JPS6349909A - 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、ステップアンドリピート型露光装置やＩＣボ
ンダ等の半導体製造装置、または産業用ロボットおよび
ＮＣ工作機械等に用いる可動体の位置決め制御装置に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、上述したような位置決め制御装置の制御回路とし
ては、例えば第３図に示されるものが使用されていた。

同図の回路では、目標位置設定器１からの目標位置デー
タとカウンタ８からの現在位置データとが差分器２にお
いて減算され偏差値データが求められる。この偏差値デ
ータがＤＡ変換器３に人力され、アナログ偏差信号に変
換された後、ドライバアンプ４を介してモータ５に人力
されて可動体６の駆動が行なわれる。そして、位置検出
器７およびカウンタ８によって可動体６の現在位置が検
出され差分器２にフィードバックされる。

このような制御回路における位置（Ｊｉｉ差と駆動出力
との関係は、例えば第４図に示されるように直線的であ
るのに対し、前記位置決め制御装置の制御対象には、可
動体のもつ不感帯や、ロボット等の垂直方向の回転系に
おける重力の作用等種々の非線形要素が存在する。この
ため、第４図のような直線的な入出力特性を有する制御
系では位置決め精度を上げたり、また位置決め時間を短
くすることは不可能であった。

このため、第５図に示すように、ダイオード等によって
非直線的な入出力特性を作り出すアナログ回路９を用い
て制御系を構成する方法が知られていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような方法においては、ダイオニド
の順方向特性やツェナーダイオードのツ。

エナー効果を利用してモータの不惑帯を打ち消す折線ゲ
インを発生させるが、この場合飽和電圧Ｖｄの値が素子
の特性によって決まってしまい、この値ｖｄを自由に設
定し、特ト微少電圧に安定に設定することができないと
いう不都合があった。また、ダイオード等の素子の特性
が各素子によりてばらつくため、また、温度変化その他
によって各特性が変化するため高絹度参ばらつきの少な
い入出力特性を得′ることが困難であった。さらに、入
出力特性の精度を上げるためにはアナログ回路、系のオ
フセット調整を必要とする等の不都合もあった。７ 本発明の目的１よ、可動体をフィードバッグ制御により
位置決めする位置決め制御装置において、任意のゲイン
特性を容易に設定−し、かつばらつきのない安定した入
出力特性が容易に得られるようにすることにある。また
、本発明は、位置決め制御装置においてアナログ回路部
を非常に単純化し、調整時間の減少および生産コストの
低減を図ることをも目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上述の問題点を解決す、−るため、本発明においては、
目標位置と現在位置との偏差に対応するデジタルデータ
に対して任意の所望の伝達特性を与えるために例えばデ
ジタルメモリ等の特性変換手段を用いる。

［作用］ このような特性変換手段によって偏差データに対してデ
ジタル量的に非直線特性等の任意のゲイン特性を付与す
ることが可能になり、ばらうきのない安定した入出力特
性が実現できる。特性変換手段として例えばデジタルメ
モリを使用する場合には、該メモリ装置のアドレスとル
て偏差データを使用−し、このアドレスに対して各々所
望の出力値を該−メモリに記憶しておくことにより、任
意の所望のゲイン特性を容易に実現できる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する２、第１図
は、本発明の一実施例に係わる位置決め制御装置の制御
系の構成を示す、同・図の制御系は、例えば、レジスタ
等を有する目標位置設定器１、目標位置と現在位置との
偏差を計算す５る差分器２、ゲイン設定値を記憶するデ
ジタルメモリ９、ＤＡ変換器３、サーボアンプであるド
ライバアンプ４、モータ５、スライドテーブルまたはロ
ボットの腕等−の可動体６、ロータリーエンコーダ、リ
ニアスケールまたはレーザ測長器等の位置検出器７およ
び現在位置カラン、り８を有している。

第１図の制御系においては、目標位置設定器１に設定さ
れた目標位置・データと現在位置カウンタ８との差が差
分器２によって求められ偏差データが得られる。こめ偏
差デー・夕を、アドレスとしてデジタルメモリ１０に設
定しである出力値を読み出し、この・出力値をＤＡ変換
＠３によってアナログ値に変換する。−二のアナログ値
がドライバアンプ４によりて増、幅されでモータ５を回
転させ可動体６−をｍ′１ｈする。”可動体６の位置は
位置検出器７により一検出されカウンタ８が現在位置を
示すように設定・される、そしてカウンタ８から現在位
置を示すデータが差分器２にフィードバックされ、可動
体６の位置決め制御が行なわれる。

上述の９制御系におけるデジタルメモリ１Ｇには、例え
ば第２図に示すような折線ゲインを有する入出力特性を
予め設定しでおくことにより、モータ等の有する静摩擦
トルクによる不感帯を打ち消し、定常位ａ４ｍ差をなく
することができる。このようなデジタル的な特性変換手
段を用いることにより、折線部の電圧Ｖ、ｄを正確に最
適な値に設定することができる。また、デジタル回路を
使用することにより特性のばらつき、ドリフト等がなく
安定した入出力特性を得ることが可能となり、かつオフ
セットの調整も不要となる。なお、従来のアナログ回路
による方法でも第２図のような折線ゲイン特性を発生さ
せることは可能であるが、折線部電圧Ｖｄがアナログ素
子の物理的な特性によって決定され、これを自由に設定
することができない等前述のような不都合が生ずる。

ざらに、本発明においてはデジタルメモリｌＯに設定す
る入出力特性として第２図のような折線ゲイン特性だけ
でなく、任意の所望のゲイン特性を持たせることができ
る。例えば、入出力特性をアナログ回路では不可能な曲
線とすることができる。また折線ゲイン特性を上下にシ
フトすることにより、ドリフトの自動調整等に応用でき
る。さらに非対称のゲイン特性を実現することができ、
これによってロボット等の垂直方向の回路系では重力の
影晋により生ずる方向による不感帯の相違に対応するこ
とができる。すなわち、本発明によれば、各応用例に最
適な伝達特性を余分の回路を追加することなく自在に発
生させることが可能となる。

さらに、第１図におけるデジタルメモリ１０の内容をマ
イクロプロセッサにて書き換えることにより、より最適
なゲイン特性を持たせることができる。例えば、制御系
の学習機能を持たせること等が可能となり位置決め制御
の精度を上げることができる。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、位置決め制御装置におけ
る制御系にデジタルメモリを使用することにより、アナ
ログ回路を用いる従来方法に比べてより自由に最適な人
出力特性を正確に設定することができるため、位置決め
精度を向上させかつ位置決め時間等を改良する等位置決
め制御装置の性能をより向上することができる。

また、アナログ回路を使用した場合のようにオフセット
調整の必要がなく、かつ特性のばらつきおよびドリフト
もないので、安定した入出力特性を実現できるという効
果がある。さらに、ＣＰＵによって直接計算を行なう位
置決め制御方法に比べて極めて高速に応答できるという
特徴もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる位置決め制御装置を
示すブロック回路図、第２図は第１図の装置に使用され
ている特性変換手段の入出力特性の一例を示すグラフ、
第３図は従来形の閉ループ位置制御装置を示すブロック
回路図、第４図は第３図の制御系の一般的な人出力特性
を示すグラフ、そして、第５図はアナログ特性変換回路
を使用した他の従来形の位置制御装置を示すブロック回
路図である。 １：目標位置設定器、２：差分器、 ３：ＤＡ変換器、４：ドライバアンプ、５；モータ、６
：可動体、７：位置検出器、８：現在位置カウンタ、 ９：アナログ特性変換回路、 １０：デジタルメモリ。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可動体と、該可動体の現在位置を検出する手段と、
   与えられた目標位置に対する前記現在位置の偏差を検出
   する差分手段と、該差分手段の出力に対して任意の所望
   の伝達特性を設定可能な特性変換手段と、該特性変換手
   段の出力に基づき前記可動体の位置決めを行なう駆動手
   段とを具備することを特徴とする位置決め制御装置。 ２、前記特性変換手段は前記差分手段の出力をアドレス
   とし、該アドレスに対し所望の出力値を記憶するデジタ
   ルメモリ装置を具備する特許請求の範囲第１項に記載の
   位置決め制御装置。