JPH1131013A - 位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐環境性（広い仕様温度範囲）に優れ、省ス
ペースで安価な、位置決め方法を非接触で実現する。 【解決手段】 制御部８内のパルス出力手段８ａから出
力したパルスをパルスモータ４に与え、スクリュー３の
回転によって可動部５を移動させると共に、該パルスの
数を制御部８内のパルスカウンタ８ｂでカウントする。
ホール素子７のオン／オフの状態の変化を制御部８内の
監視手段８ｃで監視し、この監視結果と前記パルスカウ
ンタ８ｂのカウント結果とに基づき、制御部８内の演算
手段８ｄによってパルス数と可動部５の移動距離との実
測上の関係値を求め、この関係値とこれに対応する理論
上の関係値とのずれ量を補正値として求め、記憶手段８
ｅに記憶しておく。そして、補正値を考慮した数のパル
スをパルス出力手段８ａからパルスモータ４に与え、可
動部５を所定の位置に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界の強さをオン
／オフの電気信号に変換するホール素子を用いた位置検
出機構を有する位置決め装置において、固定部に対して
並行移動可能に配置された可動部を所定の位置に位置決
めして停止する位置決め方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップ等をマウントするマウンタ
や、プロッタ（作図装置）等においては、例えば、パル
スモータ等を用い、与えられるパルスの数に応じた距離
だけ可動部分を一定の軸に沿って移動するような構成に
なっている。このようなパルスモータ等を有するマウン
タ等の位置決め方法として、従来、例えば、次の（１）
〜（４）のような方法がある。 （１） 可動部分の位置を機械的に検出するマイクロス
イッチや、光によって検出するフォトセンサ等の複数の
センサを、各軸の端に設置しておく。そして、各センサ
のオン／オフする位置を機械的な原点とし、その位置よ
りパルスモータへ送出したパルス数から、移動距離を算
出し、相対的に可動部分の位置を決める。 （２） 各軸にマグネットスケールのようなリニアスケ
ールを設置し、その読取り値によって可動部分の絶対的
な位置を決める。 （３） 可動部分に認識用マークを配置し、工業用テレ
ビジョンカメラ（ＩＴＶカメラ）等を用い、画像認識に
よって可動部分の位置決めを行う。 （４） 可動部分に測定ターゲットを配置し、レーザセ
ンサ等を用いて直接測定した距離により、可動部分の位
置決めを行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）の方法は、
安価に実現できて一般的であるが、位置検出機構を可動
範囲外に配置する等、位置決め装置を小型化することが
困難である。また、前記（２）、（３）、（４）の方法
では、使用するセンサ自体が高価であり、特に高い精度
が必要な場合に用いられているが、前記（１）の方法と
同様に、位置検出機構を可動範囲外に配置する等、位置
決め装置を小型化することが困難である。そのため、前
記（１）〜（４）のいずれの方法においても、小型で、
移動ストロークの小さい装置に対しても正確な位置決め
を実現できる、位置決め方法を得ることが困難であっ
た。本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決
し、小型で、移動ストロークの小さい装置に対しても適
用が可能で、正確な位置決めを行える位置決め方法を提
供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、一定方向に延設された固定部と、前記
固定部に対して並行移動可能に配置された可動部と、前
記可動部または前記固定部のいずれか一方に取付けら
れ、所定の磁界強度の磁気を発生する磁気発生部と、与
えられるパルスの極性に応じた方向で、かつ該パルスの
数に応じた距離だけ、前記可動部を前記固定部に対して
並行に移動させる移動手段と、前記固定部または前記可
動部のいずれか一方に取付けられ、前記磁気発生手段の
近傍を通過する際に前記磁界強度をオン／オフの電気信
号に変換して出力するホール素子と、前記移動手段に与
える前記パルスを出力するパルス出力手段、前記出力し
たパルスの数を計数する計数手段、前記ホール素子のオ
ン／オフの状態の変化を監視する監視手段、演算手段、
及び記憶手段を有する制御部とを、備えた位置決め装置
を用いて、次のようにして前記可動部を位置決めしてい
る。即ち、前記パルス出力手段から出力した前記パルス
を前記移動手段に与えて前記可動部を移動させると共
に、該パルスの数を前記計数手段で計数し、前記計数手
段の計数結果及び前記監視手段の監視結果に基づき、前
記演算手段によって前記パルス数と前記可動部の移動距
離との実測上の関係値を求め、この関係値とこれに対応
する理論上の関係値とのずれ量を補正値として求めて前
記記憶手段に記憶しておき、前記補正値を考慮した数の
パルスを前記移動手段に与えて前記可動部を所定の位置
に移動させるようにしている。このような構成を採用し
たことにより、パルス出力手段から出力したパルスを移
動手段に与えて固定部を移動させ、そのパルス数を計数
手段で計数させると共に、監視手段によってホール素子
のオン／オフの状態の変化を監視させ、演算手段によっ
てパルス数と可動部の移動距離との実測上の関係値を求
める。この関係値と、これに対応する理論上の関係値と
のずれ量を、補正値として記憶手段に記憶しておく。そ
して、記憶手段に記憶された補正値を考慮した数のパル
スがパルス出力手段から出力され、移動手段に与えられ
て可動部が所定の位置に移動する。これにより、可動部
が所定の位置に正確に位置決めされる。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態で用い
られるホール素子を用いた位置決め装置の概略の構成図
である。この位置決め装置は、マウンタやプロッタ等の
ような直線的に移動する軸を例えば１軸有する装置に設
けられるもので、一定方向に延設された固定部（例え
ば、ベース）１上に、所定の距離だけ離して２つの支持
部２ａ，２ｂが固定されている。支持部２ａ，２ｂ間に
は、ベース１に対して並行に配置されたスクリュー３が
回転自在に取付けられ、さらに、該スクリュー３が一方
の支持部２ａ側に取付けられたパルスモータ４と結合さ
れると共に、該スクリュー３に移動可能な可動部５が取
付けられている。パルスモータ４は、与えられるパルス
の極性に応じた方向で、かつ該パルスの数に応じた距離
だけスクリュー３を回転させて可動部５を左右方向へ移
動させる機能を有している。スクリュー３及びパルスモ
ータ４は、可動部５を移動させる移動手段を構成してい
る。

【０００６】可動部５には、所定の磁界強度の磁気を発
生する磁気発生部（例えば、永久磁石あるいは電磁石等
の磁石）６が組込まれている。磁石６に対向してベース
１上の支持部２ａ，２ｂ間の中央に、ホール素子７が設
置されている。ホール素子７は、非接触状態で磁石６の
磁界強度をオン／オフの電気信号に変換して出力する素
子であり、小型、軽量、薄型、安価であり、かつ耐熱性
に優れるという特徴を有している。ホール素子７には、
パルスモータ４を制御するための制御部８が設けられて
いる。制御部８は、パルスモータ４に与えるパルスを出
力するパルス出力手段８ａ、出力したパルスの数を計数
（カウント）する計数手段（例えば、パルスカウンタ）
８ｂ、ホール素子のオン／オフの状態の変化を監視する
監視手段８ｃ、パルスカウンタ８ｂのカウント結果と監
視手段８ｃの監視結果に基づいて所定の演算を行う演算
手段８ｄ、及びデータを記憶する半導体メモリ等の記憶
手段８ｅ等を有し、該監視手段８ｃ及び演算手段８ｄが
中央処理装置（ＣＰＵ）等で構成されている。

【０００７】図２は、図１の制御部８内のパルスカウン
タ８ｂのカウント値の位置関係を示す図である。この図
２を参照しつつ、図１の位置決め装置を用いた本実施形
態の位置決め方法を以下説明する。なお、この位置決め
方法では、可動部５を支持部２ａ，２ｂ間の中心位置に
位置決めする例について説明する。まず、制御部８内の
パルス出力手段８ａは、パルスモータ４に対して可動部
５が該パルスモータ４側に移動する方向のパルスを送出
する。この時送出するパルス数Ｐ0 は、可動部５が最大
移動距離の１／２を移動するのに相当するパルス数であ
る。可動部５が移動している間、制御部８内の監視手段
８ｃはホール素子７のオン／オフの状態の変化を監視す
る。この例の論理では、ホール素子７が磁石６による磁
束密度が検出された状態をオン状態とする。可動部５が
移動している間でホール素子７がオン状態となった場合
は、このオン状態になった時点でパルスモータ４に対す
るパルスの送出を中止し、新たにパルス出力手段８ａか
らＰ0 ＋α（但し、＋αはホール素子７の磁気感知幅）
のパルスをパルスモータ４に対して送出する。この時点
で、可動部５は最もパルスモータ４側に近づいた位置に
停止する。ここで、制御部８内のパルスカウンタ８ｂを
リセットする。

【０００８】次に、制御部８内のパルス出力手段８ａ
は、パルスモータ４に対して、該パルスモータ４から遠
ざかる方向へ移動するパルスを送出し、この送出したパ
ルス数に応じてパルスカウンタ８ｂをカウントアップす
る。制御部８内の監視手段８ｃは、ホール素子７の状態
変化を監視し、最初のオン状態になった時のパルスカウ
ンタ８ｂの値をPon1として記憶手段８ｅに記憶する。さ
らに、ホール素子７がオフ状態になった時のパルスカウ
ンタ８ｂの値をPoff1 として記憶手段８ｅに記憶し、パ
ルスモータ４へのパルスの送出を停止する。パルス送出
の停止後、制御部８内のパルス出力手段８ａは、可動部
５をパルスモータ４から最も遠ざかった位置（図１の右
端）に移動させるために、該パルスモータ４に対してパ
ルス数Ｐ0 ＋αのパルスを送出する。送出完了後、制御
部８はパルスカウンタ８ｂをリセットする。このリセッ
ト後、制御部８内のパルス出力手段８ａは、パルスモー
タ４に対して、可動部５が該パルスモータ４に近づく方
向（図１の左方向）へ移動するパルスを送出し、この送
出したパルス数に応じてパルスカウンタ８ｂをカウント
ダウンする。

【０００９】制御部８内の監視手段８ｃは、ホール素子
７の状態変化を監視し、最初のオン状態になった時のパ
ルスカウンタ８ｂの値をPon2として記憶手段８ｅに記憶
する。記憶後、ホール素子７がオフ状態になった時のパ
ルスカウンタ８ｂの値をPoff2 として記憶手段８ｅに記
憶し、パルスモータ４へのパルスの送出を停止する。こ
こで、図１で可動部５が右方向へ移動する場合を正の
値、左方向へ移動する場合を負の値とすると、制御部８
内の記憶手段８ｅが記憶している値Pon1，Poff1 ，Pon
2，Poff2 の位置関係は、図２のようになる。そのた
め、可動部５の全ストロークに相当するパルス数ＰＬ
は、 ＰＬ＝Pon1−Poff2 −１（＝Poff1 −Pon2−１） となり、この位置決め装置における真の中心位置は図２
のＰＬ／２となる。一方、ホール素子７により検出され
る中心位置に相当するパルス数ＰＣは、 ＰＣ＝（Pon1＋Poff1 −１）／２ （左端からの相対
値） となり、この位置決め装置における真の中心位置とずれ
が生じる。制御部８内の演算手段８ｄでこのずれ量Ｐ＝
（ＰＬ／２−ＰＣ）を求め、このずれ量Ｐを補正値とし
て記憶手段８ｅに記憶する。

【００１０】この時、可動部５は図２のPoff2 の位置に
停止しているので、ここで求めた補正値分のパルス
（Ｐ）をパルスモータ４へ送出する。これにより、可動
部５は真の中心位置ＰＬ／２に位置決めされ、制御部８
はパルスカウンタ８ｂをリセットし、位置決め動作を完
了する。以後の動作で可動部５を支持部２ａ，２ｂ間の
中心位置に位置決め動作を行う場合、既に補正値Ｐが求
まっているので、ホール素子７により求まる中心位置に
補正値Ｐを考慮することにより、容易に真の中心位置へ
位置決めすることが可能となる。なお、本実施形態を用
いた位置決め機構を組込むことのできる最小の可動範囲
は、ホール素子７が可動部５の移動に伴い、オフ→オン
→オフと状態が変化すればよいので、該ホール素子７の
磁気感知幅＋αとなる。以上のように、本実施形態で
は、小型、軽量、薄型であるホール素子７を使用した位
置検出方法を用いることにより、従来方法では位置決め
機能を組込めないような小型の装置に対しても、ホール
素子７と磁石６を組込むスペースを確保するだけで、位
置決め機能を追加することが、安価で実現可能となる。

【００１１】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々の変形例や利用形態に適用可能である。これら
の変形例や利用形態としては、例えば、次の（ｉ），
（ii）のようなものがある。 （ｉ） 実施形態では、マウンタやプロッタ等のような
直線的に移動する軸を、複数軸有する装置において、そ
の内の１軸の中心位置への位置決め方法について説明し
たが、ホール素子７を複数配置することにより、位置決
め箇所を増やすことが可能である。また、直線的に移動
する軸が複数ある場合（即ち、複数軸を組合わせた移動
機構を有する装置の場合）には、それぞれの軸にホール
素子７を追加して、各軸毎の位置決めをすることが可能
である。例えば、ＸＹステージのように直線的に移動す
る軸が２軸ある場合は、Ｘ軸に３箇所、Ｙ軸に３箇所の
ホール素子７を配置すると、各軸で３箇所の位置決めが
可能となり、これらを組合わせれば３×３＝９箇所の位
置決め箇所を設定することが可能となる。このように、
位置決め箇所の設定数は、各軸に配置したホール素子数
の積となる。 （ii） 可動部５の移動手段をスクリュー３及びパルス
モータ４で構成したが、これらを他の移動手段で構成す
ることも可能である。また、磁石６を可動部５に取付
け、ホール素子７をベース１に取付けたが、逆に、ホー
ル素子７を可動部５に取付けると共に、磁石６をベース
１に取付けても、上記実施形態とほぼ同様の作用、効果
が得られる。

【００１２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、マウンタやプロッタ等のような直線的に移動する
軸を、１軸または複数軸組合わせた移動機構を有する装
置において、磁気発生部、ホール素子、及び制御部等を
備えた位置決め装置を設け、パルス数と可動部の移動距
離との実測上の関係値を求め、この関係値とこれに対応
する理論上の関係値とのずれ量を補正値として求め、こ
の補正値を考慮した数のパルスを移動手段に与えて可動
部を所定の位置に移動させるようにしている。特に、本
発明で用いるホール素子は、小型、軽量、薄型と他に与
える影響が少なく配置可能であり、耐環境性（広い仕様
温度範囲）に優れた特性を有している。そのため、移動
ストロークの小さい装置に対しても省スペースで、かつ
安価に適用が可能で、非接触で正確な位置決めを実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態で用いられるホール素子を用
いた位置決め装置の概略の構成図である。

【図２】図１の制御部８のカウント値の位置関係を示す
図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ａ，２ｂ 支持部 ３ スクリュー ４ パルスモータ ５ 可動部 ６ 磁石 ７ ホール素子 ８ 制御部 ８ａ パルス出力手段 ８ｂ パルスカウンタ ８ｃ 監視手段 ８ｄ 演算手段 ８ｅ 記憶手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定方向に延設された固定部と、 前記固定部に対して並行移動可能に配置された可動部
   と、 前記可動部または前記固定部のいずれか一方に取付けら
   れ、所定の磁界強度の磁気を発生する磁気発生部と、 与えられるパルスの極性に応じた方向で、かつ該パルス
   の数に応じた距離だけ、前記可動部を前記固定部に対し
   て並行に移動させる移動手段と、 前記固定部または前記可動部のいずれか一方に取付けら
   れ、前記磁気発生手段の近傍を通過する際に前記磁界強
   度をオン／オフの電気信号に変換して出力するホール素
   子と、 前記移動手段に与える前記パルスを出力するパルス出力
   手段、前記出力したパルスの数を計数する計数手段、前
   記ホール素子のオン／オフの状態の変化を監視する監視
   手段、演算手段、及び記憶手段を有する制御部とを、備
   えた位置決め装置を用い、 前記パルス出力手段から出力した前記パルスを前記移動
   手段に与えて前記可動部を移動させると共に、該パルス
   の数を前記計数手段で計数し、 前記計数手段の計数結果及び前記監視手段の監視結果に
   基づき、前記演算手段によって前記パルス数と前記可動
   部の移動距離との実測上の関係値を求め、この関係値と
   これに対応する理論上の関係値とのずれ量を補正値とし
   て求めて前記記憶手段に記憶しておき、 前記補正値を考慮した数のパルスを前記移動手段に与え
   て前記可動部を所定の位置に移動させることを特徴とす
   る位置決め方法。