JP2006141138A - Stage driving control system - Google Patents

Stage driving control system Download PDF

Info

Publication number
JP2006141138A
JP2006141138A JP2004328561A JP2004328561A JP2006141138A JP 2006141138 A JP2006141138 A JP 2006141138A JP 2004328561 A JP2004328561 A JP 2004328561A JP 2004328561 A JP2004328561 A JP 2004328561A JP 2006141138 A JP2006141138 A JP 2006141138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
linear motor
stage
vibration
drive control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004328561A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nakazato
憲一 中里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Aviation Electronics Industry Ltd filed Critical Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority to JP2004328561A priority Critical patent/JP2006141138A/en
Publication of JP2006141138A publication Critical patent/JP2006141138A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage driving control method capable of eliminating a special installation area as a damper for damping the oscillation of a structural body and attaining cost reduction in manufacture. <P>SOLUTION: This stage driving control system is constituted of a driving control circuit 1, an oscillation detector 11, a linear motor 12, and a position detector 13. The driving control circuit 1 controls the driving of the linear motor 12. The linear motor 12 has a stator and a stage (a movable element), and carries the stage to a position which is commanded by a position command signal 101. In this stage driving control method, the stage is made to work as a weight, the stator is made to work as an actuator. The stage driving control method becomes the damper having an active mass damper function, thus eliminating need for a special weight for damping and the actuator. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、リニアモータの可動子であるステージの駆動を制御するステージ駆動制御方式に関し、特に半導体製造装置用シリコンウェハ搬送手段等としてリニアモータが用いられ、リニアモータの振動の抑制の機能を有するステージ駆動制御方式に関する。   The present invention relates to a stage drive control system for controlling the drive of a stage which is a mover of a linear motor, and in particular, a linear motor is used as a silicon wafer transfer means for a semiconductor manufacturing apparatus and has a function of suppressing vibration of the linear motor. The present invention relates to a stage drive control system.

従来、例えば半導体製造装置等においては、シリコンウェハの搬送、または露光などの際に使用されるステージの駆動モータとしては、通常リニアモータが用いられている。リニアモータは固定子と可動子とでなる。固定子は磁石とレールとでなり、可動子は固定子の磁石との相互作用による力を受け、レールに案内されて移動する。半導体製造装置等の分野では、可動子は、シリコンウェハ等の搬送物が上面に載置される台として機能するので、ステージと称されることが多い。そこで、本願では可動子をステージと称することとする。シリコンウェハを搬送するリニアモータの稼動時においては、リニアモータが載置されている構造体に振動状態が発生し、シリコンウェハの位置決めに支障が生じる。   Conventionally, for example, in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a linear motor is usually used as a drive motor for a stage that is used when a silicon wafer is transferred or exposed. A linear motor consists of a stator and a mover. The stator is composed of a magnet and a rail, and the mover receives a force due to the interaction with the magnet of the stator and moves while being guided by the rail. In the field of semiconductor manufacturing equipment and the like, the mover is often referred to as a stage because it functions as a table on which a transported object such as a silicon wafer is placed. Therefore, in this application, the mover is referred to as a stage. During operation of the linear motor that transports the silicon wafer, a vibration state is generated in the structure on which the linear motor is mounted, which causes a problem in positioning the silicon wafer.

図5は、従来のステージ駆動制御方式を備えるリニアモータシステム示すブロック図であり、本図のステージ駆動制御方式は特許文献1(特開2002−061703)に開示されたものと実質的に同様な構成である。また図6は、図5のリニアモータシステムを構造体16上に設置した状態を示す模式図である。本リニアモータシステムは、振動検出器11と、リニアモータ12と、位置検出器13と、駆動制御回路21と、アクティブマスダンパ制御器22と、アクチュエータ18と、錘19と、構造体16と、除振マウント17とを有してなる。リニアモータ12は固定子14及びステージ15でなる(図6)。図6に示すように、図5のリニアモータ12(固定子14及びステージ15)及び振動検出器11は構造体16に設置され、構造体16は除振マウント17上に載置されている。位置検出器13は、固定子14と同じ筐体に内蔵されており、図6には現われていない。   FIG. 5 is a block diagram showing a linear motor system having a conventional stage drive control system. The stage drive control system in this figure is substantially the same as that disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-061703). It is a configuration. FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the linear motor system of FIG. The linear motor system includes a vibration detector 11, a linear motor 12, a position detector 13, a drive control circuit 21, an active mass damper controller 22, an actuator 18, a weight 19, a structure 16, And a vibration isolation mount 17. The linear motor 12 includes a stator 14 and a stage 15 (FIG. 6). As shown in FIG. 6, the linear motor 12 (stator 14 and stage 15) and the vibration detector 11 of FIG. 5 are installed on a structure 16, and the structure 16 is placed on a vibration isolation mount 17. The position detector 13 is built in the same housing as the stator 14 and does not appear in FIG.

駆動制御回路21は、減算器3、位置制御器5、微分器7、減算器28、速度制御器9および増幅器10でなる。駆動制御回路21は、リニアモータ12に対するステージ駆動制御手段として機能する。振動検出器11は、構造体16の振動状態を検出する。リニアモータ12の固定子14は、駆動制御回路21から出力される駆動電流110を受けて、ステージ15の駆動制御を行う。位置検出器13は、ステージ15の搬送位置を検出する。振動検出器11は、位置センサと1軸の加速度センサとから構成されている。駆動制御回路21において、減算器3、位置制御器5、減算器28、速度制御器9、増幅器10、リニアモータ12及び位置検出器13は、位置制御ループを構成している。また、駆動制御回路21において、微分器7、減算器28、速度制御器9、増幅器10、リニアモータ12及び位置検出器13は、速度制御ループを構成している。リニアモータ(固定子14及びステージ15)、駆動制御回路21及び位置検出器13は、ステージ駆動制御方式を構成している。   The drive control circuit 21 includes a subtractor 3, a position controller 5, a differentiator 7, a subtractor 28, a speed controller 9 and an amplifier 10. The drive control circuit 21 functions as a stage drive control unit for the linear motor 12. The vibration detector 11 detects the vibration state of the structure 16. The stator 14 of the linear motor 12 receives the drive current 110 output from the drive control circuit 21 and controls the drive of the stage 15. The position detector 13 detects the transport position of the stage 15. The vibration detector 11 includes a position sensor and a uniaxial acceleration sensor. In the drive control circuit 21, the subtractor 3, the position controller 5, the subtractor 28, the speed controller 9, the amplifier 10, the linear motor 12 and the position detector 13 constitute a position control loop. In the drive control circuit 21, the differentiator 7, the subtractor 28, the speed controller 9, the amplifier 10, the linear motor 12, and the position detector 13 constitute a speed control loop. The linear motor (stator 14 and stage 15), drive control circuit 21 and position detector 13 constitute a stage drive control system.

次に、図5を参照して、従来のステージ駆動制御方式を備えるリニアモータシステムの稼動時における動作について説明する。リニアモータ12により、図6のステージ15を搬送するための駆動制御が行われている稼動状態においては、外部よりステージ15の搬送位置を指令する位置指令信号101が駆動制御回路21に入力されており、位置指令信号101は減算器3に入力される。減算器3には、リニアモータ12の稼動に伴う搬送位置112を位置検出器13により検出した搬送位置信号113も入力される。減算器3は、これらの位置指令信号101と搬送位置信号113との減算処理を行い、その差を表す位置誤差信号103を出力する。位置制御器5は、位置誤差信号103を所定レベルに増幅し、位置制御信号105として出力する。   Next, with reference to FIG. 5, the operation at the time of operation of the linear motor system having the conventional stage drive control system will be described. In an operation state in which drive control for transporting the stage 15 in FIG. 6 is performed by the linear motor 12, a position command signal 101 for commanding the transport position of the stage 15 is input to the drive control circuit 21 from the outside. The position command signal 101 is input to the subtracter 3. The subtracter 3 also receives a transport position signal 113 obtained by detecting the transport position 112 accompanying the operation of the linear motor 12 by the position detector 13. The subtracter 3 performs a subtraction process between the position command signal 101 and the transport position signal 113, and outputs a position error signal 103 representing the difference. The position controller 5 amplifies the position error signal 103 to a predetermined level and outputs it as a position control signal 105.

位置検出器13より出力される搬送位置信号113は、微分器7において微分され、微分出力107として減算器28に入力される。減算器28は、位置制御信号105から微分出力107を減算する減算を行う。速度制御器9は、減算器28の出力108を受け、リニアモータ12の速度を制御する速度制御信号109を生成する。増幅器10は、リニアモータ12を駆動する電力増幅機能を有しており、速度制御信号109を増幅し、駆動電流110を生成する。リニアモータ12は、増幅器10の出力の駆動電流110を固定子14に受け、ステージ15を直線的に移動させ、ステージ15に搭載されているシリコンウエハ等の搬送物を搬送する。ここまで動作の説明をした駆動制御回路21の作用により、ステージ15の位置は、位置指令信号101に追随して変位する。ステージ15の搬送位置112は位置検出器13で検出され、位置検出器13は検出位置を表す搬送位置信号113を出力する。   The transport position signal 113 output from the position detector 13 is differentiated by the differentiator 7 and input to the subtractor 28 as the differential output 107. The subtracter 28 performs subtraction for subtracting the differential output 107 from the position control signal 105. The speed controller 9 receives the output 108 of the subtractor 28 and generates a speed control signal 109 for controlling the speed of the linear motor 12. The amplifier 10 has a power amplification function for driving the linear motor 12, amplifies the speed control signal 109, and generates a drive current 110. The linear motor 12 receives the drive current 110 output from the amplifier 10 at the stator 14, moves the stage 15 linearly, and transports a transported object such as a silicon wafer mounted on the stage 15. The position of the stage 15 is displaced following the position command signal 101 by the action of the drive control circuit 21 whose operation has been described so far. The transport position 112 of the stage 15 is detected by the position detector 13, and the position detector 13 outputs a transport position signal 113 indicating the detected position.

図5の駆動制御回路21は、前述のとおり、位置検出器13において検出されるリニアモータ12の搬送位置信号113を減算器3に負帰還する位置制御ループを有し、また搬送位置信号113の微分出力107を減算器28に負帰還する速度制御ループも有している。   The drive control circuit 21 of FIG. 5 has a position control loop that negatively feeds back the conveyance position signal 113 of the linear motor 12 detected by the position detector 13 to the subtractor 3 as described above. A speed control loop for negatively feeding back the differential output 107 to the subtractor 28 is also provided.

振動検出器11は、リニアモータ12がステージ15から受ける反力に起因して構造体16に生じる振動を検知し、その検知した振動を振動状態信号111として出力する。アクティブマスダンパ制御器22は、振動状態信号111を受けて、構造体16の振動が最も小さくなるように、アクチュエータ18を動作させる制振信号122を生成する。アクチュエータ18は、制振信号122で指示された位相、周波数および振幅の振動118を錘19に与える。錘19は、振動の反動動作により構造体16の振動を低減する。   The vibration detector 11 detects the vibration generated in the structure 16 due to the reaction force that the linear motor 12 receives from the stage 15, and outputs the detected vibration as the vibration state signal 111. The active mass damper controller 22 receives the vibration state signal 111 and generates a vibration suppression signal 122 for operating the actuator 18 so that the vibration of the structure 16 is minimized. The actuator 18 applies a vibration 118 having a phase, frequency, and amplitude indicated by the damping signal 122 to the weight 19. The weight 19 reduces the vibration of the structural body 16 by a vibration reaction operation.

図5及び図6を参照して上に説明した、従来のステージ駆動制御方式を備えるリニアモータシステムでは、位置指令信号101に応じてリニアモータ12を駆動するリニアモータ駆動手段として駆動制御回路21を備え、振動状態信号111に基づき構造体16の振動を減衰させる制振手段として、アクティブマスダンパ制御器22、アクチュエータ18及び錘19を備える。アクチュエータ18及び錘19は、アクティブマスダンパを構成している。アクティブマスダンパとは、構造体の揺れとは逆位相の力でマス(錘)を動かすことにより、構造体の揺れを減衰させる動作を行うための装置である。   In the linear motor system having the conventional stage drive control method described above with reference to FIGS. 5 and 6, the drive control circuit 21 is used as a linear motor drive means for driving the linear motor 12 in accordance with the position command signal 101. The active mass damper controller 22, the actuator 18, and the weight 19 are provided as damping means for damping the vibration of the structure 16 based on the vibration state signal 111. The actuator 18 and the weight 19 constitute an active mass damper. The active mass damper is an apparatus for performing an operation of attenuating the shaking of the structure by moving the mass (weight) with a force opposite in phase to the shaking of the structure.

半導体製造装置では、構造体16は床からの振動を減衰させるため、除振マウント17の上に乗っている。シリコンウエハが載せられたステージ15は固定子14との相互作用で直線運動をするが、その直線運動の反力により、構造体16は主に除振マウント17の共振周波数で揺れる。図5及び図6のリニアモータシステムでは、アクチュエータ18及び錘19でなるアクティブマスダンパにより、この揺れを低減している。   In the semiconductor manufacturing apparatus, the structure 16 is placed on the vibration isolation mount 17 in order to attenuate the vibration from the floor. The stage 15 on which the silicon wafer is placed moves linearly by the interaction with the stator 14, but the structure 16 mainly swings at the resonance frequency of the vibration isolation mount 17 due to the reaction force of the linear movement. In the linear motor system of FIGS. 5 and 6, this vibration is reduced by an active mass damper composed of an actuator 18 and a weight 19.

前述のとおり、図5及び図6に示したリニアモータシステムでは、ステージ駆動制御方式は、リニアモータ(固定子14及びステージ15)、駆動制御回路21及び位置検出器13でなる。この従来のステージ駆動制御方式はリニアモータ12の制御だけを行い、構造体16の振動を抑制し、ひいてはリニアモータ12の振動を抑制する制振機能は持たない。そこで、図5及び図6に示したリニアモータシステムは、アクチュエータ18及び錘19でなるアクティブマスダンパを、ステージ駆動制御方式とは別に備えることにより、構造体16の振動を抑制し、ひいてはリニアモータ12の振動を抑制する制振機能を得ている。   As described above, in the linear motor system shown in FIGS. 5 and 6, the stage drive control method includes the linear motor (stator 14 and stage 15), the drive control circuit 21, and the position detector 13. This conventional stage drive control system only controls the linear motor 12 and suppresses the vibration of the structural body 16 and thus does not have a vibration suppression function to suppress the vibration of the linear motor 12. Therefore, the linear motor system shown in FIGS. 5 and 6 is provided with an active mass damper composed of the actuator 18 and the weight 19 separately from the stage drive control system, thereby suppressing the vibration of the structure 16 and thus the linear motor. The vibration suppression function which suppresses 12 vibrations is obtained.

特開2002−061703JP2002-061703

除振機能を備えた最も基本的なリニアモータシステムとして、パッシブ型除振方式のリニアモータシステムがある。パッシブ型除振方式のリニアモータシステムは、リニアモータが設置される構造体を除振マウントで支える。   As a most basic linear motor system having a vibration isolation function, there is a passive vibration isolation type linear motor system. The passive vibration isolation type linear motor system supports the structure on which the linear motor is installed with a vibration isolation mount.

これに対し、パッシブ型除振方式のリニアモータシステムにアクティブマスダンパ及びアクティブマスダンパ制御器を付加したものが上述の従来のリニアモータシステム(図5及び図6)である。図5及び図6のリニアモータシステムの除振方式は、アクティブ型除振方式である。このアクティブ型除振方式は、構造体16の振動を低減するために反動応力を発生させる。その反動応力は、アクティブマスダンパ及びアクティブマスダンパ制御器2で生成している。アクティブマスダンパ及びアクティブマスダンパ制御器2はリニアモータシステムとは独立した空間を占める。アクティブマスダンパはアクチュエータ18及び錘19でなる。アクティブマスダンパ制御器2は、構造体16の振動状態を表す振動状態信号111を振動検出器11から受け、そのアクティブマスダンパに対して制振信号122を送出する。このように、従来のステージ駆動制御方式を備えるリニアモータシステムは、ステージ駆動制御方式とは独立して、構造体の制振手段のための格別な設置空間を必要とするから、小型化が難しい。また、アクチュエータは、モータ等でなる能動機器であり、高価である。そこで、従来のステージ駆動制御方式は、安価に製造することが難しかった。   On the other hand, the above-described conventional linear motor system (FIGS. 5 and 6) is obtained by adding an active mass damper and an active mass damper controller to a passive vibration isolation type linear motor system. The vibration isolation method of the linear motor system shown in FIGS. 5 and 6 is an active vibration isolation method. This active vibration isolation method generates reaction stress in order to reduce the vibration of the structure 16. The reaction stress is generated by the active mass damper and the active mass damper controller 2. The active mass damper and the active mass damper controller 2 occupy a space independent of the linear motor system. The active mass damper includes an actuator 18 and a weight 19. The active mass damper controller 2 receives a vibration state signal 111 representing the vibration state of the structure 16 from the vibration detector 11 and sends a vibration suppression signal 122 to the active mass damper. As described above, the linear motor system having the conventional stage drive control method requires a special installation space for the vibration damping means of the structure independently of the stage drive control method, and thus it is difficult to reduce the size. . The actuator is an active device made of a motor or the like and is expensive. Therefore, it has been difficult to manufacture the conventional stage drive control system at low cost.

そこで、本発明の目的は、リニアモータを構造体上に設置するリニアモータシステムに適用されたとき、構造体の制振手段のための格別な設置空間を要せず、しかも製造費の低廉なステージ駆動制御方式を提供することにある。   Therefore, when the object of the present invention is applied to a linear motor system in which a linear motor is installed on a structure, no special installation space is required for the vibration damping means of the structure, and the manufacturing cost is low. The object is to provide a stage drive control system.

前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following means.

(1)ステージと固定子からなるリニアモータが構造体上に設置され、該構造体が除振マウント上に載置され、該リニアモータの駆動により該ステージの位置を制御するステージ駆動制御方式において、
前記ステージの搬送位置を検出し、該搬送位置を現す搬送位置信号を生成する位置検出器と、
外部より入力される前記搬送位置を指令する位置指令信号と、前記構造体に設置された振動検出器により検出される該構造体の振動状態信号と、前記搬送位置信号とを含む情報入力を受けて、前記ステージの駆動制御を行うための駆動電流を前記リニアモータに出力する駆動制御回路と
を有し、
前記駆動制御回路は、前記リニアモータを制御することにより、前記ステージを駆動する駆動機能と、前記構造体に対する制振機能とを併せ有する
ことを特徴とするステージ駆動制御方式。
(1) In a stage drive control system in which a linear motor comprising a stage and a stator is installed on a structure, the structure is placed on a vibration isolation mount, and the position of the stage is controlled by driving the linear motor ,
A position detector for detecting a transfer position of the stage and generating a transfer position signal representing the transfer position;
An information input including a position command signal for commanding the transfer position input from the outside, a vibration state signal of the structure detected by a vibration detector installed in the structure, and the transfer position signal is received. And a drive control circuit that outputs a drive current for performing drive control of the stage to the linear motor,
The drive control circuit has a drive function for driving the stage by controlling the linear motor and a vibration damping function for the structure.

(2)前記駆動制御回路は、前記振動状態信号を受けて、該構造体の振動を抑制する制振信号を生成するアクティブマスダンパ制御器と、
前記位置指令信号と前記搬送位置信号とを受けて、該位置指令信号より該搬送位置信号を減算してなる位置誤差信号を生成する減算器と、
前記位置誤差信号を受けて、前記リニアモータに対する位置制御信号を生成する位置制御器と、
前記搬送位置信号を微分して微分出力を生成する微分器と、
前記制振信号と前記位置制御信号との加算値より前記微分出力を減算して出力する加減算器と、
前記加減算器の出力を受けて、前記リニアモータに対する速度制御信号を生成する速度制御器と、
前記速度制御信号を増幅して、前記リニアモータを駆動するための駆動電流を生成する増幅器と
を備えて構成される前記(1)に記載のステージ駆動制御方式。
(2) The drive control circuit receives the vibration state signal, and generates an damping signal that suppresses vibration of the structure, and an active mass damper controller;
A subtractor that receives the position command signal and the transport position signal and generates a position error signal by subtracting the transport position signal from the position command signal;
A position controller that receives the position error signal and generates a position control signal for the linear motor;
A differentiator for differentiating the transport position signal to generate a differential output;
An adder / subtracter that subtracts and outputs the differential output from an added value of the vibration suppression signal and the position control signal;
A speed controller that receives the output of the adder / subtractor and generates a speed control signal for the linear motor;
The stage drive control method according to (1), further comprising: an amplifier that amplifies the speed control signal and generates a drive current for driving the linear motor.

(3)前記アクティブマスダンパ制御器および前記位置制御器のゲインが可変であり、
前記アクティブマスダンパ制御器のゲインは、前記リニアモータの加速区間および減速区間においては該リニアモータの定速区間および停止区間におけるよりも小さく、
前記位置制御器のゲインは、前記リニアモータの加速区間および減速区間においては該リニアモータの定速区間および停止区間におけるよりも大きい
ことを特徴とする前記(2)に記載のステージ駆動制御方式。
(3) Gains of the active mass damper controller and the position controller are variable,
The gain of the active mass damper controller is smaller in the acceleration section and the deceleration section of the linear motor than in the constant speed section and the stop section of the linear motor,
The stage drive control system according to (2), wherein the gain of the position controller is larger in the acceleration section and the deceleration section of the linear motor than in the constant speed section and the stop section of the linear motor.

(4)前記駆動制御回路は、前記振動状態信号を受けて、該構造体の振動を抑制する制振信号を生成するアクティブマスダンパ制御器と、
前記位置指令信号を微分し、第1の微分出力を生成する第1の微分器と、
前記制振信号と第1の微分出力とを加算し、加算出力を生成する加算器と、
前記位置指令信号と前記搬送位置信号とを受けて、該位置指令信号より該搬送位置信号を減算してなる位置誤差信号を生成する減算器と、
前記位置誤差信号を受けて、前記リニアモータに対する位置制御信号を生成する位置制御器と、
前記搬送位置信号を微分して第2の微分出力を生成する第2の微分器と、
前記加算器出力と前記位置制御信号との加算値より第2の微分出力を減算して出力する加減算器と、
前記加減算器の出力を受けて、前記リニアモータに対する速度制御信号を生成する速度制御器と、
前記速度制御信号を増幅して、前記リニアモータを駆動するための駆動電流を生成する増幅器と
を備えて構成される前記(1)に記載のステージ駆動制御方式。
(4) The drive control circuit receives the vibration state signal, and generates an damping signal that suppresses vibration of the structure, and an active mass damper controller;
A first differentiator for differentiating the position command signal and generating a first differential output;
An adder for adding the damping signal and the first differential output to generate an added output;
A subtractor that receives the position command signal and the transport position signal and generates a position error signal by subtracting the transport position signal from the position command signal;
A position controller that receives the position error signal and generates a position control signal for the linear motor;
A second differentiator for differentiating the transport position signal to generate a second differential output;
An adder / subtracter for subtracting a second differential output from an added value of the adder output and the position control signal;
A speed controller that receives the output of the adder / subtractor and generates a speed control signal for the linear motor;
The stage drive control method according to (1), further comprising: an amplifier that amplifies the speed control signal and generates a drive current for driving the linear motor.

上記構成の本発明ステージ駆動制御方式は、リニアモータを構造体上に設置するリニアモータシステムに適用されたとき、構造体の制振手段のための格別な設置空間を必要としないから、小型化が容易であり、制振のための格別なアクチュエータ等の能動機器を要しないから、安価に製造できる。   The stage drive control system of the present invention having the above-described configuration does not require a special installation space for the vibration damping means of the structure when applied to a linear motor system in which the linear motor is installed on the structure. Therefore, it can be manufactured at low cost because it does not require an active device such as a special actuator for vibration control.

そこで、パッシブ型除振方式のリニアモータシステムに本発明のステージ駆動制御方式を適用すれば、小型で安価なアクティブ型除振方式のリニアモータシステムを得ることができる。また、本発明のステージ駆動制御方式は、リニアモータシステムとは独立した空間を占めるアクティブマスダンパを要しないから、既存のパッシブ型除振方式のリニアモータシステムに容易に追加でき、ひいては広い範囲のリニアモータシステムに適用できる。   Therefore, if the stage drive control system of the present invention is applied to a passive vibration isolation type linear motor system, a small and inexpensive active vibration isolation type linear motor system can be obtained. Further, since the stage drive control system of the present invention does not require an active mass damper that occupies a space independent of the linear motor system, it can be easily added to an existing passive type vibration isolation type linear motor system, and in a wide range. Applicable to linear motor system.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

次に図1を参照し、本発明の第1の実施の形態であるステージ駆動制御方式を説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態であるステージ駆動制御方式を備えるリニアモータシステムを示すブロック図である。また図2は、図1のリニアモータを構造体16上に設置した状態のリニアモータシステムを示す模式図である。本ステージ駆動制御方式は、駆動制御回路1と、振動検出器11と、リニアモータ12と、位置検出器13とを有してなる。図2に示すように、図1のリニアモータ12は構造体16に設置され、構造体16は除振マウント17上に載置されている。位置検出器13は、リニアモータ12と同じ筐体に内蔵されており、図2には現われていない。駆動制御回路1は、アクティブマスダンパ制御器2、減算器3、位置制御器5、微分器7、加減算器8、速度制御器9および増幅器10でなる。駆動制御回路1は、リニアモータ12に対するステージ駆動制御手段として機能する。振動検出器11は、構造体16の振動状態を検出する。リニアモータ12は、固定子14及びステージ15でなり、駆動制御回路1から出力される駆動電流を固定子14に受け、ステージ15の駆動制御を行う。位置検出器13は、ステージ15の搬送位置を検出する。振動検出器11は、位置センサと1軸の加速度センサとから構成されている。駆動制御回路1において、減算器3、位置制御器5、加減算器8、速度制御器9、増幅器10、リニアモータ12及び位置検出器13は、位置制御ループを構成している。また、駆動制御回路1において、微分器7、加減算器8、速度制御器9、増幅器10、リニアモータ12及び位置検出器13は、速度制御ループを構成している。   Next, a stage drive control system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a linear motor system having a stage drive control system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a linear motor system in a state where the linear motor of FIG. 1 is installed on the structure 16. This stage drive control system includes a drive control circuit 1, a vibration detector 11, a linear motor 12, and a position detector 13. As shown in FIG. 2, the linear motor 12 of FIG. 1 is installed on a structure 16, and the structure 16 is placed on a vibration isolation mount 17. The position detector 13 is built in the same housing as the linear motor 12 and is not shown in FIG. The drive control circuit 1 includes an active mass damper controller 2, a subtracter 3, a position controller 5, a differentiator 7, an adder / subtractor 8, a speed controller 9, and an amplifier 10. The drive control circuit 1 functions as a stage drive control unit for the linear motor 12. The vibration detector 11 detects the vibration state of the structure 16. The linear motor 12 includes a stator 14 and a stage 15. The linear motor 12 receives the drive current output from the drive control circuit 1 by the stator 14 and controls the drive of the stage 15. The position detector 13 detects the transport position of the stage 15. The vibration detector 11 includes a position sensor and a uniaxial acceleration sensor. In the drive control circuit 1, the subtractor 3, the position controller 5, the adder / subtractor 8, the speed controller 9, the amplifier 10, the linear motor 12, and the position detector 13 constitute a position control loop. In the drive control circuit 1, the differentiator 7, the adder / subtractor 8, the speed controller 9, the amplifier 10, the linear motor 12 and the position detector 13 constitute a speed control loop.

図2に示すように、構造体16は、床からの振動を減衰させる除振マウント17上に載置されている。固定子14及びステージ15でなるリニアモータ12は構造体16に設置され、ステージ15はリニアモータ12の可動子であり、駆動制御回路1に外部から供給される位置指令信号101により搬送位置が制御される。図6の外観模式図に示される従来例との対比により明らかなように、従来例におけるアクチュエータ18および錘19は、図2のリニアモータシステムでは、不要である。   As shown in FIG. 2, the structure 16 is placed on a vibration isolation mount 17 that attenuates vibration from the floor. A linear motor 12 composed of a stator 14 and a stage 15 is installed in a structure 16, and the stage 15 is a mover of the linear motor 12, and the transport position is controlled by a position command signal 101 supplied from the outside to the drive control circuit 1. Is done. As apparent from the comparison with the conventional example shown in the schematic external view of FIG. 6, the actuator 18 and the weight 19 in the conventional example are not necessary in the linear motor system of FIG.

図3は図1のリニアモータ12の速度、加速度および構造体16の振動状態の波形を示す図である。図3(a) は、リニアモータ12が加速(区間:0−T)、定速(区間:T−T)および減速(区間:T−T)の順に動作モードを変えたときにおける速度31を示す。図3(b)は、同図(a)に対応する加速時の加速度32および減速時の加速度33を示す。図3(c)は、同図(b) に対応する構造体16の振動状態の波形34,35を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing waveforms of the speed and acceleration of the linear motor 12 of FIG. 1 and the vibration state of the structure 16. In FIG. 3A, the operation mode of the linear motor 12 is changed in the order of acceleration (section: 0-T 1 ), constant speed (section: T 1 -T 2 ), and deceleration (section: T 2 -T 3 ). The speed 31 at the time is shown. FIG. 3 (b) shows acceleration 32 during acceleration and acceleration 33 during deceleration corresponding to FIG. 3 (a). FIG. 3C is a diagram showing the waveforms 34 and 35 of the vibration state of the structure 16 corresponding to FIG.

次に、図1を参照して、本第1の実施の形態の稼動時における動作について説明する。リニアモータ12により、図2のステージ15を搬送するための駆動制御が行われている稼動状態においては、外部よりステージ15の搬送位置を指令する位置指令信号101が駆動制御回路1に入力されており、位置指令信号101は減算器3に入力される。減算器3には、リニアモータ12の稼動に伴う搬送位置112を位置検出器13により検出した搬送位置信号113も入力される。減算器3は、これらの位置指令信号101と搬送位置信号113との減算処理を行い、その差を表す位置誤差信号103を出力する。   Next, with reference to FIG. 1, the operation during operation of the first embodiment will be described. In the operating state in which the drive control for transporting the stage 15 in FIG. 2 is performed by the linear motor 12, a position command signal 101 for commanding the transport position of the stage 15 is input to the drive control circuit 1 from the outside. The position command signal 101 is input to the subtracter 3. The subtracter 3 also receives a transport position signal 113 obtained by detecting the transport position 112 accompanying the operation of the linear motor 12 by the position detector 13. The subtracter 3 performs a subtraction process between the position command signal 101 and the transport position signal 113, and outputs a position error signal 103 representing the difference.

位置誤差信号103は、位置制御器5において所定レベルに増幅され、位置制御信号105として出力される。振動検出器11は、リニアモータ12がステージ15から受ける反力に起因して構造体16に生じる振動を検知し、その検知した振動を振動状態信号111として出力する。アクティブマスダンパ制御器2は、振動状態信号111を受けて、構造体16の振動を抑制するように作用する制振信号102を生成する。   The position error signal 103 is amplified to a predetermined level by the position controller 5 and output as the position control signal 105. The vibration detector 11 detects the vibration generated in the structure 16 due to the reaction force that the linear motor 12 receives from the stage 15, and outputs the detected vibration as the vibration state signal 111. The active mass damper controller 2 receives the vibration state signal 111 and generates a vibration suppression signal 102 that acts to suppress vibration of the structure 16.

一方、位置検出器13より出力される搬送位置信号113は、微分器7において微分され、微分出力107として加減算器8に入力される。加減算器8は、位置制御信号105と制振信号102との加算値から、微分出力107を減算する加減算処理を行う。速度制御器9は、加減算器8の出力108を受け、リニアモータ12の速度を制御する速度制御信号109を生成する。増幅器10は、リニアモータ12を駆動する電力増幅機能を有しており、速度制御信号109を増幅し、駆動電流110を生成する。リニアモータ12は、増幅器10の出力の駆動電流110で駆動される。ステージ15は、リニアモータ12の機械出力で直線的に搬送される。ここまで動作の説明をした駆動制御回路1の作用により、リニアモータ12はその搬送位置112にステージ15を搬送する。かくして、ステージ15の位置は、位置指令信号101に追随して変位する。   On the other hand, the transport position signal 113 output from the position detector 13 is differentiated by the differentiator 7 and input to the adder / subtractor 8 as the differentiated output 107. The adder / subtracter 8 performs addition / subtraction processing for subtracting the differential output 107 from the added value of the position control signal 105 and the vibration suppression signal 102. The speed controller 9 receives the output 108 of the adder / subtractor 8 and generates a speed control signal 109 for controlling the speed of the linear motor 12. The amplifier 10 has a power amplification function for driving the linear motor 12, amplifies the speed control signal 109, and generates a drive current 110. The linear motor 12 is driven by a drive current 110 output from the amplifier 10. The stage 15 is conveyed linearly by the mechanical output of the linear motor 12. The linear motor 12 transports the stage 15 to the transport position 112 by the action of the drive control circuit 1 whose operation has been described so far. Thus, the position of the stage 15 is displaced following the position command signal 101.

図1の駆動制御回路1は、前述のとおり、位置検出器13において検出されるリニアモータ12の搬送位置信号113を減算器3に負帰還する位置制御ループを有し、また搬送位置信号113の微分出力107を加減算器8に負帰還する速度制御ループも有している。   The drive control circuit 1 in FIG. 1 has a position control loop that negatively feeds back the conveyance position signal 113 of the linear motor 12 detected by the position detector 13 to the subtractor 3 as described above. A speed control loop for negatively feeding back the differential output 107 to the adder / subtractor 8 is also provided.

図1の実施の形態では、駆動制御回路1は、位置指令信号101に応じてリニアモータ12を駆動する駆動機能と、振動状態信号111に基づき構造体16の振動を減衰させる制振機能とを併せ有するステージ駆動制御手段として構成してある。このように、リニアモータ12および位置検出器13に加えて、この駆動制御回路1を備えて構成されるステージ駆動制御方式は、図5及び図6に示した従来のステージ駆動制御方式と同様にアクティブマスダンパの機能を備え、その機能を有するにも拘わらず、図5及び図6におけるアクチュエータ18及び錘19を要しない。従って、図1の実施の形態は、小型化と製造コストの低減とを可能にする。   In the embodiment of FIG. 1, the drive control circuit 1 has a drive function for driving the linear motor 12 according to the position command signal 101 and a vibration suppression function for attenuating the vibration of the structural body 16 based on the vibration state signal 111. The stage drive control means is also provided. Thus, in addition to the linear motor 12 and the position detector 13, the stage drive control system configured by including the drive control circuit 1 is the same as the conventional stage drive control system shown in FIGS. The actuator 18 and the weight 19 shown in FIGS. 5 and 6 are not required despite having the function of an active mass damper. Therefore, the embodiment of FIG. 1 enables miniaturization and reduction of manufacturing costs.

構造体16上でリニアモータ12が動くと、構造体16は構造体16を支えている除振マウント17(バネ製)の固有振動数で揺れる。図1の実施の形態のステージ駆動制御方式で実現するアクティブマスダンパは、この揺れを早く収束させる動作をするためのものである。したがって、本実施の形態のステージ駆動制御方式は、揺れを打ち消すような力を発生させる動きをしながら、ステージ15を目標位置へ直線運動させる。そして、このステージ駆動制御方式は、ステージ15が目標位置へ着くと、その位置で構造体16の揺れを打ち消すような力を発生させる。   When the linear motor 12 moves on the structure 16, the structure 16 swings at the natural frequency of the vibration isolation mount 17 (made of a spring) that supports the structure 16. The active mass damper realized by the stage drive control system of the embodiment of FIG. 1 is for performing an operation for quickly converging this fluctuation. Therefore, the stage drive control system of the present embodiment linearly moves the stage 15 to the target position while moving to generate a force that cancels the shaking. And this stage drive control system will generate | occur | produce the force which cancels the shake of the structure 16 in the position, when the stage 15 arrives at a target position.

図1の実施の形態では、位置指令値(位置指令信号101で表される値)による位置制御と振動検出器11の出力の振動状態信号111による制振制御とが同時に行われる。位置指令値でリニアモータ12の位置を動かそうとする駆動作用と振動状態信号111でリニアモータ12の振動を抑制しようとする制振作用とが同時に起こる。その両作用は相反するもので、位置制御ループのゲインが大きいと制振作用が抑制される。このように、図1の第1の実施の形態は、位置制御系と制振制御系という2つの制御系を有し、各制御系が互いに相反する作用をリニアモー12に及ぼす複合制御系である。   In the embodiment of FIG. 1, the position control by the position command value (value represented by the position command signal 101) and the vibration suppression control by the vibration state signal 111 of the output of the vibration detector 11 are performed simultaneously. A driving action for moving the position of the linear motor 12 by the position command value and a vibration damping action for suppressing the vibration of the linear motor 12 by the vibration state signal 111 occur simultaneously. Both actions are contradictory, and if the gain of the position control loop is large, the vibration damping action is suppressed. As described above, the first embodiment of FIG. 1 is a composite control system that has two control systems, that is, a position control system and a vibration suppression control system, and each control system exerts mutually opposing actions on the linear motor 12. .

本発明の第1の実施の形態は、図1の駆動制御回路におけるアクティブマスダンパ制御器2のゲインと位置制御器5のゲインを固定とした複合制御系であり、位置制御ループのゲインとアクティブマスダンパ制御器2のゲインとを適切な比に調整し、位置制御ループによるリニアモータ12の応答性能とアクティブマスダンパ制御器2による制振性能とのバランスが適切に選択してある。   The first embodiment of the present invention is a composite control system in which the gain of the active mass damper controller 2 and the gain of the position controller 5 are fixed in the drive control circuit of FIG. The gain of the mass damper controller 2 is adjusted to an appropriate ratio, and the balance between the response performance of the linear motor 12 by the position control loop and the vibration suppression performance by the active mass damper controller 2 is appropriately selected.

この第1の実施の形態を変形し、リニアモータ12の動作モードに応じ、位置制御ループのゲインとアクティブマスダンパ制御器2のゲインとを適切な比に調整することにより、位置制御ループによるリニアモータ12の応答性能とアクティブマスダンパ制御器2による制振性能とを常に最適に設定することができる。   The first embodiment is modified to adjust the gain of the position control loop and the gain of the active mass damper controller 2 to an appropriate ratio according to the operation mode of the linear motor 12, so that the linear control by the position control loop is performed. The response performance of the motor 12 and the vibration suppression performance by the active mass damper controller 2 can always be set optimally.

次に、リニアモータ12の動作が加速モードか、定速モードか、或るいは減速モードかに応じて、応答性能と制振性能とを適切にバランスさせる第1の実施の形態の変形例につき説明する。リニアモータ12が図3のように駆動されるとき、リニアモータ12が動くことによって構造体16が揺すられるのは加速度を発生している区間、つまり加速区間及び減速区間のみである。リニアモータ12は加速区間および減速区間に推力を発生しているので、構造体16は加速区間後の定速区間及び減速区間後の停止時にその推力の反力により揺すられてしまう。   Next, a modification of the first embodiment in which the response performance and the vibration suppression performance are appropriately balanced depending on whether the operation of the linear motor 12 is the acceleration mode, the constant speed mode, or the deceleration mode. explain. When the linear motor 12 is driven as shown in FIG. 3, the structure 16 is shaken by the movement of the linear motor 12 only in a section where acceleration is generated, that is, an acceleration section and a deceleration section. Since the linear motor 12 generates thrust in the acceleration section and the deceleration section, the structure 16 is swayed by the reaction force of the thrust when stopped after the constant speed section and the deceleration section after the acceleration section.

前述のとおり、図3(a)はリニアモータ12の加速区間(0〜T)、定速区間(T〜T)および減速区間(T〜T)に対応する速度31を示し、図3(b)は加速時の加速度32/減速時の加速度33を示し、図3(c)は同図(b)と同じ加速度32,33に加えて、構造体16の振動状態の波形34,35を示している。第1の実施の形態の変形例であるステージ駆動制御方式においては、加速区間と減速区間は制振制御の作用が小さく、位置制御の作用が大きくなるように、アクティブマスダンパ制御器2のゲインG2を小さく、位置制御器5のゲインG5を大きくし、また定速区間と停止後では、制振制御の作用が大きく、位置制御の作用が小さくなるように、アクティブマスダンパ制御器2のゲインG2を大きくして、位置制御器5のゲインG5を小さくする。 As described above, FIG. 3 (a) shows a speed 31 corresponding to the acceleration section of the linear motor 12 (0 to T 1), the constant speed (T 1 ~T 2) and deceleration section (T 2 ~T 3) 3 (b) shows acceleration 32 during acceleration / acceleration 33 during deceleration. FIG. 3 (c) shows the waveform of the vibration state of the structure 16 in addition to the same accelerations 32 and 33 as in FIG. 3 (b). 34 and 35 are shown. In the stage drive control system, which is a modification of the first embodiment, the gain of the active mass damper controller 2 is set so that the action of damping control is small and the action of position control is large in the acceleration section and the deceleration section. The gain of the active mass damper controller 2 is set so that G2 is reduced, the gain G5 of the position controller 5 is increased, and the action of the vibration suppression control is large and the position control action is small after the constant speed section and after the stop. G2 is increased and the gain G5 of the position controller 5 is decreased.

そのために、アクティブマスダンパ制御器2のゲインG2及び位置制御器5のゲインG5は次のように制御する。位置検出器13の出力の搬送位置信号113を位置制御器5に帰還する。位置制御器5は、搬送位置信号113を微分し、ステージ15の加速度αを計算し、加速度αに基づきアクティブマスダンパ制御器2の適切なゲインG2及び位置制御器5の適切なゲインG5を演算し、アクティブマスダンパ制御器2及び位置制御器5に対し該夫々のゲインG2及びG5を命令するゲインコマンドを生成する。第1の実施の形態の変形例であるステージ駆動制御方式において、位置制御器5からアクティブマスダンパ制御器2へ送るゲインコマンドG2は、図1において破線で示してある。アクティブマスダンパ制御器2及び位置制御器5は、該ゲインコマンドに応じて自らのゲインをG2及びG5に夫々設定する。   For this purpose, the gain G2 of the active mass damper controller 2 and the gain G5 of the position controller 5 are controlled as follows. The conveyance position signal 113 output from the position detector 13 is fed back to the position controller 5. The position controller 5 differentiates the transport position signal 113, calculates the acceleration α of the stage 15, and calculates an appropriate gain G2 of the active mass damper controller 2 and an appropriate gain G5 of the position controller 5 based on the acceleration α. Then, gain commands for instructing the active mass damper controller 2 and the position controller 5 for the respective gains G2 and G5 are generated. In the stage drive control system which is a modification of the first embodiment, the gain command G2 sent from the position controller 5 to the active mass damper controller 2 is indicated by a broken line in FIG. The active mass damper controller 2 and the position controller 5 set their own gains to G2 and G5, respectively, according to the gain command.

この第1の実施の形態の変形例であるステージ駆動制御方式においては、定速区間と停止後においては、アクティブマスダンパ制御器2より出力される制振信号102が有効に作用するように制御系が作動し、加速区間と減速区間においては、制振信号102よりも位置指令信号101が有効に作用するように制御系を作動させ、位置指令信号101と制振信号102とによる相乗制御作用を有効に発揮させるように、駆動制御回路1の複合制御系におけるゲインをリニアモータ12の動作モードに応じて制御している。   In the stage drive control system, which is a modification of the first embodiment, control is performed so that the damping signal 102 output from the active mass damper controller 2 acts effectively after the constant speed interval and after the stop. The system is operated, and the control system is operated so that the position command signal 101 acts more effectively than the damping signal 102 in the acceleration zone and the deceleration zone, and the synergistic control action by the position command signal 101 and the damping signal 102 is performed. The gain in the composite control system of the drive control circuit 1 is controlled in accordance with the operation mode of the linear motor 12 so as to effectively exhibit the above.

図4は本発明の第2の実施の形態であるステージ駆動制御方式を示すブロック図である。本ステージ駆動制御方式は、図1の第1の実施の形態における駆動制御回路1に微分器4及び加算器6を加えた構成である。したがって、本実施の形態のステージ駆動制御方式を構造体上に設置した状態を示す模式図は、図1の第1の実施の形態と同じく、図2により示される。そこで、以下では、図1の第1の実施の形態と相違する点を中心に、図4の第2の実施の形態を説明する。なお、微分器4および微分器7は、前述の第1及び第2の微分器にそれぞれ相当する。この図4の第2の実施の形態においても、図1の第1の実施の形態と同じく、減算器3、位置制御器5、加減算器8、速度制御器9、増幅器10、リニアモータ12及び位置検出器13は、位置制御ループを構成し、また微分器7、加減算器8、速度制御器9、増幅器10、リニアモータ12及び位置検出器13は、速度制御ループを構成している。   FIG. 4 is a block diagram showing a stage drive control system according to the second embodiment of the present invention. This stage drive control system has a configuration in which a differentiator 4 and an adder 6 are added to the drive control circuit 1 in the first embodiment of FIG. Therefore, a schematic diagram showing a state in which the stage drive control system of the present embodiment is installed on the structure is shown in FIG. 2 as in the first embodiment of FIG. Therefore, in the following, the second embodiment of FIG. 4 will be described focusing on differences from the first embodiment of FIG. The differentiator 4 and the differentiator 7 correspond to the above-described first and second differentiators, respectively. In the second embodiment of FIG. 4 as well, as in the first embodiment of FIG. 1, the subtractor 3, the position controller 5, the adder / subtractor 8, the speed controller 9, the amplifier 10, the linear motor 12 and The position detector 13 constitutes a position control loop, and the differentiator 7, the adder / subtractor 8, the speed controller 9, the amplifier 10, the linear motor 12 and the position detector 13 constitute a speed control loop.

図4の駆動制御回路1では、微分器4が位置指令信号101を微分し、第1の微分出力104を出力し、加算器6が制振信号102と微分出力104とを加算し、加算出力106を生成する。微分器4は、位置指令信号101に対応したフィードフォワード制御系を形成し、加減算器8に対しては、位置制御信号105と加算出力106とを入力している。このように、図4の実施の形態では、微分器4を設けてフィードフォワード制御を採用しているので、位置制御ループのゲインを小さくできる。このフィードフォワード制御は、位置指令信号101を微分器4により微分した第1の微分出力104をフィードフォワードしているので、速度フィードフォワード制御と称することができる。この図4の第2の実施の形態における微分器7の出力107は、前述の第2の微分出力に相当する。   In the drive control circuit 1 of FIG. 4, the differentiator 4 differentiates the position command signal 101 and outputs a first differential output 104, and the adder 6 adds the damping signal 102 and the differential output 104, and outputs the addition 106 is generated. The differentiator 4 forms a feedforward control system corresponding to the position command signal 101, and a position control signal 105 and an addition output 106 are input to the adder / subtractor 8. As described above, in the embodiment of FIG. 4, the differentiator 4 is provided and the feedforward control is adopted, so that the gain of the position control loop can be reduced. Since this feedforward control feeds forward the first differential output 104 obtained by differentiating the position command signal 101 by the differentiator 4, it can be referred to as speed feedforward control. The output 107 of the differentiator 7 in the second embodiment of FIG. 4 corresponds to the second differential output described above.

このように、図4の実施の形態では、微分器4を入れ、速度フィードフォワード制御をすることで、駆動制御回路1における速度の応答性をよくしている。フィードバック制御だけでは誤差量がないときにはリニアモータ12の制御ができないので、結果的に誤差量(位置誤差信号103で表される値)が大きくなるが、フィードフォワード制御にすると誤差量がなくても動作するので、誤差量を小さくできる。フィードフォワード制御の採用により、図4の実施の形態における位置制御ループのゲインを小さくしても良好な位置制御を行うことができるため、制振性能と位置制御性能を最適に改善できる。   As described above, in the embodiment of FIG. 4, the speed responsiveness in the drive control circuit 1 is improved by inserting the differentiator 4 and performing the speed feedforward control. Since the linear motor 12 cannot be controlled when there is no error amount only by feedback control, the error amount (value represented by the position error signal 103) increases as a result. Since it operates, the amount of error can be reduced. By adopting feedforward control, good position control can be performed even if the gain of the position control loop in the embodiment of FIG. 4 is reduced, so that the vibration control performance and the position control performance can be optimally improved.

図4の実施の形態では、駆動制御回路1は、位置指令信号101を受けて、位置検出器13に基づきリニアモータ12を駆動する駆動機能と、振動状態信号111に基づき構造体16の振動を減衰させる制振機能とを併せ有するステージ駆動制御手段として構成してある。このように、リニアモータ12および位置検出器13とともに、この駆動制御回路1を備えて構成されるステージ駆動制御方式は、アクティブマスダンパ用のアクチュエータ及び錘を不要とする。従って、図4の実施の形態は、小型化と製造コストの低減とを可能にする。   In the embodiment of FIG. 4, the drive control circuit 1 receives the position command signal 101 and drives the linear motor 12 based on the position detector 13 and the vibration of the structure 16 based on the vibration state signal 111. It is configured as a stage drive control means having both a damping function for damping. As described above, the stage drive control system configured by including the drive control circuit 1 together with the linear motor 12 and the position detector 13 eliminates the need for an actuator and weight for the active mass damper. Therefore, the embodiment of FIG. 4 enables miniaturization and reduction of manufacturing costs.

図5及び図6に示した従来の例では錘19を備えているが、以上に述べたところから明らかなように、本発明ではステージ15が図5及び図6の錘19の役割をする。ステージ15は重く、十分に錘の役割を果たすので、本発明では錘を省略できる。   The conventional example shown in FIGS. 5 and 6 includes the weight 19, but as is apparent from the above description, in the present invention, the stage 15 serves as the weight 19 in FIGS. 5 and 6. Since the stage 15 is heavy and sufficiently functions as a weight, the weight can be omitted in the present invention.

以上、実施の形態を挙げ本発明を具体的に説明したが、本発明がこれらの実施の形態に限定されるものでないことは勿論である。   Although the present invention has been specifically described with reference to the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments.

本発明の第1の実施形態であるステージ駆動制御方式を備えるリニアモータシステム示すブロック図である。It is a block diagram which shows a linear motor system provided with the stage drive control system which is the 1st Embodiment of this invention. リニアモータを構造体16上に設置した状態の図1のリニアモータシステムを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the linear motor system of FIG. 1 in a state where a linear motor is installed on a structure body 16. リニアモータの動作が加速モード、定速モードおよび減速モードであるときにおける構造体の振動状態を示す図である。It is a figure which shows the vibration state of a structure when operation | movement of a linear motor is an acceleration mode, a constant speed mode, and a deceleration mode. 本発明の第2の実施形態であるステージ駆動制御方式を備えるリニアモータシステムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows a linear motor system provided with the stage drive control system which is the 2nd Embodiment of this invention. 従来のステージ駆動制御方式を備えるリニアモータシステムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows a linear motor system provided with the conventional stage drive control system. 図5のリニアモータシステム示す外観模式図である。FIG. 6 is a schematic external view showing the linear motor system of FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

1,21 駆動制御回路
2,22 アクティブマスダンパ制御器
3,28 減算器
4,7 微分器
5 位置制御器
6 加算器
8 加減算器
9 速度制御器
10 増幅器
11 振動検出器
12 リニアモータ
13 位置検出器
14 リニアモータの固定子
15 リニアモータのステージ(可動子)
16 構造体
17 除振マウント
18 アクチュエータ
19 錘
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 Drive control circuit 2,22 Active mass damper controller 3,28 Subtractor 4,7 Differentiator 5 Position controller 6 Adder 8 Adder / Subtractor 9 Speed controller 10 Amplifier 11 Vibration detector 12 Linear motor 13 Position detection 14 Linear motor stator 15 Linear motor stage (mover)
16 Structure 17 Anti-Vibration Mount 18 Actuator 19 Weight

Claims (4)

ステージと固定子からなるリニアモータが構造体上に設置され、該構造体が除振マウント上に載置され、該リニアモータの駆動により該ステージの位置を制御するステージ駆動制御方式において、
前記ステージの搬送位置を検出し、該搬送位置を現す搬送位置信号を生成する位置検出器と、
外部より入力される前記搬送位置を指令する位置指令信号と、前記構造体に設置された振動検出器により検出される該構造体の振動状態信号と、前記搬送位置信号とを含む情報入力を受けて、前記ステージの駆動制御を行うための駆動電流を前記リニアモータに出力する駆動制御回路と
を有し、
前記駆動制御回路は、前記リニアモータを制御することにより、前記ステージを駆動する駆動機能と、前記構造体に対する制振機能とを併せ有する
ことを特徴とするステージ駆動制御方式。
In a stage drive control system in which a linear motor including a stage and a stator is installed on a structure, the structure is placed on a vibration isolation mount, and the position of the stage is controlled by driving the linear motor.
A position detector for detecting a transfer position of the stage and generating a transfer position signal representing the transfer position;
An information input including a position command signal for commanding the transfer position input from the outside, a vibration state signal of the structure detected by a vibration detector installed in the structure, and the transfer position signal is received. And a drive control circuit that outputs a drive current for performing drive control of the stage to the linear motor,
The drive control circuit has a drive function for driving the stage by controlling the linear motor and a vibration damping function for the structure.
前記駆動制御回路は、前記振動状態信号を受けて、該構造体の振動を抑制する制振信号を生成するアクティブマスダンパ制御器と、
前記位置指令信号と前記搬送位置信号とを受けて、該位置指令信号より該搬送位置信号を減算してなる位置誤差信号を生成する減算器と、
前記位置誤差信号を受けて、前記リニアモータに対する位置制御信号を生成する位置制御器と、
前記搬送位置信号を微分して微分出力を生成する微分器と、
前記制振信号と前記位置制御信号との加算値より前記微分出力を減算して出力する加減算器と、
前記加減算器の出力を受けて、前記リニアモータに対する速度制御信号を生成する速度制御器と、
前記速度制御信号を増幅して、前記リニアモータを駆動するための駆動電流を生成する増幅器と
を備えて構成される請求項1に記載のステージ駆動制御方式。
The drive control circuit receives the vibration state signal and generates a vibration suppression signal that suppresses vibration of the structure, and an active mass damper controller;
A subtractor that receives the position command signal and the transport position signal and generates a position error signal by subtracting the transport position signal from the position command signal;
A position controller that receives the position error signal and generates a position control signal for the linear motor;
A differentiator for differentiating the transport position signal to generate a differential output;
An adder / subtracter that subtracts and outputs the differential output from an added value of the vibration suppression signal and the position control signal;
A speed controller that receives the output of the adder / subtractor and generates a speed control signal for the linear motor;
The stage drive control system according to claim 1, further comprising: an amplifier that amplifies the speed control signal and generates a drive current for driving the linear motor.
前記アクティブマスダンパ制御器および前記位置制御器のゲインが可変であり、
前記アクティブマスダンパ制御器のゲインは、前記リニアモータの加速区間および減速区間においては該リニアモータの定速区間および停止区間におけるよりも小さく、
前記位置制御器のゲインは、前記リニアモータの加速区間および減速区間においては該リニアモータの定速区間および停止区間におけるよりも大きい
ことを特徴とする請求項2に記載のステージ駆動制御方式。
Gains of the active mass damper controller and the position controller are variable,
The gain of the active mass damper controller is smaller in the acceleration section and the deceleration section of the linear motor than in the constant speed section and the stop section of the linear motor,
The stage drive control system according to claim 2, wherein the gain of the position controller is larger in the acceleration section and the deceleration section of the linear motor than in the constant speed section and the stop section of the linear motor.
前記駆動制御回路は、前記振動状態信号を受けて、該構造体の振動を抑制する制振信号を生成するアクティブマスダンパ制御器と、
前記位置指令信号を微分し、第1の微分出力を生成する第1の微分器と、
前記制振信号と第1の微分出力とを加算し、加算出力を生成する加算器と、
前記位置指令信号と前記搬送位置信号とを受けて、該位置指令信号より該搬送位置信号を減算してなる位置誤差信号を生成する減算器と、
前記位置誤差信号を受けて、前記リニアモータに対する位置制御信号を生成する位置制御器と、
前記搬送位置信号を微分して第2の微分出力を生成する第2の微分器と、
前記加算器出力と前記位置制御信号との加算値より第2の微分出力を減算して出力する加減算器と、
前記加減算器の出力を受けて、前記リニアモータに対する速度制御信号を生成する速度制御器と、
前記速度制御信号を増幅して、前記リニアモータを駆動するための駆動電流を生成する増幅器と
を備えて構成される請求項1に記載のステージ駆動制御方式。
The drive control circuit receives the vibration state signal and generates a vibration suppression signal that suppresses vibration of the structure, and an active mass damper controller;
A first differentiator for differentiating the position command signal and generating a first differential output;
An adder for adding the damping signal and the first differential output to generate an added output;
A subtractor that receives the position command signal and the transport position signal and generates a position error signal by subtracting the transport position signal from the position command signal;
A position controller that receives the position error signal and generates a position control signal for the linear motor;
A second differentiator for differentiating the transport position signal to generate a second differential output;
An adder / subtracter for subtracting a second differential output from an added value of the adder output and the position control signal;
A speed controller that receives the output of the adder / subtractor and generates a speed control signal for the linear motor;
The stage drive control system according to claim 1, further comprising: an amplifier that amplifies the speed control signal and generates a drive current for driving the linear motor.
JP2004328561A 2004-11-12 2004-11-12 Stage driving control system Pending JP2006141138A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004328561A JP2006141138A (en) 2004-11-12 2004-11-12 Stage driving control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004328561A JP2006141138A (en) 2004-11-12 2004-11-12 Stage driving control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006141138A true JP2006141138A (en) 2006-06-01

Family

ID=36621529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004328561A Pending JP2006141138A (en) 2004-11-12 2004-11-12 Stage driving control system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006141138A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013240837A (en) * 2012-05-17 2013-12-05 Okuma Corp Method and apparatus for reducing machining vibration of machine tool

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013240837A (en) * 2012-05-17 2013-12-05 Okuma Corp Method and apparatus for reducing machining vibration of machine tool
US9221143B2 (en) 2012-05-17 2015-12-29 Okuma Corporation Machining vibration suppressing method and machining vibration suppressing apparatus for machine tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4802839B2 (en) Active vibration damping device and control method of active vibration damping device
JP4802838B2 (en) Active vibration damping device and control method of active vibration damping device
JP2003314610A (en) Active vibration control device, exposing device, and manufacturing method for the devices
JPH07111215B2 (en) Vibration isolation device
JP3350310B2 (en) Robot arm linear actuator
WO2011101897A1 (en) Parallel drive system
JP2001271868A (en) Vibration damping device
JP2002242983A (en) Active vibration resistant system
JP2978162B1 (en) Active vibration isolation device
JP5696601B2 (en) Active damping device and control method of active damping device
JP3696928B2 (en) Active vibration isolator and semiconductor exposure apparatus
JP2006141138A (en) Stage driving control system
JP2006177547A (en) Dynamic vibration absorber structure of vibration control device for vehicle
JP2005063362A (en) Servo controller
JP2008051330A (en) Vibration damping system
JPH10311364A (en) Active vibration resistant damper
JP3114089B2 (en) Magnetic bearing device
JP2005273904A (en) Vibration-preventing system
JP2003130128A (en) Active vibration-free apparatus
JPH10141428A (en) Active vibration resistant device
JP2001020996A (en) Vibration resistant device and semiconductor manufacturing device
JPH08195179A (en) Active vibration removing device for electronic microscope
JPH1082448A (en) Vibration absorbing device
JP2009071930A (en) Current drive type actuator drive control unit
JP2736056B2 (en) Motor speed control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060607

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060718

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081226

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090417