(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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は、自装置が制御対象としている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、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モータの駆動を制御する制御部とを備える。【選択図】図７
2014014257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
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。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載のモータ制御装置であって、
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情報に設置され直線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情報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ｌ１、ｌ２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ｕ１、ｕ２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
【数１】
2014014257.tif 000012
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
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
有することを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−０９９２４３号公報
【特許文献２】特開２００３−２６３２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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ることを特徴とするモータ制御装置である。
【０００８】
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することを特徴とするモータ制御方法である。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
＜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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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）。
【００６３】
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）。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
＜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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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ｌｉ（ｉ＝１，２）とし、２つのＹ方向推力発生機構４２の変位量をｕｉ（ｉ＝１，２）とする。変位量ｌｉと変位量ｕｉとを次のように定める。
変位量ｌｉ＝（プレート中心）−（Ｘ方向の初期位置）
変位量ｕｉ＝（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。
【００８０】
【数１】
2014014257.tif 000003
【００８１】
また、軸間の距離ｌｏｆｓに関して次式（４）が得られる。
【００８２】
【数２】
2014014257.tif 000004
【００８３】
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。
【００８４】
【数３】
2014014257.tif 000005
【００８５】
また、式（５）を変形すると次式（６）が得られる。
【００８６】
【数４】
2014014257.tif 000006
【００８７】
また、式（３）より次式（７）が得られる。
【００８８】
【数５】
2014014257.tif 000007
【００８９】
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。
【００９０】
【数６】
2014014257.tif 000008
【００９１】
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。
【００９２】
【数７】
2014014257.tif 000009
【００９３】
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。
【００９４】
【数８】
2014014257.tif 000010
【００９５】
以上より、次式（１４）が得られる。
【００９６】
【数９】
2014014257.tif 000011
【００９７】
上位制御装置１１０は、式（１４）で得られる変位量ｌ１、ｌ２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ｕ１，ｕ２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。
【００９８】
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（ｌ１、ｌ２）が示されている。図１５（Ａ）には位置指令値ｌ１が示され、図１５（Ｂ）には位置指令値ｌ２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（ｕ１，ｕ２）が示されている。図１６（Ａ）には位置指令値ｕ１が示され、図１６（Ｂ）には位置指令値ｕ２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。
【００９９】
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ｌ１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。
【０１００】
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ｌ１、ｌ２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ｌ１、ｌ２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ｕ１、ｕ２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ｕ１、ｕ２を用いた場合の推力が示されている。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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ｌｉ、ｕｉ（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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【符号の説明】
【０１０６】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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