JP2008059016A - Positioning controller and positioning control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーボモータ等で機械等を駆動し、対象物の加工、切削、搬送等を行なう移動体の位置決め制御装置および位置決め制御方法に関し、特に、温度外乱の影響を排除して、容易に良好な位置決め精度を得る位置決め制御装置および位置決め制御方法に関する。 The present invention relates to a positioning control apparatus and positioning control method for a moving body that drives a machine or the like with a servo motor or the like to perform processing, cutting, conveyance, etc. of an object, and in particular, easily eliminates the influence of temperature disturbance. The present invention relates to a positioning control device and a positioning control method for obtaining good positioning accuracy.
第1の従来の位置決め制御装置は、移動する位置決め対象体と該位置決め対象体の位置を検出するためのゲージとが互いに離れた位置に設けられる可動ステージと、該可動ステージが移動することによって前記位置決め対象体と位置的にほぼ一致させられる被対象物が設けられる固定ステージと、前記ゲージを読み取り、前記位置決め対象体の位置を検出する位置検出手段と、前記固定ステージ及び前記位置検出手段をそれぞれ離れた位置に固定するベース部材とを備え、前記可動ステージ及び前記ベース部材に温度変化が生じても、前記可動ステージに設けられた前記位置決め対象体と前記ゲージとの間隔の変化と、前記ベース部材に設けられた前記位置検出手段と前記固定ステージとの間隔の変化とが相殺されるように構成している。更に、温度検出手段と、前記可動ステージの位置決め制御を行う制御手段とを備え、その位置決め制御方法は、前記温度検出手段から得られた信号を基に、前記制御手段が前記可動ステージの移動距離を補正するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 A first conventional positioning control device includes a movable stage in which a moving positioning object and a gauge for detecting the position of the positioning object are provided at positions separated from each other, and the movable stage moves to move the moving object. A fixed stage provided with an object that is substantially coincident with the positioning object, position detection means for reading the gauge and detecting the position of the positioning object, and the fixing stage and the position detection means; A base member that is fixed at a distant position, and even if a temperature change occurs in the movable stage and the base member, a change in an interval between the positioning object provided on the movable stage and the gauge, and the base It is configured such that the change in the distance between the position detection means provided on the member and the fixed stage is canceled out. Furthermore, a temperature detection means and a control means for controlling the positioning of the movable stage are provided. The positioning control method is based on a signal obtained from the temperature detection means, and the control means moves the moving distance of the movable stage. Is corrected (for example, see Patent Document 1).
また、第2の従来の位置決め制御装置は、台盤上を駆動手段によって移動する移動台と、該移動台と一体であるミラーの反射光に基づいて前記移動台の現在位置を検出する現在位置検出手段と、前記移動台の温度を検出する少なくとも1個の温度センサと、その出力に基づいて前記移動台の変形量を算出する演算手段と、前記現在位置検出手段の出力および前記演算手段の出力に基づいて前記駆動手段の駆動量を制御する制御手段を有する構成としている。また、複数の温度センサがそれぞれ移動台の複数の部位に配設されており、演算手段が、前記複数の温度センサのそれぞれの出力のうちの1つを採用するように構成され、各温度センサの出力に基づいて前記移動台の各部位の変形量を算出するようにも構成されている。また、移動台に保持された位置決め対象物体の位置決めの中心位置の変化に基づいて演算手段の出力を補正するようにも構成されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, the second conventional positioning control device is configured to detect a current position of the moving table on the basis of a moving table that moves on the base plate by driving means and a reflected light of a mirror that is integral with the moving table. Detecting means; at least one temperature sensor for detecting the temperature of the moving table; computing means for calculating a deformation amount of the moving table based on the output; output of the current position detecting means; Control means for controlling the drive amount of the drive means based on the output is provided. In addition, a plurality of temperature sensors are respectively disposed at a plurality of parts of the moving table, and the calculation means is configured to employ one of the outputs of each of the plurality of temperature sensors. It is also configured to calculate the deformation amount of each part of the moving table based on the output. Moreover, it is also configured to correct the output of the calculation means based on the change in the center position of positioning of the positioning target object held on the moving base (for example, see Patent Document 2).
また、従来の位置決め制御方法は、対象体の最長ストローク終端位置近傍に対象体の検
知センサを送りねじと切離して配置し、指令部は対象体を所定停止位置に向わせる単位時間当りの所定パルス数をもつ指令信号を出力し、まず上記対象体の原点位置から検知センサによる対象体の検知位置までの間は、上記指令部からの所定パルス数の指令信号に基づき、サーボモータと、そのセンサとして連係動作するパルス発生エンコーダと、それに接
続されたサーボドライブ部とをもつ第一の制御系の下で対象体を速度制御により駆動移送し、次いで検知センサにより対象体を検知した後は、検知センサと、それからの検知信号を入力して対象体の所定停止位置までのパルス数を演算する演算部と、この演算結果を入力してカウントする位置更新部とを第一の制御系に加えた第二の制御系の下で、演算されたパルス数指定に基づき対象体を位置制御により所定位置に停止させ、これにより対象体の長ストローク移送における高度な位置決め精度を得るようにしている(例えば、特許文献3参照)。
Further, in the conventional positioning control method, the detection sensor of the target object is arranged near the longest stroke end position of the target object, separated from the feed screw, and the command unit has a predetermined per unit time for directing the target object to a predetermined stop position. A command signal having the number of pulses is output. First, during the period from the origin position of the target object to the detection position of the target object by the detection sensor, based on the command signal of a predetermined number of pulses from the command unit, After the object is driven and transferred by speed control under a first control system having a pulse generating encoder linked to the sensor and a servo drive unit connected thereto, and then the object is detected by the detection sensor, A detection sensor, a calculation unit that inputs a detection signal from the detection sensor and calculates the number of pulses up to a predetermined stop position of the object, and a position update unit that inputs and counts the calculation result Under the second control system, which is added to the first control system, the object is stopped at a predetermined position by position control based on the specified number of pulses, thereby performing advanced positioning in the long stroke transfer of the object Accuracy is obtained (see, for example, Patent Document 3).
図4は、第1の従来の位置決め制御装置の構成を示す概略構成図である。図において、30は位置決め装置、31は振動子、32は移動子、33は振動モータ、34は可動ステージ、55は案内部材、57は固定ステージ、60はベース部材であり、位置決め装置30はベース部材60と、案内部材55と、可動ステージ34と、固定ステージ57と、移動子32及び振動子31を有する振動モータ33とを有する。
可動ステージ34により移動される位置決め対象物56と、可動ステージ34の位置を検出するためのゲージ59cとの間隔の変化と、ベース部材60に固定された固定ステージ57と位置検出部59の間隔の変化とが、相殺するようにしている。
このように、第1の従来の位置決め制御装置は、熱膨張または熱収縮による位置ずれを相殺するように構成して、位置ずれを防止し、高い位置合わせ精度を有するのである。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the first conventional positioning control device. In the figure, 30 is a positioning device, 31 is a vibrator, 32 is a moving element, 33 is a vibration motor, 34 is a movable stage, 55 is a guide member, 57 is a fixed stage, 60 is a base member, and the positioning device 30 is a base. It has a member 60, a guide member 55, a movable stage 34, a fixed stage 57, and a vibration motor 33 having a mover 32 and a vibrator 31.
Changes in the distance between the positioning object 56 moved by the movable stage 34 and the gauge 59c for detecting the position of the movable stage 34, and the distance between the fixed stage 57 fixed to the base member 60 and the position detection unit 59. The change is offset.
As described above, the first conventional positioning control device is configured to cancel the misalignment due to thermal expansion or contraction, prevents misalignment, and has high alignment accuracy.
図5は、第2の従来の位置決め制御装置の構成を示す概略構成図である。図において、E1は位置決めステージ装置、1は台盤、2は移動台、3はリニアモータ、4はレーザ干渉計、5は温度センサ、1aは案内面、2aはミラー、2bは静圧パッド、3aはドライバ、4aはコントローラ、5aはアンプ、5bは演算器である。移動台2はリニアモータ3によって移動し、レーザ干渉計4はミラー2aの反射光から移動台2の現在位置を検出してリニアモータ3のドライバ3aにフィードバックし、同時に移動台2の温度を温度センサ5によって検出し、その出力を演算器5bに導入して位置決め対象物体W1 とミラー2aの反射面の間の離間距離の変化を求めてドライバ3aに導入し、リニアモータ3の駆動量を補正している。
このように、第2の従来の位置決め制御装置は、移動台2の温度を温度センサ5によって検出して位置ずれ(離間距離の変化)を求め、リニアモータ3の駆動量を補正して温度変化による位置決め精度の低下を防いでいる。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a second conventional positioning control device. In the figure, E1 is a positioning stage device, 1 is a platform, 2 is a moving table, 3 is a linear motor, 4 is a laser interferometer, 5 is a temperature sensor, 1a is a guide surface, 2a is a mirror, 2b is a static pressure pad, 3a is a driver, 4a is a controller, 5a is an amplifier, and 5b is an arithmetic unit. The moving table 2 is moved by the
As described above, the second conventional positioning control device detects the temperature of the movable table 2 by the
図6は、従来の位置決め制御方法を実施する構成を示す概略構成図である。図において、1は指令部、2は位置更新部、3はサーボドライブ部であり、大きな枠4は駆動部を示し、枠4内において5はサーボモータ(M)、6はエンコーダ(E)、7は送りねじとしてのボールねじ、8は位置決め対象体、9は検知センサとしての光電スイッチ、そして10は演算部である。最長ストローク位置近傍に対象体8の検知センサ9を送りねじ7と切離して配置し、対象体8の位置情報を記憶した指令部1からの指令に基づきサーボ機構により対象体8を検知センサ9の検知位置までは速度制御により移送し、検知位置から位置決め位置までは位置制御により移送して停止させようにしている。
このように、従来の位置決め制御方法は、別途温度検出部を設け、検出された温度の基準温度からの温度変化を指令部にフィードバックして位置決め対象体に対する位置指令に温度補正を施す制御方法ではなく、高価な位置検出器等を備えず、多額な投資をせず位置決め対象体8の長ストローク移送を温度外乱の影響を排除して良好な位置決め精度を得ている。
As described above, the conventional positioning control method is a control method in which a temperature detection unit is provided separately, and a temperature change from the reference temperature of the detected temperature is fed back to the command unit to perform temperature correction on the position command for the positioning target object. In addition, an expensive position detector or the like is not provided, and the long stroke transfer of the
図4に示される第1の従来の位置決め制御装置は、可動ステージ34により移動される位置決め対象物56と、可動ステージ34の位置を検出するためのゲージ59cとの間隔の変化と、ベース部材60に固定された固定ステージ57と位置検出部59の間隔の変化とが、相殺するようにしているため、すなわち、位置決め対象物56とそれを搭載する可動ステージ34の相対位置を検出しそれを相殺するように補正するため、位置決め対象物56自体の熱膨張または熱収縮があった場合、位置決め対象物56の絶対位置が検出できず、位置ずれが発生するという問題点があった。 The first conventional positioning control device shown in FIG. 4 includes a change in the distance between the positioning object 56 moved by the movable stage 34 and the gauge 59c for detecting the position of the movable stage 34, and the base member 60. Since the change in the interval between the fixed stage 57 and the position detecting unit 59 fixed to each other cancels out, that is, the relative position between the positioning object 56 and the movable stage 34 on which the positioning target 56 is mounted is detected and canceled out. Therefore, when the positioning target 56 itself has a thermal expansion or contraction, the absolute position of the positioning target 56 cannot be detected, and there is a problem that a positional deviation occurs.
図5に示される第2の従来の位置決め制御装置は、レーザ干渉計4を用いる高価なシステムを駆動する場合のものであり、一般的に用いられるリニアスケール等を用いる安価なシステムを駆動する場合の適用を考慮しておらず、その構成や方法を適用することができないという問題点があった。 The second conventional positioning control device shown in FIG. 5 is for driving an expensive system using the laser interferometer 4, and for driving an inexpensive system using a generally used linear scale or the like. There is a problem that the configuration and method cannot be applied.
図6に示される従来の位置決め制御方法は、リニアスケール等を用いない送りねじ駆動のシステムを駆動する比較的古い技術に関するものであり、近年一般的に用いられるリニアスケール等を用いる安価なシステムを駆動する場合の適用を考慮しておらず、その構成や方法を適用することができないという問題点があった。 The conventional positioning control method shown in FIG. 6 relates to a relatively old technology for driving a feed screw drive system that does not use a linear scale or the like, and an inexpensive system that uses a linear scale or the like that is generally used in recent years. There is a problem that application in the case of driving is not taken into consideration and the configuration and method cannot be applied.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、対象物の加工、切削、搬送等を行なう際の対象物搭載部分およびリニアスケール等の位置検出器部分の温度を検出し、温度変化に伴う対象物搭載部分および位置検出器部分の熱膨張量または熱収縮量等の補正量を算出し、補正量に基づいて移動体の移動量を補正し、対象物の加工精度、切削精度、搬送位置決め精度を向上させることができる位置決め制御装置および位置決め制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and detects the temperature of an object mounting portion and a position detector portion such as a linear scale when processing, cutting, conveying, etc. of the object, Calculates the amount of correction for the amount of thermal expansion or thermal contraction of the object mounting part and position detector part that accompanies the change, and corrects the amount of movement of the moving object based on the amount of correction. An object of the present invention is to provide a positioning control device and a positioning control method capable of improving the conveyance positioning accuracy.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、位置検出手段と、温度検出手段と、モータを備えた、位置決め対象物を搭載し移動させる位置決めステージを駆動する位置決め制御装置において、前記位置決めステージの温度変化である検出信号を処理する温度信号処理部と、前記位置検出手段および前記位置決め対象物の熱膨張または熱収縮に伴う位置ずれを、位置補正量として算出する位置補正処理部とを備え、前記位置補正量に基づいて、前記モータを位置決め制御するものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記位置補正処理部が、前記位置検出手段の熱膨張率と、前記位置決め対象物と前記位置検出手段との熱膨張率の差と、前記検出信号とに基づいて、前記位置補正量を算出するものである。 According to a second aspect of the present invention, the position correction processing unit according to the first aspect of the present invention is configured such that the coefficient of thermal expansion of the position detecting unit and the coefficient of thermal expansion of the positioning object and the position detecting unit are The position correction amount is calculated based on the difference and the detection signal.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記位置補正処理部が、更に、前記位置決めステージの可動側テーブル上の基準位置に対して、前記位置決め対象物の端を合わせて固定した位置と、前記位置検出手段の基準位置と、を合わせることにより決定される測定距離に基づいて、前記位置補正量を算出するものである。 According to a third aspect of the invention, the position correction processing unit according to the first aspect of the invention further aligns the end of the positioning object with respect to a reference position on the movable side table of the positioning stage. The position correction amount is calculated based on the measurement distance determined by combining the fixed position and the reference position of the position detecting means.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記位置補正処理部が、更に、前記位置決めステージの可動側テーブル上の基準位置に対して、前記位置決め対象物の中心を合わせて固定した位置と、前記位置検出手段の基準位置と、を合わせることにより決定される測定距離に基づいて、前記位置補正量を算出するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the position correction processing unit according to the first aspect of the invention further aligns the center of the positioning object with respect to a reference position on the movable side table of the positioning stage. The position correction amount is calculated based on the measurement distance determined by combining the fixed position and the reference position of the position detecting means.
また、請求項5に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記温度検出手段は、前記位置検出手段の近傍に配置するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, the temperature detecting means in the first aspect of the invention is arranged in the vicinity of the position detecting means.
請求項6に記載の発明は、位置検出手段と、温度検出手段と、モータを備えた、位置決め対象物を搭載し移動させる位置決めステージを駆動し、前記温度検出手段の検出信号に基づいて、前記位置決めステージの可動側テーブルの移動距離を補正する位置決め制御方法において、前記可動側テーブル上の基準位置に対して、前記位置決め対象物の端を合わせて固定する、搭載位置合わせ処理をし、前記位置検出手段の基準位置と前記可動側テーブル上の基準位置とを合わせ、その合わせた位置を前記可動側テーブルの可動基準位置として格納する、基準位置合わせ処理をし、位置指令に応じて前記モータを位置決め制御すると共に、前記温度検出手段により前記位置決めステージの温度変化を検出する、温度検出処理をし、前記位置検出手段の熱膨張率と、前記位置決め対象物と前記位置検出手段との熱膨張率の差と、前記温度変化とに基づいて、前記位置検出手段により検出される現在位置の位置補正量を算出する、位置補正量算出処理をし、前記位置補正量を前記モータの位置決め制御に用いるのである。 The invention according to claim 6 drives a positioning stage that includes a position detection means, a temperature detection means, and a motor and mounts and moves a positioning object, and based on a detection signal of the temperature detection means, In the positioning control method for correcting the moving distance of the movable side table of the positioning stage, a mounting position adjusting process is performed in which the end of the positioning object is aligned and fixed with respect to a reference position on the movable side table, and the position The reference position of the detecting means and the reference position on the movable table are matched, and the combined position is stored as the movable reference position of the movable table, and the motor is turned on according to the position command. The position detecting means performs temperature detection processing for controlling the positioning and detecting a temperature change of the positioning stage by the temperature detecting means. A position correction amount for a current position detected by the position detection unit is calculated based on a thermal expansion rate, a difference in thermal expansion coefficient between the positioning object and the position detection unit, and the temperature change. Correction amount calculation processing is performed, and the position correction amount is used for positioning control of the motor.
また、請求項7に記載の発明は、請求項6記載の発明における前記温度検出処理および位置補正量算出処理は、前記位置指令に応じて前記モータを位置決め制御する間、繰り返し継続するのである。 According to a seventh aspect of the present invention, the temperature detection process and the position correction amount calculation process in the sixth aspect of the invention are repeatedly continued while positioning the motor in accordance with the position command.
また、請求項8に記載の発明は、請求項6記載の発明における前記搭載位置合わせ処理の代わりに、前記可動側テーブル上の基準位置に対して、前記位置決め対象物の中心を合わせて固定する処理をするものである。 According to an eighth aspect of the invention, in place of the mounting position adjustment process in the sixth aspect of the invention, the center of the positioning object is fixed to a reference position on the movable table. To process.
請求項1乃至4、または、請求項6乃至8に記載の発明によると、位置決めステージの温度変化に伴う、位置決め対象物および位置検出手段(リニアスケール)の熱膨張量または熱収縮量を算出することができる。また、位置決めステージの温度変化に伴う、位置ずれを補正することができ、モータの位置決め制御における、対象物の加工精度、切削精度、搬送位置決め精度を向上させることができる。
また、請求項5に記載の発明によると、安価、更に、容易に位置決め精度を向上させることができる。
According to the first to fourth or fourth to sixth aspects of the present invention, the thermal expansion amount or thermal contraction amount of the positioning object and the position detecting means (linear scale) accompanying the temperature change of the positioning stage is calculated. be able to. In addition, it is possible to correct the positional deviation accompanying the temperature change of the positioning stage, and it is possible to improve the processing accuracy, cutting accuracy, and conveyance positioning accuracy of the object in the positioning control of the motor.
Further, according to the invention described in
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の位置決め制御装置の概略構成図である。図において、1は位置決め制御装置、2は位置決めステージ、3は電動機(モータ)、4はエンコーダやリニアスケール等の位置検出器、5は温度センサ、11は位置または速度制御部、12は電流制御部、13はインバータ部、14はFB(フィードバック)信号処理部である。また、21は温度信号処理部、22は位置補正処理部である。なお、位置指令を入力し、その指令とFB信号処理部14の出力である位置検出信号または速度検出信号に応じて電動機2を駆動する構成(電動機2、位置検出器3、位置または速度制御部11、電流制御部12、インバータ部13、FB信号処理部14)は、周知技術で得られる構成であるため詳細な説明は省略する。
本発明が従来技術と異なる部分は、位置決めステージ2に温度センサ5を備え、更に、位置決め制御装置1に温度信号処理部21と位置補正処理部22を備えた部分であり、また、位置補正処理部22で得た補正量に基づいて電動機を制御する位置決め制御方法である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a positioning control device of the present invention. In the figure, 1 is a positioning control device, 2 is a positioning stage, 3 is an electric motor (motor), 4 is a position detector such as an encoder or linear scale, 5 is a temperature sensor, 11 is a position or speed control unit, and 12 is current control. , 13 is an inverter unit, and 14 is an FB (feedback) signal processing unit.
The present invention is different from the prior art in that the
図2は、本発明の位置決め制御方法を示すフローチャートであり、図3は、本発明の位置決め制御方法を説明するための位置決めステージ2の概略構成図である。図2と図3において、本発明の位置決め制御方法を説明する。なお、ここでは、図1における電動機2を図3におけるリニアモータ固定子103およびリニアモータ可動子104として、また図1における位置検出器3を図3におけるリニアスケール106および位置検出ヘッド107として説明する。また、図3においてリニアガイド105を備えた位置決めステージ2を示しているが、エア軸受を有する位置決めステージ2であってもよい。
FIG. 2 is a flowchart showing the positioning control method of the present invention, and FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
(ステップ1)対象物8を可動側テーブル102に搭載する際、可動側テーブル102上の基準位置に対して、対象物8の端を合わせるように固定して搭載させ、ステップ2に進む。可動側テーブル102上の基準位置は、対象物8を搭載する上で予めきめられているものであるため、対象物8を任意に固定して搭載させることができる。また、合わせる作業は、例えば、後述する温度変化が無視できる程度に、治具等を用いて所望の位置決め精度内に固定するのが望ましい。
(Step 1) When the
(ステップ2)リニアスケール106の基準位置(図3におけるA点)と可動側テーブル102上の基準位置(図3におけるB点)とを合わせ、ステップ3に進む。合わせる作業は、例えば、後述する温度変化が無視できる程度に、可動側テーブル102を移動させて位置決めして合わせる。移動させるのは、例えば、原点復帰等でステージを駆動しても良い。 (Step 2) The reference position of the linear scale 106 (point A in FIG. 3) and the reference position on the movable side table 102 (point B in FIG. 3) are matched, and the process proceeds to step 3. The alignment operation is performed by, for example, moving and positioning the movable side table 102 to such an extent that a temperature change described later can be ignored. The stage may be moved by, for example, returning to the origin.
(ステップ3)可動側テーブル102の現在位置を基準位置として格納し、ステップ4に進む。可動側テーブル102の現在位置は、リニアスケール106に対向する位置検出ヘッド107で検出し、検出信号をFB信号処理部14で信号処理する。なお、リニアスケール106の基準位置(図3におけるA点)と可動側テーブル102上の基準位置(図3におけるB点)との差が予め分かっており、その差が記憶等されている場合、ステップ2およびステップ3の処理は実施する必要がない。
(Step 3) The current position of the movable table 102 is stored as a reference position, and the process proceeds to Step 4. The current position of the movable table 102 is detected by a position detection head 107 facing the linear scale 106, and the detection signal is signal-processed by the FB
(ステップ4)位置決め制御装置1は、入力される位置指令と後述する補正されたフィードバック信号に基づいて図1におけるインバータ部13を制御し、リニアモータを駆動させて可動子テーブル102を移動させる。また、このときの位置決めステージ2の温度変化を温度センサ109で検出し、検出信号を温度信号処理部21で信号処理し、ステップ5に進む。ここで、位置決めステージ2における温度センサ109の取り付け配置は、例えば、固定側テーブル101のリニアスケール106が配置されている近傍に配置することが望ましい。また、位置決めステージ2として構成した場合、リニアモータが駆動して発熱する熱の放熱時定数が大きいため、対象物8近傍の温度変化とリニアスケール106近傍の温度変化はほぼ同じと考えることができ、温度センサ109の取り付け個数も1つとすることができる。
(Step 4) The
(ステップ5)例えば、図3におけるB’点の位置は、式(1)に基づいて算出し、ステップ6に進む。
θB’ = θB×(1+ρ1t) + θB1×(1+ρ2t) (1)
ここで、θBをB点−A点間の距離、θB1をB’点−B点間の距離、ρ1をリニアスケール106の膨張係数、ρ2をリニアスケール106と対象物8との膨張率の差、tを検出温度とする。ρ1はリニアスケール106の材質仕様等でわかる既知の値であり、ρ2は対象物8の材質仕様等およびリニアスケール106の材質仕様等でわかる既知の値であり、また、θBはステップ3処理後にリニアスケール106に対向する位置検出ヘッド107で検出される位置によりわかる距離であり、θB1は対象物8の幅(長さ)を示す既知の値である。
よって、θB×(1+ρ1t)は、リニアスケール106の熱膨張量または熱収縮量を意味し、θB1×(1+ρ2t)は、対象物8の熱膨張量または熱収縮量を意味するものである。
(Step 5) For example, the position of the point B ′ in FIG. 3 is calculated based on Expression (1), and the process proceeds to Step 6.
θ B ′ = θ B × (1 + ρ 1 t) + θ B1 × (1 + ρ 2 t) (1)
Here, θ B is the distance between point B and point A, θ B1 is the distance between point B ′ and point B, ρ 1 is the expansion coefficient of the linear scale 106, and ρ 2 is the linear scale 106 and the
Therefore, θ B × (1 + ρ 1 t) means the thermal expansion amount or thermal contraction amount of the linear scale 106, and θ B1 × (1 + ρ 2 t) means the thermal expansion amount or thermal contraction amount of the
(ステップ6)式(1)に基づいて算出した位置を、対象物8およびリニアスケール106の熱膨張量または熱収縮量等を考慮した補正量として、補正された位置または速度フィードバック信号として図1における位置または速度制御部に出力し、ステップ7に進む。
(Step 6) The position calculated based on the equation (1) is corrected as a correction amount considering the thermal expansion amount or thermal contraction amount of the
(ステップ7)リニアモータを駆動させて可動子テーブル102を移動させる処理が継続しているかどうかを判断し、継続している場合は前述したステップ4乃至ステップ6の処理を繰り返し行なう。繰り返し行なうのは、例えば、ある定められた時間毎に行う。継続していない場合は、一連の処理を終了する。 (Step 7) It is determined whether or not the process of moving the mover table 102 by driving the linear motor is continued. If the process is continued, the processes of Steps 4 to 6 are repeated. For example, the repetition is performed every predetermined time. When not continuing, a series of processes are complete | finished.
なお、ステップ1の処理において、対象物8を可動側テーブル102に搭載する際、対象物8を先ず固定しておき、対象物8の端と可動側テーブル102上の基準位置との位置ずれを測定して、式(1)におけるθBとしてもよい。
また、ステップ1の処理において、対象物8の端ではなく、対象物8の中央を可動側テーブル102上の基準位置と合わせた場合においても、補正量は式(1)に基づいて同様に算出できる。
In the process of
Further, in the processing of
1 位置決め制御装置
2 位置決めステージ
3 電動機(モータ)
4 位置検出器
5 温度センサ
11 位置または速度制御部
12 電流制御部
13 インバータ部
14 FB(フィードバック)信号処理部
21 温度信号処理部
22 位置補正処理部
101 固定側テーブル
102 可動側テーブル
103 リニアモータ固定子
104 リニアモータ可動子
105 リニアガイド
106 リニアスケール
107 位置検出ヘッド
108 対象物
109 温度センサ
DESCRIPTION OF
4
Claims (8)
前記位置決めステージの温度変化である検出信号を処理する温度信号処理部と、
前記位置検出手段の熱膨張または熱収縮に伴う位置ずれ、および前記位置決め対象物の熱膨張または熱収縮に伴う位置ずれを、位置補正量として算出する位置補正処理部とを備え、
前記位置補正量に基づいて、前記モータを位置決め制御することを特徴とする位置決め制御装置。 In a positioning control device for driving a positioning stage for mounting and moving a positioning object, comprising a position detecting means, a temperature detecting means, and a motor,
A temperature signal processing unit that processes a detection signal that is a temperature change of the positioning stage;
A position correction processing unit that calculates a positional shift associated with thermal expansion or thermal contraction of the position detection unit and a positional shift associated with thermal expansion or thermal contraction of the positioning object as a position correction amount;
A positioning control device that controls the positioning of the motor based on the position correction amount.
前記位置検出手段の基準位置と、
を合わせることにより決定される測定距離に基づいて、前記位置補正量を算出することを特徴とする請求項1記載の位置決め制御装置。 The position correction processing unit is further configured to align and fix the end of the positioning object with respect to a reference position on the movable side table of the positioning stage; and
A reference position of the position detecting means;
The positioning control apparatus according to claim 1, wherein the position correction amount is calculated based on a measurement distance determined by combining the two.
前記位置検出手段の基準位置と、
を合わせることにより決定される測定距離に基づいて、前記位置補正量を算出することを特徴とする請求項1記載の位置決め制御装置。 The position correction processing unit is further fixed to the reference position on the movable side table of the positioning stage with the center of the positioning object aligned and fixed,
A reference position of the position detecting means;
The positioning control apparatus according to claim 1, wherein the position correction amount is calculated based on a measurement distance determined by combining the two.
前記可動側テーブル上の基準位置に対して、前記位置決め対象物の端を合わせて固定する、搭載位置合わせ処理をし、
前記位置検出手段の基準位置と前記可動側テーブル上の基準位置とを合わせ、その合わせた位置を前記可動側テーブルの可動基準位置として格納する、基準位置合わせ処理をし、
位置指令に応じて前記モータを位置決め制御すると共に、前記温度検出手段により前記位置決めステージの温度変化を検出する、温度検出処理をし、
前記位置検出手段の熱膨張率と、前記位置決め対象物と前記位置検出手段との熱膨張率の差と、前記温度変化とに基づいて、前記位置検出手段により検出される現在位置の位置補正量を算出する、位置補正量算出処理をし、
前記位置補正量を前記モータの位置決め制御に用いることを特徴とする位置決め制御方法。 A position detection means, a temperature detection means, and a motor, which is equipped with a motor, drives a positioning stage on which a positioning object is mounted and moves, and based on a detection signal of the temperature detection means, a moving distance of the movable side table of the positioning stage In a positioning control method for correcting
A mounting position alignment process for fixing and fixing the end of the positioning object with respect to a reference position on the movable table,
A reference position alignment process is performed in which a reference position of the position detection unit and a reference position on the movable side table are matched, and the combined position is stored as a movable reference position of the movable side table,
In addition to controlling the positioning of the motor in accordance with a position command, the temperature detecting means detects a temperature change of the positioning stage by the temperature detecting means,
The position correction amount of the current position detected by the position detection means based on the thermal expansion coefficient of the position detection means, the difference in thermal expansion coefficient between the positioning object and the position detection means, and the temperature change To calculate the position correction amount,
A positioning control method, wherein the position correction amount is used for positioning control of the motor.
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CN113625658A (en) * | 2021-08-17 | 2021-11-09 | 杭州飞钛航空智能装备有限公司 | Offset information processing method and device, electronic equipment and hole making mechanism |
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2006
- 2006-08-29 JP JP2006231633A patent/JP2008059016A/en active Pending
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