JPH0226334A - 精密除振方法 - Google Patents
精密除振方法Info
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- JPH0226334A JPH0226334A JP17668188A JP17668188A JPH0226334A JP H0226334 A JPH0226334 A JP H0226334A JP 17668188 A JP17668188 A JP 17668188A JP 17668188 A JP17668188 A JP 17668188A JP H0226334 A JPH0226334 A JP H0226334A
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- 238000013016 damping Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 24
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
- F16F15/027—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means comprising control arrangements
- F16F15/0275—Control of stiffness
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は床からの振動及び塔載した精密機器自身の加振
を除振する能動除振装置を有する精密除振装置に関する
。
を除振する能動除振装置を有する精密除振装置に関する
。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］光、電
子ビームを応用した電子顕微鏡、ホログラフィ−装置等
の精密機器は振動が光路障害になったり、またステッパ
ー等のＬＳＩ製造装置は同じ場所に次々と回路を重ね描
きするため、振動により位置合わせができなかったり、
処理時間が長くなったりするため、除振装置上に載置し
て使用される。このような除振装置として従来より空気
ばね、コイルばね、防振ゴム等の振動吸収手段により振
動を減衰する受動除振装置がある。しかし、このような
受動除振装置は床からの振動は除振できても、精密機器
自身の自励や除振台定盤の固有振動等に対しては有効に
除振できない。そのため。
子ビームを応用した電子顕微鏡、ホログラフィ−装置等
の精密機器は振動が光路障害になったり、またステッパ
ー等のＬＳＩ製造装置は同じ場所に次々と回路を重ね描
きするため、振動により位置合わせができなかったり、
処理時間が長くなったりするため、除振装置上に載置し
て使用される。このような除振装置として従来より空気
ばね、コイルばね、防振ゴム等の振動吸収手段により振
動を減衰する受動除振装置がある。しかし、このような
受動除振装置は床からの振動は除振できても、精密機器
自身の自励や除振台定盤の固有振動等に対しては有効に
除振できない。そのため。
定盤の振動を検知して、振動と逆位相にカアクチュエー
タ等を作動させ、能動的に除振する能動除振装置がある
。このような能動除振装置においては、第３図に示すよ
うに、精密機器１を塔載した定盤２を床３からばね４及
び粘性制動子５で支持すると共に、定盤２に取り付けら
れたセンサ６により定盤２の振動を検知し、このセンサ
６の信号を制御部７で処理し、定盤２に生じた振動と逆
位相の振動を加振するよう力アクタユエータ８を作動し
て除振を行なっている。カアクチュエータ８としては油
圧アクチュエータ、エアアクチュエータ、電磁力アクチ
ュエータ等が用いられているが、一般にリニヤモータ等
の電磁力アクチュエータが定盤２に直接設置され能動的
除振を行っている。
タ等を作動させ、能動的に除振する能動除振装置がある
。このような能動除振装置においては、第３図に示すよ
うに、精密機器１を塔載した定盤２を床３からばね４及
び粘性制動子５で支持すると共に、定盤２に取り付けら
れたセンサ６により定盤２の振動を検知し、このセンサ
６の信号を制御部７で処理し、定盤２に生じた振動と逆
位相の振動を加振するよう力アクタユエータ８を作動し
て除振を行なっている。カアクチュエータ８としては油
圧アクチュエータ、エアアクチュエータ、電磁力アクチ
ュエータ等が用いられているが、一般にリニヤモータ等
の電磁力アクチュエータが定盤２に直接設置され能動的
除振を行っている。
このような精密除振装置の空気ばねは、精密機器が受け
る振動の衝撃に対して衝撃吸収が良い方が好ましくばね
定数の低い、軟らかい空気ばねを使用すればよい。ばね
定数と空気ばねの固有振動数との間には次式で示すよう
な関係があり（ここでｆｎは固有振動数、Ｋはばね定数
、Ｗはばね重量、ｇは重力加速度を示す） ばね定数を小さくすれば固有振動数を下げることができ
る。一般に空気ばねの固有振動数は２〜５Ｈｚ位である
が、１．６１（ｚ以下にされることが望まれている。し
かし、固有振動数が低くなるとそれだけダンピングの性
能が低下してしまうという矛盾が生じる。
る振動の衝撃に対して衝撃吸収が良い方が好ましくばね
定数の低い、軟らかい空気ばねを使用すればよい。ばね
定数と空気ばねの固有振動数との間には次式で示すよう
な関係があり（ここでｆｎは固有振動数、Ｋはばね定数
、Ｗはばね重量、ｇは重力加速度を示す） ばね定数を小さくすれば固有振動数を下げることができ
る。一般に空気ばねの固有振動数は２〜５Ｈｚ位である
が、１．６１（ｚ以下にされることが望まれている。し
かし、固有振動数が低くなるとそれだけダンピングの性
能が低下してしまうという矛盾が生じる。
本発明は、以上のような欠点を解消し、空気ばねの固有
振動数を下げかつダンピング性能のよい精密除振方法を
提供することを目的とする。
振動数を下げかつダンピング性能のよい精密除振方法を
提供することを目的とする。
［課題を解消するための手段］
以上のような目的を達成するため本発明の精密除振方法
は、定盤と、該定盤を支持する受動制動子である第１の
空気室を備えた空気ばねと、前記定盤の振動を検出する
センサと、該センサの出力を信号処理し制御信号を出力
する制御部と、該制御信号によって前記第１の空気室の
下方にタンデムされた第２の空気室の底面を上下させる
ピストンｔｍ動して前記第２の空気室の容積を変化させ
前記振動を除振する能動制動子とによって精密除振する
にあたり、前記定盤の振動の変位と同方向に前記第１の
空気室の容量を変化させ該空気ばねの見掛上の固有振動
数を下げる方向の力と、前記ピストンが前記定盤の振動
による上昇時にはマイナス変位下降時にはプラス変位と
なるような力とを合成した力で前記ピストンを駆動する
ことを特徴とする。
は、定盤と、該定盤を支持する受動制動子である第１の
空気室を備えた空気ばねと、前記定盤の振動を検出する
センサと、該センサの出力を信号処理し制御信号を出力
する制御部と、該制御信号によって前記第１の空気室の
下方にタンデムされた第２の空気室の底面を上下させる
ピストンｔｍ動して前記第２の空気室の容積を変化させ
前記振動を除振する能動制動子とによって精密除振する
にあたり、前記定盤の振動の変位と同方向に前記第１の
空気室の容量を変化させ該空気ばねの見掛上の固有振動
数を下げる方向の力と、前記ピストンが前記定盤の振動
による上昇時にはマイナス変位下降時にはプラス変位と
なるような力とを合成した力で前記ピストンを駆動する
ことを特徴とする。
［Ｍ理コ
本発明の除振方法の原理を説明する。
空気ばねの固有振動数ｆｎは空気ばねにかかる重量及び
ばね定数で決まるものであるが、これは同時に空気ばね
の高さによっても決まるものである。振動の衝撃は固有
振動数が小さい方がよいのであるが固有振動数ｆｎが小
さくなると除振効果が減少するため、空気ばねの高さを
変えることにより、見掛上の固有振動数を下げ、その上
に定盤が振動により上昇する時は無負荷点よりマイナス
の変位、下降する時は無負荷点よりプラスの変位をする
ような変位を定盤にかけて除振効果を得るものである。
ばね定数で決まるものであるが、これは同時に空気ばね
の高さによっても決まるものである。振動の衝撃は固有
振動数が小さい方がよいのであるが固有振動数ｆｎが小
さくなると除振効果が減少するため、空気ばねの高さを
変えることにより、見掛上の固有振動数を下げ、その上
に定盤が振動により上昇する時は無負荷点よりマイナス
の変位、下降する時は無負荷点よりプラスの変位をする
ような変位を定盤にかけて除振効果を得るものである。
［実施例］
本発明の精密除振方法を実現するための精密除振装置を
第１図を参照して説明する。第１図の概略構成図の一部
に示す精密除振装置は、精密機器１を定盤２上に塔載し
、定盤２はチューブ状のベロー状ゴム１１−１で支持さ
れ、ベロー状ゴム１１−１の振動を吸収する第１の空気
室１２を備えた受動制動子である空気ばね１ｏに接続さ
れる。
第１図を参照して説明する。第１図の概略構成図の一部
に示す精密除振装置は、精密機器１を定盤２上に塔載し
、定盤２はチューブ状のベロー状ゴム１１−１で支持さ
れ、ベロー状ゴム１１−１の振動を吸収する第１の空気
室１２を備えた受動制動子である空気ばね１ｏに接続さ
れる。
空気ばね１０は第１の空気室１２の空気圧が低下すると
自動的に圧力を調節する調節装置に連結され、付加タン
ク１３を有している。空気ばね１０の第１の空気室１２
は底面の孔１４を通してさらに下方の第２の空気室１５
に連結され、第２の空気室１５の底面はベロー状ゴム１
１−２で形成される。能動制動子は第２の空気室１５と
、さらに定盤２の振動を検出するセンサ６の出力を信号
処理し制御信号を出力する制御部７の出力に応じて駆動
するりニアモータ１６及びリニアモータ１６の駆動によ
りベロー状ゴム１１−２を上下移動して第２の空気室１
５の容積を変化させるピストン１７とから構成される。
自動的に圧力を調節する調節装置に連結され、付加タン
ク１３を有している。空気ばね１０の第１の空気室１２
は底面の孔１４を通してさらに下方の第２の空気室１５
に連結され、第２の空気室１５の底面はベロー状ゴム１
１−２で形成される。能動制動子は第２の空気室１５と
、さらに定盤２の振動を検出するセンサ６の出力を信号
処理し制御信号を出力する制御部７の出力に応じて駆動
するりニアモータ１６及びリニアモータ１６の駆動によ
りベロー状ゴム１１−２を上下移動して第２の空気室１
５の容積を変化させるピストン１７とから構成される。
リニアモータ１６は永久磁石または励磁コイル１８の磁
場中を可動するボイスコイルからなるものであり、第２
の空気室１５の容積変化はリニアモータ１６の最大駆動
に応じて決まり、第１及び第２の空気室を合せた容積の
１７５〜１／２を調整範囲とする。
場中を可動するボイスコイルからなるものであり、第２
の空気室１５の容積変化はリニアモータ１６の最大駆動
に応じて決まり、第１及び第２の空気室を合せた容積の
１７５〜１／２を調整範囲とする。
さらに空気ばね１ｏは上下位置調整機構（図示せず）を
有し、定盤２の静止状態でリニアモータ１６の無負荷点
が動作の中心となるよう調整できる。またリニアモータ
１６により、駆動させるピストン１７はリニアモータ１
６の作動点で支持されると共に補助ばね１９でも支持さ
れる。
有し、定盤２の静止状態でリニアモータ１６の無負荷点
が動作の中心となるよう調整できる。またリニアモータ
１６により、駆動させるピストン１７はリニアモータ１
６の作動点で支持されると共に補助ばね１９でも支持さ
れる。
受動制動子として空気ばねのみならず、磁気や油などの
抵抗力を利用したダンパ（図示せず）も設置される。
抵抗力を利用したダンパ（図示せず）も設置される。
［作用コ
以上説明した装置を用いた本発明の精密除振方法を説明
する。
する。
定盤２の振動を変位計６で検出し、変位計６の電気出力
Ｑｄを得ると電気出力Ｑｄに応じて制御部７は ｘ□＝Ｑｄ ｘ Ｋ１ 及び ｄ Ｑｄ＝ −かつ ｘ２＝−ＱｄＫ２ を演算する。これらの演算結果より制御部７はリニアモ
ータ１６を駆動し、ピストン１７をｘｌとＫ２を合成し
た ｘ＝ｘ１＋ｘ。
Ｑｄを得ると電気出力Ｑｄに応じて制御部７は ｘ□＝Ｑｄ ｘ Ｋ１ 及び ｄ Ｑｄ＝ −かつ ｘ２＝−ＱｄＫ２ を演算する。これらの演算結果より制御部７はリニアモ
ータ１６を駆動し、ピストン１７をｘｌとＫ２を合成し
た ｘ＝ｘ１＋ｘ。
のストロークの移動させる。ここでＸｌは変位計６で検
知された定盤２の振動と同方向のピストン１７の変位量
であり、ピストン１７の変位に伴い空気ばね１０は定盤
２の変位と同方向に変位することになりに１を適当に定
めればばねの高さで決まる固有振動数を見掛上低下させ
ることになる。
知された定盤２の振動と同方向のピストン１７の変位量
であり、ピストン１７の変位に伴い空気ばね１０は定盤
２の変位と同方向に変位することになりに１を適当に定
めればばねの高さで決まる固有振動数を見掛上低下させ
ることになる。
またＫ２は振動する定盤２が上昇中（プラス方向に移動
中）にはピストン１７を無負荷レベルより下方に変位さ
せる変位量定盤２が下降中には（マイナス方向に移動中
）にはピストン１７を無負荷レベルより上方に変位させ
る変位量であって、Ｋ２を適当に定めることにより定盤
２の振動を能動的に除振する変位量である。ｘ１＋ｘ２
のストロークをリニアモータにかけることにより適切な
除振を行うことができる。
中）にはピストン１７を無負荷レベルより下方に変位さ
せる変位量定盤２が下降中には（マイナス方向に移動中
）にはピストン１７を無負荷レベルより上方に変位させ
る変位量であって、Ｋ２を適当に定めることにより定盤
２の振動を能動的に除振する変位量である。ｘ１＋ｘ２
のストロークをリニアモータにかけることにより適切な
除振を行うことができる。
ここで本装置は外乱等による過渡的振動に対して除振を
するのであるが定盤２がｘ＝Ａｓｉｎωｔのような通常
振動を生じた場合を考えると本発明の精密除振方法によ
れば第２図に示すようにリニアモータは空気ばね１０の
見掛上の固有振動を低下させるため Ｘ工＝に１Ａｓｉｎωｔ、また定盤２の能動的除振のた
め、 ｘ２＝−に２Ａωｃｏｓωｔを合成したｘ＝に、Ａｓ１
ｎωｔ−に２Ａωｃｏｓωｔのストロークでに□、Ｋ２
を適当に調整して、ピストン１７を変位させる力を駆動
して、優れた除振効果を発することができる。
するのであるが定盤２がｘ＝Ａｓｉｎωｔのような通常
振動を生じた場合を考えると本発明の精密除振方法によ
れば第２図に示すようにリニアモータは空気ばね１０の
見掛上の固有振動を低下させるため Ｘ工＝に１Ａｓｉｎωｔ、また定盤２の能動的除振のた
め、 ｘ２＝−に２Ａωｃｏｓωｔを合成したｘ＝に、Ａｓ１
ｎωｔ−に２Ａωｃｏｓωｔのストロークでに□、Ｋ２
を適当に調整して、ピストン１７を変位させる力を駆動
して、優れた除振効果を発することができる。
また、通常のインパルス的な過渡的な減衰振動であって
も適宜サンプリング時間毎の変位計の出力よりサンプリ
ング時間毎にピストンの変位量ｘを求め。
も適宜サンプリング時間毎の変位計の出力よりサンプリ
ング時間毎にピストンの変位量ｘを求め。
Ｘ ” Ｋ ｔ Ｘｎ Ｋｚ （Ｘｎ −ｘｎ−１）
／Δｔ（ここでΔｔはサンプリング周期） 求められた変位量Ｘを発生するようりニアモータを駆動
して適切な除振を行うことができる。
／Δｔ（ここでΔｔはサンプリング周期） 求められた変位量Ｘを発生するようりニアモータを駆動
して適切な除振を行うことができる。
以上の説明は床の振動は停止状態の場合を述べたが、床
が振動する場合は床の振動を測定し、測定値からコンピ
ュータで応答を予測し、フィードフォワードによりリニ
アモータのストロークを算出して制御を行うことができ
る。
が振動する場合は床の振動を測定し、測定値からコンピ
ュータで応答を予測し、フィードフォワードによりリニ
アモータのストロークを算出して制御を行うことができ
る。
［発明の効果］
以上説明したように本発明の精密除振方法によれば、空
気ばねの空気室に結連した空気室を設け、この空気室の
容積をリニアモータに駆動されるピストンで変化させる
ようにしたため、１つのピストンに空気ばねの見掛上の
固有振動数を下げる変位と振動により定盤が上昇する時
は無負荷点よりマイナスの変位、下降する時はプラスの
変位とを合成した定盤の除振のための変位を合成した変
位をかけることができる。このため１つのピストンで振
動衝撃の小さいしかも除振効果のよい精密除振を行うこ
とができる。しかもリニアモータも小型なものでよく、
設置方法も非常に簡単である。
気ばねの空気室に結連した空気室を設け、この空気室の
容積をリニアモータに駆動されるピストンで変化させる
ようにしたため、１つのピストンに空気ばねの見掛上の
固有振動数を下げる変位と振動により定盤が上昇する時
は無負荷点よりマイナスの変位、下降する時はプラスの
変位とを合成した定盤の除振のための変位を合成した変
位をかけることができる。このため１つのピストンで振
動衝撃の小さいしかも除振効果のよい精密除振を行うこ
とができる。しかもリニアモータも小型なものでよく、
設置方法も非常に簡単である。
第１図は本発明の精密除振方法を実現するための精密除
振装置の一部の概略断面図、第２図は本発明の一実施例
の説明図、第３図は従来の精密除振装置の概略図である
。 ２・・・・・・定盤 ６・・・・・・センサ ７・・・・・・制御部 １０・・・・・・・空気ばね １２・・・・・・・第１の空気室 １５・・・・・・・第２の空気室 １７・・・・・・・ピストン
振装置の一部の概略断面図、第２図は本発明の一実施例
の説明図、第３図は従来の精密除振装置の概略図である
。 ２・・・・・・定盤 ６・・・・・・センサ ７・・・・・・制御部 １０・・・・・・・空気ばね １２・・・・・・・第１の空気室 １５・・・・・・・第２の空気室 １７・・・・・・・ピストン
Claims (1)
- 定盤と、該定盤を支持する受動制動子である第１の空気
室を備えた空気ばねと、前記定盤の振動を検出するセン
サと、該センサの出力を信号処理し制御信号を出力する
制御部と、該制御信号によって前記第１の空気室の下方
にタンデムされた第２の空気室の底面を上下させるピス
トンを駆動して前記第２の空気室の容積を変化させ前記
振動を除振する能動制動子とによって精密除振するにあ
たり、前記定盤の振動の変位と同方向に前記第１の空気
室の容量を変化させ該空気ばねの見掛上の固有振動数を
下げる方向の力と、前記ピストンが前記定盤の振動によ
る上昇時にはマイナス変位下降時にはプラス変位となる
ような力とを合成した力で前記ピストンを駆動すること
を特徴とする精密除振方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17668188A JPH0226334A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 精密除振方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17668188A JPH0226334A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 精密除振方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0226334A true JPH0226334A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=16017864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17668188A Pending JPH0226334A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 精密除振方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0226334A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5356110A (en) * | 1993-06-08 | 1994-10-18 | Newport Corporation | Pneumatic isolation systems for damping vertical, horizontal and rotational vibrations |
| EP2098750A3 (en) * | 2008-03-04 | 2010-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration suppression apparatus, exposure apparatus, and method of manufacturing device |
| CN103557268A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-05 | 高乐（天津）科技发展有限公司 | 半主动型除振系统 |
-
1988
- 1988-07-15 JP JP17668188A patent/JPH0226334A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5356110A (en) * | 1993-06-08 | 1994-10-18 | Newport Corporation | Pneumatic isolation systems for damping vertical, horizontal and rotational vibrations |
| EP2098750A3 (en) * | 2008-03-04 | 2010-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration suppression apparatus, exposure apparatus, and method of manufacturing device |
| CN103557268A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-05 | 高乐（天津）科技发展有限公司 | 半主动型除振系统 |
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