JPH08312715A - 防振装置 - Google Patents
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- JPH08312715A JPH08312715A JP7146869A JP14686995A JPH08312715A JP H08312715 A JPH08312715 A JP H08312715A JP 7146869 A JP7146869 A JP 7146869A JP 14686995 A JP14686995 A JP 14686995A JP H08312715 A JPH08312715 A JP H08312715A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/709—Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 より低コストで調整の容易な防振装置を提供
する。また、ボイスコイルモータが発生する逆起電力に
基づいてダンピングを付与する際の特性劣化を改善す
る。 【構成】 除振台４の振動を抑圧するためのボイスコイ
ルモータ１９と、このボイスコイルモータに発生する逆
起電力を検出する逆起電力検出手段２９，ｒとを備え、
この逆起電力に基づいて前記除振台の振動を抑圧すべく
前記ボイスコイルモータを駆動する防振装置において、
前記除振台が設置された床の振動を計測する加速度セン
サ２６を備え、この加速度センサの出力にも基づいて前
記ボイスコイルモータを駆動する。また、除振台を支持
する空気バネ２のアクチュエータおよび除振台の位置を
フィードバックさせて除振台を所定の目標位置１３に維
持すべく空気バネの駆動制御を行なう手段３，１０〜１
４，１を有する。
する。また、ボイスコイルモータが発生する逆起電力に
基づいてダンピングを付与する際の特性劣化を改善す
る。 【構成】 除振台４の振動を抑圧するためのボイスコイ
ルモータ１９と、このボイスコイルモータに発生する逆
起電力を検出する逆起電力検出手段２９，ｒとを備え、
この逆起電力に基づいて前記除振台の振動を抑圧すべく
前記ボイスコイルモータを駆動する防振装置において、
前記除振台が設置された床の振動を計測する加速度セン
サ２６を備え、この加速度センサの出力にも基づいて前
記ボイスコイルモータを駆動する。また、除振台を支持
する空気バネ２のアクチュエータおよび除振台の位置を
フィードバックさせて除振台を所定の目標位置１３に維
持すべく空気バネの駆動制御を行なう手段３，１０〜１
４，１を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、防振装置に関し、特に
露光用ＸＹステージを搭載してなる半導体製造装置の一
構成ユニットとして好適に使用される防振装置、特に、
空気バネをアクチュエータとした能動的除振装置とボイ
スコイルモータ（以下、ＶＣＭと略記する）をアクチュ
エータとした能動的除振装置とを複合的に使用した防振
装置に関する。
露光用ＸＹステージを搭載してなる半導体製造装置の一
構成ユニットとして好適に使用される防振装置、特に、
空気バネをアクチュエータとした能動的除振装置とボイ
スコイルモータ（以下、ＶＣＭと略記する）をアクチュ
エータとした能動的除振装置とを複合的に使用した防振
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】除振台上には振動を嫌う機器群が搭載さ
れる。例えば、光学顕微鏡や露光用ＸＹステージなどで
ある。特に、露光用ＸＹステージの場合には、適切かつ
迅速な露光が行われるべく、外部から伝達する振動を極
力排除した除振台上に同ステージは搭載されねばならな
い。なぜならば、露光は露光用ＸＹステージが完全停止
の状態で行われなければならないからである。さらに、
露光用ＸＹステージは、ステップ＆リピートという間欠
運転を動作モードとして持ち、繰り返しのステップ振動
を自身が発生しこれが除振台の揺れを惹起せしめること
にも注意せねばならない。この種の振動が整定しきれな
いで残留する場合にも、露光動作に入ることは不可能で
ある。したがって、除振台には、外部振動に対する除振
と、搭載された機器自身の運動に起因した強制振動の制
振性能とをバランスよく実現することが求められてい
る。
れる。例えば、光学顕微鏡や露光用ＸＹステージなどで
ある。特に、露光用ＸＹステージの場合には、適切かつ
迅速な露光が行われるべく、外部から伝達する振動を極
力排除した除振台上に同ステージは搭載されねばならな
い。なぜならば、露光は露光用ＸＹステージが完全停止
の状態で行われなければならないからである。さらに、
露光用ＸＹステージは、ステップ＆リピートという間欠
運転を動作モードとして持ち、繰り返しのステップ振動
を自身が発生しこれが除振台の揺れを惹起せしめること
にも注意せねばならない。この種の振動が整定しきれな
いで残留する場合にも、露光動作に入ることは不可能で
ある。したがって、除振台には、外部振動に対する除振
と、搭載された機器自身の運動に起因した強制振動の制
振性能とをバランスよく実現することが求められてい
る。
【０００３】なお、ＸＹステージを完全停止させてから
同ステージ上に搭載のシリコンウエハに対して露光光を
照射するというステップ＆リピート方式の半導体製造装
置に代わって、ＸＹステージなどをスキャンさせながら
露光光をシリコンウエハ上に照射するスキャン方式の半
導体露光装置も登場してきた。このような装置に使われ
る除振台に対しても、外部振動に対する除振と、その除
振台に搭載された機器自身の運動に起因した強制振動に
対する制振性能とをバランスよく満たすことが求められ
ることは同様である。
同ステージ上に搭載のシリコンウエハに対して露光光を
照射するというステップ＆リピート方式の半導体製造装
置に代わって、ＸＹステージなどをスキャンさせながら
露光光をシリコンウエハ上に照射するスキャン方式の半
導体露光装置も登場してきた。このような装置に使われ
る除振台に対しても、外部振動に対する除振と、その除
振台に搭載された機器自身の運動に起因した強制振動に
対する制振性能とをバランスよく満たすことが求められ
ることは同様である。
【０００４】さて、周知のように、除振台の実現形態
は、受動的除振台と能動的除振台とに分類される。除振
台上の搭載機器に求められる高精度位置決め、高精度ス
キャン、高速移動などへの要求に応えるべく近年は能動
的除振装置を用いる傾向にある。能動的除振装置に用い
られるアクチュエータとしては、空気バネ、ボイスコイ
ルモータ、圧電素子などがある。近年、除振台のさらな
る能力向上を目指して、上述した異種のアクチュエータ
を混合使用してなる能動的除振装置を実現しようという
試みがある。このような装置を複合防振装置と呼ぶこと
にする。
は、受動的除振台と能動的除振台とに分類される。除振
台上の搭載機器に求められる高精度位置決め、高精度ス
キャン、高速移動などへの要求に応えるべく近年は能動
的除振装置を用いる傾向にある。能動的除振装置に用い
られるアクチュエータとしては、空気バネ、ボイスコイ
ルモータ、圧電素子などがある。近年、除振台のさらな
る能力向上を目指して、上述した異種のアクチュエータ
を混合使用してなる能動的除振装置を実現しようという
試みがある。このような装置を複合防振装置と呼ぶこと
にする。
【０００５】まず、図３を用い、空気バネをアクチュエ
ータとする能動的除振装置の構成とその動作を説明す
る。同図において、１は空気バネ２へ動作流体の空気を
給気・排気するサーボバルブ、３は除振台４の鉛直方向
変位を計測する位置センサ、５は予圧用機械バネ、６は
空気バネ２と予圧用機械バネ５および図示しない機構全
体の粘性を表現する粘性要素である。これらの構成部品
から組み合わされる機構は空気バネ式支持脚１５と呼ば
れる。次に、空気バネ式支持脚１５に対するフィードバ
ック装置７Ａの構成とその動作を説明する。まず、加速
度センサ８の出力は、適切な増幅度と時定数とを有する
ローパスフィルタないしバンドパスフィルタ９を介して
サーボバルブ１の弁開閉用の電圧電流変換器１０の前段
に負帰還させている。この加速度フィードバックループ
により機構の安定化が図られている。すなわち、ダンピ
ングが付与されるのである。さらに、位置センサ３の出
力は変位増幅器１１を通って比較回路１２の入力となっ
ている。ここでは、空気バネ式支持脚１５が接する地面
に対する目標位置と等価な目標電圧１３と比較されて偏
差信号ｅとなる。この偏差信号ｅはＰＩ補償器１４を通
って電圧電流変換器１０を励磁する。すると、サーボバ
ルブ１の弁開閉によって空気バネ２内の圧力が調整され
て除振台４は目標電圧１３で指定した所望の位置に定常
偏差なく保持可能となる。ここで、Ｐは比例、Ｉは積分
動作をそれぞれ意味する。空気バネ２をアクチュエータ
とした空気バネ式支持脚１５は、除振台４の上に大重量
物を搭載できる能力を持つ。しかし、空気バネ式支持脚
１５とフィードバック装置７Ａとからなる能動的除振装
置に対して高速応答を期待することはできなかった。
ータとする能動的除振装置の構成とその動作を説明す
る。同図において、１は空気バネ２へ動作流体の空気を
給気・排気するサーボバルブ、３は除振台４の鉛直方向
変位を計測する位置センサ、５は予圧用機械バネ、６は
空気バネ２と予圧用機械バネ５および図示しない機構全
体の粘性を表現する粘性要素である。これらの構成部品
から組み合わされる機構は空気バネ式支持脚１５と呼ば
れる。次に、空気バネ式支持脚１５に対するフィードバ
ック装置７Ａの構成とその動作を説明する。まず、加速
度センサ８の出力は、適切な増幅度と時定数とを有する
ローパスフィルタないしバンドパスフィルタ９を介して
サーボバルブ１の弁開閉用の電圧電流変換器１０の前段
に負帰還させている。この加速度フィードバックループ
により機構の安定化が図られている。すなわち、ダンピ
ングが付与されるのである。さらに、位置センサ３の出
力は変位増幅器１１を通って比較回路１２の入力となっ
ている。ここでは、空気バネ式支持脚１５が接する地面
に対する目標位置と等価な目標電圧１３と比較されて偏
差信号ｅとなる。この偏差信号ｅはＰＩ補償器１４を通
って電圧電流変換器１０を励磁する。すると、サーボバ
ルブ１の弁開閉によって空気バネ２内の圧力が調整され
て除振台４は目標電圧１３で指定した所望の位置に定常
偏差なく保持可能となる。ここで、Ｐは比例、Ｉは積分
動作をそれぞれ意味する。空気バネ２をアクチュエータ
とした空気バネ式支持脚１５は、除振台４の上に大重量
物を搭載できる能力を持つ。しかし、空気バネ式支持脚
１５とフィードバック装置７Ａとからなる能動的除振装
置に対して高速応答を期待することはできなかった。
【０００６】次に、永久磁石と巻線コイルとからなるボ
イスコイルモータ（以下、ＶＣＭと略記する）をアクチ
ュエータとする能動的除振装置の構成とその動作を説明
する。加速度センサの出力信号を積分器に通して速度信
号に変換し、この信号でＶＣＭを駆動する電力増幅器を
励磁し、結果としてダンピングのみ支持する除振台に与
えることがフィードバック装置７Ｖの基本構成になる。
図４がＶＣＭをアクチュエータとする能動的除振装置の
構成である。同図において、１６は加速度センサ８の出
力信号を受けてオフセットと高周波の雑音を除去するた
めの適切な前置フィルタ、１７は前置フィルタ１６の出
力信号を速度の次元へと変換するための積分器、１８は
ＶＣＭ１９を駆動するための電力増幅器、２０はＶＣＭ
式支持脚である。なお、積分器１７は必要に応じて疑似
積分器としてもよい。ＶＣＭをアクチュエータとする能
動的除振装置では、俊敏なる応答性を有することが特徴
である。しかし、大重量物を位置決めする支持のために
は定常的な電流を巻線コイルに通電しておかねばならな
いので発熱問題を引き起こし不利である。通常、発生し
た振動のみにＶＣＭが応動するように制御ループが構成
される。
イスコイルモータ（以下、ＶＣＭと略記する）をアクチ
ュエータとする能動的除振装置の構成とその動作を説明
する。加速度センサの出力信号を積分器に通して速度信
号に変換し、この信号でＶＣＭを駆動する電力増幅器を
励磁し、結果としてダンピングのみ支持する除振台に与
えることがフィードバック装置７Ｖの基本構成になる。
図４がＶＣＭをアクチュエータとする能動的除振装置の
構成である。同図において、１６は加速度センサ８の出
力信号を受けてオフセットと高周波の雑音を除去するた
めの適切な前置フィルタ、１７は前置フィルタ１６の出
力信号を速度の次元へと変換するための積分器、１８は
ＶＣＭ１９を駆動するための電力増幅器、２０はＶＣＭ
式支持脚である。なお、積分器１７は必要に応じて疑似
積分器としてもよい。ＶＣＭをアクチュエータとする能
動的除振装置では、俊敏なる応答性を有することが特徴
である。しかし、大重量物を位置決めする支持のために
は定常的な電流を巻線コイルに通電しておかねばならな
いので発熱問題を引き起こし不利である。通常、発生し
た振動のみにＶＣＭが応動するように制御ループが構成
される。
【０００７】最後に、平板型リニアモータの一例である
ＶＣＭ１９の構造を図５に示す。同図において、２１は
永久磁石、２２は巻線コイル、２３は巻線コイル２２の
支持枠、２４は永久磁石２１を固定する固定枠である。
支持枠２３を堅固に固定して巻線コイル２２に電流を通
電したときには永久磁石２１を含めた固定枠２４が、固
定枠２４を堅固に固定して巻線コイル２２に電流を通電
したときには巻線コイル２２を含めた支持枠２３がそれ
ぞれ駆動力を得る。
ＶＣＭ１９の構造を図５に示す。同図において、２１は
永久磁石、２２は巻線コイル、２３は巻線コイル２２の
支持枠、２４は永久磁石２１を固定する固定枠である。
支持枠２３を堅固に固定して巻線コイル２２に電流を通
電したときには永久磁石２１を含めた固定枠２４が、固
定枠２４を堅固に固定して巻線コイル２２に電流を通電
したときには巻線コイル２２を含めた支持枠２３がそれ
ぞれ駆動力を得る。
【０００８】さて、空気バネをアクチュエータとする能
動的除振装置は、大重量物を支持して姿勢の位置制御を
することにおいて優れた能力を持つ。しかし、制御ルー
プの応答が緩慢なので搭載機器が発生する振動の影響を
相殺するために、同機器の駆動信号に補償を施して、そ
の補償信号で空気バネのアクチュエータをフィードフォ
ワード的に駆動して振動の影響を抑圧する能力の面では
劣っていた。一方、ＶＣＭをアクチュエータとする能動
的除振装置は、俊敏なる応答性を有するが装置全体の姿
勢を位置決め制御する能力は無いか、もしくは劣ってい
た。
動的除振装置は、大重量物を支持して姿勢の位置制御を
することにおいて優れた能力を持つ。しかし、制御ルー
プの応答が緩慢なので搭載機器が発生する振動の影響を
相殺するために、同機器の駆動信号に補償を施して、そ
の補償信号で空気バネのアクチュエータをフィードフォ
ワード的に駆動して振動の影響を抑圧する能力の面では
劣っていた。一方、ＶＣＭをアクチュエータとする能動
的除振装置は、俊敏なる応答性を有するが装置全体の姿
勢を位置決め制御する能力は無いか、もしくは劣ってい
た。
【０００９】そこで、空気バネをアクチュエータとする
能動的除振装置に大重量物の姿勢制御を、ＶＣＭをアク
チュエータとする能動的除振装置に制振制御を主に担当
させるべく両者の能動的除振装置を合体させて除振台の
除振及び制振性能を向上させることが従来から考えられ
ていた。
能動的除振装置に大重量物の姿勢制御を、ＶＣＭをアク
チュエータとする能動的除振装置に制振制御を主に担当
させるべく両者の能動的除振装置を合体させて除振台の
除振及び制振性能を向上させることが従来から考えられ
ていた。
【００１０】しかし、図３の能動的除振装置と、図４の
能動的除振装置とを単純に併合して複合防振装置と成し
た場合は、図６の複合防振装置を得るのである。同図に
おいて、２５は空気バネとＶＣＭの両者をアクチュエー
タとしてもつ複合式支持脚である。当然のことながら、
装置構成が複雑化したことによってコスト上昇を招くこ
とがわかる。また、両能動的除振装置のフィードバック
装置７Ａ，７Ｖの錯綜によって制御系のパラメータ調整
が煩雑となり、もって装置性能を最高の状態にすること
が困難となる事態を招いてしまったのである。さらに
は、ＶＣＭはアクチュエータであると同時に速度センサ
にもなることが知られており、ＶＣＭの駆動によって生
じる逆起電力を検出し、これをフィードバックすること
によってダンピングを与えるという従来からの技術を適
用した場合は、床振動の変位から除振台の変位までの特
性を劣化させるという問題があった。
能動的除振装置とを単純に併合して複合防振装置と成し
た場合は、図６の複合防振装置を得るのである。同図に
おいて、２５は空気バネとＶＣＭの両者をアクチュエー
タとしてもつ複合式支持脚である。当然のことながら、
装置構成が複雑化したことによってコスト上昇を招くこ
とがわかる。また、両能動的除振装置のフィードバック
装置７Ａ，７Ｖの錯綜によって制御系のパラメータ調整
が煩雑となり、もって装置性能を最高の状態にすること
が困難となる事態を招いてしまったのである。さらに
は、ＶＣＭはアクチュエータであると同時に速度センサ
にもなることが知られており、ＶＣＭの駆動によって生
じる逆起電力を検出し、これをフィードバックすること
によってダンピングを与えるという従来からの技術を適
用した場合は、床振動の変位から除振台の変位までの特
性を劣化させるという問題があった。
【００１１】このような問題に対して、公知例はどのよ
うに対処していたのであろうか。まず、空気バネとＶＣ
Ｍの両者をアクチュエータとして有する能動的除振装置
の公知例として特開平６ー１１７４８０号公報（『振動
除去装置』）等がある。ここでは、空気バネとＶＣＭと
を併用した振動除去装置であって、定盤上の大重量物を
空気圧バネで支持し、空気圧の変化から定盤に作用する
荷重を検出し、その検出信号を適切なアルゴリズムを用
いて制御定数を算出してなる補償器を介してＶＣＭを駆
動する装置構成が示され、併せて同一の支持脚内に空気
バネとＶＣＭとを巧みに配置した構成が開示されてい
る。しかし、ＶＣＭ自身の逆起電力を利用した装置構成
は開示されていなかった。
うに対処していたのであろうか。まず、空気バネとＶＣ
Ｍの両者をアクチュエータとして有する能動的除振装置
の公知例として特開平６ー１１７４８０号公報（『振動
除去装置』）等がある。ここでは、空気バネとＶＣＭと
を併用した振動除去装置であって、定盤上の大重量物を
空気圧バネで支持し、空気圧の変化から定盤に作用する
荷重を検出し、その検出信号を適切なアルゴリズムを用
いて制御定数を算出してなる補償器を介してＶＣＭを駆
動する装置構成が示され、併せて同一の支持脚内に空気
バネとＶＣＭとを巧みに配置した構成が開示されてい
る。しかし、ＶＣＭ自身の逆起電力を利用した装置構成
は開示されていなかった。
【００１２】さらに、２種類の除振装置を組み合わせた
公知例として、特開平６ー４２５７８号公報（『半能動
型除振装置、半能動型ダンパ装置、半能動型剛性機構装
置、縮小投影露光装置及びその半能動型除振方法』）が
ある。床振動に対する除振効果と、機器内の移動反力に
対する制御効果とを両立させる目的で案出されたもので
あり受動型除振装置と並列に、受動型ダンパ部材もしく
は受動型バネ部材と、電磁石およびこれを制御するコン
トローラから構成された半能動型ダンパ装置もしくは半
能動型剛性機構装置を開示している。
公知例として、特開平６ー４２５７８号公報（『半能動
型除振装置、半能動型ダンパ装置、半能動型剛性機構装
置、縮小投影露光装置及びその半能動型除振方法』）が
ある。床振動に対する除振効果と、機器内の移動反力に
対する制御効果とを両立させる目的で案出されたもので
あり受動型除振装置と並列に、受動型ダンパ部材もしく
は受動型バネ部材と、電磁石およびこれを制御するコン
トローラから構成された半能動型ダンパ装置もしくは半
能動型剛性機構装置を開示している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】空気バネをアクチュエ
ータとした能動的除振装置と、ＶＣＭをアクチュエータ
とした能動的除振装置とを複合的に使用してなる複合防
振装置を構成する場合は、装置構成の複雑化に伴ってコ
スト上昇を招くという課題があった。また、フィードバ
ック装置の錯綜に伴ないパラメータ調整が煩雑化し、所
望の特性へ持ち込むことが困難という問題を抱えてい
た。さらには、ＶＣＭの駆動によって生じる逆起電力を
検出し、これをフィードバックすることによってダンピ
ングを与えるという従来からの技術を適用した場合にお
いて、床振動の変位から除振台の変位までの特性を劣化
させるという課題が残されていた。
ータとした能動的除振装置と、ＶＣＭをアクチュエータ
とした能動的除振装置とを複合的に使用してなる複合防
振装置を構成する場合は、装置構成の複雑化に伴ってコ
スト上昇を招くという課題があった。また、フィードバ
ック装置の錯綜に伴ないパラメータ調整が煩雑化し、所
望の特性へ持ち込むことが困難という問題を抱えてい
た。さらには、ＶＣＭの駆動によって生じる逆起電力を
検出し、これをフィードバックすることによってダンピ
ングを与えるという従来からの技術を適用した場合にお
いて、床振動の変位から除振台の変位までの特性を劣化
させるという課題が残されていた。
【００１４】本発明の目的は、このような従来技術の課
題に鑑み、より低コストで調整の容易な防振装置を提供
することにある。また、ＶＣＭに発生する逆起電力に基
づいてダンピングを付与する際の上述の特性劣化を改善
することにある。
題に鑑み、より低コストで調整の容易な防振装置を提供
することにある。また、ＶＣＭに発生する逆起電力に基
づいてダンピングを付与する際の上述の特性劣化を改善
することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の防振装置は、除振台を支持する空気バネのアク
チュエータと、空気バネへの作動流体を給気・排気する
ためのサーボバルブと、除振台の移動距離を計測する位
置センサと、位置センサの出力信号と目標電圧とを比較
する比較回路と、比較回路の出力に応動して補償信号を
生成するＰＩ補償器と、ＰＩ補償器の出力に応動してサ
ーボバルブの弁開閉を行わせる電圧電流変換器と、除振
台の振動を抑圧するためのボイスコイルモータと、除振
台の振動を計測する第１の加速度センサと、第１の加速
度センサの出力信号に対して所定のフィルタリングを行
う前置フィルタと、前置フィルタの出力信号を積分する
ための積分補償器と、ボイスコイルモータの両端電圧と
通電電流を検出した電圧とを入力信号としてボイスコイ
ルモータに発生する逆起電力を検出するための逆起電力
検出回路と、積分補償器の出力信号と逆起電力検出回路
の負帰還信号とを加算した信号に応動してボイスコイル
モータを駆動する電力増幅器と、除振台を設置する床の
振動を計測する第２の加速度センサと、第２の加速度セ
ンサの出力信号に対するフィルタリングを行うフィルタ
と、フィルタの出力信号を受けて床の振動が除振台の振
動におよぼす影響を軽減ないし排除するための信号を生
成して電力増幅器の前段にフィードフォワードするため
の床振動フィードフォワード補償器とを備えたことを特
徴としている。
本発明の防振装置は、除振台を支持する空気バネのアク
チュエータと、空気バネへの作動流体を給気・排気する
ためのサーボバルブと、除振台の移動距離を計測する位
置センサと、位置センサの出力信号と目標電圧とを比較
する比較回路と、比較回路の出力に応動して補償信号を
生成するＰＩ補償器と、ＰＩ補償器の出力に応動してサ
ーボバルブの弁開閉を行わせる電圧電流変換器と、除振
台の振動を抑圧するためのボイスコイルモータと、除振
台の振動を計測する第１の加速度センサと、第１の加速
度センサの出力信号に対して所定のフィルタリングを行
う前置フィルタと、前置フィルタの出力信号を積分する
ための積分補償器と、ボイスコイルモータの両端電圧と
通電電流を検出した電圧とを入力信号としてボイスコイ
ルモータに発生する逆起電力を検出するための逆起電力
検出回路と、積分補償器の出力信号と逆起電力検出回路
の負帰還信号とを加算した信号に応動してボイスコイル
モータを駆動する電力増幅器と、除振台を設置する床の
振動を計測する第２の加速度センサと、第２の加速度セ
ンサの出力信号に対するフィルタリングを行うフィルタ
と、フィルタの出力信号を受けて床の振動が除振台の振
動におよぼす影響を軽減ないし排除するための信号を生
成して電力増幅器の前段にフィードフォワードするため
の床振動フィードフォワード補償器とを備えたことを特
徴としている。
【００１６】また、本発明の他の態様に係る防振装置
は、上述した防振装置の構成要素の中で、除振台に設置
した第１の加速度センサと、前記第１の加速度センサの
出力信号に対して所定のフィルタリングを行なう前置フ
ィルタと、前記前置フィルタの出力信号を積分するため
の積分補償器とを省いた装置構成であることを特徴とす
る。
は、上述した防振装置の構成要素の中で、除振台に設置
した第１の加速度センサと、前記第１の加速度センサの
出力信号に対して所定のフィルタリングを行なう前置フ
ィルタと、前記前置フィルタの出力信号を積分するため
の積分補償器とを省いた装置構成であることを特徴とす
る。
【００１７】また、別の側面からみれば、本発明の防振
装置は、除振台の振動を抑圧するためのボイスコイルモ
ータと、このボイスコイルモータに発生する逆起電力を
検出する逆起電力検出手段とを備え、この逆起電力に基
づいて前記除振台の振動を抑圧すべく前記ボイスコイル
モータを駆動する防振装置において、前記除振台が設置
された床の振動を計測する加速度センサを備え、この加
速度センサの出力にも基づいて前記ボイスコイルモータ
を駆動するものであることを特徴とする。
装置は、除振台の振動を抑圧するためのボイスコイルモ
ータと、このボイスコイルモータに発生する逆起電力を
検出する逆起電力検出手段とを備え、この逆起電力に基
づいて前記除振台の振動を抑圧すべく前記ボイスコイル
モータを駆動する防振装置において、前記除振台が設置
された床の振動を計測する加速度センサを備え、この加
速度センサの出力にも基づいて前記ボイスコイルモータ
を駆動するものであることを特徴とする。
【００１８】
【作用】ＶＣＭに代表されるコイルアクチュエータは文
字どおりアクチュエータであるが、同時にセンサとして
の機能を合わせてもつ。ＶＣＭを駆動したときに生じる
逆起電力は速度に比例しており、これが検出可能となれ
ばアクチュエータであると同時に速度センサにもなるの
である。このような原理を踏まえ、ＶＣＭなどコイルア
クチュエータから速度成分を検出し、それをフィードバ
ックして被駆動体に対してダンピングを与えることは従
来から様々な装置に対して実施されてきた。
字どおりアクチュエータであるが、同時にセンサとして
の機能を合わせてもつ。ＶＣＭを駆動したときに生じる
逆起電力は速度に比例しており、これが検出可能となれ
ばアクチュエータであると同時に速度センサにもなるの
である。このような原理を踏まえ、ＶＣＭなどコイルア
クチュエータから速度成分を検出し、それをフィードバ
ックして被駆動体に対してダンピングを与えることは従
来から様々な装置に対して実施されてきた。
【００１９】ゆえに、空気バネをアクチュエータとする
能動的除振装置と、ＶＣＭをアクチュエータとする能動
的除振装置とを複合した複合防振装置においても、強力
なダンピングを与えるために、ＶＣＭに発生する逆起電
力を検出してこれをフィードバックすることが考えられ
るわけである。しかし、除振台に取り付けられたＶＣＭ
において発生する逆起電力は、除振台と設置床との間の
相対速度である。よって、相対速度のフィードバック
は、除振台にダンピングを付与すると同時に、床振動の
影響を除振台へ伝え易くするという弊害ももたらしたの
であった。そこで、床の振動状態を検出する第２の加速
度センサの出力に適切な補償を施し、この補償信号でＶ
ＣＭを駆動すると、ＶＣＭに発生する逆起電力のフィー
ドバックに原因した上述の特性劣化を補正するよう作用
するのである。
能動的除振装置と、ＶＣＭをアクチュエータとする能動
的除振装置とを複合した複合防振装置においても、強力
なダンピングを与えるために、ＶＣＭに発生する逆起電
力を検出してこれをフィードバックすることが考えられ
るわけである。しかし、除振台に取り付けられたＶＣＭ
において発生する逆起電力は、除振台と設置床との間の
相対速度である。よって、相対速度のフィードバック
は、除振台にダンピングを付与すると同時に、床振動の
影響を除振台へ伝え易くするという弊害ももたらしたの
であった。そこで、床の振動状態を検出する第２の加速
度センサの出力に適切な補償を施し、この補償信号でＶ
ＣＭを駆動すると、ＶＣＭに発生する逆起電力のフィー
ドバックに原因した上述の特性劣化を補正するよう作用
するのである。
【００２０】
【実施例】本発明の一実施例に係る複合防振装置の構成
を図１に示す。同図において、共通または対応する部分
には同一符号を付けて、その部分の詳細な説明は省略す
る。さて、２６は床の振動を検出するための第２の加速
度センサ、２７は第２の加速度センサ２６の出力を電気
信号に変換してオフセットや高周波雑音を除去するため
のフィルタ、２８は床振動フィードフォワード補償器で
ありこの出力はＶＣＭ１９を駆動する電力増幅器１８の
前段に負帰還されている。これらのループはフィードフ
ォワード装置７ＦＦと呼ばれる。２９は逆起電力検出回
路である。従来のフィードバック装置７Ｖに対して２９
が新たに付加されたフィードバック装置７Ｖ′を構成し
ている。逆起電力検出回路２９の出力信号は電力増幅器
１８の前段に負帰還されているが、ここではＶＣＭ１９
のコイル両端電圧と、検出抵抗ｒの電圧降下によって感
知したコイル電流とを入力信号としてコイルに発生する
逆起電力が検出される。なお、空気バネをアクチュエー
タとする能動的除振装置とＶＣＭをアクチュエータとす
る能動的除振装置とを単純に併合してなる複合防振装置
（図６）の場合は、前者の装置におけるローパスフィル
タないしバンドパスフィルタ９を通る信号のループと、
後者の装置そのものであるメインループは、共に閉ルー
プに対するダンピング付与の機能を持つ。よって、複合
防振装置（図６）のダンピングを調整するループは二重
となり、コストアップを招くのみならず調整作業も煩雑
となる。ゆえに、図１では空気バネをアクチュエータと
して有する能動的除振装置において、本来備えていた加
速度のフィードバックループを除去したフィードバック
装置７Ａ′を構成する。
を図１に示す。同図において、共通または対応する部分
には同一符号を付けて、その部分の詳細な説明は省略す
る。さて、２６は床の振動を検出するための第２の加速
度センサ、２７は第２の加速度センサ２６の出力を電気
信号に変換してオフセットや高周波雑音を除去するため
のフィルタ、２８は床振動フィードフォワード補償器で
ありこの出力はＶＣＭ１９を駆動する電力増幅器１８の
前段に負帰還されている。これらのループはフィードフ
ォワード装置７ＦＦと呼ばれる。２９は逆起電力検出回
路である。従来のフィードバック装置７Ｖに対して２９
が新たに付加されたフィードバック装置７Ｖ′を構成し
ている。逆起電力検出回路２９の出力信号は電力増幅器
１８の前段に負帰還されているが、ここではＶＣＭ１９
のコイル両端電圧と、検出抵抗ｒの電圧降下によって感
知したコイル電流とを入力信号としてコイルに発生する
逆起電力が検出される。なお、空気バネをアクチュエー
タとする能動的除振装置とＶＣＭをアクチュエータとす
る能動的除振装置とを単純に併合してなる複合防振装置
（図６）の場合は、前者の装置におけるローパスフィル
タないしバンドパスフィルタ９を通る信号のループと、
後者の装置そのものであるメインループは、共に閉ルー
プに対するダンピング付与の機能を持つ。よって、複合
防振装置（図６）のダンピングを調整するループは二重
となり、コストアップを招くのみならず調整作業も煩雑
となる。ゆえに、図１では空気バネをアクチュエータと
して有する能動的除振装置において、本来備えていた加
速度のフィードバックループを除去したフィードバック
装置７Ａ′を構成する。
【００２１】以下、逆起電力の検出の意義および原理を
説明する。検出の意義は、速度情報の活用にある。すな
わち、コイルモータであるところのＶＣＭはアクチュエ
ータであると同時に、速度情報を検出するセンサとして
も利用できるのである。速度情報が検出できれば、これ
を閉ループ系へのダンピングとして活用することがで
き、多くの公知例が知られている。例えば、文献『樋
口，池田：逆起電力検出信号を用いたＰＭ形ステップモ
ータの閉ループ制御駆動，精密工学会誌，Ｖｏｌ．５
５，Ｎｏ．１２．ｐ．２１９７−２２０２』がある。Ｖ
ＣＭによる速度情報、すなわち逆起電力の検出原理の詳
細は、文献『橋谷，岡田，永井：センサレス能動制振の
研究（動電アクチュエータによる速度推定と制御），日
本機械学会論文誌Ｃ，５８巻５５４号，ｐ．２９１２−
２９１７』に記載されている。簡単に図７を参照して説
明しておく。まず、以下の回路方程式が成立する。
説明する。検出の意義は、速度情報の活用にある。すな
わち、コイルモータであるところのＶＣＭはアクチュエ
ータであると同時に、速度情報を検出するセンサとして
も利用できるのである。速度情報が検出できれば、これ
を閉ループ系へのダンピングとして活用することがで
き、多くの公知例が知られている。例えば、文献『樋
口，池田：逆起電力検出信号を用いたＰＭ形ステップモ
ータの閉ループ制御駆動，精密工学会誌，Ｖｏｌ．５
５，Ｎｏ．１２．ｐ．２１９７−２２０２』がある。Ｖ
ＣＭによる速度情報、すなわち逆起電力の検出原理の詳
細は、文献『橋谷，岡田，永井：センサレス能動制振の
研究（動電アクチュエータによる速度推定と制御），日
本機械学会論文誌Ｃ，５８巻５５４号，ｐ．２９１２−
２９１７』に記載されている。簡単に図７を参照して説
明しておく。まず、以下の回路方程式が成立する。
【００２２】
【数１】 ただし、記号の意味は以下の通りである。
【００２３】ｅ［Ｖ］：コイル両端電圧 ｅb ［Ｖ］：逆起電力 Ｒ［Ω］：コイル抵抗 Ｌ［Ｈ］：コイルインダクタンス ｉ［Ａ］：コイルに流れる電流 ここで、コイルに流れる電流ｉを検出する抵抗ｒの両端
電圧ｅi はｒｉとなる。したがって、数１式は数２式の
ように変形できる。
電圧ｅi はｒｉとなる。したがって、数１式は数２式の
ように変形できる。
【００２４】
【数２】 ここで、逆起電力ｅb は、移動物体の速度ｖに比例し、
その比例係数をｋv とおけば、ｅb ＝ｋv ｖとなる。し
たがって、速度ｖは数３式の演算を施すことによって算
出可能である。
その比例係数をｋv とおけば、ｅb ＝ｋv ｖとなる。し
たがって、速度ｖは数３式の演算を施すことによって算
出可能である。
【００２５】
【数３】 逆起電力検出回路２９では、数３式に示した内容の演算
が行われて速度ｖと等価な電気信号が検出されるのであ
る。ただし、数３式によればｅi の微分値が必要になる
が、実用の範囲内において疑似微分を用いても構わな
い。
が行われて速度ｖと等価な電気信号が検出されるのであ
る。ただし、数３式によればｅi の微分値が必要になる
が、実用の範囲内において疑似微分を用いても構わな
い。
【００２６】次に、図１に示した本発明の一実施例に係
る複合防振装置の制御ブロック図（図８）に基づき、Ｖ
ＣＭ１９で発生する逆起電力の単純なるフィードバック
が床の振動を除振台４に伝達しやすくするという弊害が
あることを説明する。図中で使用する記号の意味は以下
の通りである。
る複合防振装置の制御ブロック図（図８）に基づき、Ｖ
ＣＭ１９で発生する逆起電力の単純なるフィードバック
が床の振動を除振台４に伝達しやすくするという弊害が
あることを説明する。図中で使用する記号の意味は以下
の通りである。
【００２７】ｘ［ｍ］：除振台の変位、ｘ0 ［ｍ］：床
の変位、ｒ［Ｖ］：目標電圧１３、ｆdis ［Ｎ］：外
乱、Ｍ［Ｋｇ］：質量、Ｃ［Ｎ・ｓｅｃ／ｍ］：粘性摩
擦係数、Ｋ［Ｎ／Ｍ］：バネ定数、ｋa0［Ｖ・ｓｅｃ2
／ｍ］：第２の加速度センサ２６からフィルタ２７まで
のゲイン（簡単のため、フィルタ２７はゲインとす
る。）、ｋa ［Ｖ・ｓｅｃ2 ／ｍ］：第１の加速度セン
サ８から前置フィル１６までのゲイン（簡単のため、前
置フィルタ１６はゲインとする。）、Ｂ［１／ｓｅ
ｃ］：積分補償器１７の積分ゲイン、Ｋt ［Ｎ／Ｖ］：
電力増幅器１８とＶＣＭ１９を含めた力変換ゲイン、ｋ
v ［Ｖ・ｓｅｃ／ｍ］：ＶＣＭ１９と逆起電力検出回路
２９を含めた速度検出ゲイン、Ａ［Ｎ／Ｖ・ｓｅｃ］：
電圧電流変換器１０、サーボバルブ１、および空気バネ
２を含めた積分変換ゲイン、ｋpos ［Ｖ／ｍ］：位置セ
ンサ３と変位増幅器１１を含めた位置ゲイン、ｋp ［Ｖ
／Ｖ］：ＰＩ補償器１４のＰゲイン、ｋi ［１／ｓｅ
ｃ］：ＰＩ補償器のＩゲイン、Ｇff（ｓ）［−］：床振
動フィードフォワード補償器２８の伝達関数、ｓ：ラプ
ラス演算子 図８より、ｘ0 とｘの間の関係を求める。ただし、簡単
のために、空気バネ２に対する位置のフィードバックル
ープと床振動フィードフォワード補償器２８はともにな
いものとする。このとき、数４式を得る。
の変位、ｒ［Ｖ］：目標電圧１３、ｆdis ［Ｎ］：外
乱、Ｍ［Ｋｇ］：質量、Ｃ［Ｎ・ｓｅｃ／ｍ］：粘性摩
擦係数、Ｋ［Ｎ／Ｍ］：バネ定数、ｋa0［Ｖ・ｓｅｃ2
／ｍ］：第２の加速度センサ２６からフィルタ２７まで
のゲイン（簡単のため、フィルタ２７はゲインとす
る。）、ｋa ［Ｖ・ｓｅｃ2 ／ｍ］：第１の加速度セン
サ８から前置フィル１６までのゲイン（簡単のため、前
置フィルタ１６はゲインとする。）、Ｂ［１／ｓｅ
ｃ］：積分補償器１７の積分ゲイン、Ｋt ［Ｎ／Ｖ］：
電力増幅器１８とＶＣＭ１９を含めた力変換ゲイン、ｋ
v ［Ｖ・ｓｅｃ／ｍ］：ＶＣＭ１９と逆起電力検出回路
２９を含めた速度検出ゲイン、Ａ［Ｎ／Ｖ・ｓｅｃ］：
電圧電流変換器１０、サーボバルブ１、および空気バネ
２を含めた積分変換ゲイン、ｋpos ［Ｖ／ｍ］：位置セ
ンサ３と変位増幅器１１を含めた位置ゲイン、ｋp ［Ｖ
／Ｖ］：ＰＩ補償器１４のＰゲイン、ｋi ［１／ｓｅ
ｃ］：ＰＩ補償器のＩゲイン、Ｇff（ｓ）［−］：床振
動フィードフォワード補償器２８の伝達関数、ｓ：ラプ
ラス演算子 図８より、ｘ0 とｘの間の関係を求める。ただし、簡単
のために、空気バネ２に対する位置のフィードバックル
ープと床振動フィードフォワード補償器２８はともにな
いものとする。このとき、数４式を得る。
【００２８】
【数４】 数４式より、逆起電力のフィードバックにより分母多項
式におけるｓの１次項、すなわち粘性項は増加してお
り、したがってダンピングが付与できていることが分か
る。しかし、同時に分子多項式におけるｓの１次項への
影響もあり、床の変位ｘ0 から除振台の変位ｘまでの抑
圧能力を劣化させてしまうという問題を生じせしめてい
た。ＶＣＭ１９に発生する逆起電力を単純に負帰還した
だけでは弊害をもたらすわけである。
式におけるｓの１次項、すなわち粘性項は増加してお
り、したがってダンピングが付与できていることが分か
る。しかし、同時に分子多項式におけるｓの１次項への
影響もあり、床の変位ｘ0 から除振台の変位ｘまでの抑
圧能力を劣化させてしまうという問題を生じせしめてい
た。ＶＣＭ１９に発生する逆起電力を単純に負帰還した
だけでは弊害をもたらすわけである。
【００２９】そこで、Ｇff（ｓ）のループを投入して逆
起電力のフィードバックによって生じる悪影響を除去す
る。Ｇff（ｓ）を挿入したとき、数５式の関係がある。
起電力のフィードバックによって生じる悪影響を除去す
る。Ｇff（ｓ）を挿入したとき、数５式の関係がある。
【００３０】
【数５】 したがって、逆起電力のフィードバックによる分子多項
式への影響のみを排除したい場合には、Ｇff（ｓ）を数
６式のように選べばよい。
式への影響のみを排除したい場合には、Ｇff（ｓ）を数
６式のように選べばよい。
【００３１】
【数６】 また、数７式のようにＧff（ｓ）を設計すると床の変位
ｘ0 が除振台の変位ｘにおよぼす影響をなくすことがで
きる。
ｘ0 が除振台の変位ｘにおよぼす影響をなくすことがで
きる。
【００３２】
【数７】 ただし、数６式と数７式はいずれも空気バネ２に対する
位置のフィードバックがない場合である。この位置のフ
ィードバックを投入したときには、ｘ，ｒ，ｆdis ，ｘ
0 の間の関係は数８式と数９式で表現できる。
位置のフィードバックがない場合である。この位置のフ
ィードバックを投入したときには、ｘ，ｒ，ｆdis ，ｘ
0 の間の関係は数８式と数９式で表現できる。
【００３３】
【数８】
【００３４】
【数９】 ここで、数６式のように、Ｇff（ｓ）を選んだとき、数
８式におけるｘ0 からｘまでの関係は数１０式となる。
やはり、逆起電力のフィードバックがｘ0 からｘへの伝
達関数の分子多項式におよぼす影響は除去することがで
きる。
８式におけるｘ0 からｘまでの関係は数１０式となる。
やはり、逆起電力のフィードバックがｘ0 からｘへの伝
達関数の分子多項式におよぼす影響は除去することがで
きる。
【００３５】
【数１０】 数７式のようにＧff（ｓ）を選んだときには、数８式に
おけるｘ0 とｘの関係は数１１式となる。
おけるｘ0 とｘの関係は数１１式となる。
【００３６】
【数１１】 さらに、ｘ0 がｘにおよぼす影響を完全に消去するため
には、数１２式のようにＧff（ｓ）を設計すればよい。
には、数１２式のようにＧff（ｓ）を設計すればよい。
【００３７】
【数１２】 上述の解析より、床振動フィードフォワード補償器２８
の伝達関数Ｇff（ｓ）を、数６式よりも数７式のよう
に、さらには数７式よりも数１２式と選ぶとき、ｘ0 か
らｘまでの応答をよりよく抑制することができる。もち
ろん、数６式から数７式、数７式から数１２式の順番に
実装は困難になる。また、完全積分器の実現が困難な場
合は、必要に応じて疑似積分器を用いてもかまわないも
のとする。しかし、いずれの場合においてもＧff（ｓ）
が未挿入のときに比較すれば、ｘ0からｘまでの応答を
よく抑制できることは確かである。したがって、現実的
にはｘ0 からｘまでの応答に対して求められている仕様
に応じて、適切なＧff（ｓ）を設計し、これを実装すれ
ばよいことになる。
の伝達関数Ｇff（ｓ）を、数６式よりも数７式のよう
に、さらには数７式よりも数１２式と選ぶとき、ｘ0 か
らｘまでの応答をよりよく抑制することができる。もち
ろん、数６式から数７式、数７式から数１２式の順番に
実装は困難になる。また、完全積分器の実現が困難な場
合は、必要に応じて疑似積分器を用いてもかまわないも
のとする。しかし、いずれの場合においてもＧff（ｓ）
が未挿入のときに比較すれば、ｘ0からｘまでの応答を
よく抑制できることは確かである。したがって、現実的
にはｘ0 からｘまでの応答に対して求められている仕様
に応じて、適切なＧff（ｓ）を設計し、これを実装すれ
ばよいことになる。
【００３８】まとめると、数６式は、床振動フィードフ
ォワード補償器２８が最適な積分ゲインを有する積分器
であることを意味する。実用的には、最適な積分ゲイン
を有する疑似積分器であっても構わない。
ォワード補償器２８が最適な積分ゲインを有する積分器
であることを意味する。実用的には、最適な積分ゲイン
を有する疑似積分器であっても構わない。
【００３９】また、床の振動が除振台の振動におよぼす
影響を数６式に基づく床振動フィードフォワード補償器
２８の場合よりもさらに抑圧せんと欲する場合には、数
７式のように床振動フィードフォワード補償器２８を構
成する。すなわち、最適な積分ゲインを有する１次の積
分器と最適なゲインを有する２次の積分器とを並列接続
した伝達関数を持つ床振動フィードフォワード補償器２
８を設計すればよい。上述と同様に、実用的には最適な
積分ゲインを有する１次の疑似積分器と最適な積分ゲイ
ンを有する２次の疑似積分器とを並列接続した伝達関数
であっても構わない。
影響を数６式に基づく床振動フィードフォワード補償器
２８の場合よりもさらに抑圧せんと欲する場合には、数
７式のように床振動フィードフォワード補償器２８を構
成する。すなわち、最適な積分ゲインを有する１次の積
分器と最適なゲインを有する２次の積分器とを並列接続
した伝達関数を持つ床振動フィードフォワード補償器２
８を設計すればよい。上述と同様に、実用的には最適な
積分ゲインを有する１次の疑似積分器と最適な積分ゲイ
ンを有する２次の疑似積分器とを並列接続した伝達関数
であっても構わない。
【００４０】床の振動が除振台の振動におよぼす影響を
完全に除去するためには、数１２式のように床振動フィ
ードフォワード補償器２８を構成する。すなわち、最適
な積分ゲインを有する１次から４次までの積分器を並列
接続した伝達関数を持つ床振動フィードフォワード補償
器２８を設計すればよい。実用的には、最適な積分ゲイ
ンを有する１次から４次までの疑似積分器を並列接続し
た伝達関数であっても構わない。
完全に除去するためには、数１２式のように床振動フィ
ードフォワード補償器２８を構成する。すなわち、最適
な積分ゲインを有する１次から４次までの積分器を並列
接続した伝達関数を持つ床振動フィードフォワード補償
器２８を設計すればよい。実用的には、最適な積分ゲイ
ンを有する１次から４次までの疑似積分器を並列接続し
た伝達関数であっても構わない。
【００４１】（実施例の変形）図２は、本発明の第２の
実施例に係る複合防振装置の構成を示す図である。図１
と異なる箇所は、除振台４の振動を検出する第１の加速
度センサ８を除去しており、必然的に前置フィルタ１６
と積分補償器１７をも不要となしていることにある。つ
まり、複合防振装置へのダンピング付与は逆起電力検出
回路２９の出力で電力増幅器１８を励磁するループの働
きのみに委ねられる。もちろん、逆起電力のフィードバ
ックによる床の振動が除振台の振動におよぼす悪影響
は、床振動フィードフォワード補償器２８の伝達関数を
最適に選択することによって排除できる。また、床の振
動が除振台の振動におよぼす影響そのものを軽減ないし
完全に除去するための最適な伝達関数を選択することも
可能である。
実施例に係る複合防振装置の構成を示す図である。図１
と異なる箇所は、除振台４の振動を検出する第１の加速
度センサ８を除去しており、必然的に前置フィルタ１６
と積分補償器１７をも不要となしていることにある。つ
まり、複合防振装置へのダンピング付与は逆起電力検出
回路２９の出力で電力増幅器１８を励磁するループの働
きのみに委ねられる。もちろん、逆起電力のフィードバ
ックによる床の振動が除振台の振動におよぼす悪影響
は、床振動フィードフォワード補償器２８の伝達関数を
最適に選択することによって排除できる。また、床の振
動が除振台の振動におよぼす影響そのものを軽減ないし
完全に除去するための最適な伝達関数を選択することも
可能である。
【００４２】なお、説明を簡便に行うために、図１およ
び図２における複合式支持脚２５は鉛直方向１軸につい
て図示された。しかし、水平方向に対しても同様の装置
構成になる。また、複合式支持脚２５を鉛直および水平
方向に複数個用いて、各除振台の上に平板状の定盤など
を設置してなる装置構成も本発明の範囲に属することは
言うまでもない。また、図１の実施例ではアナログ演算
回路で制御系を構成しているが、この内の一部もしくは
全部を電子計算機のようなディジタル演算装置で置き換
えても構わない。
び図２における複合式支持脚２５は鉛直方向１軸につい
て図示された。しかし、水平方向に対しても同様の装置
構成になる。また、複合式支持脚２５を鉛直および水平
方向に複数個用いて、各除振台の上に平板状の定盤など
を設置してなる装置構成も本発明の範囲に属することは
言うまでもない。また、図１の実施例ではアナログ演算
回路で制御系を構成しているが、この内の一部もしくは
全部を電子計算機のようなディジタル演算装置で置き換
えても構わない。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、除
振台の振動を加速度センサで検出し、その電気信号に適
切な補償を施した信号でＶＣＭを駆動することによって
付与されるダンピングに加え、ＶＣＭの逆起電力のフィ
ードバックによるダンピングも加算される。結果として
強力なダンピングを除振台に付与することができる。
振台の振動を加速度センサで検出し、その電気信号に適
切な補償を施した信号でＶＣＭを駆動することによって
付与されるダンピングに加え、ＶＣＭの逆起電力のフィ
ードバックによるダンピングも加算される。結果として
強力なダンピングを除振台に付与することができる。
【００４４】また、床振動フィードフォワード補償器の
伝達関数を適宜かつ最適に設計することにより、ＶＣＭ
の逆起電力フィードバックによって強化したダンピング
性能を損なわずに、床の振動が除振台の振動におよぼす
影響を取り除くことができる。
伝達関数を適宜かつ最適に設計することにより、ＶＣＭ
の逆起電力フィードバックによって強化したダンピング
性能を損なわずに、床の振動が除振台の振動におよぼす
影響を取り除くことができる。
【００４５】さらに、除振台へのダンピング付与をＶＣ
Ｍの逆起電力によるフィードバックのみに頼る場合は、
除振台の振動を検出する加速度センサが不要となるばか
りか、その加速度センサの出力に適切な補償を掛けてＶ
ＣＭを駆動する制御ループをも除去することができる。
したがってコスト低減に寄与するところ大の効果があ
る。
Ｍの逆起電力によるフィードバックのみに頼る場合は、
除振台の振動を検出する加速度センサが不要となるばか
りか、その加速度センサの出力に適切な補償を掛けてＶ
ＣＭを駆動する制御ループをも除去することができる。
したがってコスト低減に寄与するところ大の効果があ
る。
【図１】 本発明の一実施例に係る複合防振装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】 本発明の第二の実施例に係る複合防振装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図３】 空気バネをアクチュエータとする能動的除振
装置の構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
【図４】 ＶＣＭをアクチュエータとする能動的除振装
置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
【図５】 ＶＣＭの一構造を示す図である。
【図６】 能動的除振装置を単純に併合した複合防振装
置を示す図である。
置を示す図である。
【図７】 逆起電力検出の原理説明図である。
【図８】 複合防振装置の制御ブロック図である。
１：サーボバルブ、２：空気バネ、３：位置センサ、
４：除振台、５：予圧用機械バネ、６：粘性要素、７
Ａ，７Ａ′，７Ｖ，７Ｖ′：フィードバック装置、７Ｆ
Ｆ：フィードフォワード装置、８：第１の加速度セン
サ、９：ローパスフィルタないしバンドパスフィルタ、
１０：電圧電流変換器、１１：変位増幅器、１２：比較
回路、１３：目標電圧、１４：ＰＩ補償器、１５：空気
バネ式支持軸、１６：前置フィルタ、１７：積分補償
器、１８：電力増幅器、１９：ＶＣＭ、２０：ＶＣＭ支
持脚、２１：永久磁石、２２：巻線コイル、２３：支持
枠、２４：固定枠、２５：複合式支持脚、２６：第２の
加速度センサ、２７：フィルタ、２８：床振動フィード
フォワード補償器、２９：逆起電力検出回路。
４：除振台、５：予圧用機械バネ、６：粘性要素、７
Ａ，７Ａ′，７Ｖ，７Ｖ′：フィードバック装置、７Ｆ
Ｆ：フィードフォワード装置、８：第１の加速度セン
サ、９：ローパスフィルタないしバンドパスフィルタ、
１０：電圧電流変換器、１１：変位増幅器、１２：比較
回路、１３：目標電圧、１４：ＰＩ補償器、１５：空気
バネ式支持軸、１６：前置フィルタ、１７：積分補償
器、１８：電力増幅器、１９：ＶＣＭ、２０：ＶＣＭ支
持脚、２１：永久磁石、２２：巻線コイル、２３：支持
枠、２４：固定枠、２５：複合式支持脚、２６：第２の
加速度センサ、２７：フィルタ、２８：床振動フィード
フォワード補償器、２９：逆起電力検出回路。
Claims (6)
- 【請求項１】 除振台を支持する空気バネのアクチュエ
ータと、 前記空気バネへの作動流体を給気・排気するためのサー
ボバルブと、 前記除振台の移動距離を計測する位置センサと、 前記位置センサの出力信号と目標電圧とを比較する比較
回路と、 前記比較回路の出力に応動して補償信号を生成するＰＩ
補償器と、 前記ＰＩ補償器の出力に応動して前記サーボバルブの弁
開閉を行わせる電圧電流変換器と、 前記除振台の振動を抑圧するためのボイスコイルモータ
と、 前記除振台の振動を計測する第１の加速度センサと、 前記第１の加速度センサの出力信号に対して所定のフィ
ルタリングを行う前置フィルタと、 前記前置フィルタの出力信号を積分するための積分補償
器と、 前記ボイスコイルモータの両端電圧と通電電流を検出し
た電圧とを入力信号として前記ボイスコイルモータに発
生する逆起電力を検出するための逆起電力検出回路と、 前記積分補償器の出力信号と前記逆起電力検出回路の負
帰還信号とを加算した信号に応動して前記ボイスコイル
モータを駆動する電力増幅器と、 前記除振台を設置する床の振動を計測する第２の加速度
センサと、 前記第２の加速度センサの出力信号に対するフィルタリ
ングを行うフィルタと、 前記フィルタの出力信号を受けて床の振動が前記除振台
の振動におよぼす影響を軽減ないし排除するための信号
を生成して前記電力増幅器の前段にフィードフォワード
するための床振動フィードフォワード補償器とを備えた
ことを特徴とする防振装置。 - 【請求項２】 除振台を支持する空気バネのアクチュエ
ータと、 前記空気バネへの作動流体を給気・排気するためのサー
ボバルブと、 前記除振台の移動距離を計測する位置センサと、 前記位置センサの出力信号と目標電圧とを比較する比較
回路と、 前記比較回路の出力に応動して補償信号を生成するＰＩ
補償器と、 前記ＰＩ補償器の出力に応動して前記サーボバルブの弁
開閉を行わせる電圧電流変換器と、 前記除振台の振動を抑圧するためのボイスコイルモータ
と、 前記ボイスコイルモータの両端電圧と通電電流を検出し
た電圧とを入力信号として前記ボイスコイルモータに発
生する逆起電力を検出するための逆起電力検出回路と、 前記逆起電力検出回路の負帰還信号に応動して前記ボイ
スコイルモータを駆動する電力増幅器と、 前記除振台を設置する床の振動を計測する第２の加速度
センサと、 前記第２の加速度センサの出力信号に対するフィルタリ
ングを行うフィルタと、 前記フィルタの出力信号を受けて床の振動が前記除振台
の振動におよぼす影響を軽減ないし排除するための信号
を生成して前記電力増幅器の前段にフィードフォワード
するための床振動フィードフォワード補償器とを備えた
ことを特徴とする防振装置。 - 【請求項３】 前記床振動フィードフォワード補償器
は、最適な積分ゲインを有する積分器、あるいは最適な
積分ゲインを有する疑似積分器であることを特徴とする
請求項１または２記載の防振装置。 - 【請求項４】 前記床振動フィードフォワード補償器
は、最適な積分ゲインを有する１次の積分器と最適なゲ
インを有する２次の積分器とを並列接続した伝達関数、
あるいは最適な積分ゲインを有する１次の疑似積分器と
最適な積分ゲインを有する２次の疑似積分器とを並列接
続した伝達関数を有するものであることを特徴とする請
求項１または２記載の防振装置。 - 【請求項５】 前記床振動フィードフォワード補償器
は、最適な積分ゲインを有する１次から４次までの積分
器を並列接続した伝達関数、あるいは最適な積分ゲイン
を有する１次から４次までの疑似積分器を並列接続した
伝達関数を有するものであることを特徴とする請求項１
または２記載の防振装置。 - 【請求項６】 除振台の振動を抑圧するためのボイスコ
イルモータと、このボイスコイルモータに発生する逆起
電力を検出する逆起電力検出手段とを備え、この逆起電
力に基づいて前記除振台の振動を抑圧すべく前記ボイス
コイルモータを駆動する防振装置において、前記除振台
が設置された床の振動を計測する加速度センサを備え、
この加速度センサの出力にも基づいて前記ボイスコイル
モータを駆動するものであることを特徴とする防振装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7146869A JPH08312715A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 防振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7146869A JPH08312715A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 防振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08312715A true JPH08312715A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=15417413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7146869A Pending JPH08312715A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 防振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08312715A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005026573A1 (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-24 | Japan Science And Technology Agency | 除振方法およびその装置 |
| US6935471B2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-08-30 | Hutchinson | Active dynamic beater |
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| CN113189482A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-30 | 深圳市泰道精密机电有限公司 | 一种音圈电机检测设备 |
| US11112705B2 (en) | 2017-10-17 | 2021-09-07 | Asml Netherlands B.V. | Motor, dual stroke stage and lithographic apparatus |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP7146869A patent/JPH08312715A/ja active Pending
Cited By (16)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040430 |