JP2002149241A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転テーブルに若干の動アンバランスがあっ
ても直動テーブルを高精度に位置決めすることができる
位置決め装置を提供する。 【解決手段】 直動テーブル１０９に対する周期的な振
動を補償する繰り返し補償器１２２ａ，１２２ｂ，１２
２ｃと、回転テーブル１０１の回転速度の安定度を判定
する回転速度判定器１０８と、繰り返し補償器１２２
ａ，１２２ｂ，１２２ｃによる補正制御信号を切り替え
る切り替え器１２３と、回転速度判定器１０８が切り替
え器１２３を制御することにより繰り返し補償器１２２
ａ，１２２ｂ，１２２ｃによる補正制御信号を出力して
直動テーブル１０９を位置決め制御する手段（リニアモ
ータ１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃ，１２８ｄ、位置検
出器１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ，１１８ｄ、減算器
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ等によるフィードバック
制御系により構成）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械等に用い
られる回転テーブルを搭載した直動テーブルを高精度に
位置決めする位置決め制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械等に用いられる回転テー
ブルを搭載した直動テーブルの位置決め制御は、直動テ
ーブルの位置を検出し、その信号を基にフィードバック
制御することで、高精度に位置決めを行っていた。しか
し、こうした方式では回転テーブルを回転させると、回
転テーブルの重量アンバランスによる力が直動テーブル
に作用し、その結果、位置決め精度が劣化する問題があ
った。この問題点を解決するために、回転テーブルの回
転によって直動テーブルに作用する力の変動、すなわち
回転テーブルの動アンバランスを回転テーブルに重りを
追加する等して補正することにより対処していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術で述べた回転テーブルの重量アンバランスを補正す
る手法では、アンバランス量を完全になくすためには、
アンバランス量を測定する測定器が高精度でなければな
らない。

【０００４】また、回転テーブルの重量変動を補正する
ための追加する重りを高精度に実現するためには、数回
のルーチン作業が必要となる。その際、回転テーブルの
回転停止を繰り返すため、大変時間のかかる作業になる
という問題を抱えていた。

【０００５】そのため、現実的には、ある程度のアンバ
ランス量をとった状態で使用している。こうしたアンバ
ランス量が残っている状態では、アンバランス量に比例
した力が直動テーブルに外乱となって作用し、直動テー
ブルの位置決め精度を劣化させていた。

【０００６】また、別の補正方式としては、補正する重
りの追加、若しくはそれと同等の作用がある重りの位置
を径方向への移動を自動で行うオートバランス方式があ
る。しかし、オートバランス方式にて補正を行うために
は、アンバランスの計測とアンバランス補正を高精度に
しなくてはならない。そのため、計測及び補正方式は直
動テーブルの位置決め精度と同等の分解能や精度を持た
なければならず、装置コストがかかるという問題点を抱
えていた。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、回転テーブルに若干の動アンバランスがあっ
ても直動テーブルを高精度に位置決めすることができる
位置決め装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者等は、
上記目的達成のため試行錯誤して検討した結果、以下の
手段によって上記目的が達成されることを見いだし、本
発明を完成せしめた。

【０００９】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明の位置決め装置は、回転テーブルと、該回転テーブ
ルを搭載した直動テーブルとを備えた位置決め装置にお
いて、前記直動テーブルに対する周期的な振動（外乱を
含む）を補償する繰り返し補償器と、前記回転テーブル
の回転速度の安定度を判定する回転速度判定器と、前記
繰り返し補償器による補正制御信号を切り替える切り替
え器と、前記回転速度判定器が前記切り替え器を制御す
ることにより前記繰り返し補償器による補正制御信号を
出力して前記直動テーブルを位置決め制御する手段とを
有することを特徴とする。

【００１０】本発明においては、前記位置決め装置は、
前記回転テーブルの基準位置を検出する原点センサがさ
らに備えられ、前記直動テーブルを位置決め制御するた
めに原点センサの出力信号に同期して補正制御信号が出
力されることが好ましい。

【００１１】また、前記位置決め装置は、前記回転テー
ブルの回転速度を検出する速度検出手段と、前記回転テ
ーブルにトルクを与える第１の駆動手段と、前記速度検
出手段で検出した速度信号をフィードバックして前記回
転テーブルの回転速度を所定の回転速度に制御する回転
速度制御手段と、前記直動テーブルの位置を検出する位
置検出手段と、前記直動テーブルに推力を与える第２の
駆動手段とを有し、前記直動テーブルを位置決め制御す
る手段は、前記位置検出手段で検出した位置信号をフィ
ードバックして前記直動テーブルを位置決め制御するも
のであることが好ましい。前記位置決め装置は、前記直
動テーブル及び前記回転テーブルの重量を支持するシリ
ンダと、該シリンダ内の圧力を検出する圧力検出手段
と、該圧力検出手段で検出した圧力をフィードバックし
て該シリンダに重力と反対の力を発生させて前記第２の
駆動手段の推力の補助を行うバランス機構とをさらに有
することができる。

【００１２】そして、前記位置決め装置は、前記直動テ
ーブルが複数の駆動手段と複数の計測手段とを備え、前
記複数の計測手段によって計測した信号から、前記直動
テーブルの位置とピッチング方向及びヨーイング方向の
回転との３つのフィードバック信号を生成し、前記直動
テーブルの位置決め制御する手段が、前記直動テーブル
の位置とピッチング方向及びヨーイング方向の回転とを
制御する３つのフィードバック制御系で構成され、該３
つのフィードバック制御系のそれぞれに前記繰り返し補
償器が設けられていることが好ましい。

【００１３】さらに、前記繰り返し補償器は、少なくと
も帯域制限フィルタ、指令位置と検出した位置フィード
バック信号とから計算される位置偏差を前記回転テーブ
ルの回転１周期分について記憶する記憶手段及び動特性
補償器からなるものであり、前記繰り返し補償器は、予
め測定された前記回転テーブルが所定の一定速度で回転
した時の位置偏差データより作り出した補正制御信号の
データ群から構成され、該補正制御信号の出力が前記回
転テーブルの回転角度に同期して出力されることが好ま
しい。

【００１４】上記構成等により、直動テーブルの位置制
御系に設けられた繰り返し補償器は、周期的な外乱を補
正することはできるが、外乱に周期性がないと補正でき
ないばかりではなく、逆に精度劣化を招く恐れもある。
回転テーブルが一定速度で回転している時は、動アンバ
ランスはその回転数に同期した周期性をもっているの
で、繰り返し補償器による補正が有効に働く。逆に、回
転テーブルの回転停止時における加減速状態では動アン
バランスの周期性は確保できないので、繰り返し補償器
による補正効果は期待できない。

【００１５】そこで、繰り返し補償器による補正効果を
有効に使うために、回転テーブルの回転速度の安定度を
判定し、回転テーブルが一定速度で回転している場合だ
け前記繰り返し補償器の補正信号を位置決め制御系に加
算することにより、直動テーブルを高精度に位置決めす
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。 ［第１の実施形態］図１は、本発明の好ましい一実施形
態に係る回転テーブルを搭載した直動テーブルの位置決
め制御装置の構成を示すブロック図である。また、図２
は、本発明の好ましい一実施形態に係る回転テーブルを
搭載した直動テーブルの構成図である。図２に示した構
成の回転テーブル及び直動テーブルを図１及び後述する
図３に示す構成の制御装置で制御している。

【００１７】図２に示す座標において、Ｚ方向は重力方
向を示す。図２において、１０１は回転テーブル、１０
９は図２の座標におけるＺ方向に移動する直動テーブ
ル、２１０ａ，２１０ｂは直動テーブル１０９のガイド
を固定しているコラム、２１１は左右のコラム２１０
ａ，２１０ｂを連結する連結部材、２１２ａ，２１２ｂ
は直動テーブル１０９のＸ−Ｙ方向のガイドであり、直
動テーブル１０９に設けられている静圧流体軸受け（不
図示）によってガイド２１２ａ，２１２ｂを基準に直動
テーブル１０９が座標のＸ−Ｙ方向に支持されている。
２１３ａ−２１３ａ’、２１３ｂ−２１３ｂ’、２１３
ｃ−２１３ｃ’、２１３ｄ−２１３ｄ’（２１３ｃ’，
２１３ｄ’は不図示）はコラム２１０ａ，２１０ｂにリ
ニアモータを固定する連結板、２１４ａ，２１４ｂ，２
１４ｃ，２１４ｄは直動テーブル１０９に推力を加える
リニアモータの固定子、２１５ａ，２１５ｂ，２１５
ｃ，２１５ｄ（２１５ｃ，２１５ｄは不図示）はリニア
モータの可動子、２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃ，２１
６ｄは直動テーブル１０９のＺ方向の変位を高精度に検
出するレーザ測長器の測長用ミラー（２１６ｃ，２１６
ｄは不図示）、２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃ，２１７
ｄは直動テーブル１０９と搭載されている回転テーブル
１０１との重量を支持するためのバランスシリンダであ
る。直動テーブル１０９は、２１７ａ〜２１７ｄの４本
のバランスシリンダ２１７ａ〜２１７ｄによってＺ方向
（重力方向）に支持され、リニアモータの固定子２１４
ａ〜２１４ｄとリニアモータの可動子２１５ａ〜２１５
ｄで構成される４本のリニアモータによる推力でＺ方向
に移動する。その移動量を測長ミラー２１６ａ〜２１６
ｄを計測しているレーザ測長器によって検出している。
回転テーブル１０１は、直動テーブル１０９に組み込ま
れＹ軸方向を回転軸としＸ−Ｚ軸平面内を回転する。

【００１８】図１は、図２で示した回転テーブル１０１
を搭載した直動テーブル１０９を制御する制御装置の構
成を示すブロック図である。制御装置の構成として、回
転テーブル１０１を制御する制御系と直動テーブル１０
９を制御する制御系に別れている。さらに、直動テーブ
ル１０９の制御系は、重量補償するためのシリンダ内の
流体圧力を制御する圧力制御系と位置決め制御する位置
制御系の２つの制御系で構成されている。シリンダ圧力
制御系と直動テーブル１０９の位置制御系は各制御ルー
プが３つ有り、図２の構成の直動テーブル１０９を４本
のシリンダと４本のリニアモータ（複数の駆動手段）と
４本のレーザ測長器（複数の計測手段）を用いて、図２
の座標軸におけるＺ軸方向の位置とＸ軸回り、Ｙ軸回り
の２方向の回転姿勢とを制御する構成となっている。

【００１９】図１において、１０１は回転テーブル、１
０３は回転テーブル１０１の回転速度を設定する回転速
度設定器、１０４は回転テーブル１０１の回転速度誤差
を演算する減算器、１０５は回転テーブル１０１の回転
速度を制御する制御系を調整するＰＩＤ調整器に代表さ
れる速度制御補償器（回転速度制御手段）、１０６は回
転テーブル１０１にトルクを与えるモータを駆動するた
めの駆動装置、１０７はモータ（第１の駆動手段）、１
０２は回転テーブル１０１の回転速度を検出する速度検
出器（速度検出手段）、１０８は減算器１０４で計算さ
れた回転テーブルの速度偏差に基づき回転速度が安定し
ているかを判定する回転速度判定器、１０９は制御対象
の直動テーブルである。

【００２０】１２０は直動テーブル１０９の位置を設定
する位置設定器、１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは位置
偏差を演算する減算器、１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ
は周期的な位置偏差を補正するための補正制御信号を生
成する繰り返し補償器、１２３は繰り返し補償器１２２
ａ〜１２２ｃで演算された補正制御信号を直動テーブル
１０９の制御系（位置制御系）で利用するか否かを切り
替える切り替え器であり、回転速度判定器１０８によっ
て制御される。１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃは減算器
１２１ａ〜１２１ｃにより演算された位置偏差信号と、
繰り返し補償器１２２ａ〜１２２ｃにより演算された補
正制御信号とを加算して位置制御信号を生成する加算
器、１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃは加算器１２４ａ〜
１２４ｃにより計算された位置制御信号を処理して直動
ステージ１０９の位置制御系を調整するためのＰＩＤ補
償器に代表されるような位置制御補償器、１２６は位置
制御信号を合成してリニアモータへの推力指令を生成す
るための推力分配器、１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ，
１２７ｄは推力指令を増幅しリニアモータの駆動信号を
生成するリニアモータ駆動装置、１２８ａ，１２８ｂ，
１２８ｃ，１２８ｄは直動ステージ１０９に推力を与え
るリニアモータ（第２の駆動手段）である。また、１１
８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ，１１８ｄは直動テーブル１
０９のＺ方向の位置を計測するレーザ測長器等に代表さ
れる位置検出器（位置検出手段であり、本実施形態の場
合は図２における計測ミラー２１６ａ〜２１６ｄの変位
を測長するレーザ測長器）、１１９は位置検出器１１８
ａ〜１１８ｄにより検出された位置信号から位置制御す
る制御軸（Ｚ方向の位置とＸ軸回り及びＹ軸回りの回
転）の変位を計算する座標変換器である。

【００２１】１３１は直動テーブル１０９と搭載してい
る回転テーブル１０１の重量をシリンダで支持するため
にシリンダ内の流体制御圧力を設定するための圧力設定
器、１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは圧力偏差を計算す
るための減算器、１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃは演算
された圧力偏差信号を処理して圧力制御系を調整するた
めのＰＩＤ補償器に代表される圧力制御補償器、１３４
は調整された圧力制御信号をシリンダに供給する流体制
御信号に変換する圧力分配器、１３５ａ，１３５ｂ，１
３５ｃ，１３５ｄは流体制御信号を増幅し制御弁を駆動
する信号を生成する制御弁駆動装置、１３６ａ，１３６
ｂ，１３６ｃ，１３６ｄは各シリンダへ供給する流体の
流量を制御する流体制御弁、１３７ａ，１３７ｂ，１３
７ｃ，１３７ｄは移動テーブルの重量を支持する推力を
発生する流体シリンダ、１３８ａ，１３８ｂ，１３８
ｃ，１３８ｄは流体シリンダの構造によって決まる推力
定数である。また、１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１
２９ｄはシリンダ内の流体圧力を検出する圧力検出器
（圧力検出手段）、１３０は検出したシリンダ内流体圧
力信号を圧力制御軸の圧力フィードバック信号に変換す
る座標変換器である。

【００２２】図１において、直動ステージ１０９の位置
決め制御は、４本のリニアモータ１２８ａ〜１２８ｄを
使用して図２におけるＺ方向（位置決め方向）の位置
と、Ｘ軸回りの回転とＹ軸回りの回転を制御している。
その制御は、図１の位置検出器１１８ａ〜１１８ｄによ
って検出され、座標変換器１１９によってＺ軸方向の位
置信号Ｚと、Ｘ軸回りの回転方向の信号Ｗｘと、Ｙ軸回
りの回転方向の信号Ｗｙに変換された位置信号を基に、
位置設定器１２０により設定される制御指令ＣＺ，ＣＷ
ｘ，ＣＷｙ（指令位置）に直動テーブル１０９を制御す
るフィードバック系によって行われている。

【００２３】座標変換器１１９によりフィードバックさ
れた信号Ｚは、直動テーブル１０９のＺ方向の位置決め
目標位置（指令）であるＣＺとの位置偏差が減算器１２
１ａによって計算され、その位置偏差をなくすように４
本のリニアモータ１２８ａ〜１２８ｄを駆動する。この
Ｚ方向のフィードバック系を位置制御補償器１２５ａに
よって安定化させている。同様に、フィードバックされ
たＸ軸回りの回転方向のＷｘとＹ軸回りの回転方向のＷ
ｙは、位置設定器１２０によって設定された目標指令Ｃ
ＷｘとＣＷｙとの偏差が減算器１２１ｂと１２１ｃで計
算され、それぞれの偏差をなくすように４本のリニアモ
ータ１２８ａ〜１２８ｄを駆動する。そして、それぞれ
のフィードバック系を位置制御補償器１２５ｂ，１２５
ｃで安定化させている。３つのフィードバック系より出
力された信号から推力分配器１２６により推力指令を生
成し、４本のリニアモータを駆動する信号をリニアモー
タ駆動装置１２７ａ〜１２７ｄにて生成している。しか
し、このような位置決め制御系だけで重力方向（Ｚ軸方
向）に移動する移動テーブル１０９を位置決めしようと
すると、推力が大きいリニアモータが必要となり、装置
サイズが巨大化してしまう。そこで、一般に、重力方向
に移動するテーブルには、テーブルの重量を支持するバ
ランス機構を設け、リニアモータの推力を軽減できるよ
うにしている。

【００２４】本実施形態の場合も図２に示すように４本
のシリンダ２１７ａ〜２１７ｄを設け、各シリンダ２１
７ａ〜２１７ｄ内の流体圧力を制御して重力方向との反
対の力を発生させることにより、リニアモータ１２８ａ
〜１２８ｄ（図１）の推力の補助を行っている。さら
に、この圧力制御系では、図１より制御によってシリン
ダ１３７ａ〜１３７ｄの発生する推力が前述した位置決
め制御系の制御軸と同じ方向（Ｚ軸方向、Ｘ軸回りの回
転方向及びＹ軸回りの回転方向）の推力となるような制
御を行う。

【００２５】シリンダ１３７ａ〜１３７ｄにおいては、
その推力は各シリンダ１３７ａ〜１３７ｄ内の流体圧力
に比例するので、流体の圧力を制御することは直動テー
ブル１０９への推力を制御することになる。そこで、上
述のように各シリンダ１３７ａ〜１３７ｄの流体圧力の
制御系として、Ｚ軸方向の推力、Ｘ軸回りの回転方向の
推力及びＹ軸回りの回転方向の推力にそれぞれ担当する
３つの制御系を構成している。すなわち、圧力検出器１
２９ａ〜１２９ｄによって検出された各シリンダ１３７
ａ〜１３７ｄ内の流体圧力信号Ｐｚ１，Ｐｚ２，Ｐｚ
３，Ｐｚ４を座標変換器１３０によって、制御軸の推力
に相当する圧力値Ｐｚ，Ｐｗｘ，Ｐｗｙに変換し、この
信号を基にシリンダ１３７ａ〜１３７ｄの流体圧力を制
御している。それぞれの設定値ＣＰｚ，ＣＰｗｘ，ＣＰ
ｗｙは、圧力検出器１２９ａ〜１２９ｄで検出し、座標
変換器１３０で変換された信号Ｐｚ，Ｐｗｘ，Ｐｗｙと
の偏差が減算器１３２ａ〜１３２ｃで計算される。この
偏差がゼロになるように、３つの圧力制御系では、４つ
の流体制御弁１３６ａ〜１３６ｄを駆動して各シリンダ
１３７ａ〜１３７ｄ内の流体圧力を制御する。このフィ
ードバック系を安定させるために、圧力制御補償器１３
３ａ〜１３３ｃを用いている。以上のように、位置決め
制御フィードバック系とシリンダの流体圧力制御フィー
ドバック系によって、直動テーブルは位置決め制御され
ている。

【００２６】一方、直動テーブル１０９に搭載された回
転テーブル１０１では、回転テーブル１０１の回転速度
を速度検出器１０２で検出した速度信号Ｖｓをフィード
バックして、回転速度設定器１０３により設定される指
令回転数ＣＶｓで回転するように制御される。速度検出
器１０２により検出された速度信号Ｖｓは、回転数設定
器１０３で設定された指令回転数ＣＶｓとの偏差が減算
器１０４によって計算され、その偏差をゼロにするよう
に駆動装置１０６でモータ１０７を駆動する。このフィ
ードバック系を速度制御補償器１０５によって安定化さ
せている。

【００２７】しかし、前記制御によって直動テーブル１
０９が位置決め制御されている状態で回転テーブル１０
１を回転させた場合、回転テーブル１０１上の重量アン
バランスがあると、そのアンバランス量に比例した力が
直動テーブル１０９に作用する。この力は、直動テーブ
ル１０９の外乱（振動等）となり、直動テーブル１０９
の位置決め精度は劣化させる。

【００２８】通常、この外乱をなくすために、回転テー
ブル１０１の回転によるアンバランス量を修正してい
る。しかしながら、装置の位置決め精度を高めようとす
るとアンバランスの修正精度を向上させなければなら
ず、そのためには、高精度の動バランス測定器が必要に
なると同時に、多大な修正労力（長い時間）を費やさね
ばならない。

【００２９】そこで、本実施形態では、繰り返し補償器
１２２ａ〜１２２ｃを、直動テーブル１０９の位置決め
制御系に設け、回転テーブル１０１の回転時のアンバラ
ンスによる精度劣化を補償する。

【００３０】回転テーブル１０１は、前述したような回
転速度制御系によって回転速度が一定に制御されてい
る。そのため、直動テーブル１０９の精度劣化を招く回
転テーブル１０１の回転に伴う外乱は周期的になる。結
果的に、精度劣化の誤差成分も図５に示すような周期的
な偏差（ｅｚ：Ｚ軸方向，ｅｗｘ：Ｘ軸回りの回転方
向，ｅｗｙ：Ｙ軸回りの回転方向）として減算器１２１
ａ〜１２１ｃの計算結果に現れる。ここで、図５は、本
発明の好ましい一実施形態に係る位置決め装置の動作状
態を説明する図である。その偏差を補正するために、繰
り返し補償器１２２ａ〜１２２ｃで回転テーブル１０１
の回転周期に同期した１周期前の偏差を基に計算された
補正信号を出力する。その補正信号を加算器１２４ａ〜
１２４ｃで現在の偏差信号に加算して制御信号（補正制
御信号）を作り、その制御信号を用いて直動テーブル１
０９を制御する。

【００３１】Ｚ方向については、減算器１２１ａで計算
された偏差信号と繰り返し補償器１２２ａで１周期前の
偏差から計算された補正信号とを、加算器１２４ａで加
算して制御信号を生成している。同様に、Ｘ軸回りの回
転方向については、繰り返し補償器１２２ｂで計算され
た補正信号を加算器１２４ｂで加算して制御信号を生成
し、Ｙ軸回りの回転方向については繰り返し補償器１２
２ｃで計算された補正信号を加算器１２４ｃで加算して
制御信号を生成している。

【００３２】上記した補正信号は、回転周期に同期した
１周期前の偏差信号から計算しているため、その効果を
出すのは偏差に周期性がある場合であり、周期性がない
場合は前記補正をすることで、却って精度劣化を招く恐
れがある。本実施形態の補正は、回転テーブル１０１の
回転に起因する精度劣化に対してのものである。そし
て、回転テーブル１０１の回転速度は制御されているの
で、定常状態では周期性が確保され、前記補正が有効に
働く。ただし、回転テーブル１０１の回転停止に伴う加
減速時には、この周期性は確保されないので、前記補正
を無効にしておいたほうが良い。そこで、回転テーブル
１０１の回転速度の安定性を回転速度判定器１０８によ
り判定し、安定している状態で繰り返し補償器１２２ａ
〜１２２ｃの補正信号を位置決め制御系に有効にするよ
うに切り替え器１２３を操作（制御）する。

【００３３】回転テーブル１０１のアンバランスの影響
は、移動方向だけでなく直動テーブル１０９のピッチン
グ方向及びヨーイング方向にも作用する。本実施形態の
ように、直動テーブル１０９の移動方向（Ｚ軸方向）だ
けでなく、ピッチング（Ｘ軸回り）とヨーイング（Ｙ軸
回り）の回転方向をも制御することで、より高精度の位
置決め精度を実現できる。

【００３４】上記した繰り返し補償器１２２ａ〜１２２
ｃの一例としては、図４に示すような構成の繰り返し補
償器がある。ここで、図４は、本発明の好ましい一実施
形態に係る位置決め装置における繰り返し補償器の構成
を示す図である。図４において、４０１は加算器、４０
２は帯域制限フィルタ、４０３はデータを保存して１周
期後に出力する遅れ要素（指令位置と検出した位置フィ
ードバック信号とから計算される位置偏差を前記回転テ
ーブルの回転１周期分について記憶する記憶手段）、４
０４は制御対象の位相遅れやゲイン等を補償する動特性
補償器である。この繰り返し補償器は、所定のサンプリ
ング周期Ｔ毎に偏差信号ｅに遅れ要素４０３から出力さ
れる１周期（Ｌ）前のサンプリング時のデータを加算器
４０１で加算し、帯域制限フィルタ４０２の処理を行っ
て遅れ要素４０３にそのデータを保存する。遅れ要素４
０３は、ｎ（＝Ｌ／Ｔ）個のメモリを有し、１周期
（Ｌ）分の各サンプリングデータを記憶できるようにな
っており、各サンプリング時には一番古いデータを出力
するようになっている。遅れ要素４０３の出力は、動特
性補償器４０４で制御対象の位相遅れ、ゲイン低下分が
補償され、補正信号ｄとして出力される。補正信号ｄと
偏差信号ｅから制御信号が生成される。１周期前のサン
プリング時の偏差が大きな値の場合、大きな補正信号が
現在の偏差に加算され制御信号は大きく変り、位置偏差
が小さくなるように修正される。

【００３５】［第２の実施形態］図３は、第２の実施形
態に係る回転テーブルを搭載した直動テーブルの位置決
め制御装置の構成を示すブロック図である。ここで、図
３において、図１と同一の符号は図１と同様の構成要素
を示す。図３において、図１の実施形態との差違とし
て、繰り返し補償器１２２ａ〜１２２ｃは、予め測定さ
れた回転テーブルが所定の一定速度で回転した時の位置
偏差データ（偏差信号）より、その偏差を補正する補正
制御信号のデータ群から構成されている。前記データ群
で構成された繰り返し補償器では、その補正制御信号を
回転テーブルの回転角度に同期させて出力しなければな
らない。そのため、図３では、回転テーブル１０１に基
準位置を検出する原点センサ１３９を設け、原点センサ
１３９の出力信号に同期して繰り返し補償器１２２ａ〜
１２２ｃ、切り替え器１２３により補正制御信号を出力
する。直動テーブル１０９の位置フィードバック系で処
理される位置制御信号と繰り返し補償器１２２ａ〜１２
２ｃより出力される補正信号とを加算器１２４ａ〜１２
４ｃで加算することによって得られた制御信号により、
直動テーブル１０９を高精度に位置決め制御する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置決め
装置によれば、搭載している回転テーブルの動アンバラ
ンスによる周期的外乱による精度劣化を抑制し、回転テ
ーブルの回転時にも直動テーブルを高精度に位置決めで
きる。また、回転テーブルの動バランスを高精度に補正
する必要がなくなるので作業時間の短縮が図れる、及び
／又は、高精度のオートバランス装置が不要になり装置
コストを安くできる、という効果をも有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の好ましい一実施形態に係る回転テー
ブルを搭載した直動テーブルの位置決め制御装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】 本発明の好ましい一実施形態に係る回転テー
ブルを搭載した直動テーブルの構成図である。

【図３】 第２の実施形態に係る回転テーブルを搭載し
た直動テーブルの位置決め制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】 本発明の好ましい一実施形態に係る位置決め
装置における繰り返し補償器の構成を示す図である。

【図５】 本発明の好ましい一実施形態に係る位置決め
装置の動作状態を説明する図である。

【符号の説明】

１０１：回転テーブル、１０２：速度検出器、１０３：
回転速度設定器、１０４：減算器、１０５：速度制御補
償器、１０６：モータ駆動装置、１０７：モータ、１０
８：回転速度判定器、１０９：直動テーブル、 1１１８
ａ，１１８ｂ，１１８ｃ，１１８ｄ：位置検出器、１１
９：座標変換器、１２０：位置設定器、１２１ａ，１２
１ｂ，１２１ｃ：減算器、１２２ａ，１２２ｂ，１２２
ｃ：繰り返し補償器、１２３：切り替え器、１２４ａ，
１２４ｂ，１２４ｃ：加算器、１２５ａ，１２５ｂ，１
２５ｃ：位置制御補償器、１２６：推力分配器、１２７
ａ，１２７ｂ，１２７ｃ，１２７ｄ：リニアモータ駆動
装置、１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃ，１２８ｄ：リニ
アモータ、１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄ：
圧力検出器、１３０：座標変換器、１３１：圧力設定
器、１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ：減算器、１３３
ａ，１３３ｂ，１３３ｃ：圧力制御補償器、１３４：圧
力分配器、１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ：
制御弁駆動装置、１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃ，１３
６ｄ：流体制御弁、１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃ，１
３７ｄ：シリンダ、１３８ａ，１３８ｂ，１３８ｃ，１
３８ｄ：推力定数，１３９：原点センサ、２１０ａ，２
１０ｂ：コラム、２１１：連結部材、２１２ａ，２１２
ｂ：ガイド、２１３ａ−２１３ａ’，２１３ｂ−２１３
ｂ’，２１３ｃ−２１３ｃ’，２１３ｄ−２１３ｄ’：
連結板、２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄ：リ
ニアモータの固定子、２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，
２１５ｄ：リニアモータの可動子、２１６ａ，２１６
ｂ，２１６ｃ，２１６ｄ：測長用ミラー、２１７ａ，２
１７ｂ，２１７ｃ，２１７ｄ：バランスシリンダ、４０
１：加算器、４０２：帯域制限フィルタ、４０３：遅れ
要素、４０４：動特性補償器。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C001 KA06 KA07 KB10 SB06 TA01 TB01 TB05 TB06 TB08 TC09 TD01 3C048 EE07 EE08 5H303 AA01 BB02 BB08 BB12 BB14 CC01 DD04 DD06 EE03 EE07 FF06 GG13 HH02 HH07 JJ01 KK02 KK03 KK04 KK17 LL03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転テーブルと、該回転テーブルを搭載
   した直動テーブルとを備えた位置決め装置において、 前記直動テーブルに対する周期的な振動を補償する繰り
   返し補償器と、 前記回転テーブルの回転速度の安定度を判定する回転速
   度判定器と、 前記繰り返し補償器による補正制御信号を切り替える切
   り替え器と、 前記回転速度判定器が前記切り替え器を制御することに
   より前記繰り返し補償器による補正制御信号を出力して
   前記直動テーブルを位置決め制御する手段とを有するこ
   とを特徴とする位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記位置決め装置は、前記回転テーブル
   の基準位置を検出する原点センサがさらに備えられ、前
   記直動テーブルを位置決め制御するために原点センサの
   出力信号に同期して補正制御信号が出力されることを特
   徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 【請求項３】 前記位置決め装置は、前記回転テーブル
   の回転速度を検出する速度検出手段と、前記回転テーブ
   ルにトルクを与える第１の駆動手段と、前記速度検出手
   段で検出した速度信号をフィードバックして前記回転テ
   ーブルの回転速度を所定の回転速度に制御する回転速度
   制御手段と、前記直動テーブルの位置を検出する位置検
   出手段と、前記直動テーブルに推力を与える第２の駆動
   手段とを有し、 前記直動テーブルを位置決め制御する手段は、前記位置
   検出手段で検出した位置信号をフィードバックして前記
   直動テーブルを位置決め制御するものであることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の位置決め装置。
4. 【請求項４】 前記位置決め装置は、前記直動テーブル
   及び前記回転テーブルの重量を支持するシリンダと、該
   シリンダ内の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検
   出手段で検出した圧力をフィードバックして該シリンダ
   に重力と反対の力を発生させて前記第２の駆動手段の推
   力の補助を行うバランス機構とをさらに有することを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置決め装
   置。
5. 【請求項５】 前記位置決め装置は、前記直動テーブル
   が複数の駆動手段と複数の計測手段とを備え、前記複数
   の計測手段によって計測した信号から、前記直動テーブ
   ルの位置とピッチング方向及びヨーイング方向の回転と
   の３つのフィードバック信号を生成し、前記直動テーブ
   ルの位置決め制御する手段が、前記直動テーブルの位置
   とピッチング方向及びヨーイング方向の回転とを制御す
   る３つのフィードバック制御系で構成され、該３つのフ
   ィードバック制御系のそれぞれに前記繰り返し補償器が
   設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の位置決め装置。
6. 【請求項６】 前記繰り返し補償器は、少なくとも帯域
   制限フィルタ、指令位置と検出した位置フィードバック
   信号とから計算される位置偏差を前記回転テーブルの回
   転１周期分について記憶する記憶手段及び動特性補償器
   からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
   載の位置決め装置。
7. 【請求項７】 前記繰り返し補償器は、予め測定された
   前記回転テーブルが所定の一定速度で回転した時の位置
   偏差データより作り出した補正制御信号のデータ群から
   構成され、該補正制御信号の出力が前記回転テーブルの
   回転角度に同期して出力されることを特徴とする請求項
   ２〜６のいずれかに記載の位置決め装置。