KR101483405B1

KR101483405B1 - 제어 시스템 및 이 제어 시스템에 이용하는 위치 추정 방법

Info

Publication number: KR101483405B1
Application number: KR1020147013950A
Authority: KR
Inventors: 준 오츠지; 아키히로 이토; 히로카즈 와타나베; 히데유키 오다기리
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2010-08-08
Filing date: 2011-08-06
Publication date: 2015-01-15
Also published as: KR20130057455A; JP5895289B2; US10095244B2; JP5689704B2; JP2012038312A; CN103081351A; KR20140089382A; CN104808579B; US20140070752A1; JP2012039847A; KR101421906B1; US20160098041A1; CN103081351B; US10345827B2; CN104808579A

Abstract

본 발명은 샘플링 주기를 세밀하게 하는 일 없이, 모터의 속도 변동 등에 좋은 정밀도로 대응하는 것이 가능한 제어 시스템을 제공한다. 제어 시스템은 피제어체를 구동하는 모터와, 모터의 회전 각도에 기초하여 피제어체의 위치 데이터를 소정의 주기로 검출하는 센서와, 모터를 서보 제어하는 서보 제어부와, 서보 제어부에 대해서 동작 지령(위치 지령)을 발하는 위치 제어부를 가지고, 위치 제어부는 서보 제어부의 동작 지령을 생성하는 지령 생성 수단과, 센서로부터 취득한 위치 데이터를 취득 시각과 함께 기억하는 위치 데이터 기억 수단과, 소정 주기의 위치 데이터에 기초하여 임의의 시각에 있어서의 피제어체의 위치를 추정하는 위치 추정 수단을 구비하고, 위치 추정 수단은 시각 t에 있어서의 피제어체의 위치 f(t)를 위치 데이터에 기초하여 다항식으로 나타내어, 다항식 보간에 의해 임의의 시각에 있어서의 피제어체의 위치를 추정한다.

Description

제어 시스템 및 이 제어 시스템에 이용하는 위치 추정 방법{CONTROL SYSTEM, AND POSITION ESTIMATION METHOD TO BE USED IN CONTROL SYSTEM}

본 발명은 로봇을 동작시키는 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 로봇을 동작시키는 모터를 제어하기 위한 모터 제어 방법에 관한 것이다. 이에 더하여, 본 발명은 예를 들면 로봇이나 수치 제어 장치 등의 구동계, 회전계에 적용할 수 있는 제어 시스템 및 이 제어 시스템에 이용하는 위치 추정 방법에 관한 것이다.

종래, 로봇을 동작시키는 DC 모터(직류 모터, DC 브러시리스 모터(brushless motor)도 포함함)를 제어하는 모터 제어 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에 기재된 모터 제어 장치에서는, 위치 검출기에 의해서 모터의 회전 위치가 검출되고, 속도 검출기에 의해서 모터의 회전 속도가 검출되고 있다. 또, 감산기에 의해서 위치 지령으로부터 위치 검출기의 출력을 감산(減算)한 위치 편차가 산출되고, 위치 제어기에 의해서 위치 편차가 속도 지령으로 변환되고, 가감산기에 의해서 속도 지령과 피드 포워드(feed forward) 제어기로부터의 출력이 가산됨과 아울러 속도 검출기의 출력이 감산되고, PI 제어기에 의해서 가감산기의 출력이 토크 지령으로 변환되고 있다. 또한, PI 제어기로부터 출력되는 토크 지령은 리미터(limiter)에 의해서 제한이 걸려진 후에, 그 토크 지령에 기초하여 모터 드라이버가 모터를 구동하고 있다.

또, 일반적으로, 로봇이나 수치 제어 장치 등의 분야에서는, 이들을 구동하기 위한 제어 시스템이 적용되고 있다. 예를 들면, 로봇에 워크의 반송(搬送)이나 용접 등의 각종 작업을 행하게 하는 경우, 제어 시스템은 로봇의 관절을 회동시키는 모터를 서보 제어하는 서보 제어기에 대해서 동작 지령(위치 지령)을 행한다. 한편으로, 로봇의 관절은 모터의 회전각을 측정하는 인코더(encode)를 가지고 있고, 호스트 제어기는 서보 제어기를 통해서 이 인코더로부터 보내져 오는 피드백되는 위치 데이터(회전각 측정치 등)를 참조하여 샘플링하면서, 목표치와 실측치의 편차를 인식하여 서보 제어를 행한다.

여기서, 상술한 피드백되는 위치 데이터는 소정의 샘플링 주기로 샘플링되기 때문에, 샘플링 주기 이외의 시각에서의 위치를 알 수가 없고, 샘플링 주기가 위치 분해능(分解能)의 한계가 된다. 그러나 고속·고정밀도 위치 제어를 행하는 경우, 위치 분해능의 높이는 중요한 요소가 되기 때문에, 위치 분해능의 한계를 높이기 위해서 위치의 추정을 행할 필요가 있다.

특허 문헌 2에 기재된 로봇 제어 장치에서는, 절대치 인코더의 측정 주기와 서보 사이클이 비동기더라도, 외삽(外揷) 연산에 의해 서보 사이클에 동기한 위치 펄스를 추정하여 위치 분해능을 높이고 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 특허 문헌 2에 개시된 로봇 제어 장치에서는, 우선, 피드백 위치 X를 샘플링한다. 그리고 바로 옆의 샘플링 시각과의 관계로, 샘플링 시간 간격을 계산하고, 피드백 위치의 차분을 계산함과 아울러, 피드백 위치의 차분을 샘플링 시간 간격으로 나누어, 피드백 위치의 변화율(변화율 A)을 구한다. 한편, 샘플링 시각부터 서보 지령 시각까지의 시간차(시간차 B)를 계산한다. 그리고, 마지막으로, 변화율 A에 시간차 B를 곱해서 얻어진 값을, 상기 피드백 위치 X에 가산함으로써, 서보 지령 시각의 위치를 추정하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본국 특개평 10－309683호 공보 [특허 문헌 2] 일본국 특개평 5－333931호 공보

특허 문헌 1에 기재된 모터 제어 장치 등에 의해서 제어되는 DC 모터에서는, 구동용 코일을 흐르는 전류에 비례한 토크를 얻을 수 있다. 구동용 코일을 흐르는 전류는, 정적(靜的)으로는 모터 드라이버에 인가되는 전압에 비례하기 때문에, 모터 드라이버에 인가되는 전압을 제어함으로써, 모터의 토크를 제어하는 것이 가능하다. 여기서, 모터 드라이버에 인가되는 원(元)전압이 저하했을 경우에는, 토크 지령을 올리는 것으로, 토크의 저하를 방지하는 것이 가능하다. 그렇지만, 일반적으로, 모터 드라이버 등의 물리적인 제약으로부터 토크 지령을 일정치 이상으로 올릴 수 없다. 이 때문에, 모터 드라이버에 인가되는 원전압이 크게 저하하면, 로봇에게 소망한 동작을 시킬 수 없게 될 뿐만이 아니고, PI 제어기 등이 가지는 적분 기능의 영향으로, 이른바 와인드업(windup) 현상이 발생하여 로봇이 발진(發振) 거동 등의 불안정한 거동을 나타내는 일이 있다.

따라서 종래는, 예를 들어, 원전압이 순간적으로 저하하는 현상인 순저(瞬低)(순시 전압 저하)가 발생하면, 로봇이 불안정한 거동을 나타내기 전에 강제적으로 모터를 정지시키고, 안전성을 확보함과 아울러, 로봇 및 워크의 손상을 방지하고 있다. 그렇지만, 순저 등이 발생했을 때에, 모터를 정지시켜 로봇을 정지시키면, 로봇을 재기동시키기 위한 복구 시간이 걸려, 생산성이 저하한다. 특히, 전원 사정이 나쁜 공장 등에서 로봇이 사용되는 경우, 순저 등이 발생할 때마다, 로봇을 정지시켜서는, 생산성이 큰폭으로 저하한다.

이에, 본 발명의 과제는 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 저하했을 경우에도, 로봇을 동작시키는 모터를 정지시키는 일 없이, 로봇을 적절히 동작시키는 것이 가능한 모터 제어 장치를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 과제는 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 저하했을 경우에도, 로봇을 동작시키는 모터를 정지시키는 일 없이, 로봇을 적절히 동작시키는 것이 가능해지는 모터 제어 방법을 제공하는 것에 있다.

또, 특허 문헌 2에 기재된 로봇 제어 장치는, 피드백 위치의 차분(差分)을 샘플링 시간 간격으로 나누어 변화율 A를 구하고, 단순한 외삽 연산만으로 위치 추정을 행하고 있기 때문에, 모터의 속도 변동에 약하다고 하는 문제가 있다. 이 경우, 인코더의 측정 주기를 세밀하게 함으로써, 위치의 추정 정밀도를 향상시킬 수도 있지만, 통신 주기나 CPU의 처리 속도를 빨리 할 필요가 있기 때문에, 비용이 증가되는 과제가 있다.

이에, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 과제는 샘플링 주기를 세밀하게 하는 일 없이, 모터의 속도 변동 등에 좋은 정밀도로 대응하는 것이 가능한 제어 시스템 및 이 제어 시스템에 이용하는 위치 추정 방법을 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 모터 제어 장치는 로봇을 동작시키는 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서, 모터를 제어하기 위한 위치 지령을 출력하는 위치 지령 출력 수단과, 모터가 소정 각도 회전할 때마다 펄스 신호를 발생시키는 회전 검출 수단으로부터의 출력에 기초하여 산출되는 회전 위치와 위치 지령에 기초하여 위치 편차를 산출하여 출력하는 제1 감산 수단과, 위치 편차를 속도 지령으로 변환하여 출력하는 위치 제어 수단과, 회전 검출 수단으로부터의 출력에 기초하여 산출되는 회전 속도와 속도 지령에 기초하여 속도 편차를 산출하여 출력하는 제2 감산 수단과, 속도 편차를 토크 지령으로 변환하여 출력하는 속도 제어 수단과, 토크 지령의 값이 소정의 제한치 이하인 경우에 토크 지령을 그대로 출력함과 아울러 토크 지령의 값이 제한치를 초과하는 경우에 제한치를 그 값으로 하는 토크 지령을 출력하는 리미터와, 리미터로부터의 토크 지령에 기초하여 모터를 구동하는 모터 구동 수단과, 모터 구동 수단에 전압을 인가하는 전원의 전압 변동을 검출하는 전압 변동 검출 수단을 구비하고, 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 소정의 기준치 이하로 된 것이 검출되면, 모터의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령 출력 수단이 위치 지령을 변동시키는 것, 및 출력되는 속도 지령을 위치 제어 수단이 제한하는 것 중 적어도 어느 한쪽이 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 모터 제어 장치에서는, 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 소정의 기준치 이하로 된 것이 검출되면, 위치 지령 출력 수단이 모터의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시킴과 아울러, 위치 제어 수단이 출력되는 속도 지령을 제한한다. 혹은, 본 발명에서는 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 기준치 이하로 된 것이 검출되면, 위치 지령 출력 수단이 모터의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시키던지, 또는, 위치 제어 수단이 출력되는 속도 지령을 제한한다.

이 때문에, 본 발명에서는 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 기준치 이하로 되었을 때에, 속도 지령의 값의 증가를 억제하여 속도 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서 본 발명에서는 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 기준치 이하가 되더라도, 모터의 회전 속도를 저하시키는 것에 의해서 모터를 적절히 제어하여 로봇에게 소망한 동작을 행하게 하는 것이 가능해짐과 아울러, 와인드업 현상의 발생을 방지하여 로봇이 불안정한 거동을 나타내는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 본 발명에서는 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 저하했을 경우에도, 모터를 정지시키는 일 없이 로봇을 적절히 동작시키는 것이 가능하게 된다.

여기서, 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 기준치 이하로 되었을 때에, 위치 지령의 변동만을 행하는 경우에는, 제1 감산 수단으로부터 출력되는 위치 편차의 증가를 억제할 수 있기 때문에, 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복하여 위치 지령을 원래 상태로 되돌렸을 때의 속도 지령의 급격한 변동을 억제하는 것이 가능하게 된다. 한편, 위치 지령의 변동의 영향은 약간 지연되어 속도 지령에 나타나기 때문에, 이 경우에는, 전원의 전압이 기준치 이하로 되었을 때에, 단시간에 속도 지령의 값의 증가를 억제하는 것이 곤란하게 되는 상황이 생길 수 있다. 또, 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 기준치 이하로 되었을 때에, 속도 지령의 제한만을 행하는 경우에는, 전원의 전압이 기준치 이하로 되었을 때에, 단시간에 속도 지령의 값의 증가를 억제하는 것은 가능하게 되지만, 제1 감산 수단으로부터 출력되는 위치 편차가 증가하는 일이 있기 때문에, 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복하여 속도 지령의 제한을 해제했을 때에, 속도 지령의 값이 급격하게 커져서, 모터가 급가속하여 로봇이 급격하게 동작할 우려가 있다.

이 때문에, 본 발명에서는, 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 기준치 이하로 된 것이 검출되면, 위치 지령 출력 수단은 모터의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시키고, 또한, 위치 제어 수단은 출력되는 속도 지령을 제한하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 기준치 이하로 되었을 때에, 위치 지령의 변동만을 행하는 경우에 생길 수 있는 문제와 속도 지령의 제한만을 행하는 경우에 생길 수 있는 문제의 양자를 해소하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 것이 검출되면, 제1 감산 수단으로부터 출력되는 위치 편차가 작아지도록, 위치 지령 출력 수단이 위치 지령을 지연시킨 후에, 위치 지령 출력 수단이 지연 후의 위치에서 위치 지령을 원래 상태로 되돌리는 것, 및 출력되는 속도 지령의 제한을 위치 제어 수단이 해제하는 것 중 적어도 어느 한쪽이 수행하는 되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때나, 속도 지령의 제한을 해제할 때에, 속도 지령의 값이 급격하게 커지는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 따라서 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때나, 속도 지령의 제한을 해제할 때의 모터의 급가속을 방지하는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 로봇의 급격한 동작을 방지하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 기준치 이하로 된 것이 검출되었을 때에, 모터의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령 출력 수단이 위치 지령을 변동시키는 경우에는, 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 것이 검출되면, 제1 감산 수단으로부터 출력되는 위치 편차가 작아지도록, 위치 지령 출력 수단이 위치 지령을 지연시킨 후에, 위치 지령 출력 수단이 지연 후의 위치에서 위치 지령을 원래 상태로 되돌리는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때의 모터의 급가속을 방지하는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 로봇의 급격한 동작을 방지하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명에 있어서, 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 기준치 이하로 된 것이 검출되었을 때에, 출력되는 속도 지령을 위치 제어 수단이 제한하는 경우에는, 전압 변동 검출 수단에서 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 것이 검출되면, 제1 감산 수단으로부터 출력되는 위치 편차가 작아지도록, 위치 지령 출력 수단이 위치 지령을 지연시킨 후에, 출력되는 속도 지령의 제한을 위치 제어 수단이 해제하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 전원의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 속도 지령의 제한을 해제할 때의 모터의 급가속을 방지하는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 로봇의 급격한 동작을 방지하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 모터 제어 방법은 로봇을 동작시키는 모터를 제어하기 위한 모터 제어 방법에 있어서, 모터를 제어하기 위한 위치 지령과 모터의 실측(實測)한 회전 위치에 기초하여 위치 편차를 산출하고, 위치 편차를 속도 지령으로 변환하고 속도 지령과 모터의 실측한 회전 속도에 기초하여 속도 편차를 산출하며, 속도 편차를 토크 지령으로 변환하고, 또한, 토크 지령의 값이 소정의 제한치 이하인 경우에는, 그대로의 토크 지령에 기초하여 모터를 구동하고, 토크 지령의 값이 제한치를 초과하는 경우에는, 제한치를 그 값으로 하는 토크 지령에 기초하여 모터를 구동함과 아울러, 모터의 전원의 전압이 소정의 기준치 이하로 된 것이 검출되면, 모터의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시키는 것, 및 속도 지령을 제한하는 것 중 적어도 어느 한쪽이 수행하는 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 모터 제어 방법에서는, 모터의 전원의 전압이 소정의 기준치 이하로 된 것이 검출되면, 모터의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시킴과 아울러 속도 지령을 제한한다. 혹은, 본 발명의 모터 제어 방법에서는 모터의 전원의 전압이 기준치 이하로 된 것이 검출되면, 모터의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시키던지, 또는 속도 지령을 제한한다. 이 때문에, 본 발명에서는, 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 기준치 이하로 되었을 때에, 속도 지령의 값의 증가를 억제하고, 속도 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서 본 발명에서는, 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 기준치 이하가 되더라도, 모터의 회전 속도를 저하시킴으로써 모터를 적절히 제어하여 로봇에게 소망한 동작을 행하게 하는 것이 가능해짐과 아울러, 와인드업 현상의 발생을 방지하여 로봇이 불안정한 거동을 나타내는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 본 발명의 모터 제어 방법으로 모터를 제어하면, 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 저하했을 경우에도, 모터를 정지시키는 일 없이 로봇을 적절히 동작시키는 것이 가능하게 된다.

또, 이상과 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음과 같은 것을 제공한다.

피(被)제어체를 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전 각도에 기초하여 상기 피제어체의 위치 데이터를 소정의 주기로 검출하는 센서와, 상기 모터를 서보 제어하는 서보 제어부와, 상기 서보 제어부에 대해서 동작 지령(위치 지령)을 발(發)하는 위치 제어부를 가지는 제어 시스템으로서, 상기 위치 제어부는 상기 서보 제어부의 동작 지령을 생성하는 지령 생성 수단과, 상기 센서로부터 취득한 상기 위치 데이터를 취득 시각과 함께 기억하는 위치 데이터 기억 수단과, 소정 주기의 상기 위치 데이터에 기초하여 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 위치 추정 수단을 구비하고, 상기 위치 추정 수단은 시각 t에 있어서의 상기 피제어체의 위치 f(t)를 상기 위치 데이터에 기초하여 다항식으로 나타내어, 다항식 보간(補間)에 의해 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 제공한다.

본 발명에 의하면, 위치 추정 수단은 시각 t에 있어서의 피제어체의 위치 f(t)를 위치 데이터에 기초하여 다항식으로 나타내어, 다항식 보간에 의해 임의의 시각에 있어서의 위치를 추정하기 때문에, 샘플링 주기를 세밀하게 하는 일 없이 모터의 부하 변동이나 속도 변동 등에도 좋은 정밀도로 대응할 수 있다.

즉, 위치 추정 수단은 위치 데이터 기억 수단에 시각과 함께 기억된 위치 데이터에 기초하여, 시각 t에 있어서의 피제어체의 위치 f(t)를 다항식으로 나타내기 때문에, 모터의 속도가 변동하는 경우에도 위치를 t의 함수로서 충실히 표현할 수 있어, 샘플링 주기를 세밀하게 하는 일 없이 임의의 시각에 있어서의 위치를 좋은 정밀도로 추정할 수 있다. 또, 위치 추정 수단은 피드백된 위치 데이터를 이용하여 피제어체의 위치를 추정하기 때문에, 모터의 부하 변동에도 영향을 받기 어렵고, 임의의 시각에 있어서의 위치를 좋은 정밀도로 추정할 수 있다.

상기 위치 추정 수단은, 시각 t에 있어서의 상기 피제어체의 위치 f(t)를 하기 수 1 식의 다항식으로 나타내고, 그 다항식의 계수 a_i를 상기 위치 데이터 기억 수단에 기억된 상기 위치 데이터 y_i와 취득 시각 t_i에 기초하여 하기 수 2 식에 의해서 구하고, 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 로봇 제어 시스템을 제공한다.

[수 1]

[수 2]

본 발명에 의하면, 위치 데이터 기억 수단에 기억된 위치 데이터 y_i와 취득 시각 t_i에 기초하여, 임의의 시각 t에 있어서의 피제어체의 위치 f(t)를 다항식으로 나타낼 수 있어, 모터의 속도가 변동하는 경우에도 피제어체의 위치를 좋은 정밀도로 추정할 수 있다.

상기 위치 추정 수단은 3차 다항식을 이용하여 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 로봇 제어 시스템을 제공한다.

본 발명에 의하면, 피제어체의 위치를 3차 다항식을 이용하여 나타내기 때문에, 모터의 가속시 또는 감속시 등의 속도가 변동하는 경우에도, 피제어체의 위치를 t의 함수로서 정확하게 표현할 수 있기 때문에, 피제어체의 위치를 좋은 정밀도로 추정할 수 있다. 또, 3차 다항식을 구하는 계산은 큰 연산 부하는 되지 않아서, 위치 추정을 위한 연산 부하를 작게 할 수 있다.

상기 위치 추정 수단은 상기 피제어체의 위치를 추정하는 임의의 시각의 근방의 상기 위치 데이터에 기초하여 그 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 제공한다.

본 발명에 의하면, 위치 추정을 행하고 싶은 임의의 시각의 근방의 위치 데이터를 이용하기 때문에, 위치 데이터 기억 수단에 기억된 위치 데이터 중에서 위치 추정을 행하는데 적절한 위치 데이터를 선택하여 피제어체의 위치를 3차 다항식으로 나타낼 수 있어, 모터의 속도가 변동하는 경우에도 피제어체의 위치를 좋은 정밀도로 추정할 수 있음과 아울러 연산 부하를 경감할 수 있다.

상기 피제어체에 마련되는 위치 맞춤 마크를 검출하는 마크 센서를 구비하고 상기 위치 추정 수단은 상기 마크 센서가 상기 위치 맞춤 마크를 검출한 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 제공한다.

본 발명에 의하면, 이 센서가 위치 맞춤 마크를 검출한 시각에 있어서의 피제어체의 위치를 추정할 수 있기 때문에, 피제어체의 위치를 정밀도 좋게 맞출 수 있다.

피제어체를 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전 각도에 기초하여 상기 피제어체의 위치 데이터를 소정의 주기로 검출하는 센서와, 상기 모터를 서보 제어하는 서보 제어부와, 상기 서보 제어부에 대해서 동작 지령을 발하는 위치 제어부를 가지는 제어 시스템에 있어서, 상기 위치 제어부는 상기 서보 제어부의 동작 지령을 생성함과 아울러, 상기 센서로부터 취득한 상기 위치 데이터를 취득 시각과 함께 기억하고, 시각 t에 있어서의 상기 피제어체의 위치 f(t)를 상기 위치 데이터에 기초하여 다항식으로 나타내어, 다항식 보간에 의해 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 위치 제어부는 상기 서보 제어부의 동작 지령을 생성함과 아울러, 상기 센서로부터 취득한 상기 위치 데이터를 취득 시각과 함께 기억하고, 시각 t에 있어서의 상기 피제어체의 위치 f(t)를 상기 위치 데이터에 기초하여 다항식으로 나타내어, 다항식 보간에 의해 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하기 때문에, 샘플링 주기를 세밀하게 하는 일 없이 모터의 부하 변동이나 속도 변동에도 좋은 정밀도로 대응할 수 있다.

즉, 위치 제어부는 시각과 함께 기억된 위치 데이터에 기초하여, 시각 t에 있어서의 피제어체의 위치 f(t)를 다항식으로 나타내기 때문에, 모터의 속도가 변동하는 경우에도 위치를 t의 함수로서 충실히 표현할 수 있어, 샘플링 주기를 세밀하게 하는 일 없이 임의의 시각에 있어서의 위치를 좋은 정밀도로 추정할 수 있다. 또, 위치 제어부는 피드백된 위치 데이터를 이용하여 피제어체의 위치를 추정하기 때문에, 모터의 부하 변동에도 영향을 받기 어렵고, 임의의 시각에 있어서의 위치를 좋은 정밀도로 추정할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 모터 제어 장치에서는, 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 저하했을 경우에도, 로봇을 동작시키는 모터를 정지시키는 일 없이 로봇을 적절히 동작시키는 것이 가능하게 된다. 또, 본 발명의 모터 제어 방법으로 로봇을 동작시키는 모터를 제어하면, 순저 등이 발생하여 전원의 전압이 저하했을 경우에도, 모터를 정지시키는 일 없이 로봇을 적절히 동작시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 제어 시스템 및 이 제어 시스템에 적용하는 위치 추정 방법은, 이상 설명한 것처럼, 샘플링 주기를 세밀하게 하는 일 없이, 모터의 속도 변동 등에도 좋은 정밀도로 대응하고, 모터의 속도를 떨어뜨리는 일 없이 정밀도가 높은 위치 추정을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치에 관련하는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 위치 지령 출력부로부터 출력되는 위치 지령의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 위치 제어부로부터 출력되는 속도 지령의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시된 감산부로부터 출력되는 위치 편차의 일례, 및 도 1에 도시된 모터의 회전 속도 및 토크의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 종래의 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때의, 위치 지령 출력부로부터 출력되는 위치 지령의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 모터 제어 장치로 모터를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 로봇 제어 시스템의 시스템 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 로봇 제어 시스템에 적용이 가능한 로봇을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 얼라이너(aligner)와 척(chuck)으로 유지되고 있는 웨이퍼를 나타내는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 얼라이너 구동 제어의 흐름을 나타내는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 위치 추정 수단에 의해 구한 다항식 보간에 의한 추정 연산을 설명하는 도면이다.
도 19는 그 얼라이너의 정밀도 시험 결과를 나타내는 도면이다.

(제1 실시 형태 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법)

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다.

(모터 제어 장치의 구성)

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(101) 및 모터 제어 장치(101)에 관련하는 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 위치 지령 출력부(108)로부터 출력되는 위치 지령의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 3은 도 1에 도시된 위치 제어부(110)로부터 출력되는 속도 지령의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 4는 도 1에 도시된 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차의 일례, 및 도 1에 도시된 모터(102)의 회전 속도 및 토크의 일례를 나타내는 그래프이다.

본 형태의 모터 제어 장치(101)는 산업용 로봇을 동작시키는 모터(102)를 제어하기 위한 장치이다. 모터(102)는 DC 서보 모터이며, 예를 들어, 산업용 로봇의 암을 동작시킨다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모터 제어 장치(101)에는 모터(102)의 전원(103)이 접속되어 있다. 또, 모터 제어 장치(101)와 모터(102)의 사이에는, 인코더(104)가 배치되어 있다. 인코더(104)는, 예를 들어, 모터(102)의 회전축에 고정되는 원판(圓板) 모양의 슬릿판(板)과, 슬릿판을 사이에 두도록 배치되는 발광 소자 및 수광 소자를 가지는 광학식 센서에 의해서 구성되어 있고, 광학식 센서는 모터 제어 장치(101)에 접속되어 있다.

모터 제어 장치(101)는 MPU 등의 연산 수단, ROM, RAM, 불휘발성 메모리 등의 기억 수단, 및 I／O 포트 등의 입출력 수단 등에 의해서 구성되어 있다. 또, 모터 제어 장치(101)는 기능적으로는, 위치 검출부(106)와, 속도 검출부(107)와, 위치 지령 출력 수단으로서의 위치 지령 출력부(108)와, 제1 감산 수단으로서의 감산부(109)와, 위치 제어 수단으로서의 위치 제어부(110)와, 제2 감산 수단으로서의 감산부(111)와, 속도 제어 수단으로서의 속도 제어부(112)와, 리미터(113)와, 모터 구동 수단으로서의 드라이버(114)와, 전압 변동 검출 수단으로서의 전압 변동 검출부(115)를 구비하고 있다.

위치 검출부(106)는 인코더(104)로부터의 출력에 기초하여 모터(102)의 회전 위치를 산출한다. 속도 검출부(107)는 인코더(104)로부터의 출력에 기초하여 모터(102)의 회전 속도를 산출한다. 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 회전 속도 및 회전 위치를 제어하기 위한 위치 지령을 출력한다. 구체적으로는, 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 기동 후의 경과 시간에 따른 목표 회전 위치를 위치 지령으로서 출력한다. 모터(102)의 기동 후의 경과 시간을 가로축으로 하고, 목표 회전 위치를 세로축으로 하면, 위치 지령 출력부(108)로부터 출력되는 위치 지령은, 예를 들어, 도 2에 도시된 그래프와 같이 된다.

감산부(109)는 위치 지령 출력부(108)로부터 출력되는 위치 지령으로부터, 위치 검출부(106)로부터 출력되는 실측의 회전 위치를 감산한 위치 편차를 산출하여 출력한다. 모터(102)의 기동 후의 경과 시간을 가로축으로 하고, 위치 편차를 세로축으로 하면, 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차는, 예를 들어, 도 4에 도시된 그래프와 같이 된다.

위치 제어부(110)는 통상, 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차를 속도 지령으로 변환하여 출력한다. 구체적으로는, 위치 제어부(110)는 모터(102)의 기동 후의 경과 시간에 따른 목표 회전 속도를 속도 지령으로서 출력한다. 모터(102)의 기동 후의 경과 시간을 가로축으로 하고, 목표 회전 속도를 세로축으로 하면, 위치 제어부(110)로부터 출력되는 속도 지령은, 예를 들어, 도 3에 도시된 그래프와 같이 된다. 위치 제어부(110)에서는, 비례 제어가 행해지고 있다.

감산부(111)는 위치 제어부(110)로부터 출력되는 속도 지령으로부터, 속도 검출부(107)로부터 출력되는 실측의 회전 속도를 감산한 속도 편차를 산출하여 출력한다. 속도 제어부(112)는 감산부(111)로부터 출력되는 속도 편차를 토크 지령으로 변환하여 출력한다. 속도 제어부(112)에서는, 비례 제어와 적분 제어를 조합(組合)한 PI 제어가 행해지고 있다.

리미터(113)는 속도 제어부(112)로부터 출력되는 토크 지령의 값이 소정의 제한치 이하인 경우에, 속도 제어부(112)로부터 출력되는 토크 지령을 토크 지령으로서 그대로 출력함과 아울러, 속도 제어부(112)로부터 출력되는 토크 지령의 값이 제한치를 초과하는 경우에, 이 제한치를 그 값으로 하는 토크 지령을 출력한다. 즉, 리미터(113)에 의해서, 드라이버(114)로 향해 출력되는 토크 지령의 상한치가 설정되어 있다.

드라이버(114)에는 전원(103)이 접속되어 있고, 드라이버(114)는 리미터(113)로부터 출력되는 토크 지령에 기초하여 모터(102)에 전압을 인가해 모터(102)를 구동한다. 드라이버(114)에 의해서 구동되는 모터(102)의 회전 속도 및 토크는, 모터(102)의 기동 후의 경과 시간을 가로축으로 하고, 회전 속도 및 토크를 세로축으로 하면, 도 4에 도시된 그래프와 같이 된다.

전압 변동 검출부(115)는 전원(103)에 접속되어 있고, 전원(103)의 전압 변동을 검출한다. 본 형태에서는, 전압 변동 검출부(115)는 전원(103)의 전압이 순간적으로 소정의 기준치 이하가 되는 순저가 발생한 것을 검출한다. 또, 전압 변동 검출부(115)는 위치 지령 출력부(108) 및 위치 제어부(110)에 접속되어 있다.

(순저 발생시의 모터의 제어 방법)

도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(101)로 모터(102)를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터(102)의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 도 6은 종래의 모터 제어 장치로 모터(102)를 제어하고 있을 때에 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 변화, 모터(102)의 회전 속도, 및 토크의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.

모터 제어 장치(101)는 순저가 발생하면, 이하와 같이 동작하여 모터(102)를 제어한다. 우선, 순저가 발생했는지 여부는, 전압 변동 검출부(115)로 판단된다. 전압 변동 검출부(115)에서, 전원(103)의 전압이 기준치 이하로 된 것이 검출되면(즉, 전압 변동 검출부(115)에서 순저의 발생이 검출되면), 전압 변동 검출부(115)에서의 검출 결과에 기초하여, 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시킨다. 예를 들어, 전압 변동 검출부(115)에서 순저의 발생이 검출되면, 위치 지령 출력부(108)는 도 2의 2점 쇄선(鎖線)으로 도시된 바와 같이 위치 지령을 변동시킨다. 이때에는, 위치 지령 출력부(108)는 로봇에 탑재되는 워크나 로봇 등에 손상이 발생하지 않는 범위에서 가능한 한 빨리 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록, 위치 지령을 변동시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 통상의 감속시의 감속도와 동일한 감속도로 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록, 위치 지령을 변동시킨다.

또, 전압 변동 검출부(115)에서 순저의 발생이 검출되면, 전압 변동 검출부(115)에서의 검출 결과에 기초하여, 위치 제어부(110)는 속도 지령으로 변환되는 위치 편차를 제한한다. 예를 들어, 위치 제어부(110)는 순저 발생시의 위치 편차를, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차로서 고정(클램프)하고, 고정된 위치 편차를 속도 지령으로 변환한다. 혹은, 위치 제어부(110)는 예를 들어, 속도 검출부(107)에서 검출되는 모터(102)의 회전 속도에 따라 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 상한치를 변동시킴과 아울러, 감산부(109)로부터의 위치 편차가 상한치 이하이면, 그 위치 편차를 속도 지령으로 변환되는 위치 편차로 하고, 감산부(109)로부터의 위치 편차가 상한치를 초과하는 경우에는, 그 상한치의 위치 편차를 속도 지령으로 변환되는 위치 편차로 한다. 상술한 바와 같이, 위치 제어부(110)에서는 비례 제어가 행해지고 있기 때문에, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차가 제한되면, 위치 제어부(110)로부터 출력되는 속도 지령도 제한된다. 즉, 전압 변동 검출부(115)에서 순저의 발생이 검출되면, 위치 제어부(110)는 출력되는 속도 지령을 제한한다.

순저가 끝나고, 전압 변동 검출부(115)에서 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 것이 검출되면, 위치 제어부(110)는 위치 편차의 제한을 해제한다. 즉, 위치 제어부(110)는 속도 지령의 제한을 해제한다. 또, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 원래 상태로 되돌린다. 예를 들어, 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 변동시키고 있던 위치 지령을 도 2의 실선으로 표시되는 위치 지령으로 되돌린다.

본 형태의 모터 제어 장치(101)는 순저가 발생하면, 이상과 같은 동작을 행하기 때문에, 모터 제어 장치(101)로 모터(102)를 제어하고 있을 때에, 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크는, 예를 들어, 도 5에 도시된 그래프와 같이 변화한다. 또한, 순저가 발생하면, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차는 제한되지만, 감산부(109)로부터 출력되는 실제의 위치 편차는 증가하고 있기 때문에, 도 5에 도시된 바와 같이, 전원(103)의 전압이 회복하여, 위치 제어부(110)가 위치 편차의 제한을 해제하면, 위치 편차가 불연속으로 증가한다.

한편, 종래의 모터 제어 장치로 모터(102)를 제어하고 있을 때, 순저가 발생했을 경우의 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크는, 예를 들어, 도 6에 도시된 그래프와 같이 변화한다.

또한, 도 5, 도 6에 도시된 그래프는 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크의 변화의 경향의 개략을 나타내고 있는 것으로, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크의 실제의 변화는, 도 5, 도 6에 도시된 그래프와는 완전하게는 일치하지 않는다. 또, 모터 제어 장치(101)의 제어 파라미터나 동작 환경에 의해서, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크의 변화의 방식은 변한다. 후술하는 도 7, 도 8, 도 10 ~ 도 13에 대해서도 마찬가지이다.

(제1 실시 형태의 주된 효과)

이상 설명한 것처럼, 본 형태에서는, 전압 변동 검출부(115)에서 순저의 발생이 검출되면, 위치 제어부(110)는 출력되는 속도 지령을 제한하고 있다. 이 때문에, 본 형태에서는, 순저가 발생했을 때에, 감산부(111)로부터 출력되는 속도 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 되어, 속도 제어부(112)로부터 출력되는 토크 지령의 값의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서 본 형태에서는, 순저가 발생해도, 모터(102)를 적절히 제어하여 로봇에게 소망한 동작을 행하게 하는 것이 가능해짐과 아울러, 와인드업 현상의 발생을 방지하여 로봇이 불안정한 거동을 나타내는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 본 형태에서는, 순저가 발생해도, 모터(102)를 정지시키는 일 없이 로봇을 적절히 동작시키는 것이 가능하게 된다. 또, 본 형태에서는, 순저가 발생하면, 위치 제어부(110)가 출력되는 속도 지령을 제한하기 때문에, 순저 발생 후, 단시간에 속도 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 형태에서는, 전압 변동 검출부(115)에서 순저의 발생이 검출되면, 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시킨다. 이 때문에, 본 형태에서는, 순저의 발생시에 감산부(109)로부터 출력되는 실제의 위치 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서 본 형태에서는, 전원(103)의 전압이 회복하여 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제했을 때의 속도 지령의 값의 급격한 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 본 형태에서는, 모터(102)의 급가속을 억제하여 로봇의 급격한 동작을 방지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 종래의 모터 제어 장치로 모터(102)를 제어하고 있을 때에, 순저가 발생하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차가 증가해 나가기 때문에, 속도 지령의 값 및 속도 편차가 증가하고, 그 결과, 토크 지령의 값이 증가하여 토크 지령의 값이 제한치를 초과해 버릴 우려가 있다. 또, 순저가 끝나고, 전원(103)의 전압이 회복하면, 증가한 위치 편차를 해소하기 때문에, 도 6에 도시된 바와 같이, 모터(102)의 회전 속도가 급격하게 증가한다.

(순저 발생시의 모터의 제어 방법의 변형예 1)

상술한 형태에서는, 순저가 발생하면, 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시키고, 또한 위치 제어부(110)는 출력되는 속도 지령을 제한하고 있다. 이 외에도 예를 들어, 순저가 발생했을 때에, 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 하는 위치 지령의 변동만을 행해도 좋다. 이 경우에는, 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크는, 예를 들어, 도 7에 도시된 그래프와 같이 변화한다.

순저가 발생했을 때에, 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 하는 위치 지령의 변동만을 행하는 경우에도, 도 6과 도 7을 비교하면 알 수 있듯이, 종래의 모터 제어 장치로 모터(102)가 제어되는 경우와 비교하여, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 되기 때문에, 속도 지령의 값 및 속도 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서 이 경우에도, 순저가 발생했을 때에, 모터(102)를 적절히 제어하고, 로봇에게 소망한 동작을 행하게 하는 것이 가능해짐과 아울러, 와인드업 현상의 발생을 방지하여 로봇이 불안정한 거동을 나타내는 것을 방지하는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 순저가 발생해도, 모터(102)를 정지시키는 일 없이 로봇을 적절히 동작시키는 것이 가능하게 된다. 또, 이 경우에는, 순저 발생시에, 감산부(109)로부터 출력되는 실제의 위치 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 되기 때문에, 전원(103)의 전압이 회복하여 위치 지령을 원래 상태로 되돌렸을 때의 속도 지령의 급격한 변동을 억제하는 것이 가능하게 된다.

(순저 발생시의 모터의 제어 방법의 변형예 2)

상술한 형태에서는, 순저가 발생하면, 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시키고, 또한 위치 제어부(110)는 출력되는 속도 지령을 제한하고 있다. 이 외에도 예를 들어, 순저가 발생했을 때에, 위치 제어부(110)로부터 출력되는 속도 지령의 제한만을 행해도 좋다. 이 경우에는, 순저가 발생했을 경우의 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크는, 예를 들어, 도 8에 도시된 그래프와 같이 변화한다.

이 경우에도, 상술한 바와 같이, 순저가 발생했을 때에, 감산부(111)로부터 출력되는 속도 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 되어, 속도 제어부(112)로부터 출력되는 토크 지령의 값의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 순저가 발생해도, 모터(102)를 적절히 제어하여 로봇에게 소망한 동작을 실시하게 하는 것이 가능해짐과 아울러, 와인드업 현상의 발생을 방지하여 로봇이 불안정한 거동을 나타내는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또, 순저가 발생하면, 위치 제어부(110)가 출력되는 속도 지령을 제한하기 때문에, 순저 발생 후, 단시간에 속도 편차의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다.

(순저 종료후의 모터의 제어 방법의 변형예 1)

상술한 형태에서는, 순저가 끝나고, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복하면, 위치 제어부(110)는 속도 지령의 제한을 해제하고, 위치 지령 출력부(108)는 위치 지령을 원래 상태로 되돌려 놓고 있다. 이 외에도 예를 들어, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복했을 때에, 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차가 작아지도록, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 지연시킨 후에(즉, 위치 지령 출력부(108)가 모터(102)의 목표 회전 위치를 소정량 되돌린 지령 위치를 출력한 후에), 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제하고, 또한, 위치 지령 출력부(108)가 지연 후의 위치에서 위치 지령을 원래 상태로 되돌려도 좋다.

즉, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복했을 때에, 예를 들어, 도 9의 실선으로 도시된 바와 같이, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 지연시킨 후에, 지연 후의 위치에서 위치 지령을 원래 상태로 되돌리고, 또한, 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제해도 좋다. 이 경우에는, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크는, 예를 들어, 도 10에 도시된 그래프와 같이 변화한다. 또한, 도 9의 파선은, 순저가 발생하지 않을 때의 위치 지령의 변화를 나타내고 있고, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 지연시킨 후에 지연 후의 위치에서 위치 지령을 원래 상태로 되돌린 후의 위치 지령의 변화를 나타내는 실선과, 순저가 발생하지 않을 때의 위치 지령의 변화를 나타내는 파선은 평행하게 되어 있다.

이 경우에는, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 속도 지령의 제한을 해제하고, 또한, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때에, 속도 지령의 값이 급격하게 커지는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 예를 들어, 도 5와 도 10을 비교하면 알 수 있듯이, 이 경우에는, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 속도 지령의 제한을 해제하고, 또한, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때의, 모터(102)의 회전 속도의 변동을 큰폭으로 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서 이 경우에는, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때나, 속도 지령의 제한을 해제할 때의 모터(102)의 급가속을 방지하는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 로봇의 급격한 동작을 방지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복했을 때에, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 원래 상태로 되돌린 후에 위치 지령을 지연시키고, 그 후, 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제해도 좋다. 또, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 것이 검출되었을 때에, 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제한 후에 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 지연시키고, 그 후, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 원래 상태로 되돌려도 좋다.

또, 순저가 발생했을 때에, 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 하는 위치 지령의 변동만을 행하는 경우에는, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복했을 때에, 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차가 작아지도록, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 지연시킨 후에, 지연 후의 위치에서 위치 지령을 원래 상태로 되돌려도 좋다. 이 경우에는, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크는, 예를 들어, 도 11에 도시된 그래프와 같이 변화한다.

이 경우에도, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때에, 속도 지령의 값이 급격하게 커지는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 예를 들어, 도 7과 도 11을 비교하면 알 수 있듯이, 이 경우에는, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때의, 모터(102)의 회전 속도의 변동을 큰폭으로 억제하는 것이 가능하게 된다.

또, 순저가 발생했을 때에, 위치 제어부(110)로부터 출력되는 속도 지령의 제한만을 행하는 경우에는, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복했을 때에, 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차가 작아지도록, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 지연시킨 후에, 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제해도 좋다. 이 경우에는, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크는, 예를 들어, 도 12에 도시된 그래프와 같이 변화한다.

이 경우에도, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때에, 속도 지령의 값이 급격하게 커지는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 예를 들어, 도 8과 도 12를 비교하면 알 수 있듯이, 이 경우에는, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때의, 모터(102)의 회전 속도의 변동을 큰폭으로 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 순저가 발생했을 때에, 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 하는 위치 지령의 변동도, 위치 제어부(110)로부터 출력되는 속도 지령의 제한도 행하지 않는 경우에, 전원(103)의 전압이 기준치를 초과할 때까지 회복한 후, 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차가 작아지도록, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 지연 시키면, 속도 지령으로 변환되는 위치 편차, 모터(102)의 회전 속도, 및 모터(102)의 토크는, 예를 들어, 도 13에 도시된 그래프와 같이 변화한다.

(순저 종료후의 모터의 제어 방법의 변형예 2)

상술한 형태에서는, 순저가 끝나고, 전원(103)의 전압이 회복하면, 위치 제어부(110)는 속도 지령의 제한을 해제하고, 위치 지령 출력부(108)는 위치 지령을 원래 상태로 되돌려 놓고 있다. 이 외에도 예를 들어, 전원(103)의 전압이 회복한 후에도, 속도 지령의 제한, 및 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 하는 위치 지령의 변동을 계속함과 아울러, 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차가 어느 정도 작아지더라도, 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제하여, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 원래 상태로 되돌려도 좋다. 즉, 전원(103)의 전압이 회복한 후의 소정 시간 경과 후에, 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제하여, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 원래 상태로 되돌려도 좋다.

예를 들어, 전원(103)의 전압이 회복한 후에도, 위치 지령 출력부(108)로부터 출력되는 위치 지령이 모터(102)를 감속시키는 감속 영역에 들어갈 때까지, 혹은, 위치 지령 출력부(108)로부터 출력되는 위치 지령이 완료될 때까지, 속도 지령의 제한, 및 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 하는 위치 지령의 변동을 계속하고 나서, 그때, 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제하여, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 원래 상태로 되돌려도 좋다. 위치 지령이 감속 영역에 들어가면, 혹은, 위치 지령 출력부(108)로부터 출력되는 위치 지령이 완료되면, 감산부(109)로부터 출력되는 위치 편차(즉, 위치 지령과 위치 검출부(106)로부터 출력되는 실측의 회전 위치의 차)가 작아져, 위치 제어부(110)에서 속도 지령으로 변환되어 있는 위치 편차에 가까워진다.

이 때문에, 이 경우에는, 전원(103)의 전압이 회복한 후, 속도 지령의 제한을 해제하고, 또한, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때에, 속도 지령의 값이 급격하게 커지는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서 이 경우에는, 전원(103)의 전압이 회복한 후, 위치 지령을 원래 상태로 되돌릴 때나, 속도 지령의 제한을 해제할 때의 모터(102)의 급가속을 방지하는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 로봇의 급격한 동작을 방지하는 것이 가능하게 된다.

(순저 종료후의 모터의 제어 방법의 변형예 3)

상술한 형태에서는, 순저가 끝나고, 전원(103)의 전압이 회복하면, 위치 제어부(110)는 속도 지령의 제한을 해제하고, 위치 지령 출력부(108)는 위치 지령을 원래 상태로 되돌려 놓고 있다. 이 외에도 예를 들어, 순저가 끝나고, 전원(103)의 전압이 회복했을 때에, 우선, 위치 제어부(110)가 속도 지령의 제한을 해제하고, 그 후, 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 원래 상태로 되돌려도 좋다.

(다른 실시 형태)

상술한 형태는, 본 발명의 바람직한 형태의 일례이지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변형 실시가 가능하다.

상술한 형태에서는, 전압 변동 검출부(115)에서 순저의 발생이 검출되면, 위치 지령 출력부(108)는 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령을 변동시키고, 위치 제어부(110)는 출력되는 속도 지령을 제한하고 있다. 이 외에도 예를 들어, 전압 변동 검출부(115)에서 전원(103)의 전압이 소정량 저하한 것이 검출되었을 때에(즉, 전압 변동 검출부(115)에서 전원(103)의 전압이 소정의 기준치 이하로 된 것이 검출되었을 때에), 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 변동시켜서, 위치 제어부(110)가 출력되는 속도 지령을 제한해도 좋다.

종래, 속도나 가감 속도 등의 모터(102)의 동작 파라미터를 조정할 때에는, 전원(103)의 실제의 전압보다도 낮은 전압으로 모터(102)를 동작시키고 있다. 예를 들어, 전원(103)의 실제의 전압이 200(V)인 경우에는, 모터(102)의 동작 파라미터의 조정시에는, 200(V)보다도 낮은 전압이 드라이버(114)에 인가되고 있다. 이것은, 전원(103)의 전압이 정상적으로 낮은 경우에도, 모터(102)를 안전하게 동작, 정지시킬 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 종래는 모터(102)의 동작 파라미터는 전원(103)의 실제의 전압에 대해서 여유를 가진 값으로 되어 있다.

이것에 대해서, 전압 변동 검출부(115)에서 전원(103)의 전압이 소정량 저하한 것이 검출되었을 때에, 모터(102)의 회전 속도가 내려가도록 위치 지령 출력부(108)가 위치 지령을 변동시켜서, 위치 제어부(110)가 출력되는 속도 지령을 제한하도록 구성했을 경우에는, 전원(103)의 전압의 변동에 추종시켜서 모터(102)를 적절히 제어하는 것이 가능하게 되기 때문에, 실제의 전압으로 조정된 동작 파라미터로도, 모터(102)를 안전하게 동작, 정지시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 이 경우에는, 모터(102)를 종래보다도 고속도, 고가속도로 동작시키는 것이 가능하게 되어, 로봇을 고속으로 동작시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 로봇이 사용되는 공정의 택 타임(takt time)을 단축하는 것이 가능하게 된다.

(제2 실시 형태 제어 시스템 및 이 제어 시스템에 이용하는 위치 추정 방법)

이하, 본 발명을 제2 실시하기 위한 바람직한 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

(로봇 시스템)

도 14는 본 발명의 실시 형태에 관한 로봇 제어 시스템의 시스템 구성을 나타내는 블록도이다. 도 15는 본 발명의 실시 형태에 관한 로봇 제어 시스템에 적용이 가능한 로봇을 나타내는 도면이다. 도 16은 본 발명의 실시 형태에 관한 얼라이너와 척으로 유지되고 있는 웨이퍼를 나타내는 평면도이다.

우선, 본 발명에 관한 제어 시스템의 일 실시 형태를 나타내는 로봇 제어 시스템을 설명하기 전에, 로봇에 대한 설명을 행한다.

(로봇)

도 15에 도시된 로봇(6)은, 예를 들면, 카셋트에 재치(載置)된 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 등의 워크를 성막(成膜) 장치 내로 이동시키는 반송 로봇(이하, 「로봇」이라고 함)이다. 또, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(9)는 피제어체로 되어 있다.

로봇(6)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 관절부(61, 62, 63)에 의해 회전 가능하게 연결된 기대측(基臺側) 암(64), 핸드측 암(65), 핸드(66)를 복수 연결함과 아울러, 도시하지 않은 기대에 마련된 제1 모터(41)에 의한 회전력을 기대측 암(64), 핸드측 암(65)에 전달하여 소망한 동작을 시키는 것이다. 이와 같은 구조의 로봇(6)은, 웨이퍼(9)를 재치하는 핸드(66)를 상시 일정 방향을 향하면서 직선상을 이동한다. 또한, 로봇(6)의 구조 및 동작은 공지이므로, 여기서의 상세한 설명은 생략한다. 또, 로봇(6)은 기대측 암(64), 핸드측 암(65), 핸드(66)를 구동하는 제1 모터(41)와 제1 모터(41)의 회전 각도에 기초한 암의 위치 데이터를 소정의 주기로 검출하는 센서로서의 제1 인코더(42)를 구비하고 있다. 또한, 제1 인코더는 제1 모터(41)의 회전축에 고정되어 있다.

(얼라이너)

웨이퍼(9)는 이재(移載)된 카셋트(8)에 수납되어 있는 상태에서는, 랜덤으로 배치되어 있는 것으로부터, 로봇(6)에 의해서 카셋트(8)로부터 웨이퍼(9)를 취출하여, 웨이퍼(9)에 각종 가공을 실시할 때에는, 노치(notch)(91)의 위치가 정규의 위치로 위치 결정된 상태로 행해지지 않으면 안 된다. 이 때문에, 카셋트(8)로부터 취출된 웨이퍼(9)를 웨이퍼(9)의 얼라이너(7)에 반입하고, 이 웨이퍼(9)의 얼라이너(7)에 의해서 노치의 위치를 정규의 위치에 일치시킨 후, 웨이퍼(9)를 처리 스테이지에 세트하는 방법이 취해지고 있다.

로봇(6)이 웨이퍼(9)를 카셋트(8)로부터 취출하여 성막 장치로 반송할 때에, 일반적으로, 웨이퍼(9)의 엣지부에는 위치를 검출하기 위한 노치(91)가 한군데에 형성되어 있다. 이 웨이퍼(9)는 이재된 카셋트(8)에 수납되어 있는 상태에서는, 랜덤으로 배치되어 있는 것으로부터, 웨이퍼(9)에 각종의 가공을 실시할 때에는, 노치(91)의 위치가 정규의 위치로 위치 결정된 상태에서 행해지지 않으면 안 된다. 이 웨이퍼(9)의 위치 맞춤, 즉, 웨이퍼(9)의 각도 맞춤을 행하는 장치를, 일반적으로 얼라이너(7)라고 칭하며, 웨이퍼(9)를 유지축에서 유지한 후, 반회전 또는 1회전시켜 노치(91)의 위치를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 유지축을 소정의 각도 회전시켜 웨이퍼(9)를 정규의 위치로 각도 맞춤을 행하고 있다. 본 실시 형태에서는, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 얼라이너(7)는 웨이퍼(9)의 노치(91)를 검출해 웨이퍼(9)의 방향을 맞추는 장치이다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(9)를 회전시켜 소정의 방향을 향하도록 조정하는 얼라이너(7)는, 로봇(6)이 웨이퍼(9)를 반송할 수 있는 범위 내에 설치된다.

얼라이너(7)는 재치된 웨이퍼(9)를 회전시켜 그 연부(緣部)에 마련되어 있는 노치(91)를 검출함으로써, 재치된 모든 웨이퍼(9)(의 노치(91))의 방향·유지 각도를 맞춘다고 하는 오리엔테이션 기능을 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 얼라이너(7)는 웨이퍼(9)를 재치함과 아울러 일체적으로 회전하는 턴테이블(71)과, 웨이퍼(9)를 재치한 턴테이블(71)을 구동하는 제2 모터(43)와, 제2 모터(43)의 회전 각도 데이터에 기초한 위치 데이터를 검출하는 센서로서의 제2 인코더(44)와, 노치(91)를 검출하는 노치 센서(73)를 가지고 있다. 또, 본 실시 형태에는, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 턴테이블(71)은 복수의 척(72)(도 15 및 도 16에서는 6개소(箇所)에)을 가지고, 웨이퍼(9)의 주위를 클램프하여 턴테이블(71)과의 편심(偏心)이 없이 동심(同心)상에 턴테이블(71)에 재치된다.

(노치 센서의 구성)

웨이퍼(9)에는, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(9)의 원주 방향에 있어서의 정규인 위치를 나타내는 표적, 위치 결정 부위로서 V자 모양 또는 U자 모양으로 노치된 노치(91)가 외주부에 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(9)에 형성된 노치(91)를 검출하는 노치 센서(73)는 도 15에 있어서, 턴테이블(71)의 좌측의 위치에 마련되어 있다(도 16에서는 좌상측). 이 노치 센서(73)는발광 소자와 수광 소자로 이루어지는 포토 센서로서, 구체적으로는 검출광을 조사하는 LED와 그 조사광의 반사광을 검지하는 포토 다이오드와, 이들 LED 및 포토 다이오드에 출입하는 광선을 웨이퍼(9)에 대해서 안내하는 광로통을 구비하고 있다. 이 때문에, 핸드(66)가 유지한 웨이퍼(9)의 연부(緣部)에 대해 LED의 검출광이 조사되고, 연부에 의해 반사한 경우는 반사광이 포토 다이오드에 입사되고, 노치(91)를 통과해 반사하지 않는 경우는 포토 다이오드로의 입사가 되지 않는다. 이것에 의해, 노치(91)의 위치를 검출한다.

(로봇 제어 시스템의 구성)

본 발명에 관한 로봇 제어 시스템(1)은 반도체 제조 공정에 있어서(반도체) 웨이퍼 등을 카셋트로부터 취출하여 성막 장치에 반송하는 로봇의 동작을 제어한다. 도 14는 본 발명의 실시 형태에 관한 로봇 제어 시스템의 시스템 구성을 나타내는 블록도이다.

로봇 제어 시스템(1)은 웨이퍼(9)를 반송하는 로봇(6)(의 암)의 구동 및 웨이퍼(9)의 방향을 맞추기 위한 얼라이너(7)의 구동을 제어하고 있다. 본 실시 형태에서는, 도 14에 도시된 바와 같이, 로봇 제어 시스템(1)은, 주로서, 위치 제어부(2)와, 서보 제어부(3)와, 피제어체를 구동하는 구동부(4)(제1 모터(41), 제1 인코더(42), 제2 모터(43), 제2 인코더(44))와, 통신 회선(5)을 가지고 있다.

이 로봇 제어 시스템(1)은 로봇의 관절을 회동시키는 제1 모터(41)나 얼라이너(7)를 회동시키는 제2 모터(43)를 서보 제어하는 서보 제어기(31, 32)에 대해서 동작 지령(위치 지령)을 행한다. 한편, 로봇의 관절이나 얼라이너(7)는 제1, 제2 모터(41, 43)의 회전각을 측정하는 제1, 제2 인코더(42, 44)를 가지고 있고, 위치 제어부(2)는 서보 제어부(3)(서보 제어기(31, 32))를 통하여, 이 제1, 제2 인코더(42, 44)로부터 보내져 오는 피드백되는 위치 데이터(회전각 측정치 등)를 참조하여 샘플링하면서, 목표치와 실측치의 편차를 인식하여 서보 제어를 행한다.

(위치 제어부의 구성)

위치 제어부(2)는 제1, 제2 서보 제어기(31, 32)로의 동작 지령을 생성함과 아울러, 각 서보 제어기(31, 32)에 동작 지령을 송신하는 지령 생성 수단(21)과, 각 서보 제어기(31) 등으로부터 보내져 오는 피드백된 위치 데이터(피드백 데이터)를 소정 주기로 수신하고, 수신한 위치 데이터(피드백 데이터)를 취득 시각과 함께 기억하는 위치 데이터 기억 수단(22)을 가지고 있다. 또한, 위치 제어부(2)는 위치 데이터 기록 수단(22)이 수신하고 기억한 소정 주기의 위치 데이터(피드백 데이터)에 기초하여 임의의 시각에 있어서의 구동부(4)의 위치를 추정하는 위치 추정 수단(23)을 구비하고 있다.

(위치 추정 수단의 구성)

본 실시 형태에서는, 위치 추정 수단(23)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 위치 데이터 추출 수단(24)과, 다항식 산출 수단(25)과, 추정 위치 산출 수단(26)을 가지고 있다.

위치 데이터 추출 수단(24)은 구동부(4)의 위치 추정을 행하는 시각 tk의 근방 시각의 위치 데이터를 추출한다. 추출하는 위치 데이터수는 보간하는 다항식의 차수 n에 대응하여, 적어도, 다항식의 차수 n에 대해서, 위치 데이터의 개수는 (n＋1) 필요하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(9)의 노치(91)의 위치를 추정하므로, 구동부(4)는 얼라이너(7)의 턴테이블(71)을 회전하는 제2 모터(43) 및 제2 인코더(44)로 되어 있다.

다항식 산출 수단(25)은 시각 t에 있어서의 웨이퍼(9)의 노치(91)(얼라이너(7)의 제2 모터(43))의 위치 f(t)를 수 3 식에 제시된 바와 같이 n차 다항식으로 나타낸다. 다항식의 차수 n은 위치 데이터 추출 수단(24)이 추출한 위치 데이터의 개수-1로서, 예를 들면 4개의 위치 데이터를 추출했을 경우에는 n=3이 된다.

[수 3]

다항식 산출 수단(25)은 수 3 식에 제시된 다항식의 계수 a_i를 위치 데이터 추출 수단(24)에서 추출한 n＋1개의 위치 데이터 y_i와 각각의 위치 데이터 y_i에 대응하는 취득 시각 t_i에 기초하여 수 4 식에 의해서 구하여, 노치(91)(제2 모터(43))의 위치 f(t)를 나타내는 다항식을 산출한다.

[수 4]

추정 위치 산출 수단(26)은 다항식 산출 수단(25)이 산출한 다항식에 기초하여, 위치 추정을 행하는 시각 tk에 있어서의 노치(91)(제2 모터(43))의 위치 f(tk)를 산출한다. 노치(91)(제2 모터(43))의 위치 추정을 행하는 시각 tk는, 추정을 행하는 시점보다 전인 임의의 시각을 설정하는 것이 가능하다.

(서보 제어부의 구성)

서보 제어부(3)는 지령 생성 수단(21)으로부터의 동작 지령을 기본으로 구동부(4)를 구동 제어한다. 본 실시 형태에서는, 서보 제어부(3)는 로봇(6)의 암 등을 구동시키는 제1 모터(41)를 구동 제어하는 제1 서보 제어기(31)와 얼라이너(7)에 마련된 턴테이블(71)을 구동시키는 제2 모터(43)를 구동 제어하는 제2 서보 제어기(32)를 가지고 있다.

(모터 및 인코더)

구동부(4)는 서보 제어부(3)로부터의 제어 신호에 기초하여, 소정 동작을 구동한다. 본 실시 형태에서는, 구동부(4)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 모터(41) 및 제1 인코더(42), 제2 모터(43) 및 제2 인코더(44)이다. 제1 모터(41)는 로봇(6)의 기대측 암(64)의 관절부(61)에 연결되어 있다. 또, 제1 모터(41)에는, 그 회전축에 제1 인코더(42)가 배치되어 제1 모터(41)의 회전 각도 데이터에 기초한 위치 데이터를 검출하고 있다. 또, 제2 모터(43)는 얼라이너(7)에 마련된 턴테이블(71)에 연결되어 있다. 이 제2 모터(43)에는, 그 회전축에 제2 인코더(44)가 배치되어 제2 모터(43)의 회전 각도 데이터에 기초한 위치 데이터를 검출하고 있다.

(통신 회선)

부호 5는 통신 회선이다. 본 실시 형태에서는, 도 14에 도시된 바와 같이, 위치 제어부(2)로부터, 서보 제어부(3), 구동부(4) 등으로의 각종 지령은, 시리얼 전송에 의해서 보내진다. 즉, 본 실시 형태에서는, 위치 제어부(2)와 서보 제어부(3)가 구성하는 서보 제어기(31)가(유선 또는 무선에 의해서) 전기적으로 접속되어 있다. 다음으로, 서보 제어기(31)는 서보 제어기(32)가(유선 또는 무선에 의해서) 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의해, 위치 제어부(2)로부터 서보 제어기(32)로의 지령은, 서보 제어기(31)를 통하여 보내지게 된다. 이와 같은 시리얼 전송으로 함으로써, 로봇 제어 시스템(1)에 있어서, 신호의 입출력이 1 계통(系統)으로 충분한 것으로부터, 배선의 복잡화를 방지할 수 있게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 통신 회선(5)의 통신 주기 4(msec)로 되어 있다.

또, 제1, 제2 인코더(42, 44)는 각각 제1, 제2 모터(41, 43)와(유선 또는 무선에 의해서) 전기적으로 접속되어 있다. 제1, 제2 인코더(42, 44)에 의해서 측정된 위치 데이터(회전각 측정치 등)는, 통신 회선(5)으로 접속되는 서보 제어부(3)(서보 제어기(31, 32))를 통하여 위치 제어부(2)로 보내진다.

(로봇의 동작)

다음으로, 로봇(6)에 의해 웨이퍼(9)를 카셋트(8)로부터 취출하여 얼라이너(7)로 웨이퍼(9)의 방향·유지 각도를 맞추는 이른바 오리엔테이션 작업을 행하고, 오리엔테이션 작업 후, 제2 위치인 프로세스 장치(도시하지 않음)에 재치하는 동작을 설명한다.

카셋트(8)로부터 프로세스 장치(도시하지 않음)에 웨이퍼(9)를 이재할 때, 카셋트(8)에 로봇(6)의 핸드(66)를 넣어 웨이퍼(9)를 꺼낸다. 그 다음에, 로봇(6)의 기대측 암(64) 및 핸드측 암(65)을 회전시켜 웨이퍼(9)의 중심을 얼라이너(7)의 턴테이블(71)에 재치한다. 얼라이너(7)는 웨이퍼(9)가 재치된 경우, 원점 위치(기준 위치)에 있는 상태로 되어 있다. 구체적으로는, 이 원점 위치(기준 위치)는 제2 모터(43)의 위치 검출하는 제2 인코더(44)가, 이 위치(각도)에 있을 때를 0℃로 하고 있다. 턴테이블(71)은, 도 16에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(9)의 외주를 척( 72)을 이용하여 유지하고, 유지 완료 후, 그대로 회전한다. 그리고 얼라이너(7)의 노치 센서(73)가 웨이퍼(9)의 가장자리(緣)에 형성된 노치(91)를 노치 센서(73)(포토 센서)로 검출한다. 웨이퍼(9)의 노치(91)가 노치 센서(73)를 통과한 위치를 위치 데이터 기억 수단(22)에 기억하여 웨이퍼(3)의 위치 맞춤에 사용한다. 이 검출 결과에 기초하여, 웨이퍼(9)를 얼라이너(7)에 대해서 소정의 방향으로 지지(支持)시킨다. 그 후, 척(72)이 이간하여, 핸드(66)가 얼라이너(7)의 웨이퍼(9)를 들어올려서, 프로세스 장치에 재치한다. 여기서, 미리 웨이퍼(9)를 얼라이너(7)에 대해서 소정의 방향으로 하여 지지시켜 둠으로써, 웨이퍼(9)를 프로세스 장치에 대해서 소정의 방향으로 하여 재치한다. 로봇(6)이 작업하고 있는 동안에 얼라이너(7)는 원점 위치(기준 위치)로 돌아와 대기한다. 또한, 이러한 동작을 웨이퍼(9)마다 반복한다.

(위치 추정 방법)

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 관한 로봇 제어 시스템을 사용한 위치 추정 방법에 대해서, 도 17 및 도 18에 도시된 얼라이너(7)의 구동 제어를 이용하여 설명한다. 도 17은 본 발명의 실시 형태에 관한 얼라이너 구동 제어의 흐름을 나타내는 순서도이다. 도 18은 본 발명의 실시 형태에 관한 위치 추정 수단에 의해 구한 다항식 보간에 의한 추정 연산을 설명하는 도면이다. 도 18에 있어서, 세로축은 제2 인코더(44)의 위치(각도)로서, 0은 원점 위치(기준 위치)를 나타내고, 가로축은 시각을 나타낸다.

도 17에 제시된 순서도에 있어서, 시작은 로봇(6)의 핸드(66)가 웨이퍼(9)를 턴테이블(71)에 재치하여, 얼라이너(7)의 척(72)이 웨이퍼(9)의 외주를 유지한 상태이다. 이때, 제2 모터(43) 및 제2 인코더(44)는 원점 위치(기준 위치)에서 정지하고 있다.

제2 모터(43)가 위치 제어부(2)의 지령 생성 수단(21)의 동작 지령에 기초하여, 제2 서보 제어기(32)의 제어 신호에 의해 회전한다. 이것에 의해, 턴테이블(71)에 재치된 웨이퍼(9)가 회전한다. 얼라이너(7)에 설치된 노치 센서(73)가, 웨이퍼(9)의 노치(91)를 검출하면(도 16 참조), 검출한 시각 tk(도 18 참조)가 위치 제어부(2)에 송신되어 시각 tk를 위치 데이터 기억 수단(22)에서 기억한다(S1). 이때, 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 모터(43)의 회전 위치는 제2 인코더(44)로 검출되지만, 4ms의 주기로 샘플링되고 있다. 이 때문에, 노치 센서(73)가 검출한 시각 tk의 위치는, 샘플링의 주기와 일치하고 있지 않았기 때문에, 정확한 위치는 검출되고 있지 않은 상태이다.

얼라이너(7)는 웨이퍼(9)를 약 1회전시키고, 4ms의 주기로 위치 데이터를 샘플링한다. 예를 들면, 도 17에 도시된 바와 같이, (시각, 회전 위치)=(t0, y0), (t1, y1), (t2, y2), (t3, y3), ·····와 4ms 마다 그 회전 위치를 제2 인코더(44)의 출력 신호를 위치 제어부(2)에 송신하고, 위치 데이터 기억 수단(22)이 시각과 위치 데이터를 기억한다. 약 1회전 후, 제2 모터(43)를 정지시킨다.

위치 추정 수단(23)은 위치 제어부(2)를 통하여 노치(31)의 검출 신호(시각 tk)를 수신하면, 위치 데이터 추출 수단(24)이 시각 tk의 전후 2 주기씩인 4개의 위치 데이터를 위치 데이터 기억 수단(22)으로부터 추출한다(S2). 즉, 도 17에 도시된 바와 같이, 시각 tk의 전후 2 주기씩인 위치 데이터로서의 (시각, 회전 위치)=(t0, y0), (t1, y1), (t2, y2), (t3, y3)를 추출한다.

다항식 산출 수단(25)은 시각 t에 있어서의 웨이퍼(9)의 위치 f(t)를 상술된 수 3 식에 제시된 바와 같이 n차 다항식으로 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 제2 모터(43)의 위치를, 제2 모터(43)의 가속 또는 감속에 대응하기 위해서, 3차 다항식으로 보간하도록 하고 있다. 이 경우, 다항식의 차수 n=3이므로, 위치 데이터 추출 수단(24)이 추출한 위치 데이터의 개수는, 차수 n＋1=4개로 하고 있다.

위치 데이터 추출 수단(24)은 다항식 산출 수단(25)의 연산 부하를 줄임과 아울러, 제2 모터(43)의 속도 변동에 좋은 정밀도로 대응할 수 있도록, 4개의 위치 데이터를 추출하고 있다.

또한, 추출하는 위치 데이터는 시각 tk의 전후 2 주기씩의 위치 데이터를 추출하고 있다. 또한, 추출하는 위치 데이터는 위치 추정을 행하는 시각 tk의 근방 시각의 것이면 좋고, 위치 데이터 추출 수단(24)은 임의의 위치 데이터를 추출해도 좋다.

다항식 산출 수단(25)은 수 3 식에 제시된 다항식의 계수 a_i를 위치 데이터 추출 수단(24)에서 추출한 4개의 위치 데이터 y_i와 각각의 위치 데이터 y_i에 대응하는 취득 시각 t_i에 기초하여 상술된 수 4 식에 의해서 구하고, 제2 모터(43)의 회전 위치 f(t)를 나타내는 3차 다항식을 산출한다(S3). 도 17에 있어서, 4개의 위치(y0, y1, y2, y3)를 통과하는 선이 3차 다항식이 된다.

추정 위치 산출 수단(26)은 다항식 산출 수단(25)이 산출한 3차 다항식에 기초하여, 노치 센서(73)가 노치(91)를 검출한 시각 tk에 있어서의 제2 모터(43)(웨이퍼(9))의 위치 f(tk)를 산출한다(S4). 즉, 산출된 위치 f(tk)가, 턴테이블(71)에 재치된 웨이퍼(9)의 노치(91)의 위치로 추정한다.

(제2 실시 형태의 주된 효과)

본 실시 형태에서는, 로봇 제어 시스템(1)은 얼라이너(7)를 구동하는 제2 모터(43)의 가속 또는 감속에 대응하기 위해서, 회전 위치와 시각의 관계를 3차 다항식으로 보간하고, 노치 센서(73)로 검출한 시각 tk에 있어서의 웨이퍼(9)(노치(91))의 위치를 추정했으므로, 웨이퍼(9)의 위치 맞춤을 좋은 정밀도로 행할 수 있다.

또, 3차 다항식을 구하기 위해서, 시각 tk의 전후 2 주기씩의 위치 데이터를 추출하고, 이들 위치 데이터를 이용하여 위치를 추정했으므로, 제2 모터(43)의 속도의 변동에도 좋은 정밀도로 대응할 수 있다.

또한, 위치 추정 수단(23)은 제2 모터(43)의 가감속시나 부하 변동시라도, 웨이퍼(9)의 노치(91)의 위치를 좋은 정밀도로 추정할 수 있으며, 웨이퍼(9)를 재치하는 턴테이블(71)을 고속 제어할 수 있다. 즉, 로봇 제어 시스템(1)은 위치의 정밀도와 고속의 양립이 요구되는 로봇(6)에 있어서도, 비용을 낮게 억제하면서, 위치 맞춤의 정밀도와 속도를 향상시킬 수 있다.

제2 실시 형태에서는, 로봇 제어 시스템(1)은 통신 회선(5)의 통신 주기 4(msec)로 위치 정보를 얻는 것으로 했으므로, 제2 모터(43)가 고속으로 동작하면 할수록, 위치의 정밀도가 악화된다. 이와 같이 어느 위치에서 노치 센서(73)의 입력이 있었던 경우에, 그 위치는 직전에 취득한 위치와 같게 되어 버리기 때문에, 이 센서 입력 위치를 정확하게 알려면, 제2 인코더(44)의 샘플링 주기를 종래보다 한층 더 세밀하게 하여, 노치 센서(73)의 입력 시각부터 위치를 추정할 필요가 있었다.

이에, 제2 실시 형태에서는, 제2 모터(43)(웨이퍼(9))의 위치를 시간의 다항식으로 간주함으로써, 4(msec) 주기로 취득한 위치 데이터와 그 시각으로부터 다항식의 계수를 도출할 수 있어, 임의의 시각에 있어서의 위치를 추정할 수 있다. 이 다항식 보간에 의한 추정 연산에 의해서, 위치 분해능의 향상으로 이어져서, 제2 모터(43)의 이동이 고속이더라도 고정밀도로 위치 결정을 실시하는 것이 가능하다.

제2 실시 형태에 나타내는 로봇(6)은 로봇(6)에 의해 웨이퍼(9)가 얼라이너(7)의 턴테이블(71)에 재치되면, 로봇(6)은 대기하고 있는 것이 아니라, 다른 일을 하고 있도록 설정되어 있고, 그 사이에, 얼라이너(7)는 웨이퍼(9)의 위치 맞춤을 행하도록 하고 있다. 이 때문에, 얼라이너(7)의 위치 맞춤 정밀도는 처리량(throughput) 향상의 면에서 중요한 팩터가 되고 있다. 구체적으로는, 얼라이너(7)에는 불과 3초의 위치 결정 시간에 있어서, 0.02도(度)의 위치 맞춤 정밀도가 요구되고 있다. 이 위치 결정 요구 시간(3초) 내에, 웨이퍼(9)의 위치 결정을 완료시키기 위해서, 얼라이너(7)는 웨이퍼(9)를 100(rpm)으로 회전시킬 필요가 있다. 그러나 통신 주기 4(msec)의 통신 회선(5)을 이용한 염가인 시스템 구성에서는, 최대 오차가 0.02도를 초과해 버린다. 얼라이너(7)가 반도체 웨이퍼(9)를 100(rpm)으로 회전시켰을 경우에, 최대 오차를 0.02도 이내로 억제하려면, 500(us)의 분해능으로 센서 입력을 모니터하여 추정 제어할 필요가 있다.

이하, 제2 실시 형태의 효과를 실험 데이터에 기초하여 설명한다. 얼라이너(7)는 통신 주기 4(msec)의 통신 회선(5)을 이용하고 있다. 로봇 제어 시스템(1)에서는 위치 결정 시간 3초 이내를 충족하기 위해서, 제2 모터(43)(웨이퍼(9))를 100(rpm)으로 회전시키고, 얼라이너(7)에 화상 처리용 카메라를 설치해 반복 시험을 행했다. 도 19는 이 정밀도 시험 결과를 나타내는 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 로봇 제어 시스템(1)을 사용한 얼라이너(7)는 요구 정밀도 0.02도에 대해서, 오차를 ±3σ=0.0082도로 억제할 수 있었다. 이와 같이, 로봇 제어 시스템(1)에 의하면, 얼라이너(7)는 통신 주기 4(msec)의 염가인 통신 회선(5)을 이용한 구성에서도, 다항식 보간을 이용하여 위치 추정 제어를 행함으로써, 고속·고정밀도의 위치 결정이 가능해져, 처리량의 단축에 공헌할 수 있다고 판단할 수 있다.

또, 로봇 제어 시스템(1)은 범용품인 염가인 통신 수단이나 CPU를 이용하여 구성할 수 있어, 염가의 제어 시스템에 의해서 정밀도가 좋은 위치 추정을 행할 수 있다. 일반적으로, 로봇 제어 시스템(1)에 대한 요구는 싼 가격과 고속·고정밀도이며, 특히, 고속·고정밀도가 중요한 성능이 된다. 한편, 시스템의 가격을 억제하기 위해서 염가의 하드웨어 구성을 이용하면, 그 성능(고속·고정밀도)에는 한계가 발생한다. 예를 들면, 액정이나 반도체 제조 공정에 있어서 이용되는 로봇 제어 시스템(1)에는, 그다지 고속이 아닌 통신 회선(5)을 사용하고 있다. 이 때문에, 통신 회선(5)을 사용한 로봇 제어 시스템(1)은, 통신 주기의 제한에 의해서, 위치의 분해능에 한계가 생겨 버린다고 하는 문제가 있다.

제2 실시 형태에 나타내는 위치 추정 수단(23)을 이용하여 노치(91)의 위치와 시각의 관계를 3차 다항식으로 보간함으로써, 시스템 제어에 이용되는 염가의 하드웨어에 의한 성능 한계를, 소프트적으로 위치 추정을 행하는 것으로 성능(고속·고정밀도)을 높인 것이다.

(다른 실시 형태에 대해서)

도 14에 도시된 로봇 제어 시스템(1)에서는, 설명의 편의상, 제1 모터(41) 및 제2 모터(43)로 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

또, 본 실시 형태에서는, 얼라이너(7)의 제2 모터(43)의 위치를 추정함으로써, 턴테이블(71)에 탑재된 웨이퍼(9)의 노치(91)의 위치를 추정하고 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시 형태에 제시된 로봇(6)의 암이 웨이퍼(9)를 탑재하여 턴테이블(71)에 탑재하는 위치, 또는 카셋트(8)에 탑재 또는 취출하는 위치를, 암을 구동하는 제1 모터(41)의 위치를 추정해도 좋다.

제2 실시 형태에 나타내는 위치 추정 수단(23)에서는, 위치 추정을 행하는 시각 tk는 추정을 행하는 시점보다 전인 임의의 시각을 설정하고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 위치 추정 수단(23)은 위치 데이터(피드백 데이터)에 기초하여 외삽 연산을 행하는 외삽 연산 수단을 구비하고 있어도 좋고, 외삽 연산 수단에 의해 모터의 현재 또는 장래의 위치를 추정하도록 해도 좋다. 이것에 의해, 모터의 부하 변동이나 속도 변동에도 좋은 정밀도로 대응할 수 있음과 아울러, 외삽 연산에 의해 피제어체의 현재 또는 장래의 위치도 추정할 수 있다.

구동부를 구성하는 제1 모터 및 제1 인코더 또는 제2 모터 및 제2 인코더는, 물리적으로 1유니트로 되어 있는 것을 요구하는 것은 아니다. 본 실시 형태에서는, 모터의 회전 각도에 기초한 위치 데이터를 검출하는 「센서」로서, 인코더를 채용하고 있지만, 그 외, 위치 데이터를 검출할 수 있는 것이면, 어떤 장치·기기여도 좋다.

제2 실시 형태에서는, 웨이퍼(9)에는 웨이퍼(9)의 원주 방향에 있어서의 정규인 위치를 나타내는 마크로서, V자 모양 또는 U자 모양으로 노치된 노치 등이 외주부에 형성되어 있다. 웨이퍼의 엣지부에는 위치를 검출하기 위해, 현(弦) 모양으로 노치된 편평한 측면(orientation flat)이라도 좋다.

본 발명에 관한 제어 시스템 및 이 제어 시스템에 이용하는 위치 추정 방법은, 샘플링 위치 데이터로부터 임의의 시각의 위치를 추정하는 추정기의 연산 부하를 작게 할 수 있음과 아울러, 모터의 부하 변동이나 속도 변동에도 좋은 정밀도로 대응하는 것이 가능한 것으로서 유용하다.

101: 모터 제어 장치
102: 모터
103: 전원
104: 인코더(회전 검출 수단)
108: 위치 지령 출력부(위치 지령 출력 수단)
109: 감산부(제1 감산 수단)
110: 위치 제어부(위치 제어 수단)
111: 감산부(제2 감산 수단)
112: 속도 제어부(속도 제어 수단)
113: 리미터
114: 드라이버(모터 구동 수단)
115: 전압 변동 검출부(전압 변동 검출 수단)
1: 제어 시스템
2: 위치 제어부
21: 지령 생성 수단
22: 위치 데이터 기억 수단
23: 위치 추정 수단
24: 위치 데이터 추출 수단
25: 다항식 산출 수단
26: 추정 위치 산출 수단
3: 서보 제어부
31: 제 1 서보 제어기
32: 제 2 서보 제어기
4: 구동부
41: 제 1 모터
42: 제 1 인코더(센서)
43: 제 2 모터
44: 제 2 인코더(센서)
5: 통신 회선
6: 로봇
61, 62, 63: 관절부
64: 기대측 암부
65: 핸드측 암부
66: 핸드
7: 얼라이너
71: 턴테이블
72: 척(chuck)
73: 노치 센서(위치 결정 마크를 검출하는 센서)
8: 카셋트
9: (반도체) 웨이퍼(워크)
91: 노치(위치 결정 마크)

Claims

피(被)제어체를 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전 각도에 기초하여 상기 피제어체의 위치 데이터를 소정의 주기로 검출하는 센서와, 상기 모터를 서보 제어하는 서보 제어부와, 상기 서보 제어부에 대해서 동작 지령(위치 지령)을 발하는 위치 제어부를 가지는 제어 시스템으로서,
상기 위치 제어부는 상기 서보 제어부의 동작 지령을 생성하는 지령 생성 수단과, 상기 센서로부터 취득한 상기 위치 데이터를 취득 시각과 함께 기억하는 위치 데이터 기억 수단과, 소정 주기의 상기 위치 데이터에 기초하여 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 위치 추정 수단을 구비하고,
상기 위치 추정 수단은 시각 t에 있어서의 상기 피제어체의 위치 f(t)를 상기 위치 데이터에 기초하여 하기 수 1 식의 다항식으로 나타내고, 그 다항식의 계수 a_i를 상기 위치 데이터 기억 수단에 기억된 상기 위치 데이터 y_i와 취득 시각 t_i에 기초하여 하기 수 2 식에 의해서 구하고, 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
[수 1]

[수 2]
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 위치 추정 수단은 3차 다항식을 이용하여 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 위치 추정 수단은 상기 피제어체의 위치를 추정하는 임의의 시각의 근방의 상기 위치 데이터에 기초하여 그 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 피제어체에 마련되는 위치 맞춤 마크를 검출하는 마크 센서를 구비하고, 상기 위치 추정 수단은 상기 마크 센서가 상기 위치 맞춤 마크를 검출한 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 피제어체에 마련되는 위치 맞춤 마크를 검출하는 마크 센서를 구비하고, 상기 위치 추정 수단은 상기 마크 센서가 상기 위치 맞춤 마크를 검출한 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 피제어체에 마련되는 위치 맞춤 마크를 검출하는 마크 센서를 구비하고, 상기 위치 추정 수단은 상기 마크 센서가 상기 위치 맞춤 마크를 검출한 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
피제어체를 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전 각도에 기초하여 상기 피제어체의 위치 데이터를 소정의 주기로 검출하는 센서와, 상기 모터를 서보 제어하는 서보 제어부와, 상기 서보 제어부에 대해서 동작 지령을 발하는 위치 제어부를 가지는 제어 시스템에 있어서,
상기 위치 제어부는 상기 서보 제어부의 동작 지령을 생성함과 아울러 상기 센서로부터 취득한 상기 위치 데이터를 취득 시각과 함께 기억하고, 시각 t에 있어서의 상기 피제어체의 위치 f(t)를 상기 위치 데이터에 기초하여 하기 수 3 식의 다항식으로 나타내고, 그 다항식의 계수 a_i를 상기 기억된 상기 위치 데이터 y_i와 취득 시각 t_i에 기초하여 하기 수 4 식에 의해서 구하고, 임의의 시각에 있어서의 상기 피제어체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
[수 3]

[수 4]