驱动装置及使用它的XY工作台 【技术领域】
本发明涉及利用电磁力的驱动装置及将它作为驱动源的半导体等的制造装置等中使用的XY工作台。
背景技术
作为现有的半导体制造装置等的驱动源使用的驱动装置，例如有日本特开2001-288号公报(以下称现有例1)中公开的。在现有例1中这样记载着：使励磁方向交替地将多个永磁铁配置在可动元件上，固定元件有两种磁心，多个缠绕了线圈的电枢串联配置。另外，在日本特开平11-262237号中这样记载着：为了高精度地控制可动元件的位置、降低推力脉动，将检测可动元件的位置的位置传感器配置在固定元件一侧。
在利用电磁力的驱动装置中，为了位置控制的高精度化、降低推力脉动等而配置了磁极位置检测装置时，驱动装置的总体体积增大了位置检测装置这一部分地大小，有时受到设置场所的限制。特别是在作为使用要求紧凑性的半导体等的电子机器驱动源、利用上述的驱动装置的情况下，上述的问题很显著。
【发明内容】
本发明的目的在于使安装了磁极位置检测装置的驱动装置及将这样的驱动装置作为驱动源用的制造装置呈紧凑的结构。
本发明的一个特征在于：这样构成驱动装置及制造装置，即，具有使多个电枢相距规定的间隔配置的一次侧构件；以及配置了多个永磁铁的二次侧构件，位置检测装置被配置在多个电枢之间。
本发明的另一个特征在于：这样构成驱动装置，即，备有具有磁性体、且缠绕了线圈的多个电枢；以及有多个永磁铁的二次侧构件，电枢有上部磁极齿部和下部磁极齿部通过间隙相对的第一对置部；以及上部磁极齿和下部磁极齿通过间隙相对的第二对置部，在上述第一对置部之间的间隙及第二对置部之间的间隙中备有二次侧构件，多个电枢相距规定的间隔配置，位置检测装置配置在多个电枢之间。
本发明的另一个特征在于：这样构成驱动装置，即，有上部磁极齿和下部磁极齿相对的第一对置部，有具有磁性体的第一磁心和上部磁极齿与下部磁极齿相对的第二对置部，有具有磁性体的第二磁心的多个电枢，将二次侧构件配置在第一对置部之间及上述第二对置部之间，配置在上述第一磁心上的上部磁极齿和配置在上述第二磁极单元上的上部磁极齿交替地配置在二次侧构件的上方，配置在第一磁心上的下部磁极齿和配置在第二磁心上的下部磁极齿交替地配置在二次侧构件的下方，第一磁心和第二磁心都缠绕着线圈，位置检测装置配置在多个电枢之间。
如果采用本发明，则为了抑制推力脉动，利用设在多个电枢之间的空间，将位置检测装置配置在该位置上，所以不增大驱动装置及制造装置的体积就能安装位置检测装置。
另外，本发明的其他特征如本申请的权利要求书所述。
【附图说明】
图1是本发明的实施例的总体图。
图2是本发明的实施例中用的驱动装置的结构图。
图3是配置了本发明的磁极位置检测装置的结构图(之一)。
图4是配置了本发明的磁极位置检测装置的结构图(之二)。
图5是比较例的驱动装置的磁极位置检测装置的配置结构图。
图6是用本发明的驱动装置的XY工作台的实施例的总体图。
图7是用本发明的驱动装置的XY工作台的实施例的总体图(之一)。
图8是用本发明的驱动装置的XY工作台的实施例的总体图(之二)。
图9是用本发明的驱动装置的XY工作台的实施例的总体图(之三)。
图10是用本发明的驱动装置的XY工作台的实施例的总体图(之四)。
图11是用本发明的实施例的驱动装置的位置控制系统的框线图
【具体实施方式】
图5中示出了比较例的驱动装置。在比较例中，磁极位置检测装置101被配置在从电枢线圈4的有效导体部算起的距离为极间距的n倍的位置。在比较例的结构中，电枢总体沿驱动方向的长度增大相当于磁极位置检测装置101的长度部分。另外，使用时由于碰撞障碍物，磁极位置检测装置有可能破损。
图1是本发明的实施例的驱动装置的总体图。在图1中，在电枢3上缠绕着由导体构成的电枢线圈4，将多个电枢3串联配置，构成一次侧构件，用轴承等支撑二次侧构件6能在一次侧构件的电枢3的间隙中移动。在本实施例中，虽然一次侧构件固定，二次侧构件移动，但也可以将二次侧构件固定，使一次侧构件移动。为了抑制推力的脉动及高精度地进行位置控制，使相邻的电枢3保持规定的间隔。因此，在相邻的电枢3之间设有隔离子100。这里，磁极位置检测装置101被设置在隔离子100上。如果采用本实施例，则利用出于抑制位置变化引起的推力脉动等目的而设在相邻的电枢3之间的空间，将磁极位置检测装置101配置在该位置上，能缩短驱动装置在驱动方向上的长度，能紧凑地构成驱动装置总体。另外，通过防止磁极位置检测装置碰撞外部的障碍物，能防止磁位置检测部的破损。
图2表示本实施例中用的驱动装置。图2(a)是表示驱动装置的磁通流向的图，图2(b)是驱动装置的总体图。多个永磁铁34使N极、S极交替地配置，构成驱动装置的二次侧构件6。电枢3相当于驱动装置的一次侧构件(有缠绕线圈的磁性体的一侧)，由磁心51、52和电枢线圈4构成。
由磁性体构成磁心51、52，上部和下部的磁极互不相同。这里，将磁心51的上部磁极齿11a和下部磁极齿21b定义为第一对置部，将磁心52的下部磁极齿12b和上部磁极齿22a定义为第二对置部。因此，第(2n-1)个磁心有第一对置部，第(2n)个磁心有第二对置部，这样构成电枢3(这里，n＝1、2、3…)。在磁心51、52的各对置部的上部磁极齿和下部磁极齿之间设有一定的间隙，如果二次侧构件6通过间隙。则形成二次侧构件6被配置在第一对置部及第二对置部之间的结构。如果对应于二次侧构件6和电枢3的相对位置而在线圈4中流过单相的交流电流，则在驱动装置的各对置部的上部磁极齿和下部磁极齿之间的间隙中，磁通交替地上下通过上部和下部的磁极齿之间，流过第一对置部和第二对置部的磁通的方向交替地反向。由于流过第一对置部和第二对置部的磁通与永磁铁34产生的磁通的相互作用，在二次侧构件6中沿x方向发生由电磁力产生的驱动力。
图3中示出了磁极位置检测装置的配置方法的实施例。如上所述，为了降低驱动时的推力脉动，将隔离子100配置在相邻的电枢的磁极齿中心之间，有必要保持规定的间隔(k·P+P/M)(这里，k＝0、1、2、3…，P＝磁极间距，M＝相数)。通过将磁极位置检测装置安装在隔离子100上，能提供总体的体积不增大而紧凑的驱动装置，具有从外部保护磁极位置检测装置的功能的效果。
图3所示的磁极位置检测装置101由霍尔元件、霍尔IC等磁极位置检测部构成，是一个三相的磁极位置检测单元。
图4表示各相的磁极位置检测装置的间隔的一例。图4(A)是大致以π/3(假设磁极间距为P，大致为P/6)的间隔配置三相驱动装置中的磁极位置检测部的例，图4(B)表示大致以2π/3(大致为P/3)的间隔配置磁极位置检测装置101的例。
同样，如果在相邻的电枢的磁极齿中心之间用隔离子100保持规定的间隔(k·P+P/M)(这里，k＝0、1、2、3…，P＝磁极间距，M＝相数)，则也能构成两相、五相等的驱动装置。
当然，在两相、五相等的驱动装置中组装的磁极检测装置中，如果大致用π/M、或2π/M(M是相数)的间隔配置磁极位置检测装置101，则也能获得同样的效果。
另外，在上述隔离子100上备有磁极位置检测装置101的方向中，如果根据由电枢3构成的一次侧构件磁极中心和由永磁铁构成的二次侧构件6的永磁铁的磁极中心这两个中心中的某一者，修正由控制电路产生的电流供给的超前角，则能减少磁极位置检测的配置制约。就是说，不一定如上所述使相邻的电枢的间隔为(k·P+P/M)，而通过控制电路的控制，也能降低推力脉动。
图6是使用本发明的驱动装置的XY工作台的总体图。在图6中，电枢3是由图1所示的A相、B相、C相三个电枢组合构成的三相驱动装置，在电枢3的各相之间设有隔离子100。这里，磁极位置检测装置101设置在隔离子100上。在图6中，3X表示X方向驱动装置的电枢3，3Y表示Y方向驱动装置的电枢3。在XY工作台的基座120上配置着直线导向机构121(直线式轴承)，以便能自由地驱动X方向驱动装置的电枢3X。另外，在Y轴上也配置着直线导向机构121(直线式轴承)，以便能自由地驱动Y方向驱动装置的电枢3Y。在基座120上使用能进行X方向驱动、或XY驱动的另一个XY工作台123，能固定工作、获得微小位移动作。
图11中示出了本发明的线性电动机位置控制系统的框线图。在图11中，线性电动机是作为本发明的驱动装置的电枢3和二次侧构件6的组合。同样，磁极检测装置是配置在图1所示的电枢3的相间的磁极位置检测装置101。
由磁极位置检测装置101获得的磁极位置被反馈给电流控制器203，一边保持规定的负载角，一边控制负载变化，以便不致引起同步偏移。另外，相对于进行方向，关于电枢3和二次侧构件6的相对位置位移由位置检测器(线性刻度尺)206获得的信息作为速度信号、位置信号处理，被分别反馈给速度控制器202、位置控制器201。由电流控制器203根据速度控制器202、位置控制器201的信号及电流值，计算应控制的电流值，控制功率放大电路204的输出为该电流值。
图7是使用本发明的驱动装置的XY工作台的另一实施例的总体图。在本实施例中，示出了使用多个(在图7中为两个)Y方向驱动装置的电枢3Y的实施例。通过将二次侧构件6共用与Y方向驱动装置的两个电枢3Y中，能使结构紧凑。
图8是使用本发明的驱动装置的XY工作台的另一实施例的总体图。在图8中是这样一种结构：在Y方向驱动装置的电枢3Y中设有Z轴方向驱动装置的电枢3Z，二次侧构件6上下运动。当然，在Z轴方向驱动装置中，也可以将二次侧构件6固定，使电枢3相对地上下运动。
图9是使用本发明的驱动装置的XY工作台的另一实施例的总体图。在图9中，准备了多组(图9中为两组)图7所示的起重架(移动起重架)124，示出了考虑了多轴对应的实施例。
图10是使用本发明的驱动装置的XY工作台的另一总体图。在图10中，呈单轴的基本单元在基座120上，直线导向机构121(直线式轴承)和二次侧构件6平行地固定在基座120上，以便电枢3能自由地驱动。是一种两个呈单轴的基本单元大致垂直交叉的组合结构，Y方向驱动装置固定在X方向驱动装置的电枢3X上。
本发明的磁极位置检测装置的配置方法不限于上述的驱动装置的结构，如果是有多个电枢、在电枢之间设置间隔的驱动装置，也能适用。另外，上述实施例的驱动装置的结构在应用于紧凑化的要求强烈的半导体等的电子机器的制造装置中使用的XY工作台中特别有效。
如果采用本发明，则在驱动装置及XY工作台中能使磁极位置检测装置紧凑。