TWI316588B - - Google Patents

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TWI316588B
TWI316588B TW093119903A TW93119903A TWI316588B TW I316588 B TWI316588 B TW I316588B TW 093119903 A TW093119903 A TW 093119903A TW 93119903 A TW93119903 A TW 93119903A TW I316588 B TWI316588 B TW I316588B
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TW093119903A
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TW200517600A (en
Inventor
Hideo Nishimoto
Makoto Kaneko
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries
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Description

1316588 ⑴ 九、發明說明 [發明所屬之技術領域】 本發明係關於要求有高精度定位的載台裝置,尤其是 關於防止起因於以線性馬達等作爲驅動源的載台之驅動時 所產生的反作用力之定位精度的劣化之載台裝置用的反作 用力處理系統。 【先前技術】 在要求有高精度定位的載台裝置的驅動源係多半使用 線性馬達。然後,載置有作爲可動部的載台的構造體(基 座)係爲了將來自設置有載台裝置的地面之振動除振,經 由除振手段而被設置在地面上。這個緣故,構造體是呈非 常不穩定的狀態,在可動部承受驅動力而被驅動之際,對 於驅動方向而朝相反方向產生與驅動力同樣大小的反作用 力。在存在了該反作用力的狀態,構造體振動,且該振動 傳遞至載台,因此不能以高精度來進行載台的定位。 這個緣故,在進行精度良的載台之定位,係必須要有 進行用來消除反作用力的反作用力處理。 第6圖係顯示以往的振動控制裝置的槪略圖。如第6 圖所示,振動控制裝置5 0係大略藉由驅動裝置5 7、控制 裝置6 0、以及積分補償器6 5所構成。驅動裝置5 7係大 略藉由致動器5 1、對象物5 5、變位感測器5 6、加速度感 測器5 9、以及底板5 8所構成。 致動器5 1係具有一對線性馬達5 2、5 3。各線性馬達 -4 - (2) 1316588 5 2 5 3係由具有永久磁鐵的線性馬達可動體5 2 a、5 3 a ' 以及具有線圈的線性馬達定子52b、53b所構成。線性馬 達可動體5 2 a、5 3 a係介隔連結板5 4所形成。線性馬達可 動體5 2 a ' 5 3 a係用來移動到預定的位置而進行對象物5 5 的疋位。對象物5 5係形成爲線性馬達可動體5 2 a。變位 感測器5 6係計測對象物5 5的檢測面,將計測結果輸出到 位置補償器6 I。加速度感測器5係安裝在支持線性馬達 定子52b、5 3b的底板58,計測構造體或地面的振動,將 計測結果輸出到積分補償器65。 控制裝置6 0係大略由位置補償器6 1、電流放大器62 、感應電壓運算器63、以及增益補償器64所構成。控制 裝置60係根據從輸入到積分補償器65的振動値' 以及從 變位感測器5 6的變位値’而進行適切的運算處理,藉由 激磁6a流放大益6 1 ’在線性馬達定子5 2 b ' 5 3 b的線圈流 通電流’而使線性馬達可動體5 2 a、5 3 a定位在預定的場 所(例如,參照專利文獻1。)。 【專利文獻1】 日本特開2003-9494號公報 【發明內容〕 【發明所欲解決之課題】 可是,以往的振動控制裝置係在進行定位之際,由5令 將使用的線性馬達可動體5 2 a、5 3 a使用於反作用力處理 之際,承受線性馬達可動體5 2 a、5 3 a的驅動之影響,而 不能進行充分的反作用力處理。另外,由於不能使構造體 (3) 1316588 的振動充分地抑制,具有所謂不能進行精度良的定位之問 ^ 又,以往的振動控制裝置係由於必須要有變位感測器 56、加速度感測器59、感應電壓運算器63以及積分補償 器65振動控制裝置的成本變高,並且具有所謂裝置本 體變大的問題。 於疋’本發明的課題係提供在具備了反作用力處理機 構的載台裝置中,可動部即使位在何處也可得到有穩定之 高的定位性能之載台裝置用的反作用力處理系統。 【用以解決課題之手段】 本發明係在具備經由除振手段而設置在固定地面上的 構造體、以及在該構造體上構成如藉由驅動源而至少在] 軸方向可動的可動部之載台裝置中,在藉由驅動有上述可 動部而用來抑制起因於產生的反作用力之上述構造體的振 動之反作用力處理系統中,具備有:設置在上述固定地面 側並對於上述構造體而用來給予向消除上述反作用力的方 向之推力的推力產生手段 '以及對於上述驅動源而給予推 力指令値’並且對於上述推力產生手段係上述推力指令値 糸翌增益通過可變的增益調整手段之後給予被調整的推力指 令値的控制手段爲其特徵。 在本反作用力處理系統中,上述增益調整手段包含: 在上述可動部加速或減速中的情況選擇增益A ]來作爲上 述增益’在定速運行中的情況選擇增益A 2 (但是’ A 1 > A 2 )來作爲上述增益的第1調整部爲其特徵。 -6- (4) 1316588 在本反作用力處理系統中,另外,具備檢測上述可動 部的位置的位置檢測手段,上述可動部係預先設定有將基 準點作成境界的衝程範圍,在上述增益調整手段係再加上 選擇有上述增益A 1時,按照上述可動部的位置而包含以 上述增益A1作爲可變的第2調整部,該第2調整部係在 將上述基準點作成境界的上述可動部的正側根據具有第1 傾斜度的第1直線而使上述增益A 1變化,並且將所變化 的增益乘上上述推力指令値而輸出,另一方面在將上述基 準點作成境界的上述可動部的負側根據具有第2傾斜度的 第2直線而使上述增益A 1變化,並且將所變化的增益乘 上上述推力指令値而輸出爲其特徵。 而且,上述驅動源係線性馬達,上述推力產生手段係 使用有線性馬達、音圏馬達(voice coil motor )、伺服馬 達之任一種。 在本反作用力處理系統中,再加上,構成有:關於在 驅動有上述可動部時,從施力的第1位置到上述可動部的 重心之垂直方向的第1距離、以及關於從上述第1位置驅 動有上述推力產生手段時,到施力的第2位置之垂直方向 的第2距離都相等爲其特徵。 在本反作用力處理系統中,再加上,作爲上述推力產 生手段,而在上述構造體具備至少2個推力產生部,上述 驅動源的推力爲F的情況,上述第2調整部係對於上述至 少2個推力產生部,進行按照上述可動部的重心位置的上 述推力F的分配而以所分配的推力指令値作爲上述被調整 -7- (5) 1316588 的推力指令値來輸出爲其特徵。 【發明效果】 根據本發明可提供即使可動部位在哪個位置也可得到 穩定之高的定位性能之載台裝置用的反作用力處理系統。 例如,在X軸衝程±7〇mm內,1mm移動之時,無反作用 力處理系統時雖然須要1秒以上的整定時間,但是藉由採 用本發明的反作用力處理系統就可實現整定時間1 8 Omsec 以內。 【實施方式】 【用來實施發明的最佳型態】 本發明者係提案用來解決上述以往的振動控制裝置的 問題點之振動控制裝置。參照第4圖、第5圖,而說明關 於該振動控制裝置。 第4圖係顯示振動控制裝置的槪略圖,第5圖係從顯 示於第4圖的I方向之反作用力處理致動器的槪略圖。顯 示於第4圖的Y1、Y2方向係顯示垂直方向,Χΐ、χ2方 向係顯示與Yl、Υ2方向正交的方向。 在第4圖中’振動控制裝置30係藉由可動裝置41、 支持構件3 6、反作用力處理致動器4 2、控制手段4 3、以 及增益補償器4 4所構成。 首先,說明關於可動裝置4 1的構成。可動裝置4 ]係 藉由除振手段32 A、32Β ;基座33 ;以及驅動載台35所 (6) 1316588 構成。構造體也就是基座3 3係具有突起部3 4 ,經由除振 手段32A、32B而設置在地面31上。除振手段32A係用 來除振從地面來的Y 1、Y2方向的振動,除振手段3 2 b係 用來除振從地面來的X 1、X2方向的振動。除振手段3 2A 、3 2 B係具有藉由彈簧與阻尼器的組合之被動除振性能的 被動除振裝置。該被動除振裝置係具有板狀或線圏狀的彈 簧材的彈簧與阻尼器的組合、或空氣彈簧與阻尼器的組合 、橡膠材單獨等各式各樣的型態。 在基座3 3上係未圖不之以線性馬達作爲驅動源的可 動部的驅動載台3 5在可朝X 1、X 2方向移動的狀態下被 开;^成。顯不於第4圖中的3 5 A係顯示可動部也就是驅動 載台3 5的重心(以下,稱爲重心3 5 A )的位置,第〗位 置也就疋:3 5 B係咸不在使可動部也就是驅動載台3 5驅動 時施力的位置(以下,稱爲位置35B )。另外,顯示於第 4圖中的第1距離也就是Η 1係顯示關於從重心3 5 A到位 置3 5B的垂直方向(Yl、Y2方向)的距離(以下,稱爲 距離Η 1 )。 反作用力處理裝置係藉由反作用力處理致動器4 2、 控制手lx 4 j、以及增益補償器4 4所構成。以下,說明關 於反作用力處理致動器42。而且,顯示於第4圖中的第2 位置也就是3 8B係顯示通電於線性馬達定子3 7的線圈而 在使線性馬達可動體3 8驅動時施力的位置(以下,稱爲 位置38B) ’第2距離也就是H2係顯示關於從位置38B 到位置35B的垂直方向的距離(以下,稱爲距離h2 )。 (7) 1316588 反作用力處理致動器42係藉由線性馬達定子3 7、以 及線性馬達可動體3 8所構成。反作用力處理致動器4 2係 在驅動載台3 5被驅動時,直接朝驅動方向按壓基座3 3, 並消除產生在與驅動方向相反的方向的反作用力,而用來 抑制基座3 3的振動。 線性馬達定子3 7被形成在與地面3 1所一體形成的支 持構件3 6的第4圖中的上方。線性馬達可動體3 8係在對 於線性馬達定子3 7而可驅動的狀態下,被組合於線性馬 達定子3 7。另外,線性馬達定子3 7及線性馬達可動體3 8 係關於從位置3 8 B到位置3 5 B的垂直方向(Y 1、Y 2方向 )的距離H2被形成在與距離Η 1相等的位置。 爲了消除反作用力,若驅動載台3 5的力矩Μ1、以及 基座3 3的力矩Μ 2互相抵消較佳。此處,在距離η 2與距 離Η1相等的構造中,說明關於使驅動載台35驅動時的 驅動載台3 5的力矩Μ 1、以及基座3 3的力矩Μ 2的關係 。而且’顯示於第4圖中的33Α係顯示構造體也就是基 座3 3的重心(以下,稱爲重心3 3 A ) ,Η 3係顯示從位置 3 5 Β到重心3 3 Α的垂直方向(Υ 1、Υ2方向)的距離(以 下,稱爲距離H3 )。 以向第4圖中的左側的方向作用的力當作正値,以向 第4圖中的右側的方向作用的力當作負値。顯示F】係在 驅動載台3 5被驅動時產生的驅動力(以下,稱爲驅動力 F ] ) ’一 F 1係在驅動載台3 5被驅動時產生的反作用力( 以下’稱爲反作用力-F I )’ F2係用來進行反作用力處 -10- (8) 1316588 理致動器42的反作用力處理的驅動力(以下,稱爲反# 用力處理用驅動力F 2 )。 分別顯示在下述式(1 )驅動載台3 5的力矩M丨、在 下述式(2)基座33的力矩M2。
Ml = F1χΗ 1 ( 1 ) M2 = - FlxH3 + F2 ( H2 + H3) (2) 驅動載台35係因爲承受驅動載台35被驅動時的驅動 力F 1的影響’所以力矩M〗係以上述式(丨)所表示。基 座33係因爲承受在驅動載台35被驅動時產生的反作用力 一 F 1、以及反作用力處理致動器42的反作用力處理用驅 動力F2的影響’力矩M2係以上述式(2)所表示。反作 用力處理用驅動力F 2係因爲施加與驅動力F 1同樣大小的 力於基座3 3,所以F I = F 2的關係成立。 因此,藉由代入F1於上述式(2)的F2,而上述式 (2)係可顯示如下述式(3)。
M2 = F 1 χΗ2 爲了反作用力處理反作用力一F1,如果力矩Ml與力 矩M2互相抵消較佳,若下述式(4 )所示的關係成立較 佳。換句話,若從上述式(1 )運算上述式(2 )的結果爲 〇 ’就可反作用力處理反作用力一 F 1。 -11 - (9) 1316588 Μ 1 — Μ 2 = Ο 當代入上述式(1)及上述式(2)於上述式(4)時 ,變成下述式(5 ) ’在Η 1 = Η2的情況可知反作用力處 理反作用力_ F 1。 FI X ( HI - Η2 ) = 0 ( 5 ) 因此’如之前所述,在如Η1=Η2的關係成立的垂直 方向(Yl、Υ2方向)的位置藉由形成反作用力處理致動 器42,而在驅動載台35被驅動時,藉由反作用力處理致 動器42而可反作用力處理產生的反作用力一 F1。 下述式(6)係表示力量之式。分別表示F爲力量, m爲質量(重星)’ a爲加速度。
F — m * a 另外,一般的振動控制裝置3 0之基座3 3的重量係與 驅動載台3 5的重量比較頗爲重。從上述式(6 ) F爲一定 的情況,m越大的話變爲必要的加速度a越小較佳。因此 ,反作用力處理致動器42係藉由在基座33施加小的加速 度,而進行反作用力-F1的反作用力處理,可抑制基座 3 3的振動。 接著,參照第5圖’而說明有關控制手段4 3。控制 -12 - (10) 1316588 手段43被連接在對驅動載台3 5及增益補償器44可輸出 同樣的驅動訊號的狀態下。控制手段4 3係僅根據驅動指 令値而產生驅動訊號,並對於反作用力處理致動器42及 驅動載台3 5而輸出同樣的驅動訊號,用來進行關於反作 用力處理致動器42及驅動載台3 5的驅動的控制。 增益補償器44係用來補償來自控制手段43的驅動訊 號,所補償的驅動訊號被輸出到線性馬達定子3 7。線性 馬達定子3 7係根據所補償的驅動訊號而使線性馬達可動 體3 8驅動。 如此,僅根據驅動指令値(推力指令値)而藉由設置 產生驅動訊號的控制手段43,就可簡略化振動控制裝置 3 0的構造,可將振動控制裝置3 0的大小減小。 如上述,在驅動載台3 5的驅動方向,將直接推基座 3 3而進行反作用力處理的反作用力處理致動器4 2,藉由 設置在H1=H2的垂直方向(Yl,Y2方向)的位置,而 在驅動載台3 5被驅動時將產生的反作用力-F 1不受驅動 載台3 5的影響,藉由反作用力處理致動器4 2而足以抑制 基座3 3的振動,並可精度佳地進行驅動載台3 5的定位。 在原理上,如上述,與藉由線性馬達而驅動載台3 5 被驅動時若對反作用力處理機構給予相同的推力指令値的 話,力被抵消且基座3 3的振動應被抑制。可是,實際係 由於纜線拖鏈的張力等而性能會變化。所謂纜線拖鏈係在 可動部也就是驅動載台3 5與固定部之間有以訊號線連結 的必要,構成該訊號線爲可撓性的纜線。該纜線拖鏈係因 -13- (11) 1316588 爲由於可動部的位置而張力變化,所以僅就上述振動控制 由於可動部的位置而定位性能也產生偏差。 參照第1圖〜第3圖,說明關於解決上述之點的本發 明之載台裝置用的反作用力處理系統的實施型態。本實施 型態的反作用力處理系統雖然採用第,4圖、第5圖所說明 的振動控制裝置的原理,但是作爲第4圖所說明的反作用 力處理致動器(推力產生部)而線性馬達、音圈馬達、伺 服馬達之任一種使用η個(η爲2以上之整數,此爲n=4 )。也就是,如第2圖所示,具備基座(構造體)20、以 及在該基座2 0上朝X軸方向所驅動的X滑塊(驅動載台 )2 5的載台裝置的情況,4個反作用力處理致動器2 ] — 1 〜21— 4設置於鄰接在基座20的4個角部處。而且,反 作用力處理致動器爲2個的情況,若設置在反作用力處理 致動器21— 1與21— 2之間及反作用力處理致動器21 — 3 與2 1 — 4之間較佳。 如第4圖所說明,反作用力處理致動器21_ι〜21 — 4係對於基座2 0而在X滑塊2 5的驅動時,用來給予朝消 除產生的反作用力之方向的推力,透過支持構件而分別被 設置於固定地面。另一方’基座2 0係經由作用於X軸方 向、Y軸方向的除振手段而被設置於固定地面。在X滑塊 2 5的驅動源’例如使用有線性馬達。在線性馬達的情況 ’當然’例如雖然組合有利用線性尺規與感測器頭的組合 之位置感測器’但是位置感測器是不侷限於如此。而且, X滑塊2 5係預先設定有將基準點作成境界的衝程範圍。 -14 - (12) 1316588 爲了對驅動如上述4個反作用力處理致動器2 1 — 1〜 2 1 — 4用的驅動器及X滑塊2 5的線性馬達用的驅動器給 予推力指令値,具備有如第1圖所示的控制系。 在第1圖中,對X滑塊用的線性馬達2 6係從驅動器 2 7給予有驅動訊號,對反作用力處理用致動器2 I - 1〜2 1 -4係分別從驅動器2 2 — 1〜2 2 — 4給予有驅動訊號。 如上述4個反作用力處理致動器2 1 — 1〜2 1 — 4及線 性馬達26的控制系1 〇係對於驅動器27而給予推力指令 値F,並且對於4個驅動器2 2 — 1〜2 2 — 4係在將上述推 力指令値F通過增益調整部1 5之後給予被調整的推力指 令値。在以下,以給予驅動器2 7的輸出稱爲推力指令値 F,給予驅動器2 2 - 1〜2 2 - 4的推力指令値係稱爲被調整 的推力指令値而加以區別。 當詳細說明時,在本型態的振動控制裝置係替換在第 4圖說明的控制手段4 3、增益補償器44而具備控制系1 〇 。控制系1 〇係接收從前述的位置感測器之將位置檢測訊 號以放大器2 8來增幅及波形整形的位置檢測値與位置指 令値並包含運算此等的差値之運算器〗1、放大器12、增 益調整部〗5。放大器1 2係根據來自運算器】丨的差値訊 號並對於驅動器2 7而輸出線性馬達2 6之用的推力指令値 F ° 增益調整部1 5係具有第1調整部1 6與第2調整部 】7。第1 §周整部1 6係在X滑塊2 5加速或減速中的情況 作爲增益而將增益A 1給予第2調整部1 7,在定速運行中 -15- (13) 1316588 的情況作爲增益而將增益A 2 (但是,A ]> A 2 )給予第2 調整部1 7。第1調整部1 6係由輸出顯示增益A ].、A2的 訊號的輸出部(未圖示):接收來自放大器1 2的推力指 令値而檢測加速度的加速度檢測器1 6 -〗;以及該計算結 果’也就是按照加速或減速中、定速運行中之別而切換增 益A1、A2並給予第2調整部17的切換器16 - 2所構成 〇 第2調整部1 7係接收來自推力指令値F與位置感測 器的位置檢測訊號,在X滑塊2 5加速或減速中的情況, 按照X滑塊25的位置而可變增益A1。尤其,該第2調整 部1 7係如第3圖所示,在將基準點作爲境界的X滑塊2 5 的正側將根據具有第1傾斜度的第1直線G LI而按照X 滑塊2 5的位置並使之變化的增益a 1乘上推力指令値F 而輸出,另一方面在將基準點作爲境界的X滑塊2 5的負 側將根據具有第2傾斜度的第2直線G L 2而按照X滑塊 2 5的位置並使之變化的增益A 1乘上推力指令値F而輸出 。而且,基準點係以X滑塊2 5來說的話,例如該衝程範 圍的中間點,此設成0點。 藉由如此的構造,第2調整部1 7係在X滑塊2 5加 速或減速中的情況係根據可變値的增益A 1而將被調整的 推力指令値輸出,在定速運行中的情況係根據固定値的增 益A2而輸出被調整的推力指令値。 如用以上的說明可明確得知,本反作用力處理系統係 雖然在對X滑塊2 5用的線性馬達2 6的推力指令値F,以 -16- (14) 1316588 乘上某增益A作爲被調整的推力指令値而輸出到反作用 力處理致動器21—1〜21— 4,但是即使X滑塊25的可動 範圍內之任何的場所,也可作成對推力指令値F施加如下 述的修正,使得成爲穩定的性能。 1 _在X滑塊2 5加速或減速中、以及定速度運行中切 換增益。此爲,因爲具有一旦經常對反作用力處理系統輸 入推力指令値而X滑塊2 5停止於某位置時產生振動的情 況,所以加速或減速中以外係因而具有是否將增益下降或 切斷推力指令的必要。另外,X滑塊2 5的加減速指令變 爲零之後,藉由基座20的推回等而對X滑塊25的推力 指令値係仍被稍微輸出,因而進行增益切換,作成對反作 用力處理致動器輸入推力指令値。 2.藉由將X滑塊25的0點作爲境界的位置而變更增 益A。 例如,在X滑塊2 5的衝程範圍一 7 0 m m〜+ 7 0 m m中 ,將〇點作爲基準點而規定增益的2條直線製作成分別具 有不同的傾斜度。如此做,係如前述,X滑塊25係在其 蓮行時,因爲受到由於纜線拖鏈的張力等的外亂的影響。 因此,在第3圖的第1 '第2直線G L〗、G L 2的第1、第 2的傾斜度係例如實際上使X滑塊2 5運行並進行重複動 作試驗,預先設定最適合的値最好。 在本型態再加上,製作成將在4個反作用力處理致動 器2 1 _]〜2 1 — 4的推力的分配,按照X滑塊2 5的重心 位置而進行,將此說明在以下。 -17 - (15) 1316588 將在第2圖所示的各諸元定義如以下。 L 1 :從X滑塊2 5的重心位置對反作用力處理致動器 2 1 — 1、2 1 - 2的Y方向距離 L2 :從X滑塊25的重心位置對反作用力處理致動器 21— 3、21— 4的Y方向距離 L L 1 :從設定在基座2 0的原點位置對反作用力處理 致動器2 1 — 1、2 1 — 2的Y方向距離 LL2 :從設定在基座20的原點位置對反作用力處理 致動器21— 3、21— 4的Y方向距離
Ypos :從設定在基座20的原點位置之X滑塊25的 Y方向位置 F 給予X滑塊2 5的推力指令値 F 1 :給予反作用力處理致動器2 1 — 1 ' 2丨—2的推力 指令値 F2 :給予反作用力處理致動器2 1 — 3、2 ;! — 4的推力 指令値 由第2圖,以下之式(7) 、 (8)的關係成立。 L1 — LL1 + Ypos (7) L 2 — L L 2 — Ypos (8) 從X滑塊25的重心位置所見的反作用力處理致動器 的力矩的平衡係成爲如以下之(9 )式。 -18- (16) 1316588 F1xL1=F2xL2 ( 9 ) X滑塊2 5的推力係因爲相等於反作用力處理致動器 的總推力,所以以下之(1 〇 )式成立。
F 1 + F2 = F
由以上,根據X滑塊25的推力指令値f而對反作用 力處理致動器的推力指令値係被計算如以下。
F 1 = { L12/ ( 1 + L1 2 ) } xF
F2= F- FI = { ( 1 - LI 2 ) / ( 1 + Ll 2 ) } xF 此處,L12=L2/L1 而且,對4個反作用力處理致動器2丨_ i〜2丨_ 4的 各個的推力指令値F 1 1、F 1 2、F2 1、F2 2係形成如以下。 F 1 1 = 0.5 xFl ' F]2=0.5xFl、F2 1 = 〇.5 xF2 > F22 = 0.5 xF2
而且’在上述型態,雖然說明關於僅搭載工件的χ 滑塊運行在基座上的載台裝置,但是本發明係當然也可適 用於使搭載工件的平台在基座上可朝X軸方向、γ軸方@ 移動之所謂的X - Υ載台裝置。該情況,以第2圖之例來 說,分別在朝基座2 0的Υ軸方向平行的兩側,若設置有 朝Υ軸方向使反作用力作用之至少2個反作用力處理致 動链的話較佳,控制系的構造係與第1圖所示的構造相同 較佳。 -19- (17) 1316588 【產業上之可利用性〕 本發明係可全面適用於光罩檢查裝置或半導體檢查裝 置等之要求有高精度定位的載台裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示關於本發明的反作用力處理系統的實施 型態的構成例之方塊圖。 第2圖係顯示作爲採用第1圖所示的反作用力處理系 統的情況之構造體的基座、作爲可動部的X滑塊、以及 組合這些的反作用力處理致動器的配置例之圖。 第3圖係爲了說明在第1圖所示的增益調整部的增益 調整,而顯示滑塊位置與增益的關係的特性圖。 第4圖係顯示根據本發明者所提案,採用有本發明的 振動控制裝置的構成例之圖。 第5圖係將第4圖所示的反作用力處理致動器從第4 圖的箭號1方向所見的圖。 第6圖係顯示以往的振動控制裝置的一例之圖。 【主要元件符號說明〕 1 〇…控制系 1 1…運算器 12…放大器 15…增益調整部 ]6…第1調整部 -20- (18) 1316588 □ □ 16 — 1…加速度檢測 16 - 2…切換器 1 7…第2調整部 20 …基座 2 1 —1 〜2 ]— 4 · ••反 22 —1 〜2 2 — 4 · ••驅 2 5 …X滑塊 26 …線性馬: 達 26 2 7 …驅動器 27 2 8 …放大器 A 1 、A 2 ··•增 益 F、 F 1 1 ' F 1 2 ' F2 1 、F22…推力指令値 用力處理致動器 器 -21 -

Claims (1)

  1. 1316588 十、申請專利範圍 第93 1 1 9903號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國98年3 1. 一種載台裝置用的反作用力處理系統, 由除振手段而設置在固定地面上的構造體、在 至少可在1軸方向移動的可動部、以及對該可 力的驅動源之載台裝置中,爲了抑制藉由上述 動上述可動部而產生於上述構造體的反作用力 處理系統,其特徵爲: 具備有: ' 設置在上述固定地面並對於上述構造體給 述反作用力的方向之推力的推力產生手段、 及對於上述驅動源給予推力指令値,並且 力產生手段給予將給予上述驅動源的上述推力 增益可變的增益調整手段進行增益調整後的推 控制手段。 2 如申請專利範圍第1項所記載的載台裝 用力處理系統,其中,上述增益調整手段包含 動部加速或減速中的情況選擇增益A1來作爲 在定速運行中的情況選擇增益 A2(但是,A1 爲上述增益的第1調整部。 3 ·如申請專利範圍第2項所記載的載台裝 月13日修正 係在具備經 該構造體上 動部給予推 驅動源之驅 之反作用力 予向消除上 對於上述推 指令値使用 力指令値的 置用的反作 :在上述可 上述增益, > A2 )來作 置用的反作 1316588 用力處理系統,其中’具備檢測上述可動部的位置的位置 檢測手段,上述可動部係預先設定有將基準點作成境界的 衝程範圍,在上述增益調整手段係再加上選擇有上述增益 A1時,按照上述可動部的位置而包含以上述增益A1作爲 可變的第2調整部,該第2調整部係在將上述基準點作成 境界的上述可動部的正側根據具有第1傾斜度的第1直線 而使上述增益 A1變化,並且將所變化的增益乘上上述推 力指令値而輸出,另一方面在將上述基準點作成境界的上 述可動部的負側根據具有第2傾斜度的第2直線而使上述 增益A1變化,並且將所變化的增益乘上上述推力指令値 而輸出。 4 ·如申請專利範圍第1〜3項之任一項所記載的載台 裝置用的反作用力處理系統,其中,上述驅動源係線性馬 達,上述推力產生手段係使用有線性馬達、音圈馬達( voice coil motor)、伺服馬達之任一種。 5 ·如申請專利範圍第1〜3項之任一項所記載的載台 裝置用的反作用力處理系統,其中,構成有:關於在驅動 有上述可動部時,從施力的第1位置到上述可動部的重心 之垂直方向的第1距離、以及關於從上述第1位置驅動有 上述推力產生手段時’到施力的第2位置之垂直方向的第 2距離都相等。 6 ·如申請專利範圍第4項所記載的載台裝置用的反作 用力處理系統’其中,構成有:關於在驅動有上述可動部 時’從施力的第1位置到上述可動部的重心之垂直方向的 -2- 1316588 第1距離、以及關於從上述第1位置驅動有上述推力產生 手段時’到施力的第2位置之垂直方向的第2距離都相等 〇 7.如申請專利範圍第1〜3項之任一項所記載的載台 裝置用的反作用力處理系統,其中,作爲上述推力產生手 段’而在上述構造體具備至少2個推力產生部,上述驅動 源的推力爲F的情況,上述第2調整部係對於上述至少2 個推力產生部,進行按照上述可動部的重心位置的上述推 力F的分配而以所分配的推力指令値作爲上述被調整的推 力指令値來輸出。 8 ·如申請專利範圍第4項所記載的載台裝置用的反作 用力處理系統,其中’作爲上述推力產生手段,而在上述 構造體具備至少2個推力產生部,上述驅動源的推力爲f 的情況,上述第2調整部係對於上述至少2個推力產生部 ’進行按照上述可動部的重心位置的上述推力F的分配而 以所分配的推力指令値作爲上述被調整的推力指令値來輸 出。 9 ·如申請專利範圍第5項所記載的載台裝置用的反作 用力處理系統,其中,作爲上述推力產生手段,而在上述 構造體具備至少2個推力產生部,上述驅動源的推力爲F 的情況’上述第2調整部係對於上述至少2個推力產生部 ’進行按照上述可動部的重心位置的上述推力F的分配而 以所分配的推力指令値作爲上述被調整的推力指令値來輸 出。 -3- 1316588 1 Ο ·如申請專利範圍第6項所記載的載台裝置用的反 作用力處理系統’其中,作爲上述推力產生手段,而在上 述構造體具備至少2個推力產生部,上述驅動源的推力爲 F的情況’上述第2調整部係對於上述至少2個推力產生 部’進行按照上述可動部的重心位置的上述推力F的分配 而以所分配的推力指令値作爲上述被調整的推力指令値來 輸出。
    -4-
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007188251A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd ステージ装置
JP4636034B2 (ja) * 2007-02-15 2011-02-23 株式会社安川電機 可動テーブルの制御装置およびそれを備えた可動テーブル装置
JP2009033058A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd 反力処理装置
JP4485550B2 (ja) 2007-07-30 2010-06-23 住友重機械工業株式会社 反力処理装置
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WO2021044710A1 (ja) * 2019-09-02 2021-03-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 ステージ位置制御装置、及びステージ位置制御方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2273871Y (zh) * 1995-12-27 1998-02-04 中国科学院光电技术研究所 一种接近式缩小光刻曝光台
JPH09236149A (ja) * 1996-02-29 1997-09-09 Nikon Corp 防振装置の制御方法及び該方法を使用する防振装置
KR100436418B1 (ko) * 1999-05-27 2004-06-16 미래산업 주식회사 리니어 모터의 구동장치
KR100336361B1 (ko) * 1999-10-11 2002-05-13 장병우 도어구동장치용 리니어모터
JP2003009494A (ja) * 2001-06-21 2003-01-10 Canon Inc 能動制振装置、露光装置およびデバイス製造方法
CN1166913C (zh) * 2001-07-26 2004-09-15 华中科技大学 一种位移传感器

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