JP2002168654A - 位置決め制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率のよい補正オフセットずれテーブル、補
正振幅比ずれテーブル、および補正位相ずれテーブルを
構成する。 【解決手段】 スケール１のフルレンジの１０％間隔と
する測定座標３０（３０Ａ〜３０Ｋ）で測定した測定オ
フセットずれ情報３１（３１Ａ〜３１Ｋ（図示せず））
を、最小二乗法より三次式で近似した測定オフセットず
れ近似式３２により、スケール１のフルレンジの２５％
間隔とする測定座標の補正オフセットずれテーブルに格
納する格納位置３３（３３Ａ〜３３Ｅ）に対するオフセ
ットずれを測定オフセットずれ近似式３２より求めた補
正オフセットずれ情報３４を格納するように補正オフセ
ットずれテーブルを構成する。補正オフセットずれテー
ブルに格納されるのは、補正オフセットずれテーブルの
格納位置３３に対する補正オフセットずれ情報３４だけ
なので、補正オフセットずれテーブルの容量を小さくす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物理的に形成され
ている周期的な位置情報がある機構において、任意の基
準位置から任意の目的位置への高精度な位置決めを行う
位置決め制御機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、任意の基準位置から、任意の目的
位置へのより高精度な位置決め制御を具現化させるため
に、予め補正オフセットずれテーブル、補正振幅比ずれ
テーブル、および補正位相ずれテーブルを用意し、位置
情報または目的位置情報の補正を行っていた。しかし、
各補正情報を格納するテーブルの容量を考慮すると、効
率のよい補正テーブル構成が必要とされている。

【０００３】図１により、予め補正テーブルを用意し
て、位置情報または目的位置情報を補正して高精度な位
置決めにより、任意の基準位置から任意の目的位置へと
位置決めを行う位置決め制御機構の一例を説明する。

【０００４】図１に示す位置決め制御機構は、周期的な
位置情報が物理的に形成されているスケール１と、スケ
ール１上の任意の位置を基準とする基準位置４、および
基準位置４から位置決めしたい距離だけ離れた目的位置
５等のスケール１上の位置情報を感知するセンサー２
と、センサー２を二つ以上適切な位置に設置した位置決
め対象の物体３と、物体３に設置されているセンサー２
で感知することにより得られる二つ以上の位置信号群６
を処理して９０度位相の異なる２相の位置情報８を出力
する信号演算処理手段７と、目的位置５や基準位置４と
位置情報との間に生じるオフセットずれを予め測定して
補正オフセットずれ情報を格納した補正オフセットずれ
テーブル１５と、目的位置５や基準位置４と位置情報と
の間に生じる振幅比ずれを予め測定して補正振幅比ずれ
情報を格納した補正振幅比ずれテーブル１６と、目的位
置５や基準位置４と位置情報との間に生じる位相ずれを
予め測定して補正位相ずれ情報を格納した補正位相ずれ
テーブル１７を備えている。

【０００５】さらに、位置情報に応じた補正オフセット
ずれテーブル１５より参照した補正オフセットずれ情報
１８、および補正振幅比ずれテーブル１６より参照した
補正振幅比ずれ情報１９により信号演算処理手段７より
出力される位置情報８を補正した補正位置情報８′を出
力する補正処理手段２１と、目的位置５付近の位置情報
に相当する目的位置情報に応じた補正位相ずれテーブル
１７より参照した補正位相ずれ情報２０により目的位置
情報９を補正し補正目的位置情報９′を出力する補正処
理手段２２と、補正位置情報８′と補正目的位置情報
９′を処理して位置誤差情報１１を出力する情報演算処
理手段１０と、情報演算処理手段１０から出力される位
置誤差情報１１を駆動手段１４へ入力する駆動信号１３
に変換する変換処理手段１２とにより構成されている。

【０００６】ここで、補正オフセットずれ情報１８を格
納する補正オフセットずれテーブル１５と、補正振幅比
ずれ情報１９を格納する補正振幅比ずれテーブル１６
と、補正位相ずれ情報２０を格納する補正位相ずれテー
ブル１７は、スケール１のフルレンジ分用意することで
高精度な位置決めを実現させていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の位置決め制御機構では、前記のように構成さ
れた補正テーブルにおいて、位置決めする範囲が広くな
ると、それに伴う補正オフセットずれテーブル、補正振
幅比ずれテーブル、および補正位相ずれテーブルの容量
も増加するため、情報を格納するＲＯＭサイズを超えて
しまうという問題があった。

【０００８】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ことに指向するものであり、効率のよい補正オフセット
ずれテーブル、補正振幅比ずれテーブル、および補正位
相ずれテーブルの構成を有する位置決め制御機構を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る位置決め制御機構は、周期的な位置情
報が物理的に形成されているスケールと、スケール上の
位置情報を感知するセンサーと、センサーを二つ以上適
切な位置に設置した位置決め対象の物体と、物体に設置
されているセンサーで感知することにより得られる二つ
以上の位置信号群を処理して９０度位相の異なる２相の
位置情報を出力する信号演算処理手段と、目的位置と基
準位置の間に生じるオフセットずれを予め測定して補正
オフセットずれ情報を格納した補正オフセットずれテー
ブルと、目的位置と基準位置の間に生じる振幅比ずれを
予め測定して補正振幅比ずれ情報を格納した補正振幅比
ずれテーブルと、目的位置と基準位置の間に生じる位相
ずれを予め測定した補正位相ずれ情報を格納した補正位
相ずれテーブルと、信号演算処理手段より出力される位
置情報に応じて補正オフセットずれテーブルより参照し
た補正オフセットずれ情報、および補正振幅比ずれテー
ブルより参照した補正振幅比ずれ情報により位置情報を
補正した補正位置情報を出力する第１の補正処理手段
と、スケール上の任意の位置を基準とする基準位置から
位置決めしたい距離だけ離れた目的位置付近の位置情報
に相当する目的位置情報に応じて補正位相ずれテーブル
より参照した補正位相ずれ情報で目的位置情報を補正し
た補正目的位置情報を出力する第２の補正処理手段と、
第１の補正処理手段の補正位置情報と第２の補正処理手
段の補正目的位置情報を処理して誤差情報を出力する情
報演算処理手段と、情報演算処理手段から出力される位
置誤差情報を駆動手段への入力信号に変換する変換処理
手段と、変換処理手段から出力される駆動信号により物
体を移動させる駆動手段とを有し、位置誤差情報が零に
なるように駆動信号を受けた駆動手段により物体を目的
の位置に移動させる位置決め制御機構において、前記補
正オフセットずれテーブルに、スケールを細かい間隔に
より測定した測定オフセットずれ情報を三次式で近似す
る測定オフセットずれ近似式を用いて、スケールを粗い
間隔により区切った補正オフセットずれテーブルの格納
位置に対する補正オフセットずれ情報を求めて格納し、
位置情報を取得するスケール上の位置に対して、スケー
ル上の位置前後の補正オフセットずれテーブルの格納位
置に応じた補正オフセットずれ情報を補正オフセットず
れテーブルより参照し、さらに一次近似により求めてス
ケール上の位置に対する補正オフセットずれ情報とする
ことを特徴とする。

【００１０】また、前記補正振幅比ずれテーブルに、ス
ケールを細かい間隔により測定した測定振幅比ずれ情報
を二つの一次式で近似する測定振幅比ずれ近似式を用い
て、スケールの終始２点と二つの一次式の交点により定
義される補正振幅比ずれテーブルの格納位置に対する補
正振幅比ずれ情報を求めて格納し、位置情報を取得する
スケール上の位置に対して、スケール上の位置前後の補
正振幅比ずれテーブルの格納位置に応じた補正振幅比ず
れ情報を補正振幅比ずれテーブルより参照し、さらに一
次近似により求めてスケール上の位置に対する補正振幅
比ずれ情報とすることを特徴とする。

【００１１】また、前記補正位相ずれテーブルに、スケ
ールを細かい間隔により測定した測定位相ずれ情報を一
次式で近似する測定位相ずれ近似式を用いて、スケール
の終始２点とする補正位相ずれテーブルの格納位置に対
する補正位相ずれ情報を求めて格納し、目的位置付近の
位置情報に相当する目的位置情報に対して、補正位相ず
れテーブルの格納位置に応じた補正位相ずれ情報を補正
位相ずれテーブルより参照し、さらに一次近似により求
めて前記目的位置情報に対する補正位相ずれ情報とする
ように構成したものである。

【００１２】前記構成によれば、補正オフセットずれテ
ーブルに、スケールを細かい間隔で測定した測定オフセ
ットずれ情報を三次式により近似する測定オフセットず
れ近似式を用いて、スケールを粗い間隔で区切った補正
オフセットずれテーブルの格納位置に対する補正オフセ
ットずれ情報を求めて格納して、補正オフセットずれテ
ーブルの格納位置に応じた補正オフセットずれ情報を参
照し、さらに一次近似により求めることにより補正オフ
セットずれテーブルを小さな容量で構成できる。

【００１３】また、補正振幅比ずれテーブルに、スケー
ルを細かい間隔により測定した測定振幅比ずれ情報を二
つの一次式で近似する測定振幅比ずれ近似式を用いて、
スケールの終始２点と二つの一次式の交点により定義さ
れる補正振幅比ずれテーブルの格納位置に対する補正振
幅比ずれ情報を求めて格納して、補正振幅比ずれテーブ
ルの格納位置に応じた補正振幅比ずれ情報を参照し、さ
らに一次近似により求めることにより補正振幅比ずれテ
ーブルを小さな容量で構成できる。

【００１４】また、補正位相ずれテーブルに、スケール
を細かい間隔により測定した測定位相ずれ情報を一次式
で近似する測定位相ずれ近似式を用いて、スケールの終
始２点とする補正位相ずれテーブルの格納位置に対する
補正位相ずれ情報を求めて格納して、補正位相ずれテー
ブルの格納位置に応じた補正位相ずれ情報を参照し、さ
らに一次近似により求めることにより補正位相ずれテー
ブルを小さな容量で構成できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明にお
ける実施の形態を詳細に説明する。基本的な構成は、前
記従来例を説明した図１に示した通りであり、その説明
は省略する。

【００１６】図２は本実施の形態における補正オフセッ
トずれテーブルの効率よい構成とする説明を示す図であ
る。すなわち、前記従来例の構成においては、位置決め
する範囲が広くなると補正オフセットずれテーブルの容
量が増加することから、本実施の形態においては、図２
に示すようにスケール１のフルレンジの１０％間隔とす
る測定座標３０（３０Ａ〜３０Ｋ）と、測定座標３０で
測定した測定オフセットずれ情報３１（３１Ａ〜３１Ｋ
（図示せず））と、測定オフセットずれ情報３１を最小
二乗法より三次式で近似した測定オフセットずれ近似式
３２と、スケール１のフルレンジの２５％間隔とする測
定座標の補正オフセットずれテーブル１５（図１参照）
に格納する格納位置３３（３３Ａ〜３３Ｅ）と、補正オ
フセットずれテーブル１５の格納位置３３に対するオフ
セットずれを測定オフセットずれ近似式３２より求めた
補正オフセットずれ情報３４を格納するように補正オフ
セットずれテーブル１５は構成されている。

【００１７】よって、補正オフセットずれテーブル１５
に格納されるのは、補正オフセットずれテーブル１５の
格納位置３３に対する補正オフセットずれ情報３４だけ
なので、補正オフセットずれテーブル１５の容量を小さ
くすることができる。

【００１８】以上のように構成される補正オフセットず
れテーブル１５の適用例を以下に説明する。いま、図２
に示すように、基準位置４は補正オフセットずれテーブ
ル１５の格納位置３３Ａと格納位置３３Ｂの間にあり、
また目的位置５は格納位置３３Ｄと格納位置３３Ｅの間
にあるとする。

【００１９】基準位置４に対する補正オフセットずれ情
報３４Ｒは、基準位置４の前の補正オフセットずれテー
ブル１５の格納位置３３Ａに対する補正オフセットずれ
情報３４Ａと、基準位置４の後の補正オフセットずれテ
ーブル１５の格納位置３３Ｂに対する補正オフセットず
れ情報３４Ｂとの一次近似から求められる。したがっ
て、基準位置４の補正オフセットずれ情報３４Ｒは（数
１）のように

【００２０】

【数１】３４Ｒ＝（３３Ａ・３４Ｂ＋３３Ｂ・３４Ａ）
／（３３Ａ＋３３Ｂ） で与えられる。

【００２１】また、目的位置５に対する補正オフセット
ずれ情報３４Ｔは、目的位置５の前の補正オフセットず
れテーブル１５の格納位置３３Ｄに対する補正オフセッ
トずれ情報３４Ｄと、目的位置５の後の補正オフセット
ずれテーブル１５の格納位置３３Ｅに対する補正オフセ
ットずれ情報３４Ｅとの一次近似から求められる。した
がって、目的位置５の補正オフセットずれ情報３４Ｔは
（数２）のように

【００２２】

【数２】３４Ｔ＝（３３Ｄ・３４Ｅ＋３３Ｅ・３４Ｄ）
／（３３Ｄ＋３３Ｅ） で与えられる。

【００２３】基準位置４の補正オフセットずれ情報３４
Ｒに対する目的位置５の補正オフセットずれ情報３４Ｔ
との差を目的位置５における補正オフセットずれ情報１
８（図１参照）とすることで適用される。

【００２４】次に、図３は本実施の形態における補正振
幅比ずれテーブルの効率よい構成とする説明を示す図で
ある。

【００２５】前記従来例においては、位置決めする範囲
が広くなると補正振幅比ずれテーブルの容量が増加する
ことから、本実施の形態においては、図３に示すよう
に、スケール１のフルレンジの１０％間隔とする測定座
標３０（３０Ａ〜３０Ｋ）と、測定座標３０で測定した
測定振幅比ずれ情報３５（３５Ａ〜３５Ｋ（図示せ
ず））と、測定振幅比ずれ情報３５を位置３６で交差す
る二つの一次式で近似した測定振幅比ずれ近似式３７
と、スケール１の始点３０Ａと終点３０Ｋと二つの一次
式が交差する位置３６で定義される補正振幅比ずれテー
ブル１６（図１参照）の格納位置３８（３８Ａ〜３８
Ｂ）と、補正振幅比ずれテーブル１６の格納位置３８に
対する振幅比ずれを測定振幅比ずれ近似式３７より求め
た補正振幅比ずれ情報３９を格納するように補正振幅比
ずれテーブル１６は構成されている。

【００２６】よって、補正振幅比ずれテーブルに格納さ
れるのは、補正振幅比ずれテーブル１６の格納位置３８
に対する補正振幅比ずれ情報３９と位置３６だけなの
で、補正振幅比ずれテーブルの容量を小さくすることが
できる。

【００２７】以上のように構成される補正振幅比ずれテ
ーブル１６の適用例を説明する。二つの一次式の交点を
測定座標の始点３０Ａから測定座標の終点３０Ｋへと移
動させながら、測定振幅比ずれ情報３５との最小二乗法
の誤差が最も小さくなる測定座標を位置３６とする。ま
た、目的位置５での補正振幅比ずれ情報１９（図１参
照）は、前記補正オフセットずれ情報１８と同様に目的
位置５対する補正振幅比ずれ情報と基準位置４に対する
補正振幅比ずれ情報を求め、これの差で適用される。

【００２８】図４は本実施の形態における補正位相ずれ
テーブルの効率よい構成とする説明を示す図である。す
なわち、前記従来例の構成においては、位置決めする範
囲が広くなると補正位相ずれテーブルの容量が増加する
ことから、本実施の形態においては、図４に示すよう
に、スケール１のフルレンジの１０％間隔とする測定座
標３０（３０Ａ〜３０Ｋ）と、測定座標３０で測定した
測定位相ずれ情報４０（４０Ａ〜４０Ｋ（図示せず））
と、測定位相ずれ情報４０を一次式で近似した測定位相
ずれ近似式４１と、スケール１の測定座標始点３０Ａと
測定座標終点３０Ｋと定義される補正位相ずれテーブル
１７（図１参照）の格納位置４２（４２Ａと４２Ｂ）
と、補正位相ずれテーブル１７の格納位置４２に対する
位相ずれを測定位相ずれ近似式４１より求めた補正位相
ずれ情報４３を格納するように補正位相ずれテーブル１
７は構成されている。

【００２９】よって、補正位相ずれテーブルに格納され
るのは、補正位相ずれテーブル１７の格納位置４２に対
する補正位相ずれ情報４３だけなので、補正位相ずれテ
ーブルの容量を小さくすることができる。

【００３０】以上のように構成される補正位相ずれテー
ブル１７の適用例を説明する。目的位置５での補正位相
ずれ情報２０（図１参照）は、補正オフセットずれ情報
１８と同様に目的位置５対する補正位相ずれ情報と基準
位置４に対する補正位相ずれ情報を求め、これの差で適
用される。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
補正オフセットずれテーブルに、スケールを細かい間隔
で測定した測定オフセットずれ情報を三次式により近似
する測定オフセットずれ近似式を用いて、スケールを粗
い間隔で区切った補正オフセットずれテーブルの格納位
置に対する補正オフセットずれ情報を求めて格納して、
スケール上の該当位置前後の格納位置に応じた補正オフ
セットずれ情報を参照し、さらに一次近似により求める
ことにより補正オフセットずれテーブルを小さな容量で
構成することができる。

【００３２】また、補正振幅比ずれテーブルに、スケー
ルを細かい間隔により測定した測定振幅比ずれ情報を二
つの一次式で近似する測定振幅比ずれ近似式を用いて、
スケールの終始２点と二つの一次式の交点により定義さ
れる補正振幅比ずれテーブルの格納位置に対する補正振
幅比ずれ情報を求めて格納して、スケール上の該当位置
前後の格納位置に応じた補正振幅比ずれ情報を参照し、
さらに一次近似により求めることにより補正振幅比ずれ
テーブルを小さな容量で構成することができる。

【００３３】また、補正位相ずれテーブルに、スケール
を細かい間隔により測定した測定位相ずれ情報を一次式
で近似する測定位相ずれ近似式を用いて、スケールの終
始２点とする補正位相ずれテーブルの格納位置に対する
補正位相ずれ情報を求めて格納して、スケール上の該当
目的位置前後の格納位置に応じた補正位相ずれ情報を参
照し、さらに一次近似により求めることにより補正位相
ずれテーブルを小さな容量で構成することができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】任意の基準位置から任意の目的位置へと位置決
めを行う位置決め制御機構の一例を示す図

【図２】本発明の実施の形態における補正オフセットず
れテーブルの効率よい構成とする説明を示す図

【図３】本発明の実施の形態における補正振幅比ずれテ
ーブルの効率よい構成とする説明を示す図

【図４】本発明の実施の形態における補正位相ずれテー
ブルの効率よい構成とする説明を示す図

【符号の説明】

１ スケール ２ センサー ３ 物体 ４ 基準位置 ５ 目的位置 ６ 位置信号群 ７ 信号演算処理手段 ８ 位置情報 ８′ 補正位置情報 ９ 目的位置情報 ９′ 補正目的位置情報 １０ 情報演算処理手段 １１ 位置誤差情報 １２ 変換処理手段 １３ 駆動信号 １４ 駆動手段 １５ 補正オフセットずれテーブル １６ 補正振幅比ずれテーブル １７ 補正位相ずれテーブル １８ 補正オフセットずれ情報 １９ 補正振幅比ずれ情報 ２０ 補正位相ずれ情報 ２１，２２ 補正処理手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周期的な位置情報が物理的に形成されて
   いるスケールと、前記スケール上の位置情報を感知する
   センサーと、前記センサーを二つ以上適切な位置に設置
   した位置決め対象の物体と、前記物体に設置されている
   センサーで感知することにより得られる二つ以上の位置
   信号群を処理して９０度位相の異なる２相の位置情報を
   出力する信号演算処理手段と、目的位置と基準位置の間
   に生じるオフセットずれを予め測定して補正オフセット
   ずれ情報を格納した補正オフセットずれテーブルと、前
   記目的位置と前記基準位置の間に生じる振幅比ずれを予
   め測定して補正振幅比ずれ情報を格納した補正振幅比ず
   れテーブルと、前記目的位置と前記基準位置の間に生じ
   る位相ずれを予め測定した補正位相ずれ情報を格納した
   補正位相ずれテーブルと、前記信号演算処理手段より出
   力される前記位置情報に応じて前記補正オフセットずれ
   テーブルより参照した補正オフセットずれ情報、および
   前記補正振幅比ずれテーブルより参照した補正振幅比ず
   れ情報により前記位置情報を補正した補正位置情報を出
   力する第１の補正処理手段と、前記スケール上の任意の
   位置を基準とする基準位置から位置決めしたい距離だけ
   離れた目的位置付近の前記位置情報に相当する目的位置
   情報に応じて前記補正位相ずれテーブルより参照した補
   正位相ずれ情報で前記目的位置情報を補正した補正目的
   位置情報を出力する第２の補正処理手段と、前記第１の
   補正処理手段の補正位置情報と前記第２の補正処理手段
   の補正目的位置情報を処理して誤差情報を出力する情報
   演算処理手段と、前記情報演算処理手段から出力される
   位置誤差情報を前記駆動手段への入力信号に変換する変
   換処理手段と、前記変換処理手段から出力される駆動信
   号により前記物体を移動させる駆動手段とを有し、前記
   位置誤差情報が零になるように前記駆動信号を受けた前
   記駆動手段により前記物体を目的の位置に移動させる位
   置決め制御機構において、 前記補正オフセットずれテーブルに、前記スケールを細
   かい間隔により測定した測定オフセットずれ情報を三次
   式で近似する測定オフセットずれ近似式を用いて、前記
   スケールを粗い間隔により区切った前記補正オフセット
   ずれテーブルの格納位置に対する補正オフセットずれ情
   報を求めて格納し、 前記位置情報を取得する前記スケール上の位置に対し
   て、前記スケール上の位置前後の補正オフセットずれテ
   ーブルの前記格納位置に応じた補正オフセットずれ情報
   を前記補正オフセットずれテーブルより参照し、さらに
   一次近似により求めて前記スケール上の位置に対する補
   正オフセットずれ情報とすることを特徴とする位置決め
   制御機構。
2. 【請求項２】 前記補正振幅比ずれテーブルに、スケー
   ルを細かい間隔により測定した測定振幅比ずれ情報を二
   つの一次式で近似する測定振幅比ずれ近似式を用いて、
   前記スケールの終始２点と前記二つの一次式の交点によ
   り定義される補正振幅比ずれテーブルの格納位置に対す
   る補正振幅比ずれ情報を求めて格納し、 前記位置情報を取得する前記スケール上の位置に対し
   て、前記スケール上の位置前後の補正振幅比ずれテーブ
   ルの前記格納位置に応じた補正振幅比ずれ情報を前記補
   正振幅比ずれテーブルより参照し、さらに一次近似によ
   り求めて前記スケール上の位置に対する補正振幅比ずれ
   情報とすることを特徴とする請求項１記載の位置決め制
   御機構。
3. 【請求項３】 前記補正位相ずれテーブルに、スケール
   を細かい間隔により測定した測定位相ずれ情報を一次式
   で近似する測定位相ずれ近似式を用いて、前記スケール
   の終始２点とする補正位相ずれテーブルの格納位置に対
   する補正位相ずれ情報を求めて格納し、 目的位置付近の位置情報に相当する目的位置情報に対し
   て、補正位相ずれテーブルの前記格納位置に応じた補正
   位相ずれ情報を前記補正位相ずれテーブルより参照し、
   さらに一次近似により求めて前記目的位置情報に対する
   補正位相ずれ情報とすることを特徴とする請求項１また
   は２記載の位置決め制御機構。