JPH01250640A - 除振台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、定盤への床面からの振動の伝播を高度に抑制
した除振台に関する。

（発明の技術的背景とその課題） 光学装置や集積回路製造装置等を載置する作業台は高度
の除振性能が要求される。

従来、この目的のために定盤を空気ばね装置によって支
持し、その空気ばね装置に種々の除振性能を付与した除
振台が使用されている。

例えば、この除振台の定盤上で荷重が移動したような場
合、それを支える何台かの空気ばね装置にそれぞれ加わ
る荷重が変動する。これによって、定盤が傾くのを防止
するために、その定盤の床面に対する相対変位を検出し
、各空気ばね装置の支持高さを制御する機構が設けられ
ている。

第６図に、そのような機構の概略図を示す。

図において、定盤１は空気ばね装置４に支持されている
。尚、この空気ばね装置４は定盤１の下面に、例えば３
台あるいは４台配置されているが、図にはその１台だけ
を示した。そして、この空気ばね装置４の近傍であって
定盤１の下側に、調整機構２０が固定されている。この
調整機構２０からは横方向にレバー２１が伸び、接触子
２２が定盤１の下面に接触するよう構成されている。

この調整機構２０は、図示しないスプリング等によりレ
バー２１を介して接触子２２を定盤１の下面に押し付け
るようにしている。従って、定盤１が上下動した場合、
接触子２２もこれに追従して上下動し、レバー２１によ
ってその動きが増幅されて調整機構２０に検出される。

調整機構２０は、これによって定盤１の相対変位を検出
し、定盤１が基準位置より下がっていれば、空気ばね装
置４に圧搾空気を供給し定盤１を上昇させ、その逆に定
盤１が基準位置より高い場合には、空気ばね装置４から
圧搾空気を排出させ、いずれの場合にも定盤１を基準位
置に復帰させるよう動作する。

この圧搾空気の供給や排出は、通常、調整機構２０の内
部に設けられた空気弁をレバー２１で開閉するようにし
て行なわれる。

ところが、床面の微弱振動を遮断し、定盤１の支持を高
精度に行なう精密除振台においては、この調整機構２０
の接触子２２を通じて定盤１に伝達される高周波振動も
無視することができない。

更に、調整機構２０中に組み込まれたばね等の力が、定
盤１を支える空気ばね装置４のばね系に影響を及ぼし、
その除振性能を悪化させるという問題点もある。

又、調整機構２０の内部には、空気弁を開閉するための
エアーシール部を設けているが、この構造によっては大
きさヒステリシスが生じ、接触子２２の上下動に対し、
忠実に直線的にその相対位置の補正を行なうことが難し
くなる。従って、この調整機構２０の感度が悪くなると
いう問題があった。

（発明の目的） 本発明は以上の点に着目してなされたもので、定盤に対
し不要な振動の伝達を防止し、変位補正を高感度で高精
度に行なうことができる除振台を提供することを目的と
するものである。

（発明の概要） 本発明の除振台は、定盤と、この定盤の変位に対応して
変位し、その床面に対する相対変位を光学的に検出する
光学的変位検出器と、この光学的変位検出器の検出出力
を受け入れて、前記定盤の変位補正値を演算する演算制
御部と、この演算制御部の制御によって圧搾空気を供給
されあるいは排出し、前記定盤の支持高さを調整される
空気ばね装置とを備えたことを特徴とするものである。

（発明の実施例） 以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の除振台の実施例を示すブロック図で
ある。

図のように、この装置の定盤１には光学的変位検出器２
が取り付けられている。この光学的検出器２は、定盤１
の変位に対応して変位し、その床面に対する相対変位を
光学的に検出することができるものである。この光学的
変位検出器２の検出出力１１は、演算制御部３に入力す
るよう結線されている。演算制御部は、マイクロプロセ
ッサ等から構成されており、光学的変位検出器２の検出
出力１１を受け入れて定盤１の変位補正値を演算するよ
う動作する。

定盤１は、予め一定の基準位置が定められており、その
基準位置より高い側に変位したか低い側に変位したか、
光学的変位検出器２の検出出力１１によって判別される
。演算制御部３では、その相対変位を補正するように変
位補正値が求められ、その変位補正信号１２が空気ばね
装置４に対して出力される。

空気ばね装置４は、図示しないコンプレッサから圧搾空
気５の供給を受け、定盤１を所定の高さに支持し、その
圧搾空気が供給されれば支持高さを高くし、圧搾空気が
排出されれば支持高さを低くするよう構成されたもので
ある。この空気ばね装置は、従来一般的に精密除振台等
に使用されているものを使用し、更に詳細なその内部構
造の説明は省略する。

第２図に、上記光学的変位検出器２の具体的な実施例側
面図を示す。

図のように、光学的変位検出器２は、例えば定盤ｌの下
面に一端を固定されたフォトインタラプタ２ａと発光素
子２ｂと受光素子２Ｃとから構成されている。

この第２図を、矢印六方向から見たところを第３図に示
す。

第３図のように、フォトインタラプタ２ａは、定盤１の
変位方向に直交する方向に平行な多数のスリット２ｄを
有している。一方、発光素子２ｂと受光素子２Ｃとは、
いずれも図示しないフレーム等によって床面上に固定さ
れており、発光素子２ｂから出力される光は、フォトイ
ンタラプタ２ａのスリット２ｄを通過して受光素子２Ｃ
に達する。受光素子２Ｃは、その光を光電変換して検出
出力１１として出力する。

第４図に、第２図及び第３図に示したような光学的変位
検出器２によって定盤ｌの相対変位を検出し、これから
変位補正値を演算する演算制御部３の動作説明図を示す
。

先ず、第２図あるいは第３図に示したような状態で、定
盤１の基準位置を予め設定しておく。そして、定盤１が
基準位置より上昇した場合にも下降した場合にも、それ
ぞれフォトインタラプタ２ａによって受光素子２Ｃに入
射する光が間欠的に遮断される。この場合、１つのスリ
ット２ｄが発光素子２ｂと受光素子２Ｃの間を通過する
毎に１回光がオン／オフすることになる。例えば、定盤
１が次第に上昇していくとき、このオン／オフ回数をカ
ウントすることによって相対変位を数値として認識する
ことができる。

第４図に示したスリットカウンタは、演算制御部３の内
部に設けられたレジスタ等に格納される数値を示してお
り、基準位置から定盤１が上昇した場合、＋１．＋２．
＋３．＋４というように変化し、下降した場合には、−
１，−２，−３゜−４というように変化する。このスリ
ットカウンタのカウント値をそのまま変位補正値として
、例えば空気ばね装置４における圧搾空気の供給弁や排
出弁の開放時間を設定する。又、あるいは１パルスで単
位時間開放される弁を、このスリットカウンタのカウン
ト値に相当する回数開閉させるようにしてもよい。そし
て、この１回の弁の開放によって、定盤１がスリットピ
ッチ１個分だけその相対変位の補正がなされるように設
定しておけば、常に定盤１を一定の基準位置に保持する
ことができる。

以上のように構成すると、光学的変位検出器２は、非接
触状態で定盤ｌの相対変位を検出するため、定盤１に対
し無用な振動を伝達することがない。又、相対変位の検
出感度は、スリット２ｄの幅と発光素子２ｂの発する光
のビーム径を選択することによって、任意に設定するこ
とができる。

しかも、この場合にヒステリシス等が生じる恐れはない
。

本発明は以上の実施例に限定されない。

上記のような光学的変位検出器を用いた場合、その相対
変位を正確に検出し演算制御部３が変位補正値を演算す
るという構成をとるため、定盤１の位置補正をする場合
にその補正速度を自由にコントロールすることができる
。即ち、例えば、基準変位から定盤１の高さが大幅にず
れたような場合、定盤１を当初高速で基準位置に復帰さ
せるようにし、相対変位がある程度小さくなった場合に
は、ゆっくりと基準位置に復帰させるようにし、更に相
対変位が一定以下になった場合には、よりその復帰速度
を遅くしてやる。このようにすれば、変位補正を行なう
ことによって基準位置の前後で定盤ｌが振動するのを防
止することができる。

このためには、第５図に示したように、圧搾空気の単位
時間当たりの空気流量をその相対変位に対応して変化さ
せてやる。即ち、相対変位の小さい第１区分においては
単位時間当たりの空気流量を直線的に変化させ、第２区
分においては単位時間当たりの空気流量を一定にし、第
３区分においては単位時間当たりの空気流量を相対変位
が大きくなる程増加するように２次関数的に調整してや
る。この制御は、具体的には、１パルスによって単位時
間だけ開放される空気弁に対し、一定時間内に供給する
パルスの周期を種々変化させてやることによって実施で
きる。これによって、基準位置における、いわゆるオー
バーシュートをできるだけ小さくし、基準位置への復帰
時間（整定時間とも呼ぶ）を短くすることができる。

尚、光学的変位検出器２は、必ずしも第２図に示したよ
うなスリット式のものでなくても差し支えない。例えば
、反射式のもの、所定ピッチで配列されたマークを読み
取る読み取り式のもの等、種々のものを使用することが
できる。又、定盤１が一定の振動を生じたような場合、
空気弁の開閉タイミングを適当に選択し、その振動を打
ち消すように圧搾空気を供給しあるいは排出することも
できる。これは、定盤１の振動を光学的変位検出器２が
検出し、演算制御部３が高速でその変位補正値の演算を
行なうようにすることによって比較的容易に実施できる
。尚、測定の場合、故意に検出感度を鈍くする要求もあ
り得る。その場合、演算制御部３自身がその制御カウン
ト値を適当に分周する他、発光素子２ｂの出力する光の
ビーム径に対しスリット２ｄの幅を大きくすればよい。

又、第５図に示したような制御を行なう場合、第３図に
示したフォトインタラプタ２ａに設けるスリット２ｄの
間隔を、第５図に示した各区分の制御方法に応じて、適
当な間隔に設定してもよい。

（発明の効果） 以上説明した本発明の除振台は、定盤に直接接触するこ
となくその相対変位を検出するため、空気ばね装置の振
動伝達率に悪影響を及ぼすことがない。又、定盤に対し
、従来のように一定のばね力で圧接される接触子等が設
けられていないため、除振台の垂直方向の固有振動数を
より低くすることができる。又、光学的変位検出器の検
出出力を演算制御部によって演算して変位補正値を得る
ようにしたので、システムに適合するようにその変位補
正速度等を変えその最適化を図ることができる。更に、
機械的な調整機構と異なり非線型特性やヒステリシスが
ないため、高精度の相対変位補正が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の除振台の実施例を示すブロック図、第
２図はその光学的変位検出器の側面図、第３図はその正
面図、第４図は本発明の除振台の演算制御部の動作を説
明する説明図、第５図はその動作の変形例を説明する説
明図、第６図は従来の除振台の高さ調整機構の概略構成
図である。 １−−−一−−−−−一定盤、 ２−一−−−−−−−−光学的変位検出器、２　ａ　−
−−−−−−−−フォトインタラプタ、２　ｂ−−−−
−−−−一発光素子、 ２　ｃ　−−−−−−−−一受光素子、２ｄ−−−−−
−−−−スリット、 ３−−−−−−−−−一演算制御部、 ４−一−−−−−−−−空気ばね装置、５−一−−−−
−−−−圧搾空気、 １１−−−一−−−−−検出出力、 １２−−一−−−−−−変位補正信号。 第２図　　　　　　　　　第３図 第４図 １−一−−−−−−−一定盤 ２　ｂ−−−−−−−−一発光素子 ２ｃ　−一−−−−−−一受光素子 ２ｄ−−−−−−−−−スリット ３−−−一−−−−−−演算制御部 ４−一−−−−−−ｍ−空気ばね装置 ５−一一−−−−−−−圧搾空気 １１−−−−−−一−−検出出力 １２−−−−−−一一一変位補正信号 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　定盤と、この定盤の変位に対応して変位し、その床面
   に対する相対変位を光学的に検出する光学的変位検出器
   と、この光学的変位検出器の検出出力を受け入れて、前
   記定盤の変位補正値を演算する演算制御部と、この演算
   制御部の制御によって圧搾空気を供給されあるいは排出
   し、前記定盤の支持高さを調整される空気ばね装置とを
   備え、前記光学的変位検出器は、前記定盤に固定され、
   前記変位方向に多数のスリットを配列したフォトインタ
   ラプタと、前記床面上に固定され、前記フォトインタラ
   プタを挟んで配置された発光素子と受光素子とから構成
   されていることを特徴とする除振台。