JP3282302B2 - Exciter or vibration remover - Google Patents

Exciter or vibration remover

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JP3282302B2
JP3282302B2 JP18983393A JP18983393A JP3282302B2 JP 3282302 B2 JP3282302 B2 JP 3282302B2 JP 18983393 A JP18983393 A JP 18983393A JP 18983393 A JP18983393 A JP 18983393A JP 3282302 B2 JP3282302 B2 JP 3282302B2
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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、測定器等が振動によっ
て受ける影響を確認する振動試験において目標とする振
動を定盤に与え、または無振動で行う必要のある実験等
において定盤の不要な振動の除去を行う6自由度の加振
装置または振動除去装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration test in which a measuring instrument or the like is affected by vibration. The present invention relates to a six-degree-of-freedom vibration device or vibration elimination device for removing various vibrations.

【0002】[0002]

【従来技術】一般に、加振装置は測定器等に所望の振動
を与えることによりその振動が測定結果に及ぼす影響を
調べたり、物体が真の剛体でない場合に物体壁面及び物
体内部の柔軟部の振動による破壊状態等の検査を行うた
めに用いられ、また振動除去装置は無振動で行う必要の
ある実験等、例えば光学素子を用いた実験や半導体製造
装置の露光過程等においてこれらの装置に生じる振動を
除去するために用いられる。
2. Description of the Related Art In general, a vibration device applies a desired vibration to a measuring instrument or the like to examine the influence of the vibration on a measurement result, and when the object is not a true rigid body, the vibration of an object wall and a flexible portion inside the object is examined. Vibration elimination devices are used to perform tests such as destruction due to vibration, and vibration elimination devices are generated in these devices during experiments that need to be performed without vibration, such as experiments using optical elements and exposure processes of semiconductor manufacturing equipment. Used to eliminate vibration.

【0003】そして、従来の6自由度の加振装置または
振動除去装置では、アクチュエータの配置方法として、
(1)図7に示すように、駆動用としてX軸方向に1
個、X軸の回転軸Xθ方向に2個、Y軸方向に1個、Y
軸の回転軸Yθ方向に2個、重力方向であるZ軸方向に
4個、Z軸の回転軸Zθ方向に2個のアクチュエータを
配置する構成や、(2)図8に示すように、駆動用とし
てX軸方向に1個、Xθ方向に2個、Y軸方向に1個、
Yθ方向に2個、Z軸方向に1個、Zθ方向に2個のア
クチュエータを配置する構成が採られている。また振動
センサの配置方法としては、図9に示すようにX軸方向
に1個、Xθ方向に2個、Y軸方向に1個、Yθ方向に
2個、Z軸方向に1個、Zθ方向に2個の振動センサを
配置する構成が採られている。そして、上記アクチュエ
ータの配置(1)、(2)に、上記振動センサの配置を
組み合せることで、X、Y、Z軸方向およびXθ、Y
θ、Zθ方向の振動を検出し、所望の振動を与える加振
装置として、また振動の除去を行う振動除去装置として
機能する。
[0003] In a conventional vibrating device or vibration removing device having six degrees of freedom, a method of arranging an actuator is as follows.
(1) As shown in FIG.
, Two in the X-axis rotation axis Xθ direction, one in the Y-axis direction, Y
A configuration in which two actuators are arranged in the direction of the rotation axis Yθ of the shaft, four in the direction of the Z axis that is the direction of gravity, and two actuators in the direction of the rotation axis Zθ of the Z axis, or (2) driving as shown in FIG. One in the X-axis direction, two in the Xθ direction, one in the Y-axis direction,
A configuration is adopted in which two actuators are arranged in the Yθ direction, one in the Z axis direction, and two in the Zθ direction. Further, as shown in FIG. 9, one arrangement method of the vibration sensor is one in the X-axis direction, two in the Xθ direction, one in the Y-axis direction, two in the Yθ direction, one in the Z-axis direction, and one in the Zθ direction. In which two vibration sensors are arranged. Then, by combining the actuator arrangements (1) and (2) with the arrangement of the vibration sensor, the X, Y, and Z axis directions and Xθ, Y
It functions as a vibration device that detects vibrations in the θ and Zθ directions and gives desired vibrations, and as a vibration removing device that removes vibrations.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
(1)のアクチュエータの配置方法では、アクチュエー
タの発生力の合成力を定盤の重心に非常に近い位置に作
用させ得るのであるが、アクチュエータの数が多くな
り、また一般にアクチュエータはそのサイズが大きいこ
とから、定盤に対するアクチュエータの正確な作用点が
特定できず、定盤の重心を正確に駆動できないという問
題があった。
However, in the method of arranging the actuator (1), the combined force of the generated force of the actuator can be applied to a position very close to the center of gravity of the surface plate. In addition, since the size of the actuator is generally large, there is a problem that an accurate action point of the actuator on the surface plate cannot be specified, and the center of gravity of the surface plate cannot be accurately driven.

【0005】また、前記(2)のアクチュエータの配置
方法では、アクチュエータの数を減らすことが出来る
が、前記(1)のアクチュエータの配置方法と同様な問
題点に加え、Z軸方向のアクチュエータの数が少ないた
め荷重に対して駆動力に余裕をとることができず結果と
して加振または振動除去の正確な制御が困難であった。
さらに、図9のように振動センサを配置する場合には、
アクチュエータの占める容積との関係上、振動センサと
アクチュエータとを一直線上に配置するのが困難である
ため、振動の検出位置とアクチュエータの駆動位置とが
異なり加振または振動除去の正確な制御が容易ではなか
った。そして、かかる振動センサの配置では、6自由度
の検出に最小限必要な振動センサの数が6個であるのに
対して、9個のセンサを使用しなければならず低コスト
化が困難となるという問題があった。
[0005] The method of arranging the actuators in (2) can reduce the number of actuators. However, in addition to the same problems as in the method of arranging the actuators in (1), the number of actuators in the Z-axis direction can be reduced. As a result, the driving force cannot be given a sufficient margin with respect to the load, and as a result, it is difficult to accurately control the vibration or the vibration removal.
Further, when a vibration sensor is arranged as shown in FIG.
Because it is difficult to arrange the vibration sensor and the actuator in a straight line due to the volume occupied by the actuator, the vibration detection position and the drive position of the actuator differ, and accurate control of excitation or vibration elimination is easy. Was not. In this arrangement of vibration sensors, the minimum number of vibration sensors required for detection of six degrees of freedom is six, but nine sensors must be used, which makes cost reduction difficult. There was a problem of becoming.

【0006】本発明は、これらの問題を解消するために
創案されたものであって、アクチュエータと振動センサ
をそれぞれX軸方向に1個、Y軸方向に2個、垂直Z軸
方向に4個の計7個を配設することによって、定盤の
X、Y、Z軸方向および回転軸Xθ、Yθ、Zθ方向の
加振または振動除去を正確になしうる6自由度の加振装
置または振動除去装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve these problems, and has one actuator and one vibration sensor in the X-axis direction, two in the Y-axis direction, and four in the vertical Z-axis direction. By providing a total of seven, a six-degree-of-freedom vibration device or vibration capable of accurately performing vibration or vibration elimination in the X, Y, and Z axis directions and the rotation axis Xθ, Yθ, and Zθ directions of the surface plate. It is an object to provide a removal device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の構成を図1に基
づいて説明する。上記目的を達成するために、本発明に
おける加振装置または振動除去装置は、定盤1に設置さ
れた振動センサにより定盤の振動を検出し、その信号を
用いてアクチュエータを駆動することにより、定盤の直
交X、Y、Z軸方向とそれぞれの回転軸Xθ、Yθ、Z
θ方向の6自由度の振動を能動的に制御するものであっ
て、それぞれX軸方向に1個(XA,XS)、Y軸方向
に2個(YA1、YA2、YS1、YS2)、Z軸方向
に4個(ZA1、ZA2、ZA3、ZA4、ZS1、Z
S2、ZS3、ZS4)配設したアクチュエータ及び振
動センサと、前記Xθ方向の振動と前記Yθ方向の振動
を前記Z軸方向に配設した4個のアクチュエータ(ZA
1、ZA2、ZA3、ZA4)と振動センサ(ZS1、
ZS2、ZS3、ZS4)を用いて、また前記Zθ軸の
振動を前記Y軸方向に配設した2個のアクチュエータ
(YA1、YA2)と振動センサ(YS1、YS2)を
用いて制御する振動制御手段2と、を備えたことを特徴
とする。
The configuration of the present invention will be described with reference to FIG. In order to achieve the above object, a vibration device or a vibration removing device according to the present invention detects vibration of the surface plate by a vibration sensor installed on the surface plate 1, and drives an actuator using a signal of the vibration sensor. Orthogonal X, Y, and Z axis directions of the surface plate and respective rotation axes Xθ, Yθ, Z
It actively controls vibrations having six degrees of freedom in the θ direction, one in the X-axis direction (XA, XS), two in the Y-axis direction (YA1, YA2, YS1, YS2), and the Z-axis. Four in the direction (ZA1, ZA2, ZA3, ZA4, ZS1, Z
S2, ZS3, ZS4) The actuators and vibration sensors provided, and the four actuators (ZA) provided with the vibration in the Xθ direction and the vibration in the Yθ direction in the Z axis direction.
1, ZA2, ZA3, ZA4) and a vibration sensor (ZS1,
Vibration control means for controlling the vibration of the Zθ axis by using two actuators (YA1, YA2) and vibration sensors (YS1, YS2) arranged in the Y-axis direction using ZS2, ZS3, ZS4). 2 is provided.

【0008】[0008]

【作用】定盤1において振動が生じると、Z軸方向の振
動は検出センサZS1、ZS2、ZS3、ZS4の信号
和zS1+zS2+zS3+zS4で検出され、またX
θ方向の振動は、(zS1+zS4)−(zS2+zS
3)で検出され、さらにYθ方向の振動は、(zS1+
zS2)−(zS3+zS4)で検出される。Y軸方向
の振動は振動センサYS1、YS2の信号和yS1+y
S2で、また、Zθ方向の振動は、yS2−yS1で検
出される。X軸方向の振動は振動センサXSの検出信号
xSで検出される。そして振動制御手段2はこれらの6
自由度方向の検出信号を用い、加振装置として使用する
場合は定盤1が所望の振動となるよう、また、振動除去
装置として使用する場合は定盤1の振動がゼロになるよ
う、アクチュエータZA1、ZA2、ZA3、ZA4、
YA1、YA2、XAをそれぞれ駆動する。
When vibration occurs in the surface plate 1, vibration in the Z-axis direction is detected by the signal sum zS1 + zS2 + zS3 + zS4 of the detection sensors ZS1, ZS2, ZS3 and ZS4.
The vibration in the θ direction is (zS1 + zS4) − (zS2 + zS
3) and the vibration in the Yθ direction is (zS1 +
zS2)-(zS3 + zS4). The vibration in the Y-axis direction is the sum of the signals yS1 + y of the vibration sensors YS1, YS2.
At S2, the vibration in the Zθ direction is detected at yS2-yS1. The vibration in the X-axis direction is detected by a detection signal xS of the vibration sensor XS. Then, the vibration control means 2
Using the detection signal in the direction of the degree of freedom, the actuator is designed so that the surface plate 1 has a desired vibration when it is used as a vibration device, and the vibration of the surface plate 1 becomes zero when it is used as a vibration removing device. ZA1, ZA2, ZA3, ZA4,
YA1, YA2, and XA are respectively driven.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1に基づいて説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0010】1は定盤で、加振装置として使用する場合
は振動検査を行うべき測定器等が載置され、また振動除
去装置として使用する場合は、無振動で行う必要のある
実験等、例えば光学素子を用いた実験や露光過程を行う
半導体製造装置等が載置される。定盤1の下部には定盤
1の振動の検出を行う振動センサ及び定盤1に所定の付
勢力を与えるアクチュエータが配設されている。振動セ
ンサはZ軸方向の振動を検出する4つのセンサZS1、
ZS2、ZS3、ZS4とY軸方向の振動を検出する2
つのセンサYS1、YS2、及びX軸方向の振動を検出
するセンサXSの計7個によって構成され、またアクチ
ュエータはZ軸方向に定盤を付勢する4つのアクチュエ
ータZA1、ZA2、ZA3、ZA4とY軸方向に定盤
を付勢する2つのアクチュエータYA1、YA2、及び
X軸方向に定盤を付勢するアクチュエータXAの7個に
よって構成される。ここで図1で示されるように、アク
チュエータZA1、ZA2、ZA3、ZA4は定盤1と
垂直方向すなわちZ軸方向に、またアクチュエータYA
1,YA2は定盤1の短辺方向すなわちY軸方向に、さ
らにアクチュエータXAは定盤1の長辺方向すなわちX
軸方向に定盤1を付勢するよう配置されている。そし
て、これらの振動センサ及びアクチュエータはそれぞれ
軸方向に一直線上になるよう配設されている。
Reference numeral 1 denotes a surface plate on which a measuring instrument or the like to be subjected to a vibration test is mounted when used as a vibrating device, and when it is used as a vibration removing device, it is necessary to carry out experiments without vibration. For example, a semiconductor manufacturing apparatus for performing an experiment using an optical element or performing an exposure process is mounted. A vibration sensor for detecting vibration of the surface plate 1 and an actuator for applying a predetermined urging force to the surface plate 1 are provided below the surface plate 1. The vibration sensor has four sensors ZS1 for detecting vibration in the Z-axis direction,
ZS2, ZS3, ZS4 and Y-axis direction vibration detection 2
There are a total of seven sensors YS1, YS2 and a sensor XS for detecting vibrations in the X-axis direction, and the actuators are four actuators ZA1, ZA2, ZA3, ZA4 and Y for urging the platen in the Z-axis direction. It is composed of seven actuators YA1 and YA2 that urge the platen in the axial direction, and seven actuators XA that urge the platen in the X-axis direction. As shown in FIG. 1, the actuators ZA1, ZA2, ZA3, and ZA4 are perpendicular to the surface plate 1, that is, in the Z-axis direction.
1, YA2 is in the short side direction of the surface plate 1, that is, in the Y-axis direction, and the actuator XA is in the long side direction of the surface plate 1, that is, X
The platen 1 is arranged to bias the platen 1 in the axial direction. These vibration sensors and actuators are disposed so as to be aligned in the axial direction.

【0011】図2は定盤1の下部に配設された振動セン
サとアクチュエータの一実施例を示したもので、Sは定
盤1に埋設された振動センサで、Aは定盤1に埋設され
た磁性体A2とマグネットA1によって凹設された遊嵌
孔A4にコイルA3が遊嵌されることによって構成され
た電磁式アクチュエータである。なお、大重量の制御を
行うためアクチュエータは空気圧や油圧式によるもので
もよく、また大重量の制御を可能としまた広範囲の周波
数にわたって振動の制御を可能とするため空気圧アクチ
ュエータと電磁式アクチュエータとを組み合わせたもの
を用いてもよい。 図3は電磁式アクチュエータと空気
圧アクチュエータ(空気バネと空気ダンパにより構成)
を組み合わせた場合の一実施例を示したものである。8
0は円柱上の形状をした基台であり、その内部に中空部
を有し、その中空部は一方が絞られた貫通孔83が貫設
された分離壁85によって第一室81と第2室82の2
室に区分けされている。そして第一室81の円柱側面に
エア入出力部86が形成されここから空気が第一室81
に供給される。そして第一室81の上部は第一室81の
側壁に端部が固定された弾性体84でおおわれており、
これらにより第一室81は空気バネ80aを構成してい
る。弾性体84はその下部を弾性支持体88で支持され
ることにより駆動軸92の載置部が平面状形状に保たれ
る。また第2室82は分離壁85の貫通孔83を介して
圧入された空気によって所定圧力に保たれることにより
全体として空気ダンパ80bを構成している。また87
は基台80の上部に定盤1の駆動軸92を載置するため
の支持部である。
FIG. 2 shows an embodiment of a vibration sensor and an actuator disposed below the surface plate 1, wherein S is a vibration sensor embedded in the surface plate 1, and A is embedded in the surface plate 1. An electromagnetic actuator configured by loosely fitting a coil A3 into a loose fitting hole A4 formed by a magnetic body A2 and a magnet A1. The actuator may be of a pneumatic or hydraulic type to control large weights, and a pneumatic actuator and an electromagnetic actuator may be combined to enable control of large weights and to control vibration over a wide range of frequencies. May be used. Fig. 3 shows an electromagnetic actuator and a pneumatic actuator (composed of an air spring and an air damper)
Is an example in the case of combining. 8
Reference numeral 0 denotes a base having a cylindrical shape, which has a hollow portion inside, and the hollow portion is separated from the first chamber 81 and the second chamber 81 by a separation wall 85 having a through hole 83 narrowed down. Room 82-2
It is divided into rooms. An air input / output portion 86 is formed on the cylindrical side surface of the first chamber 81, from which air flows into the first chamber 81.
Supplied to The upper part of the first chamber 81 is covered with an elastic body 84 whose end is fixed to the side wall of the first chamber 81,
Thus, the first chamber 81 forms an air spring 80a. The lower portion of the elastic body 84 is supported by the elastic support 88, so that the mounting portion of the drive shaft 92 is maintained in a planar shape. Further, the second chamber 82 is maintained at a predetermined pressure by the air press-fitted through the through hole 83 of the separation wall 85, thereby constituting an air damper 80b as a whole. Also 87
Reference numeral denotes a support for mounting the drive shaft 92 of the base 1 on the base 80.

【0012】90は図1で示された定盤1で、その上部
に物体を載置するためのテーブル91、下部に空気バネ
80aと空気ダンパ80bの付勢力をテーブル91に伝
えるための駆動軸92、及び駆動軸92の端部にはコイ
ル93bを遊嵌するための遊嵌孔94を有する。この定
盤90は空気バネ80aの非駆動時には基台1の支持部
87に載置され、駆動時には空気バネ80aの付勢力に
よって弾性部84を介して支えられる。
Numeral 90 denotes a surface plate 1 shown in FIG. 1 and a table 91 for mounting an object on the upper surface thereof, and a drive shaft for transmitting the urging force of the air spring 80a and the air damper 80b to the table 91 below. The end of the drive shaft 92 and the drive shaft 92 has a loose fitting hole 94 for loosely fitting the coil 93b. The platen 90 is mounted on the support portion 87 of the base 1 when the air spring 80a is not driven, and is supported via the elastic portion 84 by the urging force of the air spring 80a when driven.

【0013】93はコイルアクチュエータで、基台80
に立設され、定盤1の遊嵌孔94に遊嵌されたコイル9
3bと定盤1の遊嵌孔94の側壁に埋設されたマグネッ
ト93a及び磁性体93cから構成される。このコイル
アクチュエータ93はコイル93bに供給される所定電
流によって発生する電磁力によって定盤1の駆動軸92
を付勢する。以上空気バネ80a、空気ダンパ80bお
よびコイルアクチュエータ93は図1で示されたアクチ
ュエータに該当するものである。
Reference numeral 93 denotes a coil actuator,
And the coil 9 loosely fitted in the loose fitting hole 94 of the surface plate 1.
3b and a magnet 93a and a magnetic body 93c embedded in the side wall of the loose fitting hole 94 of the surface plate 1. The coil actuator 93 is driven by an electromagnetic force generated by a predetermined current supplied to the coil 93b.
Energize. The air spring 80a, the air damper 80b, and the coil actuator 93 correspond to the actuator shown in FIG.

【0014】図1において、2は振動制御手段で定盤1
の下部に配設された複数の振動センサの信号を受けて、
6自由度の振動を演算しその演算結果に基づいて定盤1
の6自由度の振動を制御する。例えば、加振装置として
使用する場合はぞれぞれの振動センサにより検出された
6自由度の振動が予め設定された所望の振動となるよう
アクチュエータを駆動制御し、また振動除去装置として
使用する場合はぞれぞれの振動センサにより検出された
6自由度の振動とは逆の方向にアクチュエータを駆動制
御する。
In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a vibration control means.
Receiving signals from a plurality of vibration sensors arranged below the
Calculates vibration with 6 degrees of freedom, and based on the calculation result, platen 1
Of 6 degrees of freedom are controlled. For example, when used as a vibrating device, the actuator is driven and controlled so that the vibrations of six degrees of freedom detected by the respective vibration sensors become predetermined desired vibrations, and used as a vibration removing device. In such a case, the actuator is driven and controlled in a direction opposite to the vibration with six degrees of freedom detected by the respective vibration sensors.

【0015】ここで、振動制御手段2の動作を図4のフ
ローチャートを用いて説明する。まず、S1で振動セン
サZS1,ZS2,ZS3,ZS4の信号、zS1、z
S2、zS3、zS4を取り込んだ後、S2へ進んでZ
軸方向の振動制御を行う。Z軸方向の振動は振動センサ
ZS1,ZS2,ZS3,ZS4の和信号として検出
し、具体的には以下に示す駆動信号Zsをそれぞれのア
クチュエータに供給する。 Zs=Dz(t)−K
(zS1+zS2+zS3+zS4) Kは比例定数であって、Dz(t)はZ軸方向の目標と
する振動を与える関数でtは時間を示す。なお、本発明
を振動除去装置として使用する場合は、Dz(t)=0
となり振動方向と逆方向にアクチュエータが付勢される
こととなる。
Here, the operation of the vibration control means 2 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in S1, the signals of the vibration sensors ZS1, ZS2, ZS3, ZS4, zS1, z
After taking in S2, zS3, and zS4, the process proceeds to S2 and Z
Performs axial vibration control. The vibration in the Z-axis direction is detected as a sum signal of the vibration sensors ZS1, ZS2, ZS3, ZS4, and specifically, the following drive signal Zs is supplied to each actuator. Zs = Dz (t) -K
(ZS1 + zS2 + zS3 + zS4) K is a proportionality constant, Dz (t) is a function for giving a target vibration in the Z-axis direction, and t represents time. When the present invention is used as a vibration removing device, Dz (t) = 0
Thus, the actuator is urged in the direction opposite to the vibration direction.

【0016】S3では定盤1のXθ方向の振動制御を行
う。Xθ方向の振動は、Z1とZ4の和信号からZ2と
Z3の和信号を引いた信号、(zS1+zS4)−(z
S2+zS3)で検出できる。すなわち、図5は、定盤
1をX軸方向から観察した略図であり、zS1+zS4
は右端点Rの振動成分dRの略2倍をまた、zS2+z
S3は左端点Lの振動成分dLを略2倍したものを表す
ため、(zS1+zS4)−(zS2+zS3)の値は
Xθ方向の振動成分に略比例した値を表すこととなる。
したがって、Xθ方向の振動制御はアクチュエータZA
1、ZA2、ZA3、ZA4を用いて以下に示す駆動信
号Xθs1をZA1、ZA4にまたXθs2をZA2、
ZA3に供給する。 Xθs1=Dxθ(t)−K1{(zS1+zS4)−
(zS2+zS3)} Xθs2=−Dxθ(t)+K1{(zS1+zS4)
−(zS2+zS3) } K1は比例定数であって、Dxθ(t)はXθ方向
の目標とする振動を与える関数である。なお、本発明を
振動除去装置として使用する場合は、Dxθ(t)=0
となりXθの振動方向と逆方向にアクチュエータが付勢
されることとなる。 S4では定盤1のYθ方向の振動
制御を行う。S3と同様の原理でYθ方向の振動は、z
S1とzS2の和信号からzS3とzS4の和信号を引
いた信号、(zS1+zS2)−(zS3+zS4)で
検出できる。したがって、Yθ方向の振動制御はアクチ
ュエータZA1、ZA2、ZA3、ZA4を用いて以下
に示す駆動信号Yθs1をZA1、ZA2にまたYθs
2をZA3、ZA4に供給する。 Yθs1=Dyθ(t)−K2{(zS1+zS2)−
(zS3+zS4)} Yθs2=−Dyθ(t)+K2{(zS1+zS2)
−(zS3+zS4) } K2は比例定数であって、Dyθ(t)はYθ方向
の目標とする振動を与える関数である。なお、本発明を
振動除去装置として使用する場合は、Dyθ(t)=0
となりYθの振動方向と逆方向にアクチュエータが付勢
されることとなる。 次にS5で振動センサYS1,Y
S2の信号を取り込んだ後、S6へ進んでY軸方向の振
動制御を行う。Y軸方向の振動は振動センサYS1,Y
S2の和信号ys1+ys2として検出し、具体的には
以下に示す駆動信号Ysをそれぞれのアクチュエータに
供給する。 Ys=Dy(t)−K3(yS1+yS2) K3は比例定数であって、Dy(t)はY軸方向の目標
とする振動を与える関数でtは時間を示す。なお、本発
明を振動除去装置として使用する場合は、Dy(t)=
0となり振動方向と逆方向にアクチュエータが付勢され
ることとなる。 S7では定盤のZθ方向の振動制御を
行う。Zθ方向の振動は、YS2とYS1の差信号すな
わち、yS2−yS1で検出できる。すなわち、図6
は、定盤1をZ軸方向から観察した略図であり、yS2
は右端点Rの振動成分dRをまた、YS1は左端点Lの
振動成分dLを表すため、yS2−yS1の値はZθ方
向の振動成分に略比例した値を表すこととなる。したが
って、Zθ方向の振動制御はアクチュエータYA1、Y
A2を用いて以下に示す駆動信号Zθs1、Zθs2を
YA1、YA2に供給する。 Zθs1=Dzθ(t)−K4(yS2−yS1) Zθs2=−Dzθ(t)+K4(yS2−yS1) K4は比例定数であって、Dzθ(t)はZθ方向の目
標とする振動を与える関数である。なお、本発明を振動
除去装置として使用する場合は、Dzθ(t)=0とな
りZθの振動方向と逆方向にアクチュエータが付勢され
ることとなる。次にS8で振動センサXSの信号を取り
込んだ後、S9へ進んでX軸方向の振動制御を行う。X
軸方向の振動はそのXSの信号を制御する方向にアクチ
ュエータXAを駆動する。具体的には以下に示す駆動信
号Xsをそれぞれのアクチュエータに供給する。 Xs=Dx(t)−K5・xS K5は比例定数であって、Dx(t)はX軸方向の目標
とする振動を与える関数でtは時間を示す。なお、本発
明を振動除去装置として使用する場合は、Dx(t)=
0となり振動方向と逆方向にアクチュエータが付勢され
ることとなる。 以上の実施例においては、それぞれ6
自由度の振動制御を別個に行ったが、Z軸方向の振動を
検出する振動センサZS1、ZS2、ZS3、ZS4を
用いるZ軸方向、Xθ方向、Yθ方向の制御を同時に行
うことも可能である。この場合、図4に示すフローチャ
ートのS2、S3、S4の制御に変えて、アクチュエー
タZA1、ZA2、ZA3、ZA4に対して以下の駆動
信号を出力する。 zs1=Zs+Xθs1+Yθs1 zs2=Zs+Xθs2+Yθs1 zs3=Zs+Xθs2+Yθs2 zs4=Zs+Xθs1+Yθs2 同様にY軸方向を検出するセンサYS1、YS2を用い
るY軸方向、Zθ方向、の制御を同時に制御することも
可能である。この場合、図4に示すフローチャートのS
6、S7の制御に変えて、アクチュエータYA1、YA
2に対して以下の駆動信号を出力する。 ys1=Ys+Zθs1 ys2=Ys+Zθs2 以上の実施例で示したように本発明によればX軸方向に
1個、Y軸方向に2個、Z軸方向に4個の計7個のアク
チュエータと振動センサによって、X、Y、Z軸方向の
振動および回転軸Xθ、Yθ、Zθ方向の加振制御まあ
は振動除去制御を正確になしえ、また重力方向であるZ
軸方向のアクチュエータの数が多いので、大荷重に対し
ても駆動力に余裕があるため安定した制御が可能にな
る。
In step S3, vibration control of the surface plate 1 in the Xθ direction is performed. The vibration in the Xθ direction is obtained by subtracting the sum signal of Z2 and Z3 from the sum signal of Z1 and Z4, (zS1 + zS4) − (z
S2 + zS3). That is, FIG. 5 is a schematic view of the surface plate 1 observed from the X-axis direction, and zS1 + zS4
Is approximately twice the vibration component dR of the right end point R, and zS2 + z
Since S3 represents a value obtained by substantially doubling the vibration component dL of the left end point L, the value of (zS1 + zS4)-(zS2 + zS3) represents a value substantially proportional to the vibration component in the Xθ direction.
Therefore, the vibration control in the Xθ direction is performed by the actuator ZA.
1, ZA2, ZA3, and ZA4, the following drive signals Xθs1 are used as ZA1 and ZA4, and Xθs2 is used as ZA2,
Supply to ZA3. Xθs1 = Dxθ (t) −K1 {(zS1 + zS4) −
(ZS2 + zS3)} Xθs2 = −Dxθ (t) + K1 {(zS1 + zS4)
− (ZS2 + zS3)} K1 is a proportionality constant, and Dxθ (t) is a function that gives a target vibration in the Xθ direction. When the present invention is used as a vibration removing device, Dxθ (t) = 0
Thus, the actuator is urged in the direction opposite to the vibration direction of Xθ. In S4, vibration control of the surface plate 1 in the Yθ direction is performed. According to the same principle as that of S3, the vibration in the Yθ direction is represented by z
A signal obtained by subtracting the sum signal of zS3 and zS4 from the sum signal of S1 and zS2 can be detected as (zS1 + zS2)-(zS3 + zS4). Therefore, in the vibration control in the Yθ direction, the following drive signal Yθs1 is transmitted to ZA1 and ZA2 using the actuators ZA1, ZA2, ZA3 and ZA4.
2 is supplied to ZA3 and ZA4. Yθs1 = Dyθ (t) −K2 {(zS1 + zS2) −
(ZS3 + zS4)} Yθs2 = −Dyθ (t) + K2 {(zS1 + zS2)
− (ZS3 + zS4)} K2 is a proportionality constant, and Dyθ (t) is a function that gives a target vibration in the Yθ direction. When the present invention is used as a vibration removing device, Dyθ (t) = 0
Thus, the actuator is urged in the direction opposite to the vibration direction of Yθ. Next, in S5, the vibration sensors YS1, Y
After capturing the signal of S2, the process proceeds to S6, where the vibration control in the Y-axis direction is performed. The vibrations in the Y-axis direction are the vibration sensors YS1, Y
S2 is detected as a sum signal ys1 + ys2, and specifically, the following drive signal Ys is supplied to each actuator. Ys = Dy (t) -K3 (yS1 + yS2) K3 is a proportionality constant, Dy (t) is a function for giving a target vibration in the Y-axis direction, and t represents time. When the present invention is used as a vibration removing device, Dy (t) =
It becomes 0, and the actuator is urged in the direction opposite to the vibration direction. In S7, vibration control of the surface plate in the Zθ direction is performed. The vibration in the Zθ direction can be detected by a difference signal between YS2 and YS1, that is, yS2-yS1. That is, FIG.
Is a schematic diagram of the surface plate 1 observed from the Z-axis direction, and yS2
Represents the vibration component dR of the right end point R, and YS1 represents the vibration component dL of the left end point L. Therefore, the value of yS2−yS1 represents a value substantially proportional to the vibration component in the Zθ direction. Therefore, the vibration control in the Zθ direction is performed by the actuators YA1, Y
The following drive signals Zθs1 and Zθs2 are supplied to YA1 and YA2 using A2. Zθs1 = Dzθ (t) −K4 (yS2−yS1) Zθs2 = −Dzθ (t) + K4 (yS2−yS1) K4 is a proportional constant, and Dzθ (t) is a function that gives a target vibration in the Zθ direction. is there. When the present invention is used as a vibration removing device, Dzθ (t) = 0, and the actuator is urged in a direction opposite to the vibration direction of Zθ. Next, after the signal of the vibration sensor XS is fetched in S8, the process proceeds to S9 to perform the vibration control in the X-axis direction. X
The axial vibration drives the actuator XA in a direction to control the XS signal. Specifically, the following drive signal Xs is supplied to each actuator. Xs = Dx (t) -K5 * xSK5 is a proportionality constant, where Dx (t) is a function that gives a target vibration in the X-axis direction, and t indicates time. When the present invention is used as a vibration removing device, Dx (t) =
It becomes 0, and the actuator is urged in the direction opposite to the vibration direction. In the above embodiments, 6
Although the vibration control of the degree of freedom is performed separately, the control in the Z-axis direction, the Xθ direction, and the Yθ direction using the vibration sensors ZS1, ZS2, ZS3, and ZS4 for detecting the vibration in the Z-axis direction can be performed simultaneously. . In this case, the following drive signals are output to the actuators ZA1, ZA2, ZA3, ZA4 instead of the control of S2, S3, S4 in the flowchart shown in FIG. zs1 = Zs + Xθs1 + Yθs1 zs2 = Zs + Xθs2 + Yθs1 zs3 = Zs + Xθs2 + Yθs2 zs4 = Zs + Xθs1 + Yθs2 Similarly, the Y-axis direction using the sensors YS1 and YS2 that detect the Y-axis direction can be controlled at the same time. In this case, S in the flowchart shown in FIG.
6. Instead of the control of S7, the actuators YA1, YA
The following drive signals are output to the second. ys1 = Ys + Zθs1 ys2 = Ys + Zθs2 As shown in the above embodiments, according to the present invention, one actuator in the X-axis direction, two in the Y-axis direction, and four in the Z-axis direction, a total of seven actuators and vibration sensors. , X, Y, and Z-axis directions, and vibration control in the rotation axes Xθ, Yθ, and Zθ directions or vibration removal control can be accurately performed.
Since the number of actuators in the axial direction is large, there is a margin in driving force even for a large load, so that stable control can be performed.

【0017】制御方法に関して上記実施例では比例制御
を行ったが、本発明の場合これらに限定されるものでは
なく、例えば最適レギュレータを用いてもよいし、PI
D制御方式をとってもよく、振動を十分制御できる制御
方法であればよい。
In the above embodiment, the proportional control is performed with respect to the control method. However, the present invention is not limited to this. For example, an optimal regulator may be used,
A D control method may be used, and any control method that can sufficiently control vibration may be used.

【0018】本発明の実施例で示した振動センサについ
ては、例えば加速度センサでも、速度センサでもよく、
信号を微分あるいは積分して用いてもよい。
The vibration sensor shown in the embodiment of the present invention may be, for example, an acceleration sensor or a speed sensor.
The signal may be differentiated or integrated for use.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば水平X軸方向に1個、Y
軸方向に2個、垂直Z軸方向に4個の計7個のアクチュ
エータと振動センサによって、X、Y、Z軸方向の振動
および回転軸Xθ、Yθ、Zθ方向の加振制御まあは振
動除去制御を正確になしえ、また重力方向であるZ軸方
向のアクチュエータの数が多いので、大荷重に対しても
駆動力に余裕があるため安定した制御が可能になる。
According to the present invention, one Y-axis in the horizontal X-axis direction
Two actuators in the axial direction and four in the vertical Z-axis direction, a total of seven actuators and vibration sensors, provide vibration control in the X, Y, and Z-axis directions and vibration control in the rotation axes Xθ, Yθ, and Zθ directions, or vibration elimination. Since the control can be performed accurately and the number of actuators in the Z-axis direction, which is the direction of gravity, is large, there is a margin in the driving force even for a large load, so that stable control can be performed.

【0020】また、定盤の振動は、X、Y、Z軸方向お
よびXθ、Yθ、Zθ方向の6自由度であり、振動セン
サは6個が最小の個数であるが、その個数に究めて近い
7個のセンサで6自由度の振動制御をなし得るため、構
造が簡単でかつ低価格な加振装置または振動除去装置の
提供が可能となる。
The vibration of the surface plate has six degrees of freedom in the X, Y, and Z axis directions and in the Xθ, Yθ, and Zθ directions, and the minimum number of vibration sensors is six. Since vibration control with six degrees of freedom can be performed by seven sensors close to each other, it is possible to provide a low-cost vibrating device or vibration removing device with a simple structure.

【0021】さらに、上述したようにアクチュエータの
数が少ないためスペース的に余裕ができ、アクチュエー
タと振動センサを一直線上に配置することが容易とな
る。これにより振動の検出方向とアクチュエータの駆動
方向とが一致し正確かつ迅速な振動制御を行うことが可
能となる。
Further, as described above, since the number of actuators is small, a space is allowed, and it is easy to arrange the actuator and the vibration sensor on a straight line. As a result, the direction in which the vibration is detected coincides with the driving direction of the actuator, and accurate and rapid vibration control can be performed.

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

【図1】本発明の一実施例のアクチュエータおよびセン
サを7個配置した例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example in which seven actuators and sensors according to one embodiment of the present invention are arranged.

【図2】定盤の下部に配設された振動センサとアクチュ
エータの一実施例を示した図である。
FIG. 2 is a view showing one embodiment of a vibration sensor and an actuator disposed below a surface plate.

【図3】電磁式アクチュエータと空気圧アクチュエータ
(空気バネと空気ダンパにより構成)を組み合わせた場
合の一実施例を示したものである。
FIG. 3 shows an embodiment in which an electromagnetic actuator and a pneumatic actuator (composed of an air spring and an air damper) are combined.

【図4】本発明の振動制御手段の動作を示したフローチ
ャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vibration control means of the present invention.

【図5】X軸方向から定盤を観察しXθ方向の振動成分
を示したものである。
FIG. 5 shows a vibration component in the Xθ direction by observing the surface plate from the X-axis direction.

【図6】Z軸方向から定盤を観察しYθ方向の振動成分
を示したものである。
FIG. 6 shows a vibration component in the Yθ direction by observing the surface plate from the Z-axis direction.

【図7】アクチュエータを12個使用した従来の加振装
置または振動除去装置を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a conventional vibration device or vibration removing device using twelve actuators.

【図8】アクチュエータを9個使用した従来の加振装置
または振動除去装置を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a conventional vibrating device or vibration removing device using nine actuators.

【図9】振動センサを9個使用した従来の加振装置また
は振動除去装置を例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional vibration device or vibration removing device using nine vibration sensors.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・定盤 2・・・・・振動制御手段 XS、YS1、YS2、ZS1、ZS2、ZS3、ZS
4・・振動センサ XA、YA1、YA2、ZA1、ZA2、ZA3、ZA
4・・アクチュエータ
1 ····· Stable 2 ····· Vibration control means XS, YS1, YS2, ZS1, ZS2, ZS3, ZS
4. Vibration sensor XA, YA1, YA2, ZA1, ZA2, ZA3, ZA
4. Actuator

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G12B 9/08 G01M 7/00 B C (72)発明者 小林 清人 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式 会社 島津製作所 三条工場内 (56)参考文献 特開 平4−317745(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 7/02 B06B 1/02 F16F 15/02 G01H 17/00 G05D 19/02 G12B 9/08 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI G12B 9/08 G01M 7/00 BC (72) Inventor Kiyoto Kobayashi 1 Nishinokyokuwabaracho, Nakagyo-ku, Kyoto Shimazu Works Sanjo Plant (56 References JP-A-4-317745 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 7/02 B06B 1/02 F16F 15/02 G01H 17/00 G05D 19/02 G12B 9/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 振動センサにより定盤の振動を検出し、
その信号を用いてアクチュエータを駆動することによっ
て定盤の水平直交X、Y軸方向と、垂直Z軸方向及びそ
れぞれの回転軸Xθ、Yθ、Zθ方向の6自由度の振動
を能動的に付加または除去する加振装置または振動除去
装置において、 X軸方向に1個、Y軸方向に2個、Z軸方向に4個それ
ぞれ配設したアクチュエータ及び振動センサと、 前記Xθ方向の振動と前記Yθ方向の振動を前記Z軸方
向に配設した4個のアクチュエータと振動センサを用い
て、また前記Zθ方向の振動を前記Y軸方向に配設した
2個のアクチュエータと振動センサを用いて付加または
除去する振動制御手段と、 を備えたことを特徴とする加振装置または振動除去装
置。
1. A vibration sensor detects vibration of a surface plate,
By driving the actuator using the signals, vibrations of 6 degrees of freedom in the horizontal orthogonal X and Y axis directions of the surface plate, the vertical Z axis direction and the respective rotation axes Xθ, Yθ and Zθ directions are actively added or In a vibration removing device or a vibration removing device, one actuator is provided in the X-axis direction, two is provided in the Y-axis direction, and four are provided in the Z-axis direction, and the vibration in the Xθ direction and the Yθ direction Vibration is added or removed using four actuators and vibration sensors arranged in the Z-axis direction, and the vibration in the Zθ direction is added or removed using two actuators and vibration sensors arranged in the Y-axis direction. A vibration control means, and a vibration removing device or a vibration removing device.
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