JP3484583B2 - Precision positioning control method - Google Patents

Precision positioning control method

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JP3484583B2
JP3484583B2 JP07401595A JP7401595A JP3484583B2 JP 3484583 B2 JP3484583 B2 JP 3484583B2 JP 07401595 A JP07401595 A JP 07401595A JP 7401595 A JP7401595 A JP 7401595A JP 3484583 B2 JP3484583 B2 JP 3484583B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、相対移動部材、例え
ば発光デバイス又は受光デバイスと光ファイバーの接続
作業などに用いられる、精密位置決め制御方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a precision positioning control method used for connecting a relative moving member such as a light emitting device or a light receiving device to an optical fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信技術の進歩に伴い1.55
μm波長光によるシングルモード通信が主流になりつつ
ある、シングルモードフアイバーはコア径が10μm以
下であり位置合わせ部での損失を抑えるためには0.1
μm程度の位置合わせ精度が必要であり、自動位置決め
システムとして考えた場合には、数mm程度のストロー
クも併せて確保する必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of optical communication technology, 1.55
Single-mode communication using light with a wavelength of μm is becoming mainstream. Single-mode fibers have a core diameter of 10 μm or less.
A positioning accuracy of about μm is required, and when considered as an automatic positioning system, it is necessary to secure a stroke of several mm at the same time.

【0003】このような移動機能を満たすために例え
ば、粗動軸と微動軸をそれぞれ別に有するステージが多
く用いられている。またこのような位置決め制御方式と
しては、例えば粗動位置決めの位置検出装置と、微動位
置決めの位置検出装置をそれぞれ独立して設けるような
方式があげられる。又圧電アクチュエータ素子の衝撃力
を利用した微小位置決め装置として1つの機構で粗動と
微動が可能な機構が特開昭63−299785号として
提案されている。この方式であれば理論的には1つの機
構で大巾のストロークと0.1μm程度の位置決め精度
を実現できる。
In order to satisfy such a moving function, for example, a stage having a coarse movement axis and a fine movement axis separately is often used. As such a positioning control method, for example, there is a method in which a coarse movement positioning position detection device and a fine movement positioning position detection device are provided independently. Japanese Patent Laid-Open No. 63-299785 proposes a mechanism that can perform a coarse movement and a fine movement by one mechanism as a minute positioning device that uses the impact force of a piezoelectric actuator element. With this method, theoretically one mechanism can realize a wide stroke and a positioning accuracy of about 0.1 μm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の粗動軸と微動軸を別に有するステージの装置は、粗動
と微動機構が複雑になると共に各制御の干渉などの問題
が発生する。又前記特開昭63−299785号の方法
も次のような問題を有している。それは、その制御は位
置決め指令値に対してPID制御等の手法を使って駆動
波形をアナグロ的に逐次作成し位置決め制御するもの
で、細かい波形バラメータ(電圧変化加速度、電圧急速
変化時間)を制御するためにはコンピュータを使う必要
があり、また波形を作成するために時間を要した、また
従来の専用コントローラでは波形バラメータとして駆動
波形の電圧差のみしか制御しておらず、精密に位置決め
するためには制御が難しいという問題があった。
However, in the conventional stage apparatus having a coarse movement axis and a fine movement axis separately, the coarse movement and fine movement mechanisms are complicated and problems such as interference between controls occur. Further, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-299785 has the following problems. The control is to perform positioning control by sequentially creating a drive waveform in an analog manner using a method such as PID control with respect to a positioning command value, and controls a fine waveform parameter (voltage change acceleration, voltage rapid change time). In order to perform precise positioning, it took time to create a waveform, and it took time to create a waveform, and the conventional dedicated controller only controls the voltage difference of the drive waveform as a waveform parameter. Had the problem of being difficult to control.

【0005】この発明は前記のような先行技術の各種の
問題点を解決するためになされたもので、その目的は前
記従来技術のような複雑な二つの制御系を要することな
く、粗動位置決め及び微動位置決めが一つの機構、一つ
の制御系で実施でき、精密位置決め機構を大巾に簡略化
することのできる、精密位置決め制御方法を提供するこ
とである。又他の目的は前記従来例として述べた特開昭
63−299785号記載の方式のようなきわめて面倒
な操作をすることなく、又精密な位置決めが遥かに容易
にできる、精密位置決めの制御方法を提供することであ
る。
The present invention has been made in order to solve the various problems of the prior art as described above, and its purpose is to perform coarse positioning without the need for the complicated two control systems of the prior art. Another object of the present invention is to provide a precise positioning control method capable of performing fine movement positioning with one mechanism and one control system and greatly simplifying the precise positioning mechanism. Another object of the present invention is to provide a precise positioning control method which does not require an extremely troublesome operation and is much easier to perform precise positioning, unlike the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-299785 mentioned above. Is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するこ
の発明について述べるとそれは、移動ステージとこれに
接続する、慣性体を有する圧電アクチュエータ素子とか
ら成る移動ステージを駆動する方法であって、上記移動
ステージを作動させる制御装置は、読出し専用メモリ
と、これを読み出して後記の処理をする中央演算処理装
置を有し、かつ前記読出し専用メモリに、パルス状波形
の電圧高さと電圧変化加速度と電圧急速変化時間のパラ
メータにより形成された、なだらかな立ち下りと急竣な
立ち上り部分を有するパルス状の波形と、又はなだらか
な立ち上りと急竣な立ち下り部分を有するパルス状の波
形で、かつ谷の深さの異る複数種類の、各移動量に最適
なパラメータで予め作成した波形を記憶させ、前記中央
演算処理装置により前記波形を読み出し、かつ該複数種
類の波形をそれぞれ数を決定し、移動ステージの指令目
標の終点近くにおいてはパルス状波形の谷の深さが漸減
するように組み合せ、組み合せた該波形のパルス状波形
の出力により、前記移動ステージを駆動させる精密位置
決め制御方法である。
The present invention which achieves the above object is described as follows. It is a method for driving a moving stage comprising a moving stage and a piezoelectric actuator element having an inertial body, which is connected to the moving stage. A control device for operating the moving stage has a read-only memory and a central processing unit for reading the read-out memory to perform the processing described later, and the read-only memory has a pulse-shaped waveform.
Voltage height, voltage change acceleration and voltage rapid change time
A pulsed waveform with a gentle falling edge and a sudden rising edge formed by a meter , or a pulsed waveform with a gentle rising edge and a sudden falling edge, with different valley depths. A plurality of types of waveforms created in advance with optimum parameters for each movement amount are stored, the waveforms are read out by the central processing unit, the number of each of the plurality of types of waveforms is determined, and the command target of the moving stage is determined. Is a precision positioning control method in which the moving stage is driven by combining the pulse-shaped waveforms so that the depth of the valleys thereof gradually decreases near the end point and outputting the combined pulse-shaped waveforms.

【0007】 又移動ステージとこれに接続する、
体を有する圧電アクチュエータ素子とから成る移動ステ
ージを駆動する方法であって、上記移動ステージを作動
させる制御装置は読出し専用メモリと、これを読み出し
て後記の処理をする中央演算処理装置を有し、かつ前記
読出し専用メモリに、パルス状波形の電圧高さと電圧変
化加速度と電圧急速変化時間のパラメータにより形成さ
れた、なだらかな立ち下りと急竣な立ち上り部分を有す
るパルス状の波形と、又はなだらかな立ち上りと急竣な
立ち下り部分を有するパルス状波形で、かつ谷の深さの
異る複数の種類の、各移動量に最適なパラメータで予め
作成した波形を記憶させ、前記中央演算処理装置により
前記波形を読み出し、かつ該複数種類の波形の、それぞ
れの数を決定し、移動ステージの指令目標の終点近くに
おいてはパルス状波形の谷の深さが漸減するように組み
合せ、組み合せた該波形のパルス状の波形の出力によ
り、リレー回路を介して切替えることにより複数の前記
移動ステージを駆動させる精密位置決め制御方法であ
る。又移動ステージは、これに対応させた該移動ステー
ジの位置を検出する手段により移動後の位置を検出し、
その情報により更に読出し専用メモリから記録されてい
る複数種類のパルス状の波形のうち適宜の波形と同波形
の数を決定し、決定したその出力により前記移動ステー
ジの残り移動量を駆動させる前記精密位置決め制御方法
である。又複数種類のパルス状の各波形は、移動ステー
ジの、少なくとも次の移動量にそれぞれ相当している前
記精密位置決め制御方法である。 10μm 1μm 0.1μm
[0007] The connecting movable stage and to a method of driving the movable stage consisting of a piezoelectric actuator element having inertial body, the control device for actuating the moving stage and read only memory, read this Te has a central processing unit for the later processing, and the read-only memory, the voltage level and the voltage variations of the pulse-shaped waveform
Formed by the parameters of the acceleration and the rapid voltage change time.
The, a pulse waveform having a gentle fall and sudden竣rise portion, or gentle rise and steep竣of a pulse-shaped waveform having a falling portion, and the depth is more than one kind of the valley Of the optimum parameters for each movement
The created waveform is stored, the waveform is read by the central processing unit, the number of each of the plurality of types of waveforms is determined, and the depth of the trough of the pulse waveform near the end point of the command target of the moving stage is determined. Is a precision positioning control method in which a plurality of the moving stages are driven by switching through a relay circuit according to the output of the combined pulse-shaped waveform so as to decrease gradually. Further, the moving stage detects the position after moving by means for detecting the position of the moving stage corresponding to this,
Based on the information, the number of the same waveforms as the appropriate waveforms among a plurality of types of pulse-shaped waveforms recorded from the read-only memory is determined, and the determined output drives the remaining movement amount of the moving stage. This is a positioning control method. Further, the plurality of types of pulse-like waveforms correspond to at least the following movement amounts of the moving stage, respectively, in the precision positioning control method. 10 μm 1 μm 0.1 μm

【0008】[0008]

【作用】この発明は前記のように構成されたことによ
り、移動ステージを駆動する際、読出し専用メモリから
なだらかな立ち下り及び急竣な立ち上りを有する波形、
又はなだらかな立ち上りと急竣な立ち下りを有する波
形、かつ谷の深さの異るそれらの波形の種類と数とを、
中央演算処理装置により決定してとり出し、その出力に
より移動ステージを駆動すればよいので、前記従来のよ
うな、粗動及び微動の二つの制御系を扱う面倒さをなく
すことができ、きわめて容易に精密位置決め制御を行う
ことができる。又前記従来例の特開昭63−29978
5号記載の方法のような、移動ステージを駆動する際に
逐時電圧変化加速度、電圧急速変化時間等を決定してパ
ルス状波形を作成する面倒な手間と時間をなくすことが
できる。又従来の専用コントローラを使用する場合に、
駆動波形の電圧差のみしか制御できず、精密な位置決め
には制御が難しかったが、この発明の方法によればきわ
めて容易にできる。又パルス状波形の組合せにおいて、
谷の深さを順次に浅く構成することにより移動ステージ
の停止の際の、減速を伴う停止を自動的にすることがで
き、停止の際の振動又はオーバーシュートの恐れをなく
すことができる。
The present invention is configured as described above, and when driving the moving stage, the waveform having a gentle falling edge and a sudden rising edge from the read-only memory,
Or, the type and number of waveforms having a gentle rise and a sharp fall, and those with different valley depths,
Since it is determined by the central processing unit and taken out and the moving stage is driven by the output, it is possible to eliminate the trouble of handling the two control systems of the coarse movement and the fine movement as in the conventional case, and it is extremely easy. Precise positioning control can be performed. Further, the above-mentioned conventional example, JP-A-63-29978.
As in the method described in No. 5, it is possible to eliminate the troublesome work and time for creating a pulse-like waveform by determining the voltage change acceleration at each moment, the voltage rapid change time, etc. when driving the moving stage. When using the conventional dedicated controller,
Although only the voltage difference of the drive waveform can be controlled, and precise positioning was difficult to control, the method of the present invention makes it extremely easy. Moreover, in the combination of pulse-like waveforms,
By gradually decreasing the depth of the valleys, it is possible to automatically stop the moving stage with deceleration when stopping the moving stage, and eliminate the risk of vibration or overshoot at the time of stopping.

【0009】又この発明の中央演算処理装置の出力を、
リレー回路を介して切替えることにより複数の移動ステ
ージに出力するものは、例えばX軸Y軸から成る精密位
置決め装置、又はX軸Y軸Z軸から成る精密位置決め装
置をきわめて容易に駆動させることができる。又複数種
類のパルス状波形を、移動ステージを少くとも次に示す
移動量、10μm、1μm、0.1μm、にそれぞれ相
当させるものは、粗動及び微動をほぼ連続的に行うこと
ができ、このため駆動の終末には減速を伴う停止を自動
的に行うことができ、ステージ振動がなく、又オーバー
シュートの恐れをなくすことができる。
The output of the central processing unit of the present invention is
A device that outputs to a plurality of moving stages by switching through a relay circuit can very easily drive a precision positioning device composed of an X-axis Y-axis or a precision positioning device composed of an X-axis Y-axis Z-axis. . In addition, a plurality of types of pulse-shaped waveforms corresponding to at least the moving amounts of 10 μm, 1 μm, and 0.1 μm shown below on the moving stage can perform coarse movement and fine movement almost continuously. Therefore, at the end of the driving, the stop accompanied by deceleration can be automatically performed, there is no stage vibration, and the risk of overshoot can be eliminated.

【0010】[0010]

【実施例】この発明の実施例を添付図面により説明す
る。図1は本発明の実施例を示し、精密位置決め方法に
用いる装置の概略正面図、図2は同精密位置決め装置の
概略断面図である。図1に於いて1は圧電アクチュエー
タ素子、2は慣性体、3は移動ステージ、4は精密ガイ
ド溝、5は精密ガイド溝4を使って移動ステージ3に所
定の摩擦力を付与するための調整ネジである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and is a schematic front view of an apparatus used for a precision positioning method, and FIG. 2 is a schematic sectional view of the same precision positioning apparatus. In FIG. 1, 1 is a piezoelectric actuator element, 2 is an inertial body, 3 is a moving stage, 4 is a precision guide groove, and 5 is an adjustment for applying a predetermined frictional force to the moving stage 3 using the precision guide groove 4. It is a screw.

【0011】 次にこの精密位置決め装置の移動原理に
関して簡単に説明する。図3に示されるよう に、移動
ステージ3と慣性体2の間に圧電アクチュエータ素子1
を配し、その圧電ア クチュエータ素子1に図5、図6
に示す様なパルス状の波形を加えることにより急速 変
形させ、移動ステージ3を移動させるものである。その
移動概念としては、パルス 状波形の電圧高さ7と電圧
変化加速度8と電圧急速変時間10のパラメータによ
り 波形形状を任意に形成でき、1波形当たりの移動量
が規定される。これを連続した波形として圧電アクチュ
エータ素子1に入射することによりパルス単位での段階
状の移 動を実現できる。なお、表1は読出し専用メモ
リの内容の一例を示し、これを用いる 。
Next, the principle of movement of this precision positioning device will be briefly described. As shown in FIG. 3, the piezoelectric actuator element 1 is provided between the moving stage 3 and the inertial body 2.
5 and 6 are arranged on the piezoelectric actuator element 1.
The moving stage 3 is moved by rapidly deforming by adding a pulsed waveform as shown in FIG. As the movement concept, parameters by the waveform shape of the pulse-like waveform voltage level 7 and the voltage change acceleration 8 and the voltage rapidly changes time 10 can optionally form, the moving amount per waveform is defined. By inputting this into the piezoelectric actuator element 1 as a continuous waveform, it is possible to realize stepwise movement in pulse units. Table 1 shows an example of the contents of the read-only memory, which is used.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】なお図5は前進用波形を、図6は後退用波
形を示す。そして前記勾配8は電圧変化の加速度を示
し、高さ7は電圧差を示す。又10は電圧急速変化時間
である。次に図4は本発明の位置決め制御構成を示すブ
ロック図、図7は波形データ記憶用読出し専用メモリの
内容の一例を示す図である。この図を用いて位置決め制
御に関して説明する。
FIG. 5 shows a forward waveform and FIG. 6 shows a backward waveform. The slope 8 indicates the acceleration of the voltage change, and the height 7 indicates the voltage difference. Further, 10 is a rapid voltage change time. Next, FIG. 4 is a block diagram showing a positioning control configuration of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing an example of contents of a read-only memory for storing waveform data. Positioning control will be described with reference to this figure.

【0014】まず手元操作盤11等の手段を用いて目標
位置指令をコントローラ12内の中央演算処理装置のバ
ス13に送り、予めプログラムされた演算処理方法に於
いて指令値を波形データと印加回数に分解し、所望の波
形を波形データ記憶用読出し専用メモリ14から取り出
すと共に、位置決め方向と印加回数を出力波形カウンタ
ー15にプリセットして、出力波形カウンター15が0
になるまで、D/A変換器16を通して駆動波形データ
を圧電アクチュエータ素子駆動電源16に出力すること
により、移動ステージ3を駆動し、位置センサ17の信
号を元に位置決めを収束させる方式を取っている。
First, the target position command is sent to the bus 13 of the central processing unit in the controller 12 by using a means such as the hand operation panel 11, and the command value is applied to the waveform data and the number of times of application in a preprogrammed processing method. And the desired waveform is taken out from the read-only memory 14 for storing waveform data, the positioning direction and the number of times of application are preset in the output waveform counter 15, and the output waveform counter 15 is set to 0.
Drive waveform data is output to the piezoelectric actuator element drive power supply 16 through the D / A converter 16 to drive the moving stage 3 and converge the positioning based on the signal from the position sensor 17. There is.

【0015】次に前記実施例の動作に関して説明する。
一例として、図5、図6に示した形状の波形に関して図
7に示すような波形テーブルを用意した位置決めシステ
ムにおいて、コントローラ12に0μmから1053.
4μmへの移動指令を入力した。コントローラ12は移
動方向を前進方向と認識し、1053.4μmを(10
μm×105回)に分割し、波形読出し専用メモリ14
からNO.1の波形データの前進方向に波形データを取
り出し、出力波形カウンタ15に105回をセットし、
圧電アクチュエータ素子駆動電源15に出力する。圧電
アクチュエータ素子駆動電源15で増幅された駆動波形
によって、移動ステージ3は指令の位置に向かって移動
を開始する。第一回目の位置決めが完了した後、位置セ
ンサ17によって現在位置を測定し、位置決め誤差の部
分に関して再度この制御を行い、前記読出し専用メモリ
14の中から波形データの選択と駆動回数の演算を行い
移動させる。予め設定された誤差範囲にはいるまでこの
動作を繰り返し、予め設定した精度0.1μmの位置が
3秒で完了した。図9は従来のパルスモータを使った位
置決め行程、図10は上記操作の行程の概念を示すグラ
フである。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
As an example, in the positioning system in which the waveform table as shown in FIG. 7 is prepared for the waveforms having the shapes shown in FIGS.
A movement command to 4 μm was input. The controller 12 recognizes that the moving direction is the forward direction, and 1053.4 μm (10
Waveform read-only memory 14
To NO. The waveform data is taken out in the forward direction of the waveform data of 1, and the output waveform counter 15 is set to 105 times,
Output to the piezoelectric actuator element drive power supply 15. The moving waveform amplified by the piezoelectric actuator element driving power supply 15 causes the moving stage 3 to start moving toward the commanded position. After the first positioning is completed, the current position is measured by the position sensor 17, this control is performed again with respect to the positioning error portion, the waveform data is selected from the read-only memory 14 and the driving frequency is calculated. To move. This operation was repeated until the error was within the preset error range, and the preset position of 0.1 μm in accuracy was completed in 3 seconds. FIG. 9 is a graph showing the concept of a positioning process using a conventional pulse motor, and FIG. 10 is a concept of the above-described operation process.

【0016】またこの制御は、上記一例に限定されるも
のではなく、初めに波形の組合せとその駆動回数を求め
一気に移動させ、位置センサ17によって現在位置を測
定し、最適組合せを再度計算し直すような制御でも良
い。位置センサ17はA/B相、アップダウン波形、ア
ナグロ電圧など通常使われるものはいうまでもなく、特
に使用センサによって制約をうけるものではない。
Further, this control is not limited to the above-mentioned example. First, the combination of waveforms and the number of times of driving thereof are obtained and moved at once, the current position is measured by the position sensor 17, and the optimum combination is recalculated. Such control may be used. The position sensor 17 is not limited to those normally used such as the A / B phase, the up / down waveform, and the analog voltage, and is not particularly limited by the sensor used.

【0017】更に前進波形と後退波形を組み合わせても
良いし、1μm程度の位置決め精度の位置センサを使わ
ない開ループ制御にも適用可能である。要は、予め用意
した、波形データを使って最適な組合せになるよう演算
して位置決めを行うということである。
Further, the forward waveform and the backward waveform may be combined, and the present invention can be applied to open loop control which does not use a position sensor having a positioning accuracy of about 1 μm. The point is that positioning is performed by using the waveform data prepared in advance so that the optimum combination is calculated.

【0018】次にこの発明の他の実施例を図8を用いて
説明する。手元操作盤11より入力された移動指令は位
置決めントローラ12内で各軸ごとに駆動波形、駆動数
に分割される。その後、位置決めコントローラ12によ
り圧電アクチュエータ素子駆動用電源15の出力端に設
置されたリレー回路18において出力ゲートをXステー
ジ19に対して開き、駆動波形を印加して位置決めを行
う、次にY、Zステージ20、21においても同様の制
御を行い移動指令を完了する。なお制御軸は3軸に限定
されるものではなく、また移動スピードを重視する場合
には軸数分電源を用意しても良く、この構造が前記実施
例を限定するものではない。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The movement command input from the hand operation panel 11 is divided into a driving waveform and a driving number for each axis in the positioning controller 12. Thereafter, the positioning controller 12 opens the output gate to the X stage 19 in the relay circuit 18 installed at the output end of the piezoelectric actuator element driving power supply 15 and applies a driving waveform to perform positioning. Then, Y, Z The same control is performed in the stages 20 and 21 to complete the movement command. It should be noted that the control axes are not limited to three axes, and when the moving speed is important, power sources may be prepared for the number of axes, and this structure does not limit the above embodiment.

【0019】[0019]

【発明の効果】この発明は前記のように構成されたこと
により、読出し専用メモリからなだらかな立ち下り及び
急竣な立ち上りを有する波形、又はなだらかな立ち上り
と急竣な立ち下りを有する波形、かつ谷の深さの異るそ
れらの波形の種類と数とを、中央演算処理装置により決
定してとり出し、その出力により移動ステージを駆動す
ればよいので、前記従来のような、粗動及び微動の二つ
の制御系を扱う面倒さをなくすことができ、きわめて容
易に精密位置決め制御を行うことができる。又前記従来
例の特開昭63−299785号記載の方法のような、
移動ステージを駆動する際に逐時電圧変化加速度、電圧
変化時間等を決定してパルス状波形を作成する面倒な手
間と時間をなくすことができる。又従来の専用のコント
ローラを使用する場合には、駆動波形の電圧差のみしか
制御できず、精密な位置決めには制御が難しかったが、
この発明の方法によればきわめて容易にできる。又パル
ス状波形の組合せにおいて、谷の深さを順次に浅く構成
することにより移動ステージの停止の際の減速を伴う停
止を自動的にすることができ、停止の際の振動又はオー
バーシュートの恐れをなくすことができる。
As described above, according to the present invention, a waveform having a gradual fall and a sudden rise from a read-only memory, or a waveform having a gradual rise and a sudden fall, and The type and number of those waveforms having different valley depths are determined by the central processing unit and taken out, and the moving stage may be driven by the output thereof. It is possible to eliminate the trouble of handling the two control systems, and it is possible to perform precision positioning control extremely easily. Further, as in the method described in JP-A-63-299785 of the conventional example,
When driving the moving stage, it is possible to eliminate the troublesome time and time required to determine the voltage change acceleration, the voltage change time, and the like at each moment to create the pulse waveform. Also, when using the conventional dedicated controller, only the voltage difference of the drive waveform can be controlled, which is difficult to control for precise positioning.
According to the method of the present invention, it can be done very easily. Also, in the combination of pulse-like waveforms, by gradually decreasing the depth of the valleys, it is possible to automatically stop with deceleration when stopping the moving stage, and there is a fear of vibration or overshoot at the time of stopping. Can be eliminated.

【0020】又この発明の中央演算処理装置の出力を、
リレー回路を介して複数の移動ステージに出力するもの
は、例えばX軸Y軸から成る精密位置決め装置、又はX
軸Y軸Z軸から成る精密位置決め装置をきわめて容易に
駆動させることができる。又複数種類のパルスを、移動
ステージを少くとも次に示す移動量、10μm、1μ
m、0.1μm、にそれぞれ相当させるものは、粗動及
び微動をほぼ連続的に行うことができ、このため駆動の
終末には減速を伴う停止を自動的に行うことができ、ス
テージ振動がなく、又オーバーシュートの恐れをなくす
ことがでいる。
The output of the central processing unit of the present invention is
What is output to a plurality of moving stages via a relay circuit is, for example, a precision positioning device composed of an X axis and a Y axis, or X
The precision positioning device consisting of the axes Y-axis and Z-axis can be driven very easily. In addition, a plurality of types of pulses are applied to the moving stage at least with the following movement amounts of 10 μm and 1 μm.
m and 0.1 μm, respectively, can perform coarse and fine movements almost continuously, so that at the end of driving, stop accompanied by deceleration can be automatically performed, and stage vibration And there is no fear of overshoot.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を説明するための精密位置決め
装置の縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a precision positioning device for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例を説明するための精密位置決め
装置の横断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a precision positioning device for explaining an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の移動原理を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the movement principle of the present invention.

【図4】本発明の実施例を説明するための精密位置決め
制御方法を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a precision positioning control method for explaining an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例を説明するための前進方向移動
用駆動波形である。
FIG. 5 is a drive waveform for forward movement for explaining the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例を説明するための後退方向移動
用駆動波形である。
FIG. 6 is a drive waveform for backward movement for explaining the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例を示し、波形データ記憶用読出
し専用メモリの内部構造図である。
FIG. 7 is a diagram showing the internal structure of a read-only memory for storing waveform data according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例を示す精密位置決め方法の
図である。
FIG. 8 is a diagram of a precision positioning method according to another embodiment of the present invention.

【図9】従来方法の行程に示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a process of a conventional method.

【図10】本発明の方法の行程をパルス状波形との関係
において示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the process of the method of the present invention in relation to a pulsed waveform.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電アクチュエータ素子 2 慣性体 3 移動ステージ 4 精密ガイド溝 5 調整ネジ 7 電圧高さ 8 電圧変化加速度勾配 9 電圧急速変形波形 10 電圧急速変化時間 11 手元操作盤 12 精密位置決めコントローラ 13 中央演算処理装置 14 波形データ読出し専用メモリ 15 圧電アクチュエータ素子駆動電源 16 D/A変換器 17 位置センサ 22 パルスカウンタ 23 出力波形カウンタ 1 Piezoelectric actuator element 2 inertial body 3 moving stages 4 Precision guide groove 5 Adjustment screw 7 Voltage height 8 Voltage change acceleration gradient 9 Voltage rapid deformation waveform 10 Rapid voltage change time 11 Hand control panel 12 Precision positioning controller 13 Central processing unit 14 Waveform data read-only memory 15 Piezoelectric actuator element drive power supply 16 D / A converter 17 Position sensor 22 pulse counter 23 Output waveform counter

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05D 3/00 - 3/20 G12B 1/00 - 17/08 H02N 1/00 - 15/04 H01L 41/00 - 41/22 B23Q 5/00 - 5/58 G05B 19/18 Continuation of front page (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G05D 3/00-3/20 G12B 1/00-17/08 H02N 1/00-15/04 H01L 41/00-41 / 22 B23Q 5/00-5/58 G05B 19/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】移動ステージとこれに接続する、慣性体を
有する圧電アクチュエータ素子とから成る移動ステージ
を駆動する方法であって、 上記移動ステージを作動させる制御装置は、読出し専用
メモリと、これを読み出して後記の処理をする中央演算
処理装置を有し、 前記読出し専用メモリには、パルス状波形の電圧高さと
電圧変化加速度と電圧急速変化時間のパラメータにより
形成された、なだらかな立ち下りと急竣な立ち上り部分
を有するパルス状の波形と、又はなだらかな立ち上りと
急竣な立ち下り部分を有するパルス状の波形で、かつ谷
の深さの異る複数種類の、各移動量に最適なパラメータ
で予め作成した波形を記憶させ、 前記中央演算処理装置により前記波形を読み出し、かつ
該複数種類の波形のそれぞれの数を決定し、 移動ステージの指令目標の終点近くにおいてはパルス状
波形の谷の深さが漸減するように組み合せ、 組み合せた該波形のパルス状波形の出力により前記移動
ステージを駆動させる精密位置決め制御方法。
1. A method of driving a moving stage comprising a moving stage and a piezoelectric actuator element having an inertia body connected to the moving stage, wherein a control device for operating the moving stage has a read-only memory and a read-only memory. a central processing unit for the later processing by reading, in the read only memory includes a voltage level of the pulse-shaped waveform
Depending on the parameters of voltage change acceleration and voltage rapid change time
A pulsed waveform that has a gentle falling edge and an abruptly rising edge, or a pulsed waveform that has a gentle rising edge and an abruptly falling edge, and has different valley depths. A type of waveform is stored in advance with optimum parameters for each movement amount, the waveform is read by the central processing unit, and the number of each of the plurality of types of waveforms is determined. A precise positioning control method in which the depths of the valleys of the pulse waveform are gradually reduced near the end point, and the moving stage is driven by the output of the pulse waveform of the combined waveform.
【請求項2】移動ステージとこれに接続する、性体を
有する圧電アクチュエータ素子とから成る移動ステージ
を駆動する方法であって、 上記移動ステージを作動させる制御装置は読出し専用メ
モリと、これを読み出して後記の処理をする中央演算処
理装置を有し、 前記読出し専用メモリに、パルス状波形の電圧高さと電
圧変化加速度と電圧急速変化時間のパラメータにより形
成された、なだらかな立ち下りと急竣な立ち上り部分を
有するパルス状の波形と、又はなだらかな立ち上りと急
竣な立ち下り部分を有するパルス状の波形で、かつ谷の
深さの異る複数の種類の、各移動量に最適なパラメータ
で予め作成した波形を記憶させ、 前記中央演算処理装置により前記波形を読み出し、かつ
該複数種類の波形のそれぞれの数を決定し、 移動ステージの進行の終点近くにおいてはパルス状の波
形の谷の深さが漸減するように組み合せ、 組み合せた該波形のパルス状の波形の出力を、リレー回
路を介して切替えることにより複数の前記移動ステージ
を駆動させる精密位置決め制御方法。
2. A connecting movable stage and to a method of driving the movable stage consisting of a piezoelectric actuator element having inertial body, the control device for actuating the moving stage and read-only memory, this reading a central processing unit for the later processing, the said read-only memory, the voltage level of the pulse-like waveform and electrostatic
Shaped by parameters of pressure change acceleration and voltage rapid change time
It made a, and a pulse-shaped waveform having a gentle fall and sudden竣rise portion, or gentle rising and pulsed waveform having a steep竣a falling portion, and are multiple depths of valleys Parameters of each type of movement
The waveform created in advance is stored by the central processing unit, the waveform is read by the central processing unit, and the number of each of the plurality of types of waveforms is determined. A precision positioning control method in which a plurality of the moving stages are driven by switching the outputs of pulse-shaped waveforms of the combined waveforms that are combined so that the depth gradually decreases.
【請求項3】移動ステージは、これに対応させた該移動
ステージの位置を検出する手段により移動後の位置を検
出し、その情報により更に読出し専用メモリから記録さ
れている該複数種類のパルス状の波形のうち適宜の波形
と同波形の数を決定し、決定したその出力により前記移
動ステージの残り移動量を駆動させる請求項1又は2記
載の精密位置決め制御方法。
3. The moving stage detects the position after the movement by means for detecting the position of the moving stage corresponding to the moving stage, and further, based on the information, the plurality of types of pulse patterns recorded from the read-only memory. 3. The precision positioning control method according to claim 1 or 2, wherein the number of the same waveforms as the appropriate waveforms among the waveforms of 1. is determined, and the remaining movement amount of the moving stage is driven by the determined output.
【請求項4】複数種類のパルス状の各波形は、移動ステ
ージの、少くとも次の移動量にそれぞれ相当している請
求項1、2、又は3記載の精密位置決め制御方法。 10μm 1μm 0.1μm
4. The precision positioning control method according to claim 1, wherein each of the plural kinds of pulse-like waveforms corresponds to at least the following movement amount of the moving stage. 10 μm 1 μm 0.1 μm
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