專利名稱：驅動裝置及使用它的xy工作臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及利用電磁力的驅動裝置及將它作為驅動源的半導體等的制造裝置等中使用的XY工作臺。
背景技術：
作為現有的半導體制造裝置等的驅動源使用的驅動裝置，例如有日本特開2001-288號公報(以下稱現有例1)中公開的。在現有例1中這樣記載著使勵磁方向交替地將多個永磁鐵配置在可動元件上，固定元件有兩種磁心，多個纏繞了線圈的電樞串聯配置。另外，在日本特開平11-262237號中這樣記載著為了高精度地控制可動元件的位置、降低推力脈動，將檢測可動元件的位置的位置傳感器配置在固定元件一側。
在利用電磁力的驅動裝置中，為了位置控制的高精度化、降低推力脈動等而配置了磁極位置檢測裝置時，驅動裝置的總體體積增大了位置檢測裝置這一部分的大小，有時受到設置場所的限制。特別是在作為使用要求緊湊性的半導體等的電子機器驅動源、利用上述的驅動裝置的情況下，上述的問題很顯著。
發明內容
本發明的目的在于使安裝了磁極位置檢測裝置的驅動裝置及將這樣的驅動裝置作為驅動源用的制造裝置呈緊湊的結構。
本發明的一個特征在于這樣構成驅動裝置及制造裝置，即，具有使多個電樞相距規定的間隔配置的一次側構件；以及配置了多個永磁鐵的二次側構件，位置檢測裝置被配置在多個電樞之間。
本發明的另一個特征在于這樣構成驅動裝置，即，備有具有磁性體、且纏繞了線圈的多個電樞；以及有多個永磁鐵的二次側構件，電樞有上部磁極齒部和下部磁極齒部通過間隙相對的第一對置部；以及上部磁極齒和下部磁極齒通過間隙相對的第二對置部，在上述第一對置部之間的間隙及第二對置部之間的間隙中備有二次側構件，多個電樞相距規定的間隔配置，位置檢測裝置配置在多個電樞之間。
本發明的另一個特征在于這樣構成驅動裝置，即，有上部磁極齒和下部磁極齒相對的第一對置部，有具有磁性體的第一磁心和上部磁極齒與下部磁極齒相對的第二對置部，有具有磁性體的第二磁心的多個電樞，將二次側構件配置在第一對置部之間及上述第二對置部之間，配置在上述第一磁心上的上部磁極齒和配置在上述第二磁極單元上的上部磁極齒交替地配置在二次側構件的上方，配置在第一磁心上的下部磁極齒和配置在第二磁心上的下部磁極齒交替地配置在二次側構件的下方，第一磁心和第二磁心都纏繞著線圈，位置檢測裝置配置在多個電樞之間。
如果采用本發明，則為了抑制推力脈動，利用設在多個電樞之間的空間，將位置檢測裝置配置在該位置上，所以不增大驅動裝置及制造裝置的體積就能安裝位置檢測裝置。
另外，本發明的其他特征如本申請的權利要求書所述。
圖1是本發明的實施例的總體圖。
圖2是本發明的實施例中用的驅動裝置的結構圖。
圖3是配置了本發明的磁極位置檢測裝置的結構圖(之一)。
圖4是配置了本發明的磁極位置檢測裝置的結構圖(之二)。
圖5是比較例的驅動裝置的磁極位置檢測裝置的配置結構圖。
圖6是用本發明的驅動裝置的XY工作臺的實施例的總體圖。
圖7是用本發明的驅動裝置的XY工作臺的實施例的總體圖(之一)。
圖8是用本發明的驅動裝置的XY工作臺的實施例的總體圖(之二)。
圖9是用本發明的驅動裝置的XY工作臺的實施例的總體圖(之三)。
圖10是用本發明的驅動裝置的XY工作臺的實施例的總體圖(之四)。
圖11是用本發明的實施例的驅動裝置的位置控制系統的框線圖具體實施方式
圖5中示出了比較例的驅動裝置。在比較例中，磁極位置檢測裝置101被配置在從電樞線圈4的有效導體部算起的距離為極間距的n倍的位置。在比較例的結構中，電樞總體沿驅動方向的長度增大相當于磁極位置檢測裝置101的長度部分。另外，使用時由于碰撞障礙物，磁極位置檢測裝置有可能破損。
圖1是本發明的實施例的驅動裝置的總體圖。在圖1中，在電樞3上纏繞著由導體構成的電樞線圈4，將多個電樞3串聯配置，構成一次側構件，用軸承等支撐二次側構件6能在一次側構件的電樞3的間隙中移動。在本實施例中，雖然一次側構件固定，二次側構件移動，但也可以將二次側構件固定，使一次側構件移動。為了抑制推力的脈動及高精度地進行位置控制，使相鄰的電樞3保持規定的間隔。因此，在相鄰的電樞3之間設有隔離子100。這里，磁極位置檢測裝置101被設置在隔離子100上。如果采用本實施例，則利用出于抑制位置變化引起的推力脈動等目的而設在相鄰的電樞3之間的空間，將磁極位置檢測裝置101配置在該位置上，能縮短驅動裝置在驅動方向上的長度，能緊湊地構成驅動裝置總體。另外，通過防止磁極位置檢測裝置碰撞外部的障礙物，能防止磁位置檢測部的破損。
圖2表示本實施例中用的驅動裝置。圖2(a)是表示驅動裝置的磁通流向的圖，圖2(b)是驅動裝置的總體圖。多個永磁鐵34使N極、S極交替地配置，構成驅動裝置的二次側構件6。電樞3相當于驅動裝置的一次側構件(有纏繞線圈的磁性體的一側)，由磁心51、52和電樞線圈4構成。
由磁性體構成磁心51、52，上部和下部的磁極互不相同。這里，將磁心51的上部磁極齒11a和下部磁極齒21b定義為第一對置部，將磁心52的下部磁極齒12b和上部磁極齒22a定義為第二對置部。因此，第(2n-1)個磁心有第一對置部，第(2n)個磁心有第二對置部，這樣構成電樞3(這里，n＝1、2、3…)。在磁心51、52的各對置部的上部磁極齒和下部磁極齒之間設有一定的間隙，如果二次側構件6通過間隙。則形成二次側構件6被配置在第一對置部及第二對置部之間的結構。如果對應于二次側構件6和電樞3的相對位置而在線圈4中流過單相的交流電流，則在驅動裝置的各對置部的上部磁極齒和下部磁極齒之間的間隙中，磁通交替地上下通過上部和下部的磁極齒之間，流過第一對置部和第二對置部的磁通的方向交替地反向。由于流過第一對置部和第二對置部的磁通與永磁鐵34產生的磁通的相互作用，在二次側構件6中沿x方向發生由電磁力產生的驅動力。
圖3中示出了磁極位置檢測裝置的配置方法的實施例。如上所述，為了降低驅動時的推力脈動，將隔離子100配置在相鄰的電樞的磁極齒中心之間，有必要保持規定的間隔(k·P+P/M)(這里，k＝0、1、2、3…，P＝磁極間距，M＝相數)。通過將磁極位置檢測裝置安裝在隔離子100上，能提供總體的體積不增大而緊湊的驅動裝置，具有從外部保護磁極位置檢測裝置的功能的效果。
圖3所示的磁極位置檢測裝置101由霍爾元件、霍爾IC等磁極位置檢測部構成，是一個三相的磁極位置檢測單元。
圖4表示各相的磁極位置檢測裝置的間隔的一例。圖4(A)是大致以π/3(假設磁極間距為P，大致為P/6)的間隔配置三相驅動裝置中的磁極位置檢測部的例，圖4(B)表示大致以2π/3(大致為P/3)的間隔配置磁極位置檢測裝置101的例。
同樣，如果在相鄰的電樞的磁極齒中心之間用隔離子100保持規定的間隔(k·P+P/M)(這里，k＝0、1、2、3…，P＝磁極間距，M＝相數)，則也能構成兩相、五相等的驅動裝置。
當然，在兩相、五相等的驅動裝置中組裝的磁極檢測裝置中，如果大致用π/M、或2π/M(M是相數)的間隔配置磁極位置檢測裝置101，則也能獲得同樣的效果。
另外，在上述隔離子100上備有磁極位置檢測裝置101的方向中，如果根據由電樞3構成的一次側構件磁極中心和由永磁鐵構成的二次側構件6的永磁鐵的磁極中心這兩個中心中的某一者，修正由控制電路產生的電流供給的超前角，則能減少磁極位置檢測的配置制約。就是說，不一定如上所述使相鄰的電樞的間隔為(k·P+P/M)，而通過控制電路的控制，也能降低推力脈動。
圖6是使用本發明的驅動裝置的XY工作臺的總體圖。在圖6中，電樞3是由圖1所示的A相、B相、C相三個電樞組合構成的三相驅動裝置，在電樞3的各相之間設有隔離子100。這里，磁極位置檢測裝置101設置在隔離子100上。在圖6中，3X表示X方向驅動裝置的電樞3，3Y表示Y方向驅動裝置的電樞3。在XY工作臺的基座120上配置著直線導向機構121(直線式軸承)，以便能自由地驅動X方向驅動裝置的電樞3X。另外，在Y軸上也配置著直線導向機構121(直線式軸承)，以便能自由地驅動Y方向驅動裝置的電樞3Y。在基座120上使用能進行X方向驅動、或XY驅動的另一個XY工作臺123，能固定工作、獲得微小位移動作。
圖11中示出了本發明的線性電動機位置控制系統的框線圖。在圖11中，線性電動機是作為本發明的驅動裝置的電樞3和二次側構件6的組合。同樣，磁極檢測裝置是配置在圖1所示的電樞3的相間的磁極位置檢測裝置101。
由磁極位置檢測裝置101獲得的磁極位置被反饋給電流控制器203，一邊保持規定的負載角，一邊控制負載變化，以便不致引起同步偏移。另外，相對于進行方向，關于電樞3和二次側構件6的相對位置位移由位置檢測器(線性刻度尺)206獲得的信息作為速度信號、位置信號處理，被分別反饋給速度控制器202、位置控制器201。由電流控制器203根據速度控制器202、位置控制器201的信號及電流值，計算應控制的電流值，控制功率放大電路204的輸出為該電流值。
圖7是使用本發明的驅動裝置的XY工作臺的另一實施例的總體圖。在本實施例中，示出了使用多個(在圖7中為兩個)Y方向驅動裝置的電樞3Y的實施例。通過將二次側構件6共用與Y方向驅動裝置的兩個電樞3Y中，能使結構緊湊。
圖8是使用本發明的驅動裝置的XY工作臺的另一實施例的總體圖。在圖8中是這樣一種結構在Y方向驅動裝置的電樞3Y中設有Z軸方向驅動裝置的電樞3Z，二次側構件6上下運動。當然，在Z軸方向驅動裝置中，也可以將二次側構件6固定，使電樞3相對地上下運動。
圖9是使用本發明的驅動裝置的XY工作臺的另一實施例的總體圖。在圖9中，準備了多組(圖9中為兩組)圖7所示的起重架(移動起重架)124，示出了考慮了多軸對應的實施例。
圖10是使用本發明的驅動裝置的XY工作臺的另一總體圖。在圖10中，呈單軸的基本單元在基座120上，直線導向機構121(直線式軸承)和二次側構件6平行地固定在基座120上，以便電樞3能自由地驅動。是一種兩個呈單軸的基本單元大致垂直交叉的組合結構，Y方向驅動裝置固定在X方向驅動裝置的電樞3X上。
本發明的磁極位置檢測裝置的配置方法不限于上述的驅動裝置的結構，如果是有多個電樞、在電樞之間設置間隔的驅動裝置，也能適用。另外，上述實施例的驅動裝置的結構在應用于緊湊化的要求強烈的半導體等的電子機器的制造裝置中使用的XY工作臺中特別有效。
如果采用本發明，則在驅動裝置及XY工作臺中能使磁極位置檢測裝置緊湊。
權利要求
1.一種驅動裝置，其特征在于包括備有纏繞著線圈、有磁性體的多個電樞的一次側構件；以及配置了多個永磁鐵的二次側構件，上述多個電樞相距規定的間隔配置，上述二次側部件通過間隙配置在上述一次側構件上，在上述多個電樞之間配置位置檢測裝置。
2.一種驅動裝置，其特征在于包括備有纏繞著線圈、有磁性體的多個電樞的一次側構件；以及備有多個永磁鐵的二次側構件，上述電樞有上部磁極齒部和下部磁極齒部通過間隙相對的第一對置部；以及上部磁極齒和下部磁極齒通過間隙相對的第二對置部，在上述第一對置部之間的間隙及第二對置部之間的間隙中備有二次側構件，上述多個電樞相距規定的間隔配置，在上述多個電樞之間配置位置檢測裝置。
3.一種驅動裝置，其特征在于備有上部磁極齒和下部磁極齒相對的第一對置部，備有具有磁性體的第一磁心和上部磁極齒與下部磁極齒相對的第二對置部，備有具有磁性體的第二磁心的多個電樞，在上述第一對置部之間及上述第二對置部之間配置二次側構件，在上述二次側構件的上方，配置在上述第一磁心上的上部磁極齒和配置在上述第二磁心的上部磁極齒交替地配置，在上述二次側構件的下方，配置在上述第一磁心上的下部磁極齒和配置在上述第二磁心上的下部磁極齒交替地配置，上述第一磁心和上述第二磁心上都纏繞著線圈，在上述多個電樞之間配置位置檢測裝置。
4.根據權利要求1所述的驅動裝置，其特征在于假設上述電樞的磁極間距為P、上述驅動裝置的相數為M，那么上述多個電樞的間隔為k·P+P/M，k＝0、1、2、3…。
5.根據權利要求2所述的驅動裝置，其特征在于假設上述電樞的磁極間距為P、上述驅動裝置的相數為M，那么上述多個電樞的間隔為k·P+P/M，k＝0、1、2、3…。
6.根據權利要求3所述的驅動裝置，其特征在于假設上述電樞的磁極間距為P、上述驅動裝置的相數為M，那么上述多個電樞的間隔為k·P+P/M，k＝0、1、2、3…。
7.根據權利要求1所述的驅動裝置，其特征在于上述位置檢測裝置有多個位置檢測部，假設二次側構件的磁極間距為P，那么配置上述多個位置檢測部的間隔大致為P/6或大致為P/3。
8.根據權利要求2所述的驅動裝置，其特征在于上述位置檢測裝置有多個位置檢測部，假設二次側構件的磁極間距為P，那么配置上述多個位置檢測部的間隔大致為P/6或大致為P/3。
9.根據權利要求3所述的驅動裝置，其特征在于上述位置檢測裝置有多個位置檢測部，假設二次側構件的磁極間距為P，那么配置上述多個位置檢測部的間隔大致為P/6或大致為P/3。
10.一種XY工作臺，其特征在于將權利要求1所述的驅動裝置作為驅動源。
11.一種XY工作臺，其特征在于將權利要求2所述的驅動裝置作為驅動源。
12.一種XY工作臺，其特征在于將權利要求3所述的驅動裝置作為驅動源。
全文摘要
提供一種驅動裝置及使用它的XY工作臺，可以確保多個電樞線圈和多個磁極位置檢測裝置的相對位置一致的安裝尺寸精度且結構緊湊。在該驅動裝置中，包括將多個由磁性體形成的具有在磁心上纏繞的線圈的電樞并聯而成的一次側、以及備有通過和該電樞的空隙能相對移動的永磁鐵的二次側，在相鄰的電樞之間備有磁極位置檢測裝置。
文檔編號H02K41/03GK1477768SQ0313864
公開日2004年2月25日 申請日期2003年5月29日 優先權日2002年7月31日
發明者金弘中, 牧晃司, 田所久男, 島根秀樹, 柴田均, 酒井慶次郎, 樹, 次郎, 男 申請人:株式會社日立制作所