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JP6141681B2 - Motor control device and motor control method - Google Patents

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JP6141681B2
JP6141681B2 JP2013110228A JP2013110228A JP6141681B2 JP 6141681 B2 JP6141681 B2 JP 6141681B2 JP 2013110228 A JP2013110228 A JP 2013110228A JP 2013110228 A JP2013110228 A JP 2013110228A JP 6141681 B2 JP6141681 B2 JP 6141681B2
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正史 井上
智史 大橋
智史 大橋
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Description

本発明は、モータ制御装置、およびモータ制御方法に関する。   The present invention relates to a motor control device and a motor control method.

テーブルプレート上面に載置される搭載物を、直線X方向、当該X方向に直交する直線Y方向、およびXY平面上の回転Θ方向に移動させることができるアライメントステージが、電子部品の製造現場等において用いられている。アライメントステージは、複数のモータを具備し、運動案内機構を介して各モータによる推力をテーブルプレートに伝達することにより、テーブルプレートの移動を実現している(特許文献1)。   An alignment stage that can move a load placed on the upper surface of the table plate in a straight line X direction, a straight line Y direction orthogonal to the X direction, and a rotational Θ direction on the XY plane is an electronic component manufacturing site, etc. Is used. The alignment stage includes a plurality of motors and transmits the thrust of each motor to the table plate via a motion guide mechanism to realize movement of the table plate (Patent Document 1).

例えば、特許文献1に記載されているアライメントステージでは、移動方向ごとにモータを具備しているため、各移動方向において大きい推力が要求される場合には、各モータを大きくするなどする必要がある。しかし、モータの大型化は、アライメントステージ自体の大型化を招くため好ましくない。
そこで、移動方向ごとに複数のモータを設け、各モータの大型化を抑えつつ、推力を大きくすることが考えられる。また、複数のモータを精度良く同期駆動させるために、モータが駆動する案内機構等の機械的剛性などにより生じる外乱を抑制しつつ制御することが検討されている(特許文献2)。
For example, since the alignment stage described in Patent Document 1 includes a motor for each moving direction, it is necessary to enlarge each motor when a large thrust is required in each moving direction. . However, an increase in the size of the motor is not preferable because the alignment stage itself is increased in size.
Therefore, it is conceivable to provide a plurality of motors for each movement direction and increase the thrust while suppressing an increase in size of each motor. In addition, in order to drive a plurality of motors synchronously with high accuracy, it has been studied to control while suppressing disturbance caused by mechanical rigidity of a guide mechanism or the like driven by the motors (Patent Document 2).

特開平08−099243号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-099243 特開2003−263228号公報JP 2003-263228 A

しかしながら、特許文献2に記載された技術は、同期駆動させるモータに対して同じ指令を用いて制御を行うことを前提にしており、複数のモータに対して異なる指令を用いて制御を行うものではない。そのため、複数のモータを異なる向きに駆動して、所定の方向への推力を発生させるような場合には、各モータを制御することができないという問題がある。   However, the technique described in Patent Document 2 is based on the premise that control is performed using the same command for a motor that is driven synchronously, and control is performed using different commands for a plurality of motors. Absent. Therefore, when a plurality of motors are driven in different directions to generate thrust in a predetermined direction, there is a problem that each motor cannot be controlled.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、連係した駆動を行う複数のモータに対して異なる指令を用いて制御する際においても外乱の影響を抑制して制御することができるモータ制御装置、およびモータ制御方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to suppress and control the influence of disturbance even when controlling a plurality of motors that perform linked driving using different commands. It is an object of the present invention to provide a motor control device and a motor control method capable of performing the above.

上記問題を解決するために、本発明は、連係した駆動を行う複数のモータのいずれか1つを制御するモータ制御装置であって、自装置が制御対象としている前記モータの可動子の移動速度に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第1の推定推力値を算出するとともに、当該モータに流れる電流値に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第2の推定推力値を算出し、第1の推定推力値と第2の推定推力値とから当該モータを駆動する際の補正値を算出する補正値算出部と、上位制御装置から入力される指令値と、前記補正値算出部が算出した補正値とに基づいて、自装置が制御対象としている前記モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記複数のモータの可動子は、互いに案内機構を介して機械的につながれている、ことを特徴とするモータ制御装置である。
また、上記問題を解決するために、本発明は、連係した駆動を行う複数のモータのいずれか1つを制御するモータ制御装置であって、自装置が制御対象としている前記モータの可動子の移動速度に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第1の推定推力値を算出するとともに、当該モータに流れる電流値に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第2の推定推力値を算出し、第1の推定推力値と第2の推定推力値とから当該モータを駆動する際の補正値を算出する補正値算出部と、上位制御装置から入力される指令値と、前記補正値算出部が算出した補正値とに基づいて、自装置が制御対象としている前記モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記連係した駆動を行う複数のモータは、基台に固定されるベースプレートと、前記ベースプレート上に設置され直線X方向への推力の発生と案内を行う2つのX方向推力発生案内機構と、前記X方向推力発生案内機構の上方に設置され直線X方向での水平移動を行う一対の下部プレートと、前記一対の下部プレートのそれぞれに対応して設けられる一対の上部プレートと、前記一対の下部プレートと前記一対の上部プレートとの間に設置されることで下部プレートに対する上部プレートの回転Θ方向での相対的な自由運動を実現する一対の回転軸受と、前記一対の上部プレートそれぞれの上方に設置されるとともに直線X方向に直交する直線Y方向への推力の発生と案内を行うY方向推力発生案内機構と、前記Y方向推力発生案内機構の上方に設置されることで上面に積載される搭載物を直線X方向、直線Y方向、および回転Θ方向に移動させるテーブルプレートとを備えるアライメントステージにおける前記X方向推力発生案内機構および前記Y方向推力発生案内機構それぞれにおける推力の発生に用いられる4つのモータであり、前記上位制御装置は、前記X方向推力発生案内機構の軸間の距離をl ofs とし、前記テーブルプレートの中心を直線X方向にx移動させ、直線Y方向にy移動させ、回転Θ方向にθ移動させる場合に、段落0096の式(14)により算出される変位量l 、l を前記X方向推力発生案内機構それぞれに用いられているモータに対する指令として、変位量u 、u を前記Y方向推力発生案内機構それぞれに用いられるモータに対する指令として算出し、算出したいずれかの変位量を前記指令値として出力することを特徴とするモータ制御装置である。
In order to solve the above problem, the present invention is a motor control device that controls any one of a plurality of motors that perform linked driving, and the moving speed of the mover of the motor that is controlled by the device itself And a first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, and an estimated value of the thrust generated by the motor based on the current value flowing through the motor. A second estimated thrust value is calculated, and a correction value calculation unit that calculates a correction value for driving the motor from the first estimated thrust value and the second estimated thrust value, and is input from the host controller. Based on the command value and the correction value calculated by the correction value calculation unit, and a control unit that controls the drive of the motor that is controlled by the own device, and the movers of the plurality of motors are mutually connected Machine through the guide mechanism Are coupled to it is a motor control device according to claim.
In order to solve the above problem, the present invention provides a motor control device that controls any one of a plurality of motors that perform linked driving, and includes a mover of the motor that is controlled by the device itself. A first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated based on the moving speed, and the thrust generated by the motor is estimated based on a current value flowing through the motor. A correction value calculation unit that calculates a second estimated thrust value that is a value, calculates a correction value for driving the motor from the first estimated thrust value and the second estimated thrust value, and a host controller A control unit that controls the driving of the motor that is controlled by the device based on the input command value and the correction value calculated by the correction value calculating unit; The motor is fixed to the base A base plate, two X-direction thrust generation guide mechanisms installed on the base plate for generating and guiding thrust in the straight line X direction, and a horizontal line in the straight X direction installed above the X-direction thrust generation guide mechanism. A pair of lower plates that move, a pair of upper plates provided corresponding to each of the pair of lower plates, and a lower plate installed between the pair of lower plates and the pair of upper plates A pair of rotary bearings that realize relative free movement in the rotational Θ direction of the upper plate with respect to the shaft, and generation of thrust in a straight line Y direction that is installed above each of the pair of upper plates and is orthogonal to the straight line X direction And a Y-direction thrust generation guide mechanism for guiding the load and a load placed on the upper surface by being installed above the Y-direction thrust generation guide mechanism as a straight line X Four motors used to generate thrust in each of the X-direction thrust generation guide mechanism and the Y-direction thrust generation guide mechanism in an alignment stage including a table plate that moves in a direction, a straight line Y direction, and a rotation Θ direction, The host controller sets the distance between the axes of the X-direction thrust generation guide mechanism to l ofs , moves the center of the table plate x in the straight X direction, moves y in the straight Y direction, and rotates θ in the rotational Θ direction. When moving, the displacement amounts l 1 and l 2 calculated by the equation (14) in paragraph 0096 are used as commands for the motors used in the X-direction thrust generation guide mechanisms, and the displacement amounts u 1 and u 2 are used. Calculated as a command for the motor used in each of the Y-direction thrust generation guide mechanisms, and any of the calculated displacements is calculated as the command value Is output as a motor control device.

また、上記問題を解決するために、本発明は、連係した駆動を行う複数のモータのいずれか1つを制御するモータ制御装置が行うモータ制御方法であって、自装置が制御対象としている前記モータの可動子の移動速度に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第1の推定推力値を算出するとともに、当該モータに流れる電流値に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第2の推定推力値を算出し、第1の推定推力値と第2の推定推力値とから当該モータを駆動する際の補正値を算出する補正値算出ステップと、上位制御装置から入力される指令値と、前記補正値算出ステップにおいて算出した補正値とに基づいて、自装置が制御対象としている前記モータの駆動を制御する制御ステップと有し、前記複数のモータの可動子は、互いに案内機構を介して機械的につながれている、ことを特徴とするモータ制御方法である。
また、上記問題を解決するために、本発明は、連係した駆動を行う複数のモータのいずれか1つを制御するモータ制御装置が行うモータ制御方法であって、自装置が制御対象としている前記モータの可動子の移動速度に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第1の推定推力値を算出するとともに、当該モータに流れる電流値に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第2の推定推力値を算出し、第1の推定推力値と第2の推定推力値とから当該モータを駆動する際の補正値を算出する補正値算出ステップと、上位制御装置から入力される指令値と、前記補正値算出ステップにおいて算出した補正値とに基づいて、自装置が制御対象としている前記モータの駆動を制御する制御ステップと有し、前記連係した駆動を行う複数のモータは、基台に固定されるベースプレートと、前記ベースプレート上に設置され直線X方向への推力の発生と案内を行う2つのX方向推力発生案内機構と、前記X方向推力発生案内機構の上方に設置され直線X方向での水平移動を行う一対の下部プレートと、前記一対の下部プレートのそれぞれに対応して設けられる一対の上部プレートと、前記一対の下部プレートと前記一対の上部プレートとの間に設置されることで下部プレートに対する上部プレートの回転Θ方向での相対的な自由運動を実現する一対の回転軸受と、前記一対の上部プレートそれぞれの上方に設置されるとともに直線X方向に直交する直線Y方向への推力の発生と案内を行うY方向推力発生案内機構と、前記Y方向推力発生案内機構の上方に設置されることで上面に積載される搭載物を直線X方向、直線Y方向、および回転Θ方向に移動させるテーブルプレートとを備えるアライメントステージにおける前記X方向推力発生案内機構および前記Y方向推力発生案内機構それぞれにおける推力の発生に用いられる4つのモータであり、前記上位制御装置は、前記X方向推力発生案内機構の軸間の距離をl ofs とし、前記テーブルプレートの中心を直線X方向にx移動させ、直線Y方向にy移動させ、回転Θ方向にθ移動させる場合に、段落0096の式(14)により算出される変位量l 、l を前記X方向推力発生案内機構それぞれに用いられているモータに対する指令として、変位量u 、u を前記Y方向推力発生案内機構それぞれに用いられるモータに対する指令として算出し、算出したいずれかの変位量を前記指令値として出力することを特徴とするモータ制御装置である。
Further, in order to solve the above problem, the present invention is a motor control method performed by a motor control device that controls any one of a plurality of motors that perform linked driving, wherein the device is a control target. A first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated based on the moving speed of the mover of the motor, and is generated by the motor based on the current value flowing through the motor. A correction value calculating step of calculating a second estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust, and calculating a correction value for driving the motor from the first estimated thrust value and the second estimated thrust value; , a command value input from the host controller, on the basis of the correction value calculated in the correction value calculation step, possess a controlling step of controlling the driving of the motor by the local apparatus is the control target, the double Motor mover is a motor control method characterized in that, being mechanically connected via the guide mechanism together.
Further, in order to solve the above problem, the present invention is a motor control method performed by a motor control device that controls any one of a plurality of motors that perform linked driving, wherein the device is a control target. A first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated based on the moving speed of the mover of the motor, and is generated by the motor based on the current value flowing through the motor. A correction value calculating step of calculating a second estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust, and calculating a correction value for driving the motor from the first estimated thrust value and the second estimated thrust value; A control step for controlling the driving of the motor that is controlled by the device based on the command value input from the host control device and the correction value calculated in the correction value calculation step. The plurality of motors that perform the driving includes a base plate fixed to a base, two X-direction thrust generation guide mechanisms that are installed on the base plate and generate and guide a thrust in a straight line X direction, and the X-direction thrust A pair of lower plates installed above the generation guide mechanism and moving horizontally in the straight line X direction, a pair of upper plates provided corresponding to each of the pair of lower plates, the pair of lower plates, and the pair of And a pair of rotary bearings that realize relative free movement in the rotational Θ direction of the upper plate relative to the lower plate by being installed between the upper plate and the upper plate, A Y-direction thrust generation guide mechanism for generating and guiding thrust in a straight line Y direction orthogonal to the straight X direction, and installed above the Y-direction thrust generation guide mechanism Thus, the X-direction thrust generation guide mechanism and the Y-direction thrust generation guide mechanism in the alignment stage including a table plate that moves the load loaded on the upper surface in the straight X direction, the straight Y direction, and the rotation Θ direction. 4 motors used to generate thrust in each of the motors, and the host controller sets the distance between the axes of the X direction thrust generation guide mechanism to l ofs and moves the center of the table plate in the straight X direction by x. When moving y in the straight line Y direction and θ moving in the rotational Θ direction, the displacement amounts l 1 and l 2 calculated by the equation (14) in paragraph 0096 are used for the X direction thrust generation guide mechanisms. As commands for the motors that are present, displacements u 1 and u 2 are calculated as commands for the motors used in the Y-direction thrust generation guide mechanisms. One of the calculated and calculated displacement amounts is output as the command value.

この発明によれば、制御の対象としているモータにおいて、当該モータの可動子の移動速度から推定される第1の推定推力値と、当該モータに流れる電流から推定される第2の推定推力値との差分(推力偏差)に基づいて当該モータを制御する。これにより、当該モータ以外の他のモータの移動誤差による外乱が生じる場合においても、推力偏差から外乱の大きさを推定して当該モータを制御することができる。これにより、連係した駆動を行う複数のモータに対して異なる指令を用いて制御する際においても外乱の影響を抑制して制御することができる。   According to this invention, in the motor to be controlled, the first estimated thrust value estimated from the moving speed of the mover of the motor, and the second estimated thrust value estimated from the current flowing through the motor, The motor is controlled based on the difference (thrust deviation). Thereby, even when a disturbance due to a movement error of a motor other than the motor occurs, the magnitude of the disturbance can be estimated from the thrust deviation and the motor can be controlled. Accordingly, even when a plurality of motors that perform linked driving are controlled using different commands, the influence of disturbance can be suppressed and controlled.

本発明の一実施形態におけるアライメントステージシステム100の構成を示し概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the alignment stage system 100 in one Embodiment of this invention. 本実施形態におけるアライメントステージ10の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the alignment stage 10 in this embodiment. 本実施形態におけるアライメントステージ10の構成部品を鉛直方向に分解した場合の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view at the time of disassembling the component of the alignment stage 10 in this embodiment to a perpendicular direction. 本実施形態におけるアライメントステージ10の中央部分を直線X方向に直交する縦断面で見た場合の断面図である。It is sectional drawing at the time of seeing the center part of the alignment stage 10 in this embodiment in the longitudinal cross-section orthogonal to the straight line X direction. 本実施形態におけるリニアガイド14の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the linear guide 14 in this embodiment. 本実施形態におけるアライメントステージ10の動作原理を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation | movement principle of the alignment stage 10 in this embodiment. 本実施形態におけるモータ制御装置140およびスレーブモータ制御装置170の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the motor control apparatus 140 and the slave motor control apparatus 170 in this embodiment. 本実施形態におけるスレーブモータ制御装置170が行う制御のステップを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the step of the control which the slave motor control apparatus 170 in this embodiment performs. 本実施形態におけるテーブルプレート51の動きを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows a motion of the table plate 51 in this embodiment. 本実施形態における4つのリニアモータそれぞれの可動子の位置を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the position of the needle | mover of each of the four linear motors in this embodiment. 図9に示したようにテーブルプレート51を動かす際に、波形X2のリニアモータ13の応答速度を遅らせた場合の波形Y2のリニアモータ43に対して生じる位置偏差を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing a positional deviation generated with respect to the linear motor 43 of the waveform Y2 when the response speed of the linear motor 13 of the waveform X2 is delayed when the table plate 51 is moved as shown in FIG. 図9に示したようにテーブルプレート51を動かす際に、波形Y1のリニアモータ13の応答速度を0.001[秒]遅らせた場合の波形Y2のリニアモータ43に対して生じる位置偏差を示す波形図である。As shown in FIG. 9, when the table plate 51 is moved, a waveform indicating a positional deviation generated with respect to the linear motor 43 having the waveform Y2 when the response speed of the linear motor 13 having the waveform Y1 is delayed by 0.001 [seconds]. FIG. 本実施形態におけるアライメントステージ10のテーブルプレート51を上面の鉛直方向から視た図である。It is the figure which looked at the table plate 51 of the alignment stage 10 in this embodiment from the vertical direction of the upper surface. 図13に示したようにテーブルプレート51を移動させる際のプレート中心のX方向の変位量とY方向の変位量とΘ方向の変位量とを示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the amount of displacement in the X direction, the amount of displacement in the Y direction, and the amount of displacement in the Θ direction when the table plate 51 is moved as shown in FIG. 本実施形態におけるプレート中心の移動に基づいた位置指令値(計算指令)と台形駆動による位置指令値(台形指令)とを示す第1のグラフである。It is a 1st graph which shows the position command value (calculation command) based on the movement of the plate center in this embodiment, and the position command value (trapezoid command) by trapezoid drive. 本実施形態におけるプレート中心の移動に基づいた位置指令値(計算指令)と台形駆動による位置指令値(台形指令)とを示す第2のグラフである。It is a 2nd graph which shows the position command value (calculation command) based on the movement of the plate center in this embodiment, and the position command value (trapezoid command) by trapezoid drive. テーブルプレート51を移動させる際の推力を示す第1のグラフである。It is a 1st graph which shows the thrust at the time of moving the table plate 51. FIG. テーブルプレート51を移動させる際の推力を示す第2のグラフである。It is a 2nd graph which shows the thrust at the time of moving the table plate 51. FIG.

以下、図面を参照して、本発明にかかる一実施形態におけるモータ制御装置、およびモータ制御方法を説明する。   Hereinafter, a motor control device and a motor control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の一実施形態におけるアライメントステージシステム100(モータ制御システム)の構成を示した概略ブロック図である。同図に示すように、アライメントステージシステム100は、アライメントステージ10と、アライメントステージ10に備えられている各リニアモータを制御する3つのモータ制御装置140(140a、140b、140c)およびスレーブモータ制御装置170と、モータ制御装置140およびスレーブモータ制御装置170に対して駆動指令を出力する上位制御装置110とを具備している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of an alignment stage system 100 (motor control system) according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, an alignment stage system 100 includes an alignment stage 10, three motor control devices 140 (140 a, 140 b, 140 c) that control each linear motor provided in the alignment stage 10, and a slave motor control device. 170 and a host controller 110 that outputs a drive command to the motor controller 140 and the slave motor controller 170.

上位制御装置110には、ユーザの操作に応じて、アライメントステージ10の動作指示が入力される。上位制御装置110は、入力された動作指示に応じた動作をアライメントステージ10に備えられている各リニアモータに行わせるための位置指令を各モータ制御装置140およびスレーブモータ制御装置170に出力する。モータ制御装置140およびスレーブモータ制御装置170は、上位制御装置110から入力される位置指令に応じて、後述する案内機構および回転軸受を介して連係した駆動を行う複数のリニアモータを駆動させる。   An operation instruction for the alignment stage 10 is input to the host controller 110 in accordance with a user operation. The host controller 110 outputs a position command for causing each linear motor provided in the alignment stage 10 to perform an operation corresponding to the input operation instruction to each motor controller 140 and slave motor controller 170. The motor control device 140 and the slave motor control device 170 drive a plurality of linear motors that perform linked driving via a guide mechanism and a rotary bearing, which will be described later, in accordance with a position command input from the host control device 110.

図2は、本実施形態におけるアライメントステージ10の外観斜視図である。また、図3は、本実施形態におけるアライメントステージ10の構成部品を鉛直方向に分解した場合の分解斜視図である。さらに、図4は、本実施形態におけるアライメントステージ10の中央部分を直線X方向に直交する縦断面で見た場合の断面図である。   FIG. 2 is an external perspective view of the alignment stage 10 in the present embodiment. FIG. 3 is an exploded perspective view when the components of the alignment stage 10 in the present embodiment are disassembled in the vertical direction. Further, FIG. 4 is a cross-sectional view of the central portion of the alignment stage 10 in the present embodiment as viewed in a vertical cross section orthogonal to the straight line X direction.

本実施形態におけるアライメントステージ10は、最下部の位置に水平板状の部材である11を有している。このベースプレート11は、基台に固定することが可能となっており、アライメントステージ10の基準となる部材である。なお、ベースプレート11は、略正方形の外郭形状を有しているが、この外郭形状については、任意の形状を採用することが可能である。   The alignment stage 10 in this embodiment has a horizontal plate-like member 11 at the lowest position. The base plate 11 can be fixed to the base and is a member serving as a reference for the alignment stage 10. The base plate 11 has a substantially square outer shape, but any arbitrary shape can be adopted as the outer shape.

ベースプレート11の上方には、直線X方向への推力の発生と案内を行う一対のX方向推力発生案内機構12、12が設置されている。これらの一対のX方向推力発生案内機構12、12は、直線X方向に対して並列配置されており、いずれのX方向推力発生案内機構12、12も直線X方向に沿った推力の発生と案内を行うことができるようになっている。   Above the base plate 11, a pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 for generating and guiding thrust in the straight X direction are installed. The pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 are arranged in parallel to the straight line X direction, and any of the X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 generates and guides the thrust along the straight line X direction. Can be done.

X方向推力発生案内機構12は、推力発生源となる直線駆動源としての1つのリニアモータ13と、案内機構となる直線案内装置としての2つのリニアガイド14、14とを組み合わせることで構成されており、さらに、2つのリニアガイド14、14が1つのリニアモータ13の両側を挟むように配置されている。   The X-direction thrust generation guide mechanism 12 is configured by combining one linear motor 13 as a linear drive source serving as a thrust generation source and two linear guides 14 and 14 serving as linear guide devices serving as a guide mechanism. In addition, two linear guides 14 and 14 are arranged so as to sandwich both sides of one linear motor 13.

リニアモータ13は、直線X方向に対して推力を発生する同期型リニアモータであり、ベースプレート11の上面に対して一列に配列された複数のコイル部材13aと、これらのコイル部材13aと僅かな隙間を介して対向するように、後述する下部プレート31の下面に対して固定されるマグネット部材13bとから構成されている。   The linear motor 13 is a synchronous linear motor that generates thrust in the direction of the straight line X, and includes a plurality of coil members 13a arranged in a line with respect to the upper surface of the base plate 11, and a slight gap between these coil members 13a. It is comprised from the magnet member 13b fixed with respect to the lower surface of the lower plate 31 mentioned later so that it may oppose via.

マグネット部材13bは、直線X方向に沿ってN極およびS極を交互にコイル部材13aに向けるように配列されている。なお、マグネット部材13bは、接着剤によって下部プレート31に固定配列されているが、下部プレート31を射出形成することにより、マグネット部材13bを下部プレート31と一体化することもできる。   The magnet member 13b is arranged so that the N pole and the S pole are alternately directed to the coil member 13a along the straight line X direction. The magnet member 13b is fixedly arranged on the lower plate 31 with an adhesive. However, the magnet member 13b can be integrated with the lower plate 31 by injection forming the lower plate 31.

一方、ベースプレート11上に配列されたコイル部材13aは、鉄等の強磁性体から形成されたコア部材に対してコイルを巻き回すことで形成されており、かかるコア部材の先端が下部プレート31に設置されたマグネット部材13bと僅かな隙間を介して対向している。コイル部材13aは、三相交流電流のu相、v相、w相に対応して設けられており、三つのコイル部材13aが一組となって、三相交流電流の通電時に移動磁界を発生するようになっている。   On the other hand, the coil member 13 a arranged on the base plate 11 is formed by winding a coil around a core member formed of a ferromagnetic material such as iron, and the tip of the core member is attached to the lower plate 31. It faces the installed magnet member 13b with a slight gap. The coil member 13a is provided corresponding to the u-phase, v-phase, and w-phase of the three-phase alternating current, and the three coil members 13a are combined to generate a moving magnetic field when the three-phase alternating current is energized. It is supposed to be.

そして、これらコイル部材13aが発生する移動磁界に応じてマグネット部材13bとコイル部材13aとの間に磁気吸引力または磁気反発力が作用し、マグネット部材13bをコイル部材13aの配列方向に沿って、すなわち、マグネット部材13bを直線X方向に向けて、推進することができるようになっている。なお、リニアモータ13には、コア付きのリニアモータが採用されているが、本発明のリニアモータには、コアレス構造のリニアモータを採用することもできる。鉄心のないコアレス構造の採用により、コギング力がなく低速走行時でもなめらかな推力を得ることが可能となる。   A magnetic attractive force or a magnetic repulsive force acts between the magnet member 13b and the coil member 13a according to the moving magnetic field generated by the coil member 13a, and the magnet member 13b is moved along the arrangement direction of the coil member 13a. That is, the magnet member 13b can be propelled toward the straight line X direction. In addition, although the linear motor with a core is employ | adopted for the linear motor 13, the linear motor of a coreless structure can also be employ | adopted for the linear motor of this invention. By adopting a coreless structure without an iron core, there is no cogging force and smooth thrust can be obtained even at low speeds.

また、図2および図3に示されるように、リニアモータ13における直線X方向での両端部には、ストッパ部材16が設置されているので、マグネット部材13bがコイル部材13aの配設範囲からはみ出して直線X方向へ往復運動することを物理的に防止している。   Further, as shown in FIGS. 2 and 3, since the stopper members 16 are installed at both ends of the linear motor 13 in the straight line X direction, the magnet member 13b protrudes from the arrangement range of the coil member 13a. Thus, it is physically prevented from reciprocating in the straight line X direction.

さらに、下部プレート31には、X方向推力発生案内機構12の駆動量を測定するためのリニアエンコーダ31aが配設されている。このリニアエンコーダ31aの具体的機構としては、ベースプレート11の正面に形成されることで物差しとなる不図示のスケール(目盛)と、下部プレート31の側面中央部に配設され、かつ不図示のスケール(目盛)と対向する位置に配置されることで位置情報を検出するヘッド(検出器、符号31aで指示した部材)で構成することができる。このリニアエンコーダ31aによって、ベースプレート11に対する下部プレート31の相対的な移動量を検出することが可能となる。また、電気的リミットストッパとしてのリニアエンコーダ31aと、物理的リミットストッパとしてのストッパ部材16とを組み合わせて用いることで、アライメントステージ10の安全率をより向上させることが可能となる。なお、リニアエンコーダ31aについては、検出に光の反射を用いる光学式と、磁気を用いる磁気式が存在しており、また、それぞれ絶対位置測定を行うアブソリュート式と、相対位置測定のインクリメント式が存在しているが、リニアエンコーダ31aに対しては用途や予算等に応じて任意の方式のものを採用することができる。   Further, the lower plate 31 is provided with a linear encoder 31a for measuring the driving amount of the X-direction thrust generation guide mechanism 12. As a specific mechanism of the linear encoder 31a, a scale (not shown) which is formed on the front surface of the base plate 11 and becomes a ruler, and a scale (not shown) disposed at the center of the side surface of the lower plate 31 are provided. It can be configured by a head (detector, a member indicated by reference numeral 31a) that detects position information by being arranged at a position opposite to the (scale). The linear encoder 31a can detect the amount of movement of the lower plate 31 relative to the base plate 11. Further, by using the linear encoder 31a as an electrical limit stopper and the stopper member 16 as a physical limit stopper in combination, the safety factor of the alignment stage 10 can be further improved. As for the linear encoder 31a, there are an optical type that uses reflection of light for detection and a magnetic type that uses magnetism, and an absolute type that performs absolute position measurement and an incremental type that measures relative position. However, any linear encoder 31a can be used depending on the application, budget, and the like.

X方向推力発生案内機構12を構成するリニアガイド14について説明する。
図5は、本実施形態におけるリニアガイド14の部分断面図である。リニアガイド14は、同図に示されるように、起動部材としての軌道レール21と、その軌道レール21に転動体としての複数のボール22、…、22を介して移動自在に取り付けられる移動部材としての移動ブロック23とを備えて構成される部材である。
The linear guide 14 constituting the X-direction thrust generation guide mechanism 12 will be described.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the linear guide 14 in the present embodiment. As shown in the figure, the linear guide 14 is a moving member that is movably attached to the track rail 21 as a starting member and a plurality of balls 22,... The moving block 23 is a member configured.

軌道レール21は、概略矩形の断面を有する長尺の部材であり、その両側面にボール22を転送させることができるボール転走溝21aが軌道レール21の全長に亘って形成されている。図4において例示されているリニアガイド14の場合には、軌道レール21の両側面に対して1条ずつ、合計2条のボール転走溝21aが形成されている。軌道レール21には、その長手方向に適宜間隔を置いて複数のボルト取付孔21bが形成されており、これらボルト取付孔21bに螺着されるボルト(不図示)により、軌道レール21がベースプレート11上に固定される。   The track rail 21 is a long member having a substantially rectangular cross section, and ball rolling grooves 21 a that can transfer the balls 22 are formed over the entire length of the track rail 21. In the case of the linear guide 14 illustrated in FIG. 4, a total of two ball rolling grooves 21 a are formed, one on each side of the track rail 21. A plurality of bolt mounting holes 21b are formed in the track rail 21 at appropriate intervals in the longitudinal direction thereof, and the track rail 21 is formed on the base plate 11 by bolts (not shown) screwed into the bolt mounting holes 21b. Fixed on top.

移動ブロック23は、ブロック本体24と、一対の側蓋25、25とから構成されている。一対の側蓋25、25は、ブロック本体24の両端にボルトにて固定され、移動ブロック23が完成している。
ブロック本体24には、軌道レール21に形成された2条のボール転走溝21aとそれぞれ対向する2条の負荷転送溝24aが設けられている。これらボール転走溝21aと負荷転送溝24aの組み合わせにより、軌道レール21と移動ブロック23との間に2条の負荷転送路26が形成される。なお、ブロック本体24の上面には、複数(図5では4箇所のうちの3箇所のみが描かれている)の雌ねじ24bが形成されている。これらの雌ねじ24bを利用して、移動ブロック23が下部プレート31の下面に固定される。
The moving block 23 includes a block main body 24 and a pair of side lids 25 and 25. The pair of side lids 25 and 25 are fixed to both ends of the block main body 24 with bolts, and the moving block 23 is completed.
The block main body 24 is provided with two load transfer grooves 24 a that face the two ball rolling grooves 21 a formed on the track rail 21. A combination of these ball rolling grooves 21 a and load transfer grooves 24 a forms two load transfer paths 26 between the track rail 21 and the moving block 23. Note that a plurality of female screws 24b (only three of the four portions are depicted in FIG. 5) are formed on the upper surface of the block body 24. The moving block 23 is fixed to the lower surface of the lower plate 31 using these female screws 24b.

ブロック本体24には、各負荷転送路26と平行して延びる2条の戻し路24cが、ブロック本体24を貫通して形成されている。また、ブロック本体24の両端面には、負荷転送溝24aと戻し路24cとの間でアーチ状に突出する一対のボール案内部(不図示)が設置されている。さらに、側蓋25には、不図示のボール案内部に対応してアーチ状に陥没するボール案内溝(不図示)が形成されている。   In the block main body 24, two return paths 24 c extending in parallel with the load transfer paths 26 are formed so as to penetrate the block main body 24. A pair of ball guide portions (not shown) projecting in an arch shape between the load transfer groove 24a and the return path 24c are installed on both end faces of the block body 24. Further, the side cover 25 is formed with a ball guide groove (not shown) that is recessed in an arch shape corresponding to a ball guide portion (not shown).

側蓋25をブロック本体24に固定することにより、ボール案内部(不図示)とボール案内溝(不図示)とが組み合わされ、それらの間に負荷転送路26と戻し路24cとを結ぶU字状の方向転換路(図5において符号Aで示すボール22の折り返しを実現する経路)が形成される。戻し路24cと方向転換路とによってボール22の無負荷転送路が構成され、その無負荷転送路と負荷転送路26との組み合わせによって無限循環路が構成される。   By fixing the side lid 25 to the block body 24, a ball guide portion (not shown) and a ball guide groove (not shown) are combined, and a U-shape connecting the load transfer path 26 and the return path 24c therebetween. A direction change path (a path for realizing the return of the ball 22 indicated by the symbol A in FIG. 5) is formed. The return path 24c and the direction change path constitute a no-load transfer path for the ball 22, and the combination of the no-load transfer path and the load transfer path 26 constitutes an infinite circulation path.

本実施形態におけるリニアガイド14は、以上のような構成を有しているので、軌道レール21の長手方向に沿って移動ブロック23が往復運動自在となっている。以上説明した1つのリニアモータ13と2つのリニアガイド14、14との組み合わせにより、X方向推力発生案内機構12が構成されている。なお、X方向推力発生案内機構12では、1つのリニアモータ13の両側を2つのリニアガイド14、14で挟むように配置構成されているので、下部プレート31に対する推力と案内運動を安定して付与することができるようになっている。   Since the linear guide 14 in this embodiment has the above-described configuration, the moving block 23 can reciprocate along the longitudinal direction of the track rail 21. The X-direction thrust generation guide mechanism 12 is configured by a combination of the one linear motor 13 and the two linear guides 14 and 14 described above. The X-direction thrust generating and guiding mechanism 12 is arranged and configured so that both sides of one linear motor 13 are sandwiched between two linear guides 14 and 14, so that the thrust and guide motion are stably applied to the lower plate 31. Can be done.

また、本実施形態が有する一対のX方向推力発生案内機構12、12は、直線X方向に対して並列に配置されているので、それぞれの上方に配置される一対の下部プレート31、31を、直線X方向に沿った同一の方向に移動させたり、それぞれ逆の方向に移動させたりすることが可能となっている。なお、一対のX方向推力発生案内機構12、12のそれぞれの上方に設置される一対の下部プレート31、31のプレート間には、所定間隔D1が設けられている。この間隔D1の存在によって、一対の下部プレート31、31では、直線X方向での水平移動が阻害されることはないので、2つの下部プレート31、31のスムースな水平移動が可能となっている。   In addition, since the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 included in the present embodiment are disposed in parallel with respect to the straight line X direction, the pair of lower plates 31 and 31 disposed above the It can be moved in the same direction along the straight line X direction, or can be moved in opposite directions. A predetermined distance D1 is provided between the pair of lower plates 31 and 31 installed above the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12, respectively. The presence of the distance D1 does not hinder horizontal movement in the direction of the straight line X between the pair of lower plates 31 and 31, so that the two lower plates 31 and 31 can be smoothly moved horizontally. .

上述したように、一対のX方向推力発生案内機構12、12のそれぞれの上方には、直線X方向での水平移動を行う一対の下部プレート31、31が設けられているが、これら一対の下部プレート31、31の上方のそれぞれには、一対の回転軸受32、32が設置されている。一対の回転軸受32、32のさらに上方には、一対の下部プレート31、31のそれぞれに対応した一対の上部プレート33、33が設置されている。   As described above, a pair of lower plates 31 and 31 that perform horizontal movement in the straight X direction are provided above each of the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12. A pair of rotary bearings 32, 32 is installed above the plates 31, 31. A pair of upper plates 33, 33 corresponding to the pair of lower plates 31, 31 are installed above the pair of rotary bearings 32, 32.

このように上下部プレート対31、33の間に設置される回転軸受32は、図4に示すように、回転軸受32の外輪が下部プレート31に対して固定されており、一方、回転軸受32の内輪が上部プレート33に対して固定されている。回転軸受32は、内外輪が拘束なく自由な状態で相対回転運動できるようになっているので、回転軸受32の作用によって、下部プレート31に対する上部プレート33の回転Θ方向での相対的な自由運動が可能となっている。   As shown in FIG. 4, the rotary bearing 32 installed between the upper and lower plate pairs 31 and 33 in this way has the outer ring of the rotary bearing 32 fixed to the lower plate 31, while the rotary bearing 32. The inner ring is fixed to the upper plate 33. Since the rotary bearing 32 is configured so that the inner and outer rings can move relative to each other in a free state without restriction, the rotary bearing 32 acts to cause the relative free movement of the upper plate 33 relative to the lower plate 31 in the rotational Θ direction. Is possible.

なお、一対の回転軸受32のそれぞれの上方に設置される一対の上部プレート33、33のプレート間についても、所定間隔の隙間D2が設けられている。この隙間D2は、初期状態においては下部プレート31、31間にも受けられた隙間D1と略同じ間隔を有するように設定されており、さらに、2つの上部プレート33、33の動きに応じて隙間D2の間隔を開き方向で変化させるように構成されている(なお、隙間D2の状態変化については、動作説明の際に詳述する。)。したがって、一対の上部プレート33、33においても、この隙間D2の存在によって回転Θ方向での回転移動の際の上部プレート対のXY平面条での移動が阻害されることはないので、2つの上部プレート33、33のスムースな水平移動が可能となっている。   A gap D <b> 2 having a predetermined interval is also provided between the pair of upper plates 33, 33 installed above each of the pair of rotary bearings 32. The gap D2 is set so as to have substantially the same distance as the gap D1 received between the lower plates 31 and 31 in the initial state. Further, the gap D2 corresponds to the movement of the two upper plates 33 and 33. The interval of D2 is configured to change in the opening direction (the state change of the gap D2 will be described in detail when the operation is described). Accordingly, even in the pair of upper plates 33, 33, the presence of the gap D2 does not hinder the movement of the upper plate pair in the XY plane when rotating in the rotation Θ direction. Smooth horizontal movement of the plates 33 and 33 is possible.

上述した一対の上部プレート33、33のさらに上方には、1本の軌道レール21と2個の移動ブロック23とで構成される直線案内装置としてのリニアガイド44が2つ設置されている。2つのリニアガイド44、44は、軌道レール21の軸線方向が、直線Y方向を向くように、すなわち直線X方向と直交する方向を向くように設置されている。また、2つのリニアガイド44、44のそれぞれでは、2個の移動ブロック23が一対の上部プレート33、33のそれぞれの上面に対して1つずつ固定設置されており、一方、1本の軌道レール21が後述するテーブルプレート51の下面に対して固定設置されている。   Two linear guides 44 serving as a linear guide device composed of one track rail 21 and two moving blocks 23 are installed above the pair of upper plates 33, 33. The two linear guides 44 and 44 are installed so that the axial direction of the track rail 21 faces the straight line Y direction, that is, the direction orthogonal to the straight line X direction. In each of the two linear guides 44, 44, two moving blocks 23 are fixedly installed one on each upper surface of the pair of upper plates 33, 33, while one track rail 21 is fixedly installed on the lower surface of a table plate 51 to be described later.

さて、本実施形態では、上述した一対の上部プレート33、33それぞれに対して、直線Y方向への推力発生源となる直線駆動源としてのリニアモータ43が設置されている。一対の上部プレート33、33それぞれの上方に対して設置されるY方向推力発生案内機構42は、推力発生源となるリニアモータ43と、案内機構となる2つのリニアガイド44、44とを組み合わせることで構成されている。これらのリニアモータ43とリニアガイド44の構造や機構については、上述したX方向推力発生案内機構12が有するリニアモータ13やリニアガイド14と同じであるので説明を省略する。ただし、Y方向推力発生案内機構42が有するリニアモータ43については、図4に示されるように、リニアモータ43を構成するマグネット部材43bが上部プレート33の上面に設置されており、コイル部材43aが後述するテーブルプレート51の下面に配置されている。   In the present embodiment, a linear motor 43 serving as a linear drive source serving as a thrust generation source in the straight Y direction is provided for each of the pair of upper plates 33 and 33 described above. The Y-direction thrust generation guide mechanism 42 installed above each of the pair of upper plates 33, 33 combines a linear motor 43 serving as a thrust generation source and two linear guides 44 serving as a guide mechanism. It consists of Since the structures and mechanisms of the linear motor 43 and the linear guide 44 are the same as those of the linear motor 13 and the linear guide 14 included in the X-direction thrust generation guide mechanism 12 described above, description thereof is omitted. However, for the linear motor 43 included in the Y-direction thrust generation guide mechanism 42, as shown in FIG. 4, the magnet member 43b constituting the linear motor 43 is installed on the upper surface of the upper plate 33, and the coil member 43a is It arrange | positions at the lower surface of the table plate 51 mentioned later.

そして、Y方向推力発生案内機構42が有する1つのリニアモータ43と2つのリニアガイド44、44は、直線Y方向への推力の発生と案内を行うことができるようになっている。   The one linear motor 43 and the two linear guides 44, 44 included in the Y-direction thrust generation guide mechanism 42 can generate and guide thrust in the straight Y direction.

ここで、図2に示した直線X方向と直線Y方向については、ベースプレート11の設置面を基準面とし、この基準面を上方から見たときに、基準面に対して平行に延びる任意の一方向を直線X方向と定義することができ、また、この直線X方向と直交するとともに基準面に対して平行に延びる一方向を直線Y方向と定義することができる。つまり、上記基準面内と上記基準面の鉛直方向に無限に存在する基準面と平行な面内に、直線X方向と直線Y方向とを把握することができるのである。   Here, with respect to the straight line X direction and the straight line Y direction shown in FIG. 2, when the installation surface of the base plate 11 is used as a reference surface and this reference surface is viewed from above, it is an arbitrary one extending in parallel to the reference surface. The direction can be defined as the straight line X direction, and one direction orthogonal to the straight line X direction and extending in parallel with the reference plane can be defined as the straight line Y direction. That is, the straight line X direction and the straight line Y direction can be grasped in a plane parallel to the reference plane that exists infinitely in the reference plane and in the vertical direction of the reference plane.

そして、X方向推力発生案内機構12が有するリニアモータ13およびリニアガイド14で実現される推力の発生方向と案内方向である直線X方向と、Y方向推力発生案内機構42が有するリニアモータ43およびリニアガイド44で実現される推力の発生方向と案内方向である直線Y方向とは、ベースプレート11の設置面を上方から見たときに、初期状態において直交配置された状態で把握できるように構成されている。   The linear motor 13 and the linear guide 14 included in the X-direction thrust generation guide mechanism 12 and the linear X direction that is the thrust generation direction and the guide direction, and the linear motor 43 and linear included in the Y-direction thrust generation guide mechanism 42 are provided. The thrust generation direction realized by the guide 44 and the straight line Y direction which is the guide direction are configured so that they can be grasped in an orthogonal state in the initial state when the installation surface of the base plate 11 is viewed from above. Yes.

つまり、本実施形態では、X方向推力発生案内機構12が有するリニアガイド14と、Y方向推力発生案内機構42が有するリニアガイド44とは、初期状態においてアライメントステージ10を上方から見たときに、リニアガイド14、44が有する軌道レール同士が井桁配置されるように構成されているのである。   That is, in this embodiment, the linear guide 14 included in the X-direction thrust generation guide mechanism 12 and the linear guide 44 included in the Y-direction thrust generation guide mechanism 42 are obtained when the alignment stage 10 is viewed from above in the initial state. The track rails of the linear guides 14 and 44 are configured so that the cross rails are arranged.

なお、図2および図3に示されるように、リニアモータ43における直線Y方向での端部にも、直線X方向での場合と同様に、ストッパ部材46を配置することができる。このストッパ部材46によって、マグネット部材43bがコイル部材43aの配設範囲からはみ出して直線Y方向へ往復運動することを物理的に防止することが可能となっている。この場合についても、リニアモータ43の駆動限界については、上述したリニアエンコーダ31a等の設置により制御的に設定することが可能であり、リニアエンコーダ31a等とストッパ部材46との組み合わせによって、アライメントステージ10の安全率をより向上することが可能となる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the stopper member 46 can be disposed at the end of the linear motor 43 in the straight line Y direction as in the straight line X direction. By this stopper member 46, it is possible to physically prevent the magnet member 43b from reciprocating in the straight line Y direction outside the arrangement range of the coil member 43a. Also in this case, the drive limit of the linear motor 43 can be set in a controllable manner by installing the linear encoder 31a and the like described above, and the alignment stage 10 can be determined by combining the linear encoder 31a and the like with the stopper member 46. It is possible to further improve the safety factor.

上述したY方向推力発生案内機構42、およびそれに含まれるリニアガイド44の上方には、テーブルプレート51が設置されている。このテーブルプレート51は、アライメントステージ10の最上部の位置に配置される水平板状の部材であり、Y方向推力発生案内機構42が有するリニアガイド44の軌道レール21に固定接続されている。さらに、テーブルプレート51は、アライメントステージ10の最下部の位置に配置されるベースプレート11と同様に略正方形の外郭形状を有しており、その上面に対して搭載物を載置することが可能となっている。したがって、上述した機構を有する本実施形態のアライメントステージ10を駆動制御することで、テーブルプレート51上に載置された搭載物は、直線X方向、直線Y方向、および回転Θ方向へと移動され、所望の位置に位置決めすることが可能となっている。なお、このテーブルプレート51についても、その外郭形状を任意の形状に変形することが可能である。   A table plate 51 is installed above the Y-direction thrust generation guide mechanism 42 and the linear guide 44 included therein. The table plate 51 is a horizontal plate-like member disposed at the uppermost position of the alignment stage 10, and is fixedly connected to the track rail 21 of the linear guide 44 included in the Y-direction thrust generation guide mechanism 42. Further, the table plate 51 has a substantially square outer shape like the base plate 11 arranged at the lowermost position of the alignment stage 10, and it is possible to place a load on the upper surface thereof. It has become. Therefore, by driving and controlling the alignment stage 10 of the present embodiment having the above-described mechanism, the mounted object placed on the table plate 51 is moved in the straight X direction, the straight Y direction, and the rotational Θ direction. It is possible to position at a desired position. Note that the outer shape of the table plate 51 can be changed to an arbitrary shape.

以上、本実施形態におけるアライメントステージ10の具体的な構成を説明した。次に、アライメントステージ10の動作原理について説明する。
図6は、本実施形態におけるアライメントステージ10の動作原理を示す概略図である。なお、直線X方向への推力の発生と案内を行う一対のX方向推力発生案内機構12、12と、直線Y方向への推力の発生と案内を行う一対のY方向推力発生案内機構42、42とは、説明の便宜のために1本の太線のみにて表してある。
The specific configuration of the alignment stage 10 in the present embodiment has been described above. Next, the operation principle of the alignment stage 10 will be described.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the operation principle of the alignment stage 10 in the present embodiment. It should be noted that a pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 for generating and guiding thrust in the straight line X direction and a pair of Y-direction thrust generating and guiding mechanisms 42 and 42 for generating and guiding thrust in the straight Y direction. Is represented by only one thick line for convenience of explanation.

図6(a)は、アライメントステージ10の初期状態を示している。初期状態において、アライメントステージ10が有するベースプレート11とテーブルプレート51とは、上面視においてずれ量が生じないように完全に重畳して配置されている。図6(a)で示される初期状態から、テーブルプレート51を直線X方向に移動させたいときには、図5(b)において示されるように、一対のX方向推力発生案内機構12、12を同じ任意の量だけ同じ任意の向きに駆動させればよい。かかる駆動動作によって、テーブルプレート51は、直線X方向において任意の移動量分だけ任意の向きに平行移動することとなる。   FIG. 6A shows an initial state of the alignment stage 10. In the initial state, the base plate 11 and the table plate 51 included in the alignment stage 10 are disposed so as to be completely overlapped so that a deviation amount does not occur when viewed from above. When it is desired to move the table plate 51 in the straight line X direction from the initial state shown in FIG. 6A, the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 are set to the same arbitrary value as shown in FIG. 5B. May be driven in the same arbitrary direction by the same amount. With this driving operation, the table plate 51 is translated in an arbitrary direction by an arbitrary movement amount in the straight line X direction.

一方、テーブルプレート51を直線Y方向に移動させたいときには、図6(c)に示されるように、Y方向推力発生案内機構42、42を任意の移動量分だけ任意の向きに駆動させればよい。かかる駆動動作によって、テーブルプレート51は、直線Y方向において任意の移動量分だけ任意の向きに平行移動することとなる。   On the other hand, when it is desired to move the table plate 51 in the straight line Y direction, as shown in FIG. 6C, if the Y-direction thrust generation guide mechanisms 42, 42 are driven in an arbitrary direction by an arbitrary amount of movement. Good. With this driving operation, the table plate 51 is translated in an arbitrary direction by an arbitrary amount of movement in the straight line Y direction.

さらに、テーブルプレート51は、のプレート中心を回転中心として回転Θ方向の移動をさせることも可能である。このときには、図6(d)に示されるように、一対のX方向推力発生案内機構12、12を同じ任意の移動量だけ逆の向きに駆動させるとともに、Y方向推力発生案内機構42、42を一対のX方向推力発生案内機構12、12の移動量に相対する移動量だけ逆向きに駆動させればよい。すなわち、一対のX方向推力発生案内機構12、12が互いに逆向きに駆動されると、一対の回転軸受32、32間の距離は広がることとなる。回転軸受32は、内外輪がフリーな状態で回転運動することができるようになっているので、一対の回転軸受32、32それぞれに接続する上部プレート33、33対は、それぞれがリニアガイド44を介して1枚のテーブルプレート51に対して接続されている関係上、並列配置を維持するために回転Θ方向に回転移動することとなる。   Further, the table plate 51 can be moved in the rotation Θ direction with the plate center as the rotation center. At this time, as shown in FIG. 6D, the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 are driven in the opposite directions by the same arbitrary movement amount, and the Y-direction thrust generation guide mechanisms 42 and 42 are moved. It is only necessary to drive the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 in the opposite direction by the amount of movement relative to the amount of movement. That is, when the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 are driven in opposite directions, the distance between the pair of rotary bearings 32 and 32 is increased. Since the rotary bearing 32 can rotate in a state where the inner and outer rings are free, the pair of upper plates 33 and 33 connected to the pair of rotary bearings 32 and 32 respectively has a linear guide 44. Therefore, in order to maintain the parallel arrangement, it is rotated in the rotation Θ direction.

上部プレート33、33対の回転Θ方向での回転移動によって、結果的に、テーブルプレート51は、回転Θ方向での回転移動をすることとなる。なお、この回転移動の際に、Y方向推力発生案内機構42、42を駆動することで、一対のX方向推力発生案内機構12、12の移動量に相対する移動量だけテーブルプレート51を平行移動させることにより、回転Θ方向での回転移動の際の回転中心が、テーブルプレート51のプレート中心に維持されることとなる。   As a result of the rotational movement of the pair of upper plates 33 and 33 in the rotational Θ direction, the table plate 51 is rotationally moved in the rotational Θ direction. During this rotational movement, the Y-direction thrust generation guide mechanisms 42 and 42 are driven to translate the table plate 51 by a movement amount relative to the movement amount of the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12. By doing so, the rotation center during the rotational movement in the rotation Θ direction is maintained at the plate center of the table plate 51.

また、テーブルプレート51のプレート中心を回転中心とした回転Θ方向の移動に際しては、一対のX方向推力発生案内機構12、12の移動量は同じでよい。同様に、一対のY方向推力発生案内機構42、42の移動量も同じでよい。このとき、Y方向推力発生案内機構42、42が有するリニアガイド44では、テーブルプレート51の下面に設置された軌道レール21上を、上部プレート33、33対のそれぞれの上方に配置された2つの移動ブロック23、23が直線Y方向で直列の位置状態を維持しながら互いの距離を変化させるように動くことになる。このことは、本実施形態にかかるアライメントステージ10が、駆動容易な構成を有していることを示している。   Further, when the table plate 51 moves in the rotation Θ direction with the plate center as the rotation center, the movement amounts of the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 may be the same. Similarly, the amount of movement of the pair of Y-direction thrust generation guide mechanisms 42, 42 may be the same. At this time, in the linear guide 44 included in the Y-direction thrust generation guide mechanism 42, 42, the two rails disposed on the lower surface of the table plate 51 on the track rail 21 above the upper plates 33, 33 respectively. The moving blocks 23 and 23 move so as to change the distance between them while maintaining the serial position in the straight line Y direction. This indicates that the alignment stage 10 according to the present embodiment has a configuration that can be driven easily.

ちなみに、図6(d)に示したテーブルプレート51のプレート中心を回転中心とした回転Θ方向の移動については、例えばY方向推力発生案内機構42、42による直線Y方向での移動量を任意に変化させることによって回転中心を変化させることができるので、テーブルプレート51に対してXY平面上でのあらゆる移動動作を実現させることが可能となる。   Incidentally, regarding the movement in the rotation Θ direction about the center of the table plate 51 shown in FIG. 6D, for example, the amount of movement in the straight Y direction by the Y direction thrust generation guide mechanisms 42, 42 is arbitrarily set. Since the center of rotation can be changed by changing, it is possible to realize all movement operations on the XY plane with respect to the table plate 51.

また、図6(d)に示したように、テーブルプレート51を回転Θ方向で移動させた場合には、一対のX方向推力発生案内機構12、12が逆方向に駆動されることになるので、一対の回転軸受32、32間の距離は広がることとなる。したがって、一対の回転軸受32、32のそれぞれに接続する一対の上部プレート33、33間の距離も広がることとなる。つまり、初期状態において一対の上部プレート33、33間に存在する隙間D2(図4参照)は、回転Θ方向の移動量が大きくなるにしたがって広がることとなる。なお、一対の上部プレート33、33と一枚のテーブルプレート51とは、一本の軌道レール21と2個の移動ブロック23、23とから構成されるリニアガイド44を介して接続されているので、その回転Θ方向での移動量は確実にテーブルプレート51に伝達されるようになっている。   Further, as shown in FIG. 6D, when the table plate 51 is moved in the rotation Θ direction, the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 are driven in the opposite directions. The distance between the pair of rotary bearings 32 and 32 is increased. Therefore, the distance between the pair of upper plates 33 and 33 connected to the pair of rotary bearings 32 and 32 also increases. That is, the gap D2 (see FIG. 4) that exists between the pair of upper plates 33 and 33 in the initial state increases as the amount of movement in the rotational Θ direction increases. The pair of upper plates 33 and 33 and one table plate 51 are connected to each other via a linear guide 44 composed of one track rail 21 and two moving blocks 23 and 23. The amount of movement in the rotational Θ direction is reliably transmitted to the table plate 51.

かかる構成は、背景技術において示した特許文献1に記載されている技術のように、XYΘ方向のそれぞれに対応したモジュールを用意するとともに、これらXYΘ方向用のモジュールを積み重ねる構造とは全く異なる技術思想に基づき創案されたものである。これにより、アライメントステージ10をコンパクトに構成することができる。また、直線X方向、直線Y方向、および回転Θ方向のいずれの方向における駆動においても、複数のリニアモータを同期駆動することになるので、推力の確保が容易になっている。   Such a configuration is technically different from a structure in which modules corresponding to each of the XYΘ directions are prepared and the modules for XYΘ directions are stacked, as in the technique described in Patent Document 1 shown in the background art. It was created based on. Thereby, the alignment stage 10 can be comprised compactly. In addition, in driving in any of the straight line X direction, straight line Y direction, and rotation Θ direction, a plurality of linear motors are driven synchronously, so that it is easy to ensure thrust.

なお、上述したように、テーブルプレート51の回転Θ方向での回転移動は、一対のX方向推力発生案内機構12、12が逆向きに駆動されることにより実現されるが、テーブルプレート51の回転方向については、一対のX方向推力発生案内機構12、12を駆動する向きの組み合わせを変更することにより、時計回りと反時計回りとを選択することができる。すなわち、図6(d)に示されるように、紙面上側のX方向推力発生案内機構12を紙面左側に駆動させるとともに、これとは逆に紙面下側のX方向推力発生案内機構12を紙面右側に駆動させると、テーブルプレート51は反時計回りに回転移動することとなる。また、当然ながら、紙面上方のX方向推力発生案内機構12を紙面右側に駆動させるとともに、これとは逆に紙面下側のX方向推力発生案内機構12を紙面左側に駆動させると、テーブルプレート51は時計回りに回転移動することとなる。   As described above, the rotational movement of the table plate 51 in the rotational Θ direction is realized by driving the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 in the opposite directions. As for the direction, it is possible to select clockwise or counterclockwise by changing the combination of directions in which the pair of X-direction thrust generation guide mechanisms 12 and 12 are driven. That is, as shown in FIG. 6D, the X-direction thrust generation guide mechanism 12 on the upper side of the paper is driven to the left side of the paper, and the X-direction thrust generation guide mechanism 12 on the lower side of the paper is reversed. When driven, the table plate 51 rotates and moves counterclockwise. Naturally, when the X direction thrust generation guide mechanism 12 above the paper surface is driven to the right side of the paper surface, and conversely, the X direction thrust generation guide mechanism 12 below the paper surface is driven to the left side of the paper surface, the table plate 51 Will rotate clockwise.

図7は、本実施形態におけるモータ制御装置140およびスレーブモータ制御装置170の構成を示す概略ブロック図である。3つのモータ制御装置140(140a、140b、140c)はそれぞれが同じ構成を有し、スレーブモータ制御装置170はモータ制御装置140と異なる構成を有している。モータ制御装置140aおよびモータ制御装置140bは、上述した直線X方向の推力を発生するリニアモータ13を制御する。モータ制御装置140cは、上述した直線Y方向の推力を発生する2つのリニアモータ43のうち一方を制御し、スレーブモータ制御装置170は2つのリニアモータ43のうち他方を制御する。なお、本実施形態では、スレーブモータ制御装置170が直線Y方向の推力を発生するリニアモータ43を制御する構成について説明するが、直線X方向の推力を発生するリニアモータ13を制御するようにしてもよい。   FIG. 7 is a schematic block diagram showing configurations of the motor control device 140 and the slave motor control device 170 in the present embodiment. The three motor control devices 140 (140a, 140b, 140c) have the same configuration, and the slave motor control device 170 has a configuration different from that of the motor control device 140. The motor control device 140a and the motor control device 140b control the linear motor 13 that generates the thrust in the straight line X direction described above. The motor control device 140 c controls one of the two linear motors 43 that generate the thrust in the straight line Y direction, and the slave motor control device 170 controls the other of the two linear motors 43. In the present embodiment, the configuration in which the slave motor control device 170 controls the linear motor 43 that generates thrust in the straight line Y direction will be described. However, the linear motor 13 that generates thrust in the straight line X direction is controlled. Also good.

モータ制御装置140は、減算部141、位置制御部142、減算部143、電流制御部144、電力変換部145、および電流測定部146を備えている。
減算部141には、自装置が制御の対象としているリニアモータ13またはリニアモータ43の可動子を移動させる際の目標位置を示す位置指令値が上位制御装置110から入力される。また、減算部141には、自装置が制御の対象としているリニアモータ13またはリニアモータ43の可動子の位置を示す値がリニアエンコーダ31aから入力される。減算部141は、入力される位置指令値から、入力される可動子の位置を示す値を減算し、位置指令値に対する位置偏差を算出する。位置制御部142は、減算部141が算出する位置偏差に基づいて、制御の対象としているリニアモータ13またはリニアモータ43の可動子を目標位置に移動させるための電流指令値を算出する。換言すると、位置制御部142は、位置偏差を0(ゼロ)にする電流指令値を算出する。
The motor control device 140 includes a subtraction unit 141, a position control unit 142, a subtraction unit 143, a current control unit 144, a power conversion unit 145, and a current measurement unit 146.
A position command value indicating a target position for moving the mover of the linear motor 13 or the linear motor 43 to be controlled by the own apparatus is input to the subtracting unit 141 from the host controller 110. In addition, a value indicating the position of the mover of the linear motor 13 or the linear motor 43 that is controlled by the own apparatus is input to the subtracting unit 141 from the linear encoder 31a. The subtraction unit 141 subtracts the input value indicating the position of the mover from the input position command value to calculate a position deviation with respect to the position command value. The position control unit 142 calculates a current command value for moving the mover of the linear motor 13 or the linear motor 43 to be controlled to the target position based on the position deviation calculated by the subtraction unit 141. In other words, the position control unit 142 calculates a current command value that makes the position deviation 0 (zero).

減算部143は、位置制御部142が算出する電流指令値から、電流測定部146が測定する電流値を減算し、電流指令値に対する電流偏差を算出する。電流制御部144は、減算部143が算出する電流偏差に基づいて、電流偏差が0(ゼロ)になるように電力変換部145がリニアモータ13に電流を供給する制御信号を出力する。具体的には、電流制御部144は、例えば、減算部143が算出した電流偏差に対して2相3相変換を行い、リニアモータ13が備える3相の各コイルに印加する電圧値を算出する。そして電流制御部144は、算出した各相の電圧値に対応する制御信号を電力変換部145に出力する。   The subtracting unit 143 subtracts the current value measured by the current measuring unit 146 from the current command value calculated by the position control unit 142 to calculate a current deviation with respect to the current command value. Based on the current deviation calculated by the subtraction unit 143, the current control unit 144 outputs a control signal for the power conversion unit 145 to supply current to the linear motor 13 so that the current deviation becomes 0 (zero). Specifically, the current control unit 144 performs, for example, two-phase / three-phase conversion on the current deviation calculated by the subtraction unit 143, and calculates a voltage value to be applied to each of the three-phase coils included in the linear motor 13. . Then, the current control unit 144 outputs a control signal corresponding to the calculated voltage value of each phase to the power conversion unit 145.

電力変換部145は、外部から供給される電圧を、電流制御部144が算出する各相の電圧に変換してリニアモータ13に供給する。電力変換部145は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などのスイッチング素子を用いて構成されたインバータ回路であり、電流制御部144が算出する電圧値に応じたPWM制御を行うことにより、所望の電圧をリニアモータ13の各相のコイルに供給する。
電流測定部146は、電力変換部145からリニアモータ13に供給される電流を測定し、測定した電流値を減算部143に出力する。電流測定部146は、例えば、計器用変流器(Current Transformer)を用いて構成される。
The power conversion unit 145 converts a voltage supplied from the outside into a voltage of each phase calculated by the current control unit 144 and supplies the converted voltage to the linear motor 13. The power conversion unit 145 is an inverter circuit configured using a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and performs PWM control according to the voltage value calculated by the current control unit 144, for example. By doing so, a desired voltage is supplied to the coils of each phase of the linear motor 13.
The current measurement unit 146 measures the current supplied from the power conversion unit 145 to the linear motor 13 and outputs the measured current value to the subtraction unit 143. The current measurement unit 146 is configured using, for example, an instrument current transformer.

上述のように、モータ制御装置140は、リニアモータ13の可動子の位置、およびリニアモータ13のコイルに流れる電流をフィードバックして、リニアモータ13の制御を行う。
なお、位置制御部142および電流制御部144は、例えばPI制御やPID制御などを用いて、入力される各偏差から指令値を算出する。
As described above, the motor control device 140 controls the linear motor 13 by feeding back the position of the mover of the linear motor 13 and the current flowing through the coil of the linear motor 13.
Note that the position control unit 142 and the current control unit 144 calculate a command value from each input deviation using, for example, PI control or PID control.

スレーブモータ制御装置170は、加算部171、位置制御部172、減算部143、電流制御部144、電力変換部145、電流測定部146、および補正値算出部177を備えている。スレーブモータ制御装置170は、減算部141に替えて加算部171を備えている点と、位置制御部142に替えて位置制御部172を備えている点と、補正値算出部177を備えている点とがモータ制御装置140と異なる。なお、スレーブモータ制御装置170において、モータ制御装置140と同じ機能部に対して同じ符号を付して、その説明を省略する。   The slave motor control device 170 includes an addition unit 171, a position control unit 172, a subtraction unit 143, a current control unit 144, a power conversion unit 145, a current measurement unit 146, and a correction value calculation unit 177. The slave motor control device 170 includes an addition unit 171 instead of the subtraction unit 141, a point including a position control unit 172 instead of the position control unit 142, and a correction value calculation unit 177. This is different from the motor control device 140. In the slave motor control device 170, the same reference numerals are given to the same functional units as those of the motor control device 140, and the description thereof is omitted.

加算部171には、自装置が制御の対象としているリニアモータ43の可動子を移動させる際の目標位置を示す位置指令値が上位制御装置110から入力される。また、加算部171には、補正値算出部177から位置指令値に対する補正値が入力される。加算部171は、入力される位置指令値と、入力される補正値とを加算して補正された位置指令値を算出する。
位置制御部172は、加算部171が算出する補正された位置指令値に基づいて、制御の対象としているリニアモータ43の可動子を目標位置に移動させるための電流指令値を算出する。なお、位置制御部172は、例えばPI制御やPID制御などを用いて、入力される補正された位置指令値から電流指令値を算出する。
A position command value indicating a target position when moving the mover of the linear motor 43 that is an object of control of the own apparatus is input to the adder 171 from the host controller 110. Further, the correction value for the position command value is input from the correction value calculation unit 177 to the addition unit 171. The adding unit 171 calculates a corrected position command value by adding the input position command value and the input correction value.
The position control unit 172 calculates a current command value for moving the mover of the linear motor 43 to be controlled to the target position based on the corrected position command value calculated by the adding unit 171. The position control unit 172 calculates a current command value from the corrected position command value that is input using, for example, PI control or PID control.

補正値算出部177には、自装置が制御の対象としているリニアモータ43の可動子の位置を示す値(位置情報)をリニアエンコーダ31aから入力される。また、補正値算出部177は、電流測定部146が測定する電流値が入力される。補正値算出部177は、可動子の位置を示す値の単位時間あたりの変化量から、当該可動子が移動する速度(移動速度)を算出する。補正値算出部177は、算出した速度に基づいて、可動子の移動に作用している推力の推定値である第1の推定推力値を算出する。また、補正値算出部177は、入力される電流値からリニアモータ43において生じている推力の推定値である第2の推定推力値(理論値)を算出する。なお、可動子が移動する速度を算出する際に用いるリニアモータ43の可動子などの質量や、電流値から第2の推定推力値を算出する際に用いる推力係数は、実機における測定や、シミュレーションなどにより予め求めておく。   The correction value calculation unit 177 receives a value (position information) indicating the position of the mover of the linear motor 43 that is controlled by the own apparatus from the linear encoder 31a. The correction value calculation unit 177 receives the current value measured by the current measurement unit 146. The correction value calculation unit 177 calculates the moving speed of the movable element from the amount of change per unit time of the value indicating the position of the movable element. The correction value calculation unit 177 calculates a first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust acting on the movement of the mover, based on the calculated speed. Further, the correction value calculation unit 177 calculates a second estimated thrust value (theoretical value) that is an estimated value of the thrust generated in the linear motor 43 from the input current value. The mass of the mover of the linear motor 43 used when calculating the moving speed of the mover, and the thrust coefficient used when calculating the second estimated thrust value from the current value are measured in an actual machine or simulated. Obtain in advance.

補正値算出部177は、第1の推定推力値から第2の推定推力値を減算して推力偏差を算出する。この推力偏差は、スレーブモータ制御装置170が制御対象としているリニアモータ43以外のリニアモータ13およびリニアモータ43における可動子の移動の誤差などに基づいて生じる外乱に対応する。
補正値算出部177は、予め定められた補正係数と算出した推力偏差とを乗算して、補正値を算出し、算出した補正値を加算部171に出力する。なお、補正係数は、可動子などの質量や推力係数と同様に、実機における測定や、シミュレーションなどにより予め求めておく。すなわち、補正値算出部177は、リニアモータ43が受ける外乱に応じて、位置指令値を補正する補正値を算出する。
The correction value calculation unit 177 calculates a thrust deviation by subtracting the second estimated thrust value from the first estimated thrust value. This thrust deviation corresponds to a disturbance that occurs based on the linear motor 13 other than the linear motor 43 that is controlled by the slave motor control device 170 and an error in the movement of the mover in the linear motor 43.
The correction value calculation unit 177 calculates a correction value by multiplying a predetermined correction coefficient and the calculated thrust deviation, and outputs the calculated correction value to the addition unit 171. The correction coefficient is obtained in advance by measurement with an actual machine, simulation, or the like, like the mass of the mover and the thrust coefficient. That is, the correction value calculation unit 177 calculates a correction value for correcting the position command value according to the disturbance received by the linear motor 43.

図8は、本実施形態におけるスレーブモータ制御装置170が行う制御のステップを示すフローチャートである。
スレーブモータ制御装置170は、トルク補正を用いた制御を開始すると、上位制御装置110から入力される位置指令値に基づいて、加算部171から電力変換部145の各機能部が動作してリニアモータ43を駆動する(ステップS101)。なお、最初のタイミングにおいては速度が検出できないため、補正値を用いない制御となる。
FIG. 8 is a flowchart illustrating control steps performed by the slave motor control device 170 according to this embodiment.
When the slave motor control device 170 starts control using torque correction, the functional units of the power conversion unit 145 from the addition unit 171 operate based on the position command value input from the host control device 110, and the linear motor 43 is driven (step S101). Since the speed cannot be detected at the first timing, the control is performed without using the correction value.

ステップS101における駆動によりリニアモータ43の可動子が移動すると、スレーブモータ制御装置170において補正値算出部177が、当該移動に応じて変化する位置情報から可動子の速度を算出し(ステップS102)、算出した速度から第1の推定推力値を算出する(ステップS103)。   When the mover of the linear motor 43 is moved by the drive in step S101, the correction value calculation unit 177 calculates the speed of the mover from the position information that changes according to the movement in the slave motor control device 170 (step S102). A first estimated thrust value is calculated from the calculated speed (step S103).

また、補正値算出部177は、制御対象のリニアモータ43に流れる電流の電流値から第2の推定推力値を算出する(ステップS104)。補正値算出部177は、第1の推定推力値から第2の推定推力値を減算して推力偏差を算出し(ステップS105)、推力偏差から補正値を算出する(ステップS106)。   Further, the correction value calculation unit 177 calculates the second estimated thrust value from the current value of the current flowing through the linear motor 43 to be controlled (step S104). The correction value calculation unit 177 calculates a thrust deviation by subtracting the second estimated thrust value from the first estimated thrust value (step S105), and calculates a correction value from the thrust deviation (step S106).

加算部171は、補正値算出部177が算出した補正値と、位置指令値とを加算して、位置指令値を補正する(ステップS107)。
位置制御部142から電力変換部145の各機能部は、補正された位置指令値に基づいて、リニアモータ43を駆動し(ステップS108)、処理をステップS102に戻す。
The adder 171 adds the correction value calculated by the correction value calculator 177 and the position command value to correct the position command value (step S107).
Each functional unit from the position control unit 142 to the power conversion unit 145 drives the linear motor 43 based on the corrected position command value (step S108), and returns the process to step S102.

以降、ステップS102からステップS108の各処理が繰り返して行われることにより、他のリニアモータ13、13、43の移動誤差等により生じるがたつきを押さえるようにリニアモータ43を駆動することができる。   Thereafter, the processes from step S102 to step S108 are repeatedly performed, so that the linear motor 43 can be driven so as to suppress rattling caused by movement errors of the other linear motors 13, 13, and 43.

上述のように、本実施形態におけるアライメントステージシステム100は、2つのリニアモータ13および2つのリニアモータ43のうち、1つのリニアモータ43の制御において、他のリニアモータ13およびリニアモータ43の移動誤差により生じる外乱に基づいた制御をスレーブモータ制御装置170が行うようにした。これにより、案内機構を介して機械的につながれている4つのリニアモータ13、13、43、43に対して異なる位置指令値を用いて制御する場合、例えば回転Θ方向への推力を発生させる場合においても、外乱の影響を抑制した制御を行うことができる。   As described above, the alignment stage system 100 according to the present embodiment has the movement error of the other linear motor 13 and the linear motor 43 in the control of one of the two linear motors 13 and the two linear motors 43. The slave motor control device 170 performs control based on disturbance caused by the above. Thus, when controlling the four linear motors 13, 13, 43, 43 mechanically connected via the guide mechanism using different position command values, for example, generating thrust in the rotational Θ direction In this case, it is possible to perform control while suppressing the influence of disturbance.

以下、計算機シミュレーションの結果を示して、4つのリニアモータ13、13、43、43の動きについて図9〜図12を用いて説明する。
図9は、本実施形態におけるテーブルプレート51の動きを示す波形図である。同図においては、縦軸は直線XY方向および回転Θ方向の移動量を示し、横軸は時間を示している。この計算機シミュレーションでは、図9に示されているように、テーブルプレート51を直線X方向へ往復運動させた後に、直線Y方向へ往復運動させ、さらに、回転Θ方向および直線Y方向へ往復運動させた。
Hereinafter, the results of the computer simulation will be shown, and the movement of the four linear motors 13, 13, 43, 43 will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 is a waveform diagram showing the movement of the table plate 51 in the present embodiment. In the figure, the vertical axis indicates the amount of movement in the straight line XY direction and the rotation Θ direction, and the horizontal axis indicates time. In this computer simulation, as shown in FIG. 9, the table plate 51 is reciprocated in the straight line X direction, then reciprocated in the straight line Y direction, and further reciprocated in the rotation Θ direction and the straight line Y direction. It was.

図10は、本実施形態における4つのリニアモータ13、13、43、43それぞれの可動子の位置を示す波形図である。同図においては、縦軸は直線XY方向および回転Θ方向の移動量を示し、横軸は時間を示している。同図におけるX1、X2の波形は、直線X方向の駆動をするリニアモータ13、13の動きに対応し、Y1、Y2の波形は、直線Y方向の駆動をするリニアモータ43、43の動きに対応する。また、スレーブモータ制御装置170がY2の波形に対応するリニアモータ43を制御している。
同図に示すように、スレーブモータ制御装置170が制御するリニアモータ43は、Y1の波形に対応するリニアモータ43に対して、時間的に遅れた制御となっている。これは、他のリニアモータ13、13、43における移動誤差等から生じる外乱の影響を抑制するように動作しているためである。
FIG. 10 is a waveform diagram showing the positions of the movers of the four linear motors 13, 13, 43, 43 in this embodiment. In the figure, the vertical axis indicates the amount of movement in the straight line XY direction and the rotation Θ direction, and the horizontal axis indicates time. The waveforms of X1 and X2 in the figure correspond to the movement of the linear motors 13 and 13 that drive in the straight line X direction, and the waveforms of Y1 and Y2 correspond to the movement of the linear motors 43 and 43 that drive in the straight line Y direction. Correspond. Further, the slave motor control device 170 controls the linear motor 43 corresponding to the waveform of Y2.
As shown in the figure, the linear motor 43 controlled by the slave motor control device 170 is delayed in control with respect to the linear motor 43 corresponding to the waveform of Y1. This is because the operation is performed so as to suppress the influence of disturbance caused by movement errors or the like in the other linear motors 13, 13, 43.

図11は、図9に示したようにテーブルプレート51を動かす際に、波形X2のリニアモータ13の応答速度を0.001[秒]遅らせた場合の波形Y2のリニアモータ43に対して生じる位置偏差を示す波形図である。同図においては、縦軸は直線XY方向および回転Θ方向の移動量を示し、横軸は時間を示している。同図に示すように、波形X2に対応するリニアモータ13の移動が遅れると、その遅れで生じる歪みから生じる応力(外乱)を受けて、波形Y2に対応するリニアモータ43の移動が遅れることになる。
直線X方向または直線Y方向のみの移動では、波形X2に対応するリニアモータ13の移動の遅れの影響を波形Y2に対応するリニアモータ43は受けない。しかし、回転Θ方向の移動では、波形X2に対応するリニアモータ13の移動の遅れの影響(外乱)を、回転軸受32を介して受けるため、当該遅れが生じない場合に対して図11に示される位置偏差が生じる。
FIG. 11 shows a position generated with respect to the linear motor 43 of the waveform Y2 when the response speed of the linear motor 13 of the waveform X2 is delayed by 0.001 [seconds] when the table plate 51 is moved as shown in FIG. It is a wave form diagram which shows a deviation. In the figure, the vertical axis indicates the amount of movement in the straight line XY direction and the rotation Θ direction, and the horizontal axis indicates time. As shown in the figure, when the movement of the linear motor 13 corresponding to the waveform X2 is delayed, the movement of the linear motor 43 corresponding to the waveform Y2 is delayed due to the stress (disturbance) generated from the distortion caused by the delay. Become.
In the movement only in the straight line X direction or the straight line Y direction, the linear motor 43 corresponding to the waveform Y2 is not affected by the movement delay of the linear motor 13 corresponding to the waveform X2. However, in the movement in the rotational Θ direction, the influence (disturbance) of the movement of the linear motor 13 corresponding to the waveform X2 is received through the rotary bearing 32, and therefore the case where the delay does not occur is shown in FIG. Position deviation occurs.

図12は、図9に示したようにテーブルプレート51を動かす際に、波形Y1のリニアモータ13の応答速度を0.001[秒]遅らせた場合の波形Y2のリニアモータ43に対して生じる位置偏差を示す波形図である。同図においては、縦軸は直線XY方向および回転Θ方向の移動量を示し、横軸は時間を示している。
同図に示すように、波形Y2に対応するリニアモータ43と並列に配置されている他方のリニアモータ43に遅れが生じると、直線Y方向の移動においても、波形Y2に対応するリニアモータ43の動作も遅れることになる。また、回転Θ方向への移動においても、波形Y2に対応するリニアモータ43の動作も遅れることになる
FIG. 12 shows the position generated with respect to the linear motor 43 of the waveform Y2 when the response speed of the linear motor 13 of the waveform Y1 is delayed by 0.001 [seconds] when the table plate 51 is moved as shown in FIG. It is a wave form diagram which shows a deviation. In the figure, the vertical axis indicates the amount of movement in the straight line XY direction and the rotation Θ direction, and the horizontal axis indicates time.
As shown in the figure, when a delay occurs in the other linear motor 43 arranged in parallel with the linear motor 43 corresponding to the waveform Y2, the linear motor 43 corresponding to the waveform Y2 also moves in the straight line Y direction. The operation will also be delayed. In addition, the movement of the linear motor 43 corresponding to the waveform Y2 is also delayed in the movement in the rotation Θ direction.

このように、本実施形態におけるアライメントステージシステム100は、スレーブモータ制御装置170が、他の3つのリニアモータの駆動により案内装置や上部プレート33、下部プレート31に生じる外乱に応じて、リニアモータ43を制御する。これにより、案内機構を介して機械的につながれている各リニアモータ13、43の移動誤差等から生じるがたつきを抑制した制御をリニアモータ43に対して行うことができる。その結果、アライメントステージ10をなめらかに移動させる制御を行うことができる。   As described above, in the alignment stage system 100 according to the present embodiment, the slave motor control device 170 causes the linear motor 43 to respond to the disturbance generated in the guide device, the upper plate 33, and the lower plate 31 by driving the other three linear motors. To control. As a result, it is possible to perform control on the linear motor 43 while suppressing rattling caused by movement errors of the linear motors 13 and 43 mechanically connected via the guide mechanism. As a result, the control for smoothly moving the alignment stage 10 can be performed.

また、本実施形態におけるアライメントステージシステム100は、アライメントステージ10を回転Θ方向に移動させる際に、直線X方向に駆動するリニアモータ13、13の推力と、直線Y方向に駆動するリニアモータ43、43の推力とを合わせて用いているため、大きい推力を発生させることができる。これにより、回転Θ方向に大きい推力が要求される場合であっても、各リニアモータ13、43の大型化を抑制することができる。   Further, the alignment stage system 100 according to the present embodiment, when moving the alignment stage 10 in the rotation Θ direction, the thrust of the linear motors 13 and 13 that are driven in the straight line X direction, and the linear motor 43 that is driven in the straight line Y direction, Since 43 thrusts are used together, a large thrust can be generated. Thereby, even if it is a case where a big thrust is requested | required in rotation (theta) direction, the enlargement of each linear motor 13 and 43 can be suppressed.

なお、本実施形態では、アライメントステージ10に設けられた4つのリニアモータのうちのいずれか1つのリニアモータをスレーブモータ制御装置170が制御する構成を示した。しかし、これに限ることなく、案内機構および回転軸受を介して連係した駆動を行う複数のリニアモータを制御する際に、いずれか1つのリニアモータに対してスレーブモータ制御装置170を用いるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、モータ制御装置140およびスレーブモータ制御装置170がリニアモータ13、43を制御する構成について説明したが、回転モータを制御するようにしてもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the slave motor control device 170 controls any one of the four linear motors provided in the alignment stage 10 is shown. However, the present invention is not limited to this, and the slave motor control device 170 is used for any one of the linear motors when controlling a plurality of linear motors that are linked via the guide mechanism and the rotary bearing. Also good.
In the above-described embodiment, the configuration in which the motor control device 140 and the slave motor control device 170 control the linear motors 13 and 43 has been described. However, the rotary motor may be controlled.

また、本実施形態では、アライメントステージ10に配置された4つのリニアモータ13、43を制御する構成を示した。しかし、モータ制御装置140およびスレーブモータ制御装置170を組み合わせて制御するリニアモータの数は、4つ以上であればよく、例えば5つ、6つであってもよい。また、4つ以上のリニアモータを連係させて駆動する場合には、3つのリニアモータそれぞれに対してモータ制御装置140を割り当て、他のリニアモータそれぞれに対してスレーブモータ制御装置170を割り当てるようにしてもよい。これにより、リニアモータの移動誤差等から生じるがたつきを抑制した制御を行うことができる。   In the present embodiment, the configuration in which the four linear motors 13 and 43 arranged on the alignment stage 10 are controlled is shown. However, the number of linear motors controlled by combining the motor control device 140 and the slave motor control device 170 may be four or more, for example, five or six. When four or more linear motors are linked and driven, the motor controller 140 is assigned to each of the three linear motors, and the slave motor controller 170 is assigned to each of the other linear motors. May be. As a result, it is possible to perform control while suppressing rattling caused by a movement error of the linear motor.

また、本実施形態では、上位制御装置110から位置指令値が入力され、補正値算出部177が位置指令値を補正するための補正値を算出する構成を示した。しかし、これに限ることなく、上位制御装置110から入力される指令値に応じた補正値を補正値算出部177が算出するようにしてもよい。例えば、上位制御装置110から速度指令値が入力される場合には、速度指令値を補正するための補正値を補正値算出部177が算出するようにしてもよい。この場合、補正係数は、実測値やシミュレーションにより得られた値に基づいて、補正対象の指令値に応じて予め定めることになる。   In the present embodiment, a configuration is shown in which a position command value is input from the host controller 110, and the correction value calculation unit 177 calculates a correction value for correcting the position command value. However, the present invention is not limited to this, and the correction value calculation unit 177 may calculate a correction value corresponding to the command value input from the host controller 110. For example, when a speed command value is input from the host controller 110, the correction value calculation unit 177 may calculate a correction value for correcting the speed command value. In this case, the correction coefficient is determined in advance according to a command value to be corrected based on an actual measurement value or a value obtained by simulation.

<第2の実施形態>
本実施形態では、上位制御装置110が各モータ制御装置140a〜140cおよびスレーブモータ制御装置170に出力する位置指令値を、外乱の発生を抑制した制御を行う。なお、本実施形態におけるアライメントステージシステム100は、第1の実施形態におけるアライメントステージシステム100と同じ構成であるので、構成の説明を省略する。以下に上位制御装置100が各モータ制御装置140a〜140cおよびスレーブモータ制御装置170に出力する位置指令値、すなわち4つのリニアモータ13、13、43、43それぞれ対する位置指令値を算出する手順について説明する。
<Second Embodiment>
In the present embodiment, the host controller 110 performs control while suppressing the occurrence of disturbance on the position command value output to the motor controllers 140a to 140c and the slave motor controller 170. In addition, since the alignment stage system 100 in this embodiment is the same structure as the alignment stage system 100 in 1st Embodiment, description of a structure is abbreviate | omitted. The procedure for calculating the position command values output from the host control device 100 to the motor control devices 140a to 140c and the slave motor control device 170, that is, the position command values for the four linear motors 13, 13, 43, 43 will be described below. To do.

図13は、本実施形態におけるアライメントステージ10のテーブルプレート51を上面の鉛直方向から視た図である。ここでは、同図に示すようにテーブルプレートをX方向およびY方向に移動させつつ反時計方向に回転させる場合、すなわちテーブルプレート51のプレート中心をX方向にx、Y方向にy、回転Θ方向にθ移動させる場合について説明する。   FIG. 13 is a view of the table plate 51 of the alignment stage 10 in the present embodiment as viewed from the vertical direction on the upper surface. Here, as shown in the figure, when the table plate is rotated counterclockwise while being moved in the X and Y directions, that is, the plate center of the table plate 51 is x in the X direction, y in the Y direction, and the rotational Θ direction. Next, a case of moving θ will be described.

図14は、図13に示したようにテーブルプレート51を移動させる際のプレート中心のX方向の変位量とY方向の変位量とΘ方向の変位量とを示すグラフである。同図において、横軸は時間を示し、縦軸は各方向の変位量を示している。ここでは、加減速時間を50[ms]とし、等速時間を50[ms]とし、指令時間を150[ms]としている。   FIG. 14 is a graph showing the amount of displacement in the X direction, the amount of displacement in the Y direction, and the amount of displacement in the Θ direction when the table plate 51 is moved as shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the amount of displacement in each direction. Here, the acceleration / deceleration time is 50 [ms], the constant speed time is 50 [ms], and the command time is 150 [ms].

ここで、図13に示したように、2つのX方向推力発生機構12の軸間の距離をlofsとし、X方向推力発生機構12の変位量をl(i=1,2)とし、2つのY方向推力発生機構42の変位量をu(i=1,2)とする。変位量lと変位量uとを次のように定める。
変位量l=(プレート中心)−(X方向の初期位置)
変位量u=(Y方向の初期位置)−(プレート中心)
この場合、x、y、θは次式(1)〜(3)として得られる。
Here, as shown in FIG. 13, the distance between the axes of the two X-direction thrust generating mechanisms 12 is l ofs, and the displacement amount of the X-direction thrust generating mechanism 12 is l i (i = 1, 2). The displacement amount of the two Y-direction thrust generating mechanisms 42 is assumed to be u i (i = 1, 2). The displacement l i and the displacement u i are determined as follows.
Displacement l i = (plate center) − (initial position in X direction)
Displacement u i = (initial position in Y direction) − (plate center)
In this case, x, y, and θ are obtained as the following expressions (1) to (3).

Figure 0006141681
Figure 0006141681

また、軸間の距離lofsに関して次式(4)が得られる。 Further, the following equation (4) is obtained with respect to the distance l ofs between the axes.

Figure 0006141681
Figure 0006141681

式(1)の両辺にcosθを乗じたものと、式(2)の両辺にsinθを乗じたものとを加えると次式(5)が得られる。   When the one obtained by multiplying both sides of the equation (1) by cos θ and the one obtained by multiplying both sides of the equation (2) by sin θ, the following equation (5) is obtained.

Figure 0006141681
Figure 0006141681

また、式(5)を変形すると次式(6)が得られる。   Further, when the equation (5) is modified, the following equation (6) is obtained.

Figure 0006141681
Figure 0006141681

また、式(3)より次式(7)が得られる。   Moreover, following Formula (7) is obtained from Formula (3).

Figure 0006141681
Figure 0006141681

式(6)から式(7)を引いて2で割ることにより次式(8)が得られ、式(6)と式(7)とを足して2で割ることにより次式(9)が得られる。   The following equation (8) is obtained by subtracting the equation (7) from the equation (6) and dividing by two, and the following equation (9) is obtained by adding the equation (6) and the equation (7) and dividing by two. can get.

Figure 0006141681
Figure 0006141681

式(4)を変形すると次式(10)が得られ、式(2)を変形すると式(11)が得られる。   When formula (4) is transformed, the following formula (10) is obtained, and when formula (2) is transformed, formula (11) is obtained.

Figure 0006141681
Figure 0006141681

式(10)から式(11)を引いて2で割ることにより次式(12)が得られ、式(10)と式(11)とを足して2で割ることにより次式(13)が得られる。   The following equation (12) is obtained by subtracting the equation (11) from the equation (10) and dividing by two, and the following equation (13) is obtained by adding the equation (10) and the equation (11) and dividing by two. can get.

Figure 0006141681
Figure 0006141681

以上より、次式(14)が得られる。   From the above, the following equation (14) is obtained.

Figure 0006141681
Figure 0006141681

上位制御装置110は、式(14)で得られる変位量l、lを2つのリニアモータ13、13に対する位置指令値としてモータ制御装置140a、140bに出力する。また、上位制御装置10は、式(14)で得られる変位量u,uを2つのリニアモータ43、43に対する位置指令値としてモータ制御装置140cおよびモータ制御装置170に出力する。 The host controller 110 outputs the displacement amounts l 1 and l 2 obtained by the equation (14) to the motor controllers 140a and 140b as position command values for the two linear motors 13 and 13, respectively. In addition, the host controller 10 outputs the displacement amounts u 1 and u 2 obtained by Expression (14) to the motor controller 140 c and the motor controller 170 as position command values for the two linear motors 43 and 43.

ここで、式(14)で得られるプレート中心の移動軌跡に基づいた各変位量による位置指令値と、プレート中心の目標位置に基づいた台形駆動による位置指令値とを差異を示す。図15および図16は、本実施形態におけるプレート中心の移動に基づいた位置指令値(計算指令)と台形駆動による位置指令値(台形指令)とを示すグラフである。図15には、直線X方向の推力を発生するリニアモータ13、13に対する位置指令値(l、l)が示されている。図15(A)には位置指令値lが示され、図15(B)には位置指令値lが示されている。図16には、直線Y方向の推力を発生するリニアモータ43、43に対する位置指令値(u,u)が示されている。図16(A)には位置指令値uが示され、図16(B)には位置指令値uが示されている。これらの図において、横軸は時間を示し、縦軸は各位置指令値を示している。 Here, the difference between the position command value based on the displacement amount based on the movement center of the plate center obtained by the equation (14) and the position command value based on the trapezoidal drive based on the target position of the plate center is shown. 15 and 16 are graphs showing a position command value (calculation command) based on movement of the plate center and a position command value (trapezoid command) by trapezoidal driving in the present embodiment. FIG. 15 shows position command values (l 1 , l 2 ) for the linear motors 13 and 13 that generate thrust in the straight line X direction. FIG. 15A shows the position command value l 1 and FIG. 15B shows the position command value l 2 . FIG. 16 shows position command values (u 1 , u 2 ) for the linear motors 43 and 43 that generate thrust in the straight line Y direction. Position command value u 1 is shown in FIG. 16 (A), has been shown to position instruction value u 2 in FIG. 16 (B). In these drawings, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates each position command value.

図16に示すように、リニアモータ43、43に対する位置指令値にはほとんど差異がない。しかし、リニアモータ13、13に対する位置指令値のうち位置指令値lには大きな差があることが図より分かる。本実施形態におけるアライメントステージ10では、Y方向推力発生案内機構42、42における移動方向の軸の位置が偏角θと直線Y方向の位置とにより一意に定まる。これにより、プレート中心を移動させる際の目標位置に対する位置指令値を、台形駆動に基づいて与えると、その移動過程において実現不可能な位置指令値が算出されてしまう場合がある。図15に示した位置指令値l1には、このような位置指令値が現れている。 As shown in FIG. 16, there is almost no difference in the position command values for the linear motors 43 and 43. However, it is seen from the figure that a large difference is the position command value l 1 of a position command value to the linear motor 13, 13. In the alignment stage 10 in this embodiment, the position of the axis in the moving direction in the Y-direction thrust generation guide mechanisms 42, 42 is uniquely determined by the deviation angle θ and the position in the straight line Y direction. Thus, if a position command value for a target position when moving the plate center is given based on trapezoidal driving, a position command value that cannot be realized in the movement process may be calculated. Such a position command value appears in the position command value 11 shown in FIG.

また、プレート中心の移動軌跡に基づいた位置指令値を用いた場合と、台形駆動による位置指令値を用いた場合とにおける各リニアモータ13、13、43、43の推力の差異を示す。図17および図18は、テーブルプレート51を移動させる際の推力を示すグラフである。図17には、直線X方向の推力を発生するリニアモータ13、13の推力が示されている。図17(A)にはプレート中心の移動軌跡に基づいた位置指令値l、lを用いた場合の推力が示され、図17(B)には台形駆動による位置指令値l、lを用いた場合の推力が示されている。図18には、直線Y方向の推力を発生させるリニアモータ43、43の推力が示されている。図18(A)にはプレート中心の移動軌跡に基づいた位置指令値u、uを用いた場合の推力が示され、18(B)には台形駆動による位置指令値u、uを用いた場合の推力が示されている。 In addition, a difference in thrust of each linear motor 13, 13, 43, 43 when using a position command value based on a movement locus of the plate center and when using a position command value by trapezoidal driving is shown. 17 and 18 are graphs showing thrusts when the table plate 51 is moved. FIG. 17 shows the thrusts of the linear motors 13 and 13 that generate thrust in the straight line X direction. FIG. 17A shows the thrust when position command values l 1 and l 2 based on the movement locus of the plate center are used, and FIG. 17B shows position command values l 1 and l by trapezoidal driving. The thrust when 2 is used is shown. FIG. 18 shows thrusts of the linear motors 43 and 43 that generate thrust in the straight line Y direction. Figure 18 is the (A) shows the thrust in the case of using the position command value u 1, u 2, based on the locus of movement of the plate center, 18 position command value u 1 by trapezoidal drive in (B), u 2 The thrust when using is shown.

図17に示すように、リニアモータ13、13の推力にはほとんど差異がない。しかし、図18に示すようにリニアモータ43、43の推力には大きな差が現れている。プレート中心の移動軌跡に基づいた位置指令値を用いた場合の推力は、−6[N]から10[N]までの範囲で変化している。これに対して、台形駆動による位置指令値を用いた場合の推力は、約−80[N]から80[N]までの範囲で変化している。これは、前述の実現不可能な位置指令値が算出されてしまうことにより、各リニアモータ13、13の駆動が回転軸受32、32を介してリニアモータ、43、43の駆動に干渉しているためである。   As shown in FIG. 17, there is almost no difference in the thrust of the linear motors 13 and 13. However, as shown in FIG. 18, a large difference appears in the thrust of the linear motors 43 and 43. The thrust when the position command value based on the movement locus of the plate center is used changes in a range from −6 [N] to 10 [N]. On the other hand, the thrust when the position command value by trapezoidal driving is used changes in a range from about -80 [N] to 80 [N]. This is because the above-described unrealizable position command value is calculated, so that the drive of each linear motor 13, 13 interferes with the drive of the linear motor 43, 43 via the rotary bearings 32, 32. Because.

本実施形態の上位制御装置110は、プレート中心の移動を図14に示したように移動させるために、式(14)によって算出される各変位量l、u(i=1,2)を位置指令値として用いることにより、アライメントステージ10の構造において実現不可能な位置指令値が算出されることを防ぐことができる。これにより、直線X方向の推力を発生するリニアモータ13、13と、直線Y方向の推力を発生するリニアモータ43、43との回転軸受32、32を介した干渉により生じる外乱の発生を抑制した制御を行うことができる。 The host controller 110 of the present embodiment moves the displacements l i , u i (i = 1, 2) calculated by the equation (14) in order to move the plate center as shown in FIG. Can be prevented from being calculated as a position command value, which cannot be realized in the structure of the alignment stage 10. As a result, the occurrence of disturbance caused by interference between the linear motors 13 and 13 that generate thrust in the straight line X direction and the linear motors 43 and 43 that generate thrust in the straight line Y direction via the rotary bearings 32 and 32 is suppressed. Control can be performed.

本実施形態における、プレート中心の移動軌跡に基づいた位置指令値を算出する上位制御装置110と、第1の実施形態において説明したスレーブモータ制御装置170とを組み合わせて用いることにより、連係した駆動を行う複数のモータに対して異なる指令を用いて制御する際においても外乱の発生をさらに抑制した、なめらかなモータの駆動制御をすることができる。   In this embodiment, by using a combination of the host controller 110 that calculates the position command value based on the movement locus of the plate center and the slave motor controller 170 described in the first embodiment, linked driving is performed. Even when a plurality of motors to be controlled are controlled using different commands, it is possible to perform smooth motor drive control that further suppresses the occurrence of disturbance.

上述の上位制御装置110、モータ制御装置140およびスレーブモータ制御装置170は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述したモータ制御の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。   The host controller 110, the motor controller 140, and the slave motor controller 170 described above may have a computer system therein. In this case, the motor control process described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

なお、本発明に記載のモータ制御装置は、実施形態におけるスレーブモータ制御装置170に対応する。また、本発明に記載の制御部は、実施形態における位置制御部142に対応する。   The motor control device described in the present invention corresponds to the slave motor control device 170 in the embodiment. The control unit described in the present invention corresponds to the position control unit 142 in the embodiment.

13,43…リニアモータ(モータ)、110…上位制御装置(上位制御部)、142…位置制御部、170…スレーブモータ制御装置、177…補正値算出部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 13, 43 ... Linear motor (motor), 110 ... High-order control apparatus (high-order control part), 142 ... Position control part, 170 ... Slave motor control apparatus, 177 ... Correction value calculation part

Claims (5)

連係した駆動を行う複数のモータのいずれか1つを制御するモータ制御装置であって、
自装置が制御対象としている前記モータの可動子の移動速度に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第1の推定推力値を算出するとともに、当該モータに流れる電流値に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第2の推定推力値を算出し、第1の推定推力値と第2の推定推力値とから当該モータを駆動する際の補正値を算出する補正値算出部と、
上位制御装置から入力される指令値と、前記補正値算出部が算出した補正値とに基づいて、自装置が制御対象としている前記モータの駆動を制御する制御部と
を備え
前記複数のモータの可動子は、互いに案内機構を介して機械的につながれている、
ことを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that controls any one of a plurality of motors that perform linked driving,
Based on the moving speed of the mover of the motor to be controlled by the own device, a first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated, and the current value flowing through the motor is calculated. Based on this, a second estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated, and a correction value for driving the motor from the first estimated thrust value and the second estimated thrust value A correction value calculation unit for calculating
A control unit that controls the drive of the motor that is controlled by the device based on a command value input from a host control device and a correction value calculated by the correction value calculation unit ;
The movers of the plurality of motors are mechanically connected to each other via a guide mechanism.
The motor control apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載のモータ制御装置であって、
前記補正値算出部は、
前記第1の推定推力値から前記第2の推定推力値を減算して推力偏差を算出し、算出した推力偏差に予め定められた補正係数を乗算して、前記補正値を算出する
ことを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1,
The correction value calculation unit
Subtracting the second estimated thrust value from the first estimated thrust value to calculate a thrust deviation, and multiplying the calculated thrust deviation by a predetermined correction coefficient to calculate the correction value. A motor control device.
連係した駆動を行う複数のモータのいずれか1つを制御するモータ制御装置であって、
自装置が制御対象としている前記モータの可動子の移動速度に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第1の推定推力値を算出するとともに、当該モータに流れる電流値に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第2の推定推力値を算出し、第1の推定推力値と第2の推定推力値とから当該モータを駆動する際の補正値を算出する補正値算出部と、
上位制御装置から入力される指令値と、前記補正値算出部が算出した補正値とに基づいて、自装置が制御対象としている前記モータの駆動を制御する制御部と
を備え、
前記連係した駆動を行う複数のモータは、
基台に固定されるベースプレートと、前記ベースプレート上に設置され直線X方向への推力の発生と案内を行う2つのX方向推力発生案内機構と、前記X方向推力発生案内機構の上方に設置され直線X方向での水平移動を行う一対の下部プレートと、前記一対の下部プレートのそれぞれに対応して設けられる一対の上部プレートと、前記一対の下部プレートと前記一対の上部プレートとの間に設置されることで下部プレートに対する上部プレートの回転Θ方向での相対的な自由運動を実現する一対の回転軸受と、前記一対の上部プレートそれぞれの上方に設置されるとともに直線X方向に直交する直線Y方向への推力の発生と案内を行うY方向推力発生案内機構と、前記Y方向推力発生案内機構の上方に設置されることで上面に積載される搭載物を直線X方向、直線Y方向、および回転Θ方向に移動させるテーブルプレートとを備えるアライメントステージにおける前記X方向推力発生案内機構および前記Y方向推力発生案内機構それぞれにおける推力の発生に用いられる4つのモータであり、
前記上位制御装置は、
前記X方向推力発生案内機構の軸間の距離をlofsとし、前記テーブルプレートの中心を直線X方向にx移動させ、直線Y方向にy移動させ、回転Θ方向にθ移動させる場合に、次式(A)により算出される変位量l、lを前記X方向推力発生案内機構それぞれに用いられているモータに対する指令として、変位量u、uを前記Y方向推力発生案内機構それぞれに用いられるモータに対する指令として算出し、算出したいずれかの変位量を前記指令値として出力する
Figure 0006141681
ことを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that controls any one of a plurality of motors that perform linked driving,
Based on the moving speed of the mover of the motor to be controlled by the own device, a first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated, and the current value flowing through the motor is calculated. Based on this, a second estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated, and a correction value for driving the motor from the first estimated thrust value and the second estimated thrust value A correction value calculation unit for calculating
A control unit that controls the driving of the motor that is controlled by the device based on a command value input from a host control device and a correction value calculated by the correction value calculation unit;
With
The plurality of motors that perform the linked driving are:
A base plate which is fixed to the base, and two X-direction thrust generating guiding mechanism for generating and guiding the thrust to installed straight line X direction on the base plate, linearly disposed above the X-direction thrust generating guiding mechanism A pair of lower plates that perform horizontal movement in the X direction, a pair of upper plates provided corresponding to each of the pair of lower plates, and the pair of lower plates and the pair of upper plates. A pair of rotary bearings that realize relative free movement of the upper plate relative to the lower plate in the rotational Θ direction, and a straight line Y direction that is installed above each of the pair of upper plates and that is orthogonal to the straight line X direction A Y-direction thrust generation guide mechanism for generating and guiding thrust, and a tower mounted on the upper surface by being installed above the Y-direction thrust generation guide mechanism Four types used for generating thrust in each of the X-direction thrust generation guide mechanism and the Y-direction thrust generation guide mechanism in an alignment stage that includes a table plate that moves an object in a straight X direction, a straight Y direction, and a rotational Θ direction. Motor,
The host controller is
When the distance between the axes of the X direction thrust generation guide mechanism is l ofs , the center of the table plate is moved x in the straight line X direction, y is moved in the straight line Y direction, and θ is moved in the rotational Θ direction. Using the displacement amounts l 1 and l 2 calculated by the equation (A) as commands for the motors used in the X direction thrust generation guide mechanisms, the displacement amounts u 1 and u 2 are used as the Y direction thrust generation guide mechanisms. Is calculated as a command for the motor used for the motor, and any calculated displacement is output as the command value.
Figure 0006141681
The motor control apparatus characterized by the above-mentioned.
連係した駆動を行う複数のモータのいずれか1つを制御するモータ制御装置が行うモータ制御方法であって、
自装置が制御対象としている前記モータの可動子の移動速度に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第1の推定推力値を算出するとともに、当該モータに流れる電流値に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第2の推定推力値を算出し、第1の推定推力値と第2の推定推力値とから当該モータを駆動する際の補正値を算出する補正値算出ステップと、
上位制御装置から入力される指令値と、前記補正値算出ステップにおいて算出した補正値とに基づいて、自装置が制御対象としている前記モータの駆動を制御する制御ステップと
し、
前記複数のモータの可動子は、互いに案内機構を介して機械的につながれている、
ことを特徴とするモータ制御方法。
A motor control method performed by a motor control device that controls any one of a plurality of motors that perform linked driving,
Based on the moving speed of the mover of the motor to be controlled by the own device, a first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated, and the current value flowing through the motor is calculated. Based on this, a second estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated, and a correction value for driving the motor from the first estimated thrust value and the second estimated thrust value A correction value calculating step for calculating
A command value input from the host controller, on the basis of the correction value calculated in the correction value calculation step, possess a controlling step of controlling the drive of the motor device itself is a control target,
The movers of the plurality of motors are mechanically connected to each other via a guide mechanism.
The motor control method characterized by the above-mentioned.
連係した駆動を行う複数のモータのいずれか1つを制御するモータ制御装置が行うモータ制御方法であって、
自装置が制御対象としている前記モータの可動子の移動速度に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第1の推定推力値を算出するとともに、当該モータに流れる電流値に基づいて、当該モータが発生させている推力の推定値である第2の推定推力値を算出し、第1の推定推力値と第2の推定推力値とから当該モータを駆動する際の補正値を算出する補正値算出ステップと、
上位制御装置から入力される指令値と、前記補正値算出ステップにおいて算出した補正値とに基づいて、自装置が制御対象としている前記モータの駆動を制御する制御ステップと
し、
前記連係した駆動を行う複数のモータは、
基台に固定されるベースプレートと、前記ベースプレート上に設置され直線X方向への推力の発生と案内を行う2つのX方向推力発生案内機構と、前記X方向推力発生案内機構の上方に設置され直線X方向での水平移動を行う一対の下部プレートと、前記一対の下部プレートのそれぞれに対応して設けられる一対の上部プレートと、前記一対の下部プレートと前記一対の上部プレートとの間に設置されることで下部プレートに対する上部プレートの回転Θ方向での相対的な自由運動を実現する一対の回転軸受と、前記一対の上部プレートそれぞれの上方に設置されるとともに直線X方向に直交する直線Y方向への推力の発生と案内を行うY方向推力発生案内機構と、前記Y方向推力発生案内機構の上方に設置されることで上面に積載される搭載物を直線X方向、直線Y方向、および回転Θ方向に移動させるテーブルプレートとを備えるアライメントステージにおける前記X方向推力発生案内機構および前記Y方向推力発生案内機構それぞれにおける推力の発生に用いられる4つのモータであり、
前記上位制御装置は、
前記X方向推力発生案内機構の軸間の距離をl ofs とし、前記テーブルプレートの中心を直線X方向にx移動させ、直線Y方向にy移動させ、回転Θ方向にθ移動させる場合に、次式(A)により算出される変位量l 、l を前記X方向推力発生案内機構それぞれに用いられているモータに対する指令として、変位量u 、u を前記Y方向推力発生案内機構それぞれに用いられるモータに対する指令として算出し、算出したいずれかの変位量を前記指令値として出力する
Figure 0006141681
ことを特徴とするモータ制御装置。
A motor control method performed by a motor control device that controls any one of a plurality of motors that perform linked driving,
Based on the moving speed of the mover of the motor to be controlled by the own device, a first estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated, and the current value flowing through the motor is calculated. Based on this, a second estimated thrust value, which is an estimated value of the thrust generated by the motor, is calculated, and a correction value for driving the motor from the first estimated thrust value and the second estimated thrust value A correction value calculating step for calculating
A command value input from the host controller, on the basis of the correction value calculated in the correction value calculation step, possess a controlling step of controlling the drive of the motor device itself is a control target,
The plurality of motors that perform the linked driving are:
A base plate fixed to the base, two X-direction thrust generation guide mechanisms installed on the base plate for generating and guiding thrust in the straight line X direction, and a straight line installed above the X-direction thrust generation guide mechanism A pair of lower plates that perform horizontal movement in the X direction, a pair of upper plates provided corresponding to each of the pair of lower plates, and the pair of lower plates and the pair of upper plates. A pair of rotary bearings that realize relative free movement of the upper plate relative to the lower plate in the rotational Θ direction, and a straight line Y direction that is installed above each of the pair of upper plates and that is orthogonal to the straight line X direction A Y-direction thrust generation guide mechanism for generating and guiding thrust, and a tower mounted on the upper surface by being installed above the Y-direction thrust generation guide mechanism Four types used for generating thrust in each of the X-direction thrust generation guide mechanism and the Y-direction thrust generation guide mechanism in an alignment stage that includes a table plate that moves an object in a straight X direction, a straight Y direction, and a rotational Θ direction. Motor,
The host controller is
When the distance between the axes of the X direction thrust generation guide mechanism is l ofs , the center of the table plate is moved x in the straight line X direction, y is moved in the straight line Y direction, and θ is moved in the rotational Θ direction. Using the displacement amounts l 1 and l 2 calculated by the equation (A) as commands for the motors used in the X direction thrust generation guide mechanisms, the displacement amounts u 1 and u 2 are used as the Y direction thrust generation guide mechanisms. Is calculated as a command for the motor used for the motor, and any calculated displacement is output as the command value.
Figure 0006141681
The motor control apparatus characterized by the above-mentioned.
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