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JPS6149916B2 - - Google Patents
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JPS6149916B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6149916B2
JPS6149916B2 JP54008232A JP823279A JPS6149916B2 JP S6149916 B2 JPS6149916 B2 JP S6149916B2 JP 54008232 A JP54008232 A JP 54008232A JP 823279 A JP823279 A JP 823279A JP S6149916 B2 JPS6149916 B2 JP S6149916B2
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JP
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signal
motor
slow
stage
drive system
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JP54008232A
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JPS55103097A (en
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Nobuo Hamamoto
Kazuo Ichino
Satoshi Ido
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Hitachi Ltd
NTT Inc
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Hitachi Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Priority to DE3002501A priority patent/DE3002501C2/de
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Publication of JPS6149916B2 publication Critical patent/JPS6149916B2/ja
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Program-control systems
    • G05B19/02Program-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子線描画装置等において用いられ
る試料(マスクまたはウエハ)を塔載するステー
ジを高速かつ迅速に所定の位置に位置決め(移
動)させるためのモータ駆動方式に関する。
短時間にステージを移動させるためにはパルス
モータドライバに高速パルスを送り込めばよい。
しかしながら、いきなりそのパルスモータの自起
動周波数以上の高速パルスを与えると、負荷トル
クの関係からモータはパルス電流を注入している
にもかかわらず周期が乱れ脱調を起こしてしまい
回転しない。そこで起動時と停止時、除々に速度
の上昇、下降を行う、いわゆるスローアツプ・ス
ローダウン方式を採用するのが一般的である。従
来はこのスローアツプ、スローダウンに直線的な
関数を与えて速度制御を行つていた。しかし、直
線的な関数は、移動機構(モータを含めて)に最
適な形状とはいえないことが経験的に知られてお
り、また、直線関数を与えたとしても、パルスモ
ータ自体の起動特性と負荷トルクの大きさ等から
限界があり、脱調を起こす速度以上の傾斜は与え
られない等、ステージ移動の高速化に逆行してし
まう欠点を持つていた。
本発明は、上記の点に着目してなされたもので
あり、上述したスローアツプ、スローダウンを任
意形状の関数で与え、ステージ移動の高速化を可
能にしたモータ駆動方式を提供するものである。
以下、本発明を実施例を参照して説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示すブロツク
図、第2図は各箇所での信号波形を示すものであ
る。図において、クロツク信号1(第2図aの信
号波形)はスローアツプ、スローダウン時間を決
めるためのもので、移動指令信号12(第2図e
の信号波形)と同期して制御指令信号2(第2図
bの信号波形)を作成し、ゲート回路3に加え
る。なお、移動指令信号12が論理“1”の間モ
ータが作動する。この制御指令信号2は、アツ
プ・ダウン・カウンタ4を論理“1”レベルでア
ツプ(UP)方向、論理“0”レベルでダウン
(DOWN)方向に作動ならしめるようなパルス列
信号をゲート回路3と最大値/最小値検出回路5
で作成する。すなわち、制御指令信号2の論理レ
ベルが“1”となり、アツプ・ダウン・カウンタ
4の内容がオール“1”(最大値)となるまでク
ロツク信号1が計算されて直線的にカウンタの内
容が増大してゆき、最大値に達してしまうと制御
指令信号2の論理レベルが“0”に変化しない限
りこの状態が継続される。次に、移動指令信号2
の論理レベルが“0”になると、アツプ・ダウ
ン・カウンタ4の内容がオール“0”(最小値)
となるまでクロツク信号1を計数し最小値で停止
する。
そこで任意関数の速度制御を行うため、アツ
プ・ダウン・カウンタの出力信号を一坦読出し専
用メモリーROM(Read Only MemOry)6のア
ドレス情報として与え、そのアドレスに対応した
関数データを取り出し、D―A変換器7でアナロ
グ信号化(第2図cの信号波形)する。そして、
この信号を直線性の優れたV/f変換器(電圧→
周波数変換器)8でパルス列信号(第2図dの信
号波形)に変換し、ゲート回路9で移動指令信号
12と論理積演算を行い、得られる出力信号(第
2図fの信号波形)でパルスモータドライバ10
を介してパルスモータ11駆動する。
第2図は、本発明の他の実施例を示すブロツク
図である。まず、初期の停止状態においては、制
御指令信号は“0”となつており、従つてインバ
ータ13の出力は“1”となるため、ゲート3″
が開いてクロツクパルスをダウン方向に計数す
る。そして、アツプ・ダウン・カウンタ4の出力
がすべて“0”になると、オール“0”検出回路
(または最小値検出回路)5″の出力が“1”にな
り、インバータ15の出力が“0”となるからゲ
ート3″は閉じる。
このような停止状態において、移動指令信号1
2(この信号が論理“1”の間モータが作動す
る)に比べて最高速度から停止状態までに到達す
る時間分だけ短かい制御指令信号2を受け取る
と、ゲート3′が開き(この時、ゲート3″は閉じ
る)、クロツクパルスを計数してアツプ・ダウ
ン・カウンタ4がアツプ方向に直線的に増大して
いく。そして、オール“1”検出回路(最大値検
出回路)5′の出力が“1”になると、インバー
タ14の出力が“0”となつてゲート3′を閉じ
てしまう。すなわち、アツプ・ダウン・カウンタ
の内容は最大値を示して停止している。この状態
すなわちステージが最高速度で移動する状態は制
御指令信号2が“0”レベルにならない限り継続
される。
次に、ステージが目標値近傍に近づくと、あら
かじめスロウダウン時間だけ少なく設定してある
制御指令信号2がリセツトされ“0”レベルにな
る(この時、移動指令信号12はまだ“1”レベ
ルの状態にある)。その結果、インバータ13の
出力が“1”レベルになりゲート3″が開いて
(この場合、インバータ15の出力はオール
“0”検出回路の出力が“1”にならない限り
“1”レベルである)、アツプ・ダウン・カウンタ
4がダウン方向に直線的に減少していき、オール
“0”検出回路の出力が“1”すなわちアツプ・
ダウン・カウンタ4の出力がすべて“0”になる
とゲート3″も閉じる。
そこで、任意関数の速度制御を行なうため、ア
ツプ・ダウン・カウンタ4の出力をROM6のア
ドレス情報として与え、そのアドレスに対応した
関数データを取り出してD―A変換器7でD―A
変換する。なお、アドレスに対応した関数データ
は、、あらかじめ設定し、ROM6に格納してお
く。そして、アナログ化された信号を直線性のす
ぐれたV/f変換器(電圧→周波数変換器)8に
入力してパルス列信号を作成し、この信号をゲー
ト9の一方に入力する。ゲート9の他一方の端子
に移動指令信号12を加えると、第2図fに示す
ようなパルスモータ・ドライブ信号が得られる。
第4図は、上述の実施例におけるスローアツ
プ、スローダウンの任意形状の関数の一例を示す
ものである。前述したように、一般にパルスモー
タの場合は自起動周波数以下の駆動周波数でなけ
れば脱調を起こし、起動しない。そして、この自
起動周波数を横切る時の時間的変化(速度変化)
の割合が脱調を起こす主たる要因であり、傾斜速
度を支配する。この点、従来は前述したようにま
た第4図のaで示すように、直線関数であるから
脱調を生起させない傾斜速度を実験によつて求
め、この傾斜で最高周波数(最高速度)まで到達
せしめていた。これに対して、本発明によれば、
例えば図のbに示すような形状の関数をスローア
ツプ、スローダウン時に与えることで最高速度に
到達するまでの時間を従来に比べて大幅に短縮す
ることを可能にした。
図は、一例としてスローアツプ時の曲線を与え
るものであるが、スローダウン時においても同様
である。以下、スローアツプ時を例にとつて説明
する。
図において、起動指令により自起動周波数(通
常、高速パルスモータで2KPPS(Kilo―
pulseper second))の20〜30%手前まで急峻に
立上げ、その後、自起動周波数を横切り20〜30%
越えた時点まではゆるやかな形状を与え確実に脱
調を防止し、その後再び急峻な立上りを与え、速
やかに最高速度まで到達するプロフイールにして
いる。また、最高刺波数(例えば、上記実施例で
は10kpps)の近傍においても、従来のような急
激な速度変化をとらず、図のようなゆるやかな速
度変化を与えて、ステージの振動を減少させ、ス
ムーズな移動を可能にした。この例では、起動か
ら最高周波数に達するまでの時間は、本発明の場
合によれば30ms(=T1)であり、従来の80ms
(=T2)に比較して大幅な時間の短縮すなわちス
テージ移動の高速化が可能となつた。
以上の説明において用いた本発明におけるスロ
ーアツプ、スローダウン時の曲線および数値は、
上述した例に限定されるものではなく、適宜選択
可能である。
このように、スローアツプ、スローダウンの最
適曲線およびスローダウン開始点は、駆動側の機
構部の構造、負荷特性、モータおよびドライバの
電気的特性等により大きく異なつてくるが、本発
明によれば、ROMの内容を適当な形状の関数に
書き換えるのみで、ステージの位置決め時間(移
動時間)の増大をきたすことなく、当然脱調もな
いパルスモータ駆動が簡単構成でかつ安価に実現
できると共に、パルスモータのみならず、各種の
モータにも応用できるなど、実用に供してその効
果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示すブロツク
図、第2図は、その各箇所における信号波形を示
す図、第3図は、本発明の他の実施例に示すブロ
ツク図、および第4図は、ステージ移動のスロー
アツプ時の一例を説明する図である。 図において、1…クロツク信号、2…制御指令
信号、3,9…ゲート回路、4…アツプダウンカ
ウンタ、5…最大値、最小値検出回路、6…
ROM、7…D―A変換器、8…電圧―周波数変
換器、10…パルスモータドライバ、11…モー
タ、12…移動指令信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 試料を塔載するステージをモータの起動時と
    停止時にそれぞれ速度のスローアツプ、スローダ
    ウンを行なつて所定の位置に位置決め移動せしめ
    るステージ移動用モータ駆動方式において、あら
    かじめ設定したステージ移動指令信号よりもスロ
    ーダウン時間分だけ短かい制御指令信号とスロー
    アツプ、スローダウン時間を決めるためのクロツ
    ク信号に基づき、アツプダウンカウンタを論理
    “1”レベルでアツプ方向に、論理“0”レベル
    でダウン方向に作動ならしめるパルス列信号をゲ
    ート回路と最大値/最少値検出回路で作成し、該
    アツプダウンカウンタの出力信号を読出し専用メ
    モリーのアドレス情報として与えてそのアドレス
    に対応した任意形状の関数データを取り出し、こ
    れをD―A変換してアナログ信号化せしめ、該ア
    ナログ信号を電圧―周波数変換器でパルス列信号
    に変換し、ゲート回路で上記ステージ移動指令信
    号と論理積演算を行ない、得られる出力信号でモ
    ータを駆動するように構成したことを特徴とする
    ステージ移動用モータ駆動方式。 2 上記モータが、パルスモータで構成されるこ
    とを特徴とする上記特許請求の範囲第1項記載の
    ステージ移動用モータ駆動方式。 3 上記読出し専用メモリーに格納される上記関
    数データが、周波数ゼロ時から上記パルスモータ
    の自起動周波数到達前後付近においてゆるやかな
    形状を与え、その後再び急峻に立上り、最高周波
    数到達前付近でゆるやかな形状を与える如く構成
    されていることを特徴とする上記特許請求の範囲
    第2項記載のステージ移動用モータ駆動方式。
JP823279A 1979-01-29 1979-01-29 System for driving motor for moving stage Granted JPS55103097A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP823279A JPS55103097A (en) 1979-01-29 1979-01-29 System for driving motor for moving stage
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JPS55103097A JPS55103097A (en) 1980-08-06
JPS6149916B2 true JPS6149916B2 (ja) 1986-10-31

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ID=11687405

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NL (1) NL7908763A (ja)

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