JP2020161437A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置に関する。 The present invention relates to a control device.
従来、電子顕微鏡において、試料ステージの駆動用モータの動作または室温の変化により発生する試料ドリフトを抑制する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載された走査型電子顕微鏡は、試料移動時と停止時にモータへの供給電流を同じないし、供給電流の差を２０％以下とすることによりモータの熱量変化を小さくすることで、試料ステージの温度をコントロールして観察時の試料ドリフトを低減することを特徴とする。
Conventionally, in an electron microscope, a technique for suppressing sample drift generated by the operation of a driving motor of a sample stage or a change in room temperature has been proposed.
For example, the scanning electron microscope described in Patent Document 1 has the same supply current to the motor when the sample is moved and stopped, and the difference in the supply current is 20% or less to reduce the change in the amount of heat of the motor. The feature is that the temperature of the sample stage is controlled to reduce the sample drift during observation.
例えば高分解能の電子顕微鏡において、試料を載せるテーブルを移動させるためのアクチュエータとして、低速駆動中の動きも滑らかであるＡＣサーボモータを用いることが考えられる。このＡＣサーボモータを用いる電子顕微鏡のように、高精度の位置決め駆動が必要となる装置に用いられるモータを制御するにあたっては、モータに生じる熱による温度変化に起因する試料の位置ずれを抑制することが望まれる。
本発明は、モータの駆動によって移動させられる対象物の位置決めを精度高く行うことができる制御装置を提供することを目的とする。
For example, in a high-resolution electron microscope, it is conceivable to use an AC servomotor that moves smoothly during low-speed driving as an actuator for moving a table on which a sample is placed. When controlling a motor used in a device that requires high-precision positioning drive, such as an electron microscope that uses this AC servo motor, it is necessary to suppress the displacement of the sample due to the temperature change caused by the heat generated in the motor. Is desired.
An object of the present invention is to provide a control device capable of accurately positioning an object moved by driving a motor.
以下、本発明について説明する。以下の説明では、本発明の理解を容易にするために実施の形態中の構成要素の符号等を括弧書きで付記するが、それによって本発明が実施の形態に記載した内容に限定されるものではない。
上記目的のもと完成させた本発明は、対象物を移動させるために駆動する三相のモータ（１１０）の制御装置（１００）であって、前記モータ（１１０）に供給する目標電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）及びｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を設定する目標電流設定手段（１２０）を有し、前記目標電流設定手段（１２０）は、前記ｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を小さくする場合に、前記ｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）を大きくする制御装置（１００）である。
Hereinafter, the present invention will be described. In the following description, in order to facilitate understanding of the present invention, the symbols and the like of the components in the embodiments are added in parentheses, but the present invention is limited to the contents described in the embodiments. is not.
The present invention completed for the above object is a control device (100) of a three-phase motor (110) that is driven to move an object, and serves as a target current to be supplied to the motor (110). The target current setting means (120) for setting the d-axis target current (Idt) and the q-axis target current (Iqt) of the dq coordinate system is provided, and the target current setting means (120) has the q-axis target current. It is a control device (100) which increases the d-axis target current (Idt) when (Iqt) is decreased.
ここで、前記目標電流設定手段（１２０）は、前記ｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を零ではない値から零にした場合に、前記ｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）を予め定められた所定電流（Ｉｄｔ０）まで大きくしても良い。
また、前記目標電流設定手段（１２０）は、前記ｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を零にしたときから予め定められた所定増加時間（Ｔｉ）経過後に前記所定電流（Ｉｄｔ０）となるように徐々に前記ｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）を大きくしても良い。
また、前記目標電流設定手段（１２０）は、位置指令速度（Ｖｐｔ）が零かつ位置偏差（ｐｔ−θｄ）が零となったときに、前記ｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を零にし、前記ｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）を零から大きくしても良い。
Here, the target current setting means (120) sets the d-axis target current (Idt) to a predetermined predetermined current (Idt0) when the q-axis target current (Iqt) is changed from a non-zero value to zero. ) May be increased.
Further, the target current setting means (120) gradually reaches the predetermined current (Idt0) after a predetermined increase time (Ti) elapses from the time when the q-axis target current (Iqt) is set to zero. The d-axis target current (Idt) may be increased.
Further, the target current setting means (120) sets the q-axis target current (Iqt) to zero when the position command speed (Vpt) becomes zero and the position deviation (pt−θd) becomes zero, and the d. The shaft target current (Idt) may be increased from zero.
他の観点から捉えると、本発明は、対象物を移動させるために駆動する三相のモータ（１１０）の制御装置（１００）であって、前記モータ（１１０）に供給する目標電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）及びｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を設定する目標電流設定手段（１２０）を有し、前記目標電流設定手段（１２０）は、前記ｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を大きくする場合に、前記ｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）を小さくする制御装置（１００）である。 From another point of view, the present invention is a control device (100) of a three-phase motor (110) that is driven to move an object, and the target current supplied to the motor (110) is d. The target current setting means (120) for setting the d-axis target current (Idt) and the q-axis target current (Iqt) of the −q coordinate system is provided, and the target current setting means (120) is the q-axis target current (120). It is a control device (100) which reduces the d-axis target current (Idt) when increasing Iqt).
ここで、前記目標電流設定手段（１２０）は、前記ｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を零から零ではない値にした場合に、前記ｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）を零まで小さくしても良い。
また、前記目標電流設定手段（１２０）は、前記ｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を零ではない値にしたときから予め定められた所定減少時間（Ｔｄ）経過後に零となるように徐々に前記ｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）を小さくしても良い。
また、前記目標電流設定手段（１２０）は、位置指令速度（Ｖｐｔ）、又は、位置偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではなくなったときに、前記ｑ軸目標電流（Ｉｑｔ）を零ではない値にし、前記ｄ軸目標電流（Ｉｄｔ）を小さくしても良い。
Here, the target current setting means (120) may reduce the d-axis target current (Idt) to zero when the q-axis target current (Iqt) is changed from zero to a non-zero value.
Further, the target current setting means (120) gradually sets the q-axis target current (Iqt) to zero after a predetermined decrease time (Td) elapses from the time when the q-axis target current (Iqt) is set to a non-zero value. The shaft target current (Idt) may be reduced.
Further, the target current setting means (120) sets the q-axis target current (Iqt) to a non-zero value when the position command speed (Vpt) or the position deviation (pt-θd) is no longer zero. , The d-axis target current (Idt) may be reduced.
本発明によれば、モータの駆動によって移動させられる対象物の位置決めを精度高く行うことができる。 According to the present invention, it is possible to accurately position an object that is moved by driving a motor.
以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る走査型電子顕微鏡の概略構成を示す図である。
図２は、本実施の形態に係る走査型電子顕微鏡の試料移動ステージの概略構成を示す図である。
図３は、図２のIII方向に見た図である。
本実施の形態に係る走査型電子顕微鏡５０（以下、単に「顕微鏡５０」と称する場合もある。）は、特許文献１に記載された走査型電子顕微鏡に対して、ｘテーブル３３を移動させるｘモータ４１と、ｙテーブル４３を移動させるｙモータ６１と、これらのモータの駆動を制御する制御装置１００とが異なる。以下、主に、特許文献１に記載された走査型電子顕微鏡と異なる点について説明する。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning electron microscope according to the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a sample moving stage of the scanning electron microscope according to the present embodiment.
FIG. 3 is a view seen in the direction III of FIG.
The scanning electron microscope 50 according to the present embodiment (hereinafter, may be simply referred to as “microscope 50”) moves the x table 33 with respect to the scanning electron microscope described in Patent Document 1. The motor 41, the y motor 61 that moves the y table 43, and the control device 100 that controls the drive of these motors are different. Hereinafter, the differences from the scanning electron microscope described in Patent Document 1 will be mainly described.
顕微鏡５０は、電子銃１と、コンデンサレンズ２と、対物レンズ３と、試料室４と、試料移動ステージ５と、２次電子検出器７と、真空ポンプ９〜１３と、ステージケース１４とを有している。そして、顕微鏡５０は、電子銃１で発生した電子ビームを、コンデンサレンズ２、対物レンズ３を通して試料室４内の試料移動ステージ５の上に取り付けられた試料Ｓ上に照射し、試料Ｓから出てくる２次電子を２次電子検出器７でとらえ、試料Ｓ表面の形状を観察可能にする。 The microscope 50 includes an electron gun 1, a condenser lens 2, an objective lens 3, a sample chamber 4, a sample moving stage 5, a secondary electron detector 7, vacuum pumps 9 to 13, and a stage case 14. Have. Then, the microscope 50 irradiates the electron beam generated by the electron gun 1 onto the sample S mounted on the sample moving stage 5 in the sample chamber 4 through the condenser lens 2 and the objective lens 3, and exits the sample S. The incoming secondary electrons are captured by the secondary electron detector 7, and the shape of the surface of the sample S can be observed.
また、顕微鏡５０は、ｚテーブル１５と、チルトテーブル２０とを有している。ｚテーブル１５を駆動するための機構、及び、チルトテーブル２０を駆動するための機構は、特許文献１に記載された走査型電子顕微鏡と基本的に同じであるので、その詳細な説明は省略する。 Further, the microscope 50 has a z table 15 and a tilt table 20. Since the mechanism for driving the z-table 15 and the mechanism for driving the tilt table 20 are basically the same as those of the scanning electron microscope described in Patent Document 1, detailed description thereof will be omitted. ..
顕微鏡５０は、試料Ｓをｘ方向に移動させるｘテーブル３３を有している。ｘテーブル３３は、クロスローラガイド３４を介してチルトテーブル２０に取り付けられている。また、顕微鏡５０は、ｘテーブル３３を移動させる、ｘボールネジ３５及びｘボールネジナット３６を有している。また、顕微鏡５０は、ｘボールネジ３５の両端部をそれぞれ支持する軸受３７、３８と、軸受３７、３８をそれぞれチルトテーブル２０に支持する軸受ハウジング３９、４０とを有している。ｘボールネジナット３６は、ｘ継手４２を介して、ｘテーブル３３に固定されている。 The microscope 50 has an x-table 33 that moves the sample S in the x-direction. The x-table 33 is attached to the tilt table 20 via the cross roller guide 34. The microscope 50 also has an x-ball screw 35 and an x-ball screw nut 36 that move the x-table 33. Further, the microscope 50 has bearings 37 and 38 that support both ends of the x-ball screw 35, and bearing housings 39 and 40 that support the bearings 37 and 38 on the tilt table 20, respectively. The x-ball screw nut 36 is fixed to the x-table 33 via the x-joint 42.
また、顕微鏡５０は、ｘボールネジ３５に連結された、ｘモータ４１と、ｘカップリング４４と、ｘモータ４１を支持するｘブラケット４５とを有している。ｘブラケット４５は、チルトテーブル２０に固定されている。ｘテーブル３３は、ｘモータ４１が駆動されてｘボールネジ３５が回転させられ、ｘボールネジナット３６が移送されることによりｘ方向に移動し、試料Ｓをｘ方向に移動させる。 Further, the microscope 50 has an x motor 41, an x coupling 44, and an x bracket 45 that supports the x motor 41, which are connected to the x ball screw 35. The x bracket 45 is fixed to the tilt table 20. The x-table 33 moves in the x-direction by driving the x-motor 41 to rotate the x-ball screw 35 and transferring the x-ball screw nut 36, and moves the sample S in the x-direction.
また、顕微鏡５０は、試料Ｓをｙ方向に移動させるｙテーブル４３を有している。ｙテーブル４３は、クロスローラガイド５４ａ、５４ｂを介してｘテーブル３３に取り付けられている。また、顕微鏡５０は、ｙテーブル４３を移動させる、ｙボールネジ５５及びｙボールネジナット５６を有している。また、顕微鏡５０は、ｙボールネジ５５の両端部をそれぞれ支持する軸受５７、５８と、軸受５７、５８をそれぞれｘテーブル３３に支持する軸受ハウジング５９、６０とを有している。ｙボールネジナット５６は、ｙ継手４８を介して、ｙテーブル４３に固定されている。 Further, the microscope 50 has a y table 43 for moving the sample S in the y direction. The y-table 43 is attached to the x-table 33 via the cross roller guides 54a and 54b. The microscope 50 also has a y-ball screw 55 and a y-ball screw nut 56 that move the y-table 43. Further, the microscope 50 has bearings 57 and 58 that support both ends of the y-ball screw 55, and bearing housings 59 and 60 that support the bearings 57 and 58 on the x-table 33, respectively. The y-ball screw nut 56 is fixed to the y-table 43 via the y-joint 48.
また、顕微鏡５０は、ｙボールネジ５５に連結された、ｙモータ６１と、ｙカップリング６２と、ｙモータ６１を支持するｙブラケット６３とを有している。ｙブラケット６３は、ｘテーブル３３に固定されている。ｙテーブル４３は、ｙモータ６１が駆動されてｙボールネジ５５が回転させられ、ｙボールネジナット５６が移送されることによりｙ方向に移動し、試料Ｓをｙ方向に移動させる。 Further, the microscope 50 has a y motor 61, a y coupling 62, and a y bracket 63 that supports the y motor 61, which are connected to the y ball screw 55. The y bracket 63 is fixed to the x table 33. The y-table 43 moves in the y-direction by driving the y-motor 61 to rotate the y-ball screw 55 and transferring the y-ball screw nut 56 to move the sample S in the y-direction.
また、顕微鏡５０は、試料Ｓを回転させるローテーションテーブル６６を有している。ローテーションテーブル６６は、軸受（不図示）を介して、ｙテーブル４３に対して回転可能に支持されている。また、顕微鏡５０は、ローテーションテーブル６６を回転させる、ウォームホィール６７ａ及びウォームギヤ６７ｂを有している。ウォームホィール６７ａは、ローテーションテーブル６６に取り付けられている。また、顕微鏡５０は、ウォームギヤ６７ｂの両端部をそれぞれ支持する軸受６９、７０と、軸受６９、７０をそれぞれｙテーブル４３に支持する軸受ハウジング７１、７２とを有している。 Further, the microscope 50 has a rotation table 66 for rotating the sample S. The rotation table 66 is rotatably supported with respect to the y table 43 via bearings (not shown). The microscope 50 also has a worm wheel 67a and a worm gear 67b that rotate the rotation table 66. The worm wheel 67a is attached to the rotation table 66. Further, the microscope 50 has bearings 69 and 70 that support both ends of the worm gear 67b, and bearing housings 71 and 72 that support the bearings 69 and 70 on the y table 43, respectively.
また、顕微鏡５０は、ウォームギヤ６７ｂに連結された、ｒモータ７３と、ｒカップリング７４と、ｒモータ７３を支持するｒブラケット７５とを有している。ｒブラケット７５は、ｙテーブル４３に固定されている。ローテーションテーブル６６は、ｒモータ７３が駆動されてウォームギヤ６７ｂが回転させられ、ウォームホィール６７ａが回転させられることにより回転し、試料Ｓを回転させる。 Further, the microscope 50 has an r motor 73, an r coupling 74, and an r bracket 75 that supports the r motor 73, which are connected to the worm gear 67b. The r bracket 75 is fixed to the y table 43. The rotation table 66 is rotated by driving the r motor 73 to rotate the worm gear 67b and rotating the worm wheel 67a to rotate the sample S.
試料Ｓは試料ホルダ７７に接着され、試料ホルダ７７はローテーションテーブル６６に取り付けられたホルダ台７８に挿入、固定されている。
上述したようにして、試料Ｓは、ｘ，ｙ，ｚ方向に移動させられ、また、回転させられ、傾斜させられる。
The sample S is adhered to the sample holder 77, and the sample holder 77 is inserted and fixed to the holder base 78 attached to the rotation table 66.
As described above, the sample S is moved, rotated, and tilted in the x, y, and z directions.
（モータ制御について）
上述した、ｘモータ４１、ｙモータ６１及びｒモータ７３は、３相のＡＣサーボモータであることを例示することができる。
そして、顕微鏡５０は、これらｘモータ４１、ｙモータ６１及びｒモータ７３の駆動を制御する制御装置１００を備えている。制御装置１００が、ｘモータ４１、ｙモータ６１及びｒモータ７３を制御する態様は同じであるので、以下では、ｘモータ４１、ｙモータ６１及びｒモータ７３を、「モータ１１０」と称し、モータ１１０を制御する態様について説明する。
(About motor control)
It can be exemplified that the x-motor 41, the y-motor 61, and the r-motor 73 described above are three-phase AC servomotors.
The microscope 50 is provided with a control device 100 that controls the drive of the x-motor 41, the y-motor 61, and the r-motor 73. Since the control device 100 controls the x-motor 41, the y-motor 61, and the r-motor 73 in the same manner, the x-motor 41, the y-motor 61, and the r-motor 73 are hereinafter referred to as "motors 110", and the motors are referred to as "motors 110". A mode for controlling 110 will be described.
図４、図５は、制御装置１００の概略構成図である。
制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory）等からなる算術論理演算回路である。
そして、制御装置１００は、モータ１１０に供給する目標電流を設定する目標電流設定部１２０と、目標電流設定部１２０が設定した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部１３０と、を備えている。目標電流設定部１２０の機能構成は、図４に示し、制御部１３０の機能構成は、図５に示している。
4 and 5 are schematic configuration diagrams of the control device 100.
The control device 100 is an arithmetic logical operation circuit including a CPU, ROM, RAM, EEPROM (Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory), and the like.
Then, the control device 100 includes a target current setting unit 120 that sets a target current to be supplied to the motor 110, and a control unit 130 that performs feedback control and the like based on the target current set by the target current setting unit 120. There is. The functional configuration of the target current setting unit 120 is shown in FIG. 4, and the functional configuration of the control unit 130 is shown in FIG.
目標電流設定部１２０は、図４に示すように、ｄ−ｑ座標系のｑ軸目標電流Ｉｑｔを設定するｑ軸目標電流設定部１２１と、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを設定するｄ軸目標電流設定部１２２とを有している。ｄ−ｑ座標系は、モータ１１０のロータ（永久磁石）と同期して回転するｄ軸およびｑ軸からなる回転直交座標系であり、ｄ軸は、ロータが形成する磁束の方向に沿った軸であり、ｑ軸は、モータ１１０が発生するトルクの方向に沿った軸である。
ｑ軸目標電流設定部１２１、ｄ軸目標電流設定部１２２、及び、目標電流設定部１２０が有するその他の構成要素については後で詳述する。
As shown in FIG. 4, the target current setting unit 120 includes a q-axis target current setting unit 121 for setting the q-axis target current Iqt in the dq coordinate system and a d-axis target current setting unit 121 for setting the d-axis target current Idt. It has a unit 122. The dq coordinate system is a rotation orthogonal coordinate system consisting of a d-axis and a q-axis that rotate in synchronization with the rotor (permanent magnet) of the motor 110, and the d-axis is an axis along the direction of the magnetic flux formed by the rotor. The q-axis is an axis along the direction of the torque generated by the motor 110.
Other components of the q-axis target current setting unit 121, the d-axis target current setting unit 122, and the target current setting unit 120 will be described in detail later.
制御部１３０は、図５に示すように、モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部１３１と、モータ１１０を駆動させるモータ駆動部１３２とを有している。
また、制御部１３０は、モータ１１０に実際に流れる実電流に応じた値を出力するモータ電流検出部１３３と、このモータ電流検出部１３３によって検出された電流をｄ−ｑ座標系の電流に変換する３相２軸変換部１３５と、を有している。
また、制御部１３０は、エンコーダ等の回転角センサ１２０からのモータ回転角度信号θｓに基づいて、実際のモータ１１０の回転角度であるモータ回転角度θｄを算出するモータ回転角度算出部１３６を有している。
As shown in FIG. 5, the control unit 130 includes a motor drive control unit 131 that controls the operation of the motor 110, and a motor drive unit 132 that drives the motor 110.
Further, the control unit 130 converts the motor current detection unit 133 that outputs a value corresponding to the actual current actually flowing through the motor 110 and the current detected by the motor current detection unit 133 into a current in the dq coordinate system. It has a three-phase two-axis conversion unit 135 and the like.
Further, the control unit 130 has a motor rotation angle calculation unit 136 that calculates the motor rotation angle θd, which is the actual rotation angle of the motor 110, based on the motor rotation angle signal θs from the rotation angle sensor 120 such as an encoder. ing.
モータ電流検出部１３３は、３相のモータであるモータ１１０のＵ相に実際に流れる電流であるＵ相実電流を検出するためのＵ相電流検出部と、モータ１１０のＶ相に実際に流れる電流であるＶ相実電流を検出するためのＶ相電流検出部と、モータ１１０のＷ相に実際に流れる電流であるＷ相実電流を検出するためのＷ相電流検出部とを有している。Ｕ相電流検出部、Ｖ相電流検出部及びＷ相電流検出部は、それぞれモータ１１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続されたいわゆるシャント抵抗の両端に生じる電圧から各相に流れる実電流の値を検出する。 The motor current detection unit 133 actually flows through the U-phase current detection unit for detecting the U-phase actual current, which is the current that actually flows in the U-phase of the motor 110, which is a three-phase motor, and the V-phase of the motor 110. It has a V-phase current detection unit for detecting the V-phase actual current, which is a current, and a W-phase current detection unit for detecting the W-phase actual current, which is the current actually flowing in the W-phase of the motor 110. There is. The U-phase current detector, V-phase current detector, and W-phase current detector are the actual currents that flow from the voltage generated across the so-called shunt resistors connected to the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 110 to each phase. Detect the value of.
３相２軸変換部１３５には、モータ電流検出部１３３にて検出されたＵ相実電流，Ｖ相実電流，Ｗ相実電流、及びモータ回転角度算出部１３６にて算出されたモータ回転角度θｄが入力される。そして、３相２軸変換部１３５は、予め定められた式に従って、Ｕ相実電流，Ｖ相実電流，Ｗ相実電流をｄ−ｑ座標系の値であるｄ軸実電流Ｉｄａとｑ軸実電流Ｉｑａとに変換し、変換したｄ軸実電流Ｉｄａ，ｑ軸実電流Ｉｑａを出力する。
モータ回転角度算出部１３６は、モータ１１０に設けられた回転角センサ１２０からのモータ回転角度信号θｓに基づいてモータ回転角度θｄを算出する。
The three-phase two-axis conversion unit 135 includes a U-phase real current, a V-phase real current, a W-phase real current detected by the motor current detection unit 133, and a motor rotation angle calculated by the motor rotation angle calculation unit 136. θd is input. Then, the three-phase two-axis converter 135 sets the U-phase real current, the V-phase real current, and the W-phase real current into the d-axis real current Ida and the q-axis which are the values of the dq coordinate system according to a predetermined equation. It is converted to the actual current Iqa, and the converted d-axis real current Ida and q-axis real current Iqa are output.
The motor rotation angle calculation unit 136 calculates the motor rotation angle θd based on the motor rotation angle signal θs from the rotation angle sensor 120 provided in the motor 110.
モータ駆動制御部１３１は、目標電流設定部１２０のｄ軸目標電流設定部１２２にて設定されたｄ軸目標電流Ｉｄｔから、３相２軸変換部１３５にて算出されたｄ軸実電流Ｉｄａを減算するｄ軸減算部１４１ｄを有している。また、モータ駆動制御部１３１は、目標電流設定部１２０のｑ軸目標電流設定部１２１にて算出されたｑ軸目標電流Ｉｑｔから、３相２軸変換部１３５にて算出されたｑ軸実電流Ｉｑａを減算するｑ軸減算部１４１ｑを有している。 The motor drive control unit 131 calculates the d-axis actual current Ida calculated by the three-phase two-axis conversion unit 135 from the d-axis target current Idt set by the d-axis target current setting unit 122 of the target current setting unit 120. It has a d-axis subtraction unit 141d for subtraction. Further, the motor drive control unit 131 is a q-axis actual current calculated by the three-phase two-axis conversion unit 135 from the q-axis target current Iqt calculated by the q-axis target current setting unit 121 of the target current setting unit 120. It has a q-axis subtraction unit 141q for subtracting Iqa.
また、モータ駆動制御部１３１は、ｄ軸減算部１４１ｄにて算出された偏差（Ｉｄｔ−Ｉｄａ）が零となるようにｄ軸目標電圧Ｖｄｔを出力する電流制御アンプ１４２ｄを有している。また、モータ駆動制御部１３１は、ｑ軸減算部１４１ｑにて算出された偏差（Ｉｑｔ−Ｉｑａ）が零となるようにｑ軸目標電圧Ｖｑｔを出力する電流制御アンプ１４２ｑを有している。 Further, the motor drive control unit 131 has a current control amplifier 142d that outputs a d-axis target voltage Vdt so that the deviation (Idt-Ida) calculated by the d-axis subtraction unit 141d becomes zero. Further, the motor drive control unit 131 has a current control amplifier 142q that outputs a q-axis target voltage Vqt so that the deviation (Iqt-Iqa) calculated by the q-axis subtraction unit 141q becomes zero.
また、モータ駆動制御部１３１は、電流制御アンプ１４２ｄ及び電流制御アンプ１４２ｑから出力されたｄ軸目標電圧Ｖｄｔ，ｑ軸目標電圧Ｖｑｔを、３相交流座標系のＵ相目標電圧Ｖｕｔ、Ｖ相目標電圧Ｖｖｔ、Ｗ相目標電圧Ｖｗｔに変換する２軸３相変換部１５１を有している。
２軸３相変換部１５１は、予め定められた式及びモータ回転角度算出部１３６にて算出されたモータ回転角度θｄに基づいて、ｄ軸目標電圧Ｖｄｔ及びｑ軸目標電圧Ｖｑｔを、Ｕ相目標電圧Ｖｕｔ、Ｖ相目標電圧Ｖｖｔ及びＷ相目標電圧Ｖｗｔに変換する。つまり、２軸３相変換部１５１は、電流制御アンプ１４２ｄ及び電流制御アンプ１４２ｑから出力された、言い換えればフィードバック制御された値と、モータ回転角度θｄとに基づいてモータ１１０に印加する印加電圧を決定する。
Further, the motor drive control unit 131 sets the d-axis target voltage Vdt and q-axis target voltage Vqt output from the current control amplifier 142d and the current control amplifier 142q to the U-phase target voltage Vut and V-phase target of the three-phase AC coordinate system. It has a 2-axis 3-phase conversion unit 151 that converts a voltage Vvt and a W-phase target voltage Vwt.
The 2-axis 3-phase conversion unit 151 sets the d-axis target voltage Vdt and the q-axis target voltage Vqt to the U-phase target based on a predetermined formula and the motor rotation angle θd calculated by the motor rotation angle calculation unit 136. It is converted into a voltage Vut, a V-phase target voltage Vvt, and a W-phase target voltage Vwt. That is, the 2-axis 3-phase converter 151 applies the applied voltage applied to the motor 110 based on the feedback-controlled values output from the current control amplifier 142d and the current control amplifier 142q, that is, the motor rotation angle θd. decide.
また、モータ駆動制御部１３１は、２軸３相変換部１５１にて算出されたＵ相目標電圧Ｖｕｔ，Ｖ相目標電圧Ｖｖｔ，Ｗ相目標電圧Ｖｗｔに基づいてモータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部１６０を有している。 Further, the motor drive control unit 131 PWM drives the motor 110 based on the U-phase target voltage Vut, the V-phase target voltage Vvt, and the W-phase target voltage Vwt calculated by the 2-axis 3-phase conversion unit 151. It has a PWM signal generation unit 160 that generates a (pulse width modulation) signal and outputs the generated PWM signal.
モータ駆動部１３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、モータ駆動部１３２は、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、モータ１１０の駆動を制御する。 The motor drive unit 132 is a so-called inverter, and includes, for example, six independent transistors (FETs) as switching elements, and three of the six transistors are the positive electrode side line of the power supply and the electric coils of each phase. The other three transistors are connected to the electric coil of each phase and the negative electrode side (earth) line of the power supply. Then, the motor drive unit 132 controls the drive of the motor 110 by driving the gates of two transistors selected from the six and switching these transistors.
（目標電流設定部１２０の詳細について）
目標電流設定部１２０は、図４に示すように、位置指令ｐｔから、モータ回転角度算出部１３６で算出されたモータ回転角度θｄを減算する位置減算部１２３を有している。位置減算部１２３は、位置指令ｐｔからモータ回転角度θｄを減算することにより、偏差（ｐｔ−θｄ）を算出する。
ここで、位置指令ｐｔは、上位制御部（不図示）から出力される。上位制御部は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、例えばマウスやキーボード等の操作部、例えば液晶ディスプレイ等の表示部等を備えた汎用パーソナルコンピュータ等で構成されていることを例示することができる。そして、位置指令ｐｔは、例えば、顕微鏡５０のオペレータが操作部を操作することにより、表示部上で現在表示されている拡大像から離れた位置を指定した場合に、その指定された位置の情報、現在の観察視野の中心からその指定された位置までの方向、及び距離が算出され、設定される。
(Details of target current setting unit 120)
As shown in FIG. 4, the target current setting unit 120 has a position subtraction unit 123 that subtracts the motor rotation angle θd calculated by the motor rotation angle calculation unit 136 from the position command pt. The position subtraction unit 123 calculates the deviation (pt−θd) by subtracting the motor rotation angle θd from the position command pt.
Here, the position command pt is output from the host control unit (not shown). It can be exemplified that the upper control unit is composed of, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an operation unit such as a mouse or a keyboard, or a general-purpose personal computer provided with a display unit such as a liquid crystal display. Then, the position command pt is information on the designated position when, for example, the operator of the microscope 50 operates the operation unit to specify a position away from the magnified image currently displayed on the display unit. , The direction and distance from the center of the current observation field of view to the designated position are calculated and set.
また、目標電流設定部１２０は、モータ回転角度算出部１３６で算出されたモータ回転角度θｄに基づいてモータ１１０の回転速度であるモータ回転速度ωｄを算出するモータ回転速度算出部１２４を有している。モータ回転速度算出部１２４は、モータ回転角度算出部１３６で算出されたモータ回転角度θｄを微分することによりモータ回転速度ωｄを算出する。 Further, the target current setting unit 120 has a motor rotation speed calculation unit 124 that calculates the motor rotation speed ωd, which is the rotation speed of the motor 110, based on the motor rotation angle θd calculated by the motor rotation angle calculation unit 136. There is. The motor rotation speed calculation unit 124 calculates the motor rotation speed ωd by differentiating the motor rotation angle θd calculated by the motor rotation angle calculation unit 136.
上述したｑ軸目標電流設定部１２１は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零となるように目標回転速度ωｔを出力する位置制御アンプ１２５を有している。
また、ｑ軸目標電流設定部１２１は、位置制御アンプ１２５から出力された目標回転速度ωｔから、モータ回転速度算出部１２４で算出されたモータ回転速度ωｄを減算する速度減算部１２６を有している。
また、ｑ軸目標電流設定部１２１は、速度減算部１２６にて算出された偏差（ωｔ−ωｄ）が零となるようにｑ軸目標電流Ｉｑｔを出力する速度制御アンプ１２７を有している。
The q-axis target current setting unit 121 described above has a position control amplifier 125 that outputs a target rotation speed ωt so that the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 becomes zero.
Further, the q-axis target current setting unit 121 has a speed subtraction unit 126 that subtracts the motor rotation speed ωd calculated by the motor rotation speed calculation unit 124 from the target rotation speed ωt output from the position control amplifier 125. There is.
Further, the q-axis target current setting unit 121 has a speed control amplifier 127 that outputs the q-axis target current Iqt so that the deviation (ωt−ωd) calculated by the speed subtraction unit 126 becomes zero.
上述したｄ軸目標電流設定部１２２は、位置指令ｐｔの時間変化率である位置指令速度Ｖｐｔを算出する位置指令速度算出部１２８を有している。位置指令速度算出部１２８は、位置指令ｐｔを微分することにより位置指令速度Ｖｐｔを算出する。
また、ｄ軸目標電流設定部１２２は、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔ及び位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）に基づいてｄ軸目標電流Ｉｄｔを調整するｄ軸目標電流調整部１２９を有している。
The d-axis target current setting unit 122 described above has a position command speed calculation unit 128 that calculates a position command speed Vpt, which is a time change rate of the position command pt. The position command speed calculation unit 128 calculates the position command speed Vpt by differentiating the position command pt.
Further, the d-axis target current setting unit 122 adjusts the d-axis target current Idt based on the position command speed Vpt calculated by the position command speed calculation unit 128 and the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123. It has a d-axis target current adjusting unit 129.
以上のように構成された目標電流設定部１２０において、ｑ軸目標電流設定部１２１は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零となり、制御対象の位置が目標位置に到達した場合には、ｑ軸目標電流Ｉｑｔを零に設定する。例えば、試料Ｓのｘ方向の位置が制御対象である場合には、ｘ方向の位置が目標位置に到達したときに、ｘモータ４１のｑ軸目標電流Ｉｑｔを零に設定する。 In the target current setting unit 120 configured as described above, the deviation (pt-θd) calculated by the position subtraction unit 123 of the q-axis target current setting unit 121 becomes zero, and the position of the controlled object becomes the target position. When it reaches, the q-axis target current Iqt is set to zero. For example, when the position of the sample S in the x direction is the control target, the q-axis target current Iqt of the x motor 41 is set to zero when the position in the x direction reaches the target position.
図６は、ｄ軸目標電流設定部１２２が設定するｄ軸目標電流Ｉｄｔの時間変化を例示する図である。
ｄ軸目標電流設定部１２２においては、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零ではない場合、又は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではない場合には、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを零に設定する。言い換えれば、ｄ軸目標電流調整部１２９は、モータ１１０が駆動しているときのｄ軸目標電流Ｉｄｔを零に設定する。さらに言い換えれば、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｑ軸目標電流Ｉｑｔが零ではないときのｄ軸目標電流Ｉｄｔを零に設定する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a time change of the d-axis target current Idt set by the d-axis target current setting unit 122.
In the d-axis target current setting unit 122, the d-axis target current adjusting unit 129 has a deviation calculated by the position command speed calculation unit 128 when the position command speed Vpt is not zero or by the position subtraction unit 123. If (pt−θd) is not zero, the d-axis target current Idt is set to zero. In other words, the d-axis target current adjusting unit 129 sets the d-axis target current Idt when the motor 110 is driving to zero. In other words, the d-axis target current adjusting unit 129 sets the d-axis target current Idt to zero when the q-axis target current Iqt is not zero.
一方、ｄ軸目標電流調整部１２９は、制御対象の位置が目標位置に到達した場合、言い換えれば、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零、かつ、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零となった場合、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを零以外の値とする。これは、ｑ軸目標電流Ｉｑｔが小さくされることに起因して減少するモータ１１０の発熱分を補うためにｄ軸目標電流Ｉｄｔを零以外の値とするものである。ｄ軸はロータが形成する磁束の方向に沿った軸であり、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが増えても、モータ１１０の駆動、言い換えれば、モータ１１０の出力軸の回転に寄与しないため、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが増えることに起因して位置が目標位置からずれることが抑制される。 On the other hand, when the position to be controlled reaches the target position, the d-axis target current adjusting unit 129 has the position command speed Vpt calculated by the position command speed calculation unit 128 of zero and the position subtraction unit 123. When the calculated deviation (pt−θd) becomes zero, the d-axis target current Idt is set to a value other than zero. This sets the d-axis target current Idt to a value other than zero in order to compensate for the heat generation of the motor 110 that decreases due to the reduction of the q-axis target current Iqt. The d-axis is an axis along the direction of the magnetic flux formed by the rotor, and even if the d-axis target current Idt increases, it does not contribute to the drive of the motor 110, in other words, the rotation of the output shaft of the motor 110. The deviation of the position from the target position due to the increase in the current Idt is suppressed.
そして、ｄ軸目標電流調整部１２９は、予め定められた所定増加レートで、零から、予め定められた所定電流Ｉｄｔ０まで大きくなるようにｄ軸目標電流Ｉｄｔを設定する。言い換えれば、ｄ軸目標電流調整部１２９は、予め定められた所定増加時間Ｔｉ経過後に所定電流Ｉｄｔ０となるように徐々にｄ軸目標電流Ｉｄｔを増加させる。 Then, the d-axis target current adjusting unit 129 sets the d-axis target current Idt so as to increase from zero to a predetermined predetermined current Idt0 at a predetermined increase rate. In other words, the d-axis target current adjusting unit 129 gradually increases the d-axis target current Idt so that the predetermined current Idt becomes 0 after the elapse of the predetermined increase time Ti.
所定電流Ｉｄｔ０及び所定増加時間Ｔｉは、制御対象の位置が目標位置となった後に、位置が目標位置からずれることを抑制するべく、制御対象の位置を定める部品の温度変化を抑制することが可能な値に設定される。例えば、試料Ｓのｘ方向の位置を定める部品としては、ｘボールネジ３５、ｘボールネジナット３６であることを例示することができる。試料Ｓのｙ方向の位置を定める部品としては、ｙボールネジ５５、ｙボールネジナット５６であることを例示することができる。試料Ｓの回転方向の位置を定める部品としては、ウォームホィール６７ａ、ウォームギヤ６７ｂであることを例示することができる。 The predetermined current Idt0 and the predetermined increase time Ti can suppress the temperature change of the component that determines the position of the control target in order to suppress the position from shifting from the target position after the position of the control target reaches the target position. Value is set. For example, x-ball screw 35 and x-ball screw nut 36 can be exemplified as the parts that determine the position of the sample S in the x direction. Examples of the component that determines the position of the sample S in the y direction include a y-ball screw 55 and a y-ball screw nut 56. Examples of the component that determines the position of the sample S in the rotation direction include a worm wheel 67a and a worm gear 67b.
モータ１１０が駆動した際に発生する熱がこれらの部品に伝わり、これらの部品に温度変化が生じる。例えば、試料Ｓのｘ方向の位置を例にして説明すると、ｘモータ４１への電流の供給に起因して発生する熱が、ｘボールネジ３５、ｘボールネジナット３６等の試料Ｓのｘ方向の位置を定める部品に伝わるので、これらの部品が熱膨張した状態でｘ方向の位置が目標位置に定められる。そして、ｘ方向の位置が目標位置に到達した後に、ｘモータ４１への電流供給が停止されると、減少した電流の分の熱が発生しなくなるため、ｘボールネジ３５、ｘボールネジナット３６等のｘ方向の位置を定める部品の温度が低下する。そして、これらの部品の温度が低下すると、収縮するため、試料Ｓの位置が目標位置からずれ、試料ドリフトが生じてしまう。 The heat generated when the motor 110 is driven is transferred to these parts, causing a temperature change in these parts. For example, demonstrating the position of the sample S in the x direction as an example, the heat generated due to the supply of the current to the x motor 41 is the position of the sample S such as the x ball screw 35 and the x ball screw nut 36 in the x direction. Since it is transmitted to the parts that determine, the position in the x direction is determined as the target position in the state where these parts are thermally expanded. Then, when the current supply to the x motor 41 is stopped after the position in the x direction reaches the target position, heat corresponding to the reduced current is not generated, so that the x ball screw 35, the x ball screw nut 36, etc. The temperature of the part that determines the position in the x direction drops. Then, when the temperature of these parts decreases, the sample S contracts, so that the position of the sample S deviates from the target position and sample drift occurs.
以上の事項に鑑み、試料ドリフトを抑制するべく、所定電流Ｉｄｔ０及び所定増加時間Ｔｉは、設定される。例えば、試料Ｓのｘ方向の位置が目標位置となり、ｑ軸目標電流Ｉｑｔが零に設定されたときの、ｘボールネジ３５、ｘボールネジナット３６等のｘ方向の位置を定める部品の温度と、所定増加時間Ｔｉ経過したときのこれらの部品の温度とが同じとなるように、所定電流Ｉｄｔ０及び所定増加時間Ｔｉが設定される。ゆえに、所定電流Ｉｄｔ０及び所定増加時間Ｔｉは、試料Ｓの位置を定める部品の熱伝導率に応じて定まる。例えば、熱伝導率が小さいほど所定増加時間Ｔｉが長くなるように設定される。 In view of the above items, the predetermined current Idt0 and the predetermined increase time Ti are set in order to suppress the sample drift. For example, when the position of the sample S in the x direction becomes the target position and the q-axis target current Iqt is set to zero, the temperature of the parts that determine the position in the x direction such as the x ball screw 35 and the x ball screw nut 36 and the predetermined temperature. The predetermined current Idt0 and the predetermined increase time Ti are set so that the temperatures of these parts become the same when the increase time Ti elapses. Therefore, the predetermined current Idt0 and the predetermined increase time Ti are determined according to the thermal conductivity of the component that determines the position of the sample S. For example, the smaller the thermal conductivity, the longer the predetermined increase time Ti is set.
本実施の形態においては、所定電流Ｉｄｔ０及び所定増加時間Ｔｉは、予め測定結果に基づいて設定され、ＲＯＭに記憶されていることを例示することができる。例えば、所定増加時間Ｔｉは、２０〜３０秒の範囲の中から定められた一の秒数であることを例示することができる。このように、所定増加時間Ｔｉをかけて、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを零から所定電流Ｉｄｔ０までゆっくり変化させることで、試料Ｓの位置が目標位置からずれることを抑制する。
なお、所定電流Ｉｄｔ０及び所定増加時間Ｔｉは、シミュレーション結果や算出結果に基づいて設定されても良い。
In the present embodiment, it can be exemplified that the predetermined current Idt0 and the predetermined increase time Ti are set in advance based on the measurement result and stored in the ROM. For example, it can be exemplified that the predetermined increase time Ti is one second determined from the range of 20 to 30 seconds. In this way, the position of the sample S is suppressed from deviating from the target position by slowly changing the d-axis target current Idt from zero to the predetermined current Idt0 over a predetermined increase time Ti.
The predetermined current Idt0 and the predetermined increase time Ti may be set based on the simulation result or the calculation result.
また、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを所定電流Ｉｄｔ０に到達させた後、言い換えれば、所定増加時間Ｔｉが経過した後、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零、かつ、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零である状態が継続している間中、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを所定電流Ｉｄｔ０に維持する。 Further, the d-axis target current adjusting unit 129 has the position command speed calculated by the position command speed calculation unit 128 after the d-axis target current Idt reaches the predetermined current Idt0, in other words, after the predetermined increase time Ti has elapsed. The d-axis target current Idt is maintained at a predetermined current Idt0 while the state in which Vpt is zero and the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 is zero continues.
また、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零でなくなった場合、又は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零でなくなった場合には、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを予め定められた所定減少レートで減少させる。例えば、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが所定電流Ｉｄｔ０であるときに、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零でなくなった場合、又は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零でなくなった場合には、ｄ軸目標電流調整部１２９は、予め定められた所定減少時間Ｔｄ経過後にｄ軸目標電流Ｉｄｔが零となるように徐々にｄ軸目標電流Ｉｄｔを減少させる。位置指令速度Ｖｐｔが零でなくなった場合、又は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零でなくなった場合には、ｑ軸目標電流Ｉｑｔが零以外の値となると考えられるからである。 Further, in the d-axis target current adjusting unit 129, when the position command speed Vpt calculated by the position command speed calculation unit 128 is no longer zero, or the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 is zero. When the value is not satisfied, the d-axis target current Idt is reduced at a predetermined reduction rate. For example, when the d-axis target current Idt is the predetermined current Idt0, the position command speed Vpt calculated by the position command speed calculation unit 128 is no longer zero, or the deviation (pt) calculated by the position subtraction unit 123. When −θd) is no longer zero, the d-axis target current adjusting unit 129 gradually sets the d-axis target current Idt so that the d-axis target current Idt becomes zero after the elapse of a predetermined decrease time Td. Reduce. When the position command speed Vpt is no longer zero, or when the deviation (pt-θd) calculated by the position subtraction unit 123 is no longer zero, it is considered that the q-axis target current Iqt becomes a value other than zero. Because it is possible.
所定減少時間Ｔｄは、予め、測定結果、シミュレーション結果又は算出結果に基づいて設定され、ＲＯＭに記憶されていることを例示することができる。例えば、所定減少時間Ｔｄは、２０〜３０秒の範囲の中から定められた一の秒数であることを例示することができる。このように、所定減少時間Ｔｄをかけて、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを所定電流Ｉｄｔ０から零までゆっくり変化させることで、試料Ｓの位置が目標位置からずれることを抑制する。
なお、所定減少時間Ｔｄは、所定増加時間Ｔｉと同じであることを例示することができる。ただし、所定減少時間Ｔｄは、所定増加時間Ｔｉと異なっていても良い。
It can be exemplified that the predetermined reduction time Td is set in advance based on the measurement result, the simulation result or the calculation result, and is stored in the ROM. For example, it can be exemplified that the predetermined reduction time Td is one number of seconds defined from the range of 20 to 30 seconds. In this way, the position of the sample S is suppressed from deviating from the target position by slowly changing the d-axis target current Idt from the predetermined current Idt0 to zero over a predetermined decrease time Td.
It can be exemplified that the predetermined decrease time Td is the same as the predetermined increase time Ti. However, the predetermined decrease time Td may be different from the predetermined increase time Ti.
また、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを上記所定増加レートで増加させているときに、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零ではなくなった場合、又は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではなくなった場合には、上記所定減少レートでｄ軸目標電流Ｉｄｔを零まで減少させる。 Further, when the d-axis target current adjusting unit 129 is increasing the d-axis target current Idt at the predetermined increase rate, the position command speed Vpt calculated by the position command speed calculation unit 128 is no longer zero, or When the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 is no longer zero, the d-axis target current Idt is reduced to zero at the predetermined reduction rate.
また、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを減少させているときに、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零となり、かつ、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零となった場合には、上記所定増加レートでｄ軸目標電流Ｉｄｔを増加させる。 Further, when the d-axis target current adjusting unit 129 is reducing the d-axis target current Idt, the position command speed Vpt calculated by the position command speed calculation unit 128 becomes zero, and the position command speed Vpt is calculated by the position subtraction unit 123. When the calculated deviation (pt−θd) becomes zero, the d-axis target current Idt is increased at the predetermined increase rate.
以上説明したように、目標電流設定部１２０が、ｑ軸目標電流Ｉｑｔ、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを設定することで、試料Ｓの位置が目標位置となった後に、温度変化により目標位置からずれることが抑制される。 As described above, the target current setting unit 120 sets the q-axis target current Iqt and the d-axis target current Idt, so that the position of the sample S becomes the target position and then deviates from the target position due to the temperature change. Is suppressed.
図７は、ｄ軸目標電流調整部１２９が行うｄ軸目標電流Ｉｄｔを設定する処理を示すフローチャートである。ｄ軸目標電流調整部１２９は、この処理を、予め設定された一定時間（例えば１分）ごとに繰り返し実行する。
ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが零であるか否かを判断する（Ｓ７０１）。ｄ軸目標電流Ｉｄｔが零である場合（Ｓ７０１でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置指令速度Ｖｐｔが零であるか否かを判断する（Ｓ７０２）。位置指令速度Ｖｐｔが零である場合（Ｓ７０２でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零であるか否かを判断する（Ｓ７０３）。偏差（ｐｔ−θｄ）が零である場合（Ｓ７０３でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、上述した所定増加レートで所定電流Ｉｄｔ０まで増加させる（Ｓ７０４）。
位置指令速度Ｖｐｔが零ではない場合（Ｓ７０２でＮｏ）、及び、偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではない場合（Ｓ７０３でＮｏ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、本処理を終了する。
FIG. 7 is a flowchart showing a process of setting the d-axis target current Idt performed by the d-axis target current adjusting unit 129. The d-axis target current adjusting unit 129 repeatedly executes this process at predetermined fixed time intervals (for example, 1 minute).
The d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the d-axis target current Idt is zero (S701). When the d-axis target current Idt is zero (Yes in S701), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the position command speed Vpt is zero (S702). When the position command speed Vpt is zero (Yes in S702), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 is zero (Yes). S703). When the deviation (pt−θd) is zero (Yes in S703), the d-axis target current adjusting unit 129 increases the d-axis target current Idt to the predetermined current Idt0 at the predetermined increase rate described above (S704).
When the position command speed Vpt is not zero (No in S702) and the deviation (pt−θd) is not zero (No in S703), the d-axis target current adjusting unit 129 ends this process.
一方、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが零ではない場合（Ｓ７０１でＮｏ）、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが所定電流Ｉｄｔ０であるか否かを判断する（Ｓ７０５）。ｄ軸目標電流Ｉｄｔが所定電流Ｉｄｔ０である場合（Ｓ７０５でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置指令速度Ｖｐｔが零であるか否かを判断する（Ｓ７０６）。位置指令速度Ｖｐｔが零である場合（Ｓ７０６でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零であるか否かを判断する（Ｓ７０７）。偏差（ｐｔ−θｄ）が零である場合（Ｓ７０７でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを所定電流Ｉｄｔ０に維持するべく、本処理を終了する。 On the other hand, when the d-axis target current Idt is not zero (No in S701), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the d-axis target current Idt is a predetermined current Idt0 (S705). When the d-axis target current Idt is the predetermined current Idt0 (Yes in S705), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the position command speed Vpt is zero (S706). When the position command speed Vpt is zero (Yes in S706), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 is zero (Yes). S707). When the deviation (pt−θd) is zero (Yes in S707), the d-axis target current adjusting unit 129 ends this process in order to maintain the d-axis target current Idt at a predetermined current Idt0.
位置指令速度Ｖｐｔが零ではない場合（Ｓ７０６でＮｏ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、上述した所定減少レートで所定電流Ｉｄｔ０から零まで減少させる（Ｓ７０８）。また、偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではない場合（Ｓ７０７でＮｏ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、上述した所定減少レートで所定電流Ｉｄｔ０から零まで減少させる（Ｓ７０８）。 When the position command speed Vpt is not zero (No in S706), the d-axis target current adjusting unit 129 reduces the d-axis target current Idt from the predetermined current Idt 0 to zero at the predetermined reduction rate described above (S708). When the deviation (pt−θd) is not zero (No in S707), the d-axis target current adjusting unit 129 reduces the d-axis target current Idt from the predetermined current Idt0 to zero at the predetermined reduction rate described above (No). S708).
一方、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが所定電流Ｉｄｔ０ではない場合（Ｓ７０５でＮｏ）、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを増加させている途中であるか否かを判断する（Ｓ７０９）。言い換えれば、この処理は、ｄ軸目標電流調整部１２９が、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、Ｓ７０４にて所定増加レートで所定電流Ｉｄｔ０まで増加させ始めた後、所定電流Ｉｄｔ０に到達していないか否かを判断するものである。なお、Ｓ７０９の処理で、ｄ軸目標電流調整部１２９は、Ｓ７０４にて所定増加レートで所定電流Ｉｄｔ０まで増加させ始めた後、所定増加時間Ｔｉが経過したか否かを判断しても良い。 On the other hand, when the d-axis target current Idt is not the predetermined current Idt0 (No in S705), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the d-axis target current Idt is being increased (S709). ). In other words, in this process, whether or not the d-axis target current adjusting unit 129 has not reached the predetermined current Idt0 after the d-axis target current adjusting unit 129 starts increasing the d-axis target current Idt to the predetermined current Idt0 at a predetermined increase rate in S704. It is to judge whether or not. In the process of S709, the d-axis target current adjusting unit 129 may determine whether or not the predetermined increase time Ti has elapsed after starting the increase to the predetermined current Idt0 at the predetermined increase rate in S704.
ｄ軸目標電流Ｉｄｔを増加中である場合（Ｓ７０９でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置指令速度Ｖｐｔが零であるか否かを判断する（Ｓ７１０）。位置指令速度Ｖｐｔが零である場合（Ｓ７１０でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零であるか否かを判断する（Ｓ７１１）。偏差（ｐｔ−θｄ）が零である場合（Ｓ７１１でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔの増加を維持するべく、本処理を終了する。 When the d-axis target current Idt is being increased (Yes in S709), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the position command speed Vpt is zero (S710). When the position command speed Vpt is zero (Yes in S710), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 is zero (Yes). S711). When the deviation (pt−θd) is zero (Yes in S711), the d-axis target current adjusting unit 129 ends this process in order to maintain the increase in the d-axis target current Idt.
他方、位置指令速度Ｖｐｔが零ではない場合（Ｓ７１０でＮｏ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、上述した所定減少レートで零まで減少させる（Ｓ７０８）。また、偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではない場合（Ｓ７１１でＮｏ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、上述した所定減少レートで零まで減少させる（Ｓ７０８）。 On the other hand, when the position command speed Vpt is not zero (No in S710), the d-axis target current adjusting unit 129 reduces the d-axis target current Idt to zero at the predetermined reduction rate described above (S708). When the deviation (pt−θd) is not zero (No in S711), the d-axis target current adjusting unit 129 reduces the d-axis target current Idt to zero at the predetermined reduction rate described above (S708).
一方、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを増加中ではない場合（Ｓ７０９でＮｏ）、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを減少させている途中、つまり、Ｓ７０８にて所定減少レートで減少させ始めた後、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが零に到達していない状況であるので、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置指令速度Ｖｐｔが零であるか否かを判断する（Ｓ７１２）。位置指令速度Ｖｐｔが零である場合（Ｓ７１２でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零であるか否かを判断する（Ｓ７１３）。偏差（ｐｔ−θｄ）が零である場合（Ｓ７１３でＹｅｓ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、上述した所定増加レートで所定電流Ｉｄｔ０まで増加させる（Ｓ７０４）。
他方、位置指令速度Ｖｐｔが零ではない場合（Ｓ７１２でＮｏ）、及び、偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではない場合（Ｓ７１３でＮｏ）、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔの減少を維持するべく、本処理を終了する。
On the other hand, when the d-axis target current Idt is not increasing (No in S709), the d-axis target current Idt is being decreased, that is, after starting to decrease at a predetermined decrease rate in S708, the d-axis target current Since the Idt has not reached zero, the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the position command speed Vpt is zero (S712). When the position command speed Vpt is zero (Yes in S712), the d-axis target current adjusting unit 129 determines whether or not the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 is zero (Yes). S713). When the deviation (pt−θd) is zero (Yes in S713), the d-axis target current adjusting unit 129 increases the d-axis target current Idt to the predetermined current Idt0 at the predetermined increase rate described above (S704).
On the other hand, when the position command speed Vpt is not zero (No in S712) and the deviation (pt-θd) is not zero (No in S713), the d-axis target current adjusting unit 129 uses the d-axis target current Idt. This process is terminated in order to maintain the decrease in.
ｄ軸目標電流調整部１２９が、この設定処理を行うことで、ｄ軸目標電流Ｉｄｔが精度高く適切な値に設定される。
そして、これにより、モータ１１０の駆動によって移動させられる制御対象の位置を定める部品の温度変化が抑制されるので、試料Ｓの位置、ひいては、ｘテーブル３３、ｙテーブル４３、ローテーションテーブル６６等の試料Ｓを載せるテーブルの位置を精度高く行うことが可能となる。
By performing this setting process, the d-axis target current adjusting unit 129 sets the d-axis target current Idt to an appropriate value with high accuracy.
As a result, the temperature change of the component that determines the position of the controlled object that is moved by the drive of the motor 110 is suppressed, so that the position of the sample S, and by extension, the sample such as the x table 33, the y table 43, and the rotation table 66, etc. It is possible to accurately position the table on which S is placed.
なお、上述した実施の形態においては、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零ではない場合、又は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではない場合には、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを零に設定するが特に零に限定されない。位置指令速度算出部１２８が算出した位置指令速度Ｖｐｔが零ではない場合、又は、位置減算部１２３にて算出された偏差（ｐｔ−θｄ）が零ではない場合には、ｄ軸目標電流調整部１２９は、零の代わりに、任意の負の値に設定しても良い。そして、ｄ軸目標電流調整部１２９は、位置指令速度Ｖｐｔが零、かつ、偏差（ｐｔ−θｄ）が零になった場合には、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、この任意の負の値から、所定増加レートで、所定電流Ｉｄｔ０まで増加させると良い。また、ｄ軸目標電流調整部１２９は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを所定電流Ｉｄｔ０に設定しているときに、位置指令速度Ｖｐｔが零でなくなるか、又は、偏差（ｐｔ−θｄ）が零でなくなった場合には、ｄ軸目標電流Ｉｄｔを、所定電流Ｉｄｔ０から、この任意の負の値まで減少させると良い。 In the above-described embodiment, the d-axis target current adjusting unit 129 has a deviation when the position command speed Vpt calculated by the position command speed calculation unit 128 is not zero, or a deviation calculated by the position subtraction unit 123. When (pt−θd) is not zero, the d-axis target current Idt is set to zero, but is not particularly limited to zero. If the position command speed Vpt calculated by the position command speed calculation unit 128 is not zero, or if the deviation (pt−θd) calculated by the position subtraction unit 123 is not zero, the d-axis target current adjustment unit 129 may be set to any negative value instead of zero. Then, when the position command speed Vpt becomes zero and the deviation (pt−θd) becomes zero, the d-axis target current adjusting unit 129 sets the d-axis target current Idt from this arbitrary negative value. It is preferable to increase the current to a predetermined current Idt0 at a predetermined increase rate. Further, when the d-axis target current adjusting unit 129 sets the d-axis target current Idt to the predetermined current Idt0, the position command speed Vpt is not zero, or the deviation (pt−θd) is not zero. In this case, the d-axis target current Idt may be reduced from the predetermined current Idt0 to an arbitrary negative value.
なお、上述した実施の形態においては、制御装置１００を、顕微鏡５０が有するモータ１１０の駆動を制御するために用いた例を示したが、特に顕微鏡５０が有するモータ１１０に限定されない。つまり、位置決めを行いたい対象物は、顕微鏡５０にて観察される試料Ｓ、ひいては、ｘテーブル３３、ｙテーブル４３、ローテーションテーブル６６等の試料Ｓを載せるテーブルに限定されない。制御装置１００を、位置決めを行いたい対象物を移動させるために駆動する三相のモータ全てに適用しても良い。 In the above-described embodiment, the control device 100 is used to control the drive of the motor 110 included in the microscope 50, but the present invention is not particularly limited to the motor 110 included in the microscope 50. That is, the object to be positioned is not limited to the sample S observed by the microscope 50, and by extension, the table on which the sample S such as the x table 33, the y table 43, and the rotation table 66 is placed. The control device 100 may be applied to all three-phase motors that drive to move an object to be positioned.
また、上述した実施の形態においては、モータ電流検出部１３３を、Ｕ相電流検出部、Ｖ相電流検出部及びＷ相電流検出部の３つの電流検出部を用いた例を示したが、この構成に限定されない。Ｕ相実電流、Ｖ相実電流及びＷ相実電流の電流値の総和は零となることから、２つの相の電流値を検出すれば残りの相の電流の値を算出できる。ゆえに、Ｕ相電流検出部、Ｖ相電流検出部及びＷ相電流検出部のいずれか一つの電流検出部を省略した構成を適用しても良い。 Further, in the above-described embodiment, an example is shown in which the motor current detection unit 133 uses three current detection units, a U-phase current detection unit, a V-phase current detection unit, and a W-phase current detection unit. It is not limited to the configuration. Since the sum of the current values of the U-phase real current, the V-phase real current, and the W-phase real current is zero, the current values of the remaining phases can be calculated by detecting the current values of the two phases. Therefore, a configuration in which any one of the U-phase current detection unit, the V-phase current detection unit, and the W-phase current detection unit is omitted may be applied.
３３…ｘテーブル、４１…ｘモータ、４３…ｙテーブル、６１…ｙモータ、５０…走査型電子顕微鏡、６６…ローテーションテーブル、７３…ｒモータ、１００…制御装置、１２０…目標電流設定部、１２１…ｑ軸目標電流設定部、１２２…ｄ軸目標電流設定部、１３０…制御部 33 ... x table, 41 ... x motor, 43 ... y table, 61 ... y motor, 50 ... scanning electron microscope, 66 ... rotation table, 73 ... r motor, 100 ... control device, 120 ... target current setting unit, 121 ... q-axis target current setting unit, 122 ... d-axis target current setting unit, 130 ... control unit
Claims (8)
前記モータに供給する目標電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流を設定する目標電流設定手段を有し、
前記目標電流設定手段は、前記ｑ軸目標電流を小さくする場合に、前記ｄ軸目標電流を大きくする
制御装置。 A control device for a three-phase motor that drives to move an object.
As the target current supplied to the motor, there is a target current setting means for setting the d-axis target current and the q-axis target current in the dq coordinate system.
The target current setting means is a control device that increases the d-axis target current when the q-axis target current is reduced.
請求項１に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, wherein the target current setting means increases the d-axis target current to a predetermined predetermined current when the q-axis target current is changed from a non-zero value to zero.
請求項２に記載の制御装置。 The second aspect of the present invention, wherein the target current setting means gradually increases the d-axis target current so as to reach the predetermined current after a predetermined increase time elapses from the time when the q-axis target current is set to zero. Control device.
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。 The target current setting means is any one of claims 1 to 3 in which the q-axis target current is set to zero and the d-axis target current is increased from zero when the position command speed becomes zero and the position deviation becomes zero. The control device according to item 1.
前記モータに供給する目標電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流を設定する目標電流設定手段を有し、
前記目標電流設定手段は、前記ｑ軸目標電流を大きくする場合に、前記ｄ軸目標電流を小さくする
制御装置。 A control device for a three-phase motor that drives to move an object.
As the target current supplied to the motor, there is a target current setting means for setting the d-axis target current and the q-axis target current in the dq coordinate system.
The target current setting means is a control device that reduces the d-axis target current when the q-axis target current is increased.
請求項５に記載の制御装置。 The control device according to claim 5, wherein the target current setting means reduces the d-axis target current to zero when the q-axis target current is changed from zero to a non-zero value.
請求項６に記載の制御装置。 The sixth aspect of claim 6 wherein the target current setting means gradually reduces the d-axis target current so that it becomes zero after a predetermined decrease time elapses from the time when the q-axis target current is set to a non-zero value. Control device.
請求項５から７のいずれか１項に記載の制御装置。 Any of claims 5 to 7, wherein the target current setting means sets the q-axis target current to a non-zero value and reduces the d-axis target current when the position command speed or the position deviation is no longer zero. The control device according to item 1.
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