JP2001125648A - 2D positioning device - Google Patents
2D positioning deviceInfo
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- JP2001125648A JP2001125648A JP30879799A JP30879799A JP2001125648A JP 2001125648 A JP2001125648 A JP 2001125648A JP 30879799 A JP30879799 A JP 30879799A JP 30879799 A JP30879799 A JP 30879799A JP 2001125648 A JP2001125648 A JP 2001125648A
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- axis
- slider
- command value
- axis direction
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- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プローバ、ハンド
ラ、ステッパ等に用いられ、対象物の2次元位置を位置
決めする2次元位置決め装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-dimensional positioning device used for a prober, a handler, a stepper, etc., for positioning a two-dimensional position of an object.
【0002】[0002]
【従来の技術】2次元位置決め装置として、本出願人に
よる特願平10−238149の出願明細書に記載され
た装置があった。図7はこの装置の概略図である。図7
で、格子プラテン10は、磁性体で構成されていて、X
軸方向及びY軸方向に沿って一定ピッチで歯が形成され
ている。図では簡略化のため一部の歯だけを示してい
る。スライダ部11には位置決めの対象物が載せられ
る。浮揚手段12は、スライダ部11を格子プラテン1
0上に浮揚させる。スライダ部11の格子プラテン10
と対向する面にはノズルが設けられていて、このノズル
から浮揚手段12が圧縮空気を噴出させることによっ
て、浮上力を得ている。2. Description of the Related Art As a two-dimensional positioning device, there is a device described in the specification of Japanese Patent Application No. 10-238149 filed by the present applicant. FIG. 7 is a schematic diagram of this device. FIG.
The lattice platen 10 is made of a magnetic material, and X
Teeth are formed at a constant pitch along the axial direction and the Y-axis direction. In the figure, only some teeth are shown for simplification. An object to be positioned is placed on the slider portion 11. The levitation means 12 connects the slider portion 11 to the grid platen 1.
Float above zero. Grid platen 10 of slider section 11
A nozzle is provided on the surface opposite to the nozzle, and the levitation means 12 ejects compressed air from the nozzle to obtain a levitation force.
【0003】Y軸モータ13は、スライダ部11に搭載
され、Y軸方向に一定ピッチで歯132が形成されてい
る。Y軸モータ13は、歯132と格子プラテン10の
歯101との間に磁気吸引力を生じさせてスライダ部を
Y軸方向に移動させる。X軸モータ14,15は、スラ
イダ部11の中心に対して対称な位置にそれぞれ搭載さ
れている。X軸モータ14,15は、X軸方向に一定ピ
ッチで歯141,151が形成されている。X軸モータ
14,15は、歯141,151と歯101との間に磁
気吸引力を生じさせてスライダ部をX軸方向に移動させ
る。The Y-axis motor 13 is mounted on the slider section 11 and has teeth 132 formed at a constant pitch in the Y-axis direction. The Y-axis motor 13 generates a magnetic attraction between the teeth 132 and the teeth 101 of the grid platen 10 to move the slider in the Y-axis direction. The X-axis motors 14 and 15 are respectively mounted at symmetrical positions with respect to the center of the slider section 11. The X-axis motors 14 and 15 have teeth 141 and 151 formed at a constant pitch in the X-axis direction. The X-axis motors 14 and 15 generate magnetic attraction between the teeth 141 and 151 and the teeth 101 to move the slider portion in the X-axis direction.
【0004】連結部材111,112はY軸モータ13
とX軸モータ14,15を連結する。X軸ミラー16
は、格子プラテン10の側面に装着され、Y軸方向に鏡
面が形成されている。Y軸ミラー17は、格子プラテン
10の側面に装着され、X軸方向に鏡面が形成されてい
る。The connecting members 111 and 112 are connected to the Y-axis motor 13.
And the X-axis motors 14 and 15 are connected. X-axis mirror 16
Is mounted on the side surface of the lattice platen 10, and has a mirror surface in the Y-axis direction. The Y-axis mirror 17 is mounted on a side surface of the lattice platen 10, and has a mirror surface in the X-axis direction.
【0005】Y軸センサ18は、Y軸モータ13に搭載
されていて、Y軸ミラー17に光を照射し、その反射光
を受け、光の干渉を利用してスライダ部11のY軸方向
の位置を検出するレーザ干渉計である。X軸センサ19
及び20は、X軸モータ14及び15にそれぞれ搭載さ
れていて、X軸ミラー16に光を照射し、その反射光を
受け、光の干渉を利用してスライダ部11のY軸方向の
位置を検出するレーザ干渉計である。The Y-axis sensor 18 is mounted on the Y-axis motor 13, irradiates the Y-axis mirror 17 with light, receives the reflected light, and utilizes the light interference to adjust the Y-axis direction of the slider 11 in the Y-axis direction. This is a laser interferometer for detecting a position. X-axis sensor 19
And 20 are mounted on the X-axis motors 14 and 15, respectively, irradiate the X-axis mirror 16 with light, receive the reflected light, and use the interference of light to adjust the position of the slider portion 11 in the Y-axis direction. It is a laser interferometer to detect.
【0006】Y軸制御部21は、Y軸指令位置とY軸セ
ンサ18の検出位置の偏差をもとにスライダ部11の位
置をフィードバック制御する。X軸制御部22及び23
は、X軸指令位置とX軸センサ19,20の検出位置の
偏差をもとにスライダ部11の位置をそれぞれフィード
バック制御する。The Y-axis control section 21 performs feedback control of the position of the slider section 11 based on the deviation between the Y-axis command position and the detection position of the Y-axis sensor 18. X axis control units 22 and 23
Performs feedback control on the position of the slider unit 11 based on the deviation between the X-axis command position and the detection positions of the X-axis sensors 19 and 20.
【0007】スライダ部10は、X軸とY軸に直交する
軸のまわりに回転ずれを生じることがある。これをヨー
イングとする。回転ずれの角度をθとする。[0007] The slider portion 10 may cause rotational displacement about an axis orthogonal to the X axis and the Y axis. This is called yawing. The angle of the rotational deviation is defined as θ.
【0008】図7の従来装置では、X軸制御部22と2
3に同一の位置指令値を与えることによって、X軸方向
位置とθ方向を制御している。スライダ部のヨーイング
が除去されている状態をθ=0とする。Y軸センサ18
とX軸センサ19及び20からミラーへ照射した光が正
しくセンサに戻ってくるためには、θ≒0に維持しなけ
ればいけない。θが大きく振れると、Y軸センサ18と
X軸センサ19及び20からの照射光はセンサに戻ら
ず、スライダ部の位置が不明になる。これにより、スラ
イダ部の位置及び速度のフィードバック制御が不能にな
る。図7の従来装置では、位置センサが、レーザ干渉計
を用いた光学的なセンサであるため、スライダ部のわず
かな回転ずれでも制御不能に陥る。In the conventional apparatus shown in FIG. 7, the X-axis controllers 22 and 2
By giving the same position command value to X, the position in the X-axis direction and the θ direction are controlled. It is assumed that θ = 0 when the yaw of the slider is removed. Y-axis sensor 18
In order for the light irradiated from the X-axis sensors 19 and 20 to the mirror to return to the sensor correctly, θ ≒ 0 must be maintained. When θ greatly swings, the irradiation light from the Y-axis sensor 18 and the X-axis sensors 19 and 20 does not return to the sensors, and the position of the slider becomes unknown. As a result, feedback control of the position and speed of the slider unit becomes impossible. In the conventional device shown in FIG. 7, since the position sensor is an optical sensor using a laser interferometer, control becomes impossible even with a slight rotational displacement of the slider portion.
【0009】図7の従来装置では、次の理由からθを0
に近づけることが難しかった。 (理由1)θ方向とX軸方向の制御特性を独立に設定で
きない。θ≒0に制御するためには、θのサーボ剛性を
高くすればよい。しかし、図7の従来装置では、X軸制
御部22と23の制御方式や制御帯域を決めるとθ方向
のサーボ剛性は一義的に決まってしまう。In the conventional apparatus shown in FIG. 7, θ is set to 0 for the following reason.
It was difficult to approach. (Reason 1) The control characteristics in the θ direction and the X axis direction cannot be set independently. In order to control θ ≒ 0, the servo rigidity of θ may be increased. However, in the conventional apparatus shown in FIG. 7, if the control method and control band of the X-axis controllers 22 and 23 are determined, the servo rigidity in the θ direction is uniquely determined.
【0010】(理由2)X軸方向への最大加速時にはθ
方向への制御は不能になる。図7のスライダ部の出力ト
ルクTは次式のとおりになる。 T=Fx2・Lx2−Fx1・Lx1 Fx1:X軸モータ14の推力、Fx2:X軸モータ1
5の推力 Lx1:スライダ部の重心からX軸モータ14の中心ま
でのY軸方向距離 Lx2:X軸モータ15の中心からスライダ部の重心ま
でのY軸方向距離(Reason 2) At the time of maximum acceleration in the X-axis direction, θ
Control in the direction becomes impossible. The output torque T of the slider unit in FIG. T = Fx2 · Lx2-Fx1 · Lx1 Fx1: Thrust of X-axis motor 14, Fx2: X-axis motor 1
Lx1: Distance in the Y-axis direction from the center of gravity of the slider section to the center of the X-axis motor 14 Lx2: Distance in the Y-axis direction from the center of the X-axis motor 15 to the center of gravity of the slider section
【0011】スライダ部の搭載負荷が大きく、かつ、X
軸方向の加減速指令値が大きい場合は、X軸モータ14
と15の推力Fx1とFx2は最大値になることがあ
る。Fx1及びFx2の最大値をそれぞれFx1max
及びFx2maxとする。このとき、スライダ部の出力
トルクTは次式のとおりになる。 T=Fx2max・Lx2−Fx1max・Lx1 このとき、製造上のばらつきでFx1max・Lx1≠
Fx2max・Lx2であると、θは増大する。Fx1
max・Lx1=Fx2max・Lx2になっていて
も、外乱トルクTdが加わればθは増大してサーボ制御
不能に陥る。The load on the slider section is large, and X
When the acceleration / deceleration command value in the axial direction is large, the X-axis motor 14
15 and thrusts Fx1 and Fx2 may reach the maximum value. Fx1max is the maximum value of Fx1 and Fx2, respectively.
And Fx2max. At this time, the output torque T of the slider section is as follows. T = Fx2max · Lx2−Fx1max · Lx1 At this time, Fx1max · Lx1 ≠ due to manufacturing variations.
When Fx2max · Lx2, θ increases. Fx1
Even if max · Lx1 = Fx2max · Lx2, if the disturbance torque Td is applied, θ increases and servo control becomes impossible.
【0012】このように図7の従来装置では、X軸方向
への制御だけに推力が費やされてθ方向へ制御するため
に推力を費やすことは考慮されていない。このため、2
つのX軸モータの最大推力にアンバランスが生じたり、
外乱トルクが入ったとき等にはθが増大し、サーボ制御
不能に陥ることがあった。As described above, in the conventional apparatus shown in FIG. 7, the thrust is used only for the control in the X-axis direction, and the thrust for controlling in the θ direction is not considered. Therefore, 2
Imbalance occurs in the maximum thrust of two X-axis motors,
When disturbance torque is applied, θ increases, and servo control may fail.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、X軸方向への
制御とθ方向へ制御を独立して行うことにより、スライ
ダ部の回転ずれにより制御不能に陥ることを防止できる
2次元位置決め装置を実現することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the control of the slider portion can be performed by performing control in the X-axis direction and control in the θ direction independently. It is an object of the present invention to realize a two-dimensional positioning device capable of preventing the control from being lost due to a deviation.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になった2次元位置決め装置である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a two-dimensional positioning device having the following configuration.
【0015】(1)対象物を2次元方向に位置決めする
2次元位置決め装置において、X軸方向及びY軸方向に
沿って一定ピッチで歯が形成された格子プラテンと、前
記対象物が載せられたスライダ部と、このスライダ部を
前記格子プラテン上に浮揚させる浮揚手段と、前記スラ
イダ部に搭載され、スライダ部をY軸方向に移動させる
Y軸モータと、スライダ部の中心に対して対称な位置に
それぞれ搭載され、スライダ部をX軸方向にそれぞれ移
動させる第1及び第2のX軸モータと、スライダ部のY
軸方向位置を検出するY軸センサと、前記第1及び第2
のX軸モータにそれぞれ搭載され、スライダ部のX軸方
向位置をそれぞれ検出する第1及び第2のX軸センサ
と、前記第1及び第2のX軸センサの位置検出信号を受
け、これらの信号の和をもとにスライダ部中心のX軸方
向の位置検出信号を生成し、差をもとにスライダ部のヨ
ーイング角θの検出信号を生成する変換回路と、この変
換回路で変換した信号をもとにスライダ部のX軸方向移
動及びθ方向移動についてそれぞれ独立にフィードバッ
ク制御するXθ制御部と、このXθ制御部の制御出力と
なるX軸方向の推力指令値とθ方向の推力指令値を第1
及び第2のX軸モータに与える推力指令値に変換する指
令値変換回路と、前記Y軸センサの位置検出信号を受
け、この信号をもとにY軸方向についてフィードバック
制御を行うY制御部と、を具備したことを特徴とする2
次元位置決め装置。(1) In a two-dimensional positioning device for positioning an object in a two-dimensional direction, a lattice platen having teeth formed at a constant pitch along the X-axis direction and the Y-axis direction, and the object are mounted. A slider portion, a floating means for floating the slider portion on the lattice platen, a Y-axis motor mounted on the slider portion and moving the slider portion in the Y-axis direction, and a position symmetrical with respect to the center of the slider portion. And a first and a second X-axis motor for moving the slider portion in the X-axis direction, respectively, and a Y-axis motor for the slider portion.
A Y-axis sensor for detecting an axial position, the first and second sensors
The first and second X-axis sensors respectively mounted on the X-axis motor and detecting the position of the slider portion in the X-axis direction, and the position detection signals of the first and second X-axis sensors are received. A conversion circuit that generates a position detection signal in the X-axis direction of the center of the slider based on the sum of the signals, and generates a detection signal of the yawing angle θ of the slider based on the difference, and a signal converted by the conversion circuit. X.theta. Control unit that independently performs feedback control on the X axis direction movement and .theta. Direction movement of the slider unit based on the X axis direction thrust command value and the .theta. Direction thrust command value which are control outputs of the X.theta. The first
And a command value conversion circuit that converts a thrust command value to be given to the second X-axis motor, a Y control unit that receives a position detection signal of the Y-axis sensor, and performs feedback control in the Y-axis direction based on the signal. 2 characterized by having
Dimensional positioning device.
【0016】(2)前記指令値変換回路は、Xθ制御部
が出力するX軸方向の推力指令値及びθ方向の推力指令
値を受け、これらの推力指令値の和と差により第1及び
第2のX軸モータの推力指令値を生成することを特徴と
する(1)記載の2次元位置決め装置。(2) The command value conversion circuit receives a thrust command value in the X-axis direction and a thrust command value in the θ direction output from the Xθ control unit, and calculates the first and second thrust command values based on the sum and difference of these thrust command values. (2) The two-dimensional positioning apparatus according to (1), wherein a thrust command value for the X-axis motor is generated.
【0017】(3)X軸方向の推力指令値Ir0のリミ
ット値をImax−|Irθ|(Imaxは最大推力指
令値、Irθはθ方向の推力指令値)に制限し、θ方向
の推力指令値Irθの大きさに応じて推力指令値Ir0
のリミット値を制限するリミッタを設けたことを特徴と
する(1)記載の2次元位置決め装置。(3) The limit value of the thrust command value Ir0 in the X-axis direction is limited to Imax- | Irθ | (Imax is the maximum thrust command value, Irθ is the thrust command value in the θ direction), and the thrust command value in the θ direction is limited. Thrust command value Ir0 according to the magnitude of Irθ
2. The two-dimensional positioning apparatus according to (1), further comprising a limiter for limiting the limit value of (1).
【0018】(4)前記第1及び第2のX軸モータは、
前記格子プラテンの歯と対向する位置にX軸方向に沿っ
て一定ピッチで歯が形成されたコアをそれぞれ有し、第
1のX軸モータのコアと第2のX軸モータのコアはスラ
イダ部の中心に関して点対称に配置されていることを特
徴とする(1)記載の2次元位置決め装置。(4) The first and second X-axis motors
A core having teeth formed at a constant pitch along the X-axis direction at a position facing the teeth of the lattice platen, wherein the core of the first X-axis motor and the core of the second X-axis motor are slider units. The two-dimensional positioning device according to (1), wherein the two-dimensional positioning device is arranged point-symmetrically with respect to the center of the image.
【0019】(5)前記Y軸センサと第1及び第2のX
軸センサは、レーザ干渉計を用いて光学的にスライダ部
の位置を検出するセンサであり、これらのセンサはコー
ナーキューブを有し、Y軸センサのコーナーキューブは
スライダ部のY軸方向の中心位置に配置され、第1及び
第2のX軸センサのコーナーキューブはスライダ部のX
軸方向の中心軸に関して対称な位置に配置されているこ
とを特徴とする(1)記載の2次元位置決め装置。(5) The Y-axis sensor and the first and second Xs
The axis sensor is a sensor that optically detects the position of the slider using a laser interferometer. These sensors have a corner cube, and the corner cube of the Y-axis sensor is the center position of the slider in the Y-axis direction. And the corner cubes of the first and second X-axis sensors are X
The two-dimensional positioning device according to (1), wherein the two-dimensional positioning device is arranged at a position symmetrical with respect to the axial center axis.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図1は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図1で前出の図と同一のものは同一符号を付ける。
図1はサーボ制御系の構成図である。格子プラテン、ス
ライダ部、浮揚手段、X軸モータ、Y軸モータ、X軸セ
ンサ、Y軸センサ、X軸ミラー及びY軸ミラーは図7の
従来装置と同様な構成になっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same components as those described above are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 is a configuration diagram of a servo control system. The lattice platen, slider section, levitation means, X-axis motor, Y-axis motor, X-axis sensor, Y-axis sensor, X-axis mirror, and Y-axis mirror have the same configuration as the conventional apparatus of FIG.
【0021】図1で、X軸センサ19は、スライダ部の
移動方向を判別し、判別した方向に応じてアップパルス
またはダウンパルスを発生する。発生パルス数はスライ
ダ部の移動量に応じた数になる。アップダウンカウンタ
30はアップパルスまたはダウンパルスに応じてアップ
カウントまたはダウンカウントを行う。アップダウンカ
ウンタ30のカウントがスライダ部の検出位置になる。
X軸センサ19の具体的構成については後述する。In FIG. 1, the X-axis sensor 19 determines the moving direction of the slider portion, and generates an up pulse or a down pulse according to the determined direction. The number of generated pulses is a number corresponding to the amount of movement of the slider unit. The up / down counter 30 counts up or down according to an up pulse or a down pulse. The count of the up / down counter 30 becomes the detection position of the slider.
The specific configuration of the X-axis sensor 19 will be described later.
【0022】補正手段31は、ミラーの曲がりに依存す
るスライダ部の位置とスライダ部のヨーイングを除去す
るための補正量を対応させた補正テーブル32を保持し
ている。補正手段31は、与えられた指令位置をもとに
補正テーブル32から補正量を読み出し、読み出した補
正量でアップダウンカウンタ30の検出位置を補正す
る。補正テーブル32のデータはキャリブレーションに
よって得たデータである。補正手段31は、図7のX軸
ミラー16とY軸ミラー17の機械的誤差による曲がり
を補正するために設けられている。X軸ミラー16とY
軸ミラー17の曲がりが位置検出に影響しない程度の曲
がりであれば、補正手段31は設けなくてもよい。The correction means 31 holds a correction table 32 in which the position of the slider depending on the bending of the mirror and the correction amount for removing yaw of the slider are associated. The correction means 31 reads the correction amount from the correction table 32 based on the given command position, and corrects the detection position of the up / down counter 30 with the read correction amount. The data in the correction table 32 is data obtained by calibration. The correcting means 31 is provided to correct the bending of the X-axis mirror 16 and the Y-axis mirror 17 due to a mechanical error in FIG. X-axis mirror 16 and Y
If the bend of the axis mirror 17 does not affect the position detection, the correction unit 31 may not be provided.
【0023】X軸センサ20についてもX軸センサ19
と同様にアップダウンカウンタ33、補正手段34、補
正テーブル35が設けられている。変換回路36は、補
正手段31及び34から得たX軸方向の検出位置X1及
びX2の信号を受け、これらの信号をスライダ部中心の
X軸方向の位置x及びスライダ部のヨーイング角θの信
号に変換する。変換式は次のとおりである。 x=(X1+X2)/2,θ=(x2−x1)/2Ld Ld:スライダ部の中心からX軸センサ19,20の光
軸までの距離(Ldを図7に示す)The X-axis sensor 20 is also
Similarly to the above, an up-down counter 33, a correction means 34, and a correction table 35 are provided. The conversion circuit 36 receives the signals of the detection positions X1 and X2 in the X-axis direction obtained from the correction means 31 and 34, and converts these signals into a signal x of the center of the slider portion in the X-axis direction and a signal of the yawing angle θ of the slider portion. Convert to The conversion formula is as follows. x = (X1 + X2) / 2, θ = (x2-x1) / 2Ld Ld: distance from the center of the slider to the optical axis of the X-axis sensors 19 and 20 (Ld is shown in FIG. 7)
【0024】X軸位置制御部37は、X軸位置指令値X
iと検出位置xの偏差をもとにスライダ部のX軸方向の
位置をフィードバック制御するための制御信号を出力す
る。X軸速度演算回路38は、検出位置xの変化速度か
らスライダ部のX軸方向の移動速度を検出する。X軸変
換回路38は、例えばF/V変換器である。X軸速度制
御部39は、X軸位置制御部37の制御信号とX軸速度
演算回路38の検出速度の偏差をもとにスライダ部のX
軸方向の移動速度をフィードバック制御するための制御
信号を出力する。この制御信号はスライダ部をX軸方向
に移動させる推力指令値Ir0になる。The X-axis position control unit 37 has an X-axis position command value X
A control signal for feedback-controlling the position of the slider portion in the X-axis direction is output based on the deviation between i and the detection position x. The X-axis speed calculation circuit 38 detects the moving speed of the slider portion in the X-axis direction from the change speed of the detection position x. The X-axis conversion circuit 38 is, for example, an F / V converter. The X-axis speed controller 39 calculates the X-axis of the slider based on the deviation between the control signal of the X-axis position controller 37 and the speed detected by the X-axis speed calculator 38.
A control signal for feedback-controlling the moving speed in the axial direction is output. This control signal becomes a thrust command value Ir0 for moving the slider in the X-axis direction.
【0025】θの制御についても同様にθ位置制御部4
0、θ速度演算回路41、θ速度制御部42が設けられ
ている。θ速度制御部42の制御信号がスライダ部をθ
方向に回転させる推力指令値Irθになる。リミッタ4
3は、X軸方向の推力指令値Ir0のリミット値をIm
ax−|Irθ|(Imaxは最大推力指令値)に制限
し、制限後の推力指令値Irxを出力する。これによっ
て、θ方向の推力指令値Irθの大きさに応じてX軸方
向の推力指令値Ir0のリミット値を制限している。Similarly, for the control of θ, the θ position controller 4
A 0, θ speed calculation circuit 41 and a θ speed control unit 42 are provided. The control signal of the θ speed control unit 42 sets the slider unit to θ
The thrust command value Irθ to rotate in the direction is obtained. Limiter 4
3 is the limit value of the thrust command value Ir0 in the X-axis direction
ax− | Irθ | (Imax is the maximum thrust command value), and outputs the thrust command value Irx after the restriction. Thus, the limit value of the thrust command value Ir0 in the X-axis direction is limited according to the magnitude of the thrust command value Irθ in the θ direction.
【0026】指令値変換回路44は、X軸方向の推力指
令値Irx、θ方向の推力指令値Irθを次式によりX
軸モータ14及び15の推力指令値Ir1及びIr2に
変換する。 Ir1=Irx−Irθ、Ir2=Irx+Irθ 推力指令値Ir1及びIr2はリミッタ43の作用によ
り−Imax〜Imaxの範囲におさまる。The command value conversion circuit 44 calculates the thrust command value Irx in the X-axis direction and the thrust command value Irθ in the θ direction by the following equation.
They are converted into thrust command values Ir1 and Ir2 for the shaft motors 14 and 15. Ir1 = Irx−Irθ, Ir2 = Irx + Irθ The thrust command values Ir1 and Ir2 fall within the range of −Imax to Imax due to the action of the limiter 43.
【0027】電流センサ45は、X軸モータ14のコイ
ルに流れる電流を検出する。転流・電流制御回路46
は、X軸モータ14の転流制御とコイルに流れる電流の
制御を行う。転流角演算回路47は、アップダウンカウ
ンタ30のカウントとsin値が対応して格納されたs
inテーブルを持っている。X軸モータ14が3相モー
タである場合は、アップダウンカウンタ30のカウント
が与えられると、転流角演算回路47はsinテーブル
からsinφとsin(φ+120°)の値を読み出
す。φはアップダウンカウンタ30のカウントに応じて
変わる角度である。The current sensor 45 detects a current flowing through the coil of the X-axis motor 14. Commutation / current control circuit 46
Controls the commutation of the X-axis motor 14 and the current flowing through the coil. The commutation angle calculation circuit 47 stores s in which the count of the up / down counter 30 and the sin value are stored correspondingly.
I have an in table. When the X-axis motor 14 is a three-phase motor, when the count of the up / down counter 30 is given, the commutation angle calculation circuit 47 reads out the values of sinφ and sin (φ + 120 °) from the sin table. φ is an angle that changes according to the count of the up / down counter 30.
【0028】マルチプライング・デジタル・アナログ変
換器(MDAとする)48,49は、推力指令値Ir1
をアナログ入力信号、sinテーブルから読み出したs
inφとsin(φ+120°)の値をゲイン設定信号
としてIr1sinφとIr1sin(φ+120°)
なる電流指令値を出力する。ここで、2つの指令値の位
相が120°ずれているのは、モータが3相モータであ
るためである。相数が異なる場合は位相ずれは他の値に
なる。The multiplying digital-to-analog converters (MDA) 48, 49 provide a thrust command value Ir1
Is an analog input signal, s read from the sin table
Ir1 sinφ and Ir1 sin (φ + 120 °) using the values of inφ and sin (φ + 120 °) as gain setting signals
Output a current command value. Here, the phase of the two command values is shifted by 120 ° because the motor is a three-phase motor. When the number of phases is different, the phase shift takes another value.
【0029】X軸電流制御回路50は、電流指令値Ir
1sinφ,Ir1sin(φ+120°)と電流セン
サ45の電流検出値の偏差をもとにX軸モータ14のコ
イルに流れる電流を制御する。The X-axis current control circuit 50 outputs a current command value Ir
The current flowing through the coil of the X-axis motor 14 is controlled based on the deviation between 1 sinφ, Ir1 sin (φ + 120 °) and the current detection value of the current sensor 45.
【0030】X軸モータ15についても同様に電流セン
サ51と転流・電流制御回路52が設けられている。Y
軸方向のサーボ制御系についても、X軸方向及びθ方向
のサーボ制御系と同様に、アップダウンカウンタ53、
補正手段54、補正テーブル55、Y軸位置制御部5
6、Y軸速度演算回路57、Y軸速度制御部58、転流
・電流制御回路59が設けられている。Y軸方向のサー
ボ制御系では、変換回路36で行ったような制御量の変
換を行わないで制御を実行している。The X-axis motor 15 is also provided with a current sensor 51 and a commutation / current control circuit 52. Y
As for the servo control system in the axial direction, similarly to the servo control systems in the X-axis direction and the θ direction, the up-down counter 53,
Correction unit 54, correction table 55, Y-axis position control unit 5
6, a Y-axis speed calculation circuit 57, a Y-axis speed control unit 58, and a commutation / current control circuit 59 are provided. In the Y-axis direction servo control system, the control is performed without converting the control amount as performed by the conversion circuit 36.
【0031】図2は図1の制御系を簡略化して示した図
である。図2で、変換回路36は、X軸センサ19,2
0及びY軸センサ18の検出値X1、X2、及びYをス
ライダ部中心のX軸方向の位置x、スライダ部のヨーイ
ング角θ及びY軸方向の位置Yに変換する。X軸位置速
度制御部60は、位置xの信号を帰還信号としてスライ
ダ部のX軸方向の位置と速度をフィードバック制御す
る。X軸位置速度制御部60の制御信号は、X軸方向の
推力指令値Irxとして出力される。θ位置速度制御部
61は、ヨーイング角θの信号を帰還信号としてスライ
ダ部のθ方向の位置と速度をフィードバック制御する。
θ位置速度制御部61の制御信号はθ方向の推力指令値
Irθとして出力される。FIG. 2 is a simplified diagram of the control system of FIG. In FIG. 2, the conversion circuit 36 includes the X-axis sensors 19, 2
0 and the detection values X1, X2, and Y of the Y-axis sensor 18 are converted into a position x in the X-axis direction at the center of the slider portion, a yawing angle θ of the slider portion, and a position Y in the Y-axis direction. The X-axis position / speed control unit 60 feedback-controls the position and speed of the slider unit in the X-axis direction using the signal of the position x as a feedback signal. The control signal of the X-axis position / speed controller 60 is output as a thrust command value Irx in the X-axis direction. The θ position / speed control unit 61 performs feedback control of the position and speed of the slider unit in the θ direction using the signal of the yawing angle θ as a feedback signal.
The control signal of the θ position / speed control unit 61 is output as a thrust command value Irθ in the θ direction.
【0032】ここで、推力指令値Irx,IrθをIr
x−IrθとIrx+Irθに変換することにより、X
軸モータ14と15の推力指令値に変換する。このよう
にしてX軸方向の制御とθ方向の制御はそれぞれ独立に
行われる。Y軸位置速度制御部62は、位置Yの信号を
帰還信号としてスライダ部のY軸方向の位置と速度をフ
ィードバック制御する。Y軸位置速度制御部62の制御
信号はY軸方向の推力指令値Iryとして出力される。Here, the thrust command values Irx, Irθ are
By converting into x-Irθ and Irx + Irθ, X
This is converted into a thrust command value for the shaft motors 14 and 15. In this way, the control in the X-axis direction and the control in the θ direction are performed independently. The Y-axis position / speed controller 62 feedback-controls the position and speed of the slider unit in the Y-axis direction using the signal of the position Y as a feedback signal. The control signal of the Y-axis position / speed controller 62 is output as a thrust command value Iry in the Y-axis direction.
【0033】図3はX軸モータとY軸モータにあるコア
の配列例を示した図である。図3に示すように、X軸モ
ータ14及び15のコア70及び71には、X軸方向に
沿って一定ピッチで歯72及び73が形成されている。
コア70と71はスライダ部11の中心Oに関して点対
称に配置されている。Y軸モータ13のコア74及び7
5には、Y軸方向に沿って一定ピッチで歯76及び77
が形成されている。これらの歯は格子プラテン10の歯
と対向する位置に配置されている。FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of cores in the X-axis motor and the Y-axis motor. As shown in FIG. 3, teeth 72 and 73 are formed on the cores 70 and 71 of the X-axis motors 14 and 15 at a constant pitch along the X-axis direction.
The cores 70 and 71 are arranged point-symmetrically with respect to the center O of the slider portion 11. Cores 74 and 7 of Y-axis motor 13
5 has teeth 76 and 77 at a constant pitch along the Y-axis direction.
Are formed. These teeth are arranged at positions facing the teeth of the lattice platen 10.
【0034】コア70,71が推力Fxを発生すると、
スライダ部11はf方向に移動する。コア70が推力−
Fxを発生し、コア71が推力Fxを発生すると、スラ
イダ部11はθ1方向に回転する。コア73,74が推
力Fyを発生すると、スライダ部11はg方向に移動す
る。When the cores 70 and 71 generate a thrust Fx,
The slider section 11 moves in the f direction. Core 70 is thrust-
When Fx is generated and the core 71 generates a thrust Fx, the slider 11 rotates in the θ1 direction. When the cores 73 and 74 generate a thrust Fy, the slider portion 11 moves in the g direction.
【0035】図4はX軸モータとY軸モータにあるコア
の構成例を示した図である。図4で、モータコア81と
82が永久磁石83を挟み込んで配列されている。永久
磁石83はモータコアの配列方向に沿って着磁されてい
る。モータコア81には、突極84A,84B,84C
の配列順に従ってA相コイル85A,B相コイル85
B,C相コイル85Cが巻かれている。これらのコイル
は2つのモータコア81と82の突極にまたがって巻か
れている。各突極の先端にはピッチPで歯が形成されて
いる。突極84A,84B,84Cの歯はそれぞれP/
3ずつ位相がずれている。A相コイル84A、B相コイ
ル84B、C相コイル84Cには位相が120°ずつず
れた正弦波電流が流される。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the cores in the X-axis motor and the Y-axis motor. In FIG. 4, motor cores 81 and 82 are arranged with a permanent magnet 83 interposed therebetween. The permanent magnets 83 are magnetized along the direction in which the motor cores are arranged. The motor core 81 has salient poles 84A, 84B, 84C.
A-phase coil 85A and B-phase coil 85 according to the arrangement order of
A B and C phase coil 85C is wound. These coils are wound over salient poles of two motor cores 81 and 82. Teeth are formed at the tip of each salient pole at a pitch P. The teeth of the salient poles 84A, 84B, 84C are P /
The phases are shifted by three. Sine-wave currents whose phases are shifted by 120 ° flow through the A-phase coil 84A, the B-phase coil 84B, and the C-phase coil 84C.
【0036】モータコア82もモータコア81と同様な
構成になっている。モータコア82はモータコア81に
対して突極の歯の位相をP/2だけずらして配置されて
いる。A相コイル84A、B相コイル84B、C相コイ
ル84Cに3相の正弦波電流を流すことによって、モー
タコア81と82はa−a´方向に移動する。図4に示
すコアが図3の1つのコアに相当する。The motor core 82 has the same configuration as the motor core 81. The motor core 82 is arranged with the phase of the teeth of the salient pole shifted from the motor core 81 by P / 2. By supplying a three-phase sine wave current to the A-phase coil 84A, the B-phase coil 84B, and the C-phase coil 84C, the motor cores 81 and 82 move in the aa 'direction. The core shown in FIG. 4 corresponds to one core in FIG.
【0037】図5は図1のセンサの構成例を示した図で
ある。図1のY軸センサ18、X軸センサ19,20は
同様な構成になっている。X軸センサ19を例に説明す
る。図5で、レーザ光源191はレーザ光を出射する。
レーザ光源191の出射光の光路には、ミラー192,
193、ハーフミラー194、偏向ビームスプリッタ
(PBSとする)195、λ/4板196、コーナーキ
ューブ197が配置されている。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the sensor of FIG. The Y-axis sensor 18 and the X-axis sensors 19 and 20 in FIG. 1 have the same configuration. The X-axis sensor 19 will be described as an example. In FIG. 5, a laser light source 191 emits a laser beam.
In the optical path of the light emitted from the laser light source 191, mirrors 192 and 192 are provided.
193, a half mirror 194, a deflecting beam splitter (referred to as PBS) 195, a λ / 4 plate 196, and a corner cube 197 are arranged.
【0038】レーザ光源191から出た光には、ハーフ
ミラー194、ミラー193、ミラー192、ハーフミ
ラー194の経路で進み、図のb方向に進む光がある。
この光をの光とする。また、レーザ光源191から出
た光には、ハーフミラー194、PBS195、λ/4
板196、X軸ミラー16、λ/4板196、PBS1
95、コーナーキューブ197、λ/4板196、X軸
ミラー16、λ/4板196、PBS195、ハーフミ
ラー194の経路で進み、図のb方向に進む光がある。
この光をの光とする。Light emitted from the laser light source 191 includes light that travels along the path of the half mirror 194, the mirror 193, the mirror 192, and the half mirror 194, and travels in the direction b in FIG.
This light is referred to as light. Further, the light emitted from the laser light source 191 includes a half mirror 194, a PBS 195, a λ / 4
Plate 196, X-axis mirror 16, λ / 4 plate 196, PBS1
95, a corner cube 197, a λ / 4 plate 196, an X-axis mirror 16, a λ / 4 plate 196, a PBS 195, and a half mirror 194, and there is light traveling in the direction b in the drawing.
This light is referred to as light.
【0039】ミラー193はレーザ光源191の光軸と
45°の角度をなして配置されている。これに対して、
ミラー194はレーザ光源191の光軸と45°+θa
の角度をなして配置されている。ミラー194の配置角
度がθaだけずれていることにより、の光の波面が
の光の波面に対してθaだけずれる。これによって、
の光との光が干渉して干渉縞Sを作る。フォトダイオ
ードアレイ(PDAとする)198は干渉縞Sを検出す
る。PDA198は4個のフォトダイオード198A〜
198Dからなる。4個のフォトダイオード198A〜
198Dは干渉縞Sの1ピッチ内に配置されている。各
フォトダイオード198A〜198Dはp/4(pは干
渉縞のピッチ)ずつずらして配置されている。干渉縞の
ピッチp=λ/θa(λはレーザ光の波長)となる。The mirror 193 is arranged at an angle of 45 ° with the optical axis of the laser light source 191. On the contrary,
The mirror 194 is at 45 ° + θa with respect to the optical axis of the laser light source 191.
Are arranged at an angle. Since the arrangement angle of the mirror 194 is shifted by θa, the wavefront of the light is shifted from the wavefront of the light by θa. by this,
The light and the light interfere with each other to form an interference fringe S. A photodiode array (referred to as a PDA) 198 detects the interference fringes S. The PDA 198 has four photodiodes 198A-
198D. Four photodiodes 198A-
198D is arranged within one pitch of the interference fringes S. The photodiodes 198A to 198D are arranged so as to be shifted by p / 4 (p is the pitch of interference fringes). The pitch of interference fringes is p = λ / θa (λ is the wavelength of the laser beam).
【0040】減算器199は、(フォトダイオード19
8Aの検出信号)−(フォトダイオード198Cの検出
信号)なる演算を行う。減算器200は、(フォトダイ
オード198Bの検出信号)−(フォトダイオード19
8Dの検出信号)なる演算を行う。The subtractor 199 has the (photodiode 19
An operation of (detection signal of 8A)-(detection signal of photodiode 198C) is performed. The subtractor 200 calculates (detection signal of the photodiode 198B)-(photodiode 19
8D detection signal).
【0041】スライダ部が移動すると、これに伴ってX
軸センサ19が移動し、干渉縞が図5のd−d´方向に
動く。干渉縞が動くと各フォトダイオード198A〜1
98Dに当る干渉縞の明暗部分が動き、フォトダイオー
ド198A〜198Dの検出値が変化する。これをもと
にスライダ部11の位置を検出する。When the slider moves, X
The axis sensor 19 moves, and the interference fringes move in the direction dd ′ in FIG. When the interference fringes move, each photodiode 198A-1
The light and dark portions of the interference fringe corresponding to 98D move, and the detection values of the photodiodes 198A to 198D change. Based on this, the position of the slider section 11 is detected.
【0042】干渉縞がd方向に移動したときは、フォト
ダイオードの出力VA〜VDは次のとおりになる。 VA=K[1+msin{xe・2π/(λ/4)}]+Kn VB=K[1+mcos{xe・2π/(λ/4)}]+Kn VC=K[1−msin{xe・2π/(λ/4)}]+Kn VD=K[1−mcos{xe・2π/(λ/4)}]+Kn xe:検出対象の距離、K,m:係数、Kn:ノイズ成
分[0042] When the interference fringe is moved in the direction d, the output V A ~V D of the photodiode is as follows. V A = K [1 + msin {xe · 2π / (λ / 4)}] + K n V B = K [1 + m cos {xe · 2π / (λ / 4)}] + K n V C = K [1-msinsxe 2π / (λ / 4)}] + K n V D = K [1-mcos {xee2π / (λ / 4)}] + K n xe: distance to be detected, K, m: coefficient, K n : Noise component
【0043】減算器199と200の減算信号は次のと
おりになる。 VA−VC=2mKsin{xe・2π/(λ/4)} VB−VD=2mKcos{xe・2π/(λ/4)} 減算の結果、外乱光により発生した直流のノイズ成分K
nがキャンセルされる。信号VA−VCとVB−VDが前述
したA相パルスとB相パルスに変換される。干渉縞がd
´方向に動いたときは、信号VA−VCとVB−VDの位相
関係は逆転する。The subtraction signals of the subtracters 199 and 200 are as follows. V A -V C = 2mKsin {xe · 2π / (λ / 4)} V B -V D = 2mKcos {xe · 2π / (λ / 4)} the result of the subtraction, the DC noise component K generated by ambient light
n is canceled. Signal V A -V C and V B -V D is converted into the A-phase pulse and the B-phase pulse described above. Interference fringe is d
'When moved in the direction, the phase relationship between the signal V A -V C and V B -V D is reversed.
【0044】コンパレータ201,202は減算器19
9と200の減算信号からA相パルスとB相パルスを生
成する。方向判別回路203は、A相パルスとB相パル
スの位相関係からスライダ部の移動方向を判別し、判別
結果に応じてアップパルスまたはダウンパルスを発生す
る。The comparators 201 and 202 are connected to the subtractor 19
An A-phase pulse and a B-phase pulse are generated from the subtraction signals of 9 and 200. The direction determination circuit 203 determines the moving direction of the slider unit from the phase relationship between the A-phase pulse and the B-phase pulse, and generates an up pulse or a down pulse according to the determination result.
【0045】アップダウンカウンタ30はアップパルス
またはダウンパルスに応じてアップカウントまたはダウ
ンカウントを行う。アップダウンカウンタ30のカウン
トがスライダ部の検出位置になる。初期状態ではX軸モ
ータ14の各相コイルに既知電流を流したときにモータ
のロータとステータの歯の位相がどれだけずれるかが予
め分っている。この時のアップダウンカウンタ30の値
を基準値、例えば0に設定する。スライダ部の移動に伴
ってアップダウンカウンタ30は基準値からアップカウ
ントまたはダウンカウントを行って位置を検出する。こ
のようにしてインクリメンタル方式に位置検出をする。The up / down counter 30 counts up or down according to an up pulse or a down pulse. The count of the up / down counter 30 becomes the detection position of the slider. In the initial state, it is known in advance how much the phases of the teeth of the rotor and the stator of the motor are shifted when a known current is applied to each phase coil of the X-axis motor 14. At this time, the value of the up / down counter 30 is set to a reference value, for example, 0. As the slider moves, the up / down counter 30 counts up or down from the reference value to detect the position. In this way, the position is detected in an incremental manner.
【0046】図6は図1のセンサの他の構成例を示した
図である。図6で、レーザ光源90はY軸センサ18、
X軸センサ19,20に共通な光源である。Y軸干渉ユ
ニット91、X軸干渉ユニット92,93はそれぞれY
軸センサ18、X軸センサ19,20を構成するユニッ
トである。Y軸干渉ユニット91及びX軸干渉ユニット
92,93はY軸方向及びX軸方向にレーザ光を照射
し、Y軸ミラー17及びX軸ミラー16で反射された光
を受けて光学的に位置を検出する。FIG. 6 is a diagram showing another example of the structure of the sensor shown in FIG. In FIG. 6, the laser light source 90 is a Y-axis sensor 18,
The light source is common to the X-axis sensors 19 and 20. Y-axis interference unit 91 and X-axis interference units 92 and 93 are Y
These units constitute the axis sensor 18 and the X-axis sensors 19 and 20. The Y-axis interference unit 91 and the X-axis interference units 92 and 93 irradiate laser light in the Y-axis direction and the X-axis direction, and receive light reflected by the Y-axis mirror 17 and the X-axis mirror 16 to optically position. To detect.
【0047】Y軸センサ18、X軸センサ19,20は
コーナーキューブ94,95,96をそれぞれ有する。
Y軸センサ18のコーナーキューブ94はスライダ部1
1のY軸方向の中心位置に配置されている。X軸センサ
19,20のコーナーキューブ95,96はスライダ部
11のX軸方向の中心軸に関して対称な位置に配置され
ている。このようにコーナーキューブを配置することに
よって、スライダ部に熱膨張が生じたときに、各コーナ
ーキューブの位置ずれ量がほぼ等しくなる。これによっ
て、熱膨張によりセンサが受ける影響を低減できる。The Y-axis sensor 18 and the X-axis sensors 19 and 20 have corner cubes 94, 95 and 96, respectively.
The corner cube 94 of the Y-axis sensor 18 has the slider 1
1 at the center position in the Y-axis direction. The corner cubes 95 and 96 of the X-axis sensors 19 and 20 are arranged at symmetrical positions with respect to the center axis of the slider portion 11 in the X-axis direction. By arranging the corner cubes in this manner, when thermal expansion occurs in the slider portion, the positional shift amounts of the corner cubes become substantially equal. As a result, the influence of the thermal expansion on the sensor can be reduced.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。According to the present invention, the following effects can be obtained.
【0049】請求項1の発明によれば、Y軸センサと2
つのX軸センサの検出信号を、スライダ部中心のX軸方
向の位置検出信号及びスライダ部のヨーイング角θの検
出信号に変換し、変換した信号をもとにスライダ部のX
軸方向移動及びθ方向移動についてそれぞれ独立にフィ
ードバック制御している。このため、θ方向制御の制御
方式やサーボゲインをX軸方向のそれとは独立に設定で
きる。これによって、θ方向のサーボ剛性が向上され、
スライダ部の回転ずれにより制御不能に陥ることを防止
できる。また、ヨーイング方向の位置決め精度を格段に
向上できる。According to the first aspect of the present invention, the Y-axis sensor and the
The detection signals of the two X-axis sensors are converted into a position detection signal in the X-axis direction at the center of the slider portion and a detection signal of the yawing angle θ of the slider portion.
Feedback control is performed independently on the axial movement and the θ movement. For this reason, the control method and servo gain of the θ-direction control can be set independently of those in the X-axis direction. This improves the servo rigidity in the θ direction,
It is possible to prevent the control unit from becoming uncontrollable due to the rotational displacement of the slider unit. Further, the positioning accuracy in the yawing direction can be remarkably improved.
【0050】請求項2の発明によれば、X軸方向の推力
指令値とθ方向の推力指令値を受け、これらの推力指令
値の和と差により第1及び第2のX軸モータの推力指令
値を生成している。これによって、X軸方向移動の制御
とθ方向移動の制御が互いに非干渉になる条件を満たし
ながら2つのX軸モータに推力指令値を与えることがで
きる。According to the second aspect of the present invention, a thrust command value in the X-axis direction and a thrust command value in the θ direction are received, and the thrust of the first and second X-axis motors is determined by the sum and difference of these thrust command values. Command value is being generated. Thus, the thrust command value can be given to the two X-axis motors while satisfying the condition that the control of the X-axis direction movement and the control of the θ-direction movement do not interfere with each other.
【0051】請求項3の発明によれば、X軸方向の推力
指令値Ir0のリミット値をImax−|Irθ|(I
maxは最大推力指令値)に制限しているため、θ方向
の推力指令値Irθの大きさに応じてX軸方向の推力指
令値Ir0のリミット値を制限している。これによっ
て、θ方向の制御をX軸方向の制御に優先して行うこと
ができ、重負荷時や高加減速時においてもθ方向の制御
はX軸方向の制御の影響を受けず、その制御特性を維持
できる。According to the third aspect of the present invention, the limit value of the thrust command value Ir0 in the X-axis direction is set to Imax- | Irθ | (I
(max is the maximum thrust command value), the limit value of the thrust command value Ir0 in the X-axis direction is limited according to the magnitude of the thrust command value Irθ in the θ direction. As a result, the control in the θ direction can be performed prior to the control in the X axis direction, and the control in the θ direction is not affected by the control in the X axis direction even under heavy load or high acceleration / deceleration. Characteristics can be maintained.
【0052】請求項4の発明によれば、2つのX軸モー
タの歯はスライダ部の中心に関して点対称に配置されて
いるため、スライダ部に熱膨張が生じたときに、2つの
X軸モータの歯の位置ずれ量がほぼ等しくなる。これに
よって、温度変化によりモータが受ける影響を低減でき
る。According to the fourth aspect of the present invention, since the teeth of the two X-axis motors are arranged point-symmetrically with respect to the center of the slider portion, the two X-axis motors are generated when the slider portion is thermally expanded. Are substantially equal. As a result, the influence of the temperature change on the motor can be reduced.
【0053】請求項5の発明によれば、Y軸センサのコ
ーナーキューブはスライダ部のY軸方向の中心位置に配
置され、第1及び第2のX軸センサのコーナーキューブ
はスライダ部のX軸方向の中心軸に関して対称な位置に
配置されている。このため、スライダ部に熱膨張が生じ
たときに、各コーナーキューブの位置ずれ量がほぼ等し
くなる。これによって、熱膨張によりセンサが受ける影
響を低減できる。According to the fifth aspect of the present invention, the corner cube of the Y-axis sensor is disposed at the center position of the slider in the Y-axis direction, and the corner cubes of the first and second X-axis sensors are located at the X-axis of the slider. It is arranged at a position symmetrical with respect to the central axis of the direction. Therefore, when thermal expansion occurs in the slider portion, the positional shift amounts of the corner cubes become substantially equal. As a result, the influence of the thermal expansion on the sensor can be reduced.
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1の制御系の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control system of FIG. 1;
【図3】本発明の要部構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a main part of the present invention.
【図4】本発明の要部構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of the present invention.
【図5】本発明の要部構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of the present invention.
【図6】本発明の要部構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a main part of the present invention.
【図7】従来における2次元位置決め装置の構成例を示
した図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a conventional two-dimensional positioning device.
10 格子プラテン 11 スライダ部 12 浮揚手段 13 Y軸モータ 14,15 X軸モータ 18 Y軸センサ 19,20 X軸センサ 36 変換回路 37 X軸位置制御部 39 X軸速度制御部 40 θ位置制御部 42 θ速度制御部 43 リミッタ 44 指令値変換回路 56 Y軸位置制御部 58 Y軸速度制御部 94〜96 コーナーキューブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lattice platen 11 Slider part 12 Levitation means 13 Y axis motor 14, 15 X axis motor 18 Y axis sensor 19, 20 X axis sensor 36 Conversion circuit 37 X axis position control part 39 X axis speed control part 40 θ position control part 42 θ speed control unit 43 limiter 44 command value conversion circuit 56 Y-axis position control unit 58 Y-axis speed control unit 94 to 96 Corner cube
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海保 文雄 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 Fターム(参考) 2F078 CA08 CA10 CB05 CB09 CB12 5H303 AA04 BB02 BB08 BB17 CC10 DD04 DD12 EE03 EE07 FF06 GG13 HH01 HH07 JJ02 KK02 KK08 KK18 QQ06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Fumio Kaiho 2-9-32 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo F-term in Yokogawa Electric Corporation (reference) 2F078 CA08 CA10 CB05 CB09 CB12 5H303 AA04 BB02 BB08 BB17 CC10 DD04 DD12 EE03 EE07 FF06 GG13 HH01 HH07 JJ02 KK02 KK08 KK18 QQ06
Claims (5)
元位置決め装置において、 X軸方向及びY軸方向に沿って一定ピッチで歯が形成さ
れた格子プラテンと、 前記対象物が載せられたスライダ部と、 このスライダ部を前記格子プラテン上に浮揚させる浮揚
手段と、 前記スライダ部に搭載され、スライダ部をY軸方向に移
動させるY軸モータと、 スライダ部の中心に対して対称な位置にそれぞれ搭載さ
れ、スライダ部をX軸方向にそれぞれ移動させる第1及
び第2のX軸モータと、 スライダ部のY軸方向位置を検出するY軸センサと、 前記第1及び第2のX軸モータにそれぞれ搭載され、ス
ライダ部のX軸方向位置をそれぞれ検出する第1及び第
2のX軸センサと、 前記第1及び第2のX軸センサの位置検出信号を受け、
これらの信号の和をもとにスライダ部中心のX軸方向の
位置検出信号を生成し、差をもとにスライダ部のヨーイ
ング角θの検出信号を生成する変換回路と、 この変換回路で変換した信号をもとにスライダ部のX軸
方向移動及びθ方向移動についてそれぞれ独立にフィー
ドバック制御するXθ制御部と、 このXθ制御部の制御出力となるX軸方向の推力指令値
とθ方向の推力指令値を第1及び第2のX軸モータに与
える推力指令値に変換する指令値変換回路と、 前記Y軸センサの位置検出信号を受け、この信号をもと
にY軸方向についてフィードバック制御を行うY制御部
と、を具備したことを特徴とする2次元位置決め装置。1. A two-dimensional positioning device for positioning an object in a two-dimensional direction, a lattice platen having teeth formed at a constant pitch along the X-axis direction and the Y-axis direction, and a slider on which the object is mounted A floating unit for floating the slider on the lattice platen; a Y-axis motor mounted on the slider and moving the slider in the Y-axis direction; and a symmetrical position with respect to the center of the slider. First and second X-axis motors respectively mounted and for moving the slider portion in the X-axis direction, Y-axis sensors for detecting the Y-axis direction position of the slider portion, and the first and second X-axis motors And a first and a second X-axis sensor for detecting a position of the slider portion in the X-axis direction, respectively, and receiving position detection signals of the first and the second X-axis sensors,
A conversion circuit that generates a position detection signal in the X-axis direction of the center of the slider based on the sum of these signals, and generates a detection signal of the yawing angle θ of the slider based on the difference. An Xθ control unit that independently performs feedback control on the X-axis movement and the θ-direction movement of the slider unit based on the obtained signal, a thrust command value in the X-axis direction and a thrust in the θ direction that are control outputs of the Xθ control unit. A command value conversion circuit for converting a command value into a thrust command value to be applied to the first and second X-axis motors; receiving a position detection signal of the Y-axis sensor; and performing feedback control in the Y-axis direction based on the signal. A two-dimensional positioning device, comprising:
力するX軸方向の推力指令値及びθ方向の推力指令値を
受け、これらの推力指令値の和と差により第1及び第2
のX軸モータの推力指令値を生成することを特徴とする
請求項1記載の2次元位置決め装置。2. The command value conversion circuit receives a thrust command value in the X-axis direction and a thrust command value in the θ direction output from the Xθ control unit, and calculates first and second thrust command values based on the sum and difference of these thrust command values.
2. The two-dimensional positioning apparatus according to claim 1, wherein a thrust command value for said X-axis motor is generated.
値をImax−|Irθ|(Imaxは最大推力指令
値、Irθはθ方向の推力指令値)に制限し、θ方向の
推力指令値Irθの大きさに応じて推力指令値Ir0の
リミット値を制限するリミッタを設けたことを特徴とす
る請求項1記載の2次元位置決め装置。3. The limit value of the thrust command value Ir0 in the X-axis direction is limited to Imax− | Irθ | (Imax is the maximum thrust command value, Irθ is the thrust command value in the θ direction), and the thrust command value Irθ in the θ direction 2. The two-dimensional positioning apparatus according to claim 1, further comprising a limiter for limiting a limit value of the thrust command value Ir0 according to the magnitude of the thrust command value Ir0.
格子プラテンの歯と対向する位置にX軸方向に沿って一
定ピッチで歯が形成されたコアをそれぞれ有し、第1の
X軸モータのコアと第2のX軸モータのコアはスライダ
部の中心に関して点対称に配置されていることを特徴と
する請求項1記載の2次元位置決め装置。4. The first and second X-axis motors each have a core having teeth formed at a constant pitch along the X-axis direction at a position opposed to the teeth of the lattice platen. The two-dimensional positioning apparatus according to claim 1, wherein the core of the X-axis motor and the core of the second X-axis motor are arranged point-symmetrically with respect to the center of the slider portion.
ンサは、レーザ干渉計を用いて光学的にスライダ部の位
置を検出するセンサであり、これらのセンサはコーナー
キューブを有し、Y軸センサのコーナーキューブはスラ
イダ部のY軸方向の中心位置に配置され、第1及び第2
のX軸センサのコーナーキューブはスライダ部のX軸方
向の中心軸に関して対称な位置に配置されていることを
特徴とする請求項1記載の2次元位置決め装置。5. The Y-axis sensor and the first and second X-axis sensors are sensors that optically detect the position of a slider unit using a laser interferometer, and these sensors have a corner cube. , The corner cube of the Y-axis sensor is disposed at the center position of the slider portion in the Y-axis direction,
2. The two-dimensional positioning apparatus according to claim 1, wherein the corner cube of the X-axis sensor is disposed symmetrically with respect to the center axis of the slider in the X-axis direction.
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|---|---|---|---|
| JP30879799A JP3543701B2 (en) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 2D positioning device |
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| EP00123536A EP1111489B1 (en) | 1999-10-29 | 2000-10-27 | Two-dimensional positioning apparatus and method for measuring laser light from the apparatus |
| DE60006060T DE60006060T2 (en) | 1999-10-29 | 2000-10-27 | Two-dimensional positioning device and method for measuring laser light from the device |
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| WO2011135634A1 (en) * | 2010-04-30 | 2011-11-03 | パナソニック株式会社 | Motor drive apparatus |
-
1999
- 1999-10-29 JP JP30879799A patent/JP3543701B2/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2011135634A1 (en) * | 2010-04-30 | 2011-11-03 | パナソニック株式会社 | Motor drive apparatus |
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