JP2860623B2 - Control device for anti-vibration table - Google Patents

Control device for anti-vibration table

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JP2860623B2
JP2860623B2 JP35866292A JP35866292A JP2860623B2 JP 2860623 B2 JP2860623 B2 JP 2860623B2 JP 35866292 A JP35866292 A JP 35866292A JP 35866292 A JP35866292 A JP 35866292A JP 2860623 B2 JP2860623 B2 JP 2860623B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、除振台の制御装置に係
り、特に半導体製造に関わる露光用XYステージ搭載用
として半導体製造装置の構成ユニットとして好適に使用
される空気ばね式等の除振台の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control apparatus for a vibration isolation table, and more particularly to an air spring type or the like suitably used as a constituent unit of a semiconductor manufacturing apparatus for mounting an XY stage for exposure related to semiconductor manufacturing. The present invention relates to a control device for a shaking table.

【0002】[0002]

【従来の技術】空気ばね式除振台上には振動を嫌う機器
群が搭載される。例えば光学顕微鏡や露光用XYステー
ジ等である。特に露光用XYステージの場合、適切かつ
迅速な露光を行なわせるため、外部から伝達する振動を
極力除去した除振台上に搭載される必要がある。何故な
らば、露光は露光用XYステージが完全停止の状態で行
なわれねばならないからである。さらに、露光用XYス
テージはステップ&リピートという間欠運転を特徴と
し、繰り返しのステップ振動を自身が発生しこれが空気
ばね式除振台の揺れを惹起することにも注意せねばなら
ない。この種の振動が整定しきれないで残留する場合に
も、露光動作に入ることは不可能である。したがって、
空気ばね式除振台には、外部振動に対する除振と、自身
の動作に起因する強制振動に対する制振とをバランスよ
く実現することが求められる。
2. Description of the Related Art A group of devices that dislike vibration are mounted on an air spring type vibration isolation table. For example, it is an optical microscope or an XY stage for exposure. In particular, in the case of an exposure XY stage, it is necessary that the exposure XY stage be mounted on a vibration isolation table from which vibrations transmitted from the outside are removed as much as possible in order to perform appropriate and rapid exposure. This is because the exposure must be performed with the exposure XY stage completely stopped. Further, it should be noted that the exposure XY stage is characterized by an intermittent operation of step and repeat, and generates repeated step vibrations, which causes the air spring type vibration isolation table to shake. It is impossible to start the exposure operation even when such vibrations remain without being settled. Therefore,
The air spring type vibration isolation table is required to achieve a good balance between vibration isolation for external vibration and vibration suppression for forced vibration caused by its own operation.

【0003】周知のように、空気ばね式除振台の制御装
置には除振台変位を検出しその量に応じて除振台を駆動
するという能動的フィードバック制御が導入されてい
る。図11は空気ばね式支持脚4台を用いて除振台8を
鉛直方向に位置決め制御する従来の空気ばね式除振台の
制御装置の構成を示す。4台の空気ばね式支持脚21a
〜21dは除振台8の4隅に配置されている。図12は
空気ばね式支持脚1台の構成を示す。同図において、1
は空気ばね2へ動作流体の空気を給気・排気するサーボ
バルブ、3は支持台4の鉛直方向変位を計測する位置セ
ンサ、5は支持台4の鉛直方向加速度を計測する加速度
センサ、6は予圧用機械ばね、7は空気ばね2と機械ば
ね6および図示していない機構全体の粘性を表現する粘
性要素であり、これらの要素部品から成る機構は空気ば
ね式支持脚と呼ばれる。図11に示すように、空気ばね
式支持脚は除振台8を鉛直方向に支持するために4台使
用され、各脚の要素部品番号は、a,b,c,dの記号
を付けて区別している。
As is well known, an active feedback control for detecting the displacement of the vibration isolation table and driving the vibration isolation table in accordance with the detected amount is introduced into the control device of the air spring type vibration isolation table. FIG. 11 shows a configuration of a control device of a conventional air spring type anti-vibration table that controls the vertical position of the anti-vibration table 8 using four air spring type support legs. Four air spring type support legs 21a
21d are arranged at four corners of the vibration isolation table 8. FIG. 12 shows a configuration of one air spring type support leg. In the figure, 1
Is a servo valve that supplies and exhausts air of the working fluid to and from the air spring 2, 3 is a position sensor that measures the vertical displacement of the support 4, 5 is an acceleration sensor that measures the vertical acceleration of the support 4, 6 is The mechanical springs 7 for preloading are viscous elements expressing the viscosity of the air spring 2, the mechanical spring 6, and the entire mechanism (not shown), and the mechanism composed of these element parts is called an air spring type support leg. As shown in FIG. 11, four air spring type support legs are used to support the vibration isolation table 8 in the vertical direction, and the component part numbers of the legs are denoted by a, b, c, and d. Distinction.

【0004】次に、図12の空気ばね式支持脚21に対
するフィードバック装置15の構成とその動作を説明す
る。まず、加速度センサ5の出力は適切な増幅度と時定
数とを有するローパスフィルタ9を通ってサーボバルブ
1の弁開閉用の電圧電流変換器10の前段に負帰還され
る。この加速度フィードバックループにより機構の安定
化が図られる。すなわち、ダンピングが付与できる。さ
らに、位置センサ3の出力は変位増幅器11を通って比
較回路12の入力となっている。ここでは、支持台4の
地面に対する目標位置と等価な目標電圧13と比較され
て偏差信号eとなる。この偏差信号eはPI補償器14
を通って電圧電流変換器10を励磁する。すると、サー
ボバルブ1の弁開閉によって空気ばね2内の圧力が調整
されて支持台4は所定位置に定常偏差なく保持可能とな
る。ここで、Pは比例、Iは積分動作をそれぞれ意味す
る。
Next, the configuration and operation of the feedback device 15 for the air spring type support leg 21 shown in FIG. 12 will be described. First, the output of the acceleration sensor 5 passes through a low-pass filter 9 having an appropriate amplification factor and time constant, and is negatively fed back to a stage preceding the voltage-current converter 10 for opening and closing the valve of the servo valve 1. The mechanism is stabilized by the acceleration feedback loop. That is, damping can be provided. Further, the output of the position sensor 3 passes through the displacement amplifier 11 and is input to the comparison circuit 12. Here, it is compared with a target voltage 13 equivalent to a target position of the support 4 with respect to the ground, and becomes a deviation signal e. This deviation signal e is output to the PI compensator 14
To excite the voltage-to-current converter 10. Then, the pressure in the air spring 2 is adjusted by opening and closing the servo valve 1, and the support base 4 can be held at a predetermined position without a steady deviation. Here, P means proportional and I means integral operation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、空気ばね式
支持脚を4台用いる場合、一般的には4台の空気ばね式
支持脚およびそれらの支持脚に対するフィードバック装
置15a〜15dは、図11に示すように、いずれも図
12のものと同様の構成が採られる。これに対し、図1
3の場合、空気ばね式支持脚21a〜21cに対するフ
ィードバック装置15a〜15cは共に図12のフィー
ドバック装置15と同様の装置構成であるが、空気ばね
式支持脚dに対するフィードバック装置だけがフィード
バック装置15a,15b,15cとは異なり、疑似フ
ィードバック装置15dを構成している。すなわち、疑
似フィードバック装置15dは、フィードバック装置1
5c内のPI補償器14cの出力信号を取り出し、これ
と加速度センサ5dの出力がローパスフィルタ9dを通
って負帰還された信号とを加算して電圧電流交換器10
dを駆動する装置構成になっている。この理由はコスト
低減のために、空気ばね式支持脚21dの位置センサ3
dを除去したことに対処するためである。
When four air spring type support legs are used, generally, four air spring type support legs and feedback devices 15a to 15d for these support legs are shown in FIG. As shown, each has the same configuration as that of FIG. In contrast, FIG.
In the case of 3, the feedback devices 15a to 15c for the air spring type support legs 21a to 21c have the same device configuration as the feedback device 15 of FIG. 12, but only the feedback device for the air spring type support leg d is the feedback device 15a, Unlike 15b and 15c, a pseudo feedback device 15d is configured. That is, the pseudo feedback device 15d is the feedback device 1
5c, the output signal of the PI compensator 14c is taken out, the output signal of the acceleration sensor 5d is added to the signal that is negatively fed back through the low-pass filter 9d, and the voltage-current exchanger 10c is added.
d is driven. The reason for this is that, for cost reduction, the position sensor 3
This is to deal with the removal of d.

【0006】より詳しく説明すると、空気ばね式除振台
とその制御装置は大規模でありしたがってそのコストも
大きい。産業用装置であるため、コスト低減に対する要
求は、プリンタ、プロッタ等の情報機器や民生機器ほど
厳しくないものの決して無視はできない。図11の空気
ばね式除振台の制御装置においてコストに占める割合が
大きな要素部品は、空気ばね2a〜2dのアクチュエー
タ、サーボバルブ1a〜1d、位置センサ3a〜3d、
加速度センサ5a〜5dなどである。この中で、空気ば
ね2a〜2dのアクチュエータとサーボバルブ1a〜1
dは除振台8の支持力を発生する駆動手段であるから除
去することはできない。そこで、位置センサ3dを除去
してコスト低減を図ったのである。この場合、位置セン
サ3dの計測値に基づいたフィードバック装置15dは
構成できないので、制御装置の構造に対する工夫を行
い、位置センサ3dの除去に応じて変位増幅器11d、
比較回路12d、目標電圧13d及びPI補償器14d
も排除し、PI補償器14cの出力を信号線19で結ん
で電圧電流変換器10dの入力信号として加算するよう
にして、図13に示す構成としている。すなわち、空気
ばね式支持脚21cに対するPI補償器14cの信号を
借用して空気ばね式支持脚21dの駆動を行わせていた
のである。この場合、支持台4c,4dを同一方向に移
動させるような外乱が除振台8に作用した場合には、そ
の向きと反対方向に引き戻すような制御が空気ばね式支
持脚21cと21dに掛かる。しかし、支持台4cと4
dが互いに逆向きの移動となるような外乱印加の場合に
は、良好な制振性能を発揮しないという問題がある。
More specifically, the air spring type vibration damping table and its control device are large-scale and therefore high in cost. Since it is an industrial device, the demand for cost reduction is not as severe as information devices such as printers and plotters and consumer devices, but it cannot be ignored. In the control device of the air spring type anti-vibration table of FIG. 11, the element parts having a large ratio to the cost are the actuators of the air springs 2 a to 2 d, the servo valves 1 a to 1 d, the position sensors 3 a to 3 d,
These are acceleration sensors 5a to 5d. Among them, the actuators of the air springs 2a to 2d and the servo valves 1a to 1
Since d is a driving means for generating a supporting force of the vibration isolation table 8, it cannot be removed. Therefore, the cost was reduced by removing the position sensor 3d. In this case, since the feedback device 15d based on the measurement value of the position sensor 3d cannot be configured, the structure of the control device is devised, and the displacement amplifier 11d,
Comparison circuit 12d, target voltage 13d, and PI compensator 14d
13, the output of the PI compensator 14c is connected by a signal line 19 and added as an input signal of the voltage-current converter 10d, so that the configuration shown in FIG. 13 is obtained. That is, the signal of the PI compensator 14c for the air spring type support leg 21c is borrowed to drive the air spring type support leg 21d. In this case, if a disturbance that moves the support tables 4c and 4d in the same direction acts on the anti-vibration table 8, control is performed on the air-spring support legs 21c and 21d so as to pull them back in the opposite direction. . However, the supports 4c and 4
When disturbance is applied such that d moves in opposite directions, there is a problem that good vibration suppression performance is not exhibited.

【0007】より具体的には、空気ばね式支持脚21c
と21dが近接配置され、かつ鉛直軸に対する除振台8
の傾きが頻繁に発生しないという条件下では図13に示
す疑似フィードバック装置15dの構成でも十分な性能
を実現できる。しかし、空気ばね式支持脚21cと21
dの間隔が大きく、かつ除振台8の回転運動が頻繁な場
合、図13の如き装置構成では除振と制振性能を適切な
バランスで実現できない。その理由は、剛体としての除
振台8の空間的運動を考えると容易に分かろう。まず、
除振台8全体が鉛直方向に並進移動した場合、支持台4
dの変位と支持台4cの変位とは同じなので、図13に
示すように支持台4dの変位を計測する位置センサを除
去しても、隣接する空気ばね式除振脚に対するフィード
バック装置15c内の補償信号を借用して駆動を掛ける
ことでよい。しかし、除振台8全体が鉛直軸に対して傾
くような回転運動の場合には、どのようなことになるの
であろうか。例えば、除振台8に対し何らかの外乱が作
用して、支持台4cは鉛直上方へ、支持台4dは鉛直下
方へ移動するという回転運動が生じた場合を考えてみよ
う。フィードバック装置15c内の各電気信号は支持台
4cを下方へ引き戻すような動作となり、この信号は支
持台4dを上方へ駆動せねばならない動作とは逆極性で
ある。したがって、図13のようにフィードバック装置
15c内の信号を疑似フィードバック装置15d内へ導
いて支持台4dを鉛直方向に位置決めする動作は、充分
な時間が経過すれば除振台8を平衡位置に復帰させ得る
が、短時間で除振台8の位置姿勢を修正することは不可
能である。
More specifically, the air spring type support leg 21c
And 21d are arranged close to each other, and the anti-vibration table 8 with respect to the vertical axis.
Under the condition that the inclination does not occur frequently, sufficient performance can be realized even with the configuration of the pseudo feedback device 15d shown in FIG. However, the air spring type supporting legs 21c and 21c
When the interval d is large and the rotational movement of the vibration isolation table 8 is frequent, the vibration isolation and vibration suppression performance cannot be realized in an appropriate balance with the device configuration as shown in FIG. The reason can be easily understood by considering the spatial motion of the vibration isolation table 8 as a rigid body. First,
When the whole anti-vibration table 8 is translated in the vertical direction,
Since the displacement of d and the displacement of the support 4c are the same, even if the position sensor for measuring the displacement of the support 4d is removed as shown in FIG. The driving may be performed by borrowing the compensation signal. However, what happens in the case of a rotary motion in which the entire vibration isolation table 8 is inclined with respect to the vertical axis? For example, let us consider a case where some disturbance acts on the anti-vibration table 8, causing a rotational movement in which the support table 4 c moves vertically upward and the support table 4 d moves vertically downward. Each electric signal in the feedback device 15c has an operation of pulling the support 4c downward, and this signal has a polarity opposite to that of the operation that has to drive the support 4d upward. Therefore, as shown in FIG. 13, the operation of guiding the signal in the feedback device 15c into the pseudo feedback device 15d and positioning the support 4d in the vertical direction is performed after the sufficient time has passed, and the vibration isolation table 8 returns to the equilibrium position. However, it is impossible to correct the position and orientation of the vibration isolation table 8 in a short time.

【0008】次に、除振台上に搭載される機器自身の動
作に起因する振動の制振作用について考察する。一般的
に、図12に示されるような空気ばね式支持脚21の固
有振動数は低周波域に設定され、高周波域における外部
からの振動伝達率を下げて振動の影響を排除する。しか
し、支持脚21の上に搭載する機器が発生する振動につ
いては有効に除去できていない。何故ならば、機器の駆
動・停止の動作によって発生する反力は支持台4に低周
波域の振動を誘発せしめるからである。図12に示すよ
うに、支持脚21にはサーボバルブ1が組み込まれ、こ
の絞りを位置センサ3の出力に応動して調整することに
よって空気ばね2内の圧力を自動調整し支持台4の位置
変動を補正している。ところが、図12に示す支持脚2
1を複数台使用した空気ばね式除振台においては、各支
持脚のフィードバック装置が各々独立であることに起因
して、応答性が極めて悪いという問題点が指摘されてい
る。
Next, the vibration damping effect of the vibration caused by the operation of the device mounted on the anti-vibration table will be considered. In general, the natural frequency of the air spring type support leg 21 as shown in FIG. 12 is set in a low frequency range, and the influence of vibration is eliminated by lowering the external vibration transmissibility in a high frequency range. However, vibration generated by a device mounted on the support leg 21 cannot be effectively removed. This is because the reaction force generated by the operation of driving and stopping the device causes the support base 4 to oscillate in a low frequency range. As shown in FIG. 12, the servo valve 1 is incorporated in the support leg 21. The pressure in the air spring 2 is automatically adjusted by adjusting the throttle in response to the output of the position sensor 3, and the position of the support base 4 is adjusted. The fluctuation has been corrected. However, the support leg 2 shown in FIG.
In the air spring type anti-vibration table using a plurality of 1s, it has been pointed out that the response is extremely poor due to the independent feedback devices of the support legs.

【0009】空気ばね式除振台の制御装置においては、
大型の除振台の四隅に図12に示す支持脚21を配置し
て、除振台の水平および垂直方向の運動を規制してい
る。しかし、支持脚21はそれ自身でフィードバックが
閉じられている。すなわち除振台の四隅に配置した支持
脚同士は制御的に関連を持たず、それぞれが独立したフ
ィードバック装置となっていた。しかるに、除振台とい
う剛体の運動自由度は6個あり、除振台四隅に配置した
支持脚が独立制御のままでは、これらの運動姿勢を適切
に制御できないという問題があった。例えば、電源未投
入状態の除振台を、フィードバック装置をアクティブに
して所望の位置まで位置決めするときの状況を考えてみ
よう。独立したフィードバック装置の構成では、姿勢不
定状態の除振台が目標位置へ移行するまでには様々な姿
勢変化を繰り返して最終位置に落ちつくという動作にな
る。したがって、除振台が機能する状態になるまでにか
なりの時間を要することが問題となっていた。また、除
振台上に搭載した機器を駆動する時、それは除振台上の
限定位置のみだけでなく、除振台上のいたるところで行
なわれる。この場合、機器の駆動は除振台に対して外乱
となり、それは除振台に様々なタイプの揺れを与える。
しかし、除振台四隅に配置した支持脚21が独立制御の
ままでは、機器の駆動が除振台に与える様々なタイプの
揺れを的確に抑圧することは不可能であった。さらに、
除振台に対しては、床からの振動を除振することと、搭
載機器が発生する振動を制振するという2つの相反する
機能をバランスよく付与せねばならないが、除振性能を
重視すると制振性能は犠牲となり、制振性能を重視した
フィードバック装置の調整がなされると除振性能が損な
われるという問題があった。
In the control device of the air spring type vibration isolation table,
The supporting legs 21 shown in FIG. 12 are arranged at the four corners of the large anti-vibration table to restrict the horizontal and vertical movement of the anti-vibration table. However, the support leg 21 has its own feedback closed. In other words, the support legs arranged at the four corners of the vibration isolation table have no control relationship with each other, and each is an independent feedback device. However, there is a problem that the rigidity of the vibration isolating table has six degrees of freedom of motion, and these supporting postures cannot be properly controlled if the support legs arranged at the four corners of the vibration isolating table are independently controlled. For example, consider a situation in which a vibration-free table in a power-off state is positioned to a desired position by activating a feedback device. In the configuration of the independent feedback device, an operation in which the posture of the anti-vibration table in the indeterminate posture is changed to the target position and various posture changes are repeated to settle to the final position. Therefore, there has been a problem that it takes a considerable amount of time before the vibration isolation table becomes functional. Also, when driving the equipment mounted on the vibration isolation table, it is performed not only at the limited position on the vibration isolation table but also everywhere on the vibration isolation table. In this case, the driving of the device is a disturbance to the vibration isolation table, which gives the vibration isolation table various types of shaking.
However, if the support legs 21 arranged at the four corners of the vibration isolation table are independently controlled, it has not been possible to accurately suppress various types of shaking that the driving of the device gives to the vibration isolation table. further,
The anti-vibration table must be provided with a balance between the two opposing functions of isolating vibrations from the floor and damping the vibrations generated by the mounted equipment. The vibration damping performance is sacrificed, and there is a problem that the vibration damping performance is impaired if the feedback device is adjusted with emphasis on the vibration damping performance.

【0010】この問題に対処する方法として例えば、特
開平4−24811号には除振台上の機器が加速される
直前に制振装置の動作を開始し、等速運動期間は制振装
置の動作を停止し、減速直前に制振装置を再動作させ、
静止直後には動作を停止することを特徴とした空気ばね
式除振台の構成が提案されている。しかしながら、この
装置は、制振用と除振用との2つの制御系を要するとい
う不都合がある。
As a method for dealing with this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-24811 discloses that the operation of the vibration damping device is started immediately before the equipment on the vibration damping table is accelerated, and that the vibration damping device operates during the period of constant velocity movement. Stop the operation, restart the vibration suppression device just before deceleration,
There has been proposed a configuration of an air spring type anti-vibration table characterized in that the operation is stopped immediately after stopping. However, this device has a disadvantage that it requires two control systems for vibration suppression and vibration isolation.

【0011】なお、空気ばね式除振台に対する制御とし
て、上述の他に特開平3−28910には状態フィード
バックをベースにした制御方式が開示されている。しか
し、状態フィードバックは制御対象の物理パラメータに
強く依存した制御となるため産業用機器として実用的な
ものとはならない。これに対し、本発明では空気ばね式
支持脚それぞれに対して加速度のマイナーループと位置
に関するPI補償のループとからなるフィードバック装
置を独立に付与した制御装置を対象にして、その改良を
図っているので産業用機器として実用的な技術内容にな
っている。
As a control for the air spring type vibration isolation table, a control method based on state feedback is disclosed in JP-A-3-28910 in addition to the above. However, the state feedback is a control that strongly depends on a physical parameter to be controlled, and is not practical for industrial equipment. On the other hand, the present invention is directed to a control device in which a feedback device including a minor loop of acceleration and a PI compensation loop for position is independently provided for each of the air-spring-type support legs. Therefore, it is a practical technical content for industrial equipment.

【0012】本発明は、上記の欠点を除去あるいは軽減
するためになされたもので、コスト低減のため位置セン
サを1個除去した場合にも除振台の姿勢制御を好適に実
現できる制御装置を提供することを第1の目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to eliminate or reduce the above-mentioned drawbacks, and a control device capable of suitably controlling the attitude of a vibration isolation table even when one position sensor is removed for cost reduction. The primary purpose is to provide.

【0013】本発明は、さらに、除振台に搭載される機
器の駆動が除振台に与える様々なタイプの揺れを的確に
抑圧でき、かつ床からの振動を除振することとのバラン
スも好適な制御装置を提供することを第2の目的とす
る。
According to the present invention, furthermore, various types of shaking which the drive of the equipment mounted on the vibration isolation table gives to the vibration isolation table can be accurately suppressed, and the balance with vibration isolation from the floor is also improved. A second object is to provide a suitable control device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の第1の目的を達成
するための本発明の第1の態様に係る除振台の制御装置
は、第1〜第4の4台の支持脚で4か所を支持された平
板状の除振台を鉛直目標位置に定常偏差なく位置決めす
るためのものであって、前記第1〜第3の支持脚に対応
して設けられ、それぞれ前記各支持脚による支持部位で
の前記除振台の鉛直方向の位置を検出する第1〜第3の
位置センサと、前記第1〜第4の支持脚に対応して設け
られ、それぞれ前記各支持脚による支持部位での前記除
振台の鉛直方向の加速度を検出する第1〜第4の加速度
センサと、対応する位置センサおよび加速度センサの出
力に基づき各々独立に前記第1〜第3の支持脚による除
振台支持位置の高さをサーボ制御する第1〜第3のフィ
ードバック装置と、第1〜第3の位置センサの出力、ま
たはこれらの出力を鉛直目標位置信号と比較して得られ
る第1〜第3の位置偏差出力に基づき、前記除振台の、
前記第4の支持脚による支持部位での鉛直方向の位置ま
たは位置偏差を算出する演算手段と、該演算手段および
前記第4の加速度センサの出力に基づいて前記第4の支
持脚による除振台支持位置の高さをサーボ制御する第4
のフィードバック装置とを具備することを特徴としてい
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a vibration isolation table according to a first aspect of the present invention. This is for positioning a flat anti-vibration table supporting a place at a vertical target position without a steady deviation, and is provided corresponding to the first to third support legs, and each of the support legs is provided. A first to a third position sensor for detecting a vertical position of the vibration isolation table at a position supported by the first and fourth support legs; A first to a fourth acceleration sensor for detecting a vertical acceleration of the vibration isolating table at a part, and the first to third support legs respectively independently based on outputs of the corresponding position sensor and acceleration sensor. First to third feedback devices for servo-controlling the height of the shaking table support position; Based on the first to third positional deviation output obtained by comparing the output of the first to third position sensors, or the output of the vertical target position signal, said anti-vibration table,
Calculating means for calculating a vertical position or positional deviation at a position supported by the fourth support leg, and a vibration isolation table based on the output from the calculating means and the fourth acceleration sensor 4th servo control of the height of the support position
And a feedback device.

【0015】本発明の好ましい実施例においては、前記
第1〜第4の支持脚を前記除振台の4隅に反時計回りに
配置し、前記第1〜第3の支持脚のそれぞれに対応する
位置センサの出力である位置信号を順番にza ,zb
c としたとき、前記演算手段は、前記第4の支持脚に
対応する位置信号zd を、算式zd =za −zb +zc
により算出する。
In a preferred embodiment of the present invention, the first to fourth support legs are arranged at four corners of the anti-vibration table in a counterclockwise direction, and correspond to each of the first to third support legs. The position signals, which are the outputs of the position sensors, are sequentially represented by z a , z b ,
when a z c, wherein the calculating means, the position signal z d corresponding to the fourth supporting leg, formula z d = z a -z b + z c
It is calculated by:

【0016】上記の第2の目的を達成するため本発明の
第2の態様では、空間的に離れた位置に配置された少な
くとも2脚の支持脚によって水平に支持された平板状の
除振台を、鉛直目標位置に定常偏差なく位置決めするた
め、各支持脚に対応して設けられ、各支持脚による支持
部位での前記除振台の鉛直方向の位置を検出する位置セ
ンサと、各支持脚に対応して設けられ、各支持脚による
支持部位での前記除振台の鉛直方向の加速度を検出する
加速度センサと、各支持脚に対応して設けられ、前記加
速度センサ出力を除振台駆動用の電圧電流変換器の前段
に負帰還してサーボ機構を安定化し、かつ前記位置セン
サ出力を目標値と比較して偏差信号を得てこれを補償器
に通した後、前記電圧電流変換器に導くフィードバック
装置とを具備する制御装置において、前記各支持脚に対
応する目標値と位置センサの比較出力である少なくとも
2つの偏差信号に基づき前記除振台の並進偏差信号と回
転偏差信号を演算するモード抽出回路を設け、前記補償
器をこれらの並進偏差信号と回転偏差信号を補償するも
のに置き換え、かつそれらの補償器出力を前記フィード
バック装置における各電圧電流変換器に支持脚駆動用信
号として再配分する分配回路を設けたことを特徴として
いる。
According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the second object, a flat anti-vibration table horizontally supported by at least two support legs arranged at positions spaced apart from each other. A position sensor provided for each support leg to detect the vertical position of the anti-vibration table at a position supported by each support leg in order to position the support leg at a vertical target position without a steady deviation. And an acceleration sensor for detecting a vertical acceleration of the anti-vibration table at a position supported by each support leg, and an output of the acceleration sensor provided for each of the support legs and corresponding to each of the support legs. Negative feedback to the previous stage of the voltage-current converter for stabilizing the servo mechanism, and comparing the position sensor output with a target value to obtain a deviation signal and passing it through a compensator, then the voltage-current converter And a feedback device for guiding In the control device, there is provided a mode extraction circuit that calculates a translation deviation signal and a rotation deviation signal of the vibration isolation table based on at least two deviation signals that are comparison outputs of a target value and a position sensor corresponding to each of the support legs, A compensator was replaced with a compensator for the translation error signal and the rotation error signal, and a distribution circuit for redistributing the output of the compensator to each voltage-current converter in the feedback device as a support leg driving signal was provided. It is characterized by:

【0017】前記並進偏差信号および回転偏差信号は、
例えば前記除振台の水平面内に定めたxy座標におい
て、xあるいはy方向のどちらか一方に、あるいはxy
両方向について演算する。さらに、この第2の態様に係
る制御装置は、除振台の上に搭載される機器の駆動信号
を適切な時定数を有する疑似微分回路を通して支持脚の
空気ばねの圧力調整用サーボバルブの弁駆動信号に重畳
して除振台に与える振動を抑圧する機能を備えることが
できる。
The translation error signal and the rotation error signal are
For example, in xy coordinates defined in the horizontal plane of the vibration isolation table, either in the x or y direction, or xy
Calculate in both directions. Further, the control device according to the second aspect is a servo valve for adjusting the pressure of the air spring of the support leg through a pseudo-differential circuit having an appropriate time constant by driving a device mounted on the vibration isolation table. A function of suppressing vibration applied to the vibration isolation table by superimposing it on the drive signal can be provided.

【0018】さらに本発明の第3の態様においては、前
記第1〜第3の位置センサの出力、またはこれらの出力
を鉛直目標位置信号と比較して得られる第1〜第3の位
置偏差出力に基づき、前記除振台がとるべき鉛直方向の
並進運動及び異なる2軸のまわりの回転運動に対応する
第1〜第3の運動モード偏差信号を出力する運動モード
抽出回路と、前記第1〜第3の運動モード偏差信号に対
してPI補償を施すPI補償器と、前記PI補償器の出
力に基づき、前記第1〜第4の各支持脚がとるべき変位
量に対応する第1〜第4の変位信号を出力する運動モー
ド分配回路とを備え、前記第1〜第4の変位信号と前記
第1〜第4の加速度センサから負帰還される検出信号と
に基き前記第1〜第4の支持脚に駆動信号を出力するよ
うにしている。
Further, in a third aspect of the present invention, the outputs of the first to third position sensors or the first to third position deviation outputs obtained by comparing these outputs with a vertical target position signal. A motion mode extraction circuit that outputs first to third motion mode deviation signals corresponding to a vertical translational motion to be taken by the anti-vibration table and a rotational motion about two different axes, based on A PI compensator for performing PI compensation on a third motion mode deviation signal, and first to fourth corresponding to displacement amounts to be taken by the first to fourth support legs based on an output of the PI compensator. And a motion mode distribution circuit that outputs a fourth displacement signal. The first to fourth displacement signals are output based on the first to fourth displacement signals and a detection signal negatively fed back from the first to fourth acceleration sensors. A drive signal is output to the supporting leg of the vehicle.

【0019】前記支持脚としては、空気ばね式のもの、
あるいはボイスコイルモータをアクチュエータとしたも
の等を用いることができる。
The supporting legs are of an air spring type,
Alternatively, a device using a voice coil motor as an actuator can be used.

【0020】[0020]

【作用】本発明の第1の態様によれば、位置センサと加
速度センサの両方を有する支持脚3台と、加速度センサ
のみを有し位置センサを除去した除振脚1台とを平板状
の除振台の4隅に配置し、前記除振台を鉛直目標位置に
定常偏差なく位置決めするために、前記除振脚3台に対
する各々のフィードバック装置と、前記加速度センサの
みを有し位置センサを除去した除振脚1台に対しては位
置信号復元回路付きフィードバック装置とを具備してな
る除振台の制御装置を構成している。このような位置信
号復元回路付きフィードバック装置を具備する除振台の
制御装置においては、位置センサ除去にも拘らず除去部
位の位置信号が復元できるという作用があり、その信号
を直接の位置計測値とみなしてフィードバックループを
構成することができる。
According to the first aspect of the present invention, three support legs having both a position sensor and an acceleration sensor and one anti-vibration leg having only an acceleration sensor and removing the position sensor are formed in a flat plate shape. In order to position the vibration isolation table at the vertical target position without a steady deviation, each feedback device for the three vibration isolation legs and the position sensor having only the acceleration sensor are arranged at the four corners of the vibration isolation table. A control device for the anti-vibration table includes a feedback device with a position signal restoration circuit for one of the anti-vibration legs. The control device of the vibration isolating table including the feedback device with the position signal restoring circuit has an effect that the position signal of the removed part can be restored despite the position sensor being removed, and the signal is directly measured by the position measurement value. And a feedback loop can be formed.

【0021】従来の除振台の制御装置においては、除振
台を支持する複数の支持脚ごとにフィードバック装置を
組み込んでおり相互関連はなかった。いわば、支持脚設
置の局所的な場所のみが個別にフィードバック制御され
ており、除振台全体のマクロな姿勢変化を抑制制御す
る、という働きはなかったのである。そのような装置構
成に対して、本発明の第2の態様では除振台全体の姿勢
変化を検出し、運動モードごとに最適な補償を掛け、最
終的に各支持脚のアクチュエータに駆動力を分配する、
という除振台の制御装置を提供している。より詳細に述
べると、次のようになる。
In the conventional control apparatus for a vibration isolation table, a feedback device is incorporated for each of a plurality of supporting legs that support the vibration isolation table, and there is no mutual relationship. In other words, only the local position of the support leg installation is individually feedback-controlled, and there is no function of suppressing and controlling the macro posture change of the entire vibration isolation table. With respect to such an apparatus configuration, in the second embodiment of the present invention, the posture change of the entire vibration isolation table is detected, optimal compensation is applied for each motion mode, and finally the driving force is applied to the actuator of each support leg. Distribute,
The control device of the anti-vibration table is provided. More specifically, it is as follows.

【0022】まず、除振台の加速度を検出する加速度セ
ンサの信号を支持脚のサーボバルブ駆動用の電圧電流変
換器の前段に負帰還して機構を安定化する。この支持脚
は2台用意され、水平方向の姿勢を矯正するような空間
的位置関係を保って配置する。次に、各支持脚に備えら
れた位置センサの出力を目標値と比較して偏差信号を得
る。2つの偏差信号はモード抽出回路に導かれて除振台
の並進と回転を表わすそれぞれの偏差信号を得る。続い
て、並進偏差信号と回転偏差信号は各々の運動制御にと
って最適な補償器に導かれて信号の成形がなされる。最
後に、それらの補償器出力は分配回路に導かれる。そこ
では2つの補償器出力に基づいて2つの支持脚のアクチ
ュエータを駆動するための信号分配がなされる。
First, the signal of the acceleration sensor for detecting the acceleration of the vibration isolation table is negatively fed back to the stage preceding the voltage / current converter for driving the servo valve of the supporting leg, thereby stabilizing the mechanism. Two support legs are prepared and arranged while maintaining a spatial positional relationship for correcting a horizontal posture. Next, a deviation signal is obtained by comparing the output of the position sensor provided on each support leg with a target value. The two deviation signals are guided to a mode extraction circuit to obtain respective deviation signals representing the translation and rotation of the vibration isolation table. Subsequently, the translation deviation signal and the rotation deviation signal are guided to a compensator most suitable for each motion control, and the signal is shaped. Finally, their compensator outputs are directed to a distribution circuit. There, a signal distribution for driving the actuators of the two support legs is made based on the outputs of the two compensators.

【0023】本発明の第3の態様においては、非干渉化
回路付き除振台の制御装置によれば、空気ばね式除振脚
4台中の位置センサ1個をコスト低減のため除去して
も、3個の位置センサ出力から1種類の並進運動と2種
類の回路運動を示す3種類の運動モードを抽出してそれ
らに対して個別の補償を掛け、最後に3種類の補償信号
から3または4箇所のアクチュエータに駆動指令を与え
るため、各運動モードの非干渉化が図られる。したがっ
てコスト低減が図られるとともに制振性能が従来よりも
高められる。
According to the third aspect of the present invention, according to the control apparatus for the vibration isolation table with the decoupling circuit, even if one position sensor in the four air spring type vibration isolation legs is removed for cost reduction. , Three types of motion modes indicating one type of translational motion and two types of circuit motion are extracted from the outputs of the three position sensors, individually compensated for them, and finally 3 or 3 Since drive commands are given to the four actuators, decoupling of each motion mode is achieved. Therefore, the cost can be reduced and the vibration damping performance can be increased as compared with the conventional case.

【0024】[0024]

【実施例】実施例1 図1は、本発明の第1の実施例に係る位置信号復元回路
付き空気ばね式除振台の制御装置の構成を示す。従来の
空気ばね式除振台の制御装置を示す図13と異なる点
は、疑似フィードバック装置15dに代えて位置信号復
元回路付きフィードバック装置17を備えていることで
ある。この位置信号復元回路付きフィードバック装置1
7では、位置センサの除去に対応して、3台の空気ばね
式支持脚に対するフィードバック装置15a,15b,
15c内の位置信号za ,zb ,zc を位置信号復元回
路16への入力として位置信号を復元している。この回
路出力は支持台4dの鉛直方向変位と等価な位置信号z
d となり、この信号zd を比較回路12dに導いて位置
偏差信号ed が得られる。さらに位置偏差信号ed はP
I補償器14dに導かれ、この出力信号とローパスフィ
ルタ9dの出力とを加算して電圧電流変換器10dを励
磁する構成になっている。ここで、位置信号復元回路1
6の具体的な回路構成は簡単である。一例を示すと、図
2のように演算増幅器2個と数本の抵抗を用いて実現で
きる。同図に示すように、位置信号復元回路16への入
力信号はza ,zb ,zc となり、また各演算増幅器の
入力抵抗とフィードバック抵抗は同一である。このと
き、位置信号復元回路16の出力zd は数1式となる。
Embodiment 1 FIG. 1 shows a configuration of a control device of an air spring type vibration isolation table with a position signal restoration circuit according to a first embodiment of the present invention. 13 showing a control device of a conventional air spring type anti-vibration table is that a feedback device 17 with a position signal restoration circuit is provided instead of the pseudo feedback device 15d. This feedback device 1 with a position signal restoring circuit
7, corresponding to the removal of the position sensor, feedback devices 15a, 15b,
The position signal is restored by using the position signals z a , z b , and z c in the position signal 15c as inputs to the position signal restoration circuit 16. This circuit output is a position signal z equivalent to the vertical displacement of the support 4d.
d, and the position error signal e d guides the signal z d to the comparison circuit 12d is obtained. Further, the position error signal ed is P
The output signal is guided to the I compensator 14d, and the output signal and the output of the low-pass filter 9d are added to excite the voltage-current converter 10d. Here, the position signal restoration circuit 1
The specific circuit configuration of No. 6 is simple. As an example, this can be realized using two operational amplifiers and several resistors as shown in FIG. As shown in the figure, the input signals to the position signal restoration circuit 16 are z a , z b , and z c , and the input resistance and the feedback resistance of each operational amplifier are the same. At this time, the output z d of the position signal restoration circuit 16 is given by the following equation (1).

【0025】[0025]

【数1】 空気ばね式支持脚21dの位置センサを除去したにも拘
らず、数1式の演算によって位置センサがあたかも存在
するかのように位置偏差信号が再生できることについて
次に説明する。
(Equation 1) The fact that the position error signal can be reproduced as if the position sensor is present by the calculation of Equation 1 despite the removal of the position sensor of the air spring type support leg 21d will be described below.

【0026】まず、上面からみた空気ばね式支持脚21
a〜21dの座標を図3のように定める。ここで、鉛直
方向の変位Zは同一基準面から定めてz〜zとす
る。また、上下動の並進運動、x軸回りの回転運動、y
軸回りの回転運動のモードを基準面からの距離として各
々z,zθ,zθと定義する。このとき、z
はz,zθ,zθを用いて数2式のように表
現できる。
First, the air spring type support leg 21 as viewed from above
The coordinates of a to 21d are determined as shown in FIG. Here, the displacement Z in the vertical direction is determined from the same reference plane and is represented by z a to z d . In addition, vertical translational motion, rotational motion about the x axis, y
The modes of the rotational movement around the axis are defined as z g , zθ x , and zθ y as distances from the reference plane. At this time, z a ~
z d is z g, zθ x, can be expressed as equation 2 by using the z [theta] y.

【0027】[0027]

【数2】 行列表記を行なうと数3式を得る。(Equation 2) Equation 3 is obtained by performing matrix notation.

【0028】[0028]

【数3】 除振台8は剛体平板なので、3個の位置計測値に基づい
て任意の面内位置(x,y)に於ける位置zが決定でき
る。数3式においては、位置計測値z,z,z
取得できるので、欠測値であるzはそれら3個の位置
計測値を用いて数1式によって復元できる。
(Equation 3) Since the vibration isolation table 8 is a rigid flat plate, a position z at an arbitrary in-plane position (x, y) can be determined based on three position measurement values. In Equation 3, since the position measurement values z a , z b , and z c can be obtained, the missing value z d can be restored by Expression 1 using these three position measurement values.

【0029】なお、位置センサ3a,3b,3cが同一
基準面にセットされていれば、絶対位置を示すz,z
,zと、位置偏差信号e,e,eとは1対1
に対応する。したがって、数4式が得られる。
If the position sensors 3a, 3b, 3c are set on the same reference plane, z a , z indicating the absolute position
b, and z c, the position error signal e a, e b, 1 pair and e c 1
Corresponding to Therefore, Equation 4 is obtained.

【0030】[0030]

【数4】 さて、図1に示す位置信号復元回路付き空気ばね式除振
台の制御装置の一性能を比較において明らかにする。図
4は静止状態にある除振台8を目標位置まで位置決めし
た時、すなわち電源投入からの空気ばね式支持脚21
a,21bによる除振台支持位置の位置偏差信号e
の立ち上げ特性を示す。同図(a)は図13に示し
た従来の制御装置の場合の、同図(b)は図1に示す本
発明に係る制御装置の場合の、各々電源投入時からの位
置偏差信号e,eの収束の様子を示す。図4から明
らかなように、本発明に係る制御装置を使った場合に
は、整定性が改善できていることが分かる。
(Equation 4) Now, one performance of the control device of the air spring type anti-vibration table with the position signal restoration circuit shown in FIG. 1 will be clarified by comparison. FIG. 4 shows a state in which the anti-vibration table 8 in the stationary state is positioned to the target position, that is, the air-spring-type support legs 21 after power is turned on.
a, 21b, the position deviation signal e a of the vibration isolating table support position.
shows the start-up characteristics of e b. FIG (a) is the case of the conventional controller shown in FIG. 13, FIG. (B) is the case of the control apparatus according to the present invention shown in FIG. 1, the position error signal e a from the time of each power-on , Eb converge. As is clear from FIG. 4, it is understood that the use of the control device according to the present invention has improved the stabilization.

【0031】また、図示はしないが、図1の位置信号復
元回路付き空気ばね式除振台の制御装置によれば、除振
台8の面内回転は図13の制御装置の構成を採用した場
合に比較してよく抑圧することができている。
Although not shown, according to the control device of the air spring type vibration isolating table with the position signal restoring circuit of FIG. 1, the in-plane rotation of the vibration isolating table 8 adopts the configuration of the control device of FIG. It can be suppressed better than the case.

【0032】実施例1の変形例 上記実施例1では、空気ばねをアクチュエータとした空
気ばね式除振台の制御装置において、コスト低減のため
位置センサを除去した部位の位置信号を3ケ所の位置信
号を演算することによって復元し、これを使ってあたか
も位置センサが存在するかの如くフィードバックを掛け
た制御装置となっている。したがって、本発明は、空気
ばねをアクチュエータとする能動的除振台の制御装置に
限定されるものではない。例えば、ボイスコイルモータ
をアクチュエータとした能動的除振台の制御装置への適
用も本発明の範囲に属する。
Modification of the First Embodiment In the first embodiment, in the control device of the air spring type anti-vibration table using the air spring as an actuator, the position signals of the parts from which the position sensors have been removed for cost reduction are obtained at three positions. The control device restores the signal by calculating the signal, and uses the signal to perform feedback as if a position sensor exists. Therefore, the present invention is not limited to a control device for an active vibration isolation table using an air spring as an actuator. For example, application to a control device of an active vibration isolation table using a voice coil motor as an actuator also falls within the scope of the present invention.

【0033】また、図1における位置信号復元回路付き
フィードバック装置17では、位置信号復元回路16へ
の入力が位置の絶対値を示す変位増幅器11a,11
b,11cの出力であった。しかし、16への入力は位
置偏差信号e,e,eであっても構わない。この
場合の制御装置構成は図5のようになる。同図では位置
偏差信号復元回路16’の出力信号を直接にPI補償器
14dに導いた位置偏差信号復元回路付きフィードバッ
ク装置17’を具備することになる。ただし、位置偏差
信号復元回路16’の回路構成は位置信号復元回路16
と同様である。また、図5に示す装置構成を採った場
合、空気ばね式支持脚21dに定常的駆動力を付与する
ために、例えば電圧電流交換器10dにオフセット電圧
を印加して定常的に電流を流す必要がある。
In the feedback device 17 with a position signal restoring circuit in FIG. 1, the inputs to the position signal restoring circuit 16 are displacement amplifiers 11a and 11a which indicate the absolute value of the position.
b, 11c. However, the input to the 16 may be a position deviation signal e a, e b, e c . The control device configuration in this case is as shown in FIG. In the figure, there is provided a feedback device 17 'with a position deviation signal restoring circuit which directly leads the output signal of the position deviation signal restoring circuit 16' to the PI compensator 14d. However, the circuit configuration of the position error signal restoration circuit 16 'is
Is the same as In the case where the apparatus configuration shown in FIG. 5 is adopted, it is necessary to apply an offset voltage to the voltage-current exchanger 10d to steadily supply a current, for example, in order to apply a steady driving force to the air spring type support leg 21d. There is.

【0034】さらに、図1と図5では空気ばね式支持脚
21a〜21dをこの順に除振台8の4隅へ反時計回り
に配置した機構において、空気ばね式支持脚21dの位
置センサが除去された場合に対処する制御装置を示した
ものである。勿論、空気ばね式支持脚21a〜21dの
位置センサ中で任意のもの1個が除去された場合におい
ては、数1式の等式関係を満足するように位置信号を復
元すれば良いのである。
Further, in FIGS. 1 and 5, in the mechanism in which the air spring type support legs 21a to 21d are arranged in this order counterclockwise at the four corners of the anti-vibration table 8, the position sensor of the air spring type support legs 21d is removed. FIG. 9 shows a control device to cope with the case where the operation is performed. Of course, when any one of the position sensors of the air spring type support legs 21a to 21d is removed, the position signal may be restored so as to satisfy the equation (1).

【0035】なお、図1と図2の実施例はいずれもアナ
ログ演算回路で制御系を構成しているが、このうちの一
部もしくは全部を電子計算機のようなディジタル演算装
置で置き換えてもよい。
In each of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the control system is constituted by an analog operation circuit, but a part or all of them may be replaced by a digital operation device such as an electronic computer. .

【0036】実施例2 図6は本発明の第2の実施例に係る空気ばね式除振台の
制御装置の構成を示す。勿論、図示してはいないが、除
振台8の上には露光用XYステージなどの機器が搭載さ
れる。同図において、除振台8は四つの支持脚21a,
21b,21c,21dによって垂直z方向と、水平x
およびy方向の支持がなされる。ただし、説明を簡易に
行なう必要上、支持脚21aと21bを使って水平y軸
方向の制御を行なう場合のみを取り上げる。
Embodiment 2 FIG. 6 shows a configuration of a control device of an air spring type vibration damping table according to a second embodiment of the present invention. Although not shown, devices such as an exposure XY stage are mounted on the anti-vibration table 8. In the figure, the vibration isolation table 8 has four support legs 21a,
21b, 21c and 21d, the vertical z direction and the horizontal x direction
And support in the y-direction. However, for simplicity of description, only the case where control in the horizontal y-axis direction is performed using the support legs 21a and 21b will be described.

【0037】さて、次に動作を説明しよう。加速度セン
サ5a,5bの出力はローパスフィルタ9a,9bを通
って、電圧電流変換器10a,10bの前段に負帰還さ
れて各々の支持脚の機構を安定する。位置センサ5a,
5bの出力は変位増幅器11a,11bによって電気信
号に変換され比較回路12a,12bに導かれる。これ
らの信号は目標電圧13a,13bと比較され偏差信号
a ,eb となる。この偏差信号ea ,eb は除振台8
のy軸方向並進偏差信号Tと、z軸回りの回転偏差信号
Rを演算するモード抽出回路22に入力される。並進・
回転偏差信号T,Rは補償器14a,14bに導かれて
補償信号cT ,cR となる。これらの補償信号cT ,c
R は分配回路23に導かれるが、ここでは並進および回
転成分としての補償出力をアクチュエータ24a,24
bに分配する演算が施される。ただし、サーボバルブ1
と空気ばね2を含めたものに対してアクチュエータとい
う呼称を使用した。
The operation will now be described. The outputs of the acceleration sensors 5a and 5b pass through the low-pass filters 9a and 9b and are negatively fed back to the previous stage of the voltage-current converters 10a and 10b to stabilize the mechanism of each support leg. Position sensor 5a,
The output of 5b is converted into an electric signal by displacement amplifiers 11a and 11b and guided to comparison circuits 12a and 12b. These signals target voltage 13a, 13b and the compared error signal e a, a e b. The deviation signal e a, e b is the anti-vibration table 8
Are input to a mode extraction circuit 22 that calculates a translation error signal T in the y-axis direction and a rotation error signal R about the z-axis. Translation
Rotation deviation signal T, R compensation signal c T is guided to the compensator 14a, 14b, the c R. These compensation signals c T , c
R is guided to the distribution circuit 23. Here, the compensation outputs as the translational and rotational components are output to the actuators 24a and 24a.
An operation of distributing to b is performed. However, servo valve 1
The actuator including the air spring 2 is referred to as an actuator.

【0038】なお、説明は省いたが、本実施例の空気ば
ね式除振台の制振装置ではx軸方向支持用の支持脚21
c,21dに対しても、図6に示すようにモード抽出回
路22と分配回路23を備えたフィードバックを持つ制
振装置になることは言うまでもない。また、図中に示す
モード抽出回路22と分配回路23がない場合で、比較
回路12a,12bの出力を補償器14a,14bの入
力となし、補償器14a,14bの出力をローパスフィ
ルタ8a,8bの出力とそれぞれ加算して電圧電流増幅
器9a,9bの入力とした場合は、図11,12で既に
説明したように支持脚21ごとに独立のフィードバック
が施された場合となり、これが従来の空気ばね式除振台
の制御装置の構成となることも明らかであろう。
Although not described, the support leg 21 for supporting in the x-axis direction is used in the vibration damping device for the air spring type vibration damping table of this embodiment.
Needless to say, c and 21d are also vibration damping devices having a feedback provided with a mode extraction circuit 22 and a distribution circuit 23 as shown in FIG. In the case where there is no mode extraction circuit 22 and distribution circuit 23 shown in the drawing, the outputs of the comparison circuits 12a and 12b are not input to the compensators 14a and 14b, and the outputs of the compensators 14a and 14b are low-pass filters 8a and 8b. 11 and 12 are added to the outputs of the voltage-current amplifiers 9a and 9b, respectively, as described above with reference to FIGS. 11 and 12, independent feedback is applied to each support leg 21. This is the conventional air spring. It will also be apparent that the configuration of the control device of the vibration damping table is provided.

【0039】さて、図6に示す空気ばね式除振台の制御
装置の性能を比較において示す。図7は、電圧電流変換
器10a,10bの前段に信号印加端子(図示せず)を
新たに設けて、除振台8に対しz軸回りの回転運動を引
き起こすようなステップ信号を与えた場合の応答で、モ
ード抽出回路22の出力を示す。すなわち、並進偏差信
号Tと、回転偏差信号Rの様子である。各支持脚ごとに
独立したフィードバックが施された場合の性能は同図
(a)であり回転偏差信号Rのみならず並進偏差信号T
も有意に出現している。一方、モード抽出回路22およ
び分配回路23を挿入した本実施例の空気ばね式除振台
の制御装置の性能を示す同図(b)においては、並進偏
差信号Tの出現がほとんど皆無となるのみならず、回転
偏差信号Rの振幅も著しく抑圧されていることが分か
る。また、信号印加端子へのステップ状電気信号の半周
期は5[sec]であるが、同図(a)の応答波形T,
Rはこの期間内に収束しきっていない。しかし、同図
(b)ではゼロへの収束がこの周期内で達成されてい
る。
Now, the performance of the control device of the air spring type anti-vibration table shown in FIG. 6 will be shown in comparison. FIG. 7 shows a case in which a signal application terminal (not shown) is newly provided at the previous stage of the voltage-current converters 10a and 10b, and a step signal for causing the anti-vibration table 8 to rotate around the z-axis is given. Indicates the output of the mode extraction circuit 22. That is, the state of the translation error signal T and the rotation error signal R are shown. The performance when independent feedback is applied to each support leg is shown in FIG.
Also appear significantly. On the other hand, in FIG. 6B showing the performance of the control device of the air spring type vibration damping table of the present embodiment in which the mode extracting circuit 22 and the distribution circuit 23 are inserted, the appearance of the translation error signal T is almost negligible. However, it can be seen that the amplitude of the rotation deviation signal R is also significantly suppressed. Also, the half cycle of the step-like electric signal to the signal application terminal is 5 [sec], but the response waveform T,
R has not converged within this period. However, in FIG. 4B, convergence to zero is achieved within this period.

【0040】さらに、除振台8がy軸方向へ並進運動す
るようにステップ駆動したときの応答を図8に示す。こ
の場合も、図7と同様である。すなわち、本実施例の
(b)に示す並進偏差信号Tと回転偏差信号Rの何れ
も、各支持脚ごとに独立のフィードバックが施された場
合の応答(a)に比較して振幅の抑圧と整定性の改善が
図れている。故に、本実施例の空気ばね式除振台の制御
装置の優位性が見事に示されている。
FIG. 8 shows the response when the anti-vibration table 8 is step-driven so as to translate in the y-axis direction. This case is also the same as FIG. That is, both the translation error signal T and the rotation error signal R shown in FIG. 9B are smaller in amplitude suppression and response than the response (a) when independent feedback is performed for each support leg. The settability has been improved. Therefore, the superiority of the control device of the air spring type anti-vibration table of the present embodiment is excellently shown.

【0041】次に、除振と制振性能間のトレードオフを
解消する装置構成を示す。図9は図12に示す支持脚2
1のサーボブロック図を示す。同図記載の記号を使っ
て、変位x、目標値ro 、外乱fdis および補助入力V
FFの間の関係は次式のようになる。
Next, an apparatus configuration for eliminating a trade-off between vibration isolation and vibration suppression performance will be described. FIG. 9 shows the support leg 2 shown in FIG.
1 shows a servo block diagram. Using the symbols shown in the figure, displacement x, target value r o , disturbance f dis and auxiliary input V
The relationship between FFs is as follows:

【0042】[0042]

【数5】 使用している記号の意味を下記に示す。 x[m]:変位 r[V]:目標値 fdis[N]:外乱 VFF[V]:補助入力 M[Kg]:質量 C[Nsec/m]:粘性摩擦係数 K[N/m]:剛性係数 K[Nsec/V]:電圧電流増幅器とサーボバルブ
特性を含めた積分ゲイン K[Vsec/m]:加速度フィードバックゲイン T’[sec]:PI補償の時定数 δ[V/V]:位置ゲイン s:ラプラス演算子 ここで、図中の点線内に示す箇所はサーボバルブと機構
特性が含まれ、その伝達関数は次式となる。
(Equation 5) The meanings of the symbols used are shown below. x [m]: displacement r o [V]: target value f dis [N]: disturbance V FF [V]: auxiliary input M [Kg]: Mass C [Nsec / m]: viscous friction coefficient K [N / m : stiffness coefficient K I [Nsec / V]: voltage-current amplifier and integral gain K a, including servo valve characteristic [Vsec 2 / m]: acceleration feedback gain T '[sec]: the time constant of the PI compensator [delta] [V / V]: Positional gain s: Laplace operator Here, the portions shown within the dotted lines in the figure include the servo valve and the mechanical characteristics, and the transfer function is given by the following equation.

【0043】[0043]

【数6】 次に、加速度フィードバックを投入すると、V から
変位xまでの伝達関数は次式のように表現される。
(Equation 6) Next, when turning on the acceleration feedback, the transfer function from V c to the displacement x is expressed by the following equation.

【0044】[0044]

【数7】 したがって、加速度フィードバックゲインKは粘性項
の増加を図って機構全体を安定化する機能を持っている
ことが分かる。本実施例では、機構パラメータM、K、
Cを有する支持脚21に対して加速度フィードバックを
掛けて、上式によって表現される伝達関数をあらためて
制御対象とみなす。
(Equation 7) Accordingly, the acceleration feedback gain K a is seen to have a function to stabilize the whole mechanism working to increase the viscosity term. In the present embodiment, the mechanism parameters M, K,
The acceleration feedback is applied to the support leg 21 having C, and the transfer function expressed by the above equation is regarded as a control target again.

【0045】数1式に示したように、VFFは外乱f
disが変位xに及ぼす影響を軽減ないし除去するため
の補助入力端子に印加する電圧を意味する。ここで、補
助入力VFFの信号波形が工夫されれば、同式第3項に
よって第2項を打ち消すことが可能となる。さて、外乱
disは図6の除振台8上の搭載機器が駆動すること
によってもたらされるので、その波形は一般的にバンバ
ン形状となる。なぜならば、搭載機器は急速な加・減速
のあと位置決めされる、という動作となるからである。
バンバン波形はステップ波形の重ね合わせによって表現
されるので、ここでは外乱fdisをステップ波形と仮
定しよう。また、除振台8上に搭載する機器はDCサー
ボモータなどのアクチュエータによって駆動されるの
で、外乱fdisが直接計測不可能な場合、外乱f
disはそれらアクチュエータ駆動時の電気信号そのも
のとみなされ、かつ補助入力VFFの入力としても利用
できる。しかし、数1式第2項と第3項の分子多項式の
次数はそれぞれ2と1であり、ステップ状の外乱f
disが入ったとき、ステップ状の電圧VFFを印加し
たのでは、ダイナミクスを含めてfdisが変位xに及
ぼす影響を除去できない。そこで、入力信号はVFF
=sVFFとしたものをあらためて、数1式第3項の入
力とする。しかし、微分器の使用は高周波雑音を増幅す
るので好ましくない。現実的には、適切な時定数Tを有
するローパスフィルタを付加して疑似微分器と成す。す
なわち、次式のようにする。
As shown in equation (1), V FF is the disturbance f
A voltage applied to an auxiliary input terminal for reducing or eliminating the influence of dis on the displacement x. Here, the signal waveform of the auxiliary input V FF is if it is devised, it becomes possible to cancel the second term by the equation third term. Now, since the disturbance f dis is caused by driving the mounted device on the vibration isolation table 8 in FIG. 6, its waveform generally has a bang-bang shape. This is because the mounted device is positioned after rapid acceleration / deceleration.
Since the bang-bang waveform is represented by superposition of step waveforms, it is assumed here that the disturbance f dis is a step waveform. Further, since the device mounted on the vibration isolation table 8 is driven by an actuator such as a DC servo motor, if the disturbance f dis cannot be directly measured, the disturbance f
dis is regarded as the electric signal itself when the actuator is driven, and can be used as an input of the auxiliary input VFF . However, the orders of the numerator polynomials of the second and third terms of Equation 1 are 2 and 1, respectively, and the step-like disturbance f
When dis is applied, if the step-like voltage VFF is applied, the influence of f dis on the displacement x including the dynamics cannot be removed. Therefore, the input signal is V FF
= SV FF is again input as the third term of Equation (1). However, the use of a differentiator is not preferable because it amplifies high frequency noise. In reality, a pseudo-differentiator is formed by adding a low-pass filter having an appropriate time constant T. That is, the following equation is used.

【0046】[0046]

【数8】 ここで、外乱fdisの存在下で、上式第3項に示す補
助入力VFFを加えた場合の変位xの応答とその入力が
無い場合との比較を示す。図10(a)は補助入力V
FF≠0の場合を、同図(b)はVFF=0の場合をそ
れぞれ示す。明らかに、同図(a)の変位xはよく抑圧
されていることが分かる。したがって、空気ばね式支持
脚によって支持された除振台8の上に搭載される機器の
駆動信号を、適切な疑似微分回路を通して、サーボバル
ブを駆動する電圧電流変換器の前段に印加する、ことの
有効性が示せたと言える。
(Equation 8) Here, a comparison between the response of the displacement x when the auxiliary input VFF shown in the third term of the above equation is added in the presence of the disturbance fdis and the absence of the input is shown. FIG. 10A shows the auxiliary input V
In the case of FF ≠ 0, (b) shows respectively the case of V FF = 0. Obviously, the displacement x in FIG. 3A is well suppressed. Therefore, a drive signal of a device mounted on the vibration isolation table 8 supported by the air spring type support leg is applied to a stage preceding the voltage-current converter driving the servo valve through an appropriate pseudo-differential circuit. Can be said to be effective.

【0047】実施例2の変形例 本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能
である。その変形を以下に説明する。実施例2では、支
持脚21を2台使用して水平方向の並進と水平面内の回
転運動を効果的に抑圧するフィードバック構成を示し
た。このフィードバック構成は1対のみでも効果がある
し、2対用意してそれらを直交方向で1対づつ使用した
場合には、水平方向の運動はすべて制御可能となること
は言うまでもない。この時、制御すべき残りの自由度は
鉛直方向並進運動と鉛直軸からの傾き、すなわちティル
ティングの合計3自由度となる。この運動モードに対す
るフィードバック装置構成は示していないが、実施例2
を拡張することによって容易に実現可能である。つま
り、図6に示したモード抽出回路22と分配回路23は
何れも2入力2出力の演算回路であるが、除振台8を鉛
直方向支持するフィードバック装置においては少なくと
も3入力3出力の演算が施されたモード抽出回路とモー
ド分配回路とすればよいのである。さらに、除振台8の
柔軟性も考慮に入れた制御を実現する場合には、4入力
4出力のモード抽出回路とモード分配回路を備えること
になる。
Modifications of Embodiment 2 The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof. The modification will be described below. In the second embodiment, a feedback configuration in which two support legs 21 are used to effectively suppress horizontal translation and rotational movement in a horizontal plane has been described. This feedback configuration is effective even with only one pair. Needless to say, when two pairs are prepared and used one by one in the orthogonal direction, all the movements in the horizontal direction can be controlled. At this time, the remaining degrees of freedom to be controlled are a total of three degrees of freedom of vertical translation and tilt from the vertical axis, that is, tilting. Although the feedback device configuration for this exercise mode is not shown,
This can be easily realized by extending. That is, the mode extraction circuit 22 and the distribution circuit 23 shown in FIG. 6 are both two-input two-output arithmetic circuits. However, in a feedback device that vertically supports the vibration isolation table 8, at least three-input three-output arithmetic is performed. The mode extraction circuit and the mode distribution circuit may be used. Further, in the case of realizing the control taking the flexibility of the vibration isolation table 8 into consideration, a four-input four-output mode extraction circuit and a mode distribution circuit are provided.

【0048】実施例3 図14は本発明の第3の実施例に係る空気ばね式除振台
の非干渉化制御装置の構成を示す。図11に示す従来の
空気ばね式除振台の制御装置と異なる点は、コスト低減
のため位置センサ3dを除去したことに対応して変位増
幅器11d、比較回路12d、目標電圧13d、PI補
償器14dも除去され、新たに運動モード抽出回路16
と運動モード分配回路17とが挿入されていることであ
る。フィードバック装置内に運動モード抽出回路16と
運動モード分配回路17を挿入した制御装置を非干渉化
制御装置と呼ぶ。ここで、モード抽出回路16は3入力
3出力、モード分配回路は3入力4出力の演算回路であ
り図示の記号を用いて、それぞれ数9式と数10式で表
現される。
Embodiment 3 FIG. 14 shows the configuration of a decoupling control device for an air spring type vibration damping table according to a third embodiment of the present invention. The difference from the control device of the conventional air spring type anti-vibration table shown in FIG. 11 is that the displacement amplifier 11d, the comparison circuit 12d, the target voltage 13d, the PI compensator correspond to the removal of the position sensor 3d for cost reduction. 14d is also removed, and a new motion mode extraction circuit 16
And the motion mode distribution circuit 17 are inserted. A control device in which the motion mode extraction circuit 16 and the motion mode distribution circuit 17 are inserted in the feedback device is called a decoupling control device. Here, the mode extraction circuit 16 is a three-input, three-output arithmetic circuit, and the mode distribution circuit is a three-input, four-output arithmetic circuit, and is expressed by equations (9) and (10) using the symbols shown.

【0049】[0049]

【数9】 (Equation 9)

【0050】[0050]

【数10】 まず、動作説明を行なう。空気ばね式支持脚21a〜2
1dの4台によって支持される剛体平板の除振台8の運
動モードは、鉛直方向の並進運動と、水平面内に設けた
直交2軸回りの回転運動との2種よりなる。剛体である
除振台8の鉛直方向位置信号は、位置センサ3a,3
b,3cによって測定するので、3箇所の計測値を使っ
て除振台8の運動モード3種類が抽出可能である。この
機能を有する回路が運動モード抽出回路26であり、比
較回路12a,12b,12cの出力信号である位置偏
差信号e,e,eを運動モード抽出回路26の入
力として数9式の演算を施すと、その出力は並進運動を
表す運動モード偏差信号zと回転運動を表す運動モー
ド偏差信号zθ,zθになる。続いて、運動モード
偏差信号z,zθ,zθはそれぞれPI補償器1
4a,14b,14cに導かれている。図11に示す従
来の空気ばね式除振台の制御装置においては、各々の位
置センサ3a〜3dの出力を目標電圧13a〜13dと
個々に一致させる機能がPI補償器14a〜14dに課
される。しかし、図14に示すPI補償器14a,14
b,14cは、運動モード偏差信号z,zθ,zθ
それぞれを定常偏差零にするための機能が課されるこ
とになる。
(Equation 10) First, the operation will be described. Air spring type support legs 21a-2
The motion modes of the rigid flat vibration isolator 8 supported by the four 1d are two types: a vertical translational motion and a rotational motion about two orthogonal axes provided in a horizontal plane. The vertical position signal of the rigid vibration isolation table 8 is transmitted to the position sensors 3a and 3a.
Since measurement is performed using b and 3c, three types of motion modes of the vibration isolation table 8 can be extracted using the measured values at three locations. A circuit exercise mode extraction circuit 26 having this function, the comparing circuit 12a, 12b, the position deviation signal which is the output signal of 12c e a, e b, the equation (9) to e c as input motion mode extraction circuit 26 When applying operation, the output motion mode deviation signal z [theta] x representing the rotational motion and motion mode deviation signal z g representing the translation, the z [theta] y. Subsequently, the motion mode deviation signals z g , zθ x , and zθ y are respectively output to the PI compensator 1.
4a, 14b, and 14c. In the control device of the conventional air spring type anti-vibration table shown in FIG. 11, a function of individually matching the outputs of the position sensors 3a to 3d with the target voltages 13a to 13d is imposed on the PI compensators 14a to 14d. . However, the PI compensators 14a and 14 shown in FIG.
b, 14c is motion mode deviation signal z g, z [theta] x, z [theta]
A function for making each of the y values to be zero is set.

【0051】次に、PI補償器14a,14b,14c
の出力は、それぞれ運動モード補償信号c,cθ
cθとなる。これらの信号は除振台8の運動モードで
ある1種類の並進運動と2種類の回転運動とに対する補
償信号である。さらに、この信号は運動モード分配回路
27の入力となり、数10式の演算による出力信号
,s,s,sとなる。これらの信号は空気ば
ね式支持脚4台の空気ばね2a,2b,2c,2dの圧
力調整を行なう電圧電流増幅器10a,10b,10
c,10dへの入力信号である。ただし、上述したよう
に、空気ばね式支持脚の機構に適切なダイピングを付与
するために、加速度センサ5a,5b,5c,5dの出
力はローパスフィルタ9a,9b,9c,9dを通って
電圧電流変換器10a,10b,10c,10dの入力
段に負帰還されている。
Next, the PI compensators 14a, 14b, 14c
Are the motion mode compensation signals c g , cθ x ,
the cθ y. These signals are compensation signals for one type of translational motion and two types of rotational motion, which are motion modes of the vibration isolation table 8. Moreover, this signal becomes the input of the motion mode distributing circuit 27, the output signal s a according to operation of the equation 10 formula, s b, s c, the s d. These signals are supplied to voltage / current amplifiers 10a, 10b, 10 for adjusting the pressure of the air springs 2a, 2b, 2c, 2d of the four air spring type support legs.
c, input signals to 10d. However, as described above, the outputs of the acceleration sensors 5a, 5b, 5c, and 5d pass through the low-pass filters 9a, 9b, 9c, and 9d in order to provide appropriate diping to the mechanism of the air-spring support leg. Negative feedback is provided to the input stages of the converters 10a, 10b, 10c, and 10d.

【0052】結局、アクチュエータとしての4個の空気
ばね2a,2b,2c,2dが除振台8の四隅に配置さ
れ、3個の位置センサ3a,3b,3cが装備されてい
るとき、位置偏差信号e,e,eから並進運動1
種と回転運動2種を抽出し、それらにPI補償を施して
から3個の補償信号出力を使って4個の空気ばね2a,
2b,2c,2dへ駆動力を発生させるために補償出力
信号を分配する、という非干渉化制御装置の構成がとら
れている。
After all, when four air springs 2a, 2b, 2c and 2d as actuators are arranged at the four corners of the vibration isolation table 8 and three position sensors 3a, 3b and 3c are provided, the position deviation signals e a, e b, translation from e c 1
After extracting the seeds and the two kinds of rotational movements, applying PI compensation to them, and using the three compensation signal outputs, the four air springs 2a, 2a,
The decoupling control device is configured to distribute a compensation output signal to generate a driving force to 2b, 2c, and 2d.

【0053】なお、数9式で表現される運動モード抽出
回路26と数10式で表現される運動モード分配回路2
7の実現は演算増幅器と数本の抵抗を使えば簡単に実現
できる。例えば、運動モード抽出回路26は図17に、
運動モード分配回路27は図18のように構成すればよ
い。運動モード抽出回路26と運動モード分配回路27
が、各々数9式と数10式のように表現できる理由は以
下の通りである。まず、上面からみた空気ばね式支持脚
4台の座標を図16のように定める。ここで、鉛直方向
支持物体の除振台8の変位zは同一基準面から定めてz
〜zとする。また、上下動の並進、x軸回りの回
転、およびy軸回りの回転の運動モードを基準面からの
距離として各々g,θ,θと定義する。このとき、
〜zはg,θ,θを用いて数11式のように
表現できる。
The motion mode extraction circuit 26 expressed by the equation (9) and the motion mode distribution circuit 2 expressed by the equation (10)
7 can be easily realized by using an operational amplifier and several resistors. For example, the exercise mode extraction circuit 26 in FIG.
The exercise mode distribution circuit 27 may be configured as shown in FIG. Exercise mode extraction circuit 26 and exercise mode distribution circuit 27
However, the reason why they can be expressed as Expressions 9 and 10 is as follows. First, the coordinates of the four air spring type support legs as viewed from the upper surface are determined as shown in FIG. Here, the displacement z of the anti-vibration table 8 for the vertically supported object is determined from the same reference plane.
and a ~z d. In addition, the motion modes of the vertical translation, the rotation about the x axis, and the rotation about the y axis are defined as g, θ x , and θ y as distances from the reference plane. At this time,
z a to z d is g, θ x, can be expressed as equation (11) using the theta y.

【0054】[0054]

【数11】 行列表記を行なうと数12式を得る。[Equation 11] Equation 12 is obtained by performing matrix notation.

【0055】[0055]

【数12】 上式は、運動モードg,θ,θを入力とする演算に
よって4箇所の部位の変位z,z,z,zとな
ることを意味する。従って、この演算の実現が数10式
に示す運動モード分配回路27である。
(Equation 12) The above equation means that the displacements z a , z b , z c , and z d of the four parts are obtained by the calculation using the motion modes g, θ x , and θ y as inputs. Therefore, the realization of this operation is the motion mode distribution circuit 27 shown in Expression 10.

【0056】また、位置センサ3dの除去によって変位
は取得できないので、数12式より数13式とな
り、逆行列を求めると数14式を得る。
[0056] Furthermore, since not be acquired displacement z d by removal position sensor 3d, it becomes the number 13 from equation equation (12), to obtain the number 14 expression when obtaining an inverse matrix.

【0057】[0057]

【数13】 (Equation 13)

【0058】[0058]

【数14】 数14式は、3箇所の変位za ,zb ,zc を入力とし
た演算によって運動モードg,θx ,θy が算出できる
ことを示し、この演算を実現したものが数9式に示す運
動モード抽出回路26である。
[Equation 14] Equation 14 shows that the motion modes g, θ x , and θ y can be calculated by calculations using three displacements z a , z b , and z c as inputs. Equation 9 shows the result of this calculation. The exercise mode extraction circuit 26.

【0059】最後に、図14に示す空気ばね式除振台の
一性能を比較において明らかにする。図19(b)は定
常状態にある除振台8に対して、電気信号印加による外
乱を与えたときの応答を示すグラフである。電圧電流変
換器10a,10dと10b,10cに加える周波数
0.02[Hz]の矩形波を互いに逆相として、図16
を参照してy軸回りにステップ的な外乱を与えたときの
運動モード偏差信号zg,zθx ,zθy の収束状態が
示されている。比較の為に、同図(a)には、従来の制
御法を採用したときにおいて、上述のステップ状外乱を
印加したときの運動モード偏差信号収束の様子を示す。
ただし、従来の制御法とは、図11において位置センサ
3dの除去に応じて変位増幅器11d、比較回路12
d、目標電圧13d、およびPI補償器14dも除去
し、代わりにPI補償器14cの出力を信号線19で結
んで電圧電流変換器10dの入力とした図13の場合を
指す。
Finally, one performance of the air spring type vibration isolation table shown in FIG. 14 will be clarified by comparison. FIG. 19B is a graph showing a response when a disturbance is applied to the vibration isolation table 8 in a steady state by applying an electric signal. Assuming that the rectangular waves having a frequency of 0.02 [Hz] applied to the voltage-current converters 10a and 10d and 10b and 10c have opposite phases to each other, FIG.
The convergence state of the motion mode deviation signals z g , zθ x , and zθ y when a step-like disturbance is applied around the y-axis is shown with reference to FIG. For comparison, FIG. 10A shows the convergence of the motion mode deviation signal when the above-described step-like disturbance is applied when the conventional control method is adopted.
However, the conventional control method means a displacement amplifier 11d and a comparison circuit 12d in accordance with the removal of the position sensor 3d in FIG.
13, the target voltage 13d and the PI compensator 14d are also removed, and instead, the output of the PI compensator 14c is connected by a signal line 19 and the input of the voltage-current converter 10d is shown in FIG.

【0060】図19(a)と(b)によれば、y軸回り
にステップ状外乱を与えたので、何れも運動モード偏差
信号zθy が卓越しているが、非干渉化を施した同図
(b)の方が振幅の励振が抑圧できている。また、非卓
越モードであるzg ,zθx の励振も非干渉化を施した
場合の方がよく抑圧できている。従って、本実施例の空
気ばね式除振台の非干渉化制御装置によれば、位置セン
サ3dを除去することによってコスト低減を実現したう
えで除振台8への外乱に対する整定性を改善することが
できる。
According to FIGS. 19 (a) and (b), a step-like disturbance is applied around the y-axis, so that the motion mode deviation signal zθ y is predominant in any case. FIG. 13B shows that the excitation of the amplitude is suppressed. Excitation of the non-predominant modes z g and zθ x is also better suppressed when decoupling is performed. Therefore, according to the decoupling control device of the air spring type anti-vibration table of the present embodiment, it is possible to reduce the cost by removing the position sensor 3d and to improve the settability with respect to the disturbance to the anti-vibration table 8. be able to.

【0061】実施例4 図15は本発明の第4の実施例に係る非干渉化制御装置
の構成を示す。実施例3では、空気ばねをアクチュエー
タとした空気ばね式除振脚台の制御装置において、3個
の位置センサ信号から3種類の運動モードを抽出し、そ
れらに対して個別に補償を掛けた後、4個の空気ばねに
対して駆動力を発生させるように補償信号を分配してい
る。すなわち、運動モード抽出回路26は3入力3出
力、運動モード分配回路27は3入力4出力の構成とな
っている。
Embodiment 4 FIG. 15 shows a configuration of a decoupling control device according to a fourth embodiment of the present invention. In the third embodiment, in a control device of an air spring type anti-vibration footrest using an air spring as an actuator, three types of motion modes are extracted from three position sensor signals, and after these are individually compensated. The compensation signal is distributed so as to generate a driving force for the four air springs. That is, the exercise mode extraction circuit 26 has a configuration of 3 inputs and 3 outputs, and the exercise mode distribution circuit 27 has a configuration of 3 inputs and 4 outputs.

【0062】しかしながら、運動モード分配回路27
は、図15に示すように、3入力3出力の運動モード分
配回路27’であっても構わない。同図では、3台の空
気ばね式支持脚21a〜21cに対して協調的動作とな
るような非干渉化制御を構成し、残りの空気ばね式支持
脚21dに対する制御はその非干渉化制御とは独立なフ
ィードバック装置とするのである。より具体的に説明す
ると以下の通りである。
However, the motion mode distribution circuit 27
May be a three-input three-output exercise mode distribution circuit 27 'as shown in FIG. In the figure, decoupling control is configured so that the three air-spring-type support legs 21a to 21c operate cooperatively, and control for the remaining air-spring-type support legs 21d is the same as that of the decoupling control. Is an independent feedback device. This will be described more specifically below.

【0063】図15に示すように、3台の空気ばね式支
持脚21a〜21cに対するフィードバック装置には、
3入力3出力の運動モード抽出回路26と3入力3出力
の運動モード分配回路27’とが挿入されている。残る
空気ばね式支持脚21dのフィードバック装置には、変
位増幅器11a〜11cの出力から支持台4dの鉛直方
向変位を演算によって求める位置信号復元回路18が新
たに準備されている。ここで、位置信号復元回路18の
具体的な回路は演算増幅器2個と数本の抵抗を用いて簡
単に実現できる。
As shown in FIG. 15, the feedback devices for the three air spring type support legs 21a to 21c include:
A three-input three-output exercise mode extraction circuit 26 and a three-input three-output exercise mode distribution circuit 27 'are inserted. In the feedback device of the remaining air spring type support leg 21d, a position signal restoring circuit 18 for newly calculating the vertical displacement of the support base 4d from the outputs of the displacement amplifiers 11a to 11c is newly prepared. Here, a specific circuit of the position signal restoration circuit 18 can be easily realized by using two operational amplifiers and several resistors.

【0064】なお、図14と図15の実施例ではいずれ
もアナログ演算回路で制御系を構成しているが、このう
ちの一部もしくは全部を電子計算機のようなディジタル
演算装置で置き換えてもよい。また、本発明は、フィー
ドバック装置内に運動モード抽出回路26と運動モード
分配回路27とを挿入して非干渉化した制御装置となっ
ているため、空気ばね2a〜2dをアクチュエータとす
る能動的除振台の制御装置に限定されるものではない。
例えば、ボイスコイルモータをアクチュエータとした能
動的除振台の制御装置への適用も本発明の範囲に属す
る。
In each of the embodiments shown in FIGS. 14 and 15, the control system is constituted by an analog operation circuit, but a part or all of the control system may be replaced by a digital operation device such as an electronic computer. . Further, the present invention is a control device in which the motion mode extraction circuit 26 and the motion mode distribution circuit 27 are inserted into the feedback device to make it non-interfering, so that the active removal using the air springs 2a to 2d as actuators is achieved. It is not limited to the shaking table control device.
For example, application to a control device of an active vibration isolation table using a voice coil motor as an actuator also falls within the scope of the present invention.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置信号
復元回路付き除振台の制御装置によれば、例えば空気ば
ね式除振脚4台中の位置センサ1個がコスト低減のため
除去されたとしても、実際の位置センサの計測出力に基
づいて制御が掛かっているかの如き動作が実現できる、
という効果がある。従来、位置センサを除去した空気ば
ね式支持脚の制御は隣接する空気ばね式支持脚のフィー
ドバック装置内から補償信号を抽出し、その信号を使っ
て駆動力を発生させていたので、空気ばね式除振脚4台
による除振台8の支持を安定化する調整作業は煩雑かつ
熟練を要した。しかしながら、図1あるいは図5に示す
ような本発明の第1の態様に係る制御装置によれば調整
作業の負担が軽減されるという効果がある。
As described above, according to the control apparatus of the vibration isolating table with the position signal restoring circuit of the present invention, for example, one position sensor in four air spring type vibration isolating legs is eliminated for cost reduction. Even if it is, it is possible to realize an operation as if the control is applied based on the measurement output of the actual position sensor,
This has the effect. Conventionally, the control of the air-spring-type support leg from which the position sensor has been removed is performed by extracting a compensation signal from the feedback device of the adjacent air-spring-type support leg and generating a driving force using the signal. The adjustment work for stabilizing the support of the vibration isolation table 8 by the four vibration isolation legs is complicated and requires skill. However, according to the control device according to the first embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 or FIG. 5, there is an effect that the burden of the adjustment work is reduced.

【0066】また、何らかの外乱が除振台8に作用して
鉛直軸に対する傾きが生じたとき、従来の技術の項で説
明したように本発明によればこの運動モードをよく抑え
ることができるという効果がある。
Further, when some disturbance acts on the vibration isolation table 8 and tilts with respect to the vertical axis, according to the present invention, as described in the section of the prior art, this motion mode can be suppressed well. effective.

【0067】また、本発明の第2の態様に係る除振台の
制御装置においては、除振台の各点に設置した位置セン
サの出力を使って剛体の運動モードを演算し、それに対
して補償を掛け、最終的には除振台各点に設置されたア
クチュエータに補償出力を分配するという装置構成であ
り、除振台の姿勢変動が速やかに制御できるという効果
がある。従来の制振装置では、除振台の各局所点が多数
制御されているが、その空間的運動には関知していなか
ったのである。それに対して、本発明の除振台の制振装
置においては、剛物体としての除振台の運動をマクロに
捉えて制御を施していると言える。
Further, in the control apparatus for the vibration isolation table according to the second aspect of the present invention, the motion mode of the rigid body is calculated using the output of the position sensor installed at each point of the vibration isolation table. This is a device configuration in which compensation is applied and finally the compensation output is distributed to actuators installed at each point of the vibration isolation table, and there is an effect that the attitude change of the vibration isolation table can be quickly controlled. In the conventional vibration damping device, many local points of the vibration isolation table are controlled, but they are not aware of the spatial motion. On the other hand, in the vibration damping device for a vibration damping table of the present invention, it can be said that the motion of the vibration damping table as a rigid object is macroscopically controlled.

【0068】また、除振台上には露光用XYステージに
限らず様々な機器が搭載される。故に、偏重心を持つに
到り、支持脚設置に対して非対称荷重となった除振台
は、静的に安定支持された後、床から伝達する振動を除
振しかつ除振台上の機器が発生する動的振動を制振す
る、という機能を発揮せねばならない。従来の支持脚ご
とのフィードバックを施した制振装置では、偏重心かつ
非対称となった除振台の静的バランスをとる調整がまず
大変煩雑である。何故ならば、ある支持脚の調整が他の
支持脚の再調整を促す、というように相互に干渉するか
らである。しかし、本発明の空気ばね式除振台の制振装
置においては、除振台の運動モードに対して制御を掛け
る構造になっており、元々相互干渉がフィードバック装
置の中に埋め込まれているのである。したがって、調整
は支持脚毎ではなく運動モードに注目して行なわれ、静
的調整は言うに及ばず動的な調整も極めて簡便になる、
という効果がある。以って、装置の立ち上げが期間短縮
され、高価な装置の運用が円滑になる効果も生じるので
ある。
In addition, not only the exposure XY stage but also various other devices are mounted on the vibration isolation table. Therefore, the anti-vibration table, which has an eccentricity and has an asymmetric load with respect to the installation of the support legs, is statically and stably supported, and then removes the vibration transmitted from the floor and It must exert the function of damping the dynamic vibration generated by the device. In the conventional vibration damping device that provides feedback for each support leg, it is very complicated to adjust the static balance of the anti-vibration table, which is eccentric and asymmetric. This is because the adjustment of one support leg interferes with the other, for example, prompting the readjustment of another support leg. However, in the vibration damping device of the air spring type vibration damping table of the present invention, the structure is such that the motion mode of the vibration damping table is controlled, and the mutual interference is originally embedded in the feedback device. is there. Therefore, the adjustment is performed not on each support leg but on the exercise mode, and dynamic adjustment as well as static adjustment becomes extremely simple.
This has the effect. Thus, the start-up of the device is shortened, and the operation of the expensive device is facilitated.

【0069】また、受動的な除振制振装置は言うに及ば
ずフィードバック装置を備える空気ばね式除振台の制御
装置と言えども、床からの振動に対する除振性能と、除
振台搭載機器が発生する振動の制振性能は互いにトレー
ドオフの関係にあるが、本発明によれば、除振性能を損
なうことなく制振性能も満足させることができる、とい
う効果がある。
In addition to a passive vibration damping device, a control device of an air spring type vibration damping table provided with a feedback device, not to mention a vibration damping performance against vibration from the floor, and a device mounted with a vibration damping table. Although there is a trade-off between the vibration suppression performances of the vibrations that occur, the present invention has an effect that the vibration suppression performance can be satisfied without deteriorating the vibration isolation performance.

【0070】さらに、本発明の非干渉化回路付き除振台
の制御装置によれば、空気ばね式除振脚4台中の位置セ
ンサ1個をコスト低減のため除去しても、3個の位置セ
ンサ出力から3種類の運動モードを抽出してそれらに対
して個別の補償を掛け、最後に3種類の補償信号から4
箇所のアクチュエータに駆動指令を与える為、コスト低
減を図りつつしかも制振性能を従来よりも高めることが
できる、という効果がある。
Further, according to the control apparatus of the vibration isolating table with the decoupling circuit of the present invention, even if one position sensor among the four air spring type vibration isolating legs is removed for cost reduction, three position sensors are removed. Three types of motion modes are extracted from the sensor output, individually compensated for them, and finally four types are obtained from the three types of compensation signals.
Since a drive command is given to the actuator at the location, there is an effect that the cost can be reduced and the vibration damping performance can be improved as compared with the conventional case.

【0071】また、従来装置では、上述のように空気ば
ね式除振脚4台による除振台8の支持を安定化する調整
作業は煩雑かつ熟練を要するとともに、位置センサが完
全に装備した状態にあっても、支持脚のフィードバック
装置15a〜15dは各々独立であったため、1脚に対
するフィードバック装置のパラメータ調整が他の空気ば
ね式支持脚の安定化に対して大きな影響を及ぼし、した
がってこの場合の調整作業も煩雑かつ熟練を要した。し
かしながら、図14や図15に示す本発明の制御装置に
よれば、運動モード毎に安定化が図れるので調整作業の
負担が軽減されるという効果がある。
Further, in the conventional apparatus, as described above, the adjustment work for stabilizing the support of the vibration isolating table 8 by the four air spring type vibration isolating legs is complicated and requires skill, and the position sensor is completely equipped. However, since the feedback devices 15a to 15d of the supporting legs are independent of each other, the parameter adjustment of the feedback device for one leg has a great influence on the stabilization of the other air-spring type supporting legs, and therefore, in this case, Adjustment work was also complicated and required skill. However, according to the control device of the present invention shown in FIG. 14 and FIG. 15, since the stabilization can be achieved for each exercise mode, there is an effect that the burden of the adjustment work is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る位置信号復元回路付
き空気ばね式除振台の制御装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a control device of an air spring type anti-vibration table with a position signal restoration circuit according to one embodiment of the present invention.

【図2】 位置信号復元回路の具体例を示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of a position signal restoration circuit.

【図3】 上面からみた空気ばね式支持脚4台の座標を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing coordinates of four air spring type support legs as viewed from above.

【図4】 立ち上げ時の位置偏差信号の波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of a position deviation signal at the time of startup.

【図5】 本発明の他の実施例に係る位置偏差信号復元
回路付き空気ばね式除振台の制御装置の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a control device of an air spring type anti-vibration table with a position error signal restoration circuit according to another embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の空気ばね式除振台の制振装置の構成
図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a vibration damping device of the air spring type vibration damping table of the present invention.

【図7】 ステップ状の回転運動を励起したときのモー
ド抽出回路の応答波形図である。
FIG. 7 is a response waveform diagram of the mode extraction circuit when a step-like rotational motion is excited.

【図8】 ステップ状の並進運動を励起したときのモー
ド抽出回路の応答波形図である。
FIG. 8 is a response waveform diagram of the mode extraction circuit when a step-like translational motion is excited.

【図9】 支持脚のサーボブロック図である。FIG. 9 is a servo block diagram of a support leg.

【図10】 補助入力端子への電圧の有無による応答波
形の差異である。
FIG. 10 shows a difference in response waveform depending on the presence or absence of a voltage to an auxiliary input terminal.

【図11】 従来の空気ばね式除振台の制御装置の構成
図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a control device of a conventional air spring type vibration isolation table.

【図12】 空気ばね式除振台を構成する支持脚の構成
である。
FIG. 12 is a configuration of a support leg constituting an air spring type vibration isolation table.

【図13】 従来の空気ばね式除振台の制御装置の構成
図である。
FIG. 13 is a configuration diagram of a control device of a conventional air spring type vibration isolation table.

【図14】 本発明の第3の実施例に係る空気ばね式除
振台の非干渉化制御装置の構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram of a decoupling control device for an air spring type anti-vibration table according to a third embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の第4の実施例に係る空気ばね式除
振台の非干渉化制御装置の構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram of a decoupling control device of an air spring type anti-vibration table according to a fourth embodiment of the present invention.

【図16】 上面からみた空気ばね式支持脚4台の座標
を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing coordinates of four air-spring support legs as viewed from above.

【図17】 図14の装置における運動モード抽出回路
の回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram of a motion mode extraction circuit in the device of FIG.

【図18】 図14の装置における運動モード分配回路
の回路図である。
18 is a circuit diagram of a motion mode distribution circuit in the device of FIG.

【図19】 図14の装置においてy軸回りにステップ
状回転外乱を与えたときの運動モード偏差信号の収束の
様子を示すグラフである。
19 is a graph showing how the motion mode deviation signal converges when a step-like rotational disturbance is applied around the y-axis in the apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1b,1c,1d:サーボバルブ、2,2
a,2b,2c,2d:空気ばね、3,3a,3b,3
c,3d:位置センサ、4,4a,4b,4c,4d:
支持台、5,5a,5b,5c,5d:加速度センサ、
6,6a,6b,6c,6d:予圧用機械ばね、7,7
a,7b,7c,7d:粘性要素、8:除振台、9,9
a,9b,9c,9d:ローパスフィルタ、10,10
a,10b,10c,10d:電圧電流変換器、11,
11a,11b,11c:変位増幅器、12,12a,
12b,12c,12d:比較回路、13,13a,1
3b,13c,13d:目標電圧、14,14a,14
b,14c,14d:PI補償器、15,15a,15
b,15c:フィードバック装置、15d:疑似フィー
ドバック装置、16:位置信号復元回路、16’:位置
偏差信号復元回路、17:位置信号復元回路付きフィー
ドバック装置、17’:位置偏差信号復元回路付きフィ
ードバック装置、21,21a,21b,21c,21
d:支持脚、22:モード抽出回路、23:分配回路、
24a,24b:アクチュエータ、e,e,e,e
,e:偏差信号、T:並進偏差信号、R:回転偏差
信号、c,c:補償信号、26:運動モード抽出回
路、27:運動モード分配回路、27’:3入力3出力
の運動モード分配回路、18:位置信号復元回路、1
9:信号線。
1, 1a, 1b, 1c, 1d: servo valve, 2, 2
a, 2b, 2c, 2d: air spring, 3, 3a, 3b, 3
c, 3d: position sensor, 4, 4a, 4b, 4c, 4d:
Support, 5, 5a, 5b, 5c, 5d: acceleration sensor,
6, 6a, 6b, 6c, 6d: mechanical spring for preload, 7, 7
a, 7b, 7c, 7d: viscous element, 8: anti-vibration table, 9, 9
a, 9b, 9c, 9d: low-pass filter, 10, 10
a, 10b, 10c, 10d: voltage-current converter, 11,
11a, 11b, 11c: displacement amplifier, 12, 12a,
12b, 12c, 12d: comparison circuit, 13, 13a, 1
3b, 13c, 13d: target voltage, 14, 14a, 14
b, 14c, 14d: PI compensator, 15, 15a, 15
b, 15c: feedback device, 15d: pseudo feedback device, 16: position signal restoration circuit, 16 ': position deviation signal restoration circuit, 17: feedback device with position signal restoration circuit, 17': feedback device with position deviation signal restoration circuit , 21, 21a, 21b, 21c, 21
d: support leg, 22: mode extraction circuit, 23: distribution circuit,
24a, 24b: actuator, e, e a, e b , e
c, e d: deviation signal, T: translational deviation signal, R: rotary deviation signal, c T, c R: compensation signal, 26: motion mode extracting circuit, 27: motion mode distributing circuit, 27 ': 3 Input 3 Output Motion mode distribution circuit, 18: position signal restoration circuit, 1
9: Signal line.

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1〜第4の4台の支持脚で4か所を支
持された平板状の除振台を鉛直目標位置に定常偏差なく
位置決めするための制御装置であって、 前記第1〜第3の支持脚に対応して設けられ、それぞれ
前記除振台の、前記各支持脚による支持部位での鉛直方
向の位置を検出する第1〜第3の位置センサと、 前記第1〜第4の支持脚に対応して設けられ、それぞれ
前記除振台の、前記各支持脚による支持部位での鉛直方
向の加速度を検出する第1〜第4の加速度センサと、 対応する位置センサおよび加速度センサの出力に基づき
各々独立に前記第1〜第3の支持脚による除振台支持位
置の高さをサーボ制御する第1〜第3のフィードバック
装置と、 第1〜第3の位置センサの出力、またはこれらの出力を
鉛直目標位置信号と比較して得られる第1〜第3の位置
偏差出力に基づき、前記除振台の、前記第4の支持脚に
よる支持部位での鉛直方向の位置または位置偏差を算出
する演算手段と、 該演算手段および前記第4の加速度センサの出力に基づ
いて前記第4の支持脚による除振台支持位置の高さをサ
ーボ制御する第4のフィードバック装置とを具備するこ
とを特徴とする除振台の制御装置。
1. A control device for positioning a plate-shaped anti-vibration table supported at four positions by first to fourth four support legs at a vertical target position without a steady deviation, First to third position sensors provided corresponding to first to third support legs, respectively, for detecting vertical positions of the anti-vibration table at positions supported by the respective support legs; First to fourth acceleration sensors which are provided corresponding to the first to fourth support legs, respectively, and detect vertical accelerations of the vibration isolating table at positions supported by the respective support legs, and corresponding position sensors. And first to third feedback devices that independently control the height of the vibration-isolation table support position of the first to third support legs based on the output of the acceleration sensor and the first to third position sensors. Output, or compare these outputs with the vertical target position signal. Calculating means for calculating a vertical position or a positional deviation of the vibration isolation table at a position supported by the fourth support leg based on the first to third positional deviation outputs; And a fourth feedback device that servo-controls the height of the vibration-isolation table support position of the fourth support leg based on the output of the acceleration sensor of (4).
【請求項2】 前記第1〜第4の支持脚を前記除振台の
4隅に反時計回りに配置し、前記第1〜第3の支持脚の
それぞれに対応する位置センサの出力である位置信号を
順番にza ,zb ,zc としたとき、前記演算手段は、
前記第4の支持脚に対応する位置信号zd を、算式zd
=za −zb +zc により算出することを特徴とする請
求項1記載の除振台の制御装置。
2. An output of a position sensor corresponding to each of the first to third support legs, wherein the first to fourth support legs are arranged counterclockwise at four corners of the vibration isolation table. When the position signals are sequentially represented as z a , z b , and z c ,
The position signal z d corresponding to the fourth support leg is calculated by the formula z d
2. The control device for a vibration isolation table according to claim 1, wherein the calculation is performed by: = z a −z b + z c .
【請求項3】 空間的に離れた位置に配置された少なく
とも2脚の支持脚によって水平に支持された平板状の除
振台を、鉛直目標位置に定常偏差なく位置決めするた
め、 各支持脚に対応して設けられ、前記除振台の、各支持脚
による支持部位での鉛直方向の位置を検出する位置セン
サと、 各支持脚に対応して設けられ、前記除振台の、各支持脚
による支持部位での鉛直方向の加速度を検出する加速度
センサと、 各支持脚に対応して設けられ、前記加速度センサ出力を
支持脚駆動用の電圧電流変換器の前段に負帰還してサー
ボ機構を安定化し、かつ前記位置センサ出力を目標値と
比較して偏差信号を得てこれを補償器に通した後、前記
電圧電流変換器に導くフィードバック装置とを具備する
制御装置において、 前記各支持脚に対応する目標値と位置センサの比較出力
である少なくとも2つの偏差信号に基づき前記除振台の
並進偏差信号と回転偏差信号を演算するモード抽出回路
を設け、 前記補償器をこれらの並進偏差信号と回転偏差信号を補
償するものに置き換え、かつそれらの補償器出力を前記
フィードバック装置における各電圧電流変換器に支持脚
駆動用信号として再配分する分配回路を設けたことを特
徴とする除振台の制御装置。
3. A flat anti-vibration table horizontally supported by at least two support legs arranged at positions spatially separated from each other in order to position the target at a vertical target position without a steady deviation. A position sensor that is provided correspondingly and detects a vertical position of the anti-vibration table at a position supported by each support leg; and a support sensor that is provided corresponding to each support leg and that supports the anti-vibration table. An acceleration sensor for detecting the vertical acceleration at the support portion by the support leg, and a servo mechanism provided negatively to the output of the acceleration sensor to the preceding stage of the voltage-current converter for driving the support leg. A feedback device for stabilizing and comparing the output of the position sensor with a target value to obtain a deviation signal, passing the deviation signal through a compensator, and then guiding the deviation signal to the voltage-current converter. Target value corresponding to A mode extraction circuit for calculating a translation error signal and a rotation error signal of the vibration isolation table based on at least two error signals which are comparison outputs of the position sensor; and the compensator compensates for the translation error signal and the rotation error signal. And a distributing circuit for redistributing the compensator output to each voltage-current converter in the feedback device as a supporting leg drive signal.
【請求項4】 前記並進偏差信号および回転偏差信号
が、前記除振台の水平面内に定めたxy座標において、
xあるいはy方向のどちらか一方に、あるいはxy両方
向について演算されることを特徴とする請求項3記載の
除振台の制御装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the translation error signal and the rotation error signal are at xy coordinates defined in a horizontal plane of the vibration isolation table.
4. The control apparatus according to claim 3, wherein the calculation is performed in one of the x and y directions or in both the xy directions.
【請求項5】 前記除振台の上に搭載される機器の駆動
信号を適切な時定数を有する疑似微分回路を通して前記
電圧電流変換器の前段に設けた補助入力端子に導いて前
記機器の駆動が前記除振台に与える振動を抑圧したこと
を特徴とする請求項3記載の除振台の制御装置。
5. A drive signal for a device mounted on the vibration isolation table is guided through a pseudo-differential circuit having an appropriate time constant to an auxiliary input terminal provided in a preceding stage of the voltage-current converter to drive the device. 4. The control device for a vibration isolation table according to claim 3, wherein the vibrations applied to the vibration isolation table are suppressed.
【請求項6】 第1〜第4の4台の支持脚で4か所を支
持された平板状の除振台を鉛直目標位置に定常偏差なく
位置決めするための制御装置であって、 前記第1〜第3の支持脚に対応して設けられ、それぞれ
前記除振台の、前記各支持脚による支持部位での鉛直方
向の位置を検出する第1〜第3の位置センサと、 前記第1〜第4の支持脚に対応して設けられ、それぞれ
前記除振台の、前記各支持脚による支持部位での鉛直方
向の加速度を検出する第1〜第4の加速度センサと、 前記第1〜第3の位置センサの出力、またはこれらの出
力を鉛直目標位置信号と比較して得られる第1〜第3の
位置偏差出力に基づき、前記除振台がとるべき鉛直方向
の並進運動及び異なる2軸のまわりの回転運動に対応す
る第1〜第3の運動モード偏差信号を出力する運動モー
ド抽出回路と、 前記第1〜第3の運動モード偏差信号に対してPI補償
を施すPI補償器と、 前記PI補償器の出力に基づき、前記第1〜第4の各支
持脚がとるべき変位量に対応する第1〜第4の変位信号
を出力する運動モード分配回路と、 前記第1〜第4の変位信号と前記第1〜第4の加速度セ
ンサから負帰還される検出信号とに基き前記第1〜第4
の支持脚を駆動する駆動信号を出力する手段とを具備す
ることを特徴とする除振台の制御装置。
6. A control device for positioning a plate-shaped anti-vibration table supported at four positions by first to fourth four support legs at a vertical target position without a steady-state deviation, wherein: First to third position sensors provided corresponding to first to third support legs, respectively, for detecting vertical positions of the anti-vibration table at positions supported by the respective support legs; First to fourth acceleration sensors that are provided corresponding to the first to fourth support legs and detect vertical acceleration of the anti-vibration table at the portions supported by the respective support legs; Based on the output of the third position sensor or the first to third position deviation outputs obtained by comparing these outputs with the vertical target position signal, the vertical translational movement to be taken by the vibration isolation table and the different Outputs first to third motion mode deviation signals corresponding to rotational motion about an axis A motion mode extracting circuit, a PI compensator that performs PI compensation on the first to third motion mode deviation signals, and a first to a fourth support leg based on an output of the PI compensator. A motion mode distribution circuit that outputs first to fourth displacement signals corresponding to displacement amounts to be taken; a detection signal negatively fed back from the first to fourth displacement signals and the first to fourth acceleration sensors Based on the first to fourth
Means for outputting a drive signal for driving the support leg of the vibration isolation table.
【請求項7】 第1〜第4の4台の支持脚で4か所を支
持された平板状の除振台を鉛直目標位置に定常偏差なく
位置決めするための制御装置であって、 前記第1〜第3の支持脚に対応して設けられ、それぞれ
前記除振台の、前記各支持脚による支持部位での鉛直方
向の位置を検出する第1〜第3の位置センサと、 前記第1〜第4の支持脚に対応して設けられ、それぞれ
前記除振台の、前記各支持脚による支持部位での鉛直方
向の加速度を検出する第1〜第4の加速度センサと、 前記第1〜第3の位置センサの出力、またはこれらの出
力を鉛直目標位置信号と比較して得られる第1〜第3の
位置偏差出力に基づき、前記除振台がとるべき鉛直方向
の並進運動及び異なる2軸のまわりの回転運動に対応す
る第1〜第3の運動モード偏差信号を出力する運動モー
ド抽出回路と、 前記第1〜第3の運動モード偏差信号に対してPI補償
を施すPI補償器と、 前記PI補償器の出力に基づき、前記第1〜第3の各支
持脚がとるべき変位量に対応する第1〜第3の変位信号
を出力する運動モード分配回路と、 前記第1〜第3の位置センサの出力に基づき、前記除振
台の、前記第4の支持脚による支持部位での鉛直方向の
位置に対応する位置信号を出力する位置信号復元回路
と、 前記位置信号復元回路の出力、またはこの出力を鉛直目
標位置信号と比較して得られる第4の位置偏差出力に対
してPI補償を施して第4の変位信号を出力するPI補
償器と、 前記第1〜第4の変位信号と前記第1〜第4の加速度セ
ンサから負帰還される検出信号とに基き前記第1〜第4
の支持脚を駆動する駆動信号を出力する手段とを具備す
ることを特徴とする除振台の制御装置。
7. A control device for positioning a plate-shaped anti-vibration table supported at four positions by first to fourth four support legs at a vertical target position without a steady-state deviation, wherein: First to third position sensors provided corresponding to first to third support legs, respectively, for detecting vertical positions of the anti-vibration table at positions supported by the respective support legs; First to fourth acceleration sensors that are provided corresponding to the first to fourth support legs and detect vertical acceleration of the anti-vibration table at the portions supported by the respective support legs; Based on the output of the third position sensor or the first to third position deviation outputs obtained by comparing these outputs with the vertical target position signal, the vertical translational movement to be taken by the vibration isolation table and the different Outputs first to third motion mode deviation signals corresponding to rotational motion about an axis A motion mode extracting circuit, a PI compensator for performing PI compensation on the first to third motion mode deviation signals, and a first to a third support leg based on an output of the PI compensator. A motion mode distribution circuit that outputs first to third displacement signals corresponding to displacement amounts to be taken; and a fourth support leg of the vibration isolation table based on an output of the first to third position sensors. A position signal restoring circuit for outputting a position signal corresponding to a position in the vertical direction at the supporting portion, and an output of the position signal restoring circuit, or a fourth position deviation obtained by comparing this output with a vertical target position signal A PI compensator that performs PI compensation on the output and outputs a fourth displacement signal; and a first compensator and a detection signal that are negatively fed back from the first to fourth acceleration sensors. Based on the first to fourth
Means for outputting a drive signal for driving the support leg of the vibration isolation table.
【請求項8】 前記支持脚は空気ばね式であることを特
徴とする請求項1〜7記載の除振台の制御装置。
8. The control device for an anti-vibration table according to claim 1, wherein said support leg is of an air spring type.
【請求項9】 前記支持脚はボイスコイルモータをアク
チュエータとしたものである請求項1〜7記載の除振台
の制御装置。
9. The control apparatus for a vibration isolation table according to claim 1, wherein said support leg uses a voice coil motor as an actuator.
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