JPH03266006A - 位置決めテーブルの駆動制御方法 - Google Patents
位置決めテーブルの駆動制御方法Info
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- JPH03266006A JPH03266006A JP6436690A JP6436690A JPH03266006A JP H03266006 A JPH03266006 A JP H03266006A JP 6436690 A JP6436690 A JP 6436690A JP 6436690 A JP6436690 A JP 6436690A JP H03266006 A JPH03266006 A JP H03266006A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
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。
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〕
本発明は、位置決めテーブルに物体を載置してその位置
決めを行なう場合の位置決めテーブルの駆動制御方法に
関する。
決めを行なう場合の位置決めテーブルの駆動制御方法に
関する。
(従来の技術〕
位置決めテーブルに物体を載置し、当該位置決めテーブ
ルを移動させて物体の位置決めを行なう装置は、例えば
半導体製造装置、電子顕微鏡装置等の多くの分野に使用
されている。
ルを移動させて物体の位置決めを行なう装置は、例えば
半導体製造装置、電子顕微鏡装置等の多くの分野に使用
されている。
このような位置決めを行なう装置は、通常、比較的大き
な単位ストロークで駆動される粗動テーブルと、この粗
動テーブル上に載置されて微小な単位ストロークで駆動
される微動テーブルとを備えている。位置決め対象とな
る物体は微動チーフル上に載置される。以下、上記のよ
うな位置決め装置の一例を第4図および第5図により説
明する。
な単位ストロークで駆動される粗動テーブルと、この粗
動テーブル上に載置されて微小な単位ストロークで駆動
される微動テーブルとを備えている。位置決め対象とな
る物体は微動チーフル上に載置される。以下、上記のよ
うな位置決め装置の一例を第4図および第5図により説
明する。
第4図は位置決め装置の斜視図、第5図は第4図に示す
微動機構の斜視図である。第4図で、X。
微動機構の斜視図である。第4図で、X。
Yは座標軸を示す。5Yは図示しない空気定盤上に支持
されたステージ、5Xはステージ5Y上においてY軸方
向に移動可能に設置されたステージである。6はステー
ジ5X上においてX軸方向に移動可能に設置された移動
台である。7Xは移動台6をX軸方向に移動させるモー
タ、7Yはステージ5XをY軸方向に移動させるモータ
である。
されたステージ、5Xはステージ5Y上においてY軸方
向に移動可能に設置されたステージである。6はステー
ジ5X上においてX軸方向に移動可能に設置された移動
台である。7Xは移動台6をX軸方向に移動させるモー
タ、7Yはステージ5XをY軸方向に移動させるモータ
である。
モータ7Yとステージ5X、およびモータ7Xと移動台
6とは適切な機構、例えばねし駆動機構や摩擦駆動機構
により連結されている。8は移動台6に固定された微動
機構、9は微動機構8によりX軸方向、Y軸方向に微小
変位せしめられるテーブル、10はテーブル9上にl!
!置された位置決め対象物体である。
6とは適切な機構、例えばねし駆動機構や摩擦駆動機構
により連結されている。8は移動台6に固定された微動
機構、9は微動機構8によりX軸方向、Y軸方向に微小
変位せしめられるテーブル、10はテーブル9上にl!
!置された位置決め対象物体である。
11X、11Yは移動台6の各側面に配列されたリニア
エンコーダのスケールであり、反射膜で構成されている
。これら反射膜は、例えば5μmの幅を有し、5μm間
隔で配置されている。これら各スケールIIX、IIY
と対向して、リニアエンコーダのセンサが配置されるが
、これらセンサの図示は省略されている。当該センサは
、発光素子、スリット板および受光素子より成り、スケ
ールllX11Yを構成する反射膜で反射された発光素
子からの光を、スリット板を介して受光素子で受光する
構成となっている。このようなリニアエンコーダにより
移動台6の移動距離がμmオーダの精度で測定できる。
エンコーダのスケールであり、反射膜で構成されている
。これら反射膜は、例えば5μmの幅を有し、5μm間
隔で配置されている。これら各スケールIIX、IIY
と対向して、リニアエンコーダのセンサが配置されるが
、これらセンサの図示は省略されている。当該センサは
、発光素子、スリット板および受光素子より成り、スケ
ールllX11Yを構成する反射膜で反射された発光素
子からの光を、スリット板を介して受光素子で受光する
構成となっている。このようなリニアエンコーダにより
移動台6の移動距離がμmオーダの精度で測定できる。
このようなリニアエンコーダは周知である。
16はレーザヘッドであり、例えば2周波レーザヘッド
が用いられる。このレーザヘッド16は僅かに異なる周
波数f、、ftのレーザ光を出力する。
が用いられる。このレーザヘッド16は僅かに異なる周
波数f、、ftのレーザ光を出力する。
17はレーザヘッド16からのレーザ光を直線方向およ
びこれと直角方向に分割するビームスプリッタである。
びこれと直角方向に分割するビームスプリッタである。
18X、18Yはレーザ光のうち周波数fのレーザ光の
みを出力するインターフェロメータである。19はテー
プ9に固定されたL型ミラーであり、X軸方向の反射を
行なう部分19XおよびY軸方向の反射を行なう部分1
9’y’を有する。20X20YはそれぞれY軸、Y軸
のレシーバであり、インタフェロメータ18X、18Y
から送られてくるレーザ光の周波数に基づいて所定の信
号を出力する。
みを出力するインターフェロメータである。19はテー
プ9に固定されたL型ミラーであり、X軸方向の反射を
行なう部分19XおよびY軸方向の反射を行なう部分1
9’y’を有する。20X20YはそれぞれY軸、Y軸
のレシーバであり、インタフェロメータ18X、18Y
から送られてくるレーザ光の周波数に基づいて所定の信
号を出力する。
21はパルスコンパレータであり、レーザヘッド16か
らの信号とレシーバ20X、20Yからの信号とに基づ
いてX軸方向およびY軸方向の変位量を演算し、これを
制御装置に出力する。22a〜22Cは台である。レー
ザヘッド16、ビームスプリッタ17、インタフェロメ
ータ18X、18Y、L型ミラー19、レシーバ20X
、20Y、およびパルスコンパレータ21によりレーザ
測長器が構成される。このようなレーザ測長器は周知で
あり、これによりテーブル9の微小な変位がサブμmオ
ーダの精度で検出される。
らの信号とレシーバ20X、20Yからの信号とに基づ
いてX軸方向およびY軸方向の変位量を演算し、これを
制御装置に出力する。22a〜22Cは台である。レー
ザヘッド16、ビームスプリッタ17、インタフェロメ
ータ18X、18Y、L型ミラー19、レシーバ20X
、20Y、およびパルスコンパレータ21によりレーザ
測長器が構成される。このようなレーザ測長器は周知で
あり、これによりテーブル9の微小な変位がサブμmオ
ーダの精度で検出される。
23は微動機構8の駆動を制御する微動コントローラ、
24は制御装置である。制御装置24はモータ7X、7
Yに速度指令を出力してこれらを駆動し、かつ、微動コ
ントローラ23に変位指令を出力して微動機構8に変位
を発生させ、これにより位置決め対象物体10に対して
目標位置への位1決めを行なう。
24は制御装置である。制御装置24はモータ7X、7
Yに速度指令を出力してこれらを駆動し、かつ、微動コ
ントローラ23に変位指令を出力して微動機構8に変位
を発生させ、これにより位置決め対象物体10に対して
目標位置への位1決めを行なう。
ここで、微動機構8の構成を第5図により説明する。第
5図で、25は剛性の高い部材より成る中心Pj体部、
26aは中心剛体部25からY軸方向に張出した張出し
部、26bは中心剛体部25から張出し部26aと反対
向きに張出した張出し部、27aは中心剛体部25から
X軸方向に張出した張出し部、27bは中心剛体部25
から張出し部27aと反対向きに張出した張出し部であ
る。28a、28bはそれぞれ張出し部26a、26b
の端部下端に設けられ移動台6に固定される固定部、2
9a、29bはそれぞれ張出し部27a、27bの端部
上端に設けられテーブル9を連結するテーブル連結部で
ある。
5図で、25は剛性の高い部材より成る中心Pj体部、
26aは中心剛体部25からY軸方向に張出した張出し
部、26bは中心剛体部25から張出し部26aと反対
向きに張出した張出し部、27aは中心剛体部25から
X軸方向に張出した張出し部、27bは中心剛体部25
から張出し部27aと反対向きに張出した張出し部であ
る。28a、28bはそれぞれ張出し部26a、26b
の端部下端に設けられ移動台6に固定される固定部、2
9a、29bはそれぞれ張出し部27a、27bの端部
上端に設けられテーブル9を連結するテーブル連結部で
ある。
張出し部26a、26b、27a、27b、4定部28
a28b、およびテーブル連結部29a、29bはそれ
ぞれ中心剛体部25と同じ部材で構成され、中心剛体部
25とともに1つのブロックから加工成形される。
a28b、およびテーブル連結部29a、29bはそれ
ぞれ中心剛体部25と同じ部材で構成され、中心剛体部
25とともに1つのブロックから加工成形される。
26F、、、26F、bはそれぞね張出し部26a、2
6bに構成された平行たわみ梁変位機構(平行たわみ梁
変位機構については後述する。)であり、互いに中心剛
体部25に対して対称的に構成されている。
6bに構成された平行たわみ梁変位機構(平行たわみ梁
変位機構については後述する。)であり、互いに中心剛
体部25に対して対称的に構成されている。
平行たわみ梁変位機構26F、、、26F、t、は共働
してX軸方向の並進変位(中心剛体部25のX軸方向の
変位)を発生する。27F、、、27F、bはそれぞれ
張出し部27a、27bに構成された平行たわみ梁変位
機構であり、互いに中心剛体部25に対して対称的に構
成されている。平行たわみ梁変位機構27F、、。
してX軸方向の並進変位(中心剛体部25のX軸方向の
変位)を発生する。27F、、、27F、bはそれぞれ
張出し部27a、27bに構成された平行たわみ梁変位
機構であり、互いに中心剛体部25に対して対称的に構
成されている。平行たわみ梁変位機構27F、、。
27FVbは共働してY軸方向の並進変位(中心剛体部
25のY軸方向の変位)を発生する。上記平行たわみ梁
変位機構26F、、、26F、、27F、、、27F、
b。
25のY軸方向の変位)を発生する。上記平行たわみ梁
変位機構26F、、、26F、、27F、、、27F、
b。
は各張出し部26a、26b、27a、27bの所定個
所に所定の貫通孔を形成することにより構成される。
所に所定の貫通孔を形成することにより構成される。
平行たわみ梁変位機構26F、、は、貫通孔30を形成
することにより構成される2つの互いに平行な平板状の
たわみ梁31、および貫通孔30内に中心剛体部25と
張出部26aから突出した突起間に装架された圧電アク
チュエータ32、ならびにたわみ梁31の所定個所に粘
着されたひずみゲージGで構成される。他の平行たわみ
梁変位機構26F、b、27F、、。
することにより構成される2つの互いに平行な平板状の
たわみ梁31、および貫通孔30内に中心剛体部25と
張出部26aから突出した突起間に装架された圧電アク
チュエータ32、ならびにたわみ梁31の所定個所に粘
着されたひずみゲージGで構成される。他の平行たわみ
梁変位機構26F、b、27F、、。
27 F 、bも同様な構成を有する。なお、平行たわ
み梁変位機構の構成および動作については、例えば特開
昭61−209846号公報に提示されている。
み梁変位機構の構成および動作については、例えば特開
昭61−209846号公報に提示されている。
次に、この微動機構8の動作を説明する。今、平行たわ
み梁変位機構26F、、、26F、あの各圧電アクチュ
エータ32に等しい電圧を印加すると、その平行たわみ
梁31が印加電圧に応じて変形し、微動機構8はX軸方
向に並進変位する。この変位は中心剛体部25、平行た
わみ梁変位機構27F、、、21F、b、および固定部
29a、29bを介してテーブル9に伝達され、テーブ
ル9は同量だけX軸方向に並進変位する。同様に、平行
たわみ梁変位機構27 F 、、。
み梁変位機構26F、、、26F、あの各圧電アクチュ
エータ32に等しい電圧を印加すると、その平行たわみ
梁31が印加電圧に応じて変形し、微動機構8はX軸方
向に並進変位する。この変位は中心剛体部25、平行た
わみ梁変位機構27F、、、21F、b、および固定部
29a、29bを介してテーブル9に伝達され、テーブ
ル9は同量だけX軸方向に並進変位する。同様に、平行
たわみ梁変位機構27 F 、、。
26Fybの圧電アクチュエータに同一電圧を印加した
場合、テーブル9はY軸方向に並進変位する。
場合、テーブル9はY軸方向に並進変位する。
なお、これら各平行たわみ梁変位機構を同時−に駆動す
ると、合成された並進変位を得ることができる。上記の
変位作動中、各ひずみゲージGはたわみ梁31のたわみ
を検出することにより微動機構の実際の変位量を検出す
る。
ると、合成された並進変位を得ることができる。上記の
変位作動中、各ひずみゲージGはたわみ梁31のたわみ
を検出することにより微動機構の実際の変位量を検出す
る。
以上の位置決め装置において、モータ7X、7Yおよび
これらとステージ5X、移動台6とを連結する連結機構
は単位ストロークの比較的大きな駆動機構、即ち粗動駆
動機構を構成し、したがって移動台6は粗動テーブルと
なる。又、微動機構8は単位ストロークの微小な駆動機
構を構成し、テーブル9は微動テーブルとなる。この位
置決め装置において、従来の方法では、まず制御装置2
4により粗動駆動機構が駆動されて位置決め対象物体1
0を迅速に目標位置に近付け、これにより微動機構8に
よる変位が可能となる変位量範囲に達すると粗動駆動機
構を停止させ、次いで微動機構8を微小変位させて位置
決め対象物体10を目標位置へ停止させる。
これらとステージ5X、移動台6とを連結する連結機構
は単位ストロークの比較的大きな駆動機構、即ち粗動駆
動機構を構成し、したがって移動台6は粗動テーブルと
なる。又、微動機構8は単位ストロークの微小な駆動機
構を構成し、テーブル9は微動テーブルとなる。この位
置決め装置において、従来の方法では、まず制御装置2
4により粗動駆動機構が駆動されて位置決め対象物体1
0を迅速に目標位置に近付け、これにより微動機構8に
よる変位が可能となる変位量範囲に達すると粗動駆動機
構を停止させ、次いで微動機構8を微小変位させて位置
決め対象物体10を目標位置へ停止させる。
上述のように、位置決め装置では、粗動駆動機構により
粗動テーブル6(その上に載置される微動テーブル9)
を移動させた後、制御装置24から粗動駆動機構への指
令を0として粗動テーブル6を停止させ、この状態で微
動機構8による微動テーブル9の変位が実行される。
粗動テーブル6(その上に載置される微動テーブル9)
を移動させた後、制御装置24から粗動駆動機構への指
令を0として粗動テーブル6を停止させ、この状態で微
動機構8による微動テーブル9の変位が実行される。
ところで、粗動駆動機構への指令を0として粗動テーブ
ル6を停止させた状態では、粗動チーフルロを停止状態
に保持しておくことは国難であり、粗動機構が動いて微
動テーブル9の位置が微動機構8による調整可能な範囲
外に移動して位置決めができなくなるという事態が生じ
ていた。さらに、粗動機構自体は動かない場合でも、外
乱、例えば振動や電気的7ノイズ等により粗動機構が動
いて上記と同様の事態が生じることもある。
ル6を停止させた状態では、粗動チーフルロを停止状態
に保持しておくことは国難であり、粗動機構が動いて微
動テーブル9の位置が微動機構8による調整可能な範囲
外に移動して位置決めができなくなるという事態が生じ
ていた。さらに、粗動機構自体は動かない場合でも、外
乱、例えば振動や電気的7ノイズ等により粗動機構が動
いて上記と同様の事態が生じることもある。
このような事態の発生を避けるため、従来、粗動機構を
停止させた後、これを何等かの手段でロック(例えば真
空ロック)する方法が徒案されている。ところが、この
ようなロック手段は当然ながら粗動駆動機構や粗動テー
ブルに力を作用させることとなるので、そのロック時に
粗動駆動機構が動いてしまい、上記の事態を解決するこ
とかできないばかりでなく、ロック手段によるロックに
相当の時間を要し、迅速な位置決めの障害になるという
問題もあった。
停止させた後、これを何等かの手段でロック(例えば真
空ロック)する方法が徒案されている。ところが、この
ようなロック手段は当然ながら粗動駆動機構や粗動テー
ブルに力を作用させることとなるので、そのロック時に
粗動駆動機構が動いてしまい、上記の事態を解決するこ
とかできないばかりでなく、ロック手段によるロックに
相当の時間を要し、迅速な位置決めの障害になるという
問題もあった。
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
確実な位置決めを行なうことができる位置決めテーブル
の駆動!]御方法を従供するにある。
確実な位置決めを行なうことができる位置決めテーブル
の駆動!]御方法を従供するにある。
りvR題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明は、粗動機構で駆動
される粗動テーブル上に微動テーブルが設けられた位置
決めテーブルにおいて、前記粗動テーブルの粗動位置を
検出しこれに応じて前記粗動機構の駆動指令を出力する
粗動側面の1期間内に、前記微動テーブルが微動制御の
範囲内に入ったか否かを判断し、かつ、当該範囲内に入
っているとき前記微動テーブルを駆動する微動機構の駆
動指令を出力する微動制御を複数回実行することを特徴
とする。
される粗動テーブル上に微動テーブルが設けられた位置
決めテーブルにおいて、前記粗動テーブルの粗動位置を
検出しこれに応じて前記粗動機構の駆動指令を出力する
粗動側面の1期間内に、前記微動テーブルが微動制御の
範囲内に入ったか否かを判断し、かつ、当該範囲内に入
っているとき前記微動テーブルを駆動する微動機構の駆
動指令を出力する微動制御を複数回実行することを特徴
とする。
粗動機構を駆動させる指令は、一定期間毎に出力される
が、この期間内において複数回の微動制御が行なわれる
。この微動制御において、微動テーブルが微動制御の可
調整範囲内にあると判断されると微動機構へ指令が出力
されて微動機構による位置決めが行なわれ、可調整範囲
外にあると判断されると、微動機構への指令がなされず
(指令値をOとし)、粗動機構による位置決め動作がな
される。
が、この期間内において複数回の微動制御が行なわれる
。この微動制御において、微動テーブルが微動制御の可
調整範囲内にあると判断されると微動機構へ指令が出力
されて微動機構による位置決めが行なわれ、可調整範囲
外にあると判断されると、微動機構への指令がなされず
(指令値をOとし)、粗動機構による位置決め動作がな
される。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図(a)、(b)は本発明の実施例に係る位置決め
テーブルの駆動制御方法を説明するフローチャートであ
る。第1図(a)は主たる処理を示すフローチャート、
第1図(b)は割り込み処理を示すフローチャートであ
る。本実施例においては、予め設定された時間毎に第1
図(a)に示す主たる処理に割り込みが行なわれ、この
割り込みにより、主たる処理では、その割り込み時点で
の処理を一旦中止して第1図(b)に示す割り込み処理
を実行し、この割り込み処理が終了すると、割り込みに
より一旦中止していた時点の処理から再び主たる処理が
開始されるように定められている。
テーブルの駆動制御方法を説明するフローチャートであ
る。第1図(a)は主たる処理を示すフローチャート、
第1図(b)は割り込み処理を示すフローチャートであ
る。本実施例においては、予め設定された時間毎に第1
図(a)に示す主たる処理に割り込みが行なわれ、この
割り込みにより、主たる処理では、その割り込み時点で
の処理を一旦中止して第1図(b)に示す割り込み処理
を実行し、この割り込み処理が終了すると、割り込みに
より一旦中止していた時点の処理から再び主たる処理が
開始されるように定められている。
さらに、本実施例では、粗動駆動機構に対して1回の駆
動制御を行なう間に(1サンプリング中に)、微動機構
に対しては予め設定された回数(n回)の駆動制御を行
なう(nサンプリングを行なう)構成となっている。
動制御を行なう間に(1サンプリング中に)、微動機構
に対しては予め設定された回数(n回)の駆動制御を行
なう(nサンプリングを行なう)構成となっている。
まず、位置決めテーブル9の位置が目標位置に対して微
動i構8による調整可能な範囲(微動範囲)にない場合
の制御について説明する。マイクロコンピュータより成
る制御装置(図示されていない)では、第1図(a)に
示す割り込み処理の割り込み回数iを0とする(第1図
(a)に示す千〇i s +。)。次に、割り込みがな
されているときはその割り込みを承認する処理が行なわ
れ(手順5ll)、割り込みがないときは位置決めのた
めの制御が終了したか否か判断しく手順Slり、終了し
ていない場合には、割り込み回数iがn回であるか否か
判断する(手順5I3)。この回数mは前述の回数nよ
りも小さい任意の回数である。後述する割り込みかn回
に達するまでは、以後の処理はなされず、手順SI3の
処理が繰り返されることとなる。割り込みがm回行なわ
れると、手順SI3ではこれが判断され、処理は手順5
149手111N S + sに移行する。手*S14
では、リニアエンコーダにより粗動テーブル6の位置を
検出する処理か行なわれ、手順SI5では、手順S14
で検出された位置に基づいて、又は制御開始からの時間
に基づいて粗動駆動機構に出力すべき粗動指令値(例え
ば速度指令M)を演算する処理を行なう。手順S+sに
おける処理が終了すると、処理は手順SI2へ戻る。
動i構8による調整可能な範囲(微動範囲)にない場合
の制御について説明する。マイクロコンピュータより成
る制御装置(図示されていない)では、第1図(a)に
示す割り込み処理の割り込み回数iを0とする(第1図
(a)に示す千〇i s +。)。次に、割り込みがな
されているときはその割り込みを承認する処理が行なわ
れ(手順5ll)、割り込みがないときは位置決めのた
めの制御が終了したか否か判断しく手順Slり、終了し
ていない場合には、割り込み回数iがn回であるか否か
判断する(手順5I3)。この回数mは前述の回数nよ
りも小さい任意の回数である。後述する割り込みかn回
に達するまでは、以後の処理はなされず、手順SI3の
処理が繰り返されることとなる。割り込みがm回行なわ
れると、手順SI3ではこれが判断され、処理は手順5
149手111N S + sに移行する。手*S14
では、リニアエンコーダにより粗動テーブル6の位置を
検出する処理か行なわれ、手順SI5では、手順S14
で検出された位置に基づいて、又は制御開始からの時間
に基づいて粗動駆動機構に出力すべき粗動指令値(例え
ば速度指令M)を演算する処理を行なう。手順S+sに
おける処理が終了すると、処理は手順SI2へ戻る。
上記のように主たる処理の実行中、予め設定された時間
が経過すると第1図(b)に示す割り込み処理が行なわ
れる。手順S、、により割り込みが承認されると、まず
、割り込み回数iに1が加算される(手XI s t。
が経過すると第1図(b)に示す割り込み処理が行なわ
れる。手順S、、により割り込みが承認されると、まず
、割り込み回数iに1が加算される(手XI s t。
)。次に微動テーブル9が微動範囲にあるか否かが、さ
きの手順S14における処理より得られた値から判断し
、微動範囲にないと判断されると、微動機構8に対する
指令値を0としく手*5tZ)、その指令UOを出力し
く手順523) 、割り込み回数がn回に達しているか
否か判断する(手順S t4)。割り込み回数n回に達
していないとき、即ち、粗動駆動機構に対する制御の1
サンプリング期間内である場合には、手順S24の処理
によって割り込み処理が終了する。
きの手順S14における処理より得られた値から判断し
、微動範囲にないと判断されると、微動機構8に対する
指令値を0としく手*5tZ)、その指令UOを出力し
く手順523) 、割り込み回数がn回に達しているか
否か判断する(手順S t4)。割り込み回数n回に達
していないとき、即ち、粗動駆動機構に対する制御の1
サンプリング期間内である場合には、手順S24の処理
によって割り込み処理が終了する。
上記のような割り込み処理が終了すると、主たる処理で
は再び割り込み時において中断された処理が継続される
。このような割り込み処理が上記1サンプリング期間内
で設定時間毎に繰り返され、その回数がm回になると前
述の手順SI4+ Sl!Aの処理が行なわれること
となる。そして、最後の割り込み、即ち0回の割り込み
時の処理において、手順32gで i=n と判断さ
れることとなり、これによりさきに手)l S Isで
演算されていた粗動指令値が出力される(手順S2.)
。次いで、次の1サンプリング期間の割り込みに入るた
め、割り込み回数iを0に戻しておく (手順S th
)。 以上の処理によりlサンプリング時間毎に手順S
tSの処理で粗動駆動機構に対して指令値が出力されて
ゆくと、粗動テーブル6および微動テーブル9が目標位
置に向って近付いてゆき、やがて、微動テーブル9が微
動範囲に入る位置に達する。この状態に入った最初の割
り込みにおいて、手wl s t 。
は再び割り込み時において中断された処理が継続される
。このような割り込み処理が上記1サンプリング期間内
で設定時間毎に繰り返され、その回数がm回になると前
述の手順SI4+ Sl!Aの処理が行なわれること
となる。そして、最後の割り込み、即ち0回の割り込み
時の処理において、手順32gで i=n と判断さ
れることとなり、これによりさきに手)l S Isで
演算されていた粗動指令値が出力される(手順S2.)
。次いで、次の1サンプリング期間の割り込みに入るた
め、割り込み回数iを0に戻しておく (手順S th
)。 以上の処理によりlサンプリング時間毎に手順S
tSの処理で粗動駆動機構に対して指令値が出力されて
ゆくと、粗動テーブル6および微動テーブル9が目標位
置に向って近付いてゆき、やがて、微動テーブル9が微
動範囲に入る位置に達する。この状態に入った最初の割
り込みにおいて、手wl s t 。
でこれが判断され、処理は手順S z ?へ移行し、レ
ーザ測長器により微動テーブル9の位置が検出される。
ーザ測長器により微動テーブル9の位置が検出される。
次いで、検出された値に基づいて微動機構8に対する微
動指令値が演算され(手[5zs)、演算された指令値
が出力される(手順S2.)。これにより微動機構8が
変位せしめられ、微動テーブル9が目標位置に達したと
き、手順S、における演算値が0となる。この状態にお
いても、第1図(a)に示す主たる処理、および第1図
<b)に示す割り込み処理は継続して実行され、微動テ
ーブル9が目標位置にある限り、手11@ S t 3
において出力される微動指令値はOのままである。
動指令値が演算され(手[5zs)、演算された指令値
が出力される(手順S2.)。これにより微動機構8が
変位せしめられ、微動テーブル9が目標位置に達したと
き、手順S、における演算値が0となる。この状態にお
いても、第1図(a)に示す主たる処理、および第1図
<b)に示す割り込み処理は継続して実行され、微動テ
ーブル9が目標位置にある限り、手11@ S t 3
において出力される微動指令値はOのままである。
上記の処理において、手jlj s t l ?微動範
囲内と判断された後、何等かの原因で微動チーフル9が
微動範囲外に変位したときには、手順S t rでこれ
が判断されて前述の粗動の制御、次いで微動の制御が実
行されることになる。又、微動チーフル9が目標位置に
位置決めされた後、何等かの原因で微動テーブル9が変
位したときは、これに応じて直ちに上記の制御が実行さ
れることになる。そして、位置決めを行なう必要がなく
なったときは、制御終了指令を出力する等の手段により
手順S1□においてこれを判断し、割り込み禁止の処置
(手順516)を行なった後、制御動作を終了する。
囲内と判断された後、何等かの原因で微動チーフル9が
微動範囲外に変位したときには、手順S t rでこれ
が判断されて前述の粗動の制御、次いで微動の制御が実
行されることになる。又、微動チーフル9が目標位置に
位置決めされた後、何等かの原因で微動テーブル9が変
位したときは、これに応じて直ちに上記の制御が実行さ
れることになる。そして、位置決めを行なう必要がなく
なったときは、制御終了指令を出力する等の手段により
手順S1□においてこれを判断し、割り込み禁止の処置
(手順516)を行なった後、制御動作を終了する。
なお、上記の制御方法から明らかなように、微動機構8
は粗動駆動機構より迄かに速い応答速度(応答周波数)
をもつ構造のものでなければならず、第5図に示す構造
のものはこの条件を充分に満足する構造である。
は粗動駆動機構より迄かに速い応答速度(応答周波数)
をもつ構造のものでなければならず、第5図に示す構造
のものはこの条件を充分に満足する構造である。
このように、本実施例では、粗動駆動機構と微動機構と
を常時複合した状態で制御するようにしたので、粗動テ
ーブルに対するロック手段を用いなくても確実に位置決
めを行なうことができる。
を常時複合した状態で制御するようにしたので、粗動テ
ーブルに対するロック手段を用いなくても確実に位置決
めを行なうことができる。
又、ロック手段を用いないので、ロック手段を駆動した
とき生じる変位により位置決めが不可能になる事態を避
けることができ、この面からも確実な位置決めを行なう
ことができる。さらに、ロック手段を用いないので、構
造を簡素化することができる。
とき生じる変位により位置決めが不可能になる事態を避
けることができ、この面からも確実な位置決めを行なう
ことができる。さらに、ロック手段を用いないので、構
造を簡素化することができる。
ここで、第1図(b)に示す手Mi[Sis、 Sz
sにおいて各指令が出力されたときの微動機構8および
粗動駆動機構に対する制御の一例を第2図および第3図
を用いて簡単に説明する。
sにおいて各指令が出力されたときの微動機構8および
粗動駆動機構に対する制御の一例を第2図および第3図
を用いて簡単に説明する。
第2図は粗動駆動機構に対する速度指令曲線、第3図は
制御の機能を示すブロック図である。ところで、さきの
実施例の説明で述べた制御は、粗動駆動機構および微動
機構の両者を備えた位置決め装置であればすべて適用可
能である。しかしながら、位置決めにおいては振動の少
ない安定した制御が望ましいのは当然であり、この要望
を満足するには粗動駆動機構に対する速度指令パターン
が第2図に示すように加減速かゆるやかであるような特
性曲線となることが望ましい。このような特性曲線は、
粗動駆動機構の機械的特性により定まる最大加速度およ
び最大速度に基づく時間の3次関数により作成すること
ができる。
制御の機能を示すブロック図である。ところで、さきの
実施例の説明で述べた制御は、粗動駆動機構および微動
機構の両者を備えた位置決め装置であればすべて適用可
能である。しかしながら、位置決めにおいては振動の少
ない安定した制御が望ましいのは当然であり、この要望
を満足するには粗動駆動機構に対する速度指令パターン
が第2図に示すように加減速かゆるやかであるような特
性曲線となることが望ましい。このような特性曲線は、
粗動駆動機構の機械的特性により定まる最大加速度およ
び最大速度に基づく時間の3次関数により作成すること
ができる。
第2図に示す速度指令パターンの場合、3つの領域1〜
■に分けて制御を行なう。領域Iは加速領域、領域■は
定速および減速領域、領域■は積分補償領域である。以
下、まず粗動駆動機構に対する上記各領域の制御を、次
いで微動機構に対する制御を第3図により説明する。
■に分けて制御を行なう。領域Iは加速領域、領域■は
定速および減速領域、領域■は積分補償領域である。以
下、まず粗動駆動機構に対する上記各領域の制御を、次
いで微動機構に対する制御を第3図により説明する。
第3図で、40は粗動駆動機構に対する制御に用いられ
るスイッチング手段、401は切換端子、4011.4
01[[は切換端子およびこれに接続された加算手段を
示す。粗動駆動機構の制御において、制御開始時、まず
スイッチング手段40が端子401に切換えられて領域
■の制御が行なわれる。即ち、efは目標位W(又は目
標変位量)であるが、領域Iでは目標位置θ、に関係な
く速度指令値発生手段41から時間に応じて第2図に示
す領域Iの3次関数曲線にしたがう速度指令価Ω、が出
力される。この指令値Ω、は加算手段42により実際の
速度Ω1と比較され、その差の速度が増幅手段4344
に入力されてモータ45(第4図のモータ7X7Yに相
当する)に対して印加すべき電圧を出力する。この結果
、粗動テーブル6が駆動され、粗動位置検出器46(リ
ニアエンコーダ)によりその位置θ、が検出される。こ
の位置e1は微分手段47で微分されて実際の速度Ω1
が演算出力され、加算手段42により速度指令値Ω、と
比較される。
るスイッチング手段、401は切換端子、4011.4
01[[は切換端子およびこれに接続された加算手段を
示す。粗動駆動機構の制御において、制御開始時、まず
スイッチング手段40が端子401に切換えられて領域
■の制御が行なわれる。即ち、efは目標位W(又は目
標変位量)であるが、領域Iでは目標位置θ、に関係な
く速度指令値発生手段41から時間に応じて第2図に示
す領域Iの3次関数曲線にしたがう速度指令価Ω、が出
力される。この指令値Ω、は加算手段42により実際の
速度Ω1と比較され、その差の速度が増幅手段4344
に入力されてモータ45(第4図のモータ7X7Yに相
当する)に対して印加すべき電圧を出力する。この結果
、粗動テーブル6が駆動され、粗動位置検出器46(リ
ニアエンコーダ)によりその位置θ、が検出される。こ
の位置e1は微分手段47で微分されて実際の速度Ω1
が演算出力され、加算手段42により速度指令値Ω、と
比較される。
速度指令値Ω、が予め定められた前述の最大速度に達す
ると、スイッチング手段40は切換端子兼加算手段40
I[に切換えられて領域■の制御に入る。
ると、スイッチング手段40は切換端子兼加算手段40
I[に切換えられて領域■の制御に入る。
領域■の制御では、まず、粗動テーブル6の移動量が演
算により得られるある移動量に達するまで、速度指令値
発生手段48から前記最大速度指令値が連続して出力さ
れる。そして、当該移動量に達すると、速度指令値発生
手段48は次の演算を行なって減速の速度指令値を発生
する。即ち、速度指令値発生手段48は、まず実際の位
置θ、と目標位置θ、との差Δθを演算し、さらに、領
域Iにおける変位開始からの前記3次関数にしたがった
場合の変位量が差Δeと等しくなる時間を演算し、その
時間における当該3次関数の速度指令値を求め、この速
度指令値を差Δθの場合の速度指令価Ω。
算により得られるある移動量に達するまで、速度指令値
発生手段48から前記最大速度指令値が連続して出力さ
れる。そして、当該移動量に達すると、速度指令値発生
手段48は次の演算を行なって減速の速度指令値を発生
する。即ち、速度指令値発生手段48は、まず実際の位
置θ、と目標位置θ、との差Δθを演算し、さらに、領
域Iにおける変位開始からの前記3次関数にしたがった
場合の変位量が差Δeと等しくなる時間を演算し、その
時間における当該3次関数の速度指令値を求め、この速
度指令値を差Δθの場合の速度指令価Ω。
として出力する。以後の処理は領域Iにおける処理と同
じである。このようにして差Δeが小さくなってゆき、
これに伴い速度指令値も減少してゆくが、この速度指令
値の変化は速度指令値発生手段48の上記演算処理によ
り、はぼ3次関数にしたがう変化となり、なだらかな減
速が行なわれる。
じである。このようにして差Δeが小さくなってゆき、
これに伴い速度指令値も減少してゆくが、この速度指令
値の変化は速度指令値発生手段48の上記演算処理によ
り、はぼ3次関数にしたがう変化となり、なだらかな減
速が行なわれる。
粗動テーブル6の速度が、予め定められた速度に達する
と、スイッチング手段40は切換端子兼加算手段401
11に切換えられて領域■の制御に入る。
と、スイッチング手段40は切換端子兼加算手段401
11に切換えられて領域■の制御に入る。
領域■における積分補償制御は次の理由により実施され
る。即ち、差Δeが小さくなると速度指令値も小さくな
るが、粗動駆動機構系に存在する摩擦力のため、速度指
令値がある小さな価に達するとその指令値では粗動テー
ブル6の駆動が不可能となり、粗動テーブル6は差Δθ
を残したまま停止してしまい、微動テーブル9を微動範
囲内に入れることができなくなる場合が生じる。このた
め、積分補償制御が実施されるものであり、小さくなっ
た速度指令値を積分してゆくことにより粗動テーブル6
を移動させるに充分な指令値とする制御が行なわれる。
る。即ち、差Δeが小さくなると速度指令値も小さくな
るが、粗動駆動機構系に存在する摩擦力のため、速度指
令値がある小さな価に達するとその指令値では粗動テー
ブル6の駆動が不可能となり、粗動テーブル6は差Δθ
を残したまま停止してしまい、微動テーブル9を微動範
囲内に入れることができなくなる場合が生じる。このた
め、積分補償制御が実施されるものであり、小さくなっ
た速度指令値を積分してゆくことにより粗動テーブル6
を移動させるに充分な指令値とする制御が行なわれる。
まず、加算手段40mにより差Δθが演算され、この差
Δeは積分手段49により積分ゲインG8を氏 乗じて積分し号ものと、比例ゲインcrを乗したものと
を加算し出力する。この値と実際の位置θ1を微分し、
た値とを比較し、差の速度が演算される。
Δeは積分手段49により積分ゲインG8を氏 乗じて積分し号ものと、比例ゲインcrを乗したものと
を加算し出力する。この値と実際の位置θ1を微分し、
た値とを比較し、差の速度が演算される。
この差の速度は増幅手段51.44によりこれに応じた
電圧に変換されでモータ45に印加される。
電圧に変換されでモータ45に印加される。
以上の粗動駆動機構の制御により、粗動チーフルロ (
即ちこれとともに動く微動テーブル9)は円滑に微動範
囲内に移行せしめられる。
即ちこれとともに動く微動テーブル9)は円滑に微動範
囲内に移行せしめられる。
次に、微動機構に対する制御を説明する。加算手段53
では微動位置検出器59(レーザ測長器)で検出された
実際の位置θ1との差Δθが演算され、積分ゲインP、
を有する積分手段54により積分された値と比例ゲイン
P、を道った値とを加算し出力する。この位置指令は、
ひずみゲージ58(第5図に示すひずみゲージG)の出
力e、とともに圧電素子増幅手段56に入力され、両者
の差に応した値に比例した電圧が微動アクチュエータ5
7、即ち第5図に示す圧電素子32に印加される。これ
により、微動機構8が駆動され、微動テーブル9を目標
位置へ変位せしめる。
では微動位置検出器59(レーザ測長器)で検出された
実際の位置θ1との差Δθが演算され、積分ゲインP、
を有する積分手段54により積分された値と比例ゲイン
P、を道った値とを加算し出力する。この位置指令は、
ひずみゲージ58(第5図に示すひずみゲージG)の出
力e、とともに圧電素子増幅手段56に入力され、両者
の差に応した値に比例した電圧が微動アクチュエータ5
7、即ち第5図に示す圧電素子32に印加される。これ
により、微動機構8が駆動され、微動テーブル9を目標
位置へ変位せしめる。
以上のような粗動駆動機構に対する制御および微動機構
に対する制御は、第1図(a)、(b)のフローチャー
トにしたがって述べた本実施例の制御方法における指令
値の出力に応して実施される。
に対する制御は、第1図(a)、(b)のフローチャー
トにしたがって述べた本実施例の制御方法における指令
値の出力に応して実施される。
そして、第2,3図に示す制御は単なる一例にすぎず、
本発明の制御方法はどのような制御に対しても適用する
ことができる。
本発明の制御方法はどのような制御に対しても適用する
ことができる。
以上述べたように、本発明では、粗動制御の1期間内で
複数回の微動制御を行ない、この各微動制御のなかで常
に微動範囲にあるか否かを判断するようにしたので、粗
動テーブルをロックするロック手段を設けることなく、
かつ、ロック手段によってもなし得ない確実な位置決め
を行なうことができる。又、ロック手段を省くことがが
きるので、機構を簡素化することができる。
複数回の微動制御を行ない、この各微動制御のなかで常
に微動範囲にあるか否かを判断するようにしたので、粗
動テーブルをロックするロック手段を設けることなく、
かつ、ロック手段によってもなし得ない確実な位置決め
を行なうことができる。又、ロック手段を省くことがが
きるので、機構を簡素化することができる。
第1図(a)、(b)は本発明の実施例に係る位置決め
テーブルの駆動制御方法を説明するフローチャート、第
2図は速度指令パターンの特性図、第3図は制御の機能
を示すブロック図、第4図は位置決め装置の斜視図、第
5図は第4図に示す微動機構の斜視図である。 6・・・移動台(粗動テーブル)、8・・・微動機構、
9・・・テーブル (微動テーブル) 第 図 第 1 図 (b) (a) 2 図 第 図 C情(151台(粗動テーフ)し) 8q軟動視精 9° ヲーフ・ハ/ (イ灯動ヲ−7つ))ンb″a 27Fソレ
テーブルの駆動制御方法を説明するフローチャート、第
2図は速度指令パターンの特性図、第3図は制御の機能
を示すブロック図、第4図は位置決め装置の斜視図、第
5図は第4図に示す微動機構の斜視図である。 6・・・移動台(粗動テーブル)、8・・・微動機構、
9・・・テーブル (微動テーブル) 第 図 第 1 図 (b) (a) 2 図 第 図 C情(151台(粗動テーフ)し) 8q軟動視精 9° ヲーフ・ハ/ (イ灯動ヲ−7つ))ンb″a 27Fソレ
Claims (3)
- (1)粗動機構で駆動される粗動テーブル上に微動テー
ブルが設けられた位置決めテーブルにおいて、前記粗動
テーブルの粗動位置を検出しこれに応じて前記粗動機構
の駆動指令を出力する粗動制御の1期間内に、前記微動
テーブルが微動制御の範囲内に入つたか否かを判断し、
かつ、当該範囲内に入つているとき前記微動テーブルを
駆動する微動機構の駆動指令を出力する微動制御を複数
回実行することを特徴とする位置決めテーブルの駆動制
御方法。 - (2)請求項(1)において、前記粗動制御は、時間の
3次関数にしたがう速度指令パターンに基づいて実行さ
れることを特徴とする位置決めテーブルの駆動制御方法
。 - (3)請求項(1)において、前記微動機構は、前記粗
動機構より応答周波数が大きいことを特徴とする位置決
めテーブルの駆動制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064366A JP2592162B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 位置決めテーブルの駆動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064366A JP2592162B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 位置決めテーブルの駆動制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03266006A true JPH03266006A (ja) | 1991-11-27 |
| JP2592162B2 JP2592162B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=13256202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2064366A Expired - Fee Related JP2592162B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 位置決めテーブルの駆動制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592162B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6166267A (ja) * | 1984-09-06 | 1986-04-05 | Pioneer Electronic Corp | トラツクアクセス装置 |
| JPS61279914A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Hitachi Ltd | アクチユエ−タ駆動装置 |
| JPS647317U (ja) * | 1987-07-01 | 1989-01-17 | ||
| JPH01102609A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-20 | Nec Corp | デジタルサーボ装置 |
| JPH0235674A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 記録再生装置 |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP2064366A patent/JP2592162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6166267A (ja) * | 1984-09-06 | 1986-04-05 | Pioneer Electronic Corp | トラツクアクセス装置 |
| JPS61279914A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Hitachi Ltd | アクチユエ−タ駆動装置 |
| JPS647317U (ja) * | 1987-07-01 | 1989-01-17 | ||
| JPH01102609A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-20 | Nec Corp | デジタルサーボ装置 |
| JPH0235674A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 記録再生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2592162B2 (ja) | 1997-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |