(57)【要約】【課題】  可動部がどの位置にあっても安定した高い位置決め性能が得られるステージ装置用の反力処理システムを提供する。【解決手段】  除振手段を介して固定床上に設置されたベース２０と、ベース上でリニアモータ２６により少なくとも１軸方向に可動であるように構成されたＸスライダ２５とを備えたステージ装置においてＸスライダが駆動されることにより発生する反力に起因するベースの振動を抑制するための反力処理システムであり、固定床側に設置されてベースに対して前記反力を打ち消す方向に推力を与えるための複数の反力処理アクチュエータ２１−１〜２１−４と、前記リニアモータに対して推力指令値Ｆを与えると共に、前記複数の反力処理アクチュエータに対しては前記推力指令値Ｆをゲインが可変のゲイン調整部１５を通したうえで調整された推力指令値を与える制御系１０とを備えた。【選択図】      図１
2005057876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除振手段を介して固定床上に設置された構造体と、該構造体上で駆動源により少なくとも１軸方向に可動であるように構成された可動部とを備えたステージ装置において前記可動部が駆動されることにより発生する反力に起因する前記構造体の振動を抑制するための反力処理システムにおいて、
前記固定床側に設置されて前記構造体に対して前記反力を打ち消す方向に推力を与えるための推力発生手段と、
前記駆動源に対して推力指令値を与えると共に、前記推力発生手段に対しては前記推力指令値をゲインが可変のゲイン調整手段を通したうえで調整された推力指令値を与える制御手段とを備えたことを特徴とするステージ装置用の反力処理システム。
【請求項２】
前記ゲイン調整手段は、前記可動部が加速あるいは減速中である場合には前記ゲインとしてゲインＡ１を選択し、定速走行中である場合には前記ゲインとしてゲインＡ２（但し、Ａ１＞Ａ２）を選択する第１の調整部を含むことを特徴とする請求項１に記載のステージ装置用の反力処理システム。
【請求項３】
前記可動部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記可動部は基準点を境にしたストローク範囲があらかじめ設定されており、前記ゲイン調整手段は更に、前記ゲインＡ１が選択されている時、前記可動部の位置に応じて前記ゲインＡ１を可変とする第２の調整部を含み、該第２の調整部は、前記基準点を境にした前記可動部の正側では第１の傾きを持つ第１の直線に基づいて前記ゲインＡ１を変化させると共に変化されたゲインを前記推力指令値に乗算して出力する一方、前記基準点を境にした前記可動部の負側では第２の傾きを持つ第２の直線に基づいて前記ゲインＡ１を変化させると共に変化されたゲインを前記推力指令値に乗算して出力することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置用の反力処理システム。
【請求項４】
前記駆動源はリニアモータであり、前記推力発生手段はリニアモータ、ボイスコイルモータ、サーボモータのいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステージ装置用の反力処理システム。
【請求項５】
前記可動部が駆動される際に力の加わる第１の位置から前記可動部の重心までの鉛直方向に関する第１の距離と、前記第１の位置から前記推力発生手段が駆動される際に力の加わる第２の位置までの鉛直方向に関する第２の距離とが等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のステージ装置用の反力処理システム。
【請求項６】
前記推力発生手段として、前記構造体に少なくとも２個の推力発生部を備え、前記駆動源の推力がＦである場合、前記第２の調整部は、前記少なくとも２個の推力発生部に対し、前記可動部の重心位置に応じた前記推力Ｆの配分を行って配分された推力指令値を前記調整された推力指令値として出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のステージ装置用の反力処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高精度の位置決めを要求されるステージ装置に関し、特にリニアモータ等を駆動源とするステージの駆動に際して生じる反力に起因する位置決め精度の劣化を防止するステージ装置用の反力処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度の位置決めを要求されるステージ装置の駆動源にはリニアモータが多用されている。そして、可動部としてのステージが載置される構造体（ベース）は、ステージ装置の設置される床からの振動を除振するために除振手段を介して床に設置される。このため、構造体は非常に不安定な状態であり、可動部が駆動力を受けて駆動される際には、駆動方向に対して反対方向に駆動力と同じ大きさの反力が生じる。この反力が存在した状態では、構造体が振動し、その振動がステージに伝わるために、ステージの位置決めを高精度で行うことができない。
【０００３】
このため、ステージの位置決めを精度良く行うには、反力を打ち消すための反力処理を行う必要がある。
【０００４】
図６は、従来の振動制御装置の概略図を示したものである。図６に示すように、振動制御装置５０は、大略すると駆動装置５７と、制御装置６０と、積分補償器６５とにより構成されている。駆動装置５７は、大略するとアクチュエータ５１と、ターゲット５５と、変位センサ５６と、加速度センサ５９と、底板５８とにより構成されている。
【０００５】
アクチュエータ５１は、一対のリニアモータ５２、５３を有している。各リニアモータ５２、５３は、永久磁石を有するリニアモータ可動子５２ａ、５３ａと、コイルを有するリニアモータ固定子５２ｂ、５３ｂから成る。リニアモータ可動子５２ａ、５３ａは連結板５４を介して形成されている。リニアモータ可動子５２ａ、５３ａは、所定の位置まで移動してターゲット５５の位置決めを行うためのものである。ターゲット５５は、リニアモータ可動子５２ａに形成されている。変位センサ５６は、ターゲット５５の検出面を計測し、位置補償器６１に計測結果を出力する。加速度センサ５９は、リニアモータ固定子５２ｂ、５３ｂを支持する底板５８に取り付けられており、構造体や床の振動を計測し、積分補償器６５に計測結果を出力する。
【０００６】
制御装置６０は、大略すると位置補償器６１と、電流アンプ６２と、誘導電圧演算器６３と、ゲイン補償器６４とにより構成されている。制御装置６０は、積分補償器６５に入力された振動値と、変位センサ５６からの変位値とに基づいて、適切な演算処理を行い、電流アンプ６１を励磁し、リニアモータ固定子５２ｂ、５３ｂのコイルに電流を通すことによって、リニアモータ可動子５２ａ、５３ａを所定の場所に定位させる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−９４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の振動制御装置は、位置決めを行う際に使用するリニアモータ可動子５２ａ、５３ａを、反力処理する際に用いているため、リニアモータ可動子５２ａ、５３ａの駆動の影響を受けて、十分な反力処理を行うことができない。また、構造体の振動を十分に抑制させることができないため、精度良く位置決めを行うことができないという問題があった。更に、従来の振動制御装置は、変位センサ５６、加速度センサ５９、誘導電圧演算器６３及び積分補償器６５が必要であるため、振動制御装置のコストが高くなると共に、装置自体が大きくなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、反力処理機構を備えたステージ装置において可動部がどの位置にあっても安定した高い位置決め性能が得られるステージ装置用の反力処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、除振手段を介して固定床上に設置された構造体と、該構造体上で駆動源により少なくとも１軸方向に可動であるように構成された可動部とを備えたステージ装置において前記可動部が駆動されることにより発生する反力に起因する前記構造体の振動を抑制するための反力処理システムにおいて、前記固定床側に設置されて前記構造体に対して前記反力を打ち消す方向に推力を与えるための推力発生手段と、前記駆動源に対して推力指令値を与えると共に、前記推力発生手段に対しては前記推力指令値をゲインが可変のゲイン調整手段を通したうえで調整された推力指令値を与える制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本反力処理システムにおいては、前記ゲイン調整手段は、前記可動部が加速あるいは減速中である場合には前記ゲインとしてゲインＡ１を選択し、定速走行中である場合には前記ゲインとしてゲインＡ２（但し、Ａ１＞Ａ２）を選択する第１の調整部を含むことを特徴とする。
【００１１】
本反力処理システムにおいてはまた、前記可動部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記可動部は基準点を境にしたストローク範囲があらかじめ設定されており、前記ゲイン調整手段は更に、前記ゲインＡ１が選択されている時、前記可動部の位置に応じて前記ゲインＡ１を可変とする第２の調整部を含み、該第２の調整部は、前記基準点を境にした前記可動部の正側では第１の傾きを持つ第１の直線に基づいて前記ゲインＡ１を変化させると共に変化されたゲインを前記推力指令値に乗算して出力する一方、前記基準点を境にした前記可動部の負側では第２の傾きを持つ第２の直線に基づいて前記ゲインＡ１を変化させると共に変化されたゲインを前記推力指令値に乗算して出力することを特徴とする。
【００１２】
なお、前記駆動源はリニアモータであり、前記推力発生手段はリニアモータ、ボイスコイルモータ、サーボモータのいずれかが使用される。
【００１３】
本反力処理システムにおいては更に、前記可動部が駆動される際に力の加わる第１の位置から前記可動部の重心までの鉛直方向に関する第１の距離と、前記第１の位置から前記推力発生手段が駆動される際に力の加わる第２の位置までの鉛直方向に関する第２の距離とが等しくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本反力処理システムにおいては更に、前記推力発生手段として、前記構造体に少なくとも２個の推力発生部を備え、前記駆動源の推力がＦである場合、前記第２の調整部は、前記少なくとも２個の推力発生部に対し、前記可動部の重心位置に応じた前記推力Ｆの配分を行って配分された推力指令値を前記調整された推力指令値として出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、可動部がどの位置にあっても安定した高い位置決め性能が得られるステージ装置用の反力処理システムを提供することができる。例えば、Ｘ軸ストローク±７０ｍｍ内において、１ｍｍ移動の時、反力処理システムが無いときは１秒以上の整定時間を要するが、本発明による反力処理システムを採用することにより整定時間１８０ｍｓｅｃ以内を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明者らは前述した従来の振動制御装置の問題点を解消した振動制御装置を提案した。図４、図５を参照して、この振動制御装置について説明する。
【００１７】
図４は、振動制御装置の概略図を示したものであり、図５は、図４に示したＩ方向からの反力処理アクチュエータの概略図である。図４に示したＹ１、Ｙ２方向は鉛直方向を示しており、Ｘ１、Ｘ２方向はＹ１、Ｙ２方向に直交する方向を示している。
【００１８】
図４において、振動制御装置３０は、可動装置４１と、支持部材３６と、反力処理アクチュエータ４２と、制御手段４３と、ゲイン補償器４４とにより構成されている。
【００１９】
始めに、可動装置４１の構成について説明する。可動装置４１は、除振手段３２Ａ、３２Ｂと、ベース３３と、駆動ステージ３５とにより構成されている。構造体であるベース３３は突起部３４を有し、床３１上に除振手段３２Ａ、３２Ｂを介して設置されている。除振手段３２Ａは、床からのＹ１、Ｙ２方向の振動を除振するためのものであり、除振手段３２Ｂは床からのＸ１、Ｘ２方向の振動を除振するためのものである。除振手段３２Ａ、３２Ｂは、ばねとダッシュポットの組み合わせによるパッシブ除振機能を持ったパッシブ除振装置である。このパッシブ除振装置は、板状あるいはコイル状のバネ材によるバネとダッシュポットの組み合わせ、または空気バネとダッシュポットの組み合わせ、ゴム材単独等さまざまな形態がある。
【００２０】
ベース３３上には、図示しないリニアモータを駆動源とする可動部である駆動ステージ３５がＸ１、Ｘ２方向に移動可能な状態で形成されている。図４中に示した３５Ａは、可動部である駆動ステージ３５の重心（以下、重心３５Ａと呼ぶ）の位置を示しており、第１の位置である３５Ｂは可動部である駆動ステージ３５を駆動させた際に力が加わる位置（以下、位置３５Ｂと呼ぶ）を示している。また、図４中に示した第１の距離であるＨ１は、重心３５Ａから位置３５Ｂまでの鉛直方向（Ｙ１、Ｙ２方向）に関する距離（以下、距離Ｈ１と呼ぶ）を示している。
【００２１】
反力処理手段は、反力処理アクチュエータ４２と、制御手段４３と、ゲイン補償器４４とにより構成されている。以下に、反力処理アクチュエータ４２について説明する。なお、図４中に示した第２の位置である３８Ｂは、リニアモータ固定子３７のコイルに通電してリニアモータ可動子３８を駆動させた際に力が加わる位置（以下、位置３８Ｂと呼ぶ）を示しており、第２の距離であるＨ２は、位置３８Ｂから位置３５Ｂまでの鉛直方向に関する距離（以下、距離Ｈ２と呼ぶ）を示している。
【００２２】
反力処理アクチュエータ４２は、リニアモータ固定子３７と、リニアモータ可動子３８とにより構成されている。反力処理アクチュエータ４２は、駆動ステージ３５が駆動された際に、ベース３３を駆動方向に直接押して、駆動方向とは反対の方向に発生する反力を打ち消して、ベース３３の振動を抑制するためのものである。
【００２３】
リニアモータ固定子３７は、床３１と一体に形成された支持部材３６の図４中の上方に形成されている。リニアモータ可動子３８は、リニアモータ固定子３７に対して駆動可能な状態で、リニアモータ固定子３７に組み合わされている。また、リニアモータ固定子３７及びリニアモータ可動子３８は、位置３８Ｂから位置３５Ｂまでの鉛直方向（Ｙ１、Ｙ２方向）に関する距離Ｈ２が、距離Ｈ１と等しくなる位置に形成されている。
【００２４】
反力を打ち消すためには、駆動ステージ３５のモーメントＭ１と、ベース３３のモーメントＭ２とが互いに相殺されれば良い。ここで、距離Ｈ２が距離Ｈ１と等しくなる構成において、駆動ステージ３５を駆動させた際の駆動ステージ３５のモーメントＭ１と、ベース３３のモーメントＭ２との関係について説明する。なお、図４中に示した３３Ａは構造体であるベース３３の重心（以下、重心３３Ａと呼ぶ）を示しており、Ｈ３は位置３５Ｂから重心３３Ａまでの鉛直方向（Ｙ１、Ｙ２方向）の距離（以下、距離Ｈ３と呼ぶ）を示している。
【００２５】
図４中の左側の方向に働く力を正の値とし、図４中の右側の方向に働く力を負の値とする。Ｆ１は駆動ステージ３５が駆動された際に発生する駆動力（以下、駆動力Ｆ１と呼ぶ）、−Ｆ１は駆動ステージ３５が駆動された際に発生する反力（以下、反力−Ｆ１と呼ぶ）、Ｆ２は反力処理アクチュエータ４２による反力処理を行うための駆動力（以下、反力処理用駆動力Ｆ２と呼ぶ）を示している。
【００２６】
下記の式（１）に駆動ステージ３５のモーメントＭ１、下記の式（２）にベース３３のモーメントＭ２をそれぞれ示す。
【００２７】
Ｍ１＝Ｆ１×Ｈ１                                      （１）
Ｍ２＝−Ｆ１×Ｈ３＋Ｆ２（Ｈ２＋Ｈ３）                （２）
駆動ステージ３５は、駆動ステージ３５が駆動される際の駆動力Ｆ１の影響を受けるため、モーメントＭ１は上記式（１）で表される。ベース３３は、駆動ステージ３５が駆動された際に発生する反力−Ｆ１と、反力処理アクチュエータ４２による反力処理用駆動力Ｆ２との影響を受けるため、モーメントＭ２は上記式（２）で表される。反力処理用駆動力Ｆ２は、駆動力Ｆ１と同じ大きさの力をベース３３に加えるため、Ｆ１＝Ｆ２の関係が成り立つ。
【００２８】
したがって、上記式（２）のＦ２にＦ１を代入することにより、上記式（２）は下記の式（３）のように表すことができる。
【００２９】
Ｍ２＝Ｆ１×Ｈ２                                      （３）
反力−Ｆ１を反力処理するためには、モーメントＭ１とモーメントＭ２とが互いに相殺しあえば良く、下記の式（４）に示した関係が成立すれば良い。つまり、上記式（１）から上記式（２）を引き算した結果が０であれば、反力−Ｆ１を反力処理することができる。
【００３０】
Ｍ１−Ｍ２＝０                                          （４）
上記式（４）に上記式（１）及び上記式（２）を代入すると、下記の式（５）となり、Ｈ１＝Ｈ２の場合に反力−Ｆ１を反力処理することができるということが分かる。
【００３１】
Ｆ１×（Ｈ１−Ｈ２）＝０                              （５）
したがって、先に述べたように、Ｈ１＝Ｈ２の関係が成立するような鉛直方向（Ｙ１、Ｙ２方向）の位置に反力処理アクチュエータ４２を形成することにより、駆動ステージ３５が駆動される際に発生する反力−Ｆ１を反力処理アクチュエータ４２により反力処理することができる。
【００３２】
下記の式（６）は、力を表わす式である。Ｆは力、ｍは質量（重さ）、ａは加速度をそれぞれ表わしている。
【００３３】
Ｆ＝ｍ・ａ                                            （６）
また、一般的に振動制御装置３０のベース３３の重さは、駆動ステージ３５の重さと比較してかなり重い。上記式（６）からＦが一定の場合、ｍが大きければ大きいほど必要となる加速度ａは小さくて良い。したがって、反力処理アクチュエータ４２はベース３３に小さな加速度を印加することにより、反力−Ｆ１の反力処理を行い、ベース３３の振動を抑制することができる。
【００３４】
次に、図５を参照して、制御手段４３について説明する。制御手段４３は、駆動ステージ３５とゲイン補償器４４とに同一の駆動信号を出力可能な状態で接続されている。制御手段４３は、駆動指令値のみに基づいて駆動信号を生成して、反力処理アクチュエータ４２及び駆動ステージ３５に対して同一の駆動信号を出力し、反力処理アクチュエータ４２及び駆動ステージ３５の駆動に関する制御を行うためのものである。
【００３５】
ゲイン補償器４４は、制御手段４３からの駆動信号を補償するためのものであり、補償された駆動信号はリニアモータ固定子３７に出力される。リニアモータ固定子３７は補償された駆動信号に基づいてリニアモータ可動子３８を駆動させる。
【００３６】
このように、駆動指令値（推力指令値）のみに基づいて駆動信号を生成する制御手段４３を設けることにより、振動制御装置３０の構成を簡略化することができ、振動制御装置３０の大きさを小さくすることができる。
【００３７】
以上のように、駆動ステージ３５の駆動方向に、ベース３３を直接押して反力処理を行う反力処理アクチュエータ４２を、Ｈ１＝Ｈ２となる鉛直方向（Ｙ１、Ｙ２方向）の位置に設けることにより、駆動ステージ３５が駆動された際に発生する反力−Ｆ１を、駆動ステージ３５の影響を受けることなく、反力処理アクチュエータ４２によりベース３３の振動を十分に抑制して、駆動ステージ３５の位置決めを精度良く行うことができる。
【００３８】
原理的には、上記のように、リニアモータにより駆動ステージ３５が駆動される時と同じ推力指令値を反力処理機構に与えれば力が相殺されてベース３３の振動は抑制されるはずである。しかし、実際はケーブルベアのテンションなどにより性能が変わってくる。ケーブルベアというのは、可動部である駆動ステージ３５と固定部との間を信号線で結ぶ必要があり、この信号線を構成している可撓性のケーブルのことである。このケーブルベアは、可動部の位置によってテンションが変化するので、上記の振動制御だけでは可動部の位置により位置決め性能にもばらつきが生じる。
【００３９】
図１〜図３を参照して、上記の点を解消した本発明によるステージ装置用の反力処理システムの実施の形態について説明する。本実施の形態による反力処理システムは、図４、図５で説明した振動制御装置の原理を採用しているが、図４で説明した反力処理アクチュエータ（推力発生部）としてリニアモータ、ボイスコイルモータ、サーボモータのいずれかをｎ個（ｎは２以上の整数で、ここではｎ＝４）使用する。つまり、図２に示すように、ベース（構造体）２０と、このベース２０上をＸ軸方向に駆動されるＸスライダ（駆動ステージ）２５とを備えるステージ装置の場合、４個の反力処理アクチュエータ２１−１〜２１−４がベース２０の４つのコーナ部に隣接する箇所に設置される。なお、反力処理アクチュエータが２個の場合、反力処理アクチュエータ２１−１と２１−２との間及び反力処理アクチュエータ２１−３と２１−４との間に設けられれば良い。
【００４０】
図４で説明したように、反力処理アクチュエータ２１−１〜２１−４はベース２０に対してＸスライダ２５の駆動の際に発生する反力を打ち消す方向に推力を与えるためのものであり、それぞれ固定床に支持部材を介して設置される。一方、ベース２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に作用する除振手段を介して固定床に設置される。Ｘスライダ２５の駆動源には、例えばリニアモータが使用される。リニアモータの場合には、言うまでも無く、例えばリニアスケールとセンサヘッドとの組み合わせによる位置センサが組み合わされるが、位置センサはこのようなものに限らない。なお、Ｘスライダ２５は基準点を境にしたストローク範囲があらかじめ設定されている。
【００４１】
上記のような４つの反力処理アクチュエータ２１−１〜２１−４用のドライバ及びＸスライダ２５を駆動するリニアモータ用のドライバに推力指令値を与えるために図１に示されるような制御系が備えられる。
【００４２】
図１において、Ｘスライダ用のリニアモータ２６にはドライバ２７から駆動信号が与えられ、反力処理用アクチュエータ２１−１〜２１−４にはドライバ２２−１〜２２−４からそれぞれ駆動信号が与えられる。
【００４３】
上記のような４つの反力処理アクチュエータ２１−１〜２１−４及びリニアモータ２６の制御系１０は、ドライバ２７に対して推力指令値Ｆを与えると共に、４つのドライバ２２−１〜２２−４に対しては前記推力指令値Ｆをゲイン調整部１５を通したうえで調整された推力指令値を与える。以下では、ドライバ２７に与えられる出力を推力指令値Ｆ、ドライバ２２−１〜２２−４に与えられる推力指令値は調整された推力指令値と呼んで区別することとする。
【００４４】
詳しく説明すると、本形態における振動制御装置は、図４で説明した制御手段４３、ゲイン補償器４４に代えて制御系１０を備える。制御系１０は、前述した位置センサからの位置検出信号をアンプ２８で増幅及び波形整形した位置検出値と位置指令値とを受けてこれらの差を演算する演算器１１、アンプ１２、ゲイン調整部１５を含む。アンプ１２は、演算器１１からの差信号に基づいてドライバ２７に対してリニアモータ２６のための推力指令値Ｆを出力する。
【００４５】
ゲイン調整部１５は、第１の調整部１６と第２の調整部１７とを有する。第１の調整部１６は、Ｘスライダ２５が加速あるいは減速中である場合にはゲインとしてゲインＡ１を第２の調整部１７に与え、定速走行中である場合にはゲインとしてゲインＡ２（但し、Ａ１＞Ａ２）を第２の調整部１７に与える。第１の調整部１６は、ゲインＡ１、Ａ２を示す信号を出力する出力部（図示せず）と、アンプ１２からの推力指令値を受けて加速度を検出する加速度検出器１６−１と、その算出結果、つまり加速あるいは減速中、定速走行中の別に応じてゲインＡ１、Ａ２を切り替えて第２の調整部１７に与える切替え器１６−２とから構成される。
【００４６】
第２の調整部１７は、推力指令値Ｆと位置センサからの位置検出信号とを受けて、Ｘスライダ２５が加速あるいは減速中である場合に、Ｘスライダ２５の位置に応じてゲインＡ１を可変とする。特に、この第２の調整部１７は、図３に示すように、基準点を境にしたＸスライダ２５の正側では第１の傾きを持つ第１の直線ＧＬ１に基づいてＸスライダ２５の位置に応じて変化させたゲインＡ１を推力指令値Ｆに乗算して出力する一方、基準点を境にしたＸスライダ２５の負側では第２の傾きを持つ第２の直線ＧＬ２に基づいてＸスライダ２５の位置に応じて変化させたゲインＡ１を推力指令値Ｆに乗算して出力する。なお、基準点は、Ｘスライダ２５で言えば、例えばそのストローク範囲の中間点であり、これが０点となる。
【００４７】
このような構成により、第２の調整部１７は、Ｘスライダ２５が加速あるいは減速中である場合には可変値であるゲインＡ１に基づいて調整された推力指令値を出力し、定速走行中である場合には固定値であるゲインＡ２に基づいて調整された推力指令値を出力する。
【００４８】
以上の説明で明らかなように、本反力処理システムは、Ｘスライダ２５用のリニアモータ２６への推力指令値Ｆに、あるゲインＡを乗算したものを調整された推力指令値として反力処理アクチュエータ２１−１〜２１−４へ出力するが、Ｘスライダ２５の可動範囲内のどの場所でも安定した性能になるよう推力指令値Ｆに下記のような補正を加えるようにしたものである。
【００４９】
１．Ｘスライダ２５が加速あるいは減速中、定速度走行中とでゲインを切り替える。これは、常時、反力処理システムに推力指令値を入れておくとＸスライダ２５がある位置に停止している時に発振する場合があるので、加速あるいは減速中以外はゲインを下げるかあるいは推力指令を切る必要があるからである。また、Ｘスライダ２５の加減速指令が零になった後は、ベース２０の揺り戻しなどによりＸスライダ２５への推力指令値はまだ少し出力されているためゲイン切替えとし、反力処理アクチュエータに推力指令値が入るようにしている。
【００５０】
２．Ｘスライダ２５の０点を境にした位置によりゲインＡを変更する。
【００５１】
例えば、Ｘスライダ２５のストローク範囲−７０ｍｍ〜＋７０ｍｍにおいて、０点を基準点にしてゲインを規定する２本の直線がそれぞれ別の傾きを持つようにしている。このようにするのは、前述したように、Ｘスライダ２５は、その走行に際し、ケーブルベアのテンション等による外乱の影響を受けるためである。それゆえ、図３の第１、第２の直線ＧＬ１、ＧＬ２における第１、第２の傾きは、例えば実際にＸスライダ２５を走行させて繰り返し動作テストを行い、最適な値をあらかじめ設定しておくことが望ましい。
【００５２】
本形態では更に、４つの反力処理アクチュエータ２１−１〜２１−４における推力の配分を、Ｘスライダ２５の重心位置に応じて行うようにしており、以下にこれを説明する。
【００５３】
図２に示された各諸元を以下のように定義する。
【００５４】
Ｌ１：Ｘスライダ２５の重心位置から反力処理アクチュエータ２１−１、２１−２へのＹ方向距離
Ｌ２：Ｘスライダ２５の重心位置から反力処理アクチュエータ２１−３、２１−４へのＹ方向距離
ＬＬ１：ベース２０に設定した原点位置から反力処理アクチュエータ２１−１、２１−２へのＹ方向距離
ＬＬ２：ベース２０に設定した原点位置から反力処理アクチュエータ２１−３、２１−４へのＹ方向距離
Ｙｐｏｓ：ベース２０に設定した原点位置からのＸスライダ２５のＹ方向位置
Ｆ：Ｘスライダ２５に与えられる推力指令値
Ｆ１：反力処理アクチュエータ２１−１、２１−２に与えられる推力指令値
Ｆ２：反力処理アクチュエータ２１−３、２１−４に与えられる推力指令値
図２より、以下の式（７）、（８）の関係が成り立つ。
【００５５】
Ｌ１＝ＬＬ１＋Ｙｐｏｓ                              （７）
Ｌ２＝ＬＬ２−Ｙｐｏｓ                              （８）
Ｘスライダ２５の重心位置から見た反力処理アクチュエータのモーメントの釣り合いは以下の（９）式のようになる。
【００５６】
Ｆ１×Ｌ１＝Ｆ２×Ｌ２                              （９）
Ｘスライダ２５の推力は反力処理アクチュエータの総推力に等しいため以下の（１０）式が成り立つ。
【００５７】
Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ                                      （１０）
以上より、Ｘスライダ２５の推力指令値Ｆに基づいて反力処理アクチュエータへの推力指令値は以下のように算出される。
【００５８】
Ｆ１＝｛Ｌ１２／（１＋Ｌ１２）｝×Ｆ
Ｆ２＝Ｆ−Ｆ１＝｛（１−Ｌ１２）／（１＋Ｌ１２）｝×Ｆ
ここで、Ｌ１２＝Ｌ２／Ｌ１
なお、４つの反力処理アクチュエータ２１−１〜２１−４への個々の推力指令値Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ２１、Ｆ２２は以下のようになる。
【００５９】
Ｆ１１＝０．５×Ｆ１、Ｆ１２＝０．５×Ｆ１、Ｆ２１＝０．５×Ｆ２、Ｆ２２＝０．５×Ｆ２
なお、上記の形態では、ワークを搭載するＸスライダのみがベース上を走行するステージ装置について説明したが、本発明はワークを搭載するテーブルがベース上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に可動のいわゆるＸ−Ｙステージ装置にも適用可能であることは言うまでも無い。この場合、図２の例で言えば、ベース２０のＹ軸方向に平行な両側にそれぞれ、Ｙ軸方向に反力を作用させる少なくとも２個の反力処理アクチュエータが設けられれば良く、制御系の構成は、図１に示されたものと同じで良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明はマスク検査装置や半導体検査装置等の高精度の位置決めを要求されるステージ装置全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による反力処理システムの実施の形態にかかる構成例を示したブロック図である。
【図２】図１に示された反力処理システムを採用する場合の構造体としてのベース、可動部としてのＸスライダ、及びこれらに組み合わされる反力処理アクチュエータの配置例を示した図である。
【図３】図１に示されたゲイン調整部におけるゲイン調整を説明するために、スライダ位置とゲインとの関係を示した特性図である。
【図４】本発明者らにより提案され、本発明が採用される振動制御装置の構成例を示した図である。
【図５】図４に示された反力処理アクチュエータを、図４の矢印Ｉ方向から見た図である。
【図６】従来の振動制御装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０    制御系
１５    ゲイン調整部
１６    第１の調整部
１７    第２の調整部
２０    ベース
２１−１〜２１−４    反力処理アクチュエータ
２５    Ｘスライダ
【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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