(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ガントリーステージ直交性誤差に関連する問題を解決することである。【解決手段】本発明によるホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法および誤差補正方法は、直交性に構造的に一致するガントリーステージの現在位置のエンコーダ値を解読して記憶する工程と、ガントリーステージを低速で駆動している状態で、ガントリーステージのマスター軸およびスレーブ軸上にそれぞれ設定されたホーミング処理用のセンサまたはエンコーダのインデックス信号をモニタする工程と、インデックス信号が検出された場合、認知された位置のマスター軸またはスレーブ軸のリニアエンコーダ値を解読する工程とを備えていることを特徴とする。【選択図】図４
2011059119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交性に構造的に一致するガントリーステージの現在位置のエンコーダ値を解読し記憶する工程と、
前記ガントリーステージを低速で駆動している状態で、前記ガントリーステージのマスター軸およびスレーブ軸上にそれぞれ設定されたホーミング処理用のセンサまたはエンコーダインデックス信号をモニタする工程と、
前記インデックス信号が検出された場合、認知された位置の前記マスター軸またはスレーブ軸のリニアエンコーダ値を解読する工程とを備えていることを特徴とする、ホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法および誤差補正方法。
【請求項２】
直交性に構造的に一致するガントリーステージのマスター軸およびスレーブ軸上のモータの現在位置をそれぞれ記憶する工程と、
前記マスター軸およびスレーブ軸の前記モータを低速で負方向（もしくは正方向）に同時に駆動し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、
前記モータが前記負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、前記モータを停止させ、次に、前記マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をそれぞれモニタしながら、前記モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、
前記マスター軸およびスレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、前記マスター軸およびスレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号の絶対位置を示す前記モータの位置値を記憶する工程と、
記憶された前記モータ位置値を使用して、前記モータが移動し始めた位置から前記センサ位置が検出された位置までの距離を計算し、２つの計算された距離値の間の差を再び計算する工程とを備えていることを特徴とする、ガントリーステージホーミング処理センサまたはエンコーダインデックス直交性位置オフセット測定方法。
【請求項３】
前記ガントリーステージの駆動方向に対して前記マスター軸上で前記ホーミング処理用のセンサが設定される位置か、またはエンコーダインデックスが位置する地点に垂直な方向を標準とし、前記スレーブ軸上で前記ホーミング処理用のセンサが設定されるか、または前記エンコーダインデックスがある位置の絶対位置を測定することを特徴とする、請求項１に記載のガントリーステージ直交性誤差測定方法。
【請求項４】
スレーブ軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、その後、マスター軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、
前記モータが前記負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、前記モータを停止させ、次に、前記マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をモニタしながら、前記モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、
前記マスター軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、前記マスター軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号を測定して記憶する工程と、
前記マスター軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号の位置へと前記モータを移動させ、次にこの位置を開始点として設定する工程と、
前記マスター軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、その後、前記スレーブ軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、
前記モータが前記負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、前記モータを停止させ、次に、前記スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をモニタしながら、前記モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、
前記スレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、前記スレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号位置を測定して記憶する工程と、
前記スレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号の位置へと前記モータを移動させ、次にこの位置を開始点として設定する工程と、
前記マスター軸およびスレーブ軸をそれぞれ開始位置へと送る工程と、
前記スレーブ軸を測定された絶対位置までオフセット駆動し、次に開始点を設定するか、あるいは、前記マスター軸を前記絶対位置までオフセット駆動し、その後、同時に両方の軸を開始位置へと送る、請求項２による工程とを備えていることを特徴とする、ホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法。
【請求項５】
スレーブ軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、その後、マスター軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、
前記モータが前記負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、前記モータを停止させ、次に、前記マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をモニタしながら、前記モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、
前記マスター軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、前記マスター軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号を測定して記憶する工程と、
前記マスター軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号の位置へと前記モータを移動させ、次にこの位置を開始点として設定する工程と、
前記マスター軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、その後、前記スレーブ軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、
前記モータが前記負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、前記モータを停止させ、次に、前記スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をモニタしながら、低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、
前記スレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、前記スレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号を測定して記憶する工程と、
前記スレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号の位置へと前記モータを移動させ、次にこの位置を開始点として設定する工程と、
前記マスター軸またはスレーブ軸の前記開始点を測定された絶対位置の地点で設定し、前記マスター軸またはスレーブ軸を前記開始点へと送る、請求項２による工程とを備えていることを特徴とする、ホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差補正方法。
【請求項６】
マスター軸およびスレーブ軸上のモータの現在位置を記憶ユニットに記録し、次に駆動ユニットによって前記マスター軸およびスレーブ軸の前記モータを低速で負方向（もしくは正方向）に同時に駆動し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサの位置を探索する工程と、
前記モータが前記負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、前記モータを停止させ、次に、前記マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をそれぞれモニタしながら、前記モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、
前記マスター軸およびスレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、前記マスター軸およびスレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの第１のインデックス信号の絶対位置をエンコーダ信号値によって測定して記憶する工程と、
前記マスター軸の前記ホーミング処理用のセンサまたはインデックスの検出位置へとガントリーステージを駆動する工程と、
前記スレーブ軸上の前記モータの位置を読み取り、前記現在位置から前記スレーブ軸上の前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダの信号の前記検出位置までの距離を計算する工程と、
測定された前記絶対位置との比較を実施し、前記マスター軸またはスレーブ軸を差分値だけオフセット駆動する、請求項２による工程とを備えていることを特徴とする、ホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差補正方法。
【請求項７】
運動制御装置（モーション・エンジニアリング・インコーポレイテッド（ＭＥＩ）製）が使用されるとき、前記測定された絶対位置との比較を行い、前記スレーブ軸を前記差分値だけオフセット駆動する工程において、前記スレーブ軸を補正すべき直交性誤差値の１／２のみ駆動し、次に、前記マスター軸を前記ホーミング処理用のセンサまたは前記エンコーダのインデックス位置へと送り、直交性誤差を補正することを特徴とする、請求項６に記載のホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法および誤差補正方法に関し、より具体的には、半導体、ＦＰＤ機器、または精密機械加工機器とともに使用されるガントリーステージのホーミング処理時における、ホーミング処理の繰り返し精度のレベルが改善されるとともに、直交性誤差を最小限に抑えることができる、ホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法および誤差補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体、ＦＰＤ機器、または精密機械加工機器に利用されるガントリーステージはそれぞれ、平行に配置されるとともに、送り軸の方向に統一して駆動される２つのリニアモータおよび個々のモータ位置を検出するための、２つのリニアエンコーダおよび２つのモータを支持し、移動を支援するためのＬＭガイドと、２つのリニアモータを機械的に締結し接続する横桁とから構成される。そのようなガントリーステージを駆動することによって、製品製造または操作を実施しようとする際、モータの標準位置または開始位置（以下、「ホーミング処理」と称する）が優先的に設定された後、設定位置は次に標準座標として設定され、作業プロセスのための必須の供給順序が与えられる。結果として、ホーミング処理位置の精度およびホーミング処理の繰り返し精度は、ステージの作業性能ならびに製品品質に著しく影響を与え得ることになる。
【０００３】
解決しようとする問題点は、ガントリーステージの２つの別個のリニアモータが、個々のＬＭガイド面にしたがって移動することである。そのような場合、完全に水平な位置を維持するように２つのＬＭガイドを設定することは、設計、処理、および組立ての公差を考慮すると、本質的に不可能になり、ＬＭガイドの組立て条件にしたがうと、リニアモータ１の位置（以下、「マスター軸」と称する）およびリニアモータ２の位置（以下、「スレーブ軸」と称する）は、図３に示されるように、ガントリーステージの駆動方向に対してａまたはｂだけ直交方向に捻れた位置にあり、これらの誤差値は、ステージのサイズが増加するにつれてさらに増加する。マスター軸およびスレーブ軸が位置するＬＭガイドの方向にしたがうと、直交性誤差が不規則に生じ、そのような直交性誤差は、ステージのホーミング処理の繰り返し精度を減少させる。構造上の観点から見ると、直交性誤差が重大になる場合、駆動が長期間にわたって実施されるとステージの修正が必要になり、さらに、保守管理／保全の観点からは、各ステージ構成要素の摩耗のレベルが悪化し、寿命が低下し、それによって保守管理／保全のコストが増加する。製品生産性の観点から見ると、製品欠陥の数が増加することによる生産性の低下が引き起こされ、結果として、ホーミング処理時に生じる直交性誤差を最小限に抑えるため、適切な補正方法が必要とされる。
【０００４】
直交性誤差を補正するため、直交性誤差のサイズを優先事項として測定しなければならない。
【０００５】
一般に、精密な位置を測定するとき、レーザー干渉計が使用されるが、直交性誤差を測定する方法として、そのような測定は、２つのレーザー干渉計によって対角線長さを測定することによって、次に２つの値の差を計算することによって実施することができる。しかしながら、この方法を使用する場合、そのような使用は過度のコストおよび時間を必要とすることになり、オペレータは、レーザー干渉計に対する設置ならびに測定の誤差に悩まされることになる。
【０００６】
直交性誤差を測定する別の方法は、図２に示されるように、マスター軸およびスレーブ軸上にそれぞれ位置付けられた、ホーミング処理用のリニアエンコーダおよびセンサ、またはリニアエンコーダインデックス信号を使用する。マスター軸およびスレーブ軸のモータはそれぞれ、ステージの負方向にあるリミットセンサから正方向に向かって、第１のリニアエンコーダのインデックス位置またはホーミング処理用のセンサの位置まで移動させ、続いて、リニアエンコーダを使用して位置を測定し、測定された値の差分値を計算し、それによって直交性誤差の測定を行う。
【０００７】
ホーミング処理に続いて、ガントリーステージ直交性誤差補正方法は、上記の説明にしたがって測定された直交値（orthogonality value）の位置でモータの一方の軸を固定した条件下で、反対側のモータを移動させるか、あるいは、２つのモータ両方を誤差値まで駆動して、補正効果を達成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、したがって、上述したガントリーステージ直交性誤差に関連する問題を解決することを目的としている。本発明の目的は、２つのモータの構造的に捻れた駆動方向に対する直交位置誤差を測定し、それによってそのような誤差を補正するため、ホーミング処理用の２つのリニアエンコーダおよび２つのセンサ、またはリニアエンコーダのインデックス位置（それぞれ、ガントリーステージのマスター軸およびスレーブ軸上に設定される）を使用する、ホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法および誤差補正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法および誤差補正方法は、直交性に構造的に一致するガントリーステージの現在位置のエンコーダ値を解読して記憶する工程と、ガントリーステージを低速で駆動している状態で、ガントリーステージのマスター軸およびスレーブ軸上にそれぞれ設定されたホーミング処理用のセンサまたはエンコーダのインデックス信号をモニタする工程と、インデックス信号が検出された場合、認知された位置のマスター軸またはスレーブ軸のリニアエンコーダ値を解読する工程とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明によるガントリーステージホーミング処理センサまたはエンコーダインデックス直交位置オフセット測定方法は、直交性に構造的に一致するガントリーステージのマスター軸およびスレーブ軸上のモータの現在位置をそれぞれ記憶する工程と、マスター軸およびスレーブ軸のモータを低速で負方向（もしくは正方向）に同時に駆動し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、モータが負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に、マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をそれぞれモニタしながら、モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号の絶対位置を示すモータの位置値を記憶する工程と、記憶されたモータ位置値を使用して、モータが移動し始めた位置からセンサ位置が検出された位置までの距離を計算し、２つの計算された距離値の間の差を再び計算する工程とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、方法は、ガントリーステージの駆動方向に対してマスター軸上でホーミング処理用のセンサが設定される位置か、またはエンコーダインデックスが位置する地点に垂直な方向を標準とし、スレーブ軸上でホーミング処理用のセンサが設定されるか、またはエンコーダインデックスがある位置の絶対位置を測定することを特徴とする。
【００１２】
さらに、方法は、スレーブ軸のサーボ増幅器を前実行（prerun）状態で維持し、その後、マスター軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、モータが負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をモニタしながら、モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び駆動する工程と、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号を測定し記憶する工程と、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号の位置へとモータを移動させ、次にこの位置を開始点として設定する工程と、マスター軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、その後、スレーブ軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、モータが負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をモニタしながら、モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号の位置を測定する工程と、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号の位置へとモータを移動させ、次にこの位置を開始点として設定する工程と、マスター軸およびスレーブ軸をそれぞれ開始位置へと送る工程と、スレーブ軸を測定された絶対位置までオフセット駆動し、次に開始点を設定するか、あるいは、マスター軸を絶対位置までオフセット駆動し、その後、両方の軸を開始位置へと同時に送る、請求項２による工程とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、方法は、スレーブ軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、その後、マスター軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、モータが負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をモニタしながら、モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号を測定し記憶する工程と、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号の位置へとモータを移動させ、次にこの位置を開始点として設定する工程と、マスター軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、その後、スレーブ軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する工程と、モータが負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をモニタしながら、低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号を測定し記憶する工程と、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号の位置へとモータを移動させ、次にこの位置を開始点として設定する工程と、マスター軸またはスレーブ軸の開始点を測定された絶対位置の地点で設定し、マスター軸またはスレーブ軸を開始点へと送る、請求項２による工程とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
さらに、方法は、マスター軸およびスレーブ軸上のモータの現在位置を記憶ユニットに記録し、次に駆動部によってマスター軸およびスレーブ軸のモータを低速で負方向（もしくは正方向）に同時に駆動し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサの位置を探索する工程と、モータが負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に、マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をそれぞれモニタしながら、モータを低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する工程と、マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号が検出されると、マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号の絶対位置をエンコーダ信号値によって測定し記憶する工程と、マスター軸のホーミング処理用のセンサまたはマスター軸のインデックスの検出位置へとガントリーステージを駆動する工程と、スレーブ軸上のモータの位置を読み取り、現在位置からスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの信号の検出位置までの距離を計算する工程と、測定された絶対位置との比較を実施し、マスター軸またはスレーブ軸を差分値だけオフセット駆動する、請求項２による工程とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
さらに、方法は、運動制御装置（モーション・エンジニアリング・インコーポレイテッド（ＭＥＩ）製）が使用されるとき、測定された絶対位置との比較を行い、スレーブ軸を差分値だけオフセット駆動する工程において、スレーブ軸を補正すべき直交性誤差値の１／２のみ駆動し、次に、マスター軸をホーミング処理用のセンサまたはエンコーダのインデックス位置へと送り、直交性誤差を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように、本発明によるホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法および誤差補正方法は、以下の効果を得ることができる。
【００１７】
第一に、ガントリーステージ直交性誤差を測定するため、典型的には、レーザー干渉計、絶対位置エンコーダ、またはレーザー変位センサなどの高価な機器を使用しなければならないが、本発明では、ステージ上に設定されるエンコーダおよびホーミング処理センサが使用され、それによって製造コストを低減することができる。
【００１８】
第二に、ガントリーステージ直交性誤差は、ガントリー軸がどこに位置するかにしたがって、またはサーボ増幅器をオンオフしたときに不規則に変化し、結果として、ホーミング処理の繰り返し精度のレベルも変化する。ホーミング処理の繰り返し精度のレベルは、ガントリーステージの性能のレベルを示す際の重要な要素であり、ホーミング処理の繰り返し精度のこのレベルは本発明によって改善することができる。
【００１９】
第三に、直交性誤差が存在する条件下でガントリーステージが駆動されるとき、マスター軸およびスレーブ軸上の２つのＬＭガイドにおける組立ての平行性の条件にしたがって、速度リップル、固定時間、および位置精度のレベルなどの電動部特性が各位置ごとに変化するが、本発明では、そのような変化特性は最小限に抑えられる。
【００２０】
第四に、直交性誤差が存在する条件下でガントリーステージが駆動されるとき、マスター軸およびスレーブ軸上の２つのＬＭガイドにおける組立ての平行性の条件にしたがって摩擦力が増加し、結果として、機器の摩耗のレベルが蓄積し重大になると、機器は変形し、各構成要素の寿命が低下する。したがって、本発明を適用すると、保守管理／保全コストを低減することができ、このことは有利である。
【００２１】
第五に、ガントリーステージを使用して製品を生産するときに直交性誤差が最小限に抑えられた場合、製品品質は向上し、欠陥は低減され、結果として、高度な生産性を達成することができ、このことは有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のガントリーステージの構造図である。
【図２】図１のセンサ設定位置および軸構造を示す図である。
【図３】従来のガントリーステージにおいて直交性誤差が生じる瞬間の実例を示す図である。
【図４】本発明によるガントリーステージ直交性誤差測定および誤差補正に関してホーミング処理を制御するための機器のブロック図である。
【図５ａ】本発明によるガントリーステージセンサの絶対位置の測定にしたがった手順を表す実施例を示す図である。
【図５ｂ】本発明によるガントリーステージセンサの絶対位置の測定にしたがった手順を表す実施例を示す図である。
【図５ｃ】本発明によるガントリーステージセンサの絶対位置の測定にしたがった手順を表す実施例を示す図である。
【図５ｄ】本発明によるガントリーステージセンサの絶対位置の測定にしたがった手順を表す実施例を示す図である。
【図６】本発明によるガントリーステージの直交位置オフセットの符号を示す図である。
【図７ａ】本発明によるガントリーステージ誤差補正に関するホーミング処理の方法にしたがった手順を表す実施例を示す図である。
【図７ｂ】本発明によるガントリーステージ誤差補正に関するホーミング処理の方法にしたがった手順を表す実施例を示す図である。
【図８】運動制御装置（モーション・エンジニアリング・インコーポレイテッド（ＭＥＩ）製）に付与されるガントリー制御アルゴリズムを示す図である。
【図９】本発明によるホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差補正方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２３】
以下に、本発明によるホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差測定方法および誤差補正方法を、参照図面を通して詳細に記載する。本発明について説明する際、関連する公的に利用可能な技術または構成についての具体的な説明によって、本発明の内容が不要になり得ると判断される場合、そのようなものの詳細な説明は省略する。さらに、本明細書にて参照する用語は、本発明の機能を考慮して定義しており、結果として、それらは、クライアント、オペレータ、またはユーザの目的に応じて異なることがある。結果として、定義は、本発明に関与する一般的な詳細に基づくべきものである。
【００２４】
同じ参照番号は図面すべてにおいて同じ構造要素を示す。
【００２５】
図４は、ガントリーステージ直交性誤差測定および誤差補正に関してホーミング処理を制御するための機器のブロック図、図５ａ、５ｂ、５ｃ、および５ｄは、本発明によるガントリーステージセンサの絶対位置の測定にしたがった手順を表す実施例を示す図、図６は、本発明によるガントリーステージの直交位置オフセットの符号を示す図、図７ａおよび７ｂは、ガントリーステージ直交性誤差補正に関するホーミング処理の方法にしたがった手順を表す実施例を示す図、図８は、運動制御装置（モーション・エンジニアリング・インコーポレイテッド（ＭＥＩ）製）に付与されるガントリー制御アルゴリズムを示す図、図９は、本発明によるホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差補正方法のフローチャートである。
【００２６】
図面４〜９を参照すると、ガントリーステージ直交性誤差は、一対（２つ）のリニアエンコーダおよびホーミング処理センサを使用することによって、あるいはリニアエンコーダのインデックス信号を使用することによって測定される。
【００２７】
ホーミング処理センサ、またはリニアエンコーダのインデックス信号を使用することによって直交性誤差を測定するため、マスター軸およびスレーブ軸上にそれぞれ設定されたこれらのセンサの設定位置座標を予め測定しなければならない。
【００２８】
直交性誤差測定のためにセンサの絶対位置を測定する方法の実施例
この測定方法では、マスター軸およびスレーブ軸のモータ（４４）の現在位置をそれぞれ、ガントリーステージ直交性に一致する条件下で優先事項として記憶ユニット（４２）に記録し、次に、マスター軸およびスレーブ軸のモータ（４４）を、駆動部（図示なし）によって低速で負方向（もしくは正方向）に同時に駆動し（図５ａに示されるように）、図２に示されるように、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する。この負方向のリミットセンサおよび正方向のリミットセンサは、ステージの最大駆動範囲を示す。
【００２９】
モータ（４４）が（図５ｂに示されるように）負方向のリミットセンサ位置に達すると、モータ（４４）を停止させ、次にモータ（４４）を（図５ｃに示されるように）低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する。この時、マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダ（４６）の第１のインデックス信号をそれぞれ監視ユニット（４７）によってモニタし、信号が監視ユニット（４７）によって検出されると、センサユニット（４８）のセンサの位置を測定ユニット（４５）によって測定し、これを記憶ユニット（４２）に記憶する。
【００３０】
計算ユニット（４１）は、これらモータ（４４）の個別の記憶された位置値を使用して、モータ（４４）が移動し始める位置からセンサ位置が検出される位置までの距離を計算し、２つの計算された距離値の差を再び計算する。
【００３１】
このようにして計算された値は、ガントリーステージのガントリー駆動方向に対して、マスター軸のホーミング処理用のセンサまたはインデックスの位置からの垂直方向の形状標準に基づいて、スレーブ軸のホーミング処理用のセンサまたはインデックスの位置がどの程度下がっているかを示す（以下、「直交位置オフセット」と称する）。さらに、このようにして計算された値を、出力ユニット（４３）を介してモータ（４４）に送信し、それによって直交性誤差に対する補正がもたらされる。
【００３２】
本発明によるホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差補正方法の手順は、図９に示される通りである。
【００３３】
上述の方法は以下のような公式で表される。
【００３４】
マスター軸のモータが、ホーミング処理センサまたはインデックスの位置へと移動し始める初期位置からの距離ＹＲは、次式で表される。
ＹＲ＝ＹＲ＿Ｓ−ＹＲ＿Ｅ      （１）
スレーブ軸のモータが、ホーミング処理センサまたはインデックスの位置へと移動し始める初期位置は、次式で表される。
ＹＬ＝ＹＬ＿Ｓ−ＹＬ＿Ｅ      （２）
これらの値によって計算される直交位置オフセットＹＯ（図５ｄに示されるような）は、次式で表される。
ＹＯ＝ＹＲ−ＹＬ      （３）
【００３５】
図６の左側に示されるような、直交位置オフセットを示すのに使用される符号については、マスター軸上のホーミング処理センサまたはエンコーダインデックスの位置が、スレーブ軸上のホーミング処理センサまたはエンコーダインデックスの位置よりも、ガントリー軸の駆動方向に対して負方向位置でより遠くに設定されているときは、負（−）の符号が使用され、マスター軸上のホーミング処理センサまたはエンコーダインデックスの位置が、スレーブ軸上のホーミング処理センサまたはエンコーダインデックスの位置よりも、ガントリー軸の駆動方向に対して正方向位置でより遠くに設定されているときは、正（＋）の符号が使用される。
【００３６】
直交位置オフセット値はガントリーステージの製造時の固有値となり、この値は、記録が記憶ユニットに記憶される時点で、または直交性誤差が測定されたときに、標準の直交座標値として参照される。
【００３７】
ホーミング処理のための直交性誤差補正の実施例
ガントリーステージのマスター軸およびスレーブ軸上におけるモータの位置は、設計公差ならびに処理および組立ての誤差により、ガントリー駆動方向の任意の位置で、図７ａに示されるように直交性が捻れた状態で配置される。
【００３８】
開始点に戻るときにそのような直交性誤差を補正するため、以下に示す２つの方法が本発明によって提案される。
【００３９】
第一の方法は、マスター軸およびスレーブ軸のホーミング処理が別々のやり方で個別に実施される方法である（同期制御またはコマンドに従う方法が利用されるときに適用可能）。
【００４０】
第二の方法は、マスター軸およびスレーブ軸のホーミング処理が同時に実施される方法であるクロスカップル型ガントリー（cross couple gantry）制御アルゴリズムが利用されるときに適用可能）。
【００４１】
第一の方法が使用されるとき、スレーブ軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、続いて、マスター軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する。
【００４２】
モータが負方向のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する。この時、マスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号を監視ユニットによってモニタし、信号が監視ユニットによって検出されると、センサの位置をセンサユニットによって測定し、記憶ユニットに記憶する。
【００４３】
上述したやり方で記憶されたセンサの位置へとモータを移動させた後、図７ｂに示されるように、駆動部はこの位置を開始点として設定する。
【００４４】
上述したように、マスター軸のホーミング処理を実施した後、次に同一の方法にしたがってスレーブ軸のホーミング処理を実施する。
【００４５】
例えば、マスター軸のサーボ増幅器を前実行状態で維持し、続いて、スレーブ軸のモータのみを低速で負方向（もしくは正方向）に駆動するのに使用し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する。
【００４６】
モータが負方向のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する。この時、スレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号を監視ユニットによってモニタし、信号が監視ユニットによって検出されると、センサの位置をセンサユニットによって測定し、記憶ユニットに記憶する。
【００４７】
予め測定された直交位置オフセット値を、スレーブ軸上の開始点として記憶されたセンサ位置に対する位置に設定した後、駆動部は、マスター軸およびスレーブ軸を個別の開始点位置へと送り、結果として、直交性誤差が最終的に補正される。さらに、スレーブ軸上の開始点位置ＹＬ＿Ｈｏｍｅは、次式のように計算される。
ＹＬ＿Ｈｏｍｅ＝ＹＬ＿Ｅ＋ＹＯ      （４）
ホーミング処理のためのガントリーステージ直交性誤差補正の直交位置オフセット値、マスター軸およびスレーブ軸を同時に駆動してホーミング処理を実施する第２の方法は、以下のように構成される。直交性補正における予備的な捻れの程度は、上述した直交位置オフセットで使用されるのと同じ測定方法にしたがって測定する。例えば、図７ａに示される状態では、マスター軸およびスレーブ軸の現在位置をそれぞれ記憶ユニットに記録し、続いて、マスター軸およびスレーブ軸のモータを駆動部によって低速で負方向（もしくは正方向）に同時に駆動し、負方向（もしくは正方向）のリミットセンサ位置を探索する。
【００４８】
モータが負方向のリミットセンサ位置に達すると、モータを停止させ、次に低速で正方向（もしくは負方向）に再び同時に駆動する。この時、マスター軸およびスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはエンコーダの第１のインデックス信号をそれぞれ監視ユニットによってモニタし、信号が監視ユニットによって検出されると、センサの位置をセンサユニットによって測定し、エンコーダ信号値として記憶ユニットに記憶する。
【００４９】
ガントリーが、駆動部によってマスター軸上のホーミング処理用のセンサまたはインデックス信号の検出位置へと駆動されると、図７ｂに示されるような状態が作られる。
【００５０】
スレーブ軸上のモータ位置を読み取った後、計算ユニットは、現在位置からスレーブ軸上のホーミング処理用のセンサまたはインデックス信号の検出位置までの距離ＹＬ_Ｄを計算する。
ＹＬ＿Ｄ＝ＹＬ＿Ｃ−ＹＬ＿Ｅ      （５）
直交性誤差ＹＥは、直交位置オフセット値ＹＯの標準に基づいて、式（５）で既に計算した差分値ＹＬ＿ＤおよびＹＯを使用し、次式のように計算される。
ＹＥ＝ＹＯ−ＹＬ＿Ｄ      （６）
【００５１】
補正信号を、上述したように計算された直交性誤差ＹＥの距離を含めて、駆動部を介してスレーブ軸上のモータに送った後、マスター軸およびスレーブ軸を、それらの開始点としての個別の現在位置で設定するか、あるいは、開始点を誤差距離によって補正されている位置で設定した後、マスター軸およびスレーブ軸をそれらの開始点位置に送り、それによって、直交性誤差補正のホーミング処理が完了する。
【００５２】
このプロセスで、ガントリーステージが、モーション・エンジニアリング・インコーポレイテッド（ＭＥＩ）製の専用の運動制御装置を使用することによって制御されるとき、上述した直交性誤差補正方法を修正しなければならない。ＭＥＩによって付与されるリアルタイム歪み誤差補正のガントリー制御アルゴリズムは、図８に示される通りである。このアルゴリズムを使用するガントリーステージホーミング処理を実施する際、スレーブ軸が直交性誤差補正のために−ＹＥだけ移動すると、マスター軸も内部ガントリー制御アルゴリズムによって−ＹＥだけ移動する。したがって、この場合の補正を実施する際、直交性誤差値が上記式（６）で計算した値の半分を補正するのに使用される場合、マスター軸は残りの半分を補正する。したがって、直交性誤差補正値は次式のように計算しなければならない。
ＹＥ＝（ＹＯ−ＹＬ＿Ｄ）／２      （７）
それにより、直交性誤差補正におけるホーミング処理が完了する。上述した本発明を詳細な実施例に基づいて説明してきたが、これらの実施例は本発明を制限することを意図するものではなく、例示の目的で使用される。結果として、本発明の分野から逸脱することなく、多種多様な変更、修正、または調整を上述の実施例に適用することが当業者には可能である。したがって、本発明の保護範囲は、本発明の分野の本質に含まれる変更、修正、または調整のすべての例を含むものと解釈すべきである。
【符号の説明】
【００５３】
４１  計算ユニット
４２  記憶ユニット
４３  出力ユニット
４４  モータ
４５  測定ユニット
４６  エンコーダ
４７  監視ユニット
４８  センサユニット
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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