JP4388009B2 - Vibration isolator - Google Patents
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Description
本発明は、除振装置に係り、特に、定盤上で水平方向に移動し得る除振対象物を効果的に除振することの可能な除振装置に関する。 The present invention relates to a vibration isolator, and more particularly, to a vibration isolator capable of effectively isolating a vibration isolation object that can move in a horizontal direction on a surface plate.
半導体製造装置や液晶製造装置、高精度工作機械などの高精度なスペックが要求される精密機器では、機器側に伝わり得る外来振動の絶縁とともに、搭載するステージ等、移動物の発生する振動の低減を目的として、その精密機器の設置に例えばアクティブ型の除振装置などが利用されている。このアクティブ型の除振装置は、減衰させるべき振動の方向と逆方向の振動を積極的に付与するものである。 In precision equipment that requires high-precision specifications, such as semiconductor manufacturing equipment, liquid crystal manufacturing equipment, and high-precision machine tools, in addition to insulating external vibration that can be transmitted to the equipment side, reducing the vibration generated by moving objects such as the stage to be mounted. For this purpose, for example, an active vibration isolator or the like is used to install the precision device. This active vibration isolator actively imparts vibration in the direction opposite to the direction of vibration to be damped.
この種の装置では、外来振動により変位する定盤の位置を検出する複数の位置センサと定盤の加速度を検出する加速度センサとを備え、これらのセンサから出力される信号をコントローラに入力し、さらに、フィードバック制御後、制御信号をサーボ弁に出力し空気ばね式アクチュエータを駆動制御するタイプの除振装置などが実用化されている。 This type of device includes a plurality of position sensors that detect the position of the surface plate that is displaced by external vibration and an acceleration sensor that detects the acceleration of the surface plate, and inputs signals output from these sensors to the controller. Furthermore, after the feedback control, a vibration isolator of a type that outputs a control signal to a servo valve to drive and control an air spring actuator has been put into practical use.
しかしながら、このような除振装置では、定盤の変位及び加速度を検出できるのは、定盤の傾きが実際に発生した後であり、得に、定盤に搭載される除振対象物が、例えば水平方向に移動する移動体である場合などでは、アクティブ制御を行っていても定盤に傾きが残り、このため、上記したフィードバック制御には限界がある。 However, in such a vibration isolator, the displacement and acceleration of the surface plate can be detected after the inclination of the surface plate actually occurs, and in particular, the object to be isolated mounted on the surface plate is For example, in the case of a moving body that moves in the horizontal direction, the tilt remains on the surface plate even if active control is performed, and thus the above-described feedback control is limited.
そこで、いわゆるSFF制御(ステージ・フィード・フォワード制御)を適用し定盤の振動を減少させるようにした除振装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した空気ばね式アクチュエータでは、給排気の制御信号を受けてから空気ばねの給排気が実際に完了するまでには時間的な遅れが生じるため、空気ばねの給排気を行うサーボ弁に、圧力フィードバック制御(マイナー制御ループ)を設け、サーボ弁の応答性の向上を図らないとSFF制御が効果的に機能しないという課題がある。 However, in the above-described air spring type actuator, there is a time delay from the supply / exhaust control signal to the actual completion of supply / exhaust of the air spring. If the pressure feedback control (minor control loop) is provided and the responsiveness of the servo valve is not improved, the SFF control does not function effectively.
ここで、圧力フィードバックを行う場合、アクチュエータに圧力センサを配置し、コントローラ内に圧力フィードバック回路を設ける必要があるため、部品点数の増加によるコストの上昇や、また設計的自由度の低下などを招くことになる。 Here, when pressure feedback is performed, it is necessary to dispose a pressure sensor in the actuator and to provide a pressure feedback circuit in the controller, resulting in an increase in cost due to an increase in the number of parts and a decrease in design flexibility. It will be.
そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、比較的簡単な構成で外来振動に対する定盤の動作制御の応答性を改善し良好な除振性能を得ることができる除振装置の提供を目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such problems, and it is possible to improve the response of the operation control of the surface plate with respect to external vibration and obtain a good vibration isolation performance with a relatively simple configuration. The purpose is to provide a vibration device.
上記目的を達成するために、本発明に係る除振装置は、水平方向に移動し得る除振対象移動物が搭載される定盤と、前記除振対象移動物が搭載された前記定盤の振動を検出する複数の加速度センサと、前記定盤の位置を検出する複数の位置センサと、前記加速度センサ及び前記位置センサの出力をフィードバック制御し、振動と位置の偏差を制御するために設けられた、前記定盤の複数個所をそれぞれ支持する複数の空気ばね式アクチュエータと、前記空気ばね式アクチュエータが備える空気ばねの給排気を行うサーボ弁と、前記定盤上での前記除振対象移動物の水平方向の位置を検出し、その検出された位置に対応する位置信号を出力する位置信号出力部と、前記位置信号出力部より出力される前記位置信号の比例値を示す信号を出力する比例器と、前記位置信号出力部より出力される前記位置信号の擬似微分値に所定のゲイン値を掛けて得られた信号を出力する擬似微分器と、を有する制御部と、を備え、さらに、前記制御部は、前記加速度センサ及び前記位置センサの出力を基に生成したフィードバック制御信号と、前記比例器及び前記擬似微分器からそれぞれ出力される信号を加算して得られるフィードフォワード制御信号と、を加算して前記サーボ弁側に出力することによって、前記定盤の傾きをなくすように前記複数の空気ばね式アクチュエータの吸排気動作を個別に制御する、ことを特徴とする。 To achieve the above object, anti-vibration apparatus according to the present invention includes a platen divided Futai elephants moving object that can be moved in the horizontal direction is mounted, the constant of the dividing Futai elephants moving object is mounted A plurality of acceleration sensors for detecting vibration of the board, a plurality of position sensors for detecting the position of the surface plate, feedback control of outputs of the acceleration sensor and the position sensor, and a deviation between vibration and position are controlled. A plurality of air spring actuators that respectively support a plurality of locations of the surface plate, a servo valve that supplies and exhausts air springs provided in the air spring actuator, and the vibration isolation pair on the surface plate A position signal output unit for detecting a horizontal position of the moving object and outputting a position signal corresponding to the detected position; and a signal indicating a proportional value of the position signal output from the position signal output unit. Output A control unit having an example device, and a pseudo-differentiator that outputs a signal obtained by multiplying a pseudo-differential value of the position signal output from the position signal output unit by a predetermined gain value, and The control unit includes a feedback control signal generated based on outputs of the acceleration sensor and the position sensor, and a feedforward control signal obtained by adding signals output from the proportionalator and the pseudo-differentiator, respectively. the by outputting to the servo valve side by adding, individually controls intake and exhaust operations of the plurality of air spring actuator to eliminate the inclination of the surface plate, characterized by a crotch.
また、本発明の除振装置は、前記定盤上での前記除振対象移動物の水平方向の加速度を検出し、その検出された加速度に対応する加速度信号を出力する加速度信号出力部をさらに備え、前記制御部は、前記フィードフォワード制御信号と前記フィードバック制御信号とを加算した信号に対し、前記加速度信号出力部により出力される前記加速度信号の擬似微分値に所定のゲインを掛けた値をさらに加算して得られる信号に基づいて、前記複数の空気ばね式アクチュエータの給排気動作を個別に制御することを特徴とする。 Moreover, anti-vibration apparatus of the present invention, the detected horizontal accelerations of the dividing Futai elephant movement thereof in the surface plate, the acceleration signal output unit for outputting an acceleration signal corresponding to the detected acceleration The control unit further includes a value obtained by multiplying a signal obtained by adding the feedforward control signal and the feedback control signal by a predetermined gain to a pseudo differential value of the acceleration signal output from the acceleration signal output unit. the further addition was based on a signal obtained by, characterized in that that control individual supply and exhaust operation of said plurality of air spring actuators.
さらに、本発明の除振装置は、前記制御部が、ローパスフィルタ及び/又はノッチフィルタを通過した少なくとも前記フィードフォワード制御信号及び前記フィードバック制御信号に基づいて、前記複数の空気ばね式アクチュエータの給排気動作を個別に制御することを特徴とする。 Furthermore, in the vibration isolator according to the present invention, the control unit supplies and exhausts the plurality of air spring actuators based on at least the feedforward control signal and the feedback control signal that have passed through a low-pass filter and / or a notch filter. characterized in that that control individual operation.
このように、本発明によれば、比較的簡単な構成で外来振動に対する定盤の動作制御の応答性を改善し良好な除振性能を得ることが可能な除振装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a vibration isolator capable of improving the response of the operation control of the surface plate to the external vibration with a relatively simple configuration and obtaining good vibration isolation performance. .
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る除振装置を示す斜視図、図2は、この除振装置が複数備えるアクチュエータとセンサとがユニット化された制振機構を示す断面図、図3は、この除振装置の主要部の構成を機能的に示す図である。なお、図1においては、除振装置の構造を視覚的に把握し易くするために、本除振装置が備える定盤とこの定盤に搭載される除振対象物としてのステージとを二点鎖線で示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a vibration isolation device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a vibration damping mechanism in which a plurality of actuators and sensors provided in the vibration isolation device are unitized. FIG. 3 is a diagram functionally showing the configuration of the main part of the vibration isolator. In addition, in FIG. 1, in order to make it easy to visually grasp the structure of the vibration isolator, the surface plate provided in the vibration isolator and two stages as vibration isolating objects mounted on the surface plate are provided. Shown with a chain line.
図1〜図3に示すように、この実施形態の除振装置1は、アクティブ型の除振装置であって、床面へ固定された支持台3と、除振対象物としてのステージ45が搭載される定盤(架台)2と、中空のゴム体で形成された空気ばねを有する空気ばね式のアクチュエータ41〜44及び11〜14と、位置センサ21〜23、位置センサ25〜28、及び位置センサ46と、加速度センサ49と、アクチュエータ41〜44及び11〜14の空気ばねの給排気を個別に行うサーボ弁38、48と、これらのハードウエアを統括的に制御する記憶部36aを備えた制御装置(コントローラ)36とを主に備える。ここで、上記除振対象物としてのステージ45は、例えば水平方向(x方向及びy方向)に移動する移動体として構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
アクチュエータ41、11及びセンサ25と、アクチュエータ42、12及びセンサ21、26と、アクチュエータ43、13及びセンサ22、27と、アクチュエータ44、14及びセンサ23、28とは、それぞれユニット化された四つの図2に示す制振機構を構成している。これらユニットされた制振機構の底部は、上面が矩形(四角形)状に形成されることの多い支持台3上の四隅に底部プレート16を介して固定され、これらの制振機構の上部は、上部プレート15を通じて定盤2を下方から支持するようにこの定盤2の四隅に固定されている。なお、上記した支持台3を除振装置1が必ずしも備える必要はなく、例えば支持台3を除振装置1の構成部品から削除し、上記制振機構の底部プレート16を床面に直接固定するようにしてもよい。
The
アクチュエータ41〜44は、図1〜図3に示すように、この定盤2を、水平方向(定盤2における除振対象物の搭載面に沿った方向)に移動可能に支持する。また、アクチュエータ41〜44は、定盤2の重心に対し鉛直方向からみて点対称の位置(定盤2の重心を水平方向から挟む位置)に二組配置されている。一方、アクチュエータ11〜14は、定盤2を、鉛直方向(定盤2における除振対象物の搭載面と直交する方向:Z方向)に移動可能に支持する。位置センサ21〜23は、定盤2の水平方向の位置(変位)を検出する。また、位置センサ25〜28は、定盤2の鉛直方向の位置(変位)を検出する。加速度センサ49は、定盤2に生じる加速度を検出する。また、位置センサ46は、定盤2上で水平方向に移動するステージ45の位置、すなわち、定盤2の所定位置に対するステージ45の相対位置(相対的な水平位置)を検出する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
また、四つのアクチュエータ41〜44には、上述したサーボ弁38がそれぞれに設けられており、制御装置36は、位置センサ21、22、23、加速度センサ49、及び位置センサ46の検出結果に基づいて、水平方向において定盤2を所定の位置(水平位置)に定位させるようにアクチュエータ41〜44を四つのサーボ弁38を介して個別に駆動制御を行う。詳細には、制御装置36は、上記した各センサの検出結果に基づいて、サーボ弁38の開閉量の制御、つまり各アクチュエータ41〜44が備える空気ばねの給排気を個別に行う。
The four
また、四つのアクチュエータ11〜14には、上述したサーボ弁48がそれぞれに設けられており、制御装置36は、位置センサ25〜28、加速度センサ49、及び位置センサ46の検出結果に基づいて、水平方向において定盤2を所定の位置(高さ位置)に定位させるようにアクチュエータ41〜44を四つのサーボ弁48を介して個別に駆動制御を行う。詳細には、制御装置36は、各センサの検出結果に基づいて、サーボ弁48の開閉量の制御、つまり各アクチュエータ11〜14が備える空気ばねの給排気を個別に行う。ここで、上記の加速度センサ49としては、定盤2に対して水平方向に生じる加速度と、定盤2に対して鉛直方向に生じる加速度とを個別に検出できるように、少なくとも二つ以上の複数個設けられていてもよい。
The four
次に、本実施形態の除振装置1が備える制御装置36の構成を図4及び図5に基づいて説明する。ここで、図4は、制御装置36が、ソフトウエアにより実現する各部の構成を機能的に示すブロック図、また、図5は、制御装置36が行うステージ45の水平移動に対応する定盤の比例制御を概念的に示す模式図である。なお、ここでは、発明の把握を容易にするために、定盤2の鉛直方向(定盤の傾き方向)の動作制御を例に採りその説明を行う。
Next, the structure of the
すなわち、制御装置36は、記憶部36a内の記憶内容を参照しつつ、フィード・バック(以下「FB」と称する)制御部50aと、ステージ・フィード・フォワード(以下「SFF」と称する)制御部60aと、FB制御部50aとSFF制御部60aとからそれぞれ出力される信号を加算する加算器72とをソフトウエアにより実現する。
That is, the
FB制御部(FB制御ループ)50aは、目標設定部51と、比例微積(proportion・integral・differential)部52と、比例微積部53と、加算器72とから構成される。上述した位置センサ25〜28及び加速度センサ49の出力は、プリアンプを介して制御装置(コントローラ)36内に入力された後、A/D変換され、さらにディジタル計算により演算される。目標設定部51は、位置センサ25〜28によって検出された定盤2の四隅の高さ位置の検出結果に基づいて、アクチュエータ11〜14で制御すべき定盤2の四隅の目標高さを設定する。比例微積部52は、目標高さの設定値(目標値)と、位置センサ25〜28によって検出された検出値(現在値)との偏差を求め、偏差をゼロにするための制御信号を出力する。比例微積部53は、定盤2に生じる加速度を打消すように、加速度センサ49からの入力値とこれを反転した値とを制御信号として出力する。加算器72は、比例微積部52側から入力された信号と、比例微積部53から入力された信号と、を加算した信号をフィードバック制御信号として上記した加算器72側に出力する。
The FB control unit (FB control loop) 50 a includes a
SFF制御部60aは、分配器61と、比例器62と、疑似微分器63と、加算器64とから構成される。上述した位置センサ46の出力は、プリアンプを介して制御装置36内に入力された後、A/D変換され、さらにディジタル計算により演算される。分配器61は、位置センサ46から出力され、さらにA/D変換された位置信号L1を比例器62及び疑似微分器63にそれぞれ出力する。比例器62は、分配器61側から入力された位置信号の比例値を加算器64側に出力する。疑似微分器63は、分配器61側から入力された位置信号を擬似微分(微分補償)しさらにこの信号に所定のゲイン値を掛けた信号を加算器64側に出力する。加算器64は、比例器62及び疑似微分器63からそれぞれ出力される信号を加算し、これをフィードフォワード制御信号として上記した加算器72側に出力する。
The
すなわち、SFF制御部60aは、図5に示すように、質量mのステージ(重量mg)45が定盤2上で水平方向に距離Lだけ移動した場合に生じるモーメントmgLを打ち消すように、水平方向にピッチPを空けてそれぞれ配置されるアクチュエータ11〜14の制御を個別に行うために設けられている。詳細には、SFF制御部60aは、実際に給排気の制御が始動してから空気ばねの所望の給排気が完了するまでの時間的な遅延が生じる積分器的な要素を有する空気ばね式のアクチュエータ11〜14の仕様的な欠点を補うために、定盤2上でのステージ45の変位を検出してこれを定盤2の傾きの制御に反映させることを可能とする。
That is, as shown in FIG. 5, the
このようなSFF制御部60aと上述したFB制御部50aとからそれぞれ出力される信号は、加算器72により加算された後、D/A変換され、サーボ弁48に出力される。このサーボ弁48に入力された制御信号(電圧)によって、各アクチュエータ11〜14が有する空気ばねの給排気が個別に行われ、これにより、定盤2の目標位置を保持する位置制御と定盤2の振動を打消す加速度制御が実現される。
以上までの説明において、コントローラへの信号伝達にA/D、D/A変換を使用し、アナログ信号を介して説明したが、コントローラに対しては、シリアル又はパラレルの
ディジタル信号でもよい。
The signals output from the
In the above description, A / D and D / A conversion are used for signal transmission to the controller and are described via analog signals. However, a serial or parallel digital signal may be used for the controller.
既述したように、本実施形態に係る除振装置1によれば、比較的簡単な構成で外来振動に対する定盤2の動作制御の応答性を改善し良好な除振性能を得ることができる。
As described above, according to the
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施形態を図6及び図7、図8a〜図8c、並びに図9a及び図9bに基づき説明する。ここで、図6は、この実施形態の除振装置に設けられた制御装置86がソフトウエアにより実現する各部の構成を機能的に示すブロック図、図7は、制御装置86によって行われる、ステージ45に生じる加速度に対応した定盤の制御を概念的に示す模式図である。また、図8aは、位置センサ46の出力波形を示す図、図8bは、参考図として示すステージ45の移動速度に対応する波形図、図8cは、加速度センサ47の出力波形を示す図である。さらに、図9aは、この実施形態の制御装置86による定盤2の傾き方向の変位に対応する応答性を示す図、図9bは、この実施形態の制御装置86による定盤2の傾き方向の加速度に対応する応答性を示す図である。なお、これらの図において、第1の実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 6 and 7, FIGS. 8a to 8c, and FIGS. 9a and 9b. Here, FIG. 6 is a block diagram functionally showing the configuration of each unit realized by software by the
すなわち、この実施形態の除振装置は、第1の実施形態の除振装置1に設けられていた制御装置36に代えて、制御装置86を備えているとともに、加速度センサ47をさらに有する。加速度センサにより直接加速度を測定しても良く、速度センサの微分値(疑似微分値)を使用したり、前述位置センサの二階微分(疑似微分値)を使用してもよい。
また、上記の制御装置86は、制御装置36のSFF制御部60aに代えて、SFF制御部60bを備えるとともに、加算器73をさらに有する。
That is, the vibration isolation device of this embodiment includes a
The
SFF制御部60bは、SFF制御部60aの構成に加え、疑似微分器65をさらに備える。加速度センサ47は、定盤2上で水平方向に移動するステージ45の加速度を検出する。図8aに例示する位置センサ46の出力とは個別に、図8cに例示する加速度センサ47の出力は、プリアンプを介して制御装置36内に入力された後、A/D変換され、これが、加速度信号α1として疑似微分器65に入力される。疑似微分器65は、この加速度信号α1を擬似微分(微分補償)しさらにこの信号に所定のゲイン値を掛けた信号を加算器73側に出力する。
The
すなわち、SFF制御部60bは、図7に示すように、質量mのステージ45が定盤2上で水平方向に加速度αで移動した場合に、その反力によって定盤2が傾く方向に生じるモーメントmαh(ここで、hは、鉛直方向におけるステージ45の重心位置と定盤2の重心位置との間の離間距離)を打ち消すように、アクチュエータ11〜14の制御を個別に行うために設けられている。
That is, as shown in FIG. 7, when the
つまり、この実施形態の除振装置に係る制御装置86では、FB制御部50aとSFF制御部60bの加算器64からそれぞれ出力される信号は、加算器72により加算され、この加算された信号と、SFF制御部60bの疑似微分器65から出力された信号とが、さらに加算器73によって加算された後、D/A変換されてサーボ弁48に出力される。このサーボ弁48に入力された制御信号(電圧)によって、各アクチュエータ11〜14が有する空気ばねの給排気が個別に行われ、これにより、定盤2の目標位置を保持する位置制御と定盤2の振動を打消す加速度制御が実現される。
That is, in the
ここで、上記した図9a及び図9bは、FB制御部(FB制御ループ)50aのみを用いた場合と、FB制御部50aにSFF制御部60bを加えた場合との、定盤回転変位(定盤2の傾き方向の変位)の応答性、及び定盤回転加速度(定盤2の傾き方向の加速度)の応答性を測定したデータである。すなわち、FB制御のみの場合には、定盤回転変位(定盤の傾き)が生じてから、FB制御が始まるため、定盤2に大きな傾きが生じてしまうが、SFF制御を併用することで、回転変位が約1/10に低減されていることがわかる。また、図9bでは、SFF制御を併用することで、定盤2の傾き方向の加速度が約1/2に低減されていることがわかる。
Here, FIG. 9a and FIG. 9b described above are the platen rotational displacement (fixed) between the case where only the FB control unit (FB control loop) 50a is used and the case where the
したがって、本実施形態に係る除振装置によれば、第1の実施形態の除振装置に対しさらに定盤2の動作制御の応答性がより改善され、除振性能のさらなる向上を図ることができる。
Therefore, according to the vibration isolator according to the present embodiment, the responsiveness of the operation control of the
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施形態を図10に基づき説明する。ここで、図10は、この実施形態の除振装置に設けられた制御装置96がソフトウエアにより実現する各部の構成を機能的に示すブロック図である。なお、図10において、第1及び第2の実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与してその説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 10 is a block diagram functionally showing the configuration of each unit realized by software by the
すなわち、この実施形態の除振装置は、第2の実施形態の除振装置に設けられていた制御装置86に代えて、FB制御部50c及びSFF制御部60cを有する制御装置96を備えて構成されている。詳細には、この制御装置96は、比例微積部52と加算器71との間、比例微積部53と加算器71との間、加算器64と加算器72との間、及び擬似微分器65と加算器73との間の、それぞれに、適切な増幅度と時定数とを有するローパスフィルタやノッチフィルタなどによって実現されるフィルタ(filter)部54、55、66、67を備える。
That is, the vibration isolation device of this embodiment includes a
これにより、本実施形態に係る除振装置によれば、第1、第2の実施形態の除振装置で得られる効果に加え、ノイズや装置本体の構造的共振現象の除去を目的とした信号処理が実現され、これにより、除振性能のさらなる改善を図ることができる。 Thereby, according to the vibration isolator which concerns on this embodiment, in addition to the effect acquired by the vibration isolator of 1st, 2nd embodiment, the signal aiming at the removal of the noise and the structural resonance phenomenon of an apparatus main body The processing is realized, and thereby the vibration isolation performance can be further improved.
以上、本発明を各実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。すなわち、上述した各実施形態では、発明の把握を容易にするために、定盤2の鉛直方向(定盤の傾き方向)の動作制御を例に採りその説明を行ったが、これに代えて、上記の図4、図6、図10で例示した制御を応用して、定盤2の水平方向のSFF制御を実現することも可能である。
また、本内容の多くの部分をソフトウエアで実現している。システムの柔軟性のためにはソフトウエアで実現することが望ましいが、その一部をハードウエアで代替えしてもよい。
The present invention has been specifically described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. That is, in each of the above-described embodiments, the operation control in the vertical direction of the surface plate 2 (the inclination direction of the surface plate) is taken as an example to facilitate the understanding of the invention. It is also possible to realize the SFF control in the horizontal direction of the
In addition, many parts of this content are realized by software. For system flexibility, it is desirable to implement with software, but a part of it may be replaced with hardware.
1…除振装置、2…定盤、11〜14,41〜44…アクチュエータ、21〜23,25〜28,46…位置センサ、36,86,96…制御装置、36a…記憶部、38,48…サーボ弁、45…ステージ、47,49…加速度センサ、50a,50c…フィード・バック(FB)制御部、51…目標設定部、52,53…比例微積部、54,55,66,67…フィルタ(filter)部、60a,60b,60c…ステージ・フィード・フォワード(SFF)制御部、62…比例器、63,65…疑似微分器、64,71,72,73…加算器。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記除振対象移動物が搭載された前記定盤の振動を検出する複数の加速度センサと、
前記定盤の位置を検出する複数の位置センサと、
前記加速度センサ及び前記位置センサの出力をフィードバック制御し、振動と位置の偏差を制御するために設けられた、前記定盤の複数個所をそれぞれ支持する複数の空気ばね式アクチュエータと、
前記空気ばね式アクチュエータが備える空気ばねの給排気を行うサーボ弁と、
前記定盤上での前記除振対象移動物の水平方向の位置を検出し、その検出された位置に対応する位置信号を出力する位置信号出力部と、
前記位置信号出力部より出力される前記位置信号の比例値を示す信号を出力する比例器と、前記位置信号出力部より出力される前記位置信号の擬似微分値に所定のゲイン値を掛けて得られた信号を出力する擬似微分器と、を有する制御部と、
を備え、
さらに、前記制御部は、前記加速度センサ及び前記位置センサの出力を基に生成したフィードバック制御信号と、前記比例器及び前記擬似微分器からそれぞれ出力される信号を加算して得られるフィードフォワード制御信号と、を加算して前記サーボ弁側に出力することによって、前記定盤の傾きをなくすように前記複数の空気ばね式アクチュエータの吸排気動作を個別に制御する、
ことを特徴とする除振装置。 A surface plate dividing Futai elephants moving object capable of moving in the horizontal direction is mounted,
A plurality of acceleration sensors for detecting vibration of the surface plate in which the dividing Futai elephants moving object is mounted,
A plurality of position sensors for detecting the position of the surface plate;
A plurality of air spring actuators that respectively support a plurality of portions of the surface plate, which are provided for feedback control of outputs of the acceleration sensor and the position sensor, and to control a deviation between vibration and position;
A servo valve for supplying and exhausting an air spring provided in the air spring actuator;
Wherein detecting a horizontal position of the dividing Futai elephant movement thereof in the surface plate, and the position signal output unit that outputs a position signal corresponding to the detected position,
Obtained by multiplying a proportional unit that outputs a signal indicating a proportional value of the position signal output from the position signal output unit and a pseudo-differential value of the position signal output from the position signal output unit by a predetermined gain value. A control unit having a pseudo-differentiator for outputting the received signal;
With
Further, the control unit is a feedforward control signal obtained by adding a feedback control signal generated based on outputs of the acceleration sensor and the position sensor, and a signal output from each of the proportionalator and the pseudo-differentiator. And adding and outputting to the servo valve side individually controls the intake and exhaust operations of the plurality of air spring actuators so as to eliminate the inclination of the surface plate.
Anti-vibration apparatus is characterized and this.
前記制御部は、前記フィードフォワード制御信号と前記フィードバック制御信号とを加算した信号に対し、前記加速度信号出力部により出力される前記加速度信号の擬似微分値に所定のゲインを掛けた値をさらに加算して得られる信号に基づいて、前記複数の空気ばね式アクチュエータの給排気動作を個別に制御することを特徴とする請求項1記載の除振装置。 Wherein detecting a horizontal acceleration of the vibration Futai elephant movement thereof in the surface plate, further comprising an acceleration signal output unit for outputting an acceleration signal corresponding to the detected acceleration,
The control unit further adds a value obtained by multiplying a pseudo differential value of the acceleration signal output from the acceleration signal output unit by a predetermined gain to a signal obtained by adding the feedforward control signal and the feedback control signal. based on a signal obtained by, vibration isolator according to claim 1, wherein the that control individual supply and exhaust operation of said plurality of air spring actuators.
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