JPS6132121A - 移動体の位置決め制御機構 - Google Patents
移動体の位置決め制御機構Info
- Publication number
- JPS6132121A JPS6132121A JP15370984A JP15370984A JPS6132121A JP S6132121 A JPS6132121 A JP S6132121A JP 15370984 A JP15370984 A JP 15370984A JP 15370984 A JP15370984 A JP 15370984A JP S6132121 A JPS6132121 A JP S6132121A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- speed
- stage
- positioning
- positioning control
- 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.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1445—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、移動体、たとえば半導体ウェーハ等を載置す
るＸＹステージの位置決め制御機構に関するものである
。
るＸＹステージの位置決め制御機構に関するものである
。
近年、上記ＸＹステージやあるいはロボットのように、
複雑な機構の位置決めを高速にしかも高精度に行う必要
性が強まっている。しかし、このような複雑々機構にあ
って従来のような簡単な制御方式では高速に制御できな
いものであった。そのため、複雑な機構を制御する方式
として、例えば、特開昭５７−７１２８１号公報に示さ
れるようなものが提案されている。それは、移動体の速
度、位置等の複数個の状態を検出し、定められた評価関
数を最小にするゲインでそれらの状態をフィードバック
する制御方式を採るものである。
複雑な機構の位置決めを高速にしかも高精度に行う必要
性が強まっている。しかし、このような複雑々機構にあ
って従来のような簡単な制御方式では高速に制御できな
いものであった。そのため、複雑な機構を制御する方式
として、例えば、特開昭５７−７１２８１号公報に示さ
れるようなものが提案されている。それは、移動体の速
度、位置等の複数個の状態を検出し、定められた評価関
数を最小にするゲインでそれらの状態をフィードバック
する制御方式を採るものである。
このような制御方式を第４図を用いて具体的に説明する
。同図は移動体としてＸＹステージを用いたときの位置
決め装置の例である。モータ１を駆動し、駆動軸２を回
転させることによ、ｂ、ｘｙステージ３を位置決めする
ようになっている。この際のステージ位置θＢ及びステ
ージ速度ωＢはステージ側検出器４によシ、また、モー
タ位置θＭ及びモータ速度ωｙはモータ側検出器５によ
シ、それぞれ検出している。これらの検出された４つの
状態Ｘは位置決め制御回路６にフィードバックされる。
。同図は移動体としてＸＹステージを用いたときの位置
決め装置の例である。モータ１を駆動し、駆動軸２を回
転させることによ、ｂ、ｘｙステージ３を位置決めする
ようになっている。この際のステージ位置θＢ及びステ
ージ速度ωＢはステージ側検出器４によシ、また、モー
タ位置θＭ及びモータ速度ωｙはモータ側検出器５によ
シ、それぞれ検出している。これらの検出された４つの
状態Ｘは位置決め制御回路６にフィードバックされる。
この位置決め制御回路６では、位置指令回路７から与え
られる位置指令θＳ”とフィードバックされた前記状態
Ｘとを用いて位置決め制御演算を行い、モータ１に入力
するモータ電流１、を決定している。
られる位置指令θＳ”とフィードバックされた前記状態
Ｘとを用いて位置決め制御演算を行い、モータ１に入力
するモータ電流１、を決定している。
ここで、位置決め制御回路６におけるフィードバックゲ
インＫｒ 、に２．Ｋｓ 、に４及びフィードフォワー
ドゲイ／ｇは定められた評価関数Ｊ１例えば、下記（１
）式 ％式％（１） ただし、ω：重み係数 の下で、公知の現代制御理論における最適制御問題から
決定される。評価関数Ｊを（１）式とした場合には、モ
ータ電流ｉ、を重み係数ωで制限しながら、位置指令と
ステージ位置との偏差θＳ″′−θＳを短時間にするた
めの最適な制御を行うことができる。
インＫｒ 、に２．Ｋｓ 、に４及びフィードフォワー
ドゲイ／ｇは定められた評価関数Ｊ１例えば、下記（１
）式 ％式％（１） ただし、ω：重み係数 の下で、公知の現代制御理論における最適制御問題から
決定される。評価関数Ｊを（１）式とした場合には、モ
ータ電流ｉ、を重み係数ωで制限しながら、位置指令と
ステージ位置との偏差θＳ″′−θＳを短時間にするた
めの最適な制御を行うことができる。
しかし、このような制御方式は基本的には位置制御に着
目したものである。しだがって、モータ又はステージの
最高速度が制限されている場合には、前記重み係数ωを
大きくすることによシ、モータ電流ｉ、を制限して、ス
テージ速度ωＳの最大値を抑えていた。このため、位置
制御系の応答は最高速度が制限されている場合には高く
できない欠点があった。
目したものである。しだがって、モータ又はステージの
最高速度が制限されている場合には、前記重み係数ωを
大きくすることによシ、モータ電流ｉ、を制限して、ス
テージ速度ωＳの最大値を抑えていた。このため、位置
制御系の応答は最高速度が制限されている場合には高く
できない欠点があった。
本発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたもの
であり、モータの最高速度が制限されていたとしても短
時間で位置決めを達成することのできる位置決め制御機
構を提供するにある。
であり、モータの最高速度が制限されていたとしても短
時間で位置決めを達成することのできる位置決め制御機
構を提供するにある。
このような目的を達成するために、本発明は、位置指令
回路で与えられる目標位置に位置決めする移動体と、こ
の移動体を駆動するモータと、前記移動体及び前記モー
タのそれぞれの速度、位置の状態量を検出する検出回路
と、この検出回路から得られた前記状態のフィードバッ
ク量により複数個の閉ループを構成するものと前記目標
位置のフィードフォワード量とを用いて前記モータの入
力を決定する位置決め制御回路とを備え、定められた評
価関数のもとで前記フィートノ（ツク量の各ゲインと前
記フィードフォワード量のゲインを決定するものにおい
て前記移動体の最高速度を制限するための速度リミッタ
を、少なくとも１つ以上の前記閉ループ内の前向き径路
に設けるようにしだものである。
回路で与えられる目標位置に位置決めする移動体と、こ
の移動体を駆動するモータと、前記移動体及び前記モー
タのそれぞれの速度、位置の状態量を検出する検出回路
と、この検出回路から得られた前記状態のフィードバッ
ク量により複数個の閉ループを構成するものと前記目標
位置のフィードフォワード量とを用いて前記モータの入
力を決定する位置決め制御回路とを備え、定められた評
価関数のもとで前記フィートノ（ツク量の各ゲインと前
記フィードフォワード量のゲインを決定するものにおい
て前記移動体の最高速度を制限するための速度リミッタ
を、少なくとも１つ以上の前記閉ループ内の前向き径路
に設けるようにしだものである。
第１図は、ＸＹステージの位置決め機構の一実施例を示
す構成図である。同図において、第１図と同符号のもの
は同材料を示している。第４図と異なる構成は、位置決
め制御回路６にある。
す構成図である。同図において、第１図と同符号のもの
は同材料を示している。第４図と異なる構成は、位置決
め制御回路６にある。
この位置決め制御回路６は、モータ側検出器５からのモ
ータ位置θＭの信号、ステージ側検出器４からのステー
ジ速度ωＳの信号及びステージ位置θＳの信号はそれぞ
れＫ ”／ Ｋ １． ＫＲ／ Ｋ１−ｖｒ Ａ ／
ｌＩ７ ７７％ １６ ’Ｍｖユｔ 、ａ ｈｋ ａ
Ｊ−１−シｈ ｊｌｈ ＋ｎ ４ Ａ、ｈ４れるよう
になっている。一方、位置指令回路７からの位置指令θ
８４の信号はｇ ／Ｋ ｒの係数が乗算され、上述した
モータ位置θＭの信号、ステージ速度ωＳの信号及びス
テージ位置θＳの信号と加え合わされるようになってい
る。
ータ位置θＭの信号、ステージ側検出器４からのステー
ジ速度ωＳの信号及びステージ位置θＳの信号はそれぞ
れＫ ”／ Ｋ １． ＫＲ／ Ｋ１−ｖｒ Ａ ／
ｌＩ７ ７７％ １６ ’Ｍｖユｔ 、ａ ｈｋ ａ
Ｊ−１−シｈ ｊｌｈ ＋ｎ ４ Ａ、ｈ４れるよう
になっている。一方、位置指令回路７からの位置指令θ
８４の信号はｇ ／Ｋ ｒの係数が乗算され、上述した
モータ位置θＭの信号、ステージ速度ωＳの信号及びス
テージ位置θＳの信号と加え合わされるようになってい
る。
これまでの制御は位置制御系１０とすることができ、し
たがってその出力ａはモータ速度指令とすることができ
る。
たがってその出力ａはモータ速度指令とすることができ
る。
そして、前記出力ａは速度リミッタ８を介してモータ側
検出器５からのモータ位置θＭの信号が加え合わされる
ようになっておシ、さらにに１ の係数が乗算されるよ
うになっている。
検出器５からのモータ位置θＭの信号が加え合わされる
ようになっておシ、さらにに１ の係数が乗算されるよ
うになっている。
リミッタ８からの出力にモータ側検出器５からのモータ
位置θＭの信号が加算され、さらにＫ。
位置θＭの信号が加算され、さらにＫ。
の係数の乗算は、速度制御系９とすることができその出
力は、モータ１に入力されるようになっている。
力は、モータ１に入力されるようになっている。
このような構成において、前記速度リミッタ８を介在さ
せない構成は第４図に示した構成と同機能をもつもので
あシ、前記速度リミッタ８を介在させることによシモー
タ１の最高速度を制限したものである。なお、第１図に
おけるフィードバックケインに、、に、、に３ 、に４
及びフィードフォワードゲインｇは第４図と同一の値で
あシ、位置制御系１０の出力ａが速度リミッタ８の範囲
内のときには、評価関数Ｊの下で最適制御ができる。
せない構成は第４図に示した構成と同機能をもつもので
あシ、前記速度リミッタ８を介在させることによシモー
タ１の最高速度を制限したものである。なお、第１図に
おけるフィードバックケインに、、に、、に３ 、に４
及びフィードフォワードゲインｇは第４図と同一の値で
あシ、位置制御系１０の出力ａが速度リミッタ８の範囲
内のときには、評価関数Ｊの下で最適制御ができる。
このことをわかシやすくするため、位置決め制御におけ
る速度特性を第２図に示す。第２図（ａ）は従来の状態
フィードバックによる制御の場合で、制限速度ωｍａｘ
を超えないようにするため、位置決めの応答性を低く
している。これに対して第２図（ｂ）が第１図の実施例
の場合の特性である。
る速度特性を第２図に示す。第２図（ａ）は従来の状態
フィードバックによる制御の場合で、制限速度ωｍａｘ
を超えないようにするため、位置決めの応答性を低く
している。これに対して第２図（ｂ）が第１図の実施例
の場合の特性である。
この第３図（ｂ）から明らかなように、速度リミッタ８
により制限速度ωｍａｘの範囲で短時間に位置決めでき
ていることがわかる。
により制限速度ωｍａｘの範囲で短時間に位置決めでき
ていることがわかる。
このように上述した実施例によれば、位置制御系の応答
性を低くすることなく、モータ速度ωＭを制限速度以内
で運転できるので、最適制御を行いながら高速に位置決
めすることができる。
性を低くすることなく、モータ速度ωＭを制限速度以内
で運転できるので、最適制御を行いながら高速に位置決
めすることができる。
また、第３図は位置決め制御回路６が第１図と異なる本
発明の他の実施例である。この実施例では速度リミッタ
８を挿入する部分が第１図と異なっている。この構成方
法ではステージ位置θＳに着目し、フィードバックゲイ
ンに４をフィードフォワードゲインｇとその残りＫ４
ｇに分けている。これによシ、第４図に示す位置決め
制御回路６のブロック図を第３図における速度リミッタ
８を除いたものに等価変換できる。これは一点鎖線で示
したブロックをそれぞれ位置制御系１１、速度制御系１
２とみなせるので、位置制御系１１の出力すを速度指令
と考えることができる。したがって、速度リミッタ８を
第３図のように挿入しても、最高速度を制限できる。こ
の方法では位置制御系１１の出力すが速度リミッタ８を
越えた場合でも、全ての検出した状態Ｘ（ωＭ、θＭ、
ωＳ。
発明の他の実施例である。この実施例では速度リミッタ
８を挿入する部分が第１図と異なっている。この構成方
法ではステージ位置θＳに着目し、フィードバックゲイ
ンに４をフィードフォワードゲインｇとその残りＫ４
ｇに分けている。これによシ、第４図に示す位置決め
制御回路６のブロック図を第３図における速度リミッタ
８を除いたものに等価変換できる。これは一点鎖線で示
したブロックをそれぞれ位置制御系１１、速度制御系１
２とみなせるので、位置制御系１１の出力すを速度指令
と考えることができる。したがって、速度リミッタ８を
第３図のように挿入しても、最高速度を制限できる。こ
の方法では位置制御系１１の出力すが速度リミッタ８を
越えた場合でも、全ての検出した状態Ｘ（ωＭ、θＭ、
ωＳ。
θＳ）が速度制御系１２においてフィードバックされる
ので常に良好な制御を行うことができる。
ので常に良好な制御を行うことができる。
特に、モータ１．駆動軸２並びにＸＹステージ３の間に
おいて振動系が存在し、それを抑制するための最適制御
を行う場合に有効である。
おいて振動系が存在し、それを抑制するための最適制御
を行う場合に有効である。
例えば、評価関数Ｊを
Ｊ ＝ ５７ （＜θＳ−θＢ）２＋ωＲ＋ｖ（ωｇ−
ω５）２）ｄｔ ・（２）ただし、ω、ｖ：重み係数 としたときの最適制御を考える。（２）式で与えられる
評価関数Ｊは、（１）式の最適制御に加えて、さらにモ
ータ速度ωＭとステージ速度ωＳの偏差を小さくするこ
とができる。つまシ、振動も抑制しながら短時間に位置
決めできる。このことから、（２）式で与えられる評価
関数Ｊの下で第３図の制御を行えば、速度リミッタ８が
動作している場合にも振動を抑制できるので、モータ速
度ωＭだけでなく、ステージ速度ωＳをも制限速度ωｍ
ａ ｘ 以内で制御できる。
ω５）２）ｄｔ ・（２）ただし、ω、ｖ：重み係数 としたときの最適制御を考える。（２）式で与えられる
評価関数Ｊは、（１）式の最適制御に加えて、さらにモ
ータ速度ωＭとステージ速度ωＳの偏差を小さくするこ
とができる。つまシ、振動も抑制しながら短時間に位置
決めできる。このことから、（２）式で与えられる評価
関数Ｊの下で第３図の制御を行えば、速度リミッタ８が
動作している場合にも振動を抑制できるので、モータ速
度ωＭだけでなく、ステージ速度ωＳをも制限速度ωｍ
ａ ｘ 以内で制御できる。
以上が本発明の他の実施例の説明で、ここではフィード
バックする全ての状態Ｘを検出器によシ検出した場合に
ついて説明したが、他の状態Ｘから演算によシ推定した
ものを用いた場合にも適用できる。−！た、モ＝り電流
ｉ／Ｌのかわシにモータ電圧をモータの入力としてもよ
い。さらに、モータで駆動する移動体であれば、本発明
を適用できることはいうまでもない。
バックする全ての状態Ｘを検出器によシ検出した場合に
ついて説明したが、他の状態Ｘから演算によシ推定した
ものを用いた場合にも適用できる。−！た、モ＝り電流
ｉ／Ｌのかわシにモータ電圧をモータの入力としてもよ
い。さらに、モータで駆動する移動体であれば、本発明
を適用できることはいうまでもない。
以上説明したことから明らかなように、本発明によるＸ
Ｙステージの位置決め機構によれば、モータの最高速度
が制限されていたとしても短時間で位置決めを達成する
ことができるようになる。
Ｙステージの位置決め機構によれば、モータの最高速度
が制限されていたとしても短時間で位置決めを達成する
ことができるようになる。
第１図は本発明によるＸＹステージの位置決め機構の一
実施例を示す構成図、第２図（ａ） 、 （ｂ）はそ
れぞれ、従来及び本発明のＸＹステージの位置決め機構
の効果を示すグラフ、第３図は従来によるＸＹステージ
の位置決め機構の他の実施例を示す構成図、第４図は従
来のＸＹステージの位置決め機構の一例を示す構成図で
ある。 １・・・モータ、２・・・駆動軸、３・・・ＸＹステー
ジ、４ステージ側検出器、５・・・モータ側検出器、６
・・・位置決め制御回路、７・・・位置指令回路、８・
・・速度リミッタ、８．１２・・・速度制御系、１０．
１１・・・位置制御系。
実施例を示す構成図、第２図（ａ） 、 （ｂ）はそ
れぞれ、従来及び本発明のＸＹステージの位置決め機構
の効果を示すグラフ、第３図は従来によるＸＹステージ
の位置決め機構の他の実施例を示す構成図、第４図は従
来のＸＹステージの位置決め機構の一例を示す構成図で
ある。 １・・・モータ、２・・・駆動軸、３・・・ＸＹステー
ジ、４ステージ側検出器、５・・・モータ側検出器、６
・・・位置決め制御回路、７・・・位置指令回路、８・
・・速度リミッタ、８．１２・・・速度制御系、１０．
１１・・・位置制御系。
Claims (1)
- １、位置指令回路で与えられる目標位置に位置決めする
移動体と、この移動体を駆動するモータと、前記移動体
及び前記モータのそれぞれの速度、位置の状態量を検出
する検出回路と、この検出回路から得られた前記状態の
フィードバック量により複数個の閉ループを構成するも
のと、前記目標位置のフィードフオワード量とを用いて
前記モータの入力を決定する位置決め制御回路とを備え
、定められた評価関数のもとで前記フィードバック量の
各ゲインと前記フィードフオワード量のゲインを決定す
るものにおいて、前記移動体の最高速度を制限するため
の速度リミッタを、少なくとも１つ以上の前記閉ループ
内の前向き径路に設けることを特徴とする移動体の位置
決め制御機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15370984A JPS6132121A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 移動体の位置決め制御機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15370984A JPS6132121A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 移動体の位置決め制御機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132121A true JPS6132121A (ja) | 1986-02-14 |
Family
ID=15568380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15370984A Pending JPS6132121A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 移動体の位置決め制御機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6132121A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6465403A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-10 | Hitachi Ltd | Laser length measuring machine for xy stage positioning |
| WO1993010489A1 (en) * | 1991-11-12 | 1993-05-27 | Fanuc Ltd | Method of controlling servomotors |
| JP2020049568A (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 東京エレクトロン株式会社 | 搬送装置、半導体製造装置及び搬送方法 |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP15370984A patent/JPS6132121A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6465403A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-10 | Hitachi Ltd | Laser length measuring machine for xy stage positioning |
| JPH0575323B2 (ja) * | 1987-09-04 | 1993-10-20 | Hitachi Ltd | |
| WO1993010489A1 (en) * | 1991-11-12 | 1993-05-27 | Fanuc Ltd | Method of controlling servomotors |
| US5374882A (en) * | 1991-11-12 | 1994-12-20 | Fanuc Ltd. | Method of controlling servomotor |
| JP2020049568A (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 東京エレクトロン株式会社 | 搬送装置、半導体製造装置及び搬送方法 |
| US11850743B2 (en) | 2018-09-25 | 2023-12-26 | Tokyo Electron Limited | Transport apparatus, semiconductor manufacturing apparatus, and transport method |
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