(57)【要約】【課題】位置制御システムにおいて、低コストで、かつ容易にソフトウェアの処理時間の不定期性を排除し、停止位置精度の向上を図る。【解決手段】位置制御システム１は、ソフトウェア処理による制御部２と被駆動体を駆動する駆動部４との間に、被駆動体の位置を検出する位置センサからの信号Ｓ５に基づいて動作停止信号Ｓ７を出力する付加装置５を備えている。付加装置５は、被駆動体の動作開始を制御部２からのソフトウェア処理に、動作の停止又は速度変更を付加装置５内のハードウェア処理に分けて処理させる回路を持つ。これが制御部２からの不定期な時間遅れを持った停止信号Ｓ１によらずに、付加装置５内ハードウェアからの時間遅れのない一定した応答時間を持った停止信号Ｓ７又は速度変更信号による停止処理又は速度変更処理を可能とさせる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソフトウエア処理による制御部と、この制御部により被駆動体を駆動制御する駆動部とを備えたオープンループ制御システムに付加される装置であって、
前記制御部と駆動部との間に配設され、前記被駆動体の動作の開始は前記ソフトウエアに処理させ、前記被駆動体の動作の停止は前記被駆動体の位置を検出する位置センサからの信号に基づいて処理させるハードウエアからなることを特徴とする停止位置精度向上付加装置。
【請求項２】
前記ハードウエアは、複数の位置センサからの信号を受けて各位置センサに対応する動作停止信号を前記駆動部に出力することを特徴とする請求項１記載の停止位置精度向上付加装置。
【請求項３】
前記ハードウエアは、位置センサからの信号を受けて速度変化の制御信号を前記駆動部に出力することを特徴とする請求項１記載の停止位置精度向上付加装置。
【請求項４】
前記ハードウエアは、複数の位置センサからの信号を受けて各センサに対応する速度変化の制御信号を前記駆動部に出力することを特徴とする請求項１記載の停止位置精度向上付加装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の停止位置精度向上付加装置を備えた位置制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソフトウェアを用いてオープンループ制御により被駆動体の停止位置制御を行うシステムにおいて、停止位置精度を向上させる付加装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被駆動体の停止位置制御システムとしてソフトウェアを用いたオープンループ制御によるシステムが知られている。図９に示されるように、従来の停止位置制御用のオープンループ制御システム１００では、制御部２内のソフトウェアが、センサやスイッチなどの停止点到達検知器３からの信号Ｓ１０３を入力として取込み、被駆動体を停止させるべきことを判断し、ドライバなどの駆動部４に停止信号Ｓ１０１を出力する、という方式が一般的である。このようなソフトウェアを用いたオープンループ制御によるシステムでは、ポーリング方式により駆動部４からの動作状態信号Ｓ１０２、及び停止点到達検知器３からの信号Ｓ１０３を入手して停止処理を行った場合、入力信号の認識までに最大１周のスキャン時間の遅れを生じ、その間に他機構の制御も入ってくるため、応答の不定期さが生じる。また、上述のソフトウェアを用いたオープンループ制御によるシステムにおいて、割込み方式により停止処理を行う場合、割込み点数の増加とともに割込み制御を行うことが難しくなる。既存のシステムで、このようなソフトウェアの処理時間のばらつきに起因する制御ズレが問題になった場合、従来、その問題要素を排除するためにクローズドループ制御を用いたり、ソフトウェアのスキャン速度を上げたりする対処が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したクローズドループ制御は、オープンループ制御に比べると一般的に高価であり、オープンループ制御からクローズドループ制御への変更は、制御内容の変更も伴うためコスト的にも作業的にも容易ではない。また、上述したソフトウェアのスキャン速度を上げる対処法は、停止位置精度を上げたい一部の駆動機構のために装置全体の処理速度を上げることになり、前記のクローズドループ制御と同様にコスト的にも作業的にも問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解消するものであって、ソフトウェアの処理時間のばらつきに起因する制御ズレを排除し、停止位置精度の向上を図ることができる、コスト的にも作業的にも簡便な停止位置精度向上付加装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、請求項１の発明は、ソフトウエア処理による制御部と、この制御部により被駆動体を駆動制御する駆動部とを備えたオープンループ制御システムに付加される装置であって、制御部と駆動部との間に配設され、前記被駆動体の動作の開始は前記ソフトウエアに処理させ、前記被駆動体の動作の停止は前記被駆動体の位置を検出する位置センサからの信号に基づいて処理させるハードウエアからなるものである。
【０００６】
上記構成においては、制御部からの不定期な時間遅れを持った停止信号によらずに、ハードウエアからの時間遅れのない一定した応答時間を持った停止信号に基づいて駆動体の動作停止を行うことができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の停止位置精度向上付加装置において、ハードウエアは複数の位置センサからの信号を受けて各位置センサに対応する動作停止信号を前記駆動部に出力するものである。この構成においては、ハードウエアは複数の位置センサからの信号を受けて各位置センサに対応する動作停止信号を駆動部に出力するので、往復動作や複数の非駆動体の制御において、駆動体の各停止点における複数の停止点位置制御を行うことができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１記載の停止位置精度向上付加装置において、ハードウエアは位置センサからの信号を受けて速度変化の制御信号を前記駆動部に出力するものである。この構成においては、ハードウエアは位置センサからの信号を受けて速度変化の制御信号を前記駆動部に出力するので、動作開始のあと又は停止の前において、位置センサからの信号により被駆動体の速度を位置精度良く変化をさせることができる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１記載の停止位置精度向上付加装置において、ハードウエアは複数の位置センサからの信号を受けて各センサに対応する速度変化の制御信号を前記駆動部に出力するものである。この構成の停止位置精度向上付加装置においては、ハードウエアは複数の位置センサからの信号を受けて各センサに対応する速度変化の制御信号を前記駆動部に出力するので、複数の位置において及び複数の速度レベルについて駆動体の駆動速度変化を位置精度良く行うことができる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の停止位置精度向上付加装置を備えた位置制御システムである。この構成の位置制御システムにおいては、ソフトウエア処理による制御部と被駆動体を駆動制御する駆動部との間に、被駆動体の位置を検出する位置センサからの信号に基づいて動作停止信号を出力するハードウエアを備えているので、制御部からの不定期な時間遅れを持った停止信号によらずに、ハードウエアからの時間遅れのない一定した応答時間を持った停止信号又は速度変更信号に基づいて駆動体の動作停止又は速度変更を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る停止位置精度向上付加装置（以下付加装置）及びこの付加装置を付加した位置制御システムの概要について、図１及び図２を参照して説明する。以下の説明では、図面中の共通する部材には同一符号を付して重複説明を省略する。図１に示されるように、位置制御システム１は、既存のソフトウエア等によりオープンループ制御を行う制御部２と駆動部４及び位置センサ等の停止点到達検知器３との間に、付加装置５を介在させて構成される。付加装置５は、ハードウエアによりロジックが構成されており（後述）、制御部２から駆動部４に向かう動作指令信号Ｓ１，Ｓ２、駆動部４から制御部２に向かう動作状態信号Ｓ３，Ｓ４、及び、停止点到達検知器３から制御部２に向かう停止点到達状態信号Ｓ５，Ｓ６の流れに割込んでその信号を受け取り、受け取った信号に基づいて所定の設定条件に従い動作指令信号Ｓ７を駆動部４に対し送出する。従来のシステムにおいて制御部２から送出されていた動作指令信号Ｓ１に含まれる２つの開始と停止の信号のうち停止信号は制御部２からではなく、付加装置５から駆動部４へ発せられる。なお、駆動部４から位置制御システム外部のモータ等に向けて動作開始信号Ｓ８，動作停止信号Ｓ９が送出される。このように、停止処理をハードウェアからなる付加装置５に処理分担させることで、制御部２におけるソフトウェアで処理することによって発生する応答の不定期さが排除される。また、この付加装置５の付加は、元々あるシステムを大きく変更することなく安価かつ容易に行うことができる。
【００１２】
本付加装置を導入することにより、図２に示されるように、被駆動体の停止点到達状態信号Ｓ５が未到達ａから到達ｂに変化する検知時間ｔ１から、動作指令信号Ｓ７が動作状態ｃから停止状態ｄに変化する停止時間ｔ２までの時間がほぼ一定となる。一方、付加装置５を導入せずに、従来の制御部２におけるソフトウエアからの動作指令信号Ｓ７０により被駆動体の停止を行う場合、停止の信号が出されるタイミングがポーリングの周回時間等によりシステム全体の状態に依存して大きく変動する。このため、動作状態ｅが停止状態ｇになる停止時間ｔ３が一定せず、動作状態ｆのように継続して停止時間ｔ４で停止状態ｇになるなど停止時間が不定期となっていた。この問題が、付加装置導入により大きく改善される。
【００１３】
次に、本発明の一実施形態に係る付加装置と位置制御システムを半導体製造装置におけるウェハの搬送機構に適用したものを、図３乃至図５を参照して説明する。図３に示されるウエハ搬送機構１０は、モータＭの回転をギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３、Ｇ４を介してベルトＶ１，Ｖ２に伝え、ベルトＶ１に固定された搬送フォーク（被駆動体）ＦによりウエハＷを点Ｐ１，Ｐ２間で搬送させるものである。また、搬送フォークＦの移動方向は、モータＭの回転方向を変えることにより方向ＣＷ，ＣＣＷを切り替えることができる。そして、搬送フォークＦに付属した遮光板Ｘが光インタラプタセンサからなる位置センサ１１〜１４のそれぞれの間隙に入り遮光することにより位置センサ信号のレベルがロウ（Ｌ）からハイ（Ｈ）になる。
【００１４】
このウエハ搬送機構に適用される位置制御システムにおける位置制御に関する信号として、図４に示されるように、制御部２から駆動部４に出され、モータＭの回転方向を指定するＣＷ／ＣＣＷ信号Ｓ１０、制御部２から付加装置５に出され、モータＭの回転を制御して搬送フォークＦの移動開始・停止を行うＳＴＯＰ／ＳＴＡＲＴ信号Ｓ１１（このうちＳＴＡＲＴ信号Ｓ１３はさらに駆動部４に向かう）、付加装置５の内部の判定回路６から駆動部へ出され、モータ停止を行うＳＴＯＰ信号Ｓ１４、制御部２から付加装置、さらに駆動部４に向かって出され、モータ回転の切替を行うＨＩＧＨ／ＬＯＷ信号Ｓ１５，Ｓ１７、停止点到達検知器３から付加装置５、さらに制御部２に向かって出される検知／非検知信号Ｓ１８，Ｓ２０、及び、駆動部４がモータＭの制御を行うための信号Ｓ２１，Ｓ２２などがある。付加装置５内部においては、検知／非検知信号Ｓ１９、モータ回転の切替のＨＩＧＨ／ＬＯＷ信号Ｓ１６、搬送フォークＦの移動開始・停止のＳＴＯＰ／ＳＴＡＲＴ信号Ｓ１２が判定回路に取り入れられている。
【００１５】
上記の判定回路６は、図５に示されるように、信号の電圧レベルの高低に基づいてハードウエアにより条件判断する論理回路であり、停止条件成立時に非駆動体が停止位置到達したと判断して停止信号を駆動部に出すようロジックが組まれた基板からなる。この論理回路の動きは、例えば、前出の図３において、点Ｐ２から方向ＣＷに向けて搬送フォークＦが移動して、点Ｐ１に達する場合を想定すると次のようになる。まず、搬送フォークＦが点Ｐ１に達する直前における、判定回路６の各端子Ｊ１〜Ｊ１０の信号電圧レベルを考える。位置センサ１１、１４は遮光されていないのでＪ３，Ｊ４はロウ（Ｌ）レベルである。以下（Ｊ３，Ｊ４）＝（Ｌ，Ｌ）のように記述される。なお、この信号は、制御部２側にそのまま伝えられるため、（Ｊ１，Ｊ２）＝（Ｌ，Ｌ）である。また、位置センサ１２，１３は、モータＭの回転スピードを高速（ＨＩＧＨ）と低速（ＬＯＷ）との切替えに用いられるものであるが、ここでは位置センサ１２，１３は用いないこととし、（Ｊ６）＝（Ｌ）、つまり低速運転（ＬＯＷ）が想定される。そして、駆動部４においても、（Ｊ９）＝（Ｊ６）＝（Ｌ）である。モータＭの回転方向は、搬送フォークＦが点Ｐ２から点Ｐ１に向かう方向ＣＷであるため（Ｊ７）＝（Ｈ）である。このモータＭの回転方向については、判定回路６が関与することがなく、信号は制御部２から駆動部４に送られるため、（Ｊ１０）＝（Ｊ７）である。以上の状況のもとで、判定回路６のロジックにより、駆動部側４におけるＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号端子Ｊ８のレベルは、（Ｊ８）＝（Ｌ）、すなわち移動開始後の状態、つまり移動中（動作状態）の信号レベルである。
【００１６】
続いて、搬送フォークＦが点Ｐ１に達して、位置センサ１１が搬送フォークＦに取り付けられた遮光板Ｘを検知した直後について、判定回路６の各端子Ｊ１〜Ｊ１０の信号電圧レベルを考える。位置センサ１１の状態がロウ（Ｌ）からハイ（Ｈ）に変化し、（Ｊ３，Ｊ１）＝（Ｈ，Ｈ）となる。また、（Ｊ２，Ｊ４）＝（Ｌ，Ｌ）であり、（Ｊ２，Ｊ４）は変化なしである。この時点で、制御部２側において位置センサ１１の信号（Ｊ１）の変化は、前述のソフトウェアを用いたオープンループ制御におけるスキャン時間遅れ等により、まだ端子Ｊ５には伝わってないため、（Ｊ５）＝（Ｌ）であり、制御部２からは、駆動停止（ＳＴＯＰ）信号は出されていない。一方、判定回路６内におけるロジックにより、位置センサ１１の信号（Ｊ１）の変化が、駆動部４の端子Ｊ８に現れ、（Ｊ８）＝（Ｈ）となり、モータＭの駆動が停止（ＳＴＯＰ）される。このように、応答遅れを生じるソフトウエア（装置プログラム）とは別に、駆動部４と制御部２の装置プログラム間の信号の流れを割り込み監視している付加装置５（停止位置精度向上基板、搬送フォーク停止基板）が、駆動部４に即時に停止指令を出すため、装置プログラムの応答の不定期さに起因する停止位置精度の悪さや停止位置の再現性の無さを排除することができる。
【００１７】
また、上記の点Ｐ１において搬送フォークＦ上のウエハＷの受け渡し等の処理が図示しない機構により行われた後、搬送フォークＦは、点Ｐ１から点Ｐ２に向かう。この場合、制御部２においてモータＭの回転方向を変えるため端子Ｊ７の信号がＣＷからＣＣＷに変えられ、（Ｊ７）＝（Ｌ）となる。また、制御部２は、端子Ｊ５の電圧レベルをハイからロウ（ＳＴＡＲＴ）に変え、（Ｊ５）＝（Ｌ）として、搬送フォークＦを移動状態にする。そして、位置センサ１１において、遮光板Ｘが搬送フォークＦの移動により取り除かれるため端子Ｊ３の信号レベルはロウに変化し、（Ｊ３）＝（Ｌ）となる。この状態で、搬送フォークＦが点Ｐ２に向かって移動し続け、点Ｐ２に達すると、上述した点Ｐ１における停止と同様に、点Ｐ２における位置センサ１４の信号レベルは、（Ｊ４）＝（Ｈ）となって、判定回路６内におけるロジックにより、位置センサ１４の信号（Ｊ４）の変化が、駆動部４の端子Ｊ８に現れ、（Ｊ８）＝（Ｈ）となる。この場合も、制御部２からの停止信号に先だって、付加装置５内の判定回路６からの停止信号により、モータＭの駆動が停止（ＳＴＯＰ）される。このように、付加装置５を用いた位置制御システムにおいては、複数点の停止処理にも適用することできる。
【００１８】
また、前述したように、位置センサ１２，１３は、モータＭの回転スピードを高速（ＨＩＧＨ）と低速（ＬＯＷ）との切替えに用いられるものであり、これらの信号を付加装置５の判定回路６に取り込んで処理することにより、駆動部４に即時に速度変化指令を出すことができる。装置プログラムの応答の不定期さに起因する速度変化位置精度の悪さや速度変化位置の再現性の無さを排除することができる。このような速度変化位置の精度向上により、高速移動区間を長くとることができるなど、結果的に搬送時間の短縮が可能となる。また、複数点の位置センサを用いて、複数の位置における速度変化処理にも同様に適用することができる。
【００１９】
次に、付加装置及び位置制御システムの他の適用について、図６乃至図８を参照して説明する。半導体製造装置におけるウェハの搬送機構において、図６に示されるように、垂直方向の位置決めシステムにも同様に付加装置及び位置制御システムを適用することができる。この図のウエハ搬送機構は、モータＭの回転によりボールねじＢに沿ってウエハを搬送する搬送フォークＦが上方ＵＰ及び下方ＤＮ方向に移動するものである。前述同様に、位置センサ１１，１２，１３，１４からの信号を付加装置に取り込み、判定させることにより、停止や速度変化の位置精度及び位置再現性の向上が図れる。
【００２０】
また、停止及び速度変化等の位置精度の向上という点で、図７に示されるように、流体のハンドリングにおいても本発明の付加装置の適用が可能である。液位調整機構２０において配管Ｔ内に所定の液位Ｈに液体を充填ＵＰする場合や、充填した液体を排出ＤＮして所定の液位Ｈにまで液位を下げる場合などに、液面の位置を検知する位置センサ１１からの信号を付加装置に取り入れて配管バルブ等の開閉駆動制御をすることにより、不定期な時間遅れのない充填乃至排出、従って、停止位置精度の良い液位制御が可能となる。また、液位調整機構２０に付加装置５を導入した液位停止システムにおいて、図８に示されるように、制御部（装置プログラムなど）２から、液位の上昇ＵＰ又は下降ＤＮの動作開始信号Ｓ１１，Ｓ１３が、液位Ｈを変化させる駆動部（バルブなど）４へ送られることにより、配管Ｔ内の液位Ｈが上昇ＵＰ又は下降ＤＮ状態となる。液位Ｈが目標停止位置に到達すると、位置センサ１１が液位Ｈを検知する。そして、応答遅れを生じる制御部２におけるソフトウェアとは別に、駆動部４と制御部２との間の信号の流れを割り込み監視している付加装置５に組み込まれた判定回路６（停止条件成立時に停止位置到達と判断し停止指令を出すようロジックが組まれたシステム）が駆動部４に即時に動作停止信号Ｓ１４を出す。このため、制御部２の応答の不定期さに起因する液位上昇停止もしくは下降停止の停止位置精度の悪さや位置再現性の無さを排除することができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、判定回路の構成は、位置センサからの信号に基づいて停止位置や速度変更等の信号を、許容可能な時間内に時間遅れなく、駆動部に送出できるロジックを持つものであればよく、入力される位置センサ等の信号レベル（Ｈ／Ｌ）の定義等は適宜決めることができるものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明の付加装置によれば、ソフトウェアを用いたオープンループ制御において、制御部からの不定期な時間遅れを持った停止信号によらずに、ハードウエアからの時間遅れのない一定した応答時間を持った停止信号に基づいて駆動体の動作停止を行うことができる。ここに、付加装置の導入は、信号線へのハードウエアの割り込みにより行えるため、元あるシステムを大きく変更する必要がなく、安価かつ容易に被駆動体停止に対する制御遅延を低減することができると共に、停止位置精度を向上することが可能できる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、往復動作や複数の非駆動体の制御など、複数の停止点について駆動体の各停止点における停止点位置制御を行うことができ、駆動体を駆動する装置全体について駆動体の停止位置精度の向上を図ることができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、被駆動体の動作開始と動作停止の間に、位置センサからの信号により被駆動体の速度を位置精度良く変化をさせることができるため、高速駆動区間を広くとれるなど、駆動体の移動時間または駆動時間を短縮することができ、稼働効率の向上が可能となる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、上記に加え、複数の位置と複数の速度レベルについて被駆動体の駆動速度変化を位置精度良く行うことができ、さらに稼働効率の向上が可能となる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、信号線へのハードウエアの割り込みにより、従来システムの大きな変更なく、位置センサからの信号に基づいて動作停止信号を出力するハードウエアを備えた位置制御システムを、安価かつ容易に構成することができる。また、この位置制御システムにおいては、制御部からの不定期な時間遅れを持った停止信号によらずに、ハードウエアからの、時間遅れのない一定した応答時間を持つ停止信号又は速度変更信号に基づいて駆動体の動作停止又は速度変更を行うことができ、被駆動体の停止に対する制御遅延を低減させ、停止位置精度を向上させることができ、制御対象装置の稼働率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による停止位置精度向上付加装置を付加した位置制御システムのブロック図。
【図２】同上位置制御システムにおけるタイミングチャート図。
【図３】本発明の一実施形態による位置制御システムを適用するウエハ搬送システムの概略図。
【図４】同上ウエハ搬送システムを制御する、本発明の一実施形態による位置制御システムのブロック図。
【図５】同上位置制御システムにおける停止位置精度向上付加装置を構成する停止位置精度向上基板の回路図。
【図６】本発明の一実施形態による位置制御システムを適用する、他のウエハ搬送システムの概略図。
【図７】本発明の一実施形態による位置制御システムを適用する、液位停止システムの概略図。
【図８】同上液位停止システムを制御する、位置制御システムのブロック図。
【図９】従来の、ソフトウエアを用いた停止位置制御用のオープンループ制御システムのブロック図。
【符号の説明】
１　位置制御システム
２　制御部
３　停止点到達検知器（位置センサ）
４　駆動部
５　付加装置（停止位置精度向上付加装置）
１１，１２，１３，１４　位置センサ
Ｆ　搬送フォーク（被駆動体）
Ｈ　液位
【図１】
2004038484.tif 000003
【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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