JP5442472B2 - 加振機能を有するアクティブ除振装置 - Google Patents
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Description
図1、2には、本発明に係るアクティブ除振装置を具現化した除振台Aの全体的な構成を示す。この除振台Aは、例えば半導体関連の製造装置や電子顕微鏡等のように振動の影響を受けやすい精密機器Dを定盤1の上に搭載して、それらを床振動からできるだけ絶縁した状態とするために、複数のアイソレータ2,2,…によって弾性的に支持したものである。つまり、この除振台Aにおいては定盤1及び機器Dが被支持体であり、以下では単に被支持体ともいう。
図3は、前記のような除振フィードバック制御を行うための構成を示すブロック図であり、その上段にはx軸方向について、また下段にはy軸周りのθ方向について、それぞれのフィードバックループを示す。後述するが除振台Aの構成上、x軸方向の運動とθ方向の運動とは直接に連成するので、以下では説明の便宜のためにこれら2つの自由度方向について説明するが、これ以外の4つの自由度方向、即ちy軸及びz軸方向、並びにφ及びψ方向についても同様である。
上述した除振フィードバック制御等によって、この実施形態に係る除振台Aでは、定盤1の上に載置される機器Dに適切な制御力を付加して外乱振動を減殺することができる。加えて、そうして制御力を付加するためのアクチュエータ、即ち空気ばね20a,20bを利用して、機器Dに試験振動を付加する機能も有している。すなわち、図3のブロック図の上段右側に示すように例えばx軸方向に試験振動を付加するために、コントローラ3は、その試験振動に対応する加振信号をx軸方向の除振制御のフィードバックループに挿入する、加振制御部3cを備えている。
ところで、この実施形態では前記の図1に示すように、定盤1を下方から支持するアイソレータ2,2,…の空気ばね20a,20b,…を、被支持体(定盤1及び機器D)に力を加えるためのアクチュエータ群として利用している。そのため、前記のように試験振動を付加すべく例えば空気ばね20bによってx軸方向の力を発生させると、図5(a)に模式的に示すように、その力Fxの作用線fが被支持体の重心Gよりも低い位置を通ることから、y軸周りのモーメント力Mθが発生する。
尚、本発明の構成は前記の実施形態に限定されず、その他の種々の構成をも包含する。例えば前記実施形態では、被支持体である定盤1や機器Dを支持するためにアイソレータ2に上下方向の空気ばね20aを備えているが、これに代えて、例えば窒素ガス等を充填した気体ばねを備えてもよい。
D 機器(被支持体)
1 定盤(被支持体)
2 アイソレータ
20a,20b 空気ばね(気体ばね)
22a,22b サーボ弁(制御弁)
23a,23b 加速度センサ
3 コントローラ
3a 除振制御部(除振制御手段)
3c 加振制御部(加振制御手段)
3d 連成抑制制御部(連成抑制制御手段)
Claims (5)
- 被支持体を基礎に対して弾性的に支持するとともに、該被支持体の振動状態を検出するセンサからの信号を入力し、その振動を減殺する制御力を発生するようにアクチュエータ群をフィードバック制御する、除振制御手段を備えたアクティブ除振装置であって、
前記アクチュエータ群は、前記被支持体に対して6自由度の各自由度方向に制御力を付加可能に設けられ、
前記除振制御手段は、前記被支持体の各自由度方向についてそれぞれ、加速度、速度及び変位のうちの少なくとも速度に比例する制御力を発生するように、前記アクチュエータ群を制御するものであり、
前記被支持体の各自由度方向のうちの所定方向に試験振動を付加すべく、該試験振動に対応する加振信号を、前記除振制御手段による当該自由度方向の制御のフィードバックループに挿入する加振制御手段と、
前記試験振動に連成して別の自由度方向に現れる連成振動を減殺すべく、前記加振信号から生成した連成抑制信号を、前記除振制御手段による当該別の自由度方向の制御の操作量に加える連成抑制制御手段と、
を備えることを特徴とする、加振機能を有するアクティブ除振装置。 - 前記連成抑制制御手段は、6自由度方向のうちの並進3方向のいずれか1つに付加される試験振動に直接的に連成して、回転3方向の1つ以上に現れる連成振動を減殺すべく、この回転方向の制御の操作量に連成抑制信号を加えるものである、請求項1に記載のアクティブ除振装置。
- 前記アクチュエータが、気体ばねと、これに気体を給排するための制御弁とを備え、
前記センサが被支持体の加速度を検出するものであり、
前記除振制御手段は、前記センサからの信号を入力する比例演算部、積分演算部及び微分演算部のうち、少なくとも比例演算部を備えていて、少なくともこの比例演算部により前記制御弁へ入力する操作量を演算するものである、請求項2に記載のアクティブ除振装置。 - 前記連成抑制制御手段は、前記加振信号と前記被支持体の連成する方向の振動伝達特性とに基づいて、前記連成振動を相殺するようにアクチュエータを駆動する信号を生成し、この信号を前記除振制御手段による制御の操作量として前記アクチュエータへ入力する、請求項1〜3のいずれか1つに記載のアクティブ除振装置。
- 前記連成抑制制御手段は、試験振動の付加によって前記被支持体に連成振動が生じるまでの伝達関数に対して、アクチュエータの作動によって被支持体に前記連成振動が生じるまでの伝達関数の逆関数を乗じ、こうして求めた関数式によって、前記加振信号から前記アクチュエータへの駆動信号を生成する、請求項4に記載のアクティブ除振装置。
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