WO2002006700A1

WO2002006700A1 - Dispositif d'isolation contre les vibrations faisant intervenir des dispositifs de levitation magnetique

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Publication number: WO2002006700A1
Application number: PCT/JP2001/006050
Authority: WO
Inventors: Katsuhide Watanabe; Takahide Haga; Yoichi Kanemitsu
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2002-01-24
Also published as: TW595674U; JP2002031187A; KR20030022856A; US20030168574A1; EP1304499A4; EP1304499A1

Description

磁気浮上装置を用いた除振装置技術分野

この発明は、半導体製造装置や電気顕微鏡等の嫌振装置に対して設置床等の基礎からの外部振動が伝わることにより製品の歩留まりや精度の低下という問題の起こり得る設備を外部振動から絶縁するための高精度な除振装置に関する。見方を変えると、この発明は、こうした明設備を微振動から絶縁して高精度に位置決めするための位置決め装置に関する。細

背景技術

半導体製造装置や電子顕微鏡等の嫌振装置の高精度化に伴い、嫌振装置を搭載するテーブルのような除振台に振動が伝達されるのを防止する除振装置の高性能化が進められている。例えば、特開平 9一 1 12628号公報や米国特許第 57 93598号明細書は、精密機器を搭載する除振台を電磁ァクチユエ一夕で非接触支持し、設置床からの微振動から除振台を絶縁する精密な磁気浮上除振装置を開示している。この磁気浮上除振装置は、設置床と除振台との相対変位及び除振台が動いたときの加速度を制御部を介して電磁ァクチユエ一夕にフィードバックすることにより、除振台とそこに搭載された装置を安定に非接触支持すると共に設置床からの振動をも搭載装置に伝えないよう振動を絶縁しょうとするものである。

図 1は、従来の磁気浮上除振装置を 1自由度系として表したときの概念図である。同図において、精密機器等の嫌振装置を搭載したテーブルである質量（Ma s s) 1は、基準位置である設置床 2に対して磁気浮上装置（Ac t i v e M agn e t i c B e a r i n g) 3を介して安定に且つ非接触で支持される。質量 1の設置床 2に対する相対位置の変位は変位センサ 4によって検出され、検出された変位信号はコントローラ 5に供給される。

更に、質量 1には、設置床 2からの振動や質量系自体による振動によって質量 1が振動したときの加速度を検出するための加速度センサ 6が取り付けられている。加速度センサ 6で検出された加速度信号もコントローラ 5に供給され、コントローラ 5は、こうして供給された変位信号及び加速度信号を用いて制御信号を作成し、これを磁気浮上装置 3に印加して、設置床の振動によって質量 1が振動するのを防止し、質量 1を設置床 2の振動から絶縁する。

このように、従来の磁気浮上除振装置は良好な振動絶縁性能を発揮することができるが、除振装置は本来的に不安定系である。そこで、安定性を高めることを目的として、除振台が動いたときの加速度を積分した絶対速度成分を求め、これをコントローラ 5を介して磁気浮上装置 3へフィードバックするようにしている。しかしながら、従来の除振装置は

1 . 高精度の加速度センサを低周波で使用したときには、該センサの周波数特性が悪いため、除振装置を安定化させることが困難である、

2 . 除振台に過大な外乱が加わったときや、除振台上に搭載された機器の運動により除振台に振動が生じたときには、こうした外乱や振動の影響で除振装置の制御系が不安定になることがある、

等の理由から、振動絶縁性能を維持することができなくなる場合があるという欠点を有する。

この発明は、従来の除振装置の持つ上記の課題を解決するために提案されたものであり、嫌振装置を外部の振動から確実に絶縁するよう安定に動作する除振装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記の目的を達成するために、この発明は、

嫌振装置を搭載するための除振台と、

前記除振台を非接触支持し且つ制御力を加える電磁ァクチユエ一夕と、基準位置となる基礎に対する前記除振台の相対変位量を検出して変位信号を出力する変位検出手段と、

前記基礎の振動を検出したときに第 1の加速度信号を出力する第 1の振動検出手段と、前記変位信号に所定の補償を施して前記電磁ァクチユエ一夕にフィードバックし、前記基準位置に対する前記除振台の相対位置を位置決めするための第 1の制御ループと、

前記第 1の加速度信号を補償して前記電磁ァクチユエ一夕にフィードフォヮ一ドし、前記基礎から前記除振台に振動が伝達するのを抑制するための第 2の制御ループと、

を具備することを特徴とする除振装置、 '

を提供する。 .

この除振装置においては、前記除振台の振動を検出したときに第 2の加速度信号を出力するための第 2の振動検出手段を更に設けることができる。これにより、前記第 2の制御ループは、前記第 1の加速度信号を誤差信号として、前記第 2の加速度信号を参照信号として用いて、前記基礎の振動が前記除振台に伝わるのを防止するよう動作する。

前記第 1の制御ループが P I D補償器と位相進み ·遅れ補償器とを含み、前記第 2の制御ループが適応フィルタを含み、適応アルゴリズムに基づいてフィルタ係数を更新してフィードフォヮード信号を形成することが好ましい。

前記電磁ァクチユエ一夕は、前記除振台に固定した磁性体に磁気力を及ぼすことによって前記除振台を非接触支持するための制御力を印加するよう動作するが、この電磁ァクチユエ一夕の負担を軽減するために、前記除振台を更に弾性支持部材で支持することもできる。前記除振台は、前記嫌振対象物を支持するテーブル又はステージ板であることが望ましい。

この発明の除振装置においては、除振台の基礎に対する相対変位は変位センサによって検出され、コントローラは変位センサから出力される変位信号を用いて除振台を所定の位置に保持する。一方、基礎上に設けられた加速度センサは基礎の振動を検出したときに加速度信号を出力し、コントローラは加速度信号を用いて基礎の振動が除振台に伝わるのを抑制する。図面の簡単な説明

図 1は、従来の除振装置の構成を説明するための図である。図 2は、この発明に係る除振装置の第 1の実施の形態の構成を 1自由度系について概略的に示す図である。

図 3は、図 2に示す除振装置において制御がどのように行われるかを説明するための図である。

図 4は、この発明に係る除振装置の第 1の実施の形態の具体的構成を示す図である。

図 5は、図 4におけるコントローラの構成を概略的に示す図である。

図 6は、この発明に係る除振装置の第 2の実施の形態の構成を 1自由度系について概略的に示す図である。

図 7は、図 6に示す除振装置において制御がどのように行われるかを説明するための図である。

図 8の（a ) は L M Sアルゴリズムを説明するための図であり、（b ) は F i 1 t e r e d— X L M Sアルゴリズムを説明するための図である。

図 9は、この発明に係る除振装置の第 2の実施の形態の具体的構成を示す図である。

図 1 0は、図 9におけるコントローラの構成を概略的に示す図である。

図 1 1は、この発明に係る除振装置の第 3の実施の形態を 1自由度系の形で概略的に示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しながら、この発明に係る除振装置の実施の形態を詳述する。なお、図 2〜図 1 1において、図 1に示す構成要素と同じ又は同様の構成要素には同一の参照数字を付すことにし、また、図 3、図 5、図 7及び図 9において'は、同一の参照符号は同じ又は同様の信号を表すものとする。

図 2は、この発明に係る除振装置の第 1の実施の形態を 1自由度系として表したときの概念図である。同図において、半導体製造装置や電気顕微鏡等の嫌振装置を搭載したテーブルを含む質量 1は、基準位置である設置床 2に対して磁気浮上装置 3を介して安定に且つ非接触で支持される。質量 1の設置床（基準位置） 2に対する相対位置の：方向における変位を変位センサ 4によって検出し、検出された変位信号はコントローラ 5に供給される。更に、設置床 2には、設置床 2 が X g方向に振動したときの加速度を検出するための加速度センサ 6が取り付けられる。加速度センサ 6は検出した加速度を表す加速度信号をコントローラ 5に供給する。

コントローラ 5は、供給された変位信号を処理して第 1の制御信号を作成し、これを磁気浮上装置 3にフィードバックして磁気浮上装置 3の支持力を調整し、質量 1を所定の位置に維持する。同時に、コントローラ 5は、加速度センサ 6からの加速度信号を用いて、設置床 2の振動が質量 1に伝わらないよう第 2の制御信号を磁気浮上装置 3にフィードフォワードする。これによつて質量 1は設置床 2の振動から絶縁される。

なお、磁気浮上装置 3は、嫌振装置を搭載するためのテーブルに固定された永久磁石のような磁性体の周囲に配置された電磁ァクチユエ一夕を備えており、コントローラ 5は第 1の制御信号及び第 2の制御信号を電磁ァクチユエ一夕に印加し、これによつて発生する磁気力を質量 1の磁性体に及ぼして質量 1を非接触で且つ安定に支持するものである。

ここで、図 2の装置は、制御系に関しては図 3のブロック図で表すように書き直される。そこで、設置床 2の振動を質量 1へ伝えないための条件を考察する。いま、質量 1の基準位置を！:、変位センサ 4のノイズを v、質量 1の相対変位を x、加速度センサ 6の出力、即ち質量 1が振動により示す絶対加速度を y、設置床 2の振動即ち外乱を wとする。そうすると、 v、 x、 r及び wがコントローラ 5への入力であり、コントローラ 5は v、 x、 rを処理する第 1のコントローラと、 wを処理する第 2のコントローラ C ₂とからなり、制御入力 uを出力する。つまり、第 1のコントローラは変位センサ 4から検出出力を受け取って磁気浮上装置 3を制御し、質量 1を安定に浮上させる演算を行うと共に、第 2のコントローラ C ₂は加速度センサ 6から検出出力を受け取り、磁気浮上装置 3を用いた除振装置の振動伝達率を向上させる演算を行う。これらのコントローラによる演算の結果が加算されて制御入力 uとなる。

更に、図 3において、 P iは外乱や制御力等の力 uから質量 1の加速度までの伝達関数（動特性）を、 P ₂は設置床の加速度から質量の加速度までの伝達関数 (動特性）を示している。

そこで、設置床 2の振動が質量 1に伝わらないようにするため、 wから yまでの伝達関数のゲインを最小にするための条件を求める。まず、入力 Vから出力 y までの径路においては、

y = -P ₁C₁v-P ₁C₁ (1/s ²) x ( 1)

が成り立つ。ここで、 w=0のとき、 x = yであるから、式（1) から、入力 V から出力 yまでの伝達関数は次のように求まる。

y/v= (-P .C. s ²) / (s S + P ^) (2)

一方、入力 rから出力 yまでの径路については、

y = -P ₁C₁ (lZs ²) x + PiCj r (3)

が成り立つ。ここで、 w= 0のとき、 x = yであるから、式（3) から、入力 r から出力 yまでの伝達関数は次のように求まる。

更に、外乱 wから出力 yまでの径路に関しては、

y = P₂w-P！ C ₁ (1/s ²) +P_aC₂w (5)

が成り立つ。ここで、

X = y— w ( 6 )

であるから、外乱 wから出力 yまでの伝達関数は次のとおりに求まる。

ここで、 yZr =— y/vで表され、また、 y/wは

y/w=P₂ {(1 + (y/v) (1/s ₂)} 一（yZv) (1 /s ²)

+ P _X { 1 + (y/v) (1/s ²)} C₂ (8)

で表される。したがって、伝達関数 yZwは、伝達関数 yZvが決まっても C₂ により変更可能であることがわかる。しかも、 C₂は伝達関数 yZv、 yZrに影響を及ぼすことがなく、 C ₂により独立して伝達関数 yZwの特性を調整することができ、 y/rは yZvによって決定される。したがって、図 2に示す除振装置は 2自由度系になっていることがわかる。

以上、図 2及び図 3を用いて説明したところを前提として、この発明に係る除振装置の第 1の実施の形態の具体的構成を示すと、図 4のとおりである。半導体製造装置や電子顕微鏡のような嫌振装置を上面に搭載するためのテーブル、ステージ板等の除振台 1 0の下面の適所に、適宜の数（図 4においては 4個）の磁気浮上装置 3 1、 3 2、 3 3、 3 4を設け、これによつて除振台 1 0を設置床から非接触で支持する。いま、水平であり且つ直交する 2つの方向を X方向及び Y方向とし、垂直な方向を Z方向とすると、夫々の磁気浮上装置 3 1〜3 4は、除振台 1 0に固定された永久磁石のような磁性体に対して、 X、 Y、 Ζの 3つの方向で支持するための磁気力を及ぼすよう、 3対の電磁ァクチユエ一夕を備えている。磁気浮上装置 3 1〜3 4が除振台 1 0を非接触支持する各位置に、除振台 1 0 の設置床に対する変位を検出するための変位センサ 4 1、 4 2、 4 3、 4 4が取り付けられる。変位センサ 4 1〜4 4のそれぞれは、その取り付け位置における除振台 1 0の変位を検出し、検出した変位の X成分、 Υ成分及び Ζ成分を表す変位信号をコントローラ 5に供給する。更に、設置床の振動を検出するために、設置床の適所に適宜の数（図 4では 3個）の加速度センサ 6 1、 6 2、 6 3を取り付ける。これらの加速度センサ 6 1〜6 3のうち、加速度センサ 6 1は、その設置位置において検出した加速度の X成分、 Υ成分及び Ζ成分を表す加速度信号を出力し、加速度センサ 6 2はその設置位置において検出した加速度の X成分と Υ 成分とを表す加速度信号を出力し、加速度センサ 6 3はその設置位置において検出した加速度の Ζ成分を表す加速度信号を出力し、それらの加速度信号をコントローラ 5に供給する。

コントローラ 5は、変位センサ 3 1〜3 4及び加速度センサ 6 1〜6 3から供給された信号に基づいて、夫々の磁気浮上装置 3 1〜3 4の電磁ァクチユエ一夕を駆動するための電流の大きさを変化させ、これによつて、除振台 1 0が何等かの原因で振動させられるのを防止する。

図 5は、コントローラ 5の概略的な構成と、コントローラ 5が変位センサ 3 1 〜 3 4及び加速度センサ 6 1〜6 3から出力される信号を受け取って磁気浮上装置 3 1〜3 4を如何に制御するかを説明するための図である。図 5において、設置床 2に設けられた加速度センサ 6 1からは、検出した加速度の X成分を表す加速度信号 V a g X 1、 Y成分を表す加速度信号 V a g y 1及び Z成分を表す加速度信号 Va g z 1が出力される。同様に、加速度センサ 62は、検出した加速度の X成分を表す加速度信号 V a gx 2と、検出した加速度の Z成分を表す加速度信号 Vag z 2とを出力し、加速度センサ 63は検出した加速度の Z成分を表す加速度信号 Va g z 3を出力する。これらの加速度信号 Va gx l〜Va g z 3 はセンサアンプによつて増幅された後にコントローラ 5の第 1座標変換部 51に印加される。

一方、変位センサ 31はその検出位置における変位の X成分、 Y成分、 Z成分をそれぞれ表す変位信号 Vdx 1、 Vdy l、 Vd z lを出力し、変位センサ 3 2はその検出位置における変位の X成分、 Y成分、 Z成分をそれぞれ表す変位信号 Vdx 2、 Vdy 2、 Vd z 2を出力し、変位センサ 33はその検出位置における変位の X成分、 Y成分、 Z成分をそれぞれ表す変位信号 Vdx 3、 Vdy 3、 Vd z 3を出力し、変位センサ 34はその検出位置における変位の X成分、 Y成分、 Z成分をそれぞれ表す変位信号 Vdx 4、 Vdy4、 Vd z 4を出力する。これらの変位信号はセンサアンプで増幅された後にコントローラ 5の第 2座標変換部 52に印加される。

第 1座標変換部 51は、加速度センサ 61〜63から受け取った加速度信号 V agx l〜Va g z 3を物理座標系からモード座標系へ座標変換して、設置床の X、 Y、 Ζ方向の加速度をそれぞれ表す信号 y lml、 y lm2、 y lm3と、 X、 Y、 Ζ方向を中心とする回転方向の加速度をそれぞれ表す信号 y lm4、 y lm5、 y lm6とからなるモード加速度信号群を作成して補償器演算部 53に印加する。一方、第 2座標変換部 52は、変位センサ 31〜34から受け取った変位信号 Vdx l〜Vd z 4に物理座標系からモード座標系への座標変換を施して、設置床の X、 Y、 Ζ方向の変位をそれぞれ表す信号信号 y 2ml、 y 2m2、 y 2m3と、 X、 Y、 Ζ方向を中心とする回転方向の変位をそれぞれ表す信号 y 2m4、 y 2m5、 y 2 m 6とからなるモード変位信号群を作成して補償器演算部 53に印加する。

このように、第 1座標変換部 51及び第 2座標変換部 52は物理座標系で表される量から、磁気浮上装置を制御するためのモード座標系で表された量への変換を行うものである。こうした変換は、実際の物理座標系から、各振動モードが互いに直交し、他のモードと連成しないモード座標系へ変換するためのモード行列によって行われる。

モード加速度信号群及びモード変位信号群を受け取って、補償器演算部 5 3は、図 3における信号 uに相当する 6個の信号 f m l、 f m 2、 f m 3、 f m 4、 f m 5及び f m 6からなる補償信号群を信号分配演算部 5 4に供給する。このように、コントローラ 5は剛体モードを制御する 6自由度制御系であり、磁気浮上装置 3 1〜3 4の電磁ァクチユエ一夕は 6自由度のモード毎に干渉しないよう独立に制御されて除振台 1 0の振動を抑制する。

信号分配演算部 5 4は f m l〜： f m 6からなる補償信号群を用いて磁気浮上装置 3 1〜3 4の個々の電磁ァクチユエ一夕に印加すべき電流を決定し、これらの電流を増幅してから対応の電磁ァクチユエ一夕に印加する。これによつて、除振台 1 0自体の振動を抑制することができるうえ、除振台 1 0に設置床から振動が伝わるのを防止することができる。

図 6は、この発明に係る除振装置の第 2の実施の形態を 1自由度系として表したときの概念図である。この第 2の実施の形態は、図 2に示す第 1の実施の形態と比較すると、更に加速度センサ 7が質量 1に設置されている点で相違する。カロ速度センサ 7は質量 1の絶対加速度を検出し、これを参照信号としてコントローラ 5に供給するように動作する。これにより、コントローラ 5は、第 1の実施の形態におけると同様、供給された変位信号を処理して第 1の制御信号を作成し、これを磁気浮上装置 3にフィードバックして磁気浮上装置 3の支持力を調整して質量 1を所定の位置に維持する。同時に、コントローラ 5は、加速度センサ 6からの加速度信号を誤差信号として、加速度センサ 7からの加速度信号を参照信号として用いて、設置床 2の振動が質量 1に伝わらないよう第 2の制御信号を磁気浮上装置 3にフィードフォワードする。これによつて質量 1は設置床 2の振動から絶縁される。

図 6の装置は、制御系に関しては図 7のブロック図で表すように書き直される。第 1の実施の形態と同様、第 2の実施の形態も 2自由度系となっており、更に、絶対加速度信号 yがコントローラ 5に参照信号として入力される。そこで、コントロ一ラ 5はこの参照信号を用いて第 2のコントローラ C ₂の係数を適応アルゴリズムにしたがって更新し、その結果を制御信号として磁気浮上装置 3へフィードフォワードする。

図 7に示す制御系においても、図 3について式（1) 〜（8) を用いて説明したと同様に、伝達関数 y/wは、伝達関数 yZvが決まっても C₂により変更可能であり、 C₂は伝達関数 yZv、 yZrに影響を及ぼすことがなく、 C₂により独立して伝達関数 y/wの特性を調整することができ、 y/rは yZvによつて決定される。

ここで、上記の適応アルゴリズムについて説明する。振動を制御するアルゴリズムとしては、 LMSアルゴリズムの実用的な改良手法である F i 1 t e r e d -X LMSアルゴリズムが用いられる。図 8の（a) は、基礎となる LMSァルゴリズムのブロック線図を示しており、未知系 Wに対する入力信号 a _k (正、 kは時間）と誤差信号 e_kとを用いて、適応型 F I Rフィルタを持つ制御系 Hのフィル夕係数 h_kを更新式にしたがって逐次更新し、入力信号 a _kと制御系 Hの出力 b _kとの差 e _kがゼロになるように適応制御を行う。更新式は任意のステツプサイズ ·パラメ一夕 sを用いて

h_{k + 1} = h_k— 2 s e _k a_k (9)

という簡潔な形で与えられる。したがって、実時間で多くの計算を必要とするァクティブ振動制御（AVC) に極めて適したアルゴリズムである。

上記の式の中のステップサイズ ·パラメータ sは 1回のフィルタ係数更新の度合いを表す定数であり、大きいほど誤差の収束が早くなるが、制御系が不安定になる傾向がある。最適な sの値は、入力信号、誤差信号の大きさ、 Hのフィルタ長に左右され、現在でも理論的に求める術が無いため、それぞれのシステムにあつた値を経験的に決定している。

図 8の（b) は、 F i 1 t e r e d— X L M Sアルゴリズムによる適応制御の例を示すブロック図であり、図 8の（a) と比較すると、経路誤差 Gが追加されている。実際のシステムをモデル化する際、制御力から加速度センサまでの振動特性、及び制御力や加速度センサ自身の特性を表現するために誤差経路 Gを考慮しなければならない。しかし、誤差経路 Gを加えたシステムに LMSアルゴリズムを適用すると、誤差経路 Gと未知系 Wとの直列結合全体が未知系とみなされてしまうため、入力信号 a kを誤差経路 Gと同じ特性を持つフィルタに通してから LMSアルゴリズムに供給する。したがって、制御系 Hのフィルタ係数更新式においては、式（9) における a_kの代わりに、フィルタ処理された信号が用いられる。

図 8の（a) 及び（b) に示す適応制御の場合、加速度センサ 6からの出力 (即ち、設置床の振動 w) が入力信号 a_kに相当し、加速度センサ 7からの出力 (即ち、質量 1が振動により示す絶対加速度 y) が誤差信号 e_kに相当する。

図 9は、この発明に係る除振装置の第 2の実施の形態の具体的構成を示している。この第 2の実施の形態においては、テーブル 10を非接触支持する 4個の磁気浮上装置 31〜34、テーブル 10の相対変位を検出する変位センサ 41~4 4、設置床に設けられた加速度センサ 61〜63に加えて、テーブル 10に 3個の加速度センサ 71〜73が取り付けられる。変位センサ 41〜44からの変位信号及び加速度センサ 61〜63、加速度センサ 71〜73からの加速度信号はコントローラ 5に印加され、これらの信号を受け取ってコント口ラ 5は磁気浮上装置 31〜34の磁気支持力を制御する。換言すると、設置床の振動を表す加速度センサ 61〜63からの加速度信号を参照信号として用い、テーブル 10の振動を表す加速度センサ 7：!〜 73からの加速度信号を誤差信号として用いてコントローラ 5の係数を適応アルゴリズム'にしたがって更新し、磁気浮上装置 31 〜34をフィードフォワード制御する。

図 10に示すとおり、図 9に示す除振装置における変位センサ 41〜44から . の変位信号 Vdx l〜Vd z 4、加速度センサ 6；!〜 63からの加速度信号 V a gx l〜Vag z 3及び 71〜73からの加速度信号 Vs x l〜Va z 3はコントローラ 5によって以下のように処理される。変位センサ 41〜44からの変位信号 Vdx l〜Vd z 4及び加速度センサ 61〜63からの加速度信号 V a g x l〜Vag z 3については、図 5において説明したとおりであり、ここでの説明は省略する。

テーブル 10に取り付けられた加速度センサ 71〜73のうち、加速度センサ 71は、検出した加速度の X成分を表す加速度信号 V ax 1、 Y成分を表す加速度信号 Vay 1及び Z成分を表す加速度信号 Va z 1を出力する。同様に、加速度センサ 72は、検出した加速度の X成分を表す加速度信号 Vax 2と、検出した加速度の Z成分を表す加速度信号 V a z 2とを出力し、加速度センサ 73は検出した加速度の Z成分を表す加速度信号 V a z 3を出力する。これらの加速度信号 Vax l〜Va z 3もセンサアンプによって増幅された後にコントローラ 5の第 1座標変換部 51に印加される。

第 1座標変換部 51は、設置床上の加速度センサ 61〜63から受け取った加速度信号 V a gx l〜Va g z 3に物理的座標系からモード座標系への座標変換を施し、設置床の X、 Y、 Ζ方向の加速度をそれぞれ表す信号 y lml、 y 1 m 2、 y lm3と、 X、 Y、 Z方向を中心とする回転方向の加速度をそれぞれ表す信号 y lm4、 y lm5、 y 1 m 6とからなる第 1モード加速度信号群を作成して補償器演算部 53に印加する。

更に、第 1座標変換部 51は、テーブル 10上の加速度センサ 71〜 73から受け取った加速度信号 V a X l〜Va z 3に物理的座標系からモード座標系への座標変換を施し、テーブル 10の X、 Y、 Ζ方向の加速度をそれぞれ表す信号 y 3ml、 y 3 m 2 , y 3m3と、 X、 Y、 Ζ方向を中心とする回転方向の加速度をそれぞれ表す信号 y 3m4、 y 3m5、 y 3 m 6とからなる第 2モード加速度信号群を作成して補償器演算部 53に印加する。

一方、第 2座標変換部 52は、変位センサ 3：！〜 34から受け取った変位信号 Vdx l〜Vd z 4に座標変換を施して、設置床の X、 Y、 Ζ方向の変位をそれぞれ表す信号信号 y 2ml、 y 2m2、 y 2m3と、 X、 Y、 Ζ方向を中心とする回転方向の変位をそれぞれ表す信号 y 2 in 4、 y 2m5、 y 2m 6とからなるモード変位信号群を作成して補償器演算部 53に印加する。

第 1モード加速度信号群、第 2モード加速度信号群及びモード変位信号群を受け取って、補償器演算部 53は、除振台 10における振動を抑制するために、どの磁気浮上装置 31〜34の電磁ァクチユエ一夕にどのような大きさの電流を流すべきかを演算し、 6個の信号 f ml、 fm2、 fm3、 f m4, ： f m 5及び f m 6からなる補償信号群を信号分配演算部 54に供給する。補償信号群は図 7における信号 I に相当する。信号分配演算部 54は f m 1〜 f m 6からなる補償信号群を用いて磁気浮上装置 31〜34の個々の電磁ァクチユエ一夕に印加すべき電流を決定し、これらの電流を増幅してから対応の電磁ァクチユエ一夕に印加する。これによつて、除振台 1 0自体の振動を抑制することができるうえ、除振台 1 0に設置床から振動が伝わるのを防止することができる。

図 1 1は、この発明に係る除振装置の第 3の実施の形態の構成を示している。これまで説明した第 1及び第 2の実施の形態においては、テーブル 1 0は磁気浮上装置 3 1〜3 4によってのみ支持されるものであつたが、この第 3の実施の形態においては、図 1に示すように、テーブル 1 0は磁気浮上装置 3に加えて、弾性支持部材 8によっても支持される。弾性支持部材 8は例えば、コイルばね、空気ばね、ゴム材、磁石を使用した磁気バネ等のバネ要素であることが好ましい。このようにテーブル 1 0を弾性支持部材 8によつても支持することにより、磁気浮上装置 3の負担を軽減することができ、テーブル 1 0を一層安定に支持することが可能になる。産業上の利用可能性

以上、この発明に係る除振装置の実施の形態を説明したところから明らかなとおり、この発明は、変位センサの出力に基づいて除振台を極めて安定に支持すると共に、基礎の振動のような外乱が除振台に伝わるを確実に抑制することができるという格別の効果を奏する。

また、除振台にも加速度センサを設け、基礎の振動を表す加速度信号に加えて、除振台の振動を表す加速度信号をもコントローラで処理するようにしたので、コントローラによる磁気浮上装置に対する制御が一層高精度になり、高性能な振動絶縁を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 嫌振装置を搭載するための除振台と、

前記基礎の振動を検出したときに第 1の加速度信号を出力する第 1の振動検出手段と、

前記変位信号に所定の補償を施して前記電磁ァクチユエ一夕にフィードバックし、前記基準位置に対する前記除振台の相対位置を位置決めするための第 1の制御ループと、

を具備することを特徴とする除振装置。

2 . 請求項 1記載の除振装置であって、

前記除振台の振動を検出したときに第 2の加速度信号を出力するための第 2の振動検出手段を更に備え、

前記第 2の制御ループが、前記第 1の加速度信号を誤差信号として、前記第 2 の加速度信号を参照信号として用いて、前記基礎の振動が前記除振台に伝わるのを防止することを特徴とする除振装置。

3 . 請求項 1又は 2に記載の除振装置であって、

前記電磁ァクチユエ一夕が、前記除振台に固定した磁性体に磁気力を及ぼすことによって前記除振台を非接触支持するための制御力を印加することを特徴とする除振装置。

4 . 請求項 1〜 3のいずれか一つに記載の除振装置であって、

前記第 1の制御ループが P I D補償器と位相進み ·遅れ補償器とを含み、前記第 2の制御ループが適応フィルタを含み、適応アルゴリズムに基づいてフィルタ係数を更新してフィードフォワード信号を形成することを特徴とする除振

5 . 請求項 1〜4のいずれか一つに記載の除振装置であって、

前記除振台を支持するための弾性支持部材を更に備えることを特徴とする除振装置。

6 . 請求項 1〜 5のいずれか一つに記載の除振装置であって、

前記除振台が、前記嫌振対象物を支持するテーブル又はステージ板であることを特徴とする除振装置。