JPS63195708A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は可動物体を目標位置に位置決めする位置決め制
御装置に係り、特に、起動から停止までの時間が短い高
速の位置決めが要求されしかも縮小投影露光装置のよう
に一定のストローク量の位置決めを何度も要求される場
合に好適な位置決め制御装置に関する。

［従来技術］ 第５図に従来の位置決めサーボ制御装置の構成を示す（
特開昭６０−２１７４１６号参照）。

同図において、初期状態では切換スイッチ８は８−１側
に切り換えられており、またアップ・ダウン・カウンタ
５３はリセット状態にある。第７図に示す速度特性にお
いて時刻１＝０で制御装置１から位置指令２が減算器４
に出力されると同時にスタート信号５１がアンドゲート
６０，６４に出力される。この時減算器４より出力され
る位置偏差εが一定値、例えば２ｍｍ以上であることを
検出する論理回路５２の出力は論理″１”となり、アン
ドゲート６０に入力される。

このとぎ、アンドゲート７ｏの出力は０°°であり、イ
ンバータ７２の出力は“１°゛である。したがってアン
ドゲート６０の出力は“１°′となり、これがアンドゲ
ート６６の一方の入力端子に印加される。

これにより、パルス発生回路５４の出力パルスはアンド
ゲート６６を介してアップ・ダウン・カウンタ５３のア
ップカウント側の入力端子５３−１に加えられ、カウン
タ５３の計数内容は０から一定速度で増加して行く。ア
ップ・ダウン・カウンタ５３の計数出力は読み出し専用
メモリ（以下ＲＯＭと印す）５５のアドレス端子に接続
されているので、ＲＯＭ５５の出力端子には、ＲＯＭ５
５の内容がＯ番地から次々と走査されて出力される。Ｒ
ＯＭ５５には第６図に示すように、第７図の区間［０，
Ｔｌにおける速度特性曲線を２進コード化した速度値力
ぐ予め記憶されており、ＲＯＭ５５の出力はＤ／Ａ変換
器６を経て、速度指令となるから直流電動機１２は円滑
な加速を行なう。

一方、アップ・ダウン・カウンタ５３の計数内容が上限
値に達し、ＲＯＭ５５のアドレスの最終番地に達すると
アンドゲート７０の出力が“１“、インバータ７２の出
力が“Ｏ”となり、アンドゲート６０の出力が“０゛′
となる。これにより、アンドゲート６６が非導通となり
、パルス発生回路５４からアンドゲート６６を介してア
ップ・ダウン・カウンタ５３のアップカウント側端子へ
人力されていたパルス信号が断たれるためカウンタ５３
は計数を停止し、直流電動機１２はＲＯＭ５５の最終番
地の記憶エリアに格納された速度値に基づいて一定速度
で運転を続ける。そして移動物体１４が目標位置に近づ
き、位置偏差が論理回路５２の設定値、例えば２＋ｎｍ
以下になって、論理回路５２の出力が０°゛になると、
今度はアンドゲート６４の出力が“１′°となり、アン
ドゲート６８が導通状態となるため、パルス発生回路５
４の出力パルスは、アンドゲート６８を介してアップ・
ダウン・カウンタ５３のダウンカウント側の入力端子５
３−２に加えられ、アップ・ダウン・カウンタ５３の内
容は上限値から、一定速度で減少′する。したがって、
直流電動機１２は第６図に示される曲線を、加速の時と
は逆の向きにたどって、円滑な減速を行なう。更に移動
物体１４が目標位置に十分近づいた時点で、制御装置１
から切換信号９が切換スイッチ８に出力され、切換スイ
ッチ８は８−２側に切り換えられ、以後Ｄ／Ａ変換器６
′による位置決めサーボ・ループが形成され、移動物体
が目標位置に到達した時点で直流電動機１２は回転動作
を停止する。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上のような従来装置の問題点を以下に述べる。

まず、上記の従来装置では、第６図に示される曲線を加
速と減速の両方に使用している。このため、物体１４が
目標位置に十分近づく前に減速が終了すると、ＲＯＭ５
５からの出力はＯとなり、モータ１２は停止してしまう
。ここで切換スイッチ８を８−２側に切換えて位置決め
サーボループにしても、目標位置までの距離が大きすぎ
るので、第７図に示すように、位置決め時間が長くなフ
てしまう。

また、従来の装置では加減速パターンが一定であるため
、例えばストローク量が小さくて、加速時にアップ・ダ
ウン・カウンタ５３の値が上限値になる以前に位置偏差
が論理回路５２の設定値に達した場合、第８図に示すよ
うに加速途中で急に減速に切り換わって加速度が急変し
てしまう。このように加速度が急変すると、駆動される
機械に振動を誘起し、位置決め精度が悪化し、位置決め
が完了するまでの時間が長くかかることになる。

本発明は、上記従来装置の欠点を解消し、目標位置まで
の距離に応じて最適な加減速制御を行なうことにより、
特に縮小投影露光装置などストローク量がほぼ一定の位
置決め制御装置において、位置決め時間を短縮し、位置
決め精度を向上させることを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］上記問題点
を解決するため本発明では、可動体を目標位置に８動す
るに際し、該可動体を先ず速度重視の第１の制御モード
で目標位置近傍まで８勤し、次いで停止位置重視の第２
の制御モードに切り換えて目標位置に位置決めするサー
ボ制御系において、目標位置に応じた加減速曲線のデー
タを計算して求め、この計算結果に基づき上記第１の制
御モードにおいて可動体を加減速させるようにしている
。

上記加減速曲線データの計算は、一定ストロークで位置
決めを繰り返す等の場合は省略することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図〜第４図に基づいて説明
する。

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はシーケンスを制
御する制御回路、４は差分器、６はＤ／Ａ変換器、７は
位置サーボと速度サーボを切り換えるセレクタ、ｌＯは
ドライバアンプ、１２はサーボモータ、１４はステージ
等の可動体、１５はレーザ干渉計等の位置検出器、３１
は加速と減速を切り換える加減速選択（切換）信号、３
２は位置サーボと速度サーボを選択する選択信号、５３
はメモリ５７に与えるアドレスを発生するカウンタ、５
４は発振器、５６は発振器５４のパルスを自由に分周で
きるプログラマブル分周タイマ、５７は加減速パターン
を記憶するＲＡＭ等の書き換え可能なデジタルメモリ（
ＲＡＭ）、５８はカウンタ５３から出力されメモリ５７
を読み出すカウンタ値、６０は速度データ、６１はＲＡ
Ｍ５７に書き込むデータを出力するデータバス、６２は
ＲＡＭ５７にデータを書き込む際にアドレスを指定する
アドレスバス、６３はカウンタ出力５８とアドレスバス
６２を切り換えるマルチプレクサである。また、２は目
標位置データ、３は現在位置データ、５は位置偏差デー
タである。

次に、この装置の動作を説明する。初期状態において、
セレクタ７は位置サーボ側に切り換えられており、位置
偏差データ５はＯであり、可動体１４は停止していると
する。

まず、ストローク量が決まると、制御回路１はこのスト
ローク量に従って最適な加減速パターンを計算する。こ
のとき、例えば、ストローク量が大きい場合は高速まで
加速し、ストローク量が小さい場合は低速までしか加速
しないような加減速パターンにする。そして、そのパタ
ーンに従ってＲＡＭ５７に、第２図のような加速カーブ
と第３図のような減速カーブを設定する。

また、タイマ５６には分周定数を設定し、カウンタ５３
を０にクリアする。そして、加速・減速切換信号３１を
加速にし、セレクタ７を速度サーボ側に切り換え、分周
タイマ５６をスタートさせると、カウンタ５３はカウン
トアツプを開始しＲＡＭ５７の加速データが順々に読み
出される。そのデータはＤ／Ａ変換器６によりアナログ
信号に変換され、ドライバアンプｌＯに入力されるから
、モータ１２は第２図のような加速パターンによる加速
データに従って加速を開始する。

カウンタ５３が順々にカウントアツプしてゆき最高値に
達すると、カウンタ５３はその値をホールドする。その
後ＲＡＭ５７は加速パターンの最高値を出力し続け、可
動体１４は定速で移動する。この間可動体１４の位置は
位置検出器１５により計測されており、差分器４は目標
位置データ２と現在位置データ３との差をとり、位置偏
差データ５を出力し。

ている。そして可動体１４が目標位置に近づき、位置偏
差が加減速パターンに従って定められた減速を開始すべ
き位置偏差に等しくなると、制御回路１は加減速選択信
号３１を減速に切り換え、カウンタ５３をＯにクリアし
、再びカウントアツプを開始する。そしてＲＡＭ５７か
らは第３図のようななめらかな減速パターンに従った減
速データが出力され始め、モータ１２はなめらかに減速
を開始する。

減速パターンの最低速度はモータ１２が停止しないよう
に、０より多少大きな値にしておく。減速の場合も加速
の場合と同じように、カウンタ５３が最高値に達すると
その値をホールドし、その後ＲＡＭ５７は最低速度デー
タを出力し続ける。

可動体がさらに目標位置に近づき位置サーボ切換位置偏
差に等しくなると、制御回路１はセレクタ７を位置サー
ボ側に切り換え、Ｄ／Ａ変換器６、ドライバアンプ１０
、モータ１２、可動体１４、位置検出器１５および差分
器４によって位置サーボループを構成し、これにより可
動体１４は目標位置に位置決めされる。

以上の位置決め動作を時間と速度の関係で示したのが第
４図である。同図で、２０はストローク量が小さい場合
、２２はストローク量が大きい場合、２１は２０と２２
の中間くらいのストローク量の場合である。

以上のように本実施例によれば、加速と減速のデータを
別々に設定するため、加速、減速でそれぞれ自由な速度
変化の曲線が設定でき、従来装置の欠点であった減速終
了時に速度データがＯになってしまうことはない。

また、第４図に示したようにストローク量に応じて最適
な加減速カーブを計算して求めるため、任意のストロー
ク量に対してなめらかな加減速制御が可能であり、第８
図のように加速途中で減速に切り換わって加速度が急変
し駆動される機械に振動を話起して位置決め時間が長く
なるという従来装置の欠点はない。そのため、常に短時
間で位置決めが可能であり、位置決め精度も向上させる
という効果がある。

特に縮小投影露光装置等の同じストローク量で何回も駆
動する装置では、同じストローク量の問は加減速パター
ンを計算する必要が無くしかもその間最適な速度制御が
行なわれるため、有効である。従来の装置では加減速パ
ターンが常に一定だったが、本実施例ではストローク量
が変われば、それに最適な加減速カーブを計算して用い
るので常に短時間の位置決めが可能である。

さらに、学習機能等により加減速カーブと減速開始位置
を補正することにより、アナログ系の調整誤差や変化に
対応することが可能であり、位置決め時間を短縮するこ
とができる。また、そのためアナログ系の調整がラフに
できるようになり、調整時間の短縮にもなる。従来の装
置でも減速開始位置だけは補正することが可能であるが
、本実施例では加減速カーブ自体を変えることができる
ため、より学習効果が高い。

ストローク量が何種類かに決まっている場合などは、Ｒ
ＡＭ５７に何種類かの加減速パターンを摺き込めるよう
にし、あらかじめそれらの加減速パターンを設定してお
き、学習機能によってその後補正すれば、それぞれのス
トローク量に対して最適な加減速パターンが実現でき、
しかもストローク量から加減速パターンをいちいち計算
する時間を不用にすることができる。

し発明の効果］ 以上説明したように本発明は、目標位置までの距離に応
じた最適な加減速曲線のデータを計算して求めるため、
任意の目標位置に対してなめらかな加減速制御が可能で
あり、位置決め時間の短縮と位置決め精度の向上に効果
がある。特に縮小投影露光装置のように一定のストロー
ク量で何回も駆動を繰り返す位置決め制御装置において
は、ストローク量が一定の間は加減速曲線を計算する必
要が無いので、時間がかからずに最適な加減速パターン
で速度制御ができるという効果がある。

また、本発明によれば、加速のパターンと減速のパター
ンを別々に計算し記憶することができるので、加速と減
速で違ったカーブが設定でき、減速終了時の速度を０以
上の値にすることができるため、減速終了後、位置サー
ボに切り換わる以前にモータが停止してしまうというこ
とを避けることがで鎗る。

また、学習機能等により加減速カーブと減速開始位置を
補正することにより、従来の装置のように減速開始位置
だけを補正するよりも、アナログ系の調整誤差や変化に
より敏感に対応できるので、位置決め時間をさらに短縮
することもできる。この場合さらに、アナログ系の調整
をラフにできるので調整時間の短縮にもなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る位置決めサーボ制御装置の一実
施例の構成を示すブロック図、第２図は、第１図に示し
た位置決めサーボ制御装置におけるＲＡＭ５７に記憶さ
せておく加速データを示す図、 第３図は、第１図のＲＡＭＳ７に記憶させておく減速デ
ータを示す図、 第４図は、第１図の装置におけるストローク量に対する
時間−速度特性を示す図、 第５図は、従来の位置決めサーボ制御装置の構成を示す
ブロック図、 第６図は、第５図に示した従来装置におけるＲＯＭ５５
に予め記憶させておくべき内容を示す特性図、 第７図は、第５図の従来装置において物体１４が目標位
置に十分近づく前に減速が終了した場合の速度特性を示
す図、 第８図は、第５図の従来装置において加速途中に急に減
速に切り換わった場合の速度特性を示す図である。 １：制御回路、４：差分器、 ６　：　Ｄ／Ａ変換器、７：セレクタ、１２：モータ、
１４：可動体、１５：位置検出器、３１：加速・減速選
択信号、５３：カウンタ、５４：発振器、５６：分周タ
イマ、５７：ＲＡＭ。 ６１：データバス、６２ニアドレスバス。 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、メモリに記憶された加減速曲線のデータを読み出し
   てこれに基づき可動体を速度重視の第１の制御モードで
   目標位置近傍まで移動する第１のサーボ制御系と、該目
   標位置近傍まで移動された可動体を停止位置精度重視の
   第２の制御モードで目標位置に位置決めする第２のサー
   ボ制御系と、上記メモリに記憶すべき上記データを上記
   目標位置までの距離に応じて求める計算手段と、該デー
   タを該メモリに記憶させる手段とを具備することを特徴
   とする位置決め制御装置。 ２、前記加減速曲線のデータの読み出しが、所望の周期
   で行なうことが可能である特許請求の範囲第１項記載の
   位置決め制御装置。