JPS62229307A - 位置決め制御装置 - 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】 ［発明の属する分野］ 本発明は、半導体露光装置やＩＣボンディング装置、ブ
ローバ等の半導体製造装置、産業川口ボットおよびＮＣ
１１械等における可動体の位置決め１４１Ｊ　Ｉｌｌ装
置に関する。

〔従来技術１ 従来、この種の可動体の位置決めｍｉ制御装置の制御回
路は、第３図のように構成されており、可動体の位置決
めは、第４図のような速度曲線に従って行なわれていた
。

第４図に５３いて、ａ−ｅまでが速度制御区間であり、
位置決め目標位置（停止目標位置）近傍のｅ点で位置制
御に切り換えて最終的な位置決めを行なっている。同図
において、ａは加速開始点、ｂは最高速度に達して定速
駆動に移行する加速終了点、Ｃは減速開始点、ｄは減速
終了点、ｅは制御モード切換点、「は位置決め完了点で
ある。

第３図において、速度制御モード時、アナログスイッチ
７は速度指令用Ｄ／Ａ変換器２を選択し、速度関数発生
器１で、第４図ａ−ｅのような速度曲線を作り、Ｄ／Ａ
変換器２で速度指令電圧を得る。増幅器８、モータ９お
よび速度検出器１０の開ループは速度フィードバック制
御による速度制御を行ない、Ｄ／Ａ変換器２からの速度
指令電圧に従った速度で可動体１１を移動する。次に制
御モード切換位置ｅにて位置制御モードに切換ねり、ア
ナログスイッチ７は位置偏差出力用Ｄ／Ａ変換ムロを選
択する。現在位置カウンタ４に始まる差分お５、Ｄ／Ａ
変換器６、増幅器８、モータ９、可ｌｈ体１１および位
置検出器１２の閉ループならびに目標位置レジスタ３は
位置決めフィードバック制御系を形成する。

しかしながら、このような構成では、速度制御時の速度
制御範囲を広くとるため速度検出器１０の速度分解能が
悪くなり、高速移動時は速度検出器１０のフィードバッ
クにより速度制御を行なっているが低速１（）は速度検
出能力が低くなって実質的に速度フィードバックがかか
らなくなる。つまり、速度フィードバックゲインが低く
なる。このため、位置制御フィードバック系のゲインが
高くなり過ぎ、このままの状態ではｅ点にＪ３いて位置
制御モードに切り換えると系は発振する。これは、メカ
（機械）系が剛体ではなく共振系のためである。

これを防ぐためには、従来、速度検出器１０からの速度
フィードバック量を増加させるか、位置制御系のゲイン
を下げる等が対策として良く用いられるが、定常位置偏
差（停止目標位置と実際の停止位置との偏差）が大きく
なる等の問題があった。

し発明の目的］ 本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
位置決め制御装置において、速度フィードバック系はそ
のままで可動体そのものの速度を検出し、これもフィー
ドバックすることにより系を安定にするという構想に基
づき、制御モード切換時点における発振を生じさせるこ
となく定常位置偏差を減少さＶて位置決め精度の向上お
よび位置決め時間の短縮を図ることにある。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、第３図の従来例と共通または対応する部分につい
ては同一の符号で表す。

第１図は、本発明の一実施例に係る位置決め制御装置の
制御系の構成を示す。同図において、１（１８〜Ｂ）は
速度関数発生器で、１ａは速度曲線のタイミングクロッ
クの基準となる発掘器、１ｂは上記タイミングクロック
をつくるための分局比を設定するレジスタ、１Ｃは分周
器、１ｄは速度曲線に応じた速度指令値を記憶している
速度パターンテーブルであるメモリ（速度パターンＲＯ
Ｍ）、１ｅは速度パターンＲＯＭ１ｄから時間に応じた
データを選択指示するためのカウンタ（速度パターント
レースカウンタ）、１「は速度曲線パターンの選択を設
定するレジスタである。３は停止目標位置を設定するレ
ジスタ、４は現在位置カウンタ、５は停止目標位置と可
動体１１の現在位置との偏差（現在位置偏差ε）を求め
る差分器、６はＤ／Ａ変換器、８はナーボアンブである
増幅器、９は可動体１１を駆動するモータ、１０はタコ
ジェネレータ等のモータ速度検出器、１１はスライドテ
ーブルまたはロボットの腕等の可動体、１２はスケール
、レーザ測長器等の位置検出器、１３は現在位置偏差ε
を一定値でクランプするクランプ回路、１４は現在位置
偏差εに応じた出力データを記憶している位置ゲインメ
モリ（位置ゲインＲＯＭ）、１５は位置ゲインＲＯＭ１
４のゲインパターンの選択レジスタ、１６は速度データ
あるいは位置偏差データの一方を選択するセレクタ、１
１は位置フィードバック制御系を安定さ往るための位相
補ｔｆｉ回路、１８は位置検出′ａ１２の位置パルス出
力から速度を求めるＦ　／　Ｖ変換器、１９は速度指令
アナログ電圧と１τ／Ｖ変換器１８の出力との差分出力
を求めるアナログ差分器、２０は１τ／Ｖ変換器１８の
出力を選°択するかしないかを決めるためのアブログス
イッチ、２１は減速を開始すべき位置の停止目標位置か
らの偏差を設定するレジスタ、２２は速度制御から位置
制御へ制御モードを切り換えるときの位置の停止目標位
置からの偏差を設定するレジスタ、２３はレジスタ２１
またはレジスタ２２の一方を選択するセレクタ、２４は
レジスタ２１または２２に格納されている位置偏差と現
在位置偏差εとを比較する比較器である。

次に、同図の制御系の動作シーケンスを説明する。

電源が投入されると、目標位置レジスタ３および現在位
置カウンタ４をクリアし、モード切換位ｎ偏差レジスタ
２２に制御モード切換目標位置の停止目標位置からの偏
差であるモードジノ換位置Ｑ差を設定する。また、セレ
クタ２３はモード切換位置偏差レジスタ２２の側に、セ
レクタ１６は位置ゲインＲＯＭ１４の側に、アナログス
イッチ２０はＦ／Ｖ変換器１８の側に切り換える。

イして、オペレータの操作またはこの制御系が適用され
る主装置から移動距離が入力されると、移動条件を設定
する。つまり、移動距離に応じた速度パターンを選択す
るべく速度パターン選択レジスタ１「を設定し、加減速
時間に応じたクロックを得るべく分周比設定レジスタ１
ｂを設定し、速度パターンと減速時間とから求まる減速
開始位置偏差を減速開始位置偏差設定レジスタ２１に設
定する。

速度パターントレースカウンタ１ｅはクリアする。

そして、移動距離と現在位置とから目標位置を求めてこ
れを目標位置レジスタ３に設定し、位置ゲイン１１０Ｍ
１４のゲインパターンは第４図のｅ点における可動体１
１の位置および速度に応じたゲインパターンに設定する
。

続いて、セレクタ１６を速度パターンＲＯＭ１ｄの側に
、アナログスイッチ２０をグランド側に、セレクタ２３
を減速開始位置偏差設定レジスタ２１の側に切り換えて
速度制御モードとする（第４図ａ点）。

さらに、発振１５１ａおよび速度パターントレースカウ
ンタ１Ｃを動作させる。これにより、加速時間に応じた
サンプリングクロックが分周器１Ｃより出力され、速度
パターントレースカウンタ１ｅはこのサンプリングクロ
ックを１つずつアップカウントす゛る。この速度パター
ントレースカウンタ１ｅと速度パターン選択レジスタ１
「とによって速度パターンＲＯＭ１ｄのアドレスが指示
され、速度指令値が出力され、これがＤ／Ａ変換器６で
変換されてアナログ電圧の速度指令となる。そして、速
度パターン１ヘレースカウンタ１Ｃが一定値（例えば８
ビツトカウンタの場合は２５５）になると加速終了（第
４図す点）となり、速度パターントレースカウンタ１ｅ
はカウントを停止し、可動体１１は定速状態となる。こ
こで、加速時間と減速時間とが異なる場合は、分周比設
定レジスタ１ｂを再設定し、減速に備える。

現在位置偏差εとレジスタ２１の出力する減速開始位置
偏差とを比較１１２４′ｃ比較し、一致したら（第４図
Ｃ点）、速度パターン選択レジスタ１［を減速用に設定
し、速度パターントレースカウンタ１ｅのカランｌ〜を
再開することにより、減速を開始する。さらに、セレク
タ２３をモード切換位置偏差レジスタ２２の側に切り換
える。

加速時と同様に、速度パターン１−レースカウンタ１Ｃ
の計数値が所定の値例えば零となったらカウンタ１ｅに
Ｊ、るカランｌ〜を停止する（第４図ｄ点）。

この場合の速度指令値は零でないので、可動体１１の速
度はクリープ速度（微小送り速度）となる。

そして、可動体１１が上記速度で制御モード切換位置に
近付き、現在位置偏差εとモード切換位置偏差レジスタ
２２とが一致すると（第４図ｅ点）、比較器２４の出力
によりセレクタ１６は位置ゲインＲＯＭ１４の出力を、
アナログスイッチ２０はＦ／Ｖ変換器１８の出力を選択
し、制御系は位置制御モードとなる。

位置制御モードでは、現在位置を読みながら可動体１１
の位置を制御する。そして、可動体１１の位置と目標位
置とのずれが所定のｒ］標粘度内になったときをもって
位置決め完了（第４図ｒ点）と判断し、位置ゲインＲＯ
Ｍ１４を停止状態のゲイン条件に切り換えるべくゲイン
パターン選択レジスタ１５を設定して位置決め動作を終
了する。

［実施例の変形例］ なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく適宜
変形して実施することができる。例えば上述の実施例に
おいては、可動体１１の速度検出のためにＦ／Ｖ変換器
１８を用いているが、この代わりに第２図に示したよう
に、可動体１１の速度を直接検出する速度検出器１０′
を用いることも可能である。

また、上述においては速度パターンＲＯＭ１４の減速パ
ターンに従って可動体１１の減速を行なっているが、減
速パターンは特に持たせずに、速度パターントレースカ
ウンタ１ｅを１ずつダウンカウントさせ、加速パターン
を逆に辿ってカウントが零になる前の所定の所でカウン
トを停止させるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によると、位置制御モードにおい
て、可動体そのものの速度も検出してフィードバックさ
せるようにしたため、位ｆｉｔ制御モードに切換えた後
の機械系の振動をなくして可動体の整定時間を短くし、
位置決め時間を短縮１゛ることができ、また、位置制御
系のゲインを低く抑える必要がなく逆に高くすることが
できるので定常位置偏差を少なく、すなわち位置決め精
度を上げることがぐきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る位置決め制御装置の
制御系の構成を示すブロック図、第２図は、第１図の制
御系の変形例、 第３図は、従来の位置決め制御装置の制御系の構成を示
Ｊブロック図、 第４図は、速度指令曲線の一例を示す線図である。 １：速度関数発生器、１ａ：発振器、 １ｂ：分周比設定レジスフ、１Ｃ：分周器、１ｄ：速度
パターンＦ＜　ＯＭ　。 １ｅ：速度パターントレースカウンタ、１ｆ：速度パタ
ーン選択レジスタ、 ３：目標位置レジスタ、４：現在位置カウンタ、５：差
分器、６：Ｄ／Ａ変換器、８：増幅器、９：モータ、１
０：速度検出器、１１：可動体、１２：位置検出器、１
３：位置偏差クランプ回路、１４：位置ゲインＲＯＭ。 １５ニゲインパタ一ン選択レジスタ、 １６：セレクタ、１７：位相補償回路、１８：Ｆ／Ｖ変
換器、１９：アナログ差分器、２０：アナログスイッチ
、 ２１：減速開始位置偏差設定レジスタ、２２：制御モー
ド切換位２偏差設定レジスタ、２３：セレクタ、２４：
比較固。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可動体と、 該可動体を移動する際の目標速度を表す関数を発生する
   手段と、 該可動体を駆動する駆動機構と、 該駆動機構の速度を検出する駆動速度検出手段と、 該可動体の速度を検出する可動体速度検出手段と、 該可動体の現在位置を検出する手段と、 所定の停止目標位置に対する上記現在位置の位置偏差を
   検出する手段と、 上記可動体を上記目標位置に移動して位置決めするに際
   し、先ず、上記駆動速度を上記目標速度に一致させるべ
   く駆動することにより該可動体を該目標位置へ向けて相
   対的に高速で移動させる第１のサーボ制御系を形成し、
   次いで、上記現在位置の位置偏差を零とすべく該可動体
   を駆動することにより相対的に高い位置決め制度で該目
   標位置に移動し停止させる第２のサーボ制御系を形成す
   るとともに上記可動体の速度を上記現在位置の位置偏差
   に応じた速度とすべく制御する第３のサーボ制御系を形
   成する制御モード切換手段と を具備することを特徴とする位置決め制御装置。