(57)【要約】【課題】  多軸で構成される機械（ステージ）を制御する場合、機械パラメータ（重心位置、質量、慣性モーメント）がずれている軸ならびにそのずれ量を容易に把握することができ、その機械パラメータ（重心位置、質量、慣性モーメント）を補正して機械（ステージ）を正確に制御することができるステージ制御装置とその重心位置補正方法並びに機械パラメータ調整方法を提供する。【解決手段】  複数軸のうち、ある１軸の重心位置指令から他の１軸の重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性を用いて、前記ある１軸の重心位置ずれを調整または補正する手段２，３，１５を備えた。【選択図】図１
2008152603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御するステージ制御装置において、
複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令から他の１軸の前記重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性に基づいて、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する手段を備えたことを特徴とするステージ制御装置。
【請求項２】
絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御するステージ制御装置において、
複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令による他の１軸へ加わるモーメント力に応じた前記ステージの重心位置ずれの度合いに基づいて、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する手段を備えたことを特徴とするステージ制御装置。
【請求項３】
前記ステージ制御装置が、複数軸のうち、前記ある１軸の前記重心位置指令から前記他の１軸の前記重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性を生成して、その最大値を出力するボード線図生成部と、
前記最大値と設定されたしきい値との比較結果に基づいて前記ステージの重心位置ずれを判断して、重心位置ずれがある場合に重心位置補正量を算出して出力するゲイン特性比較部と、
前記重心位置補正量に基づいて前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する重心位置演算部と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のステージ制御装置。
【請求項４】
前記ステージ制御装置が、更に、前記ボード線図ゲイン特性を表示する手段を備え、
表示された前記ボード線図ゲイン特性からその最大値を抽出して、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正することを特徴とする請求項１または２に記載のステージ制御装置。
【請求項５】
前記ステージ制御装置が、前記ある１軸の前記重心位置指令と前記他の１軸の前記重心位置偏差とを出力し、
前記ボード線図生成部の代わりに、前記ある１軸の前記重心位置指令と前記他の１軸の前記重心位置偏差とから、前記ボード線図ゲイン特性を生成および表示する手段を備え、
生成および表示された前記ボード線図ゲイン特性から前記最大値を抽出して、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正することを特徴とする請求項３に記載のステージ制御装置。
【請求項６】
前記ゲイン特性比較部が、前記ステージの重心位置ずれがある場合、前記ある１軸の正または負方向の前記重心位置補正量を算出し、前記重心位置補正量に基づいて算出した新たなボード線図ゲイン特性の最大値を今回値として、前記今回値と前回値または前記設定されたしきい値との比較結果に基づいて、次回の重心位置補正量の補正方向とその量を決定することを特徴とする請求項３に記載のステージ制御装置。
【請求項７】
絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御するステージ制御装置の重心位置補正方法において、
複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令から他の１軸の前記重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性を生成し、
前記ボード線図ゲイン特性を用いて、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する処理をすることを特徴とするステージ制御装置の重心位置補正方法。
【請求項８】
絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御するステージ制御装置の重心位置補正方法において、
複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令による他の１軸へのモーメント力に応じた前記ステージの重心位置ずれの度合いに基づいて、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する処理をすることを特徴とするステージ制御装置の重心位置補正方法。
【請求項９】
前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する処理は、複数軸のうち、前記ある１軸の前記重心位置指令から前記他の１軸の前記重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性を生成してその最大値を出力する、ボード線図ゲイン特性生成処理をし、
前記最大値と設定されたしきい値との比較結果に基づいて前記ステージの重心位置ずれを判断する、重心位置ずれ判断処理をし、
重心位置ずれがある場合に重心位置補正量を算出して出力する、重心位置補正処理をし、
前記重心位置補正量に基づいて前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する、ことを特徴とする請求項７または８に記載のステージ制御装置の重心位置補正方法。
【請求項１０】
前記ステージの重心位置ずれがある場合、前記ある１軸の正または負方向の前記重心位置補正量を算出し、
前記重心位置補正量に基づいて算出した新たなボード線図ゲイン特性の最大値を今回値として、前記今回値と前回値または前記設定されたしきい値との比較結果に基づいて、次回の重心位置補正量の補正方向とその量を決定する、ことを特徴とする請求項９に記載のステージ制御装置の重心位置補正方法。
【請求項１１】
絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御し、かつ、前記ステージの質量、慣性モーメント、重心位置である機械パラメータを調整するステージ制御装置において、
前記ステージのＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向の前記重心位置偏差に基づいて前記質量または前記慣性モーメントを調整する、または、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令を与えた際の他の１軸の前記重心位置偏差に基づいて前記重心位置を調整する、手段を備えたことを特徴とするステージ制御装置。
【請求項１２】
絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御し、かつ、前記ステージの質量、慣性モーメント、重心位置である機械パラメータを調整するステージ制御装置において、
前記ステージのＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向の前記重心位置偏差に基づいて前記質量または前記慣性モーメントを調整する、または、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令による他の１軸へ加わるモーメント力に応じた前記重心位置ずれの度合いに基づいて前記重心位置を調整する、手段を備えたことを特徴とするステージ制御装置。
【請求項１３】
前記指令生成部が、前記質量または前記慣性モーメントを調整する場合、停止指令を発生し、
前記重心位置を調整する場合、単軸または複数軸のステップ指令を発生することを特徴とする請求項１１または１２に記載のステージ制御装置。
【請求項１４】
前記ステージ制御装置が、前記Ｚ方向の前記重心位置偏差の今回値と前回値との比較結果に基づいて前記質量または前記慣性モーメントのずれを判断する、または、前記他の１軸の前記重心位置偏差の今回値と前回値との比較結果に基づいて前記重心位置のずれを判断する、前記重心位置偏差比較部と、
前記機械パラメータの各数値を、前記重心位置偏差比較部の判断結果に基づいて増減させる機械パラメータ調整部と、
前記重心位置偏差比較部の判断結果に基づいて前記重心位置を調整する重心位置演算部と、を備えたことを特徴とする請求項１１または１２に記載のステージ制御装置。
【請求項１５】
絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御し、かつ、前記ステージの質量、慣性モーメント、重心位置である機械パラメータを調整するステージ制御装置の機械パラメータ調整方法において、
前記ステージのＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向の前記重心位置偏差に基づいて前記質量または前記慣性モーメントを調整する処理、または、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令を与えた際の他の１軸の前記重心位置偏差に基づいて前記重心位置を調整する処理、をすることを特徴とするステージ制御装置の機械パラメータ調整方法。
【請求項１６】
絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御し、かつ、前記ステージの質量、慣性モーメント、重心位置である機械パラメータを調整するステージ制御装置の機械パラメータ調整方法において、
前記ステージのＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向の前記重心位置偏差に基づいて前記質量または前記慣性モーメントを調整する処理、または、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令による他の１軸へ加わるモーメント力に応じた前記重心位置ずれの度合いに基づいて前記重心位置を調整する処理、をすることを特徴とするステージ制御装置の機械パラメータ調整方法。
【請求項１７】
前記質量または前記慣性モーメントを調整する処理の場合、停止指令を発生し、
前記重心位置を調整する処理の場合、単軸または複数軸のステップ指令を発生することを特徴とする請求項１５または１６に記載のステージ制御装置の機械パラメータ調整方法。
【請求項１８】
前記質量または前記慣性モーメントを調整する処理は、前記Ｚ方向の前記重心位置偏差の今回値と前回値との比較結果に基づいて前記質量または前記慣性モーメントのずれを判断し、その判断結果に基づいて前記質量または前記慣性モーメントの各数値を、増減させて前記質量または前記慣性モーメントを調整する、ことを特徴とする請求項１５または１６に記載のステージ制御装置の重心位置補正方法。
【請求項１９】
前記重心位置を調整する処理は、前記他の１軸の前記重心位置偏差の今回値と前回値との比較結果に基づいて前記重心位置のずれを判断し、その判断結果に基づいて前記重心位置の数値を、増減させて前記重心位置を調整する、ことを特徴とする請求項１５または１６に記載のステージ制御装置の重心位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸で構成された機械（ステージ）の制御装置において、特に機械パラメータ（重心位置、質量、慣性モーメント）のずれを調整するステージ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多軸で構成される機械（ステージ）を制御する場合、一般的に、モータおよび負荷を含む制御対象をモデル化し、その重心位置を制御して多軸で構成される機械（ステージ）を正確に制御しなければならない。この場合、機械（ステージ）に取付けた外部センサ情報や位置検出器を有するモータの位置情報等に基づいて重心位置を計算している。
第１の従来技術は、リニアモータを備えたステージの制御装置および制御方法に関し、リニアモータの振動のメカニズムを忠実に再現し、振動成分を除去するモデル補償器によるリニアモータの制御装置および制御方法を提供している（例えば、特許文献１参照）。
また、第２の従来技術は、リニアモータを備えたステージの制御装置および制御方法に関し、リニアモータの運転には一般的に回転振動（ヨーイング、ピッチング、ローリング）を伴い、速度・位置の精度を保つことが難しいため、リニアモータの推力の変化に連続して対応できる制振制御手段を備えて、ハイゲイン化された高速で高精度の駆動が行なえる制御装置および制御方法を提供している（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１６５４７４号公報（第４−５頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−１３６７６７号公報（第５−９頁、図１）
【０００３】
図１４は第１の従来技術のリニアモータ振動補償モデルのブロック図である。図において、可動体と被可動体との相対位置または相対速度を、位置または速度の検出器によって検出し、前記可動体の位置または速度を制御するリニアモータの制御方法において、可動体に加えられる推力１０２を入力値とし、可動体の重心位置１０６を出力値とする重心位置伝達関数１０３と重心まわりの可動体の回転によって検出器で検出される変位１０８を出力とする回転量伝達関数１０４により、可動体重心位置１０６、可動体の回転によって検出器で検出される変位１０８、および前記可動体重心位置１０６と前記可動体の回転による変位１０８の和を演算した相対位置１０７を出力とするリニアモータ振動モデル１０１を構成し、リニアモータ振動モデル１０１の出力である前記相対位置１０７の振動を抑制する振動補償器１０５を配したリニアモータ振動補償モデル１００で定義した補償器を構成している。
【０００４】
また、図１５は第２の従来技術のリニアモータの制御を行なう電気的回路の構成を示すブロック図である。図において、リニアモータの可動部２０５の重心点における位置および速度の情報２１４を、位置もしくは速度センサ２０６の情報２１４と速度制御器２０３ から出力された信号（推力指令値２１２）より推定する推定手段（オブザーバ２０７）を有し、この推定手段２０７から得られた位置および速度の推定情報２１５、２１６をそれぞれの制御器２０１、２０３へフィードバックすることで、位置および速度制御を行うようにしている。
このように、第１または第２の従来技術は、１軸（単軸）で構成されるステージを制御する上で、図１４におけるリニアモータ振動補償モデル１００や図１５におけるオブザーバ２０７を備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１または第２の従来技術は、１軸（単軸）で構成されるステージを制御する上での制御装置および方法であり、多軸で構成される機械（ステージ）を制御する場合、軸間の干渉が存在するため、従来技術を適用することができないという問題があった。多軸で構成される機械（ステージ）は、例えば、単なる１軸の搬送ではない検査装置等の精密な可動（ＸＹ軸、ＸＹＺ軸等）が必要とされる用途に適用されるものである。また、単に、１軸（単軸）で構成されるステージを制御する上での制御装置および方法を多軸へ展開させようとした場合、計算手段が複雑化し計算量が膨大となるという問題もあった。
また、多軸で構成される機械（ステージ）を制御する場合は、機械（ステージ）に取付けた外部センサ情報や位置検出器を有するモータの位置情報等に基づいて重心位置を計算しており、重心位置がずれた場合の補正手段を持たないため、重心位置がずれた場合、軸間の干渉が生じ、多軸で構成される機械（ステージ）を正確に制御できないという問題があった。また、軸間の干渉により、振動が発生して多軸で構成される精密な機械（ステージ）の破損や機械的歪み等が発生するという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、多軸で構成される機械（ステージ）を制御する場合、機械パラメータ（重心位置、質量、慣性モーメント）がずれている軸ならびにそのずれ量を容易に把握することができ、その機械パラメータ（重心位置、質量、慣性モーメント）を補正して機械（ステージ）を正確に制御することができるステージ制御装置とその重心位置補正方法並びに機械パラメータ調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御するステージ制御装置において、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令から他の１軸の前記重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性に基づいて、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する手段を備えたものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御するステージ制御装置において、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令による他の１軸へ加わるモーメント力に応じた前記ステージの重心位置ずれの度合いに基づいて、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する手段を備えたものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明における前記ステージ制御装置が、複数軸のうち、前記ある１軸の前記重心位置指令から前記他の１軸の前記重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性を生成して、その最大値を出力するボード線図生成部と、前記最大値と設定されたしきい値との比較結果に基づいて前記ステージの重心位置ずれを判断して、重心位置ずれがある場合に重心位置補正量を算出して出力するゲイン特性比較部と、前記重心位置補正量に基づいて前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する重心位置演算部と、を備えたものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載の発明における前記ステージ制御装置が、更に、前記ボード線図ゲイン特性を表示する手段を備え、表示された前記ボード線図ゲイン特性からその最大値を抽出して、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正するものである。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３記載の発明における前記ステージ制御装置が、前記ある１軸の前記重心位置指令と前記他の１軸の前記重心位置偏差とを出力し、前記ボード線図生成部の代わりに、前記ある１軸の前記重心位置指令と前記他の１軸の前記重心位置偏差とから、前記ボード線図ゲイン特性を生成および表示する手段を備え、生成および表示された前記ボード線図ゲイン特性から前記最大値を抽出して、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正するものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項３記載の発明における前記ゲイン特性比較部が、前記ステージの重心位置ずれがある場合、前記ある１軸の正または負方向の前記重心位置補正量を算出し、前記重心位置補正量に基づいて算出した新たなボード線図ゲイン特性の最大値を今回値として、前記今回値と前回値または前記設定されたしきい値との比較結果に基づいて、次回の重心位置補正量の補正方向とその量を決定するものである。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御するステージ制御装置の重心位置補正方法において、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令から他の１軸の前記重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性を生成し、前記ボード線図ゲイン特性を用いて、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する処理をするのである。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御するステージ制御装置の重心位置補正方法において、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令による他の１軸へのモーメント力に応じた前記ステージの重心位置ずれの度合いに基づいて、前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する処理をするのである。
【００１２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７または８記載の発明における前記ステージの重心位置ずれを調整または補正する処理は、複数軸のうち、前記ある１軸の前記重心位置指令から前記他の１軸の前記重心位置偏差までのボード線図ゲイン特性を生成してその最大値を出力する、ボード線図ゲイン特性生成処理をし、前記最大値と設定されたしきい値との比較結果に基づいて前記ステージの重心位置ずれを判断する、重心位置ずれ判断処理をし、重心位置ずれがある場合に重心位置補正量を算出して出力する、重心位置補正処理をし、前記重心位置補正量に基づいて前記ステージの重心位置ずれを調整または補正するのである。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の発明における前記ステージの重心位置ずれがある場合、前記ある１軸の正または負方向の前記重心位置補正量を算出し、前記重心位置補正量に基づいて算出した新たなボード線図ゲイン特性の最大値を今回値として、前記今回値と前回値または前記設定されたしきい値との比較結果に基づいて、次回の重心位置補正量の補正方向とその量を決定するのである。
【００１３】
請求項１１に記載の発明は、絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御し、かつ、前記ステージの質量、慣性モーメント、重心位置である機械パラメータを調整するステージ制御装置において、前記ステージのＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向の前記重心位置偏差に基づいて前記質量または前記慣性モーメントを調整する、または、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令を与えた際の他の１軸の前記重心位置偏差に基づいて前記重心位置を調整する、手段を備えたものである。
【００１４】
請求項１２に記載の発明は、絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御し、かつ、前記ステージの質量、慣性モーメント、重心位置である機械パラメータを調整するステージ制御装置において、前記ステージのＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向の前記重心位置偏差に基づいて前記質量または前記慣性モーメントを調整する、または、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令による他の１軸へ加わるモーメント力に応じた前記重心位置ずれの度合いに基づいて前記重心位置を調整する、手段を備えたものである。
【００１５】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２記載の発明における前記指令生成部が、前記質量または前記慣性モーメントを調整する場合、停止指令を発生し、前記重心位置を調整する場合、単軸または複数軸のステップ指令を発生するものである。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１または１２記載の発明における前記ステージ制御装置が、前記Ｚ方向の前記重心位置偏差の今回値と前回値との比較結果に基づいて前記質量または前記慣性モーメントのずれを判断する、または、前記他の１軸の前記重心位置偏差の今回値と前回値との比較結果に基づいて前記重心位置のずれを判断する、前記重心位置偏差比較部と、前記機械パラメータの各数値を、前記重心位置偏差比較部の判断結果に基づいて増減させる機械パラメータ調整部と、前記重心位置偏差比較部の判断結果に基づいて前記重心位置を調整する重心位置演算部と、を備えたものである。
【００１６】
請求項１５に記載の発明は、絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御し、かつ、前記ステージの質量、慣性モーメント、重心位置である機械パラメータを調整するステージ制御装置の機械パラメータ調整方法において、前記ステージのＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向の前記重心位置偏差に基づいて前記質量または前記慣性モーメントを調整する処理、または、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令を与えた際の他の１軸の前記重心位置偏差に基づいて前記重心位置を調整する処理、をするのである。
【００１７】
請求項１６に記載の発明は、絶対座標における位置指令を生成して出力する指令生成部と、前記位置指令を機械的原点からみた重心位置指令に座標変換する重心位置指令演算部とを備え、センサの出力信号に基づいたステージの重心位置と前記重心位置指令との差である重心位置偏差に基づいてモータを駆動して、複数の前記モータを有する複数軸構成のステージを制御し、かつ、前記ステージの質量、慣性モーメント、重心位置である機械パラメータを調整するステージ制御装置の機械パラメータ調整方法において、前記ステージのＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向の前記重心位置偏差に基づいて前記質量または前記慣性モーメントを調整する処理、または、複数軸のうち、ある１軸の前記重心位置指令による他の１軸へ加わるモーメント力に応じた前記重心位置ずれの度合いに基づいて前記重心位置を調整する処理、をするのである。
【００１８】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１５または１６記載の発明における前記質量または前記慣性モーメントを調整する処理の場合、停止指令を発生し、前記重心位置を調整する処理の場合、単軸または複数軸のステップ指令を発生するのである。
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１５または１６記載の発明における前記質量または前記慣性モーメントを調整する処理は、前記Ｚ方向の前記重心位置偏差の今回値と前回値との比較結果に基づいて前記質量または前記慣性モーメントのずれを判断し、その判断結果に基づいて前記質量または前記慣性モーメントの各数値を、増減させて前記質量または前記慣性モーメントを調整するのである。
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１５または１６記載の発明における前記重心位置を調整する処理は、前記他の１軸の前記重心位置偏差の今回値と前回値との比較結果に基づいて前記重心位置のずれを判断し、その判断結果に基づいて前記重心位置の数値を、増減させて前記重心位置を調整するのである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１乃至３、または、６乃至１０に記載の発明によると、ステージの重心位置がずれている軸ならびにそのずれ量を容易に把握することができ、また、容易に確実にステージの重心位置を調整または補正でき、調整または補正の精度も高めることができる。
また、ステージの重心位置を調整または補正するので、多軸で構成される機械（ステージ）を制御する場合、軸間の干渉が生じず、多軸で構成される機械（ステージ）を正確に制御でき、軸間の干渉による振動が発生して多軸で構成される精密な機械（ステージ）の破損や機械的歪み等が発生することもない。
また、単なる１軸の搬送ではない検査装置等の精密な可動（ＸＹ軸、ＸＹＺ軸等）が必要とされる用途にも適用することができ、ステージ制御装置の汎用性を高めることができる。
請求項４または５記載の発明によると、ステージの重心位置ずれ度合いを目視確認でき、更に容易に、より確実にステージの重心位置を調整または補正できる。また、調整または補正の精度も更に高めることができる。
請求項１１乃至１９に記載の発明によると、ステージの機械パラメータ（重心位置、質量、慣性モーメント）がずれている軸ならびにそのずれ量を容易に把握することができ、また、容易に確実にステージの機械パラメータ（重心位置、質量、慣性モーメント）を調整でき、調整の精度も高めることができる。
また、ステージの機械パラメータ（重心位置、質量、慣性モーメント）を調整するので、多軸で構成される機械（ステージ）を制御する場合、軸間の干渉が生じず、多軸で構成される機械（ステージ）を正確に制御でき、軸間の干渉による振動が発生して多軸で構成される精密な機械（ステージ）の破損や機械的歪み等が発生することもない。
また、単なる１軸の搬送ではない検査装置等の精密な可動（ＸＹ軸、ＸＹＺ軸等）が必要とされる用途にも適用することができ、ステージ制御装置の汎用性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明のステージ制御装置の構成を示すブロック図である。図において、１はステージ制御装置、２はボード線図生成部、３はゲイン特性比較部、４は指令生成部、５は重心位置指令演算部、１１は位置制御部、１２は速度制御部、１３はモータ推力指令演算部、１４は電流制御部、１５は重心位置演算部、１６は微分器である。また、２０は制御対象であり、モータ２１、センサ２２、負荷２３で構成される。また、Ｐｒｅｆは機械的原点からみた重心位置指令、Ｐｆｂは重心位置演算部１５で生成した重心位置、Ｐｒｅｓは重心位置指令Ｐｒｅｆから重心位置Ｐｆｂを差し引いた重心位置偏差、Ｖｒｅｆは重心速度指令、Ｖｆｂは重心位置Ｐｆｂを微分して得た重心速度、ＦＧｒｅｆは重心位置の推力指令、Ｆｒｅｆは多軸構成における各モータの推力指令である。
本発明が従来技術と異なる部分は、ボード線図生成部２とゲイン特性比較部３を新たに備えた部分であり、重心位置演算部１５が重心位置ずれを調整または補正される重心位置を算出する部分である。
【００２２】
指令生成部４は、絶対座標における位置指令を生成して出力する。
重心位置指令演算部５は、絶対座標系の位置指令を機械的原点からみた重心位置指令Ｐｒｅｆに座標変換する。
位置制御部１１は、重心位置指令Ｐｒｅｆと重心位置Ｐｆｂとを入力して重心速度指令Ｖｒｅｆを出力する。なお、位置制御部１１は、通常、比例制御または比例積分制御を行なう。速度制御部１２は、重心速度指令Ｖｒｅｆと重心速度Ｖｆｂとを入力して重心位置の推力指令ＦＧｒｅｆを出力する。なお、速度制御部１２は、通常、比例制御または比例積分制御を行なう。
【００２３】
ボード線図生成部２は、重心位置指令Ｐｒｅｆと重心位置偏差Ｐｒｅｓとを入力してボード線図を生成し、そのボード線図ゲイン特性の最大値を出力する。ここで、ボード線図は、重心位置指令Ｐｒｅｆから重心位置偏差Ｐｒｅｓまでの伝達関数を表すものであり、例えば、ある軸の重心位置指令Ｐｒｅｆと他の軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓとから生成されるボード線図の場合、ある軸の重心位置がずれているとその影響は他の軸におよび、その影響度合がボード線図ゲイン特性の最大値に表れる。すなわち、ある軸の重心位置のずれの影響度合が大きければ大きいほど、ボード線図ゲイン特性の最大値は大きくなる。
【００２４】
また、ボード線図生成部２は、ステージ制御装置１の内部機能の１つとして有し、重心位置指令Ｐｒｅｆから重心位置偏差Ｐｒｅｓまでの伝達関数（ボード線図）を求め、ステージ制御装置１の内部変数としてボード線図ゲイン特性の最大値を抽出することができる。
あるいは、ボード線図生成部２は、ステージ制御装置１の内部機能の１つとして有し、重心位置指令Ｐｒｅｆから重心位置偏差Ｐｒｅｓまでの伝達関数（ボード線図）を求め、その伝達関数（ボード線図）を表示する手段をステージ制御装置１に更に備え、作業者または調整者が表示された伝達関数（ボード線図）からボード線図ゲイン特性の最大値を抽出することもできる。
あるいは、ボード線図生成部２は、ステージ制御装置１の内部機能の１つの代わりとなる、サーボアナライザ等の伝達関数（ボード線図）が得られ表示する測定器であってもよい。すなわち、ステージ制御装置１から重心位置指令Ｐｒｅｆと重心位置偏差Ｐｒｅｓを出力して測定器に入力し、伝達関数（ボード線図）を表示させ、作業者または調整者が表示された伝達関数（ボード線図）からボード線図ゲイン特性の最大値を抽出することもできる。
【００２５】
ゲイン特性比較部３は、ボード線図ゲイン特性の最大値と予め設定されたしきい値とを比較し、重心位置指令Ｐｒｅｆを与えた軸の重心位置がずれているかどうかを判断する。ボード線図ゲイン特性の最大値が予め設定されたしきい値を超えている場合、重心位置指令Ｐｒｅｆを与えた軸の重心位置がずれていると判断し、その重心位置を補正し、重心位置補正量を算出して出力する。一方、ボード線図ゲイン特性の最大値が予め設定されたしきい値を超えていない場合、重心位置指令Ｐｒｅｆを与えた軸の重心位置がずれていないと判断し、その重心位置は補正しない。なお、重心位置補正量の算出は、後述するステージの重心位置の調整において説明する。
【００２６】
モータ推力指令演算部１３は、重心位置の推力指令ＦＧｒｅｆを各モータの推力指令Ｆｒｅｆに変換する。すなわち、重心位置の推力指令を、多軸構成における各軸に分解し、各軸の推力指令として出力するのである。
電流制御部１４は、モータ推力指令Ｆｒｅｆを電流指令値に変換し、電流指令値および電流検出値に基づいてスイッチング素子（図示しない）等を駆動し、制御対象２０を構成するモータ２１に電力を供給する。
重心位置演算部１５は、センサ２２の情報と前述したゲイン特性比較部３からの重心位置補正量とから重心位置Ｐｆｂを演算して出力する。ここで、センサ２２はステージに取付けられた重心位置算出のための外部センサや、ステージに取付けられたモータに備わる位置検出器等を指す。ゲイン特性比較部３における重心位置の補正が行なわれない場合は、センサ２２の情報のみで重心位置Ｐｆｂを演算して出力する。
なお、重心位置Ｐｆｂの算出は、後述するステージの重心位置の調整において説明する。
【００２７】
図２は、本発明のステージ制御装置で駆動するステージの構成概略図である。図において、３０はステージ、３１〜３６はモータ１〜６であり、ステージ３０はモータ３１〜３６の６軸を備えた例である。本発明のステージ制御装置は、ステージ３０の重心位置Ｇ（０，０，０）を中心に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ軸、θｙ軸、θｚ軸の計６軸を制御するのである。Ｇ’(Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’)は、重心位置Ｇ（０，０，０）がＸ’，Ｙ’，Ｚ’だけずれたときの重心位置座標を示す。また、モータ３１〜３６に記載された矢印の方向は、そのモータが発生する推力方向を示しており、例えば、Ｘ軸方向に推力を発生するモータ３５，３６、Ｙ軸方向に推力を発生するモータ３４、Ｚ軸方向に推力を発生するモータ３１〜３３である。
【００２８】
図２におけるステージ３０の重心位置の調整（重心位置補正量および重心位置Ｐｆｂの算出を含む）は次の要領で行なう。
図３は、本発明のステージ制御装置における重心位置の調整手順を示すフローチャートである。
（ステップ１：Ｓ１）
指令生成部４がステージ３０を所望の移動（駆動）をさせるべく、絶対座標における位置指令を生成し、重心位置指令演算部５が機械的原点からみた重心位置指令Ｐｒｅｆに座標変換し、前述のように多軸構成における各モータの推力指令Ｆｒｅｆで各モータを駆動させ、ボード線図生成部２が各軸のボード線図を作成し、ステップ２に進む。
なお、ボード線図は後述する具体的な事例に示すように、Ｘ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｙ軸またはθｚ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図、Ｙ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｘ軸またはθｚ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図、Ｚ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｘ軸またはθｙ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図等である。
（ステップ２：Ｓ２）
ゲイン特性比較部３が、各軸のボード線図ゲイン特性の最大値と予め設定されたしきい値とを比較し、しきい値を越えていれば、重心位置がずれていると判断してステップ３に、ずれている軸がなければ調整を終了する。
ここでの各軸のボード線図ゲイン特性の最大値は、初期状態での重心位置ずれ値であり、後述する調整の過程で用いるため、初期値として格納しておく。
なお、しきい値は、モータおよび負荷を含む制御対象をモデル化して重心位置にずれがないボード線図ゲイン特性をシミュレーション等で予め算出しておき、これに基づいて決定してもよく、また、後述する調整の過程で、作成した各軸のボード線図ゲイン特性の最大値が最小となるような目安をしきい値としてもよい。
【００２９】
（ステップ３：Ｓ３）
ゲイン特性比較部３が、作成した各軸のボード線図ゲイン特性の最大値から、重心位置がずれている軸の正方向の重心位置補正量を算出し、ステップ４に進む。
なお、重心位置補正量は、モータおよび負荷を含む制御対象をモデル化して重心位置にずれがある（例えば、０．１ｍｍずれた場合、１ｍｍずれた場合、１０ｍｍずれた場合等）ボード線図ゲイン特性をシミュレーション等で予め算出しておき、これに基づいて算出してもよく、また、作成した各軸のボード線図ゲイン特性の最大値としきい値との格差を目安として算出してもよい。
（ステップ４：Ｓ４）
重心位置演算部１５が、センサ２２の情報と前述したゲイン特性比較部３からの重心位置補正量とから重心位置Ｐｆｂを演算して重心位置を補正し、再度、ボード線図生成部２が各軸のボード線図を作成し、ステップ５に進む。
なお、ここで再度ボード線図を作成する際は、ステップ１と同じ位置指令でステージ３０を駆動させる。
【００３０】
（ステップ５：Ｓ５）
ゲイン特性比較部３が、再度作成した各軸のボード線図ゲイン特性の最大値（今回値）と前回値とを比較し、今回値が小さい場合ステップ６に、今回値が大きい場合ステップ８に進む。
（ステップ６：Ｓ６）
ゲイン特性比較部３が、再度作成した各軸のボード線図ゲイン特性の最大値（今回値）と予め設定されたしきい値とを比較し、今回値が大きい場合ステップ７に、今回値が小さい場合調整を終了する。
（ステップ７：Ｓ７）
ゲイン特性比較部３が、重心位置の前回と同方向の重心位置補正量を増加し、ステップ４移行の処理を繰り返す。
【００３１】
（ステップ８：Ｓ８）
ゲイン特性比較部３が、重心位置の前回と同方向の重心位置補正量を減少し、ステップ９に進む。
（ステップ９：Ｓ９）
重心位置演算部１５が、センサ２２の情報と前述したゲイン特性比較部３からの重心位置補正量とから重心位置Ｐｆｂを演算して重心位置を補正し、再度、ボード線図生成部２が各軸のボード線図を作成し、ステップ１０に進む。
（ステップ１０：Ｓ１０）
ゲイン特性比較部３が、再度作成した各軸のボード線図ゲイン特性の最大値とステップ２で格納しておいた初期値とを比較し、今回値が大きい場合ステップ１１に、今回値が小さい場合ステップ５移行の処理を繰り返す。
（ステップ１１：Ｓ１１）
ゲイン特性比較部３が、重心位置がずれている軸の補正方向を正方向から負方向へ変更し、ステップ４移行の処理を繰り返す。
【００３２】
ここで、ステップ１から１１までの一連の処理において、ゲイン特性比較部３が、重心位置補正量の補正方向を正方向から始めた例を示したが、負方向から始めてもよい。
また、ステップ１から１１までの一連の処理を、自動的に進めて重心位置の調整することも可能である。
【００３３】
以下、図２におけるステージ３０の重心位置の調整について、具体的な事例を説明する。
先ず、ステージ３０の重心位置がＹ軸方向にずれていた場合を考える。
この場合、Ｘ軸方向に推力を加えたとしてもθｚ軸方向にモーメント力が加わるため、Ｘ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｚ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図を生成すると、そのボード線図ゲイン特性の最大値から重心位置のずれ度合が分かり、前述の調整要領にしたがって、重心位置をＹ軸方向に正負可変させ調整することにより、重心位置のずれを補正することができる。
図４は、重心位置がＹ軸方向にずれていた場合のＸ軸からθｚ軸までのボード線図である。図において、重心位置のＹ軸方向のずれ量が０．１ｍｍ，１ｍｍ，１０ｍｍと増加すると、ボード線図ゲイン特性の最大値が大きくなっていることが分かる。ここでは、例えば、ゲイン−１００ｄＢ以下となるように重心位置をＹ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
【００３４】
また同様の場合（ステージ３０の重心位置がＹ軸方向にずれていた場合）、Ｚ軸方向に推力を加えたとしてもθｘ軸方向にモーメント力が加わるため、Ｚ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｘ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図を生成すると、そのボード線図ゲイン特性の最大値から重心位置のずれ度合が分かり、前述の調整要領にしたがって、重心位置をＹ軸方向に正負可変させ調整することにより、重心位置のずれを補正することができる。
図５は、重心位置がＹ軸方向にずれていた場合のＺ軸からθｘ軸までのボード線図である。図において、重心位置のＹ軸方向のずれ量が０．１ｍｍ，１ｍｍ，１０ｍｍと増加すると、ボード線図ゲイン特性の最大値が大きくなっていることが分かる。ここでも、例えば、ゲイン−１００ｄＢ以下となるように重心位置をＹ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
【００３５】
次に、ステージ３０の重心位置がＸ軸方向にずれていた場合を考える。
この場合、Ｚ軸方向に推力を加えたとしてもθｙ軸方向にモーメント力が加わるため、Ｚ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｙ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図を生成すると、そのボード線図ゲイン特性の最大値から重心位置のずれ度合が分かり、前述の調整要領にしたがって、重心位置をＸ軸方向に正負可変させ調整することにより、重心位置のずれを補正することができる。
図６は、重心位置がＸ軸方向にずれていた場合のＺ軸からθｙ軸までのボード線図である。図において、重心位置のＸ軸方向のずれ量が０．１ｍｍ，１ｍｍ，１０ｍｍと増加すると、ボード線図ゲイン特性の最大値が大きくなっていることが分かる。ここでは、例えば、ゲイン−５０ｄＢ以下となるように重心位置をＸ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
【００３６】
また同様の場合（ステージ３０の重心位置がＸ軸方向にずれていた場合）、Ｙ軸方向に推力を加えたとしてもθｚ軸方向にモーメント力が加わるため、Ｙ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｚ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図を生成すると、そのボード線図ゲイン特性の最大値から重心位置のずれ度合が分かり、前述の調整要領にしたがって、重心位置をＸ軸方向に正負可変させ調整することにより、重心位置のずれを補正することができる。
図７は、重心位置がＸ軸方向にずれていた場合のＹ軸からθｚ軸までのボード線図である。図において、重心位置のＸ軸方向のずれ量が０．１ｍｍ，１ｍｍ，１０ｍｍと増加すると、ボード線図ゲイン特性の最大値が大きくなっていることが分かる。ここでは、例えば、ゲイン−４０ｄＢ以下となるように重心位置をＸ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
【００３７】
次に、ステージ３０の重心位置がＺ軸方向にずれていた場合を考える。
この場合、Ｘ軸方向に推力を加えたとしてもθｙ軸方向にモーメント力が加わるため、Ｘ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｙ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図を生成すると、そのボード線図ゲイン特性の最大値から重心位置のずれ度合が分かり、前述の調整要領にしたがって、重心位置をＺ軸方向に正負可変させ調整することにより、重心位置のずれを補正することができる。
図８は、重心位置がＺ軸方向にずれていた場合のＸ軸からθｙ軸までのボード線図である。図において、重心位置のＺ軸方向のずれ量が０．１ｍｍ，１ｍｍ，１０ｍｍと増加すると、ボード線図ゲイン特性の最大値が大きくなっていることが分かる。ここでは、例えば、ゲイン−４０ｄＢ以下となるように重心位置をＺ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
【００３８】
また同様の場合（ステージ３０の重心位置がＺ軸方向にずれていた場合）、Ｙ軸方向に推力を加えたとしてもθｘ軸方向にモーメント力が加わるため、Ｙ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｘ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまでのボード線図を生成すると、そのボード線図ゲイン特性の最大値から重心位置のずれ度合が分かり、前述の調整要領にしたがって、重心位置をＺ軸方向に正負可変させ調整することにより、重心位置のずれを補正することができる。
図９は、重心位置がＺ軸方向にずれていた場合のＹ軸からθｘ軸までのボード線図である。図において、重心位置のＺ軸方向のずれ量が０．１ｍｍ，１ｍｍ，１０ｍｍと増加すると、ボード線図ゲイン特性の最大値が大きくなっていることが分かる。ここでは、例えば、ゲイン−４０ｄＢ以下となるように重心位置をＺ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
【００３９】
実施例１の具体的な調整事例は、次の（ア）から（ウ）に整理できる。
（ア）ステージ３０の重心位置がＹ軸方向にずれていた場合、Ｘ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｚ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまで、または、Ｚ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｘ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまで、のボード線図ゲイン特性の最大値からＹ軸方向の重心位置のずれ度合が分かり、重心位置をＹ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
（イ）ステージ３０の重心位置がＸ軸方向にずれていた場合、Ｚ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｙ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまで、または、Ｙ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｚ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまで、のボード線図ゲイン特性の最大値からＸ軸方向の重心位置のずれ度合が分かり、重心位置をＸ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
（ウ）ステージ３０の重心位置がＺ軸方向にずれていた場合、Ｘ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｙ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまで、または、Ｙ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆからθｘ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓまで、のボード線図ゲイン特性の最大値からＺ軸方向の重心位置のずれ度合が分かり、重心位置をＺ軸方向に正負可変させ調整すればよい。
【００４０】
なお、実施例１では、ステージ３０がモータ３１〜３６の６軸を備えた例を示したが、少なくともＸＹＺ軸に推力を発生する少なくとも３軸のモータを備えれば、本発明のステージ制御装置は、ステージ３０の重心位置Ｇ（０，０，０）を中心に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ軸、θｙ軸、θｚ軸の計６軸を制御でき、具体的な調整事例のように重心位置を補正することができる。
【実施例２】
【００４１】
図１０は、本発明の他のステージ制御装置の構成を示すブロック図である。図において、図１の構成と異なる部分は、図１におけるボード線図生成部２とゲイン特性比較部３の代わりに、メモリ６と重心位置偏差比較部７と機械パラメータ調整部８とを備えた点である。また、図１と同一符号を付した構成は同一のものであるため、詳細の説明を省略する。
【００４２】
メモリ６は、重心位置偏差Ｐｒｅｓを保存するものであり、後述する機械パラメータ(重心位置、質量、慣性モーメント)の調整の過程で発生する重心位置偏差Ｐｒｅｓを毎回更新して保存する。
重心位置偏差比較部７は、今回の重心位置偏差Ｐｒｅｓ（ｉ）とメモリ６に保存している前回の重心位置偏差Ｐｒｅｓ（ｉ−１）とを比較し、比較結果を出力する。
機械パラメータ調整部８は、比較結果に基づいて機械パラメータ(重心位置、質量、慣性モーメント)を調整する。すなわち、今回の重心位置偏差Ｐｒｅｓ（ｉ）が前回の重心位置偏差Ｐｒｅｓ（ｉ−１）より大きい場合、機械パラメータ(重心位置、質量、慣性モーメント)を前回値に戻す、あるいは、その極性を反転させる。一方、今回の重心位置偏差Ｐｒｅｓ（ｉ）が前回の重心位置偏差Ｐｒｅｓ（ｉ−１）より小さい場合、更に、機械パラメータ(重心位置、質量、慣性モーメント)の数値を大きくする。
【００４３】
図２におけるステージ３０の機械パラメータ(重心位置、質量、慣性モーメント)の調整は次の要領で行なう。
図１１は、本発明のステージ制御装置における機械パラメータ(重心位置、質量、慣性モーメント)の調整手順を示すフローチャートである。
（ステップ２１：Ｓ２１）
調整する機械パラメータ（重心位置か、質量または慣性モーメントか）を選択し、重心位置を選択した場合ステップ２２に、質量または慣性モーメントを選択した場合ステップ２３に進む。
（ステップ２２：Ｓ２２）
指令生成部４がステージ３０を移動（駆動）させるべく、ステップ指令または速度台形指令を生成し、重心位置指令演算部５が機械的原点からみた重心位置指令Ｐｒｅｆに座標変換し、前述のように多軸構成における各モータの推力指令Ｆｒｅｆで各モータを駆動させ、ステップ２４に進む。
（ステップ２３：Ｓ２３）
指令生成部４がステージ３０を停止させるべく、停止指令を生成し、各モータを停止させ、ステップ２４に進む。
【００４４】
（ステップ２４：Ｓ２４）
位置制御部１１が、重心位置指令Ｐｒｅｆと重心位置Ｐｆｂとから重心位置偏差Ｐｒｅｓを算出してその重心位置偏差量がある場合ステップ２５に、ない場合調整を終了する。
ここでの重心位置偏差量は、初期状態での重心位置あるいは質量あるいは慣性モーメントずれ値であり、後述する調整の過程で用いるため、初期値として格納しておく。
なお、重心位置偏差量のあるなしでの次ステップへ進む判断を説明したが、重心位置偏差量と設定されたしきい値との比較結果に基づいて次ステップへ進む判断をしてもよい。
（ステップ２５：Ｓ２５）
メモリ６が、重心位置偏差の初期値を保存し、ステップ２６に進む。
（ステップ２６：Ｓ２６）
機械パラメータ調整部８が、ステップ２１において選択した機械パラメータ（重心位置か、質量または慣性モーメントか）の数値を増加させ、ステップ２７に進む。
【００４５】
（ステップ２７：Ｓ２７）
位置制御部１１が、ステップ２６において変更した機械パラメータ（重心位置か、質量または慣性モーメントか）に応じて、ステップ２２あるいはステップ２３と同じ指令で動作した際の重心位置偏差Ｐｒｅｓを算出し、
重心位置偏差比較部７が、重心位置偏差Ｐｒｅｓの今回値と、メモリ６に格納された前回値とを比較し、今回値が小さい場合ステップ２８に、今回値が大きい場合ステップ３０に進む。
（ステップ２８：Ｓ２８）
重心位置偏差比較部７が、重心位置偏差Ｐｒｅｓの今回値と、零値または設定されたしきい値とを比較し、今回値がほぼ零値でないまたは設定されたしきい値より大きい場合ステップ２９に、今回値がほぼ零値または設定されたしきい値より小さい場合調整を終了する。
（ステップ２９：Ｓ２９）
機械パラメータ調整部８が、ステップ２６において増加した機械パラメータ（重心位置か、質量または慣性モーメントか）の数値を、更に増加させ、ステップ２７移行の処理を繰り返す。
【００４６】
（ステップ３０：Ｓ３０）
機械パラメータ調整部８が、ステップ２６において増加した機械パラメータ（重心位置か、質量または慣性モーメントか）の増加分を減少させ、ステップ３１に進む。
（ステップ３１：Ｓ３１）
位置制御部１１が、ステップ２６において変更した機械パラメータ（重心位置か、質量または慣性モーメントか）に応じて、ステップ２２あるいはステップ２３と同じ指令で動作した際の重心位置偏差Ｐｒｅｓを算出し、
重心位置偏差比較部７が、重心位置偏差Ｐｒｅｓの今回値と、メモリ６に格納された初期値とを比較し、今回値が大きい場合ステップ２７に、今回値が小さい場合ステップ３２に進む。
（ステップ３２：Ｓ３２）
機械パラメータ調整部８が、ステップ２６において増加した機械パラメータ（重心位置か、質量または慣性モーメントか）の極性を逆にし、ステップ２７移行の処理を繰り返す。
【００４７】
以下、図２におけるステージ３０の機械パラメータ(重心位置、質量、慣性モーメント)の調整について、具体的な事例を説明する。
先ず、機械パラメータである質量が、実際の質量と１ｋｇずれていた場合を考える。なお、機械パラメータである質量が実際の質量とずれていた場合は、Ｚ軸の重心位置偏差量のずれ度合に比例する。この場合、図１０における指令生成部４からの指令は停止指令であり、Ｚ軸の重心位置偏差量から機械パラメータの質量と実際の質量とのずれ度合が分かり、前述の調整要領にしたがって、Ｚ軸の重心位置偏差量がなくなるように、または、設定されたしきい値以下となるように、機械パラメータの質量を調整すればよい。
図１２は、機械パラメータの質量と実際の質量とのずれが１ｋｇである場合のＺ軸の重心位置偏差である。ずれがある場合、初めに重力がかかるため、Ｚ軸の重心位置偏差が生じており、ずれがない場合、Ｚ軸の重心位置偏差は生じない（図示しない）。前述の調整要領にしたがって、Ｚ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓの今回値と前回値との比較に基づき、機械パラメータの質量を調整すればよい。
なお、機械パラメータである慣性モーメントの調整についても同様の調整を行なえばよい。
【００４８】
次に、機械パラメータである重心位置がＹ軸方向にずれていた場合を考える。
この場合、実施例１からも分かるように、Ｘ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆを与えればθｚ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓが生じ、または、Ｚ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆを与えればθｘ軸の重心位置偏差Ｐｒｅｓが生じる。θｚ軸またはθｘ軸の重心位置偏差量からＹ軸方向の重心位置のずれ度合が分かり、前述の調整要領にしたがって、θｚ軸またはθｘ軸の重心位置偏差量がなくなるように、または、設定されたしきい値以下となるように、機械パラメータの重心位置を調整すればよい。
図１３は、機械パラメータの重心位置すれがＹ軸方向に１ｍｍある場合のθｚ軸の重心位置偏差である。ここで、Ｘ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆは、ステップ指令または速度台形指令等を与える。ずれがある場合、Ｘ軸の重心位置指令Ｐｒｅｆが入力される０．３５秒後にθｚ軸の重心位置偏差が生じており、ずれがない場合、θｚ軸の重心位置偏差は生じない（図示しない）。前述の調整要領にしたがって、重心位置偏差がなくなるように、または、設定されたしきい値以下となるように、機械パラメータの重心位置を調整すればよい。
なお、機械パラメータである重心位置が、Ｘ軸方向またはＺ軸方向にずれていた場合の調整についても同様の調整を行なえばよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のステージ制御装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明のステージ制御装置で駆動するステージの構成概略図
【図３】本発明のステージ制御装置における重心位置の調整手順を示すフローチャート
【図４】重心位置がＹ軸方向にずれていた場合のＸ軸からθｚ軸までのボード線図
【図５】重心位置がＹ軸方向にずれていた場合のＺ軸からθｘ軸までのボード線図
【図６】重心位置がＸ軸方向にずれていた場合のＺ軸からθｙ軸までのボード線図
【図７】重心位置がＸ軸方向にずれていた場合のＹ軸からθｚ軸までのボード線図
【図８】重心位置がＺ軸方向にずれていた場合のＸ軸からθｙ軸までのボード線図
【図９】重心位置がＺ軸方向にずれていた場合のＹ軸からθｘ軸までのボード線図
【図１０】本発明の他のステージ制御装置の構成を示すブロック図
【図１１】本発明のステージ制御装置における機械パラメータ(重心位置、質量、慣性モーメント)の調整手順を示すフローチャート
【図１２】機械パラメータの質量と実際の質量とのずれが１ｋｇである場合のＺ軸の重心位置偏差
【図１３】機械パラメータの重心位置がＹ軸方向に１ｍｍある場合のθｚ軸の重心位置偏差
【図１４】第１の従来技術のリニアモータ振動補償モデルのブロック図
【図１５】第２の従来技術のリニアモータの制御を行なう電気的回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５０】
１  ステージ制御装置
２  ボード線図生成部
３  ゲイン特性比較部
４  指令生成部
５  重心位置指令演算部
６  メモリ
７  重心位置偏差比較部
８  機械パラメータ調整部
１１  位置制御部
１２  速度制御部
１３  モータ推力指令演算部
１４  電流指令演算部
１５  重心位置演算部
１６  微分器
２０  制御対象部
２１  モータ
２２  位置検出器
２３  負荷
３０  ステージ
３１〜３６  モータ
Ｐｒｅｆ  機械的原点からみた重心位置指令
Ｐｆｂ  重心位置
Ｐｒｅｓ  重心位置偏差
Ｐｒｅｓ（ｉ）  今回の重心位置偏差
Ｐｒｅｓ（ｉ−１）  前回の重心位置偏差
Ｖｒｅｆ  重心速度速度指令
Ｖｆｂ  重心速度
Ｆｒｅｆ  各モータの推力指令
ＦＧｒｅｆ  重心の推力指令
【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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