JP3959071B2 - Positioning device - Google Patents
Positioning device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3959071B2 JP3959071B2 JP2004075458A JP2004075458A JP3959071B2 JP 3959071 B2 JP3959071 B2 JP 3959071B2 JP 2004075458 A JP2004075458 A JP 2004075458A JP 2004075458 A JP2004075458 A JP 2004075458A JP 3959071 B2 JP3959071 B2 JP 3959071B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moving body
- stage
- moving
- amount
- target position
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
本発明は、ステージなどの移動体を目標位置に精度良く移動停止させることが可能な位置決め方法、およびこの位置決め方法を用いた位置決め装置に係り、特に磁気ヘッドの研磨面の干渉縞を検視するための顕微鏡用ステージを、磁気ヘッドの検視位置に向かって移動させる際に、検視位置に対して精度良く、且つ短時間で位置決めできる位置決め装置に関する。 The present invention relates to a positioning method capable of accurately moving and stopping a moving body such as a stage to a target position, and a positioning apparatus using the positioning method, and in particular, to detect interference fringes on a polished surface of a magnetic head. The present invention relates to a positioning device that can accurately position the microscope stage with respect to the inspection position in a short time when moving the microscope stage toward the inspection position of the magnetic head.
磁気ヘッドの記録媒体対向面は湾曲した曲面のクラウン形状に形成されているが、このクラウン形状が設計したとおりに形成されているかを検査するために、異なった角度から観察した磁気ヘッドの記録媒体対向面について、前記クラウン形状の干渉縞を観察し、この干渉縞によって生じる光強度分布から、面全体の相対的な位相分布をもとめ、三次元的な高さに変換する、いわゆる位相シフト法と呼ばれる方法が用いられる。この際、各角度の記録媒体対向面ごとに任意の測定点の光強度を測定し、この高さ位置をもとに計算を行って位相を求める。 The recording medium facing surface of the magnetic head is formed in a curved curved crown shape. In order to inspect whether the crown shape is formed as designed, the recording medium of the magnetic head observed from different angles A so-called phase shift method that observes the crown-shaped interference fringes on the opposing surface, obtains the relative phase distribution of the entire surface from the light intensity distribution generated by the interference fringes, and converts it to a three-dimensional height. The method called is used. At this time, the light intensity at an arbitrary measurement point is measured for each recording medium facing surface at each angle, and the phase is obtained by performing calculation based on the height position.
この位相シフト法によって前記クラウン形状の検査を行う際、前記測定点の高さ位置は前記位相を求めるためのデータとなるため、前記測定点の高さ位置を正確に把握し、この位置に正確に顕微鏡を停止させる必要がある。 When the crown shape is inspected by this phase shift method, since the height position of the measurement point becomes data for obtaining the phase, the height position of the measurement point is accurately grasped and the position is accurately determined. It is necessary to stop the microscope.
ここで、前記磁気ヘッドのクラウン形状を検査するときは、顕微鏡を顕微鏡用ステージに固定し、このステージを移動することによって顕微鏡を移動して任意の位置に位置決めする。このため、従来より前記ステージをモータとこのモータの駆動力を前記ステージに伝達するための螺子を有する駆動手段とで構成された位置決め装置が用いられている。 Here, when inspecting the crown shape of the magnetic head, the microscope is fixed to the microscope stage, and the microscope is moved and positioned at an arbitrary position by moving the stage. For this reason, conventionally, a positioning device is used which is composed of a motor for the stage and a driving means having a screw for transmitting the driving force of the motor to the stage.
このような位置決め装置では、前記位置決めを行う際、使用者が指定した位置までのステージの移動量に比較し、実際に前記ステージの移動量が、前記指定した位置までの移動量よりも小さくなるという、いわゆるロストモーションと呼ばれる現象が発生する。 In such a positioning apparatus, when performing the positioning, the amount of movement of the stage is actually smaller than the amount of movement to the designated position compared to the amount of movement of the stage to the position designated by the user. A so-called lost motion phenomenon occurs.
以下に示す特許文献1には、パルスモータの回転駆動力を、複数の歯車や、ラックおよびピニオンを介してステージを移動させる顕微鏡用ステージが開示されている。この顕微鏡用ステージでは、前記パルスモータをマイクロステップ制御し、1パルスで微小な量の駆動量で前記ステージを移動できるように構成されている。前記ステージを移動させて所定位置に位置決めする際、前記ステージの正確な位置決めを行うために、前記歯車やラックを、弾性部材である引っ張りバネによって一定方向へ付勢することにより、歯車やラックの噛み合わせの際に生じるガタつきを少なくするという技術思想が開示されている。
また以下に示す特許文献2には、パルスモータを駆動し、搬送ローラから排紙ローラへの駆動伝達ギア列のガタつきを歯車の一方向に片寄らせることによって、移動体(被搬送物)を適切に移動させるという技術思想が開示されている。
しかし、前記特許文献1および2に開示された技術思想は、前記ステージや前記移動体の移動量は、前記パルスモータの1ステップの駆動量に依存するため、前記ステージや前記移動物の位置決め精度に限界があった。
However, the technical idea disclosed in the
本発明は前記従来の課題を解決するものであり、ステージなどの移動体の位置決めを精度良く行うことができる位置決め装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a positioning device that can accurately position a moving body such as a stage.
本発明は、移動負荷を有する移動体と、パルスモータと、前記パルスモータの回転力を前記移動体に伝達して前記移動体を移動させる伝達部材と、前記移動体の位置を検知する位置検知手段と、前記パルスモータを制御するコントローラとを有する位置決め装置において、
前記移動体が目標位置に向かって移動しているときに、前記コントローラで、以下の制御動作を行うことを特徴とするものである。
(1)前記位置検知手段からの検知出力に基づいて、前記移動体の位置と前記目標位置との差を測定し、
(2)前記移動体の位置と前記目標位置との差から求められる前記移動体の移動量が、前記パルスモータを駆動制御するパルスの1パルス当たりの前記移動体の計算上の移動量である基準移動量未満となったときに、前記パルスモータを停止させてから始動し、前記伝達部材の弾性変形によって、前記移動体を基準移動量未満の移動量で前記目標位置方向に向けて移動させ、
(3)前記移動体の位置と前記目標位置との距離が所定の許容範囲以内となったときに前記移動体を停止させる。
The present invention relates to a moving body having a moving load, a pulse motor, a transmission member that moves the moving body by transmitting the rotational force of the pulse motor to the moving body, and a position detection that detects the position of the moving body. In a positioning device having means and a controller for controlling the pulse motor,
When the moving body is moving toward the target position, the controller performs the following control operation.
(1) Based on the detection output from the position detection means , measure the difference between the position of the moving body and the target position,
(2) The moving amount of the moving body obtained from the difference between the position of the moving body and the target position is a calculated moving amount of the moving body per one pulse of the pulse for controlling the driving of the pulse motor. when it becomes less than the reference amount of movement, start after stopping the pulse motor, by elastic deformation of the transmission member, the is moved toward the target position direction movement amount of less than the reference amount of movement the movable body ,
(3) Stop the moving body when the distance between the position of the moving body and the target position is within a predetermined allowable range .
例えば、本発明は、前記移動体を、前記目標位置に向かって第1の方向へ移動させて前記目標位置を通過させた後に、前記移動体を目標位置に向かって前記第1の方向と反対方向である第2の方向へ逆行させ、この逆行の際に、前記伝達部材の弾性変形によって、前記移動体を基準移動量未満の移動量で前記目標位置方向に向けて移動させる。 For example, the present invention, the movable body, after passing through the target position is moved in the first direction toward the target position, and the first direction the movable body toward the target position It reverses to the 2nd direction which is an opposite direction, and at the time of this reverse, the said moving body is moved toward the said target position direction with the movement amount less than reference | standard movement amount by the elastic deformation of the said transmission member.
あるいは、本発明は、前記移動体を、前記目標位置に向かって前記第1の方向へ前記基準移動量で移動させて前記目標位置の手前で停止させ、前記停止位置から始動して、前記伝達部材の弾性変形によって、前記移動体を基準移動量未満の移動量で前記目標位置方向に向けて移動させる。 Alternatively, the present invention, the movable body, wherein toward the target position in the first direction by moving in the reference amount of movement is stopped in front of the target position, start from the stop position, the Due to the elastic deformation of the transmission member, the moving body is moved toward the target position with a movement amount less than a reference movement amount.
また、本発明は、前記移動体の位置と前記目標位置との差が所定の距離までは、前記移動体を高速で移動させ、前記差が前記所定の距離未満になった後は、前記移動体を低速で移動させることが好ましい。 In the present invention, the moving body is moved at a high speed until the difference between the position of the moving body and the target position reaches a predetermined distance, and after the difference becomes less than the predetermined distance, the movement is performed. It is preferable to move the body at a low speed.
例えば、前記パルスモータを、その1つのステップ角を複数に分割したパルスでマイクロステップ駆動し、1つのステップ角でのパルスの分割数を変えることにより、前記移動体の移動速度を高速から低速に切換えることができる。For example, the pulse motor is microstep driven with a pulse obtained by dividing one step angle into a plurality of pulses, and the moving speed of the moving body is changed from high speed to low speed by changing the number of pulses divided at one step angle. Can be switched.
また、本発明は、前記移動体を移動させるために前記パルスモータに与えられる指令信号は、1パルス当たりの前記移動体の指令移動量を前記基準移動量未満に設定しており、前記許容範囲は、前記指令移動量以下である。Further, according to the present invention, the command signal given to the pulse motor to move the moving body is such that the command moving amount of the moving body per pulse is set to be less than the reference moving amount, and the allowable range Is less than the command movement amount.
本発明は、前記移動体に顕微鏡が固定されるものとして構成することに好適である。
本発明の位置決め装置では、移動体を移動させる際、前記移動体を駆動手段などの理論値未満の移動量で移動させるものである。したがって、前記移動体を高精度で位置決め可能とすることができる。
The present invention is suitable for a configuration in which a microscope is fixed to the moving body.
In the positioning device of the present invention , when the moving body is moved, the moving body is moved by a moving amount less than a theoretical value such as a driving means. Therefore, the movable body can be positioned with high accuracy.
本発明の位置決め装置では、特にロストモーションを利用することによって、前記移動体が駆動手段などによって移動される際の理論的な最小移動量として規定される基準移動量よりも、はるかに少ない移動量で前記移動体を移動することを適切に行うことが可能となる。これにより、前記移動体を前記基準移動量で定まる精度よりも高精度で位置決めできることとなる。 In the positioning device of the present invention, particularly by using lost motion, the moving amount is much smaller than the reference moving amount defined as the theoretical minimum moving amount when the moving body is moved by the driving means or the like. Thus, it is possible to appropriately move the moving body. Thereby, the moving body can be positioned with higher accuracy than the accuracy determined by the reference movement amount .
本発明の位置決め装置では、移動体を移動させる際、前記移動体を駆動手段などの理論値未満の移動量で移動させるものである。したがって、前記移動体を高精度で位置決め可能とすることができる。特にロストモーションを利用することによって、前記移動体が駆動手段などによって移動される際の理論的な最小移動量として規定される基準移動量よりも、はるかに少ない移動量で前記移動体を移動することを適切に行うことが可能となる。これにより、前記移動体を前記基準移動量で定まる精度よりも高精度で位置決めできる。 In the positioning device of the present invention , when the moving body is moved, the moving body is moved by a moving amount less than a theoretical value such as a driving means. Therefore, the movable body can be positioned with high accuracy. In particular, by using a lost motion, the moving body is moved by a much smaller moving amount than a reference moving amount defined as a theoretical minimum moving amount when the moving body is moved by a driving means or the like. Can be done appropriately. Thereby, the moving body can be positioned with higher accuracy than the accuracy determined by the reference movement amount .
図1は本発明の実施の形態である位置決め装置の構成を示す説明図、図2は図1に示す位置決め装置を用いて検査を行う磁気ヘッドの斜視図である。 FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of a positioning device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a magnetic head for performing inspection using the positioning device shown in FIG.
図2に示す磁気ヘッドH1は、例えば記録媒体に記録信号を記録し、再生する映像機器の磁気記録再生装置、またはコンピュータ用のデータ磁気記録再生装置などを構成する摺動型磁気ヘッドである。前記磁気ヘッドH1は、第1コア101上に再生用のMR型薄膜磁気ヘッド102、記録用のインダクティブヘッド103、及び保護膜である絶縁層104が形成されており、前記絶縁層104上に第2コア105が接着されている。符号106は電極である。
The magnetic head H1 shown in FIG. 2 is a sliding magnetic head that constitutes, for example, a magnetic recording / reproducing apparatus for video equipment that records and reproduces a recording signal on a recording medium, or a data magnetic recording / reproducing apparatus for a computer. In the
前記磁気ヘッドH1は、アルミナチタンカーバイドからなる第1コア101の形成面上に、Al2O3やSiO2などの絶縁性材料からなる下地層(図示せず)を介して、薄膜磁気ヘッド102、および保護膜であるAl2O3からなる絶縁層104が薄膜形成プロセスによって形成されている。
The magnetic head H1 is a thin film
図2に示すように第1コア101及び第2コア102の記録媒体対向面H1Aは、記録媒体の進行方向である図示Z方向にR形状(クラウン形状)に湾曲形成されている。
As shown in FIG. 2, the recording medium facing surface H1A of the
図1に示す位置決め装置1は、図2に示す磁気ヘッドH1の前記記録媒体対向面H1Aの前記クラウン形状が、設計した形状の許容範囲内に形成されているか否かを検査するために使用される。
The
図3に示すように、前記磁気ヘッドH1の記録媒体対向面H1Aを顕微鏡50によって観察する。このとき、前記顕微鏡50を上下方向(図示Y1およびY2方向)に移動させながら任意の観察点を中心として観察する。前記記録媒体対向面H1Aを前記顕微鏡50で観察すると、図4ないし図7に示すように前記クラウン形状に基く干渉縞60を観察することができる。ここで、図4ないし図7に示す点a,b,c,dは、前記顕微鏡50の観察点である。
As shown in FIG. 3, the recording medium facing surface H <b> 1 </ b> A of the magnetic head H <b> 1 is observed with a
前記干渉縞60は1/2周期で明暗が繰り返されるため、前記顕微鏡50を前記干渉縞60の周期の1/4の距離で移動させて複数の画像を得て、各画像の干渉縞60を観察する。
Since the interference fringe 60 repeats light and dark in 1/2 cycle, the
このようにして前記クラウン形状の干渉縞60を観察し、この干渉縞60によって生じる光強度分布から、面全体の相対的な位相分布をもとめ、三次元的な高さに変換する、いわゆる位相シフト法と呼ばれる方法が行なわれる。この際、各画像ごとに前記観察点の光強度を測定し、この光強度をもとに計算を行って位相を求める。
In this way, the crown-
この位相シフト法によって前記クラウン形状の検査を行う際、前記観察点の位置は前記位相を求めるためのきわめて重要なデータとなるため、前記観察点の位置を高精度に把握し、この観察点の位置に正確に顕微鏡を停止させる必要がある。 When inspecting the crown shape by this phase shift method, the position of the observation point becomes extremely important data for obtaining the phase. Therefore, the position of the observation point is grasped with high accuracy, and the position of the observation point is determined. It is necessary to stop the microscope precisely at the position.
図1に示す位置決め装置1は、前記顕微鏡50を極めて高精度に位置決めでき、前記位置決め装置1は前記磁気ヘッドH1の記録媒体対向面H1Aのクラウン形状を位相シフト法によって検査するのに好適なものである。
The positioning device shown in FIG. 1 1, the possible positioning of the
図1に示すように、前記位置決め装置1は、コントローラ2と、移動体であるステージ3と、スケール4と、駆動手段であるパルスモータ5、および前記駆動手段であるパルスモータ5の駆動力を、前記移動体であるステージ3に伝達するための伝達手段として機能する螺子6とを有している。
As shown in FIG. 1, the
前記コントローラ2はCPU7とドライバ8とを有して構成されている。
前記位置決め装置1では、前記ステージ3は螺子6を介して前記パルスモータ5と接続されており、前記ステージ3は、前記螺子6を介して、前記パルスモータ5の駆動力によって、図示Y1方向およびY2方向に移動させられる。前記ステージ3の上には前記顕微鏡50が固定される。そして、この顕微鏡50により前記磁気ヘッドH1の前記クラウン形状に基づく干渉縞60を観察する。
The
In the
前記パルスモータ5はステップ角が0.36°であり、1回転させるのに1000パルスが必要となる。そして、1ステップを250分割したマイクロステップ駆動がなされるように前記ドライバ8で制御されている。また、前記螺子6の1ピッチは1mmに構成されている。
The
したがって、前記パルスモータ5を1パルス出力させた場合、前記ステージ3の移動量は1mm/1000パルス/250分割=4nmとなるように構成されている。この前記位置決め装置1では、4nmという移動量が、前記ステージ3の基準移動量である。また、前記パルスモータ5を250分割で駆動するときに、前記ステージ3の移動速度が低速時となる。後に説明する手順1から手順7(手順7は、手順7a,7b,7c,7dのいずれか)までが「位置決めサイクルの1サイクル」であるが、低速時における1サイクル当たりの最大移動量はV1であり、前記ステージ3の低速時での最大移動速度と相関する。このV1は、前記パルスモータ5のマイクロステップが250分割の時には、ステージ3の負荷による限界よりも、電気的にドライバに入力可能な周波数によって決定される。
Therefore, when the
なお、前記ドライバ8によって、前記パルスモータ5は25分割のマイクロステップ制御もなされるように構成されている。前記パルスモータ5を25分割したときが、前記ステージ3の移動速度が高速時となる。この高速時における位置決めサイクルの1サイクル当たりの最大移動量はV2であり、この高速時の前記ステージ3の最大移動速度と相関する。このV2は、ステージ3の負荷と前記パルスモータ5のトルクとの関係によって決まり、パルスモータ5特有の脱調現象を起こさないようにするために、制御に必要となるパラメータである。
The
前記パルスモータ5の1パルス出力時の前記ステージ3の基準移動量は4nmであるため、前記ステージ3を目標位置に移動させて停止させる場合、前記ステージ3の目標位置に対する位置決め精度は4nmが限界となるのが普通である。
Since the reference movement amount of the
しかし、前記位置決め装置1では、前記ステージ3を4nmよりも小さい距離(精度)で位置決め可能である。その原理を以下に説明する。
However, in the
図8は基準点から前記ステージ3を何処まで移動させるのかを指令したときの指令位置(nm)と、前記指令に基いて実際に前記ステージ3が移動したときの前記基準点からの移動位置(nm)を示したグラフ、図9は、図8に示すグラフの前記指令位置が50nmまでの部分を拡大して示したグラフである。
FIG. 8 shows a command position (nm) when commanding where to move the
図8に示す「ステージNo.1」は、前記螺子6として1mm/ピッチのものを使用したときのステージを表すもので、1パルス当たり4nmの基準移動量である。一方「ステージNo.2」は、前記螺子6として0.5mm/ピッチのものを使用したときのステージを表したもので、1パルス当たり2nmの基準移動量である。 8 "stage No.1" is intended to represent a stage when using those 1 mm / pitch as the screw 6, a reference movement amount of 4nm per pulse. While "Stage No.2" is a representation of stages when using those 0.5 mm / pitch as the screw 6, a reference movement amount of 2nm per pulse.
図8に示すように、指令どおり動いた場合のグラフと比較すると、指令位置に対して、前記「ステージNo.1」および「ステージNo.2」が実際に移動した距離は短くなっていることが分かる。これはロストモーションと呼ばれる現象で、前記「ステージNo.1」「ステージNo.2」を駆動させるための部材(例えば螺子6など)が弾性変形することにより生じるものである。図8において、「ステージNo.1」および「ステージNo.2」では、「指令どおりに動いた場合」のグラフからの差分がロストモーションの量である。 As shown in FIG. 8, compared to the graph when moving according to the command, the distance that the “stage No. 1” and “stage No. 2” actually moved is shorter than the command position. I understand. This is a phenomenon called “lost motion” and is caused by elastic deformation of a member (for example, screw 6) for driving the “stage No. 1” and “stage No. 2”. In “Stage No. 1” and “Stage No. 2” in FIG. 8, the difference from the graph of “when moving according to the command” is the amount of lost motion.
また図8に示すように、指令位置の値が小さいほど、実際の移動量は小さくなっており、ロストモーションは指令位置の値が小さいほど、大きくなる。 As shown in FIG. 8, the smaller the command position value, the smaller the actual movement amount, and the lost motion increases as the command position value decreases .
前記位置決め装置1では、前記ロストモーションが大きい領域、即ち前記指令位置の値が小さい領域で前記ステージを動かすことによって、前記ステージ3を前記パルスモータ5の1パルスにおける前記ステージ3の移動量よりも少ない量で前記ステージ3を動かすものである。即ち、前記ステージの指令移動量を、例えば前記パルスモータ5の1パルスでの移動量よりも小さい値で指令したときに、図8および図9から分かるように、理論的なステージの最小移動量4nmよりも小さい値での移動が可能となる。
なお、前記位置決め装置1では、後述するように指令移動量を「1nm」としている。
In the
In the
次に、前記位置決め装置1の前記ステージ3の位置決め動作について、図1、図10および図11を用いて説明する。ここで図10は、前記ステージ3の中心線O−Oを、目標位置20にある磁気ヘッドH1の破線21と同一線上に移動させる際の位置決め動作を説明する模式図である。また、図11は前記コントローラ2の内部処理を示す図である。なお、図10に示す前記磁気ヘッドH1の前記破線21上に、前記磁気ヘッドH1の前記測定点a,b,c,若しくはdが存在する。
Next, the positioning operation of the
まず図1に示すように、前記CPU2に内蔵されたパルスカウンター(PC)9に、パルス発生器11から、前記ステージ3を図10に示す目標位置20まで移動させるための信号となる信号S1が入力される(手順1)。この信号S1は、前記ステージ3を、1パルス当たりどの位の最低移動量で前記ステージ3を移動させれば良いかを規定しており、本実施形態の位置決め装置1では、1パルス当たり1nm単位で指令可能となっている。この理由は、前記ロストモーションを利用して、前記パルスモータ5の1パルスにおける前記ステージ3の移動量を微小に行うことができるからである。
First, as shown in FIG. 1, a signal S1, which is a signal for moving the
図10に示すように位置Aにある前記ステージ3のO−O線から、前記目標位置20の中心線O´−O´線までの差分である距離Lが、位置検出手段である前記スケール4で測定される。このスケール4は例えばガラスと格子状の網を有して構成される公知の光スケールなどで構成できる。前記スケール4で測定された前記距離Lの距離信号S2が、図1に示すパルスカウンター(PC)10を介して前記CPU7に入力される(手順2)。この信号S2はパルス信号であり、前記パルスカウンター10によってスケール4の位置をステージ3とともに1パルスごとに検知できる。本実施形態の位置決め装置1では、1nmの位置検出精度で前記ステージ3の位置を検出できる。 From O-O line of the
前記信号S1およびS2は、前記パルスカウンター9および10を介して前記CPU7の回転方向判断手段12に入力される(手順3)。
The signals S1 and S2 are input to the rotation direction determination means 12 of the
前記回転方向判断手段12は、前記信号S1と前記信号S2に基いて、図10に示す目標位置20に対して前記ステージ3を、第1の方向であるY1方向へ移動させるべきか、第2の方向(前記第1の方向と反対方向)であるY2方向へ移動させるべきかを判断し、この判断に基いた方向信号S3が、前記CPU7のPID制御手段13に入力される(手順4)。前記信号S3は、前記ステージ3をY1方向へ移動させる場合には、後記する制御量Cが正値となる。一方、前記ステージ3をY2方向へ移動させる場合には、後記する制御量Cが負値となる。
The rotation direction determining means 12 based on the
前記PID制御手段13では、前記信号S3に基いて、前記ステージ3を前記目標位置20に近づけるべく、PID制御を行う(手順5)。
The PID control means 13 performs PID control to bring the
前記PID制御手段13は、前記回転方向判断手段12から出力された前記信号S3に基いて、前記ステージ3の必要な制御量(即ち前記ステージ3の必要移動量)Cを算出し、これを信号S4として、前記CPU7の移動制御手段14に入力する(手順6)。
The PID control means 13, the based on the signal S3 output from the rotational
前記移動制御手段14は、前記PID制御手段13で計算された前記信号S4に基いて、前記ステージ3を移動させるための前記パルスモータ5の駆動を制御するものである。
The movement control means 14 controls the driving of the
図11には前記移動制御手段14における制御方法を示している。図14において「Max」は、前記ドライバ8で前記パルスモータ5のマイクロステップを25分割したときの、位置決めサイクルの1サイクル当たりの移動量と同じ値である。また「A」は、前記高速時のパルスモータ5の分割数と前記低速時のパルスモータ5の分割数との比を表しており、前記位置決め装置では250/25=10である。「Pitch」とは、前記低速時の1パルス当たりの前記ステージ3の移動量、即ち前記基準移動量であり、前記位置決め装置1では4nmである。
FIG. 11 shows a control method in the movement control means 14. "Max" in FIG. 14, when the micro-step the 25 division of the
図11に示すように、前記PID制御手段13が算出した前記制御量Cが信号S4として前記移動制御手段14に入力される。 As shown in FIG. 11, the control amount C calculated by the PID control means 13 is input to the movement control means 14 as a signal S4.
前記制御量Cの絶対値|C|が、|C|>「Max」の場合には、{Max/(A×(Pitch)}のパルス数で前記パルスモータ5を駆動させるように、前記ドライバ8に信号S5aを出力する。このとき、前記ドライバ8は、前記パルスモータ5を25分割のマイクロステップで駆動させるように信号6aを出力する(手順7a)。このとき、前記Cが正値の場合には、前記パルスモータ5を時計方向(CW)へ回転駆動させて前記ステージ3を図10に示すY1方向へ向かって移動させ、負値の場合には、前記パルスモータ5を反時計方向(CCW)へ回転駆動させて前記ステージ3を図10に示すY2方向へ向かって移動させる。
When the absolute value | C | of the control amount C is | C |> “Max”, the driver is configured to drive the
前記絶対値|C|が、|C|>V1の場合には、{C/(A×(Pitch))のパルス数で前記パルスモータ5を駆動させるように、前記ドライバ8に信号S5bを出力する。このとき、前記ドライバ8は、前記パルスモータ5を25分割のマイクロステップで駆動させるように信号6bを出力する(手順7b)。このとき、前記Cが正値の場合には、前記パルスモータ5を時計方向(CW)へ回転駆動させて前記ステージ3を図10に示すY1方向へ向かって移動させ、負値の場合には、前記パルスモータ5を反時計方向(CCW)へ回転駆動させて前記ステージ3を図10に示すY2方向へ向かって移動させる。
When the absolute value | C | is | C |> V1, the signal S5b is output to the
前記絶対値|C|が、|C|≧「Pitch」の場合には、{C/Pitch}のパルス数で前記パルスモータ5を駆動させるように、前記ドライバ8に信号S5cを出力する。このとき、前記ドライバ8は、前記パルスモータ5を250分割のマイクロステップで駆動させるように信号6cを出力する(手順7c)。このとき、前記Cが正値の場合には、前記パルスモータ5を時計方向(CW)へ回転駆動させて前記ステージ3を図10に示すY1方向へ向かって移動させ、負値の場合には、前記パルスモータ5を反時計方向(CCW)へ回転駆動させて前記ステージ3を図10に示すY2方向へ向かって移動させる。
When the absolute value | C | is | C | ≧ “Pitch”, the signal S5c is output to the
前記絶対値|C|が、|C|<「Pitch」であり、かつ|C|>0の場合には、1パルスで前記パルスモータ5を駆動させるように、前記ドライバ8に信号S5dを出力する。この「Pitch」、すなわち基準移動量が「基準値」となる。このとき、前記ドライバ8は、前記パルスモータ5を250分割のマイクロステップで駆動させるように信号6cを出力する(手順7d)。このとき、前記Cが正値の場合には、前記パルスモータ5を時計方向(CW)へ回転駆動させて前記ステージ3を図10に示すY1方向へ向かって移動させ、負値の場合には、前記パルスモータ5を反時計方向(CCW)へ回転駆動させて前記ステージ3を図10に示すY2方向へ向かって移動させる。
When the absolute value | C | is | C | <“Pitch” and | C |> 0, the signal S5d is output to the
このようにして、前記手順1から手順7(手順7は、手順7a,7b,7c,7dのいずれか)を位置決めサイクルの1サイクルとし、前記|C|が1nm未満になったときに、前記ステージ3を停止させ、前記ステージ3の位置決めが終了する。この1nmは前記信号S1に基いて規定されたものである。したがって、この1nmが「許容範囲」となる。前記1サイクルごとに、前記ステージ3の位置が前記目標位置20に対し1nm以上の距離に位置している場合には、前記位置決めサイクルを繰り返して行い、前記|C|が1nm未満になったときに、前記ステージ3の位置決めが終了する。
In this way, the
なお、前記位置決めサイクルの途中で、前記ステージ3を、前記手順1から手順7によって、図10に示すAの位置から図示矢印方向へ移動させた際、前記位置決めサイクルの1サイクル終了時に、前記ステージ3が前記目標位置20の手前(図示Y2方向)に位置する停止位置A´に停止するように構成しても良く、または前記ステージ3が前記目標位置20の図示Y1方向に位置する停止位置A´´に停止するように構成しても良い。
In the middle of the positioning cycle, when the
前記位置決め装置1では、まず前記手順7aまたは前記手順7bにおいて、前記ステージ3の移動量Cを前記位置決めサイクルの1サイクルに移動可能な移動量(V1、V2(Max))で比較している。これにより、前記パルスモータ5を脱調させずに最大限の速度と精度で、前記ステージ3の移動を行うことが可能となる。
In the
次に、手順7cまたは7dでは、前記制御量Cを「Pitch」に基いて比較している。これにより、必要となる前記ステージ3の移動量が「Pitch」未満になった場合には、出力可能な最小パルスによって前記パルスモータ5を駆動させ、前記ステージ3を移動させることによって、前記ステージ3の位置の微調整を行うことが可能となる。
Next , in step 7c or 7d, the control amount C is compared based on “Pitch”. Thus, when the movement amount of the
前記位置決め装置1では、前記手順7a,7b,7cで、前記制御量Cを、前記Pitch、すなわち前記基準移動量で除した値で決定している。したがって、前記ステージ3を位置決めするために、図10に示すY1方向、またはY2方向に移動させる際、ロストモーションと同じ量だけ不足分として、目標位置20の手前で前記ステージ3を停止させ、次の位置決めサイクルで、この不足分を補うように小刻みに前記ステージ3を移動させることが可能となるため、前記ステージ3の位置決めを精度良く行うことが可能となる。
In the
しかし、前記ステージ3の移動を小刻みに行うと、位置決めまでの前記位置決めサイクル数が多くなってしまい、位置決めに要する時間も多くなってしまう。これを抑制するために、前記位置決め装置1では、前記ステージ3の制御量Cが大きくなる手順7aまたは7bの場合には、前記パルスモータ5を25分割のマイクロステップで制御することにより、パルスモータ5の前記1パルスの駆動量を大きくし、前記ステージ3の移動速度を速くすることによって、前記ステージ3の位置決めを迅速に行うことができるように構成している。
However, if the
また、前記ステージ3の制御量Cが大きい場合には、前記制御量Cを前記「Pitch」で徐した値で決定し、前記「Pitch」から計算した前記基準移動量分の出力とすることで、前記ステージ3が前記目標位置20を通り過ぎないように構成している。
Further, when the control amount C of the
ただし前記したように、更に制御量Cが大きい手順7aまたは7bの場合には、前記パルスモータ5のマイクロステップ分割を、250分割から25分割に切り替える。これは、前記ステージ3の微小な移動を行って位置決めを行うためには、前記パルスモータ5のマイクロステップを250分割とすることが必要であるが、位置決めサイクルの1サイクルで出力できる前記パルスモータ5のパルス数が、前記ドライバ8の回路仕様などによって制限されることから、前記マイクロステップを250分割としたときに、前記ステージ3の移動速度が遅くなってしまうことを回避するためであり、前記パルスモータ5のマイクロステップを25分割とすることによって、前記パルスモータ5の最大トルク域を使用することができ、前記したように、前記ステージ3の移動速度を大きくすることが可能となる。
However, as described above, in the case of the procedure 7a or 7b in which the control amount C is larger, the microstep division of the
一方、前記ステージ3の制御量Cが小さい手順7cまたは7dの場合には、前記パルスモータ5を250分割のマイクロステップで制御することにより、パルスモータ5の1パルスの駆動量を小さくすることによって前記ステージ3を微小に移動可能とし、前記ステージ3の位置決め精度を向上させているのである。
On the other hand, in the case of the procedure 7c or 7d in which the control amount C of the
前記位置決め装置1では、前記したように前記パルスモータ5を250分割のマイクロステップで制御した場合、理論的な前記ステージ3の移動量、即ち前記基準移動量は4nmである。これにも拘らず、前記位置決め装置では、前記信号S1で、ステージ3の移動量を1nmに設定し、前記信号S2で、前記スケール4の測定精度を1nmに設定することによって、前記ステージ3の位置決め精度を1nmの精度で行うこととしている。
In the
これは前記したように、本発明の前記位置決め装置1では、ロストモーションが大きい領域で前記ステージ3を移動させるため、前記パルスモータ5を1パルス駆動させても、前記ステージ3を4nm未満の移動量で移動させることができる。ここで、図9において前記位置決め装置1で使用したステージ3に相当する「ステージ1」のみを書き写したのが図12である。図12の「ステージ1」のグラフに示すように、250分割マイクロステップ制御時のパルスモータ5の1パルス分である4nmを指令した場合、前記「ステージ1」が実際に移動する移動量を1nm未満とすることが可能となる。したがって、前記位置決め装置1では、前記ステージ3の移動量指令を1パルス、即ち4nmとしても、前記ステージ3を1nm未満で移動させることが可能となる。そして、1nm未満で移動する前記ステージ3を、前記スケール4で位置計測し、その信号S2を前記コントローラ2にフィードバックすることによって、前記ステージ3を1nmの精度で位置決め可能となる。
As described above, in the
このように、位置決め装置1では、前記ロストモーションを利用して、本来前記ステージ3の理論的な最小移動量である基準移動量よりも、はるかに少ない移動量で前記ステージ3を移動可能とすることによって、前記ステージ3を前記基準移動量で定まる精度よりも高精度で位置決めできる。
Thus, the
また位置決め装置1では、前記ロストモーションを利用して、本来前記ステージ3の理論的な最低移動量である基準移動量よりも、はるかに少ない移動量で前記ステージ3を移動可能としているため、理論的な最低移動量自体が非常に小さな高精度な寸法で形成されたステージ3や螺子6などの構成部材を使用する必要がないため、使用するステージ3や螺子6などの構成部材のコストを抑えることが可能となる。
In the
なお、前記手順7cでは、|C|≧「Pitch」とする場合、手順7dでは、|C|<「Pitch」とする場合を例にして、すなわち前記制御量|C|を前記基準移動量との比較によって前記パルスモータ5を駆動させるためのパルス数を算出しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記基準移動量に換えて、例えば図8に示すステージ3の始動特性に基づいた任意の数で前記比較を行って、前記パルスモータ5を駆動させるためのパルス数を算出しても良い。このようにすると、位置決めの条件に合わせて、前記ステージ3の移動速度、ひいては位置決め速度を調整することが可能となる。この場合には、前記手順7dにおける「基準値」は前記任意の数となる。
In step 7c, when | C | ≧ “Pitch” is set, and in step 7d, an example is set where | C | <“Pitch”, that is, the control amount | C | is set as the reference movement amount. The number of pulses for driving the
また、前記位置決め装置1の説明では、前記手順1における前記信号S1を1nmとして入力する例で説明したが、本発明ではこれ以外の任意の数値で指令することも可能であり、この数値が本発明の「許容範囲」となる。この場合、前記手順2での前記信号2も、前記信号S1と同じ任意の数値で合わせることにより、ステージの位置検出精度を移動量の精度と一致させることができ、正確な位置決めが可能となる。
In the description of the
また、以上のような前記ステージ3の1nm精度での位置決めを、モータ制御で行う場合、従来では、モータ自体の分解能の制限がないため、ボイスコイルモータやサーボモータなどの連続で駆動可能なものを使用するのが一般的であった。しかし、このような連続駆動が可能なモータの場合、電流の大きさと極性によって一方向にトルクが発生するため、目標位置20に前記ステージ3が到達したときには、電流値が非常に小さい値となり、保持トルクを持たないか、または前記スケールの最小分解能の値で微小に振動している状態になる。
Further, when positioning the
これに対し、前記位置決め装置1では、モータとしてパルスモータ5を使用しているため、目標位置20に前記ステージ3が到達したときでも、電流を定格状態で流し続けることができることから、前記パルスモータ5による前記ステージ3の保持トルクを維持することができるため、前記ステージ3を目標位置20で静止状態にできる。
In contrast, in the
また、ボイスコイルモータやサーボモータなどの連続で駆動可能なモータを使用した場合には、電流を切断して制御を止めてしまうと、前記ステージ3に加わっている力などの影響でモータが回転してしまい、前記ステージ3が動いてしまうが、前記パルスモータ5を使用することで、制御を止めた後でも、前記ステージ3が動いてしまうことを抑制することが可能となる。
In addition, when a continuously driveable motor such as a voice coil motor or servo motor is used, if the current is cut off and the control is stopped, the motor rotates due to the force applied to the
1 位置決め装置
2 コントローラ
3 ステージ
4 スケール
5 パルスモータ
6 螺子
7 CPU
8 ドライバ
9 パルスカウンター
10 パルスカウンター
11 パルス発生器
12 回転方向判断手段
13 PID制御手段
14 移動制御手段
50 顕微鏡
DESCRIPTION OF
8
Claims (6)
前記移動体が目標位置に向かって移動しているときに、前記コントローラで、以下の制御動作を行うことを特徴とする位置決め装置。
(1)前記位置検知手段からの検知出力に基づいて、前記移動体の位置と前記目標位置との差を測定し、
(2)前記移動体の位置と前記目標位置との差から求められる前記移動体の移動量が、前記パルスモータを駆動制御するパルスの1パルス当たりの前記移動体の計算上の移動量である基準移動量未満となったときに、前記パルスモータを停止させてから始動し、前記伝達部材の弾性変形によって、前記移動体を基準移動量未満の移動量で前記目標位置方向に向けて移動させ、
(3)前記移動体の位置と前記目標位置との距離が所定の許容範囲以内となったときに前記移動体を停止させる。 A moving body having a moving load; a pulse motor; a transmission member for transmitting the rotational force of the pulse motor to the moving body to move the moving body; a position detecting means for detecting the position of the moving body; In a positioning device having a controller for controlling a pulse motor,
Positioning apparatus the moving body when moving toward the target position, in the controller, and performs the control operation described below.
(1) Based on the detection output from the position detection means , measure the difference between the position of the moving body and the target position,
(2) The moving amount of the moving body obtained from the difference between the position of the moving body and the target position is a calculated moving amount of the moving body per one pulse of the pulse for controlling the driving of the pulse motor. when it becomes less than the reference amount of movement, start after stopping the pulse motor, by elastic deformation of the transmission member, the is moved toward the target position direction movement amount of less than the reference amount of movement the movable body ,
(3) Stop the moving body when the distance between the position of the moving body and the target position is within a predetermined allowable range .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004075458A JP3959071B2 (en) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | Positioning device |
CNB2005100558216A CN100365464C (en) | 2004-03-17 | 2005-03-16 | Positioning method and device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004075458A JP3959071B2 (en) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | Positioning device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005266985A JP2005266985A (en) | 2005-09-29 |
JP3959071B2 true JP3959071B2 (en) | 2007-08-15 |
Family
ID=35041892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004075458A Expired - Fee Related JP3959071B2 (en) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | Positioning device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3959071B2 (en) |
CN (1) | CN100365464C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210108875A (en) * | 2020-02-25 | 2021-09-03 | 파스포드 테크놀로지 주식회사 | Motor control apparatus, die bonding apparatus, and manufacturing method of semiconductor apparatus |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101038494B (en) * | 2006-03-15 | 2011-06-29 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | Position controlling method, position controlling device and electric tool containing the device |
GB0700507D0 (en) * | 2007-01-11 | 2007-02-21 | Renishaw Plc | A Movement Apparatus |
JP4906566B2 (en) * | 2007-04-09 | 2012-03-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Control target manual operation control system |
JP5873384B2 (en) * | 2012-04-26 | 2016-03-01 | シグマテック株式会社 | Table positioning device |
JP2014021254A (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Hirox Co Ltd | Method and device for focus adjustment in digital microscope provided with zoom lens |
JP2015127734A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | 株式会社ハイロックス | Observation device |
CN104635757B (en) * | 2014-12-09 | 2018-01-05 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | A kind of Laser Scanning Confocal Microscope pin hole position control method |
CN106033212B (en) * | 2015-03-10 | 2019-04-12 | 上银科技股份有限公司 | Electrical clip jaw system and its control method |
CN113932713A (en) * | 2018-09-10 | 2022-01-14 | 奥动新能源汽车科技有限公司 | Battery compartment positioning method and positioning system |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5848253A (en) * | 1981-09-14 | 1983-03-22 | Teac Co | Retrieving system for tape position of tape recorder |
JPS62106509A (en) * | 1985-11-05 | 1987-05-18 | Canon Inc | Positioning device |
JP2518885B2 (en) * | 1988-02-05 | 1996-07-31 | シャープ株式会社 | Access control method |
JPH09293771A (en) * | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Canon Inc | Movement control method |
JP4580613B2 (en) * | 2001-07-25 | 2010-11-17 | オリンパス株式会社 | Origin detection method for electric stage for microscope |
-
2004
- 2004-03-17 JP JP2004075458A patent/JP3959071B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-03-16 CN CNB2005100558216A patent/CN100365464C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210108875A (en) * | 2020-02-25 | 2021-09-03 | 파스포드 테크놀로지 주식회사 | Motor control apparatus, die bonding apparatus, and manufacturing method of semiconductor apparatus |
KR102488379B1 (en) * | 2020-02-25 | 2023-01-18 | 파스포드 테크놀로지 주식회사 | Motor control apparatus, die bonding apparatus, and manufacturing method of semiconductor apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1670562A (en) | 2005-09-21 |
CN100365464C (en) | 2008-01-30 |
JP2005266985A (en) | 2005-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3959071B2 (en) | Positioning device | |
JP4824080B2 (en) | Synchronous control system | |
US20060187562A1 (en) | Optical zoom system | |
JPWO2007099626A1 (en) | Torque measuring device | |
WO2006030664A1 (en) | Noncontact method for measuring pitch of gear teeth and screw | |
JP5645489B2 (en) | Control device and adjustment method of vibration actuator using a plurality of vibrators, vibration actuator, lens unit using the same, and optical apparatus | |
TWI571621B (en) | Method and system for detecting gear backlash value | |
JP6482002B2 (en) | Stage device and microscope system | |
CN106257096B (en) | The steel rope gearing system and its adjusting apparatus of three-dimensional printer | |
JP5304570B2 (en) | Linear motor position detection system | |
JP3240845B2 (en) | Optical element position detecting device in lens device | |
JP4989063B2 (en) | POSITION CONTROL DEVICE AND OPTICAL DEVICE USING THE SAME | |
JP2005218158A (en) | Piezoelectric actuator and control system using the same | |
KR20170010976A (en) | An encoder built in a Voice coil motor | |
US10948706B2 (en) | Stage apparatus, method of controlling stage apparatus, and microscope system | |
JP5463681B2 (en) | Lens barrel and camera | |
JPH01319717A (en) | Lens position controller for optical apparatus | |
JPH01307710A (en) | Lens position controller for optical equipment | |
JP4703062B2 (en) | Scale inspection equipment | |
JP2004012492A (en) | Lens driving system | |
JP2009156597A (en) | Dynamic coordinate value display system | |
JPH04253014A (en) | Focus driving device | |
JP3330003B2 (en) | Electronic equipment adjustment device | |
JP2002082018A (en) | Method and device for measuring refractive index distribution of preform for optical fiber | |
JPH04190208A (en) | Automatic focusing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060904 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20061013 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20061120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061128 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070424 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070511 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |