特許 5873384 テーブル位置決め装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5873384

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】テーブル位置決め装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 3/10 20060101AFI20160216BHJP

   B23Q 5/22 20060101ALI20160216BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20160216BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20160216BHJP

   G05D 3/12 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   G05D3/10 E

   B23Q5/22 530H

   H01L21/30 503A

   H01L21/68 K

   G05D3/12 305B

【請求項の数】8

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2012-100791(P2012-100791)

(22)【出願日】2012年4月26日

(65)【公開番号】特開2013-228910(P2013-228910A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2015年2月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】394022967

【氏名又は名称】シグマテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(72)【発明者】

【氏名】市川 宗次

(72)【発明者】

【氏名】奥村 哲哉

(72)【発明者】

【氏名】原田 秀治

【審査官】 川東 孝至

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０２６０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１９８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６６９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１７８１９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ ３／００−３／２０

Ｂ２３Ｑ ５／２２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リードが１ｍｍ以下のねじ軸を利用しかつテーブルをベースに対して移動可能なテーブル移動機構部と、ねじ軸に連結されたステッピングモータおよびモータドライバを含みかつモータ回転制御信号に基づきねじ軸を回転駆動してテーブルを最小で１ｎｍずつ移動可能な移動用動力をテーブル移動機構部に付与する動力付与部と、３つの光学格子および信号分割回路を含み各光学格子の明線および暗線がそれぞれ２μｍとされかつ１パルス当たり１ｎｍの移動変位量検出信号を生成出力してテーブルの移動変位量を検出する移動変位量検出部と、オープンループ制御による高速回転用，クローズドループ制御による中速回転用および低速回転用のモータ回転制御信号をこの順序で切換え出力可能でかつテーブルを目標位置に位置決めするための位置決め制御信号を動力付与部へ生成出力する位置決め制御回路部と、低速回転中に装置構成要素に発生した機械的振動に起因して生成された見掛けモータ回転制御信号を無視する見掛け信号無視手段を具備するテーブル位置決め装置において、
前記ねじ軸に前記ステッピングモータを直結し、
前記モータドライバの分割数を高速回転用分割数と超高速回転用分割数とに選択的に切換え可能に形成し、
高速回転用分割数および超高速回転用分割数のいずれかを選択するための分割数選択切換情報を格納するメモリと，実際位置決め運転に際して指定された指定位置決め情報とメモリに格納された分割数選択切換情報とを利用して当該実際位置決め運転に最適な前記モータドライバの分割数を選択する分割数選択手段と，選択された最適分割数に切換えるための分割数選択切換信号を前記モータドライバに生成出力する切換信号生成出力手段とを設け、
前記位置決め制御回路部が、オープンループ制御による前記高速回転用のモータ回転制御信号に代わる超高速回転用のモータ回転制御信号を出力可能に形成され、
前記オープンループ制御による高速位置決め制御と比較して一段と高速な超高速位置決め制御を実行可能に形成された、テーブル位置決め装置。

【請求項2】

請求項１のテーブル位置決め装置において、
前記ねじ軸がリード１ｍｍのボールねじ軸とされかつ前記信号分割回路の信号分割数が
２，０００に選択されている、テーブル位置決め装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２のテーブル位置決め装置において、
前記ステッピングモータのステップ角度が０．３６度に選択されている、テーブル位置決め装置。

【請求項4】

請求項１〜請求項３のいずれかのテーブル位置決め装置において、
前記高速回転用分割数が１，０００とされかつ前記超高速回転用分割数が２０とされている、テーブル位置決め装置。

【請求項5】

請求項１〜請求項４のいずれかのテーブル位置決め装置において、
前記分割数選択切換情報が、前記モータドライバの最大応答周波数に達するまでの基準移動速度と基準限界移動量とを関連付けた情報とされている、テーブル位置決め装置。

【請求項6】

請求項５のテーブル位置決め装置において、
前記分割数選択手段が、指定移動速度が前記基準移動速度の中のいずれかに等しい場合で指定移動量が当該基準移動速度に対応する基準移動量に比べて短い場合は前記高速回転用分割数を最適な分割数として選択可能かつ指定移動量が当該基準移動速度に対応する基準移動量に比べて長い場合は前記超高速回転用分割数を最適な分割数として選択可能に形成されている、テーブル位置決め装置。

【請求項7】

請求項２〜請求項６のいずれかのテーブル位置決め装置において、
前記位置決め制御回路部が、指定移動量に基づく超高速位置決めを実行した場合における位置決め完了位置が累積代表リード誤差相当位置に至る以前の位置になると想定されるときは当該指定移動量に対応する位置決め制御信号に相当するパルス数に１パルスを加算したパルス数を前記動力付与部へ生成出力可能に形成されている、テーブル位置決め装置。

【請求項8】

請求項２〜請求項７のいずれかのテーブル位置決め装置において、
前記ステッピングモータの回転軸に機械式ダンパーが連結されている、テーブル位置決め装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テーブル移動機構部と動力付与部と移動変位量検出部と位置決め制御回路部とを具備し、テーブルを超高速（２．５ｍｍ／ｓｅｃ）かつ高精度（１ｎｍ）で位置決めするためのテーブル位置決め装置に関する。

【背景技術】

【0002】

上位概念的には対象物を高精度で位置決めするための技術的手段として共通するも、具体的（下位概念的）には、例えばレザー光線を利用した半導体露光装置（大型・高価）と、例えば光ファイバーの試験研究用の位置決め装置（小型・廉価）とは、技術的に相容れない事項が多い。

【0003】

本出願人らは、後者に関して、まず、産業上の利用性の確立および普及拡大のために、大幅な小型軽量化，低コスト化および取扱い容易化を達成するための移動変位検出器つまり光学的変位検出装置（特許文献１を参照）を提案した。この装置は、３つの光学格子を用いたスリーグレーチング方式で、高精度化および検出高速化も達成できる。

【0004】

次に、かかる光学的変位検出装置を、ステージ内（ベースとテーブルとの間）に収容させてテーブルの移動変位量検出部として利用するとともに、テーブル移動機構部を粗動用マイクロヘッドおよび微動用ピエゾアクチュエータを直列配設した手動式の位置決め装置（特許文献２）を提案した。

【0005】

また、粗動用をモータ駆動型ねじ軸としかつ微動用のピエゾアクチュエータとねじ軸とをテーブルの移動方向に直列配設した自動式位置決め装置（特許文献３）を提案した。引続き、応動変位許容手段等を設けることで、一段の高精度化等を企図した自動式位置決め装置（特許文献４）を提案した。さらに、構成要素ごとの改善も図った。例えば、回路（逓倍回路および分割回路）を含む移動変位量検出部（特許文献５）を提案した。かくして、全体として超薄型（小型・軽量）で、テーブルを高精度（例えば、０．１μｍ）で位置決めすることができた。

【0006】

さらに、これらの技術的積み重ねの上に、ピエゾアクチュエータ駆動型の不利（不連続性、長時間駆動性）を解消（連続化、短時間駆動化）するものとして、ピエゾアクチュエータを排した全域（テーブル移動範囲）を１つのねじ軸で駆動可能に形成したいわゆる全域ねじ軸駆動型のテーブル位置決め装置（特許文献６）を提案した。この提案装置によれば、連続駆動により比較的短時間で高精度位置決めすることができた。

【0007】

しかし、この提案位置決め装置（特許文献６）は、位置決め時間の短縮を図れるものの位置決め精度は０．０１μｍ（１０ｎｍ）程度であり、一段の高精度［例えば、０．００１μｍ（１ｎｍ）以下］の位置決め精度を保証することはできない。

【0008】

ここにおいて、位置決め精度を一段と向上させるためには、構成要素（例えば、ねじ軸のリード、モータのステップ角度、減速機の有無、スケールピッチ、移動変位量検出信号の分割数等々）をできるだけ小さくあるいは多くすることが必要である。しかし、個々の構成要素を独立して小数化あるいは大数化を図っても、それらの組合せに機械的、光学的・電気・電子的な整合性がなければ、何の意味もない。つまり、製作コストを含む経済的負担が増大する割には実用性に欠ける。

【0009】

そこで、駆動系並びに検出系および制御系を１ｎｍ以下の位置決め精度を確立可能な整合性ある特定構成要素の組合せから形成した高精度位置決め装置を提案（特許文献７）した。この提案によれば、不安定要因を捉えかつこれを自動的に解消できるとともに、図１２に示す如く１ｎｍ以下の高精度位置決めを担保でき、小型で安価な位置決め装置を提供できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開平７−２８６８１６号公報

【特許文献2】特開平８−１８５２３８号公報

【特許文献3】特開平９−１９２９５６号公報

【特許文献4】特開平１０−５８２６７号公報

【特許文献5】特開２０００−２３５４１７号公報

【特許文献6】特開２００４−１０１３２０号公報

【特許文献7】特開２００７−２１９８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

確かに、提案装置（特許文献７）の特許成立と時期を同じくして高精度（１ｎｍ）の位置決め装置の普及拡大が始まった。つまり、実用において安定動作を担保しつつ高精度位置決めができることが認められた証であると考えられる。

【0012】

この普及拡大に伴う具体的な使用態様の多様化は留まるところを知らない。例えば、連続性が求められる電子細線の測定・位置決め、位置決め範囲の拡大が求められる光ファイバーの調芯用位置決め、あるいは引上げ駆動負荷の大きな近接場に対するプローブ（下向き荷重）の位置決め等々である。

【0013】

ところで、いずれの使用態様においても、高精度位置決め可能領域つまりストローク（テーブルの移動範囲）の一段の拡大要請が強い。他方、目標位置に高精度（１ｎｍ）で位置決めきることを前提とした上で、テーブル移動時間の一層の短縮化要請も強い。図１２でいえば、高速移動時間（約１．９９８Ｓｅｃ）をその１／２、１／３に短縮することができれば、作業能率が大幅に向上すると指摘されている。しかし、位置決め可能領域の拡大を前提とすれば、一層の高精度化と移動速度の高速化とは二律背反的関係にある。

【0014】

しかも、提案（特許文献７）の位置決め装置は、各構成要素の適正化を慎重に吟味・実験し、丁度遺伝子組換え等の如く幾多の構成要素とそれらのランク別値の中から整合性あるものを選択しかつそれらの組合せをもって構築された究極的なものである。また、多くの検証作業と膨大な時間・労力を掛けることで確立されたものである。したがって、構成要素の適正化のみでは、これ以上の抜本的解決策は見いだせない。

【0015】

ここに、発想の転換を伴う研究・開発、つまり高精度位置決めを超高速で行える新たな位置決め装置の開発が強く求められている。

【0016】

本発明の目的は、１ｎｍ以下の高精度位置決めを超高速かつ安定して行なえる全域ねじ軸駆動型のテーブル位置決め装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

実際使用者からの要請・指摘を分析すると、一層の高速化は、位置決め開始から目標位置に位置決め完了するまでに要する時間を短縮することである。一方、製作者の観点からは、進歩する構成要素の吟味・導入は当然とするが、全構成要素の性能が同期的に進歩するわけではない。例えば、検出系の高速化は達成できたとしても、駆動系や制御系が未達である場合がある。移動高速化を計るには、駆動パルス信号（モータ回転制御信号）の周波数を一段と上げなければならない。しかし、電子・電機的な各構成要素の最大応答周波数は同じではない。特に、モータドライバの最大応答周波数は低い方である。

【0018】

高精度（１ｎｍ）の位置決めに必須な中速回転（移動）制御および低速回転（移動）制御に関する時間短縮は、例えば累積代表リード誤差等との関係から難しい。しかも、中・低速移動制御の時間は高速移動制御の時間に比較すれば短時間であるから全体的には短縮化効果が低い。つまり、中・低速移動制御に関する短縮化に取り組む意義は薄れる。かくして、高速移動制御の時間短縮を計ることが望ましい。しかし、駆動パルス信号の分解能およびモータドライバの最大応答周波数が限界的である以上、高速回転（移動）制御の時間短縮を計ることは至難である。

【0019】

ここにおいて、実際使用者の要請・指摘に鑑みれば、最終的な高精度位置決め精度を担保することができる限りにおいて、高速回転制御に関する駆動パルス信号の分解能を落としても差し支えない筈である。また、モータドライバの最大応答周波数以下の周波数で動作させるならば問題はない筈である。そこで、これら事項を巧みに利用すれば、高精度化および超高速化の双方を達成することができる筈である。

【0020】

ところで、指定移動量の大小は使用者の専権事項でありかつ恣意的である。したがって、超高速回転制御のみに限定すると、例えば指定移動量が小さい場合に支障が生じ得る。例えば、指定移動量の値が、超高速回転制御用駆動パルス信号の分解能以下の場合は、位置決め制御ができない事態を招く虞がある。

【0021】

かくして、本発明は、モータドライバの分割数を高速回転制御用分割数と超高速回転制御用分割数とを切換え可能に形成し、所定条件の下に超高速回転制御および高速回転制御を選択的に実行させ、しかる後に中・低速回転制御に移行可能に構成したものである。

【0022】

具体的には、請求項１の発明に係るテーブル位置決め装置は、リードが１ｍｍ以下のねじ軸を利用しかつテーブルをベースに対して移動可能なテーブル移動機構部と、ねじ軸に連結されたステッピングモータおよびモータドライバを含みかつモータ回転制御信号に基づきねじ軸を回転駆動してテーブルを最小で１ｎｍずつ移動可能な移動用動力をテーブル移動機構部に付与する動力付与部と、３つの光学格子および信号分割回路を含み各光学格子の明線および暗線がそれぞれ２μｍとされかつ１パルス当たり１ｎｍの移動変位量検出信号を生成出力してテーブルの移動変位量を検出する移動変位量検出部と、オープンループ制御による高速回転用，クローズドループ制御による中速回転用および低速回転用のモータ回転制御信号をこの順序で切換え出力可能でかつテーブルを目標位置に位置決めするための位置決め制御信号を動力付与部へ生成出力する位置決め制御回路部と、低速回転中に装置構成要素に発生した機械的振動に起因して生成された見掛けモータ回転制御信号を無視する見掛け信号無視手段を具備するテーブル位置決め装置において、ねじ軸にステッピングモータを直結し、モータドライバを高速回転用分割数と超高速回転用分割数とを選択的に切換え可能に形成し、高速回転用分割数および超高速回転用分割数のいずれかを選択するための分割数選択切換情報を格納するメモリと，実際位置決め運転に際して指定された指定位置決め情報とメモリに格納された分割数選択切換情報とを利用して当該実際位置決め運転に最適なモータドライバの分割数を選択する分割数選択手段と，選択された最適分割数に切換えるための分割数選択切換信号をモータドライバに生成出力する切換信号生成出力手段とを設け、位置決め制御回路部がオープンループ制御による高速回転用のモータ回転制御信号に代わる超高速回転用のモータ回転制御信号を出力可能に形成され、オープンループ制御による高速位置決め制御と比較して一段と高速な超高速位置決め制御を実行可能に形成された、ことを特徴とする。

【0023】

また、請求項２の発明は、ねじ軸がリード１ｍｍのボールねじ軸とされかつ信号分割回路の信号分割数が２，０００に選択されている。

【0024】

また、請求項３の発明は、ステッピングモータのステップ角度が０．３６度に選択されている。

【0025】

請求項４の発明は、高速回転用分割数が１，０００とされかつ超高速回転用分割数が２０とされている。

【0026】

さらに、請求項５の発明は、分割数選択切換情報がモータドライバの最大応答周波数に達するまでの基準移動速度と基準移動量とを関連付けた情報とされている。

【0027】

さらに、請求項６の発明は、分割数選択手段が、指定移動速度が基準移動速度の中のいずれかに等しい場合で指定移動量が当該基準移動速度に対応する基準移動量に比べて短い場合は高速回転用分割数を最適な分割数として選択可能かつ指定移動量が当該基準移動速度に対応する基準移動量に比べて長い場合は超高速回転用分割数を最適な分割数として選択可能に形成されている。

【0028】

さらにまた、請求項７の発明は、位置決め制御回路部が、指定移動量に基づく超高速位置決めを実行した場合における位置決め完了位置が累積代表リード誤差相当位置に至る以前の位置になると想定されるときは当該指定移動量に対応する位置決め制御信号に相当するパルス数に１パルスを加算したパルス数を前記動力付与部へ生成出力可能に形成されている。

【0029】

請求項８の発明は、ステッピングモータの回転軸に機械式ダンパーが連結されている。

【発明の効果】

【0030】

請求項１の発明によれば、１ｎｍ以下の高精度位置決めを超高速かつ安定して行えるとともに、小型軽量なテーブル位置決め装置を提供できる。

【0031】

また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明の場合に比較して、一段のコスト低減化および動作安定化を達成できる。

【0032】

また、請求項３の発明によれば、モータドライバの分割数の減少化に有効である。

【0033】

請求項４の発明によれば、モータドライバに過度な負担を掛けずに高速および超高速を切換えた運転ができる。

【0034】

さらに、請求項５の発明によれば、モータドライバの最大応答周波数以下での周波数作動を担保しつつ高速移動および超高速移動を安定して切換えられ、運転態様に対する適応性が広い。

【0035】

さらに、請求項６の発明によれば、移動速度および移動量の指定をした位置決め運転ができかつ指定値の如何に拘らず安定した位置決めができる。

【0036】

さらにまた、請求項７の発明によれば、超高速移動運転から中速移動運転への引き継ぎを迅速に行え、最終位置決め終了までの時間短縮にも有効である。

【0037】

請求項８の発明によれば、低速移動運転時の機械的振動を吸収でき、一段と安定した位置決めができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の実施の形態に係るステージを説明するための平面図である。

【図2】同じく、ステージを説明するための側面図である。

【図3】同じく、テーブルを取外した状態のステージを説明するための平面図である。

【図4】同じく、図３の矢視線Ａ−Ａに基づく側断面図である。

【図5】同じく、図４の矢視線Ｂ−Ｂに基づく横断面図である。

【図6】同じく、位置決め駆動制御ユニットを説明するためのブロック図である。

【図7】同じく、メモリと分割数選択切換情報を説明するための図である。

【図8】同じく、位置決め駆動制御動作（１）を説明するためのフローチャートである。

【図9】同じく、位置決め駆動制御動作（２）を説明するためのフローチャートである。

【図10】同じく、位置決め駆動制御動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図11】同じく、位置決め駆動制御動作例を説明するためのタイミングチャートで、（Ａ）は０．５ｍｍ／ｓｅｃ、（Ｂ）は１．０ｍｍ／ｓｅｃ、（Ｃ）は２．５ｍｍ／ｓｅｃの場合を示す。

【図12】従来例の位置決め駆動制御動作例を説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

【0040】

本テーブル位置決め装置は、図１〜図１１に示す如く、ステージ１０とテーブル移動機構部４０と動力付与部５０と移動変位量検出部６０と位置決め制御回路部９０と見掛け信号無視手段１００を具備する基本的構成において、ねじ軸４１にステッピングモータ５１を直結しかつモータドライバ９３を高速回転用分割数（１，０００）と超高速回転用分割数（２０）とを選択的に切換え可能に形成し、メモリ８２Ｍと分割数選択手段（８１、８２）と切換信号生成出力手段（８８）とを設け、さらに位置決め制御回路部９０をオープンループ制御による超高速回転用のモータ回転制御信号Ｐｄｈｈを出力可能に形成し、オープンループ制御による高速位置決め制御と比較して一段と高速な超高速位置決め制御を実行可能に形成されている。

【0041】

確認的に、テーブル位置決め装置の基本的構成は、テーブル移動機構部４０が全域ねじ軸回転駆動型とされ、動力付与部５０がモータ回転駆動型とされかつ位置決め制御回路部９０から出力されたモータ回転制御信号Ｐｄに基づきテーブル３１を最小で１ｎｍずつ移動可能とされ、移動変位量検出部６０が３つの光学格子（６１Ｆ、６３Ｓ，６３Ｔ）を含み１パルス当たり１ｎｍの移動変位量検出信号Ｐｓｄを生成出力可能で、位置決め制御回路部９０をオープンループ制御による高速回転用，クローズドループ制御による中速回転用および低速回転用のモータ回転制御信号（Ｐｄｈ，Ｐｄｍ，Ｐｄｌ）をこの順序で切換え出力可能に形成し、さらに見掛け信号無視手段１００を設けて低速回転中に発生するステージ１０の機械的振動に起因する見掛け信号（見掛けのモータ回転制御信号）Ｐｄｚを無視可能に形成されている。

【0042】

図１〜図５において、ステージ１０は、ベース１１とテーブル３１とを含み、テーブル３１は左右のクロスローラガイド２１を介して基軸線（Ｚ）方向に摺動（移動）可能に装着されている。ベース１１およびテーブル３１は、アルミニュウム合金製で軽量化され、テーブル３１は平面四角（１２０ｍｍ×１２０ｍｍ）の薄平板形状で、平均板厚は１２ｍｍである。テーブル３１の質量は、無負荷（テーブルのみの質量）時が０．５ｋｇで、最大負荷（ワーク等の荷重を含む質量）時は１０ｋｇである。しかも、この実施の形態では、テーブル３１とベース１１とを基軸線（Ｚ）を中心として幅方向に左右対称形状とすることで、加工容易化および低コスト化を促進している。

【0043】

なお、テーブル３１は、図２に２点鎖線で示した右側の後進限位置（３１Ｒ）と左側の前進限位置（３１Ｌ）との間（全域…テーブルの移動可能範囲：５０ｍｍ）を往復移動できる。前進限位置（３１Ｌ）および後進限位置（３１Ｒ）は、図３に示すリミットセンサ２９（２９Ｒ，２９Ｌ）で検出される。限位置検出信号ｌｔ（ｌｔｒ，ｌｔｌ）は、図６に示すように位置決め制御回路部９０に送られ、緊急停止用信号として使用される。

【0044】

テーブル移動機構部４０は、図４に示す如く、ベース１１側に装着されたねじ軸４１と，テーブル３１側に装着されかつねじ軸４１に螺合したナット部材４５とを含み、モータ（ステッピングモータ５１）から付与される移動用動力を用いてねじ軸４１を回転駆動することでベース１１に対してテーブル３１をＺ方向に移動（往復相対移動）可能な全域ねじ軸回転駆動型である。この実施の形態では、ねじ軸４１はバックラッシュ等が少ない精巧なボールねじ軸とされかつナット部材４５はこれに対応する構造としてある。

【0045】

ボールねじ軸（４１）の右端側はベアリング２３を介してベース１１に回転自在に支持され、図４のハニカム方式のカップリング２４を介してモータ５１の出力軸５１Ｓに連結されている。介在する機械的誤差発生要因と考えられる減速機は一掃した。

【0046】

この実施の形態では、信号分割や制御上の取扱い容易化および現今での装置経済優位化の観点から、ボールねじ軸（４１）のねじリードを１ｍｍとしてある。なお、１ｍｍ以下のねじリード（例えば、０．５ｍｍ）として構築してもよい。

【0047】

ステッピングモータ５１には、機械式ダンパー２８を連結して低速回転運転時の振動を機械的に抑制乃至吸収可能に形成してある。このダンパー２８は、ドーナツ状の内部慣性体とシリコンゲルが振動を吸収しかつ安定したダンピング効果を発揮するものとして、クリーンダンパ（オリエンタルモータ製）を用いた。なお、ステッピングモータ５１は、つまみ（ダンパー２８の外枠）で手動回転させることもできる。

【0048】

動力付与部５０は、モータ（ステッピングモータ５１）およびモータドライバ９３を含むモータ回転駆動型で、位置決め制御回路部９０から出力されたモータ回転制御信号である回転駆動パルス信号Ｐｄ（高速回転駆動パルス信号Ｐｄｈ，中速回転駆動パルス信号Ｐｄｍ，低速回転駆動パルス信号Ｐｄｌ）に基づきねじ軸４１を回転駆動してテーブル３１を最小で１ｎｍずつＺ方向に移動可能である。

【0049】

さらに、動力付与部５０は、回転駆動パルス信号Ｐｄとして新たな超高速回転駆動パルス信号Ｐｄｈｈに基づきねじ軸４１を回転駆動してテーブル３１を最小で５０ｎｍずつＺ方向に移動可能に形成されている。超高速回転駆動パルス信号Ｐｄｈｈの分解能が５０ｎｍであるから、駆動パルス信号数が同一ならば、分解能が１ｎｍの高速回転駆動パルス信号Ｐｄｈによる移動速度（０．５ｍｍ／ｓｅｃ）より大幅な高速化を実現できる。つまり、超高速（２．５ｍｍ／ｓｅｃ）で移動可能ある。

【0050】

図６に示すモータドライバ９３は、マイクロステップドライブ型であって、１パルス当りのモータ回転角度をドライブ分割数（この実施形態では、“１，０００”と“２０”）に応じて細分する機能を持つ。この実施形態におけるモータ５１のステップ角度が０．３６（３６０／１，０００）度であるので、分割数が１，０００の場合は、１パルス（１パルス：モータ回転制御信号）当りのモータ回転角度は、０．０００３６度［＝０．３６度×（１／１，０００）］になる。なお、ドライブ分割数は、モータドライバ９３の電子的最大応答周波数と安定動作担保のための余裕付加との点から“１，０００”程度である。将来的に一段の向上が望まれる。

【0051】

図１０を参照して、高速用の分割数（１，０００）の場合は、動力付与部５０は、位置決め制御回路部９０から出力されたモータ回転制御信号（回転駆動パルス信号Ｐｄ）に基づきボールねじ軸（４１）を回転駆動してテーブル３１をＺ方向に最小で１ｎｍ［＝リード（１ｍｍ／３６０°）×ステップ角度（３６０°／１，０００）×ドライバ分割数（１／１，０００）］ずつ移動可能である。

【0052】

超高速用の分割数（２０）とした場合は、テーブル３１をＺ方向に最小で５０ｎｍ［＝リード（１ｍｍ／３６０°）×ステップ角度（３６０°／１，０００）×ドライバ分割数（１／２０）］ずつ移動可能である。つまり、位置決め開始から目標位置に位置決め完了するまでに要する時間を短縮する策として、オープンループ制御に供する高速回転駆動パルス信号Ｐｄｈの分解能（１ｎｍ）に比較して低い分解能（５０ｎｍ）の超高速回転駆動パルス信号Ｐｄｈｈを生成する。これにより、モータドライバ９３の最大応答周波数を超えない領域内で超高速回転駆動が可能となる。

【0053】

移動変位量検出部６０は、３つの光学格子（６１Ｆ、６３Ｓおよび６３Ｔ）および信号分割回路９５を含み、高分解能（１ｎｍ／１パルス）の移動変位量検出信号Ｐｓｄを生成出力可能に形成されている。なお、超高速用分割数（２０）とした分解能（５０ｎｍ）での超高速回転駆動運転中でも、移動変位量検出信号Ｐｓｄの分解能は１ｎｍ／１パルスに維持される。したがって、超高速回転駆動運転中の何時からでも、中速回転駆動に移行できかつ中速回転駆動に精度的支障が及ぶ虞は全くない。

【0054】

詳しくは、移動変位量検出部６０は、図４に示すテーブル３１（ベース１１側としてもよい。）に取付けられたメインスケール６１（６１Ｆ）と，ベース１１（テーブル３１側としてもよい。）に取付けられたインデックススケール６３（６３Ｓ，６３Ｔ）と，図６に示す検出器（発光器，受光器，アンプ，演算増幅器等を含む。）６５と，信号分割回路９５とからなり、ベース１１に対するテーブル３１の移動変位量を検出可能であるとともに、検出移動変位量Ｐｓｄを位置決め制御回路部９０にフィードバック可能かつＣＰＵ８１に出力可能に形成されている。

【0055】

テーブル３１側に、図４に示すねじ軸収容空間部３５を設けるとともにナット部材４５とメインスケール６１とを取付ける。また、ベース１１側に設けられた上下に貫通する図４，図５の検出器収容空間部６９内に基板６８（インデックススケール６３，検出器６５が取り付けられている。）を外部から平面的姿勢変更可能に取付けてある。つまり、ベース１１の下面側から、インデックススケール６３の平面的姿勢を変更しつつ行なうモアレ調整および移動変位量検出部６０（検出器６５等）の点検調整を実行可能に構成されている。したがって、小型・軽量，低コストかつ取扱い容易で、検出可能有効長の拡大と自動位置決めが容易になる。

【0056】

さて、メインスケール６１には、図４に示す第１光学格子６１Ｆが設けられている。このスケール６１は、全体としてガラス製平板形状を成しかつ幅方向形状が左右対称とされている。加工歪の左右バランスをとることで、一層の高精度検出ができる。テーブル３１には光学格子面を下向き状態として取付けられている。

【0057】

インデックススケール６３には、図３に示す第２光学格子６３Ｓと第３光学格子６３Ｔとが接近配設され、寸法短縮化と第１光学格子６１Ｆに対する平行度の確立を容易化してある。このインデックススケール６３も全体としてガラス製平板形状を成しかつ基板６８に上向き状態で取付けられている。

【0058】

この基板６８には、第３光学格子６３Ｔの下方側に位置する図５に示した受光部６６Ｊと、この手前側でかつ第２光学格子６３Ｓの下方側に位置する発光部６６Ｈとが取付けられている。

【0059】

発光部６６Ｈは、図示しないＬＥＤと集光レンズとからなり、所定傾斜角を持って基板６８に取付けられている。拡散光の有効利用度を高めることができる。両スケール６１，６３間のギャップ（図４で上下方向間隔）を大きくすることができる。また、受光部６６Ｊは、１チップの受光素子を図３に示した４つの第３光学格子６３Ｔに対応させて４分割した受光素子からなる。したがって、温度特性等のバラツキを最小限に抑えられ、同一平面上の配設を自動的に保障できる。

【0060】

かかる移動変位量検出部６０では、発光素子（ＬＥＤ）からの拡散光はそのレンズで集光されインデックススケール６３上の第２光学格子６３Ｓを透過し、メインスケール６１上の第１光学格子６１Ｆに光効率良く入射される。この際、光絶縁手段（図示省略）が設けられているので、各受光素子に拡散光が直接入射されることはない。

【0061】

メインスケール６１側の第１光学格子６１Ｆから反射された検出光は、インデックススケール６３上の１箇所に集められかつ第２光学格子６３Ｓに接近配設された４つの第３光学格子６３Ｔを透過して、各受光素子（６６Ｊ）に入射される。

【0062】

かくして、インデックススケール６３とメインスケール６１とを相対変位させれば、検出器６５は、各受光素子からの光電変換信号（出力信号）を解析しつつ図１０に示すスケール信号φＡ，φＢを出力することができる。

【0063】

第２光学格子６３Ｓおよび各第３光学格子６３Ｔが、インデックススケール６３の長手（Ｚ）方向に接近配設されているので、第２光学格子６３Ｓおよび各第３光学格子６３Ｔを含む平面と第１光学格子６１Ｆを含む平面との平行度を比較的に簡単に調整できる。取扱いが容易で、装置の小型化および低コスト化も図れる。

【0064】

メインスケール６１の第１光学格子６１Ｆ並びにインデックススケール６３の第２光学格子６３Ｓおよび第３光学格子６３Ｔの各明線（幅）および暗線（幅）は、それぞれ２μｍとされている。つまり、第１光学格子６１Ｆ，第２光学格子６３Ｓおよび第３光学格子６３Ｔの各明暗目盛ピッチを電子線描画後に転写複製可能でコスト低減効果が大きな４μｍとしてある。

【0065】

図６、図１０において、検出器６５から出力されるスケール信号φＡ，φＢの各１周期は２μｍで、中心電圧Ｖｒが２．５Ｖで、振幅電圧Ｖｐｐが２Ｖである。信号分割回路９５は、スケール信号（正弦波で９０度の位相差を持つφＡ相およびφＢ相の検出信号）を２，０００分割した分割後検出パルス信号（移動変位量検出信号）Ｐｓｄを生成出力する。つまり、移動変位量検出部６０の最小検出分解能を１ｎｍとすることができる。

【0066】

ここに、位置決め制御回路部９０は、図示しない偏差カウンタ，信号切換素子等を含み、オープンループ制御による高速回転用のモータ回転制御信号（Ｐｄｈ），クローズドループ制御による中速回転用のモータ回転制御信号（Ｐｄｍ）および低速回転用のモータ回転制御信号（Ｐｄｌ）を、この順序で切換えてモータドライバ９３へ出力可能に形成されている。

【0067】

この発明では、一層の高速化を企図することから、モータ回転制御信号（Ｐｄｈ）を入力としたオープンループ高速回転制御を基本としつつ、モータ回転制御信号（Ｐｄｈｈ）を入力としたオープンループ超高速回転制御を優先して選択実行可能に形成してある。

【0068】

クローズドループ制御は、偏差カウンタ等を働かせ、運転制御部８０（パルス信号制御部８５）から入力される指令値（指令パルス信号Ｐｓｚ）を目標位置信号としかつ移動変位量検出部６０（信号分割回路９５）から入力される移動変位量検出信号（分割後パルス信号Ｐｓｄ）をフィードバック信号として駆動パルス信号（ＰｄｍまたはＰｄｌ）を生成出力させる、ことで実行される。

【0069】

オープンループ制御は、運転制御部８０（パルス信号制御部８５）から入力される指令値（指令パルス信号Ｐｓｚ）を素通り状態でそのまま駆動パルス信号（Ｐｄｈｈ，Ｐｄｈ）として生成出力させることで実行される。

【0070】

高速回転用駆動パルス信号（モータ回転制御信号）Ｐｄｈに基づくステッピングモータ５１の高速回転速度は、ステッピングモータの許容最大速度［ｆ＝５００ｋＨｚ］と同じ値とされる。つまり、最大回転速度（ｆｈ＝５００ｋＨｚ…０．５００ｍｍ／ｓｅｃ）に選択されている。そして、高速回転用のモータ回転制御信号は、高速回転用周波数ｆｈ（５００ｋＨｚ）の駆動パルス信号Ｐｄｈとして出力される。

【0071】

超高速回転用駆動パルス信号（モータ回転制御信号）Ｐｄｈｈに基づくステッピングモータ５１の超高速回転速度は、分解能を低くすることでステッピングモータ５１の許容最大速度［ｆ＝５００ｋＨｚ］よりも低い値（５０ｋＨｚ）とされる。つまり、最大回転速度（ｆｈｈ＝５０ｋＨｚ…２．５００ｍｍ／ｓｅｃ）に選択してある。そして、超高速回転用のモータ回転制御信号は、超高速回転用周波数ｆｈｈ（５０ｋＨｚ）の駆動パルス信号Ｐｄｈｈとして出力される。すなわち、周波数を低く（１／１０）してモータドライバ９３の負担軽減化を図りつつ１パルス当たりの移動量を５０倍として実質的なテーブル移動速度を超高速化している。

【0072】

すなわち、テーブル移動時間の短縮化のために、ボールねじ軸（構造）４１の累積代表リード誤差Ｅ［＝（累積代表リード）−（累積基準リード）＝８００ｎｍ］に相当する位置に至る以前の行程（距離）については、許容最大速度で移動させるわけである。なお、“累積代表リード”とは、累積実リードの傾斜を代表する直線で、ボールねじ（４１）の有効移動量（または、ねじ部有効長さ）に対する累積実リードを示す曲線から、最小二乗法（または、それに類する近似法）により求められる。“累積実リード”とは、連続測定による累積リード線図からその平均的傾向を求めたものである。また、“累積基準リード”とは、基準リードに従って任意の回転数で回転させたときの累積リードである。

【0073】

また、低速回転用駆動パルス信号（モータ回転制御信号）Ｐｄｌに基づくモータ５１の低速回転速度は、オーバーランの発生を防止することのできる回転速度つまり最小速度（０．０００２ｍｍ／ｓｅｃ）に選択されている。低速回転用モータ回転制御信号は、低速回転用周波数ｆｌ（２００Ｈｚ）の駆動パルス信号Ｐｄｌとして出力される。

【0074】

そして、中速回転用駆動パルス信号（モータ回転制御信号）Ｐｄｍに基づくモータ５１の中速用回転速度は、それらの中間の値とする。すなわち、高速制御用の偏差許容値Ｅｈ（＝Ｍａｘ．８００ｎｍ）を解消するためのテーブル移動動作を迅速に行い、その時間短縮を図ることを目的として選択される。中速回転用周波数ｆｍは、低速回転用周波数ｆ１（２００Ｈｚ）の値の１０倍以上の値（２ｋＨｚ）に選択するのが好ましい。なお、中速回転駆動工程は複数（例えば、２段階）としても実施することができる。

【0075】

また、中速回転駆動範囲を、テーブル移動機構部（ボールねじ軸構造等）４０の特性上の誤差Ｅ［相当距離（８００ｎｍ）］の７．９％に相当する中距離範囲（Ｍａｘ．６３ｎｍ）に選択し、低速回転駆動範囲を移動変位量検出部６０の検出最小分解能（１ｎｍ）に相当する距離（１ｎｍ）の±１００％に相当する小距離範囲（±１ｎｍ）に選択してある。

【0076】

かくして、図１０に示すように、中速回転駆動時間（約０．３７秒）と低速回転駆動時間（約０．３１秒）の和である短時間（０．６８秒）で最終位置決めすることができる。因みに、中速回転駆動を行なわずかつ低速回転駆動のみで誤差Ｅ（Ｍａｘ．８００ｎｍ）を解消する場合は、１０倍（＝４．００秒＝８００ｎｍ／２００Ｈｚ）の時間が掛かる。

【0077】

図６において、位置決め駆動制御ユニット７０には、運転制御部８０（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２およびＲＡＭ８３）とパルス信号制御部８５と位置決め制御回路部９０と動力付与部５０の一部を構成するモータドライバ９３と移動変位量検出部６０の一部を構成する信号分割回路９５とが組込まれている。なお、振動周波数検出手段１０１は、偏差カウンタ等を含む位置決め制御回路部９０内に一体的に形成されているが、説明便宜上、位置決め制御回路部９０外に表示してある。

【0078】

ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に格納された設定記憶制御プログラムに基づき設定部（ＰＮＬ）７１等を用いて設定入力された情報を受信しかつデータ処理するとともに、受信した記憶対象情報についてはＲＡＭ８３のワークエリアに記憶する。設定部（ＰＮＬ）７１は、後記する表示部（ＩＮＤ）７２と一体のタッチパネル構造としてもよい。

【0079】

なお、記憶対象情報ごとに複数の設定値を予めセットしておき、その中の１つを、例えばディップスイッチを用いて、選択してワークエリアに記憶するように構築してもよい。また、記憶対象情報は、ＲＯＭ８２に格納された固定値（例えば、低速回転用偏差許容値）を読み込みかつその値をそのままＲＡＭ８３のワークエリアに記憶するようにしてもよい。

【0080】

記憶対象情報としては、設定部（ＰＮＬ）７１を用いて設定・選択・指令入力された図８のＳＴ１１に示す位置決め指令値（目標位置）、ＳＴ１２の移動速度指令値はもとより、超高・高・中・低速回転用周波数ｆｈｈ（５０ｋＨｚ）・ｆｈ（５００ｋＨｚ）・ｆｍ（２ｋＨｚ）・ｆｌ（２００Ｈｚ）と、超高・高・中・低速回転用目標位置と、移動変位量（目標位置…例えば、５ｍｍ）と、基準周波数ｆｓ（２５Ｈｚ）、振動周波数検出タイミングである検出開始位置（５ｍｍ−１０ｎｍ）等の各設定値である。なお、超高・高回転速度制御用の目標位置は、超高・高速用偏差許容値Ｅｈ（Ｍａｘ．８００ｎｍ）以内の値にそれぞれ設定記憶しておけばよい。また、中・低速回転速度制御用の目標位置は、中・低速用偏差許容値Ｅｍ（Ｍａｘ．６３ｎｍ）以内の値にそれぞれ設定記憶しておけばよい。

【0081】

従来例では高速回転制御による移動速度は中速、低速の場合と同様に一定値（０．５ｍｍ／ｓｅｃ）とされたが、この実施の形態では位置決め指令値と同様に、オペレータが超高移動速度を含む一定範囲（０．５〜２．５ｍｍ／ｓｅｃ）内で任意の値を選択かつ設定入力することができる。この点からも、実用性が一段と高い。

【0082】

以下ではオープンループ制御による超高速回転用目標位置および高速回転用目標位置を８００ｎｍ、クローズドループ制御用目標位置を［（６３−α）］ｎｍとして設定記憶した場合について説明する。αは、例えば６ｎｍとする。クローズドループ制御に関する低速用目標位置つまり最終的な目標位置は低速回転用偏差許容値Ｅｌと等しい±１ｎｍとして設定する。

【0083】

なお、固定値つまりモータドライバ９３およびステッピングモータ５１の特性で決まる最大回転用周波数ｆｍａｘ．（＝５００ｋＨｚ＝ｆｈ）や偏差許容値Ｅｈ（Ｍａｘ．８００ｎｍ）等は、予めＲＯＭ６２に格納（記憶）されている。

【0084】

また、ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に格納された表示制御プログラムに基づき各種の表示対象情報を表示部（ＩＮＤ）７２に送信して表示させる。表示対象情報としては、目標位置（設定移動変位量），現在位置（テーブルの実際移動変位量および現在偏差）等である。各種の設定値を選択的に表示することもできる。

【0085】

次に、パルス信号制御部８５は、発振器等を含み運転制御部８０（ＣＰＵ８１）からの指令に従って当該指令に対応する周波数（ｆｈｈ，ｆｈ，ｆｍまたはｆｌ）のパルス信号Ｐｓｚを位置決め制御回路部９０に生成出力可能に形成されている。

【0086】

分割数選択手段（８１、８２）は、分割数選択プログラムを格納させたＲＯＭ８２と当該制御プログラムを実行するＣＰＵ８１とから形成され、実際位置決め運転に際して指定された指定位置決め情報（目標値）と図６に示すメモリ８２Ｍに格納された分割数選択切換情報とを利用して当該実際位置決め運転に最適なモータドライバ９３の分割数を選択する。指定位置決め情報（目標値）は、設定部（ＰＮＬ）７１を用いて設定入力される。指定移動速度も同様に入力される。

【0087】

メモリ８２Ｍには、高速回転用分割数（１，０００）および超高速回転用分割数（２０）のいずれを選択するかについての指針つまり分割数選択切換情報が格納されている。図７に示す分割数選択切換情報（基準移動速度、基準限界移動量）は、この実施の形態に係るモータドライバ９３の最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に達する基準移動速度Ｖｓと基準限界移動量Ｘｓとの関係を示す情報である。

【0088】

つまり、モータ回転制御信号Ｐｄの周波数が最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に到達したときの移動量を基準限界移動量Ｘｓとしかつこの基準限界移動量Ｘｓを当該基準移動速度Ｖｓに対応させて記憶した情報である。

【0089】

すなわち、ステージ１０（１１、３１）およびステッピングモータ５１のイナーシャとの関係から移動速度の立上り・立下り特性が決まることからすれば、基準移動速度Ｖｓを設定して起動した場合において指定移動量Ｘが基準移動速度Ｖｓ（＝指定移動速度Ｖ）に対応する基準限界移動量Ｘｓ以上であれば、最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に達してしまうことになる。基準限界移動量Ｘｓ未満であれば、最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に達することはない。

【0090】

図７を参照し、例えば、基準移動速度Ｖｓ３が１．８ｍｍ／ｓｅｃで、基準限界移動量Ｘｓ３が０．０２５ｍｍについて考える。指定移動速度Ｖ３が１．８ｍｍ／ｓｅｃでかつ指定移動量Ｘ３が０．０２５ｍｍを超える値（例えば、０．０３ｍｍ）であれば、モータドライバ９３の周波数が最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に達してしまうから、分割数１，０００での高速運転（５００ｋＨｚ）は無理である。つまり、１，０００よりも小さな分割数（この実施の形態では、２０）による超高速運転（５０ｋＨｚ）が望ましい。すなわち、高速回転領域での分解能を低下させるユニークな技術事項の導入により、従来例の最高速度（０．５ｍｍ／ｓｅｃ）を超える超高速運転（１．８ｍｍ／ｓｅｃ）ができる。

【0091】

しかし、指定移動速度Ｖ３が同じ１．８ｍｍ／ｓｅｃであっても、指定移動量Ｘ３が０．０２５ｍｍ未満（例えば、０．０２０ｍｍ）であれば、最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に達することがないから分割数１，０００の高速運転（５００ｋＨｚ）を実行してもかまわない。つまり、常に超高速運転とするのではく、指定移動量が小さな場合は高速運転を実行することができる余地を残してある。運用の実際に対する適応性の拡大である。

【0092】

さらに、具体的に、例えば指定移動速度Ｖ１が０．８ｍｍ／ｓｅｃでかつ指定移動量Ｘ１が０．０５ｍｍを超える値（例えば、０．０７）の場合、最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に達してしまうから高速用周波数（５００ｋＨｚ）による指定移動速度Ｖ１（０．８ｍｍ／ｓｅｃ）での高速回転運転は禁止される。つまり、超高速用周波数（５０ｋＨｚ）による指定移動速度Ｖｓ１（０．８ｍｍ／ｓｅｃ）での超高速回転運転とする。

【0093】

しかし、指定移動速度Ｖ１が０．８ｍｍ／ｓｅｃでかつ指定移動量Ｘ１が０．０５ｍｍ未満（例えば、０．０４ｍｍ）であれば、最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に達することがないから、高速回転用分割数（１，０００）のまま当該指定移動速度Ｖ１（０．８ｍｍ／ｓｅｃ）での高速回転運転ができる。もっとも、指定移動速度Ｖ１が０．５ｍｍ／ｓｅｃである場合は、当該指定移動速度Ｖ１（０．５ｍｍ／ｓｅｃ）の高速回転運転をすればよく、基準移動速度（Ｖｓ１）中の最速（１．０ｍｍ／ｓｅｃ）による超高速回転に切換える必要はない。オペレータの指定（０．８ｍｍ／ｓｅｃ）を尊重する。

【0094】

同様に、指定移動速度Ｖ４が２．５ｍｍ／ｓｅｃでかつ指定移動量Ｘ４が０．０２ｍｍを超える値（例えば、１．０００５ｍｍ）であれば、超高速用周波数（５０ｋＨｚ）による指定移動速度Ｖ４（２．５ｍｍ／ｓｅｃ）で超高速回転運転が行われる。このように指定移動量が長大であるほど、時間短縮効果が大きい。

【0095】

なお、同じ指定移動速度Ｖ４（２．５ｍｍ／ｓｅｃ）であっても指定移動量Ｘ４が小さい場合（例えば、０．０００５）は、高速用周波数（５００ｋＨｚ）による指定移動速度Ｖ４（２．５ｍｍ／ｓｅｃ）で高速回転運転させる。最大応答周波数（１Ｍｐｐｓ）に達しないので、分割数を切換えない。

【0096】

ここに、分割数選択手段（８１、８２）は、図６、図７に示すメモリ８２Ｍに格納された分割数選択切換情報（基準移動速度Ｖｓ、基準切換移動量Ｘｓ）と実際位置決め運転に際して指定された指定位置決め情報（指定移動速度Ｖ、指定移動量Ｘ）とを比較判別して当該実際位置決め運転に最適なモータドライバ９３の分割数を選択する。

【0097】

すなわち、分割数選択手段（８１、８２）は、指定移動速度Ｖが基準移動速度Ｖｓの中のいずれかに等しい場合で指定移動量Ｘが当該基準移動速度Ｖｓに対応する基準限界移動量Ｘｓに比べて長い場合は、超高速回転用分割数（２０）を最適な分割数として選択する［図８のＳＴ１３でＹＥＳ（Ｙと記してある。）、ＳＴ１４］。反対に、指定移動量Ｘが当該基準移動速度Ｖｓに対応する基準限界移動量Ｘｓに比べて短い場合は、高速回転用分割数（１，０００）を最適な分割数として選択［ＳＴ１３でＮＯ（Ｎと記してある。）、ＳＴ１６］する。なお、指定移動量Ｘが超高速用分解能（５０ｎｍ）以下の場合は、高速回転用分割数（１，０００）を選択する。

【0098】

そして、この実施の形態では、分割数切換制御部８８を含む装置構築上の便宜から、分割数選択手段（８１、８２）はモータドライバ９３の分割数（２０）を最適な分割数として選択した場合には例えば単相Ｈレベル系の選択信号（有効信号）Ｓｓｃｔを出力し、分割数（１，０００）をモータドライバ９３の最適な分割数として選択した場合にはＬレベル系の選択信号（無効信号）Ｓｓｃｔを出力する。

【0099】

切換信号生成出力手段は、図６に示す分割数切換制御部８８から形成され、モータドライバ９３の最適分割数（２０）が選択された場合に出力される選択信号（有効信号）Ｓｓｃｔを受信すると、これをトリガー信号として、超高速用分割数（２０）に切換制御するための例えば複数相Ｈレベル系の分割数選択切換制御信号（切換有効制御信号）Ｓｃｈｇをモータドライバ９３に生成出力（図８のＳＴ１４）する。この実施の形態では、分割数選択切換制御信号（切換有効制御信号）Ｓｃｈｇは、ＳＴ１４に示すように分割数切換制御部８８の分割数切換制御機能（分割数を１，０００から２０に切換える。）を有効とする制御信号として取り扱われる。なお、分割数切換制御部８８は、上記したパルス信号制御部８５と一体的に形成することができる。

【0100】

また、切換信号生成出力手段（８８）は、最適分割数（１，０００）が選択された場合に出力される選択信号（無効信号）Ｓｓｃｔを受信すると、高速用分割数（１，０００）に戻し切換え制御するためのＬレベル系の分割数選択切換制御信号（切換無効制御信号）Ｓｃｈｇをモータドライバ９３に生成出力（ＳＴ１６）する。この場合の分割数選択切換制御信号（切換無効制御信号）Ｓｃｈｇは、分割数切換制御部８８の分割数切換制御機能（分割数を１，０００から２０に切換える。）を無効とする制御信号として取り扱われる。

【0101】

つまり、この実施の形態では、モータドライバ９３は常態では高速用分割数（１，０００…中・低速用分割数と同じ。）で分割動作する。そして、切換有効制御信号（Ｓｃｈｇ）が入力された場合に限り分割数切換制御機能を有効とし、それ以外の場合は常態である高速用分割数（１，０００）に自動的に戻し切換えするように形成してある。

【0102】

位置決め制御回路部９０は、パルス信号制御部８５から当該指令移動速度に対応する周波数（ｆｈｈ）のパルス信号Ｐｓｚを受信すると、基本的に超高速回転運転により全体的位置決め時間の短縮を計るように機能する。つまり、指令移動量（目標位置）との関係で、超高速回転運転終了時のテーブル位置が累積代表リード誤差相当位置（８００ｎｍ）に至る以前の位置で止まることがある。この場合、当該停止位置から累積代表リード誤差相当位置に到達するまで高速回転運転で補完することが考えられるが、これは部分的遅速化と言わざるを得ない。

【0103】

かくして、位置決め制御回路部９０は、指定移動量Ｘに基づく超高速位置決めを実行した場合における位置決め完了位置が累積代表リード誤差相当位置（８００ｎｍ）に至る以前の位置（手前の位置）になると想定されるときは、当該指定移動量Ｘに対応する位置決め制御信号に相当するパルス数に１パルスを加算したパルス数（位置決め制御信号）を動力付与部５０へ生成出力可能に形成してある。

【0104】

例えば、図１１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、指定移動量が１．００００１０ｍｍの場合、必要な超高速位置制御用パルス数は１９９８４．２［＝（１，０００，０１０−８００）ｎｍ／５０ｎｍ］である。この状態は、中速位置制御領域の手前で超高速位置制御が終了してしまったので、このままでは中速位置制御にスムースに引き継げないことを意味する。そこで、１パルスを加算（小数点以下を繰り上げる。）した１９，９８５パルスとする。すると、中速位置制御領域内に４０ｎｍ［＝５０ｎｍ×（１−０．２）］分だけ入り込んだ位置（７６０ｎｍ）で、超高速位置決めを終了させることができる。１ｎｍ分解能による中速位置制御に何らの悪影響も与えずに迅速で円滑な引き継ぎができる。

【0105】

かかる構成の位置決め装置は、次の通り動作する。

【0106】

運転制御部８０（ＣＰＵ８１）は、指令（図８のＳＴ１０でＹＥＳ）に従いＲＡＭ８３から位置決め指令量（指定移動量Ｘ…目標位置）を読込み（ＳＴ１１）、引続き移動速度指令値（指定移動速度Ｖ）を読み込む（ＳＴ１２）。

【0107】

すると、分割数選択手段（８１、８２）は、図７のメモリ８２Ｍに格納された分割数選択切換情報とＲＡＭ８３のワークエリアに記憶された指定位置決め情報と参照して分割数を選択する。指定移動速度Ｖが基準移動速度Ｖｓの中のいずれかに等しい場合で指定移動量Ｘが当該基準移動速度Ｖｓに対応する基準限界移動量Ｘｓに比べて長い場合は超高速回転用分割数（２０）を最適な分割数として選択する（ＳＴ１３でＹＥＳ）。

【0108】

例えば、指定移動量Ｘが１．００００１０ｍｍで、指定移動速度Ｖが１．０ｍｍ／ｓｅｃである場合は、当該基準限界移動量Ｘｓが０．０５ｍｍであるから、図１１（Ｂ）に示すように超高速回転（２０ｋＨｚ）用の分割数（２０）が選択される（ＳＴ１４）。選択信号（有効信号）Ｓｓｃｔが出力されかつ切換信号生成出力手段（分割数切換制御部８８）からモータドライバ９３に分割数選択切換制御信号（切換有効制御信号）Ｓｃｈｇが生成出力される。これにより、分割数が超高速用分割数（２０）に切換わる。なお、ＳＴ１４には、分割数切換制御８８の分割数切換制御機能（１，０００→２０）を有効とする旨を“分割数切換制御部有効”と記してある。

【0109】

また、図７、図１１（Ｃ）を参照し、指定移動量Ｘが同じ（１．００００１０ｍｍ）でかつ指定移動速度Ｖが２．５ｍｍ／ｓｅｃとされた場合も、当該基準限界移動量Ｘｓが０．０２０ｍｍであるから、超高速回転（５０ｋＨｚ）用の分割数（２０）が選択される（ＳＴ１３でＹＥＳ、ＳＴ１４）。つまり、分割数切換制御８８の分割数切換制御機能（１，０００→２０）を有効とする。

【0110】

しかし、指定移動量Ｘが上記場合と同じ１．００００１０ｍｍでも、指定移動速度Ｖが０．５ｍｍ／ｓｅｃの場合は、従来例の場合（図１２）と同様にモータドライバ９３の最大応答周波数に達することがなくかつ図７の分割数選択切換情報の枠外とされている。つまり、図１１（Ａ）に示すように高速回転（５００ｋＨｚ）用の分割数（１，０００）が選択される（ＳＴ１３でＮＯ、ＳＴ１６）。分割数は高速用分割数（１，０００）のままでよい。ＳＴ１６では、分割数切換制御８８の分割数切換制御機能（１，０００→２０）を無効とする旨を“分割数切換制御部無効”と記してある。

【0111】

超高速回転運転が選択された場合（ＳＴ１４）において、運転制御部８０（ＣＰＵ８１）は、指令に従いＲＡＭ８３から読み込んだ指定移動量（目標位置）Ｘ、移動速度指令値（指定移動速度Ｖ）に対応する超高速オープンループ制御用の位置決め指令信号（パルス数および周波数の指定を含む。）ＯＰＮを出力する。この指令信号ＯＰＮを受信したパルス信号制御部８５は、指令パルス信号Ｐｓｚ［超高速回転用周波数ｆｈｈおよび超高速回転用目標位置（８００ｎｍ）に対応する数の超高速駆動パルス信号Ｐｄｈｈ］を生成出力する（ＳＴ１５）。なお、説明簡素化のために上記した１パルス加算分についての説明は省略する。

【0112】

すると、位置決め制御回路部９０が、オープンループ制御に切換えたままの状態で超高速駆動パルス信号Ｐｄｈｈをモータドライバ９３に送り（素通りさせ）、ステッピングモータ５１を超高速回転させる（ＳＴ１５）。テーブル３１は、図１１（Ｃ）に示す超高速（２．５ｍｍ／ｓｅｃ）で図４のＺ方向（例えば、右方向）に超高速移動する。

【0113】

この超高速回転中に、ＣＰＵ８１は移動変位量Ｐｓｄを現在位置として読込み（ＳＴ１８）、ＲＡＭ８３に記憶された超高速回転用偏差許容値（Ｅｈ＝Ｍａｘ．８００ｎｍ）に相当するものとして設定記憶された超高速回転用目標位置（８００ｎｍ）に到達したか否かを判別する（ＳＴ１９）。この場合の運転制御部８０（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２）は、移動変位量読込み制御手段，偏差判別手段として働く。

【0114】

そして、運転制御部８０（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２）は、テーブル３１の移動変位量が（１．００００１０ｍｍ−８００ｎｍ）に至っていない場合、つまり超高速回転用目標位置（８００ｎｍ）に到達していないと判別（ＳＴ１９でＮＯ）した場合は、分割数切換制御を有効（ＳＴ２０でＹＥＳ）として超高速回転を続行させる（ＳＴ１５）。超高速回転用目標位置（８００ｎｍ）に到達していると判別（ＳＴ１９でＹＥＳ）できた場合には、分割数切換制御部８８の分割数切換制御機能を無効（ＳＴ２１）とするとともに、オープンループ制御からクローズドループ制御への切換指令しかつ中速クローズドループ制御用の位置決め指令信号（パルス数および周波数の指定を含む。）ＣＬＳＤを出力する（図９のＳＴ２２）。この指令信号ＣＬＳＤを受信したパルス信号制御部８５は、中速回転用周波数ｆｍの指令パルス信号Ｐｓｚを生成出力する。

【0115】

一方、高速回転運転が選択された場合（図８のＳＴ１６）において、運転制御部８０（ＣＰＵ８１）は、指定移動量（目標位置）Ｘ、移動速度指令値（指定移動速度Ｖ）に対応する高速オープンループ制御用の位置決め指令信号（パルス数および周波数の指定を含む。）ＯＰＮを出力する。この指令信号ＯＰＮを受信したパルス信号制御部８５は、指令パルス信号Ｐｓｚ［高速回転用周波数ｆｈおよび高速回転用目標位置（８００ｎｍ）に対応する数の高速駆動パルス信号Ｐｄｈ］を生成出力する（ＳＴ１７）。

【0116】

すると、位置決め制御回路部９０が、オープンループ制御に切換えたままの状態で高速駆動パルス信号Ｐｄｈをモータドライバ９３に送り（素通りさせ）、モータ５１を高速回転させる（ＳＴ１７）。テーブル３１は、図１１（Ａ）に示す高速（０．５ｍｍ／ｓｅｃ）で図４のＺ方向（例えば、右方向）に高速移動する。

【0117】

この高速回転中に、ＣＰＵ８１は移動変位量Ｐｓｄを現在位置として読込み（ＳＴ１８）、ＲＡＭ８３に記憶された高速回転用偏差許容値（Ｅｈ＝Ｍａｘ．８００ｎｍ）に相当するものとして設定記憶された高速回転用目標位置（８００ｎｍ）に到達したか否かを判別する（ＳＴ１９）。この場合の運転制御部８０（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２）は、移動変位量読込み制御手段，偏差判別手段として働く。

【0118】

そして、運転制御部８０（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２）は、テーブル３１の移動変位量が（１０ｍｍ−８００ｎｍ）に至っていない場合つまり高速回転用目標位置（８００ｎｍ）に到達していないと判別（図８のＳＴ１９でＮＯ）した場合は、分割数切換制御機能を無効（ＳＴ２０でＮＯ）として高速回転を続行させる（ＳＴ１７）。高速回転用目標位置（８００ｎｍ）に到達していると判別（ＳＴ１９でＹＥＳ）できた場合には、分割数切換制御部８８の分割数切換制御機能が現在無効であるから無効化処理（ＳＴ２１）は行わずに素通りし、オープンループ制御からクローズドループ制御への切換指令かつ中速クローズドループ制御用の位置決め指令信号（パルス数および周波数の指定を含む。）ＣＬＳＤを出力する（図９のＳＴ２２）。この指令信号ＣＬＳＤを受信したパルス信号制御部８５は、中速回転用周波数ｆｍの指令パルス信号Ｐｓｚを生成出力する。

【0119】

すると、位置決め制御回路部９０は、移動変位量検出部６０（９５）から読込んだ移動変位量（分割後検出パルス信号Ｐｓｄ）をフィードバック信号とするクローズドループ制御に切換えかつ生成した中速駆動パルス信号Ｐｄｍをモータドライバ９３に送り、ステッピングモータ５１を中速回転させる（ＳＴ２２）。テーブル３１は、図１１（Ｃ）、（Ａ）の右側に示す中速（０．００２ｍｍ／ｓｅｃ）で移動され、中速回転用の目標位置に向けて位置決めされる。

【0120】

この中速回転中に、ＣＰＵ８１は移動変位量Ｐｓｄを連続読込みしつつ、中速回転用の偏差許容値（Ｅｍ＝±６３ｎｍ）に相応するものとしてＲＡＭ８３に設定記憶されている目標位置（６３−α）ｎｍ以内に到達しているか否かを判別する（ＳＴ２３、ＳＴ２４）。この場合も、運転制御部８０（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２）は、移動変位量読込み制御手段，偏差判別手段として働く。

【0121】

そして、目標位置（６３−α）ｎｍに到達していないと判別（ＳＴ２４でＮＯ）した場合は、中速回転を続行させる（ＳＴ２２）。到達していると判別（ＳＴ２４でＹＥＳ）できた場合、運転制御部８０（８１）は低速クローズドループ制御用の位置決め指令信号（パルス数および周波数の指定を含む。）ＣＬＳＤ２を出力する。この指令信号ＣＬＳＤ２を受信したパルス信号制御部８５は、低速回転用周波数ｆｌの指令パルス信号Ｐｓｚを生成出力する。

【0122】

すると、位置決め制御回路部９０は、移動変位量検出部６０（９５）から読込んだ移動変位量（分割後検出パルス信号Ｐｓｄ）をフィードバック信号とするクローズドループ制御に切換えたままの状態で低速駆動パルス信号Ｐｄｌをモータドライバ９３に送り、モータ５１を低速回転させる（図９のＳＴ２５）。テーブル３１は、図１１（Ｃ）、（Ａ）の右側に示す低速（０．０００２ｍｍ／ｓｅｃ）で移動され、低速回転用つまり最終の目標位置（±１ｎｍ）に向けて位置決めされる。

【0123】

この低速回転中に、ＣＰＵ８１は移動変位量Ｐｓｄを連続読込みしつつ、ＲＡＭ８３に記憶された低速回転用の偏差許容値（Ｅｌ＝±１ｎｍ）以内であるか否かを判別する（ＳＴ２６、ＳＴ３２）。この場合も、運転制御部８０（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２）は、移動変位量読込み制御手段，偏差判別手段として働く。

【0124】

そして、偏差許容値（Ｅｌ＝±１ｎｍ）以内でないと判別（ＳＴ３２でＮＯ）した場合は、低速回転を続行させる（ＳＴ２５）。偏差許容値（Ｅｌ＝±１ｎｍ）以内であると判別（ＳＴ３２でＹＥＳ）できた場合には、位置決めを終了させる。

【0125】

ここで、見掛け発生信号無視手段とこれに関する動作（図９のＳＴ２７〜ＳＴ３１）について詳しく説明する。

【0126】

上述の通り、低速回転用周波数ｆｌの値を、オーバーラン発生を防止することができる低速度（０．０００２ｍｍ／ｓｅｃ）つまり２００Ｈｚに選択してあるから、低速回転駆動終了時には確実に移動変位量検出部６０の最小分解能（１ｎｍ）および駆動パルス信号Ｐｄｌの移動量（１ｎｍ／１パルス）に相当する高精度（１ｎｍ）で位置決め停止できている筈である。

【0127】

しかし、この従来の考え方は、位置決め精度が１０ｎｍ程度の位置決め装置［例えば、先提案（特許文献６）の装置］を確立する場合に有効（適合）であるが、特に１ｎｍ以下の高精度位置決めを保証する装置の場合は適合外と言える。

【0128】

本発明を創生するに先立つ試験研究によれば、高精度（１ｎｍ以下）であるが故の固有的外乱の侵入に係る不安定要因が存在することが認められた。つまり、最終位置決め精度（１ｎｍ以下）を安定かつ確実に保証できない事態が生じている。すなわち、位置決め精度（１ｎｍ以下）を中心にハンチングが生じ最終位置決めができない事態、±１ｎｍを超える精度で位置決め終了となる事態や、一旦位置決め終了した後に最終位置決め精度（１ｎｍ以下）を中心として変動してしまう事態等である。

【0129】

この原因は、クローズドループ制御による低速回転駆動終了時点において、微妙な機械的振動が発生する場合があり、高分解能（１ｎｍ）の移動変位量検出部６０がその振動を変位量として検出しかつ位置決め制御回路部（偏差カウンタ）９０が偏差打消用の低速回転駆動パルス信号Ｐｄｌを生成出力することにある。この偏差打消用の低速回転駆動パルス信号Ｐｄｌは、本来的制御内容から外れた見掛け発生信号であって、位置決め制御上、無用であるばかりか有害なものである。

【0130】

かくして、低速回転駆動終了時点に機械的振動が発生しない構造を具現化すべく検討した。例えば、ステージ１０の要所に重厚な防振ゴムを装着する。ステージ１０（１１，３１等）の機械的な剛性を高くする等である。しかし、いずれも構造複雑化および装置大型化やコスト高を招来する欠点がある。これら欠点を忍受することとしあるいは例えば低速回転用速度を一段と低い値に設定したとしても、機械的振動を完全に払拭することは至難であった。

【0131】

しかしながら、この固有かつ特殊な問題を解消しなければ、装置の普及拡大は到底できない。そこで、心ならずも低速回転駆動終了時における機械的振動の発生を前提に詳細検証した結果、位置決め終了時に発生する機械的振動の振幅と振動周波数との間に一定の相関があることを見出した。

【0132】

具体的には、この実施形態に係るステージ１０の構造（特に、テーブル３１の大きさ…質量０．５ｋｇ）では、Ｚ方向の振幅ｗｚが±１ｎｍを越える場合はその振動周波数ｆｍｚが２５Ｈｚを超える値のときであった。最大荷重は上記した１０ｋｇである。すなわち２５Ｈｚ以下では、±１ｎｍを越える値の振幅は認められなかった。これを中心としたステージ１０（テーブル３１）の大型化（例えば、テーブル３１の平面形状を２００ｍｍ×２００ｍｍとする。）あるいは小型化（例えば、１００ｍｍ×１００ｍｍとする。）しても、この程度の大きさ（構造）の違いでは、やはり±１ｎｍを越える振幅は認められなかった。テーブル質量の増減量が最大荷重１０ｋｇに対して非常に小さいからと思われる。

【0133】

そこで、上記の見掛け発生信号（見掛けモータ回転制御信号）を特定しかつハードウエアまたは／およびソフトウエアにより除外する技術を創生した。この実施の形態では、見掛け信号無視手段１００を設け、機械的振動を検出した場合に見掛け発生信号（見掛けモータ回転制御信号）を無視（モータドライバ９３側に出力しない。）するように構築してある。

【0134】

この見掛け信号無視手段１００は、位置決め制御回路部９０内に設けられた振動周波数検出手段１０１、周波数比較判別手段１０２および信号出力阻止制御手段１０３とから構成され、低速回転中にステージ１０に発生した機械的振動に起因して生成された見掛け発生信号（１つの見掛けモータ回転制御信号…Ｐｄｌ）を無視する手段である。

【0135】

振動周波数検出手段１０１は、低速回転中のステージ１０の機械的振動周波数ｆｍｋを検出（図９のＳＴ２８）する。この実施の形態では、低速回転駆動終了時（タイミング詳細は後記する。）における偏差カウンタの出力信号の立上りパルスでトリガーを掛けかつ振動の１周期の時間を計測することにより、機械的振動周波数ｆｍｋを検出する。したがって、振動周波数検出手段１０１として他の形態［例えば、テーブル３１（またはベース１１）側に設けた振動センサ（１０１）…図６に２点鎖線で示した。］を用いる場合に比較して、取扱い容易でかつ低コストで具現化でき、信頼性も非常に高い。

【0136】

周波数比較判別手段１０２は、読み込み（ＳＴ２９）された基準周波数（設定周波数）ｆｓと検出された振動周波数ｆｍｋとを比較判別する。検出振動周波数ｆｍｋが設定基準周波数ｆｓ（２５Ｈｚ）を超える周波数ではないと判別（ＳＴ３０でＮＯ）する。振動が発生しておらず検出できない場合もＹＥＳ判断する。なお、基準周波数（設定周波数）は、ＣＰＵ８１から直接（図６では図示省略した）にまたはパルス信号制御部８５を通して位置決め制御回路部９０内に取り込まれる。

【0137】

そして、ＮＯ判断されかつ現在値が偏差許容値（Ｅｌ＝±１ｎｍ）以内でないと判別（ＳＴ３２でＮＯ）された場合には、低速回転駆動が続行される（ＳＴ２５）。偏差許容値（Ｅｌ＝±１ｎｍ）以内であると判別（ＳＴ３２でＹＥＳ）できた場合には、位置決めを終了する。

【0138】

ここに、周波数比較判別手段１０２によって検出振動周波数ｆｍｋが設定基準周波数ｆｓを超える周波数であると判別（ＳＴ３０でＹＥＳ）された場合は、信号出力阻止制御手段１０３が働く。つまり、位置決め制御回路部９０で生成された低速回転用のモータ回転制御信号Ｐｄｌ（見掛けモータ回転制御信号）がモータドライバ９３に出力されることを阻止する（ＳＴ３１）。したがって、ハンチングを防止することができる。

【0139】

ところで、位置決め時間短縮化の観点からすると、低速回転駆動途中にあっては、仮に２５Ｈｚを超える機械的振動が何らかの原因で発生（誘発乃至付加）したとしても、モータ回転制御信号（Ｐｄｌ）の出力阻止によりモータ回転を中断させるべきでない。また、低速回転駆動中に何時でも振動周波数検出手段１０１および周波数比較判別手段１０２を作動（ＳＴ２８、ＳＴ３０）させることも、データ処理負荷の増大を招く不利がある。

【0140】

かかる事態は、振動周波数検出手段１０１および周波数比較判別手段１０２を位置決め制御回路部９０内の回路素子を利用した簡素回路（例えば、ＯＲ回路）で構築する場合においては、超高速モータ回転制御中、高速モータ回転制御中および中速モータ回転制御中でも当該モータ回転制御信号（Ｐｄｈｈ、Ｐｄｈ、Ｐｄｍ）の出力が阻止されモータ回転中断の虞があり得る。しかも、背景的原点に戻れば、低速回転制御による位置決め終了時点に発生した機械的振動に伴う不具合を一掃することを目的とする考え方に馴染まない。

【0141】

ここにおいて、周波数検出タイミング検出手段１０５を設け、周波数検出タイミングになったことが確認（ＳＴ２７でＹＥＳ）された以降に、ＳＴ２８〜ＳＴ３１に進行可能に形成してある。この実施の形態では、周波数検出タイミングを低速回転による位置決め終了間際（例えば、最後から数えて１０番目の低速駆動パルス信号Ｐｄｌを出力した時点）として設定してある。最後から数えて１番（あるいは２番）目以降の低速駆動パルス信号Ｐｄｌが出力された時点等に選択設定してもよい。

【0142】

以上では、この周波数検出タイミング検出手段１０５，周波数比較判別手段１０２および信号出力阻止制御手段１０３を、ハードウエア（位置決め制御回路部９０）により形成した場合について説明したが、ソフトウエア（例えば、当該各制御プログラムを格納させたＲＯＭ８２とこれを実行するＣＰＵ８１）から形成してもよい。この場合、振動周波数検出手段１０１の検出信号はＣＰＵ８１でも読込み可能に形成すればよい。

【0143】

さらに、周波数検出タイミング検出手段（１０５）は、位置決め駆動制御ユニット７０内のその他電気信号の振動に伴う周波数変化を捉えて検出するように形成することもできる。

【0144】

なお、見掛け発生信号を無視する方法乃至手段としては、他の方法乃至手段をもって実施するようにしてもよい。例えば、機械的振動を検出した場合に移動変位量検出器６０の全部又は一部の動作をロックして分割後検出パルス信号Ｐｓｄの値をホールドさせる、検出振動周波数が２５ＨＺ以下の場合に低速回転駆動パルス信号Ｐｄｌを通過させるローパスフィルタを位置決め制御回路部９０内に設ける等である。

【0145】

この実施形態に係る位置決め装置では、図８、図１０、図１１（Ｃ）を参照して、オープンループ制御によりテーブル３１はＺ方向に当該装置（５１等）の許容最高と同じ値の超高速（２．５ｍｍ／ｓｅｃ）で移動される。指定移動量Ｘが１．０００１０ｍｍであれば、従来例（図１２）の高速位置制御時間が約１．９９８ｓｅｃであるのに対して、本発明［図１１（Ｃ）］の場合は超高速位置制御時間が約０．３９９７ｓｅｃであり、約１／５の時間で終了することができる。つまり、約５倍の高速化を達成できた。

【0146】

運用の実際において、分解能１ｎｍでの評価領域が５ｍｍ間隔で配設されている場合、従来例の場合は次の評価領域に約１０秒掛かって移行していたが、本発明の場合は約２秒で移行させることできるから、評価作業能率を大幅に向上できる。手空き時間を一掃できる。いわんや上記したテーブル移動可能範囲（５０ｍｍ）の往（復）移動を考えると、従来例の約１００秒から約２０秒に飛躍的時間短縮を達成できる。

【0147】

しかも、指定移動速度は、所定範囲（０．５超〜２．５ｍｍ／ｓｅｃ）内の任意の移動速度を指定することができるから、実用性が飛躍的に向上した。つまり、図１１（Ｃ）に示す超高速（２．５ｍｍ／ｓｅｃ）のみならず、例えば図１１（Ｂ）に示す超高速（１．０ｍｍ／ｓｅｃ）を指定した移動運転も行える。

【0148】

図１１（Ａ）の場合は、高速位置制御時間が１．９９８ｓｅｃであり、従来例の場合（図１２）と同じである。つまり、従来使用態様も選択することができる。

【0149】

超高速位置制御でも高速位置制御でも、最小分解能が１ｎｍである移動変位量検出部６０を用いて検出したテーブル現在位置が偏差許容値（８００ｎｍ）相当の設定目標位置内に入ると、クローズドループ制御に切換えら、中速（０．００２ｍｍ／ｓｅｃ）で移動される。引続き、現在値が偏差許容値（±６３ｎｍ）相当の設定目標位置［（６３−α）ｎｍ］内に入ると、クローズドループ制御のまま、オーバーランの心配がない低速（０．０００２ｍｍ／ｓｅｃ）で移動される。したがって、テーブル移動機構部４０の誤差Ｅ（８００ｎｍ）を打消して±１ｎｍの高精度位置決めを終了するまでの時間を大幅に短縮（０．６８秒＝０．３７＋０．３１）することができる。誤差打消工程を低速回転駆動のみで行なう場合の必要時間は４．００秒（＝８００／２００）である。

【0150】

因みに、全域をモータ連続駆動により制御するので、粗動（ねじ軸駆動）および微動（ピエゾアクチュエータ駆動）の切換構造の欠点を一掃することができる。つまり、移動変位量を大きくでき、連続駆動による移動時間の短縮ができ、ボールねじ軸４１を傾斜状態や垂直状態としても使用でき、垂直状態でかつ負荷を引上げる態様でも使用できる。

【0151】

しかも、ステージ１０（１１，３１）に±１ｎｍを越える大きな機械的振動が発生している場合には見掛け発生信号無視手段１００が働き、位置決め制御回路部９０で生成された見掛けモータ回転制御信号（低速回転用駆動パルス信号Ｐｄｌ）がモータドライバ５５側に出力されてしまうことを阻止する。機械的振動の収斂後に必要によって最後の低速回転用駆動パルス信号Ｐｄｌを出力して±１ｎｍ内に追い込む。したがって、安定した位置決め制御を確実に担保できかつ何時でも何処で使用しても高精度（±１ｎｍ）位置決めを保障できる。

【0152】

この見掛け発生信号無視手段１００は低速回転駆動の終了間際に動作するので、無用なモータ回転の中断やハンチングによる制御時間の長期化や不安定動作を一掃できる。さらに、ダンパー２８も機械的に同等な作用効果を助長する。

【0153】

しかして、この実施の形態によれば、ねじ軸４１にステッピングモータ５１を直結し、モータドライバ９３の分割数を高速回転用分割数（１，０００）と超高速回転用分割数（２０）とを選択的に切換え可能に形成し、指定位置決め情報と分割数選択切換情報とを利用して当該実際位置決め運転に最適な分割数を選択してモータドライバ９３の分割数を選択分割数に切換え可能で、オープンループ制御による超高速回転用制御信号Ｐｄｈｈを出力可能に形成されているので、オープンループ制御による高速位置決め制御と比較して一段と高速な超高速位置決め制御を実行できる。よって、１ｎｍ以下の高精度位置決めを超高速かつ安定して行えるとともに、小型軽量なテーブル位置決め装置を提供できる。

【0154】

また、ねじ軸４１がリード１ｍｍのボールねじ軸とされかつ信号分割回路９５の信号分割数が２，０００に選択されているので、一段のコスト低減化および動作安定化を達成できる。

【0155】

また、ステッピングモータ５１のステップ角度が０．３６度に選択されているので、モータドライバ９３の分割数の減少化に有効である。なお、減速機の一掃化にも役立つ。

【0156】

モータドライバ９３の高速回転用分割数が１，０００とされかつ超高速回転用分割数が２０とされているので、モータドライバ９３に過度な負担を掛けずに高速および超高速を切換えた運転ができる。

【0157】

分割数選択切換情報がモータドライバ９３の最大応答周波数に達するまでの基準移動速度Ｖｓと基準移動量Ｘｓとを関連付けた情報とされているので、モータドライバ９３の最大応答周波数以下での周波数作動を担保しつつ高速移動および超高速移動を安定して切換えられ、運転態様に対する適応性が広い。

【0158】

さらに、分割数選択手段（８１、８２）は指定移動量Ｘが当該基準移動速度Ｖｓに対応する基準移動量Ｘｓに比べて短い場合は高速回転用分割数（１，０００）を有効［超高速回転用分割数（２０）を無効］としかつ基準移動量に比べて長い場合は超高速回転用分割数（２０）を有効とするので、移動速度および移動量の指定をした位置決め運転ができかつ指定値の如何に拘らず安定した位置決めができる。

【0159】

さらに、超高速位置決め完了位置が累積代表リード誤差相当位置に至る以前の位置になると想定されるときは位置決め制御信号に１パルスを加算したパルス数の位置決め制御信号を動力付与部５０へ生成出力するので、超高速移動運転から中速移動運転への引き継ぎを迅速に行え、最終位置決め終了までの時間短縮にも有効である。

【0160】

ステッピングモータ５１の回転軸に機械式ダンパー２８が連結されているので、低速移動運転時の機械的振動を吸収でき、一段と安定した位置決めができる。

【0161】

移動量および移動速度を所定範囲内で設定変更した位置決め運転ができるので、従来例（移動速度が設定変更できなかった。）に比較して、応用範囲を飛躍的に拡大できる。

【0162】

見掛け信号無視手段１００が、低速回転中の機械的振動周波数を検出する振動周波数検出手段１０１と，検出振動周波数が設定基準周波数を超える周波数であるか否かを判別する周波数比較判別手段１０２と，低速回転用のモータ回転制御信号（Ｐｄｌ）出力を阻止する信号出力阻止制御手段１０３とからなるので、無駄なく外乱侵入阻止できかつ一段と確実で安定した位置決めを行なえる。当該手段の具現化が容易である。

【0163】

基準周波数が２５Ｈｚに選択されているから、一段と検出が容易で迅速処理できる。また、設定部７１を用いて設定変更できるのでテーブル移動機構部４０の構造および運用事項に対する適応性が広くかつ周波数比較判別手段１０２が低速回転による位置決め終了間際に判別動作可能に形成されているので、無駄なモータ回転の中断やハンチングの発生を防止でき、データ処理負担も軽減できる。

【0164】

また、移動変位量検出部６０がステージ１０内に収容されているので、テーブル３１をベース１１から分解取外ししなくても、モアレ調整等を外部から簡単に行なえるとともに、使用中は密閉状態となるから塵芥の侵入や付着を防止できる。

【0165】

また、各第３光学格子６３Ｔが１箇所に集められかつインデックススケール６３の長さ方向に接近配設されているので、Ｚ方向の装置寸法をより小型化できるとともに、第１光学格子６１Ｆを含む平面に対する平行度をより簡単かつ迅速に確立できる。

【符号の説明】

【0166】

１０ ステージ
１１ ベース
２８ ダンパー
３１ テーブル
４０ テーブル移動機構部
４１ ねじ軸（ボールねじ軸）
５０ 動力付与部
５１ ステッピングモータ
５５ モータドライバ
６０ 移動変位量検出部
６１ メインスケール
６３ インデックススケール
７０ 位置決め駆動制御ユニット
８０ 運転制御部
８１ ＣＰＵ（分割数選択手段）
８２ ＲＯＭ（分割数選択手段）
８２Ｍ メモリ
８８ 分割数切換制御部（切換信号生成出力手段）
９０ 位置決め制御回路部（偏差カウンタ込み）
９３ モータドライバ
９５ 信号分割回路
１００ 見掛け信号無視手段
Ｚ 基軸線
Ｐｄ 駆動パルス信号（モータ回転制御信号）
Ｐｄｈｈ 超高速駆動パルス信号（超高速回転用モータ回転制御信号）
Ｐｄｈ 高速駆動パルス信号（高速回転用モータ回転制御信号）
Ｐｄｍ 中速回転駆動パルス信号（中速回転用モータ回転制御信号）
Ｐｄｌ 低速駆動パルス信号（低速回転用モータ回転制御信号）
Ｐｄｚ 見掛け駆動パルス信号（見掛けモータ回転制御信号）
Ｐｓｄ 分割後検出パルス信号（移動変位量検出信号）
Ｓｓｃｔ 選択信号
Ｓｃｈｇ 分割数選択切換制御信

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】