JP2994188B2 - 位置決め制御装置 - Google Patents
位置決め制御装置Info
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- JP2994188B2 JP2994188B2 JP24846793A JP24846793A JP2994188B2 JP 2994188 B2 JP2994188 B2 JP 2994188B2 JP 24846793 A JP24846793 A JP 24846793A JP 24846793 A JP24846793 A JP 24846793A JP 2994188 B2 JP2994188 B2 JP 2994188B2
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可動体の位置決め装置
に関し、特に、ＸＹステージ等の高速かつ高精度な位置
決めが必要とされる可動体の位置決め制御装置に関す
る。
に関し、特に、ＸＹステージ等の高速かつ高精度な位置
決めが必要とされる可動体の位置決め制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の位置決め制御装置は、図
４に示す様な速度曲線に従って目標位置の近辺まで移動
し、その後、図３に示すような位置決め制御装置の制御
部を用いて最終的な位置決め制御を行っていた。同図の
装置においては、目標位置レジスタ１からの目標位置デ
ータとカウンタ８からの現在位置データとが差分器２に
おいて減算され位置偏差信号が得られる。この位置偏差
信号がＤＡコンバータ３によりアナログ信号に変換され
た後、ドライバアンプ４を介してモータ５に入力されて
ステージ等の可動体６の駆動が行われる。そして、位置
センサ７およびカウンタ８によって可動体６の現在位置
が検出され差分器２にフィードバックされる。このよう
にして、図３の制御装置において、可動体６の位置が目
標位置レジスタ１に設定された目標位置に位置決め制御
される。
４に示す様な速度曲線に従って目標位置の近辺まで移動
し、その後、図３に示すような位置決め制御装置の制御
部を用いて最終的な位置決め制御を行っていた。同図の
装置においては、目標位置レジスタ１からの目標位置デ
ータとカウンタ８からの現在位置データとが差分器２に
おいて減算され位置偏差信号が得られる。この位置偏差
信号がＤＡコンバータ３によりアナログ信号に変換され
た後、ドライバアンプ４を介してモータ５に入力されて
ステージ等の可動体６の駆動が行われる。そして、位置
センサ７およびカウンタ８によって可動体６の現在位置
が検出され差分器２にフィードバックされる。このよう
にして、図３の制御装置において、可動体６の位置が目
標位置レジスタ１に設定された目標位置に位置決め制御
される。
【０００３】図５は図３の制御装置における位置偏差信
号の時間的推移を示すものである。同図から明らかなよ
うに。図３の制御装置においては、通常第１番目のオー
バシュート量が大きいため、引続き第２、第３等のオー
バシュートまたはアンダーシュートが発生し、可動体６
の位置決め振動制定時間が大きくなるという不都合を有
していた。
号の時間的推移を示すものである。同図から明らかなよ
うに。図３の制御装置においては、通常第１番目のオー
バシュート量が大きいため、引続き第２、第３等のオー
バシュートまたはアンダーシュートが発生し、可動体６
の位置決め振動制定時間が大きくなるという不都合を有
していた。
【０００４】このような問題点を解決するため、特公昭
63-49908号に記載されている制御方法がある。この制御
方法を図６を用いて説明する。
63-49908号に記載されている制御方法がある。この制御
方法を図６を用いて説明する。
【０００５】図６の制御装置は、それぞれ仮の目標位置
および真の目標位置を記憶するレジスタ１ａおよび１
ｂ、オーバシュートがピークに達したことを検知するオ
ーバシュート検知回路９、オーバシュートがピークに達
した時点における差分器２の出力をオーバシュートのピ
ーク量としてラッチするオーバシュート検知ラッチ１
０、そして、オーバシュートがピークに達したら仮の目
標位置から真の目標位置に目標位置を切り換える切換え
スイッチ１１を具備する。レジスタ１ａには、真の目標
位置から１番目のオーバシュート量だけシフトした仮の
目標を設定しておく。可動体６が目標位置に接近するま
ではこの仮の目標位置に位置決め制御し、可動体がオー
バシュートのピークに達した時、つまり、可動体の速度
が０になった時に、前記仮の目標位置を真の目標位置と
置き換える制御方式を使用する。
および真の目標位置を記憶するレジスタ１ａおよび１
ｂ、オーバシュートがピークに達したことを検知するオ
ーバシュート検知回路９、オーバシュートがピークに達
した時点における差分器２の出力をオーバシュートのピ
ーク量としてラッチするオーバシュート検知ラッチ１
０、そして、オーバシュートがピークに達したら仮の目
標位置から真の目標位置に目標位置を切り換える切換え
スイッチ１１を具備する。レジスタ１ａには、真の目標
位置から１番目のオーバシュート量だけシフトした仮の
目標を設定しておく。可動体６が目標位置に接近するま
ではこの仮の目標位置に位置決め制御し、可動体がオー
バシュートのピークに達した時、つまり、可動体の速度
が０になった時に、前記仮の目標位置を真の目標位置と
置き換える制御方式を使用する。
【０００６】上述の様な方法によって、可動体が目標位
置に接近するまでは位置偏差が大きいため可動体が急速
に駆動されるのに対し、可動体が目標位置に接近した後
は位置偏差が急速に小さくなり大きなオーバシュートま
たはアンダーシュートを生じることなく急速に位置決め
が完了するとされている。
置に接近するまでは位置偏差が大きいため可動体が急速
に駆動されるのに対し、可動体が目標位置に接近した後
は位置偏差が急速に小さくなり大きなオーバシュートま
たはアンダーシュートを生じることなく急速に位置決め
が完了するとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
制御方法では、メカ共振（機械的共振）のダンピングが
悪いような可動体においては、目標位置近辺まで移動す
るための図４の速度曲線の加速、減速において生じたメ
カ共振が収束しないうちに急速に目標位置に接近して目
標位置を真の目標位置に置き換えるために、図７に示す
ように残留しているメカ共振をかえって増幅させてしま
い、位置決め時間が思ったように短くならないという問
題点がある。
制御方法では、メカ共振（機械的共振）のダンピングが
悪いような可動体においては、目標位置近辺まで移動す
るための図４の速度曲線の加速、減速において生じたメ
カ共振が収束しないうちに急速に目標位置に接近して目
標位置を真の目標位置に置き換えるために、図７に示す
ように残留しているメカ共振をかえって増幅させてしま
い、位置決め時間が思ったように短くならないという問
題点がある。
【０００８】本発明の目的は、この従来技術の問題点に
鑑み、位置決め制御装置において、機械的共振の増幅を
防止し、位置決め時間を短縮することにある。
鑑み、位置決め制御装置において、機械的共振の増幅を
防止し、位置決め時間を短縮することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の位置決め制御装置は、可動体と、この可動体の
現在位置を検出する手段と、入力される目標位置に対す
る前記現在位置の偏差を検出する差分手段と、この偏差
に基づき前記可動体を前記目標位置に向けて駆動する手
段と、この駆動に際しての前記目標位置に対するの最初
のオーバシュートの極大量に所定のオフセット量を加え
た量と真の目標位置との差を仮の目標位置として前記差
分手段に出力する手段と、前記最初のオーバシュートが
極大点に達したことを検出する手段と、これによって前
記極大点が検出されたら前記差分手段への入力目標位置
を前記仮の目標位置から真の目標位置へ切り換える手段
とを具備することを特徴とする。
本発明の位置決め制御装置は、可動体と、この可動体の
現在位置を検出する手段と、入力される目標位置に対す
る前記現在位置の偏差を検出する差分手段と、この偏差
に基づき前記可動体を前記目標位置に向けて駆動する手
段と、この駆動に際しての前記目標位置に対するの最初
のオーバシュートの極大量に所定のオフセット量を加え
た量と真の目標位置との差を仮の目標位置として前記差
分手段に出力する手段と、前記最初のオーバシュートが
極大点に達したことを検出する手段と、これによって前
記極大点が検出されたら前記差分手段への入力目標位置
を前記仮の目標位置から真の目標位置へ切り換える手段
とを具備することを特徴とする。
【００１０】
【作用】この構成において、予め適量のオフセット量が
設定され、まず、真の目標位置から第１番目のオーバシ
ュート極大量および前記オフセット量だけシフトした位
置を仮の目標位置として制御が行われる。そして、可動
体がオーバシュートのピークに達した時、つまり、可動
体の速度が０になった時に、仮の目標位置を真の目標位
置に置き換えて、後の制御が行われる。
設定され、まず、真の目標位置から第１番目のオーバシ
ュート極大量および前記オフセット量だけシフトした位
置を仮の目標位置として制御が行われる。そして、可動
体がオーバシュートのピークに達した時、つまり、可動
体の速度が０になった時に、仮の目標位置を真の目標位
置に置き換えて、後の制御が行われる。
【００１１】これによれば、目標位置を仮の目標位置か
ら真の目標位置に置き換えた直後でも、ある程度の位置
偏差つまり前記オフセット量が残っているために、メカ
共振のダンピングが悪いような可動体においても、残留
しているメカ共振を増幅させることなく、位置決め制御
が行われ、位置決め時間が短縮される。
ら真の目標位置に置き換えた直後でも、ある程度の位置
偏差つまり前記オフセット量が残っているために、メカ
共振のダンピングが悪いような可動体においても、残留
しているメカ共振を増幅させることなく、位置決め制御
が行われ、位置決め時間が短縮される。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る位置決め制
御装置の制御系の構成を示す。この装置は、ステージ等
の可動体６、ロータリエンコーダやレーザ干渉計等によ
り可動体６の移動量をアップ／ダウン信号として出力す
る位置センサ７、このアップ／ダウン信号をカウントし
て可動体６の移動量を求め現在位置を出力するカウンタ
８、入力される目標位置とカウンタ８からの現在位置と
の偏差を計算する差分器２、この偏差をアナログ信号に
変換するＤＡコンバータ３、ＤＡコンバータ３の出力を
増幅するドライバアンプ４、ドライバアンプ４の出力に
応じて可動体６を移動させるサーボモータ５、位置セン
サ７からのアップ／ダウン信号に基きオーバシュートが
ピークに達したことを検知するオーバシュート検知回路
９、オーバシュートがピークに達した時点における差分
器２の出力をオーバシュートのピーク量としてラッチす
るオーバシュート検知ラッチ１０、真の目標位置を記憶
するレジスタ１ｂ、オフセット量を記憶するレジスタ１
２、このオフセット量と前記オーバシュートのピーク量
を真の目標位置から差し引いた量を仮の目標位置として
記憶するレジスタ１ａ、オーバシュート検知回路９がオ
ーバシュートがピークに達したことを検知したときに差
分器２への入力をレジスタ１ａからレジスタ１ｂへ切り
換える切換えスイッチ１１を具備する。
御装置の制御系の構成を示す。この装置は、ステージ等
の可動体６、ロータリエンコーダやレーザ干渉計等によ
り可動体６の移動量をアップ／ダウン信号として出力す
る位置センサ７、このアップ／ダウン信号をカウントし
て可動体６の移動量を求め現在位置を出力するカウンタ
８、入力される目標位置とカウンタ８からの現在位置と
の偏差を計算する差分器２、この偏差をアナログ信号に
変換するＤＡコンバータ３、ＤＡコンバータ３の出力を
増幅するドライバアンプ４、ドライバアンプ４の出力に
応じて可動体６を移動させるサーボモータ５、位置セン
サ７からのアップ／ダウン信号に基きオーバシュートが
ピークに達したことを検知するオーバシュート検知回路
９、オーバシュートがピークに達した時点における差分
器２の出力をオーバシュートのピーク量としてラッチす
るオーバシュート検知ラッチ１０、真の目標位置を記憶
するレジスタ１ｂ、オフセット量を記憶するレジスタ１
２、このオフセット量と前記オーバシュートのピーク量
を真の目標位置から差し引いた量を仮の目標位置として
記憶するレジスタ１ａ、オーバシュート検知回路９がオ
ーバシュートがピークに達したことを検知したときに差
分器２への入力をレジスタ１ａからレジスタ１ｂへ切り
換える切換えスイッチ１１を具備する。
【００１３】この構成において、レジスタ１２にはある
適量のオフセット量を設定しておき、レジスタ１ａに
は、真の目標位置から第１番目のオーバシュート量およ
びレジスタ１２に設定してあるオフセット量をシフトし
た値を設定する。すなわち、仮の目標位置をＰｉ、真の
目標位置をＰｔ、第１番目のオーバシュート量をｄ、前
記オフセット量をｋとすると、レジスタ１ａには、Ｐｉ
＝Ｐｔ−ｄ−ｋなる仮の目標位置データＰi が入力され
る。そして、切換えスイッチ１１はレジスタ１ａの出力
が差分器２の入力に接続されるポジションとされ、この
状態で位置決め制御動作が開始される。そして、この場
合の現在位置の変化は、図２に示すように、仮の目標位
置から見ると、ピーク量が大きさｄ’のオーバシュート
が発生し、時刻ｔ1 においてこのオーバシュートがほぼ
ピーク量に達していることになる。ここでｄ’は通常ｄ
と等しくなる。このため、時刻ｔ1 において現在位置は
真の目標位置Ｐｔからオフセットｋだけ離れた位置に接
近している。
適量のオフセット量を設定しておき、レジスタ１ａに
は、真の目標位置から第１番目のオーバシュート量およ
びレジスタ１２に設定してあるオフセット量をシフトし
た値を設定する。すなわち、仮の目標位置をＰｉ、真の
目標位置をＰｔ、第１番目のオーバシュート量をｄ、前
記オフセット量をｋとすると、レジスタ１ａには、Ｐｉ
＝Ｐｔ−ｄ−ｋなる仮の目標位置データＰi が入力され
る。そして、切換えスイッチ１１はレジスタ１ａの出力
が差分器２の入力に接続されるポジションとされ、この
状態で位置決め制御動作が開始される。そして、この場
合の現在位置の変化は、図２に示すように、仮の目標位
置から見ると、ピーク量が大きさｄ’のオーバシュート
が発生し、時刻ｔ1 においてこのオーバシュートがほぼ
ピーク量に達していることになる。ここでｄ’は通常ｄ
と等しくなる。このため、時刻ｔ1 において現在位置は
真の目標位置Ｐｔからオフセットｋだけ離れた位置に接
近している。
【００１４】このような時刻ｔ1 においてオーバシュー
ト検知回路９から切換信号が切換回路１１に印加され、
真の目標位置を記憶するレジスタ１ｂの出力が差分器２
の入力に接続される。すなわち、目標位置が仮の目標位
置から真の目標位置に切り換えられ、位置偏差がｋだけ
ある状態となる。このような状態においては、たとえメ
カ共振の残留振動がある場合でも、この振動を増幅させ
ることなく速やかに真の目標位置に対して位置決めが行
われる。
ト検知回路９から切換信号が切換回路１１に印加され、
真の目標位置を記憶するレジスタ１ｂの出力が差分器２
の入力に接続される。すなわち、目標位置が仮の目標位
置から真の目標位置に切り換えられ、位置偏差がｋだけ
ある状態となる。このような状態においては、たとえメ
カ共振の残留振動がある場合でも、この振動を増幅させ
ることなく速やかに真の目標位置に対して位置決めが行
われる。
【００１５】オフセット量ｋは、可動体６の性質によっ
て最適値が異なる。また、ｋの最適値が正の値の場合も
あれば、負の値の場合もある。最適なオフセット量ｋを
求める一つの方法として、ｋの値をある範囲内で変化さ
せてそれぞれの位置決めの時間を計測し、位置決め時間
が一番短い時のｋの値をｋの最適値とする方法がある。
て最適値が異なる。また、ｋの最適値が正の値の場合も
あれば、負の値の場合もある。最適なオフセット量ｋを
求める一つの方法として、ｋの値をある範囲内で変化さ
せてそれぞれの位置決めの時間を計測し、位置決め時間
が一番短い時のｋの値をｋの最適値とする方法がある。
【００１６】なお、図１の制御装置における、レジスタ
１２，１ａ，１ｂ、差分器２、オーバシュート検出回路
９、オーバシュート量ラッチ１０、切換えスイッチ１１
等はすべて１つのマイクロプロセッサによって置き換え
ることができる。また、レジスタ１２に設定するオフセ
ット量の値を、可動体６の移動する距離や、移動する方
向によってそれぞれ最適な値を設定し、選択できるよう
にしてもよい。
１２，１ａ，１ｂ、差分器２、オーバシュート検出回路
９、オーバシュート量ラッチ１０、切換えスイッチ１１
等はすべて１つのマイクロプロセッサによって置き換え
ることができる。また、レジスタ１２に設定するオフセ
ット量の値を、可動体６の移動する距離や、移動する方
向によってそれぞれ最適な値を設定し、選択できるよう
にしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、目
標位置を仮の目標位置から真の目標位置に置き換えた直
後でも、ある程度の位置偏差つまりオフセット量が残っ
ているために、メカ共振のダンピングが悪いような可動
体においても、残留しているメカ共振を増幅させること
なく、位置決め時間を短縮し、位置決め精度を向上させ
ることができる。
標位置を仮の目標位置から真の目標位置に置き換えた直
後でも、ある程度の位置偏差つまりオフセット量が残っ
ているために、メカ共振のダンピングが悪いような可動
体においても、残留しているメカ共振を増幅させること
なく、位置決め時間を短縮し、位置決め精度を向上させ
ることができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る位置決め制御装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】 図１の装置における現在位置の時間変化を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】 従来の位置決め制御装置を示すブロック図で
ある。
ある。
【図４】 従来の速度制御パターンを示す線図である。
【図５】 図３の装置における現在位置の時間変化を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】 従来の他の位置決め制御装置を示すブロック
図である。
図である。
【図７】 図６の装置における現在位置の時間変化を示
すグラフである。
すグラフである。
１：目標位置レジスタ、１ａ：仮の目標位置レジスタ、
１ｂ：真の目標位置レジスタ、２：差分器、３ＤＡコン
バータ、４：ドライバアンプ、５：サーボモータ、６：
可動体、７：位置センサ、８：カウンタ、９：オーバシ
ュート検出回路、１０：オーバシュート量ラッチ、１
１：目標位置切え換回路、１２：オフセットレジスタで
ある。
１ｂ：真の目標位置レジスタ、２：差分器、３ＤＡコン
バータ、４：ドライバアンプ、５：サーボモータ、６：
可動体、７：位置センサ、８：カウンタ、９：オーバシ
ュート検出回路、１０：オーバシュート量ラッチ、１
１：目標位置切え換回路、１２：オフセットレジスタで
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】 可動体と、この可動体の現在位置を検出
する手段と、入力される目標位置に対する前記現在位置
の偏差を検出する差分手段と、この偏差に基づき前記可
動体を前記目標位置に向けて駆動する手段と、この駆動
に際しての前記目標位置に対するの最初のオーバシュー
トの極大量に所定のオフセット量を加えた量と真の目標
位置との差を仮の目標位置として前記差分手段に出力す
る手段と、前記最初のオーバシュートが極大点に達した
ことを検出する手段と、これによって前記極大点が検出
されたら前記差分手段への入力目標位置を前記仮の目標
位置から真の目標位置へ切り換える手段とを具備するこ
とを特徴とする位置決め制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24846793A JP2994188B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 位置決め制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24846793A JP2994188B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 位置決め制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786150A JPH0786150A (ja) | 1995-03-31 |
| JP2994188B2 true JP2994188B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=17178581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24846793A Expired - Fee Related JP2994188B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 位置決め制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994188B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020188759A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社日立ハイテク | ステージ移動制御装置及び荷電粒子線システム |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP24846793A patent/JP2994188B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0786150A (ja) | 1995-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |