JP2873749B2 - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
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- JP2873749B2 JP2873749B2 JP16737591A JP16737591A JP2873749B2 JP 2873749 B2 JP2873749 B2 JP 2873749B2 JP 16737591 A JP16737591 A JP 16737591A JP 16737591 A JP16737591 A JP 16737591A JP 2873749 B2 JP2873749 B2 JP 2873749B2
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- speed
- compensation
- controller
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械、プリンタ、
プロッタ、あるいはステッパに代表される半導体製造装
置などに広く用いられている位置決め装置の高剛性化に
関する。
プロッタ、あるいはステッパに代表される半導体製造装
置などに広く用いられている位置決め装置の高剛性化に
関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械、プリンタ、プロッタ機器ある
いはステッパなどには、モータなどの回転駆動手段によ
る回転運動を変換器を介して直線運動に変換し、搬送物
体を直線方向所望の位置に高速高精度によりポジショニ
ングする位置決め装置が多く採用されている。このよう
な装置は、モータ、カップリングおよびボールネジなど
から構成される回転機構と案内機構および搬送物体から
なる直動機構とから構成されている。この中で、直動機
構における案内機構には、摺動、転がり、および非接触
の三種類がある。いずれの案内機構の位置決め装置も、
その制御系は、回転駆動手段側から電流制御ループ、速
度制御ループ、および位置制御ループという三重のルー
プから構成されている。
いはステッパなどには、モータなどの回転駆動手段によ
る回転運動を変換器を介して直線運動に変換し、搬送物
体を直線方向所望の位置に高速高精度によりポジショニ
ングする位置決め装置が多く採用されている。このよう
な装置は、モータ、カップリングおよびボールネジなど
から構成される回転機構と案内機構および搬送物体から
なる直動機構とから構成されている。この中で、直動機
構における案内機構には、摺動、転がり、および非接触
の三種類がある。いずれの案内機構の位置決め装置も、
その制御系は、回転駆動手段側から電流制御ループ、速
度制御ループ、および位置制御ループという三重のルー
プから構成されている。
【０００３】一般的な位置決め装置の制御系構成を図３
に示す。同図において、搬送物体１の直進方向の位置
は、たとえばレーザ干渉計などの位置センサ２で測定さ
れる。位置センサ２の出力は目標値３（＝ｘd）と比較
され、偏差信号４となる。この偏差信号４はディジタル
・アナログコンバータ（以下、ＤＡＣと略記する）５を
通ってアナログ量の位置偏差信号となり、位置制御器
６、速度制御器７、電流制御器８を経て回転駆動手段で
あるモータ９を駆動する。速度検出器であるタコジュネ
レータ１０が付いたモータ９の回転はカップリング１１
を介してボールネジ１２を回転せしめ、回転・直動の変
換器、例えばナット１３によって直線運動に変換され、
搬送物体１を所望の位置にポジショニングする。位置決
め時の信号の流れおよび動作は上述のとおりであるが、
長い距離を移動した後に、所定の位置に高精度位置決め
する場合、ストロークの大半は速度制御で移動し、所定
の目標位置近傍で位置制御に切り変える運転が実行され
ている。
に示す。同図において、搬送物体１の直進方向の位置
は、たとえばレーザ干渉計などの位置センサ２で測定さ
れる。位置センサ２の出力は目標値３（＝ｘd）と比較
され、偏差信号４となる。この偏差信号４はディジタル
・アナログコンバータ（以下、ＤＡＣと略記する）５を
通ってアナログ量の位置偏差信号となり、位置制御器
６、速度制御器７、電流制御器８を経て回転駆動手段で
あるモータ９を駆動する。速度検出器であるタコジュネ
レータ１０が付いたモータ９の回転はカップリング１１
を介してボールネジ１２を回転せしめ、回転・直動の変
換器、例えばナット１３によって直線運動に変換され、
搬送物体１を所望の位置にポジショニングする。位置決
め時の信号の流れおよび動作は上述のとおりであるが、
長い距離を移動した後に、所定の位置に高精度位置決め
する場合、ストロークの大半は速度制御で移動し、所定
の目標位置近傍で位置制御に切り変える運転が実行され
ている。
【０００４】すなわち、図３を使って説明すると、ＤＡ
Ｃ５の出力は台形状の速度パターンであり、この時モー
ド切り替えスイッチ１４はＡ側に接続されており、アン
プ１５を通って速度制御ループに前記速度パターンが印
加される。これにより、搬送物体１を高速に目標位置近
傍まで移動せしめることが可能である。目標位置への接
近は勿論位置センサ２で監視されており、通常目標位置
手前に到達したことを検知すると、モード切り替えスイ
ッチ１４をＢ側に接続して位置決め動作に入り所望の目
標位置まで高精度に収束させていくのである。すなわ
ち、高速応答が実現できる速度制御によって目標位置近
傍まで粗く移動してから、目標位置近傍では所定の目標
位置に精度良く収束するように、位置制御を働かせるの
である。この速度制御から位置制御へのモード切り替え
を最適に実行することによって高速高精度位置決めが達
成できるわけである。上述の如き位置決め技術は周知で
あり、例えば文献『森山：超精密位置決め機構の一設計
法、精密工学会誌、５４−９』に詳しく記載されてい
る。
Ｃ５の出力は台形状の速度パターンであり、この時モー
ド切り替えスイッチ１４はＡ側に接続されており、アン
プ１５を通って速度制御ループに前記速度パターンが印
加される。これにより、搬送物体１を高速に目標位置近
傍まで移動せしめることが可能である。目標位置への接
近は勿論位置センサ２で監視されており、通常目標位置
手前に到達したことを検知すると、モード切り替えスイ
ッチ１４をＢ側に接続して位置決め動作に入り所望の目
標位置まで高精度に収束させていくのである。すなわ
ち、高速応答が実現できる速度制御によって目標位置近
傍まで粗く移動してから、目標位置近傍では所定の目標
位置に精度良く収束するように、位置制御を働かせるの
である。この速度制御から位置制御へのモード切り替え
を最適に実行することによって高速高精度位置決めが達
成できるわけである。上述の如き位置決め技術は周知で
あり、例えば文献『森山：超精密位置決め機構の一設計
法、精密工学会誌、５４−９』に詳しく記載されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、搬送物体１
を高速で移動せしめ、所望の位置にすばやく停止させる
場合、移動中および位置決め最中に様々な外乱が入って
制御動作が乱される。この外乱としては、移動場所毎に
変化する様々の動特性変動がある。したがって、速度制
御モードでは、外乱が存在しても速度指令に追従するよ
うに、ＰＩ補償が採用されている。ここで、Ｐは偏差信
号に対する比例操作を、Ｉはそれに対する積分操作を意
味する。もちろん、位置制御モードにおいても、偏差を
ゼロに収束させるべくＰＩ補償が採用される。一方、位
置制御モードにおける速度制御系の補償構造は、一般的
に、Ｐ補償構造となっている。これは、速度制御系の補
償構造をＰＩとしたまま位置モードに切り替えると、速
度制御モードで運転していたときの信号が補償出力に残
留しており、これが位置制御モードで運転するときには
不要な初期値となるので、速度制御モードで運転した補
償構造のまま、その制御系の外側に位置に対するＰＩ補
償を構成すると、収束波形はなかなか整定しないからで
ある。そこで、速度制御モードから位置制御モードへ突
入する場合には、速度制御器７をＰ補償に切り替えて運
転がなされていたのである。その切り替えは図３には示
していないが、速度制御モードと位置制御モードのどち
らかを示す状態指令信号１６によって、例えばアナログ
スイッチを操作することによって、ＰＩからＰへと切り
替えられる。
を高速で移動せしめ、所望の位置にすばやく停止させる
場合、移動中および位置決め最中に様々な外乱が入って
制御動作が乱される。この外乱としては、移動場所毎に
変化する様々の動特性変動がある。したがって、速度制
御モードでは、外乱が存在しても速度指令に追従するよ
うに、ＰＩ補償が採用されている。ここで、Ｐは偏差信
号に対する比例操作を、Ｉはそれに対する積分操作を意
味する。もちろん、位置制御モードにおいても、偏差を
ゼロに収束させるべくＰＩ補償が採用される。一方、位
置制御モードにおける速度制御系の補償構造は、一般的
に、Ｐ補償構造となっている。これは、速度制御系の補
償構造をＰＩとしたまま位置モードに切り替えると、速
度制御モードで運転していたときの信号が補償出力に残
留しており、これが位置制御モードで運転するときには
不要な初期値となるので、速度制御モードで運転した補
償構造のまま、その制御系の外側に位置に対するＰＩ補
償を構成すると、収束波形はなかなか整定しないからで
ある。そこで、速度制御モードから位置制御モードへ突
入する場合には、速度制御器７をＰ補償に切り替えて運
転がなされていたのである。その切り替えは図３には示
していないが、速度制御モードと位置制御モードのどち
らかを示す状態指令信号１６によって、例えばアナログ
スイッチを操作することによって、ＰＩからＰへと切り
替えられる。
【０００６】しかしながら、外乱に対する応答を抑圧す
るためには、速度制御系を高剛性化せねばならない。な
ぜならば、等価的に、外乱入力は電流制御器８の入力側
に印加されるものとみなされるので、それに対する応答
は三重ループのなかで中間段にある速度制御系の性能に
支配されてしまうからである。位置制御モードにおける
位置制御器をいかに操作しようとも、外乱抑圧性能を向
上させる上ではさしたる影響を与えないのである。そこ
で、外乱に対する抑圧性能を高めるためには、中間段の
速度制御系も、位置制御系と同様にＰＩ補償とせねばな
らない。しかし、従来の装置においては上述したよう
に、長いストロークを移動する期間の速度制御器はＰＩ
補償となっており、位置制御モードへ突入する直前の信
号が位置制御モードにとっては大きな不要外乱となって
しまうため、速度制御器７を速度制御モードと位置制御
モード状態ともにＰＩ補償のままにしておくことはでき
ず、位置制御モードに突入した時には、速度制御器７を
ＰＩからＰ補償へと変更し、実質的にゲインを下げてい
たのである。このような補償構成では、位置制御モード
時における外乱抑圧性能の向上を位置制御器６にのみ負
担させることになり、結局大きな外乱抑圧性能を達成す
るには至らなかった。
るためには、速度制御系を高剛性化せねばならない。な
ぜならば、等価的に、外乱入力は電流制御器８の入力側
に印加されるものとみなされるので、それに対する応答
は三重ループのなかで中間段にある速度制御系の性能に
支配されてしまうからである。位置制御モードにおける
位置制御器をいかに操作しようとも、外乱抑圧性能を向
上させる上ではさしたる影響を与えないのである。そこ
で、外乱に対する抑圧性能を高めるためには、中間段の
速度制御系も、位置制御系と同様にＰＩ補償とせねばな
らない。しかし、従来の装置においては上述したよう
に、長いストロークを移動する期間の速度制御器はＰＩ
補償となっており、位置制御モードへ突入する直前の信
号が位置制御モードにとっては大きな不要外乱となって
しまうため、速度制御器７を速度制御モードと位置制御
モード状態ともにＰＩ補償のままにしておくことはでき
ず、位置制御モードに突入した時には、速度制御器７を
ＰＩからＰ補償へと変更し、実質的にゲインを下げてい
たのである。このような補償構成では、位置制御モード
時における外乱抑圧性能の向上を位置制御器６にのみ負
担させることになり、結局大きな外乱抑圧性能を達成す
るには至らなかった。
【０００７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、外乱の抑圧性能を向上させた高剛性
位置決め装置を提供せんとするものである。
されたものであり、外乱の抑圧性能を向上させた高剛性
位置決め装置を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明では、電流制御器と速度制御器と位置制御器
の三重ループの制御系を備え、搬送物体を目標位置近傍
までは速度重視の速度制御モードで、目標位置近傍から
は位置精度重視の位置制御モードで移動して前記搬送物
体を目標位置へ位置決めする位置決め装置であって、前
記速度制御器が、前記速度制御モードと前記位置制御モ
ードのいずれにおいてもＰＩ補償構造であり、かつ前記
速度制御モードと前記位置制御モードのいずれであるか
を示す状態指令信号に基づいて前記ＰＩ補償の時定数素
子を切り替える手段を具備することを特徴としている。
なお、ＰＩ補償の時定数は、時定数素子の切り替えの前
後において同一であってもよく、変化させてもよい。
め、本発明では、電流制御器と速度制御器と位置制御器
の三重ループの制御系を備え、搬送物体を目標位置近傍
までは速度重視の速度制御モードで、目標位置近傍から
は位置精度重視の位置制御モードで移動して前記搬送物
体を目標位置へ位置決めする位置決め装置であって、前
記速度制御器が、前記速度制御モードと前記位置制御モ
ードのいずれにおいてもＰＩ補償構造であり、かつ前記
速度制御モードと前記位置制御モードのいずれであるか
を示す状態指令信号に基づいて前記ＰＩ補償の時定数素
子を切り替える手段を具備することを特徴としている。
なお、ＰＩ補償の時定数は、時定数素子の切り替えの前
後において同一であってもよく、変化させてもよい。
【０００９】前記速度制御器は、１個の演算増幅器に対
してＰＩ補償の時定数を決定する受動素子を２組有し、
前記状態指令信号に基づいていずれか１組の受動素子が
選択されるとともに、残る１組の受動素子が短絡される
ように結線することが好ましい。
してＰＩ補償の時定数を決定する受動素子を２組有し、
前記状態指令信号に基づいていずれか１組の受動素子が
選択されるとともに、残る１組の受動素子が短絡される
ように結線することが好ましい。
【００１０】
【作用】上述したように、従来は、速度制御モードで粗
く目標位置まで接近し、その後位置制御モードとして所
望の目標位置に位置決めさせる場合には、速度制御モー
ド時のＰＩ補償出力が次の位置制御モードの運動におけ
る初期値となってしまい、この初期値は位置制御モード
にとっては何の連続性もないわけであるから位置制御系
に対する外乱として作用することになっていたわけであ
る。この場合には、目標位置への整定に時間がかかり、
スループットが上げられない現象を招いていた。
く目標位置まで接近し、その後位置制御モードとして所
望の目標位置に位置決めさせる場合には、速度制御モー
ド時のＰＩ補償出力が次の位置制御モードの運動におけ
る初期値となってしまい、この初期値は位置制御モード
にとっては何の連続性もないわけであるから位置制御系
に対する外乱として作用することになっていたわけであ
る。この場合には、目標位置への整定に時間がかかり、
スループットが上げられない現象を招いていた。
【００１１】そこで、本発明では、速度制御モードで動
作させるＰＩ補償器（ＰＩ補償の時定数素子）とは別
に、位置制御モードで動作させるＰＩ補償器も準備し、
速度と位置制御モードでそれらのＰＩ補償器を切り替え
る手段を設けることにより、上記の問題点を解決した。
すなわち、速度制御モードではもちろんＰＩ補償を行な
い、外乱が存在しても速度指令に対してよく追従させる
ようにすることは従来通りであるが、位置制御モードに
入った場合には、速度制御モード運転で動作させていた
ＰＩ補償器をそのまま使用するのではなく、初期値がゼ
ロの状態にある別のＰＩ補償器を使用するのである。こ
のような構成にすれば位置制御モードにおいても、三重
ループ中間段に位置する速度制御器がＰＩ補償器であ
り、外乱抑圧性能の向上が達成されるのである。しか
も、初期値ゼロのＰＩ補償器を使用するので、従来のよ
うに位置決め収束波形の整定を劣化させることはない。
作させるＰＩ補償器（ＰＩ補償の時定数素子）とは別
に、位置制御モードで動作させるＰＩ補償器も準備し、
速度と位置制御モードでそれらのＰＩ補償器を切り替え
る手段を設けることにより、上記の問題点を解決した。
すなわち、速度制御モードではもちろんＰＩ補償を行な
い、外乱が存在しても速度指令に対してよく追従させる
ようにすることは従来通りであるが、位置制御モードに
入った場合には、速度制御モード運転で動作させていた
ＰＩ補償器をそのまま使用するのではなく、初期値がゼ
ロの状態にある別のＰＩ補償器を使用するのである。こ
のような構成にすれば位置制御モードにおいても、三重
ループ中間段に位置する速度制御器がＰＩ補償器であ
り、外乱抑圧性能の向上が達成されるのである。しか
も、初期値ゼロのＰＩ補償器を使用するので、従来のよ
うに位置決め収束波形の整定を劣化させることはない。
【００１２】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００１３】図１は、本発明の一実施例に係る高剛性化
位置決め装置の構成を示す。同図の装置は図３の装置に
対し、速度制御器７を本発明の特徴とする速度制御器２
０に置き換えたものである。図１において、１６（＝
Ｍ）は速度と位置制御モードの状態指令信号であり、例
えば速度制御モードではＬレベル、位置制御モードでは
Ｈレベルとなる信号である。２０はこの状態指令信号を
受けて動作するＰＩ補償の時定数素子切り替え手段を有
する速度制御器である。
位置決め装置の構成を示す。同図の装置は図３の装置に
対し、速度制御器７を本発明の特徴とする速度制御器２
０に置き換えたものである。図１において、１６（＝
Ｍ）は速度と位置制御モードの状態指令信号であり、例
えば速度制御モードではＬレベル、位置制御モードでは
Ｈレベルとなる信号である。２０はこの状態指令信号を
受けて動作するＰＩ補償の時定数素子切り替え手段を有
する速度制御器である。
【００１４】次に、速度と位置制御モードでＰＩ補償の
時定数素子を切り替える手段の構成をより詳細に示す。
図２はＰＩ補償の時定数素子切り替え手段を有する速度
制御器２０の一詳細例を示す。同図の速度制御器は、速
度制御モードおよび位置制御モードの両者ともに同じＰ
Ｉ型構造ではあるが、使用する受動部品を切り替える構
成が示されている。この速度制御器において、Ｒ1を演
算増幅器１７の入力抵抗とする等、図示の記号を用いる
と、補償器出力までの伝達関数は次式のように与えられ
る。
時定数素子を切り替える手段の構成をより詳細に示す。
図２はＰＩ補償の時定数素子切り替え手段を有する速度
制御器２０の一詳細例を示す。同図の速度制御器は、速
度制御モードおよび位置制御モードの両者ともに同じＰ
Ｉ型構造ではあるが、使用する受動部品を切り替える構
成が示されている。この速度制御器において、Ｒ1を演
算増幅器１７の入力抵抗とする等、図示の記号を用いる
と、補償器出力までの伝達関数は次式のように与えられ
る。
【００１５】
【数１】
【００１６】ここで、（ａ）式は状態指令信号ＭがＬレ
ベルであり、したがってアナログスイッチ１８と１９は
Ｌ側に接続されているため、演算増幅器１７のフィード
バックにはＣ2とＲ2からなる直列インピーダンスが選択
されている場合の速度制御器の伝達関数である。一方、
（ｂ）式は状態指令信号ＭがＨレベルである場合の伝達
関数であり、Ｃ3とＲ3の直列インピーダンスが演算増幅
器１７のフィードバックとして選択される。ここで、注
意すべきことは非選択の直列インピーダンスの処理であ
る。例えば、状態指令信号ＭがＨの場合、伝達関数は
（ｂ）式で表現されるが、非選択のＲ2とＣ2からなる直
列インピーダンスは、演算増幅器１７の仮想接地である
反転入力に結線されている。したがって、状態指令信号
ＭがＬレベルで速度制御モードで運転されているときに
は（ａ）式に基づいて動作しており、信号ＭがＨレベル
になったときには、モード切り替えスイッチ１４がＢ側
になって位置制御器６が動作することになり、同時に速
度制御器においては、（ｂ）式に基づく補償が掛かる。
このとき、速度制御モードにおいて動作していたＣ2と
Ｒ2からなる直列インピーダンスの両端は仮想接地であ
る演算増幅器１７の反転入力に接続されるので、位置制
御モード突入直前の信号はクリアされ、次の動作におい
ても支障がないようにされているのである。このような
速度制御器におけるＰＩ補償の切り替えを実施すること
によって、速度制御モードから位置制御モードへの切り
替えがスムーズに実施される。しかも、位置制御モード
においては飛躍的に外乱抑圧性能が向上するのである。
ベルであり、したがってアナログスイッチ１８と１９は
Ｌ側に接続されているため、演算増幅器１７のフィード
バックにはＣ2とＲ2からなる直列インピーダンスが選択
されている場合の速度制御器の伝達関数である。一方、
（ｂ）式は状態指令信号ＭがＨレベルである場合の伝達
関数であり、Ｃ3とＲ3の直列インピーダンスが演算増幅
器１７のフィードバックとして選択される。ここで、注
意すべきことは非選択の直列インピーダンスの処理であ
る。例えば、状態指令信号ＭがＨの場合、伝達関数は
（ｂ）式で表現されるが、非選択のＲ2とＣ2からなる直
列インピーダンスは、演算増幅器１７の仮想接地である
反転入力に結線されている。したがって、状態指令信号
ＭがＬレベルで速度制御モードで運転されているときに
は（ａ）式に基づいて動作しており、信号ＭがＨレベル
になったときには、モード切り替えスイッチ１４がＢ側
になって位置制御器６が動作することになり、同時に速
度制御器においては、（ｂ）式に基づく補償が掛かる。
このとき、速度制御モードにおいて動作していたＣ2と
Ｒ2からなる直列インピーダンスの両端は仮想接地であ
る演算増幅器１７の反転入力に接続されるので、位置制
御モード突入直前の信号はクリアされ、次の動作におい
ても支障がないようにされているのである。このような
速度制御器におけるＰＩ補償の切り替えを実施すること
によって、速度制御モードから位置制御モードへの切り
替えがスムーズに実施される。しかも、位置制御モード
においては飛躍的に外乱抑圧性能が向上するのである。
【００１７】次に、図１の高剛性位置決め装置を使った
場合の位置決め波形を図４に示す。比較のため、従来の
速度制御器７を用いＰＩ補償の切り替えを実施しない場
合の位置決め波形を図５に示す。ＰＩ補償の切り替えを
実施しないで位置決めさせた図５の場合には、オーバー
シュートとアンダーシュート後の整定に入る部位で発振
を生じてしまう。この発振は減衰して所定の偏差内には
入るのであるが、位置決め時間を長くさせてしまい、生
産性を著しく劣化させる。ところが、本発明に従ってＰ
Ｉ補償の切り替えを実施した場合には、図４左側に示す
ように、良好な整定波形が得られる。また、速度制御モ
ードから位置制御モードへの運転を周期的に繰り返して
も同図右側に示すような安定した位置決め波形が得られ
る。
場合の位置決め波形を図４に示す。比較のため、従来の
速度制御器７を用いＰＩ補償の切り替えを実施しない場
合の位置決め波形を図５に示す。ＰＩ補償の切り替えを
実施しないで位置決めさせた図５の場合には、オーバー
シュートとアンダーシュート後の整定に入る部位で発振
を生じてしまう。この発振は減衰して所定の偏差内には
入るのであるが、位置決め時間を長くさせてしまい、生
産性を著しく劣化させる。ところが、本発明に従ってＰ
Ｉ補償の切り替えを実施した場合には、図４左側に示す
ように、良好な整定波形が得られる。また、速度制御モ
ードから位置制御モードへの運転を周期的に繰り返して
も同図右側に示すような安定した位置決め波形が得られ
る。
【００１８】
【他の実施例】上記実施例においては、図２で示したよ
うに、１個の演算増幅器１７に対して時定数を決めるフ
ィードバックインピーダンスを２組準備した。しかし、
速度制御器７そのものを２組準備し、速度制御モードと
位置制御モードそれぞれで使用する速度制御器を選択す
るように構成しても良いことは言うまでもない。
うに、１個の演算増幅器１７に対して時定数を決めるフ
ィードバックインピーダンスを２組準備した。しかし、
速度制御器７そのものを２組準備し、速度制御モードと
位置制御モードそれぞれで使用する速度制御器を選択す
るように構成しても良いことは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電流制
御器と速度制御器と位置制御器の三重ループの制御系か
らなり、搬送物体を比較的高速で目標位置へ位置決めす
る速度制御モードと前記搬送物体を比較的高精度で目標
位置へ位置決めする位置制御モードとに切り替えて使用
される位置決め装置において、速度制御器を、速度制御
モードと位置制御モードのいずれにおいてもＰＩ補償構
造で動作させるとともに、このＰＩ補償の時定数素子を
前記状態指令信号に基づいて切り替える手段を設けたた
め、速度制御モードから位置制御モードへの切り替えが
スムーズに実施され、不要な振動が整定期間中に発生し
て位置決め時間を劣化させることがなくなった。
御器と速度制御器と位置制御器の三重ループの制御系か
らなり、搬送物体を比較的高速で目標位置へ位置決めす
る速度制御モードと前記搬送物体を比較的高精度で目標
位置へ位置決めする位置制御モードとに切り替えて使用
される位置決め装置において、速度制御器を、速度制御
モードと位置制御モードのいずれにおいてもＰＩ補償構
造で動作させるとともに、このＰＩ補償の時定数素子を
前記状態指令信号に基づいて切り替える手段を設けたた
め、速度制御モードから位置制御モードへの切り替えが
スムーズに実施され、不要な振動が整定期間中に発生し
て位置決め時間を劣化させることがなくなった。
【００２０】また、従来装置においては、位置制御モー
ド時における速度制御器７の補償がＰ補償であったた
め、外乱に対する抑圧能力には限界があったが、この性
能も改善させることができた。
ド時における速度制御器７の補償がＰ補償であったた
め、外乱に対する抑圧能力には限界があったが、この性
能も改善させることができた。
【００２１】さらに、速度制御器におけるＰＩ補償の切
り替えは、１個の演算増幅器に対して、時定数を決める
受動素子２組と、切り替えのためのアナログスイッチを
準備するだけで実現されるので、従来装置に対する改良
は安価で済む効果があり、且つ速度と位置制御モードそ
れぞれの動作で速度制御器の時定数を最適に設定するこ
とも容易に実施可能である。さらには、ＰＩ補償の時定
数を決定している動作中の受動素子以外のもう１組の受
動素子は短絡するような結線とすることにより、速度制
御モードと位置制御モードの切り替えを周期的に繰り返
す運転に際しては、各制御モードを初期値ゼロで動作さ
せることができ、各々のモードにおける運転が良好にで
きる、という効果もある。
り替えは、１個の演算増幅器に対して、時定数を決める
受動素子２組と、切り替えのためのアナログスイッチを
準備するだけで実現されるので、従来装置に対する改良
は安価で済む効果があり、且つ速度と位置制御モードそ
れぞれの動作で速度制御器の時定数を最適に設定するこ
とも容易に実施可能である。さらには、ＰＩ補償の時定
数を決定している動作中の受動素子以外のもう１組の受
動素子は短絡するような結線とすることにより、速度制
御モードと位置制御モードの切り替えを周期的に繰り返
す運転に際しては、各制御モードを初期値ゼロで動作さ
せることができ、各々のモードにおける運転が良好にで
きる、という効果もある。
【図１】 本発明の一実施例に係る高剛性位置決め装置
の構成を示すブロック回路図である。
の構成を示すブロック回路図である。
【図２】 ＰＩ補償の切り替え手段を有する速度制御器
の一例を示すより詳細な回路図である。
の一例を示すより詳細な回路図である。
【図３】 従来の位置決め装置の構成を示すブロック回
路図である。
路図である。
【図４】 図１の高剛性位置決め装置を用いた場合の位
置決め波形の一例を示すグラフである。
置決め波形の一例を示すグラフである。
【図５】 図１または図３の装置をＰＩ補償の切り替え
を実施しなで動作させた場合の位置決め波形の一例を示
すグラフである。
を実施しなで動作させた場合の位置決め波形の一例を示
すグラフである。
１：搬送物体、２：位置センサ、３：目標位置Ｘd 、
４：位置偏差信号、５：ディジタルアナログコンバー
タ、６：位置制御器、７：速度制御器、８：電流制御
器、９：モータ、１０：タコジェネレータ、１１：カッ
プリング、１２：ボールネジ、１３：回転・直動変換器
（ナット）、１４：モード切り替えスイッチ、１５：ア
ンプ、１６：状態指令信号Ｍ、１７：演算増幅器、１
８，１９：アナログスイッチ、２０：ＰＩ補償の時定数
素子切り替え手段を有する速度制御器。
４：位置偏差信号、５：ディジタルアナログコンバー
タ、６：位置制御器、７：速度制御器、８：電流制御
器、９：モータ、１０：タコジェネレータ、１１：カッ
プリング、１２：ボールネジ、１３：回転・直動変換器
（ナット）、１４：モード切り替えスイッチ、１５：ア
ンプ、１６：状態指令信号Ｍ、１７：演算増幅器、１
８，１９：アナログスイッチ、２０：ＰＩ補償の時定数
素子切り替え手段を有する速度制御器。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 9/00 G05D 3/12 H01L 21/68
Claims (2)
- 【請求項１】 電流制御器と速度制御器と位置制御器の
三重ループの制御系を備え、搬送物体を目標位置近傍ま
では速度重視の速度制御モードで、目標位置近傍からは
位置精度重視の位置制御モードで移動して前記搬送物体
を目標位置へ位置決めする位置決め装置であって、前記
速度制御器が、前記速度制御モードと前記位置制御モー
ドのいずれにおいてもＰＩ補償構造であり、かつ前記速
度制御モードと前記位置制御モードのいずれであるかを
示す状態指令信号に基づいて前記ＰＩ補償の時定数素子
を切り替える手段を具備することを特徴とする位置決め
装置。 - 【請求項２】 前記速度制御器が、１個の演算増幅器に
対してＰＩ補償の時定数を決定する受動素子を２組有
し、前記状態指令信号に基づいていずれか１組の受動素
子が選択されるとともに、残る１組の受動素子が短縮さ
れるように結線されていることを特徴とする請求項１記
載の位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16737591A JP2873749B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16737591A JP2873749B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04365314A JPH04365314A (ja) | 1992-12-17 |
| JP2873749B2 true JP2873749B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=15848551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16737591A Expired - Fee Related JP2873749B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873749B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001068396A (ja) | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Canon Inc | ステージ制御装置 |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP16737591A patent/JP2873749B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04365314A (ja) | 1992-12-17 |
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