JPH0712175A - Precision vibration control device - Google Patents
Precision vibration control deviceInfo
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- JPH0712175A JPH0712175A JP17595693A JP17595693A JPH0712175A JP H0712175 A JPH0712175 A JP H0712175A JP 17595693 A JP17595693 A JP 17595693A JP 17595693 A JP17595693 A JP 17595693A JP H0712175 A JPH0712175 A JP H0712175A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置、光学
測定機器、精密工作機械等に使用する精密防振装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a precision vibration isolator used for semiconductor manufacturing equipment, optical measuring instruments, precision machine tools and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、精密防振装置の制御方法並びにそ
の回路は通常、特開平3−121328号公報や特開平
4−254025号公報記載のように構成されている。
図4はその構成を示すブロック図である。同図におい
て、5はある粘性Cとバネ性Kを有する定盤、6は定盤
5の位置を検出しその位置信号xを出力する位置セン
サ、10は定盤5の加速度を検出しその加速度信号αを
出力する加速度センサ、11は定盤5の振動を抑える空
気アクチュエータ、7は空気アクチュエータ11の空気
圧を制御するサーボバルブ、9は前記位置および加速度
信号を取り込み、制御演算を行ってサーボバルブ7に制
御値を出力する制御コントローラである。2. Description of the Related Art Conventionally, a control method for a precision anti-vibration device and its circuit are usually constructed as described in JP-A-3-121328 and JP-A-4-254025.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration. In the figure, 5 is a surface plate having a certain viscosity C and springiness K, 6 is a position sensor for detecting the position of the surface plate 5 and outputting the position signal x, 10 is the acceleration of the surface plate 5 and its acceleration An acceleration sensor that outputs a signal α, 11 is an air actuator that suppresses vibration of the surface plate 5, 7 is a servo valve that controls the air pressure of the air actuator 11, and 9 is a servo valve that takes in the position and acceleration signals and performs control calculation. 7 is a control controller that outputs a control value to 7.
【0003】図3は、図4の装置の制御ブロック図であ
る。図中、1は制御対象である。サーボバルブ7を含む
空気アクチュエータ11の入力電圧と出力の特性は図5
のようになり、数1式で表わすことができる。FIG. 3 is a control block diagram of the apparatus shown in FIG. In the figure, 1 is a control target. The input voltage and output characteristics of the air actuator 11 including the servo valve 7 are shown in FIG.
And can be expressed by equation 1.
【0004】[0004]
【数1】 制御対象1の伝達関数は、定盤5の重量をMとすると、
数2式で表すことができる。[Equation 1] When the weight of the surface plate 5 is M, the transfer function of the controlled object 1 is
It can be expressed by Equation 2.
【0005】[0005]
【数2】 ここで、入力はサーボバルブへの指令電圧[V]であ
り、出力は定盤の変位である。半導体露光装置等の定盤
の振動周波数は通常2〜5Hz程度である。この制御対
象1に対して、加速度センサ10の出力を、補償要素1
2(Gc1(s))を通し、サーボバルブ7への指令とす
る。更に位置センサ6の出力を、基準位置xr との差を
とり、補償要素2(Gc (s))を通しサーボバルブ7
への指令とする。補償要素12は比例、積分または微分
要素のうちの1つの乃至は2つまたは全ての組合せと
し、補償要素2は比例または比例と積分要素によって、
制御対象1の振動振幅を抑制している。例えば、空気ア
クチュエータ11の時定数TMが十分大きい場合、制御
対象1の伝達関数は数3式で表される。[Equation 2] Here, the input is the command voltage [V] to the servo valve, and the output is the displacement of the surface plate. The vibration frequency of the surface plate of a semiconductor exposure apparatus or the like is usually about 2 to 5 Hz. For the controlled object 1, the output of the acceleration sensor 10
2 (G c1 (s)) to be a command to the servo valve 7. Further, the output of the position sensor 6 is calculated from the reference position x r, and the servo valve 7 is passed through the compensating element 2 (G c (s)).
Command to. The compensating element 12 may be one or two or all combinations of proportional, integral or derivative elements, and the compensating element 2 may be proportional or proportional and integral elements.
The vibration amplitude of the controlled object 1 is suppressed. For example, when the time constant T M of the air actuator 11 is sufficiently large, the transfer function of the controlled object 1 is expressed by Equation 3.
【0006】[0006]
【数3】 補償要素12および2をそれぞれを比例とし、Gc
(s)=a、Gc1(s)=bとしたときの指令位置xr
と定盤位置xの伝達関数は数4式で表すことができる。[Equation 3] Compensating elements 12 and 2 are each proportional and G c
Command position x r when (s) = a and G c1 (s) = b
And the transfer function of the platen position x can be expressed by Equation 4.
【0007】[0007]
【数4】 M=3000kg、C=2262kg・s/N、K=4
73700kg/N、KA /TM =300N/Vの場
合、b=0としa=1,2,4とした時の周波数応答を
図6(a)に、a=4としb=0,1,6とした時の周
波数応答を図6(b)に示す。これより、Gc (s)の
比例ゲインaを増加させると、図6(a)のように制御
帯域を拡大させるが、定盤の固有振動共振ピークを増幅
させ、比例ゲインaを上げすぎると発振してしまう。し
かし、Gc1(s)の比例ゲインbを上げることにより図
6(b)のように定盤の共振を抑えることができる。こ
のように、位置センサのフィードバックは制御帯域を拡
大し、加速度センサのフィードバックは定盤が有する固
有振動周波数の振幅を抑える効果がある。[Equation 4] M = 3000kg, C = 2262kgs / N, K = 4
In the case of 73700 kg / N and K A / T M = 300 N / V, the frequency response when b = 0 and a = 1,2,4 is shown in FIG. 6 (a), where a = 4 and b = 0,1. , 6 the frequency response is shown in FIG. From this, when the proportional gain a of G c (s) is increased, the control band is expanded as shown in FIG. 6A, but if the natural vibration resonance peak of the surface plate is amplified and the proportional gain a is increased too much. It oscillates. However, by increasing the proportional gain b of G c1 (s), the resonance of the surface plate can be suppressed as shown in FIG. Thus, the feedback of the position sensor expands the control band, and the feedback of the acceleration sensor has the effect of suppressing the amplitude of the natural vibration frequency of the surface plate.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、高感度のサーボ加速度計が必要となり、装置全
体のコストが上昇する。また、サーボ加速度計自体、大
きな振動に非常に弱いため取扱いに細心の注意が必要で
ある等の欠点を有する。However, in the above-mentioned conventional example, a highly sensitive servo accelerometer is required, which increases the cost of the entire apparatus. In addition, the servo accelerometer itself is very vulnerable to large vibrations, and therefore has the drawback that it requires careful handling.
【0009】本発明の目的は、この従来技術の問題点に
鑑み、精密防振装置において、サーボ加速度計を不要に
して、装置のコストダウンと信頼性の向上を図ることに
ある。In view of the problems of this prior art, it is an object of the present invention to eliminate the need for a servo accelerometer in a precision vibration isolation device, thereby reducing the cost and improving the reliability of the device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の精密制振装置は、与えられる制御信号に基き防
振対象物の振動を制御するアクチュエータユニットと、
防振対象物の位置を検出する位置センサと、この位置セ
ンサの出力に基づいて前記制御信号を出力する手段と、
防振対象物の制振対象周波数の10倍以上である遮断周
波数を有するハイパスフィルタおよびその遮断周波数以
上の遮断周波数を有するローパスフィルタを介して前記
位置センサの出力を前記駆動信号にフィードバックする
手段とを具備することを特徴とする。In order to achieve this object, a precision vibration damping device of the present invention comprises an actuator unit for controlling the vibration of a vibration-damping target based on a given control signal,
A position sensor for detecting the position of the image stabilization target, and means for outputting the control signal based on the output of the position sensor,
A means for feeding back the output of the position sensor to the drive signal through a high-pass filter having a cut-off frequency which is 10 times or more the frequency of the vibration-damping target object and a low-pass filter having a cut-off frequency higher than the cut-off frequency; It is characterized by including.
【0011】ここで、位置センサが検出する防振対象物
の位置は、通常、防振対象物の水平方向および垂直方向
の位置である。アクチュエータユニットは、例えば、空
気バネアクチュエータおよびその空気圧力を制御するサ
ーボバルブを備えたものであり、ハイパスフィルタは2
次のハイパスフィルタである。Here, the position of the image stabilization target detected by the position sensor is usually the position of the image stabilization target in the horizontal and vertical directions. The actuator unit is provided with, for example, an air spring actuator and a servo valve for controlling the air pressure, and the high pass filter has 2
This is the next high-pass filter.
【0012】[0012]
【作用】この構成において、防振対象物が振動して基準
位置から変位すると、それに応じた駆動信号がアクチュ
エータユニットに与えられ、防振対象物の振動が抑制さ
れるが、その際、位置センサの出力がローパスフィルタ
およびハイパスフィルタを介して駆動信号にフィードバ
ックされるため、制振対象周波数の共振ピークが抑えら
れ、サーボ加速度計を用いたフィードバックの場合と同
様の効果が得られる。したがって、高価で振動に弱く破
損しやすいサーボ加速度計を用いる必要がなくなり、装
置の低価格化および信頼性の向上が図られる。In this structure, when the vibration-proof object vibrates and is displaced from the reference position, a drive signal corresponding thereto is given to the actuator unit to suppress the vibration of the vibration-proof object. Is fed back to the drive signal via the low-pass filter and the high-pass filter, the resonance peak of the vibration suppression target frequency is suppressed, and the same effect as in the feedback using the servo accelerometer can be obtained. Therefore, it is not necessary to use a servo accelerometer which is expensive, weak against vibration and easily damaged, and the cost of the device can be reduced and the reliability can be improved.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1および図2は本発明の一実施例に係る精密防振
装置の制御ブロック図および構成図である。図3および
図4の従来例との相異は、加速度センサ10がないこと
により、制御コントローラが異なる点にある。本実施例
の制御コントローラ8は、位置検出センサ6で検出され
た定盤5の位置信号を2次のハイパスフィルタ3を通
し、更に補償要素4(Gc2(s))を通してサーボバル
ブ7への指令とされる。補償要素4は比例要素、積分要
素および微分要素のうちの1つ乃至は2つまたは全ての
組合せとローパスフィルタとにより構成される。ハイパ
スフィルタ3は、定盤5の制振対象周波数の10倍以上
の遮断周波数を有する。例えば図6(a)の場合の制振
対象周波数(定盤固有振動数)は2Hzであるため、ハ
イパスフィルタ3の遮断周波数は20Hz以上となる。
そしてローパスフィルタの遮断周波数はハイパスフィル
タ3の遮断周波数以上であるため、20Hz以上であ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are a control block diagram and a configuration diagram of a precision vibration damping device according to an embodiment of the present invention. The difference from the conventional example of FIGS. 3 and 4 is that the controller is different because the acceleration sensor 10 is not provided. The controller 8 of the present embodiment passes the position signal of the surface plate 5 detected by the position detection sensor 6 to the servo valve 7 through the secondary high-pass filter 3 and the compensating element 4 (G c2 (s)). It is a command. The compensation element 4 is composed of a low-pass filter and a combination of one or two or all of a proportional element, an integral element and a derivative element. The high-pass filter 3 has a cut-off frequency that is 10 times or more the frequency of the vibration suppression target of the surface plate 5. For example, in the case of FIG. 6A, the vibration suppression target frequency (natural frequency of the surface plate) is 2 Hz, so the cutoff frequency of the high-pass filter 3 is 20 Hz or higher.
The cut-off frequency of the low-pass filter is equal to or higher than the cut-off frequency of the high-pass filter 3, and is equal to or higher than 20 Hz.
【0014】例えば、ハイパスフィルタの伝達関数は数
5式で表わすことができる。For example, the transfer function of the high pass filter can be expressed by the equation (5).
【0015】[0015]
【数5】 ここでωhはハイパスフィルタの遮断周波数で、ζhは粘
性減衰係数比である。そして補償要素2および4をそれ
ぞれ比例とし、Gc(s)=a,Gc2(s)=bとした
時の指令位置xrと定盤位置xの伝達関数は数6式で表
わすことができる。[Equation 5] Here, ω h is the cutoff frequency of the high-pass filter, and ζ h is the viscous damping coefficient ratio. Then, when the compensation elements 2 and 4 are made proportional and G c (s) = a and G c2 (s) = b, the transfer function of the command position x r and the surface plate position x can be expressed by Equation 6. it can.
【0016】[0016]
【数6】 数4式と比較するとs2 の係数が異なっている。この係
数の違いは数7式があるかないかの違いである。[Equation 6]Comparing with Equation 4, s2 The coefficients of are different. This person
The difference in the numbers is whether or not there is a formula 7.
【0017】[0017]
【数7】 これは2次のローパスフィルタであり、低周波数ではこ
の値は1となる。今対象としている定盤の固有振動数は
2Hzであるため、このフィルタの遮断周波数より低い
ためこの値はほぼ1となり、数4式と同じになる。[Equation 7] This is a second-order low-pass filter, which has a value of 1 at low frequencies. Since the target platen has a natural frequency of 2 Hz, which is lower than the cutoff frequency of this filter, this value is almost 1, which is the same as the equation (4).
【0018】また、補償要素4に対し、定盤5の制振対
象周波数の位相を改善するために、位相進みまたは位相
進み遅れ回路を追加しても良い。A phase lead or phase lead / lag circuit may be added to the compensating element 4 in order to improve the phase of the frequency to be damped on the surface plate 5.
【0019】このように、位置センサ6の出力を2次の
ハイパスフィルタ3を通して、制御系にフィードバック
することにより、従来例の効果と同じ効果が得られる。
つまり図6(b)のように制振対象周波数の共振ピーク
が小さくなるため、振動を抑えることができる。よっ
て、高価で壊われやすいサーボ加速度計を使う必要がな
くなるため装置が低価格になる。In this way, by feeding back the output of the position sensor 6 to the control system through the secondary high-pass filter 3, the same effect as the conventional example can be obtained.
That is, as shown in FIG. 6B, since the resonance peak of the vibration suppression target frequency becomes small, the vibration can be suppressed. Therefore, it is not necessary to use an expensive and fragile servo accelerometer, so that the cost of the device is low.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、位
置センサの出力を、防振対象物の制振対象周波数の10
倍以上である遮断周波数を有するハイパスフィルタおよ
びその遮断周波数以上の遮断周波数を有するローパスフ
ィルタを介して駆動信号にフィードバックするようにし
たため、サーボ加速度計を用いたフィードバックの場合
と同様の効果を得ることができる。したがって、サーボ
加速度計を不要にして装置のコストを下げ、かつ装置の
信頼性を向上させることができる。As described above, according to the present invention, the output of the position sensor is set to 10% of the vibration suppression target frequency of the vibration suppression target object.
Since the feedback is provided to the drive signal through the high-pass filter having the cut-off frequency which is more than double and the low-pass filter having the cut-off frequency higher than the cut-off frequency, the same effect as the case of the feedback using the servo accelerometer is obtained You can Therefore, it is possible to reduce the cost of the device and improve the reliability of the device by eliminating the need for the servo accelerometer.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 本発明の一実施例に係る精密防振装置の制御
系ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a control system of a precision anti-vibration device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1の装置の構成図である。FIG. 2 is a block diagram of the device of FIG.
【図3】 従来例に係る精密防振装置の制御系ブロック
図である。FIG. 3 is a block diagram of a control system of a precision vibration control device according to a conventional example.
【図4】 図3の装置の構成図である。FIG. 4 is a block diagram of the apparatus of FIG.
【図5】 図1の装置における空気アクチュエータの特
性図である。5 is a characteristic diagram of an air actuator in the apparatus of FIG. 1. FIG.
【図6】 制御系の補償要素の値を変えた時の周波数応
答特性図である。FIG. 6 is a frequency response characteristic diagram when the value of the compensation element of the control system is changed.
1:制御対象、2,4,12:補償要素、3:2次のハ
イパスフィルタ、5:定盤、6:位置センサ、7:サー
ボバルブ、8,9:制御コントローラ、10:加速度セ
ンサ、11:空気アクチュエータ。1: Control object, 2, 4, 12: Compensation element, 3: Secondary high-pass filter, 5: Surface plate, 6: Position sensor, 7: Servo valve, 8, 9: Control controller, 10: Acceleration sensor, 11 : Pneumatic actuator.
Claims (3)
振動を制御するアクチュエータユニットと、防振対象物
の位置を検出する位置センサと、この位置センサの出力
に基づいて前記制御信号を出力する手段と、防振対象物
の制振対象周波数の10倍以上である遮断周波数を有す
るハイパスフィルタおよびその遮断周波数以上の遮断周
波数を有するローパスフィルタを介して前記位置センサ
の出力を前記駆動信号にフィードバックする手段とを具
備することを特徴とする精密防振装置。1. An actuator unit for controlling the vibration of an image stabilization target based on a given control signal, a position sensor for detecting the position of the image stabilization target, and the control signal output based on the output of this position sensor. Means, a high-pass filter having a cut-off frequency that is 10 times or more the vibration-damping target frequency of the vibration-damping target, and a low-pass filter having a cut-off frequency that is equal to or higher than the cut-off frequency, and the output of the position sensor to the drive signal A precision anti-vibration device comprising: means for feeding back.
位置は、防振対象物の水平方向および垂直方向の位置で
あることを特徴とする請求項1記載の精密防振装置。2. The precision image stabilization device according to claim 1, wherein the position of the image stabilization target detected by the position sensor is the position of the image stabilization target in the horizontal and vertical directions.
アクチュエータおよびその空気圧力を制御するサーボバ
ルブを備えたものであり、前記ハイパスフィルタは2次
のハイパスフィルタであることを特徴とする請求項1記
載の精密防振装置。3. The precision unit according to claim 1, wherein the actuator unit includes an air spring actuator and a servo valve for controlling the air pressure thereof, and the high-pass filter is a second-order high-pass filter. Anti-vibration device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17595693A JPH0712175A (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Precision vibration control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17595693A JPH0712175A (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Precision vibration control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0712175A true JPH0712175A (en) | 1995-01-17 |
Family
ID=16005199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17595693A Pending JPH0712175A (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Precision vibration control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0712175A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2045156A1 (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-08 | Renault S.A.S. | Method of managing an automobile braking system and vehicle equipped with a braking system operating according to this method |
JP2010078096A (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Ohbayashi Corp | Vibration control device |
CN104033531A (en) * | 2013-03-07 | 2014-09-10 | 循环工程株式会社 | Control Apparatus Of Linear Motion Stage |
CN112304336A (en) * | 2020-10-22 | 2021-02-02 | 中国计量科学研究院 | Control method for high-frequency angular vibration rotary table |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP17595693A patent/JPH0712175A/en active Pending
Cited By (6)
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FR2922062A1 (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-10 | Renault Sas | METHOD FOR MANAGING A MOTOR VEHICLE BRAKING SYSTEM, AND VEHICLE EQUIPPED WITH A BRAKING SYSTEM OPERATING ACCORDING TO SAID METHOD |
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CN112304336B (en) * | 2020-10-22 | 2023-04-07 | 中国计量科学研究院 | Control method for high-frequency angular vibration rotary table |
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