JP2886053B2 - Active anti-vibration apparatus and control method thereof - Google Patents

Active anti-vibration apparatus and control method thereof

Info

Publication number
JP2886053B2
JP2886053B2 JP5237701A JP23770193A JP2886053B2 JP 2886053 B2 JP2886053 B2 JP 2886053B2 JP 5237701 A JP5237701 A JP 5237701A JP 23770193 A JP23770193 A JP 23770193A JP 2886053 B2 JP2886053 B2 JP 2886053B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
motion mode
control
horizontal plane
vibration isolation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5237701A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0793036A (en
Inventor
武彦 間山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP5237701A priority Critical patent/JP2886053B2/en
Publication of JPH0793036A publication Critical patent/JPH0793036A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2886053B2 publication Critical patent/JP2886053B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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、従来技術と比較して、
除振効果を損なうことなく制振性能を向上させることが
可能で、かつその制御パラメータの設計および調整が容
易なアクティブ除振装置およびその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to
The present invention relates to an active anti-vibration device and a control method thereof, which can improve the vibration damping performance without impairing the anti-vibration effect and can easily design and adjust the control parameters.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子顕微鏡、半導体露光装置など精密機
器の高精度化にともない、それらを搭載する精密除振装
置の高性能化が求められている。特に半導体露光装置に
おいては適切かつ迅速な露光を行なわせるために、設置
床振動など外部から伝達される振動を極力除去する除振
台が必要とされる。これは半導体の露光を露光用XYス
テージが完全停止の状態で行う必要があるからである。
また、露光用XYステージはステップ&リピートという
間欠動作を特徴とし、これによる繰り返しのステップ振
動が除振台自身の振動をひきおこす。従って精密除振台
には、外部振動に対する除振と、機器自身の動作に起因
する振動に対する制振とを同時に実現することが求めら
れる。
2. Description of the Related Art As precision instruments such as an electron microscope and a semiconductor exposure apparatus have become more precise, there has been a demand for higher performance of a precision anti-vibration apparatus equipped with them. In particular, in a semiconductor exposure apparatus, in order to perform appropriate and rapid exposure, a vibration isolation table for removing vibration transmitted from the outside such as installation floor vibration as much as possible is required. This is because the exposure of the semiconductor needs to be performed with the exposure XY stage completely stopped.
Further, the exposure XY stage is characterized by an intermittent operation called step & repeat, and repeated step vibrations cause vibration of the vibration isolation table itself. Therefore, it is required for the precision vibration isolation table to simultaneously achieve vibration isolation for external vibration and vibration suppression for vibration caused by the operation of the device itself.

【0003】最近ではこのような要求に対して、除振台
に取り付けられた振動センサの出力信号を補償してアク
チュエータにフィードバックし、アクティブに振動制御
を行なうアクティブ除振装置が実用化されている。アク
ティブ除振装置は、バネやダンパだけで構成された受動
的な除振装置では困難であった除振と制振の同時実現を
可能にするものである。
In response to such a demand, an active vibration isolator has recently been put into practical use that compensates for an output signal of a vibration sensor attached to a vibration isolation table and feeds it back to an actuator to actively control vibration. . The active vibration isolation device enables simultaneous realization of vibration isolation and vibration suppression, which has been difficult with a passive vibration isolation device including only a spring and a damper.

【0004】従来のアクティブ除振装置では一般に除振
台上に配置された振動センサと、それと最も近くに配置
されたアクチュエータおよび制御演算装置を用いて、各
センサ・アクチュエータの組ごとに独立に制御を行なう
方式がとられてきた。つまり、除振台の各部に独立な制
御ループを構成するような方式がとられてきた。
In a conventional active vibration isolator, a vibration sensor generally disposed on a vibration isolation table and an actuator and a control arithmetic unit disposed closest thereto are used to independently control each sensor / actuator pair. Have been adopted. That is, a method has been adopted in which an independent control loop is formed in each part of the vibration isolation table.

【0005】しかし、この方式では除振台の剛体全体と
しての特性を捉えにくいために、制御系の安定性に留意
して制御パラメータの設計および調整を見通しよく行な
うことが容易ではなかった。また、この方式では除振台
の剛体全体としての運動を考慮していないために、除振
台各部に独立に構成された制御系が干渉し、制御パラメ
ータの調整が困難であるばかりでなく、振動制御性能を
向上させることも容易ではなかった。
However, in this method, it is difficult to grasp the characteristics of the entire vibration isolating table as a rigid body. Therefore, it is not easy to design and adjust the control parameters with good visibility while paying attention to the stability of the control system. In addition, in this method, since the motion of the rigid body of the vibration isolation table as a whole is not considered, not only the control system independently configured in each part of the vibration isolation table interferes, but also it is difficult to adjust the control parameters, It was not easy to improve the vibration control performance.

【0006】このような問題に対しては例えば特願平4
−299086[除振台の制御装置]のように、振動セ
ンサの出力から除振台の各運動モードの情報を抽出し、
運動モードごとに独立に制御演算を行なう方式が有効で
ある。除振台の運動モードごとに独立に制御演算を行な
うアクティブ除振装置は、振動センサの出力から除振台
の各運動モードの情報を抽出し、各運動モードごとに制
御演算を行なって得た操作量を推力分配演算装置を用い
て各アクチュエータにフィードバックする構成となって
いる。このアクティブ除振装置では従来除振台各部の個
々の制御ループごとに試行錯誤に大きく依存して行なわ
れていた制御パラメータの設計および調整を、除振台の
運動モードに着目して除振装置全体の性能を考慮しなが
ら行なうために、制御系の設計を容易かつ合理的に行な
うことが可能となる。
To solve such a problem, for example, Japanese Patent Application No. Hei.
Extract information of each motion mode of the vibration isolation table from the output of the vibration sensor as in -2999086 [control device of vibration isolation table]
It is effective to perform a control operation independently for each exercise mode. An active vibration isolation device that performs control calculations independently for each motion mode of the vibration isolation table is obtained by extracting information on each motion mode of the vibration isolation table from the output of the vibration sensor and performing control computation for each motion mode. The operation amount is fed back to each actuator using a thrust distribution calculation device. In this active vibration isolator, the design and adjustment of control parameters, which have been performed largely depending on trial and error for each control loop of each part of the vibration isolator, are now focused on the motion mode of the vibration isolator. The control system can be easily and rationally designed because the overall performance is taken into consideration.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御演
算装置において各運動モードに着目して非干渉な制御系
を構築した場合でも、制御対象となる除振台の並進や回
転の各運動モードが相互に干渉する場合には、アクティ
ブ除振装置の剛体全体としての特性、つまり閉ループ特
性が干渉系となるために、制御系全体の特性に留意して
見通しよく制御パラメータの設計および調整を行なうこ
とが困難となる。つまり、制御演算装置において抽出さ
れた各運動モードの情報にもとづいて運動モードごとに
独立に制御演算を行なった場合でも、制御対象である除
振台自身の運動が各運動モード相互に干渉している場合
には制御系全体としての特性、例えばコンプライアンス
特性や設置床振動の装置本体振動への伝達の度合いを表
す振動伝達率を運動モードごとに独立して扱うことがで
きないため、制御演算装置の制御パラメータ設計および
調整の際にも他の運動モードとの干渉を考慮する必要が
生じる。
However, even when a non-interfering control system is constructed by paying attention to each motion mode in the control arithmetic unit, the respective motion modes of translation and rotation of the anti-vibration table to be controlled are mutually different. In the case of interference, the characteristics of the entire rigid body of the active vibration isolation device, that is, the closed-loop characteristics become an interference system, so it is necessary to pay attention to the characteristics of the entire control system and design and adjust the control parameters with good visibility. It will be difficult. In other words, even when the control operation is independently performed for each motion mode based on the information of each motion mode extracted by the control operation device, the motion of the anti-vibration table itself to be controlled interferes with each motion mode. In this case, the characteristics of the control system as a whole, such as the compliance characteristics and the vibration transmissibility that indicates the degree of transmission of the installed floor vibration to the device body vibration, cannot be handled independently for each motion mode. In designing and adjusting control parameters, it is necessary to consider interference with other motion modes.

【0008】このため、前記の運動モードごとに独立に
制御演算を行なう方式の特徴である制御パラメータ設計
および調整の容易さが損なわれることになる。
[0008] For this reason, the ease of control parameter design and adjustment, which is a feature of the system in which the control operation is independently performed for each motion mode, is impaired.

【0009】また、除振台自身の運動モード相互の干渉
のためにアクティブ除振装置の制御性能も損なわれる。
Further, the control performance of the active anti-vibration device is impaired due to the interference between the motion modes of the anti-vibration table itself.

【0010】従って、制御対象である除振台についても
各運動モードが非干渉となるように設計することが望ま
しい。
Therefore, it is desirable to design the anti-vibration table to be controlled so that each motion mode is non-interfering.

【0011】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、制御パラメータの設計および調整を容
易にし、制御性能の向上を容易にする、アクティブ除振
装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides an active vibration isolator and a control method thereof which facilitate design and adjustment of control parameters and facilitate improvement of control performance. The purpose is to:

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、平板状の除振台と、前記除振台の重心位置
を対角線の交点とする水平面内の長方形または正方形の
四隅の位置に配置され、前記長方形または正方形の直交
する2辺に平行な2方向のうち、同一方向については等
しいバネ定数および粘性減衰係数を有する支持手段と、
前記水平面内の長方形または正方形の直交する2辺に平
行な2方向に沿って配置された複数のアクチュエータ
と、前記除振台の振動を検出する複数の振動センサと、
前記各振動センサの出力から前記除振台の並進および回
転の各運動モードの情報を抽出する運動モード抽出演算
装置と、前記運動モード抽出演算装置の出力にもとづい
て各運動モードごとに独立に制御演算を行なう非干渉制
御演算装置と、前記非干渉制御演算装置の出力から各ア
クチュエータに推力を分配する推力分配演算装置と、を
備えたことを特徴とするものや、また、前記支持手段が
空気バネおよび粘性ダンパからなるものや、上記各アク
ティブ除振装置のいづれかにおいて、前記除振台の水平
面内並進2自由度および回転1自由度の3自由度の運動
モードの情報を抽出するために、3台の振動センサが、
前記水平面内の長方形または正方形の直交する2辺に平
行な2方向に少なくとも1台ずつ、同一方向の振動を検
出する振動センサどうしが、その検出方向の同一直線上
に並ばないように配置され、さらに、前記3自由度の運
動モードを制御するために、少なくとも3台のアクチュ
エータが、前記水平面内の長方形または正方形の直交す
る2辺に平行な2方向に少なくとも1台ずつ、同一方向
に作用するアクチュエータどうしが、その作用方向の同
一直線上に並ばないように配置されているものが考えら
れる。
According to the present invention, there is provided a vibration isolator having a flat plate shape, and four corners of a rectangle or a square in a horizontal plane having a center of gravity of the vibration isolator as a diagonal intersection. A support means disposed at a position and having the same spring constant and viscous damping coefficient in the same direction among two directions parallel to two orthogonal sides of the rectangle or square;
A plurality of actuators arranged along two directions parallel to two orthogonal sides of a rectangle or a square in the horizontal plane, and a plurality of vibration sensors for detecting vibration of the vibration isolation table;
A motion mode extraction arithmetic unit for extracting information on each translational and rotational motion mode of the vibration isolation table from the output of each vibration sensor; and independently controlling each motion mode based on the output of the motion mode extraction arithmetic device. A non-interference control operation device for performing an operation, and a thrust distribution operation device for distributing a thrust to each actuator from an output of the non-interference control operation device. In order to extract motion mode information of three degrees of freedom of translational two degrees of freedom and one degree of rotation in the horizontal plane of the anti-vibration table in any of the above-described active anti-vibration devices and those including a spring and a viscous damper, Three vibration sensors
At least one in each of two directions parallel to two orthogonal sides of the rectangle or the square in the horizontal plane, vibration sensors that detect vibration in the same direction are arranged so as not to be aligned on the same straight line in the detection direction, Further, in order to control the three-degree-of-freedom motion mode, at least three actuators act in the same direction, at least one in at least two directions parallel to two orthogonal sides of a rectangle or a square in the horizontal plane. It is conceivable that the actuators are arranged so that they do not line up on the same straight line in the direction of action.

【0013】さらに、前記アクチュエータとしてボイス
コイルモータを用いるものが考えられる。
[0013] Further, an actuator using a voice coil motor as the actuator is conceivable.

【0014】また、前記アクティブ除振装置の制御方法
において、前記支持手段により支持された前記除振台の
水平面内3自由度の各運動モードを振動センサの出力か
ら前記の各運動モードの情報を抽出する演算装置を用い
て抽出し、前記非干渉制御演算装置を用いて各運動モー
ドごとに独立に制御演算を行ない、前記の各アクチュエ
ータに推力を分配する演算装置を用いて各アクチュエー
タを制御することにより、前記除振台の水平面内3自由
度の運動モードを独立に制御し、前記制御演算装置の制
御パラメータを前記除振台の各運動モードごとに設計お
よび調整することを特徴とする。
In the control method of the active vibration isolator, each of the motion modes having three degrees of freedom in the horizontal plane of the vibration isolation table supported by the support means may be obtained by outputting information of each motion mode from an output of a vibration sensor. An arithmetic unit for extraction is used to perform the control operation independently for each motion mode using the non-interference control arithmetic unit, and each actuator is controlled using the arithmetic unit for distributing thrust to each actuator. Thereby, the motion mode of the vibration isolation table with three degrees of freedom in the horizontal plane is independently controlled, and the control parameters of the control arithmetic unit are designed and adjusted for each motion mode of the vibration isolation table.

【0015】[0015]

【作用】上記のとおりに構成された本発明では、除振台
自身の水平面内の並進および回転の各運動モード相互の
干渉をなくすことが可能となる。つまり、除振台に作用
する並進力が回転モードに伝わるようなことがなくな
る。そして前記の非干渉制御演算装置などを用いて運動
モードごとに独立に補償を行なうことにより、制御系全
体の特性も非干渉とすることが可能となり、制御パラメ
ータの設計および調整を非常に見通しよく、容易に行な
うことができる。つまり、制御系の各運動モードが完全
に非干渉となることから、他の運動モードからの振動の
影響を考慮することなく、制御パラメータの設計および
調整を個々の運動モードだけに着目して行なうことが可
能となる。アクティブ除振装置の設置においては制御パ
ラメータなど、数多くの調整を行なう必要があり、従来
の制御方式ではこれに多くの時間を費やしていたが、本
発明によりこの作業を非常に容易なものとすることが可
能となる。また、本発明においては除振台自身に運動モ
ード相互の干渉がないので、各運動モード相互に作用す
る振動制御上望ましくない影響を考慮する必要がなく、
比較的簡単な制御演算装置を用いた場合においてもアク
ティブ除振装置の制御性能を容易に向上させることが可
能となる。
According to the present invention constructed as described above, it is possible to eliminate interference between translational and rotational motion modes in the horizontal plane of the vibration isolation table itself. That is, the translational force acting on the vibration isolation table is not transmitted to the rotation mode. By independently compensating for each motion mode using the above-described non-interference control arithmetic device or the like, the characteristics of the entire control system can be made non-interference, and the design and adjustment of the control parameters can be made very easily. , Can be easily performed. In other words, since each motion mode of the control system is completely non-interfering, the design and adjustment of control parameters are performed by focusing only on each motion mode without considering the influence of vibration from other motion modes. It becomes possible. In the installation of the active anti-vibration device, it is necessary to perform many adjustments such as control parameters, and the conventional control method has spent a lot of time, but the present invention makes this work very easy. It becomes possible. In addition, in the present invention, there is no interference between the motion modes in the vibration isolation table itself, so it is not necessary to consider an undesirable effect on the vibration control acting on each motion mode,
Even when a relatively simple control operation device is used, the control performance of the active vibration isolation device can be easily improved.

【0016】[0016]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明のアクティブ除振装置の一実
施例の構成を最もよく表す図である。図1において、
x、yは水平面内の各運動モードのうち並進モードの絶
対変位を表わし、θz は除振台の重心位置Gを通る鉛直
軸まわりの回転モードの絶対変位を表す。また、座標系
は除振台の重心位置Gを原点として図1に示すように水
平方向に互いに直交するように並進x、yをとる。
FIG. 1 is a diagram best illustrating the configuration of an embodiment of the active vibration isolator of the present invention. In FIG.
x and y represent the absolute displacement of the translation mode among the motion modes in the horizontal plane, and θ z represents the absolute displacement of the rotation mode around the vertical axis passing through the center of gravity G of the vibration isolation table. The coordinate system takes translations x and y so as to be orthogonal to each other in the horizontal direction as shown in FIG. 1 with the center of gravity G of the vibration isolation table as the origin.

【0018】本発明では除振台1の重心位置Gを対角線
の交点とする長方形または正方形の四隅の位置に水平x
方向に2a,2b,2c,2dおよびy方向に3a,3
b,3c,3dの各支持手段を配置する。支持手段2
a,2b,2c,2dおよび3a,3b,3c,3dは
x、yの同一方向ではすべて等しいバネ定数および粘性
減衰係数を有するものを用いる。各支持手段は、例えば
空気バネおよび粘性ダンパからなる。このような構成の
除振台1の振動は、加速度センサなどの振動センサ6
a,6b,6cを用いて検出され、その出力から運動モ
ード抽出演算装置7を用いて各運動モードの情報が抽出
される。そして抽出された各運動モードの情報をもとに
運動モードごとに独立に制御演算を行なう非干渉制御演
算装置8a,8b,8cを用いて補償が行われる。非干
渉制御演算装置8a,8b,8cにより得られた操作量
は、推力分配演算装置9を用いて各アクチュエータ4
a,4b,4c,4dおよび5a,5b,5c,5dに
分配される。
In the present invention, the horizontal x is set at the four corners of a rectangle or square having the center of gravity G of the vibration isolation table 1 as the intersection of the diagonal lines.
2a, 2b, 2c, 2d in the direction and 3a, 3 in the y direction
The supporting means b, 3c and 3d are arranged. Support means 2
For a, 2b, 2c, 2d and 3a, 3b, 3c, 3d, those having the same spring constant and the same viscous damping coefficient in the same direction of x and y are used. Each support means comprises, for example, an air spring and a viscous damper. The vibration of the vibration isolation table 1 having such a configuration is transmitted to a vibration sensor 6 such as an acceleration sensor.
a, 6b, and 6c, and information of each exercise mode is extracted from the output using the exercise mode extraction arithmetic unit 7. Then, compensation is performed using the non-interference control calculation devices 8a, 8b, 8c that perform control calculation independently for each motion mode based on the extracted information on each motion mode. The manipulated variables obtained by the non-interference control calculation devices 8a, 8b, 8c are converted into the respective actuators 4 by using the thrust distribution calculation device 9.
a, 4b, 4c, 4d and 5a, 5b, 5c, 5d.

【0019】本発明では除振台1の重心位置Gを対角線
の交点とする長方形または正方形の四隅の位置にx,y
の同一方向ではすべて等しいバネ定数および粘性減衰係
数を有する支持手段2a,2b,2c,2dおよび3
a,3b,3c,3dを配置することにより、除振台自
身の水平面内の各運動モードの相互干渉をなくし、制御
パラメータの設計および調整を容易になる。この事につ
いて、以下に示す運動方程式を用いて詳細に説明する。
In the present invention, x, y are set at four corners of a rectangle or a square having the center of gravity G of the vibration isolation table 1 as an intersection of diagonal lines.
Support means 2a, 2b, 2c, 2d and 3 having the same spring constant and viscous damping coefficient in the same direction.
By arranging a, 3b, 3c, and 3d, mutual interference of each motion mode in the horizontal plane of the vibration isolation table itself is eliminated, and design and adjustment of control parameters are facilitated. This will be described in detail using the following equation of motion.

【0020】除振台の一般的な水平面内3自由度運動方
程式は(1)式のようになる。
The general equation of motion in the horizontal plane of the vibration isolation table with three degrees of freedom is as shown in equation (1).

【0021】[0021]

【数1】 (1)式において、mは除振台1の質量、Izは除振台1の
重心位置Gを通る鉛直軸回りの慣性モーメント、cxi
支持手段2a,2b,2c,2dの粘性減衰係数、cyi
は支持手段3a,3b,3c,3dの粘性減衰係数、k
xiは支持手段2a,2b,2c,2dのバネ定数、kyi
は支持手段3a,3b,3c,3dのバネ定数、xi
前記支持手段の配置位置x座標、yi は前記支持手段の
配置位置y座標をそれぞれ表す。また、x0 ,y0 ,θ
z0は設置床振動の並進x、yおよび回転θz の各モード
の絶対変位を表わし、Fx ,Fy ,Mz は除振台1に作
用する並進x、yモードの並進力および回転θz モード
のモーメントを表す。
(Equation 1) (1) In the equation, m is the mass of the anti-vibration table 1, I z is a vertical axis of inertia passing through the center of gravity position G of the anti-vibration table 1, c xi supporting means 2a, 2b, 2c, 2d of the viscous damping Coefficient, c yi
Is the viscous damping coefficient of the support means 3a, 3b, 3c, 3d, k
xi is the spring constant of the support means 2a, 2b, 2c, 2d, k yi
The spring constant of the support means 3a, 3b, 3c, 3d, the x i position x-coordinate of the supporting means, the y i represent respectively the position y coordinates of said support means. X 0 , y 0 , θ
z0 represents the absolute displacement of each mode of translation x, y and rotation θ z of the installed floor vibration, and F x , F y , and M z represent the translational force and rotation θ of the translation x and y modes acting on the vibration isolation table 1. Represents the moment of z mode.

【0022】(1)式のように、一般に除振台は並進・回
転の各運動モードが相互に干渉し、例えば純粋な並進力
が除振台に作用した場合でもその影響が回転モードにも
伝達してしまう。しかし、本発明の構成では各支持手段
の配置位置が除振台1の重心位置Gについて対称である
こと、および各支持手段のバネ定数および粘性減衰係数
が同一方向についてはすべて等しいことから除振台の運
動を表す上記行列C、Kの非対角成分cij,kij(i≠
j)がすべて0となり、(2)、(3)式に示す除振台のコン
プライアンス特性、振動伝達率を表す伝達関数のように
各運動モード相互の干渉がなくなる。
In general, as shown in equation (1), the translation and rotation motion modes interfere with each other. For example, even when a pure translational force acts on the vibration isolation table, the effect also affects the rotation mode. Will be transmitted. However, according to the configuration of the present invention, since the positions of the respective support means are symmetrical with respect to the position G of the center of gravity of the vibration isolation table 1, and the spring constant and the viscous damping coefficient of each support means are all equal in the same direction, the vibration isolation is performed. Off -diagonal components c ij , k ij (i ≠
j) are all 0, and there is no interference between the respective motion modes as in the transfer function representing the compliance characteristics and the vibration transmissibility of the vibration isolation table shown in the equations (2) and (3).

【0023】[0023]

【数2】 (Equation 2)

【0024】[0024]

【数3】 従って、前記振動センサ6a,6b,6c、運動モード
抽出演算装置7を用いて抽出した前記除振台1の運動モ
ードごとの情報を、非干渉制御演算装置8a,8b,8
cを用いて運動モードごとに独立に制御演算し、得られ
た操作量を推力分配演算装置9を用いて各アクチュエー
タ4a,4b,4c,4dおよび5a,5b,5c,5
dにフィードバックすることにより、アクティブ除振装
置全体のコンプライアンス特性や振動伝達率などの特性
も各運動モードごとに非干渉とすることができる。アク
チュエータとして、優れた応答性を示すボイスコイルモ
ータを用いたアクティブ除振装置およびその制御方法も
本発明の範囲に属する。
(Equation 3) Therefore, the information for each motion mode of the anti-vibration table 1 extracted by using the vibration sensors 6a, 6b, 6c and the motion mode extracting / calculating device 7 is transmitted to the non-interference control calculating devices 8a, 8b, 8
c, the control amount is independently calculated for each motion mode, and the obtained operation amount is calculated using the thrust distribution calculating device 9 for each of the actuators 4a, 4b, 4c, 4d and 5a, 5b, 5c, 5
By feeding back to d, characteristics such as compliance characteristics and vibration transmissibility of the entire active vibration isolation device can be made non-interfering for each motion mode. An active anti-vibration device using a voice coil motor exhibiting excellent responsiveness as an actuator and a control method thereof also belong to the scope of the present invention.

【0025】図2は、図1に示したアクティブ除振装置
のブロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram of the active vibration isolator shown in FIG.

【0026】前記除振台1の運動は水平面内3自由度の
各運動モードが相互に非干渉となっているために、各運
動モードごとに補償を行なうことにより制御系全体の特
性も非干渉となる。なお、図2においてFsx,Fsy,M
szは、除振台1に直接作用する並進x、yモードの外乱
力および回転θz モードのモーメントを、またGx
y
The motion of the vibration isolation table 1 is such that the motion modes having three degrees of freedom in the horizontal plane do not interfere with each other. Therefore, by compensating for each motion mode, the characteristics of the entire control system do not interfere. Becomes In FIG. 2, F sx , F sy , M
sz is the translational x and y mode disturbance force and the rotational θ z mode moment acting directly on the vibration isolation table 1, and G x ,
G y ,

【0027】[0027]

【外1】 は並進x、yモードおよび回転θz モードの各フィード
バック補償経路の伝達特性を表わす。
[Outside 1] Represents the transfer characteristic of each feedback compensation path in the translation x, y mode and rotation θ z mode.

【0028】上記のことから本発明ではアクティブ除振
装置のコンプライアンス特性や振動伝達率にもとづき、
比較的簡単な制御演算装置を用いて制御系を構成するこ
とが可能となり、かつその制御パラメータを容易に設計
および調整することができる。なお、除振台1の各運動
モードの情報を抽出するためには、前記振動センサ6
a,6b,6cを前記水平面内の長方形または正方形の
直交する2辺に平行な2方向に少なくとも1台ずつ配置
し、このうちの、同一方向の振動を検出する複数の振動
センサが、その検出方向の同一直線上に並ばないように
する必要がある。
From the above, according to the present invention, based on the compliance characteristics and the vibration transmissibility of the active vibration isolator,
A control system can be configured using a relatively simple control operation device, and its control parameters can be easily designed and adjusted. In order to extract information of each motion mode of the vibration isolation table 1, the vibration sensor 6
a, 6b, and 6c are arranged at least one in each of two directions parallel to two orthogonal sides of a rectangle or a square in the horizontal plane, and a plurality of vibration sensors for detecting vibration in the same direction are used for the detection. It is necessary not to be aligned on the same straight line in the direction.

【0029】また、図1にはアクチュエータをx、y各
方向に4台ずつ配置した構成を示したが、各運動モード
が制御可能であればアクチュエータの配置や台数は任意
に設定できる。つまり、少なくとも3台のアクチュエー
タが前記水平面内の長方形または正方形の直交する2辺
に平行な2方向に少なくとも1台ずつ配置され、このう
ちの、同一方向に作用する複数のアクチュエータが、す
べてその作用方向の同一直線上に並ばないように配置さ
れていれば、その配置や台数は任意に設定できる。
FIG. 1 shows a configuration in which four actuators are arranged in each of the x and y directions, but the arrangement and the number of actuators can be arbitrarily set as long as each motion mode can be controlled. That is, at least three actuators are arranged in at least one direction in each of two directions parallel to two orthogonal sides of the rectangle or the square in the horizontal plane. If they are arranged so as not to be aligned on the same straight line in the direction, their arrangement and number can be set arbitrarily.

【0030】図3は、本発明のアクティブ除振装置の他
の実施例の構成を示す図である。この図の構成では、必
要最小限の3台のアクチュエータを用いて水平面内の振
動を制御している。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the active vibration isolator of the present invention. In the configuration shown in this figure, vibration in a horizontal plane is controlled by using a minimum of three actuators.

【0031】上述したような振動センサ6a,6b,6
cの配置は図1および図3に示したものに限らず、水平
面内の3つの運動モードの情報が抽出可能な任意の配置
でもよい。つまり、3台の振動センサが前記水平面内の
長方形または正方形の直交する2辺に平行な2方向に少
なくとも1台ずつ配置され、このうちの、同一方向の振
動を検出する複数の振動センサが、その検出方向の同一
直線上に並ばないように配置されていれば、その配置は
任意でもよい。
The vibration sensors 6a, 6b, 6 as described above
The arrangement of c is not limited to those shown in FIGS. 1 and 3, but may be any arrangement from which information on three motion modes in a horizontal plane can be extracted. That is, three vibration sensors are arranged at least one in each of two directions parallel to two orthogonal sides of a rectangle or a square in the horizontal plane, and among these, a plurality of vibration sensors that detect vibration in the same direction are: The arrangement may be arbitrary as long as they are arranged so as not to be aligned on the same straight line in the detection direction.

【0032】また、センサの数については3台あれば理
論上は水平面内の剛体の各運動モードを抽出できるが、
センサを増やすことにより制御系設計の自由度を増すこ
とも可能である。
Further, if the number of sensors is three, theoretically, each motion mode of a rigid body in a horizontal plane can be extracted.
By increasing the number of sensors, the degree of freedom in control system design can be increased.

【0033】さらに、本発明は除振台の水平面内3自由
度の運動に関するものであるが、もちろん鉛直方向に関
する運動モードを考慮してもよい。
Further, the present invention relates to the motion of the vibration isolation table having three degrees of freedom in the horizontal plane. However, the motion mode in the vertical direction may be considered.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、除振台の
重心位置Gを対角線の交点とする水平面内の長方形また
は正方形の四隅の位置に配置され、前記長方形または正
方形の直交する2辺に平行な2方向のうち、同一方向に
ついては等しいバネ定数および粘性減衰係数を有する支
持手段によって、除振台を支持した構成としたことによ
り、除振台自身の運動モードを非干渉化し、各運動モー
ドごとに独立に制御演算を行うことによってアクティブ
除振装置全体の特性を完全に非干渉化することができ
る。その結果、制御演算装置の制御パラメータの設計お
よび調整を見通しよく、容易に行うことが可能となる。
つまり、他の運動モードの影響を考慮することなく個々
の運動モードに着目して制御パラメータを設計および調
整することが可能となる。従って、従来の制御方式に比
較して、制御パラメータの設計および調整に要する時間
も大幅に短縮することができる。
As described above, the present invention is arranged at the four corners of a rectangle or square in a horizontal plane with the center of gravity G of the vibration isolation table as the intersection of the diagonal lines. Of the two directions parallel to, the vibration isolating table is supported by supporting means having the same spring constant and viscous damping coefficient in the same direction. By performing control calculations independently for each motion mode, the characteristics of the entire active vibration isolation device can be completely decoupling. As a result, the design and adjustment of the control parameters of the control arithmetic unit can be easily performed with good visibility.
That is, it is possible to design and adjust the control parameters by focusing on each motion mode without considering the influence of the other motion modes. Therefore, the time required for designing and adjusting the control parameters can be significantly reduced as compared with the conventional control method.

【0035】また、除振台自身の運動モード相互の振動
の干渉がないので、例えば並進力が除振台に作用した場
合に回転振動が発生してしまうような振動制御上望まし
くない特性がなく、比較的簡単な制御演算装置を用いた
場合においても、アクティブ除振装置の制御パラメータ
の設計および調整を容易に行うことが可能となり、アク
ティブ除振装置の制御性能の向上も容易に行うことがで
きる。
Further, since there is no interference of vibrations between the motion modes of the vibration isolation table itself, there is no undesirable characteristic in vibration control, for example, when a translational force acts on the vibration isolation table, rotational vibration is generated. Even when a relatively simple control arithmetic unit is used, it is possible to easily design and adjust the control parameters of the active anti-vibration device, and to easily improve the control performance of the active anti-vibration device. it can.

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

【図1】本発明のアクティブ除振装置の一実施例の構成
を最もよく表す図である。
FIG. 1 is a diagram best illustrating the configuration of an embodiment of an active vibration isolation device of the present invention.

【図2】図1に示したアクティブ除振装置のブロック線
図である。
FIG. 2 is a block diagram of the active vibration isolator shown in FIG.

【図3】本発明のアクティブ除振装置の他の実施例の構
成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the active vibration isolation device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 除振台2a,2b,2c,2d 除振台の支持
手段(x方向) 3a,3b,3c,3d 除振台の支持手段(y方
向) 4a,4b,4c,4d アクチュエータ(x方向) 5a,5b,5c,5d アクチュエータ(y方向) 6a,6b,6c 振動センサ 7 運動モード抽出演算装置 8a,8b,8c 非干渉制御演算装置 9 推力分配演算装置
1 Vibration isolation tables 2a, 2b, 2c, 2d Vibration isolation table support means (x direction) 3a, 3b, 3c, 3d Vibration isolation table support means (y direction) 4a, 4b, 4c, 4d Actuator (x direction) 5a, 5b, 5c, 5d Actuator (y direction) 6a, 6b, 6c Vibration sensor 7 Motion mode extraction operation device 8a, 8b, 8c Non-interference control operation device 9 Thrust distribution operation device

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平板状の除振台と、 前記除振台の重心位置を対角線の交点とする水平面内の
長方形または正方形の四隅の位置に配置され、前記長方
形または正方形の直交する2辺に平行な2方向のうち、
同一方向については等しいバネ定数および粘性減衰係数
を有する支持手段と、 前記水平面内の長方形または正方形の直交する2辺に平
行な2方向に沿って配置された複数のアクチュエータ
と、 前記除振台の振動を検出する複数の振動センサと、 前記各振動センサの出力から前記除振台の並進および回
転の各運動モードの情報を抽出する運動モード抽出演算
装置と、 前記運動モード抽出演算装置の出力にもとづいて各運動
モードごとに独立に制御演算を行なう非干渉制御演算装
置と、 前記非干渉制御演算装置の出力から各アクチュエータに
推力を分配する推力分配演算装置と、を備えたことを特
徴とする、アクティブ除振装置。
1. A vibration isolator having a flat plate shape, and disposed at four corners of a rectangle or a square in a horizontal plane having a center of gravity of the vibration isolator as an intersection of diagonal lines, and at two orthogonal sides of the rectangle or the square. Of the two parallel directions,
Supporting means having the same spring constant and viscous damping coefficient in the same direction; a plurality of actuators arranged along two directions parallel to two orthogonal sides of a rectangle or a square in the horizontal plane; A plurality of vibration sensors for detecting vibration, a motion mode extraction arithmetic device for extracting information on each translational and rotational motion mode of the vibration isolation table from an output of each vibration sensor, and an output of the motion mode extraction arithmetic device. A non-interference control operation device that independently performs control operation for each motion mode; and a thrust distribution operation device that distributes a thrust to each actuator from an output of the non-interference control operation device. , Active anti-vibration device.
【請求項2】 前記支持手段が空気バネおよび粘性ダン
パからなることを特徴とする、請求項1記載のアクティ
ブ除振装置。
2. The active vibration isolator according to claim 1, wherein said support means comprises an air spring and a viscous damper.
【請求項3】 前記除振台の水平面内並進2自由度およ
び回転1自由度の3自由度の運動モードの情報を抽出す
るために、3台の振動センサが、前記水平面内の長方形
または正方形の直交する2辺に平行な2方向に少なくと
も1台ずつ、同一方向の振動を検出する振動センサどう
しが、その検出方向の同一直線上に並ばないように配置
され、さらに、前記3自由度の運動モードを制御するた
めに、少なくとも3台のアクチュエータが、前記水平面
内の長方形または正方形の直交する2辺に平行な2方向
に少なくとも1台ずつ、同一方向に作用するアクチュエ
ータどうしが、その作用方向の同一直線上に並ばないよ
うに配置されていることを特徴とする、請求項1または
2記載のアクティブ除振装置。
3. In order to extract information on three degrees of freedom motion mode of the anti-vibration table in a horizontal plane including two translational degrees of freedom and one rotation degree of freedom, three vibration sensors are provided with a rectangle or a square in the horizontal plane. Vibration sensors for detecting vibrations in the same direction are arranged at least one in two directions parallel to two orthogonal sides of each other so as not to be aligned on the same straight line in the detection direction. In order to control the motion mode, at least three actuators acting in at least one direction in at least one direction in each of two directions parallel to two orthogonal sides of a rectangle or a square in the horizontal plane have the same direction of action. The active vibration isolator according to claim 1, wherein the active vibration isolators are arranged so as not to be aligned on the same straight line.
【請求項4】 前記アクチュエータとしてボイスコイル
モータを用いることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れか1項に記載のアクティブ除振装置。
4. The active vibration isolator according to claim 1, wherein a voice coil motor is used as the actuator.
【請求項5】 前記支持手段により支持された前記除振
台の水平面内3自由度の各運動モードを振動センサの出
力から前記の各運動モードの情報を抽出する演算装置を
用いて抽出し、前記非干渉制御演算装置を用いて各運動
モードごとに独立に制御演算を行ない、前記の各アクチ
ュエータに推力を分配する演算装置を用いて各アクチュ
エータを制御することにより、前記除振台の水平面内3
自由度の運動モードを独立に制御し、前記制御演算装置
の制御パラメータを前記除振台の各運動モードごとに設
計および調整することを特徴とする、請求項1乃至4の
いづれか1項に記載のアクティブ除振装置の制御方法。
5. Extracting each motion mode having three degrees of freedom in a horizontal plane of the vibration isolation table supported by the support means using an arithmetic unit that extracts information of each motion mode from an output of a vibration sensor; By performing control calculations independently for each motion mode using the non-interference control calculation device, and controlling each actuator using a calculation device that distributes thrust to each actuator, the horizontal position of the vibration isolation table is controlled. 3
The motion mode having a degree of freedom is independently controlled, and a control parameter of the control arithmetic unit is designed and adjusted for each motion mode of the vibration isolation table. For controlling an active vibration isolation device.
JP5237701A 1993-09-24 1993-09-24 Active anti-vibration apparatus and control method thereof Expired - Fee Related JP2886053B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5237701A JP2886053B2 (en) 1993-09-24 1993-09-24 Active anti-vibration apparatus and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5237701A JP2886053B2 (en) 1993-09-24 1993-09-24 Active anti-vibration apparatus and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0793036A JPH0793036A (en) 1995-04-07
JP2886053B2 true JP2886053B2 (en) 1999-04-26

Family

ID=17019232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5237701A Expired - Fee Related JP2886053B2 (en) 1993-09-24 1993-09-24 Active anti-vibration apparatus and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2886053B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005276118A (en) * 2004-03-26 2005-10-06 Hazama Corp Active floor vibration suppression device
JP2008256155A (en) 2007-04-06 2008-10-23 Canon Inc Vibration resistant device, arithmetic unit, exposure device, and device manufacturing method
JP6566192B2 (en) * 2015-03-31 2019-08-28 株式会社ニコン Anti-vibration apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0793036A (en) 1995-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3073879B2 (en) Anti-vibration device
JPH10259851A (en) Active vibration isolation device
KR100662662B1 (en) Exposure apparatus and semiconductor device manufacturing method
EP1304499A1 (en) Vibration isolating device using magnetic levitating device
JP2012529607A (en) Active vibration isolation and damping system
JPH11294520A (en) Vibration-eliminating device, exposing device using it, manufacture of device and vibration-eliminating method
US5793598A (en) Magnetically levitated vibration damping apparatus
JPH09326362A (en) Vibration suppressor and aligner
EP0748951B1 (en) Active anti-vibration apparatus and method of manufacturing the same
US5545962A (en) Positioning system
JP2001271868A (en) Vibration damping device
US6089525A (en) Six axis active vibration isolation and payload reaction force compensation system
US6155542A (en) Vibration damping apparatus and method
JP2886053B2 (en) Active anti-vibration apparatus and control method thereof
JP3507234B2 (en) Active vibration isolation device and active vibration isolation method
JP3541586B2 (en) Vibration control mechanism for pointing control device
JPH09112628A (en) Magnetic levitation vibration resistant device
JPH07325628A (en) Method and device for modeling of 6-degree-of-freedom rigid body vibration system
US20020074474A1 (en) Vibration isolating apparatus for table for mounting device sensitive to vibrations and method therefor
JP2821835B2 (en) Fine positioning device
JPH10256144A (en) Apparatus for eliminating vibration
JP2000012435A (en) Oscillation removing device and aligner
JPH1082448A (en) Vibration absorbing device
JPH094677A (en) Vibration preventing method
JPH09177872A (en) Precise vibration isolation device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees