JP2002049425A - Method for controlling stage and device for the same - Google Patents

Method for controlling stage and device for the same

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JP2002049425A
JP2002049425A JP2000235291A JP2000235291A JP2002049425A JP 2002049425 A JP2002049425 A JP 2002049425A JP 2000235291 A JP2000235291 A JP 2000235291A JP 2000235291 A JP2000235291 A JP 2000235291A JP 2002049425 A JP2002049425 A JP 2002049425A
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stage
straight
gain
drive mechanism
control device
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JP2000235291A
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Akinobu Deguchi
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the damage of a tool or the like resulted from the stop of a stage or the change of the attitude of the stage due to the generation of the error of position detection. SOLUTION: A movable position is measured by two laser measuring machines with different places on an X stage 1 as observation points, and a straight advance position is measured from the measured mean value of the both measuring machines, and a revolution attitude is measured and controlled from the difference. Also, a normal time gain to be controlled by using the both measuring machines and a straight advance abnormal time gain in the case that one measuring machines is turned into an abnormal state are preliminarily stored in a memory 1 for string a gain, and a revolution thrust command and difference data calculated by subtracting the present target position from the position detected by each measuring machine are stored in a memory 14 for a correction data base so as to be made correspond to a straight advance target position applied to a DSP 12. when one of the measuring machines is turned into an abnormal state, the control is performed by using the abnormal time gain extracted from the memory 13, and the revolution thrust command and the difference data of each measuring machine are read according to the target position, and added to a feedback signal or a thrust command.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、加工装置等におけ
るステージ制御方法及び制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage control method and a control device for a processing apparatus or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】精密な位置決め用の移動ステージ機構の
位置決め制御において、制御用の位置及び姿勢の計測機
構は、レーザ測長器を用いた機構が多く使われる様にな
っている。しかしながら、レーザ測長器ではレーザ発信
器の劣化等の原因や、レーザ光の遮光でレーザ異常を起
こし、測長が不可能になることがある。
2. Description of the Related Art In positioning control of a moving stage mechanism for precise positioning, a mechanism using a laser length measuring device is often used as a control position and attitude measuring mechanism. However, in a laser length measuring device, there is a case where laser measurement is impossible due to a cause such as deterioration of a laser transmitter or a laser abnormality caused by blocking of a laser beam.

【0003】従来、レーザ測長器が異常を起こした場合
は、制御装置は駆動力を切るか、または駆動モータの回
生モードヘの切り替えを行い、メカニカルなブレーキを
用いてステージが暴走するのを防ぐ方法を取る。
[0003] Conventionally, when an abnormality has occurred in a laser length measuring device, the control device cuts off the driving force or switches the driving motor to a regenerative mode to prevent the stage from running out of control using a mechanical brake. Take the way.

【0004】図8は従来の移動可能なステージの制御方
法を示すフローチャートの一例である。この図におい
て、ステップ601の「準備処理スタート」はステージ
を移動させ、加工を行う前段階で行う処理のスタートを
示す。ステップ602では、二つのレーザ1及びレーザ
2の両方を用いて、位置及びヨーイング制御ゲインを決
定する。
FIG. 8 is an example of a flowchart showing a conventional method of controlling a movable stage. In this figure, “preparation processing start” in step 601 indicates the start of processing performed before the stage is moved and processing is performed. In step 602, the position and yawing control gain are determined using both the two lasers 1 and 2.

【0005】ステップ603の「準備処理終了」は加工
前の準備処理の終了である。ステップ604の「制御ル
ーティンスタート」はステージを加工動作で移動させる
場合のサンプリング間隔毎の処理のスタートを示す。ス
テップ605の「サンプリング時間?」は制御演算器で
あるDSP内で制御処理を行うサンプリング時間である
かをチェックし、サンプリング時間を待つ処理である。
[0005] "End of preparation processing" in step 603 is the end of preparation processing before machining. “Control routine start” in step 604 indicates the start of processing at each sampling interval when the stage is moved by the processing operation. “Sampling time?” Of step 605 is a process of checking whether the sampling time for performing the control processing in the DSP serving as the control arithmetic unit and waiting for the sampling time.

【0006】ステップ606の「直進方向目標位置の直
線目標値と回転方向目標値の回転目標値とを現在の目標
値として受け取る」は、サンプリング間隔毎の直線方向
の目標値である直線目標値と回転方向の目標値である回
転目標値を制御装置の更に上位の演算装置から受け取る
処理である。
[0006] In step 606, "Receiving the linear target value of the target position in the straight direction and the rotational target value of the rotational direction target value as the current target value" means that the linear target value which is the target value in the linear direction for each sampling interval is set. This is a process of receiving a rotation target value, which is a target value in the rotation direction, from a higher-order arithmetic device of the control device.

【0007】ステップ607の「レーザ1とレーザ2は
正常?」は、2本のレーザ測長器でステージの直線方向
の位置及び回転方向の姿勢を検出しているが、二つのレ
ーザの内、どちらかのレーザが干渉しない等のエラーを
発生しているかどうかの判断処理である。
[0007] In step 607, "Is laser 1 and laser 2 normal?" Means that the position of the stage in the linear direction and the attitude in the rotational direction of the stage are detected by two laser measuring instruments. This is a process of determining whether or not an error such as interference of one of the lasers has occurred.

【0008】ステップ608の「レーザ1及び2の位置
データ1及び2測定」は、ステップ607において位置
検出器であるレーザ1とレーザ2が共に正常である場合
に選択される処理である。位置検出器である二つのレー
ザ1及びレーザ2が正常であるので、その両方の位置検
出器から同時に現在位置を測定する。レーザ1及びレー
ザ2で測定した位置データを位置データ1及び位置デー
タ2とする。
[0008] "Measurement of position data 1 and 2 of lasers 1 and 2" in step 608 is a process selected in step 607 when both lasers 1 and 2 which are position detectors are normal. Since the two lasers 1 and 2 serving as the position detectors are normal, the current position is simultaneously measured from both of the position detectors. The position data measured by the laser 1 and the laser 2 is referred to as position data 1 and position data 2.

【0009】ステップ609の「位置データ1及び2を
フィードバック信号とし、現在の直進目標値及び回転目
標値で、正常ゲインを使用し、制御演算を行い、LM1
及び2の推力指令1及び2を算出」では、正常ゲインで
あるレーザ1及びレーザ2を検出系とする制御演算式と
その係数データを用いて、位置データ1及び位置データ
2をフィードバック信号として制御演算を行う。この時
の目標値はステップ606で読み込んだものであり、リ
ニアモータLM1及びLM2に対する推力指令1及び推
力指令2を制御演算で算出する。
In step 609, "position data 1 and 2 are used as feedback signals, control calculations are performed using the normal gain with the current straight-ahead target value and rotation target value, and LM1
In the calculation of the thrust commands 1 and 2 of "1 and 2", the position data 1 and the position data 2 are controlled as feedback signals by using a control operation formula using the laser 1 and the laser 2 which are normal gains as a detection system and their coefficient data. Perform the operation. The target value at this time is read in step 606, and the thrust command 1 and the thrust command 2 for the linear motors LM1 and LM2 are calculated by control calculation.

【0010】ステップ610の「算出した推力指令をL
M1及び2に出力し、直進方向位置及び回転方向姿勢を
制御」では、リニアモータLM電流アンプに推力指令を
与え、リニアモータLM1及びLM2で推力を発生させ
る。推力指令はステージを直進方向及び回転方向の目標
値に制御する為のものであり、これによりステージの位
置決め制御が行われる。
In step 610, "the calculated thrust command is set to L
In the case of “outputting to M1 and M2 and controlling the position in the straight direction and the attitude in the rotation direction”, a thrust command is given to the linear motor LM current amplifier, and thrust is generated by the linear motors LM1 and LM2. The thrust command is for controlling the stage to target values in the straight-ahead direction and the rotation direction, and thereby controls the positioning of the stage.

【0011】ステップ611の「制御中止?」は制御を
終了するかどうかの判断であり、処理を中止しない場合
には、ステップ605に戻り、終了する場合にはステッ
プ612の「処理ルーティン終了」で終了する。
"Stop control?" In step 611 is a judgment as to whether or not to end the control. If the process is not to be stopped, the process returns to step 605. If the process is to be ended, the process is terminated by "end of process routine" in step 612. finish.

【0012】ステップ613の「非常停止ルーティンヘ
移行」はステップ607でチェック及び判断した結果、
レーザ1及びレーザ2の両方共エラーが発生している場
合の処理であり、この場合には制御を続けることは不可
能な為、別に例えば制御を中止し、メカニカルなブレー
キでステージを保持するような非常停止ルーティンに移
行する。
[0012] "Transition to emergency stop routine" in step 613 is the result of checking and judging in step 607.
This processing is performed when an error has occurred in both the laser 1 and the laser 2. In this case, since it is impossible to continue the control, for example, the control is stopped separately and the stage is held by a mechanical brake. To an emergency stop routine.

【0013】このように、特に、2本のレーザ光軸を使
用してステージの直進方向の位置を測定し、その平均値
と差から直進方向と回転方向の2軸の動きを検出し制御
する場合には、検出器を持つステージで、ガイド部がエ
アベアリングを使用したガイドで1軸方向に移動可能に
拘束し、他の方向の動きに対しては強いバネ定数で支持
するような構成のステージ機構において、直進の可動方
向と直交する軸回りの回転方向をも制御するようなステ
ージで2本のレーザ測長器の内、どちらか一方でもレー
ザがエラーを発生した場合には直進、回転の2軸の制御
を停止し、メカニカルなブレーキ等で強制的にその場で
の停止を図っていた。
As described above, in particular, the position of the stage in the rectilinear direction is measured using the two laser optical axes, and the movement of the two axes in the rectilinear direction and the rotational direction is detected and controlled from the average value and the difference. In such a case, the stage has a detector, and the guide part is constrained so as to be movable in one axis direction by a guide using an air bearing, and is supported with a strong spring constant against movement in the other direction. The stage mechanism controls the rotation direction about the axis orthogonal to the direction in which the laser beam moves straight. The control of the two axes is stopped, and a mechanical brake or the like is used to forcibly stop the control on the spot.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例ではレーザ異常が発生した場合には制御を中止し、
強制的にステージを停止させる為、例えば精密な切削装
置で切削を行っているときに制御が中止される場合に
は、意図しない方向にステージが動く。この制御中止に
より、移動する方向が、加工工具が被加工面を削り込む
方向である場合、被加工物に加工工具が設定以上に切り
込み、被加工物の破損や最悪加工工具が破損する危険が
あった。
However, in the above conventional example, when a laser abnormality occurs, the control is stopped, and
In order to forcibly stop the stage, for example, when the control is stopped during cutting with a precision cutting device, the stage moves in an unintended direction. Due to this control suspension, if the moving direction is the direction in which the machining tool cuts the work surface, there is a danger that the work tool will cut more than the setting in the work piece, and the work piece will be damaged or the worst machining tool will be damaged. there were.

【0015】このようなことを防ぐために、制御する軸
以上のレーザ測長器を使って、エラーを起こした場合の
予備とする方法もあるが、高価なレーザ測長器の予備を
全ての駆動軸に設置しておくことは現実的ではない。
In order to prevent such a situation, there is a method of using a laser length measuring device having an axis larger than the axis to be controlled as a backup when an error occurs. It is not realistic to install it on a shaft.

【0016】本発明は、複数の位置検出器の内の何れか
が検出不可能な状態になった場合においても、緊急停止
することなく、他の位置検出器を用いて直進方向の位
置、及び姿勢を変更することなく、位置検出器のエラー
発生時に、ステージの停止や姿勢の変化で工具や被加工
物を破損することなく安全な場所までステージを制御し
続けることができるステージ制御方法及び制御装置を提
供することを目的とする。
According to the present invention, even when one of the plurality of position detectors becomes undetectable, the position in the straight direction can be determined by using another position detector without emergency stop. A stage control method and control that can continuously control a stage to a safe place without changing a posture and without damaging a tool or a workpiece due to a stop of the stage or a change in posture when an error of a position detector occurs. It is intended to provide a device.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第一の本発明に係るステージ制御方法は、移動可能
なステージを制御対象とし、該ステージの直進方向の移
動量を検出する複数の位置検出器と、該ステージを駆動
する駆動機構と、前記位置検出器の出力に基づいて、該
駆動機構を制御する制御装置とを使用するステージ制御
方法であって、該複数の位置検出器の少なくとも1つを
用いずに、他の位置検出器の出力を使用して該ステージ
の直進方向の制御を行うためのゲインを記憶するゲイン
記憶工程を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first stage control method according to the present invention is a method for controlling a movable stage to detect a moving amount of the stage in a straight traveling direction. A stage control method using a position detector, a drive mechanism for driving the stage, and a control device for controlling the drive mechanism based on an output of the position detector, wherein the plurality of position detectors And a gain storing step of storing a gain for performing control of the stage in the straight traveling direction using an output of another position detector without using at least one of the above.

【0018】前記複数の位置検出器は、ガイド手段によ
って拘束支持され直進方向に一体で移動する前記ステー
ジの複数箇所を参照点として直進方向の位置を検出し、
同時に検出した複数の位置データの平均値を直進方向の
移動量として検出し、同時に検出した複数の位置データ
の差で前記ステージの回転方向の移動量を検出可能であ
ることを特徴としてもよく、前記駆動機構は、前記複数
の位置検出器によって検出可能な直進及び回転方向に前
記ステージを駆動可能なことを特徴としてもよく、前記
制御装置は、前記複数の位置検出器で検出された直進及
び回転方向の位置を前記駆動機構を介して制御すること
を特徴としてもよい。
The plurality of position detectors detect a position in the straight traveling direction with reference to a plurality of locations on the stage which are constrained and supported by guide means and move integrally in the straight traveling direction,
The average value of the plurality of position data detected at the same time may be detected as a moving amount in the straight traveling direction, and the moving amount of the stage in the rotating direction of the stage may be detected based on a difference between the plurality of position data detected at the same time. The drive mechanism may be characterized in that the stage can be driven in a direction of rotation and a rotation that can be detected by the plurality of position detectors, and the control device may be configured to detect the position of the straight ahead and the number of position detectors. The position in the rotation direction may be controlled via the driving mechanism.

【0019】前記ゲイン記憶工程では、前記制御装置で
行う制御演算の計算式及びその係数であるゲインとし
て、前記複数の位置検出器の全てを使用し、直進方向及
び回転方向を最適に制御する正常時ゲイン、並びに複数
の位置検出器の内、何れか一つの位置検出器を使用せず
に直進方向の位置を最適に制御するために使用する全て
の位置検出器の数に見合う数通りの異常時ゲインを記憶
することが望ましい。
In the gain storage step, all of the plurality of position detectors are used as a calculation formula of a control calculation performed by the control device and a gain as a coefficient thereof, and a normal direction and a rotation direction are optimally controlled. Time gain, and a number of anomalies commensurate with the number of all position detectors used to optimally control the position in the straight-ahead direction without using any one of the plurality of position detectors It is desirable to store the time gain.

【0020】また、本発明に係る制御方法は、前記駆動
機構制御装置に与える直進方向の一定間隔毎の目標位置
毎の位置検出器の検出値である位置データから目標位置
を差し引いた各位置検出器毎の位置の差分データ及び前
記駆動機構に対する回転方向の推力指令値を記憶するデ
ータベース記憶工程を備え、全ての前記位置検出器が正
常に位置検出を行うことができる場合には、前記正常時
ゲインを使用し、全ての前記位置検出器で検出された直
進方向及び回転方向の位置をフィードバック信号として
前記駆動機構制御装置で前記駆動機構への直進方向の推
力指令値と回転方向の推力指令値を算出して位置及び姿
勢の制御を行い、複数の前記位置検出器の内、何れかの
位置検出器が異常となり位置検出が不可能な状況となっ
た場合には、前記データベース記憶工程で記憶した一定
間隔毎の目標位置毎のデータの内、現在の目標位置に一
番近い目標位置で記憶され、異常を起こしていない全て
の位置検出器の直進方向の目標値との差である差分デー
タ及び回転方向の前記駆動機構への推力指令値を該デー
タベース記憶工程で記憶したデータから読み込み、前記
駆動機構の回転方向の推力指令値として前記データベー
ス記憶工程より読み込んだ推力指令値を与え、異常を起
こしてない位置検出器で直進方向の現在位置を検出し、
現在位置から異常を起こした位置検出器以外の差分デー
タの平均値を差し引いた値をフィードバック信号とし
て、異常を起こしてない位置検出器で最適に直進方向の
制御が可能な前記異常時ゲインを用い、前記駆動機構制
御装置において制御演算を行い、前記駆動機構への直進
方向の推力指令を与えることにより制御を行うことを特
徴としてもよい。
Further, the control method according to the present invention is characterized in that each position detection is obtained by subtracting a target position from position data, which is a detection value of a position detector at each target position at a predetermined interval in a straight-forward direction provided to the drive mechanism control device. A database storing step of storing difference data of the position of each device and a thrust command value in the rotation direction for the drive mechanism, and when all of the position detectors can perform normal position detection, Using a gain, the straight-line direction and the rotational direction position detected by all of the position detectors are used as feedback signals, and the straight-line thrust command value and the rotational direction thrust command value for the drive mechanism are transmitted to the drive mechanism by the drive mechanism control device. Is calculated to control the position and orientation, and if any of the plurality of position detectors becomes abnormal and the position cannot be detected, Out of the data for each target position at regular intervals stored in the database storage step, the data is stored at the target position closest to the current target position, and is compared with the target value in the linear direction of all the position detectors that have not caused any abnormality. The difference data as the difference and the thrust command value to the drive mechanism in the rotation direction are read from the data stored in the database storage step, and the thrust command value read from the database storage step as the thrust command value in the rotation direction of the drive mechanism. , And the current position in the straight direction is detected by the position
As a feedback signal, a value obtained by subtracting the average value of difference data other than the position detector having an abnormality from the current position is used as a feedback signal, and the abnormality-time gain capable of optimally controlling the straight ahead direction with a position detector having no abnormality is used. The control may be performed by performing a control calculation in the drive mechanism control device and giving a thrust command in the straight traveling direction to the drive mechanism.

【0021】第二の本発明に係るステージ制御方法は、
Xステージ及びYステージを有する2軸ステージを制御
対象とし、前記XステージのX方向の移動量を検出する
複数のX方向位置検出器と、前記YステージのY方向の
移動量を検出する複数のY方向位置検出器と、該Xステ
ージを駆動するX方向駆動機構と、該Yステージを駆動
するY方向駆動機構と、前記X方向位置検出器及びY方
向位置検出器の出力に基づいて、該X方向駆動機構及び
Y方向駆動機構を制御する制御装置とを使用するステー
ジ制御方法であって、該複数のX方向位置検出器の少な
くとも1つを用いず、他のX方向位置検出器の出力を使
用して該Xステージの直進方向の制御を行うためのゲイ
ンを記憶するゲイン記憶工程を有することを特徴とす
る。
A second stage control method according to the present invention comprises:
A two-axis stage having an X stage and a Y stage is controlled, and a plurality of X direction position detectors for detecting the amount of movement of the X stage in the X direction and a plurality of positions for detecting the amount of movement of the Y stage in the Y direction. A Y-direction position detector, an X-direction drive mechanism for driving the X-stage, a Y-direction drive mechanism for driving the Y-stage, and an output from the X-direction position detector and the Y-direction position detector. A stage control method using an X-direction drive mechanism and a control device for controlling a Y-direction drive mechanism, wherein at least one of the plurality of X-direction position detectors is not used and an output of another X-direction position detector is used. And a gain storing step of storing a gain for controlling the X-stage in the straight traveling direction by using

【0022】前記Xステージが、ガイド手段によって前
記Yステージに拘束支持されており、前記複数のX方向
位置検出器は該Xステージの複数箇所を参照点として複
数の位置を検出し、同時に検出した複数の位置データの
平均値を直進方向の移動量とし、同時に検出した複数の
位置データの差で該Xステージの回転方向の移動量とし
て検出することを特徴としてもよい。
The X stage is restrained and supported by the Y stage by guide means, and the plurality of X-direction position detectors detect a plurality of positions by using a plurality of positions of the X stage as reference points and detect the plurality of positions simultaneously. An average value of the plurality of position data may be set as a movement amount in the straight traveling direction, and a difference between the plurality of position data detected at the same time may be detected as a movement amount of the X stage in the rotation direction.

【0023】前記Y方向位置検出器は、前記Xステージ
と共にY軸方向の直進方向を可動方向として移動する前
記Yステージの箇所を参照点としてY方向の位置を検出
することを特徴としてもよく、前記X方向駆動機構は、
前記複数のX方向位置検出器によって検出可能なX方向
直進及び回転方向に前記Xステージを駆動可能なことを
特徴としてもよく、前記Y方向駆動機構は、前記Y方向
位置検出器によって検出可能なY方向直進方向に前記Y
ステージを駆動可能なことを特徴としてもよい。
[0023] The Y-direction position detector may be characterized in that the Y-direction position detector detects a position in the Y-direction by using, as a reference point, a position of the Y-stage that moves along the X-axis in a straight-moving direction as a movable direction. The X-direction drive mechanism includes:
The X stage may be driven in the X-direction straight-ahead and rotation directions detectable by the plurality of X-direction position detectors, and the Y-direction drive mechanism may be detectable by the Y-direction position detector. In the Y direction,
It may be characterized in that the stage can be driven.

【0024】前記ゲイン記憶工程では、前記制御装置で
行うX方向の制御演算の計算式及びその係数であるゲイ
ンとして、X方向位置検出器の全てを使用し、X方向の
直進方向及び回転方向を最適に制御する正常時ゲイン、
並びに複数のX方向位置検出器の内、何れか一つの前記
X方向位置検出器を使用せずにX方向の直進方向の位置
を最適に制御するために使用する全ての前記X方向位置
検出器の数に見合う数通りの非常用異常時ゲインを記憶
することが望ましく、該ゲイン記憶工程で記憶されたゲ
インを切り替えるゲインの切り替え工程を備えることが
好ましい。
In the gain storage step, all of the X-direction position detectors are used as a gain, which is a calculation formula of a control calculation in the X-direction performed by the control device and a coefficient thereof, and the straight-moving direction and the rotation direction in the X-direction are used. Normal gain for optimal control,
And all of the X-direction position detectors used to optimally control the position in the X-direction in the X-direction without using any one of the X-direction position detectors among the plurality of X-direction position detectors It is preferable to store a number of emergency abnormal gains corresponding to the number, and it is preferable to include a gain switching step of switching the gain stored in the gain storage step.

【0025】また、本発明に係る制御方法は、前記駆動
機構制御装置に与えるX及びY方向の直進方向の一定間
隔毎の目標位置毎に前記X方向位置検出器の検出値であ
る位置データからX方向の直進目標位置を差し引いた各
X方向位置検出器毎の位置の差分データ及び前記X方向
駆動機構に対する回転方向の推力指令値を記憶するデー
タベース記憶工程とを備え、全ての位置検出器が正常に
位置検出を行うことができる場合には、前記正常時ゲイ
ンを使用し、全ての前記位置検出器で検出されたX方向
の直進方向及び回転方向の位置をフィードバック信号と
して駆動機構制御装置で前記X方向駆動機構への直進方
向の推力指令値と回転方向の推力指令値を算出して位置
及び姿勢の制御を行い、前記複数のX方向位置検出器の
内、何れかのX方向位置検出器が異常となり位置検出が
不可能な状況となった場合には、前記データベース記憶
工程で記憶した一定間隔毎のX及びY方向の目標位置毎
のデータの内、現在の目標位置に一番近い目標位置で記
憶され、異常を起こしていない全てのX方向位置検出器
のX方向の直進方向の目標値との差である差分データ及
び回転方向の駆動機構への推力指令値を該データベース
記憶工程で記憶したデータから読み込み、前記X方向駆
動機構の回転方向の推力指令値として前記データベース
記憶工程で記憶したデータより読み込んだ推力指令値を
与え、異常を起こしてない前記X方向位置検出器で直進
方向の現在位置を検出し、X方向の現在位置から異常を
起こした位置検出器以外の差分データの平均値を差し引
いた値をフィードバック信号として、異常を起こしてな
い前記X方向位置検出器で最適に直進方向の制御が可能
な前記異常時ゲインを用い、前記駆動機構制御装置にお
いて制御演算を行い、前記X方向駆動機構への直進方向
の推力指令を与えることにより制御を行うことを特徴と
してもよい。
Further, the control method according to the present invention is characterized in that, for each target position at a predetermined interval in the X and Y directions in the rectilinear direction given to the drive mechanism control device, the position data which is a detection value of the X direction position detector is obtained. A database storing step of storing position difference data for each X-direction position detector obtained by subtracting the X-direction straight-ahead target position and a thrust command value in the rotation direction for the X-direction drive mechanism, wherein all position detectors When the position can be normally detected, the normal gain is used, and the positions in the straight-ahead direction and the rotation direction in the X direction detected by all the position detectors are used as feedback signals in the drive mechanism control device. A thrust command value in the straight-moving direction and a thrust command value in the rotation direction to the X-direction drive mechanism are calculated to control the position and orientation, and any one of the plurality of X-direction position detectors is used. If the position detector becomes abnormal and the position cannot be detected, one of the data for each of the target positions in the X and Y directions at regular intervals stored in the database storage step is regarded as the current target position. Difference data, which is stored at the nearest target position and is the difference between the target value in the X direction of all the X direction position detectors in which no abnormality has occurred and the thrust command value to the drive mechanism in the rotation direction, is stored in the database. A thrust command value read from the data stored in the database storage step is read from the data stored in the storage step, and a thrust command value read from the data stored in the database storage step is given as a thrust command value in the rotational direction of the X-direction drive mechanism. Detects the current position in the straight-ahead direction and subtracts the average value of the difference data from the current position in the X direction other than the position detector that caused the abnormality as a feedback signal. Using the abnormal time gain in which the X-direction position detector having no abnormality can optimally control the straight-moving direction, the drive mechanism control device performs control calculation, and the thrust to the X-direction driving mechanism in the straight-moving direction. The control may be performed by giving a command.

【0026】第一の本発明に係るステージ制御装置は、
移動可能なステージと、該ステージの直進方向の移動量
を検出する複数の位置検出器と、該ステージを駆動する
駆動機構と、該位置検出器の出力に基づいて、該駆動機
構を制御する駆動機構制御装置と、該複数の位置検出器
の少なくとも1つを用いずに、他の位置検出器の出力を
使用して該ステージの該直進方向の制御を行うためのゲ
インを記憶するゲイン記憶メモリとを有することを特徴
とする。
The first stage control device according to the present invention comprises:
A movable stage, a plurality of position detectors for detecting the amount of movement of the stage in the straight direction, a drive mechanism for driving the stage, and a drive for controlling the drive mechanism based on the output of the position detector A mechanism controller and a gain storage memory for storing a gain for controlling the stage in the rectilinear direction by using an output of another position detector without using at least one of the plurality of position detectors And characterized in that:

【0027】前記複数の位置検出器は、ガイド手段によ
って拘束支持され直進方向に一体で移動する前記ステー
ジの複数箇所を参照点として直進方向の位置を検出し、
同時に検出した複数の位置データの平均値を直進方向の
移動量として検出し、同時に検出した複数の位置データ
の差で前記ステージの回転方向の移動量を検出すること
を特徴としてもよく、前記駆動機構は、前記複数の位置
検出器によって検出可能な直進及び回転方向に前記ステ
ージを駆動可能なことを特徴としてもよい。
[0027] The plurality of position detectors detect positions in the rectilinear direction with reference to a plurality of points on the stage which are constrained and supported by guide means and move integrally in the rectilinear direction.
The method may further comprise detecting an average value of the plurality of position data detected at the same time as a moving amount in the straight traveling direction, and detecting a moving amount in the rotation direction of the stage based on a difference between the plurality of position data detected at the same time. The mechanism may be capable of driving the stage in a straight-ahead and rotational direction that can be detected by the plurality of position detectors.

【0028】前記ゲイン記憶メモリは、前記駆動機構制
御装置で行う制御演算の計算式及びその係数であるゲイ
ンを、前記複数の位置検出器の全てを使用し、直進方向
及び回転方向を最適に制御する正常時ゲイン、並びに前
記複数の位置検出器の内、何れか一つの位置検出器を使
用せずに直進方向の位置を最適に制御するために使用す
る全ての位置検出器の数に見合う数通りの異常時ゲイン
を記憶することが望ましい。
The gain storage memory controls the calculation formula of the control operation performed by the drive mechanism control device and the gain, which is a coefficient, by using all of the plurality of position detectors to optimally control the straight traveling direction and the rotation direction. Normal gain, and a number corresponding to the number of all position detectors used to optimally control the position in the straight-ahead direction without using any one of the plurality of position detectors. It is desirable to store the following abnormal gains.

【0029】また、本発明に係る制御装置は、前記駆動
機構制御装置に与える直進方向の一定間隔毎の目標位置
毎の位置検出器の検出値である位置データから目標位置
を差し引いた各位置検出器毎の位置の差分データ及び前
記駆動機構に対する回転方向の推力指令値を記憶するデ
ータベース記憶メモリを備え、全ての前記位置検出器が
正常に位置検出を行うことができる場合には、前記正常
時ゲインを使用し、全ての前記位置検出器で検出された
直進方向及び回転方向の位置をフィードバック信号とし
て前記駆動機構制御装置で前記駆動機構への直進方向の
推力指令値と回転方向の推力指令値を算出して位置及び
姿勢の制御を行い、前記複数の位置検出器の内、何れか
の位置検出器が異常となり位置検出が不可能な状況とな
った場合には、前記データベース記憶メモリで記憶した
一定間隔毎の目標位置毎のデータの内、現在の目標位置
に一番近い目標位置で記憶され、異常を起こしていない
全ての位置検出器の直進方向の目標値との差である差分
データ及び回転方向の前記駆動機構への推力指令値を該
データベース記憶メモリから読み込み、前記駆動機構の
回転方向の推力指令値として前記データベース記憶メモ
リより読み込んだ推力指令値を与え、異常を起こしてな
い前記位置検出器で直進方向の現在位置を検出し、現在
位置から異常を起こした前記位置検出器以外の差分デー
タの平均値を差し引いた値をフィードバック信号とし
て、異常を起こしてない前記位置検出器で最適に直進方
向の制御が可能な前記異常時ゲインを用い、前記駆動機
構制御装置において制御演算を行い、前記駆動機構への
直進方向の推力指令を与えることにより制御を行うこと
を特徴としてもよい。
Further, the control device according to the present invention may be configured such that each position detection value obtained by subtracting a target position from position data, which is a detection value of a position detector at each target position at a predetermined interval in a straight-ahead direction, provided to the drive mechanism control device. A database storage memory for storing difference data of the position of each device and a thrust command value in the rotation direction for the drive mechanism, and when all of the position detectors can perform normal position detection, Using a gain, the straight-line direction and the rotational direction position detected by all of the position detectors are used as feedback signals, and the straight-line thrust command value and the rotational direction thrust command value for the drive mechanism are transmitted to the drive mechanism by the drive mechanism control device. Is calculated and the position and orientation are controlled, and if any of the plurality of position detectors becomes abnormal and the position cannot be detected, Of the data for each target position at regular intervals stored in the database storage memory, the data stored at the target position closest to the current target position and the target value in the straight direction of all the position detectors that are not abnormal The difference data as the difference and the thrust command value to the drive mechanism in the rotation direction are read from the database storage memory, and the thrust command value read from the database storage memory as the thrust command value in the rotation direction of the drive mechanism is given. The current position in the straight traveling direction is detected by the position detector that does not cause the abnormality, and a value obtained by subtracting the average value of the difference data from the current position other than the abnormal position detector as a feedback signal is not abnormal. Using the abnormal time gain that can be optimally controlled in the straight-ahead direction by the position detector, performs a control calculation in the drive mechanism control device, It may be characterized by performing control by providing a thrust command in the straight direction to the serial drive mechanism.

【0030】第二の本発明に係るステージ制御装置は、
Xステージ及びYステージを有する2軸ステージを制御
対象とし、前記XステージのX方向の移動量を検出する
複数のX方向位置検出器と、前記YステージのY方向の
移動量を検出する複数のY方向位置検出器と、該Xステ
ージを駆動するX方向駆動機構と、該Yステージを駆動
するY方向駆動機構と、前記X方向位置検出器及びY方
向位置検出器の出力に基づいて、該X方向駆動機構及び
Y方向駆動機構を制御する駆動機構制御装置と、該複数
のX方向位置検出器の少なくとも1つを用いず、他のX
方向位置検出器の出力を使用して該Xステージの直進方
向の制御を行うためのゲインを記憶するゲイン記憶メモ
リとを有することを特徴とする。
[0030] The stage control device according to the second aspect of the present invention comprises:
A two-axis stage having an X stage and a Y stage is controlled, and a plurality of X direction position detectors for detecting the amount of movement of the X stage in the X direction and a plurality of positions for detecting the amount of movement of the Y stage in the Y direction. A Y-direction position detector, an X-direction drive mechanism for driving the X-stage, a Y-direction drive mechanism for driving the Y-stage, and an output from the X-direction position detector and the Y-direction position detector. A drive mechanism control device for controlling the X-direction drive mechanism and the Y-direction drive mechanism, and at least one of the plurality of X-direction position detectors without using at least one of the plurality of X-direction position detectors.
A gain storage memory for storing a gain for controlling the X-stage in the straight traveling direction using the output of the direction position detector.

【0031】前記Xステージが、ガイド手段によって前
記Yステージに拘束支持されており、前記複数のX方向
位置検出器は該Xステージの複数箇所を参照点として複
数の位置を検出し、同時に検出した複数の位置データの
平均値を直進方向の移動量とし、同時に検出した複数の
位置データの差で該Xステージの回転方向の移動量とし
て検出することを特徴ととしてもよく、前記Y方向位置
検出器は、前記Xステージと共にY軸方向の直進方向を
可動方向として移動する前記Yステージの箇所を参照点
としてY方向の位置を検出することを特徴としてもよ
い。
The X stage is restrained and supported by the Y stage by guide means, and the plurality of X-direction position detectors detect a plurality of positions by using a plurality of positions of the X stage as reference points and detect the plurality of positions simultaneously. The average value of the plurality of position data may be set as the moving amount in the straight traveling direction, and the difference between the plurality of position data detected at the same time may be detected as the moving amount in the rotation direction of the X stage. The apparatus may be characterized in that the position of the Y stage that moves together with the X stage in the direction of movement in the Y-axis direction as a movable direction is detected as a reference point in the Y direction.

【0032】前記X方向駆動機構は、前記複数のX方向
位置検出器によって検出可能なX方向直進及び回転方向
に前記Xステージを駆動可能なことを特徴としてもよ
く、前記Y方向駆動機構は、前記Y方向位置検出器によ
って検出可能なY方向直進方向に前記Yステージを駆動
可能なことを特徴としてもよい。
The X-direction driving mechanism may be characterized in that the X-stage can be driven in the X-direction linear and rotational directions detectable by the plurality of X-direction position detectors. The Y stage may be driven in a Y-direction straight traveling direction that can be detected by the Y-direction position detector.

【0033】前記ゲイン記憶メモリは、前記駆動機構制
御装置で行うX方向の制御演算の計算式及びその係数で
あるゲインとして、前記X方向位置検出器の全てを使用
し、X方向の直進方向及び回転方向を最適に制御する正
常時ゲイン、並びに複数のX方向位置検出器の内、何れ
か一つのX方向位置検出器を使用せずにX方向の直進方
向の位置を最適に制御するために使用する全ての位置検
出器の数に見合う数通りの異常時ゲインを記憶すること
が望ましく、該ゲイン記憶メモリで記憶されたゲインを
切り替えるゲインの切り替え手段を備えることが好まし
い。
The gain storage memory uses all of the X-direction position detectors as a calculation formula of a control calculation in the X-direction performed by the drive mechanism control device and a gain which is a coefficient thereof. In order to optimally control the normal direction gain that optimally controls the rotation direction, and to optimally control the position in the X-direction linear direction without using any one of the X-direction position detectors among the plurality of X-direction position detectors. It is desirable to store as many abnormal gains as the number of all the position detectors to be used, and it is preferable to include a gain switching means for switching the gain stored in the gain storage memory.

【0034】また、本発明に係る制御装置は、前記駆動
機構制御装置に与えるX及びY方向の直進方向の一定間
隔毎の目標位置毎に前記X方向位置検出器の検出値であ
る位置データからX方向の直進目標位置を差し引いた各
X方向位置検出器毎の位置の差分データ及び前記X方向
駆動機構に対する回転方向の推力指令値を記憶するデー
タベース記憶メモリとを備え、全ての前記位置検出器が
正常に位置検出を行うことができる場合には、前記正常
時ゲインを使用し、全ての前記X方向位置検出器で検出
されたX方向の直進方向及び回転方向の位置をフィード
バック信号として駆動機構制御装置で前記X方向駆動機
構への直進方向の推力指令値と回転方向の推力指令値を
算出して位置及び姿勢の制御を行い、前記複数のX方向
位置検出器の内、何れかのX方向位置検出器が異常とな
り位置検出が不可能な状況となった場合には、前記デー
タベース記憶メモリで記憶した一定間隔毎のX及びY方
向の目標位置毎のデータの内、現在の目標位置に一番近
い目標位置で記憶され、異常を起こしていない全てのX
方向位置検出器のX方向の直進方向の目標値との差であ
る差分データ及び回転方向の駆動機構への推力指令値を
該データベース記憶メモリから読み込み、前記X方向駆
動機構の回転方向の推力指令値として前記データベース
記憶メモリより読み込んだ推力指令値を与え、異常を起
こしてない前記X方向位置検出器で直進方向の現在位置
を検出し、X方向の現在位置から異常を起こした位置検
出器以外の差分データの平均値を差し引いた値をフィー
ドバック信号として、異常を起こしてないX方向位置検
出器で最適に直進方向の制御が可能な前記異常時ゲイン
を用い、前記駆動機構制御装置において制御演算を行
い、異常を起こしてない前記X方向駆動機構への直進方
向の推力指令を与えることにより制御を行うことを特徴
としてもよい。
Further, the control device according to the present invention is characterized in that, for each target position at predetermined intervals in the X- and Y-directions in the rectilinear direction given to the drive mechanism control device, the position data which is the detection value of the X-direction position detector is obtained. A database storage memory for storing position difference data for each X-direction position detector obtained by subtracting the X-direction straight-ahead target position and a thrust command value in the rotation direction for the X-direction drive mechanism; Can normally detect the position, the normal-time gain is used, and the drive mechanism in the X-direction linear and rotational directions detected by all the X-direction position detectors is used as a feedback signal. The control device calculates the thrust command value in the rectilinear direction and the thrust command value in the rotation direction to the X-direction drive mechanism to control the position and orientation, and among the plurality of X-direction position detectors, If any of the X-direction position detectors becomes abnormal and the position cannot be detected, the current position data of the target position in the X and Y directions at regular intervals stored in the database storage memory is used. Is stored at the target position closest to the target position of all X
The difference data, which is the difference between the directional position detector and the target value in the X-direction linear direction, and the thrust command value to the drive mechanism in the rotation direction are read from the database storage memory, and the thrust command in the rotation direction of the X-direction drive mechanism is read. A thrust command value read from the database storage memory is given as a value, and the X-direction position detector in which no abnormality has occurred detects the current position in the straight traveling direction. The value obtained by subtracting the average value of the difference data is used as a feedback signal, and the abnormal-time gain, which enables optimal control in the straight-ahead direction by the X-direction position detector in which no abnormality has occurred, is used for control calculation in the drive mechanism control device. The control may be performed by giving a thrust command in the straight traveling direction to the X-direction drive mechanism that has not caused an abnormality.

【0035】また、上記ステージ制御方法または制御装
置において、全ての位置検出器が正常状態の場合には前
記駆動機構制御装置に目標位置を与え、前記ステージを
移動する際に、目標位置毎に前記データベース記憶工程
または前記データベース記憶メモリで記憶するデータを
常に更新し続けることが望ましく、前記駆動機構が複数
のリニアモータであって直進方向への推力が該複数のリ
ニアモータの推力の和で与えられ、回転方向の推力は複
数のリニアモータの内幾つかのリニアモータの推力の差
で与えることが望ましく、前記ガイド手段がエアベアリ
ングであることが好ましい。
In the above stage control method or control device, when all the position detectors are in a normal state, a target position is given to the drive mechanism control device, and when the stage is moved, the target position is set for each target position. It is desirable to constantly update the data stored in the database storage step or the database storage memory, and the driving mechanism is a plurality of linear motors, and the thrust in the straight traveling direction is given by the sum of the thrusts of the plurality of linear motors. Preferably, the thrust in the rotating direction is given by the difference between the thrusts of some linear motors among the plurality of linear motors, and the guide means is preferably an air bearing.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態及び作用】本発明は、可動方向であ
る1軸直進方向には自由にまた回転方向にはステージを
支持するガイドが強いバネ定数をもって拘束支持するよ
うなガイド構成で支持されたステージにおいて、複数の
レーザ測長器で一体で移動するステージ上の異なる場所
を観測点として可動方向の位置を測定し、同時に検出し
たこの複数の測長器の位置データの平均値で可動方向の
直進方向の位置を計測し、また同時に検出したこの複数
の測長器の位置データの差で回転方向の姿勢を計測し制
御するステージ構成とすることを特徴とすることができ
る。このような構成を持つステージにおいて、全ての位
置検出器を利用して制御する制御ゲインと、複数の位置
検出器の内どれか一つの位置検出器が検出不可能な異常
状態になった場合の直進方向の制御ゲインを記憶メモリ
に予め記憶する。更に、駆動機構制御装置に与えられる
直進方向の目標位置に関連づけて回転方向の推力指令と
各位置検出器で検出した位置から現在の目標位置を差し
引いた差分データをデータベースとして記憶し、複数の
位置検出器の内、一つが異常となった場合には記憶メモ
リから異常時のゲインを取り出してこのゲインで制御を
行い、また、目標位置に合わせて回転方向の推力指令と
各位置検出器の差分データを読み込んで、これをフィー
ドバック信号や推力指令に差し加えすることにより、複
数の位置検出器の内、一つの位置検出器の異常でステー
ジの制御を中止するのを防ぐことを特徴としてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a guide supporting a stage is freely supported in a direction of linear movement which is a movable direction and a guide supporting a stage in a rotational direction with a strong spring constant. In the stage, the position in the movable direction is measured by using different locations on the stage that move integrally with multiple laser length measuring devices as observation points, and the moving direction is determined by the average value of the position data of the multiple length measuring devices detected at the same time. The stage configuration measures the position in the rectilinear direction, and measures and controls the attitude in the rotational direction based on the difference between the position data of the plurality of length measuring devices detected at the same time. In a stage having such a configuration, a control gain for controlling using all the position detectors, and a case where any one of the plurality of position detectors is in an undetectable abnormal state. The control gain in the straight traveling direction is stored in the storage memory in advance. Further, the difference data obtained by subtracting the current target position from the rotational direction thrust command and the position detected by each position detector in relation to the target position in the straight traveling direction given to the drive mechanism control device is stored as a database, and a plurality of positions are stored. When one of the detectors becomes abnormal, the gain at the time of abnormality is taken out from the storage memory and control is performed with this gain.In addition, the thrust command in the rotational direction and the difference between each position detector and the target position are adjusted. By reading the data and adding it to the feedback signal or the thrust command, it is possible to prevent the stage control from being stopped due to an abnormality of one of the plurality of position detectors. .

【0037】このような方法を取る制御方法とすること
により、複数の位置検出器でどれか一つの位置検出器の
エラーでは制御を中止しないので、加工中にエラーが発
生してもエラー発生前と同じ位置と姿勢とで制御を行い
ながら減速停止や、多少精度が悪化しても良い粗加工な
らば、そのまま加工を続けることが可能となる。よって
加工時に加工工具と被加工物が接触している状態でレー
ザがエラーを起こしても制御を中止し、制御中止による
ステージの移動で加工工具や被加工物の破損を防ぐこと
が可能である。
By adopting a control method employing such a method, the control is not interrupted by an error of any one of the plurality of position detectors. In the case of rough machining in which deceleration stop is performed while controlling at the same position and attitude as described above, or rough machining which may slightly deteriorate accuracy, machining can be continued as it is. Therefore, it is possible to stop the control even if the laser causes an error in a state where the processing tool is in contact with the processing tool at the time of processing, and prevent the processing tool and the workpiece from being damaged by moving the stage due to the control stop. .

【0038】また、加工中常に差分データや回転方向の
推力指令値のデータを更新し続けることで、装置の熱変
形などの、長時間でガイドの誤差成分が変わる現象に関
しても、影響を最小限に押えることが可能である。
Further, by continuously updating the difference data and the data of the thrust command value in the rotating direction during machining, the influence of the error component of the guide changing over a long period of time, such as thermal deformation of the apparatus, can be minimized. It is possible to hold down.

【0039】また、本発明は、XYの2軸ステージでX
ステージが1軸の直進方向を可動方向とし、その他の回
転及び並進方向の動きを強いバネ定数をもって拘束する
ガイド手段によってY軸ステージに支持され、X方向の
直進方向に一体で移動するステージで、ステージ表面上
の異なる2カ所以上の場所を観測点として複数の位置検
出器で直進方向の位置を検出し、同時に検出した複数の
位置検出器の位置データの平均値を直進方向の移動量と
し、同時に検出した複数の位置検出器の位置データの差
でステージの回転方向の移動量として検出する複数のX
方向位置検出器を備える場合にも適用できる。
In the present invention, the X-axis and X-axis
The stage is supported by the Y-axis stage by a guide means for restraining the other rotation and translational movements with a strong spring constant with the one-axis straight-moving direction as a movable direction, and moves integrally in the X-directional straightening direction. Using two or more different locations on the stage surface as observation points, detecting the position in the straight direction with a plurality of position detectors, and using the average value of the position data of the plurality of position detectors detected simultaneously as the amount of movement in the straight direction, A plurality of Xs detected as a movement amount in the rotation direction of the stage based on a difference between position data of a plurality of position detectors detected at the same time.
The present invention is also applicable to a case where a direction position detector is provided.

【0040】このように、Yステージ上に搭載されるX
ステージでは、Yステージのガイドの精度の影響が回転
方向のデータに乗るので、XYステージのXステージの
制御においては、Xだけではなく、Y方向の目標位置に
関連づけてステージのデータベースの記憶をすることで
XYステージにも対処ができる。
As described above, the X mounted on the Y stage
In the stage, the influence of the accuracy of the guide of the Y stage is superimposed on the data in the rotation direction. Therefore, in the control of the X stage of the XY stage, the database of the stage is stored not only in the X direction but also in association with the target position in the Y direction. This can deal with the XY stage.

【0041】[0041]

【実施例】(第一の実施例)図1は本発明の第一の実施
例に係るステージ制御装置の構成図である。図1におい
て移動可能なステージであるXステージ1はエアベアリ
ングを用いたガイド2に支持されている。ガイド2によ
って支持されたXステージ1の可動方向5はX方向16
の正負の方向であり、この方向でXステージ1は移動可
能である。エアベアリングによる支持は可動部と固定部
の間に圧の高い空気層を作るものであって、可動方向は
空気層の上を可動部が滑る為、自由に移動可能であり、
可動方向以外は可動部と固定部が接触するまでは高いバ
ネ定数のバネで支持されているのに等しい。
FIG. 1 is a block diagram of a stage control device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an X stage 1 which is a movable stage is supported by a guide 2 using an air bearing. The movable direction 5 of the X stage 1 supported by the guide 2 is the X direction 16
The X stage 1 is movable in this direction. The support by the air bearing is to create a high pressure air layer between the movable part and the fixed part, and the movable direction is free to move because the movable part slides on the air layer,
Except for the movable direction, it is equivalent to being supported by a spring having a high spring constant until the movable part and the fixed part come into contact with each other.

【0042】リニアモータ1(LM1)は可動磁石部3
aと固定コイル部4aとで構成されており、リニアモー
タ2(LM2)は可動磁石部3bと固定コイル部4bと
で構成される。2本のリニアモータLM1とLM2の可
動磁石部3a及び3bはXステージ1に固定され、固定
コイル部4a及び4bに電流を流すことにより、それぞ
れX方向5に沿った可動方向に正負の推力を発生させ
る。LM1の可動磁石部3aとLM2の可動磁石3bが
Xステージ1を押す力は、それぞれの発生する推力の平
均値で可動方向5の直線方向に移動させ、推力の差によ
りヨーイング方向6にXガイド2のエアベアリングの可
動部と固定部の隙間の範囲で回転可能である。
The linear motor 1 (LM1) has a movable magnet 3
a linear motor 2 (LM2) includes a movable magnet unit 3b and a fixed coil unit 4b. The movable magnet portions 3a and 3b of the two linear motors LM1 and LM2 are fixed to the X stage 1, and by passing a current through the fixed coil portions 4a and 4b, positive and negative thrusts are generated in the movable direction along the X direction 5, respectively. generate. The force by which the movable magnet portion 3a of the LM1 and the movable magnet 3b of the LM2 push the X stage 1 is moved in the linear direction of the movable direction 5 by the average value of the generated thrusts, and the X guide is moved in the yawing direction 6 by the difference between the thrusts. The second air bearing can rotate within the range of the gap between the movable part and the fixed part.

【0043】反射ミラー7a及び7bは、Xステージ1
にリニアモータの可動磁石部3a及び3bを介して取り
付けられ、レーザ干渉計8a及び8bとの間にレーザ光
軸9a及び9bを通すことでレーザ光軸9aと9bの長
さの平均値でXステージ1の可動方向5の直線方向の移
動量を測定し、差でXステージ1のヨーイング方向6の
回転量を測定する。
The reflection mirrors 7a and 7b are connected to the X stage 1
Is attached to the linear motor via movable magnet portions 3a and 3b of the linear motor, and passes through the laser optical axes 9a and 9b between the laser interferometers 8a and 8b, so that the average length of the laser optical axes 9a and 9b is X. The amount of movement of the stage 1 in the linear direction of the movable direction 5 is measured, and the difference is used to measure the amount of rotation of the X stage 1 in the yawing direction 6.

【0044】レーザ干渉計8aと8bで計測される信号
は、レーザ測長器位置カウンタ10a及び10bで距離
のデータに換算され、図1において破線で囲んで示した
制御装置11内の制御演算手段であるDSP12に制御
のフィードバック信号として検出される。また、レーザ
測長器位置カウンタ10a及び10bは、レーザ干渉計
8a及び8bで検出されるレーザ光が正常に干渉した正
常なデータを与えるものであるか、エラー(異常)状態
であるかをもDSP12に伝達する。DSP12は、レ
ーザ光軸9aと9bの長さの変化からXステージ1の可
動方向5の直進方向移動量とヨーイング方向6の姿勢を
検出する。
The signals measured by the laser interferometers 8a and 8b are converted into distance data by the laser length measuring device position counters 10a and 10b, and the control calculation means in the control device 11 enclosed by a broken line in FIG. Is detected by the DSP 12 as a feedback signal for control. Further, the laser length measuring device position counters 10a and 10b determine whether the laser light detected by the laser interferometers 8a and 8b gives normal data that interferes normally or is in an error (abnormal) state. The signal is transmitted to the DSP 12. The DSP 12 detects the amount of movement of the X stage 1 in the movable direction 5 and the attitude in the yawing direction 6 from the change in the length of the laser optical axes 9a and 9b.

【0045】駆動機構を制御する制御装置11にはDS
P12と接続された記憶手段であるゲイン記憶用メモリ
13とデ―タベースの記憶手段である補正データベース
用メモリ14の2系統の記憶メモリを持つ。DSP12
はレーザが正常であるか否かの判断でゲイン記憶用メモ
リ13内で記憶された制御ゲインを切り替え、LM1及
びLM2への推力指令を選択された制御ゲインである演
算式及び係数で計算し、指令する。
The control device 11 for controlling the driving mechanism includes DS
It has two storage memories, a gain storage memory 13 connected to P12 and a correction database memory 14 which is a database storage means. DSP12
Switches the control gain stored in the gain storage memory 13 by determining whether the laser is normal or not, and calculates a thrust command to LM1 and LM2 using an arithmetic expression and a coefficient that are the selected control gain, Command.

【0046】補正データベース用メモリ14には、Xス
テージ1の一定間隔(例えば1mm)毎の直進方向の目
標位置に関連づけてLM1及びLM2への推力指令値の
差及びレーザ1及びレーザ2と直進方向目標値から差し
引いた値が記憶される。LM1及びLM2の電流アンプ
15a及び15bは、DSP12からの推力指令を受け
取り、電流値の増減でLM1及びLM2の推力を変更す
る。
The correction database memory 14 stores the difference between the thrust command values to the LM1 and LM2 in relation to the target positions in the straight direction at regular intervals (for example, 1 mm) of the X stage 1 and the laser and laser 2 in the straight direction. The value subtracted from the target value is stored. The current amplifiers 15a and 15b of LM1 and LM2 receive the thrust command from the DSP 12, and change the thrust of LM1 and LM2 by increasing or decreasing the current value.

【0047】図2及び図3は本発明の第一の実施例にお
けるステージ制御方法を示したフローチャートである。
ステップ201の「準備処理スタート」は、ステージを
移動させ、加工を行う前段階で行う処理のスタートを示
す。
FIGS. 2 and 3 are flowcharts showing a stage control method according to the first embodiment of the present invention.
“Preparation processing start” in step 201 indicates the start of processing performed before moving the stage and performing processing.

【0048】ステップ202の「レーザ1及び2の両方
を用いた位置及びヨーイング制御ゲイン決定」は、図1
で示した二つの位置検出手段であるレーザ測長器の制御
で使用するレーザ測長器全てを使用した位置及び姿勢の
制御ゲインである制御演算式及びその係数を決定し、本
実施例のゲイン記憶用メモリ13に記憶する処理であ
る。
Step 202 "determination of position and yawing control gain using both lasers 1 and 2"
The control calculation formula and its coefficient, which are the control gains of the position and orientation using all the laser length measuring devices used in the control of the laser length measuring device as the two position detecting means, are determined, and the gain of this embodiment is determined. This is a process of storing in the storage memory 13.

【0049】ステップ203の「 レーザ1のみを用いた
位置制御ゲイン決定」は、二つの検出器であるレーザ測
長器の内レーザ2を使用せず、レーザ1のみを使用して
直進方向の制御のみを行う制御ゲインを決定し、ゲイン
記憶用メモリ13に記憶する処理である。
In step 203, "determination of position control gain using only laser 1" is performed by using only laser 1 without using laser 2 of the two laser length measuring devices in the straight-ahead direction. This is a process of determining a control gain for performing only the control gain and storing the control gain in the gain storage memory 13.

【0050】ステップ204の「レーザ2のみを用いた
位置制御ゲインの決定」は、ステップ202とは逆にレ
ーザ2のみを使用して直進方向の制御のみを行う制御ゲ
インを決定し、ゲイン記憶用メモリ13に記憶する処理
である。
The "determination of position control gain using only laser 2" in step 204 is the reverse of step 202, in which a control gain for performing only control in the straight traveling direction using only laser 2 is determined. This is processing to be stored in the memory 13.

【0051】ステップ205の「目標位置の一定間隔△
X=1mm毎の回転方向目標値決定」は、補正データベ
ース用メモリ14で記憶する直進方向の目標位置の間隔
を1mmに決定し、この目標位置毎の回転方向の目標位
置を決定するものであり、ガイド2に沿って可動方向に
移動する際に、ガイド2の曲がりによりXステージ1が
微少に回転するのを防ぐ目標値を設定する。回転方向の
目標値は、ガイド2の剛性にLMの推力が負けない範囲
でできる限りXステージ1がヨーイング方向に傾かない
目標値を直線方向の一定間隔毎の位置で規定し決定す
る。
Step 205: “Constant interval of target position △
"X = 1 rotation direction target value determination" is to determine the interval between the target positions in the rectilinear direction stored in the correction database memory 14 to be 1 mm and determine the target position in the rotation direction for each target position. When moving in the movable direction along the guide 2, a target value is set to prevent the X stage 1 from slightly rotating due to bending of the guide 2. The target value in the rotation direction is determined and determined at a position at regular intervals in the linear direction so that the X stage 1 is not inclined in the yawing direction as much as possible within a range in which the thrust of the LM is not inferior to the rigidity of the guide 2.

【0052】ステップ206の「目標位置を一定間隔△
X=1mm刻みに変更して正常ゲインでステージを移
動。制御装置により直進方向及び回転方向の目標値にス
テージ制御」ではXステージ1の制御を制御用の位置検
出器が全て正常状態で制御する制御ゲインを用いて制御
している状態であり、Xステージ1の直進方向の目標値
を変更してXステージ1を移動させる。直進方向の目標
値を一定間隔である△X=1mm刻みに行い、この際に
回転方向の目標位置も与えることで、制御装置11はX
ステージ1を目標位置に目標の姿勢で移動させる制御を
する。
In step 206, "set the target position at a constant interval.
Move the stage with normal gain by changing to X = 1mm increments. The “stage control to target values in the straight-ahead direction and the rotation direction by the control device” is a state in which the control of the X stage 1 is controlled using a control gain that all the control position detectors control in a normal state. The X stage 1 is moved by changing the target value in the straight traveling direction of No. 1. The target value in the straight traveling direction is set at intervals of △ X = 1 mm, which is a constant interval, and the target position in the rotation direction is also given at this time.
Control is performed to move the stage 1 to a target position in a target posture.

【0053】ステップ207の「一定間隔毎のLM1及
び2の差分の推力指令値のDC成分を差分推力指令値と
して記憶メモリに記憶」では、移動した直進方向の目標
位置で制御を行う。制御中は常にLM1及びLM2への
推力指令値を算出しつつ制御を行うが、このLM1及び
LM2への推力指令値の差をローパスフィルタ等を通す
ことで指令値のDC成分に近い値を算出し、この推力指
令値を現在の直進方向の目標位置に関連づけて補正デー
タベース用メモリ14に記憶する。
In step 207, "the DC component of the thrust command value of the difference between LM1 and LM2 at regular intervals is stored in the storage memory as the difference thrust command value", the control is performed at the target position in the direction of movement. During the control, the control is always performed while calculating the thrust command values to LM1 and LM2. The difference between the thrust command values to LM1 and LM2 is passed through a low-pass filter or the like to calculate a value close to the DC component of the command value. Then, the thrust command value is stored in the correction database memory 14 in association with the current target position in the straight traveling direction.

【0054】ステップ208の「一定間隔毎のレーザ1
及び2の位置データのDC成分を算出し、それぞれ直進
方向目標位置を差し引いた後、差分データとして記憶用
メモリに記憶」では、制御中には制御の誤差を生じるの
で、常にレーザ1及びレーザ2で検出される位置データ
は変動している位置データをローパスフィルタ等でフィ
ルタリングし、DC成分に近い値を算出する。算出され
たDC成分から現在の直進方向の目標値を差し引いた差
分データを算出する。このレーザ1及びレーザ2の差分
データを補正データベース用メモリ14に現在の直進方
向の目標位置に関連づけて記憶する。
In step 208, “Laser 1 at regular intervals”
And 2 are calculated, and after subtracting the target position in the rectilinear direction, and stored in the storage memory as difference data, a control error occurs during control. The position data detected in step (1) is obtained by filtering the fluctuating position data with a low-pass filter or the like and calculating a value close to the DC component. Difference data is calculated by subtracting the current target value in the straight traveling direction from the calculated DC component. The difference data between the laser 1 and the laser 2 is stored in the correction database memory 14 in association with the current target position in the straight traveling direction.

【0055】ステップ209の「直進方向の有効ストロ
ーク内を一定間隔毎に全て移動し、データを記憶し終わ
った?」では、Xステージ1を有効範囲内で一定間隔毎
に移動させ、ステップ206〜208までを行い、この
処理が全て終了したかの分岐の処理であり、有効範囲内
が終了するまでは、一定間隔△X=1mm刻みでXステ
ージ1を移動させ、ステップ205〜207が終了する
まで行う。
In step 209, "Is all moving within the effective stroke in the straight-ahead direction at regular intervals and storing data?", The X stage 1 is moved at regular intervals within the effective range. Steps 208 to 207 are performed to determine whether all the processes have been completed. The X stage 1 is moved at regular intervals of 一定 X = 1 mm until the effective range is completed, and steps 205 to 207 are completed. Do until.

【0056】ステップ210の「準備処理終了」は加工
前の準備処理の終了である。ステップ211の「制御ル
ーティンスタート」はXステージ1を加工動作で移動さ
せる場合のサンプリング間隔毎の処理のスタートを示
す。ステップ212の「サンプリング時間?」は制御演
算器であるDSP12内で制御処理を行うサンプリング
時間であるかをチェックし、サンプリング時間を待つ処
理である。
"End of preparation processing" in step 210 is the end of preparation processing before processing. “Control routine start” in step 211 indicates the start of processing at each sampling interval when the X stage 1 is moved by the processing operation. “Sampling time?” Of step 212 is a process of checking whether or not the sampling time for performing the control processing in the DSP 12 as the control arithmetic unit and waiting for the sampling time.

【0057】ステップ213の「直進方向目標位置の直
線目標値と回転方向目標値の回転目標値とを現在の目標
値として受け取る」はサンプリング間隔毎の直線方向の
目標値である直線目標値と回転方向の目標値である回転
目標値を制御装置の更に上位の演算装置から受け取る処
理である。
"Receiving the linear target value of the target position in the rectilinear direction and the rotational target value of the rotational direction target value as the current target value" in step 213 is the linear target value which is the linear target value for each sampling interval and the rotation. This is a process of receiving a rotation target value, which is a target value in the direction, from a higher-order arithmetic device of the control device.

【0058】ステップ214の「レーザ1とレーザ2は
正常?」は、本発明の第一の実施例である図1で示した
様に2本のレーザ測長器でXステージ1の直線方向の位
置及び回転方向の姿勢を検出しているが、このレーザ2
本の内、どちらかのレーザが干渉しない等のエラーを発
生しているかどうかの判断処理である。
In the step 214, "Is laser 1 and laser 2 normal?", As shown in FIG. 1, which is the first embodiment of the present invention, the two laser length measuring devices are used in the linear direction of the X stage 1. Although the position and orientation in the rotation direction are detected, this laser 2
This is a process of judging whether or not an error such as interference of one of the lasers in the book has occurred.

【0059】ステップ215の「レーザ1及び2の位置
データ1及び2測定」はステップ214で位置検出器で
あるレーザ1とレーザ2が共に正常である場合に選択さ
れる処理である。複数の位置検出手段である検出器とし
てのレーザ1及びレーザ2が正常であるので、その両方
の位置検出器から同時に現在位置を測定する。レーザ1
及び2で測定した位置データを位置データ1及び2とす
る。
"Measurement of position data 1 and 2 of lasers 1 and 2" in step 215 is a process selected in step 214 when both lasers 1 and 2 which are position detectors are normal. Since the lasers 1 and 2 as detectors, which are a plurality of position detecting means, are normal, the current position is measured simultaneously from both of the position detectors. Laser 1
The position data measured in steps 2 and 3 are referred to as position data 1 and 2.

【0060】ステップ216の「位置データ1及び2を
フィードバック信号とし、現在の直進目標値及び回転目
標値で、正常ゲインを使用し、制御演算を行い、LM1
及び2の推力指令1及び2を算出」では、正常ゲインで
あるレーザ1及びレーザ2を検出系とする制御演算式と
その係数データを用いて、位置データ1及び位置データ
2をフィードバック信号として制御演算を行う。この時
の目標値はステップ213で読み込んだものであり、L
M1及びLM2に対する推力指令1及び推力指令2を制
御演算で算出する。
In step 216, "the position data 1 and 2 are used as feedback signals, the current straight target value and the rotation target value are used as normal gains, control calculations are performed, and LM1
In the calculation of the thrust commands 1 and 2 of "1 and 2", the position data 1 and the position data 2 are controlled as feedback signals by using a control operation formula using the laser 1 and the laser 2 which are normal gains as a detection system and their coefficient data. Perform the operation. The target value at this time is the value read in step 213, and L
The thrust command 1 and the thrust command 2 for M1 and LM2 are calculated by control calculation.

【0061】ステップ217の「算出した推力指令をL
M1及び2に出力し、直進方向位置及び回転方向姿勢を
制御」では、図1で説明したLM用電流アンプ15a,
15bに推力指令を与え、LM1及びLM2で推力を発
生させる。推力指令はXステージ1を直進方向及び回転
方向の目標値に制御する為のものであり、これによりX
ステージ1の位置決め制御が行われる。
In step 217, "the calculated thrust command is set to L
M1 and M2 to control the position in the straight direction and the attitude in the rotation direction ”.
A thrust command is given to 15b, and thrust is generated by LM1 and LM2. The thrust command is for controlling the X stage 1 to target values in the straight traveling direction and the rotating direction.
The positioning control of the stage 1 is performed.

【0062】ステップ218の「位置データ1及び2か
ら直進目標値を差し引いた差分データを算出し、ローパ
スフィルタでDC成分抽出」ではステップ214で検出
した位置データ1及び位置データ2をステップ213で
与えられた現在の直進目標値で引く。算出された差分デ
ータはローパスフィルタでフィルタリングしDC成分に
近い値を算出する。
In step 218 “calculating difference data obtained by subtracting the straight-ahead target value from position data 1 and 2 and extracting DC components with a low-pass filter”, position data 1 and position data 2 detected in step 214 are given in step 213. Subtract with the current straight ahead target value. The calculated difference data is filtered by a low-pass filter to calculate a value close to the DC component.

【0063】ステップ219の「推力指令1−推力指令
2の回転方向推力指令を算出し、ローパスフィルタでD
C成分抽出」では、リニアモータLM1及びLM2に対
する個々の指令推力指令1及び推力指令2の差を算出す
ることで、回転方向の推力指令値を算出する。更にこの
回転方向推力指令をローパスフィルタでフィルタリング
し、DC成分に近い値を算出する。
In step 219, “the thrust command 1—the thrust command 2 in the rotational direction is calculated, and D
In the “C component extraction”, the difference between the individual command thrust commands 1 and 2 for the linear motors LM1 and LM2 is calculated to calculate the thrust command value in the rotation direction. Further, this rotation direction thrust command is filtered by a low-pass filter to calculate a value close to the DC component.

【0064】ステップ220の「目標位置≧現在の直進
目標値―△X/2、目標位置<現在の直進目標値―△X
/2、なる目標位置のデータとして差分データ、回転方
向推力データのDC成分をメモリに記憶」では現在の直
進目標値に一番近い△X=1mm間隔の目標位置を算出
し、この目標位置に関連づけて、ステップ218及びス
テップ219で算出した位置の差分データと回転方向の
推力指令値のDC成分を補正データベース用メモリ14
に記憶する。
In step 220, “target position ≧ current straight target value−ΔX / 2, target position <current straight target value−ΔX”
/ 2, the difference data and the DC component of the rotational direction thrust data are stored in the memory as the data of the target position of "/ 2, the target position at the interval of △ X = 1 mm closest to the current straight target value is calculated. In association with this, the difference data of the position calculated in steps 218 and 219 and the DC component of the thrust command value in the rotation direction are stored in the correction database memory 14.
To memorize.

【0065】ステップ221の「制御中止?」は制御を
終了するかどうかの判断であり、処理を中止しない場合
には、ステップ212に戻り、終了する場合にはステッ
プ222の「処理ルーティン終了」で終了する。
"Stop control?" In step 221 is for judging whether or not to end the control. If the process is not to be stopped, the process returns to step 212. If the process is to be ended, the process is terminated by "end of process routine" in step 222. finish.

【0066】ステップ223の「レーザ1の位置データ
1測定」では、ステップ214の「レーザ1とレーザ2
は正常?」の分岐処理においてレーザ2のみ異常であ
り、レーザ1のみにより位置データが検出できる状態に
てレーザ1の位置データである位置データ1を測定す
る。
In step 223 “measurement of position data 1 of laser 1”, in step 214 “laser 1 and laser 2
Is normal? In the branching process of [1], only the laser 2 is abnormal, and the position data 1 as the position data of the laser 1 is measured in a state where the position data can be detected only by the laser 1.

【0067】ステップ224の「現在の直進目標値を間
に含み、△X*N[Nは自然数]で与えられるNからN
−1又はN+1で与えられる二つの目標位置における差
分推力指令及び、位置の差分データ1を記憶メモリより
取り出し」では、ステップ213で与えられた直線目標
値が補正データベース用メモリ14に記憶されている△
X毎の目標位置とその次の△X毎の目標位置のどの間に
含まれているかを検索し、現在直進目標値が△X*N
[Nは自然数]の値ならばそのデータを、また現在の直
進目標値を間に挟み一番近い二つの目標位置のデータを
補正データベース用メモリ14から読み込む。
Step 224: “N to N including the current straight-ahead target value and given by △ X * N [N is a natural number]
In “fetching the difference thrust command at the two target positions given by −1 or N + 1 and the difference data 1 of the position from the storage memory”, the linear target value given at step 213 is stored in the correction database memory 14. △
A search is made between the target position for each X and the next target position for each △ X, and the current straight target value is △ X * N
If the value of [N is a natural number], the data is read from the correction database memory 14 and the data of the two closest target positions with the current straight target value in between.

【0068】ステップ225の「メモリより取り出し
た、差分データ1及び差分推力指令を目標位置N及びN
−1又はN+1間で補間し、現在の目標位置における差
分データ1及び差分推力を算出」では、現在の直進目標
値が△X*N[Nは自然数]の値ならば、ステップ22
4における処理で記憶メモリから読み込んだ差分データ
1と差分推力指令値をそのまま使用する。一定間隔△X
毎の目標位置の間の場合にはその両端の目標位置で差分
データ1と差分推力値を補間し、現在の直進目標値にお
ける差分データ1と差分推力指令値を算出する。
In step 225, “difference data 1 and difference thrust command taken out of the memory are stored in the target positions N and N
Calculating the difference data 1 and the difference thrust at the current target position by interpolating between −1 or N + 1 ”, if the current straight-ahead target value is a value of △ X * N [N is a natural number], step 22
4, the difference data 1 and the difference thrust command value read from the storage memory are used as they are. Fixed interval △ X
In the case of between the target positions, the differential data 1 and the differential thrust value are interpolated at the target positions at both ends, and the differential data 1 and the differential thrust command value at the current straight target value are calculated.

【0069】ステップ226の「位置データ1−差分デ
ータ=現在位置、として現在位置算出」は、ステップ2
23で読み込んだ位置データ1からステップ224で算
出した差分データ1を引いたデータを直進方向の現在位
置として算出する。これは、Xステージ1が回転方向に
傾いているため、位置データ1がそのまま現在位置では
ないので、予め測定しておいた回転方向の影響を考慮し
た処理である。
The “position data 1−difference data = current position, current position calculation” in step 226 is the same as step 2
Data obtained by subtracting the difference data 1 calculated in step 224 from the position data 1 read in 23 is calculated as the current position in the straight traveling direction. Since the position data 1 is not the current position as it is because the X stage 1 is tilted in the rotation direction, this is a process considering the influence of the rotation direction measured in advance.

【0070】ステップ227の「位置データ1−位置の
差分データをフィードバック信号とし、現在の直進目標
値で、レーザ1のみを利用するゲインを使用し制御演算
を行いLM1及び2の合計推力指令を算出」では、ステ
ップ226における処理で算出した現在位置で予めゲイ
ン記憶用メモリ13に記憶しておいたレーザ1のみを利
用する直進方向の位置制御のゲインである制御演算式と
その係数を用いて位置制御の演算を制御装置11で行
い、LM1とLM2に対する合計推力指令値を算出す
る。
In step 227, "position data 1-position difference data is used as a feedback signal, and control calculation is performed using the gain using only laser 1 with the current straight target value to calculate the total thrust command of LM1 and LM2. ”, The position is calculated by using the control operation formula, which is the gain of the position control in the straight ahead direction using only the laser 1 previously stored in the gain storage memory 13 at the current position calculated in the process of step 226, and the coefficient thereof. The control operation is performed by the control device 11, and the total thrust command value for LM1 and LM2 is calculated.

【0071】ステップ228の「合計推力指令=LM1
推力+LM2推力、差分の推力指令=LM1推力−LM
2推力、なるLM1、2推力を算出」では、前記ステッ
プ227で算出したLM1及びLM2に対する合計推力
指令値をLM1とLM2に割り振る際に、ステップ22
5で算出した差分推力指令の分だけ推力差が出るように
LM1とLM2への推力指令を割り振りする。
In step 228, “Total thrust command = LM1”
Thrust + LM2 thrust, difference thrust command = LM1 thrust-LM
"Calculate LM1 and LM2, which are 2 thrusts", in allocating the total thrust command values for LM1 and LM2 calculated in step 227 to LM1 and LM2,
The thrust commands to LM1 and LM2 are allocated so that a thrust difference is obtained by the difference thrust command calculated in step 5.

【0072】ステップ229の「算出した推力指令をL
M1及び2に出力し位置を制御、回転方向はガイド部剛
性とLM推力でバランス」では、ステップ228におけ
る処理で算出したLM1,LM2への推力をそれぞれ与
え、リニアモータLM1及びLM2の推力で直進位置方
向を制御する。回転方向はLM1とLM2へ与えた差分
推力指令とガイド部の剛性とでバランスさせ、回転方向
の姿勢を変えずに直進方向の位置を制御する。
In step 229, "the calculated thrust command is set to L
In M1 and M2, the position is controlled and the rotation direction is balanced by the guide portion rigidity and the LM thrust. In the case of "the thrust to the LM1 and LM2 calculated in the process in step 228, respectively, the linear motors LM1 and LM2 travel straight. Control the position and orientation. The rotation direction is balanced by the difference thrust command given to LM1 and LM2 and the rigidity of the guide portion, and the position in the straight traveling direction is controlled without changing the posture in the rotation direction.

【0073】ステップ230からステップ236はレー
ザ1とレーザ2を入れ替える以外はステップ223〜ス
テップ228と同じ処理である。ステップ237の「非
常停止ルーティンヘ移行」はステップ214でチェック
及び判断した結果、レーザ1及びレーザ2の両方共エラ
ーが発生している場合の処理であり、この場合には制御
を続けることは不可能な為、別に例えば制御を中止し、
メカニカルなブレーキでXステージ1を保持するような
非常停止ルーティンに移行する。
Steps 230 to 236 are the same as steps 223 to 228 except that laser 1 and laser 2 are interchanged. “Transition to emergency stop routine” in step 237 is a process in the case where an error has occurred in both laser 1 and laser 2 as a result of the check and determination in step 214. In this case, control is not continued. Because it is possible, for example, separately suspend control,
The routine shifts to an emergency stop routine in which the X stage 1 is held by a mechanical brake.

【0074】(第二の実施例)Xステージを支持するガ
イドがYステージの構造部材であり、YステージがY方
向に移動することによりXステージもY方向に移動する
X−Yステージにおいて本発明を適用する場合、Xステ
ージの回転方向の姿勢にはYステージのガイドの影響も
乗ることになる。この為、YステージをY方向に移動可
能とするYガイドが曲がっている場合、Xステージの回
転方向の姿勢を補正するための目標値はX−Y平面のそ
れぞれのポイントのデータとして与えられる。
(Second Embodiment) The present invention is applied to an XY stage in which the guide supporting the X stage is a structural member of the Y stage, and the X stage moves in the Y direction when the Y stage moves in the Y direction. Is applied, the attitude of the X stage in the rotation direction is influenced by the guide of the Y stage. Therefore, when the Y guide that enables the Y stage to move in the Y direction is bent, a target value for correcting the attitude of the X stage in the rotation direction is given as data of each point on the XY plane.

【0075】そこで、第二の実施例は、第一の実施例で
はX方向の直進方向目標値のみに関連づけて測定した位
置の差分データと差分推力指令を使用したのに対して、
X方向及びY方向の直進方向目標値に関連づけて測定し
た位置の差分データと差分推力指令を使用する。
Therefore, in the second embodiment, the difference data and the difference thrust command of the position measured in relation to only the target value in the straight ahead direction in the X direction are used in the first embodiment.
The difference data and the difference thrust command of the position measured in relation to the target values in the X and Y directions are used.

【0076】図4及び図5に本発明の第二の実施例にお
ける制御のフローチャートを示す。図4において、図2
と異なる処理はステップ301でX−Y平面を一定間隔
△X=1mm、△Y=1mm毎でメッシュを切り、それ
ぞれのポイント毎の回転方向目標位置を決定する。ステ
ップ301〜ステップ305では、X−Y平面のステー
ジ有効ストローク内を△X=1mm、△Y=1mm毎に
移動し、データベースを作成する。
FIGS. 4 and 5 show flowcharts of control in the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, FIG.
In the processing different from the above, in step 301, the mesh is cut at regular intervals △ X = 1 mm and △ Y = 1 mm in the XY plane, and the rotational direction target position for each point is determined. In steps 301 to 305, a database is created by moving the stage within the effective stroke of the XY plane every ΔX = 1 mm and ΔY = 1 mm.

【0077】図5におけるステップ306では、目標位
置のデータベースの更新方法が、第一の実施例のステッ
プ219においてXの直進方向のみに関連づけたのと異
なり、X及びYの直進方向目標値に関連づけた。
In step 306 in FIG. 5, the method of updating the database of the target position is different from the method in step 219 in the first embodiment in that the method is related only to the straight ahead direction of X, and is related to the target values of X and Y in the straight ahead direction. Was.

【0078】ステップ307及びステップ309では、
現在のX、及びYの直進目標値がX−Y平面をメッシュ
に分けたどの△X、△Yの最小メッシュに含まれるかを
判断し、そのメッシュの四隅の4点の差分データ及び差
分推力指令を補正データベース用メモリ14から読み込
む。
In steps 307 and 309,
It is determined which current X and Y straight-ahead target values are included in the minimum mesh of △ X and XY obtained by dividing the XY plane into meshes, and differential data and differential thrust of four points at four corners of the mesh are determined. The command is read from the correction database memory 14.

【0079】ステップ308及びステップ310では、
現在のX、及びYの直進方向の目標位置とその直進の目
標値を含む目標値のメッシュの四隅の4点との距離から
差分データ及び差分の推力指令を補間し、現在のX、及
びYの直進方向の直進目標値での差分データ及び差分推
力指令を算出する。他のステップについては第一の実施
例と同じ処理となる。
In steps 308 and 310,
The difference data and the thrust command of the difference are interpolated from the current distance between the current target positions in the X and Y straight directions and the four corners of the target value mesh including the straight target values, and the current X and Y values are calculated. The differential data and the differential thrust command at the straight target value in the straight traveling direction are calculated. Other steps are the same as those in the first embodiment.

【0080】以上の処理をすることで、X−Y平面を移
動するXステージにおいて、複数の位置検出器の内、一
つが異常となっても、姿勢を急激に変化することなくス
テージを制御しつつ移動することが可能となる。
By performing the above processing, in the X stage moving on the XY plane, even if one of the plurality of position detectors becomes abnormal, the stage can be controlled without suddenly changing the posture. It is possible to move while moving.

【0081】図6は本発明を応用したXYステージの機
構の一例を示す斜視図である。図6においてXステージ
401はステージ移動機構のステージ可動部であり、X
ステージ401はXYガイド404に対しエアベアリン
グ(図示していない)によって、X軸方向419とY軸
方向420で表現されるX−Y平面上を移動する際には
摩擦が生じないように、上下方向で支持される。更にX
ステージ401は、Yステージ402のXステージガイ
ド403に対しエアベアリング(図示していない)によ
り支持されており、Yステージ402上をX軸方向41
9の駆動方向に移動可能である。X軸方向以外の動きに
対してはエアベアリングは可動部と固定部のガイド面と
の間(数マイクロメータ)の空気層によって支持されて
おり、ベアリング内で構造物である可動部と固定部が接
触しない数マイクロメータの隙間の間隔を変更する範囲
であれば非常に強いバネを介して支持しているのと等し
く、接触しない隙間の範囲であればX軸方向以外に微少
(ガイド部で数マイクロメータ以内)での動きは可能で
ある。
FIG. 6 is a perspective view showing an example of an XY stage mechanism to which the present invention is applied. In FIG. 6, an X stage 401 is a stage movable portion of a stage moving mechanism,
The stage 401 is moved up and down by an air bearing (not shown) with respect to the XY guide 404 so that friction does not occur when moving on the XY plane represented by the X-axis direction 419 and the Y-axis direction 420. Supported in the direction. Further X
The stage 401 is supported by an air bearing (not shown) with respect to the X stage guide 403 of the Y stage 402, and moves on the Y stage 402 in the X-axis direction 41.
9 can be moved in the driving direction. For movements other than in the X-axis direction, the air bearing is supported by an air layer (several micrometers) between the movable part and the guide surface of the fixed part. If it is within the range of changing the gap of several micrometers that does not touch, it is equivalent to supporting through a very strong spring. Movement within a few micrometers) is possible.

【0082】Xステージ401の駆動手段である駆動機
構は、Xリニアモータ可動磁石部406a及び406b
とXリニアモータ固定コイル部407a及び407bか
ら構成されるリニアモータである。Xリニアモータ可動
磁石部406a及び406bはXステージ401の重心
を通る線分上で重心から等距離の場所でXステージ40
1を押すように固定し、Xリニアモータ固定コイル部4
07a及び407bはYステージ402に固定し、Xリ
ニアモータ可動磁石部406aとXリニアモータ固定コ
イル部407aの組合せとXリニアモータ可動磁石部4
06bとXリニアモータ固定コイル部407bの組合せ
でそれぞれがXステージ401のX軸方向の駆動力を与
えることが可能であり、2本のリニアモータでXステー
ジ401の重心を押すような配置となる。また、その推
力配分を変えることでXステージ401の重心を中心に
Z軸421回りの回転方向の力を加えることもでき、Y
ステージ402からXステージ401を支持するエアベ
アリングの隙間を変化させて、微少な範囲(マイクロラ
ジアン程度)で、Xステージ401をZ軸421回りに
回転することができるように配置している。
The driving mechanism, which is the driving means of the X stage 401, includes the X linear motor movable magnet portions 406a and 406b.
And an X linear motor fixed coil unit 407a and 407b. The X linear motor movable magnets 406a and 406b are positioned on the line passing through the center of gravity of the X stage 401 and at an equal distance from the center of gravity of the X stage 40.
1 is fixed so as to be pushed, and the X linear motor fixed coil section 4
07a and 407b are fixed to the Y stage 402, and the combination of the X linear motor movable magnet section 406a and the X linear motor fixed coil section 407a and the X linear motor movable magnet section 4 are fixed.
06b and the X linear motor fixed coil portion 407b can each provide a driving force in the X-axis direction of the X stage 401, so that the two linear motors push the center of gravity of the X stage 401. . Further, by changing the distribution of the thrust, a force in the rotation direction about the Z axis 421 around the center of gravity of the X stage 401 can be applied.
The gap between the stage 402 and the air bearing that supports the X stage 401 is changed so that the X stage 401 can be rotated around the Z axis 421 within a small range (about micro radians).

【0083】制御用位置検出器は、Xステージ反射ミラ
ー410a及び410bとX干渉計414a及び414
bから構成され、Xステージ反射ミラー410a,41
0bとそれぞれ対応するX干渉計414a,414bと
の間に測長用のレーザ光であるXレーザ光軸415a及
び415bを通し、反射ミラー410a,410bと干
渉計414a,414b間の距離の変移量を測定するこ
とでXステージ401の位置を測定するレーザ測長器で
ある。Xレーザ光軸415aは、X軸419の方向と平
行でX干渉計414aが取り付けられたYステージ40
2を基準にXステージ反射ミラー410aまでの距離の
変化を測定する。Xレーザ光軸415bもX軸419の
方向と平行でX干渉計414bを取り付けたYステージ
402を基準にX反射ミラー410bまでの距離の変化
を測定する。Xステージ反射ミラー410a及び410
bは、Xレーザ光軸415a及び415bを反射する点
を結ぶ線分を仮定すると、Xステージ可動部の重心を通
る線分で、重心で2等分される関係となるよう配置す
る。このように配置することで、Xステージ反射ミラー
410a及びX干渉計414a間と、Xステージ反射ミ
ラー410b及びX干渉計414b間のそれぞれの位置
の変化を検出することにより、Yステージ402を基準
としてXステージ401重心部分のX軸419の方向の
移動量とXステージ401のZ軸421回りの回転を測
定出来るように配置している。
The control position detector is composed of X stage reflection mirrors 410a and 410b and X interferometers 414a and 414
b, X-stage reflecting mirrors 410a, 41
0b and the corresponding X interferometers 414a and 414b pass the X laser optical axes 415a and 415b, which are the laser beams for length measurement, respectively, and shift the distance between the reflection mirrors 410a and 410b and the interferometers 414a and 414b. Is a laser length measuring device that measures the position of the X stage 401 by measuring. The X laser beam axis 415a is parallel to the direction of the X axis 419, and the Y stage 40 on which the X interferometer 414a is mounted.
The change in the distance to the X-stage reflection mirror 410a is measured based on the reference number 2. The X laser beam axis 415b is also parallel to the direction of the X axis 419, and measures the change in distance to the X reflection mirror 410b with reference to the Y stage 402 on which the X interferometer 414b is mounted. X stage reflection mirrors 410a and 410
Assuming that a line segment connects points reflecting the X laser optical axes 415a and 415b, b is a line segment passing through the center of gravity of the X stage movable portion, and is arranged so as to be bisected by the center of gravity. By arranging in this manner, changes in the respective positions between the X-stage reflecting mirror 410a and the X interferometer 414a and between the X-stage reflecting mirror 410b and the X interferometer 414b are detected. The X stage 401 is arranged so that the amount of movement of the center of gravity of the X stage 401 in the direction of the X axis 419 and the rotation of the X stage 401 about the Z axis 421 can be measured.

【0084】Yステージ402の駆動手段である駆動機
構は、Yリニアモータ可動磁石部408a及び408b
と、Yリニアモータ固定コイル部409a及び409b
とから構成されるリニアモータである。Yリニアモータ
固定コイル部409a及び409bは、Yガイド405
a及び405bに固定し、Yリニアモータ可動磁石部4
08a及びYリニアモータ固定コイル部409aの組合
せと、Yリニアモータ可動磁石部408b及びYリニア
モータ固定コイル部409bの組合せとで、それぞれが
Yステージ402のY軸方向の駆動力を与えることが可
能である。また、その推力配分を変えることでYステー
ジ402の重心を中心にZ軸421回りの回転方向の力
を加えることもでき、Yガイド405a及び405bか
らYステージ402を支持するエアベアリングの隙間を
変化させて、微少な範囲(マイクロラジアン程度)、Y
ステージ402をZ軸421回りに回転することができ
るように配置している。
The driving mechanism which is the driving means of the Y stage 402 includes Y linear motor movable magnet portions 408a and 408b.
And Y linear motor fixed coil portions 409a and 409b
And a linear motor composed of The Y linear motor fixed coil portions 409a and 409b
a and 405b, and the Y linear motor movable magnet section 4
08a and the combination of the Y linear motor fixed coil portion 409a and the combination of the Y linear motor movable magnet portion 408b and the Y linear motor fixed coil portion 409b can respectively provide a driving force in the Y axis direction of the Y stage 402. It is. Further, by changing the distribution of the thrust, a force in the rotation direction around the Z axis 421 around the center of gravity of the Y stage 402 can be applied, and the gap between the air bearings supporting the Y stage 402 from the Y guides 405a and 405b can be changed. Then, a small range (about micro radians), Y
The stage 402 is arranged so as to be able to rotate around the Z axis 421.

【0085】制御用位置検出器は、Yステージ反射ミラ
ー411とYリニアモータ可動磁石部408aに隠れた
(図示されていない)反射ミラーとY干渉計416a及
び416bから構成され、Yステージ反射ミラー411
等とY干渉計416a,416bとの間に測長用のレー
ザ光であるXレーザ光軸417a及び417bを通し、
反射ミラーと干渉計間の距離の変移量を測定することで
Yステージ402の位置を測定するレーザ測長器であ
る。Yレーザ光軸417aは、Y軸420の方向と平行
でY干渉計416aから対応するYステージ反射ミラー
までの距離の変化を測定する。Yレーザ光軸417bも
Y軸420方向と平行でY干渉計416bから反射ミラ
ー411までの距離の変化を測定する。このように配置
することで、Yステージ反射ミラーとY干渉計間を検出
することにより、Yステージ402重心部分のY軸42
0方向の移動量とYステージ402のZ軸421回りの
回転は測定可能である。
The control position detector comprises a Y stage reflection mirror 411, a reflection mirror (not shown) hidden by the Y linear motor movable magnet section 408a, and Y interferometers 416a and 416b.
X laser optical axes 417a and 417b, which are laser beams for length measurement, are passed between the Y-interferometers 416a and 416b.
This is a laser length measuring device that measures the position of the Y stage 402 by measuring the amount of change in the distance between the reflection mirror and the interferometer. Y laser optical axis 417a is parallel to the direction of Y axis 420 and measures the change in distance from Y interferometer 416a to the corresponding Y stage reflecting mirror. The Y laser optical axis 417b is also parallel to the Y axis 420 direction and measures a change in the distance from the Y interferometer 416b to the reflection mirror 411. By arranging in this manner, the space between the Y-stage reflection mirror and the Y interferometer is detected, and the Y-axis
The movement amount in the zero direction and the rotation of the Y stage 402 about the Z axis 421 can be measured.

【0086】以上のような構成とすることにより、位置
検出器であるXステージ反射ミラー410a及び410
bとX干渉計414a及び414bにより検出されるY
ステージ402を基準としたXステージ401のX軸4
20方向の位置及びZ軸421回りの回転は、Xステー
ジ401の重心部分の動きを見ているので重心を中心と
するXステージ401のY軸421回りの回転を検出せ
ず、駆動機構であるリニアモータで直接駆動可能な方向
のみの動きを感度良く検出することが可能であり、位置
及び姿勢を制御可能である。
With the above configuration, the X-stage reflection mirrors 410a and 410, which are position detectors, are provided.
b and Y detected by X interferometers 414a and 414b
X axis 4 of X stage 401 with respect to stage 402
The rotation in the 20 directions and the rotation around the Z axis 421 is a driving mechanism without detecting the rotation of the X stage 401 around the Y axis 421 about the center of gravity because the movement of the center of gravity of the X stage 401 is observed. It is possible to detect a movement only in a direction that can be directly driven by the linear motor with high sensitivity, and to control the position and the posture.

【0087】図7は本発明を適用したXYステージを使
用した加工装置の概略図である。Xステージ401はX
の可動方向に移動可能なようにYステージ402の構造
部材をガイド部として支持され、Yステージ402はX
ステージ401と共にY方向に移動可能である。Zステ
ージ424は門型フレーム423a,423b,423
cに沿ってZ軸421方向に移動する。Xステージ40
1上には被加工物427が搭載され、Zステージ424
にはX軸419回りに高速で回転するスピンドル425
が搭載され、スピンドル425には加工工具426が取
り付けられ、スピンドル425により回転する。Zステ
ージ424と共に加工工具426はZ軸421方向に、
またXステージ401、Yステージ402と共に被加工
物427はX軸419及びY軸420方向に移動し、こ
の両者が接触する加工点で被加工物427が加工され
る。Xステージ401、Yステージ402、Zステージ
424の位置は定盤422基準に計測され、被加工物4
27と加工工具426の相対位置を制御することで加工
点を変更し、被加工物427を加工する。
FIG. 7 is a schematic view of a processing apparatus using an XY stage to which the present invention is applied. X stage 401 is X
The structural member of the Y stage 402 is supported as a guide so as to be movable in the movable direction of
It can move in the Y direction together with the stage 401. The Z stage 424 includes the gate frames 423a, 423b, 423
It moves in the Z-axis 421 direction along c. X stage 40
1, a workpiece 427 is mounted on the Z stage 424.
Has a spindle 425 that rotates at high speed around the X axis 419
Is mounted, and a machining tool 426 is attached to the spindle 425, and is rotated by the spindle 425. The processing tool 426 together with the Z stage 424 moves in the Z-axis 421 direction,
The workpiece 427 moves in the directions of the X axis 419 and the Y axis 420 together with the X stage 401 and the Y stage 402, and the workpiece 427 is processed at a processing point where the two come into contact. The positions of the X stage 401, the Y stage 402, and the Z stage 424 are measured based on the surface plate 422, and the positions of the workpiece 4
By controlling the relative position between the workpiece 27 and the processing tool 426, the processing point is changed, and the workpiece 427 is processed.

【0088】以上のような構成の加工装置において、本
発明に係る制御が行われる移動可能なステージを使用す
ることで、加工時に被加工物と加工工具を接触させ、加
工動作を行っている最中に万が一測長用のレーザの内の
1本にレーザエラーが発生しても、他のレーザを使用
し、レーザエラーが発生する以前と同じ姿勢を保ったま
ま、ステージを駆動することが可能となる。
In the processing apparatus having the above-described configuration, by using the movable stage on which the control according to the present invention is performed, the workpiece and the processing tool are brought into contact with each other at the time of processing, thereby performing the processing operation. Even if a laser error occurs in one of the lasers for length measurement, the stage can be driven by using another laser and maintaining the same attitude as before the laser error occurred Becomes

【0089】[0089]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージの直進方向の位置を複数の位置検出器で検出
し、その平均値と差でステージの直進方向位置及び姿勢
を検出し制御するようなステージにおいて、複数ある内
の何れか一つの位置検出器が検出不可能な状態になった
場合においても、緊急停止することなく、他の位置検出
器を用いて直進方向の位置及び、姿勢を変更することな
く制御を続けることを可能とすることで、加工時に位置
検出器のエラー発生時によるステージの停止や姿勢の変
化で工具や被加工物を痛めることなく安全な場所までス
テージを制御し続け移動することが可能である。
As described above, according to the present invention,
In a stage in which the position of the stage in the rectilinear direction is detected by a plurality of position detectors, and the position and orientation of the stage in the rectilinear direction are detected and controlled based on the average value and difference, any one of the plurality of position detectors Even if the state becomes undetectable, by making it possible to continue control without changing the position and attitude in the straight-ahead direction using another position detector without emergency stop, During processing, the stage can be controlled and moved to a safe place without damaging the tool or the workpiece due to the stop of the stage or a change in posture due to the occurrence of an error in the position detector.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明における第一の実施例に係るステージ
制御装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a stage control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第一の実施例に係るステージ制御方
法を示したフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a stage control method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第一の実施例に係るステージ制御方
法を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a stage control method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第二の実施例に係るステージ制御方
法を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a stage control method according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第二の実施例に係るステージ制御方
法を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a stage control method according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第二の実施例で制御するXYステー
ジの構成を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of an XY stage controlled in a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第二の実施例で制御するXYステー
ジを使用した加工機の例を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a processing machine using an XY stage controlled in a second embodiment of the present invention.

【図8】 従来例の制御方法のフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart of a conventional control method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:Xステージ、2:ガイド、3a,3b:LM(リニ
アモータ)可動磁石部、4a,4b:LM(リニアモー
タ)固定コイル部、5:可動方向、6:ヨーイング方
向、7a,7b:反射ミラー、8a,8b:レーザ測長
器干渉計、9a,9b:レーザ光軸、10a,10b:
レーザ測長器カウンタ、11:制御装置、12:制御演
算用DSP、13:ゲイン記憶用メモリ、14:補正デ
ータベース用メモリ、15a,15b:リニアモータ用
電流アンプ、16:X方向、17:Y方向、201〜2
37:制御装置内処理、301〜310:制御装置内処
理、401:Xステージ、402:Yステージ、40
3:Xステージ用ガイド、404:XYステージ用ガイ
ド、405a,405b:Yステージ用ガイド、406
a,406b:Xリニアモータ可動部(磁石)、407
a,407b:Xリニアモータ固定部(コイル)、40
8a,408b:Yリニアモータ可動部(磁石)、40
9a,409b:Yリニアモータ固定部(コイル)、4
10a,410b:Xステージ反射ミラー、411:Y
ステージ反射ミラー、412:Xバーミラー、413:
Yバーミラー、414a,414b:Xレーザ測長器干
渉計、415a,415b:Xレーザ測長器レーザ光
軸、416a,416b:Yレーザ測長器干渉計、41
7a,417b:Yレーザ測長器レーザ光軸、418
a,418b:Y干渉計台、419:X軸方向、42
0:Y軸方向、421:Z軸方向、422:定盤、42
3a,423b,423c:門型フレーム、424:Z
ステージ、425:スピンドル、426:加工工具、4
27:被加工物、601〜613:制御装置内処理。
1: X stage, 2: guide, 3a, 3b: LM (linear motor) movable magnet part, 4a, 4b: LM (linear motor) fixed coil part, 5: movable direction, 6: yawing direction, 7a, 7b: reflection Mirror, 8a, 8b: laser length measuring instrument interferometer, 9a, 9b: laser optical axis, 10a, 10b:
Laser length measuring device counter, 11: control device, 12: DSP for control calculation, 13: memory for gain storage, 14: memory for correction database, 15a, 15b: current amplifier for linear motor, 16: X direction, 17: Y Direction, 201-2
37: processing in the control device, 301 to 310: processing in the control device, 401: X stage, 402: Y stage, 40
3: Guide for X stage, 404: Guide for XY stage, 405a, 405b: Guide for Y stage, 406
a, 406b: X linear motor movable part (magnet), 407
a, 407b: X linear motor fixed part (coil), 40
8a, 408b: Y linear motor movable part (magnet), 40
9a, 409b: Y linear motor fixed part (coil), 4
10a, 410b: X stage reflection mirror, 411: Y
Stage reflection mirror, 412: X bar mirror, 413:
Y bar mirrors, 414a, 414b: X laser length measuring instrument interferometer, 415a, 415b: X laser length measuring instrument laser optical axis, 416a, 416b: Y laser length measuring instrument interferometer, 41
7a, 417b: laser beam axis of Y laser length measuring device, 418
a, 418b: Y interferometer table, 419: X-axis direction, 42
0: Y-axis direction, 421: Z-axis direction, 422: Surface plate, 42
3a, 423b, 423c: portal frame, 424: Z
Stage, 425: spindle, 426: machining tool, 4
27: Workpiece, 601 to 613: Processing in the control device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H209 AA06 BB08 CC01 DD02 FF08 FF09 GG04 HH10 HH22 SS01 SS07 SS09 TT07 5H303 AA01 BB02 BB07 BB11 BB14 BB17 CC01 CC10 DD04 FF08 GG13 HH01 HH07 KK24 KK36 KK37 QQ06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動可能なステージを制御対象とし、該
ステージの直進方向の移動量を検出する複数の位置検出
器と、該ステージを駆動する駆動機構と、前記位置検出
器の出力に基づいて、該駆動機構を制御する制御装置と
を使用するステージ制御方法であって、該複数の位置検
出器の少なくとも1つを用いずに、他の位置検出器の出
力を使用して該ステージの直進方向の制御を行うための
ゲインを記憶するゲイン記憶工程を有することを特徴と
するステージ制御方法。
A plurality of position detectors for detecting a movement amount of the movable stage in a linear direction, a driving mechanism for driving the stage, and an output of the position detector. And a control device for controlling the driving mechanism, wherein the stage is moved straight by using an output of another position detector without using at least one of the plurality of position detectors. A stage control method comprising a gain storage step of storing a gain for controlling a direction.
【請求項2】 前記複数の位置検出器は、ガイド手段に
よって拘束支持され直進方向に一体で移動する前記ステ
ージの複数箇所を参照点として直進方向の位置を検出
し、同時に検出した複数の位置データの平均値を直進方
向の移動量として検出し、同時に検出した複数の位置デ
ータの差で前記ステージの回転方向の移動量を検出可能
であることを特徴とする請求項1に記載のステージ制御
方法。
2. The plurality of position detectors detects a position in the straight traveling direction with reference to a plurality of positions of the stage which is constrained and supported by guide means and moves integrally in the straight traveling direction, and a plurality of position data detected simultaneously. 2. The stage control method according to claim 1, wherein an average value of the stage is detected as a moving amount in a straight traveling direction, and a moving amount of the stage in a rotating direction can be detected based on a difference between a plurality of position data detected at the same time. .
【請求項3】 前記駆動機構は、前記複数の位置検出器
によって検出可能な直進及び回転方向に前記ステージを
駆動可能なことを特徴とする請求項1または2に記載の
ステージ制御方法。
3. The stage control method according to claim 1, wherein the driving mechanism is capable of driving the stage in a straight traveling direction and a rotating direction that can be detected by the plurality of position detectors.
【請求項4】 前記制御装置は、前記複数の位置検出器
で検出された直進及び回転方向の位置を前記駆動機構を
介して制御することを特徴とする請求項2または3に記
載のステージ制御方法。
4. The stage control according to claim 2, wherein the control device controls the positions in the straight traveling direction and the rotational direction detected by the plurality of position detectors via the driving mechanism. Method.
【請求項5】 前記ゲイン記憶工程では、前記制御装置
で行う制御演算の計算式及びその係数であるゲインとし
て、前記複数の位置検出器の全てを使用し、直進方向及
び回転方向を最適に制御する正常時ゲイン、並びに複数
の位置検出器の内、何れか一つの位置検出器を使用せず
に直進方向の位置を最適に制御するために使用する全て
の位置検出器の数に見合う数通りの異常時ゲインを記憶
することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の
ステージ制御方法。
5. In the gain storing step, all of the plurality of position detectors are used as a calculation formula of a control operation performed by the control device and a gain which is a coefficient thereof, and a straight traveling direction and a rotation direction are optimally controlled. Normal gain, and a number corresponding to the number of all position detectors used to optimally control the position in the straight direction without using any one of the plurality of position detectors 5. The stage control method according to claim 2, wherein the abnormal gain is stored.
【請求項6】 前記制御装置に与える直進方向の一定間
隔毎の目標位置毎の位置検出器の検出値である位置デー
タから目標位置を差し引いた各位置検出器毎の位置の差
分データ及び前記駆動機構に対する回転方向の推力指令
値を記憶するデータベース記憶工程を備え、 全ての前記位置検出器が正常に位置検出を行うことがで
きる場合には、前記正常時ゲインを使用し、全ての前記
位置検出器で検出された直進方向及び回転方向の位置を
フィードバック信号として前記制御装置で前記駆動機構
への直進方向の推力指令値と回転方向の推力指令値を算
出して位置及び姿勢の制御を行い、 複数の前記位置検出器の内、何れかの位置検出器が異常
となり位置検出が不可能な状況となった場合には、前記
データベース記憶工程で記憶した一定間隔毎の目標位置
毎のデータの内、現在の目標位置に一番近い目標位置で
記憶され、異常を起こしていない全ての位置検出器の直
進方向の目標値との差である差分データ及び回転方向の
前記駆動機構への推力指令値を該データベース記憶工程
で記憶したデータから読み込み、 前記駆動機構の回転方向の推力指令値として前記データ
ベース記憶工程より読み込んだ推力指令値を与え、異常
を起こしてない位置検出器で直進方向の現在位置を検出
し、現在位置から異常を起こした位置検出器以外の差分
データの平均値を差し引いた値をフィードバック信号と
して、異常を起こしてない位置検出器で最適に直進方向
の制御が可能な前記異常時ゲインを用い、前記制御装置
において制御演算を行い、前記駆動機構への直進方向の
推力指令を与えることにより制御を行うことを特徴とす
る請求項5に記載のステージ制御方法。
6. The position difference data of each position detector obtained by subtracting a target position from position data, which is a detection value of a position detector at each target position at a constant interval in a straight traveling direction, which is given to the control device, and the driving A database storing step of storing a thrust command value in the rotation direction for the mechanism, and when all of the position detectors can perform normal position detection, the normal-time gain is used, and all of the position detections are performed. The position and the attitude in the straight-moving direction and the rotation direction are calculated by the controller as the feedback signal using the position in the straight-moving direction and the rotation direction detected by the device, and the thrust command value in the straight-moving direction and the thrust command value in the rotating direction are calculated by the control device. If any of the plurality of position detectors becomes abnormal and the position cannot be detected, the position detector at the fixed interval stored in the database storage step is used. Among the data for each position, the difference data, which is stored at the target position closest to the current target position and is the difference from the target value in the straight direction of all the position detectors that do not cause abnormality, and the driving in the rotation direction A thrust command value to the mechanism is read from the data stored in the database storage step, and a thrust command value read from the database storage step is given as a thrust command value in the rotational direction of the drive mechanism, and a position detector that does not cause an abnormality. Detects the current position in the straight-ahead direction, and subtracts the average value of the difference data from the current position other than the position detector that caused the abnormality as a feedback signal. Control is performed by performing control calculation in the control device using the abnormal gain that can be controlled, and giving a thrust command in the straight traveling direction to the drive mechanism. Stage control method according to claim 5, characterized in that.
【請求項7】 Xステージ及びYステージを有する2軸
ステージを制御対象とし、前記XステージのX方向の移
動量を検出する複数のX方向位置検出器と、前記Yステ
ージのY方向の移動量を検出する複数のY方向位置検出
器と、該Xステージを駆動するX方向駆動機構と、該Y
ステージを駆動するY方向駆動機構と、前記X方向位置
検出器及びY方向位置検出器の出力に基づいて、該X方
向駆動機構及びY方向駆動機構を制御する制御装置とを
使用するステージ制御方法であって、該複数のX方向位
置検出器の少なくとも1つを用いず、他のX方向位置検
出器の出力を使用して該Xステージの直進方向の制御を
行うためのゲインを記憶するゲイン記憶工程を有するこ
とを特徴とするステージ制御方法。
7. A plurality of X-direction position detectors for controlling a two-axis stage having an X stage and a Y stage to detect the amount of movement of the X stage in the X direction, and the amount of movement of the Y stage in the Y direction A plurality of Y-direction position detectors, an X-direction drive mechanism for driving the X stage,
A stage control method using a Y-direction drive mechanism for driving a stage, and a control device for controlling the X-direction drive mechanism and the Y-direction drive mechanism based on outputs of the X-direction position detector and the Y-direction position detector And a gain for storing a gain for performing control of the X-stage in the straight-ahead direction by using an output of another X-direction position detector without using at least one of the plurality of X-direction position detectors. A stage control method comprising a storage step.
【請求項8】 前記Xステージが、ガイド手段によって
前記Yステージに拘束支持されており、前記複数のX方
向位置検出器は該Xステージの複数箇所を参照点として
複数の位置を検出し、同時に検出した複数の位置データ
の平均値を直進方向の移動量とし、同時に検出した複数
の位置データの差で該Xステージの回転方向の移動量と
して検出することを特徴とする請求項7に記載のステー
ジ制御方法。
8. The X-stage is restrained and supported by the Y-stage by guide means, and the plurality of X-direction position detectors detect a plurality of positions by using a plurality of positions of the X-stage as reference points. 8. The method according to claim 7, wherein an average value of the plurality of detected position data is determined as a moving amount in a straight traveling direction, and a difference between the plurality of detected position data is detected as a moving amount of the X stage in a rotating direction. Stage control method.
【請求項9】 前記Y方向位置検出器は、前記Xステー
ジと共にY軸方向の直進方向を可動方向として移動する
前記Yステージの箇所を参照点としてY方向の位置を検
出することを特徴とする請求項7または8に記載のステ
ージ制御方法。
9. The Y-direction position detector detects a position in the Y-direction by using, as a reference point, a position on the Y-stage that moves along a straight-moving direction in the Y-axis direction along with the X-stage as a movable direction. The stage control method according to claim 7.
【請求項10】 前記X方向駆動機構は、前記複数のX
方向位置検出器によって検出可能なX方向直進及び回転
方向に前記Xステージを駆動可能なことを特徴とする請
求項7〜9のいずれかに記載のステージ制御方法。
10. The X-direction driving mechanism includes a plurality of X-direction driving mechanisms.
The stage control method according to any one of claims 7 to 9, wherein the X stage can be driven in the X-direction linear and rotational directions that can be detected by a direction position detector.
【請求項11】 前記Y方向駆動機構は、前記Y方向位
置検出器によって検出可能なY方向直進方向に前記Yス
テージを駆動可能なことを特徴とする請求項7〜10の
いずれかに記載のステージ制御方法。
11. The device according to claim 7, wherein the Y-direction driving mechanism is capable of driving the Y-stage in a Y-direction rectilinear direction that can be detected by the Y-direction position detector. Stage control method.
【請求項12】 前記ゲイン記憶工程では、前記制御装
置で行うX方向の制御演算の計算式及びその係数である
ゲインとして、X方向位置検出器の全てを使用し、X方
向の直進方向及び回転方向を最適に制御する正常時ゲイ
ン、並びに複数のX方向位置検出器の内、何れか一つの
前記X方向位置検出器を使用せずにX方向の直進方向の
位置を最適に制御するために使用する全ての前記X方向
位置検出器の数に見合う数通りの非常用異常時ゲインを
記憶し、前記ゲイン記憶工程で記憶されたゲインを切り
替えるゲインの切り替え工程を備えることを特徴とする
請求項7〜11のいずれかに記載のステージ制御方法。
12. In the gain storage step, all of the X-direction position detectors are used as a calculation formula of a control calculation in the X-direction performed by the control device and a gain which is a coefficient thereof, and the linear motion direction and the rotation in the X-direction are used. In order to optimally control the normal direction gain for optimally controlling the direction and the position in the X-direction linear direction without using any one of the X-direction position detectors among the plurality of X-direction position detectors. The method according to claim 1, further comprising: storing a plurality of emergency abnormality gains corresponding to the number of all the X-direction position detectors to be used, and a gain switching step of switching the gain stored in the gain storage step. 12. The stage control method according to any one of 7 to 11.
【請求項13】 前記制御装置に与えるX及びY方向の
直進方向の一定間隔毎の目標位置毎に前記X方向位置検
出器の検出値である位置データからX方向の直進目標位
置を差し引いた各X方向位置検出器毎の位置の差分デー
タ及び前記X方向駆動機構に対する回転方向の推力指令
値を記憶するデータベース記憶工程を備え、 全ての位置検出器が正常に位置検出を行うことができる
場合には、前記正常時ゲインを使用し、全ての前記位置
検出器で検出されたX方向の直進方向及び回転方向の位
置をフィードバック信号として前記制御装置で前記X方
向駆動機構への直進方向の推力指令値と回転方向の推力
指令値を算出して位置及び姿勢の制御を行い、 前記複数のX方向位置検出器の内、何れかのX方向位置
検出器が異常となり位置検出が不可能な状況となった場
合には、前記データベース記憶工程で記憶した一定間隔
毎のX及びY方向の目標位置毎のデータの内、現在の目
標位置に一番近い目標位置で記憶され、異常を起こして
いない全てのX方向位置検出器のX方向の直進方向の目
標値との差である差分データ及び回転方向の駆動機構へ
の推力指令値を該データベース記憶工程で記憶したデー
タから読み込み、 前記X方向駆動機構の回転方向の推力指令値として前記
データベース記憶工程で記憶したデータより読み込んだ
推力指令値を与え、異常を起こしてない前記X方向位置
検出器で直進方向の現在位置を検出し、X方向の現在位
置から異常を起こした位置検出器以外の差分データの平
均値を差し引いた値をフィードバック信号として、異常
を起こしてない前記X方向位置検出器で最適に直進方向
の制御が可能な前記異常時ゲインを用い、前記制御装置
において制御演算を行い、前記X方向駆動機構への直進
方向の推力指令を与えることにより制御を行うことこと
を特徴とする請求項12に記載のステージ制御方法。
13. An X-direction linear target position obtained by subtracting the X-direction linear target position from position data, which is a detection value of the X-direction position detector, for each target position given to the control device at predetermined intervals in the X and Y directions. A database storing step of storing position difference data for each X-direction position detector and a thrust command value in the rotational direction for the X-direction drive mechanism, in a case where all the position detectors can perform normal position detection. The thrust command in the straight-moving direction to the X-direction drive mechanism is sent to the X-direction drive mechanism by the control device as a feedback signal using the normal gain and the positions in the straight-moving direction and the rotating direction in the X direction detected by all the position detectors. Value and the thrust command value in the rotational direction are calculated to control the position and orientation. One of the plurality of X-direction position detectors becomes abnormal and the position cannot be detected. If the situation occurs, the data is stored at the target position closest to the current target position among the data for the target positions in the X and Y directions at regular intervals stored in the database storage step, and an abnormality has occurred. The difference data, which is the difference from the target value in the X direction of the X direction of all the X direction position detectors, and the thrust command value to the drive mechanism in the rotation direction are read from the data stored in the database storage step. A thrust command value read from the data stored in the database storage step is given as a thrust command value in the rotation direction of the drive mechanism, and the current position in the straight traveling direction is detected by the X-direction position detector having no abnormality, and the X-direction is detected. The X-direction position detector in which no abnormality has occurred is determined as a feedback signal by subtracting the average value of the difference data other than the position detector in which abnormality has occurred from the current position of the X-direction position detector. Control is performed by the control device using the abnormal time gain that enables optimal control in the straight-ahead direction, and control is performed by giving a thrust command in the straight-ahead direction to the X-direction drive mechanism. The stage control method according to claim 12.
【請求項14】 全ての前記位置検出器が正常状態の場
合には前記制御装置に目標位置を与え、前記ステージを
移動する際に、目標位置毎に前記データベース記憶工程
で記憶するデータを常に更新し続けることを特徴とする
請求項6または13のいずれかに記載のステージ制御方
法。
14. When all the position detectors are in a normal state, a target position is given to the control device, and when the stage is moved, data stored in the database storage step is constantly updated for each target position. 14. The stage control method according to claim 6, wherein the control is continued.
【請求項15】 前記各駆動機構が複数のリニアモータ
であって直進方向への推力が該複数のリニアモータの推
力の和で与えられ、回転方向の推力は複数のリニアモー
タの内幾つかのリニアモータの推力の差で与えることを
特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載のステージ
制御方法。
15. Each of the driving mechanisms is a plurality of linear motors, and a thrust in a straight traveling direction is given by a sum of thrusts of the plurality of linear motors, and a thrust in a rotating direction is determined by some of the plurality of linear motors. The stage control method according to claim 1, wherein the difference is given by a difference in thrust of the linear motor.
【請求項16】 前記ガイド手段がエアベアリングであ
ることを特徴とする請求項2〜6または請求項8〜14
のいずれかに記載のステージ制御方法。
16. The apparatus according to claim 2, wherein said guide means is an air bearing.
The stage control method according to any one of the above.
【請求項17】 移動可能なステージと、該ステージの
直進方向の移動量を検出する複数の位置検出器と、該ス
テージを駆動する駆動機構と、該位置検出器の出力に基
づいて、該駆動機構を制御する駆動機構制御装置と、該
複数の位置検出器の少なくとも1つを用いずに、他の位
置検出器の出力を使用して該ステージの該直進方向の制
御を行うためのゲインを記憶するゲイン記憶メモリとを
有することを特徴とするステージ制御装置。
17. A movable stage, a plurality of position detectors for detecting the amount of movement of the stage in the straight direction, a driving mechanism for driving the stage, and the driving based on an output of the position detector. A drive mechanism control device for controlling a mechanism, and a gain for performing the control of the stage in the rectilinear direction using outputs of other position detectors without using at least one of the plurality of position detectors. A stage control device comprising a gain storage memory for storing.
【請求項18】 前記複数の位置検出器は、ガイド手段
によって拘束支持され直進方向に一体で移動する前記ス
テージの複数箇所を参照点として直進方向の位置を検出
し、同時に検出した複数の位置データの平均値を直進方
向の移動量として検出し、同時に検出した複数の位置デ
ータの差で前記ステージの回転方向の移動量を検出する
ことを特徴とする請求項17に記載のステージ制御装
置。
18. A plurality of position detectors, wherein the plurality of position detectors are constrained and supported by guide means and detect positions in the straight-moving direction with reference to a plurality of positions of the stage moving integrally in the straight-moving direction. 18. The stage control device according to claim 17, wherein an average value of the stage is detected as a moving amount in a straight traveling direction, and a moving amount of the stage in a rotating direction is detected based on a difference between a plurality of position data detected at the same time.
【請求項19】 前記駆動機構は、前記複数の位置検出
器によって検出可能な直進及び回転方向に前記ステージ
を駆動可能なことを特徴とする請求項17または18に
記載のステージ制御装置。
19. The stage control device according to claim 17, wherein the drive mechanism is capable of driving the stage in a straight-ahead and rotational direction that can be detected by the plurality of position detectors.
【請求項20】 前記ゲイン記憶メモリは、前記駆動機
構制御装置で行う制御演算の計算式及びその係数である
ゲインを、前記複数の位置検出器の全てを使用し、直進
方向及び回転方向を最適に制御する正常時ゲイン、並び
に前記複数の位置検出器の内、何れか一つの位置検出器
を使用せずに直進方向の位置を最適に制御するために使
用する全ての位置検出器の数に見合う数通りの異常時ゲ
インを記憶することを特徴とする請求項17〜19のい
ずれかに記載のステージ制御装置。
20. The gain storage memory according to claim 1, wherein a calculation expression of a control operation performed by the drive mechanism control device and a gain which is a coefficient thereof are optimized in a straight traveling direction and a rotation direction by using all of the plurality of position detectors. Normal gain to be controlled, and the number of all position detectors used to optimally control the position in the straight direction without using any one of the plurality of position detectors. 20. The stage control apparatus according to claim 17, wherein a plurality of commensurate abnormal gains are stored.
【請求項21】 前記駆動機構制御装置に与える直進方
向の一定間隔毎の目標位置毎の位置検出器の検出値であ
る位置データから目標位置を差し引いた各位置検出器毎
の位置の差分データ及び前記駆動機構に対する回転方向
の推力指令値を記憶するデータベース記憶メモリを備
え、 全ての前記位置検出器が正常に位置検出を行うことがで
きる場合には、前記正常時ゲインを使用し、全ての前記
位置検出器で検出された直進方向及び回転方向の位置を
フィードバック信号として前記駆動機構制御装置で前記
駆動機構への直進方向の推力指令値と回転方向の推力指
令値を算出して位置及び姿勢の制御を行い、 前記複数の位置検出器の内、何れかの位置検出器が異常
となり位置検出が不可能な状況となった場合には、前記
データベース記憶メモリで記憶した一定間隔毎の目標位
置毎のデータの内、現在の目標位置に一番近い目標位置
で記憶され、異常を起こしていない全ての位置検出器の
直進方向の目標値との差である差分データ及び回転方向
の前記駆動機構への推力指令値を該データベース記憶メ
モリから読み込み、 前記駆動機構の回転方向の推力指令値として前記データ
ベース記憶メモリより読み込んだ推力指令値を与え、異
常を起こしてない前記位置検出器で直進方向の現在位置
を検出し、現在位置から異常を起こした前記位置検出器
以外の差分データの平均値を差し引いた値をフィードバ
ック信号として、異常を起こしてない前記位置検出器で
最適に直進方向の制御が可能な前記異常時ゲインを用
い、前記駆動機構制御装置において制御演算を行い、前
記駆動機構への直進方向の推力指令を与えることにより
制御を行うことを特徴とする請求項20に記載のステー
ジ制御装置。
21. Position difference data for each position detector obtained by subtracting a target position from position data, which is a detection value of a position detector for each target position at a predetermined interval in a straight-forward direction, which is given to the drive mechanism controller, and A database storage memory that stores a thrust command value in the rotation direction for the drive mechanism is provided.If all the position detectors can perform normal position detection, the normal gain is used, and all the position detectors are used. The drive mechanism controller calculates the thrust command value in the straight direction and the thrust command value in the rotation direction to the drive mechanism by using the position in the straight direction and the rotation direction detected by the position detector as a feedback signal. Performing control, when any of the plurality of position detectors become abnormal and the position cannot be detected, the database storage memory The difference, which is the difference between the target value in the straight-ahead direction of all position detectors that are stored at the target position closest to the current target position and that are not abnormal, of the data for each target position at fixed intervals. The data and the thrust command value to the drive mechanism in the rotation direction are read from the database storage memory, and the thrust command value read from the database storage memory is given as the thrust command value in the rotation direction of the drive mechanism, and no abnormality occurs. The position detector detects the current position in the straight traveling direction with the position detector, and a value obtained by subtracting an average value of difference data other than the position detector having an abnormality from the current position as a feedback signal, the position detector having no abnormality In the drive mechanism control device, a control calculation is performed using the abnormal time gain that can optimally control the straight ahead direction, and the straight forward direction to the drive mechanism is controlled. Stage control device according to claim 20, wherein the performing control by providing a force command.
【請求項22】 Xステージ及びYステージを有する2
軸ステージを制御対象とし、前記XステージのX方向の
移動量を検出する複数のX方向位置検出器と、前記Yス
テージのY方向の移動量を検出する複数のY方向位置検
出器と、該Xステージを駆動するX方向駆動機構と、該
Yステージを駆動するY方向駆動機構と、前記X方向位
置検出器及びY方向位置検出器の出力に基づいて、該X
方向駆動機構及びY方向駆動機構を制御する駆動機構制
御装置と、該複数のX方向位置検出器の少なくとも1つ
を用いず、他のX方向位置検出器の出力を使用して該X
ステージの直進方向の制御を行うためのゲインを記憶す
るゲイン記憶メモリとを有することを特徴とするステー
ジ制御装置。
22. An apparatus having an X stage and a Y stage.
A plurality of X-direction position detectors for detecting the amount of movement of the X stage in the X direction, and a plurality of Y-direction position detectors for detecting the amount of movement of the Y stage in the Y direction; An X-direction drive mechanism for driving the X stage, a Y-direction drive mechanism for driving the Y stage, and the X-direction drive mechanism based on the outputs of the X-direction position detector and the Y-direction position detector.
A driving mechanism control device for controlling the direction driving mechanism and the Y direction driving mechanism, and using the output of another X direction position detector without using at least one of the plurality of X direction position detectors.
A stage control device, comprising: a gain storage memory for storing a gain for performing control of a stage in a straight traveling direction.
【請求項23】 前記Xステージが、ガイド手段によっ
て前記Yステージに拘束支持されており、前記複数のX
方向位置検出器は該Xステージの複数箇所を参照点とし
て複数の位置を検出し、同時に検出した複数の位置デー
タの平均値を直進方向の移動量とし、同時に検出した複
数の位置データの差で該Xステージの回転方向の移動量
として検出することを特徴とする請求項22に記載のス
テージ制御装置。
23. The X stage, wherein the X stage is restrained and supported by the Y stage by guide means.
The direction position detector detects a plurality of positions by using a plurality of positions of the X stage as reference points, sets an average value of the plurality of position data detected at the same time as a moving amount in the straight traveling direction, and calculates a difference between the plurality of position data detected simultaneously. 23. The stage control device according to claim 22, wherein the detection is performed as a movement amount of the X stage in a rotation direction.
【請求項24】 前記Y方向位置検出器は、前記Xステ
ージと共にY軸方向の直進方向を可動方向として移動す
る前記Yステージの箇所を参照点としてY方向の位置を
検出することを特徴とする請求項22または23に記載
のステージ制御装置。
24. The Y-direction position detector detects a position in the Y-direction by using, as a reference point, a position of the Y-stage that moves along a straight-moving direction in the Y-axis direction with the X-stage as a movable direction. The stage control device according to claim 22.
【請求項25】 前記X方向駆動機構は、前記複数のX
方向位置検出器によって検出可能なX方向直進及び回転
方向に前記Xステージを駆動可能なことを特徴とする請
求項22〜24のいずれかに記載のステージ制御装置。
25. The X-direction drive mechanism, wherein the plurality of X-direction drive mechanisms
The stage control device according to any one of claims 22 to 24, wherein the X stage can be driven in a linear direction and a rotational direction of the X direction that can be detected by a direction position detector.
【請求項26】 前記Y方向駆動機構は、前記Y方向位
置検出器によって検出可能なY方向直進方向に前記Yス
テージを駆動可能なことを特徴とする請求項22〜25
のいずれかに記載のステージ制御装置。
26. The Y-direction drive mechanism is capable of driving the Y-stage in a Y-direction rectilinear direction detectable by the Y-direction position detector.
The stage control device according to any one of the above.
【請求項27】 前記ゲイン記憶メモリは、前記駆動機
構制御装置で行うX方向の制御演算の計算式及びその係
数であるゲインとして、前記X方向位置検出器の全てを
使用し、X方向の直進方向及び回転方向を最適に制御す
る正常時ゲイン、並びに複数のX方向位置検出器の内、
何れか一つのX方向位置検出器を使用せずにX方向の直
進方向の位置を最適に制御するために使用する全ての位
置検出器の数に見合う数通りの異常時ゲインを記憶し、
前記ゲイン記憶メモリで記憶されたゲインを切り替える
ゲインの切り替え手段を備えることを特徴とする請求項
22〜26のいずれかに記載のステージ制御装置。
27. The gain storage memory uses all of the X-direction position detectors as a calculation formula of a control calculation in the X-direction performed by the drive mechanism control device and a gain which is a coefficient thereof, and proceeds straight in the X-direction. Normal gain for optimally controlling the direction and rotation direction, and among a plurality of X-direction position detectors,
Without using any one of the X-direction position detectors, storing a number of abnormal gains corresponding to the number of all the position detectors used to optimally control the position in the X-direction linear direction,
The stage control device according to any one of claims 22 to 26, further comprising: a gain switching unit that switches a gain stored in the gain storage memory.
【請求項28】 前記駆動機構制御装置に与えるX及び
Y方向の直進方向の一定間隔毎の目標位置毎に前記X方
向位置検出器の検出値である位置データからX方向の直
進目標位置を差し引いた各X方向位置検出器毎の位置の
差分データ及び前記X方向駆動機構に対する回転方向の
推力指令値を記憶するデータベース記憶メモリを備え、 全ての前記位置検出器が正常に位置検出を行うことがで
きる場合には、前記正常時ゲインを使用し、全ての前記
X方向位置検出器で検出されたX方向の直進方向及び回
転方向の位置をフィードバック信号として前記駆動機構
制御装置で前記X方向駆動機構への直進方向の推力指令
値と回転方向の推力指令値を算出して位置及び姿勢の制
御を行い、 前記複数のX方向位置検出器の内、何れかのX方向位置
検出器が異常となり位置検出が不可能な状況となった場
合には、前記データベース記憶メモリで記憶した一定間
隔毎のX及びY方向の目標位置毎のデータの内、現在の
目標位置に一番近い目標位置で記憶され、異常を起こし
ていない全てのX方向位置検出器のX方向の直進方向の
目標値との差である差分データ及び回転方向の駆動機構
への推力指令値を該データベース記憶メモリから読み込
み、 前記X方向駆動機構の回転方向の推力指令値として前記
データベース記憶メモリより読み込んだ推力指令値を与
え、異常を起こしてない前記X方向位置検出器で直進方
向の現在位置を検出し、X方向の現在位置から異常を起
こした位置検出器以外の差分データの平均値を差し引い
た値をフィードバック信号として、異常を起こしてない
X方向位置検出器で最適に直進方向の制御が可能な前記
異常時ゲインを用い、前記駆動機構制御装置において制
御演算を行い、異常を起こしてない前記X方向駆動機構
への直進方向の推力指令を与えることにより制御を行う
ことを特徴とする請求項27に記載のステージ制御装
置。
28. A linearly moving target position in the X direction is subtracted from position data, which is a detection value of the X direction position detector, for each target position provided to the driving mechanism control device at fixed intervals in the linearly moving directions in the X and Y directions. A database storage memory for storing position difference data for each X-direction position detector and a thrust command value in the rotation direction for the X-direction drive mechanism, so that all the position detectors can perform normal position detection. If possible, the normal gain is used, and the X-direction drive mechanism is used by the drive mechanism control device as a feedback signal based on the positions in the X-direction straight-ahead direction and the rotation direction detected by all the X-direction position detectors. Calculating the thrust command value in the straight traveling direction and the thrust command value in the rotation direction to control the position and orientation, and among the plurality of X-direction position detectors, any one of the X-direction position detectors In the case where it is abnormal and the position cannot be detected, the target position closest to the current target position among the data for the target positions in the X and Y directions at regular intervals stored in the database storage memory. The difference data, which is the difference between the X-direction position detectors in the X-direction that are not abnormal and the target values in the X-direction, and the thrust command value to the drive mechanism in the rotation direction are read from the database storage memory. A thrust command value read from the database storage memory is given as a thrust command value in the rotation direction of the X-direction drive mechanism, and the X-direction position detector having no abnormality detects a current position in the straight-ahead direction. A value obtained by subtracting the average value of the difference data from the current position of the other than the position detector that caused the abnormality is used as a feedback signal. The control is performed by performing a control calculation in the drive mechanism control device using the abnormal time gain capable of appropriately controlling the straight traveling direction, and giving a thrust command in the straight traveling direction to the X-direction drive mechanism in which no abnormality has occurred. The stage control device according to claim 27, wherein the control is performed.
【請求項29】 全ての位置検出器が正常状態の場合に
は前記駆動機構制御装置に目標位置を与え、前記ステー
ジを移動する際に、目標位置毎に前記データベース記憶
メモリで記憶するデータを常に更新し続けることを特徴
とする請求項21または28に記載のステージ制御装
置。
29. When all the position detectors are in a normal state, a target position is given to the drive mechanism control device, and when the stage is moved, data stored in the database storage memory is always stored for each target position. 29. The stage control device according to claim 21, wherein the stage control device keeps updating.
【請求項30】 前記各駆動機構が複数のリニアモータ
であって直進方向への推力が該複数のリニアモータの推
力の和で与えられ、回転方向の推力は複数のリニアモー
タの内幾つかのリニアモータの推力の差で与えることを
特徴とする請求項17〜29のいずれかに記載のステー
ジ制御装置。
30. Each of the driving mechanisms is a plurality of linear motors, and a thrust in a straight traveling direction is given by a sum of thrusts of the plurality of linear motors, and a thrust in a rotating direction is determined by some of the plurality of linear motors. 30. The stage control device according to claim 17, wherein the difference is given by a difference in thrust of the linear motor.
【請求項31】 前記ガイド手段がエアベアリングであ
ることを特徴とする請求項18〜21または請求項23
〜29のいずれかに記載のステージ制御装置。
31. An air bearing according to claim 18, wherein said guide means is an air bearing.
30. The stage control device according to any one of claims to 29.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005111754A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Mobile position control device and stage device using this control device
JP2008021098A (en) * 2006-07-12 2008-01-31 Yaskawa Electric Corp Alignment apparatus
TWI616268B (en) * 2012-02-16 2018-03-01 循環工程股份有限公司 Apparatus and method for controlling stage apparatus comprising multiple shafts

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005111754A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Mobile position control device and stage device using this control device
US7372231B2 (en) 2004-05-19 2008-05-13 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Movable body position control device and stage device using the movable body position control device
KR100835581B1 (en) * 2004-05-19 2008-06-05 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 Mobile position control device and stage device using this control device
JP2008021098A (en) * 2006-07-12 2008-01-31 Yaskawa Electric Corp Alignment apparatus
TWI616268B (en) * 2012-02-16 2018-03-01 循環工程股份有限公司 Apparatus and method for controlling stage apparatus comprising multiple shafts

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