JPH0566839A - Driving control method for positioning device - Google Patents
Driving control method for positioning deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【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ような場合に用いら
れる位置決め装置の駆動制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive control method for a positioning device which is used when an object is placed on a positioning table for positioning.
【０００２】[0002]
【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。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テーブル上に
載置される。以下、上記のような位置決め装置およびこ
れを駆動する駆動制御装置を図により説明する。2. Description of the Related Art An apparatus for placing an object on a positioning table and moving the positioning table to position the object is used in many fields such as a semiconductor manufacturing apparatus and an electron microscope apparatus. An apparatus for performing such positioning usually includes a coarse movement table driven by a relatively large unit stroke, and a fine movement table placed on the coarse movement table and driven by a minute unit stroke. .. The object to be positioned is placed on the fine movement table. Hereinafter, the positioning device as described above and the drive control device for driving the positioning device will be described with reference to the drawings.
【０００３】図５は位置決め装置およびその駆動制御装
置のブロック図である。図で、１０は位置決め装置を示
す。位置決め装置１０は、固定部１１、この固定部１１
上を図示しないころがり案内等を介して移動する粗動テ
ーブル１２、粗動テーブル１２を駆動する粗動用アクチ
ュエータ（電磁モータ）１３、モータ１３の動力を粗動
テーブル１２に伝達する送りねじ１４、粗動テーブル１
２上を図示しない弾性案内やころがり案内等を介して移
動する微動テーブル１５、および微動テーブル１５を駆
動する微動用アクチュエータ（圧電素子）１６で構成さ
れている。２０は粗動テーブル１２と対向してその変位
量Ｘ1 を測定する変位計、２１は微動用テーブル１５と
対向してその変位量Ｘ2 を測定する変位計であり、例え
ばレーザ干渉型変位計が用いられる。２２は位置決め装
置１０の変位量の指令値Ｘ0 を発生する指令値発生器、
２３は指令値Ｘ0 と測定値Ｘ1 とに基づいてモータ１３
への速度指令値Ｖ1 を求める粗動用コントローラ、２４
は粗動用コントローラ２３の速度指令値Ｖ1 に応じた電
流をモータ１３に供給する粗動用ドライバである。２５
は指令値発生器２２からの指令値Ｘ0 と測定値Ｘ2 とに
基づいて圧電素子１６への指令値Ｖ2 を求める微動用コ
ントローラ、２６は微動用コントローラ２５の指令値Ｖ
2 に応じた電圧を圧電素子１６に印加する微動用ドライ
バである。FIG. 5 is a block diagram of a positioning device and its drive control device. In the figure, 10 indicates a positioning device. The positioning device 10 includes a fixed part 11 and the fixed part 11.
A coarse movement table 12 that moves above via rolling guides (not shown), a coarse movement actuator (electromagnetic motor) 13 that drives the coarse movement table 12, a feed screw 14 that transmits the power of the motor 13 to the coarse movement table 12, and a coarse movement table 12. Moving table 1
It is composed of a fine movement table 15 which moves on the upper portion 2 via an elastic guide, a rolling guide or the like (not shown), and a fine movement actuator (piezoelectric element) 16 which drives the fine movement table 15. Reference numeral 20 denotes a displacement gauge which faces the coarse movement table 12 to measure the displacement amount X 1 , and 21 denotes a displacement gauge which faces the fine movement table 15 to measure the displacement amount X 2 , such as a laser interference type displacement gauge. Is used. Reference numeral 22 denotes a command value generator that generates a command value X 0 of the displacement amount of the positioning device 10,
23 is a motor 13 based on the command value X 0 and the measured value X 1.
Controller for coarse movement for obtaining speed command value V 1 to
Is a coarse movement driver that supplies the motor 13 with a current according to the speed command value V 1 of the coarse movement controller 23. 25
Is a fine movement controller for obtaining a command value V 2 to the piezoelectric element 16 based on the command value X 0 from the command value generator 22 and the measured value X 2, and 26 is a command value V of the fine movement controller 25.
This is a fine movement driver for applying a voltage according to 2 to the piezoelectric element 16.
【０００４】粗動テーブル１２はモータ１３で駆動され
るため、数１０〜数１００ｍｍの広い範囲のストローク
を有する。一方、微動テーブル１５は圧電素子１６で駆
動されるため小さなストローク範囲（微動範囲）でしか
移動できないが、原子寸法レベルの分解能を有するの
で、高精度の位置決めが可能である。図５に示す位置決
め装置１０は、粗動テーブル１２の長ストロークの機能
と微動テーブル１５の高分解能の機能を併せ持つ装置で
あり、指令値Ｘ0 と測定値Ｘ1 との偏差が大きいときは
フィードバツク制御によりモータ１３を駆動して粗動テ
ーブル１２を変位させ、この変位の結果、粗動テーブル
１２が微動テーブル１５の微動範囲に達すると粗動テー
ブル１２を停止させ、以後微動テーブル１５のフィード
バック制御により微動テーブル１５を変位させる。粗動
テーブル１２と微動テーブル１５の変位量の和Ｘ2 が指
令値Ｘ0となる。Since the coarse movement table 12 is driven by the motor 13, it has a wide range of stroke of several tens to several hundreds of millimeters. On the other hand, since the fine movement table 15 is driven by the piezoelectric element 16, it can be moved only within a small stroke range (fine movement range), but since it has atomic level resolution, it is possible to perform highly accurate positioning. The positioning device 10 shown in FIG. 5 is a device having both the long stroke function of the coarse movement table 12 and the high resolution function of the fine movement table 15, and feeds when the deviation between the command value X 0 and the measured value X 1 is large. When the coarse movement table 12 reaches the fine movement range of the fine movement table 15 as a result of the displacement by driving the motor 13 by the back control, the coarse movement table 12 is stopped, and thereafter the feedback of the fine movement table 15 is performed. The fine movement table 15 is displaced by control. The sum X 2 of the displacement amounts of the coarse movement table 12 and the fine movement table 15 becomes the command value X 0 .
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置の位置
決め動作において、粗動テーブル１２は微動テーブル１
５の微動範囲に達したときに停止せしめられるが、この
停止は、粗動テーブル１２が目標変位量に到達する以
前、即ちまだ目標変位量との偏差が存在している状態
で、強制的に行なわれる。したがって、粗動テーブル１
２には振動が発生し、以後の微動テーブル１５による位
置決め動作に支障を生じ、かつ、位置決め時間も長くな
る。In the positioning operation of the above-mentioned conventional apparatus, the coarse movement table 12 is the fine movement table 1.
When the coarse movement table 12 reaches the target displacement amount, that is, before the coarse movement table 12 reaches the target displacement amount, that is, in the state where the deviation from the target displacement amount still exists, it is forcibly stopped. Done. Therefore, the coarse movement table 1
2 causes vibration, which hinders the subsequent positioning operation by the fine motion table 15 and lengthens the positioning time.
【０００６】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、振動を抑制することができ、位置決めを迅
速に行なうことができる位置決め装置の駆動制御方法を
提供するにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to provide a drive control method for a positioning device which can suppress vibration and can perform positioning quickly.
【０００７】[0007]
【課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、固定部と、この固定部上を粗動用アクチ
ュエータにより移動せしめられる粗動用移動部と、この
粗動用移動部上を微動用アクチュエータにより移動せし
められる微動用移動部とを備えた位置決め装置におい
て、前記固定部に対する前記微動用移動部の移動量を変
位計で測定し、この測定した値と目標移動量との偏差が
前記微動用移動部の移動範囲以内にあるとき、前記粗動
用アクチュエータと前記微動用アクチュエータの駆動を
前記偏差に基づいて並行して制御することを特徴とす
る。In order to achieve the above object, the present invention provides a fixed portion, a coarse movement moving portion which is moved on the fixed portion by a coarse movement actuator, and a coarse movement moving portion. In a positioning device provided with a fine movement moving part that is moved by a fine movement actuator, the amount of movement of the fine movement moving part with respect to the fixed part is measured by a displacement meter, and the deviation between the measured value and the target movement amount is The driving of the coarse movement actuator and the fine movement actuator is controlled in parallel based on the deviation when the movement is within the movement range of the fine movement movement unit.
【０００８】[0008]
【作用】粗動用移動部は微動用移動部の変位量を測定す
る変位計の測定値と目標変位量との偏差に基づいてフィ
ードバック制御される。粗動用移動部が微動用移動部の
移動範囲に到達しても粗動用移動部は停止せず、そのま
ま同じフィードバック制御により駆動される。一方、微
動用移動部は粗動用移動部が微動用移動部の移動範囲に
入ったとき、上記変位計の測定値と目標変位量との偏差
に基づいてフィードバック制御される。即ち、微動用移
動部の移動範囲では、粗動用移動部と微動用移動部とは
同一の偏差を用いてフィードバック制御される。このた
め、粗動用移動部の制御要因である偏差に不連続はなく
なり、停止時の振動は抑制される。The coarse moving unit is feedback-controlled based on the deviation between the measured value of the displacement gauge for measuring the displacement of the fine moving unit and the target displacement amount. Even if the coarse movement moving unit reaches the movement range of the fine movement moving unit, the coarse movement moving unit does not stop and is driven by the same feedback control as it is. On the other hand, the fine movement moving unit is feedback-controlled based on the deviation between the measured value of the displacement meter and the target displacement amount when the coarse movement moving unit enters the movement range of the fine movement moving unit. That is, in the movement range of the fine movement moving unit, the coarse movement moving unit and the fine movement moving unit are feedback-controlled using the same deviation. Therefore, there is no discontinuity in the deviation that is the control factor of the coarse movement moving unit, and the vibration at the time of stop is suppressed.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係る位置決め装置の駆動
制御方法を説明するブロック図である。図で、図５に示
す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。本実施例では微動テーブル１５の変位量を測定する
変位計２１の測定値により、微動テーブル１５だけでな
く粗動テーブル１２の駆動も制御する。３０は指令発生
器２２から出力される目標変位量Ｘ0 と変位計２１から
出力される測定値Ｘpm（図５に示す値Ｘ2 と等しい）と
の偏差ΔＸpmを演算する加算器である。３１は圧電素子
１６をその全ストロークの中間位置に変位させる信号Ｘ
poを発生する信号発生器である。３２は比例ゲインＰk
の機能を表わすブロック、３３は積分ゲインＰi ／Ｓの
機能を表わすブロックである。３４は加算器、３５は切
換え機能を表わすスイッチを示す。スイッチ３５は端子
３５Ｉと端子３５IIとの切換えを行う。これら各端子へ
の切換えについては後述する。信号発生器３１、比例ゲ
イン３２、積分ゲイン３３およびスイッチ３５は微動テ
ーブル１５を駆動する機能である。４１は３次関数にし
たがう速度指令値を時間ｔの経過とともに出力する関数
発生部、４２は比例ゲインＧp の機能を表わすブロッ
ク、４４は加算器、４５は切換え機能を表わすスイッチ
を示す。スイッチ４５は端子４５Ｉと端子４５IIとの切
換えを行う。これら各端子への切換えについては後述す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those shown in FIG. In the present embodiment, the drive of not only the fine movement table 15 but also the coarse movement table 12 is controlled by the measurement value of the displacement gauge 21 which measures the displacement amount of the fine movement table 15. Reference numeral 30 denotes an adder for calculating a deviation ΔX pm between the target displacement amount X 0 output from the command generator 22 and the measured value X pm (equal to the value X 2 shown in FIG. 5) output from the displacement gauge 21. .. 31 is a signal X for displacing the piezoelectric element 16 to an intermediate position of its entire stroke.
It is a signal generator that generates po . 32 is a proportional gain P k
, And 33 is a block representing the function of the integral gain P i / S. Reference numeral 34 is an adder, and 35 is a switch representing a switching function. The switch 35 switches between the terminals 35I and 35II. Switching to each of these terminals will be described later. The signal generator 31, the proportional gain 32, the integral gain 33 and the switch 35 have a function of driving the fine movement table 15. Reference numeral 41 is a function generator that outputs a speed command value according to a cubic function with the elapse of time t, 42 is a block representing the function of the proportional gain G p , 44 is an adder, and 45 is a switch representing the switching function. The switch 45 switches between the terminal 45I and the terminal 45II. Switching to each of these terminals will be described later.
【００１０】次に、本実施例の駆動制御方法を、図２に
示す速度指令値の特性図を参照して説明する。まず、図
２に示す速度指令値の特性図について説明する。図２
で、横軸には時間、縦軸には速度指令値がとってある。
速度指令は領域Ｉ，II、IIIの３つの領域に分けて行な
われる。領域Ｉでは３次関数に従った加速制御、領域II
では定速および減速制御、領域IIIでは積分補償制御が
行なわれる。減速制御も加速制御と同じく３次関数に従
った特性を有するが、領域Ｉの加速制御が時間に応じて
速度指令値を出力してゆく制御であるのに対し、領域II
の減速制御は目標変位量と変位計２１で測定された変位
量との偏差（この偏差が図２に位置偏差曲線として示さ
れている）に応じて速度指令値を出力してゆく制御であ
る。減速制御における速度指令値は領域Ｉの３次関数か
ら概略次のようにして求められる。まず、領域Ｉの３次
関数から、偏差と同一の距離（スタートからの距離）に
ある時間を求める。即ち、領域Ｉの３次関数におけるス
タートからの面積と偏差とが一致する横軸上の時間がこ
れに相当する。次いで、この時間に対応する３次関数上
の速度指令値を求めることにより、当該偏差に応じた速
度指令値を得ることができ、この速度指令値が出力され
ることになる。領域Ｉでは時間に基づいて３次関数の速
度指令値が出力されるが、領域IIでは目標位置での停止
を考慮するため、偏差に基づいて３次関数の速度指令値
が出力されることとなる。なお、上記位置偏差と速度指
令値の関係は演算によってもよいが、一般には予め対応
表を作成してこれを記憶させる手段がとられる。加速時
および減速時に速度指令値として３次関数に従う値を用
いることにより、起動時、加速から定速への移行時、定
速から減速への移行時、および停止時の動きを円滑に
し、振動の発生を防止する。領域III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、停止位置に接
近し偏差が微小になったとき、この偏差に応じて速度指
令値も微小な値となるが、このような微小な速度指令値
ではモータを駆動するのに充分な駆動力を得られず、正
確な位置での停止ができなくなる。積分補償制御はこの
ような不都合を除くものであり、出力される偏差を積分
してゆくことにより速度指令値を増加させて充分な駆動
力を得、最終的に目標位置に停止させることを可能とす
る。Next, the drive control method of this embodiment will be described with reference to the characteristic diagram of the speed command value shown in FIG. First, the characteristic diagram of the speed command value shown in FIG. 2 will be described. Figure 2
Then, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the speed command value.
The speed command is divided into three areas I, II and III. In Region I, acceleration control according to cubic function, Region II
In the constant speed and deceleration control, the area III performs integral compensation control. The deceleration control has a characteristic according to a cubic function like the acceleration control, but the acceleration control in the region I is a control in which the speed command value is output according to time, whereas the region II
The deceleration control is a control for outputting a speed command value according to a deviation between the target displacement amount and the displacement amount measured by the displacement gauge 21 (this deviation is shown as a position deviation curve in FIG. 2). .. The speed command value in the deceleration control is obtained from the cubic function of the region I in the following manner. First, the time at the same distance as the deviation (distance from the start) is obtained from the cubic function of the region I. That is, the time on the horizontal axis where the area from the start and the deviation in the cubic function of the region I match corresponds to this. Next, by obtaining the speed command value on the cubic function corresponding to this time, the speed command value corresponding to the deviation can be obtained, and this speed command value is output. In region I, the speed command value of the cubic function is output based on time, but in region II, the speed command value of the cubic function is output based on the deviation in order to consider stopping at the target position. Become. The relationship between the position deviation and the speed command value may be calculated, but generally, a means for creating a correspondence table in advance and storing the correspondence table is used. By using a value that follows a cubic function as the speed command value during acceleration and deceleration, the movement at startup, during the transition from acceleration to constant speed, during the transition from constant speed to deceleration, and during stop is smoothed and To prevent the occurrence of. The integral compensation control in the region III is implemented for the following reason. That is, when the deviation approaches a stop position and the deviation becomes minute, the speed command value also becomes a minute value according to this deviation. However, with such a minute speed command value, a driving force sufficient to drive the motor is obtained. It is impossible to stop at the correct position. Integral compensation control eliminates such inconvenience, and it is possible to increase the speed command value by integrating the output deviation and obtain sufficient driving force, and finally stop at the target position. And
【００１１】位置決め開始時、スイッチ３５は端子３５
Ｉに、スイッチ４５は端子４５Ｉに切換えられている。
スイッチ３５の端子３５Ｉへの切換えにより、信号Ｘpo
が微動用ドライバ２６に与えられ、微動テーブル１５は
圧電素子１６により前述の中間位置に変位した状態とな
る。一方、スイッチ４５の端子４５Ｉへの切換えによ
り、関数発生部４１から出力される図２に示す領域Ｉ，
IIの関数に従う速度指令値が粗動用ドライバ２４へ与え
られ、モータ１３が駆動して粗動テーブル１２を当該速
度指令値に従った速度で変位させてゆく。この結果、加
算器３０で得られる偏差ΔＸpmは低下してゆく。領域Ｉ
および領域IIの制御が終了すると、図示しない制御部が
これを判断し、当該制御部によりスイッチ４５は端子４
５IIへ切換えられ、この時点から比例ゲインＧp および
積分ゲインＧi ／Ｓによる領域IIIの比例積分補償制御
が実施される。この場合、偏差ΔＸpmが大きい間は積分
補償制御において比例ゲインＧp が大きく寄与するが、
偏差ΔＸpmがより小さくなると積分ゲインＧi ／Ｓが大
きく寄与することとなる。At the start of positioning, the switch 35 has a terminal 35.
I, the switch 45 is switched to the terminal 45I.
By switching the terminal 35I of the switch 35, the signal X po
Is given to the fine-movement driver 26, and the fine-movement table 15 is displaced by the piezoelectric element 16 to the intermediate position. On the other hand, when the switch 45 is switched to the terminal 45I, the area I shown in FIG.
The speed command value according to the function II is given to the coarse movement driver 24, and the motor 13 is driven to displace the coarse motion table 12 at the speed according to the speed command value. As a result, the deviation ΔX pm obtained by the adder 30 decreases. Region I
When the control of the area II is completed, a control unit (not shown) judges this, and the control unit switches the switch 45 to the terminal 4.
5II, and from this time point, the proportional-plus-integral compensation control of the region III is performed by the proportional gain G p and the integral gain G i / S. In this case, while the deviation ΔX pm is large, the proportional gain G p greatly contributes to the integral compensation control,
If the deviation ΔX pm becomes smaller, the integral gain G i / S will make a large contribution.
【００１２】上記の動作中、粗動テーブル１２は変位し
てゆき、偏差ΔＸpmはこれに応じて小さくなる。この偏
差ΔＸpmが、前記制御部により、予め定められている微
動テーブル１５の微動可動範囲Ｘpsに入ったと判断され
たとき（ΔＸpm≦Ｘps）、スイツチ３５は当該制御部に
より端子３５IIへ切換えられて圧電素子１６は比例積分
補償制御により駆動される。圧電素子１６の応答周波数
は高いので、微動テーブル１５は粗動テーブル１２より
高速で駆動される。この場合、偏差ΔＸpmは０ではない
ので、粗動テーブル１２もさきに述べた制御のもとに、
微動テーブル１２と一緒に駆動されている。偏差ΔＸpm
が０になると、速度指令値も０となり、モータ１３およ
び圧電素子１６の駆動は停止し、微動テーブル１２は目
標位置に停止する。During the above operation, the coarse motion table 12 is displaced, and the deviation ΔX pm is correspondingly reduced. When the deviation ΔX pm is determined by the control unit to fall within the predetermined fine movement movable range X ps of the fine movement table 15 (ΔX pm ≤X ps ), the switch 35 causes the control unit to move to the terminal 35II. The piezoelectric element 16 is switched and driven by proportional-plus-integral compensation control. Since the response frequency of the piezoelectric element 16 is high, the fine movement table 15 is driven at a higher speed than the coarse movement table 12. In this case, since the deviation ΔX pm is not 0, the coarse movement table 12 is also controlled under the control described above.
It is driven together with the fine movement table 12. Deviation ΔX pm
Becomes 0, the speed command value also becomes 0, the driving of the motor 13 and the piezoelectric element 16 is stopped, and the fine movement table 12 is stopped at the target position.
【００１３】このように、本実施例では、粗動テーブル
と微動テーブルを共通の偏差に基づいて変位させ、偏差
が微動テーブルの微動可能範囲内になっても連続して粗
動テーブルを駆動するようにしたので、従来方法におけ
るように粗動テーブルを上記微動可能範囲内になったと
き停止させることにより生じる振動を防止することがで
き、正確かつ迅速な位置決めを行なうことができる。As described above, in this embodiment, the coarse movement table and the fine movement table are displaced based on the common deviation, and the coarse movement table is continuously driven even when the deviation is within the fine movement possible range of the fine movement table. Thus, as in the conventional method, it is possible to prevent vibration caused by stopping the coarse movement table when it is within the fine movement range, and it is possible to perform accurate and quick positioning.
【００１４】図３は本発明の他の実施例に係る位置決め
装置の駆動制御方法を説明するブロック図である。図
で、図１に示す部分と同一又は等価な部分には同一符号
が付してある。４６は図２に示す領域IIの速度指令値の
関数を発生する関数発生部である。この実施例の場合、
関数発生部４１は図２に示すものと異なり、領域Ｉの速
度指令値の関数を発生する関数発生部となる。４７は切
換え機能を示すスイッチであり、端子４７Ｉ，４７II，
４７IIIを備えている。４８は微分機能を表わすブロッ
クであり、変位計２１で測定された変位Ｘpmを微分する
ことにより速度Ｖpm（粗動テーブル１２の速度と微動テ
ーブル１５の速度の加算値）を得ることができる。本実
施例では、変位計２１の測定変位Ｘpmを微分することに
より得られる速度Ｖpmを制御部が判断し、これによりス
イッチ４７の切換えが行なわれる。即ち、速度Ｖpmが上
昇している加速時（領域Ｉ）にはスイッチ４７は端子４
７Ｉに切換えられ、速度Ｖpmが一定および低下している
とき（領域II）には端子４７IIに切換えられ、速度Ｖpm
が、積分補償制御を行なう場合に設定されている速度Ｖ
R 以下に低下したとき（領域III）には端子４７IIIに切
換えられる。本実施例の動作および効果はさきの実施例
と同じである。FIG. 3 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning apparatus according to another embodiment of the present invention. In the figure, the same or equivalent parts as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 46 is a function generator that generates a function of the speed command value in the area II shown in FIG. In this example,
Unlike the one shown in FIG. 2, the function generator 41 is a function generator that generates a function of the speed command value in the area I. Reference numeral 47 is a switch showing a switching function, and terminals 47I, 47II,
It is equipped with 47III. Reference numeral 48 is a block representing a differentiating function, and by differentiating the displacement X pm measured by the displacement gauge 21, the speed V pm (addition value of the speed of the coarse movement table 12 and the speed of the fine movement table 15) can be obtained. .. In this embodiment, the control unit determines the speed V pm obtained by differentiating the measured displacement X pm of the displacement gauge 21, and the switch 47 is switched accordingly. That is, at the time of acceleration (area I) where the speed V pm is increasing, the switch 47 switches the terminal 4
7I, and when the speed V pm is constant and decreases (region II), it is switched to the terminal 47II and the speed V pm is changed.
Is the speed V set when performing integral compensation control.
When it falls below R (region III), it is switched to the terminal 47III. The operation and effect of this embodiment are the same as those of the previous embodiment.
【００１５】図４は本発明のさらに他の実施例に係る位
置決め装置の駆動制御方法を説明するブロック図であ
る。図で、図１に示す部分と同一又は等価な部分には同
一符号が付してある。３６は微分機能を表わすブロック
であり、変位計２１で測定された変位Ｘpmを微分するこ
とにより速度Ｖpm（粗動テーブル１２の速度と微動テー
ブル１５の速度の加算値）を得ることができる。本実施
例では、変位計２１の測定変位Ｘpmを微分することによ
り得られる速度Ｖpmを制御部が判断し、これによりスイ
ッチ３５の切換えが行なわれる。即ち、スイッチ３５
は、偏差ΔＸpmが微動可能範囲Ｘpsより大きいとき、又
は変位速度Ｖpmが前述の設定速度ＶR より大きいとき、
端子３５Ｉ側に切換えられ、又、偏差ΔＸpmが微動可能
範囲Ｘps以下で、かつ、速度Ｖpmが設定速度ＶR 以下の
とき、端子３５II側に切換えられる。本実施例の動作お
よび効果もさきの各実施例と同じである。FIG. 4 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning apparatus according to still another embodiment of the present invention. In the figure, the same or equivalent parts as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 36 is a block representing a differentiating function, and by differentiating the displacement X pm measured by the displacement gauge 21, the speed V pm (addition value of the speed of the coarse motion table 12 and the speed of the fine motion table 15) can be obtained. .. In this embodiment, the control unit determines the speed V pm obtained by differentiating the measured displacement X pm of the displacement gauge 21, and the switch 35 is switched accordingly. That is, the switch 35
Is when the deviation ΔX pm is larger than the fine movement range X ps or when the displacement speed V pm is larger than the set speed V R described above.
It is switched to the terminal 35I side, and when the deviation ΔX pm is within the fine movement range X ps and the speed V pm is below the set speed V R, the terminal 35I is switched. The operation and effect of this embodiment are the same as those of the previous embodiments.
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、粗動用
移動部が微動用移動部の移動範囲内に入っても、粗動用
移動部を停止させることなく、微動用移動部との共通の
偏差に基づいて微動用移動部とともに粗動用移動部を駆
動制御するようにしたので、粗動用移動部の振動を抑制
することができ、これにより正確かつ迅速な位置決めを
行なうことができる。As described above, according to the present invention, even if the coarse movement moving unit falls within the movement range of the fine movement moving unit, the coarse movement moving unit does not stop and the coarse movement moving unit can be used in common. Since the fine movement moving unit and the coarse movement moving unit are driven and controlled based on the deviation of (3), the vibration of the coarse movement moving unit can be suppressed, and accurate and quick positioning can be performed.
【図１】本発明の実施例に係る位置決め装置の駆動制御
方法を説明するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す駆動制御方法に用いられる速度指令
値の特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram of a speed command value used in the drive control method shown in FIG.
【図３】本発明の他の実施例に係る位置決め装置の駆動
制御方法を説明するブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a drive control method of a positioning device according to another embodiment of the present invention.
【図４】本発明のさらに他の実施例に係る位置決め装置
の駆動制御方法を説明するブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning device according to still another embodiment of the present invention.
【図５】従来の位置決め装置およびその駆動制御装置の
ブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a conventional positioning device and its drive control device.
１１ 固定部 １２ 粗動テーブル １３ モータ １５ 微動テーブル １６ 圧電素子 ２１ 変位計 ２２ 指令値発生器 ２４ 粗動用ドライバ ２６ 微動用ドライバ ３１ 関数発生部 ４１ 関数発生部 11 Fixed Part 12 Coarse Motion Table 13 Motor 15 Fine Motion Table 16 Piezoelectric Element 21 Displacement Meter 22 Command Value Generator 24 Coarse Motion Driver 26 Fine Motion Driver 31 Function Generator 41 Function Generator
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年１０月６日[Submission date] October 6, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Name of item to be corrected] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 位置決め装置の駆動制御方法Title: Drive control method for positioning device
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【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ような場合に用いら
れる位置決め装置の駆動制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive control method for a positioning device which is used when an object is placed on a positioning table for positioning.
【０００２】[0002]
【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。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テーブル上に
載置される。以下、上記のような位置決め装置およびこ
れを駆動する駆動制御装置を図により説明する。2. Description of the Related Art An apparatus for placing an object on a positioning table and moving the positioning table to position the object is used in many fields such as a semiconductor manufacturing apparatus and an electron microscope apparatus. An apparatus for performing such positioning usually includes a coarse movement table driven by a relatively large unit stroke, and a fine movement table placed on the coarse movement table and driven by a minute unit stroke. .. The object to be positioned is placed on the fine movement table. Hereinafter, the positioning device as described above and the drive control device for driving the positioning device will be described with reference to the drawings.
【０００３】図５は位置決め装置およびその駆動制御装
置のブロック図である。図で、１０は位置決め装置を示
す。位置決め装置１０は、固定部１１、この固定部１１
上を図示しないころがり案内等を介して移動する粗動テ
ーブル１２、粗動テーブル１２を駆動する粗動用アクチ
ュエータ（電磁モータ）１３、モータ１３の動力を粗動
テーブル１２に伝達する送りねじ１４、粗動テーブル１
２上を図示しない弾性案内やころがり案内等を介して移
動する微動テーブル１５、および微動テーブル１５を駆
動する微動用アクチュエータ（圧電素子）１６で構成さ
れている。２０は粗動テーブル１２と対向してその変位
量Ｘ1 を測定する変位計、２１は微動テーブル１５と対
向してその変位量Ｘ2 を測定する変位計であり、例えば
レーザ干渉型変位計が用いられる。２２は位置決め装置
１０の変位量の指令値ＸO を発生する指令値発生器、２
３は指令値Ｘ0 と測定値Ｘ1 とに基づいてモータ１３へ
の速度指令値Ｖ1 を求める粗動用コントローラ、２４は
粗動用コントローラ２３の速度指令値Ｖ1 に応じた電流
をモータ１３に供給する粗動用ドライバである。２５は
指令値発生器２２からの指令値Ｘ0 と測定値Ｘ2 とに基
づいて圧電素子１６への指令値Ｖ2 を求める微動用コン
トローラ、２６は微動用コントローラ２５の指令値Ｖ2
に応じた電圧を圧電素子１６に印加する微動用ドライバ
である。FIG. 5 is a block diagram of a positioning device and its drive control device. In the figure, 10 indicates a positioning device. The positioning device 10 includes a fixed part 11 and the fixed part 11.
A coarse movement table 12 that moves above via rolling guides (not shown), a coarse movement actuator (electromagnetic motor) 13 that drives the coarse movement table 12, a feed screw 14 that transmits the power of the motor 13 to the coarse movement table 12, and a coarse movement table 12. Moving table 1
It is composed of a fine movement table 15 which moves on the upper portion 2 via an elastic guide, a rolling guide or the like (not shown), and a fine movement actuator (piezoelectric element) 16 which drives the fine movement table 15. 20 displacement meter for measuring the displacement amount X 1 and faces the coarse table 12, 21 is a displacement meter for measuring the displacement X 2 faces the fine Dote Buru 15, for example a laser interferometric displacement A meter is used. 22 the command value generator for generating a command value X O of the displacement amount of the positioning device 10, 2
3 Flutter controller for determining the velocity command value V 1 of the to the motor 13 based on a command value X 0 and measured values X 1, 24 is a current corresponding to the speed command value V 1 of the coarse controller 23 to the motor 13 It is a coarse movement driver to be supplied. Reference numeral 25 is a fine movement controller for obtaining a command value V 2 to the piezoelectric element 16 based on the command value X 0 from the command value generator 22 and the measured value X 2, and 26 is a command value V 2 of the fine movement controller 25.
Is a fine movement driver for applying a voltage according to the above to the piezoelectric element 16.
【０００４】粗動テーブル１２はモータ１３で駆動され
るため、数１０〜数１００ｍｍの広い範囲のストローク
を有する。一方、微動テーブル１５は圧電素子１６で駆
動されるため小さなストローク範囲（微動範囲）でしか
移動できないが、原子寸法レベルの分解能を有するの
で、高精度の位置決めが可能である。図５に示す位置決
め装置１０は、粗動テーブル１２の長ストロークの機能
と微動テーブル１５の高分解能の機能を併せ持つ装置で
あり、指令値Ｘ0 と測定値Ｘ1 との偏差が大きいときは
フィードバツク制御によりモータ１３を駆動して粗動テ
ーブル１２を変位させ、この変位の結果、粗動テーブル
１２が微動テーブル１５の移動範囲に達すると粗動テー
ブル１２を停止させ、以後微動テーブル１５のフィード
バック制御により微動テーブル１５を変位させる。粗動
テーブル１２と微動テーブル１５の変位量の和Ｘ2 が指
令値Ｘ0 となる。Since the coarse movement table 12 is driven by the motor 13, it has a wide range of stroke of several tens to several hundreds of millimeters. On the other hand, since the fine movement table 15 is driven by the piezoelectric element 16, it can be moved only within a small stroke range (fine movement range), but since it has atomic level resolution, it is possible to perform highly accurate positioning. The positioning device 10 shown in FIG. 5 is a device having both the long stroke function of the coarse movement table 12 and the high resolution function of the fine movement table 15, and feeds when the deviation between the command value X 0 and the measured value X 1 is large. The coarse control table 12 is displaced by driving the motor 13 by the back control, and when the coarse movement table 12 reaches the movement range of the fine movement table 15 as a result of this displacement, the coarse movement table 12 is stopped, and thereafter the feedback of the fine movement table 15 is performed. The fine movement table 15 is displaced by control. The sum X 2 of the displacement amounts of the coarse movement table 12 and the fine movement table 15 becomes the command value X 0 .
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置決め動
作において、粗動テーブル１２は微動範囲に入った時点
で停止指令が与えられ、強制的に停止せしめられてその
位置決めを終了するが、この場合、粗動テーブル１２に
対する指令値は突然中断されて不連続となるため、振動
が発生するという問題が生じていた。又、粗動テーブル
１２の慣性により、停止指令が与えられた後停止するま
での間に、粗動テーブル１２が微動範囲外に行き過ぎて
しまう場合がしばしば生じていた。In the conventional positioning operation described above, a stop command is given to the coarse movement table 12 at the time of entering the fine movement range , and the coarse movement table 12 is forced to stop and the positioning is completed. However, in this case, since the command value for the coarse movement table 12 is suddenly interrupted and becomes discontinuous, there is a problem that vibration occurs. In addition, due to the inertia of the coarse movement table 12, the coarse movement table 12 often goes out of the fine movement range between the time when the coarse movement table 12 is stopped and the time when the coarse movement table 12 is stopped.
【０００６】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、粗動用移動部を微動範囲内で振動すること
なく、かつ、迅速に停止させることができ、ひいては、
位置決め時間を短縮することができる位置決め装置の駆
動制御方法を提供することにある。An object of the present invention is to solve the problems in the prior art, without oscillating at fine movement within the limits of the coarse mobile unit, and can be stopped quickly, hence,
It is an object of the present invention to provide a drive control method for a positioning device that can shorten the positioning time.
【０００７】[0007]
【課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、固定部と、この固定部上を粗動用アクチ
ュエータにより移動せしめられる粗動用移動部と、この
粗動用移動部上を微動用アクチュエータにより移動せし
められる微動用移動部とを備えた位置決め装置におい
て、前記粗動用移 動部と前記微動用移動部の 複合変位量
を、前記微動用 移動部の変位を測定することにより計測
し、この計測した値と目標変位量との偏差に基づいて、
前記粗動用アクチュエータと前記微動用アクチュエータ
の駆動を制御し、粗動用移動部 を微動用移動部の可動範
囲 内において停止させることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a fixed portion, a coarse movement moving portion which is moved on the fixed portion by a coarse movement actuator, and a coarse movement moving portion. the positioning apparatus includes a fine moving mobile unit which is moved by the fine control actuator, combined displacement amount of the fine control movement portion and the coarse-movement moving unit
The measures by measuring the displacement of the fine control moving unit, on the basis of the deviation between the measured value and the target displacement,
By controlling the driving of the coarse movement actuator and the fine movement actuator, the coarse movement moving unit is moved to a movable range of the fine movement moving unit.
Characterized Rukoto is stopped in the circumference.
【０００８】[0008]
【作用】粗動用移動部と微動用移動部との複合変位量を
微動用移動部の変位量により計測し、この計測値と目標
変位量との偏差に基づいて粗動用ア クチュエータと微動
用アクチュエータを制御する。粗動用アクチュエータは
微動範囲に入ってもそのまま上記制御が継続され、粗動
用移動部と微動用移動部は目標位置に向かって移動して
ゆき、偏差は急速に減少し、粗動用アクチュエータに対
する指令値も急速に減少してゆく。複合変位量が目標変
位量に達したとき、粗動用移動部は微動用移動部の変位
量だけずれているが、偏差が０となっているので指令値
も０となりその位置に停止する。この場合、慣性により
粗動用移動部が微動範囲外に行き過ぎてしまう状態が生
じたとしても、再度偏差が発生するので粗動用移動部は
再び微動範囲内に入った状態で停止する。[ Operation ] The combined displacement amount of the coarse moving unit and the fine moving unit
Total measured to the amount of displacement of the fine control movement unit which controls the coarse-movement actuators fine movement <br/> actuator based on a deviation between the measured value and the target displacement. Even if the coarse movement actuator enters the fine movement range, the above control continues as it is, the coarse movement movement unit and the fine movement movement unit move toward the target position, the deviation rapidly decreases, and the command value for the coarse movement actuator Also decreases rapidly. When the combined displacement amount reaches the target displacement amount, the coarse movement moving unit is displaced by the displacement amount of the fine movement moving unit, but since the deviation is 0, the command value also becomes 0 and the vehicle stops at that position. In this case, even if a state occurs in which the coarse movement moving unit overshoots the fine movement range due to inertia, a deviation occurs again, and therefore the coarse movement movement unit stops in the fine movement range again.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係る位置決め装置の駆動
制御方法を説明するブロック図である。図で、図５に示
す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。本実施例では微動テーブル１５の変位量を測定する
変位計２１の測定値により、微動テーブル１５だけでな
く粗動テーブル１２の駆動も制御する。３０は指令値発
生器２２から出力される目標変位量Ｘ0 と変位計２１か
ら出力される測定値Ｘpm（図５に示す値Ｘ2 と等しい）
との偏差ΔＸpmを演算する加算器である。３１は圧電素
子１６をその全ストロークの中間位置に変位させる信号
Ｘpoを発生する信号発生器である。３２は比例ゲインＰ
K の機能を表わすブロック、３３は積分ゲインＰi ／Ｓ
の機能を表わすブロックである。３４は加算器、３５は
切換え機能を表わすスイッチを示す。スイッチ３５は端
子３５Ｉと端子３５ＩＩとの切換えを行う。これら各端
子への切換えについては後述する。信号発生器３１、比
例ゲイン３２、積分ゲイン３３およびスイッチ３５は微
動テーブル１５を駆動する機能である。４１は３次関数
にしたがう速度指令値を時間ｔの経過とともに出力する
関数発生部、４２は比例ゲインＧp の機能を表わすブロ
ック、４３は積分ゲインＧ i ／Ｓの機能を表すブロッ
ク、４４は加算器、４５は切換え機能を表わすスイッチ
を示す。スイッチ４５は端子４５Ｉと端子４５ＩＩとの
切換えを行う。これら各端子への切換えについては後述
する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those shown in FIG. In the present embodiment, the drive of not only the fine movement table 15 but also the coarse movement table 12 is controlled by the measurement value of the displacement gauge 21 which measures the displacement amount of the fine movement table 15. Reference numeral 30 denotes a target displacement amount X 0 output from the command value generator 22 and a measured value X pm output from the displacement gauge 21 (equal to the value X 2 shown in FIG. 5).
It is an adder that calculates the deviation ΔX pm from Reference numeral 31 is a signal generator that generates a signal X po that displaces the piezoelectric element 16 to an intermediate position of its entire stroke. 32 is a proportional gain P
A block representing the function of K , 33 is an integral gain P i / S
Is a block showing the function of. Reference numeral 34 is an adder, and 35 is a switch representing a switching function. The switch 35 switches between the terminals 35I and 35II. Switching to each of these terminals will be described later. The signal generator 31, the proportional gain 32, the integral gain 33 and the switch 35 have a function of driving the fine movement table 15. 41 is a function generator that outputs a speed command value according to a cubic function with the passage of time t, 42 is a block representing the function of proportional gain G p , 43 is a block representing the function of integral gain G i / S, and 44 is An adder 45 is a switch representing the switching function. The switch 45 switches between the terminal 45I and the terminal 45II. Switching to each of these terminals will be described later.
【００１０】次に、本実施例の駆動制御方法を、図２に
示す速度指令値の特性図を参照して説明する。まず、図
２に示す速度指令値の特性図について説明する。図２
で、横軸には時間、縦軸には速度指令値がとってある。
速度指令は領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩの３つの領域に分けて
行なわれる。領域Ｉでは３次関数に従った加速制御、領
域ＩＩでは定速および減速制御、領域ＩＩＩでは積分比
例補償制御が行なわれる。減速制御も加速制御と同じく
３次関数に従った特性を有するが、領域Ｉの加速制御が
時間に応じて速度指令値を出力してゆく制御であるのに
対し、領域ＩＩの減速制御は目標変位量と変位計２１で
測定された変位量との偏差（この偏差が図２に位置偏差
曲線として示されている）に応じて速度指令値を出力し
てゆく制御である。減速制御における速度指令値は領域
Ｉの３次関数から概略次のようにして求められる。ま
ず、領域Ｉの３次関数から、偏差と同一の距離（スター
トからの距離）にある時間を求める。即ち、領域Ｉの３
次関数におけるスタートからの面積と偏差とが一致する
横軸上の時間がこれに相当する。次いで、この時間に対
応する３次関数上の速度指令値を求めることにより、当
該偏差に応じた速度指令値を得ることができ、この速度
指令値が出力されることになる。領域Ｉでは時間に基づ
いて３次関数の速度指令値が出力されるが、領域ＩＩで
は目標位置での停止を考慮するため、偏差に基づいて３
次関数の速度指令値が出力されることとなる。なお、上
記位置偏差と速度指令値の関係は演算によってもよい
が、一般には予め対応表を作成してこれを記憶させる手
段がとられる。加速時および減速時に速度指令値として
３次関数に従う値を用いることにより、起動時、加速か
ら定速への移行時、定速から減速への移行時、および停
止時の動きを円滑にし、振動の発生を防止する。領域Ｉ
ＩＩ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、停止位置に接近し偏差が微小になったとき、
この偏差に応じて速度指令値も微小な値となるが、この
ような微小な速度指令値ではモータを駆動するのに充分
な駆動力を得られず、正確な位置での停止ができなくな
る。積分補償制御はこのような不都合を除くものであ
り、出力される偏差を積分してゆくことにより速度指令
値を増加させて充分な駆動力を得、最終的に目標位置に
停止させることを可能とする。Next, the drive control method of this embodiment will be described with reference to the characteristic diagram of the speed command value shown in FIG. First, the characteristic diagram of the speed command value shown in FIG. 2 will be described. Figure 2
Then, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the speed command value.
The speed command is divided into three areas I, II and III. Acceleration control according to a cubic function in region I, constant speed and deceleration control in region II, integral ratio in region III
Example Compensation control is performed. The deceleration control has a characteristic according to a cubic function like the acceleration control, but the acceleration control in the region I is a control in which the speed command value is output according to time, whereas the deceleration control in the region II is a target. In this control, a speed command value is output according to a deviation between the displacement and the displacement measured by the displacement gauge 21 (this deviation is shown as a position deviation curve in FIG. 2). The speed command value in the deceleration control is obtained from the cubic function of the region I in the following manner. First, the time at the same distance as the deviation (distance from the start) is obtained from the cubic function of the region I. That is, 3 of region I
The time on the horizontal axis where the area from the start and the deviation in the next function match corresponds to this. Next, by obtaining the speed command value on the cubic function corresponding to this time, the speed command value corresponding to the deviation can be obtained, and this speed command value is output. In the region I, the speed command value of the cubic function is output based on time, but in the region II, since the stop at the target position is considered, the speed command value 3 is output based on the deviation.
The speed command value of the next function will be output. The relationship between the position deviation and the speed command value may be calculated, but generally, a means for creating a correspondence table in advance and storing the correspondence table is used. By using a value that follows a cubic function as the speed command value during acceleration and deceleration, the movement at startup, during the transition from acceleration to constant speed, during the transition from constant speed to deceleration, and during stop is smoothed and To prevent the occurrence of. Region I
The integral compensation control in II is performed for the following reason. That is, when approaching the stop position and the deviation becomes small,
The speed command value also becomes a minute value according to this deviation, but with such a minute speed command value, a sufficient driving force for driving the motor cannot be obtained, and it becomes impossible to stop the motor at an accurate position. Integral compensation control eliminates such inconvenience, and it is possible to increase the speed command value by integrating the output deviation and obtain sufficient driving force, and finally stop at the target position. And
【００１１】位置決め開始時、スイッチ３５は端子３５
Ｉに、スイッチ４５は端子４５Ｉに切換えられている。
スイッチ３５の端子３５Ｉへの切換えにより、信号Ｘpo
が微動用ドライバ２６に与えられ、微動テーブル１５は
圧電素子１６により前述の中間位置に変位した状態とな
る。一方、スイッチ４５の端子４５Ｉへの切換えによ
り、関数発生部４１から出力される図２に示す領域Ｉ，
ＩＩの関数に従う速度指令値が粗動用ドライバ２４へ与
えられ、モータ１３が駆動して粗動テーブル１２を当該
速度指令値に従った速度で変位させてゆく。この結果、
加算器３０で得られる偏差ΔＸpmは低下してゆく。領域
Ｉおよび領域ＩＩの制御が終了すると、図示しない制御
部がこれを判断し、当該制御部によりスイッチ４５は端
子４５ＩＩへ切換えられ、この時点から比例ゲインＧP
および積分ゲインＧi ／Ｓによる領域ＩＩＩの比例積分
補償制御が実施される。この場合、偏差ΔＸpmが大きい
間は積分補償制御において比例ゲインＧP が大きく寄与
するが、偏差ΔＸpmがより小さくなると積分ゲインＧi
／Ｓが大きく寄与することとなる。At the start of positioning, the switch 35 has a terminal 35.
I, the switch 45 is switched to the terminal 45I.
By switching the terminal 35I of the switch 35, the signal X po
Is given to the fine-movement driver 26, and the fine-movement table 15 is displaced by the piezoelectric element 16 to the intermediate position. On the other hand, when the switch 45 is switched to the terminal 45I, the area I shown in FIG.
A speed command value according to the function II is given to the coarse movement driver 24, and the motor 13 drives to displace the coarse motion table 12 at a speed according to the speed command value. As a result,
The deviation ΔX pm obtained by the adder 30 decreases. When the control of the region I and the region II is completed, the control unit (not shown) judges this, and the control unit switches the switch 45 to the terminal 45II. From this point, the proportional gain G P
Then, the proportional-plus-integral compensation control of the region III is performed by the integral gain G i / S. In this case, while the deviation ΔX pm is large, the proportional gain G P makes a large contribution in the integral compensation control, but when the deviation ΔX pm is smaller, the integral gain G i is smaller.
/ S will make a large contribution.
【００１２】上記の動作中、粗動テーブル１２は変位し
てゆき、偏差ΔＸpmはこれに応じて小さくなる。この偏
差ΔＸpmが、前記制御部により、予め定められている微
動テーブル１５の微動可動範囲Ｘpsに入ったと判断され
たとき（ΔＸpm≦Ｘps）、スイツチ３５は当該制御部に
より端子３５ＩＩへ切換えられて圧電素子１６は比例積
分補償制御により駆動される。圧電素子１６の応答周波
数は高いので、微動テーブル１５は粗動テーブル１２よ
り高速で駆動される。この場合、偏差ΔＸpmは０ではな
いので、粗動テーブル１２もさきに述べた制御のもと
に、微動テーブル１２と一緒に駆動されている。偏差Δ
Ｘpmが０になると、速度指令値も０となり、モータ１３
および圧電素子１６の駆動は停止し、微動テーブル１２
は目標位置に停止する。During the above operation, the coarse motion table 12 is displaced, and the deviation ΔX pm is correspondingly reduced. When the deviation ΔX pm is determined by the control unit to fall within the predetermined fine movement movable range X ps of the fine movement table 15 (ΔX pm ≤X ps ), the switch 35 causes the control unit to move to the terminal 35II. The piezoelectric element 16 is switched and driven by proportional-plus-integral compensation control. Since the response frequency of the piezoelectric element 16 is high, the fine movement table 15 is driven at a higher speed than the coarse movement table 12. In this case, since the deviation ΔX pm is not 0, the coarse movement table 12 is also driven together with the fine movement table 12 under the control described above. Deviation Δ
When X pm becomes 0, the speed command value also becomes 0, and the motor 13
The driving of the piezoelectric element 16 is stopped, and the fine movement table 12
Stops at the target position.
【００１３】このように、本実施例では、粗動テーブル
と微動テーブルを共 に粗動と微動の複合偏差に基づいて
制御 し、偏差が微動テーブルの可動範囲内になっても連
続して粗動テーブルを駆動制御するようにしたので、粗
動テーブルに対する指令値が不連続となることはなく、
粗動テーブルを振動なく、したがって迅速に停止させる
ことができる。即ち、粗動テーブルが微動テーブルの可
動範囲に入り微動テーブルの制御が開始された後、例え
ば微動テーブルが粗動テーブルより先に目標位置に到達
した場合、偏差が０になった時点で粗動テーブルへのフ
ィードバック信号も０になり、粗動テーブルの位置補償
を行っていても粗動テーブルを微動テーブルの変位量と
同一偏差をもった状態で停止させることができ、この場
合、粗動テーブルに対する指令値に不連続はないので、
振動も発生せず迅速な停止が可能となる。又、粗 動テー
ブルが微動テーブル の可動範囲内に入った後、 慣性や外
力等により再び微動テーブルの可動範囲外に出ても、粗
動テーブルに対する制御は継続されているので、粗動テ
ーブルを再度微動テーブルの可動範囲内に戻すことがで
き、当該可動範囲内で停止させることができ、この点か
らも迅速な位置決めが可能となる。[0013] Thus, in this embodiment, the co-fine movement table coarse movement table based on a composite deviation fine movement and flutter
Controlled, because deviation is so as to drive and control the coarse adjustment table continuously even if the movement range of the fine-adjustment table, crude
The command value for the motion table does not become discontinuous,
The coarse table can be stopped without vibration and therefore quickly. That is, after the coarse movement table enters the movable range of the fine movement table and the control of the fine movement table is started, for example, when the fine movement table reaches the target position before the coarse movement table, the coarse movement is performed when the deviation becomes zero. The feedback signal to the table also becomes 0, and the coarse movement table can be stopped with the same deviation as the displacement amount of the fine movement table even if the position of the coarse movement table is compensated. Since there is no discontinuity in the command value for,
No vibration is generated and a quick stop is possible. In addition, flutter tape
After the Bull has entered into within the movable range of the fine movement table, inertia and outside
Even go out movable range by Ri again fine-adjustment table in the force or the like, since the control for the coarse table is continued, can be returned to within the movable range again fine movement table coarse table, within the movable range It is possible to stop with, and from this point also quick positioning becomes possible.
【００１４】図３は本発明の他の実施例に係る位置決め
装置の駆動制御方法を説明するブロック図である。図
で、図１に示す部分と同一又は等価な部分には同一符号
が付してある。４６は図２に示す領域ＩＩの速度指令値
の関数を発生する関数発生部である。この実施例の場
合、関数発生部４１は図２に示すものと異なり、領域Ｉ
の速度指令値の関数を発生する関数発生部となる。４７
は切換え機能を示すスイッチであり、端子４７Ｉ，４７
ＩＩ，４７ＩＩＩを備えている。４８は微分機能を表わ
すブロックであり、変位計２１で測定された変位Ｘpmを
微分することにより速度Ｖpm（粗動テーブル１２の速度
と微動テーブル１５の速度の加算値）を得ることができ
る。本実施例では、変位計２１の測定変位Ｘpmを微分す
ることにより得られる速度Ｖpmを制御部が判断し、これ
によりスイッチ４７の切換えが行なわれる。即ち、速度
Ｖpmが上昇している加速時（領域Ｉ）にはスイッチ４７
は端子４７Ｉに切換えられ、速度Ｖpmが一定および低下
しているとき（領域ＩＩ）には端子４７ＩＩに切換えら
れ、速度Ｖpmが、積分補償制御を行なう場合に設定され
ている速度ＶR 以下に低下したとき（領域ＩＩＩ）には
端子４７ＩＩＩに切換えられる。本実施例の動作および
効果はさきの実施例と同じである。FIG. 3 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning apparatus according to another embodiment of the present invention. In the figure, the same or equivalent parts as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 46 is a function generator that generates a function of the speed command value in the area II shown in FIG. In the case of this embodiment, the function generator 41 differs from that shown in FIG.
It becomes a function generator that generates the function of the speed command value of. 47
Is a switch showing a switching function, and has terminals 47I, 47
II, 47III. Reference numeral 48 is a block representing a differentiating function, and by differentiating the displacement X pm measured by the displacement gauge 21, the speed V pm (addition value of the speed of the coarse movement table 12 and the speed of the fine movement table 15) can be obtained. .. In this embodiment, the control unit determines the speed V pm obtained by differentiating the measured displacement X pm of the displacement gauge 21, and the switch 47 is switched accordingly. That is, the switch 47 is activated during acceleration (area I) when the speed V pm is increasing.
Is switched to the terminal 47I, and when the speed V pm is constant and drops (region II), it is switched to the terminal 47II and the speed V pm is equal to or lower than the speed V R set when the integral compensation control is performed. When it falls to (region III), it is switched to the terminal 47III. The operation and effect of this embodiment are the same as those of the previous embodiment.
【００１５】図４は本発明のさらに他の実施例に係る位
置決め装置の駆動制御方法を説明するブロック図であ
る。図で、図３に示す部分と同一又は等価な部分には同
一符号が付してある。３６は微分機能を表わすブロック
であり、変位計２１で測定された変位Ｘpmを微分するこ
とにより速度Ｖpm（粗動テーブル１２の速度と微動テー
ブル１５の速度の加算値）を得ることができる。本実施
例では、変位計２１の測定変位Ｘpmを微分することによ
り得られる速度Ｖpmを制御部が判断し、これによりスイ
ッチ３５の切換えが行なわれる。即ち、スイッチ３５
は、偏差ΔＸpmが微動可能範囲Ｘpsより大きいとき、又
は変位速度Ｖpmが前述の設定速度ＶR より大きいとき、
端子３５Ｉ側に切換えられ、又、偏差ΔＸpmが微動可能
範囲Ｘps以下で、かつ、速度Ｖpmが設定速度ＶR 以下の
とき、端子３５ＩＩ側に切換えられる。本実施例の動作
および効果もさきの各実施例と同じである。 FIG. 4 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning apparatus according to still another embodiment of the present invention. In the figure, the same or equivalent parts as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 36 is a block representing a differentiating function, and by differentiating the displacement X pm measured by the displacement gauge 21, the speed V pm (addition value of the speed of the coarse motion table 12 and the speed of the fine motion table 15) can be obtained. .. In this embodiment, the control unit determines the speed V pm obtained by differentiating the measured displacement X pm of the displacement gauge 21, and the switch 35 is switched accordingly. That is, the switch 35
Is when the deviation ΔX pm is larger than the fine movement range X ps or when the displacement speed V pm is larger than the set speed V R described above.
It is switched to the terminal 35I side, and is switched to the terminal 35II side when the deviation ΔX pm is within the fine movement range X ps and the speed V pm is below the set speed V R. The operation and effect of this embodiment are the same as those of the previous embodiments.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、粗動用
移動部が微動用移動部の移動範囲内に入っても、粗動用
移動部を停止させることなく、微動用移動部との共通の
偏差に基づいて微動用移動部とともに粗動用移動部を駆
動制御するようにしたので、粗動用移動部を微動範囲内
で、振動することなく迅速に停止させることができ、ひ
いては位置決め時間を短縮することができる。又、粗動
テーブルが微動テーブルの可動範囲内に入った後、慣性
や外力等により再び微動テーブルの可動範囲外に出て
も、粗動テーブルに対する制御は継続されているので、
粗動テーブルを再度微動テーブルの可動範囲内に戻すこ
とができ、当該可動範囲内で停止させることができ、こ
の点からも迅速な位置決めが可能となる。As described above, according to the present invention, even if the coarse movement moving unit falls within the movement range of the fine movement moving unit, the coarse movement moving unit does not stop and the coarse movement moving unit can be used in common. of so moving portion for flutter with fine control movement unit based on the deviation so as to control the drive, the fine movement range coarse mobile unit
Therefore, it is possible to quickly stop without vibrating, and it is possible to shorten the positioning time. Also, coarse movement
After the table enters the movable range of the fine motion table, inertia
Or even go out movable range by Ri again fine-adjustment table to an external force or the like, since the control for the coarse table is continued,
The coarse movement table can be returned to the movable range of the fine movement table again, and the coarse movement table can be stopped within the movable range. From this point as well, quick positioning is possible.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の実施例に係る位置決め装置の駆動制御
方法を説明するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す駆動制御方法に用いられる速度指令
値の特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram of a speed command value used in the drive control method shown in FIG.
【図３】本発明の他の実施例に係る位置決め装置の駆動
制御方法を説明するブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a drive control method of a positioning device according to another embodiment of the present invention.
【図４】本発明のさらに他の実施例に係る位置決め装置
の駆動制御方法を説明するブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a drive control method for a positioning device according to still another embodiment of the present invention.
【図５】従来の位置決め装置およびその駆動制御装置の
ブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a conventional positioning device and its drive control device.
【符号の説明】 １１ 固定部 １２ 粗動テーブル １３ モータ １５ 微動テーブル １６ 圧電素子 ２１ 変位計 ２２ 指令値発生器 ２４ 粗動用ドライバ ２６ 微動用ドライバ ３１ 関数発生部 ４１ 関数発生部[Explanation of Codes] 11 Fixed part 12 Coarse motion table 13 Motor 15 Fine motion table 16 Piezoelectric element 21 Displacement gauge 22 Command value generator 24 Coarse motion driver 26 Fine motion driver 31 Function generation part 41 Function generation part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 浩一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koichi Sugimoto 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Ltd.
Claims (4)
ュエータにより移動せしめられる粗動用移動部と、この
粗動用移動部上を微動用アクチュエータにより移動せし
められる微動用移動部とを備えた位置決め装置におい
て、前記固定部に対する前記微動用移動部の移動量を変
位計で測定し、この測定した値と目標移動量との偏差が
前記微動用移動部の移動範囲以内にあるとき、前記粗動
用アクチュエータと前記微動用アクチュエータの駆動を
前記偏差に基づいて並行して制御することを特徴とする
位置決め装置の駆動制御方法。1. A positioning device comprising: a fixed portion; a coarse movement moving portion which is moved on the fixed portion by a coarse movement actuator; and a fine movement moving portion which is moved on the coarse movement moving portion by a fine movement actuator. In the apparatus, the displacement amount of the fine movement moving unit with respect to the fixed unit is measured by a displacement meter, and when the deviation between the measured value and the target movement amount is within the movement range of the fine movement moving unit, the coarse movement is performed. A driving control method for a positioning device, wherein driving of an actuator and the actuator for fine movement is controlled in parallel based on the deviation.
エータに対する制御は、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せることを特徴とする位
置決め装置の駆動制御方法。2. The drive control method for a positioning device according to claim 1, wherein the control for the coarse movement actuator is executed based on a speed command pattern according to a cubic function of time.
エータは、前記粗動用アクチュエータより応答周波数が
大きいことを特徴とする位置決め装置の駆動制御方法。3. The drive control method for a positioning device according to claim 1, wherein the fine movement actuator has a larger response frequency than the coarse movement actuator.
が前記微動用移動部の移動範囲にあるときかつ、固定部
に対する微動用移動部の速度が、所定の値以下になった
ときに、粗動用アクチュエータと微動用アクチュエータ
の駆動を前記偏差に基づいて制御することを特徴とする
位置決め装置の駆動制御方法。4. The method according to claim 1, wherein when the deviation from the target movement amount is within the movement range of the fine movement moving portion and when the speed of the fine movement moving portion with respect to the fixed portion becomes equal to or less than a predetermined value. A drive control method for a positioning device, characterized in that drive of a coarse movement actuator and a fine movement actuator is controlled based on the deviation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25283891A JPH0566839A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Driving control method for positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25283891A JPH0566839A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Driving control method for positioning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566839A true JPH0566839A (en) | 1993-03-19 |
Family
ID=17242895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25283891A Pending JPH0566839A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Driving control method for positioning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0566839A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62201186A (en) * | 1986-02-27 | 1987-09-04 | ブラザー工業株式会社 | Needle rod change-over apparatus of multineedle sewing machine |
| WO2016051542A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 株式会社牧野フライス製作所 | Feed shaft control method and numerically controlled machine tool |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP25283891A patent/JPH0566839A/en active Pending
Cited By (5)
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| JPWO2016051542A1 (en) * | 2014-09-30 | 2017-04-27 | 株式会社牧野フライス製作所 | Feed axis control method and numerical control machine tool |
| US20170220023A1 (en) * | 2014-09-30 | 2017-08-03 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Feed shaft control method and numerically controlled machine tool |
| US10437225B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-10-08 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Feed shaft control method and numerically controlled machine tool |
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