KR20170124886A - Apparatus for controling gantry stage - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a gantry stage control device to control a gantry stage. The gantry stage control device of the present invention comprises: a moving portion provided on a gantry stage, and linearly moving; a first driving portion provided on one side of the moving portion, and acting a first control value on one side of the moving portion; a second driving portion provided on the other side of the moving portion, and acting a second control valve on the other side of the moving portion; and a control portion configured to control the first driving portion and the second driving portion to generate the first control value and the second control value acting on opposite sides of the moving portion.

Description

갠트리 스테이지 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLING GANTRY STAGE}[0001] APPARATUS FOR CONTROLING GANTRY STAGE [0002]

본 발명은 갠트리 스테이지를 제어하는 갠트리 스테이지 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gantry stage control apparatus for controlling a gantry stage.

갠트리 로봇은 기계구조가 갠트리를 포함하는 직각 좌표 로봇이다. 갠트리란 문형(門形)의 구조물로서 그 자체가 이동하는 것이다.A gantry robot is a rectangular coordinate robot whose mechanical structure includes a gantry. A gantry is a structure of a gate type, and it moves itself.

갠트리 스테이지는 반도체, 디스플레이 공정 등에 사용되며, 정밀한 구동이 요구된다.The gantry stage is used in semiconductors, display processes, etc., and precise driving is required.

한국등록특허공보 제10-0713561호에는 갠트리형 XY 스테이지가 개시되고 있다.Korean Patent Registration No. 10-0713561 discloses a gantry type XY stage.

한국등록특허공보 제10-0713561호Korean Patent Registration No. 10-0713561

본 발명은 갠트리 스테이지를 제어하는 갠트리 스테이지 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gantry stage control apparatus for controlling a gantry stage.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치는 갠트리 스테이지에 마련되어 직선 이동되는 이동부; 상기 이동부의 일측에 마련되며 상기 이동부의 일측에 제1 제어값을 작용하는 제1 구동부; 상기 이동부의 타측에 마련되며 상기 이동부의 타측에 제2 제어값을 작용하는 제2 구동부; 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하여 상기 이동부의 양측에 작용하는 상기 제1 제어값 및 상기 제2 제어값을 생성하는 제어부; 를 포함할 수 있다.A gantry stage control device of the present invention includes a moving part provided on a gantry stage and linearly moved; A first driving unit provided at one side of the moving unit and acting on a side of the moving unit to apply a first control value; A second driving unit provided on the other side of the moving unit and acting on the other side of the moving unit to operate a second control value; A control unit controlling the first driving unit and the second driving unit to generate the first control value and the second control value acting on both sides of the moving unit; . ≪ / RTI >

본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치가 적용되는 갠트리 스테이지는, 이동부의 일축 직선 운동에 대해서 복수의 구동부가 마련되어 갠트리 스테이지의 비틀림을 억제할 수 있다. The gantry stage to which the gantry stage control device of the present invention is applied can be provided with a plurality of driving portions for uniaxial linear motion of the moving portion to suppress twisting of the gantry stage.

본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치는 제1 구동부의 구동량을 측정한 제1 측정값 및 제2 구동부의 구동량을 측정한 제2 측정값을 입력받는 편차 제어 유니트를 구비하여, 각 구동부간의 구동량 편차를 억제할 수 있다.The gantry stage control apparatus of the present invention includes a deviation control unit that receives a first measured value of the driving amount of the first driving unit and a second measured value of the driving amount of the second driving unit, The deviation can be suppressed.

본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치는 편차억제에 대한 특성을 한 개의 제어변수 α를 이용하여 간단히 튜닝할 수 있다. 편차 제어 유니트에 빠른 속응성의 특징이 요구될 경우 α를 1에 가깝게 설정하여 비례제어기 특성을 갖도록 할 수 있다. 또한, 편차 제어 유니트에 정상상태 오차의 억제가 요구되는 경우 α를 0에 가깝게 설정하여 적분제어기 특성을 갖도록 할 수 있다.The gantry stage control apparatus of the present invention can easily tune the characteristic for the deviation suppression by using one control variable alpha. If the deviation control unit is required to have a quick-response characteristic, it is possible to set a to be close to 1 so as to have a proportional controller characteristic. Further, when the deviation control unit is required to suppress the steady state error, it is possible to set? To be close to 0 to have the integral controller characteristic.

도 1은 본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 갠트리 스테이지를 나타내는 개략도이다.1 is a block diagram showing a gantry stage control apparatus of the present invention.
2 is a schematic view showing a gantry stage of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.

본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치는 갠트리 스테이지에 마련되어 직선 이동되는 이동부(400)와, 이동부(400)의 직선운동에 대한 구동력을 제공하는 제1 구동부(310) 및 제2 구동부(320)와, 제1 구동부(310) 및 제2 구동부(320)에 각각 제1 제어값 및 제2 제어값을 입력하는 제어부를 포함할 수 있다.The gantry stage controller of the present invention includes a moving part 400 provided on a gantry stage and linearly moved, a first driving part 310 and a second driving part 320 for providing a driving force for linear movement of the moving part 400, And a controller for inputting the first control value and the second control value to the first driving unit 310 and the second driving unit 320, respectively.

갠트리 스테이지의 장치는 일반적으로 직교하는 복수의 직선축에 따라서 이동부(400)를 왕복운동을 시킬 수 있다. The apparatus of the gantry stage can reciprocate the moving part 400 along a plurality of generally linear axes.

X축, Y축, Z축 각각의 축에 대하여 직선 운동을 하는 X축 이동부(400), Y축 이동부(400), Z축 이동부(400)가 마련될 수 있다. X축 이동부(400), Y축 이동부(400), Z축 이동부(400)는 직선 이동하는 아암(ARM)일 수 있다. 이동부(400)는 X축 이동부(400), Y축 이동부(400), Z축 이동부(400) 중 하나가 될 수 있다. 각 아암의 일단에는 모터(311, 321) 및 모터(311, 321)에 연결된 볼 스크류가 설치되어 각 아암의 직선 이동력을 제공할 수 있다. An X-axis moving unit 400, a Y-axis moving unit 400, and a Z-axis moving unit 400 that linearly move about the X-axis, the Y-axis, and the Z- The X-axis moving unit 400, the Y-axis moving unit 400, and the Z-axis moving unit 400 may be arms that move linearly. The moving unit 400 may be one of an X-axis moving unit 400, a Y-axis moving unit 400, and a Z-axis moving unit 400. A ball screw connected to the motors 311 and 321 and the motors 311 and 321 is provided at one end of each arm to provide a linear movement force of each arm.

이때, 갠트리 스테이지 장치의 크기가 커지면 일축(X축, Y축, Z축 중 한 축) 직선운동에 대해서 이동부(400)의 무게 중심과 이동부(400)를 구동하는 구동부의 힘의 작용점의 위치에 따라서 장치에 비틀림이 발생할 수 있다. 즉, 작용점과 무게 중심의 거리와 장치의 무게에 비례하는 힘으로 비틀림이 발생할 수 있고, 따라서 장치가 커지고 무거워짐에 따라 더 큰 힘으로 비틀릴 수 있다. 예를들어, 갠트리 스테이지가 반송하는 물체인 LCD 마더글라스의 크기는 현재 삼성과 LG가 주로 사용하는 8세대 마더글라스의 경우 가로 2.2M, 세로 2.5M에 달하고, 10.5세대의 마더글라스의 경우 가로 2.9M, 세로 3.1M로 그 크기가 작지 않다. 또한 갠트리 스테이지는 대형글라스에 인쇄를 위해 패턴 등이 형성될 때 정밀하게 위치 제어가 될 필요가 있다.At this time, when the size of the gantry stage device becomes large, the center of gravity of the moving part 400 and the point of action of the driving part driving force of the moving part 400 with respect to the linear motion of one axis (X, Y, Depending on the position, the device may be twisted. That is, torsion can occur with a force proportional to the distance between the point of action and the center of gravity and the weight of the device, and thus can be twisted with greater force as the device becomes larger and heavier. For example, the size of the LCD mother glass, which is the object to which the gantry stage is conveyed, is 2.2M and 2.5M for the 8th generation mother glass, which is currently used by Samsung and LG. For the 10.5G mother glass, M, 3.1 m in length, the size is not small. Further, the gantry stage needs to be precisely controlled when a pattern or the like is formed for printing on a large glass.

이를 방지하기 위해서 본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치가 적용되는 갠트리 스테이지는, 도 2에 도시된 바와같이, 이동부(400)의 일축 직선 운동에 대해서 복수의 구동부가 마련될 수 있다. 이동부(400)의 일축 직선 운동에 대해서 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320)가 마련될 수 있다. 이때, 이동부(400)의 무게 중심을 사이에 두고 제1 구동부(310)의 힘의 작용점과 제2 구동부(320)의 힘의 작용점 적용될 수 있도록, 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320)가 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 제1 구동부(310)는 이동부(400)의 일측에 마련되며, 제2 구동부(320)는 이동부(400)의 타측에 마련될 수 있다.In order to prevent this, a gantry stage to which the gantry stage control apparatus of the present invention is applied may include a plurality of driving units for uniaxial linear motion of the moving unit 400, as shown in FIG. The first driving unit 310 and the second driving unit 320 may be provided for the uniaxial linear motion of the moving unit 400. The first driving unit 310 and the second driving unit 320 may be configured to apply a force acting point of the force of the first driving unit 310 and a force of the force of the second driving unit 320 with the center of gravity of the moving unit 400 interposed therebetween. 320 may be disposed. That is, the first driving unit 310 may be provided on one side of the moving unit 400, and the second driving unit 320 may be provided on the other side of the moving unit 400.

구동부에는 물리적 구동력을 생성하는 모터(311, 321), 모터(311, 321)의 구동력을 이동부(400)에 전달하는 전달부(410, 420), 모터(311, 321)의 구동량을 측정하는 센서(313, 323), 제어부로 부터 입력받은 제어 신호인 제어값을 증폭하여 모터(311, 321)로 입력하는 서보드라이브를 포함할 수 있다. The driving unit is provided with motors 311 and 321 for generating physical driving force, transmitting units 410 and 420 for transmitting the driving force of the motors 311 and 321 to the moving unit 400 and driving amounts of the motors 311 and 321 And a servo drive for amplifying a control value, which is a control signal received from the control unit, and inputting the amplified control value to the motors 311 and 321.

모터(311, 321)는 회전력을 구동력으로 생성하는 회전 모터(311, 321)일 수 있다. 또한 직선 왕복 운동에 대한 구동력을 생성하는 리니어 모터(311, 321)일 수도 있다.The motors 311 and 321 may be rotary motors 311 and 321 that generate a rotational force as a driving force. And linear motors 311 and 321 that generate a driving force for linear reciprocating motion.

전달부(410, 420)는 회전 모터(311, 321)의 경우 볼 스크류 등이 설치되어 회전력을 직선 운동으로 변환하는 기계 구조일 수 있다. 리니어 모터(311, 321)의 경우, 전달부(410, 420)는 직선 운동을 가이드하는 가이드 레일일 수 있다.In the case of the rotating motors 311 and 321, the transmitting units 410 and 420 may be constructed by a ball screw or the like to convert rotational force into linear motion. In the case of the linear motors 311 and 321, the transmitting portions 410 and 420 may be guide rails for guiding linear motion.

센서(313, 323)는 모터(311, 321)가 구동한 구동량을 측정하며, 회전 모터(311, 321)의 경우 각속도, 각가속도, 회전각도, 회전 수 중 적어도 하나를 구동량으로 측정할 수 있다. 리니어 모터(311, 321)의 경우에는 모터(311, 321)의 축이 이동한 거리, 이동 속도, 이동 가속도 중 적어도 하나를 구동량으로 측정할 수 있다. 구동량으로 측정된 측정값은 제어부로 입력되거나, 측정값을 미분하는 미분기로 입력되어 바로 서보드라이브에 입력될 수 있다.The sensors 313 and 323 measure the amount of drive driven by the motors 311 and 321 and measure at least one of angular velocity, angular velocity, rotation angle, have. In the case of the linear motors 311 and 321, at least one of the moving distance, the moving speed, and the moving acceleration of the axes of the motors 311 and 321 can be measured as the driving amount. The measured value measured by the driving amount may be input to the control unit or may be inputted to the differentiator for differentiating the measured value and input directly to the servo drive.

이동부(400)의 일방향 운동에 있어서, 복수의 구동부가 동일 운동에 대한 동력원으로 사용될 경우에 각 구동부는 동일한 구동량으로 제어되어야 한다. 하지만 같은 제어값을 각 구동부에 입력하더라도, 개별 구동부는 같은 위치, 속도로 제어되기는 어렵고 각 구동부 간에 위치 또는 속도의 편차가 발생할 수 있다. 모터(311, 321), 서보드라이브, 전달부(410, 420)를 동일 모델로 구성하더라도 각 부품의 공차 때문에 실제 제품의 구동상에서 차이가 발생할 수 있다. 또한, 이동부(400)에 결합되는 질량체(타축 직선운동을 위한 구동부, 반송 물품 등)에 따라서 무게 중심이 변화하기 때문에 각 구동부에 가해지는 부하가 달라지기 때문에 각 구동부의 실제 구동량이 각각 달라질 수 있다.In the unidirectional motion of the moving unit 400, when a plurality of driving units are used as a power source for the same motion, each of the driving units must be controlled at the same driving amount. However, even if the same control value is input to each of the driving units, the individual driving units are difficult to be controlled at the same position and speed, and a deviation in position or speed may occur between the respective driving units. Even if the motors 311 and 321, the servo drive, and the transmission units 410 and 420 are configured with the same model, a difference in the driving of the actual product may occur due to the tolerance of each component. In addition, since the center of gravity changes in accordance with the mass (the driving part for linear motion of another axis, the transported article, etc.) coupled to the moving part 400, the load applied to each driving part is changed, have.

따라서, 각 구동부에는 각 구동부의 구동량 간의 편차값이 보정된 제어값이 입력될 수 있다. 본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치는 제1 구동부(310) 및 제2 구동부(320)에 편차 보정값이 적용된 제1 제어값 및 제2 제어값을 각각 입력될 수 있다. 즉, 제1 구동부(310)는 이동부(400)의 일측에 마련되며, 이동부(400)의 일측에 제1 제어값을 작용하고, 제2 구동부(320)는 이동부(400)의 타측에 마련되며, 이동부(400)의 타측에 제2 제어값을 작용할 수 있다. 본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치는 제1 구동부(310) 및 제2 구동부(320)를 제어하여 이동부(400)의 양측에 작용하는 제1 제어값 및 제2 제어값을 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.Therefore, the control value in which the deviation value between the driving amounts of the respective driving portions is corrected can be inputted to each driving portion. The gantry stage control apparatus of the present invention may be configured to input a first control value and a second control value to which the deviation correction values are applied to the first driving unit 310 and the second driving unit 320, respectively. That is, the first driving unit 310 is provided at one side of the moving unit 400, and the first control value acts on one side of the moving unit 400, and the second driving unit 320 moves to the other side of the moving unit 400 And the second control value can be applied to the other side of the moving part 400. [ The gantry stage control apparatus of the present invention includes a control unit for controlling the first driving unit 310 and the second driving unit 320 to generate a first control value and a second control value acting on both sides of the moving unit 400 .

제어부는 제1 구동부(310)에 연결되는 제1 위치 제어 유니트(210)와, 제2 구동부(320)에 연결되는 제2 위치 제어 유니트(220)와, 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320) 간의 구동량 편차를 억제하기 위한 편차 보정값을 산출하는 편차 제어 유니트(130)를 포함할 수 있다. The control unit includes a first position control unit 210 connected to the first driving unit 310, a second position control unit 220 connected to the second driving unit 320, a first driving unit 310, And a deviation control unit 130 for calculating a deviation correction value for suppressing a driving amount deviation between the driving unit 320 and the driving unit 320. [

제1 위치 제어 유니트(210)는 제1 구동부(310)의 목표 위치 또는 목표 속도에 해당하는 제1 지령값을 입력받고, 제1 구동부(310)의 위치 또는 속도를 측정한 제1 측정값을 피드백받으며, 제1 지령값과 제1 측정값의 차이값을 입력받아 1차 제1 제어값을 산출하는 제1 위치 산출부(211)를 포함할 수 있다.The first position control unit 210 receives a first command value corresponding to a target position or a target speed of the first driving unit 310 and receives a first measured value that measures the position or speed of the first driving unit 310 And a first position calculator 211 receiving the feedback and calculating a first primary control value based on a difference between the first command value and the first measured value.

제2 위치 제어 유니트(220)는 제2 구동부(320)의 목표 위치 또는 목표 속도에 해당하는 제2 지령값을 입력받고, 제2 구동부(320)의 위치 또는 속도를 측정한 제2 측정값을 피드백받으며, 제2 지령값과 제2 측정값의 차이값을 입력받아 1차 제2 제어값을 산출하는 제2 위치 산출부(221)를 포함할 수 있다.The second position control unit 220 receives a second command value corresponding to a target position or a target speed of the second driving unit 320 and receives a second measured value obtained by measuring the position or speed of the second driving unit 320 And a second position calculator 221 receiving the feedback and calculating the first and second control values based on the difference between the second command value and the second measured value.

제1 위치 산출부(211)와 제2 위치 산출부(221)는 PID 제어(Proportional Integral Derivative control), P 제어, PI 제어, PD 제어 중 하나의 제어 시스템이 적용될 수 있다.The first position calculation unit 211 and the second position calculation unit 221 may be implemented by one of PID control, P control, PI control, and PD control.

제1 위치 산출부(211)와 제2 위치 산출부(221)의 게인값은 모터(311, 321) 및 서보드라이브의 스팩, 전달부(410, 420) 구조, 이동부(400) 질량 및 형상, 반송 물체의 질량 및 형상에 따라 서로 달라질 수 있다. 제1 위치 산출부(211)와 제2 위치 산출부(221)의 게인값을 실제 구동계의 현상황을 반영하여 튜닝함에 따라 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320)의 구동량 편차를 어느 정도 해소할 수 있다. 하지만 갠트리 스테이지가 구동하는 동안에 이동부(400)의 무게중심의 변화 등으로 인한 실시간으로 발생하는 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320) 간에 발생하는 구동량 편차는 제1 위치 산출부(211)와 제2 위치 산출부(221)의 게인값을 각각 튜닝하는 것으로는 억제하기 힘들수 있다.The gain values of the first position calculating section 211 and the second position calculating section 221 are determined by the specifications of the motors 311 and 321 and the servo drive, the structure of the transmitting sections 410 and 420, the mass and shape of the moving section 400 , And the mass and shape of the transported object. As the gain values of the first position calculating section 211 and the second position calculating section 221 are tuned to reflect the actual condition of the driving system, the deviation of the driving amounts of the first driving section 310 and the second driving section 320 Can be solved. However, the drift amount deviation generated between the first driving unit 310 and the second driving unit 320, which occurs in real time due to the change of the center of gravity of the moving unit 400 during the driving of the gantry stage, 211 and the second position calculating section 221 may be difficult to suppress.

본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치는 제1 구동부(310)의 구동량을 측정한 제1 측정값 및 제2 구동부(320)의 구동량을 측정한 제2 측정값을 입력받는 편차 제어 유니트(130)를 포함할 수 있다. The gantry stage control apparatus of the present invention includes a deviation control unit 130 receiving a first measured value of a driving amount of the first driving unit 310 and a second measured value of a driving amount of the second driving unit 320, . ≪ / RTI >

편차 제어 유니트(130)는 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320) 간의 구동량 편차를 억제하기 위한 편차 보정값을 산출할 수 있다.The deviation control unit 130 may calculate a deviation correction value for suppressing a driving amount deviation between the first driving unit 310 and the second driving unit 320. [

즉, 본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치의 제어부는 제1 구동부(310) 및 제2 구동부(320)를 개별적으로 제어하는 제1 위치 제어 유니트(210) 및 제2 위치 제어 유니트(220)를 포함하고, 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320)의 상대적인 구동량 차이에 대한 보정을 위한 편차 보정값을 제1 위치 제어 유니트(210) 및 제2 위치 제어 유니트(220)에 제공하는 편차 제어 유니트(130)를 포함할 수 있다.That is, the control unit of the gantry-stage control apparatus of the present invention includes a first position control unit 210 and a second position control unit 220 that individually control the first and second driving units 310 and 320 A deviation control value for providing a deviation correction value for correcting a relative difference in driving amount between the first driving unit 310 and the second driving unit 320 to the first position control unit 210 and the second position control unit 220, Unit 130 as shown in FIG.

즉, 편차 제어 유니트(130)는 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320) 간의 구동량 편차를 억제하기 위한 편차 보정값을 산출할 수 있다. That is, the deviation control unit 130 may calculate a deviation correction value for suppressing a driving amount deviation between the first driving unit 310 and the second driving unit 320.

제1 위치 제어 유니트(210)는 이동부(400)에 대한 위치 지령값, 편차 보정값 및 제1 측정값을 입력받아 제1 구동부(310)에 입력되는 제1 제어값을 산출할 수 있다.The first position control unit 210 may calculate the first control value input to the first driving unit 310 by receiving the position command value, the deviation correction value, and the first measured value with respect to the moving unit 400.

제2 위치 제어 유니트(220)는 이동부(400)에 대한 위치 지령값, 편차 보정값 및 제2 측정값을 입력받아 제2 구동부(320)에 입력되는 제2 제어값을 산출할 수 있다.The second position control unit 220 may calculate a second control value input to the second driving unit 320 by receiving the position command value, the deviation correction value, and the second measured value with respect to the moving unit 400.

위치 지령값은 이동부(400)의 목표 위치값으로 동일한 값으로 제1 위치 제어 유니트(210)와 제2 위치 제어 유니트(220)에 입력될 수 있다.The position command value may be input to the first position control unit 210 and the second position control unit 220 at the same value as the target position value of the movement unit 400. [

제1 위치 제어 유니트(210)의 제1 제어값 산출 과정은 다음과 같을 수 있다.The first control value calculation process of the first position control unit 210 may be as follows.

제1 위치 제어 유니트(210)는 위치 지령값과 제1 측정값을 입력받을 수다. 제1 위치 산출부(211)는 위치 지령값에서 제1 측정값을 감산한 값을 입력받고, PID 제어, P 제어, PI 제어, PD 제어 중 하나의 제어로 1차 제1 제어값을 산출할 수 있다. 산출된 1차 제1 제어값에 편차 제어 유니트(130)로 부터 입력받은 편차 보정값을 감산 또는 합산하여 최종적으로 제1 구동부(310)에 입력되는 제1 제어값을 산출할 수 있다. The first position control unit 210 receives the position command value and the first measurement value. The first position calculation unit 211 receives a value obtained by subtracting the first measured value from the position command value and calculates a first primary control value by one of PID control, P control, PI control, and PD control . The first control value may be calculated by subtracting or summing the deviation correction value input from the deviation control unit 130 to the calculated first primary control value to finally input the first control value to the first driving unit 310.

제2 위치 제어 유니트(220)의 제2 제어값 산출 과정은 다음과 같을 수 있다.The second control value calculation process of the second position control unit 220 may be as follows.

제2 위치 제어 유니트(220)는 위치 지령값과 제2 측정값을 입력받을 수다. 제2 위치 산출부(221)는 위치 지령값에서 제2 측정값을 감산한 값을 입력받고, PID 제어, P 제어, PI 제어, PD 제어 중 하나의 제어로 1차 제2 제어값을 산출할 수 있다. 산출된 1차 제2 제어값에 편차 제어 유니트(130)로 부터 입력받은 편차 보정값을 감산 또는 합산하여 최종적으로 제2 구동부(320)에 입력되는 제2 제어값을 산출할 수 있다. The second position control unit 220 receives the position command value and the second measured value. The second position calculation unit 221 receives the value obtained by subtracting the second measured value from the position command value and calculates the first secondary control value by one of PID control, P control, PI control, and PD control . The second control value that is finally input to the second driving unit 320 can be calculated by subtracting or summing the deviation correction value input from the deviation control unit 130 to the calculated primary second control value.

구동량 편차가 제2 측정값에서 제1 측정값을 감산하여 산출되면, 편차 보정값은 1차 제1 제어값에는 합산이 되어 제1 제어값으로 산출되고, 1차 제2 제어값에 감산이 되어 제2 제어값으로 산출될 수 있다. 반대로, 구동량 편차가 제1 측정값에서 제2 측정값을 감산하여 산출되면, 편차 보정값은 1차 제2 제어값에는 합산이 되어 제2 제어값으로 산출되고, 1차 제1 제어값에 감산이 되어 제1 제어값으로 산출될 수 있다. 즉, 제1 구동부(310) 및 제2 구동부(320) 간의 구동량 편차는 편차 제어 유니트(130)를 통해서 편차 보정값으로 산출되며, 산출된 편차 보정값을 1차 제1 제어값 및 1차 제2 제어값에 감산 또는 합산하여 해소 또는 억제될 수 있다.When the drive amount deviation is calculated by subtracting the first measured value from the second measured value, the deviation correction value is added to the first-order first control value and calculated as the first control value, And can be calculated as a second control value. On the contrary, when the drive amount deviation is calculated by subtracting the second measured value from the first measured value, the deviation correction value is added to the first-order second control value and calculated as the second control value, and the first- It can be subtracted and calculated as the first control value. That is, the drift amount deviation between the first driving unit 310 and the second driving unit 320 is calculated as a deviation correction value through the deviation control unit 130, and the calculated deviation correction value is compared with the first primary control value and the first And subtracted or summed to the second control value.

편차 제어 유니트(130)는, 제1 측정값과 제2 측정값의 차인 구동량 편차를 산출하는 편차값 산출 합산부(134)와, 구동량 편차를 입력받아 게인 값을 곱하여 2차 편차값을 산출하는 게인부(131)와, 2차 편차값을 입력받아 α배시키는 비례제어부(132)와, 2차 편차값을 입력받아 (1-α)배시켜 적분하는 적분제어부(133)와, 비례제어부(132)의 출력값과 상기 적분제어부(133)의 출력값을 합산하여 편차 보정값을 산출하는 보정값 산출 합산부(135)를 포함할 수 있다. 여기서, α는 0≤α≤1일 수 있다.The deviation control unit 130 includes a deviation value calculation summing unit 134 for calculating a deviation of the driving amount which is a difference between the first measured value and the second measured value, A proportional control unit 132 for receiving the quadratic deviation value and multiplying the quadratic deviation value by α, an integral control unit 133 for receiving and integrating (1-α) And a correction value calculation summation unit 135 for calculating the deviation correction value by summing the output value of the control unit 132 and the output value of the integral control unit 133. [ Here,? May be 0??? 1.

본 발명의 갠트리 스테이지 제어 장치는 편차억제에 대한 특성을 한 개의 제어변수 α를 이용하여 간단히 튜닝할 수 있다. 편차 제어 유니트(130)에 빠른 속응성의 특징이 요구될 경우 α를 1에 가깝게 설정하여 비례제어기 특성을 갖도록 할 수 있다. 또한, 편차 제어 유니트(130)에 정상상태 오차의 억제가 요구되는 경우 α를 0에 가깝게 설정하여 적분제어기 특성을 갖도록 할 수 있다.The gantry stage control apparatus of the present invention can easily tune the characteristic for the deviation suppression by using one control variable alpha. When the deviation control unit 130 is required to have a fast-paced characteristic, it is possible to set a to be close to 1 to have a proportional controller characteristic. Further, when suppression of the steady state error is requested to the deviation control unit 130,? Can be set close to 0 to have the integral controller characteristic.

즉, α가 1에 수렴하면 비례제어부(132)의 비중은 높아져, 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320) 간의 편차를 빨리 줄일수 있고, α가 0에 수렴하면 적분제어부(133)의 비중이 높아져 제1 구동부(310)와 제2 구동부(320)가 빨리 정상상태가 될수 있다.That is, when? Converges to 1, the specific gravity of the proportional control unit 132 becomes high, so that the deviation between the first driving unit 310 and the second driving unit 320 can be quickly reduced. The first driving unit 310 and the second driving unit 320 can be brought into a steady state quickly.

정상상태는 위치 또는 속도의 구동량의 값이 진동하지 않고 안정화된 상태를 의미한다. The steady state means that the value of the driving amount of the position or the speed is stabilized without oscillation.

제어 변수 α는 수동으로 직접 값을 입력하여 튜닝될 수도 있지만, 갠트리 스테이지의 구동 상황에 따라 실시간으로 튜닝될 수도 있다.The control variable? May be tuned by manually inputting a direct value, but it may be tuned in real time according to the driving situation of the gantry stage.

편차 제어 유니트(130)는 구동량 편차가 설정범위 밖의 값일 때는 α를 1에 가깝게 설정하고, 상기 제1 측정값 또는 상기 제2 측정값이 상기 설정범위를 만족할 때는 α를 0에 가깝게 설정할 수 있다. α를 1에 가깝게 설정하는 것은 이전 제어 단계의 α값 보다 현재 제어 단계의 α값의 수치를 높이는 것을 의미한다. α를 0에 가깝게 설정하는 것은 이전 제어 단계의 α값 보다 현재 제어 단계의 α값의 수치가 작은 것을 의미한다. 여기서 제어변수 α값의 변화는 0이상, 1이하의 수치로 제한될 수 있다. 즉 설정범위를 벗어나는 구동량 편차일 때는 비례제어부(132)에 비중을 두어 속응성을 높이고, 설정범위 내의 구동량 편차일 때는 적분제어부(133)에 비중을 두어 정상상태 유도를 빠르게 할 수 있다. 설정범위는 수치적 상한 값과 하한 값이 존재하는 수치 범위이다. 설정범위는 사용자가 사전에 정의하여 입력할 수 있다. 상한 값과 하한 값은 절대값이 같고 부호(+, -)가 다른 값일 수도 있고, 상황에 따라 상한 값과 하한 값의 절대값이 다를 수도 있다.The deviation control unit 130 may set? Closer to 1 when the drift amount deviation is out of the setting range, and may set? Closer to 0 when the first measured value or the second measured value satisfies the setting range . Setting? closer to 1 means increasing the value of? in the current control step than? in the previous control step. Setting? closer to 0 means that the value of? in the current control step is smaller than? in the previous control step. Here, the change of the control variable alpha may be limited to a value of 0 or more and 1 or less. That is, when the drift amount deviates from the set range, the proportional control unit 132 is given a specific gravity to increase the acceleration, and when the drift amount within the set range is deviated, the integral control unit 133 is given weight. The setting range is a numerical value range in which a numerical upper limit value and a lower limit value exist. The setting range can be predefined and entered by the user. The upper limit value and the lower limit value may have the same absolute value and the sign (+, -) may be different values, and the absolute values of the upper limit value and the lower limit value may be different depending on the situation.

편차 제어 유니트(130)는 설정 시간 경과 전에는 α를 1에 수렴시켜 비례제어기로 구동되고, 설정 시간 경과 후에는 α를 0에 수렴시켜 적분 제어기로 구동될 수 있다. 편차 제어 유니트(130)는 구동량 편차가 특정 시간 경과 후 정상 상태가 될 때, 특정 시간 전에는 0과 1사이의 기준값보다 α를 크게 설정하고, 특정 시간 후에는 기준값보다 α를 작게 설정할 수 있다.The deviation control unit 130 may be driven by the proportional controller after converging? To 1 before the elapse of the set time, and may be driven to the integral controller by converging? To 0 after the elapse of the set time. The deviation control unit 130 may set α larger than a reference value between 0 and 1 before a specific time and set α smaller than a reference value after a specific time when a drift amount deviation becomes a steady state after a certain time elapses.

설정 시간은 과도응답특성(transient characteristic)을 고려하여 정의될 수 있다. 제어변수 α에 대한 기준값은 사용자가 사전에 정의하며 입력할 수 있다.The set-up time can be defined in consideration of the transient characteristic. The reference value for the control variable? Can be predefined and input by the user.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

130...편차 제어 유니트 131...게인부
132...비례제어부 133...적분제어부
134...편차값 산출 합산부 135...보정값 산출 합산부
210...제1 위치 제어 유니트 211...제1 위치 산출부
220...제2 위치 제어 유니트 221...제2 위치 산출부
310...제1 구동부 311, 321...모터
313, 323...센서 320...제2 구동부
400...이동부 410, 420...전달부130 ... deviation control unit 131 ... gain unit
132 ... proportional control unit 133 ... integral control unit
134 ... deviation value calculation summing unit 135 ... correction value calculation summing unit
210 ... First Position Control Unit 211 ... First Position Calculator
220 ... second position control unit 221 ... second position calculating unit
310 ... first driving parts 311, 321 ... motor
313, 323, ..., a sensor 320,
400: moving part 410, 420:

Claims (11)

갠트리 스테이지에 마련되어 직선 이동되는 이동부;
상기 이동부의 일측에 마련되며 상기 이동부의 일측에 제1 제어값을 작용하는 제1 구동부;
상기 이동부의 타측에 마련되며 상기 이동부의 타측에 제2 제어값을 작용하는 제2 구동부;
상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하여 상기 이동부의 양측에 작용하는 상기 제1 제어값 및 상기 제2 제어값을 생성하는 제어부; 를 포함하는 갠트리 스테이지 제어 장치.
A moving part provided on the gantry stage and linearly moved;
A first driving unit provided at one side of the moving unit and acting on a side of the moving unit to apply a first control value;
A second driving unit provided on the other side of the moving unit and acting on the other side of the moving unit to operate a second control value;
A control unit controlling the first driving unit and the second driving unit to generate the first control value and the second control value acting on both sides of the moving unit; And a gantry stage control device for controlling the gantry stage.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 구동부에 연결되는 제1 위치 제어 유니트와,
상기 제2 구동부에 연결되는 제2 위치 제어 유니트를 포함하는 갠트리 스테이지 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
A first position control unit connected to the first driving unit,
And a second position control unit connected to the second driving unit.
제2항에 있어서,
상기 제1 위치 제어 유니트는,
상기 제1 구동부의 목표 위치 또는 목표 속도에 해당하는 제1 지령값을 입력받고, 상기 제1 구동부의 위치 또는 속도를 측정한 제1 측정값을 피드백받으며, 상기 제1 지령값과 상기 제1 측정값의 차이값을 입력받아 1차 제1 제어값을 산출하는 제1 위치 산출부를 포함하고,
상기 제2 위치 제어 유니트는,
상기 제2 구동부의 목표 위치 또는 목표 속도에 해당하는 제2 지령값을 입력받고, 상기 제2 구동부의 위치 또는 속도를 측정한 제2 측정값을 피드백받으며, 상기 제2 지령값과 상기 제2 측정값의 차이값을 입력받아 1차 제2 제어값을 산출하는 제2 위치 산출부를 포함하는 갠트리 스테이지 제어 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the first position control unit comprises:
A first command value corresponding to a target position or a target speed of the first driving unit is received and a first measured value obtained by measuring the position or speed of the first driving unit is fed back, And a first position calculation unit for calculating a first primary control value by receiving a difference value between the first and second control values,
Wherein the second position control unit comprises:
A second command value corresponding to a target position or a target speed of the second driving unit is received and a second measured value obtained by measuring a position or a speed of the second driving unit is fed back and the second command value and the second measurement And a second position calculation unit for calculating a first second control value by receiving a difference value between the first position and the second position.
제1항에 있어서,
상기 제1 구동부의 구동량을 측정한 제1 측정값 및 상기 제2 구동부의 구동량을 측정한 제2 측정값을 입력받는 편차 제어 유니트;를 포함하고,
상기 편차 제어 유니트는 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 간의 구동량 편차를 억제하기 위한 편차 보정값을 산출하는 갠트리 스테이지 제어 장치.
The method according to claim 1,
And a deviation control unit receiving a first measured value of the driving amount of the first driving unit and a second measured value of the driving amount of the second driving unit,
Wherein the deviation control unit calculates a deviation correction value for suppressing a driving amount deviation between the first driving unit and the second driving unit.
제1항에 있어서,
상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 간의 구동량 편차를 억제하기 위한 편차 보정값을 산출하는 편차 제어 유니트;
상기 이동부에 대한 위치 지령값, 상기 편차 보정값 및 상기 제1 구동부의 구동량을 측정한 제1 측정값을 입력받아 상기 제1 구동부에 입력되는 제1 제어값을 산출하는 제1 위치 제어 유니트;
상기 이동부에 대한 위치 지령값, 상기 편차 보정값 및 상기 제2 구동부의 구동량을 측정한 제2 측정값을 입력받아 상기 제2 구동부에 입력되는 제2 제어값을 산출하는 제2 위치 제어 유니트;를 포함하는 갠트리 스테이지 제어 장치.
The method according to claim 1,
A deviation control unit for calculating a deviation correction value for suppressing a driving amount deviation between the first driving unit and the second driving unit;
A first position control unit for receiving a first measured value obtained by measuring a position command value for the moving unit, the deviation correction value, and the driving amount of the first driving unit, and calculating a first control value input to the first driving unit, ;
A second position control unit for receiving a second measured value obtained by measuring a position command value for the moving unit, the deviation correction value, and the driving amount of the second driving unit, and calculating a second control value input to the second driving unit, The gantry stage control device comprising:
제5항에 있어서,
상기 편차 보정값은 상기 위치 지령값과 상기 제1 측정값의 차이 값을 입력받아 상기 제1 위치 제어 유니트에서 산출된 1차 제1 제어값에 합산되고, 상기 위치 지령값과 상기 제2 측정값의 차이값을 입력받아 상기 제2 위치 제어 유니트에서 산출된 1차 제2 제어값에 감산되는 갠트리 스테이지 제어 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the deviation correction value is calculated by subtracting the difference between the position command value and the first measurement value from the first command value calculated by the first position control unit, And subtracting the difference from the first and second control values calculated by the second position control unit.
제5항에 있어서,
상기 구동량 편차는 상기 제2 측정값에서 상기 제1 측정값을 감산하여 산출되는 갠트리 스테이지 제어 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the drive amount deviation is calculated by subtracting the first measured value from the second measured value.
제1항에 있어서,
상기 편차 제어 유니트는,
상기 제1 구동부의 구동량을 측정한 제1 측정값과 상기 제2 구동부의 구동량을 측정한 제2 측정값의 차인 구동량 편차를 산출하는 편차값 산출 합산부와, 상기 구동량 편차를 입력받아 게인 값을 곱하여 2차 편차값을 산출하는 게인부와, 상기 2차 편차값을 입력받아 α배시키는 비례제어부와, 상기 2차 편차값을 입력받아 (1-α)배시켜 적분하는 적분제어부와, 상기 비례제어부의 출력값과 상기 적분제어부의 출력값을 합산하여 상기 편차 보정값을 산출하는 보정값 산출 합산부를 포함하며,
여기서, 0≤α≤1인 갠트리 스테이지 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the deviation control unit comprises:
A deviation value calculation summation unit for calculating a deviation of a driving amount which is a difference between a first measured value obtained by measuring the driving amount of the first driving unit and a second measured value obtained by measuring the driving amount of the second driving unit, A gain control section for receiving the quadratic deviation value and multiplying the quadratic deviation value by a factor of 1 to obtain a quadratic deviation value by multiplying the quadratic deviation value by a gain value; And a correction value calculation summation unit for calculating the deviation correction value by summing the output value of the proportional control unit and the output value of the integral control unit,
Here, 0??? 1.
제8항에 있어서,
상기 편차 제어 유니트는 상기 구동량 편차가 설정범위 밖의 값일 때는 α를 1에 가깝게 설정하고, 상기 제1 측정값 또는 상기 제2 측정값이 상기 설정범위를 만족할 때는 α를 0에 가깝게 설정하는 갠트리 스테이지 제어 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the deviation control unit sets a to a value close to 1 when the drive amount deviation is a value outside the set range and sets a to 0 when the first measured value or the second measured value satisfies the set range, controller.
제8항에 있어서,
상기 편차 제어 유니트는 설정 시간 경과 전에는 α를 1에 수렴시켜 비례제어기로 구동되고, 상기 설정 시간 경과 후에는 α를 0에 수렴시켜 적분 제어기로 구동되는 갠트리 스테이지 제어 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the deviation control unit is driven by a proportional controller after converging? To 1 before the elapse of the set time, and converges? To 0 after the elapse of the set time to be driven into the integral controller.
제8항에 있어서,
상기 편차 제어 유니트는 상기 구동량 편차가 특정 시간 경과 후 정상 상태가 될 때, 상기 특정 시간 전에는 0과 1사이의 기준값보다 α를 크게 설정하고, 상기 특정 시간 후에는 상기 기준값보다 α를 작게 설정하는 갠트리 스테이지 제어 장치.9. The method of claim 8,
The deviation control unit sets a larger value than a reference value between 0 and 1 before the specific time when the driving amount deviation becomes a steady state after a lapse of a specific time and sets a smaller than the reference value after the specified time Gantry stage control device.
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