【事件の表示】
　特許第３２９８０６９号「ステージの位置制御装置及び速度制御装置」の請求項１ないし４に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２９８０６９号の請求項１ないし２に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　
　特許出願　　　　平成１１年５月２０日
　特許権設定登録　平成１４年４月１９日
　特許異議申立て　平成１５年１月　６日（申立人　横田貞則）
　取消理由通知　　平成１５年３月１２日（平成１５年３月２４日発送）
　訂正請求　　　　平成１５年５月２２日
　
２．訂正の適否
　
２−１　訂正の内容
　
　イ．訂正事項ａ
　発明の名称に係る記載
　『【発明の名称】　ステージの位置制御装置及び速度制御装置』
　を．
　『【発明の名称】　ステージの位置制御装置』
　と訂正する。
　
　ロ．訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項１に係る記載
　『【請求項１】 ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの位置制御装置であって、前記ステージの位置を検出するための位置検出器から得られる位置検出値と位置指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による位置制御装置において、
　前記位置検出値と前記位置指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含み、
　前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、
　該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値からトルク指令値をフィルタリングするフィルタ機能と、前記位置検出値から推定負荷入力トルクを推定する入力トルク推定フィルタ機能と、前記フィルタリングされた前記トルク指令値と前記推定された推定負荷入力トルクとの差分により推定負荷外乱トルクを算出する機能と、算出された推定負荷外乱トルクに前記リニアモータのトルク定数の逆数を乗算して電流補正値を算出する機能とを有し、
　算出された電流補正値により前記電流目標値を補正して電流指令値として前記リニアモータに与えるようにしたことを特徴とするステージの位置制御装置。』
を、
　『【請求項１】 ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの位置制御装置であって、前記ステージの位置を検出するための位置検出器から得られる位置検出値と位置指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による位置制御装置において、
　前記位置検出値と前記位置指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含み、
　前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、
　該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値
にリニアモータのトルク定数Ｋt を乗算して
得ると共に
リニアモータと負荷とを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１／Ｊｓ
２
の逆モデルＪnom ｓ
２
に基づいて
Ｋt
１／Ｋt
　算出された電流補正値により前記電流目標値を補正して電流指令値として前記リニアモータに与えるようにしたことを特徴とするステージの位置制御装置。』
と訂正する。
　
　ハ．訂正事項ｃ
　特許請求の範囲の請求項３に係る記載
　『【請求項３】 ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの速度制御装置であって、前記ステージの速度を検出するための速度検出器から得られる速度検出値と速度指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による速度制御装置において、
　前記速度検出値と前記速度指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含み、
　前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、
　該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値からトルク指令値をフィルタリングするフィルタ機能と、前記速度検出値から推定負荷入力トルクを推定する入力トルク推定フィルタ機能と、前記フィルタリングされた前記トルク指令値と前記推定された推定負荷入力トルクとの差分により推定負荷外乱トルクを算出する機能と、算出された推定負荷外乱トルクに前記リニアモータのトルク定数の逆数を乗算して電流補正値を算出する機能とを有し、
　算出された電流補正値により前記電流目標値を補正して電流指令値として前記リニアモータに与えるようにしたことを特徴とするステージの速度制御装置。』
を削除する。
　
　ニ．訂正事項ｄ
　特許請求の範囲の請求項４に係る記載
　『【請求項４】 請求項３記載の速度制御装置において、前記ＰＩＤ制御器に並列に、前記速度指令値にあらかじめ定められた制御ゲインを乗じるＦＦ制御器が接続されていることを特徴とするステージの速度制御装置。』
を削除する。
　
　ホ．訂正事項ｅ
　段落０００１に係る記載
　『【発明の属する技術分野】　本発明は、モータ及び負荷で構成される機構の移動及び位置決めを制御する位置制御装置及び速度制御装置に関し、特に、少なくとも１軸方向に駆動されるステージの駆動制御に適した位置制御装置及び速度制御装置に関する。』
を、
　『【発明の属する技術分野】　本発明は、モータ及び負荷で構成される機構の移動及び位置決めを制御する位置制御装
置に
置に
と訂正する。
　
　へ．訂正事項ｆ
　段落０００９に係る記載
　『本発明の他の課題は、上記の性能を持つステージの速度制御装置を提供することにある。』
を削除する。
　
　ト．訂正事項ｇ
　段落００１０に係る記載
　『【課題を解決するための手段】 本発明は、ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの位置制御装置であって、前記ステージの位置を検出するための位置検出器から得られる位置検出値と位置指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による位置制御装置において、前記位置検出値と前記位置指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含み、前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値からトルク指令値をフィルタリングするフィルタ機能と、前記位置検出値から推定負荷入力トルクを推定する入力トルク推定フィルタ機能と、前記フィルタリングされた前記トルク指令値と前記推定された推定負荷入力トルクとの差分により推定負荷外乱トルクを算出する機能と、算出された推定負荷外乱トルクに前記リニアモータのトルク定数の逆数を乗算して電流補正値を算出する機能とを有し、算出された電流補正値により前記電流目標値を補正して電流指令値として前記リニアモータに与えるようにしたことを特徴とする。』
を、
　『【課題を解決するための手段】 本発明は、ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの位置制御装置であって、前記ステージの位置を検出するための位置検出器から得られる位置検出値と位置指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による位置制御装置において、前記位置検出値と前記位置指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含み、前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値
にリニアモータのトルク定数Ｋt を乗算して
得ると共に
リニアモーと負荷とを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１／Ｊ ｓ
２
 の逆モデルＪnom ｓ
２
 に基づいて
Ｋt
１／Ｋt
と訂正する。
　
　チ．訂正事項ｈ
　段落００１１に係る記載
　『本発明はまた、ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの速度制御装置であって、前記ステージの速度を検出するための速度検出器から得られる速度検出値と速度指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による速度制御装置にも適用され得る。』
を削除する。
　
　リ．訂正事項ｉ
　段落００１２に係る記載
　『この場合、前記速度検出値と前記速度指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含む。前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値からトルク指令値をフィルタリングするフィルタ機能と、前記速度検出値から推定負荷入力トルクを推定する入力トルク推定フィルタ機能と、前記フィルタリングされた前記トルク指令値と前記推定された推定負荷入力トルクとの差分により推定負荷外乱トルクを算出する機能と、算出された推定負荷外乱トルクに前記リニアモータのトルク定数の逆数を乗算して電流補正値を算出する機能とを有する。そして、算出された電流補正値により前記電流目標値を補正して電流指令値として前記リニアモータに与える。』
を削除する。
　
　ヌ．訂正事項ｊ
　段落００１３に係る記載
　『なお、前記ＰＩＤ制御器に並列に、前記位置あるいは速度指令値にあらかじめ定められた制御ゲインを乗じるＦＦ制御器が接続されていても良い。』
を、
　『なお，前記ＰＩＤ制御器に並列に、前記
位置指令値に
と訂正する。
　
　ル．訂正事項ｋ
　段落００１５に係る記載
　『【作用】 本発明では、外乱オブザーバ制御プログラムを追加することで外乱そのものを加速度のレベルで推定し、これを指令値から差し引くことで本質的に外乱をキャンセルすることが可能となる。よって、汎用部品や一般の実装方法でも同様の効果が期待でき、定速性等において高い性能を実現することが可能となる。しかも、外乱オブザーバ自体はコンピュータ制御プログラムであり、コスト面でも有利である。このような外乱オブザーバ制御方式を用いた位置あるいは速度制御装置は、特に高性能精密ステージに適している。』
を、
　『【作用】 本発明では、外乱オブザーバ制御プログラムを追加することで外乱そのものを加速度のレベルで推定し、これを指令値から差し引くことで本質的に外乱をキャンセルすることが可能となる。よって、汎用部品や一般の実装方法でも同様の効果が期待でき、定速性等において高い性能を実現することが可能となる。しかも、外乱オブザーバ自体はコンピュータ制御プログラムであり、コスト面でも有利である。このような外乱オブザーバ制御方式を用いた
位置制御装置
と訂正する。
　
　ヲ．訂正事項ｍ
　段落００２４に係る記載
　『図１に示す制御装置のブロック線図を図２に示す。図２を用いて外乱オブザーバ１０の作用を説明する。図２中の箱の中に記入されている符号のうち、１１、１２、３３に記入されているのは、図１に示されている対応する構成要素の伝達関数を示し、１６はモータＭのトルク定数、１７はモータＭと負荷Ｌを含んだ機構の伝達関数、１８はモータＭのトルク定数の逆数である。』
を、
　『図１に示す制御装置のブロック線図を図２に示す。図２を用いて外乱オブザーバ１０の作用を説明する。図２中の箱の中に記入されている符号のうち、１１、１２、３３に記入されているのは、図１に示されている対応する構成要素の伝達関数を示し、１６はモータＭのトルク定数Ｋt 、１７はモータＭと負荷Ｌを含んだ機構の伝達関数
１／Ｊｓ
２
１／Ｋt
　
　ワ．訂正事項ｎ
　段落００２５に係る記載
　『ローパスフィルタ１１は、モータドライバ３４へのトルク指令値でｃ を外乱抑制周波数帯域でフィルタリングし、トルク指令推定値ｅτｃ を算出する。入力トルク推定フィルタ１２はモータＭと負荷Ｌを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１６の逆モデルに基づいて位置検出値ｘより入力トルク（τｃ＋τｄ）の推定値（ｅτｃ＋ｅτｄ）を求める。この入力トルク推定フィルタ１２もローパスフィルタ１１と同様のフィルタ特性を持たせ、外乱抑制周波数帯城のみの入力トルク推定値（ｅτｃ＋ｅτｄ）を算出する。』
を、
　『ローパスフィルタ１１は、モータドライバ３４への
電流指令値ｉ
ｃ
トルク定数Ｋt を乗じることでトルク指令値τ
ｃ
 を算出すると共に
１７
Ｊnom ｓ
２
と訂正する。
　
　カ．訂正事項ｏ
　段落００２６に係る記載
　『更に、モータトルク定数逆モデル１４においてトルク指令推定値ｅτｃと、入力トルク推定値（ｅτｃ＋ｅτｄ）との差分ｅτｄ により外乱トルク推定値ｅでｄを算出する。演算された外乱トルク推定値ｅτｄ にモータＭのトルク定数の逆数を乗じ、電流補正値ｅｉｄを算出する。減算器１５において、電流目標値ｉｃから電流補正値ｅｉｄを減じ、モータドライバ３４への電流指令値ｉｒとする。』
を、
　『更に、モータトルク定数逆モデル１４においてトルク指令推定値ｅｔｃと、入力トルク推定値（ｅτｃ＋ｅτｄ）との差分ｅτｄ により外乱トルク推定値ｅでｄを算出する。演算された外乱トルク推定値ｅでｄにモータＭのトルク定数
Ｋt
１／Ｋt
と訂正する。
　
　ヨ．訂正事項ｐ
　段落００３１に係る記載
　『【発明の効果】 本発明によれば、装置のハードウエア構成を変更することなく、装置の外乱を推定し補償することで、定速性、位置決め時間の性能向上を図ることのできる位置制御装置及び速度制御装置を提供することができる。』
を、
　『【発明の効果】 本発明によれば、装置のハードウエア構成を変更することなく、装置の外乱を推定し補償することで、定速性、位置決め時間の性能向上を図ることのできる位置制御装
置を
と訂正する。
　
　
２−２　訂正の適否
　
訂正事項ａについて
　訂正事項ａは、速度制御装置に係る請求項３、４を削除する訂正事項ｃ，ｄに整合するように、発明の名称から「速度制御装置」を削除するものであって、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。訂正事項ａは、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてなされたものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。訂正事項ａは、特許法１２０条の４第第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するものである。
　
　訂正事項ｂについて
　請求項１についての訂正事項ｂは、「前記リニアモータへの電流指令値からトルク指令値をフィルタリングするフィルタ機能」を「前記リニアモータへの電流指令値にリニアモータのトルク定数Ｋt を乗算してトルク指令値を得ると共にフィルタリングするフィルタ機能」と限定し、「前記位置検出値から推定負荷入力トルクを推定する入力トルク推定フィルタ機能」を「リニアモータと負荷とを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１／Ｊｓ２の逆モデルＪnom ｓ２に基づいて前記位置検出値から推定負荷入力トルクを推定する入力トルク推定フィルタ機能」と限定し、「リニアモータのトルク定数の逆数」を「リニアモータのトルク定数Ｋt の逆数１／Ｋt」と限定するもので、特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。訂正事項ｂの「前記リニアモータへの電流指令値にリニアモータのトルク定数Ｋt を乗算してトルク指令値を得ると共にフィルタリングするフィルタ機能」「リニアモータと負荷とを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１／Ｊｓ２の逆モデルＪnom ｓ２に基づいて前記位置検出値から推定負荷入力トルクを推定する入力トルク推定フィルタ機能」「リニアモータのトルク定数Ｋt の逆数１／Ｋt」は、いずれも段落００２３、段落００２４、段落００２５、段落００２６及び図１，図２の記載より明らかな事項であり、訂正事項ｂは、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてなされたものである。そして、訂正事項ｂは、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。よって、訂正事項ｂは、特許法１２０条の４第第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するものである。
　
　訂正事項ｃについて
　訂正事項ｃは、特許請求の範囲の請求項３の削除であって、特許法第１２０条の４第２項但し書き第１号に規定する特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、特許法第１２０条の４第３項で準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合する。
　
　訂正事項ｄについて
　訂正事項ｄは、特許請求の範囲の請求項４の削除であって、特許法第１２０条の４第２項但し書き第１号に規定する特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、特許法第１２０条の４第３項で準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合する。
　
　訂正事項ｅ乃至ｐについて
　その他の訂正事項ｅ乃至ｐにつていも、特許法１２０条の４第第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するものである。
　
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法１２０条の４第第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項及び第３項までの規定に適合するので、上記訂正を認める。
　
　
３．異議申立てについての判断
　
３−１　本件発明
　
　上記のとおり、訂正は認められるから、本件特許の発明（請求項１、請求項２）は、訂正された特許明細書の請求項１、２に記載された次のとおりのものである。
　
【請求項１】
　ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの位置制御装置であって、前記ステージの位置を検出するための位置検出器から得られる位置検出値と位置指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による位置制御装置において、
　前記位置検出値と前記位置指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含み、
　前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、
　該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値にリニアモータのトルク定数Ｋt を乗算してトルク指令値を得ると共にフィルタリングするフィルタ機能と、リニアモータと負荷とを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１／Ｊｓ２の逆モデルＪnom ｓ２に基づいて前記位置検出値から推定負荷入力トルクを推定する入力トルク推定フィルタ機能と、前記フィルタリングされた前記トルク指令値と前記推定された推定負荷入力トルクとの差分により推定負荷外乱トルクを算出する機能と、算出された推定負荷外乱トルクに前記リニアモータのトルク定数Ｋt の逆数１／Ｋt を乗算して電流補正値を算出する機能とを有し、
　算出された電流補正値により前記電流目標値を補正して電流指令値として前記リニアモータに与えるようにしたことを特徴とするステージの位置制御装置。
（以下、本件発明１という。）
　
【請求項２】請求項１記載の位置制御装置において、前記ＰＩＤ制御器に並列に、前記位置指令値にあらかじめ定められた制御ゲインを乗じるＦＦ制御器が接続されていることを特徴とするステージの位置制御装置。
　
　
３−２　申立の理由の概要
　
　特許異議申立人横田貞則は、
　甲第１〜甲第５号証（下記引用刊行物１〜５）を提示して、本件の請求項１−４に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであるから特許法第１１３条第２項に該当するので取り消されるべきものである
旨主張している。
　
　
３−３　取消理由通知で引用された刊行物に記載された発明
　
引用刊行物
　刊行物１（甲第1号証）：特開平５−３０８０４４号公報
　刊行物２（甲第2号証）：特開平１０−２７７７７１号公報
　刊行物３（甲第3号証）：特開平９−２３８４８９号公報
　刊行物４（甲第4号証）：特開平８−３３１８７９号公報
　刊行物５（甲第5号証）：特開平５−１２２９７０号公報
　
引用刊行物に記載された発明  
　
　刊行物１：段落００３７−段落００４０には、
「【００３７】【実施例１】図１は本発明の一実施例に係る精密位置決め装置の概略図である。この図において、１は空気軸受などの非接触の案内手段、２は駆動手段であるリニアモータ、３はリニアモータ２によって駆動される搬送物体、４は定盤、５はレーザ干渉計などの搬送物体の位置計測手段、７は第一の制御手段、８は外乱力を推定する第二の制御手段、すなわち外乱オブザーバである。９は微分器、１０はダンパ、１１はコイルばね、１２および１３はモード切換えスイッチ、１４は速度モード直列補償器、１５は位置モード直列補償器である。
【００３８】上記構成において、第一の制御手段７は、定盤４に固定された位置検出手段５によって得られた搬送物体３の定盤４に対する変位ｘ1 と目標位置ＲP との偏差ｅP に応じて、速度制御モード補償器１４と位置制御モード補償器１５を、切換えスイッチ１２、１３によって切換える。それぞれのモードの補償器はＰＩＤなどの一般的な直列補償器である。この第一の制御手段７と第二の制御手段８の指令の和である制御指令ｕは、定盤４に固定されているリニアモータ２へ供給されることにより推進力ｆが生じる。定盤４はダンパ１０とコイル１１で床部より支持されている。
【００３９】また、非接触式の案内手段１は定盤４に固定され、リニアモータ２のムーバと一体となっている搬送物体３は、案内手段１に対して微小量だけ浮上しており、上記推進力ｆによりリニアモータ２と案内手段１によってｘ方向に非接触に移動する。しかしこのとき推進力ｆの反力に伴う定盤４の横揺れに起因する搬送物体３の振動や、搬送物体３のヨーイング（図１においてｚ軸まわり回転）やピッチング（ｙ軸まわりの回転）などの並進運動以外の姿勢の乱れが生じるため、第一の制御手段７だけでは位置決めに時間がかかってしまう。こうした影響を除去するために設けられるのが第二の制御手段８であり、位置計測手段５によって得られた搬送物体の位置情報を微分器９により微分して速度情報ｖ1 を得、これと制御指令ｕとを用いて定盤振動やピッチングおよびローリングなどによる外乱力の推定値Ｆdeを求め、これを補償するために制御量ｕ”を第一の制御手段７の出力ｕ’に上乗せする。
【００４０】つぎに具体的な数値解析によって、定盤振動やピッチング、ローリングなどの回転振動に対する本実施例の効果を明確に示す。まず図１の構成をブロック図に直すと図７のようになる。図７では第一の制御手段７をディジタルで構成したブロックになっており、速度モードではＰＩ補償、位置制御モードではＰＩＤ補償を行なっている。制御対象である非接触式の搬送物体３および定盤４は２自由度の連成系としてモデル化を行なっており、搬送物体３は並進運動による変位ｘP に加えて、回転運動の中で特に問題となるヨーイング動作による影響ｘthも考慮している。図１および７において、ＲV は指令速度、ＲP は指令位置、Ｔはサンプリング周期、ＫP1は速度制御モード比例ゲイン、Ｋi1は位置制御モード積分ゲイン、ＫP2は位置制御モード比例ゲイン、Ｋi2は位置制御モード積分ゲイン、ＫD2は位置制御モード微分ゲイン、Ｚ−１は遅れ演算子、ＨＯＬＤはホールダ、ｓは微分演算子、ｋt はリニアモータ推力定数、ｍ1 は搬送物体質量、ｋtnはリニアモータ推力定数公称値、ｍ1nは搬送物対質量公称値、ｇ0 はオブザーバゲイン、ｌｒは搬送物体重心から右の力作用点までの長さ、Ｌ1 は搬送物体重心から左の力作用点までの長さ、Ｌ2 は搬送物体重心から位置計測点までの長さ、ｍ2 は定盤質量、ｃ1 ，ｃ2 ，ｃy は粘性定数、ｋ1 ，ｋ2 ，ｋy はバネ定数、ｘthはピッチングによるｘ方向変位、ｘP は並進運動によるｘ方向変位、ｘ1 は位置計測手段による搬送物体の変位である。」と記載され、
段落００４７には、「【００４７】さて図１１において、１０１は静圧軸受や転がり軸受などの案内手段、１０２は並進駆動手段であるリニアモータ、１０３はリニアモータ１０２によって駆動される粗動ステージ、１０４はθ方向の姿勢補正を行なうための姿勢補正駆動手段、１０５は姿勢補正駆動手段１０４によって駆動される微動ステージ、１０６は定盤、１０７はレーザ干渉計などによる並進方向の位置計測手段、１０８は微動ステージ１０５の姿勢を計測する姿勢計測手段、１０９は第一の制御手段、１１０は姿勢補正のための第三の制御手段、１１１は外乱を推定するために実施例１で用いられた第二の制御手段、すなわち図１で用いたものと同様の外乱オブザーバ、１２０は姿勢計測手段１０８の出力を用いた第一の修正手段、１２１は姿勢補正制御系の動特性を考慮した第二の修正手段、１１２は第一の修正手段１２０および第二の修正手段１２４による修正手段を設けた外乱オブザーバ、１１３はダンパ、１１４はばね、１１５は微分器、１１６および１１７はモード切り替えスイッチ、１１８は速度モードにおけるＰＩ直列補償器、１１９は位置モードにおけるＰＩＤ直列補償器、１２２は第三の制御手段１１０における直列補償器である。さらに粗動ステージ１０３とそれに搭載された微動ステージ１０５、姿勢補正駆動手段１０４および姿勢計測手段１０８とを併せて単にステージと呼ぶことにする。」と記載されている。
　以上の記載、図１の記載、及び図７の記載からみて、刊行物１には、
「ａ１．空気軸受などの非接触の案内手段１によって、案内され、リニアモータ２によって駆動される搬送物体３」
「ｂ１．位置計測手段５によって得られた搬送物体３の定盤４に対する変位ｘ１と目標位置Rpとに基づいて、リニアモータ２への制御指令ｕを算出する第一の制御手段７、第二の制御手段８
c１．変位ｘ１と目標位置Rpとの偏差ep に応じて切り替えられ、リニアモータ２への制御指令ｕを算出する位置制御モード補償器１５(ＰＩＤの一般的な直列補償器)
ｄ１．外乱を推定する演算を行う信号処理手段である第二の制御手段(外乱オブザーバ)８ｉ１．制御量ｕ”を第一の制御手段７の出力ｕ'に加算して得られた制御指令ｕをリニアモータ２へ供給すること」
「第二の制御手段(外乱オブザーバ)8は、
ｅ１．リニアモータ２への制御指令ｕにリニアモータ推力定数公称値ktnを乗じる機能と、
ｆ１．位置計測手段５によって得られた搬送物体３の変位ｘlを微分器９により微分して速度情報を得、これに搬送物質量公称値mln、オブザーバゲインｇ0を乗じる機能と、
ｇ１．これら２つの機能によって得られた２つの値の差分を取り、外乱力の推定値Fdeを求める機能と、
ｈ１．外乱力の推定値Fdeにリニアモータ推力定数公称値ktnの逆数を乗じて、外乱を補償するための制御量ｕ”を得る機能を有すること」
「外乱オブザーバを用いて制御されるステージが、静圧軸度や転がり軸受などの案内手段を有すること」
が記載されている。
　　
　刊行物２：段落０００９には、
「【０００９】【発明の実施の形態】本発明によるＸ−Ｙステージの一例を図２を参照して説明する。図２において、このＸ−Ｙステージは、ベース２０上に、トッププレート２１とそれをＸ軸方向−Ｙ軸方向に案内するリニアベアリングと３組のリニアモータとを組み合わせて構成される。ベース２０上に配置された２本のＹリニアベアリング２２とＹ軸方向駆動用の２組のＹ１リニアモータ２３、Ｙ２リニアモータ２４とその可動部を共用するＹリニアベアリング２５とによりＹ軸方向の案内系が構成されている。なお、トッププレート２１は、これに搭載されるワークよりもやや小さくなるような開口を有している。これは、レーザ加工時にはレーザ光がワークを透過するからである。」と記載され、
段落００１３−段落００１５には、
「【００１３】図１を参照して、本発明の好ましい実施の形態による位置制御装置について説明する。前述したように、トッププレート２１の位置検出を、Ｙ１リニアモータ２３側面のＹ１リニアエンコーダ３１及びＹ２リニアモータ２４側面のＹ２リニアエンコーダ３２と、Ｘリニアモータ２７側面のＸリニアエンコーダ３３とで行う。Ｘリニアモータ２７に対する制御は、Ｘリニアエンコーダ３３の位置検出値をフィードバックしてＸ軸位置指令値との偏差を検出し、この偏差をＸ位置制御器１１に与える。Ｘ位置制御器１１では、この偏差に基づいてＸ軸に関する制御量指令値を作成する。一方、Ｙ１リニアモータ２３に対する制御は、Ｙ１リニアエンコーダ３１の位置検出値をフィードバックしてＹ軸位置指令値との偏差を検出し、この偏差をＹ１位置制御器１２に与える。Ｙ１位置制御器１２では、この偏差に基づいてＹ１軸に関する制御量指令値を作成する。同様にして、Ｙ２リニアモータ２４に対する制御は、Ｙ２リニアエンコーダ３２の位置検出値をフィードバックしてＹ軸位置指令値との偏差を検出し、この偏差をＹ２位置制御器１３に与える。Ｙ２位置制御器１３では、この偏差に基づいてＹ２軸に関する制御量指令値を作成する。
【００１４】ここで、Ｙ１リニアモータ２３，Ｙ２リニアモータ２４のフィードバック制御ループには、Ｙ１位置制御器１２、Ｙ２位置制御器１３の後段にそれぞれ、トッププレート２１のＸ軸方向の位置検出値に応じた補正ゲイン要素１４，１５を付加して、Ｙ１位置制御器１２、Ｙ２位置制御器１３からの制御量指令値に補正ゲインを乗算することで、加工点回りの回転運動の発生を防ぐ構成としている。
【００１５】また、Ｘリニアモータ２７，Ｙ１リニアモータ２３，Ｙ２リニアモータ２４の各制御ループにそれぞれ、外乱オブザーバを用いた外乱補償器１６，１７，１８を付加し、リニアベアリングガイドの摩擦特性の変動等の外乱要因をキャンセルする構成としている。外乱補償器１６，１７，１８から出力される電流指令値はそれぞれ、Ｘリニアモータ２７用のモータアンプ１９−１、Ｙ１リニアモータ２３用のモータアンプ１９−２、Ｙ２リニアモータ２４用のモータアンプ１９−３に与えられ、各モータアンプは与えられた電流指令値に基づいて対応するリニアモータの制御を行う。」と記載され、
段落００２４−段落００２５には、
「【００２４】更に、Ｘリニアモータ２７，Ｙ１リニアモータ２３，Ｙ２リニアモータ２４の各制御系に付加された外乱補償器１６，１７，１８の詳細を、Ｘリニアモータ２７に適用した場合について図５に示す。まず、２次低域通過型フィルタ（Ｇｓ）からなるフィルタ１６−１を用いて、位置制御器から出力された制御量指令値をフィルタリングする。また、Ｘリニアモータ２７及び負荷を擬似した制御対象の逆モデル（Ｍｓ2 ／Ｋｆ、ここで、ＭｓはＸリニアモータ２７及び負荷の質量、Ｋｆはモータ推力定数）及び２次低域通過型フィルタ（Ｇｓ）から成るフィルタ１６−２を用いて、Ｘリニアエンコーダ３３にて検出された位置検出値より制御対象に印加されている実推力値指令値を推定する。
【００２５】そして、減算器１６−３によりフィルタ１６−１、１６−２の出力の差分をとることにより、制御対象に印加されている外乱力を推定し、この推定外乱力を減算器１６−４により制御量指令値から減算することにより、外乱力を補償する。このように、実推力推定時の制御対象モデルとして、リニアモータ及び負荷の質量からなるモデルを用いることで、リニアベアリングの案内摩擦の変動等を外乱力として推定し補償することができる。これは、Ｙ１リニアモータ２３，Ｙ２リニアモータ２４の場合についても同様である。」と記載されている。　
　すなわち刊行物２には、以下のことが記載されている。
ａ２．リニアベアリングとリニアモータとを組み合わせて構成される案内系により、少なくとも1軸方向(例えばＸ方向)に駆動されるステージの位置制御装置
ｂ２、ｃ２．ステージの位置を検出するＸリニアエンコーダ３３から得られる位置検出値をフィードバックしてＸ軸位置指令値との偏差を検出し、この偏差をX位置制御器１１ に与えてＸリニアモータ２７を制御する位置制御装置
ｄ２．Ｘリニアモータ２７の制御ループに外乱オブザーバを用いた外乱補償器１６を付加すること
ｅ２．外乱補償器１６は、2次元低域通過型フィルタ(Gs)からなるフィルタ１６−1を用いて、位置制御器から出力された制御指令値をフィルタリングする機能と、
ｆ２．Ｘリニアモータ２７及び負荷を凝似した制御対象の逆モデル(Mｓ2／Ｋｆ、ここで、MｓはＸリニアモータ２７及び負荷の質量、Ｋｆモータ推力定数)及び2次低域通過型フィルタ(Gs)から成るフィルタ１６−２を用いて、Xリニアエンコーダ３３にて検出された位置検出値より制御対象に印加されている実推力値指令値を推定する機能と、
ｇ２．減算器１６−３によりフィルタ１６−１、１６−２の出力の差分をとることにより、制御対象に印加されている外乱力を推定する機能と、
ｉ２．この推定外乱力を減算器１６−４により制御量指令値から減算することにより、外乱力を補償するものであり、外乱補償器１６から出力される電流指令値は、Ｘリニアモータ２７用のモータアンプ１９−１に与えられ、各モータアンプは与えられた電流指令値に基づいてリニアモータの制御を行うこと
　
　刊行物３：段落０００３−段落００１０には、
「【０００３】図７に示すブロック線図を用いて従来例を説明する。図示しない制御装置より出力された速度指令値ωref は、加算器７によリモータ速度帰還出力ωfbと加算された後、比例積分器５に入力される。比例積分器５は、比例ゲインＫp と、積分ゲインＫI とを持っている。
【０００４】比例積分器５の出力は、モータ１に対する電流指令値Ｉref であり、加算器８で電流補償値ΔＩc と加算され、新たな電流指令値Ｉc となる。
【０００５】電流指令値Ｉc は加算器９により、モータ１の電機子電流検出値の符号を反転した値と加算された後、低速増幅器１０に入力され、所定の電力に増幅され、増幅器１０の出力でモータ１を駆動する。
【０００６】モータ１は、電機子部１３の電機子インダクタンスＬ、電機子抵抗値Ｒ、トルク定数部１１のトルク定数ＫT 、逆起電力定数部１２の逆起電力定数ＫE 、回転子１４の慣性モーメントＪM として図７のブロック線図に示している。尚、モータ１の粘性定数は小さいものとして省略してある。
【０００７】前記モータ１からは、検出出力として電機子電流ＩM 、モータ速度ωM が出力され、また入力として外乱トルクＴd が存在する。モータ１のモータ速度ωM は、速度帰還増幅器６で所定の値に増幅され加算器７により速度指令値ωref から減算される。
【０００８】図７に示す外乱トルクオブザーバ２では、検出された電機子電流ＩM をトルク定数ＫT の公称値ＫTn（添字のｎは公称値ｎｏｍｉｎａ１を表す、以下同じ）に乗じて得たモータ１の発生トルクの推定値と、検出されたモータ速度ωM をモータ回転子１４の慣性モーメントＪM の積分特性の逆モデルを模擬してなる微分器２３により、モータ速度ωM を微分して得られたモータ１の発生トルクの推定値とを加算器２２に入力し、二つのトルクの推定値の差を外乱トルクＴd の推定値Ｔd 0 として下記数１の式で求める。微分器２３ではモータ１の回転子１４の慣性モーメントＪM の公称値ＪMnとする。尚、数１において、ｓはラプラス演算子である。
・・・
【００１０】そして、求めた外乱トルクＴd の推定値Ｔd 0 を打ち消すように、この外乱トルクＴd の推定値Ｔd 0 に、増幅器３によりトルク定数ＫT の公称値ＫTnの逆数１／ＫTnを乗じ、増幅器３の出力である電流補償値ΔＩc を加算器８により電流指令値Ｉref と加算することにより、電流指令値Ｉref を補償し、補償された新たな電流指令値Ｉc として出力する。」と記載されている。
　すなわち、刊行物３には外乱トルクオブザーバ2と増幅器3を用いて、モータへの電流指令値を補償する制御装置が記載されている。
　
　刊行物４：段落０００６、段落００２１−段落００２４には、比例積分（ＰＩ）制御器9を用いた制御系に外乱オブザーバを用いたモータの制御装置において、比例積分（ＰＩ）制御器9と並列にフィードフォワード制御部10を接続することが記載されている。
　
　刊行物５：
段落００２３には、「【００２３】外乱トルク補償手段３０は基本的にいわゆる外乱オブザーバ方式の外乱トルク補償手段であり、モータトルクモデル３１と、負荷トルク逆モデル３２と、モータトルク逆モデル３３と、ローパスフィルタ３４と、本実施例の特徴部である外乱トルク推定値補正手段３５を含んで構成されている。モータトルクモデル３１はモータ１１が電圧指令値Ｖｉｎ従って駆動されたときに発生するモータトルクを推定する模擬特性関数である。負荷トルク逆モデル３２は、モータ１１と負荷１２からなる機械系の入力トルクを速度検出値ωから推定する模擬特性関数である。それらのトルク推定値の差が外乱トルクに対応するものであり、加算手段３６で外乱トルク推定値として求められる。モータトルク逆モデル３３はトルクの次元を電圧指令値の次元に変換するものである。速度制御手段２２及び外乱トルク補償手段３０は、マイクロコンピュータを用いて構成することができる。」と記載されている。
　すなわち、刊行物５には、外乱オブザーバ方式の外乱トルク補償手段を備えたモータ制御装置において、外乱トルク補償手段を、マイクロコンピュータを用いて構成することが記載されている。
　
　
３−４　引用刊行物に記載された発明との対比・判断
　
　本件発明１と刊行物１ないし５に記載された発明とを対比すると、後者のいずれにも、
「リニアモータへの電流指令値にリニアモータのトルク定数Ｋt を乗算してトルク指令値を得る」こと、「リニアモータと負荷とを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１／Ｊｓ２の逆モデルＪnom ｓ２に基づいて前記位置検出値から推定負荷入力トルクを推定する」こと、「算出された推定負荷外乱トルクに前記リニアモータのトルク定数Ｋt の逆数１／Ｋt を乗算する」ことの３つの機能の組み合わせを備えるという点については記載がされておらず、示唆もされていない。
　そして、本願発明１は、上記３つの機能の組み合わせを備えることにより、外乱オブザーバで使用する逆制御対象モデルが慣性負荷のみに限定されると共に外乱オブザーバ制御の各制御ブロックでの演算時間が均等化されることから演算処理時間の増大が防止されることを通じて、明細書に記載された効果である（外乱オブザーバ制御による）「定速性、位置決め時間の性能向上」の程度において顕著なものが奏されるものと認める。
　したがって、本件発明１は、刊行物１ないし５に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　
　本件の請求項２に係る発明は、上記で検討した本件発明１を引用するものであるから、上記と同じ理由により、刊行物１ないし５に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　
　
４．結論
　したがって、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、請求項１ないし２に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年８月１日（２００３．８．１）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ステージの位置制御装
置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの位置制御装置であって、前記ステージの位置を検出するための位置検出器から得られる位置検出値と位置指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による位置制御装置において、
　前記位置検出値と前記位置指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含み、
　前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、
　該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値
にリニアモータのトルク定数Ｋｔを乗算して
得ると共に
リニアモータと負荷とを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１／Ｊｓ２の逆モデルＪ　ｎｏｍ　ｓ２に基づいて
Ｋｔ
１／Ｋｔ
　算出された電流補正値により前記電流目標値を補正して電流指令値として前記リニアモータに与えるようにしたことを特徴とするステージの位置制御装置。
　【請求項２】　請求項１記載の位置制御装置において、前記ＰＩＤ制御器に並列に、前記位置指令値にあらかじめ定められた制御ゲインを乗じるＦＦ制御器が接続されていることを特徴とするステージの位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、モータ及び負荷で構成される機構の移動及び位置決めを制御する位置制御装
置に
置に
　【０００２】
　【従来の技術】
　この種のステージの位置制御装置としては、例えば図７に示すようなＰＩＤ制御方式によるもの、あるいは図８に示すようなＰＩＤ制御及びＦＦ制御方式によるものが知られている。
　【０００３】
　図７において、ＰＩＤ制御方式においては、負荷Ｌであるステージを駆動するモータＭに位置検出器３１を設けてステージの位置を検出する。位置検出値ｘは減算器３２において位置指令値ｘｃとの差がとられ、この差信号がＰＩＤ制御器３３に入力される。ＰＩＤ制御器３３は、差信号によりモータドライバ３４に電流目標値ｉｃを与える。モータドライバ３４はトルク指令値τｃを出力する。
　【０００４】
　図８において、ＰＩＤ制御及びＦＦ制御方式においては、ＰＩＤ制御器３３に並列にＦＦ制御器３５が接続され、加算器３６によりＰＩＤ制御器３３の出力にＦＦ制御器３５の出力が加算される。ＦＦ制御器３５は、位置指令値ｘｃと位置検出値ｘとを一致させるように位置指令値ｘｃにあらかじめ定められた制御ゲインを乗じるものである。
　【０００５】
　【発明が解決しようとする課題】
　上記のようなＰＩＤ制御方式あるいは、ＰＩＤ制御及びＦＦ制御方式によるステージでは、外部からの不要な振動の混入、モータのコギングやケーブル系テンションの影響による外乱によって定速性、位置決め時間等の性能を劣化させていた。
　【０００６】
　このような外乱を抑えるためにはサーボ系のゲインを高め、相対的に外乱のレベルを減少させる方法がとられる。しかし、サーボ系のゲインを高めると、制御系の安定性の面での問題を生じる。
　【０００７】
　このような事情から、実際の外乱抑制のポイントは、高度な外部振動防止対策、外乱の少ない高性能モータやケーブル実装の工夫、機械系の高精度化等の対策での対応であり、コスト的に問題であった。
　【０００８】
　そこで、本発明の課題は、装置のハードウェア構成を変更することなく、装置の外乱を推定し補償することで、定速性、位置決め時間の性能向上を図ることのできるステージの位置制御装置を提供することにある。
　【０００９】
　【００１０】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、ガイド系として静圧軸受け方式を用いたリニアモータにより少なくとも１軸方向に駆動されるステージの位置制御装置であって、前記ステージの位置を検出するための位置検出器から得られる位置検出値と位置指令値とに基づいて前記リニアモータを制御するフィードバック制御系による位置制御装置において、前記位置検出値と前記位置指令値との差により前記リニアモータの電流目標値を生成するＰＩＤ制御器と外乱オブザーバとを含み、前記外乱オブザーバは、外乱オブザーバ制御プログラムにより高速演算を実行する信号処理手段を有し、該信号処理手段は、前記リニアモータへの電流指令値
にリニアモータのトルク定数Ｋｔを乗算して
得ると共に
リニアモータと負荷とを含んだ機構の入力トルクから位置への伝達関数１／Ｊｓ２の逆モデルＪ　ｎｏｍ　ｓ２に基づいて
Ｋｔ
１／Ｋｔ
　【００１１】
　【００１２】
　【００１３】
　なお、前記ＰＩＤ制御器に並列に、前記
位置指令値に
　【００１４】
　【００１５】
　【作用】
　本発明では、外乱オブザーバ制御プログラムを追加することで外乱そのものを加速度のレベルで推定し、これを指令値から差し引くことで本質的に外乱をキャンセルすることが可能となる。よって、汎用部品や一般の実装方法でも同様の効果が期待でき、定速性等において高い性能を実現することが可能となる。しかも、外乱オブザーバ自体はコンピュータ制御プログラムであり、コスト面でも有利である。このような外乱オブザーバ制御方式を用いた
位置制御装置
　【００１６】
　【発明の実施の形態】
　図６を参照して、本発明が適用される高性能精密ステージ機構を１軸について説明する。精密ステージには種々の形態が考えられ、通常は、Ｘ軸用ステージとＹ軸用ステージとを直交するように積み上げてＸ−Ｙステージが構成されるが、ここでは説明の便宜上、１軸について図示、説明する。勿論、本発明は１軸あるいは２軸、更には３軸以上のステージ機構にも適用可能である。
　【００１７】
　精密ステージ機構は、アルミ、鋳鉄、グラナイト等のベース上にリニアモータ２１による駆動系とスライドガイド２２によるガイド系を取り付け、スライドガイド２２に可動ステージ２３を組み付け、可動ステージ２３上にワークを載せる構成となる。駆動系には、直接直線運動を実現するリニアモータの代わりに、回転型モータとボールねじにより回転運動を直線運動に変換する方式が採用されることもある。ガイド系については、一般に使用される接触式のボール／ローラベアリング方式と空気静圧軸受け（エアースライダ）方式に大別されるが、高精度品では空気静圧軸受けが有利である。
　【００１８】
　後で述べる本発明の外乱オブザーバを考えた場合は、各部の機械剛性が高い必要があり、静圧軸受け方式を用いたリニアモータによるダイレクトドライブ構成の精密ステージ機構が最もその効果が期待できる。
　【００１９】
　可動ステージ２３の位置の検出はリニアエンコーダ２４によって行われる。この種のリニアモータでは、可動部に検出器を持たせ、ガイド部（固定部）にリニアスケールを固定して、移動距離に対応したパルス数をカウントすることで相対的な位置を計算する。勿論、リニアエンコーダ以外、例えばレーザ干渉計でも同じ機能を実現することができる。
　【００２０】
　制御部２０にはＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）などの高速プロセッサを用いる。制御部２０は、図７、図８で説明したようなＰＩＤ制御器あるいは、ＰＩＤ制御器およびＦＦ制御器を持ち、演算結果をモータドライバに与えるためのアナログ出力ポート、リニアエンコーダ２１からの検出信号を受ける入力ポートを備えた汎用のサーボ制御ボードで実現される。
　【００２１】
　本発明では、このような汎用のサーボ制御ボードに対し、更に外乱オブザーバ制御プログラムを付加することで実現される。
　【００２２】
　図１を参照して、ＰＩＤ制御方式による位置制御装置に本発明を適用した第１の実施の形態について説明する。図６の制御部２０はＰＩＤ制御器３３と外乱オブザーバ１０とで構成される。ＰＩＤ制御器３３は、位置指令値ｘｃと位置検出値ｘとを一致させるようにその偏差（ｘｃ−ｘ）に対し、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）処理を加え、モータドライバ３４への電流目標値ｉｃを演算する。
　【００２３】
　外乱オブザーバ１０は、ローパスフィルタ１１によりフィルタリングされたモータドライバ３４へのトルク指令値τｃと、入力トルク推定フィルタ１２により位置検出値ｘから推定された推定負荷入力トルクとの差を減算器１３で演算し、得られた差分によりモータトルク定数逆モデル１４において推定負荷外乱トルクに相当する電流値を算出する。そして、減算器１５により推定負荷外乱トルクに相当する電流値を電流目標値ｉｃから減算することで、外乱トルクを打ち消すように電流目標値ｉｃを補正し、モータドライバ３４への電流指令値ｉｒを算出する。なお、モータドライバ３４に与えられるのは電流指令値ｉｃであるが、ローパスフィルタ１１ではこの電流指令値ｉｃに定数Ｋｔを乗じることでトルク指令値τｃを得る。
　【００２４】
　図１に示す制御装置のブロック線図を図２に示す。図２を用いて外乱オブザーバ１０の作用を説明する。図２中の箱の中に記入されている符号のうち、１１、１２、３３に記入されているのは、図１に示されている対応する構成要素の伝達関数を示し、１６はモータＭのトルク定数
Ｋｔ
１／Ｊｓ２
Ｋｔ
１／Ｋｔ
　【００２５】
　ローパスフィルタ１１は、モータドライバ３４への
電流指令値ｉｃにモータＭのトルク定数Ｋｔを乗じることでトルク指令値τｃを算出すると共に
１７
Ｊ　ｎｏｍ　ｓ２
　【００２６】
　更に、モータトルク定数逆モデル１４においてトルク指令推定値ｅτｃと、入力トルク推定値（ｅτｃ＋ｅτｄ）との差分ｅτｄにより外乱トルク推定値ｅτｄを算出する。演算された外乱トルク推定値ｅτｄにモータＭのトルク定数
Ｋｔ
１／Ｋｔ
　【００２７】
　図３は、本発明をＰＩＤ制御及びＦＦ制御方式による位置制御装置に適用した第２の実施の形態を示した図であり、図１の構成にＦＦ制御器３５が付加されている。ＦＦ制御器３５は、位置指令値ｘｃと位置検出値ｘとを一致させるように位置指令値ｘｃに対し制御ゲインを乗じ、加算器３６によりＰＩＤ制御器３３からの出力に加え、モータドライバ３４への電流目標値ｉｃを演算する。その他の構成要素の作用は、図１、図２で説明した第１の実施の形態と同様である。
　【００２８】
　具体的には、本発明を静圧軸受け（エアースライダ）方式＋リニアモータの精密ステージ機構に適用し、定速性に対する効果を計測した例を図４に示す。図４は、一定速度時の追従誤差変動を示している。外乱オブザーバ１０を加えることで誤差変動を減少させることが可能となる。外乱要因は、主にリニアモータ（一般の回転モータでも同様）の磁気回路の不均一さから生じる推力リップルとケーブル系のテンションの変動によるものと思われる。これらは通常の商品を考えた場合、一般的に必ず存在するものであり、最近の装置の高精度化に伴い問題となるケースが増加している。本発明は、このような問題に対し有効である。
　【００２９】
　本発明を静圧軸受け（エアースライダ）方式＋リニアモータの精密ステージ機構に適用し、位置決め特性に対する効果を計測した例を図５に示す。図５は１５０ｍｍのステップ移動時の位置偏差を示している。外乱オブザーバ１０を含まない制御では位置決め時に定盤（ベース）振動に起因する残留振動が存在するが、外乱オブザーバ１０を加えることで残留振動を効果的に抑制させることが可能となる。通常、Ｘ−Ｙステージ機構は、床振動の除去のため除振された定盤上に固定されており、位置決め時の残留振動は一般的に必ず存在するものであり、装置の高スループット化の際に問題となる。本発明は、この問題に対しても有効である。
　【００３０】
　以上、本発明を精密ステージ機構に適用して説明したが、本発明は対象物を移動及び位置決めする装置の速度制御方式及び位置制御方式にも広く応用可能である。すなわち、本発明を速度制御方式に適用する場合には、位置指令値は速度指令値となり、位置検出器３１に代えて、速度検出器が用いられる。そして、入力トルク推定フィルタ１２は、モータＭと負荷Ｌを含んだ機構の入力トルクから速度への伝達関数の逆モデルに基づいて速度検出器で検出される速度より負荷入力トルクを推定する。
　【００３１】
　【発明の効果】
　本発明によれば、装置のハードウェア構成を変更することなく、装置の外乱を推定し補償することで、定速性、位置決め時間の性能向上を図ることのできる位置制御装
置を
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明をＰＩＤ制御方式に適用した場合の位置制御系の構成を示したブロック図である。
　【図２】
　図１のブロック線図である。
　【図３】
　本発明をＰＩＤ制御及びＦＦ制御方式に適用した場合の位置制御系の構成を示したブロック図である。
　【図４】
　本発明を静圧軸受け方式＋リニアモータの精密ステージ機構に適用し、定速性に対する効果を計測した例を示した図である。
　【図５】
　本発明を静圧軸受け方式＋リニアモータの精密ステージ機構に適用し、位置決め特性に対する効果を計測した例を示した図である。
　【図６】
　本発明が適用されるステージ機構を１軸について示した図である。
　【図７】
　従来のＰＩＤ制御方式による位置制御系の構成を示したブロック図である。
　【図８】
　従来のＰＩＤ制御及びＦＦ制御方式による位置制御系の構成を示したブロック図である。
　【符号の説明】
　１０　　外乱オブザーバ
　１１　　ローパスフィルタ
　１２　　入力トルク推定フィルタ
　１３、１５、３２　　減算器
　１４　　モータトルク定数逆モデル