JPH04137104A - 精密位置決めテーブル用超低速駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は精密位置決めテーブル用超低速駆動装置に係わ
り、特に目標パルス送出間隔を補正できる精密位置決め
テーブル用超低速駆動装置に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来の
精密位置決めテーブル用超低速駆動装置は精密位置決め
テーブルを例えば１秒間に数μｍの超低速で駆動させる
場合、精密位置決めテーブルと電磁系制御要素の間の回
転モータ等へ機械要素を介在させた間接ドライブでは機
械要素のポールネジピッチを細くするとか、モータに低
速機構を導入するとかの方法で対処している。

しかし、精密位置決めテーブルを直流リニアモータ等を
用いたダイレクトドライブ方式で駆動すると機械要素に
よる低速機構を用いることができないので電磁制御要素
を構成するサーボコントローラで直接精密位置決めテー
ブルを制御しなければならない。

一般にサーボコントローラは目標パルスを発生する目標
パルス発生手段と目標パルスを入力されるサーボ機構、
サーボ機構で駆動される精密位置決めテーブル及び精密
位置決めテーブルの運動位置を検出するレーザ干渉計や
光リニアエンコーダ等で構成された位置センサで構成さ
れ、位置センサで得た情報をサーボ機構にフィードバッ
クする閉ループで動作の安定化を計っている。ここで、
１秒間に５０μｍの超低速の目標パルスをサーボ機構に
送出するにはパルスを生成し、生成された目標パルスを
始点から終点に至る目標トラベルに対し、何個必要であ
るかをＣＰＵで計算する。−般に目標パルスは、水晶発
振器等で発振したクロックパルスをＣＰＵに設けたソフ
ト的なカウンタ又はフリップフロップで構成された半導
体の分周器で分周するので、極めて正確な間隔で所望の
パルス列が得られる。

しかしながら、この一定間隔の目標パルス列で精密位置
決めテーブルを駆動すると目標トラベルが目標パルス列
に対して整数倍でないときは所望の分解能が得られない
難点がある。

また、目標トラベルから１秒当りの目標パルス数をＣＰ
Ｕで演算して一定間隔の目標パルス列を生成する方法も
あるが、複雑なプログラムを実行する必要があり、ＣＰ
Ｕの負担がかかり処理速度が低下する難点がある。

［発明の目的］ 本発明は上述した難点に鑑みなされたもので、簡単な論
理で速度の安定性が向上し、精度の高い精密位置決めテ
ーブルの制御ができる精密位置決めテーブル用超低速駆
動装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため本発明による精密位置決めテ
ーブル用超低速駆動装置は、目標パルス発生手段と、目
標パルス発生手段で発生した目標パルスで駆動されるサ
ーボ機構と、サーボ機構により駆動される駆動量をサー
ボ機構にフィードバックするテーブルと、目標パルス発
生手段から出力される第１回目の目標パルスを発生した
後でＫ・ｉ（ここに、■は目標区間のサンプリング数、
ｉは現在区間、ｐは目標パルス発生数、Ｋはｉが増加す
ると増加し、目標パルス発生で初期値Ｏとなるカウンタ
ーの数値）が成立するとき順次第２回目以降の目標パル
スを目標パルス発生手段から発生させる目標パルス発生
間隔指定手段とで構成する。

［実施例コ 以下、本発明による精密位置決めテーブル用超低速駆動
装置の一実施例を第１図〜第４図に従って詳述する。

本発明による精密位置決めテーブル用超低速駆動装置は
第１図に示すように、ＣＰＵ　（図示せず）から目標値
ＤＶを入力される目標パルス発生手段２と、目標パルス
発生手段２から位置目標パルスＰを入力されるサーボ機
構３と、テーブルドライバ４とからなる位置決めテーブ
ル駆動ステージ１、テーブル５、テーブル５の位置をセ
ンサする位置センサ６ａ、６ｂ、サーボ機構３へフィー
ドバック信号を送出するフィードバック信号送出回路７
及び目標パルス発生間隔指定回路８で構成される。

このうちサーボ機構３、テーブルドライバ４及びテーブ
ル５は機械要素で、テーブルドライバ４はリニヤモータ
等の電磁運動変換要素である。位置センサ６ａ、６ｂは
例えばレーザ干渉器や光リニアエンコーダ等の精密位置
センサで構成され、その分解能は０．５〜１μｍ程度で
ある。

目標パルス送出間隔指定回路８は目標パルスＣＰＵ９、
目標パルス記憶回路１０、目標パルス指定インターフェ
ース１４で構成され、端子８ａ。

８ｂに接続されたケーブルレシーバ１２．１２及びデー
タバス１１を介して目標値と位置情報が入力される。ま
た、目標パルス発生手段２からサーボ機構へ送出する位
置目標パルスＰの間隔を指定する間隔指定パルスＰ。が
ケーブルドライバ１３、目標パルス指定インターフェー
ス１４、端子８Ｃを介して目標パルス発生手段２へ送出
される。

目標パルス記憶回路１０には第２図に示す目標パルス指
定プログラムＩＮＤＥＸＣと第３図に示すレジスタメモ
リＲＥＧが設けられる。

第２図に示す目標パルス指定プログラムＩＮＤＥＸＣは
第３図に示す１ワードがＯ〜３１ビット構成のレジスタ
メモリＲＥＧを使用してシーケンスを実行する。

レジスタメモリＲＥＧの０〜７ビツトは位置目標パルス
数しジスタＰＲ，８〜１５ビットは補間数レジスタＩＲ
，１６〜２３ビットは現在区間レジスタｉＲ，２４〜２
７ビツトは目標パルス発生時にＯ復帰するＯ復帰レジス
タＫＲでそれぞれ８ビツト、８ビツト、８ビツト、４ビ
ツトの計数容量を持っている。

第２図に示す目標パルス指定プログラムＩＮＤＥＸＣが
実行されると初期設定サブルーチンＦ１で位置目標パル
ス数Ｐが位置目標パルス数レジスタＰＲへ、目標区間の
サンプリング数に相当する補間数Ｉが補間数レジスタＩ
Ｒへそれぞれ蓄積され、現在区間レジスタｉＲと、Ｏ復
帰レジスタＫＲの数値はそれぞれ０に設定される。

初期設定サブルーチンＦ、で初期設定が終ると判断ボッ
クスＦ２で現在区間レジスタｉＲの数値がＯであるか否
かが判断され、０と判断されると指定パルス送出サブル
ーチンＦ１ｏにフローする。

指定パルス送出サブルーチンＦ、。が実行されると間隔
指定パルスＰ。が目標パルス指定インターフェース１４
から目標パルス発生手段２へ送出される。目標パルス発
生手段２は間隔指定パルスＰ０を入力されると、第１回
目の位置目標パルスＰをサーボ機構３へ送出する。第１
回目の位置目標パルスＰが送出されると、処理Ｆｉｌで
位置目標パルスレジスタＰＲから１が減算され、同時に
目標パルス発生時にＯ復帰するＯ復帰レジスタＫＲの数
値がＯに設定され、処理ＦＩ２で現在Ｏの現在区間レジ
スタｉＲに１が加算され、現在区間レジスタｉＲの数値
は１となる。前述の判断ボックスＦ２、指定パルス送出
サブルーチンＦ１゜、処理Ｆｉｌ、Ｆ１２のフローで第
１回目の位置目標パルスＰが発生したことになる。

つぎに、処理ＦＩ２から判断ボックスＦ３ヘフローし、
判断ボックスＦ３で現在区間レジスタｉＲの数値と補間
数レジスタＩＲの数値の大、小が比較され、現在区間レ
ジスタｉＲの数値が補間数レジスタＩＲの数値より小さ
いときは判断ボックスＦ６ヘフローし、ＮＯのときは処
理Ｆ４のＥＮＤとなる。

つぎに、前述の判断ボックスＦ３から判断ボックスＦ５
にフローし、判断ボックスＦ、で位置目標パルス数レジ
スタＰＲの数値が０であるか否かが判断される。位置目
標パルス数レジスタＰＲの数値は指定パルス送出サブル
ーチンＦ１゜で第１回目の間隔指定パルスＰ０が送出さ
れた直後の処理Ｆｉｌで位置目標パルス数Ｐから１を減
算されただけであるから初期設定サブルーチンＦ１で設
定された位置目標パルス数Ｐの数値を例えば６とすれば
判断ボックスＦ、で位置目標パルス数レジスタＰＲの数
値がＯでないと判断され、処理Ｆ６、Ｆ７、Ｆ、が実行
される。処理Ｆ６ではＯ復帰レジスタＫＲに１が加算さ
れ、処理Ｆ７では補間数レジスタＩＲの数値から現在区
間レジスタｉＲの数値が減算され、減算結果が演算レジ
スタＲ１に蓄積される。ここで、補間数レジスタＩＲの
数値を１２とすれば現在区間レジスタｉＲの数値は処理
Ｆ１２で０から１となっているので演算レジスタＲ２の
数値は１１である。また、処理Ｆ８では位置目標パルス
数レジスタＰＲの数値と０復帰レジスタＫＲの数値を乗
算し、乗算した結果を演算レジスタＲ２へ蓄積する。０
復帰レジスタＫＲの数値は処理Ｆ６でＯから１となって
いるので、処理Ｆ８の乗算は第１回目の間隔指定パルス
Ｐ０が指定パルス送出サブルーチンＦ、。で送出された
直後の処理Ｆｉｌの減算６−１＝５に１を乗算すること
になり５×１＝５の乗算結果か演算レジスタＲ２へ蓄積
される。

判断ボックスＦ、で演算レジスタＲ１とＲ２の数値が判
断され、判断の結果、演算レジスタＲ８の数値１１の方
が演算レジスタＲ２の数値５より大キイので処理Ｆ１□
が実行される。このフローでは指定パルス送出サブルー
チンＦ、。が実行されないので処理Ｆ１２で現在区間レ
ジスタｉＲの数値が１から２となり、更にＯ復帰レジス
タＫＲの数値は処理Ｆ６で１から２と変化する。このた
め、再度処理Ｆ６、Ｆ７、Ｆ、が実行されると、補間数
レジスタＩＲの数値１１から現在区間レジスタｉＲの数
値１が減算される。この減算により演算レジスタＲ１の
数値は１０となる。一方演算レジスタＲ２の数値は処理
Ｆ８の乗算により５Ｘ２＝１０となっているので判断ボ
ックスＦ、から指定パルス送出サブルーチンＦ、。ヘフ
ローし、第２回目の位置目標パルスＰが目標パルス発生
手段２からサーボ機構３へ送出される。

このようにして判断ボックスＦ３で補間数レジスタＩＲ
の数値が現在区間レジスタｉＲの数値より大きい間は順
次位置目標パルスＰを発生し、小さくなった処でＦ４の
終りに遷移する。

［発明の作用コ 上記構成の精密位置決めテーブル用超低速駆動装置で、
目標パルス指定プログラムＩＮＤＥＸＣの初期設定サブ
ルーチンＦ、で位置目標パルスＰの数値を６、補間数■
を１２とすれば位置目標パルス数レジスタＰＲの数値は
指定パルス送出サブルーチンＦ１゜が実行される第１回
目の位置目標パルスＰの発生で６から５に変化する。こ
の位置目標パルスＰの数値は現在区間レジスタｉＲの数
値０．１．２・・・・・・１１までをＯフェイズ、１フ
エイスとすればＯ〜１１フェイズまでの間で「６．５．
５．４．４．３．３．２．２．１．１、Ｏ」と遷移し、
位置目標パルスＰの発生周期は「１．０．１．０，１．
０．１．０．１．０．１．０」となる。この位置目標パ
ルスＰの発生周期の１では判断ボックスＦ、かＹＥＳ、
ＯではＮｏにフローする。なお、この位置目標パルスＰ
の発生周期に対応した０復帰レジスタＫＲの数値は「０
．１．２．１．２．１．２．１．２．１．２」となる。

初期設定サブルーチンＦ、で位置目標パルスＰの数値を
５、補間数１を７に設定すれば、現在区間レジスタｉＲ
のＯフェイズから６フエイズまでの間の位置目標パルス
Ｐの数値は「５．４．４．３．３．２．１」と遷移し、
位置目標パルスＰの発生周期は「１．０，１．０，１，
１．１」となる。この位置目標パルスＰの発生周期に対
応した０復帰レジスタＫＲの数値は「０．１．２．１．
２．１．１」となる。

位置目標パルスＰの数値を５、補間数■を３２とすれば
、フェイズ０〜３２の間で、フェイズＯで第１、フェイ
ズ７で第２、フェイズ１４で第３、フェイズ２１で第４
、フェイズ２８で第５の位置目標パルスＰを発生する。

このときの０復帰レジスタの数値は１〜７に変化し、７
のときに判断ボックスＦ、、指定パルス送出サブルーチ
ンＦ、。、処理Ｆｌｌに遷移する。

従来の直流リニアモータ等を用いた精密位置決めテーブ
ルを速度５０μｍ／Ｓで駆動すると第５図に示すように
速度か安定しないが、本発明による精密位置決めテーブ
ル用超低速駆動装置では第４図に示すように、速度の安
定性が格段に向上している。

以上の実施例における位置目標パルス数しジスタＰＲ，
補間数レジスタＩＲ，現在区間レジスタｉＲ，Ｏ復帰レ
ジスタＫＲはフリップフロップ等の布線論理で構成して
もよい。また、第１回目の位置目標パルスＰは１発パル
ス発生回路等を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明による精密
位置決めテーブル用超低速駆動装置は、目標パルス発生
手段と、目標パルス発生手段で発生した目標パルスで駆
動されるサーボ機構と、サーボ機構により駆動される駆
動量をサーボ機構にフィードバックするテーブルと、目
標パルス発生手段から出力される第１回目の目標パルス
を発生した後でに−ｉ（ここに、■は目標区間のサンプ
リング数、ｉは現在区間、ｐは目標パルス発生数、Ｋｃ
；！ｉか増加すると増加し、目標パルス発生で初期値Ｏ
となるカウンターの数値）が成立するとき順次第２回目
以降の目標パルスを目標パルス発生手段から発生させる
目標パルス発生間隔指定手段とで構成されているので、
簡単な論理で速度の安定性が向上し、従来に比べ高い精
度が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による精密位置決めテーブル用超低速駆
動装置の一実施例を示すブロック図、第２図は本発明に
よる精密位置決めテーブル用超低速駆動装置の目標パル
ス指定プログラムのフローチャート、第３図は第２図の
目標パルス指定プログラムに用いるレジスタメモリの構
成図、第４図は本発明による精密位置決めテーブル用超
低速駆動装置の特性図、第５図は従来の精密位置決めテ
ーブル用超低速駆動装置の特性図である。 ・・・・・・目標パルス発生手段 ・・・・・・サーボ機構 ・・・・・・テーブル ・・・・・・目標パルス発生間隔指定回路（目標パルス
発生間隔指定手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 目標パルス発生手段と、前記目標パルス発生手段で発生
   した目標パルスで駆動されるサーボ機構と、前記サーボ
   機構により駆動される駆動量を前記サーボ機構にフィー
   ドバックするテーブルと、前記目標パルス発生手段から
   出力される第１回目の目標パルスを発生した後でＫ・ｐ
   ≧Ｉ−ｉ（ここに、Ｉは目標区間のサンプリング数、ｉ
   は現在区間、ｐは目標パルス発生数、Ｋはｉが増加する
   と増加し、目標パルス発生で初期値０となるカウンター
   の数値）が成立するとき順次第２回目以降の目標パルス
   を前記目標パルス発生手段から発生させる目標パルス発
   生間隔指定手段とを備えたことを特徴とする精密位置決
   めテーブル用超低速駆動装置。