JPH0337705A - ディジタルサーボ機構 - 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】 ［従来技術］ 従来のディジタルサーボ、例えばインクリメンタル型ロ
ータリーエンコーダを位置センサとしてもつ場合、その
ロータリーエンコーダの定寸毎に出力される信号と信号
との間の位置を補間する機構がないので、サーボ回路の
位置誤差を演算する演算回路の電気的ドリフトや外部か
ら加えられる外乱により振動を発生することがあった。

顕微鏡で拡大された像を画像処理等の技術を使った計測
する装置における被検物走査用のＸＹステージ制御にこ
の種のディジタルサーボを使用した場合、サーボにより
発生する振動は撮影像の移動やボケとなって表れる。こ
のため、計測装置自体の精度の向上が妨げられる。

この振動の問題に対する従来における対策としては、振
動を強制的に停止させるためのブレーキを動力源に追加
するとか、振動による誤差が無視することができる程度
の定寸分解能のより小ざいロータリーエンコーダを使用
することが行なわれていた。

［解決すべき課題］ 上記従来技術は＠影像の移動やボケを防止する点では一
定の効果があるものの次のような欠点をもっている。

即ち、動力源にブレーキを追加する方法には複雑な制御
回路が必要であるとともに、ブレーキによるダストの問
題があるため半導体工場のように高いクリーン度が要求
されるところでは使用できないという問題点がある。

また、後者の定寸分解能のより小さいロータリーエンコ
ーダを使用する方法には定寸分解能の小さいロータリー
エンコーダは大変高価であるとともに、その処理回路は
？！雄であるという欠点がある。

上記従来技術の欠点に鑑みて、本発明の目的は複雑な回
路を必要とすることなく、高精度に位置ぎめすることか
できるディジタルサーボ機構を提供することにある。

［発明の構成コ 上記目的を達成するために、本発明の構成は近似正弦波
又は三角波であって、位相の異なった２つのアナログ信
号を出力するインクリメンタル型エンコーダと該アナロ
グ信号から定寸のディジタル信号に変換するためのコン
パレータとを有するディジタルサーボ機構において、前
記インクリメンタル型エンコーダのアナログ信号より前
記コンパレータによるディジタルの定寸信号の間を補間
するためのアナログ信号を作る演算回路と、該演算回路
により発生するアナログ信号を帰還信号として選択及び
加算する演算回路とを配置したことを特徴としている。

［作用］ 近似正弦波又は三角波であって、位相の異なった２つの
アナログ信号を出力するインクリメンタル型ロータリー
エンコーダと該アナログ信号から定寸のディジタル信号
に変換するためのコンパレータとを有するディジタルサ
ーボ機構においては、外部（例えば計？１１１装置のコ
ントローラ）からの指令パルス数Ｃｎに対し実移動量が
「ｎとなると、Ｄ／Ａ変換器の出力はＯとなり、例えば
外力が加えられモータが回転し位置が変化しても、信号
Ａ（第３図参照）の位相がＯｏと１８０’　　（２逓倍
の場合〉、または０”　　９０’　　１８０”　　２７
０°　（４逓倍の場合〉となるまで、カウンタは位置変
化の認識ができず、従ってＤ／Ａ変換器の出力もＯＶの
ままであり、モータの位置補正を行なうことができない
。

ここで、ロータリーエンコーダのアナログ信号よりディ
ジタルの定寸信号の間を補間するためのアナログ信号（
第３図信＠Ｆまたは信号■）を加えると、第３図信号Ｉ
の矢印で示すように、信号Ｊのパルス間はアナログ的に
補間され、信号■の０点にモータを位置補正することが
できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例であるディジタルサーボ機構
の回路図である。

１は指令帰還調停回路で外部（例えば計測装置のコント
ローラ）からの指令パルスと帰還パルスとを調停し、差
分パルスを発生する回路である。

２はアップ・ダウンカウンタで外部より回転方向指令と
して正方向回転が与えられ、また移動量指令として指令
パルスが加えられると、アップダウンカウンタ２は加算
計数を行なうように構成されている。一方モータが回転
しエンコーダが時計方向に回ると、ＥまたはＪ（第４図
）の位置信号と時計方向の回転方向を指示する信号が出
力され、この信号はアップダウンカウンタ２では減算計
数が行なわれる。

指令帰還調停回路１及びアップダウンカウンタ２は指令
位置と帰還パルスからの位置の誤差を演算する部分であ
り、他の回路、例えば現在位置を示すＵ／Ｄカウンタの
出力と指令位置とを減算器に入れ演算すること等でも良
い。

３はＤ／Ａ変換器で、アップダウンカウンタが正の値を
示す時Ｄ／Ａの出力は正のアログ信号を出力し、負の値
を示す時Ｄ／Ａ変換器の出力は負のアログ信号を出力よ
うに構成されている。

４は比例積分制御を行なうための積分増幅器で、サーボ
機構の精度を高めるためのものである。５はモータ６を
駆動するためのモータドライバ、７はロータリーエンコ
ーダで、近似正弦波又は三角波であって、互いに９０’
位相の異なった２つのアナログ信号を出力するインクリ
メンタル型のものである。

８は補間演算回路で、ロータリーエンコーダ７のアナロ
グ信号からディジタルの定寸の信号とアナログの補間信
号を作りだす。

ロータリーエンコーダからの定寸信号１周期に対し定寸
の１７２毎の距離において信号を発する２逓倍型に適用
するものと、定寸の１／４毎の距離において信号を発す
る４逓倍型に適用するものの２種類があるので、それぞ
れについて説明する。

第２図は２逓倍型の補間信号演算回路の実施例であり、
第３図のロータリーエンコーダ７の位相の異なる２つの
正弦波信号（信号Ａ及び信号Ｂ）よりコンパレータ１０
により２値化信号（信号Ｃ及び信号Ｄ）を取り出す。

次に、信号Ｃ及び信号りから方向弁別２逓倍回路１１に
より信号Ｃの１７２周期における位置信号Ｅを取り出す
とともに、移動方向を示す信号を取り出す。

次に、信号Ｃが１の値のときは５Ｗ１１２を開き、５Ｗ
ｚ１３を閉じ、信号Ｂを選択し信局Ｆとする。また、信
号ＣがＯの値の時は５Ｗ２１３を開き、５ｗ１１２を閉
じ、信＠Ｂの反転信号を選択し信号Ｆとする。

第４図は４逓倍の補間演算回路の回路図の例である。

コンパレータ１４により第３図の信＠（信号Ｃ及び信号
Ｄ）より各々の１／２周期の位置信号Ｇ及び位置信号口
を取り出し、方向弁別４逓倍回路１５で位置信号Ｇと位
置信局口を論理和することにより、信号Ｃの１７４周期
毎の位置信号−を得る。

また、信号Ａの移相Ｏ〜３６０°を９０”毎に分割し、
信号−の各位置信号発生間における補間信号Ｉを得る。

即ち、Ｉは信号Ａの位相Ｏ〜３６０°において下式より
算出する。

位　　　相　　　　　　　　　算　出　式％式％ 従って、第４図においては、位相Ｏ〜９０’では５Ｗ４
１９を、９０〜１８０°では３ｗ１１６を、１８０〜２
７０°では５Ｗ３１８を、２７０〜３６０°では５Ｗ２
１７を選択することにより信号Ｉを得る。

９は帰還パルスから速度信号を得るために帰還パルスの
周波数を電圧に変換するＦ／Ｖ変換器である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、複雑な回路を要す
ることなく、ディジタルサーボ機構の振動等の問題を解
決し、高精度に位置ぎめすることかできる。

また、ダストの問題がないので、半導体工場等の高精度
の検査装置に応用することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例であるディジタルサーボ機構
の回路図、第２図は４逓倍の補間演算回路の回路図、第
３図はロータリーエンコーダからの信号処理を説明する
図、第４図は４逓倍の補間演算回路の回路図である。 １・・・・・・指令帰還調停回路　　６・・・・・・モ
ータ７・・・・・・ロータリーエンコーダ ８・・・・・・補間演算回路 １０．１４・・・・・・コンパレータ １１・・・・・・方向弁別２逓倍回路 １２．１３・・・・・・スイッチ １５・・・・・・方向弁別４逓倍回路 １６〜１９・・・・・・スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）近似正弦波又は三角波であつて、位相の異なった
   ２つのアナログ信号を出力するインクリメンタル型エン
   コーダと該アナログ信号から定寸のディジタル信号に変
   換するためのコンパレータとを有するディジタルサーボ
   機構において、 前記インクリメンタル型ロータリーエンコーダのアナロ
   グ信号より前記コンパレータによるディジタルの定寸信
   号の間を補間するためのアナログ信号を作る演算回路と
   、 該演算回路により発生するアナログ信号を帰還信号とし
   て選択及び加算する演算回路と、を配置したことを特徴
   とするディジタルサーボ機構。