し位置決めされる。前記所定の割出し
位置決めが完了するとサドルは原点位置に復帰し、サド
ルが原点検知器に到達すると原点検知器から発生される
停止信号によってＤｏササ−ボモータが停止される。Ｄ
Ｃサーボモーメが停止されるとサドルも停止されるが、
サドルが停止する時、制動誤差、ボールネジのバックラ
ッシュ等の駆動装置に基く誤差９機械の剛性に基く誤差
等が生じるため、サドルは原点検知器が設置された原点
位置よυ偏位した位置に停止する。

次に、新しい被加工材に溝加工する際、サドルの割出し
位置決めＬ前回と同様に行われるが、サ　　゛ドルが原
点位置に復帰し停止する位置は、前回の場合と必ず１も
一致するとは限らない。

以上において、サドルのプログラム制御による割出し位
置決めは、割出し位置決めを完了する毎にサドルが原点
位置に復帰し、プログラム制御開始時点にリニヤスケー
ルが新しく計測開始状態に設定されるので、リニヤスケ
ールに基〈計測ＷＡ差が累積されることを防止し得る。

しかしながら、クローズトループフィードバックサーボ
系の作動を開始する時点、即ちリニヤスケールを新しく
計測開始状態に設定する時点、におけるサドルの停止位
、置が、原点位置よシ偏倚した位置であう、シかも毎回
具った位置であるので、前記割出し位置決めを高精度の
繰返し精度で行い難いという問題点がある。即ち、サド
ルの停止位置が、原点検知器の繰返し精度が０．１μｍ
以下という高精度であるにも拘らず、原点位置から０．
００５〜０．０１ｍｍ偏倚するため、サドルの移動量を
直接計測、シ、該計測値をフィードバックしてＤＣサー
ボモータの駆動を制御するリニアスケールが０．１μｍ
の高分解能を有するものではあるが、サドルの割出し位
置決めを０．１μｍ程度の繰返し精度で行い得ないとい
う問題点があった。

（発明の目的） 本願の発明の目的は、前記従来の問題点を解消すべく、
プログラム制御によって位置決めする技術において、移
動部材を位置決め操作する位置決めプログラム制御を開
始する時点での移動部材の位置を、制動誤差、送シネジ
のバックラッシュ等の移動部材の駆動装置に基く誤差或
は機械の剛性に基く誤差等によシ原点位置から偏倚して
いる移動部材の停止位置の影響を受けないように、高精
度の繰返し精度で設定すると共に、位置決めプログラム
制御による移動部材の位置決めを高精度の繰返し精度で
行い得る位置決め方法及びその装置を提供することにあ
る。

（発明の構成） 本願の発明は、前記目的を達成すべく、移動部材を、第
１原点位置から移動し、位置決めプログラム制御によっ
て位置決めを完了した後、第１原点位置に復帰し停止す
るようにプログラム制御によって位置決めする技術にお
いて、移動部材が第１原点位置から移動を開始した後、
移動部材の移動方向前方、即ち位置決めプログラム制御
により移動部材の位置決めを行う領域、に向って移動す
る時に通過する特定の位置、即ち第２原点位置、に到達
した時点で位置決めプログラム制御を開始するようにし
たことを特徴とする位置決め方法及びその装置であって
、位置決めプログラム制御を開始する時点における移動
部材の位置は、移動部材の停止位置及び第１原点位置と
無関係に特定されると共に、移動部材が実際に到達する
位置であ　。

ることがら駆動装置或は機械等に基く誤差の影響を受け
ることなく特定されるので、高精度の繰返し精にで設定
され得る。しかも、位置決めプログラム制御による移動
部材の位置決めは、移動部材を第１原点位置から移動を
開始させると共に、位置決めプログラム制御を開始する
時点の移動部材の位置が第２原点位置に特定されるので
、高精度の繰返し精度で行い得る。

即ち、本願の第１の発明の構成は、移動部材を。

第１原点位置から移動し、位置決めプログラム制御によ
る位置決めを完了した後、第１原点位置に復帰し停止す
るようにプログラム制御する位、置決め方法において、
移動部材が第１原点位置から移動を開始した後、移動部
材の移動方向前方に向って移動する時に通過する第２原
点位置に到達した時点で位置決めプログラム制御を開始
するようにしたことを特徴とする位置決め方法である。

本願の第２の発明は、前記第１の発明を実施する装置に
関するものであって、その構成は、移動部材を、第１原
点位置から移動し、位置決めプログラム制御による位置
決めを完了した後、第１原点位置に復帰停止するよ５Ｉ
ＩＣプログラム制御する位置決め装置において、移動部
材が到達することによって移動部材を停止する信号を発
生し、かつ移動部材が移動部材の移動方向後方に向って
移動する時に作動するようにプログラム制御される第１
原点検知手段を第１原点位置に設けると共に、移動部材
が到達することによって位置決めプログラム制御を開始
する信号を発生し、かつ移動部材が移動部材の移動方向
前方に向って移動する時に作動するようにプログラム制
御される第２の原点検知手段を第２原点位置に設けて成
ることを特徴とする位置決め装置である。

（実施例） 本願の発明を、本願の第２の発明の実施例によつて詳細
に説明する。

第１図は、本願の第２の発明の実施例の概略側面図、第
２図は、実施例の要部拡大斜視図で、サドルの割出し位
置決めのための構成を示す。第３図は、第２図の概略側
面図で、第１の原点検知器と第２の原点検知器との関連
配置を示す。

第１図により１本実施例の精密加工装置の全体構成を説
明する。

１は切削加工位置に応じてＸ矢印方向（以下Ｙ軸方向或
はサドルの移動方向と称す）に割出し位置決めされるサ
ドル、２は、該サドル１上に載置され、被加工材Ｗに加
工される溝の長さに応じてＸ矢印方向（紙面に垂直な方
向であシ、以下Ｘ軸方向と称す）に切削送シされるテー
ブル、３は、被加工材Ｗに加工される溝の深さに応じて
２矢印方向（以下Ｚ軸方向と称す）に切込み送シされる
回転砥石、４は、前記のサドル１．テーブル２及び回転
砥石３を夫々Ｙ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に作動す
るようにプログラム制御するプログラム制御装置である
。５は、ＤＣサーボモータで原点検知器で第１原点位置
に設置され、サドル１が到達することによってサドル１
を停止する信号、即ちＤＣサーボモータ５を停止する信
号、を発生し、かつサドルｌがサドル１の移動方向後方
、即ちＸ矢印方向における右方向、に向って移動する時
に作動するようにプログラム制御されている。７は、第
２の原点検知器で、第２原点位置に設置されサドル１が
到達することによって位置決めプログラム制御、即ちイ
ンクリメンタル方式のリニアスケール８を具備したクロ
ーズトループフィードバックサーボ系による制御（別途
後述する）、を開始する信号を発生し、かつサドル１が
サドル１の移動方向前方、即ちＸ矢印方向における左方
向、に向って移動する時に作動するようにプログラム制
御されている。８は、インクリメンタル方式のリニアス
ケールで、サドル１の移動量を直接計測し、該計測値を
フィードバック量としてＤＣサーボモータを制御するク
ローズトループフィードバックサーボ系を構成するもの
である。９は、サドル１の案内部材、１０は、ベッドで
ある。

第２図により、サドル１をＹ軸方向に割出し位置決めす
るだめの構成を具体的に説明する。

ＤＣサーボモータ５は、プログラム制御装置４によって
駆動され、ボールネジ５１を介してサドルｌをＹ軸方向
に移動する駆動装置である。第１の原点検知器６は、フ
ォトセンサーであシ、第１の取付板６３を介してサドル
１に固定された遮光板６１とベッドｌＯに固定された光
学検知部６２とから収り、サドル１がサドル１の移動方
向後方、即ちＸ矢印方向における右方向、に向って移動
する時に、遮光板６１が光学検知＄６２に到達すること
によってＤＣサーボモータを停止する信号を発生し、プ
ログラム制御装置４に伝達する。第２の原点検知器７は
、０．１μｍ以下の繰返し精度を有する磁気近接センサ
ーであって、第２の取付板７３を介してサドル１に固定
された発磁体７１とベラ）１０に固定された磁気検知部
７２とから成り、サドル１がサドル１の移動方向前方、
即ちＸ矢印方向における左方向、に向って移動する時に
、発磁体７１が磁気検知部７２に到達することによって
インクリメンタル方式のリニアスケール８を具備したク
ローズトループフィードバックサーボ系による制御を開
始する信号を発生し、プロゲラ・ム制御装置４に伝達す
る。インクリメンタル方式やリニアスケール８は、０．
１μｍの高分解能を有するものであり、サドル１に固定
されたスケール部８１とベッド１０に固定された計測部
８２とから成り、前記第２の原点検知器７からの信号に
よって、計測部８２は、前回の割出し位置決め作動にお
ける計測値が解消されて新しく計測開始状態に設定され
る。又、計測部８２の計測値をフィードバック量として
ＤＣサーボモータ５を制御するクローズトループフィー
ドバックサーボ系を構成する。

第３図により、第１の原点検知器６と第２の原点検知器
７との関連配置を説明する。

サドル１上における第１の原点検知器６の遮光板６１と
第２の原点検知器７０発磁体７１との間隔ｌ、は、ベッ
ド１０上における第１の原点検知器６の光学検知部６２
と第２の原点検知器７の磁気検知部７２との間隔！２よ
りも小さく設定されている。従って、遮光板６１が光学
検知部６２に到達し−サドルｌが第１の原点検知器６の
位置に停止している状態において、図に示すように、発
磁体７１は、光学検知部６２と磁気検知部７２との間に
臨むように位置している。

本実施例の精密加工装置において、被加工材に複数の溝
を平行に加工する場合を例として、サドル１０割出し位
置決め方法及びその装置の作用を説明する。

始動スイッチ（図示せず）をオンすると、プログラム制
御装置４が作動を開始する。先ず、ＤＣ３サーボモータ
５が駆動し、ボールネジ５１を介してサドル１がサドル
ｌの移動方向前方に極く低速でかつ定速で移動される。

サドル１が移動され、第２の原点検知器７の発磁体７１
が磁気検知部７２によって検知される位置、即ち第２原
点位置、に到達すると、磁気検知部７２が発生する信号
によって、サドル１を割出し位置決め操作する位置決め
プログラム制御が開始する。即ち、クローズトループフ
ィードバック系を構成するリニアスケール８が作動を開
始し、その計測部８２は、前回の割出し位置決め作動に
おける計測値が解消されて新しく計測開始状態に設定さ
れる。リニアスケール８は、その計測部８２がスケール
部８１を介してサドル１の移動量を計測し、その計測値
が所定量に達すると、ＤＣサーボモータ５を停止し、被
加工材Ｗの第１番目の溝に対応した位置にサドル１を位
置決めする。しかる後、回転砥石３を溝の切込み深さに
応じて２軸方向に切込み送りし、テーブル２をＸ軸方向
に切削送りして、前記第１の溝を加工する。加工終了後
、回転砥石３を被加工材Ｗに接触し食い位置に上昇し、
テーブル２をＸ軸方向に後退させ元の位置に戻す。次に
Ｄ（３サーボモータ５が駆動されサドル１が移動される
。サドル１の移動量をリニヤスケール８によって前記と
同様に計測し、その計測値が所定量に達するとＤＣサー
ボモータ５を停止し、被加工材Ｗの第２番目の溝に対応
した位置にサドル１を位置決めする。前記第２番目の溝
は、前記第１番目の溝と同様に加工される。第３番目以
降の溝についても、前記第１番目の溝を加工する場合と
同様にプログラム制御によって順次行われる。

最後の溝の加工が終了すると、サドル１はプログラム制
御によりサドル１の移動方向後方に移動される。第１の
原点検知器６の遮光板６１が光学検知部６２に到達し検
知されると、ＤＣサーボモータ５を停止する信号が発信
される。Ｄ（３サーボモータ５が停止されると、サドル
１は、第１の原点検知器６の遮光板６１が光学検知部６
２が設置されている第１原点位置に位置するよう、停止
する。

次に、新しい被加工材Ｗをテーブル２に載置した後、始
動スイッチをオンすると、サドル１が極〈低速でかつ定
速で移動を開始する。第２の原点検知器７０発磁体７１
が磁気検知部７２に到達し検知されると、リニアスケー
ル８が作動を開始し、割出し位置決めが行われ、以後、
プログラム制御によって、前記被加工材Ｗと同様に溝加
工が行われる。

以上において、サドル１に固定した第２の原点検知器７
の発磁体７１が磁気検知部７２に到達し検知される時点
、即ちサドル１が第２原点位置に到達した時点、におい
て、サドル１を割出し位置決めするクローズトループフ
ィートノくツクサーボ糸のリニアスケール８が作動を開
始するので、サドル１の割出し位置決めを開始する時点
にサドル１が到達する位置は、常に第２原点位置に特定
される。

従って、サドル１の割出し位置決めを開始する時点での
サドル１の位置は、ボールネジ５１の〕くツクラッシュ
等の駆ｌ装置に基く誤差或は機械の剛性に基〈誤差等の
影響を受けず、しかもサドル１の停止位置の影響を受け
ることなく、高精度の繰返し精度で設定し得る。又、そ
の結果、サドル１の割出し位置決めは、リニアスケール
を具備するクローズトループフィードバックサーボ系に
よって、高精度の繰返し精度で行い得る。

又、リニアスケール８は、第２の原点検知器７からの信
号によって、前回の割出し位置決め作動における計測値
が解消されて新しく計測開始状態に設定されるので、計
測誤差が累積されることなく作動される。

なお、本実施例において、第２の原点検知器７に０．１
μｍ以下の繰返し精度を有する磁気近接センサーを用い
、リニアスケールが０．１μｍの高分解能を有するもの
であることから、サドル１の割出し位置決めは、０．１
μｍ程度の繰返し精度で行い得た。

又、第１の原点検知器６は、サドル１の停止位置を設定
し、プログラム制御装置４の作動を停止するものである
が、サドル１を割出し位置決めするリニアスケール８の
作動を開始すると共にその時点のサドル１の位置を特定
する第２の原点検知器７に比べて、高い繰返′し精度の
ものでなくてもよい。

更に、第１の原点検知器６の光学検知部６２と第２の原
点検知器７の磁気検知部７２との間隔１２け、サドル１
０割出し位置決めの能率上３ｓｗ以下ましい。

本実施例において、サドル１の移動方向の後方に第１の
原点検知器６を、同じく前方に第２の原点検知器７を間
隔を置いて配置し、プログラム制御装置４が作動を開始
するとサドル１は第１の原点検知器６の位置、即ち第１
原点位置からサドル１の移動方向の前方に向って移動し
、第２の原点検知器７を極〈低速でかつ定速で通過し得
るように構成されているが、次の二変形例のように構成
してもよい。

第１変形例は、第１の原点検知器６と第２の原点検知器
７とをサドル１の移動方向に垂直な同一平面内に間隔を
置いて配置し、プログラム制御装置４が作動を開始する
と、サドル１は、第１の原点検知器６の位置からサドル
１の移動方向の後・方に向って少し移動した後、向きを
変えてサドル１の移動方向の前方に向って移動し、第２
の原点検知器７を極〈低速でかつ定速で通過し得るよう
に構成されたものである。

第２変形例は、サドル１の移動方向の前方に第１の原点
検知器６を、同じく後方に第２の原点検知器７を間隔を
置いて配置し、プログラム制御装置４が作動を開始する
とサドル１は、第１の原点検知器６め位置からサドル１
の移動方向の後方に向って移動し、第２の原点検知器７
を通過した後、向きを変えてサドル１の移動方向の前方
に向って移動し、第２の原点検知器７を極く低速でかつ
定速で通過し得るように構成されたものである。

前記両変形例のように構成することによって、被加工材
をテーブル上に着脱し易い位置に応じて、サドル１の停
止位置を自由に選択し得る。

なお、以上の実施例において、サドル１が第２の原点検
知器７を通過する速度は、前記検知器７の有する繰返し
精度に影響を与え力いようにするために、０．１〜１０
ｍＩＺｓｅｃに設定されるが、０．３〜３ｗＩ／ｓｅｃ
に設定されることが好ましい。

又、各加工工程毎における前記速度のバラツキは、サド
ル１が第２の原点検知器７に到達した後、リニアスケー
ル８が計測を開始される状態に設定されるまでに要する
時間に基き生じるサドル１の第２の原点検知器７か♂偏
倚が、第２の原点検知器７の繰返し精度に影響を与えな
いようにするために、±３０％以内に設定されるが、±
５％以内に設定されることが好ましい。

（発明の効果） 本願の発明は、位置決めプログラム制御を開始する時点
における移動部材の到達する位置が、移動部材が復帰停
止する第１原点位置とは別の位置、即ち第２原点位置に
設定されているので、従来のもののように、制動誤差、
送シネジのバックラッシュ等の移動部材の駆動装置に基
く誤差或は機械の剛性に基く誤差等により第１原点位置
から偏倚した移動部材の停止位置の影響を受けることな
く、前記移動部材の到達する位置を高精度の繰返し精度
で設定し得る。又、その結果、位置決めプログラム制御
による移動部材の位置決めを高精度の繰返し精度で行い
得る。

又、位置決めプログラム制御を開始する時点における移
動部材の到達する位置が、移動部材が第１原点位置から
移動を開始した後、移動部材が移動部材の移動方向前方
に移動している時に通過するようにプログラム制御され
ているので、機械上第１原点位置及び第２原点位置の配
置は自由に選択し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願の第２の発明の実施例の概略側面図、第
２図は第１図の要部拡大斜視図、第３図は第２図の概略
側面図である。 １・・・サドル、　　　　　２・・・テーブル。 ３・・・回転砥石、　　　　４・・・プログラム制御装
置。 ５・・・Ｄ（３サーボモータ、６・・・第１の原点検知
器。 ７・・・第２の原点検知器。 ８・・・インクリメンタル方式のリニアスケール。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動部材を、第１原点位置から移動し、位置決め
   プログラム制御による位置決めを完了した後、第１原点
   位置に復帰し停止するようにプログラム制御する位置決
   め方法において、移動部材が第１原点位置から移動を開
   始した後、移動部材の移動方向前方に向つて移動する時
   に通過する第２原点位置に到達した時点で位置決めプロ
   グラム制御を開始するようにしたことを特徴とする位置
   決め方法。
2. （２）移動部材を、第１原点位置から移動し、位置決め
   プログラム制御による位置決めを完了した後、第１原点
   位置に復帰し停止するようにプログラム制御する位置決
   め装置において、移動部材が到達することによつて移動
   部材を停止する信号を発生し、かつ移動部材が移動部材
   の移動方向後方に向つて移動する時に作動するようにプ
   ログラム制御される第１原点検知手段を第１原点位置に
   設けると共に、移動部材が到達することによつて位置決
   めプログラム制御を開始する信号を発生し、かつ移動部
   材が移動部材の移動方向前方に向つて移動する時に作動
   するようにプログラム制御される第２の原点検知手段を
   第２原点位置に設けて成ることを特徴とする位置決め装
   置。