JP4348620B2 - XY stage - Google Patents

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Description

本発明は、X軸モータ及びY軸モータへ供給する交流電流によりスライダをX軸方向又はY軸方向に移動制御し、前記X軸及びY軸位置に対応した前記交流電流の転流位相角に基づいて算出されるコギング補正信号により、前記スライダに発生するコギング推力によるリップルを抑制するXYステージに関する。   The present invention controls the movement of the slider in the X-axis direction or the Y-axis direction by an AC current supplied to the X-axis motor and the Y-axis motor, and sets the AC current commutation phase angle corresponding to the X-axis and Y-axis positions. The present invention relates to an XY stage that suppresses a ripple caused by a cogging thrust generated in the slider by a cogging correction signal calculated based thereon.

格子プラテンと、その上面をX軸方向及びY軸方向にスライドして位置制御されるスライダを有するXYステージの構造及びZ軸まわりの回転を抑制する技術については、特許文献1及び2に詳細に開示されている。   Patent Documents 1 and 2 detail the structure of an XY stage having a grating platen and a slider whose position is controlled by sliding the upper surface of the grating platen in the X-axis direction and the Y-axis direction and the technology for suppressing rotation around the Z-axis. It is disclosed.

特開2000−65970号公報JP 2000-65970 A

特開2001−125648号公報JP 2001-125648 A

従来より、X軸及びY軸位置に対応した交流電流の転流位相角に基づいて算出されるコギング補正信号により、スライダに発生するコギング推力によるリップルを抑制するリップル抑制手段を有するXYステージ位置制御系がある。図3はこのようなXYステージ位置制御系を示した図である。図3ではX軸について機能ブロックを示している。   Conventionally, an XY stage position control having ripple suppression means for suppressing ripples caused by cogging thrust generated in the slider by a cogging correction signal calculated based on the commutation phase angle of the alternating current corresponding to the X-axis and Y-axis positions. There is a system. FIG. 3 shows such an XY stage position control system. FIG. 3 shows functional blocks for the X axis.

図3で、1はスライダであり、対角に配置されたX軸モータ11及び12並びにY軸モータ13及び14を有する。Y軸モータ13及び14は直列接続されてもっぱらY軸の移動制御が行われるが、X軸モータ11及び12は個別に操作され、X軸の移動制御とZ軸まわりの回転(ヨーイング)を抑制する制御を行う。   In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a slider having X-axis motors 11 and 12 and Y-axis motors 13 and 14 arranged diagonally. The Y-axis motors 13 and 14 are connected in series to control the Y-axis movement, but the X-axis motors 11 and 12 are individually operated to suppress the X-axis movement control and the rotation (yawing) around the Z-axis. Control.

2は位置センサであり、格子プラテン上のスライダ1のX位置,Y位置,Z軸まわりの回転角度θを検出する。位置センサの具体的な構成については、光の干渉を用いたセンサの例が特許文献1に詳細が開示されているので内容説明を省略する。   Reference numeral 2 denotes a position sensor which detects the X position, Y position, and rotation angle θ around the Z axis of the slider 1 on the lattice platen. The specific configuration of the position sensor is not described in detail because an example of a sensor using light interference is disclosed in Patent Document 1 in detail.

3は速度変換器であり、X軸の位置検出値Pfxの信号成分よりスライダ1の速度を演算し、速度検出値Vfxを算出する。この速度変換器についても特許文献1に詳細が開示されており、内容説明を省略する。   A speed converter 3 calculates the speed of the slider 1 from the signal component of the X-axis position detection value Pfx, and calculates the speed detection value Vfx. Details of this speed converter are also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707, and description thereof is omitted.

4は位置制御部であり、位置指令値Psxと位置検出値Pfxの偏差を演算処理して速度指令値Vsxを出力する。5は速度制御部であり、速度指令値Vsxと速度検出値Vfxの偏差evxを演算処理して推力指令値Fdxを出力する。   Reference numeral 4 denotes a position control unit which calculates the deviation between the position command value Psx and the position detection value Pfx and outputs a speed command value Vsx. A speed control unit 5 calculates a deviation evx between the speed command value Vsx and the speed detection value Vfx and outputs a thrust command value Fdx.

6は推力発生部であり、推力指令値Fdxとこの指令値に加算手段7で加算される後述のリップル抑制手段8からのコギング補正信号Fexを入力し、スライダ1のX軸モータ及びY軸モータに交流電流を供給し、X軸方向の推力Fxを発生させる。この推力発生部についても特許文献1に詳細が開示されているので、内容説明を省略する。   Reference numeral 6 denotes a thrust generator, which inputs a thrust command value Fdx and a cogging correction signal Fex from a ripple suppression means 8 (described later) that is added to the command value by an adding means 7 to input an X-axis motor and a Y-axis motor of the slider 1. Is supplied with an alternating current to generate a thrust Fx in the X-axis direction. Since details of this thrust generation unit are also disclosed in Patent Document 1, description thereof will be omitted.

スライダ1に設けられたX軸モータ及びY軸モータは、磁性体で形成される格子プラテンの溝に対向する複数のコアに交流電流を供給して格子プラテンとの間に推力を発生させる、いわゆるハイブリッド型面モータが応答性やコスト面で有利であり採用される場合が多い。   The X-axis motor and the Y-axis motor provided on the slider 1 are so-called that generates an thrust between the grid platen by supplying an alternating current to a plurality of cores opposed to the grooves of the grid platen formed of a magnetic material. Hybrid surface motors are advantageous in terms of responsiveness and cost and are often used.

ハイブリッド型面モータの欠点として、モータの歯ピッチ毎、すなわちモータに供給される交流電流の転流周期と同期して発生するコギング推力Frxによりスライダ1の位置制御にリップルが重畳する問題がある。これが位置制御の精度を低下させる要因の一つとなっている。   As a drawback of the hybrid type surface motor, there is a problem that a ripple is superimposed on the position control of the slider 1 by the cogging thrust Frx generated at every tooth pitch of the motor, that is, in synchronization with the commutation cycle of the alternating current supplied to the motor. This is one of the factors that reduce the accuracy of position control.

点線のブロック8は従来技術によるリップル抑制手段であり、コギング推力と同一振幅で逆位相のコギング補正信号Fexを算出し、加算手段7で推力指令値Fdxに加算することでコギング推力Frxの発生を抑制する。   A dotted line block 8 is a ripple suppression means according to the prior art, which calculates a cogging correction signal Fex having the same amplitude as the cogging thrust and an antiphase, and adding it to the thrust command value Fdx by the adding means 7, thereby generating the cogging thrust Frx. Suppress.

リップル抑制手段8において、81は転流位相検出手段であり、X軸については、位置検出値Pfxより得られる位置X及びX軸モータのコアピッチPより、転流位相角φは割り算の余りを演算するmod関数により、
φ=mod(X,P)
で算出される。
In the ripple suppression means 8, 81 is a commutation phase detection means. For the X axis, the commutation phase angle φ is calculated by calculating the remainder of the division from the position X obtained from the position detection value Pfx and the core pitch P of the X axis motor. By the mod function to
φ = mod (X, P)
Is calculated by

82は1次正弦波発生手段であり、転流位相角φを入力してsin(φ)を生成する。83は2次正弦波発生手段であり、転流位相角φを入力してsin(2φ)を生成する。必要に応じて3次,4次…n次正弦波発生手段を設けることが可能である。   82 is a primary sine wave generating means, which inputs a commutation phase angle φ and generates sin (φ). Reference numeral 83 denotes a secondary sine wave generating means that inputs a commutation phase angle φ and generates sin (2φ). It is possible to provide third-order, fourth-order... N-th order sine wave generating means as required.

84は定数保持手段であり、1次正弦波演算のための転流位相角φに加算する定数a1を保持する。84は同じく定数保持手段であり、2次正弦波演算のための転流位相角φに加算する定数a2を保持する。これら定数保持手段の保持値は、あらかじめエンジニアリングにより適当な値を設定しておく。   A constant holding means 84 holds a constant a1 added to the commutation phase angle φ for the primary sine wave calculation. 84 is also a constant holding means for holding a constant a2 to be added to the commutation phase angle φ for the secondary sine wave calculation. As the holding values of these constant holding means, appropriate values are set in advance by engineering.

86は定数保持手段であり、1次正弦波発生手段82の出力に乗算する係数k1を保持する。87は同じく定数保持手段であり、2次正弦波発生手段83の出力に乗算する係数k2を保持する。これら定数保持手段の保持値はあらかじめエンジニアリングにより適当な値を設定しておく。   A constant holding means 86 holds a coefficient k1 for multiplying the output of the primary sine wave generating means 82. 87 is also a constant holding means for holding a coefficient k2 for multiplying the output of the secondary sine wave generating means 83. The values held by these constant holding means are set to appropriate values by engineering in advance.

88は加算手段であり、係数k1,k2が乗算された1次正弦波発生手段82の出力と2次正弦波発生手段83の出力を加算し、コギングによるリップル抑制のためのコギング補正信号Fexを生成して速度制御部5の推力指令値Fdxに加算する。コギング補正信号Fexは、コギングにより発生する外乱推力と同一振幅で逆位相の信号である。   Reference numeral 88 denotes an adding means, which adds the output of the primary sine wave generating means 82 multiplied by the coefficients k1 and k2 and the output of the secondary sine wave generating means 83 to obtain a cogging correction signal Fex for suppressing ripples due to cogging. It is generated and added to the thrust command value Fdx of the speed control unit 5. The cogging correction signal Fex is a signal having the same amplitude and opposite phase as the disturbance thrust generated by cogging.

以上、X軸の位置制御系及びリップル抑制手段について説明したが、Y軸及びZ軸まわり(θ軸)の回転抑制制御も同様な位置制御系が構築され、各軸にコギング推力を補正するリップル抑制手段を備えている。   The X-axis position control system and the ripple suppression means have been described above. However, the same position control system is constructed for the rotation suppression control around the Y-axis and the Z-axis (θ-axis), and the ripple for correcting the cogging thrust on each axis Suppression means is provided.

従来のリップル抑制手段では、コギング補正信号を算出する処理において転流位相角φに加算する定数a1,a2及び1次正弦波発生手段82の出力と2次正弦波発生手段83の出力に乗算する定数k1,k2はあらかじめエンジニアリングにより設定される固定値である。   In the conventional ripple suppression means, the constants a1 and a2 added to the commutation phase angle φ and the output of the primary sine wave generation means 82 and the output of the secondary sine wave generation means 83 are multiplied in the process of calculating the cogging correction signal. The constants k1 and k2 are fixed values set in advance by engineering.

しかしながらコギング推力は、スライダの速度や方向により変化するので、位置に基づく固定的な定数を用いた演算処理では最適なコギング補正信号を得るのが困難であり、補正が十分にかからないためにリップル抑制効果には限界がある。
また、格子プラテン上を移動するXYステージにおいては、Y軸方向への移動時に発生するコギング推力は、Y軸方向だけでなくX軸及びZ軸まわり(θ軸)の回転方向にも分力が存在し、各軸ごとの補正ではリップル抑制を行うことができない。
However, since the cogging thrust varies depending on the speed and direction of the slider, it is difficult to obtain an optimal cogging correction signal by using a fixed constant based on the position, and the ripple is suppressed because correction is not sufficient. The effect is limited.
In addition, in the XY stage that moves on the grating platen, the cogging thrust generated when moving in the Y-axis direction has a component force not only in the Y-axis direction but also in the rotation direction around the X-axis and Z-axis (θ-axis). It exists, and ripple suppression cannot be performed by correction for each axis.

従って本発明が解決しようとする課題は、スライダの速度を反映したコギング補正ができるとともに、他軸への干渉を含めた十分なコギング補正結果が得られるXYステージを実現することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to realize an XY stage that can perform cogging correction reflecting the speed of the slider and obtain a sufficient cogging correction result including interference with other axes.

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
(1)X軸モータ及びY軸モータへ供給する交流電流によりスライダをX軸方向又はY軸方向に移動制御し、前記X軸及びY軸位置に対応した前記交流電流の転流位相角に基づいて算出されるコギング補正信号により、前記スライダに発生するコギング推力によるリップルを抑制するXYステージにおいて、
前記スライダの速度に対応した定数を保持するテーブルで構成されていて、前記スライダの速度に応じて前記転流位相角又は前記コギング補正信号の少なくともいずれかの定数を変更する定数設定手段と、
前記スライダへの推力指令値と前記スライダの推力検出値との差分情報に基づいて、前記定数設定手段からの定数を変更する定数修正手段と、
を備えたことを特徴とするXYステージ。
In order to achieve such an object, the configuration of the present invention is as follows.
(1) Based on the commutation phase angle of the alternating current corresponding to the X-axis and Y-axis positions, the slider is moved and controlled in the X-axis direction or the Y-axis direction by the alternating current supplied to the X-axis motor and the Y-axis motor. In the XY stage for suppressing the ripple due to the cogging thrust generated in the slider by the cogging correction signal calculated as follows:
A constant setting unit configured to hold a constant corresponding to the speed of the slider, and to change at least one of the commutation phase angle and the cogging correction signal according to the speed of the slider ;
Constant correction means for changing a constant from the constant setting means based on difference information between a thrust command value to the slider and a thrust detection value of the slider;
An XY stage characterized by comprising:

(2)前記定数修正手段の出力に基づいて前記定数設定手段の内容を修正する定数発生用パラメータ修正手段を備えたことを特徴とする(1)に記載のXYステージ。
(2) The XY stage according to (1) , further comprising constant generating parameter correcting means for correcting the content of the constant setting means based on the output of the constant correcting means.

(3)X軸モータ及びY軸モータへ供給する交流電流によりスライダをX軸方向又はY軸方向に移動制御し、前記X軸及びY軸位置に対応した前記交流電流の転流位相角に基づいて算出されるコギング補正信号により、前記スライダに発生するコギング推力によるリップルを抑制するXYステージにおいて、
前記X軸のコギング補正信号に対して前記Y軸の転流位相角に基づくコギング補正信号を加算すると共に、前記Y軸のコギング補正信号に対して前記X軸の転流位相角に基づくコギング補正信号を加算するリップル抑制手段を備え
前記リップル抑制手段は、
前記スライダの速度に対応した定数を保持するテーブルで構成されていて、前記スライダの速度に応じて前記転流位相角又は前記コギング補正信号の少なくともいずれかの定数を変更する定数設定手段と、
前記スライダへの推力指令値と前記スライダの推力検出値との差分情報に基づいて、前記定数設定手段からの定数を変更する定数修正手段と、
を有することを特徴とするXYステージ。
(3) The slider is moved and controlled in the X-axis direction or the Y-axis direction by an AC current supplied to the X-axis motor and the Y-axis motor, and based on the commutation phase angle of the AC current corresponding to the X-axis and Y-axis positions. In the XY stage for suppressing the ripple due to the cogging thrust generated in the slider by the cogging correction signal calculated by
A cogging correction signal based on the commutation phase angle of the Y axis is added to the cogging correction signal of the X axis, and a cogging correction based on the commutation phase angle of the X axis is added to the Y axis cogging correction signal. Ripple suppression means to add signals ,
The ripple suppression means is
A constant setting unit configured to hold a constant corresponding to the speed of the slider, and to change at least one of the commutation phase angle and the cogging correction signal according to the speed of the slider;
Constant correction means for changing a constant from the constant setting means based on difference information between a thrust command value to the slider and a thrust detection value of the slider;
XY stage characterized by having.

(4)Z軸まわりの回転を抑制するθ軸制御系のリップル抑制手段におけるコギング補正信号を、前記X軸の転流位相角及び前記Y軸の転流位相角より生成することを特徴とする(3)に記載のXYステージ。
(4) The cogging correction signal in the ripple suppression means of the θ-axis control system that suppresses rotation around the Z axis is generated from the commutation phase angle of the X axis and the commutation phase angle of the Y axis. The XY stage as described in (3) .

(5)前記定数修正手段の出力に基づいて前記定数設定手段の内容を修正する定数発生用パラメータ修正手段を備えたことを特徴とする(3)に記載のXYステージ。
(5) The XY stage according to (3) , further comprising constant generating parameter correcting means for correcting the contents of the constant setting means based on the output of the constant correcting means.

(6)前記コギング補正信号は、前記転流位相角に対する正弦波関数の演算及び余弦波関数の演算から算出することを特徴とする(1)乃至(5)のいずれかに記載のXYステージ。
(6) The XY stage according to any one of (1) to (5) , wherein the cogging correction signal is calculated from calculation of a sine wave function and cosine wave function with respect to the commutation phase angle.

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
(1)ハイブリッド型面モータの欠点であるコギング推力の影響を、スライダの速度要因まで補正することでリップルを最小限まで抑制し、スライダ移動中の位置指令値との偏差を最小限にすることができる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
(1) Minimize ripples by correcting the influence of cogging thrust, which is a drawback of hybrid type surface motors, to the speed factor of the slider to minimize deviation from the position command value during slider movement. Can do.

(2)これにより、スライダ移動中の精度が要求される精密スキャン型露光装置、精密塗布装置、精密・高速レーザー加工機に適用可能なXYステージを提供することが可能となる。 (2) This makes it possible to provide an XY stage that can be applied to a precision scanning exposure apparatus, precision coating apparatus, and precision / high-speed laser processing machine that require precision during slider movement.

(3)定数データの自己修正・作成機能により、製造工数の削減及び現場での再調整を容易に行うことが可能なXYステージを提供することが可能となる。 (3) The constant data self-correction / creation function can provide an XY stage that can easily reduce the number of manufacturing steps and perform readjustment on site.

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は本発明を適用したXYステージの一実施形態をX軸について示した機能ブロック図である。図3で説明した従来のXYステージと同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。   The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an X-axis of an embodiment of an XY stage to which the present invention is applied. The same elements as those in the conventional XY stage described with reference to FIG. Hereinafter, the characteristic part of the present invention will be described.

図1において、点線のブロック100は、本発明を適用したX軸のリップル抑制手段である。転流位相検出手段101、1次正弦波発生手段102、2次正弦波発生手段103、加算手段104の構成は、図3で説明した従来のXYステージにおける転流位相検出手段81、1次正弦波発生手段82、2次正弦波発生手段83、加算手段88の構成と同一である。   In FIG. 1, a dotted line block 100 is an X-axis ripple suppressing means to which the present invention is applied. The configuration of the commutation phase detection means 101, the primary sine wave generation means 102, the secondary sine wave generation means 103, and the addition means 104 is composed of the commutation phase detection means 81 and the primary sine in the conventional XY stage described with reference to FIG. The configuration of the wave generating means 82, the secondary sine wave generating means 83, and the adding means 88 is the same.

105は本発明の特徴部をなす定数設定手段であり、速度変換器3の速度検出値Vfxを入力して定数a1,a2及びk1,k2を速度Vfxに対応した最適値を演算して設定する。演算は適当なアルゴリズムによる関数演算でもよいが、適当な分解能で分割した速度検出値と最適定数を対応させたテーブルより定数を読み出す構成が一般的である。   Reference numeral 105 denotes constant setting means forming a characteristic part of the present invention, which inputs the speed detection value Vfx of the speed converter 3 and sets the constants a1, a2 and k1, k2 by calculating the optimum values corresponding to the speed Vfx. . The calculation may be a function calculation based on an appropriate algorithm, but a general configuration is such that constants are read from a table in which the speed detection values divided at an appropriate resolution are associated with optimum constants.

200はスライダ1に取り付けられた加速度センサ、300は推力変換手段であり、加速度センサ200の検出値に基づいてスライダ1に働いているコギング推力を含む推力推定値Faxを算出する。この推力推定値Faxと速度制御部5の推力指令値Fdxは減算されて、差分情報dxが算出される。   Reference numeral 200 denotes an acceleration sensor attached to the slider 1, and reference numeral 300 denotes thrust conversion means, which calculates a thrust estimation value Fax including cogging thrust acting on the slider 1 based on a detection value of the acceleration sensor 200. The thrust estimation value Fax and the thrust command value Fdx of the speed controller 5 are subtracted to calculate difference information dx.

106は1次正弦波に関する定数修正手段であり、差分情報dxと1次正弦波発生手段102の出力を入力し両者の振幅と位相を比較し、振幅誤差及び位相誤差に基づいて定数a1を修正する信号kp1及び定数k1を修正する信号kg1を生成し、夫々a1及びk1に加算する。   106 is a constant correction means for the primary sine wave, which receives the difference information dx and the output of the primary sine wave generation means 102, compares the amplitude and phase of both, and corrects the constant a1 based on the amplitude error and the phase error. A signal kg1 for correcting the signal kp1 and the constant k1 is generated and added to a1 and k1, respectively.

同様に、107は2次正弦波に関する定数修正手段であり、差分情報dxと2次正弦波発生手段103の出力を入力し両者の振幅と位相を比較し、振幅誤差及び位相誤差に基づいて定数a2を修正する信号kp2及び定数k2を修正する信号kg2を生成し、夫々a2及びk2に加算する。   Similarly, reference numeral 107 denotes constant correction means for the secondary sine wave. The difference information dx and the output of the secondary sine wave generation means 103 are input, the amplitude and phase of both are compared, and a constant is determined based on the amplitude error and the phase error. A signal kp2 for correcting a2 and a signal kg2 for correcting the constant k2 are generated and added to a2 and k2, respectively.

108は定数発生用パラメータ修正手段であり、定数修正手段106及び107の修正信号kp1,kg1及びkp2,kg2を入力し、定数設定手段における定数生成用のパラメータを修正し、定数a1,a2及びk1,k2を修正する。   Reference numeral 108 denotes constant generation parameter correction means, which inputs correction signals kp1, kg1, and kp2, kg2 of the constant correction means 106 and 107, corrects constant generation parameters in the constant setting means, and generates constants a1, a2, and k1. , K2 is corrected.

このように、スライダ1に働く推定推力Faxをフィードバックし、推力指令値Fdxとの差分情報dxにより次数毎に正弦波発生手段の振幅誤差、位相誤差を求めて定数設定値を修正するフィードバック制御により、コギング補正効果を更に高めることができる。   In this way, the estimated thrust Fax acting on the slider 1 is fed back, the amplitude error and phase error of the sine wave generating means is obtained for each order from the difference information dx with the thrust command value Fdx, and feedback control is performed to correct the constant set value. The cogging correction effect can be further enhanced.

フィードバック制御後の修正信号kp1,kg1及びkp2,kg2と設定定数a1,a2及びk1,k2の差を参照して定数設定手段105の定数生成用のパラメータを修正することで、学習効果により精度の高い定数設定手段105にチューニングすることができる。   By correcting the constant generation parameters of the constant setting means 105 with reference to the difference between the correction signals kp1, kg1, and kp2, kg2 after the feedback control and the set constants a1, a2, k1, and k2, the accuracy of the learning effect can be improved. The high constant setting means 105 can be tuned.

以上、X軸に本発明のリップル抑制手段を適用した実施形態を説明したが、Y軸及びθ軸についても同様なリップル抑制手段を備えることで、各軸のコギング推力によるリップルを効果的に抑制することができる。   As described above, the embodiment in which the ripple suppression unit of the present invention is applied to the X axis has been described, but ripples due to cogging thrust of each axis are effectively suppressed by providing the same ripple suppression unit for the Y axis and the θ axis. can do.

以上説明した実施形態は、X軸,Y軸,θ軸の各軸におけるコギング推力によるリップル抑制手段の改善である。しかしながら、面モータを用いたXYステージでは、他の軸からの干渉があり、各軸に働くコギング推力は他の軸にも干渉するので、各軸単独では補正が完全ではない。   The embodiment described above is an improvement of the ripple suppressing means by the cogging thrust in each of the X axis, the Y axis, and the θ axis. However, in an XY stage using a surface motor, there is interference from other axes, and the cogging thrust acting on each axis also interferes with the other axes, so that each axis alone is not completely corrected.

図2は、他の軸のコギング補正信号に各軸のコギング補正信号を加算した本発明の他の実施形態を示す機能ブロック図である。鎖線の領域AはX軸制御系、BはY軸制御系、Cはθ軸制御系であり、各制御系よりスライダ1に対して推力Fx、Fy及びトルクTθが作用している。   FIG. 2 is a functional block diagram showing another embodiment of the present invention in which a cogging correction signal for each axis is added to a cogging correction signal for another axis. A chain line area A is an X-axis control system, B is a Y-axis control system, and C is a θ-axis control system, and thrusts Fx, Fy and torque Tθ are applied to the slider 1 from each control system.

X軸の推力Fxには、自軸のコギング推力Frxx及びY軸の干渉によるコギング推力Fryxが作用している。同様に、Y軸の推力Fyには、自軸のコギング推力Fryy及びX軸の干渉によるコギング推力Frxyが作用している。更に、θ軸のトルクTθには、X軸及びY軸の干渉によるコギング推力Trxθ及びTryθが作用している。   The cogging thrust Frxx of the own axis and the cogging thrust Fryx due to the interference of the Y axis act on the X-axis thrust Fx. Similarly, the cogging thrust Fryy of the own axis and the cogging thrust Frxy due to the interference of the X axis act on the thrust Fy of the Y axis. Further, cogging thrusts Trxθ and Tryθ due to interference between the X-axis and the Y-axis act on the torque Tθ on the θ-axis.

位置センサ2は、スライダ1のX軸位置検出値Pfx、Y軸位置検出値Pfy、θ軸位置Pfθを出力して各軸制御系に与えている。41,42,43は各軸制御系の位置制御部であり、各軸の位置指令値Psx,Psy,Psθと各軸の位置検出値Pfx,Pfy,Pfθの偏差を演算して速度指令値Vsx,Vsy,Vsθを出力する。   The position sensor 2 outputs an X-axis position detection value Pfx, a Y-axis position detection value Pfy, and a θ-axis position Pfθ of the slider 1 and gives them to each axis control system. Reference numerals 41, 42, and 43 denote position control units of the respective axis control systems, which calculate a deviation between the position command values Psx, Psy, and Psθ of each axis and the position detection values Pfx, Pfy, and Pfθ of each axis to calculate the speed command value Vsx. , Vsy, Vsθ are output.

各軸の速度変換機31,32,33の速度検出値Vfx,Vfy,Vfθと前記各軸の速度指令値Vsx,Vsy,Vsθの偏差evx,evy,evθは、各軸の速度制御部51,52,53で演算されX,Y軸の推力指令値Fdx,Fdy及びθ軸のトルク指令値Tdθを出力する。   Deviations evx, evy, evθ of speed detection values Vfx, Vfy, Vfθ of the speed converters 31, 32, 33 of the respective axes and speed command values Vsx, Vsy, Vsθ of the respective axes are the speed control units 51, The thrust command values Fdx and Fdy for the X and Y axes and the torque command value Tdθ for the θ axis are output at 52 and 53.

これら各軸の推力指令値は、各軸の加算手段71,72,73で各軸のリップル抑制手段からのコギング補正信号が加算されてX,Yの推力発生部61,62及びθ軸のトルク発生部63に入力され、推力Fx,Fy及びトルクTθに変換されてスライダ1に作用する。   The thrust command values for these axes are added to the cogging correction signals from the ripple suppression means for each axis by the addition means 71, 72, 73 for each axis, and the torques for the X and Y thrust generators 61, 62 and the θ axis are added. It is input to the generator 63 and converted into thrusts Fx, Fy and torque Tθ and acts on the slider 1.

点線のブロック400は、X軸のリップル抑制手段であり、自軸の転流位相検出手段401、自軸のコギング推力に対する補正値発生器402、Y軸からの干渉によるコギング推力に対する補正値発生器403、これら補正値発生器に対する定数保持手段404,405により構成されている。   A dotted block 400 is an X-axis ripple suppression unit, a self-axis commutation phase detection unit 401, a correction value generator 402 for the cogging thrust of the own axis, and a correction value generator for the cogging thrust due to interference from the Y-axis. 403, constant holding means 404 and 405 for these correction value generators.

点線のブロック500は、Y軸のリップル抑制手段であり、自軸の転流位相検出手段501、自軸のコギング推力に対する補正値発生器502、X軸からの干渉によるコギング推力に対する補正値発生器503、これら補正値発生器に対する定数保持手段504,505により構成されている。   A dotted block 500 is a Y-axis ripple suppression unit, a self-axis commutation phase detection unit 501, a correction value generator 502 for the cogging thrust of the own axis, and a correction value generator for the cogging thrust due to interference from the X axis. 503, constant holding means 504 and 505 for these correction value generators.

点線のブロック600は、θ軸のリップル抑制手段であり、X軸からの干渉によるコギング推力に対する補正値発生器601、Y軸からの干渉によるコギング推力に対する補正値発生器602、これら補正値発生器に対する定数保持手段603,604により構成されている。   A dotted line block 600 is a θ-axis ripple suppression means, a correction value generator 601 for cogging thrust due to interference from the X axis, a correction value generator 602 for cogging thrust due to interference from the Y axis, and these correction value generators. Constant holding means 603, 604 for

X軸の転流位相検出手段401の転流位相各出力φxは、自軸の補正値発生器402に出力されると共に、Y軸の補正値発生器503及びθ軸の補正値発生器601にも出力される。同様に、Y軸の転流位相検出手段501の転流位相各出力φyは、自軸の補正値発生器502に出力されると共に、X軸の補正値発生器403及びθ軸の補正値発生器602にも出力される。   The commutation phase outputs φx of the X-axis commutation phase detection means 401 are output to the correction value generator 402 for the own axis and to the correction value generator 503 for the Y axis and the correction value generator 601 for the θ axis. Is also output. Similarly, each commutation phase output φy of the Y-axis commutation phase detection means 501 is output to the self-axis correction value generator 502, the X-axis correction value generator 403, and the θ-axis correction value generation. Also output to the device 602.

X軸の補正値発生器402及び403のコギング補正値Fex及びFeyは加算されて加算手段71で推力指令値Fdxに加算される。同様に、Y軸の補正値発生器502及び503のコギング補正値Fey及びFexは加算されて加算手段72で推力指令値Fdyに加算される。同様に、θ軸の補正値発生器601及び602のコギング補正値Teθx及びTeθyは加算されて加算手段73でトルク指令値Tdθに加算される。   The cogging correction values Fex and Fey of the X-axis correction value generators 402 and 403 are added and added to the thrust command value Fdx by the adding means 71. Similarly, the cogging correction values Fey and Fex of the Y-axis correction value generators 502 and 503 are added and added by the adding means 72 to the thrust command value Fdy. Similarly, the cogging correction values Teθx and Teθy of the θ-axis correction value generators 601 and 602 are added and added to the torque command value Tdθ by the adding means 73.

図2の実施形態では、各軸のリップル抑制手段における定数保持手段は簡単のために単純なブロックで表されているが、この部分に図1で説明したスライダの速度を反映した定数設定手段や、差分情報dに基づく定数修正手段、定数発生用パラメータ修正手段を適用することができる。   In the embodiment of FIG. 2, the constant holding means in the ripple suppressing means for each axis is represented by a simple block for the sake of simplicity. However, the constant setting means reflecting the speed of the slider described in FIG. The constant correction means based on the difference information d and the constant generation parameter correction means can be applied.

以上説明した実施形態では、転流位相角φに基づいて高次の正弦波関数演算でコギング補正信号を算出したが、コギング補正信号を転流位相角φに対する正弦波関数の演算及び余弦波関数の演算から算出することも可能である。   In the embodiment described above, the cogging correction signal is calculated by high-order sine wave function calculation based on the commutation phase angle φ. However, the cogging correction signal is calculated by calculating the sine wave function and the cosine wave function with respect to the commutation phase angle φ. It is also possible to calculate from this calculation.

本発明を適用したXYステージの一実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Embodiment of the XY stage to which this invention is applied. 本発明の他の実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows other embodiment of this invention. 従来におけるXYステージ位置制御系の構成例を示した機能ブロック図である。It is the functional block diagram which showed the structural example of the conventional XY stage position control system.

符号の説明Explanation of symbols

1 スライダ
2 位置センサ
3 速度変換器
4 位置制御部
5 速度制御部
6 推力発生部
7 加算手段
100 リップル抑制手段
101 転流位相検出手段
102 1次正弦波発生手段
103 2次正弦波発生手段
104 加算手段
105 定数設定手段
106、107 定数修正手段
108 定数発生用パラメータ修正手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slider 2 Position sensor 3 Speed converter 4 Position control part 5 Speed control part 6 Thrust generation part 7 Addition means 100 Ripple suppression means 101 Commutation phase detection means 102 Primary sine wave generation means 103 Secondary sine wave generation means 104 Addition Means 105 Constant setting means 106, 107 Constant correcting means 108 Constant generating parameter correcting means

Claims (6)

X軸モータ及びY軸モータへ供給する交流電流によりスライダをX軸方向又はY軸方向に移動制御し、前記X軸及びY軸位置に対応した前記交流電流の転流位相角に基づいて算出されるコギング補正信号により、前記スライダに発生するコギング推力によるリップルを抑制するXYステージにおいて、
前記スライダの速度に対応した定数を保持するテーブルで構成されていて、前記スライダの速度に応じて前記転流位相角又は前記コギング補正信号の少なくともいずれかの定数を変更する定数設定手段と、
前記スライダへの推力指令値と前記スライダの推力検出値との差分情報に基づいて、前記定数設定手段からの定数を変更する定数修正手段と、
を備えたことを特徴とするXYステージ。
The slider is moved and controlled in the X-axis direction or Y-axis direction by AC current supplied to the X-axis motor and Y-axis motor, and is calculated based on the commutation phase angle of the AC current corresponding to the X-axis and Y-axis positions. In an XY stage that suppresses ripple due to cogging thrust generated in the slider by a cogging correction signal
A constant setting unit configured to hold a constant corresponding to the speed of the slider, and to change at least one of the commutation phase angle and the cogging correction signal according to the speed of the slider ;
Constant correction means for changing a constant from the constant setting means based on difference information between a thrust command value to the slider and a thrust detection value of the slider;
An XY stage characterized by comprising:
前記定数修正手段の出力に基づいて前記定数設定手段の内容を修正する定数発生用パラメータ修正手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のXYステージ。2. The XY stage according to claim 1, further comprising constant generating parameter correcting means for correcting contents of the constant setting means based on an output of the constant correcting means. X軸モータ及びY軸モータへ供給する交流電流によりスライダをX軸方向又はY軸方向に移動制御し、前記X軸及びY軸位置に対応した前記交流電流の転流位相角に基づいて算出されるコギング補正信号により、前記スライダに発生するコギング推力によるリップルを抑制するXYステージにおいて、The slider is moved and controlled in the X-axis direction or Y-axis direction by AC current supplied to the X-axis motor and Y-axis motor, and is calculated based on the commutation phase angle of the AC current corresponding to the X-axis and Y-axis positions. In an XY stage that suppresses ripple due to cogging thrust generated in the slider by a cogging correction signal
前記X軸のコギング補正信号に対して前記Y軸の転流位相角に基づくコギング補正信号を加算すると共に、前記Y軸のコギング補正信号に対して前記X軸の転流位相角に基づくコギング補正信号を加算するリップル抑制手段を備え、A cogging correction signal based on the commutation phase angle of the Y axis is added to the cogging correction signal of the X axis, and a cogging correction based on the commutation phase angle of the X axis is added to the Y axis cogging correction signal. Ripple suppression means to add signals,
前記リップル抑制手段は、The ripple suppression means is
前記スライダの速度に対応した定数を保持するテーブルで構成されていて、前記スライダの速度に応じて前記転流位相角又は前記コギング補正信号の少なくともいずれかの定数を変更する定数設定手段と、A constant setting unit configured to hold a constant corresponding to the speed of the slider, and to change at least one of the commutation phase angle and the cogging correction signal according to the speed of the slider;
前記スライダへの推力指令値と前記スライダの推力検出値との差分情報に基づいて、前記定数設定手段からの定数を変更する定数修正手段と、Constant correction means for changing a constant from the constant setting means based on difference information between a thrust command value to the slider and a thrust detection value of the slider;
を有することを特徴とするXYステージ。XY stage characterized by having.
Z軸まわりの回転を抑制するθ軸制御系のリップル抑制手段におけるコギング補正信号を、前記X軸の転流位相角及び前記Y軸の転流位相角より生成することを特徴とする請求項3に記載のXYステージ。4. The cogging correction signal in the ripple suppression means of the θ-axis control system that suppresses rotation about the Z axis is generated from the commutation phase angle of the X axis and the commutation phase angle of the Y axis. XY stage as described in. 前記定数修正手段の出力に基づいて前記定数設定手段の内容を修正する定数発生用パラメータ修正手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載のXYステージ。4. The XY stage according to claim 3, further comprising constant generating parameter correcting means for correcting the contents of the constant setting means based on the output of the constant correcting means. 前記コギング補正信号は、前記転流位相角に対する正弦波関数の演算及び余弦波関数の演算から算出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のXYステージ。6. The XY stage according to claim 1, wherein the cogging correction signal is calculated from a sine wave function calculation and a cosine wave function calculation with respect to the commutation phase angle.
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