KR100911040B1

KR100911040B1 - 위치결정장치 및 위치결정방법

Info

Publication number: KR100911040B1
Application number: KR1020020051368A
Authority: KR
Inventors: 기토다카시
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2009-08-06
Also published as: JP3778424B2; JP2003084838A; KR20030022026A; US20030094058A1; US6725129B2

Abstract

본 발명은, 위치결정대상을 종래보다 한층 고속으로 위치결정할 수 있는 위치결정장치 및 위치결정방법을 실현하고자 한 것이다.

위치결정대상을 소망위치에 이동하는 위치결정장치 및 위치결정 방법에 있어서, 위치결정대상을 소망의 속도 및 가속도로 이동시키고, 당해 위치결정대상의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서, 당해 잔류진동을 취소하도록 당해 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하도록 했다.

Description

위치결정장치 및 위치결정방법{Positioning apparatus and positioning method}

도 1은 본 실시형태에 의한 마운터의 구성을 나타내는 약선적인 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 마운터내부의 하드웨어구성을 나타내는 블록도이다.

도 3은 가속제진(加速制振)의 설명에 제공하는 그래프이다.

도 4는 감속제진의 설명에 제공하는 그래프이다.

도 5는 목표궤도 생성처리순서의 설명에 제공하는 플로차트이다.

도 6은 헤드 구동계의 특성으로 결정되는 최대속도의 경우 분배에 대한 설명에 제공하는 그래프이다.

도 7은 저속의 경우에 있어서의 제진 최대속도 및 제진 최대가속도의 산출방법의 설명에 제공하는 그래프이다.

도 8은 중속의 경우에 있어서의 제진 최대속도 및 제진 최대가속도의 산출방법의 설명에 제공하는 그래프이다.

도 9는 고속의 경우에 있어서의 제진 최대속도 및 제진 최대가속도의 산출방법의 설명에 제공하는 그래프이다.

도 10은 저크필터의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.

도 11은 저크필터의 사용전후의 속도 및 가속도를 나타내는 그래프이다.

도 12는 종래의 목표궤도 생성방법의 설명에 제공하는 개념도이다.

도 13은 종래의 목표궤도를 나타내는 그래프이다.

도 14는 종래의 목표궤도를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 위치결정장치 및 위치결정방법에 관한 것으로, 예를 들면 반도체소자를 기판상에 반송하는 마운터에 적용하여 아주 적합한 것이다.

종래, 이 종류의 마운터에서는, 반도체소자를 흡착하는 헤드를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키면서 위치결정을 제어할 때, 당해 헤드의 동작패턴을, 이른바 사다리꼴 속도지령에 의거하여 산출된 목표궤도를 이용하여 결정하도록 되어 있다.

이 사다리꼴 속도지령이란, 가속, 등속, 감속의 과정을 거쳐, 현재 위치에서 목표위치에 도달시키기 위한 목표궤도이다. 그 일반적인 생성방법은, 사용하는 가속도와 속도를 결정하고, 목적으로 하는 이동거리에 따라서 가속도시간, 등속시간, 감속시간을 변경하는 것이다.

예를 들면 도 12에 나타내는 바와 같이, 이동지령으로서, 이동거리(x[m]), 최대속도(v_max[m/s]), 최대가속도(a_max[m/s²])가 부여된 경우, 각 이동거리에 있어서, 최대속도에 달하기까지 같은 가속도를 이용하여, 목표궤도가 생성된다. 그 때의 속도궤도는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 삼각형 또는 사다리꼴로 되고, 삼각형의 속도궤도인 이동거리 0∼(v_max ²/a_max)[m]까지의 사이, 가속시간 및 감속시간은 변동한다.

이와 같은 마운터에 있어서, 위치결정 고속화를 위해 헤드의 이동가속도를 크게 하면, 헤드이동시에 생기는 반력이 커지고, 마운터의 기대(基臺)에서 헤드지지부를 거쳐서 헤드에 이르기까지의 사이에서 진동이 생기기 쉽게 된다.

이 목표위치 도착시의 잔류진동을, 목표로 하는 위치결정 정밀도로 억누르기 위해서는 헤드의 구동계가 본래 발생할 수 있는 가속도보다도 작은 가속도를 최대가속도로서 채용하도록 되어 있다.

그런데, 이와 같이 최대속도, 최대가속도가 고정된 목표치 생성방식을 이용한 경우, 최대속도, 최대가속도의 제약을 만족시키지만, 가감속시간이나 감속개시의 타이밍에 의해 변동하는 목표궤도의 가감속성분의 주파수특성은, 고려되어 있지 않다.

이 목표궤도에 있어서의 가속도의 주파수특성의 변동에 의해, 위치결정대상의 제어포인트에 있어서의 위치결정완료시의 잔류진동의 모양이 변화하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 가속시간 및 감속시간을 조작함으로써 위치결정 제어에 있어서의 잔류진동의 저감(低減) 방법이 제안되어 있다.

먼저 제 1방법(특공 소60-29121)호 공보, 특개 평05-270786호 공보, 특개 평06-170769호 공보, 특개 평07-328965호 공보)은, 가속시간 및 감속시간을 진동의 고유주파수의 정수배로 함으로써 잔류진동을 감소시키는 방법이다. 이 방법은, 로봇 머니퓰레이터(manipulator)나 크레인 등에서 사용되고 있고, 가속시간이 잔류진동주기의 정수배가 되는 위치결정에 이용되고 있다.

그러나 마운터에서는, 가속시간이 잔류진동의 진동주기보다도 짧은 이동이 많기 때문에, 이 방법을 그대로 마운터에 사용하면, 가감속시간을 길게하여 목표궤도에 의한 잔류진동의 제진을 행한 경우, 도 14에 나타내는 바와 같이, 일반적인 목표궤도(잔류진동10[Hz]의 1주기분의 가감속시간 0.1[sec])에서는 가감속시간 내에서 목표위치에 도달하는 짧은 거리에서는 반드시 잔류진동의 2주기분의 시간이 걸리게 되고, 고속화가 상당히 곤란하게 되는 문제가 있었다.

다음에 제 2방법(특개 평2000-298521호 공보)은, 위치결정시간을 파라미터로서 가짐으로써 최대속도 및 최대가속도의 조건을 만족시키면서, 이동시간과 제진의 정도의 데이터베이스를 이용함으로써 제진을 행하는 방법이다.

그러나 이방법에서는, 각각 각 장치마다 제진(制振)을 실현하기 위한 이동시간과 진동의 정도에 대한 데이터작성이 필요하게 되고, 그 때문에 작업이 상당히 번잡하게 되는 문제가 있었다.

또한 제 3방법(특개 평 05-108165호 공보)은, 목표궤도에 대하여, 이동지령 시에 부여되는 제진용으로 설정된 주파수(이하, 이것을 제진주파수라고 부른다)의 주기의 반 만큼 시간을 비켜놓은 동일 목표궤도를 합쳐 맞추어 2로 나누는 방법이다.

그러나 이 방법에 의하면, 제진주파수의 기수(홀수)배의 진동주파수에 대해서는 제진할 수 있지만, 단일에서는 우수(짝수)배의 진동주파수에 대해서는 제진할 수 없고, 또한 같은 방법을 2번이상 직렬로 반복함으로써 임의의 2이상의 주파수에 대하여 제진할 수 있지만, 각각의 제진주파수의 주기의 반만큼을 합쳐 맞춘 시간, 목표궤도 생성완료시간이 늦어진다는 문제가 있었다.

따라서, 이들 제 1∼제 3방법의 문제를 해결하는 조건으로써, 가속시간, 감속시간을 위치결정완료 시에 발생하는 가장 진폭이 큰 잔류진동의 진동주기에 따라서 변경하고, 이 진동을 가급적 생기지 않게 하도록 하는 것이 바람직스럽다.

본 발명은, 이상의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 위치결정대상을 종래보다 한층 고속으로 위치결정할 수 있는 위치결정장치 및 위치결정방법을 제안하고자 하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일례에 의하면, 위치결정대상을 소망위치에 이동하는 위치결정장치에 있어서, 위치결정대상을 이동시키기 위해 구동하는 구동수단과, 위치결정대상을 사다리꼴 속도지령에 의거한 소망의 속도 및 가속도로 이동시키도록 구동수단을 제어하는 제어수단을 설치하고, 제어수단은 위치결정대상의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서, 당해 잔류진동을 취소하도록 당해 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하도록 구동수단을 제어한다.

이 결과, 이 위치결정 위치에서는, 위치결정 시에 위치결정대상에 생긴 잔류진동을 효율 좋게 취소할 수 있다.

또 본 발명에 있어서는, 위치결정대상을 소망위치에 이동하는 위치결정방법 에 있어서, 위치결정대상을 사다리꼴 속도지령에 의거한 소망의 속도 및 가속도로 이동시키고, 당해 위치결정대상의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서, 당해 잔류진동을 취소하도록 당해 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정한다.

이 결과, 이 위치결정방법에서는, 위치결정 시에 위치결정대상에 생긴 잔류진동을 효율 좋게 취소할 수 있다.

이하, 도면과 함께 본 발명의 일 실시형태를 상세히 기술한다.

(1) 본 실시형태에 의한 마운터의 구성

도 1에 있어서, 부호(1)는 전체로서 본 실시형태에 의한 마운터를 나타내고, 당해 마운터(1)는, 기판반송부(2)가 공급되는 가공대상의 기판(3)을 가대(架臺)(4)상의 소정위치에까지 반송하고, 이것을 당해 소정위치에 있어서 소정시간 고정유지하도록 되어 있다.

이 가대(4)상에는, 당해 가대(4)에 대하여 화살표(a)에서 나타내는 전방향 및 이것과 역방향의 후방향으로 이동이 자유로운 제 1가동체(5)와, 제 1가동체(5)에 대하여 화살표(b)에서 나타내는 우방향 및 이것과 역의 좌방향으로 이동이 자유로운 제 2가동체(6)와, 제 2가동체(6)에 대하여 화살표(c)에서 나타내는 상방향 및 이것과 역의 하방향으로 이동이 자유로운 제 3가동체(7)를 차례로 거쳐서 헤드(8)가 설치되어 있다.

헤드(8)는, 제 3가동체(7)에 고착된 헤드 본체(도시하지 않음)를 가지며, 당해 헤드 본체의 배기구가 도시하지 않은 관을 거쳐서 부압원(負壓源)(도시하지 않음)과 접속되어 있고, 이렇게 하여 부압원에서 관을 거쳐서 헤드(8)에 부여되는 부압에 의거하여 헤드(8)의 하단부가 반도체 소자를 흡착할 수 있도록 되어있다.

이것에 의해 이 마운터(1)에서는 부압원과, 제 1, 제 2 및 제 3가동체(5∼7)로 되는 가동부(10)를 구동함으로써, 가대(4)상에 공급된 반도체소자를 헤드(8)의 하단부에 흡착하여 반송할 수 있고, 이렇게 하여 기판(3)의 대응하는 랜드상에 반도체소자를 마운트할 수 있도록 되어 있다.

실제상 이 마운터(1)에서는, 동작시, 기판반송부(2)가 공급된 가공대상의 기판(3)을 가대상의 소정 위치까지 반송하여 고정 유지한 후, 가동부(10)가 구동하여 헤드(8)를 반도체소자의 공급위치의 상방향까지 이동시키고, 하강시킴으로써 당해 헤드(8)의 하단부를 공급위치에 있는 반도체소자에 밀착 또는 근접시킨다.

계속하여 부압원이 구동함으로써 헤드(8)에 의한 반도체소자의 흡인을 개시하고, 당해 헤드(8)의 하단부에 반도체소자를 하나씩 흡착시킨다.

이어서 가동부(10)가 구동하여 헤드(8)을 상승시키고, 기판반송부(2)에 고정 유지되어 있는 기판(3) 상편의 소정 위치까지 당해 헤드(8)를 이동시킨 후, 이것을 하강시킨다.

또한 헤드(8)에 흡인 유지된 반도체소자가 기판(3)의 대응하는 랜드에 접한 곳에서 가동부(10)를 정지시키고, 계속하여 부압원의 구동을 정지시킴으로써 반도체소자의 흡인 유지를 정지한다. 이것에 의해 헤드(8)의 하단부에 흡착된 반도체소자를 기판(3)상에 마운트한다.

이렇게 하여 이 마운터(1)에서는, 이 후 가동부(10)가 구동하여 헤드(8)를 상승시키는 동시에, 기판반송부(2)가 이 기판(3)을 보내고, 이 후 동일의 동작을 순차 반복함으로써, 기판반송부(2)에 공급되는 기판(3)에 대하여 순차 소정의 랜드상에 반도체소자를 마운트하도록 되어 있다.

(2)마운터의 하드웨어 구성

도 2는, 상술한 마운터(1)에 있어서의 각종 동작을 제어하는 제어부(20)의 회로구성을 나타낸다. 이 제어부(20)는, 전체의 제어를 담당하는 CPU(Central Processing Unit)(21)와, 각종 소프트웨어가 격납된 ROM(Red Only Memory)(22)과, CPU(21)의 워크메모리로서의 RAM(Random Access Memory)(23)과, CPU(21)가 네트워크를 거쳐서 외부와 통신하기 위한 인터페이스부(24)를 가지며, 이들이 버스(25)를 거쳐서 상호 접속됨으로써 구성되어 있다.

또한, 제어부(20)에는, 버스(25)를 거쳐서 D/A변환기(26), A/D변환기(27) 및 카운터(28)가 접속되어 있고, CPU(21)로부터 공급되는 구동데이터(D1)를 D/A변환기(26)를 거쳐서 아날로그 전압으로 변환 후, 당해 아날로그 전압의 제어하에서 발생되는 소정 전압을 파워앰프(29)를 거쳐서 증폭시켜서 가동부(10)(도 1)의 액추에이터(30)에 부여함으로써, 당해 가동부(10)를 형성하는 제 1, 제 2 및 제 3의 가동체(5∼7)를 소정 상태로 구동하도록 되어 있다.

그리고, 제 1, 제 2 및 제 3가동체(5∼7)에는 아날로그 계측기(31) 및 디지털 계측기(32)가 부착되어 있고, 당해 제 1, 제 2 및 제 3가동체(5∼7)의 액추에이터 본체 또는 볼 나사, 래크·피니언, 타이밍블루터 등의 동력전달기구의 구동상태를 아날로그 량 또는 디지털 량으로 계측하고, 아날로그 량의 계측 결과는 계측기 앰프(33)를 거쳐서 증폭한 후, 제어부(20) 내의 A/D변환기(27)에서 디지털 변환하여 CPU(21)에 송출하는 한편, 디지털 량의 계측 결과는 제어부(20) 내의 가운터(28)를 거쳐서 계수치로 변환하여 CPU(21)에 송출한다.

이 결과 CPU(21)는, 가동체(10)(도 1)를 형성하는 제 1, 제 2 및 제 3가동체(5∼7)의 구동상태에 의거하여, 당해 제 1, 제 2 및 제 3가동체(5∼7)를 소망상태로 피드백 제어할 수 있다.

또 CPU(21)는, 외부의 상위 애플리케이션(34)으로부터 부여되는 이동지령정보(D2)나 제진주파수(f_C[Hz])를 나타내는 주파수정보(D3)(함께 후술하는 도 5), 각종 센서정보(4D)를 인터페이스부(24)를 거쳐서 거둬들이고, 당해 이동지령정보(D2∼D4) 등과, ROM(22)에 격납되어 있는 소프트웨어에 의거하여 각종처리를 실행한다.

(3) 본 실시형태에 의한 목표궤도생성방법

(3-1)진동을 취소하기 위한 원리

이동중의 위치결정대상을 위치결정시킨 직후에 생기는 잔류진동을 취소하는 경우, 당해 위치결정대상을 가속하여 제진시키는(이하, 이것을 가속제진이라고 부른다) 방법과 감속하여 제진시키는(이하, 이것을 감속제진이라고 부른다) 방법의 2가지의 제진방법을 조합하여, 상술한 사다리꼴 속도지령에 의거한 목표궤도의 생성에 적용시킨다.

여기서 가속제진이란, 임펄스입력에 대한 진동과 같은 임의의 힘의 입력에 의해 생기는 진동을, 위치결정대상에 생기는 잔류진동의 반주기 후에 같은 방향으 로 같은 만큼의 힘을 가함으로써, 당해 잔류진동을 취소시키는 제어이다.

구체적으로는 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 제 1임펄스입력(약 25[N]IP1)을 가한 시점에서 0.02[sec] 후에 제 2임펄스입력(IP2)을 같은 방향으로 같은 만큼의 힘으로 가하면(도 3b), 제 1임펄스입력(IP1)에 따른 진동(VA1)에 대하여 반주기 후에 제 2임펄스입력(IP2)에 따른 진동(VA2)을 가하는 것으로 잔류진동이 취소된 진동진폭(VA3)을 얻을 수 있다.

이 가속제진의 원리를 사다리꼴 속도지령에 의거한 목표궤도의 생성에 적용하는 데는, 가감속시간을 위치결정대상에 생기는 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배의 시간으로 되도록 임펄스입력을 부여하여 조정함으로써, 당해 잔류진동을 취소시킨다.

한편, 감속제진이란, 임펄스입력에 대한 진동과 같은 임의의 힘의 입력에 의해 생기는 진동을, 위치결정대상에 생기는 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배시간 후에 역방향으로 같은 만큼의 힘을 가함으로써, 당해 잔류진동을 취소시키는 제어이다.

구체적으로는 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 제 1임펄스입력(약 25[N])(IP3)을 가한 시점에서 0.04[sec] 후에 제 2임펄스입력(IP4)을 역방향으로 같은 만큼의 힘으로 가하면(도 4b), 제 1임펄스입력(IP3)에 따른 진동(VA5)에 대하여 1주기의 양수의 정수배시간 후에 제 2임펄스입력(IP4)에 따른 진동(VA6)을 가하는 것으로 잔류진동이 취소된 진동진폭(VA7)을 얻을 수 있다.

이 감속제진의 원리를 사다리꼴 속도지령에 의거한 목표궤도의 생성에 적용하는 데는, 가속개시시간으로부터 위치결정대상에 생기는 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배시간 후에 감속을 개시하도록 임펄스 입력을 부여하여 조정함으로써, 당해 잔류진동을 취소시킨다.

삭제

이와 같이 가속제진 및 감속제진의 양방식에 대하여, 위치결정대상의 이동거리에 따라서 선택적으로 전환하면서, 당해 양방식을 연결하여 맞춤으로써, 위치결정대상이 어떠한 이동거리를 취한 경우에도 잔류진동을 취소시킬 수 있도록 가장 고속이동이 가능한 목표궤도를 도출할 수 있다.

(3-2)목표궤도 생성처리

실제로 CPU(21)는, 도 5에 나타내는 목표궤도 생성처리순서(RTO)에 따라서, 위치결정대상의 이동시에 있어서의 사다리꼴 속도지령에 의거한 목표궤도를, 상술한 가속제진 및 감속제진의 조합을 이용하여 생성한다.

먼저 CPU(21)는, 스텝(SP1)에 있어서, 이동거리(x[m]), 최대속도(v_max[m/s]), 최대가속도(a_max[m/s²])로 이루어지는 이동지령정보(D2)와, 제진주파수(f_C[Hz])를 나타내는 주파수정보(D3)를 상위 애플리케이션으로부터 받으면, 잇따르는 스텝(SP2)으로 진행하고, 이 중 최대속도(v_max[m/s]), 최대가속도(a_max[m/s²]) 및 제진주파수(f_C[Hz])에 의거하여, 이하에 기술하는 제진파라미터의 생성판별처리를 실행한다.

이 제진파라미터의 생성판별처리에서는 도 6에 나타내는 바와 같이, 먼저 최대가속도도(a_max[m/s²])에서 제진하는 제진주파수(f_C[Hz])의 1주기분의 시간(1/f_C) 가속했을 때의 속도(이하, 이것을 제진주파수 속도라고 부른다)를 v_freq(=a_max/f_C)[m/s]로 했을 때, 헤드 구동계의 특성으로 결정되는 최대속도(v_max[m/s])를 예를 들면 6종류(저속, 제 1 및 제 2중속, 제 1, 제 2 및 제 3고속)의 경우 구분을 행한다.

본 실시형태에서는, 최대속도(v_max[m/s])가 다음식

에서 나타내는 바와 같이, 0이상에서 제진주파수속도(v_freq) 이하일 때에는, 저속이라고 판별하고, 다음식

에서 나타내는 바와 같이, 제진주파수속도(v_freq) 보다 크게 제진주파수속도(v_freq)의 2분의 3배 이하일 때에는, 제 1중속이라고 판별하고, 다음식

에서 나타내는 바와 같이, 제진주파수속도(v_freq)의 2분의 3배보다 크게 제진주파수속도(v_freq)의 2배 이하일 때에는, 제 2중속이라고 판별하고, 다음식

에서 나타내는 바와 같이, 제진주파수속도(v_freq)의 2배보다 크게 제진주파수속도(v_freq)의 2분의 5배 이하일 때에는, 제 1고속이라고 판별하고, 다음식

에서 나타내는 바와 같이, 제진주파수속도(v_freq)의 2분의 5배보다 크게 제진주파수속도(v_freq)의 3분의 8배 이하일 때에는, 제 2고속이라고 판별하고, 다음식

에서 나타내는 바와 같이, 제진주파수속도(v_freq)의 3분의 8배보다 크게 제진주파수속도(v_freq)의 3배 이하일 때에는, 제 3고속이라고 판별한다.

또한, 예로서 들은 경우구분 사용시의 제한으로서, 최대속도(v_max[m/s])가 제진주파수속도(v_freq[m/s])의 3배 이하인지, 또는 제진주파수(f_C[Hz])가 3 ×a_max/v_max[Hz] 이하인 것으로 한다.

계속하여 CPU(21)는, 스텝(SP3)으로 진행하고, 상술의 판별결과로서 얻어진 6종류(저속, 제 1 및 제 2중속, 제 1, 제 2 및 제 3고속)의 최대속도(v_max[m/s])에 대하여, 각각 이동거리(x[m])에 따른 제진최대속도(v_C[m/s]) 및 제진최대가속도(a_C[m/s²])를 계산한다.

구체적으로는, 먼저 저속의 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 이동거리(x[m])가 다음식

에서 나타내는 범위내에서는, 1주기의 감속제진을 행함으로써, 제진최대속도(v_C[m/s])는, 다음식

와 같이, 이동거리(x[m])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적(積)으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 7에 나타내는 실선 LA).

또 이동거리(x[m])가 다음식

에서 나타내는 범위내에서는, 1주기의 가속제진을 행함으로써, 제진최대속도(v_C[m/s])는, 다음식

와 같이, 최대속도 (v_max[m/s])와 동등한 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대속도(v_max[m/s])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적으로 설정된다(도 7에 나타내는 파선LB).

계속하여 중속(제 1 및 제 2중속)의 경우, 도 8에 나타내는 바와 같이, 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 이동거리(x[m])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다 (도 8에 나타내는 실선LC].

또 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 제진주파수속도(v_freq[m/s])와 동등한 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 8에 나타내는 파선LD).

그리고 이동거리(x[m])가 다음식

에서 나타내는 범위내에서는, 2주기의 감속제진을 행함으로써, 제진최대속도(v_C[m/s])는, 다음식

와 같이, 이동거리(x[m])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적의 반의 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 8에 나타내는 파선LE).

또한 이동거리(x[m])가 수학식(19)에서 나타내는 최대치를 넘었을 경우에는, 제 1중속과 제 2중속에서는 다른 값을 취한다.

즉 제 1중속의 경우, 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 제진주파수속도(v_freq)와 동등한 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 8에 나타내는 파선LF).

그리고 이동거리(x[m])가 다음식

에서 나타내는 범위내에서는, 2주기의 가속제진을 행함으로써, 제진최대속도(v_C[m/s])는, 다음식

와 같이, 최대속도(v_max[m/s])와 동등한 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대속도(v_max[m/s])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적의 반의 값으로 설정된다(도 8에 나타내는 실선LG).

한편, 제 2중속의 경우, 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 최대속도(v_max[m/s])와 제진주파수(f_C[Hz])의 적의 반의 값으로 설정된다(도 8에 나타내는 파선LF).

계속하여 고속(제 1, 제 2 및 제 3고속)의 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 실선LH).

또 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 파선LI).

그리고 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 파선LJ).

또한 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 제진주파수속도(v_freq[m/s])의 2배의 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 파선LK).

또한 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 이동거리(x[m])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적의 3분의 1의 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 파선LL).

또한 이동거리(x[m])가 수학식(43)에서 나타내는 최대치를 넘었을 경우에는, 제 1 및 제 2고속과 제 3고속에서는 다른 값을 취한다.

즉 제 1 및 제 2고속의 경우, 이동거리(x[m])가 다음식

에서 나타내는 범위내에서는, 2주기의 가속제진을 행함으로써 , 제진최대속도(v_C[m/s])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 파선LN).

그리고 이동거리(x[m]가) 다음식

에서 나타내는 범위내에서는, 4주기의 감속제진을 행함으로써, 제진최대속도(v_C[m/s])는, 다음식

와 같이, 이동거리(x[m])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적의 4분의 1의 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 파선LO).

또한 이동거리(x[m])가 수학식(49)에서 나타내는 최대치를 넘었을 경우에는, 제 1고속과 제 2고속에서는 다른 값을 취한다.

즉 제 1고속의 경우, 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 제진주파수속도(v_freq)의 2배의 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(a_max[m/s²])와 동등한 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 파선LP).

그리고 이동거리(x[m])가 다음식

에서 나타내는 범위내에서는, 3주기의 가속제진을 행함으로써, 제진최대속도(v_C[m/s])는, 다음식

와 같이, 최대가속도(v_max[m/s])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적의 3분의 1의 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 실선LM).

한편, 제 2고속의 경우, 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 최대속도(v_max[m/s])와 같은 값으로 설정되고, 또 제진최대가속도(a_C[m/s²])는, 다음식

와 같이, 최대속도(v_max[m/s])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적의 3분의 1의 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 실선LM).

이것에 대하여, 제 3고속의 경우, 이동거리(x[m])가 다음식

와 같이, 최대가속(v_max[m/s])와 제진주파수(f_C[Hz])와의 적의 3분의 1의 값으로 설정된다(도 9에 나타내는 실선LM).

이와 같이 하여 제진파라미터의 생성방법 판별의 결과에 따라서, 6종류로 경우구분된 속도(저속, 제 1 및 제 2중속, 제 1∼제 3고속)에 대하여, 각각 이동거리x[m]에 따른 제진최대속도(v_C[m/s]), 제진최대가속도(a_C[m/s²])를 결정할 수 있다.

이 후, CPU(21)는 스텝(SP4)으로 진행하고, 제진최대속도(v_C[m/s]) 및 제진최대가속도(a_C[m/s²])와 이동지령정보 중의 이동거리(x[m])에 의거하여, 실시간처리로 시시각각의 목표궤도를 생성할 수 있다.

(4)저크필터 연산처리

상술한 목표궤도 생성처리순서(RTO)(도 5)에 계속되는 처리로서, 소위 저크필터를 이용한 제어연산처리를 실행함으로써, 가속도의 변화를 순조롭게 하여 고주파역의 진동을 여기(勵起)하지 않도록 움직이고자 하는 저크(가속도의 미분치) 특유의 효과를 목표궤도의 생성에 반영시킬 수 있다.

여기서, n을 지연 샘플수(1이상의 정수)로 하고, 저크필터에 의해 감쇄시키는 주파수(이하, 이것을 저크주파수라고 부른다)를 f_jerk[Hz]로 하고, 샘플치 제어에 있어서의 샘플링주파수를 f_sample[Hz]로 하고, 샘플치 제어에 있어서의 지연 연산자를 z^-1로 했을 때, 저크필터에 의한 리스폰스G(z^-1)는, 다음식

에서 나타내어진다. 단, 목표궤도의 생성시간은 샘플수 (n)만큼 길게 된다.

이 저크필터에 의한 리스폰스(G(z^-1))를 이용하여, 샘플수 n=1, 2, 3, 10으로 했을 때의 주파수 특성 F1, F2, F3, F10을 도 6에 나타낸다. 이 도 6에서, 가로 축은 샘플링주파수(f_sample[Hz])에 의해 정규화한 주파수를 나타낸다.

또 저크필터를 이용하기 전과 후의 삼각 속도파형과 사다리꼴 속도파형의 모양을 도 11a 및 도 11b에 나타낸다(사용전을 파선으로 나타내고, 사용후를 실선으로 나타낸다). 이 도 11a 및 도 11b에서는, 저크필터에 있어서의 샘플수n=100이며, 샘플링주파수(f_sample)는 4000[Hz]이다.

이와 같이 목표궤도생성 후에 저크필터를 이용함으로써, 구체적으로 어떤 주파수성분을 자극하지 않는 목표궤도로 되는지를 확실히 판별할 수 있고, 저크를 포함하고 있음으로써 목표궤도 생성완료시간의 지연시간(1/f_jerk[sec])도 확실히 파악할 수 있고, 지연 샘플수(n)를 지정함으로써 샘필링 간격의 양수의 정수분의 1이라는 제약은 붙는 것의 거의 임의로, 제어주기인 샘플링간격에 대하여 비교적 고주파수성분의 진동을 감소시키는 것이 가능하게 된다.

또 저크필터를 이용한 목표궤도생성에 있어서, 저크(가속도의 미분치)의 크기에 의한 경우구분이 필요 없게 되는 등, 간략화 할 수 있고, 또한 저크가 위치결정 완료시의 잔류진동에 부여하는 영향을 필터의 주파수특성으로써 고려할 수 있는 등, 저크의 크기의 설정에 대하여 시행착오할 필요가 없어진다.

또한 피드포워드제어기로서, 저크필터를 사용함으로써, 제진파라미터 연산부에서 구한, 잔류진동을 저감하는 제진최대속도, 제진최대가속도의 파라미터의 잔류진동을 저감한 목표궤도의 주파수특성에 부가하는, 즉 컨벌루트되는 형태로 저크필터의 성질이 반영되게 된다.

(5)본 실시형태에 의한 동작 및 효과

이상의 구성에 있어서, 이 마운터(1)에서는, 반도체소자를 흡착하는 헤드(8)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키면서 소망위치에 위치결정 시켰을 때에, 당해 헤드구동계의 사양으로 결정되는 최대속도(v_max[m/s])를 판별하여 소정 조건하에서 6종류(저속, 제 1 및 제 2중속, 제 1∼제 3고속)로 경우 구분을 행한다.

계속하여 6종류로 경우구분된 헤드(8)의 최대속도(v_max[m/s])에 대하여, 각 속도마다, 이동거리(x[m])에 따라서 가속제진 또는 감속제진을 선택적으로 전환하면서, 당해 헤드(8)에 생기는 잔류진동을 효율 좋게 취소할 수 있는 제진최대속도(v_C[m/s]) 및 제진최대가속도(a_C[m/s²])를 결정한다.

이 후, 헤드(8)의 이동거리(x[m])에 따라서 결정된 제진최대속도(v_C[m/s]) 및 제진최대가속도(a_C[m/s²])에 의거하여, 시시각각으로 변화하는 헤드(8)의 동작패턴에 맞추어서 최속의 목표궤도를 실시간처리로 생성할 수 있다.

이와 같이 헤드(8)의 위치결정 완료시에 생기는 비교적 저주파로 진동진폭이 큰 잔류진동의 주파수를 특정함으로써, 잔류진동을 유발하는 주파수 및 그 양수의 정수배의 주파수성분을 저감한 목표궤도를, 이동거리(x[m])에 따른 제진최대속도(v_C[m/s]) 및 제진최대가속도(a_C[m/s²])의 조정에 의해 생성할 수 있다.

또한 헤드(8)의 이동시에 당해 헤드(8)의 하중(荷重)이 변경하고, 위치결정시에 생기는 잔류진동의 모양이 변화하는 경우라도, 미리 위치결정 완료시의 헤드(8)의 잔류진동의 모양을 파악해 두면, 이동지령시에 잔류진동의 주파수를 제진주파수로써 반영시킴으로써, 이동거리마다 변동하는 잔류진동에도 대응하는 것이 가능하게 된다.

이것에 더하여, 헤드(8)의 이동패턴을 결정하기 위한 목표궤도를 생성한 후, 저크필터를 통과시킴으로써, 목표궤도 생성시에 저크를 고려하지 않아도 비교적 고주파성분의 진동을 감소시킬 수 있고, 보다 연산량이 적은 목표궤도를 생성할 수 있다.

이상의 구성에 의하면, 이 마운터(1)에 있어서, 이동시의 헤드(8)를 소망 위치에 위치결정시켰을 때에, 헤드구동계의 특성으로 결정되는 최대속도(v_max[m/s]) 및 최대가속도(a_max[m/s²])의 제한하에서, 당해 위치결정 완료시에 헤드(8)에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조종하여, 당해 잔류진동의 주파수의 양수의 정수배가 되는 진동성분을 제진한 후, 당해 조정결과를 목표궤도의 생성에 반영시키도록 함으로써, 위치결정시에 헤드(8)에 생긴 잔류진동을 효율 좋게 취소할 수 있고, 이렇게 하여 헤드(8)를 종래보다 한층 고속으로 위치결정 할 수 있는 마운터(1)를 실현할 수 있다.

또한 목표궤도의 생성 후에 저크필터를 이용함으로써, 비교적 고주파성분의 진동을 감소시킬수 있는 만큼, 보다 고속으로 목표궤도를 생성시킬 수 있고, 위치결정시에 헤드(8)에 생긴 잔류진동을 한층 효율 좋게 취소할 수 있으며, 이렇게 하여 헤드(8)를 종래보다 한층 고속으로 위치결정할 수 있는 마운터(1)를 실현할 수 있다.

(6)다른 실시형태

또한 상술의 실시형태에 있어서는, 위치결정대상을 소망위치에 이동하는 이동결정장치로서, 도 1에 나타내는 바와 같은 마운터(1)를 적용하도록 한 경우에 대하여 기술했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 위치결정대상이 구동원의 구동에 따라서 동력전달되는 구성을 가지는, 기타 각종의 위치결정장치에 널리 적용할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 제어수단으로서의 CPU(21)가 헤드(위치결정대상)(8)를 소망의 속도 및 가속도로 이동시키도록 액추에이터(구동수단)(30)를 제어하는 것을 전제로 하여, 헤드(8)의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서, 당해 잔류진동을 취소하도록 당해 헤드(8)의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하도록 액추에이터(30)를 제어하도록 했을 경우에 대하여 기술했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 요는, 헤드(8)의 가감속시간이 당해 헤드(8)의 위치결정 직후의 잔류진동의 진동주기보다 짧게 되는 경우라도 당해 잔류진동을 취소할 수 있다면, 이 외 여러 가지의 방법에 의해 액추에이터(30)를 구동제어하도록 해도 좋다.

또한 본 실시형태에 있어서는, 제어수단으로서의 CPU(21)는, 헤드(8)의 위치 결정 직후에 생기는 잔류진동의 반주기 후에 같은 방향으로 같은 만큼의 힘으로 진동을 가하고, 헤드(8)의 가감속시간을, 당해 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배의 시간으로 조정하는 동시에, 당해 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배시간 후에 역방향으로 같은 만큼의 힘으로 진동을 가하고, 헤드(8)의 감속개시의 타이밍을, 가속개시시간으로부터 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배시간 후에 조정하도록 한 경우에 대하여 기술했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 헤드(8)의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍은 잔류진동을 취소할 수 있으면, 여러 가지의 상태로 조정하도록 해도 좋다.

또한 본 실시형태에 있어서는, 제어수단으로서의 CPU(21)는, 액추에이터(구동수단)(30)의 특성에서 결정하는 최대속도를 6종류의 레벨로 경우 구분하고, 당해 각 레벨마다, 헤드(8)의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서 헤드(8)의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하도록 했을 경우에 대하여 기술했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 구동수단의 특성에서 결정하는 최대속도의 제한하에 있다면, 5종류 이하 또는 7종류 이상의 임의의 레벨에서 경우 구분을 하도록 해도 좋다.

상술과 샅이 본 발명에 의하면, 위치결정대상을 소망위치에 이동하는 위치결정장치에 있어서, 위치결정대상을 이동시키기 위해 구동하는 구동수단과, 위치결정대상을 소망의 속도 및 가속도로 이동시키도록 구동수단을 제어하는 제어수단을 설치하고, 제어수단은 위치결정대상의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기 에 따라서, 당해 잔류진동을 취소하도록 당해 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하도록 구동수단을 제어하도록 함으로써, 위치결정시에 위치결정대상에 생긴 잔류진동을 효율 좋게 취소할 수 있고, 이렇게 하여 위치결정대상을 종래보다 한층 고속으로 위치결정할 수 있는 위치결정장치를 실현할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 위치결정대상을 소망위치에 이동하는 위치결정방법에 있어서, 위치결정대상을 소망의 속도 및 가속도로 이동시키고, 당해 위치결정대상의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서, 당해 잔류진동을 취소하도록 당해 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하도록 함으로써, 위치결정시에 위치결정대상에 생긴 잔류진동을 효율 좋게 취소할 수 있고, 이렇게 하여 위치결정대상을 종래보다 한층 고속으로 위치결정할 수 있는 위치결정방법을 실현할 수 있다.

Claims

위치결정대상을 소망위치에 이동하는 위치결정장치에 있어서,

상기 위치결정대상을 이동시키기 위해 구동하는 구동수단과,

상기 위치결정대상을 소망의 속도 및 가속도로 이동시키도록 상기 구동수단을 제어하는 제어수단을 갖추고,

상기 제어수단은, 상기 위치결정대상의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서, 당해 잔류진동을 취소하도록 당해 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하도록 상기 구동수단을 제어하고,

상기 제어수단은, 상기 잔류진동을 생기게 하는 힘이 가해진 시간으로부터 당해 잔류진동의 반주기 후에 같은 방향으로 같은 만큼의 힘으로 진동을 가하여, 상기 위치결정대상의 가감속시간을, 상기 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배의 시간으로 조정하는 동시에,

상기 잔류진동을 생기게 하는 힘이 가해진 시간으로부터 당해 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배시간 후에 역방향으로 같은 만큼의 힘으로 진동을 가하여, 상기 위치결정대상의 감속개시의 타이밍을, 가속개시시간으로부터 상기 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배시간 후에 조정하는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제어수단은, 상기 구동수단의 특성에서 결정하는 최대속도를 복수의 레벨로 경우구분하고, 당해 각 레벨마다 상기 잔류진동의 진동주기에 따라서 상기 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어수단은, 저크필터를 가지며,

상기 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정한 후, 당해 조정결과를 상기 저크필터를 거쳐서 필터처리시키는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
위치결정대상을 소정위치에 이동하는 위치결정방법에 있어서,

상기 위치결정대상을 소망의 속도 및 가속도로 이동시키는 제 1스텝과,

상기 위치결정대상의 위치결정 직후에 생기는 잔류진동의 진동주기에 따라서, 당해 잔류진동을 취소하도록 당해 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하는 제 2스텝을 갖추고,

상기 제 2스텝에서는, 상기 잔류진동을 생기게 하는 힘이 가해진 시간으로부터 당해 잔류진동의 반주기 후에 같은 방향으로 같은 만큼의 힘으로 진동을 가하여, 상기 위치결정대상의 가감속시간을, 상기 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배의 시간으로 조정하는 동시에,

상기 잔류진동을 생기게 하는 힘이 가해진 시간으로부터 당해 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배시간 후에 역방향으로 같은 만큼의 힘으로 진동을 가하여, 상기 위치결정대상의 감속개시의 타이밍을, 감속개시시간으로부터 상기 잔류진동의 1주기의 양수의 정수배시간 후에 조정하는 것을 특징으로 하는 위치결정방법.
삭제
제 5항에 있어서,

상기 제 2스텝에서는,

상기 위치결정대상을 이동시키는 구동계의 특성에서 결정하는 최대속도를 복수의 레벨로 경우구분하고, 당해 각 레벨마다 상기 잔류진동의 진동주기에 따라서 상기 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정하는 것을 특징으로 하는 위치결정방법.
제 5항에 있어서,

상기 제 2스텝에 있어서 상기 위치결정대상의 가감속시간 및 감속개시의 타이밍을 조정한 후, 당해 조정결과를 저크필터를 거쳐서 필터처리시키는 제 3스텝을 갖추는 것을 특징으로 하는 위치결정방법.