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JP2010093904A - Moving body drive unit - Google Patents

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JP2010093904A
JP2010093904A JP2008260056A JP2008260056A JP2010093904A JP 2010093904 A JP2010093904 A JP 2010093904A JP 2008260056 A JP2008260056 A JP 2008260056A JP 2008260056 A JP2008260056 A JP 2008260056A JP 2010093904 A JP2010093904 A JP 2010093904A
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Japan
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actuator
moving body
motor
driving
stage
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Application number
JP2008260056A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Hamochi
満 羽持
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

【課題】バックラッシの補償中に移動体が振動することを防止することができる移動体駆動装置を提供する。
【解決手段】移動体駆動装置1は、モータ2の駆動力が基準値Tを超えた際に、ロータリーエンコーダ10による回転角度の検出を開始する。
【選択図】図4
A moving body driving apparatus capable of preventing the moving body from vibrating during backlash compensation.
When a driving force of a motor exceeds a reference value, a moving body drive device starts detection of a rotation angle by a rotary encoder.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、試料ステージ等の移動体を移動させる移動体駆動装置に関する。   The present invention relates to a moving body driving apparatus that moves a moving body such as a sample stage.

従来より、試料ステージ等の移動体を移動させる移動体駆動装置が記載されている(たとえば、特許文献1)。従来の移動体駆動装置は、アクチュエータと、移動体と、移動体にアクチュエータの駆動を伝達する伝達手段とを備える。アクチュエータは、たとえばモータであり、伝達手段は、たとえばユニバーサルジョイントである。   Conventionally, a moving body drive device that moves a moving body such as a sample stage has been described (for example, Patent Document 1). A conventional moving body drive apparatus includes an actuator, a moving body, and a transmission unit that transmits driving of the actuator to the moving body. The actuator is, for example, a motor, and the transmission means is, for example, a universal joint.

この伝達手段は、機械的なガタや有限のねじれ剛性を有する。このため、移動体を停止状態から移動させる際や、移動体の移動方向を変更する際に、バックラッシが発生する。バックラッシは、アクチュエータが駆動しても、移動体が移動しないことをいう。移動体が移動しないのは、アクチュエータが駆動しても、その駆動が伝達手段のガタを解消するために使われたり、伝達手段をねじれさせるために使われるからである。   This transmission means has mechanical backlash and finite torsional rigidity. For this reason, backlash occurs when the moving body is moved from a stopped state or when the moving direction of the moving body is changed. Backlash means that the moving body does not move even when the actuator is driven. The reason why the moving body does not move is that even if the actuator is driven, the driving is used to eliminate the play of the transmission means or to twist the transmission means.

移動体を目標位置に移動させる制御方法として、セミクローズドループ制御が知られている。セミクローズドループ制御とは、アクチュエータの駆動量(たとえば、モータの回転角度)を検出し、検出された駆動量と、移動体の目標位置に応じて設定された目標駆動量(たとえば、目標角度)とに基づいて、アクチュエータの駆動を制御することをいう。セミクローズドループ制御では、検出された駆動量が目標駆動量に一致するまで、アクチュエータを駆動する。   Semi-closed loop control is known as a control method for moving a moving body to a target position. Semi-closed loop control is a method for detecting a driving amount of an actuator (for example, a rotation angle of a motor), and a target driving amount (for example, a target angle) set according to the detected driving amount and a target position of a moving body. Based on the above, the driving of the actuator is controlled. In the semi-closed loop control, the actuator is driven until the detected drive amount matches the target drive amount.

バックラッシは、セミクローズドループ制御を行う場合に特に問題になる。アクチュエータが駆動を開始した際に、アクチュエータの駆動量の検出を開始すると、移動体の移動量が、バックラッシ分だけ足りなくなるからである。したがって、バックラッシの補償が必要になる。バックラッシの補償とは、駆動量の検出を開始する前に、バックラッシを解消させることをいう。   Backlash is particularly a problem when performing semi-closed loop control. This is because when the actuator starts to drive, if detection of the driving amount of the actuator is started, the moving amount of the moving body becomes insufficient by the amount of backlash. Therefore, it is necessary to compensate for backlash. Backlash compensation refers to eliminating backlash before starting detection of drive amount.

従来は、駆動量の検出を開始する前に、アクチュエータをパルス的に駆動させることでバックラッシの補償を行っていた。
特開平5−66834号公報
Conventionally, the backlash is compensated by driving the actuator in a pulse manner before starting the detection of the drive amount.
JP-A-5-66834

ところで、バックラッシの量は、伝達手段の構造や、移動体の位置に応じて変動するが、従来は、補償量(パルス駆動させる量)が一定とされていた。このため、従来は、補償量が小さすぎて、十分に補償がなされない場合や、補償量が大きすぎて、バックラッシの補償中に移動体が振動してしまう場合があった。   By the way, the amount of backlash varies depending on the structure of the transmission means and the position of the moving body, but conventionally, the compensation amount (the amount of pulse driving) has been made constant. For this reason, conventionally, the compensation amount is too small to be sufficiently compensated, or the compensation amount is too large and the moving body may vibrate during backlash compensation.

本願に係る発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、バックラッシの補償不足を防止することができ、また、バックラッシの補償中に移動体が振動することを防止することができる移動体駆動装置を提供することにある。   The invention according to the present application has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the invention is to prevent backlash compensation from being insufficiently compensated, and to prevent the moving body from vibrating during backlash compensation. It is an object of the present invention to provide a movable body drive device.

本願に係る発明は、アクチュエータと、アクチュエータの駆動を移動体に伝達する伝達手段と、アクチュエータの目標駆動量を設定する設定手段と、アクチュエータの駆動量を検出する検出手段と、アクチュエータを所定の速度で継続して駆動させる一方、アクチュエータを所定の速度で駆動させるために必要な駆動力が所定の基準値を超えた際に、検出手段にアクチュエータの駆動量の検出を開始させ、検出された駆動量が目標駆動量に一致するまで、アクチュエータを駆動させる制御手段と、を備えることを特徴とする。   The invention according to the present application includes an actuator, a transmission unit that transmits the actuator drive to a moving body, a setting unit that sets a target drive amount of the actuator, a detection unit that detects the drive amount of the actuator, and a predetermined speed. On the other hand, when the driving force necessary for driving the actuator at a predetermined speed exceeds a predetermined reference value, the detection means starts detecting the driving amount of the actuator and the detected driving Control means for driving the actuator until the amount matches the target drive amount.

本願に係る発明は、アクチュエータを所定の速度で駆動させるために必要な駆動力が所定の基準値を超えた際に、検出手段にアクチュエータの駆動量の検出を開始させるので、アクチュエータが伝達手段のガタ分だけ駆動し、かつ、伝達手段のバネ要素がたわんだ後に、アクチュエータの駆動量の検出を開始することができる。したがって、本願に係る発明は、バックラッシの補償を行うことができる。さらに、本願に係る発明は、アクチュエータをパルス的に駆動せず、連続的に駆動するので、バックラッシの補償中に移動体が振動することを防止することができる。   In the invention according to the present application, when the driving force necessary for driving the actuator at a predetermined speed exceeds a predetermined reference value, the detection unit starts detecting the driving amount of the actuator. It is possible to start detection of the driving amount of the actuator after driving by the backlash and after the spring element of the transmission means bends. Therefore, the invention according to the present application can perform backlash compensation. Furthermore, since the actuator according to the present application continuously drives the actuator without driving it in a pulsed manner, the moving body can be prevented from vibrating during backlash compensation.

(第1の実施の形態)
次に、本発明の第1の実施の形態を説明する。図1は、第1の実施の形態に係る移動体駆動装置1の概要を示す模式図である。移動体駆動装置1は、モータ2と、伝達手段3と、移動体6とを備える。モータ2は、本来は回転軸を回転させるアクチュエータであるが、ここでは、左右に動くものとする。伝達手段3は、バネ要素4と、ガタ要素5とを備え、モータ2の駆動を移動体6に伝達する。移動体6は、ステージ7と、ステージ7に設けられた転がり要素8とを備える。転がり要素8が台座9上で転がることで、ステージ7が移動する。まず、図1を用いて、バックラッシおよびアフタードリフトについて説明する。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a moving body driving apparatus 1 according to the first embodiment. The moving body drive device 1 includes a motor 2, a transmission unit 3, and a moving body 6. The motor 2 is originally an actuator that rotates the rotating shaft, but here it is assumed to move to the left and right. The transmission means 3 includes a spring element 4 and a backlash element 5, and transmits the drive of the motor 2 to the moving body 6. The moving body 6 includes a stage 7 and rolling elements 8 provided on the stage 7. When the rolling element 8 rolls on the base 9, the stage 7 moves. First, backlash and after drift will be described with reference to FIG.

伝達手段3に力が作用しておらず、かつ、移動体6が静止している際に、モータ2が右側に移動を開始すると、バックラッシが発生する。すなわち、モータ2は、まず、伝達手段3のガタ要素5分だけ右側に移動する。これにより、伝達手段3のガタ要素5が解消される。このとき、モータ2の駆動力は移動体6に伝達されないので、移動体6は静止したままである。さらにモータ2が右側に移動すると、伝達手段3のバネ要素4が縮められる一方、モータ2の駆動力がバネ要素4を介して移動体6に伝達される。しかし、転がり要素8と台座9との静止摩擦力が作用するため、移動体6は静止したままである。   When no force is applied to the transmission means 3 and the moving body 6 is stationary, if the motor 2 starts moving to the right side, backlash occurs. That is, the motor 2 first moves to the right by the backlash element 5 of the transmission means 3. Thereby, the loose element 5 of the transmission means 3 is eliminated. At this time, since the driving force of the motor 2 is not transmitted to the moving body 6, the moving body 6 remains stationary. When the motor 2 further moves to the right side, the spring element 4 of the transmission means 3 is contracted, while the driving force of the motor 2 is transmitted to the moving body 6 via the spring element 4. However, since the static frictional force between the rolling element 8 and the base 9 acts, the moving body 6 remains stationary.

モータ2は、その駆動力を増加させつつ移動を継続し、駆動力が転がり要素8と台座9との間の最大静止摩擦力を超えると、移動体6が移動を開始する。その後、モータ2の駆動力と、転がり要素8と台座9との間の摩擦力とが釣り合った状態で、移動体6が移動する。   The motor 2 continues to move while increasing its driving force. When the driving force exceeds the maximum static frictional force between the rolling element 8 and the base 9, the moving body 6 starts moving. Thereafter, the moving body 6 moves in a state where the driving force of the motor 2 and the frictional force between the rolling element 8 and the base 9 are balanced.

したがって、バックラッシ、すなわち、モータ2が駆動しても移動体6が移動しない現象が発生する。なお、モータ2が伝達手段3のガタ要素5分だけ移動するのに必要な駆動力は、モータ2が伝達手段3のバネ要素4を縮めるのに必要な駆動力よりも非常に小さい。   Therefore, backlash occurs, that is, a phenomenon in which the moving body 6 does not move even when the motor 2 is driven. The driving force required for the motor 2 to move by the backlash element 5 of the transmission means 3 is much smaller than the driving force required for the motor 2 to contract the spring element 4 of the transmission means 3.

その後、モータ2を停止させると、移動体6も停止する。この状態では、伝達手段3のバネ要素4にはモータ2の駆動力に釣り合う力が蓄えられている。従来は、伝達手段3のバネ要素4に蓄積された力に対して何らの処理を行わなかったので、伝達手段3のバネ要素4に蓄積された力が徐々に解放されていた。このため、バネ要素4は、当該バネ要素4に蓄積された力により、移動体6を移動させてしまうことがあった。これがアフタードリフト、すなわち、移動体6が停止した後に徐々に移動する現象である。   Thereafter, when the motor 2 is stopped, the moving body 6 is also stopped. In this state, the spring element 4 of the transmission means 3 stores a force that balances the driving force of the motor 2. Conventionally, since no processing was performed on the force accumulated in the spring element 4 of the transmission means 3, the force accumulated in the spring element 4 of the transmission means 3 was gradually released. For this reason, the spring element 4 may move the moving body 6 by the force accumulated in the spring element 4. This is an after drift, that is, a phenomenon in which the moving body 6 gradually moves after stopping.

なお、モータ2を停止させた後、直ちにモータ2を反対方向(ここでは左方向)に移動させた場合にも、バックラッシが発生する。すなわち、モータ2が左側への移動を開始すると、バネ要素4がモータ2の移動に応じて伸びるとともに、バネ要素4に蓄積された力が徐々に解放される。このとき、転がり要素8と台座9との静止摩擦力が作用するため、移動体6は静止したままである。バネ要素4に蓄積された力が完全に解放されると、モータ2は、伝達手段3のガタ要素5分だけ左に移動する。これにより、伝達手段3のガタ要素5が解消される。   Note that backlash also occurs when the motor 2 is immediately moved in the opposite direction (here, leftward) after the motor 2 is stopped. That is, when the motor 2 starts to move to the left, the spring element 4 extends in accordance with the movement of the motor 2 and the force accumulated in the spring element 4 is gradually released. At this time, since the static frictional force between the rolling element 8 and the base 9 acts, the moving body 6 remains stationary. When the force accumulated in the spring element 4 is completely released, the motor 2 moves to the left by the backlash element 5 of the transmission means 3. Thereby, the loose element 5 of the transmission means 3 is eliminated.

さらにモータ2が左側に移動すると、伝達手段3のバネ要素4が伸びる一方、モータ2の駆動力がバネ要素4を介して移動体6に伝達される。しかし、転がり要素8と台座9との静止摩擦力が作用するため、移動体6は静止したままである。   When the motor 2 further moves to the left side, the spring element 4 of the transmission means 3 extends, while the driving force of the motor 2 is transmitted to the moving body 6 via the spring element 4. However, since the static frictional force between the rolling element 8 and the base 9 acts, the moving body 6 remains stationary.

モータ2は、その駆動力を増加させつつ移動を継続し、駆動力が転がり要素8と台座9との間の最大静止摩擦力を超えると、移動体6が移動を開始する。その後、モータ2の駆動力と、転がり要素8と台座9との間の摩擦力とが釣り合った状態で、移動体6が移動する。したがって、バックラッシが発生する。   The motor 2 continues to move while increasing its driving force. When the driving force exceeds the maximum static frictional force between the rolling element 8 and the base 9, the moving body 6 starts moving. Thereafter, the moving body 6 moves in a state where the driving force of the motor 2 and the frictional force between the rolling element 8 and the base 9 are balanced. Therefore, backlash occurs.

移動体駆動装置1は、バックラッシの補償を行うとともに、アフタードリフトの発生を抑制する。具体的には、後述する。   The mobile body drive device 1 compensates for backlash and suppresses the occurrence of after drift. Specifically, it will be described later.

次に、移動体駆動装置1の具体的構成について説明する。図2は、移動体駆動装置1の機械的構成を示す模式図であり、図3は、移動体駆動装置1の電気的構成を示すブロック図である。図2では、3次元座標が定義されている。図2中、左右方向がX軸、紙面に垂直な方向がY軸、上下方向がZ軸となっている。   Next, a specific configuration of the moving body driving device 1 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a mechanical configuration of the moving body driving apparatus 1, and FIG. 3 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the moving body driving apparatus 1. In FIG. 2, three-dimensional coordinates are defined. In FIG. 2, the left-right direction is the X axis, the direction perpendicular to the paper is the Y axis, and the up-down direction is the Z axis.

移動体駆動装置1は、走査型電子顕微鏡100の構成要素の一部になっている。モータ2は、回転軸2aを備え、この回転軸2aを回転させる。移動体駆動装置1は、伝達手段3として、ユニバーサルジョイント3aと、平歯車3b、3cと、ベアリング3dと、送りねじ3eと、送りナット3fとを備える。ユニバーサルジョイント3aは、回転軸2aの回転を平歯車3bに伝達する。平歯車3bは、平歯車3cとかみ合っており、その回転を平歯車3cに伝達する。平歯車3cは、リング形状となっており、ベアリング3dにより走査型電子顕微鏡100内部の所定の位置に回転可能に固定されている。送りねじ3eは、平歯車3cの中空部分に挿入されており、平歯車3cと一体となって回転する。送りナット3fは、送りねじ3eにかみ合っており、送りねじ3eが回転した際に、左右に移動する。   The moving body driving device 1 is a part of the components of the scanning electron microscope 100. The motor 2 includes a rotating shaft 2a and rotates the rotating shaft 2a. The moving body drive device 1 includes a universal joint 3a, spur gears 3b and 3c, a bearing 3d, a feed screw 3e, and a feed nut 3f as the transmission means 3. The universal joint 3a transmits the rotation of the rotating shaft 2a to the spur gear 3b. The spur gear 3b meshes with the spur gear 3c and transmits the rotation to the spur gear 3c. The spur gear 3c has a ring shape and is rotatably fixed to a predetermined position inside the scanning electron microscope 100 by a bearing 3d. The feed screw 3e is inserted into the hollow portion of the spur gear 3c and rotates integrally with the spur gear 3c. The feed nut 3f meshes with the feed screw 3e, and moves to the left and right when the feed screw 3e rotates.

伝達手段3の各構成要素のねじれ剛性が伝達手段3のバネ要素4となる。ユニバーサルジョイント3aを構成する部品同士の隙間、平歯車3bの歯と平歯車3cの歯との隙間、送りねじ3eのねじ山と送りナット3fのねじ山との隙間、といった要素が伝達手段3のガタ要素5となる。なお、モータ2の駆動力と同じ大きさの力が、Xステージ7aに伝達される。   The torsional rigidity of each component of the transmission means 3 becomes the spring element 4 of the transmission means 3. Elements such as the gap between the parts constituting the universal joint 3a, the gap between the teeth of the spur gear 3b and the teeth of the spur gear 3c, and the gap between the thread of the feed screw 3e and the thread of the feed nut 3f The backlash element 5 is obtained. A force having the same magnitude as the driving force of the motor 2 is transmitted to the X stage 7a.

移動体駆動装置1は、ステージ7として、Xステージ7aと、Yステージ7bと、Zステージ7cと、Rステージ7dと、Tステージ7eとを備える。なお、転がり要素8は、ステージ毎に設けられるが、図1では省略する。以下、Xステージ7aの移動を中心に説明するが、他のステージについても同様の処理が可能である。   The movable body drive device 1 includes an X stage 7 a, a Y stage 7 b, a Z stage 7 c, an R stage 7 d, and a T stage 7 e as the stage 7. In addition, although the rolling element 8 is provided for every stage, it abbreviate | omits in FIG. The following description will focus on the movement of the X stage 7a, but the same processing can be performed for other stages.

Xステージ7aは、送りナット3fに設けられ、送りナット3fと一体となってX軸方向に移動する。Xステージ7aの転がり要素は、台座9上を転がる。Yステージ7bは、Y軸方向に移動し、Zステージ7cは、Z軸方向に移動する。Rステージ7dは、直線71を回転軸として回転し、Tステージ7eは、直線72を回転軸として回転する。走査型電子顕微鏡100による観察の対象となる試料11は、Rステージ7dに設置される。   The X stage 7a is provided on the feed nut 3f and moves in the X-axis direction together with the feed nut 3f. The rolling element of the X stage 7 a rolls on the base 9. The Y stage 7b moves in the Y-axis direction, and the Z stage 7c moves in the Z-axis direction. The R stage 7d rotates with the straight line 71 as a rotation axis, and the T stage 7e rotates with the straight line 72 as a rotation axis. A sample 11 to be observed by the scanning electron microscope 100 is placed on the R stage 7d.

ロータリーエンコーダ10は、モータ2の回転角度を検出し、コントローラ12に出力する。入力部13は、キーボード等であり、操作者により各ステージの目標位置を入力するのに使用される。入力部13は、操作者が入力した目標位置をコントローラ12に出力する。コントローラ12は、操作者が入力した目標位置に基づいて、モータ2の目標角度を設定し、ロータリーエンコーダ10が検出した回転角度が目標角度に一致するまでモータ2の回転軸2aを回転させる。さらに、コントローラ12は、モータ2に供給する電力を調整することで、モータ2の駆動力、すなわち回転軸2aを回転させる力(トルク)を調整する。   The rotary encoder 10 detects the rotation angle of the motor 2 and outputs it to the controller 12. The input unit 13 is a keyboard or the like, and is used for inputting a target position of each stage by an operator. The input unit 13 outputs the target position input by the operator to the controller 12. The controller 12 sets the target angle of the motor 2 based on the target position input by the operator, and rotates the rotating shaft 2a of the motor 2 until the rotation angle detected by the rotary encoder 10 matches the target angle. Furthermore, the controller 12 adjusts the driving force of the motor 2, that is, the force (torque) for rotating the rotating shaft 2a by adjusting the power supplied to the motor 2.

次に、移動体駆動装置1による処理の手順を、図4に示すフローチャートおよび図5に示すグラフに基づいて説明する。図5の横軸は、回転軸2aの回転角度(すなわち、モータ2の回転角度)であり、Xステージ7aがX軸正方向に移動するときの回転方向を正方向としている。縦軸は、モータ2の駆動力、具体的には、モータ2の回転軸2aが所定速度で回転するために必要なトルクである。原点は、モータ2が停止しており、かつ、モータ2に駆動力が与えられていない状態を示す。ここでは、モータ2を原点から正方向に回転させる場合を一例として説明する。   Next, the procedure of the process by the mobile body drive device 1 will be described based on the flowchart shown in FIG. 4 and the graph shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 5 is the rotation angle of the rotation shaft 2a (that is, the rotation angle of the motor 2), and the rotation direction when the X stage 7a moves in the X axis positive direction is the positive direction. The vertical axis is the driving force of the motor 2, specifically, the torque necessary for the rotating shaft 2a of the motor 2 to rotate at a predetermined speed. The origin indicates a state in which the motor 2 is stopped and no driving force is applied to the motor 2. Here, a case where the motor 2 is rotated in the positive direction from the origin will be described as an example.

ステップS1において、操作者は、ステージ毎に目標位置を入力する。ステップS2において、コントローラ12は、操作者が入力したXステージ7aの目標位置に基づいて、モータ2の目標角度を設定する。ステップS3において、コントローラ12は、モータ2の回転(すなわち、回転軸2aの回転)を開始する。以後、コントローラ12は、モータ2を所定速度で回転させる。図5に示すように、モータ2の回転は、回転角度がθ1に達するまでは、伝達手段3のガタ要素5を解消させるために使われる。上記の所定速度は、走査型電子顕微鏡100の操作感を損ねないように、モータ2の回転角度が0からθ1になる(すなわち、モータ2が伝達手段3のガタ要素5分を回転する)のに0.1〜0.3秒かかるような速度とする。モータ2の回転角度がθ1を超えると、モータ2の回転は、伝達手段3のバネ要素4をたわませるのに使われる。したがって、モータ2の回転角度が大きくなる(すなわち、伝達手段3のたわみが大きくなる)ほど、モータ2を所定速度で回転させるのに必要な駆動力が増加する。一方、モータ2の回転角度がθ1を超えた後は、モータ2の駆動力がXステージ7aに伝達されるが、この駆動力がXステージ7aの転がり要素と台座9との最大静止摩擦力を超えるまで、Xステージ7aは静止したままである。   In step S1, the operator inputs a target position for each stage. In step S2, the controller 12 sets the target angle of the motor 2 based on the target position of the X stage 7a input by the operator. In step S3, the controller 12 starts rotation of the motor 2 (that is, rotation of the rotating shaft 2a). Thereafter, the controller 12 rotates the motor 2 at a predetermined speed. As shown in FIG. 5, the rotation of the motor 2 is used to eliminate the backlash element 5 of the transmission means 3 until the rotation angle reaches θ1. The predetermined speed is such that the rotation angle of the motor 2 changes from 0 to θ1 (that is, the motor 2 rotates the backlash element 5 minutes of the transmission means 3) so as not to impair the operational feeling of the scanning electron microscope 100. It takes a speed that takes 0.1 to 0.3 seconds. When the rotation angle of the motor 2 exceeds θ1, the rotation of the motor 2 is used to deflect the spring element 4 of the transmission means 3. Therefore, as the rotation angle of the motor 2 increases (that is, the deflection of the transmission means 3 increases), the driving force required to rotate the motor 2 at a predetermined speed increases. On the other hand, after the rotation angle of the motor 2 exceeds θ1, the driving force of the motor 2 is transmitted to the X stage 7a. This driving force generates the maximum static frictional force between the rolling element of the X stage 7a and the pedestal 9. The X stage 7a remains stationary until it exceeds.

ステップS4において、コントローラ12は、モータ2の駆動力が所定の基準値Tを超えたという条件を判定し、この条件が満たされる場合には、ステップS5に進み、この条件が満たされない場合には、ステップS4に戻る。具体的には、コントローラ12は、モータ2に供給する電力が、当該基準値Tに相当する値になったという条件を判定し、この条件が満たされる場合には、ステップS5に進み、この条件が満たされない場合には、ステップS4に戻る。図5に示すように、モータ2の回転角度がθ2を超えた際に、モータ2の駆動力が基準値Tを超える。   In step S4, the controller 12 determines a condition that the driving force of the motor 2 has exceeded a predetermined reference value T. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S5. If this condition is not satisfied, Return to step S4. Specifically, the controller 12 determines a condition that the power supplied to the motor 2 has reached a value corresponding to the reference value T. If this condition is satisfied, the controller 12 proceeds to step S5. If is not satisfied, the process returns to step S4. As shown in FIG. 5, when the rotation angle of the motor 2 exceeds θ2, the driving force of the motor 2 exceeds the reference value T.

ステップS5において、コントローラ12は、ロータリーエンコーダ10にモータ2の回転角度の検出を要求し、これに応じて、ロータリーエンコーダ10は、モータ2の回転角度の検出を開始する。ロータリーエンコーダ10は、検出結果をコントローラ12に出力する。したがって、移動体駆動装置1は、モータ2が伝達手段3のガタ要素5分だけ回転し、かつ、伝達手段3のバネ要素4がたわんだ後に、回転角度の検出を開始するので、バックラッシの補償を行うことができる。   In step S <b> 5, the controller 12 requests the rotary encoder 10 to detect the rotation angle of the motor 2, and in response, the rotary encoder 10 starts detecting the rotation angle of the motor 2. The rotary encoder 10 outputs the detection result to the controller 12. Therefore, since the moving body drive device 1 starts detecting the rotation angle after the motor 2 rotates by the backlash element 5 of the transmission means 3 and the spring element 4 of the transmission means 3 bends, the backlash compensation is performed. It can be performed.

図5に示すように、モータ2の回転角度がθ3を超えた際に、駆動力が最大静止摩擦力を超え、Xステージ7aが移動を開始する。その後、Xステージ7aの転がり要素と台座9との摩擦力が減少するので、モータ2の駆動力も減少する。モータ2は、モータ2の駆動力と摩擦力(すなわち、Xステージ7aの転がり要素と台座9との摩擦力)とが釣り合った状態で回転を維持する。   As shown in FIG. 5, when the rotation angle of the motor 2 exceeds θ3, the driving force exceeds the maximum static frictional force, and the X stage 7a starts moving. Thereafter, since the frictional force between the rolling element of the X stage 7a and the pedestal 9 decreases, the driving force of the motor 2 also decreases. The motor 2 maintains its rotation in a state where the driving force of the motor 2 and the frictional force (that is, the frictional force between the rolling element of the X stage 7a and the pedestal 9) are balanced.

ステップS6において、コントローラ12は、検出された回転角度が目標角度に一致したという条件を判定し、この条件が満たされる場合には、ステップS7に進み、この条件が満たされない場合には、ステップS6に戻る。   In step S6, the controller 12 determines a condition that the detected rotation angle matches the target angle. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S7. If this condition is not satisfied, step S6 is performed. Return to.

ステップS7において、コントローラ12は、モータ2の回転を停止する。ここで、ロータリーエンコーダ10は、Xステージ7aが移動を開始する前に回転角度の検出を開始するので、目標位置とXステージ7aの停止位置とにずれが生じる。たとえば、目標角度がθ6となる場合、図5に示すように、モータ2は、回転角度がθ5(=θ3+θ6)となった際に停止するのが理想的である。しかし、この場合、モータ2は、回転角度がθ4(θ2+θ6)となった際に停止する。したがって、目標位置と、Xステージ7aの停止位置とは、θ7(=θ3−θ2)に相当する距離だけずれている。そこで、操作者は、目標位置を、当該θ7に相当する距離だけずらして設定してもよい。   In step S <b> 7, the controller 12 stops the rotation of the motor 2. Here, since the rotary encoder 10 starts detecting the rotation angle before the X stage 7a starts to move, a deviation occurs between the target position and the stop position of the X stage 7a. For example, when the target angle is θ6, as shown in FIG. 5, the motor 2 is ideally stopped when the rotation angle becomes θ5 (= θ3 + θ6). However, in this case, the motor 2 stops when the rotation angle reaches θ4 (θ2 + θ6). Therefore, the target position and the stop position of the X stage 7a are shifted by a distance corresponding to θ7 (= θ3−θ2). Therefore, the operator may set the target position by shifting the target position by a distance corresponding to θ7.

ステップS8において、コントローラ12は、伝達手段3に蓄積された力(すなわち、伝達手段3のバネ要素4に蓄積された力)を解放する。すなわち、上述したとおり、モータ2を停止した直後は、伝達手段3のバネ要素4には、モータ2の駆動力に釣り合う力が蓄えられている。この力に対し、何らの処理がなされないと、アフタードリフトが発生する恐れがある。そこで、コントローラ12は、伝達手段3のバネ要素4に蓄積された力を解放する。具体的には、コントローラ12は、モータ2に供給する電力を所定値まで減少させる。これにより、モータ2の駆動力が解放される。モータ2の駆動力が解放されると、伝達手段3のバネ要素4がその力を解放させながらモータ2を反対方向に回転させる。したがって、バネ要素4に蓄積された力が解放されるので、アフタードリフトの発生が抑制される。具体的には、アフタードリフトが発生する可能性が従来よりも減少し、仮にアフタードリフトが発生しても、Xステージ7aの移動量が従来よりも小さくなる。   In step S <b> 8, the controller 12 releases the force accumulated in the transmission unit 3 (that is, the force accumulated in the spring element 4 of the transmission unit 3). That is, as described above, immediately after the motor 2 is stopped, the spring element 4 of the transmission means 3 stores a force that balances the driving force of the motor 2. If no treatment is applied to this force, after-drift may occur. Therefore, the controller 12 releases the force accumulated in the spring element 4 of the transmission means 3. Specifically, the controller 12 reduces the power supplied to the motor 2 to a predetermined value. Thereby, the driving force of the motor 2 is released. When the driving force of the motor 2 is released, the spring element 4 of the transmission means 3 rotates the motor 2 in the opposite direction while releasing the force. Therefore, since the force accumulated in the spring element 4 is released, the occurrence of after drift is suppressed. Specifically, the possibility of occurrence of after drift is reduced as compared with the conventional case, and even if after drift occurs, the movement amount of the X stage 7a is reduced as compared with the conventional case.

なお、バネ要素4は、その力を解放させる際に、Xステージ7aを動かす可能性がある。そこで、操作者は、Xステージ7aが移動する量を見越して目標位置を設定してもよい。なお、ステップS8の処理によるXステージ7aの移動はアフタードリフトと異なる。アフタードリフトは、Xステージ7aが停止後に徐々に移動することであるが、この移動は、Xステージ7aの停止直後に生じるからである。また、アフタードリフトは、走査型電子顕微鏡100による観測中にXステージ7aが移動するという問題を発生させるが、ステップS8の処理による移動は、Xステージ7aの停止直後に生じるので、こういった問題は生じない。   The spring element 4 may move the X stage 7a when releasing the force. Therefore, the operator may set the target position in anticipation of the amount of movement of the X stage 7a. Note that the movement of the X stage 7a by the process of step S8 is different from after-drift. The after drift is that the X stage 7a gradually moves after the stop, but this movement occurs immediately after the X stage 7a stops. Further, the after-drift causes a problem that the X stage 7a moves during observation by the scanning electron microscope 100. However, since the movement by the process of step S8 occurs immediately after the X stage 7a stops, such a problem occurs. Does not occur.

コントローラ12は、モータ2の停止後に、モータ2を反対方向(ここでは、負方向)に回転させることで、伝達手段3のバネ要素4に蓄積された力を解放させるようにしてもよい。その後、コントローラ12は、処理を終了する。   The controller 12 may release the force accumulated in the spring element 4 of the transmission means 3 by rotating the motor 2 in the opposite direction (here, the negative direction) after the motor 2 is stopped. Thereafter, the controller 12 ends the process.

以上により、第1の実施の形態に係る移動体駆動装置1は、モータ2の駆動力が所定の基準値を超えた際に、モータ2の回転角度の検出を開始し、検出された回転角度が目標角度に一致するまで、モータ2を回転させる。したがって、移動体駆動装置1は、バックラッシの補償を行うことができる。さらに、移動体駆動装置1は、従来のように、モータ2をパルス的に回転させず、連続的に回転させるので、バックラッシの補償中に移動体が振動することを防止することができる。   As described above, the mobile body drive device 1 according to the first embodiment starts detecting the rotation angle of the motor 2 when the driving force of the motor 2 exceeds a predetermined reference value, and the detected rotation angle. Rotate the motor 2 until is equal to the target angle. Therefore, the mobile body drive device 1 can perform backlash compensation. Furthermore, since the moving body drive apparatus 1 does not rotate the motor 2 continuously as in the prior art, but it rotates continuously, it can prevent the moving body from vibrating during backlash compensation.

さらに、移動体駆動装置1は、検出された回転角度が目標角度に一致した際に、伝達手段3のバネ要素4に蓄積された力を解放させるので、アフタードリフトの発生を抑制することができる。   Furthermore, since the moving body drive device 1 releases the force accumulated in the spring element 4 of the transmission means 3 when the detected rotation angle coincides with the target angle, the occurrence of after drift can be suppressed. .

具体的には、移動体駆動装置1は、モータ2の駆動力を減少させたり、モータ2を反対方向に回転させることで、伝達手段3のバネ要素4に蓄積された力を解放させる。   Specifically, the moving body driving device 1 reduces the driving force of the motor 2 or rotates the motor 2 in the opposite direction to release the force accumulated in the spring element 4 of the transmission means 3.

(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態に係る移動体駆動装置1は、図4のステップS4の処理が上述したものと異なるので、この部分を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The moving body drive device 1 according to the second embodiment is described mainly with reference to this portion because the processing in step S4 in FIG. 4 is different from that described above.

ステップS4において、コントローラ12は、モータ2の駆動力が減少を開始したという条件を判定し、この条件が満たされる場合には、ステップS5に進み、この条件が満たされない場合には、ステップS4に戻る。すなわち、この変形例に係る移動体駆動装置1は、Xステージ7aが実際に移動を開始した際に、回転角度の検出を開始する。したがって、移動体駆動装置1は、第1の実施の形態よりも、バックラッシの補償をより正確に行うことができる。さらに、最大静止摩擦力の大きさ、すなわちバックラッシの量は、Xステージ7aの位置等に応じて様々に変化する。第1の実施の形態では、基準値Tは一定なので、基準値Tが最大静止摩擦力よりも大きい場合、回転角度の検出が行われずにXステージ7aが移動を開始してしまうという問題が発生する。一方、基準値Tが最大静止摩擦力よりも小さすぎる場合、未達距離、すなわちXステージ7aの目標位置と停止位置との差が大きくなりすぎるという問題が発生する。また、基準値Tが最大静止摩擦力よりも小さい場合、目標角度によっては、ロータリーエンコーダ10が検出した回転角度が、モータ2の駆動力が最大静止摩擦力に達する前に目標角度に一致し、モータ2が停止してしまう可能性がある。しかし、第2の実施の形態に係る移動体駆動装置1は、最大静止摩擦力の大きさがどのようなものであっても、Xステージ7aが実際に移動を開始した際に、回転角度の検出を開始することができる。したがって、移動体駆動装置1は、最大静止摩擦力の大きさがどのようなものであっても、バックラッシの補償を正確に行うことができる。   In step S4, the controller 12 determines a condition that the driving force of the motor 2 has started to decrease. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S5. If this condition is not satisfied, the process proceeds to step S4. Return. That is, the moving body drive device 1 according to this modification starts detecting the rotation angle when the X stage 7a actually starts moving. Therefore, the mobile body drive device 1 can perform backlash compensation more accurately than in the first embodiment. Furthermore, the magnitude of the maximum static frictional force, that is, the amount of backlash, varies depending on the position of the X stage 7a and the like. In the first embodiment, since the reference value T is constant, if the reference value T is larger than the maximum static frictional force, there is a problem that the X stage 7a starts to move without detecting the rotation angle. To do. On the other hand, if the reference value T is too smaller than the maximum static frictional force, there arises a problem that the unreached distance, that is, the difference between the target position and the stop position of the X stage 7a becomes too large. When the reference value T is smaller than the maximum static friction force, depending on the target angle, the rotation angle detected by the rotary encoder 10 matches the target angle before the driving force of the motor 2 reaches the maximum static friction force, There is a possibility that the motor 2 stops. However, the moving body drive device 1 according to the second embodiment is capable of adjusting the rotation angle when the X stage 7a actually starts moving, regardless of the magnitude of the maximum static frictional force. Detection can begin. Therefore, the moving body drive device 1 can accurately perform backlash compensation regardless of the magnitude of the maximum static frictional force.

なお、モータ2の駆動力は、単純増加しない場合がある(すなわち、モータ2の駆動力がXステージ7aの転がり要素と台座9との最大静止摩擦力未満のときに、モータ2の駆動力が減少に転じる場合がある)ので、モータ2の駆動力が基準値Tを超え、かつ、モータ2の駆動力が減少を開始した際に、ロータリーエンコーダ10による検出を開始するようにしてもよい。   Note that the driving force of the motor 2 may not simply increase (that is, when the driving force of the motor 2 is less than the maximum static frictional force between the rolling element of the X stage 7a and the base 9), Therefore, detection by the rotary encoder 10 may be started when the driving force of the motor 2 exceeds the reference value T and the driving force of the motor 2 starts to decrease.

なお、上記の各実施の形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができるのはもちろんである。   Each of the above embodiments is merely an example of the present invention, and it is needless to say that the embodiments can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

第1の実施の形態に係る移動体駆動装置の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the moving body drive device which concerns on 1st Embodiment. 移動体駆動装置の機械的構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mechanical structure of a moving body drive device. 移動体駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of a moving body drive device. 移動体駆動装置による処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process by a mobile body drive device. モータの回転角度とモータの駆動力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotation angle of a motor, and the driving force of a motor.

符号の説明Explanation of symbols

1:移動体駆動装置
2:モータ
3:伝達手段
4:バネ要素
5:ガタ要素
6:移動体
7:ステージ
8:転がり要素
9:台座
1: moving body drive device 2: motor 3: transmission means 4: spring element 5: loose element 6: moving body 7: stage 8: rolling element 9: base

Claims (5)

アクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を移動体に伝達する伝達手段と、
前記アクチュエータの目標駆動量を設定する設定手段と、
前記アクチュエータの駆動量を検出する検出手段と、
前記アクチュエータを所定の速度で継続して駆動させる一方、前記アクチュエータを所定の速度で駆動させるために必要な駆動力が所定の基準値を超えた際に、前記検出手段に前記アクチュエータの駆動量の検出を開始させ、検出された駆動量が前記目標駆動量に一致するまで、前記アクチュエータを駆動させる制御手段と、を備えることを特徴とする移動体駆動装置。
An actuator,
A transmission means for transmitting the drive of the actuator to the moving body;
Setting means for setting a target drive amount of the actuator;
Detecting means for detecting the driving amount of the actuator;
While the actuator is continuously driven at a predetermined speed, when the driving force necessary for driving the actuator at a predetermined speed exceeds a predetermined reference value, the detection means is configured to determine the drive amount of the actuator. Control means for starting detection and driving the actuator until the detected drive amount coincides with the target drive amount.
前記制御手段は、検出された駆動量が前記目標駆動量に一致した際に、前記伝達手段に蓄積された力を解放させることを特徴とする請求項1記載の移動体駆動装置。   2. The moving body drive apparatus according to claim 1, wherein the control means releases the force accumulated in the transmission means when the detected drive amount coincides with the target drive amount. 前記制御手段は、前記アクチュエータの駆動力を減少させることで、前記伝達手段に蓄積された力を解放させることを特徴とする請求項2記載の移動体駆動装置。   3. The moving body driving apparatus according to claim 2, wherein the control means releases the force accumulated in the transmission means by reducing the driving force of the actuator. 前記制御手段は、前記アクチュエータを反対方向に駆動させることで、前記伝達手段に蓄積された力を解放させることを特徴とする請求項2記載の移動体駆動装置。   3. The moving body drive apparatus according to claim 2, wherein the control means releases the force accumulated in the transmission means by driving the actuator in the opposite direction. アクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を移動体に伝達する伝達手段と、
前記アクチュエータの目標駆動量を設定する設定手段と、
前記アクチュエータの駆動量を検出する検出手段と、
前記アクチュエータを所定の速度で継続して駆動させる一方、前記アクチュエータを所定の速度で駆動させるために必要な駆動力が減少を開始した際に、前記検出手段に前記アクチュエータの駆動量の検出を開始させ、検出された駆動量が前記目標駆動量に一致するまで、前記アクチュエータを駆動させる制御手段と、を備えることを特徴とする移動体駆動装置。
An actuator,
A transmission means for transmitting the drive of the actuator to the moving body;
Setting means for setting a target drive amount of the actuator;
Detecting means for detecting the driving amount of the actuator;
While the actuator is continuously driven at a predetermined speed, the detection means starts detecting the drive amount of the actuator when the driving force necessary to drive the actuator at a predetermined speed starts to decrease. And a control means for driving the actuator until the detected drive amount coincides with the target drive amount.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103166549A (en) * 2011-12-16 2013-06-19 株式会社电装 Angle detector
JP2013135573A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Denso Corp Angle detector

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07232662A (en) * 1994-02-21 1995-09-05 Toyota Motor Corp Predetermined amount rotation method and rotation amount adjustment device
JPH08161578A (en) * 1994-12-01 1996-06-21 Toyo Commun Equip Co Ltd Reflux safe
JP2004129328A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Brother Ind Ltd Apparatus including machine module and substitute characteristic value obtaining method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07232662A (en) * 1994-02-21 1995-09-05 Toyota Motor Corp Predetermined amount rotation method and rotation amount adjustment device
JPH08161578A (en) * 1994-12-01 1996-06-21 Toyo Commun Equip Co Ltd Reflux safe
JP2004129328A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Brother Ind Ltd Apparatus including machine module and substitute characteristic value obtaining method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103166549A (en) * 2011-12-16 2013-06-19 株式会社电装 Angle detector
US9574876B2 (en) 2011-12-16 2017-02-21 Denso Corporation Angle detector
JP2013135573A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Denso Corp Angle detector

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