JPH09112628A - Magnetic levitation vibration resistant device - Google Patents

Magnetic levitation vibration resistant device

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JPH09112628A
JPH09112628A JP21198896A JP21198896A JPH09112628A JP H09112628 A JPH09112628 A JP H09112628A JP 21198896 A JP21198896 A JP 21198896A JP 21198896 A JP21198896 A JP 21198896A JP H09112628 A JPH09112628 A JP H09112628A
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Kazuhide Watanabe
和英 渡辺
Yoichi Kanemitsu
陽一 金光
Naohide Haga
尚秀 芳我
Kenichi Yano
憲一 箭野
Takayuki Mizuno
孝之 水野
Riyuuta Katamura
立太 片村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove vibrations satisfactorily even in vertical direction. SOLUTION: A magnetic levitation vibration resistant device is composed of a table equipped with a flat plate made of a magnetic substance and an electromagnetic actuator 12 which exerts a magnetic attraction force to the flat plate and suspends the table afloat, wherein the arrangement includes a displacement sensor 14 to measure the relative displacement between the surface of flat plate and the magnetic pole face of the electromagnet, an acceleration sensor 13 to measure the absolute acceleration of the table, and a control device 15 to control the energizing current for the electromagnet on the basis of the signals given by the sensors. The control device 15 works according to two control laws, i.e., the control law to be used in controlling the gap between the surface of the flat plate and the magnetic pole face of the elecromagnet and control law to be used in controlling the vibration on the basis of the signal given by the acceleration sensor 13, wherein the stability control for the relative displacement of the table is included in the latter, i.e., the control law for controlling the vibration.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は磁気浮上除振装置に
係り、特に半導体製造装置や電子顕微鏡等のように、設
置床からの振動により歩留りや精度上の問題の起こる設
備を、床振動から絶縁する高精度な除振装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic levitation anti-vibration device, and particularly to equipment for causing yield and accuracy problems due to vibration from the installation floor, such as semiconductor manufacturing equipment and electron microscopes. The present invention relates to a high-precision vibration isolation device that insulates.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造装置や電子顕微鏡等のよう
に、設置床からの振動により歩留りや精度上の問題の起
こる嫌振装置を床振動から絶縁するため、従来は、嫌振
装置を搭載する除振台床板の下側に空気ばねや防振用の
ゴムなどを使用していた。またアクティブに床板の運動
を制御するタイプの除振台では、油圧や空気圧のシリン
ダあるいは電磁ソレノイドを使用して、除振台床板の振
動を消滅せしめていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, an anti-vibration device is installed to insulate an anti-vibration device, such as a semiconductor manufacturing apparatus or an electron microscope, which causes a problem in yield and accuracy due to vibration from the installation floor, from the floor vibration. Air springs and anti-vibration rubber were used on the bottom of the anti-vibration base plate. Further, in a vibration isolation table of a type that actively controls the motion of the floor plate, hydraulic or pneumatic cylinders or electromagnetic solenoids are used to eliminate the vibration of the floor plate of the vibration isolation table.

【0003】ここで、空気ばねや防振ゴムを用いて、鉛
直方向に支持した受動形除振台においては、バネとマス
(質量)との共振系を形成している。従ってその共振周
波数よりもかなり高い周波数では防振効果があるが、そ
の共振周波数以下の周波数では除振効果がまったく無い
という問題がある。
Here, in a passive type vibration isolation table vertically supported by using an air spring or a rubber vibration isolator, a resonance system of a spring and a mass (mass) is formed. Therefore, there is a problem that the vibration isolation effect is obtained at a frequency considerably higher than the resonance frequency, but the vibration isolation effect is completely absent at the frequency below the resonance frequency.

【0004】また、除振台のフレームが設置された建物
の水平方向の固有振動数は、鉛直方向の固有振動数より
も低く、地盤の水平方向振動を常時伝達するので、半導
体製造装置や電子顕微鏡などを設置するための除振台に
おいては、特に水平方向の除振効果が要求されている。
しかし、空気ばねや防振ゴムに用いられる支持材料は、
支持方向よりも大きな横剛性(水平方向剛性)を一般に
有するので、鉛直方向の支持を行っている場合でも、水
平方向に共振系を形成する。そして、その水平方向の共
振系における固有振動数は、鉛直方向と同等かあるいは
それ以上に高いので、水平方向の除振効果は鉛直方向の
それよりも劣り、上記要求に応えることができなかっ
た。
Further, the natural frequency of the building in which the frame of the vibration isolation table is installed in the horizontal direction is lower than the natural frequency in the vertical direction, and the horizontal vibration of the ground is always transmitted. A vibration isolation table for installing a microscope or the like is required to have a horizontal vibration isolation effect.
However, the supporting materials used for air springs and anti-vibration rubber are
Since it generally has a lateral rigidity (horizontal rigidity) larger than the supporting direction, a resonance system is formed in the horizontal direction even when supporting in the vertical direction. Since the natural frequency in the horizontal resonance system is equal to or higher than that in the vertical direction, the vibration isolation effect in the horizontal direction is inferior to that in the vertical direction, and the above requirements cannot be met. .

【0005】そこで、磁気浮上式の除振装置が考案され
ている(例えば、特開平2ー203040号公報、特公
平4−74053号公報等参照)。磁気浮上式の除振装
置は、振動を嫌う装置を搭載するテーブルを電磁石アク
チュエータで非接触支持することによって、テーブルを
空間に浮上した状態で保持するものである。従って、設
置床の振動は、勿論直接的にはテーブルに伝達しない
が、テーブルを保持する磁気吸引力と、嫌振装置を搭載
したテーブルとは、一種のバネとマスの共振系を構成す
る。このため、テーブルと電磁石磁極面間の相対変位、
テーブル上の絶対加速度等を検出して電磁石の励磁電流
にフィードバック制御しているが、この制御装置の構成
により、バネに相当する定数が変化して、除振特性が異
なったものとなる。
Therefore, a magnetic levitation type vibration isolation device has been devised (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-203040 and Japanese Patent Publication No. 4-74053). The magnetic levitation type vibration isolation device holds a table in a state of being levitated in a space by non-contact supporting a table on which a device dislikes vibration is mounted by an electromagnet actuator. Therefore, of course, the vibration of the installation floor is not directly transmitted to the table, but the magnetic attraction force for holding the table and the table equipped with the vibration eliminator constitute a kind of spring-mass resonance system. Therefore, the relative displacement between the table and the electromagnet pole face,
Although the absolute acceleration on the table is detected and feedback control is performed on the exciting current of the electromagnet, the constant of the spring changes due to the configuration of this control device, resulting in different vibration isolation characteristics.

【0006】本発明者等は、係る磁気浮上除振装置の制
御装置の一例を、機械学会講演論文集No930-39[199
3年7月「磁気浮上除振装置の研究」(第二報、3次元
除振装置の除振特性)渡辺和英、金光陽一、箭野憲一、
水野孝之]に発表している。
The inventors of the present invention have described an example of a control device for such a magnetic levitation vibration isolator as follows: Proceedings of the Japan Society of Mechanical Engineers No. 930-39 [199].
July 3rd, "Study on magnetic levitation vibration isolation device" (2nd report, vibration isolation characteristics of 3D vibration isolation device) Kazuhide Watanabe, Yoichi Kanemitsu, Kenichi Yasuno,
Mizuno Takayuki].

【0007】この除振装置では、テーブルを浮上・除振
制御する電磁石アクチュエータには、鉛直方向と水平方
向に磁気吸引力を発生するDC電磁石と、設置床と除振
テーブルの相対変位を検出する変位センサが内蔵されて
いる。又、テーブルには加速度センサを内蔵しており、
鉛直方向及び水平方向の絶対加速度を検出する。
In this vibration isolator, the electromagnet actuator for controlling the floating / vibration of the table detects the DC electromagnet that generates a magnetic attraction force in the vertical and horizontal directions, and the relative displacement between the installation floor and the vibration isolation table. It has a built-in displacement sensor. Also, the table has a built-in acceleration sensor,
Detects vertical and horizontal absolute acceleration.

【0008】この制御システムは、水平方向制御系と鉛
直方向制御系とからなり、アナログコントローラで実現
している。この制御系は、まず設置床と除振テーブルと
の鉛直方向相対変位を変位センサで検出し、その相対変
位量をフィードバックすることによって除振テーブルを
一定の目標位置に浮上させる。水平方向には、鉛直方向
制御用電磁石が発生する復元力によって支持される。更
に、水平・鉛直方向の除振テーブル上の絶対加速度を加
速度センサにより検出して、この絶対量をフィードバッ
クすることにより水平・鉛直方向の除振制御を行う。
This control system comprises a horizontal direction control system and a vertical direction control system, and is realized by an analog controller. This control system first detects the relative displacement in the vertical direction between the installation floor and the vibration isolation table with a displacement sensor, and feeds back the relative displacement amount to raise the vibration isolation table to a fixed target position. In the horizontal direction, it is supported by the restoring force generated by the vertical control electromagnet. Further, the horizontal / vertical vibration isolation control is performed by detecting the absolute acceleration on the horizontal / vertical vibration isolation table by the acceleration sensor and feeding back the absolute amount.

【0009】鉛直方向制御用電磁石は、発生する磁気吸
引力faによって除振テーブルを非接触支持すると共
に、水平方向にも受動安定剛性となる復元力frを発生
する。この復元力frは、吸引(鉛直)方向の磁気力に
比べ非常に小さく、水平方向には弱い剛性で安定に支持
されていることになり、浮上するだけで設置床の水平方
向の振動を除振することができる。
The vertical control electromagnet supports the anti-vibration table in a non-contact manner by the generated magnetic attraction force fa, and also generates a restoring force fr which is passive and stable in the horizontal direction. This restoring force fr is much smaller than the magnetic force in the suction (vertical) direction, and it means that it is stably supported with weak rigidity in the horizontal direction. Can be shaken.

【0010】鉛直方向には、上方に位置する電磁石の磁
極面が下方に位置する平板を磁気吸引力で吸引保持して
いるので、この間の相対変位が小さくなると平板は電磁
石側に吸着され、相対変位が大きくなると、重力が勝
り、平板は離れる方向に動く、不安定系を構成する。こ
の不安定系を安定化するために、PIDコントローラG
(S)で相対フィードバック制御を行う。パラメータK
P,I,d を設定し安定化した制御系の振動伝達率を伝
達関数で表すと式(1)となる。
In the vertical direction, since the magnetic pole surface of the electromagnet located above is attracted and held by the magnetic attraction force to the flat plate, when the relative displacement between them becomes small, the flat plate is attracted to the electromagnet side, When the displacement becomes large, gravity prevails, and the flat plate moves away, forming an unstable system. In order to stabilize this unstable system, the PID controller G
Relative feedback control is performed in (S). Parameter K
The vibration transmissibility of the stabilized control system by setting P, KI , and Kd is expressed by the transfer function as shown in equation (1).

【0011】 G(s)=ー(kp+kdS+kl/S) (1)G (s) = − (k p + k d S + k l / S) (1)

【0012】この伝達系では、相対変位の応答周波数範
囲内で、床の振動を全て除振テーブル上に伝達してしま
う。ここで振動伝達率を改善するため、この相対フィー
ドバック系に絶対加速度、絶対速度フィードバックGav
(S)を付加する。
In this transmission system, all floor vibrations are transmitted to the vibration isolation table within the response frequency range of relative displacement. Here, in order to improve the vibration transmissibility, absolute acceleration and absolute velocity feedback G av are added to this relative feedback system.
(S) is added.

【0013】 Gav(S)=ー(kav2 +kvvS) (2) すると、設置床の変位W(S)とテーブルの変位Z
(S)との伝達関数は、式(3)のようになりKav,K
vvによって振動伝達率を改善することができる。
G av (S) = − (k av S 2 + k vv S) (2) Then, the displacement W (S) of the installation floor and the displacement Z of the table
The transfer function with (S) is as in equation (3), K av , K
The vibration transmissibility can be improved by vv .

【0014】[0014]

【数9】 (Equation 9)

【0015】試作した除振装置を床の常微振動で評価試
験を行った。図14及び図15に床振動に対する制振性
能を示す。水平方向は、図14に示すように床振動を約
1/10まで除振できた。鉛直方向は、図15に示すよ
うに相対系(浮上系)に絶対フィードバック系を加える
ことによって、床振動を約1/2〜1/3に低減でき
た。
An evaluation test was conducted on the prototyped vibration isolator by microscopic vibration of the floor. 14 and 15 show damping performance against floor vibration. In the horizontal direction, as shown in FIG. 14, floor vibration could be isolated to about 1/10. In the vertical direction, floor vibration could be reduced to about 1/2 to 1/3 by adding an absolute feedback system to the relative system (levitation system) as shown in FIG.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た磁気浮上除振装置においては、水平方向の除振性能は
十分なものであるが、鉛直方向の除振性能は相対(浮
上)系に加速度信号に基づいた絶対フィードバック系を
加えることによっても、床振動の低減量は1/2〜1/
3に過ぎず、必ずしも十分なものではない。
However, in the magnetic levitation vibration isolator described above, the vibration isolation performance in the horizontal direction is sufficient, but the vibration isolation performance in the vertical direction is sufficient for the relative (levitation) system. By adding an absolute feedback system based on
It is only 3 and is not always sufficient.

【0017】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、鉛直方向にも十分な振動の除去を行うことができ
る磁気浮上除振装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a magnetic levitation vibration isolator capable of sufficiently removing vibration even in the vertical direction.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気浮上除振装
置は、磁性材料製の平板を備えたテーブルと、該平板に
磁気吸引力を及ぼし前記テーブルを浮上懸架する電磁石
アクチュエータとからなる磁気浮上除振装置において、
前記平板表面と電磁石磁極面との間の相対変位を測定す
る変位センサと、前記テーブルの絶対加速度を測定する
加速度センサと、これらのセンサの信号に基づいて前記
電磁石の励磁電流を制御する制御装置とを備え、該制御
装置は前記変位センサの信号に基づき前記平板表面と電
磁石磁極面間の隙間を制御する制御則と、前記加速度セ
ンサの信号に基づき振動を制御する制御則とに分けて、
該加速度センサの信号に基づき振動を制御する制御則に
前記テーブルの相対変位の安定性制御を含ませたことを
特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A magnetic levitation vibration isolator according to the present invention comprises a table provided with a flat plate made of a magnetic material, and an electromagnet actuator for applying a magnetic attraction force to the flat plate to suspend and suspend the table. In the floating anti-vibration device,
A displacement sensor that measures the relative displacement between the flat plate surface and the electromagnet magnetic pole surface, an acceleration sensor that measures the absolute acceleration of the table, and a control device that controls the exciting current of the electromagnet based on the signals of these sensors. The control device is divided into a control law for controlling the gap between the flat plate surface and the electromagnet magnetic pole surface based on the signal of the displacement sensor, and a control law for controlling vibration based on the signal of the acceleration sensor.
It is characterized in that stability control of relative displacement of the table is included in a control law for controlling vibration based on a signal of the acceleration sensor.

【0019】又、前記変位センサの信号に基づき前記平
板表面と電磁石磁極面間の隙間を制御する制御則はPI
(比例積分)制御であり、前記振動を制御する制御則に
前記隙間の安定性制御を含ませた制御則はH∞(無限
大)制御であることを特徴とする。
The control law for controlling the gap between the flat plate surface and the electromagnet magnetic pole surface based on the signal from the displacement sensor is PI.
The control law is (proportional integral) control, and the control law including the stability control of the gap in the control law for controlling the vibration is H∞ (infinity) control.

【0020】又、前記制御装置は、H∞(無限大)制御
に、PI(比例積分)制御を組み入れて構成したもので
あることを特徴とする。
Further, the control device is characterized by being configured by incorporating PI (proportional integral) control into H∞ (infinity) control.

【0021】又、前記磁気浮上除振装置は、前記テーブ
ルを浮上懸架する電磁石アクチュエータに、空気ばねか
らなるアクチュエータを併用したものであることを特徴
とする。
Further, the magnetic levitation vibration isolator is characterized in that an electromagnet actuator for suspending and suspending the table is combined with an actuator composed of an air spring.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図13に示すように、非接触で除
振テーブルを電磁石の磁気吸引力により浮上支持するの
で、電磁石磁極面とテーブル間の隙間(相対変位)Zを
一定の目標値Z0 に位置決めする相対位置フィードバッ
ク系が必要である。この相対位置フィードバックは、P
IDコントローラ21で行うのであるが、ここで積分制
御(I)は定常誤差を小さくするための制御であり、微
分制御(D)は安定化のための制御である。そして、加
速度及び速度のコントローラ22は、テーブルのZ方向
の絶対加速度及び速度をフィードバックすることによっ
て、テーブルの振動を減衰させるためのものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As shown in FIG. 13, since the vibration isolation table is levitationally supported by the magnetic attraction force of the electromagnet in a non-contact manner, the gap (relative displacement) Z between the electromagnet magnetic pole surface and the table is set to a constant target value. A relative position feedback system is required to position at Z 0 . This relative position feedback is P
The ID controller 21 performs this control. Here, the integral control (I) is control for reducing the steady error, and the differential control (D) is control for stabilization. The acceleration / velocity controller 22 is for feeding back the absolute acceleration and velocity of the table in the Z direction to attenuate the vibration of the table.

【0023】しかしながら、相対変位制御のための安定
化制御は、変位値Zの微分制御であり、振動減衰のため
のコントローラ22の変位量Zの微分及び2回微分制御
と同種の制御であり、互いに相関関係があるものとなっ
ていた。このため、例えば安定化制御で最適なパラメー
タとすると、振動減衰制御では減衰が不十分となり、振
動減衰制御で最適なパラメータとすると安定性を損ねて
しまうという問題があった。それ故、先行技術において
各種パラメータの選択を何回繰返しても、結局鉛直方向
の安定性及び十分な振動抑制効果が得られていなかっ
た。
However, the stabilizing control for the relative displacement control is the differential control of the displacement value Z, which is the same kind of control as the differential and double differential control of the displacement amount Z of the controller 22 for vibration damping. They had a correlation with each other. Therefore, for example, when the optimum parameter is used in the stabilization control, the damping is insufficient in the vibration damping control, and when the optimum parameter is used in the vibration damping control, there is a problem that the stability is impaired. Therefore, in the prior art, no matter how many times the selection of various parameters was repeated, the stability in the vertical direction and the sufficient vibration suppressing effect were not obtained.

【0024】本発明は、図12に示すように、安定化
(微分)制御を相対変位系の制御から除して、変位セン
サの信号に基づいて、隙間(相対変位Z)をPI(比例
積分)制御により制御するようにしたものである。そし
て、振動を制御する制御則に安定化制御を含ませたH∞
制御としたものである。これにより、微分制御が一元化
されたので、従来技術のように2個の制御則間で相関関
係が生じるという問題が解決され、比例、積分、微分系
でそれぞれ、独立にパラメータを設定できる。従って、
本発明のコントローラによれば、安定性を確保した上
で、十分な鉛直方向の除振性能が達成できる。
According to the present invention, as shown in FIG. 12, the stabilization (derivative) control is removed from the control of the relative displacement system, and the gap (relative displacement Z) is calculated by PI (proportional integral) based on the signal of the displacement sensor. ) It is controlled by control. Then, H ∞ in which stabilization control is included in the control law for controlling the vibration
It is controlled. As a result, since the differential control is unified, the problem that a correlation occurs between the two control rules as in the prior art is solved, and the parameters can be set independently in the proportional, integral and differential systems. Therefore,
According to the controller of the present invention, sufficient stability in the vertical direction can be achieved while ensuring stability.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】図1に第1実施例の除振装置の構成を示
す。除振装置は、図1に示すように嫌振装置を搭載する
除振テーブル11と4つの電磁石アクチュエータ12及
び図示しないコントローラで構成されている。また、除
振テーブル11には除振テーブル上の振動を検出するた
めの加速度センサ13を取付けている。
FIG. 1 shows the structure of the vibration isolator of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the vibration isolation device is composed of a vibration isolation table 11 equipped with a vibration isolation device, four electromagnet actuators 12, and a controller (not shown). Further, an acceleration sensor 13 for detecting vibration on the vibration isolation table 11 is attached to the vibration isolation table 11.

【0027】図2に制御システムを示す。コントローラ
は、DSPを搭載したディジタルコントローラ15で、
A/Dコンバータ16及び,D/Aコンバータ17を実
装している。この制御系は、各電磁石アクチュエータに
内蔵した変位センサからの相対変位信号と除振テーブル
に取付けた加速度センサからの絶対加速度信号を検出し
A/Dコンバータ16を介してDSP18へ入力し、演
算後、D/Aコンバータ17、パワーアンプ19を通し
て電磁石を励磁し除振テーブルの浮上と除振制御を行
う。
FIG. 2 shows the control system. The controller is a digital controller 15 equipped with a DSP,
An A / D converter 16 and a D / A converter 17 are mounted. This control system detects a relative displacement signal from a displacement sensor built in each electromagnet actuator and an absolute acceleration signal from an acceleration sensor attached to a vibration isolation table, inputs the signal to a DSP 18 via an A / D converter 16, and after calculation. , The D / A converter 17 and the power amplifier 19 to excite the electromagnet to float the vibration isolation table and perform vibration isolation control.

【0028】電磁石アクチュエータ12には、除振テー
ブルの浮上と除振制御を行うための鉛直方向と水平方向
に磁気吸引力を発生するDC電磁石、及び設置床と除振
テーブルの相対変位を検出する変位センサが内蔵されて
いる。鉛直方向制御用電磁石は、4個で相当な重量の搭
載物を支承できる能力をもっている。
The electromagnet actuator 12 detects a DC electromagnet that generates a magnetic attraction force in the vertical and horizontal directions for performing levitation and vibration isolation control of the vibration isolation table, and a relative displacement between the installation floor and the vibration isolation table. It has a built-in displacement sensor. Four vertical control electromagnets have the ability to support a considerable weight of the payload.

【0029】図3に除振装置のモデルを示す。この図
は、除振テーブル11を4つの電磁石アクチュエータで
支持した平衡状態を表している。ここで、各電磁石の力
の作用方向を座標軸の方向と一致させ、力の作用点は
x,y面(重心を含む水平面)内にある。使用した記号
は以下のとおりである。
FIG. 3 shows a model of the vibration isolation device. This figure shows a balanced state in which the vibration isolation table 11 is supported by four electromagnet actuators. Here, the action direction of the force of each electromagnet is made to coincide with the direction of the coordinate axis, and the action point of the force is in the x and y planes (horizontal plane including the center of gravity). The symbols used are as follows.

【0030】G:重心, Fxi ,Fyi ,Fzxi(i=1〜4):各アクチュエ
ータの制御力, Mα,Mβ,Mγ:制御力モーメント、 Kxi ,yi(i=1〜4):各鉛直方向電磁石の水平方
向磁気復元力によるばね定数、 Cxi ,yi(i=1〜4):各鉛直方向電磁石の水平方
向磁気復元力による減衰係数、 x,y,z:除振テーブルの変位、 α,β,γ:除振テーブルの回転変位、 u,v,w:設置床の変位、 ε,η,ζ:設置床の回転変位。
G: center of gravity, F xi , F yi , F zxi (i = 1 to 4): control force of each actuator, Mα, Mβ, Mγ: control force moment, K xi , K yi (i = 1 to 4) ): Spring constant due to horizontal magnetic restoring force of each vertical electromagnet, C xi , C yi (i = 1 to 4): Attenuation coefficient due to horizontal magnetic restoring force of each vertical electromagnet, x, y, z: Removal Vibration table displacement, α, β, γ: Rotational displacement of vibration isolation table, u, v, w: Displacement of installation floor, ε, η, ζ: Rotational displacement of installation floor.

【0031】この除振装置モデルは、理想的な剛体の完
全非連成支持の場合と仮定し、制御系を各自由度独立に
設計できるようにした。従って、以下の条件を満たした
モデルになっている。 (1)座標軸を装置の慣性主軸に一致させ、慣性連成項
を無くした。 (2)4個の鉛直方向電磁石の水平方向磁気復元力によ
る弾性中心及び弾性主軸を装置の重心及び慣性主軸に一
致させている。
This anti-vibration device model is assumed to be an ideal rigid body with completely uncoupled support, and the control system can be designed independently for each degree of freedom. Therefore, the model satisfies the following conditions. (1) The coordinate axis is made to coincide with the principal axis of inertia of the apparatus, and the inertia coupling term is eliminated. (2) The elastic center and the elastic main shaft due to the horizontal magnetic restoring force of the four vertical electromagnets are aligned with the center of gravity and the inertial main shaft of the device.

【0032】以上より、除振装置の運動方程式は、式
(4)となる。ここでmは質量、Iα,Iβ,Iγは各
軸回りの慣性モーメント、Kx ,Ky ,Kγは鉛直方向
電磁石の磁気復元力によるばね定数、Cx ,Cy ,Cγ
は鉛直方向電磁石の磁気復元力による減衰係数である。
From the above, the equation of motion of the vibration isolator becomes equation (4). Here, m is mass, Iα, Iβ, Iγ are moments of inertia around each axis, K x , K y , K γ are spring constants due to magnetic restoring force of the vertical electromagnet, C x , C y , C γ.
Is the damping coefficient due to the magnetic restoring force of the vertical electromagnet.

【0033】[0033]

【数1】 (Equation 1)

【0034】制御力ベクトルFは、平衡状態近傍で線形
化すると式(5)となる。ここでIは、制御電流であ
り、Kv ,Kc は、それぞれ変位と電流に掛かる定数
である。
When the control force vector F is linearized near the equilibrium state, the equation (5) is obtained. Here, I is a control current, and K v and K c are constants for the displacement and the current, respectively.

【0035】[0035]

【数2】 (Equation 2)

【0036】装置のモデルは、前項より独立した6自由
度系と仮定し、制御系を設計した。ここでは除振装置の
安定浮上と除振制御を同時に達成するための鉛直方向の
制御について述べる。鉛直方向の制御系は、運動方程式
より並進1自由度と回転2自由度からなる。今回設計に
は、ロバスト性のあるH∞(無限大)制御理論を適用
し、3自由度に対してそれぞれ独立に設計した。実際
に、各センサで検出した信号(相対変位、絶対加速度)
と各電磁石への制御電流をコントローラ内部で座標変換
し、各自由度毎の制御を可能にしている。以下、並進1
自由度の制御系設計について述べる。
The model of the apparatus was assumed to be a 6-degree-of-freedom system independent from the previous section, and the control system was designed. Here, vertical control for achieving stable levitation of the vibration isolation device and vibration isolation control at the same time will be described. The control system in the vertical direction has 1 translational degree of freedom and 2 rotational degrees of freedom according to the equation of motion. In this design, H∞ (infinity) control theory with robustness was applied, and it was designed independently for each of the three degrees of freedom. Signals actually detected by each sensor (relative displacement, absolute acceleration)
The control current to each electromagnet is coordinate-converted inside the controller to enable control for each degree of freedom. Below, translation 1
The control system design of the degree of freedom is described.

【0037】鉛直方向並進1自由度の制御対象を状態空
間で表すと式(6)(7)となる。ここで、zは鉛直方
向の絶対変位である。また、鉛直方向の磁気吸引力は、
無垢材を使用しているため渦電流発生による位相遅れが
ある。この特性Ka(S)を式(8)(9)の状態方程
式で表す。また、Af,Bf,Cfは、一次遅れで近似
した時の定数である。
When the control object having the vertical translation 1 degree of freedom is expressed in the state space, the equations (6) and (7) are obtained. Here, z is the absolute displacement in the vertical direction. Also, the magnetic attraction force in the vertical direction is
Since solid wood is used, there is a phase delay due to the generation of eddy currents. This characteristic K a (S) is represented by the state equation of equations (8) and (9). Further, Af, Bf, and Cf are constants when they are approximated by first-order delay.

【0038】[0038]

【数3】 (Equation 3)

【0039】また、ここで設計するコントローラは、浮
上制御と除振装置を同時に達成しなければならない。従
って、除振テーブルと設置床との相対変位と除振テーブ
ル上の絶対加速度の双方をフィードバックする必要があ
る。そこで今回一般化プラントに、あらかじめ相対変位
フィードバック系を含めた。この相対フィードバック系
のコントローラには、電磁石の空隙中央に浮上位置決め
するのに必要なPI(比例、積分)コントローラKr
(S)とした。PIコントローラKr(S)を式(1
0)(11)で表す。従って、操作入力uは式(12)
となる。
Further, the controller designed here must simultaneously achieve the levitation control and the vibration isolation device. Therefore, it is necessary to feed back both the relative displacement between the vibration isolation table and the installation floor and the absolute acceleration on the vibration isolation table. Therefore, this time, we have included a relative displacement feedback system in the generalized plant in advance. This relative feedback system controller includes a PI (proportional, integral) controller Kr required for levitation positioning in the center of the air gap of the electromagnet.
(S). The PI controller Kr (S) is expressed by the formula (1
It is represented by 0) and (11). Therefore, the operation input u is expressed by the equation (12).
Becomes

【0040】[0040]

【数4】 (Equation 4)

【0041】図4に作成した一般化プラントを示す。系
に加わる外乱は、床振動w1 と加速度センサノイズw2
とした。ここで外乱に対する重み係数Kl ,Kn を掛け
たd1 ,d2 が直接系に加わる。
FIG. 4 shows the generalized plant created. The disturbance applied to the system is floor vibration w 1 and acceleration sensor noise w 2
And Here, d 1 and d 2 multiplied by the weighting factors K l and K n for the disturbance are directly added to the system.

【0042】[0042]

【数5】 (Equation 5)

【0043】また、制御量に除振テーブル上の絶対量
(変位、速度、加速度)と相対変位を選んだ。操作入力
(制御電流)も適当に小さく抑えたいことから評価し
た。これらをまとめると式(14)となる。各制御量と
操作入力に対する重み係数はスカラで与える。ここで、
全ての絶対量(加速度、速度、変位)を評価することに
よって、周波数重みを導入したのと同等の重み付けとな
っている。これは、コントローラの低次元化につなが
る。出力yは、加速度センサで検出した絶対加速度で式
(15)となる。以上のことから図4に示す一般化プラ
ントを導くことができる。ここでKas は加速度セン
サ、Kds は変位センサのゲインである。よって、一般
化プラントの状態空間モデルは、式(16)(17)
(18)となる。
Further, the absolute amount (displacement, velocity, acceleration) and relative displacement on the vibration isolation table were selected as control amounts. The operation input (control current) was also evaluated to be appropriately small. These can be summarized as formula (14). The weighting coefficient for each control amount and operation input is given by a scalar. here,
By evaluating all the absolute quantities (acceleration, velocity, displacement), the weighting is equivalent to that of introducing frequency weighting. This leads to a reduction in the dimension of the controller. The output y is the absolute acceleration detected by the acceleration sensor and is given by Expression (15). From the above, the generalized plant shown in FIG. 4 can be derived. Here, K as is the acceleration sensor and K ds is the gain of the displacement sensor. Therefore, the state space model of the generalized plant is expressed by equations (16) and (17).
(18)

【0044】[0044]

【数6】 (Equation 6)

【0045】前項で作成した相対変位をフィードバック
するPIコントローラを含む拡大系に対して、H∞コン
トローラを設計する。一般化プラントの状態空間モデル
より伝達関数は式(19)と表せる。
An H∞ controller is designed for the expansion system including the PI controller that feeds back the relative displacement created in the previous section. From the state space model of the generalized plant, the transfer function can be expressed as equation (19).

【0046】[0046]

【数7】 (Equation 7)

【0047】この拡大系に対する制御則を u=K(s)y と定めフィードバック制御系を構成すると、wからzま
での閉ループ伝達関数は、式(24)となる。 φ=G11+G12K(I−G22K)-121 (24) ここでG(s)を内部安定化し、不等式(25)を満足
するコントローラK(s)を求める。
When the feedback control system is constructed by defining the control law for this expanded system as u = K (s) y, the closed loop transfer function from w to z is given by equation (24). φ = G 11 + G 12 K (I−G 22 K) −1 G 21 (24) Here, G (s) is internally stabilized and the controller K (s) satisfying the inequality (25) is obtained.

【0048】[0048]

【数8】 (Equation 8)

【0049】コントローラを求める際に、磁気浮上系の
安定化と同時に良好な除振性能を得るため、外乱d1
ら絶対変位zまでの感度が極力低周波数まで小さくなる
ように各重み係数とγを選択し、繰り返し計算を行っ
た。図5に設計した一例のH∞コントローラとPIコン
トローラの周波数特性を示す。
In obtaining the controller, in order to stabilize the magnetic levitation system and obtain good vibration isolation performance, each weighting factor and γ are set so that the sensitivity from the disturbance d 1 to the absolute displacement z becomes as low as possible to a low frequency. Was selected and repeated calculation was performed. FIG. 5 shows the frequency characteristics of the designed H ∞ controller and PI controller.

【0050】また、図6にステップ応答、図7に外乱d
1 から制御量zまでの感度すなわち振動伝達率を示す。
これらの図より、安定浮上可能で良好な振動伝達率が得
られることが分かる。回転2自由度系のコントローラに
ついても同様に設計した。
Further, FIG. 6 shows the step response, and FIG. 7 shows the disturbance d.
The sensitivity from 1 to the controlled variable z, that is, the vibration transmissibility is shown.
From these figures, it can be seen that stable levitation is possible and a good vibration transmissibility is obtained. A controller with a two-degree-of-freedom system was designed in the same way.

【0051】設計した3自由度のコントローラをディジ
タルコントローラで実現し、評価試験を行った。各自由
度のコントローラは、H∞コントローラとPIコントロ
ーラを組み合わせ、2入力1出力のコントローラとなっ
た。図8に除振テーブルが浮上した時の応答特性を示
す。また、平衡状態における設置床と除振テーブル上の
加速度の振動伝達率を図9に、時間歴波形を図10に示
す。これらの結果から、ほぼシミュレーションに近い性
能が得られ、安定浮上を達成すると同時に床振動を1/
10に除振することができた。また、図11には直接除
振テーブルに外乱を加えた時の衝撃応答特性を示し、瞬
時に収束させることができた。
The designed controller with three degrees of freedom was realized by a digital controller and an evaluation test was conducted. The controller of each degree of freedom was a 2-input 1-output controller by combining the H ∞ controller and the PI controller. FIG. 8 shows the response characteristics when the vibration isolation table floats. Further, FIG. 9 shows the vibration transmissibility of acceleration on the installation floor and the vibration isolation table in the equilibrium state, and FIG. 10 shows the time history waveform. From these results, performance close to that of simulation was obtained, and stable levitation was achieved while floor vibration was reduced to 1 /
It was possible to isolate the vibration to 10. Further, FIG. 11 shows the impact response characteristics when a disturbance is directly applied to the vibration isolation table, and it was possible to converge instantly.

【0052】尚、上記の実施例は除振テーブルを電磁石
アクチュエータを用いて、アクチュエータから非接触で
浮上した場合についてのものであるが、電磁石アクチュ
エータに併用して空気ばねアクチュエータを用いても、
本発明の趣旨を同様に適用できる。
Although the above-mentioned embodiment is directed to the case where the vibration isolation table is floated from the actuator by using the electromagnet actuator in a non-contact manner, even if the air spring actuator is used in combination with the electromagnet actuator,
The gist of the present invention can be similarly applied.

【0053】図16は、本発明の第2実施例の除振装置
の立面図を示し、図17はその平面図を示す。除振テー
ブル30上には、振動を嫌う電子顕微鏡、半導体製造装
置等の機械装置が搭載される。除振テーブル30は、そ
の四隅において空気ばね31により鉛直方向に支持され
ている。空気ばね31は、設置床上に固定された共有ベ
ース12にその一端が固定されている。また、除振テー
ブル上には、X,Y,Z方向の加速度を検出する加速度
センサ33が備えられている。
FIG. 16 shows an elevation view of a vibration isolator according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 17 shows a plan view thereof. On the vibration isolation table 30, mechanical devices such as an electron microscope and a semiconductor manufacturing device, which are not sensitive to vibration, are mounted. The vibration isolation table 30 is vertically supported by air springs 31 at its four corners. The air spring 31 has one end fixed to the shared base 12 fixed on the installation floor. An acceleration sensor 33 that detects accelerations in the X, Y, and Z directions is provided on the vibration isolation table.

【0054】空気ばね31は、図示しない圧力を制御す
る制御装置により、同様に図示しない変位センサの信号
によりテーブル30を鉛直方向に位置決めし、除振テー
ブル及びこれに搭載される機械装置の重量の大部分を支
持する。尚、変位センサは、鉛直方向の電磁石アクチュ
エータ35に内蔵され、設置床側と除振テーブル側との
空隙を検出することにより、除振テーブル10の相対変
位を検出する。加速度センサ33で検出された振動は、
電磁石アクチュエータ35の励磁電流を制御することに
より、電磁石磁極に対向する磁性体に及ぼす磁気吸引力
を制御することにより、除振テーブル上の振動を水平方
向・鉛直方向に除振制御する。
The air spring 31 positions the table 30 in the vertical direction in response to a signal from a displacement sensor (not shown) by a control device (not shown) for controlling the pressure, and controls the weight of the vibration isolation table and the mechanical devices mounted on the table. Mostly supportive. The displacement sensor is built in the vertical electromagnet actuator 35, and detects the relative displacement of the vibration isolation table 10 by detecting the gap between the installation floor side and the vibration isolation table side. The vibration detected by the acceleration sensor 33 is
By controlling the exciting current of the electromagnet actuator 35, the magnetic attraction force exerted on the magnetic body facing the electromagnet magnetic poles is controlled, thereby controlling the vibration on the vibration isolation table in the horizontal and vertical directions.

【0055】本実施例においては、水平方向の位置決め
を行うコイルバネ36を、図示するようにX,Y,θ方
向の6カ所に備える。そして、このバネ要素をX,Y,
θ方向に備えることにより、バネ力により、水平方向の
電磁石空隙中央にバランスする位置に除振テーブル30
が位置決めされる。
In this embodiment, the coil springs 36 for horizontal positioning are provided at six positions in the X, Y and θ directions as shown in the figure. And this spring element is X, Y,
By providing the vibration isolation table 30 in the θ direction, the vibration isolation table 30 is placed at a position balanced by the spring force in the center of the electromagnet gap in the horizontal direction.
Is positioned.

【0056】図18は、空気ばねを併用した磁気浮上除
振装置の鉛直方向制御の制御装置の一例を示す。変位セ
ンサ38の信号はPI(比例積分)制御コントローラ3
9に入力され、位置決め制御が行なわれる。加速度セン
サ33の信号はH∞コントローラ40に入力され、除振
制御が行なわれる。この制御装置は、H∞は制御に、P
I(比例積分)制御を組み入れて構成したものであり、
H∞制御には位置決めの安定性制御を含ませた構成とな
っている。従って、位置決めの安定性を確保した上で、
十分な鉛直方向の除振性能が達成される。空気ばね31
は、設定値により空気圧源43からの空気圧がコントロ
ーラ42で調整される。
FIG. 18 shows an example of a control device for vertical control of a magnetic levitation vibration eliminator which also uses an air spring. The signal from the displacement sensor 38 is a PI (proportional integral) controller 3
9 is input to perform positioning control. The signal from the acceleration sensor 33 is input to the H∞ controller 40, and vibration isolation control is performed. This control device uses H∞ for control and P
It is configured by incorporating I (proportional and integral) control,
The H ∞ control is configured to include positioning stability control. Therefore, after ensuring the stability of positioning,
Sufficient vertical vibration isolation performance is achieved. Air spring 31
The controller 42 adjusts the air pressure from the air pressure source 43 according to the set value.

【0057】この第2実施例の除振装置は空気ばねで、
除振テーブル上に搭載する機械の荷重の大部分を支持す
るので、電磁石アクチュエータの容量を、一例として1
/10以下に低減することができる。テーブル位置決め
の合せ精度も、電磁石アクチュエータでPI制御を行う
ことから、数μmの精度で位置合せが可能であり、又、
高速の位置合せが可能である。
The vibration isolator of the second embodiment is an air spring,
Since most of the load of the machine mounted on the vibration isolation table is supported, the capacity of the electromagnet actuator is set to 1 as an example.
It can be reduced to / 10 or less. Regarding the positioning accuracy of the table positioning, since the PI control is performed by the electromagnet actuator, the positioning can be performed with an accuracy of several μm.
High-speed alignment is possible.

【0058】図19に示す制御系は、図18の制御系の
一変形例を示す。変位センサ38の信号はPI(比例積
分)制御コントローラ39に入力され、その出力が空気
圧コントローラ42で空気圧力を制御し、除振テーブル
の鉛直方向の位置決めを行う。加速度センサ33の信号
はH∞コントローラ40に入力され、その出力が電力増
幅器44を介して電磁石アクチュエータ41に入力され
除振制御が行なわれる。この実施例のH∞制御にも、空
気ばねによる位置決めの安定性制御を含ませた構成とな
っており、位置決めの安定性を確保した上で、十分な鉛
直方向の除振性能が達成される。
The control system shown in FIG. 19 is a modification of the control system shown in FIG. The signal from the displacement sensor 38 is input to a PI (proportional integral) controller 39, and the output thereof controls the air pressure by the air pressure controller 42 to position the vibration isolation table in the vertical direction. The signal from the acceleration sensor 33 is input to the H∞ controller 40, and the output thereof is input to the electromagnet actuator 41 via the power amplifier 44 to perform vibration isolation control. The H ∞ control of this embodiment is also configured to include the positioning stability control by the air spring, and while ensuring the positioning stability, sufficient vertical vibration isolation performance is achieved. .

【0059】この制御系によれば、空気ばねのみにより
位置決めが行なわれるので、電磁石アクチュエータの容
量を更に小型化することができる。しかしながら、位置
決めが空気ばねの圧力調整によって行なわれるので、電
磁石アクチュエータと比較して位置決め精度も悪く、
又、応答性も遅いという問題がある。
According to this control system, since the positioning is performed only by the air spring, the capacity of the electromagnet actuator can be further reduced. However, since the positioning is performed by adjusting the pressure of the air spring, the positioning accuracy is lower than that of the electromagnet actuator,
There is also a problem that the response is slow.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の磁気浮
上除振装置によればH∞コントローラをPIコントロー
ラと組み合せることにより、鉛直方向の除振性能を格段
に改善することができる。
As described above, according to the magnetic levitation vibration isolator of the present invention, the vibration isolation performance in the vertical direction can be remarkably improved by combining the H∞ controller with the PI controller.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】磁気浮上除振装置の構造を示す平面図及び立面
図。
FIG. 1 is a plan view and an elevation view showing the structure of a magnetic levitation vibration isolator.

【図2】フィードバック制御系を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a feedback control system.

【図3】除振装置のモデルを示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a model of a vibration isolation device.

【図4】本発明の一実施例の制御系のブロック図。FIG. 4 is a block diagram of a control system according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例のH∞コントローラとPIコ
ントローラの周波数特性を示す線図。
FIG. 5 is a diagram showing frequency characteristics of an H∞ controller and a PI controller according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例のH∞コントローラとPIコ
ントローラのステップ応答を示す線図。
FIG. 6 is a diagram showing step responses of the H∞ controller and the PI controller according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例のH∞コントローラとPIコ
ントローラの振動伝達率を示す線図。
FIG. 7 is a diagram showing vibration transmissibility of an H∞ controller and a PI controller according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例のテーブルの浮上時の応答特
性を示す線図。
FIG. 8 is a diagram showing response characteristics when the table of the embodiment of the present invention is floating.

【図9】本発明の一実施例の設置床上とテーブル上の加
速度の振動伝達率を示す線図。
FIG. 9 is a diagram showing vibration transmissibility of acceleration on the installation floor and on the table according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例の設置床上とテーブル上の
それぞれの振動の状況(加速度)を示す線図。
FIG. 10 is a diagram showing the vibration states (acceleration) on the installation floor and the table according to the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施例のテーブルに直接外乱を加
えた時の衝撃特性を示す線図。
FIG. 11 is a diagram showing impact characteristics when a disturbance is directly applied to the table according to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の磁気浮上除振装置の制御装置の概念
を示す説明図。
FIG. 12 is an explanatory view showing the concept of the control device of the magnetic levitation vibration isolator of the present invention.

【図13】従来の磁気浮上除振装置の制御装置の概念を
示す説明図。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the concept of a control device of a conventional magnetic levitation vibration isolator.

【図14】従来の水平方向の設置床上とテーブル上のそ
れぞれの振動の状況(加速度)を示す線図。
FIG. 14 is a diagram showing a conventional vibration situation (acceleration) on a horizontally installed floor and on a table.

【図15】従来の鉛直方向の設置床上とテーブル上のそ
れぞれの振動の状況(加速度)を示す線図。
FIG. 15 is a diagram showing a conventional vibration situation (acceleration) on a vertically installed floor and on a table.

【図16】本発明の第2実施例の空気ばねを併用した磁
気浮上除振装置の立面図。
FIG. 16 is an elevation view of a magnetic levitation vibration isolator that also uses an air spring according to a second embodiment of the present invention.

【図17】図16に示す除振装置の平面図。17 is a plan view of the vibration isolation device shown in FIG.

【図18】図16及び図17に示す空気ばねを併用した
磁気浮上除振装置の制御装置の概念と示す説明図。
FIG. 18 is an explanatory view showing the concept and the control device of the magnetic levitation vibration isolator together with the air spring shown in FIGS. 16 and 17;

【図19】空気ばねを併用した磁気浮上除振装置の他の
実施例の制御装置の概念を示す説明図。
FIG. 19 is an explanatory view showing the concept of a control device of another embodiment of the magnetic levitation vibration isolator which also uses an air spring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 除振テーブル 12 電磁石アクチュエータ 13 加速度センサ 14 変位センサ 15 制御装置 11 Vibration Isolation Table 12 Electromagnet Actuator 13 Acceleration Sensor 14 Displacement Sensor 15 Control Device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳我 尚秀 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 箭野 憲一 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 水野 孝之 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 片村 立太 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naohide Haga 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Inside the EBARA Research Institute, Inc. (72) Inventor Kenichi Yasuno 2-chome, Tobita, Chofu-shi, Tokyo 19 No. 1 Kashima Construction Co., Ltd. Technical Research Institute (72) Inventor Takayuki Mizuno 2-19-1 Tobita-cho, Chofu-shi, Tokyo Kashima Construction Co., Ltd. Technical Research Laboratory (72) Inventor Ryota Katamura Toita, Chofu-shi, Tokyo 2 No. 19-1 Kashima Construction Co., Ltd. Technical Research Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁性材料製の平板を備えたテーブルと、
該平板に磁気吸引力を及ぼし前記テーブルを浮上懸架す
る電磁石アクチュエータとからなる磁気浮上除振装置に
おいて、前記平板表面と電磁石磁極面との間の相対変位
を測定する変位センサと、前記テーブルの絶対加速度を
測定する加速度センサと、これらのセンサの信号に基づ
いて前記電磁石の励磁電流を制御する制御装置とを備
え、該制御装置は前記変位センサの信号に基づき前記平
板表面と電磁石磁極面間の隙間を制御する制御則と、前
記加速度センサの信号に基づき振動を制御する制御則と
に分けて、該加速度センサの信号に基づき振動を制御す
る制御則に前記テーブルの相対変位の安定性制御を含ま
せたことを特徴とした磁気浮上除振装置。
1. A table provided with a flat plate made of a magnetic material,
In a magnetic levitation vibration isolator comprising an electromagnet actuator that applies a magnetic attraction force to the flat plate to suspend and suspend the table, a displacement sensor that measures relative displacement between the flat plate surface and an electromagnet magnetic pole surface, and an absolute table An acceleration sensor for measuring acceleration and a control device for controlling an exciting current of the electromagnet based on signals of these sensors are provided, and the control device is provided between the flat plate surface and the electromagnet magnetic pole face based on a signal of the displacement sensor. The control law for controlling the gap and the control law for controlling the vibration based on the signal of the acceleration sensor are divided into the control law for controlling the vibration based on the signal of the acceleration sensor to control the stability of the relative displacement of the table. Magnetic levitation vibration isolator characterized by being included.
【請求項2】 前記変位センサの信号に基づき前記平板
表面と電磁石磁極面間の隙間を制御する制御則はPI
(比例積分)制御であり、前記振動を制御する制御則に
前記隙間の安定性制御を含ませた制御則はH∞(無限
大)制御であることを特徴とした請求項1記載の磁気浮
上除振装置。
2. The control law for controlling the gap between the flat plate surface and the electromagnet magnetic pole surface based on the signal of the displacement sensor is PI.
2. The magnetic levitation according to claim 1, wherein the control law is (proportional integral) control, and the control law including the stability control of the gap in the control law for controlling the vibration is H∞ (infinity) control. Vibration isolation device.
【請求項3】 前記制御装置は、H∞(無限大)制御
に、PI(比例積分)制御を組み入れて構成したもので
あることを特徴とした請求項1又は2記載の磁気浮上除
振装置。
3. The magnetic levitation vibration isolator according to claim 1, wherein the control device is configured by incorporating PI (proportional integral) control into H∞ (infinity) control. .
【請求項4】 前記磁気浮上除振装置は、前記テーブル
を浮上懸架する電磁石アクチュエータに、空気ばねから
なるアクチュエータを併用したものであることを特徴と
した請求項1乃至3のいずれか一項に記載の磁気浮上除
振装置。
4. The magnetic levitation vibration isolator according to claim 1, wherein an actuator composed of an air spring is used in combination with an electromagnet actuator for suspending and suspending the table. The magnetic levitation isolation device described.
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