JPH04245406A - 位置に依存しない電磁支持 - Google Patents
位置に依存しない電磁支持Info
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- JPH04245406A JPH04245406A JP3240554A JP24055491A JPH04245406A JP H04245406 A JPH04245406 A JP H04245406A JP 3240554 A JP3240554 A JP 3240554A JP 24055491 A JP24055491 A JP 24055491A JP H04245406 A JPH04245406 A JP H04245406A
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- 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
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
-
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- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
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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
【０００１】本発明は、少なくとも１個の電磁石と少な
くとも１個の位置センサーとによって少なくとも１個の
支持方向に物体を位置決めする装置であって、前記位置
決めセンサーの電気出力が、前記電磁石内の電流を前記
位置センサーによって測定される前記電磁石に対する前
記物体の位置と所望の位置との差の函数として制御する
事が可能である電子制御ユニットの一電気入力端に接続
されている装置に関する。
くとも１個の位置センサーとによって少なくとも１個の
支持方向に物体を位置決めする装置であって、前記位置
決めセンサーの電気出力が、前記電磁石内の電流を前記
位置センサーによって測定される前記電磁石に対する前
記物体の位置と所望の位置との差の函数として制御する
事が可能である電子制御ユニットの一電気入力端に接続
されている装置に関する。
【０００２】Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒ
ｅｖｉｅｗ， ｖｏｌ． ４１， ｎｏ． １１／１２
， １９８３／８４， ｐｐ． ３４８−３６１は、シ
ャフトが、五対の電磁石によってシャフトの中心線に関
してのみ回転可能となるように支持されている第一パラ
グラフで述べた種類の装置を開示している。シャフトに
対する電磁石の力は、電磁石を流れる電流値の二乗に実
質上正比例しかつ電磁石とシャフトの間の空気間隙のサ
イズの二乗に実質上反比例する。電磁力と空気間隙のサ
イズとの間にこの様な関係がある結果、電磁石に対する
シャフトの位置は追加の手段を採用しない限り不安定で
ある。既知の装置の場合シャフトを所望の位置に対して
安定に維持するために、電磁石の各対に対するシャフト
の位置を位置センサーにより測定し、かつ測定された位
置と所望の位置との差から決められる制御電流を当該対
の二個の電磁石に流している。そのために制御電流の値
は、比例、微分及び積分動作を有する制御ユニット（Ｐ
ＩＤコントローラ）によって決定される。安定した支持
はＰＩＤコントローラによって制御されている電磁石に
よって得られる。
ｅｖｉｅｗ， ｖｏｌ． ４１， ｎｏ． １１／１２
， １９８３／８４， ｐｐ． ３４８−３６１は、シ
ャフトが、五対の電磁石によってシャフトの中心線に関
してのみ回転可能となるように支持されている第一パラ
グラフで述べた種類の装置を開示している。シャフトに
対する電磁石の力は、電磁石を流れる電流値の二乗に実
質上正比例しかつ電磁石とシャフトの間の空気間隙のサ
イズの二乗に実質上反比例する。電磁力と空気間隙のサ
イズとの間にこの様な関係がある結果、電磁石に対する
シャフトの位置は追加の手段を採用しない限り不安定で
ある。既知の装置の場合シャフトを所望の位置に対して
安定に維持するために、電磁石の各対に対するシャフト
の位置を位置センサーにより測定し、かつ測定された位
置と所望の位置との差から決められる制御電流を当該対
の二個の電磁石に流している。そのために制御電流の値
は、比例、微分及び積分動作を有する制御ユニット（Ｐ
ＩＤコントローラ）によって決定される。安定した支持
はＰＩＤコントローラによって制御されている電磁石に
よって得られる。
【０００３】電磁力と空気間隙のサイズとの間には非線
形の関係があるので、既知の装置の電流値は非線形系を
構成する。使用されるＰＩＤコントローラは、既知の装
置の場合空気間隙の所望のサイズｈｏと電磁石を流れる
基本電流ｉｏによって決定される動作点に対し適正化さ
れる線形制御ユニットである。しかしながら、支持体の
安定性を決定する事にもなる支持体の剛性とかバンド幅
と言うような数多くの特性が電磁石に対するシャフトの
位置に依存するので、使用されるＰＩＤコントローラは
シャフトの変位が所望の位置から相対的に小さな場合に
しか適切に機能しない。従ってシャフトの一個の位置し
か適切に安定にさせる事が出来ず、シャフトの他の位置
においてはより安定させにくく又は不安定にさえなり得
ることが、既知の装置の欠点である。この様にして安定
性の問題は、特に支持装置をスイッチオンさせた時に発
生し得る。
形の関係があるので、既知の装置の電流値は非線形系を
構成する。使用されるＰＩＤコントローラは、既知の装
置の場合空気間隙の所望のサイズｈｏと電磁石を流れる
基本電流ｉｏによって決定される動作点に対し適正化さ
れる線形制御ユニットである。しかしながら、支持体の
安定性を決定する事にもなる支持体の剛性とかバンド幅
と言うような数多くの特性が電磁石に対するシャフトの
位置に依存するので、使用されるＰＩＤコントローラは
シャフトの変位が所望の位置から相対的に小さな場合に
しか適切に機能しない。従ってシャフトの一個の位置し
か適切に安定にさせる事が出来ず、シャフトの他の位置
においてはより安定させにくく又は不安定にさえなり得
ることが、既知の装置の欠点である。この様にして安定
性の問題は、特に支持装置をスイッチオンさせた時に発
生し得る。
【０００４】本発明の目的は、剛性とバンド幅が電磁石
に対する物体の位置に依存しない、前述した欠点を除去
した物体の位置決め装置を提供することである。
に対する物体の位置に依存しない、前述した欠点を除去
した物体の位置決め装置を提供することである。
【０００５】この目的を達成するために本発明が特徴と
する点は、前記制御ユニットの電気出力端と前記制御ユ
ニットにより制御される電磁石との間に当該電磁石に固
有な電気マルチプライアが接続されていて、前記マルチ
プライアの出力信号が前記制御ユニットの制御信号と前
記位置センサーの出力信号との積によって決定されてい
る点である。
する点は、前記制御ユニットの電気出力端と前記制御ユ
ニットにより制御される電磁石との間に当該電磁石に固
有な電気マルチプライアが接続されていて、前記マルチ
プライアの出力信号が前記制御ユニットの制御信号と前
記位置センサーの出力信号との積によって決定されてい
る点である。
【０００６】制御ユニットと制御ユニットにより制御さ
れる電磁石との間に電子マルチプライアを使用する事に
より、当該電磁石を流れる電流が制御ユニットの制御信
号と電磁石の空気間隙サイズとの両方に比例することが
達成される。この結果当該電磁石によって発生される力
は、制御ユニットの制御信号の二乗にのみ比例しかつ当
該電磁石の空気間隙のサイズに実質上依存しないので、
装置の剛性とバンド幅は物体の位置に無関係となりかつ
制御ユニットは物体の如何なる位置においても適切に機
能することが可能となる（制御の位置に対する独立性）
。本発明によると支持されるべき物体を装置によって電
磁石に対し正確に変位させることも出来る。
れる電磁石との間に電子マルチプライアを使用する事に
より、当該電磁石を流れる電流が制御ユニットの制御信
号と電磁石の空気間隙サイズとの両方に比例することが
達成される。この結果当該電磁石によって発生される力
は、制御ユニットの制御信号の二乗にのみ比例しかつ当
該電磁石の空気間隙のサイズに実質上依存しないので、
装置の剛性とバンド幅は物体の位置に無関係となりかつ
制御ユニットは物体の如何なる位置においても適切に機
能することが可能となる（制御の位置に対する独立性）
。本発明によると支持されるべき物体を装置によって電
磁石に対し正確に変位させることも出来る。
【０００７】動作点（ｈ０， ｉ０）に対して適切化さ
れた制御ユニットを有する第一パラグラフで記載した様
な装置の場合、剛性もバンド幅も基本電流ｉ０の値に依
存し、一方制御ユニットは物体に対する負荷が小さいと
きのみ、つまり電磁石を流れる制御電流が基本電流に対
して小さい場合のみ適切に機能する。本発明の装置の特
定な実施例が特徴とする点は、電子ルートエクストラク
タ（ｒｏｏｔ ｅｘｔｒａｃｔｏｒ）が、前記制御ユニ
ットと前記制御ユニットに接続されている前記マルチプ
ライアとの間に接続されている点である。電子ルートエ
クストラクタの使用により、制御ユニットにより制御さ
れている電磁石を流れる電流は制御ユニットの制御信号
の平方根に比例する。この方法に於いて当該電磁石によ
って生じる力は制御信号の値に比例するので、装置の剛
性とバンド幅は電磁石を流れる電流の値に依存せずかつ
制御ユニットは支持されるべき物体に全ての負荷に対し
て適切に機能する（制御の電流に対する独立性）。
れた制御ユニットを有する第一パラグラフで記載した様
な装置の場合、剛性もバンド幅も基本電流ｉ０の値に依
存し、一方制御ユニットは物体に対する負荷が小さいと
きのみ、つまり電磁石を流れる制御電流が基本電流に対
して小さい場合のみ適切に機能する。本発明の装置の特
定な実施例が特徴とする点は、電子ルートエクストラク
タ（ｒｏｏｔ ｅｘｔｒａｃｔｏｒ）が、前記制御ユニ
ットと前記制御ユニットに接続されている前記マルチプ
ライアとの間に接続されている点である。電子ルートエ
クストラクタの使用により、制御ユニットにより制御さ
れている電磁石を流れる電流は制御ユニットの制御信号
の平方根に比例する。この方法に於いて当該電磁石によ
って生じる力は制御信号の値に比例するので、装置の剛
性とバンド幅は電磁石を流れる電流の値に依存せずかつ
制御ユニットは支持されるべき物体に全ての負荷に対し
て適切に機能する（制御の電流に対する独立性）。
【０００８】作動中、前記物体が、前記支持方向で見て
互いに反対側に位置している一対の電磁石によって前記
支持方向に支持され、前記対の２個の電磁石を通る電流
が前記対の２個の電磁石に共通である制御ユニットによ
って制御されている本発明の別の実施例が特徴とする点
は、前記制御ユニットと前記制御ユニットに接続されて
いる２個のマルチプライアの各々との間に当該マルチプ
ライアに固有な電子ルートエクストラクタが接続されて
いる点である。この実施例は、その空気間隙が静的負荷
による所望の位置からの物体の変位の結果として増大す
るその電磁石に基本電流のそれに等しい方向を有する制
御電流が与えられ、他方の電磁石には基本電流のそれと
は反対の方向を有する制御電流が与えられている高負荷
能力を有する物体の両方向支持を提供する。位置に依存
しない制御に加え、電流に依存しない制御も又当該固有
のルートエクストラクタの使用により達成される。
互いに反対側に位置している一対の電磁石によって前記
支持方向に支持され、前記対の２個の電磁石を通る電流
が前記対の２個の電磁石に共通である制御ユニットによ
って制御されている本発明の別の実施例が特徴とする点
は、前記制御ユニットと前記制御ユニットに接続されて
いる２個のマルチプライアの各々との間に当該マルチプ
ライアに固有な電子ルートエクストラクタが接続されて
いる点である。この実施例は、その空気間隙が静的負荷
による所望の位置からの物体の変位の結果として増大す
るその電磁石に基本電流のそれに等しい方向を有する制
御電流が与えられ、他方の電磁石には基本電流のそれと
は反対の方向を有する制御電流が与えられている高負荷
能力を有する物体の両方向支持を提供する。位置に依存
しない制御に加え、電流に依存しない制御も又当該固有
のルートエクストラクタの使用により達成される。
【０００９】一対の電磁石とこの対に共通な制御ユニッ
トも使用されている本発明の装置の更に別の実施例が特
徴とする点は、前記制御ユニットと前記制御ユニットに
接続されている２個のマルチプライアの各々との間に前
記当該マルチプライアに固有な電子整流器が接続されて
いて、前記２個の整流器が電気的に反対方向に接続され
ている点である。この実施例の場合電磁石には制御電流
のみが与えられ、基本電流は与えられない。前記物体に
対する静的負荷により所望の位置から物体が変位する場
合、その電磁石のみにこの変位の結果としてその空気間
隙が増大した電流が供給されることが当該整流器の使用
によって達成される。電磁石の電気抵抗の損失はこの様
にして低く保たれる。
トも使用されている本発明の装置の更に別の実施例が特
徴とする点は、前記制御ユニットと前記制御ユニットに
接続されている２個のマルチプライアの各々との間に前
記当該マルチプライアに固有な電子整流器が接続されて
いて、前記２個の整流器が電気的に反対方向に接続され
ている点である。この実施例の場合電磁石には制御電流
のみが与えられ、基本電流は与えられない。前記物体に
対する静的負荷により所望の位置から物体が変位する場
合、その電磁石のみにこの変位の結果としてその空気間
隙が増大した電流が供給されることが当該整流器の使用
によって達成される。電磁石の電気抵抗の損失はこの様
にして低く保たれる。
【００１０】整流器が、マルチプライアに対し効率的な
方法で接続されている本発明の装置の別の実施例が特徴
とする点は、前記整流器が、前記制御ユニットと前記制
御ユニットに接続されている前記マルチプライアの各々
との間に接続されている点である。マルチプライアの各
々の入力信号が常に同じ極性を有していることがこれに
よって達成されるので、入力信号の零交叉の周りのマル
チプライアの不安定動作が防止される。
方法で接続されている本発明の装置の別の実施例が特徴
とする点は、前記整流器が、前記制御ユニットと前記制
御ユニットに接続されている前記マルチプライアの各々
との間に接続されている点である。マルチプライアの各
々の入力信号が常に同じ極性を有していることがこれに
よって達成されるので、入力信号の零交叉の周りのマル
チプライアの不安定動作が防止される。
【００１１】電流値に依存しない電磁石の制御が得られ
、前述した整流器が使用されている本発明の特別な実施
例が特徴とする点は、前記制御ユニットと前記制御ユニ
ットに接続されている前記２個のマルチプライアの各々
との間に前記当該マルチプライアに固有な電子ルートエ
クストラクタが接続されている点である。有限の剛性が
又ルートエクストラクタの使用により物体に何の負荷を
与えない条件で得られる。
、前述した整流器が使用されている本発明の特別な実施
例が特徴とする点は、前記制御ユニットと前記制御ユニ
ットに接続されている前記２個のマルチプライアの各々
との間に前記当該マルチプライアに固有な電子ルートエ
クストラクタが接続されている点である。有限の剛性が
又ルートエクストラクタの使用により物体に何の負荷を
与えない条件で得られる。
【００１２】単純な構成を有する電流値に独立な制御を
与え、当該整流器が使用されている本発明発明の装置の
別の実施例が特徴とする点は、前記制御ユニットと前記
制御ユニットに接続されている前記２個のマルチプライ
アとの間に電子ルートエクストラクタが前記２個のマル
チプライアに共通に接続されている点である。
与え、当該整流器が使用されている本発明発明の装置の
別の実施例が特徴とする点は、前記制御ユニットと前記
制御ユニットに接続されている前記２個のマルチプライ
アとの間に電子ルートエクストラクタが前記２個のマル
チプライアに共通に接続されている点である。
【００１３】本発明の装置の更に別の実施例が特徴とす
る点は、前記マルチプライアの各々と前記当該マルチプ
ライアに接続されている前記位置センサーとの間にデジ
タルメモリが接続されている点である。位置センサーと
前記マルチプライアとの間にデジタルメモリを使用する
事により、前記位置センサーの出力信号を、物体と当該
マルチプライアに接続されている電磁石との間の空気間
隙のサイズに比例する信号に効率的に変換させることが
出来る。加えて位置センサーの出力信号は、例えば電磁
石の磁気飽和または支持されるべき物体のような非線形
効果に対しデジタルメモリによって補正することが出来
る。
る点は、前記マルチプライアの各々と前記当該マルチプ
ライアに接続されている前記位置センサーとの間にデジ
タルメモリが接続されている点である。位置センサーと
前記マルチプライアとの間にデジタルメモリを使用する
事により、前記位置センサーの出力信号を、物体と当該
マルチプライアに接続されている電磁石との間の空気間
隙のサイズに比例する信号に効率的に変換させることが
出来る。加えて位置センサーの出力信号は、例えば電磁
石の磁気飽和または支持されるべき物体のような非線形
効果に対しデジタルメモリによって補正することが出来
る。
【００１４】
【実施例】本発明を更に詳細に図に基づいて説明する。
【００１５】図１〜図５に示された装置は、図１でｘ方
向として示されている方向に平行な水平方向に延在し、
かつその両端の近傍でフレーム３にマウントされている
スチールガイドビーム１を有する直線状のガイドを有し
、テーブル５はガイドビーム１に沿ったｘ方向に変位可
能である。テーブル５に固定されている目的物７は、図
１〜５で詳細に示されていない駆動手段によってｘ方向
に位置決めさせることが出来る。
向として示されている方向に平行な水平方向に延在し、
かつその両端の近傍でフレーム３にマウントされている
スチールガイドビーム１を有する直線状のガイドを有し
、テーブル５はガイドビーム１に沿ったｘ方向に変位可
能である。テーブル５に固定されている目的物７は、図
１〜５で詳細に示されていない駆動手段によってｘ方向
に位置決めさせることが出来る。
【００１６】テーブル５には、オランダ国特許出願第８
９０２４７２号により知られている種類の空気力学的に
支持されている丸い脚部９が設けられている。操作中、
脚９は、予め減圧されているそれ自身は知られている型
のスタティックガスベアリングによって、ｘ方向に平行
な水平面に延在しかつｘ方向に垂直な水平ｙ方向に延在
している（図２参照）花崗岩の基体表面１１に支持され
ている。基体表面１１と共に空気力学的に支持された脚
９を使用することによって、テーブル５がベース表面１
１に垂直なｚ方向に移動し又テーブル５がｘ方向又はｙ
方向に延在する回転軸について回転することが防止され
る。
９０２４７２号により知られている種類の空気力学的に
支持されている丸い脚部９が設けられている。操作中、
脚９は、予め減圧されているそれ自身は知られている型
のスタティックガスベアリングによって、ｘ方向に平行
な水平面に延在しかつｘ方向に垂直な水平ｙ方向に延在
している（図２参照）花崗岩の基体表面１１に支持され
ている。基体表面１１と共に空気力学的に支持された脚
９を使用することによって、テーブル５がベース表面１
１に垂直なｚ方向に移動し又テーブル５がｘ方向又はｙ
方向に延在する回転軸について回転することが防止され
る。
【００１７】ｙ方向に平行なテーブル５の移動及びｚ軸
に平行な回転軸についてのテーブル５の回転は、テーブ
ル５と脚９の間に設けられているベアリングブロック２
１内で互いにある距離で固定されていてかつガイドビー
ム１を囲んでいる（図１と図２参照）二対の電磁石（１
３， １５）と（１７， １９）の使用により防止され
る。図２から明らかなように二個の各対の電磁石（１３
， １５）と（１７， １９）は、ｙ方向で見てガイド
ビームの何れかの側で互いに反対側に位置している。
に平行な回転軸についてのテーブル５の回転は、テーブ
ル５と脚９の間に設けられているベアリングブロック２
１内で互いにある距離で固定されていてかつガイドビー
ム１を囲んでいる（図１と図２参照）二対の電磁石（１
３， １５）と（１７， １９）の使用により防止され
る。図２から明らかなように二個の各対の電磁石（１３
， １５）と（１７， １９）は、ｙ方向で見てガイド
ビームの何れかの側で互いに反対側に位置している。
【００１８】電流が電磁石１３， １５， １７， １
９を流れると、電磁石１３， １５， １７， １９の
各々は引っ張る電磁力をスチールガイドビーム１に与え
る。この力の大きさは、関係する電磁石１３， １５，
１７， １９を通る電流の値の二乗に実質上正比例し
かつ関係する電磁石１３， １５， １７， １９（図
２参照）とガイドビーム１との間の空気間隙２３のサイ
ズの二乗に実質上反比例する。電磁力と空気間隙２３の
サイズとの間に当該関係がある結果、各対（１３， １
５）及び（１７，１９）の二個の電磁石の引っ張り合う
力が等しい平衡状態は、電磁石１３，１５， １７，
１９を流れる電流が一定で非制御電流である場合には不
安定となるであろう。テーブル５がｙ方向に平行に平衡
位置から小さな距離変位した場合には、それらの空気間
隙２３が変位によってより小さくなるような電磁石の引
っ張り合う力は増大し、変位によってそれらの空気間隙
２３がより広くなるような電磁石の引っ張り合う力は減
少するであろう。変位の方向に力が働く結果、その変位
はさらに増大するであろう。
９を流れると、電磁石１３， １５， １７， １９の
各々は引っ張る電磁力をスチールガイドビーム１に与え
る。この力の大きさは、関係する電磁石１３， １５，
１７， １９を通る電流の値の二乗に実質上正比例し
かつ関係する電磁石１３， １５， １７， １９（図
２参照）とガイドビーム１との間の空気間隙２３のサイ
ズの二乗に実質上反比例する。電磁力と空気間隙２３の
サイズとの間に当該関係がある結果、各対（１３， １
５）及び（１７，１９）の二個の電磁石の引っ張り合う
力が等しい平衡状態は、電磁石１３，１５， １７，
１９を流れる電流が一定で非制御電流である場合には不
安定となるであろう。テーブル５がｙ方向に平行に平衡
位置から小さな距離変位した場合には、それらの空気間
隙２３が変位によってより小さくなるような電磁石の引
っ張り合う力は増大し、変位によってそれらの空気間隙
２３がより広くなるような電磁石の引っ張り合う力は減
少するであろう。変位の方向に力が働く結果、その変位
はさらに増大するであろう。
【００１９】ｙ方向の支持を安定にするために対（１３
， １５）及び（１７， １９）の電磁石を流れる電流
は、各々の電子制御回路２５ａと２５ｂによって制御さ
れる（図２参照）。 制御回路２５ａと２５ｂは同一である。二組の電磁石（
１３， １５）及び（１７， １９）の各々には当該対
（１３， １５）， （１７， １９）の二個の電磁石
の一個に合うそれ自身公知の非接触容量性位置センサー
２９， ３１が設けられている（図２参照）。動作中位
置センサー２９， ３１の各々は、当該位置センサー２
９， ３１がフィットされている電磁石１３， １７と
ガイドビーム１との間の空気間隙２３のサイズを測定す
る。制御回路２５ａ， ２５ｂは、２個の空気間隙２３
の測定されたサイズを所望のサイズと比較しそれらの値
が所望のサイズと測定されたサイズとの差に依存する電
磁石１３， １５， １７， １９を通る制御電流を流
す。この結果、測定されたサイズは、ガイドビーム１に
作用する電磁力により所望のサイズに等しくなる。制御
回路２５ａ， ２５ｂの動作と特性を以下に詳細に説明
する。
， １５）及び（１７， １９）の電磁石を流れる電流
は、各々の電子制御回路２５ａと２５ｂによって制御さ
れる（図２参照）。 制御回路２５ａと２５ｂは同一である。二組の電磁石（
１３， １５）及び（１７， １９）の各々には当該対
（１３， １５）， （１７， １９）の二個の電磁石
の一個に合うそれ自身公知の非接触容量性位置センサー
２９， ３１が設けられている（図２参照）。動作中位
置センサー２９， ３１の各々は、当該位置センサー２
９， ３１がフィットされている電磁石１３， １７と
ガイドビーム１との間の空気間隙２３のサイズを測定す
る。制御回路２５ａ， ２５ｂは、２個の空気間隙２３
の測定されたサイズを所望のサイズと比較しそれらの値
が所望のサイズと測定されたサイズとの差に依存する電
磁石１３， １５， １７， １９を通る制御電流を流
す。この結果、測定されたサイズは、ガイドビーム１に
作用する電磁力により所望のサイズに等しくなる。制御
回路２５ａ， ２５ｂの動作と特性を以下に詳細に説明
する。
【００２０】図４は線図的に電子制御回路２５ａ， ２
５ｂの第一実施例を示す。各制御回路２５ａ， ２５ｂ
内の当該位置センサー２９， ３１の電気出力は、コン
パレータ３３として機能するサンメンション回路の第一
電気入力端に接続される。 空気間隙２３のサイズに依存する値となる位置センサー
２９， ３１の出力信号ｕｐｏｓ（電圧信号）は、空気
間隙２３の所望のサイズに依存するコンパレータ３３の
第二電気入力端の入力信号ｕｓｅｔとコンパレータ３３
によって比較される。 コンパレータ３３の出力信号ｕｃｏｍはコンパレータ３
３の二個の入力信号の差ｕｓｅｔ−ｕｐｏｓとなる。信
号ｕｃｏｍは電子制御ユニット３５に対する入力信号を
形成する。公知の制御ユニット３５は、比例、積分及び
微分制御機能を有し、信号ｕｃｏｍを制御信号ｕｐｉｄ
（電圧信号）に変換する通常の型で、電磁石１３と１５
を通る電流の値を決めるＰＩＤコントローラとなる。
５ｂの第一実施例を示す。各制御回路２５ａ， ２５ｂ
内の当該位置センサー２９， ３１の電気出力は、コン
パレータ３３として機能するサンメンション回路の第一
電気入力端に接続される。 空気間隙２３のサイズに依存する値となる位置センサー
２９， ３１の出力信号ｕｐｏｓ（電圧信号）は、空気
間隙２３の所望のサイズに依存するコンパレータ３３の
第二電気入力端の入力信号ｕｓｅｔとコンパレータ３３
によって比較される。 コンパレータ３３の出力信号ｕｃｏｍはコンパレータ３
３の二個の入力信号の差ｕｓｅｔ−ｕｐｏｓとなる。信
号ｕｃｏｍは電子制御ユニット３５に対する入力信号を
形成する。公知の制御ユニット３５は、比例、積分及び
微分制御機能を有し、信号ｕｃｏｍを制御信号ｕｐｉｄ
（電圧信号）に変換する通常の型で、電磁石１３と１５
を通る電流の値を決めるＰＩＤコントローラとなる。
【００２１】この様なＰＩＤ制御ユニットは、線形制御
ユニットであるので線形系内の使用に特に適している。 上述したように電磁力は非線形力であるので、電磁石１
３， １５，１７， １９によるテーブル５の支持は非
線形系を形成する。本願明細書の第一パラグラフで述べ
た既知の装置は同様な理由で非線形系を形成していて、
ＰＩＤコントローラを使用することにより非線形系を空
気間隙の所望のサイズｈ０と電磁石を流れる基本電流ｉ
０とによって決まる動作点の周りに線形化する事が可能
である。しかしながらこの場合剛性、ダンピング及びバ
ンド幅の様な支持体の特性はｈ０とｉｏに依存する。従
ってＰＩＤコントローラによる適切な位置制御は、変位
Δｈがｈ０に関して小さくてかつ制御電流Δｉがｉ０に
比較して小さい場合にのみ得られる。
ユニットであるので線形系内の使用に特に適している。 上述したように電磁力は非線形力であるので、電磁石１
３， １５，１７， １９によるテーブル５の支持は非
線形系を形成する。本願明細書の第一パラグラフで述べ
た既知の装置は同様な理由で非線形系を形成していて、
ＰＩＤコントローラを使用することにより非線形系を空
気間隙の所望のサイズｈ０と電磁石を流れる基本電流ｉ
０とによって決まる動作点の周りに線形化する事が可能
である。しかしながらこの場合剛性、ダンピング及びバ
ンド幅の様な支持体の特性はｈ０とｉｏに依存する。従
ってＰＩＤコントローラによる適切な位置制御は、変位
Δｈがｈ０に関して小さくてかつ制御電流Δｉがｉ０に
比較して小さい場合にのみ得られる。
【００２２】図４に示される制御回路２５ａと２５ｂに
おいて制御信号ｕｐｉｄは、それ自身公知の型の電子ル
ートエクストラクタ３７に与えられる。ルートエクスト
ラクタ３７の出力信号ｕｓｑｒは、次式に示されるよう
に信号ｕｐｉｄの平方根に等しい値を有し、信号ｕｓｑ
ｒの符号（極性）は信号ｕｐｉｄのそれに等しい。
おいて制御信号ｕｐｉｄは、それ自身公知の型の電子ル
ートエクストラクタ３７に与えられる。ルートエクスト
ラクタ３７の出力信号ｕｓｑｒは、次式に示されるよう
に信号ｕｐｉｄの平方根に等しい値を有し、信号ｕｓｑ
ｒの符号（極性）は信号ｕｐｉｄのそれに等しい。
【数１】
【００２３】ルートエクストラクタ３７の電気出力端は
、制御回路２５の第一ブランチ３９を介して電磁石１５
に接続されていて且つ制御回路２５の第二ブランチ４１
を介して電磁石１３に接続されている。ブランチ３９と
４１には各々電子整流器４３と電子整流器４５が設けら
れている。両者ともダイオードとして機能する整流器４
３と４５は通常の型であり、かつアナログ設計（半波整
流機能を有するコンパレータ回路）、又はデジタル設計
（論理回路）であっても良い。図４に示されるように整
流器４３と４５は信号ｕｓｑｒに対して電気的に逆に向
いているので、それらは信号ｕｓｑｒを各々異なった方
向に導通させる。制御回路２５内の整流器４３， ４５
の機能は後に詳細に説明する。
、制御回路２５の第一ブランチ３９を介して電磁石１５
に接続されていて且つ制御回路２５の第二ブランチ４１
を介して電磁石１３に接続されている。ブランチ３９と
４１には各々電子整流器４３と電子整流器４５が設けら
れている。両者ともダイオードとして機能する整流器４
３と４５は通常の型であり、かつアナログ設計（半波整
流機能を有するコンパレータ回路）、又はデジタル設計
（論理回路）であっても良い。図４に示されるように整
流器４３と４５は信号ｕｓｑｒに対して電気的に逆に向
いているので、それらは信号ｕｓｑｒを各々異なった方
向に導通させる。制御回路２５内の整流器４３， ４５
の機能は後に詳細に説明する。
【００２４】図４は第一ブランチ３９が通常の型の電子
マルチプライア４７を有していることも示している。マ
ルチプライア４７の第一入力端は整流器４３を介してル
ートエクストラクタ３７の出力端に接続されていて、マ
ルチプライア４７の第二入力端は制御回路２５のフィー
ドバックライン４９を介して位置センサー２９， ３１
の出力端に接続されている。減算器回路５１は、一定入
力信号ｕｈｌを受ける第一電気入力端と位置センサー２
９， ３１から信号ｕｐｏｓを受ける第二電気入力端と
を有するフィードバックライン４９内にある。この場合
の信号ｕｈｌは、ガイドビーム１と電磁石１５との間の
空気間隙５３の平均サイズに比例する参照信号ｕｌと、
電磁石１５に使用される別の磁化率及び使用される磁気
鉄回路の長さのような電磁石１５の数多くの特性によっ
て決定される補正信号ｕｃ１との和ｕｌ＋ｕｃ１に等し
い。減算器回路５１の出力信号ｕｄｉｆは、減算器回路
５１の二個の入力信号ｕｈ１とｕｐｏｓの差ｕｈ１−ｕ
ｐｏｓでありかつ空気間隙５３のサイズｈ１によって決
定される。信号ｕｄｉｆはマルチプライア４７内で信号
ｕｓｑｒに乗算されるので、マルチプライア４７の出力
信号ｕｐｒ１は積ｕｓｑｒ×ｕｄｉｆとなる。
マルチプライア４７を有していることも示している。マ
ルチプライア４７の第一入力端は整流器４３を介してル
ートエクストラクタ３７の出力端に接続されていて、マ
ルチプライア４７の第二入力端は制御回路２５のフィー
ドバックライン４９を介して位置センサー２９， ３１
の出力端に接続されている。減算器回路５１は、一定入
力信号ｕｈｌを受ける第一電気入力端と位置センサー２
９， ３１から信号ｕｐｏｓを受ける第二電気入力端と
を有するフィードバックライン４９内にある。この場合
の信号ｕｈｌは、ガイドビーム１と電磁石１５との間の
空気間隙５３の平均サイズに比例する参照信号ｕｌと、
電磁石１５に使用される別の磁化率及び使用される磁気
鉄回路の長さのような電磁石１５の数多くの特性によっ
て決定される補正信号ｕｃ１との和ｕｌ＋ｕｃ１に等し
い。減算器回路５１の出力信号ｕｄｉｆは、減算器回路
５１の二個の入力信号ｕｈ１とｕｐｏｓの差ｕｈ１−ｕ
ｐｏｓでありかつ空気間隙５３のサイズｈ１によって決
定される。信号ｕｄｉｆはマルチプライア４７内で信号
ｕｓｑｒに乗算されるので、マルチプライア４７の出力
信号ｕｐｒ１は積ｕｓｑｒ×ｕｄｉｆとなる。
【００２５】マルチプライア４７の出力信号ｕｐｒ１は
、演算増幅器５７が設けられているそれ自身公知の型の
増幅器ユニット５５に対する入力信号を形成する。電圧
信号ｕｐｒ１は増幅器ユニット５５により増幅され、電
磁石１５を通る制御電流ｉ１となる。
、演算増幅器５７が設けられているそれ自身公知の型の
増幅器ユニット５５に対する入力信号を形成する。電圧
信号ｕｐｒ１は増幅器ユニット５５により増幅され、電
磁石１５を通る制御電流ｉ１となる。
【００２６】制御回路２５の第二ブランチ４１は、整流
器４５を介してルートエクストラクタ３７に接続されて
いる第一入力端と、制御回路２５のフィードバックライ
ン６１を介して位置センサー２９， ３１に接続されて
いる第二入力端とを有する電子マルチプライア５９を有
している。フィードバックライン６１は、一定入力信号
ｕｈ２を受ける第一電子入力端と位置センサー２９，
３１からの信号ｕｐｏｓを受ける第二電子入力端とを有
する加算回路６３を含む。信号ｕｈ２は、前述の信号ｕ
ｈ１と同等でかつ電磁石１３内に使用される磁気鉄の磁
化率とか使用される磁気鉄回路の長さと言うような電磁
石１３の数多くの特性に依存する値を有する補正信号で
ある。加算回路６３の出力信号ｕｓｕｍは、加算回路６
３の二個の入力信号ｕｈ２とｕｐｏｓの和ｕｈ２＋ｕｐ
ｏｓに等しくかつ空気間隙２３のサイズｈ２によって決
定される。信号ｕｓｕｍはマルチプライア５９内の信号
ｕｓｑｒに乗算されるので、マルチプライア５９の出力
信号ｕｐｒ２はｕｓｑｒ×ｕｓｕｍの乗算の結果となる
。
器４５を介してルートエクストラクタ３７に接続されて
いる第一入力端と、制御回路２５のフィードバックライ
ン６１を介して位置センサー２９， ３１に接続されて
いる第二入力端とを有する電子マルチプライア５９を有
している。フィードバックライン６１は、一定入力信号
ｕｈ２を受ける第一電子入力端と位置センサー２９，
３１からの信号ｕｐｏｓを受ける第二電子入力端とを有
する加算回路６３を含む。信号ｕｈ２は、前述の信号ｕ
ｈ１と同等でかつ電磁石１３内に使用される磁気鉄の磁
化率とか使用される磁気鉄回路の長さと言うような電磁
石１３の数多くの特性に依存する値を有する補正信号で
ある。加算回路６３の出力信号ｕｓｕｍは、加算回路６
３の二個の入力信号ｕｈ２とｕｐｏｓの和ｕｈ２＋ｕｐ
ｏｓに等しくかつ空気間隙２３のサイズｈ２によって決
定される。信号ｕｓｕｍはマルチプライア５９内の信号
ｕｓｑｒに乗算されるので、マルチプライア５９の出力
信号ｕｐｒ２はｕｓｑｒ×ｕｓｕｍの乗算の結果となる
。
【００２７】マルチプライア５９の出力信号ｕｐｒ２は
、前記増幅器ユニット５５と同様な型であってかつ演算
増幅器６７が設けられている増幅器ユニット６５に対す
る入力信号を形成する。電圧信号ｕｐｒ２は、増幅器ユ
ニット６５によって電磁石１３を通る制御電流ｉ２に増
幅される。
、前記増幅器ユニット５５と同様な型であってかつ演算
増幅器６７が設けられている増幅器ユニット６５に対す
る入力信号を形成する。電圧信号ｕｐｒ２は、増幅器ユ
ニット６５によって電磁石１３を通る制御電流ｉ２に増
幅される。
【００２８】ガイドビーム１に対する電磁石１５及び１
３によって与えられる力Ｆ１とＦ２の近似値は次のよう
に書くことが出来る。
３によって与えられる力Ｆ１とＦ２の近似値は次のよう
に書くことが出来る。
【数２】
【００２９】空気間隙ｈ１とｈ２のサイズと制御電流ｉ
１とｉ２に対しては、次の関係式が成立する。 ｉ１〜ｕｓｑｒ×ｕｄｉｆ 及び ｈ１〜ｕｄｉｆ
ｉ２〜ｕｓｑｒ×ｕｓｕｍ 及び ｈ２〜ｕｓｕｍ
従って力Ｆ１及びＦ２に対しては、 Ｆ１〜ｕ２ｓｑｒ〜ｕｐｉｄ 及び Ｆ２〜ｕ２ｓ
ｑｒ〜ｕｐｉｄとなる。
１とｉ２に対しては、次の関係式が成立する。 ｉ１〜ｕｓｑｒ×ｕｄｉｆ 及び ｈ１〜ｕｄｉｆ
ｉ２〜ｕｓｑｒ×ｕｓｕｍ 及び ｈ２〜ｕｓｕｍ
従って力Ｆ１及びＦ２に対しては、 Ｆ１〜ｕ２ｓｑｒ〜ｕｐｉｄ 及び Ｆ２〜ｕ２ｓ
ｑｒ〜ｕｐｉｄとなる。
【００３０】マルチプライア４７と５９の使用は、力Ｆ
１とＦ２の値が空気間隙ｈ１とｈ２のサイズに依存せず
制御信号ｕｐｉｄの値のみに依存するようにさせること
を可能にする。この結果最適位置制御を空気間隙２３の
如何なるサイズについても制御ユニット３５によって達
成させることが可能となるので、電磁石１３， １５に
対するガイドビーム１の如何なる位置に対しても適切な
安定性を達成させることが出来る。この制御が位置に依
存しないと言う利点は、装置を何の問題も発生させずに
開始させることが出来る点である。これに加えこの制御
により、突然の相対的に高いピークの負荷がテーブル５
に加えられる場合においても装置を常に適切に安定に動
作させる事が出来る。
１とＦ２の値が空気間隙ｈ１とｈ２のサイズに依存せず
制御信号ｕｐｉｄの値のみに依存するようにさせること
を可能にする。この結果最適位置制御を空気間隙２３の
如何なるサイズについても制御ユニット３５によって達
成させることが可能となるので、電磁石１３， １５に
対するガイドビーム１の如何なる位置に対しても適切な
安定性を達成させることが出来る。この制御が位置に依
存しないと言う利点は、装置を何の問題も発生させずに
開始させることが出来る点である。これに加えこの制御
により、突然の相対的に高いピークの負荷がテーブル５
に加えられる場合においても装置を常に適切に安定に動
作させる事が出来る。
【００３１】マルチプライア４７と５９と共にルートエ
クストラクタ３７を使用することにより、力Ｆ１とＦ２
の値を制御信号ｕｐｉｄの値に比例するようにさせるこ
とが出来るので、制御ユニット３５が現実に線形系を支
配し、電磁石１３と１５を流れる制御電流ｉ１とｉ２の
如何なる値に於いても制御ユニット３５によって適切な
位置制御を達成する事が可能となった。この制御の利点
は、電磁石１３， １５を流れる基本電流が不必要とな
る点である。図４に示される制御回路２５ａと２５ｂは
、当該整流器４３と４５の使用により現実には電磁石１
３， １５を流れる制御電流のみをパスさせる。事実二
個の電磁石１３， １５の一個によってガイドビーム１
に与えられる力は当該電磁石を流れる制御電流の方向に
かかわらず常に引っ張る力であるので、整流器４３，
４５を使用しない場合の二個の電磁石１３， １５の力
は恒常的に等しくなり位置制御は不可能となろう。整流
器４３， ４５の使用により電磁石１３には、テーブル
５に静的な負荷が与えられる場合に図４に示されるよう
な方向を有する制御電流ｉ２が与えられるのみで、ｉ１
は空気間隙２３の測定されたサイズが所望のサイズより
も大きいときには０となる。その様な負荷に対し、空気
間隙２３の測定されたサイズが所望のサイズよりも小さ
い場合には、電磁石１５のみに図４に示される方向を有
する制御電流ｉ１が与えられ、ｉ２は０となる。電磁石
１３， １５を通る基本電流が存在せずかつ電磁石１３
， １５の一個のみが制御電流を受け取るので、電磁石
１３， １５の電気抵抗の損失は低い。テーブル５に負
荷が与えられていない状態での抵抗損失は無視できる程
に小さい。
クストラクタ３７を使用することにより、力Ｆ１とＦ２
の値を制御信号ｕｐｉｄの値に比例するようにさせるこ
とが出来るので、制御ユニット３５が現実に線形系を支
配し、電磁石１３と１５を流れる制御電流ｉ１とｉ２の
如何なる値に於いても制御ユニット３５によって適切な
位置制御を達成する事が可能となった。この制御の利点
は、電磁石１３， １５を流れる基本電流が不必要とな
る点である。図４に示される制御回路２５ａと２５ｂは
、当該整流器４３と４５の使用により現実には電磁石１
３， １５を流れる制御電流のみをパスさせる。事実二
個の電磁石１３， １５の一個によってガイドビーム１
に与えられる力は当該電磁石を流れる制御電流の方向に
かかわらず常に引っ張る力であるので、整流器４３，
４５を使用しない場合の二個の電磁石１３， １５の力
は恒常的に等しくなり位置制御は不可能となろう。整流
器４３， ４５の使用により電磁石１３には、テーブル
５に静的な負荷が与えられる場合に図４に示されるよう
な方向を有する制御電流ｉ２が与えられるのみで、ｉ１
は空気間隙２３の測定されたサイズが所望のサイズより
も大きいときには０となる。その様な負荷に対し、空気
間隙２３の測定されたサイズが所望のサイズよりも小さ
い場合には、電磁石１５のみに図４に示される方向を有
する制御電流ｉ１が与えられ、ｉ２は０となる。電磁石
１３， １５を通る基本電流が存在せずかつ電磁石１３
， １５の一個のみが制御電流を受け取るので、電磁石
１３， １５の電気抵抗の損失は低い。テーブル５に負
荷が与えられていない状態での抵抗損失は無視できる程
に小さい。
【００３２】図５は制御回路２５ａと２５ｂの第二実施
例を線図的に示す。図５の各制御回路２５ａ，２５ｂに
おいて、減算器回路５１と加算回路６３は各々第一デジ
タルメモリ６９と第二デジタルメモリ７１によって置換
されている。信号ｕｐｏｓと信号ｕｄｉｆとｕｓｕｍと
の関係は、ステップサイズΔｕｐｏｓ異なる数多くの順
次のｕｐｏｓの値に対して、各々メモリ６９と７１に表
の形態でストアされる。ステップサイズΔｕｐｏｓが充
分小さい場合には、図５の制御回路のデジタルメモリ６
９， ７１の函数は減算器回路５１と図４の制御回路の
加算回路６３との函数に各々近似する。更に信号ｕｄｉ
ｆとｕｓｕｍとが、各々デジタルメモリ６９， ７１に
よって、例えば磁気飽和のような電磁石１３， １５及
びガイドビーム１の非線形特性に対して補正される。
例を線図的に示す。図５の各制御回路２５ａ，２５ｂに
おいて、減算器回路５１と加算回路６３は各々第一デジ
タルメモリ６９と第二デジタルメモリ７１によって置換
されている。信号ｕｐｏｓと信号ｕｄｉｆとｕｓｕｍと
の関係は、ステップサイズΔｕｐｏｓ異なる数多くの順
次のｕｐｏｓの値に対して、各々メモリ６９と７１に表
の形態でストアされる。ステップサイズΔｕｐｏｓが充
分小さい場合には、図５の制御回路のデジタルメモリ６
９， ７１の函数は減算器回路５１と図４の制御回路の
加算回路６３との函数に各々近似する。更に信号ｕｄｉ
ｆとｕｓｕｍとが、各々デジタルメモリ６９， ７１に
よって、例えば磁気飽和のような電磁石１３， １５及
びガイドビーム１の非線形特性に対して補正される。
【００３３】図４または図５の制御回路２５ａ， ２５
ｂを有する図１、図２及び図３に示される装置は、集積
回路の製造に使用されるマスクの製造に於ける光学リソ
グラフィック位置決めの応用に特に適していることに注
意すべきである。電磁石内の発生熱の結果、このような
位置決め装置と電磁石支持を有する他の精密マシーンと
に於いてディメンジョンの不正確さが発生する可能性が
ある。この様な不正確さは図４または図５の装置を使用
する事によって除去させることが出来る。さらに、非常
に小さな空気間隙を、正確さと剛性やバンド幅のような
当該装置の正確さと位置に依存しない特性とによって使
用することが出来るので、所望の制御電流の値とそれに
伴う抵抗損失とを減少させる事が可能となる。
ｂを有する図１、図２及び図３に示される装置は、集積
回路の製造に使用されるマスクの製造に於ける光学リソ
グラフィック位置決めの応用に特に適していることに注
意すべきである。電磁石内の発生熱の結果、このような
位置決め装置と電磁石支持を有する他の精密マシーンと
に於いてディメンジョンの不正確さが発生する可能性が
ある。この様な不正確さは図４または図５の装置を使用
する事によって除去させることが出来る。さらに、非常
に小さな空気間隙を、正確さと剛性やバンド幅のような
当該装置の正確さと位置に依存しない特性とによって使
用することが出来るので、所望の制御電流の値とそれに
伴う抵抗損失とを減少させる事が可能となる。
【００３４】何等の特定な要求が電磁石の発生熱に課さ
れない場合には、電子ルートエクストラクタ３７と整流
器４３と４５とを制御回路２５ａ， ２５ｂから省略す
ることも可能であることに注意すべきである。この場合
には、位置に依存しない制御が可能となり、重畳された
制御電流を有する基本電流が電磁石を流れる。剛性とバ
ンド幅はこの場合基本電流の強さに依存する。
れない場合には、電子ルートエクストラクタ３７と整流
器４３と４５とを制御回路２５ａ， ２５ｂから省略す
ることも可能であることに注意すべきである。この場合
には、位置に依存しない制御が可能となり、重畳された
制御電流を有する基本電流が電磁石を流れる。剛性とバ
ンド幅はこの場合基本電流の強さに依存する。
【００３５】制御回路２５ａ， ２５ｂから整流器４３
， ４５のみを省略することが更に別の実施例で得られ
る。この実施例の場合、電磁石には基本電流も供給され
、一方電流値に依存しない制御を得るためにルートエク
ストラクタは各ブランチ３９， ４１内で当該マルチプ
ライア４７， ５９の前に含まれるべきである。電磁石
１３， １５を流れる制御電流を決める制御信号ｕｐｉ
ｄは基本信号ｕ０に加えられ、かつそれから減算される
べきで、これにより各々ブランチ３９， ４１内の当該
ルートエクストラクタの前の、電磁石を通る基本電流が
決まる。このようにして位置に依存せずかつ電流に依存
しない特性を有する両方向支持が当該支持方向内におい
て得られる。
， ４５のみを省略することが更に別の実施例で得られ
る。この実施例の場合、電磁石には基本電流も供給され
、一方電流値に依存しない制御を得るためにルートエク
ストラクタは各ブランチ３９， ４１内で当該マルチプ
ライア４７， ５９の前に含まれるべきである。電磁石
１３， １５を流れる制御電流を決める制御信号ｕｐｉ
ｄは基本信号ｕ０に加えられ、かつそれから減算される
べきで、これにより各々ブランチ３９， ４１内の当該
ルートエクストラクタの前の、電磁石を通る基本電流が
決まる。このようにして位置に依存せずかつ電流に依存
しない特性を有する両方向支持が当該支持方向内におい
て得られる。
【００３６】図４及び図５に示される各電子部品を対応
する動作を有するデジタル回路によって各々置き換える
ことも可能であることに注意すべきである。例えば、制
御ユニット３５、ルートエクストラクタ３７及び二個の
整流器４３， ４５を、制御ユニット３５、ルートエク
ストラクタ３７及び整流器４３， ４５の機能が一体化
されている電子制御ユニットによって置き換えても良い
。
する動作を有するデジタル回路によって各々置き換える
ことも可能であることに注意すべきである。例えば、制
御ユニット３５、ルートエクストラクタ３７及び二個の
整流器４３， ４５を、制御ユニット３５、ルートエク
ストラクタ３７及び整流器４３， ４５の機能が一体化
されている電子制御ユニットによって置き換えても良い
。
【００３７】図４または図５の制御回路２５ａ， ２５
ｂを有する装置は特にマイクロマニュプレータ内の使用
に適していて、これにより支持される物体を小さな距離
（数ミクロン／１０）に渡って正確に変位させることが
出来る。その様な装置は位置に依存しない制御を有して
いるので、適切な安定性を支持されるべき物体の各位置
に実施させることが出来る。
ｂを有する装置は特にマイクロマニュプレータ内の使用
に適していて、これにより支持される物体を小さな距離
（数ミクロン／１０）に渡って正確に変位させることが
出来る。その様な装置は位置に依存しない制御を有して
いるので、適切な安定性を支持されるべき物体の各位置
に実施させることが出来る。
【００３８】本装置の単純な実施例が、基本電流と共に
二個の電磁石１３， １５の一方のみを制御することに
よって得られることにも注目すべきである。この実施例
に於ける他方の電磁石には基本電流のみが与えられかつ
これはカウンターバランスする磁石としてのみ機能する
。カウンターバランスする力は、例えば真空、永久磁石
、ガススプリングまたは機械スプリングのような他の手
段によって達成しても良い。支持される物体に作用する
重力をカウンターバランスする力として使用しても良い
。これらの場合当該支持方向には一個の電磁石しか使用
されない。
二個の電磁石１３， １５の一方のみを制御することに
よって得られることにも注目すべきである。この実施例
に於ける他方の電磁石には基本電流のみが与えられかつ
これはカウンターバランスする磁石としてのみ機能する
。カウンターバランスする力は、例えば真空、永久磁石
、ガススプリングまたは機械スプリングのような他の手
段によって達成しても良い。支持される物体に作用する
重力をカウンターバランスする力として使用しても良い
。これらの場合当該支持方向には一個の電磁石しか使用
されない。
【００３９】図１〜５の装置の場合、電磁石１３， １
５はガイドビーム１の何れかの側に互いに反対に配置さ
れている。電磁石１３， １５は、互いに反対を向いて
いるＵ字形状のサイドに位置させると言う別の態様に配
置させても良い事に注意すべきである。後者の場合対１
３， １５は、ガイドビームの平行な第一及び第二部分
の間に位置している。
５はガイドビーム１の何れかの側に互いに反対に配置さ
れている。電磁石１３， １５は、互いに反対を向いて
いるＵ字形状のサイドに位置させると言う別の態様に配
置させても良い事に注意すべきである。後者の場合対１
３， １５は、ガイドビームの平行な第一及び第二部分
の間に位置している。
【００４０】最後に、テーブル５の自由度の二個の程度
、つまりｙ方向に平行な移動とｚ軸に平行に伸びる軸に
ついての回転とは、図１、２及び３の装置内の電磁石（
１３， １５）と（１７， １９）の二個の対によって
制限出来ることに注意すべきである。より多くの対の電
磁石をこのような装置で使用する場合には支持されるべ
き物体の自由度の二個以上の程度を更に制限することも
可能である。装置の構造を更にコンパクトにする必要が
ある場合には、支持体に使用される電磁石の数を減少さ
せても良い。このことは、例えば、当該方向に垂直な面
内で互いに１２０゜の角度で位置している三個の電磁石
によって二方向に物体を支持することによって行える。 電磁石の適切な制御が、インターリンクされた制御回路
と共にこれに対して必要である。
、つまりｙ方向に平行な移動とｚ軸に平行に伸びる軸に
ついての回転とは、図１、２及び３の装置内の電磁石（
１３， １５）と（１７， １９）の二個の対によって
制限出来ることに注意すべきである。より多くの対の電
磁石をこのような装置で使用する場合には支持されるべ
き物体の自由度の二個以上の程度を更に制限することも
可能である。装置の構造を更にコンパクトにする必要が
ある場合には、支持体に使用される電磁石の数を減少さ
せても良い。このことは、例えば、当該方向に垂直な面
内で互いに１２０゜の角度で位置している三個の電磁石
によって二方向に物体を支持することによって行える。 電磁石の適切な制御が、インターリンクされた制御回路
と共にこれに対して必要である。
【図１】 本発明の第一及び第二実施例の共通部分の
側面図を示す。
側面図を示す。
【図２】 図１の共通部分の平面図を示す。
【図３】 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩについての共通部
分の断面図を示す。
分の断面図を示す。
【図４】 第一電子制御回路を有する本発明の装置の
第一実施例を線図的に示す。
第一実施例を線図的に示す。
【図５】 第二電子制御回路を有する本発明の装置の
第二実施例を線図的に示す。
第二実施例を線図的に示す。
１：スチールガイドビーム ３：フレ
ーム５：テーブル
７：目的物９：脚
１１：基体表面１３，
１５， １７， １９：電磁石 ２
１：ベアリングブロック ２３：空気間隙
２５ａ， ２５ｂ：電子制御回路 ２９， ３１：位置センサー
３３：コンパレータ３５：電子制御ユニット
３７：ルートエクストラクタ ３９：第一ブランチ
４１：第二ブランチ４３， ４５：電子整流器
４７， ５９：マルチプライア ４９， ６１：フィードバックライン ５１：減
算器回路５３：空気間隙
５５， ６５：増幅器ユニット
ーム５：テーブル
７：目的物９：脚
１１：基体表面１３，
１５， １７， １９：電磁石 ２
１：ベアリングブロック ２３：空気間隙
２５ａ， ２５ｂ：電子制御回路 ２９， ３１：位置センサー
３３：コンパレータ３５：電子制御ユニット
３７：ルートエクストラクタ ３９：第一ブランチ
４１：第二ブランチ４３， ４５：電子整流器
４７， ５９：マルチプライア ４９， ６１：フィードバックライン ５１：減
算器回路５３：空気間隙
５５， ６５：増幅器ユニット
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも１個の電磁石と少なくとも
１個の位置センサーとによって少なくとも１個の支持方
向に物体を位置決めする装置であって、前記位置決めセ
ンサーの電気出力が、前記電磁石内の電流を前記位置セ
ンサーによって測定される前記電磁石に対する前記物体
の位置と所望の位置との差の函数として制御する事が可
能である電子制御ユニットの一電気入力端に接続されて
いる装置に於て、前記制御ユニットの電気出力端と前記
制御ユニットにより制御される前記電磁石との間に当該
電磁石に固有な電気マルチプライアが接続されていて、
前記マルチプライアの出力信号が前記制御ユニットの制
御信号と前記位置センサーの出力信号との積によって決
定されている事を特徴とする物体を位置決めする装置。 - 【請求項２】 電子ルートエクストラクタが、前記制
御ユニットと前記制御ユニットに接続されている前記マ
ルチプライアとの間に接続されている事を特徴とする請
求項１記載の装置。 - 【請求項３】 作動中、前記物体が、前記支持方向で
見て互いに反対側に位置している一対の電磁石によって
前記支持方向に支持され、前記対の２個の電磁石を通る
電流が前記対の２個の電磁石に共通である制御ユニット
によって制御されている請求項２記載の装置に於て、前
記制御ユニットと前記制御ユニットに接続されている２
個のマルチプライアの各々との間に当該マルチプライア
に固有な電子ルートエクストラクタが接続されている事
を特徴とする装置。 - 【請求項４】 操作の間、物体が一対の電磁石によっ
て支持方向に支持されている本発明の装置の別の実施例
であって、支持方向で見て一対の電磁石がその対の２個
の電磁石を通る電流がその対の２個の電磁石に共通であ
る制御ユニットによって制御される間、支持方向で見て
互いに反対側に位置していて、前記制御ユニットと前記
制御ユニットに接続されている２個のマルチプライアの
各々との間に当該マルチプライアに固有な電子整流器が
接続されていて、前記２個の整流器が電気的に反対方向
に配置されている事を特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記整流器が、前記制御ユニットと前
記制御ユニットに接続されている前記マルチプライアの
各々との間に接続されている事を特徴とする請求項４記
載の装置。 - 【請求項６】 前記制御ユニットと前記制御ユニット
に接続されている前記２個のマルチプライアの各々との
間に前記当該マルチプライアに固有な電子ルートエクス
トラクタが接続されている事を特徴とする請求項４また
は５記載の装置。 - 【請求項７】 前記制御ユニットと前記制御ユニット
に接続されている前記２個のマルチプライアとの間に前
記２個のマルチプライアに共通の電子ルートエクストラ
クタが接続されている事を特徴とする請求項４または５
記載の装置。 - 【請求項８】 デジタルメモリが、前記マルチプライ
アの各々と当該マルチプライアに接続されている前記位
置センサとの間に接続されている事を特徴とする前記請
求項の何れかに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9001908A NL9001908A (nl) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Elektromagnetische ondersteuning met positie-onafhankelijke eigenschappen. |
| NL9001908 | 1990-08-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04245406A true JPH04245406A (ja) | 1992-09-02 |
Family
ID=19857602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3240554A Withdrawn JPH04245406A (ja) | 1990-08-30 | 1991-08-27 | 位置に依存しない電磁支持 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5227948A (ja) |
| EP (1) | EP0473232A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04245406A (ja) |
| NL (1) | NL9001908A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7345865B2 (en) | 2003-05-15 | 2008-03-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic guiding apparatus |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0549912B1 (en) * | 1992-01-03 | 1997-11-05 | British Nuclear Fuels PLC | Apparatus for the electromagnetic control of the suspension of an object |
| US5696412A (en) * | 1993-10-20 | 1997-12-09 | Iannello; Victor | Sensor-less position detector for an active magnetic bearing |
| FR2716700B1 (fr) * | 1994-02-28 | 1996-05-15 | Mecanique Magnetique Sa | Palier magnétique actif à auto-détection de position. |
| US5736800A (en) * | 1994-10-18 | 1998-04-07 | Iannello; Victor | Light weight, high performance radial actuator for magnetic bearing systems |
| DE19529038A1 (de) * | 1995-08-08 | 1997-02-13 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Magnetlager für einen Rotor |
| US6208497B1 (en) * | 1997-06-26 | 2001-03-27 | Venture Scientifics, Llc | System and method for servo control of nonlinear electromagnetic actuators |
| US6130517A (en) * | 1998-02-12 | 2000-10-10 | Nikon Corporation | Magnetic actuator producing large acceleration on fine stage and low RMS power gain |
| US6078120A (en) * | 1998-03-10 | 2000-06-20 | Varian, Inc. | Vacuum pump with magnetic bearing system, backup bearings and sensors |
| US6472777B1 (en) * | 1998-08-25 | 2002-10-29 | Nikon Corporation | Capacitive sensor calibration method and apparatus for opposing electro-magnetic actuators |
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| EP2886889B1 (en) | 2013-12-17 | 2016-04-27 | Skf Magnetic Mechatronics | Digital nonlinear corrector for active magnetic bearings |
| US10208760B2 (en) | 2016-07-28 | 2019-02-19 | General Electric Company | Rotary machine including active magnetic bearing |
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| US3939776A (en) * | 1972-05-08 | 1976-02-24 | Rohr Industries, Inc. | Railway truck magnetic suspension |
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| FR2501314A1 (fr) * | 1981-03-09 | 1982-09-10 | Europ Propulsion | Palier electromagnetique actif redondant |
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| NL8601547A (nl) * | 1986-06-16 | 1988-01-18 | Philips Nv | Optisch litografische inrichting met verplaatsbaar lenzenstelsel en werkwijze voor het regelen van de afbeeldingseigenschappen van een lenzenstelsel in een dergelijke inrichting. |
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| US5013987A (en) * | 1989-07-18 | 1991-05-07 | Seiko Instruments Inc. | Control system for magnetic bearing |
-
1990
- 1990-08-30 NL NL9001908A patent/NL9001908A/nl not_active Application Discontinuation
-
1991
- 1991-03-04 US US07/664,162 patent/US5227948A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-08-22 EP EP91202147A patent/EP0473232A1/en not_active Withdrawn
- 1991-08-27 JP JP3240554A patent/JPH04245406A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7345865B2 (en) | 2003-05-15 | 2008-03-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic guiding apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL9001908A (nl) | 1992-03-16 |
| EP0473232A1 (en) | 1992-03-04 |
| US5227948A (en) | 1993-07-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |