(57)【要約】【課題】加減速時のスライダの加速度を大きくすることができる粗微動装置を実現する。【解決手段】粗動スライダと微動スライダを有し、位置司令部からの位置指令値に基づいてそれぞれのスライダを位置制御する粗微動装置において、前記微動スライダが使用すべき位置指令値を複数の位置指令値の中から選択する切り替え手段を備える。【選択図】図１
2009009353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗動スライダと微動スライダを有し、位置司令部からの位置指令値に基づいてそれぞれのスライダを位置制御する粗微動装置において、
前記微動スライダが使用すべき位置指令値を複数の位置指令値の中から選択する切り替え手段を備えたことを特徴とする粗微動装置。
【請求項２】
前記切り替え手段は、前記位置司令部からの位置指令値に応じて前記微動スライダが使用すべき位置指令値を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の粗微動装置。
【請求項３】
前記切り替え手段は、前記位置司令部から出力される位置指令値と、前記粗動スライダの位置検出値との中から前記微動スライダが使用すべき位置指令値を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の粗微動装置。
【請求項４】
前記切り替え手段は、前記位置司令部からの位置指令値が加速もしくは減速期間あるいは停止期間にあるときは前記微動スライダが使用すべき位置指令値を前記粗動スライダの位置検出値に、
前記位置司令部からの位置指令値が等速期間にあるときは前記微動スライダが使用すべき位置指令値を前記位置司令部からの位置指令値に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の粗微動装置。
【請求項５】
前記切り替え手段は、前記位置司令部からの位置指令値が加速より等速に変化したタイミングより所定時間後に、前記微動スライダが使用すべき位置指令値を前記位置司令部からの位置指令値に切り替えることを特徴とする請求項３または４に記載の粗微動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粗動スライダと微動スライダを有し、位置司令部からの位置指令値に基づいてそれぞれのスライダを位置制御する粗微動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粗動スライダ上に移動可能に微動スライダが搭載される構成を備える粗微動装置は、特許文献１に開示されている。面モータを搭載したスライダを基盤（プラテン）上でＸＹ方向に移動制御するＸＹステージ及びレーザ干渉計によるスライダの位置検出の技術については、特許文献２に詳細が開示されている。
【０００３】
図４は、粗動スライダ及び微動スライダが共通の位置指令値により移動制御される、従来の粗微動装置の一例を示す機能ブロック図である。
【０００４】
動作ストロークが小さな微動スライダ１が、動作ストロークが大きな粗動スライダ２上に移動可能に搭載された構成になっている。各スライダは、基盤３に対する夫々の位置を検出できる微動位置検出器５及び粗動位置検出器６を備え、夫々位置検出値Ｐａ及びＰｂを出力する。
【０００５】
微動位置制御部７及び粗動位置制御部８は、夫々位置検出値Ｐａ及びＰｂが測定値として入力されると共に、位置指令部４より共通の位置指令値Ｐｓが入力される。微動位置制御部７は、位置指令値Ｐｓと位置検出値Ｐａの偏差に基づく推力発生用電流Ｉａを微動スライダ１に出力し、偏差がなくなるように微動スライダ１を位置制御する。
【０００６】
同様に、粗動位置制御部８は、位置指令値Ｐｓと位置検出値Ｐｂの偏差に基づく推力発生用電流Ｉｂを粗動スライダ２に出力し、偏差がなくなるように粗動スライダ２を位置制御する。
【０００７】
図５は、粗微動装置の基本動作を説明する波形図である。図５（Ａ）は、位置指令値Ｐｓの速度変化を示す波形図、（Ｂ）は加速度を示す波形図である。Ｐｓは、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで所定の加速度で速度Ｖ０まで加速し、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで必要な距離分だけ速度Ｖ０を維持する等速になり、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで所定の加速度で減速させて初期状態に戻る。（Ｃ）は、時刻ｔ０より時刻ｔ４間のスライダ移動距離である。
【０００８】
時刻ｔ１からｔ３間の等速状態にある期間中に微動スライダ１による作業が行われる。実際には、時刻ｔ２の速度変化による偏差が収まる時刻ｔ２から時刻ｔ３までを作業区間Ｔとする。この作業区間Ｔでは、微動スライダ１の位置偏差（位置指令値Ｐｓと位置現在値Ｐａとの差）が規定値以下であることが求められる。
【０００９】
微動スライダ１は動作ストロークが小さいため、常時、微動スライダ１の位置と粗動スライダ２の位置との差が、微動スライダ１の動作ストローク内に入っている必要がある。      
【００１０】
【特許文献１】特開平４−３６７９１１号公報
【特許文献２】特開２０００−６５９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
粗微動装置においては、装置のスループットを上げるために、位置指令値Ｐｓの加速度をできるだけ大きくして、早く作業区間の速度に達したいという要求がある。しかし、従来の構成では次のような問題がある。
【００１２】
大きなストロークを持つ粗動スライダ２は、定盤３との位置関係が大きく変化し、それにより機械的な共振特性も変化するため、一般的に制御帯域を高くしにくい。
【００１３】
一方、小さなストロークしか持たない微動スライダ１は、高い制御帯域を持たせることができやすい。また、粗動スライダの制御誤差を修正して、必要な範囲に位置偏差を押さえ込むために、高い制御帯域にしておく必要がある。
【００１４】
図６は、偏差発生を説明する波形図である。図６（Ａ）に示す位置指令値Ｐｓの速度変化に対し、速度が変化する時刻ｔ０、ｔ１、ｔ３、ｔ４で、（Ｂ）に示すような位置偏差が微動スライダ及び粗動スライダに発生する。
【００１５】
夫々の位置偏差は、制御帯域に差があることにより、加速時や減速時には、微動スライダが位置指令値に精度よく追従して位置偏差が小さいのに対して、粗動スライダは追従位置偏差が大きいことがわかる。従って、図６（Ｃ）に示す粗動スライダに対する微動スライダの位置ずれが時刻ｔ０、ｔ１、ｔ３、ｔ４で大きく発生する。
【００１６】
この相対的な位置のずれは、微動スライダの動作ストロークを圧迫し、これが制約要因となって、位置指令値Ｐｓの加速度を大きくすることができなかった。
【００１７】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、加減速時のスライダの加速度を大きくすることができる粗微動装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）粗動スライダと微動スライダを有し、位置司令部からの位置指令値に基づいてそれぞれのスライダを位置制御する粗微動装置において、
前記微動スライダが使用すべき位置指令値を複数の位置指令値の中から選択する切り替え手段を備えたことを特徴とする粗微動装置。
【００１９】
（２）前記切り替え手段は、前記位置司令部からの位置指令値に応じて前記微動スライダが使用すべき位置指令値を切り替えることを特徴とする（１）に記載の粗微動装置。
【００２０】
（３）前記切り替え手段は、前記位置司令部から出力される位置指令値と、前記粗動スライダの位置検出値との中から前記微動スライダが使用すべき位置指令値を選択することを特徴とする（１）または（２）に記載の粗微動装置。
【００２１】
（４）前記切り替え手段は、前記位置司令部からの位置指令値が加速もしくは減速期間あるいは停止期間にあるときは前記微動スライダが使用すべき位置指令値を前記粗動スライダの位置検出値に、
前記位置司令部からの位置指令値が等速期間にあるときは前記微動スライダが使用すべき位置指令値を前記位置司令部からの位置指令値に切り替えることを特徴とする（３）に記載の粗微動装置。
【００２２】
（５）前記切り替え手段は、前記位置司令部からの位置指令値が加速より等速に変化したタイミングより所定時間後に、前記微動スライダが使用すべき位置指令値を前記位置司令部からの位置指令値に切り替えることを特徴とする（３）または（４）に記載の粗微動装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、微動スライダが使用すべき位置指令値を複数の位置指令値の中から選択することにより、加減速時のスライダの加速度を大きくすることができる粗微動装置を実現することができる。
【００２４】
位置司令部からの位置指令値が加速もしくは減速期間あるいは停止期間にあるときは粗動スライダの位置検出値に、位置司令部からの位置指令値が等速期間にあるときは位置司令部からの位置指令値に切り替えることで、粗動スライダに対する微動スライダの位置ずれを効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した粗微動装置の一実施例を示す機能ブロック図である。図４で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
従来装置に追加された本発明の構成上の特徴部は、位置指令部４からの切り替え指令Ｃで操作される切り替え手段１００を設けた構成にある。
【００２７】
位置司令部４は、切り替え指令Ｃにより切り替え手段１００を操作し、微動位置制御部７の位置指令値Ｐｂの接続先を、接点Ａと設定Ｂから選択する。接点Ａには位置司令部４からの位置指令値Ｐｓが接続されている。接点Ｂには、粗動スライダ２の位置現在値を示す、粗動位置検出器６からの位置検出値Ｐｂが接続されている。
【００２８】
図２は、本発明を適用した粗微動装置の偏差発生を説明する波形図であり、従来装置の偏差発生を示した図６と対応している。図２は（Ａ）位置指令値の速度信号、（Ｂ）は微動スライダ及び粗動スライダの偏差、（Ｃ）は粗動スライダに対する微動スライダの位置ずれ、（Ｄ）は切り替え指令Ｃの波形、（Ｅ）は微動スライダの制御モード（位置指令値Ｐｓに追従する制御モードＡ、粗動ステージの位置検出値Ｐｂに追従する制御モードＢ）を示す。
【００２９】
図５と同様に、時刻ｔ０から時刻ｔ１は加速期間、時刻ｔ１から時刻ｔ３は等速期間、時刻ｔ３から時刻ｔ４は減速期間である。なお、時刻ｔ５は時刻ｔ１と時刻ｔ２の間にある時刻とし、時刻ｔ５から時刻ｔ３までの期間を期間Ｔ´とする。
【００３０】
位置司令部４は、時刻ｔ５から時刻ｔ３までの期間Ｔ´において、切り替え指令Ｃにより切り替え手段１００を接点Ａに切り替える（制御モードＡ）。微動位置制御部７には従来装置と同様に位置指令値Ｐｓが与えられる。
【００３１】
期間Ｔ´以外の期間においては、位置司令部４は、切り替え指令Ｃにより切り替え手段１００を接点Ｂに切り替える（制御モードＢ）。すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの期間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、およびスライダの停止期間において、微動位置制御部７には粗動位置検出器６の位置検出値Ｐｂが与えられる。
【００３２】
時刻ｔ０、ｔ１、ｔ３、ｔ４で、図２（Ｂ）に示す位置偏差が微動スライダ及び粗動スライダに発生する。
【００３３】
制御モードＢでは、微動スライダ１は粗動スライダ位置の現在値に追従しているので、微動スライダ及び粗動スライダの位置指令値Ｐｓに対する偏差はほぼ等しくなる。従って、図２（Ｃ）に示す粗動スライダに対する微動スライダの位置ずれは、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ３、ｔ４で、図６で示した従来装置に比較して小さくなる。
【００３４】
このように微動スライダ１が使用すべき位置指令値を切り替えることによって、粗動スライダ２において大きな追従誤差が発生する加減速時には、追従性の高い微動スライダは粗動スライダ位置に追従させ、動作ストロークの中央に位置させることにより、動作ストロークによる制約を受けないようにすることができる。
【００３５】
一方、加速を終えて等速に移行すると、微動位置制御部７への位置指令値を位置指令部４からの位置指令値に追従するように制御モードを切り替えることで、ストロークの制約を受けないで微動スライダの精密な位置制御を実行することができる。
【００３６】
なお、制御モードを切り替えるタイミングは、加速終了直後ｔ１ではなく、粗動スライダの追従位置偏差がある程度小さくなったところをねらったタイミングｔ５の方が効果的である。あまり早すぎると、微動スライダが速やかに粗動スライダ位置から離れるため、動作ストロークの影響を受けやすくなるためである。一方、減速に移る際は、等速の作業区間Ｔが終了していれば、すみやかに切り替えることができる。減速に移行する直後でも問題はない。
【００３７】
図３は、本発明を適用した粗微動装置の他の実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態の特徴は、微動制御部７内に切り替え手段を内蔵しており、微動制御部７は位置指令部４からの切り替え指令Ｃが入力され、位置指令値Ｐｓと粗動位置検出器６からの粗動スライダ現在位置Ｐｂを切り替えている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を適用した粗微動装置の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明を適用した粗微動装置の偏差発生を説明する波形図である。
【図３】本発明を適用した粗微動装置の他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図４】従来の粗微動装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図５】粗微動装置の基本動作を説明する波形図である。
【図６】粗微動装置の偏差発生を説明する波形図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  微動スライダ
２  粗動スライダ
３  基盤
４  位置指令部
５  微動位置検出器
６  粗動位置検出器
７  微動位置制御部
８  粗動位置制御部
１００  切り替え手段
【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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