JP2000027929A - 除振装置 - Google Patents
除振装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気ばねのみにより除振台床板の鉛直方向の
位置制御を行っている場合においても、又電磁石アクチ
ュエータを併用して除振台床板の鉛直方向位置の制御を
行っている場合においても、常に搭載物を除振台床板上
に安定支持ができるようにした除振装置を提供する。 【解決手段】 振動を嫌う装置を搭載する除振台床板
と、除振台床板を浮上支持する空気ばね11A,11
B,11C,11Dと、除振台床板を磁気吸引力によっ
て浮上支持する電磁石12A,12B,12Cと、除振
台床板と設置床側との鉛直方向相対変位を検出する変位
センサと、除振台床板上の振動を検出する振動センサ1
3A,13B,13Cと、変位センサと振動センサとの
信号により、空気ばねの圧力と電磁石の磁気吸引力とを
制御する制御装置とからなる空気ばね・電磁石併用型の
除振装置において、空気ばねだけで除振台床板を支持し
た場合と電磁石も併用して除振台床板を支持した場合と
で、空気ばね制御装置32のゲインを切換える手段41
A,41B,41C,41Dを備えた。
位置制御を行っている場合においても、又電磁石アクチ
ュエータを併用して除振台床板の鉛直方向位置の制御を
行っている場合においても、常に搭載物を除振台床板上
に安定支持ができるようにした除振装置を提供する。 【解決手段】 振動を嫌う装置を搭載する除振台床板
と、除振台床板を浮上支持する空気ばね11A,11
B,11C,11Dと、除振台床板を磁気吸引力によっ
て浮上支持する電磁石12A,12B,12Cと、除振
台床板と設置床側との鉛直方向相対変位を検出する変位
センサと、除振台床板上の振動を検出する振動センサ1
3A,13B,13Cと、変位センサと振動センサとの
信号により、空気ばねの圧力と電磁石の磁気吸引力とを
制御する制御装置とからなる空気ばね・電磁石併用型の
除振装置において、空気ばねだけで除振台床板を支持し
た場合と電磁石も併用して除振台床板を支持した場合と
で、空気ばね制御装置32のゲインを切換える手段41
A,41B,41C,41Dを備えた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置や
電子顕微鏡等、設置床からの振動を遮断し、又は装置自
身からの加振力により、製品の歩留りや測定観測精度に
悪影響を与える振動を減衰せしめる高精度の除振装置に
関する。特に、アクチュエータとして鉛直方向の浮上支
持力を主に空気ばねで分担し、精密な除振制御を主に電
磁アクチュエータで分担する、空気ばね・電磁アクチュ
エータ併用型の除振装置に関するものである。
電子顕微鏡等、設置床からの振動を遮断し、又は装置自
身からの加振力により、製品の歩留りや測定観測精度に
悪影響を与える振動を減衰せしめる高精度の除振装置に
関する。特に、アクチュエータとして鉛直方向の浮上支
持力を主に空気ばねで分担し、精密な除振制御を主に電
磁アクチュエータで分担する、空気ばね・電磁アクチュ
エータ併用型の除振装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、振動を極度に嫌う電子顕微
鏡、半導体製造装置等の機械装置は、除振装置に搭載さ
れて工場等に設置されていた。古くからある空気ばね、
又はゴムを用いた従来の受動制御型の除振装置に代わ
り、高性能の除振を実現できる電磁アクチュエータを用
いた能動制御型の磁気浮上による除振装置が開発されて
いる。また、振動を嫌う装置を搭載した除振台床板の重
量の大部分を空気ばねで支持すると共に、電磁アクチュ
エータの制御で振動を除去する除振装置が考案されてい
る。
鏡、半導体製造装置等の機械装置は、除振装置に搭載さ
れて工場等に設置されていた。古くからある空気ばね、
又はゴムを用いた従来の受動制御型の除振装置に代わ
り、高性能の除振を実現できる電磁アクチュエータを用
いた能動制御型の磁気浮上による除振装置が開発されて
いる。また、振動を嫌う装置を搭載した除振台床板の重
量の大部分を空気ばねで支持すると共に、電磁アクチュ
エータの制御で振動を除去する除振装置が考案されてい
る。
【0003】空気ばねと電磁アクチュエータを併用した
除振装置では、空気ばねの空気圧を変位センサの信号に
基づいて制御することにより、一定の目標位置に除振台
床板を浮上制御すると共に、電磁アクチュエータを併用
して鉛直方向の位置と振動をアクティブに制御するシス
テムが知られている。アクティブ制御を行う場合、除振
台床板とその搭載物の重量が重いと、電磁石の発生する
力だけによる浮上では必要となる制御力が大きくなりす
ぎるため、空気ばねを併用して搭載物の重量を支えてい
る。即ち、空気ばねにより除振台床板とその搭載物を安
定支持した後に電磁石による制御を加え、より精密かつ
安定な除振を行うものである。
除振装置では、空気ばねの空気圧を変位センサの信号に
基づいて制御することにより、一定の目標位置に除振台
床板を浮上制御すると共に、電磁アクチュエータを併用
して鉛直方向の位置と振動をアクティブに制御するシス
テムが知られている。アクティブ制御を行う場合、除振
台床板とその搭載物の重量が重いと、電磁石の発生する
力だけによる浮上では必要となる制御力が大きくなりす
ぎるため、空気ばねを併用して搭載物の重量を支えてい
る。即ち、空気ばねにより除振台床板とその搭載物を安
定支持した後に電磁石による制御を加え、より精密かつ
安定な除振を行うものである。
【0004】ところで、上述した空気ばね・電磁アクチ
ュエータ併用型の除振装置においては、除振台床板に搭
載する搭載物の重心が除振台床板上で大きく移動する場
合があり、その場合には除振台床板を水平に保つ方法と
して次の2つが考えられる。 除振台床板を支持する空気ばねの圧力を制御して、水
平面を保つように位置決めを行う。 電磁アクチュエータによって除振台床板の各部の浮上
位置が水平面を保つように位置決めを行う。
ュエータ併用型の除振装置においては、除振台床板に搭
載する搭載物の重心が除振台床板上で大きく移動する場
合があり、その場合には除振台床板を水平に保つ方法と
して次の2つが考えられる。 除振台床板を支持する空気ばねの圧力を制御して、水
平面を保つように位置決めを行う。 電磁アクチュエータによって除振台床板の各部の浮上
位置が水平面を保つように位置決めを行う。
【0005】しかしながら、これらの方法には次のよう
な問題点がある。 空気ばねは応答が遅いため、除振台床板に搭載した機
械等の重心の移動速度が速いときなどに対応が困難であ
る。 電磁アクチュエータを用いた方法では、応答性は問題
ないが、除振台床板の負荷が偏るため、電磁アクチュエ
ータの容量を大きくし、一カ所の電磁アクチュエータで
搭載物の重量を含めた除振台床板の最大負荷に合わせる
必要がある。従って、コストがかかり、装置を大型にす
るという問題がある。このため、空気ばね・電磁石併用
型の除振装置においては、これらのバランスを取ること
が必要である。
な問題点がある。 空気ばねは応答が遅いため、除振台床板に搭載した機
械等の重心の移動速度が速いときなどに対応が困難であ
る。 電磁アクチュエータを用いた方法では、応答性は問題
ないが、除振台床板の負荷が偏るため、電磁アクチュエ
ータの容量を大きくし、一カ所の電磁アクチュエータで
搭載物の重量を含めた除振台床板の最大負荷に合わせる
必要がある。従って、コストがかかり、装置を大型にす
るという問題がある。このため、空気ばね・電磁石併用
型の除振装置においては、これらのバランスを取ること
が必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
搭載物の移載時等においては、電磁石の電源を切って、
空気ばねのみの制御をしなければならない場合がある。
空気ばねのみで除振台床板の鉛直方向位置を制御する場
合には、搭載物の除振台床板上の移動に伴って搭載物の
重心位置が変化し、空気ばねの位置制御系のゲインが低
いと搭載物が傾いてしまうという問題がある。このため
空気ばね制御系のゲインを所望の大きさにあげておく必
要があるが、電磁石アクチュエータを併用することなし
に空気ばね系のゲインを高くしておくと、減衰が小さい
ので、外乱が加わったときにその固有振動数で不安定振
動を起こす場合がある。
搭載物の移載時等においては、電磁石の電源を切って、
空気ばねのみの制御をしなければならない場合がある。
空気ばねのみで除振台床板の鉛直方向位置を制御する場
合には、搭載物の除振台床板上の移動に伴って搭載物の
重心位置が変化し、空気ばねの位置制御系のゲインが低
いと搭載物が傾いてしまうという問題がある。このため
空気ばね制御系のゲインを所望の大きさにあげておく必
要があるが、電磁石アクチュエータを併用することなし
に空気ばね系のゲインを高くしておくと、減衰が小さい
ので、外乱が加わったときにその固有振動数で不安定振
動を起こす場合がある。
【0007】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、空気ばねのみにより除振台床板の鉛直方向の位置
制御を行っている場合においても、又電磁石アクチュエ
ータを併用して除振台床板の鉛直方向位置の制御を行っ
ている場合においても、常に搭載物を除振台床板上に安
定支持ができるようにした除振装置を提供することを目
的とする。
ので、空気ばねのみにより除振台床板の鉛直方向の位置
制御を行っている場合においても、又電磁石アクチュエ
ータを併用して除振台床板の鉛直方向位置の制御を行っ
ている場合においても、常に搭載物を除振台床板上に安
定支持ができるようにした除振装置を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、振動を嫌う装置を搭載する除振台床板と、該除振台
床板を浮上支持する空気ばねと、該除振台床板を磁気吸
引力によって浮上支持する電磁石と、該除振台床板と設
置床側との鉛直方向相対変位を検出する変位センサと、
除振台床板上の振動を検出する振動センサと、該変位セ
ンサと振動センサとの信号により、前記空気ばねの圧力
と電磁石の磁気吸引力とを制御する制御装置とからなる
空気ばね・電磁石併用型の除振装置において、前記空気
ばねだけで前記除振台床板を支持した場合と電磁石も併
用して前記除振台床板を支持した場合とで、空気ばね制
御装置のゲインを切換える手段を備えたことを特徴とす
る除振装置である。
は、振動を嫌う装置を搭載する除振台床板と、該除振台
床板を浮上支持する空気ばねと、該除振台床板を磁気吸
引力によって浮上支持する電磁石と、該除振台床板と設
置床側との鉛直方向相対変位を検出する変位センサと、
除振台床板上の振動を検出する振動センサと、該変位セ
ンサと振動センサとの信号により、前記空気ばねの圧力
と電磁石の磁気吸引力とを制御する制御装置とからなる
空気ばね・電磁石併用型の除振装置において、前記空気
ばねだけで前記除振台床板を支持した場合と電磁石も併
用して前記除振台床板を支持した場合とで、空気ばね制
御装置のゲインを切換える手段を備えたことを特徴とす
る除振装置である。
【0009】上述した本発明によれば、空気ばねのみで
除振台床板の鉛直方向位置制御を行う時には、その状態
で不安定な振動を起こすことなく安定支持できる範囲の
ゲインに調整し、電磁石アクチュエータによるアクティ
ブ制御を併用する場合には、その状態で最適なゲインと
なるように空気ばね制御系のゲインを変更することがで
きる。従って、空気ばねのみで除振台床板の鉛直方向位
置制御を行っている状態においても、又電磁石アクチュ
エータを併用して除振台床板の鉛直方向位置制御を行っ
ている状態においても、常に搭載物の安定支持が可能と
なる。
除振台床板の鉛直方向位置制御を行う時には、その状態
で不安定な振動を起こすことなく安定支持できる範囲の
ゲインに調整し、電磁石アクチュエータによるアクティ
ブ制御を併用する場合には、その状態で最適なゲインと
なるように空気ばね制御系のゲインを変更することがで
きる。従って、空気ばねのみで除振台床板の鉛直方向位
置制御を行っている状態においても、又電磁石アクチュ
エータを併用して除振台床板の鉛直方向位置制御を行っ
ている状態においても、常に搭載物の安定支持が可能と
なる。
【0010】請求項2に記載の発明は、前記空気ばね制
御装置のゲインを切換える手段は、前記変位センサの出
力信号と浮上目標値の差分をPID制御回路に入力し、
その出力を空気ばねのみにより支持する場合と、電磁石
を併用して支持する場合とで第1のゲイン回路KP1と第
2のゲイン回路KP2とを切換えるものであることを特徴
とする請求項1記載の除振装置である。これにより、空
気ばねのみで支持する場合には、その制御系のゲイン
を、容易に低減することができ、発振現象等が生じな
い。
御装置のゲインを切換える手段は、前記変位センサの出
力信号と浮上目標値の差分をPID制御回路に入力し、
その出力を空気ばねのみにより支持する場合と、電磁石
を併用して支持する場合とで第1のゲイン回路KP1と第
2のゲイン回路KP2とを切換えるものであることを特徴
とする請求項1記載の除振装置である。これにより、空
気ばねのみで支持する場合には、その制御系のゲイン
を、容易に低減することができ、発振現象等が生じな
い。
【0011】請求項3に記載の発明は、前記切換えは、
電磁石の併用制御が断であることを示す信号に基づいて
行うものであることを特徴とする請求項2記載の除振装
置である。これにより、ゲインの切換が空気ばねのみで
支持する場合と、電磁石の併用制御をする場合とで自動
的に行える。
電磁石の併用制御が断であることを示す信号に基づいて
行うものであることを特徴とする請求項2記載の除振装
置である。これにより、ゲインの切換が空気ばねのみで
支持する場合と、電磁石の併用制御をする場合とで自動
的に行える。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。
て添付図面を参照しながら説明する。
【0013】図1は、本発明の除振装置の一例の立面図
を示し、図2はその平面図と制御系の構成の概要を示
す。除振台床板10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。除振台床板1
0は、その四隅において空気ばね11により鉛直方向に
支持されている。空気ばね11は、設置床上に固定され
る共有ベース14にその一端が固定されている。また、
除振台床板上には、鉛直方向の加速度を検出する加速度
センサ13が備えられている。
を示し、図2はその平面図と制御系の構成の概要を示
す。除振台床板10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。除振台床板1
0は、その四隅において空気ばね11により鉛直方向に
支持されている。空気ばね11は、設置床上に固定され
る共有ベース14にその一端が固定されている。また、
除振台床板上には、鉛直方向の加速度を検出する加速度
センサ13が備えられている。
【0014】図2に示すように、除振台床板10の四隅
には空気ばね11A,11B,11C,11Dが配置さ
れている。そして、3台の電磁アクチュエータ12A,
12B,12Cが図示するような位置に配置されてい
る。そして、鉛直方向の加速度を検出する加速度センサ
13A,13B,13Cが図示するような、電磁アクチ
ュエータとは異なる平面的な位置に配置されている。変
位センサは、それぞれの電磁アクチュエータ12A,1
2B,12Cに内蔵されており、それぞれのアクチュエ
ータ位置における除振台床板と設定床側との鉛直方向相
対変位を検出する。
には空気ばね11A,11B,11C,11Dが配置さ
れている。そして、3台の電磁アクチュエータ12A,
12B,12Cが図示するような位置に配置されてい
る。そして、鉛直方向の加速度を検出する加速度センサ
13A,13B,13Cが図示するような、電磁アクチ
ュエータとは異なる平面的な位置に配置されている。変
位センサは、それぞれの電磁アクチュエータ12A,1
2B,12Cに内蔵されており、それぞれのアクチュエ
ータ位置における除振台床板と設定床側との鉛直方向相
対変位を検出する。
【0015】この除振装置の制御系の概略は次の通りで
ある。各電磁アクチュエータ12A,12B,12Cに
内蔵された変位センサの信号は、コントローラ20に送
られ、浮上目標値と比較される。そして、浮上目標値と
実際位置の差分が位置決補償器22で補償演算された補
償信号が出力され、電力増幅器23で電力増幅された電
流が電磁アクチュエータ12A,12B,12Cの電磁
石コイルに供給される。
ある。各電磁アクチュエータ12A,12B,12Cに
内蔵された変位センサの信号は、コントローラ20に送
られ、浮上目標値と比較される。そして、浮上目標値と
実際位置の差分が位置決補償器22で補償演算された補
償信号が出力され、電力増幅器23で電力増幅された電
流が電磁アクチュエータ12A,12B,12Cの電磁
石コイルに供給される。
【0016】加速度センサ13A,13B,13Cで検
出された鉛直方向の加速度は、積分器25で積分され、
速度信号に変換され、所定のゲイン係数KVVが乗算さ
れ、加算器24で位置決め補償された出力信号に加算さ
れる。
出された鉛直方向の加速度は、積分器25で積分され、
速度信号に変換され、所定のゲイン係数KVVが乗算さ
れ、加算器24で位置決め補償された出力信号に加算さ
れる。
【0017】また、変位センサの信号に基づき位置決め
補償された位置決補償器22の出力信号は、制御出力分
配器31により空気ばねの配置位置における等価な位置
信号から圧力制御信号に変換され、所定のゲイン係数K
APが乗算され、加算器26で圧力設定値に加算される。
そして、空気圧源から空気ばねに連通したレギュレータ
33によりその圧力を調整することにより、空気ばね1
1A,11B,11C,11Dの空気圧が変位センサ信
号に基づいて調整される。この空気圧の調整で、各空気
ばねの重量負担分が変動しても除振台床板は例えば水平
面である目標浮上位置に保持される。
補償された位置決補償器22の出力信号は、制御出力分
配器31により空気ばねの配置位置における等価な位置
信号から圧力制御信号に変換され、所定のゲイン係数K
APが乗算され、加算器26で圧力設定値に加算される。
そして、空気圧源から空気ばねに連通したレギュレータ
33によりその圧力を調整することにより、空気ばね1
1A,11B,11C,11Dの空気圧が変位センサ信
号に基づいて調整される。この空気圧の調整で、各空気
ばねの重量負担分が変動しても除振台床板は例えば水平
面である目標浮上位置に保持される。
【0018】従って、搭載物Aが除振台床板10上の任
意の所定位置で、静止しているときには空気ばねの圧力
設定により、主として空気ばね11A,11B,11
C,11Dがそのほとんどの負荷重量を支持し、電磁ア
クチュエータ12A,12B,12Cはほとんど負荷重
量を分担しない。そして、この状態で電磁アクチュエー
タは、加速度センサで検出された振動をコントローラ2
0により形成された補償信号で除振制御する。
意の所定位置で、静止しているときには空気ばねの圧力
設定により、主として空気ばね11A,11B,11
C,11Dがそのほとんどの負荷重量を支持し、電磁ア
クチュエータ12A,12B,12Cはほとんど負荷重
量を分担しない。そして、この状態で電磁アクチュエー
タは、加速度センサで検出された振動をコントローラ2
0により形成された補償信号で除振制御する。
【0019】コントローラ20は、空気ばねの圧力制御
系に、そのゲインを切換える回路を備える。即ち、変位
センサの実際位置信号と浮上目標値の差分を入力信号と
するPID回路40と、この制御系の2種類のゲイン
(KP1,KP2)を付与するゲイン回路41と、この2種類
のゲイン回路を切換えて接続する切換回路43とを備
え、この出力は加算器25にて他の出力に加算される。
そして、レギュレータ33により空気圧源16の空気圧
を調整することにより、除振台床板を浮上目標値に保持
する。切換回路43は、電磁石アクチュエータのオン/
オフ状態を検出して電磁石がオフ状態、即ち、空気ばね
制御系の単独運転か、電磁石との併用運転かにより、2
種類のゲイン回路(KP1,KP2)の切換接続を行う。この
制御系により、空気ばねの空気圧が除振台床板が浮上目
標値になるように制御され、その時の制御系のゲインが
ゲイン回路41により与えられる。
系に、そのゲインを切換える回路を備える。即ち、変位
センサの実際位置信号と浮上目標値の差分を入力信号と
するPID回路40と、この制御系の2種類のゲイン
(KP1,KP2)を付与するゲイン回路41と、この2種類
のゲイン回路を切換えて接続する切換回路43とを備
え、この出力は加算器25にて他の出力に加算される。
そして、レギュレータ33により空気圧源16の空気圧
を調整することにより、除振台床板を浮上目標値に保持
する。切換回路43は、電磁石アクチュエータのオン/
オフ状態を検出して電磁石がオフ状態、即ち、空気ばね
制御系の単独運転か、電磁石との併用運転かにより、2
種類のゲイン回路(KP1,KP2)の切換接続を行う。この
制御系により、空気ばねの空気圧が除振台床板が浮上目
標値になるように制御され、その時の制御系のゲインが
ゲイン回路41により与えられる。
【0020】ところで、搭載物Aが前記の所定位置から
移動することにより重心が大きく移動すると、各空気ば
ね11A,11B,11C,11Dに加わる負荷重量が
変動し、変位が生じようとする。従って、除振台床板を
水平位置に保つために、位置決めのために必要な制御力
が増大する。この時、変位センサ出力に基づく位置決補
償器22の出力に増大した制御信号が表れるので、これ
は負荷重量の変動に相当する力に対応するので、これを
空気ばね11A,11B,11C,11Dの圧力制御の
パラメータとして利用する。即ち、位置決補償器22の
出力は等価な圧力制御信号に変換して空気ばねの圧力設
定値に加算する加算器25に入力されるので、この加算
器25の出力信号から空気ばねの圧力を変えることがで
きる。そして変動する負荷重量に対応した各空気ばねの
圧力状態に調整し、除振台床板を水平に保つことが可能
となる。
移動することにより重心が大きく移動すると、各空気ば
ね11A,11B,11C,11Dに加わる負荷重量が
変動し、変位が生じようとする。従って、除振台床板を
水平位置に保つために、位置決めのために必要な制御力
が増大する。この時、変位センサ出力に基づく位置決補
償器22の出力に増大した制御信号が表れるので、これ
は負荷重量の変動に相当する力に対応するので、これを
空気ばね11A,11B,11C,11Dの圧力制御の
パラメータとして利用する。即ち、位置決補償器22の
出力は等価な圧力制御信号に変換して空気ばねの圧力設
定値に加算する加算器25に入力されるので、この加算
器25の出力信号から空気ばねの圧力を変えることがで
きる。そして変動する負荷重量に対応した各空気ばねの
圧力状態に調整し、除振台床板を水平に保つことが可能
となる。
【0021】従って、除振台床板上で搭載物Aが所定位
置から移動することにより重心位置が大きく移動して
も、その移動に対応した負荷の変動は電磁アクチュエー
タの位置決め動作と共に、空気ばねで調整することが可
能となるので、電磁アクチュエータで目標浮上位置に保
つための電磁アクチュエータの励磁電流を小さく抑えつ
つ、早い応答が可能となる。このため電磁アクチュエー
タの容量を比較的小さく抑えることができる。
置から移動することにより重心位置が大きく移動して
も、その移動に対応した負荷の変動は電磁アクチュエー
タの位置決め動作と共に、空気ばねで調整することが可
能となるので、電磁アクチュエータで目標浮上位置に保
つための電磁アクチュエータの励磁電流を小さく抑えつ
つ、早い応答が可能となる。このため電磁アクチュエー
タの容量を比較的小さく抑えることができる。
【0022】また、電磁石による除振制御を行っている
時には、上述の2種類のゲイン回路41は、ゲインの比
較的高い回路(KP1)に接続されている。これにより、搭
載物の重心が移動した場合には、空気ばねの圧力は、迅
速に変化して、除振台床板が水平面に保たれるように制
御される。一方で、電磁石の併用制御がオフである場合
には、空気ばねの単独制御となり、この場合には切換回
路43が自動的にゲイン回路41を比較的低いゲイン(K
P2)に切換える。電磁石による除振制御を行っていない
時には空気ばね除振系の共振ピークがあり、PID制御
によるゲインが高いと、不安定振動が発生することがあ
る。このため、制御系のゲイン(KP2)を比較的低くする
ことにより、不安定振動の発生を防止することができ
る。
時には、上述の2種類のゲイン回路41は、ゲインの比
較的高い回路(KP1)に接続されている。これにより、搭
載物の重心が移動した場合には、空気ばねの圧力は、迅
速に変化して、除振台床板が水平面に保たれるように制
御される。一方で、電磁石の併用制御がオフである場合
には、空気ばねの単独制御となり、この場合には切換回
路43が自動的にゲイン回路41を比較的低いゲイン(K
P2)に切換える。電磁石による除振制御を行っていない
時には空気ばね除振系の共振ピークがあり、PID制御
によるゲインが高いと、不安定振動が発生することがあ
る。このため、制御系のゲイン(KP2)を比較的低くする
ことにより、不安定振動の発生を防止することができ
る。
【0023】図3は、図2の制御回路の詳細を示すブロ
ック図である。加速度センサ13A,13B,13Cで
検出されたそれぞれの鉛直方向加速度は、実際の電磁ア
クチュエータの動作点と加速度センサとの配置位置が異
なるため、各電磁アクチュエータの位置における加速度
を算出する動作点加速度導出演算器29に入力される。
動作点加速度導出演算器29では、各加速度センサの信
号に基づいて、それぞれの電磁アクチュエータの位置に
対応した鉛直方向加速度が求められる。
ック図である。加速度センサ13A,13B,13Cで
検出されたそれぞれの鉛直方向加速度は、実際の電磁ア
クチュエータの動作点と加速度センサとの配置位置が異
なるため、各電磁アクチュエータの位置における加速度
を算出する動作点加速度導出演算器29に入力される。
動作点加速度導出演算器29では、各加速度センサの信
号に基づいて、それぞれの電磁アクチュエータの位置に
対応した鉛直方向加速度が求められる。
【0024】この動作点加速度導出演算器29の各電磁
アクチュエータに対応した出力は、それぞれの電磁アク
チュエータの制御回路20A,20B,20Cに入力さ
れる。電磁アクチュエータ12A,12B,12Cに内
蔵された変位センサの出力信号もそれぞれの電磁アクチ
ュエータに対応した制御回路20A,20B,20Cに
入力される。各変位センサの出力信号は、それぞれ加算
器21A,21B,21Cに入力され、浮上目標値と比
較される。そして、浮上目標値との差分は位置決補償器
22A,22B,22Cで演算され、その出力が加算器
24A,24B,24Cに入力されて加速度センサ13
A,13B,13Cに基づく補償信号に加算される。そ
して、電力増幅器23A,23B,23Cに入力され
る。位置決補償器22A,22B,22Cの出力信号及
び入力信号は、それぞれ空気ばね圧力制御装置32の制
御出力分配器31に入力される。
アクチュエータに対応した出力は、それぞれの電磁アク
チュエータの制御回路20A,20B,20Cに入力さ
れる。電磁アクチュエータ12A,12B,12Cに内
蔵された変位センサの出力信号もそれぞれの電磁アクチ
ュエータに対応した制御回路20A,20B,20Cに
入力される。各変位センサの出力信号は、それぞれ加算
器21A,21B,21Cに入力され、浮上目標値と比
較される。そして、浮上目標値との差分は位置決補償器
22A,22B,22Cで演算され、その出力が加算器
24A,24B,24Cに入力されて加速度センサ13
A,13B,13Cに基づく補償信号に加算される。そ
して、電力増幅器23A,23B,23Cに入力され
る。位置決補償器22A,22B,22Cの出力信号及
び入力信号は、それぞれ空気ばね圧力制御装置32の制
御出力分配器31に入力される。
【0025】制御出力分配器31も、動作点加速度導出
演算器29と同様に、変位センサの変位検出点と空気ば
ねアクチュエータの動作点が異なるので、変位検出点の
信号を動作点の信号に変換するためのものである。加算
器24A,24B,24Cでは、変位センサの補償信号
に、加速度センサの加速度信号を積分して係数KVVを乗
じた除振信号が加算される。加算された出力がそれぞれ
電力増幅器23A,23B,23Cで電力増幅される。
そして、この出力が電磁アクチュエータ12A,12
B,12Cに励磁電流として供給される。従って、電磁
アクチュエータ12A,12B,12Cは鉛直方向の高
精度の除振を行うと共に、高速の鉛直方向の位置決め制
御が行われる。
演算器29と同様に、変位センサの変位検出点と空気ば
ねアクチュエータの動作点が異なるので、変位検出点の
信号を動作点の信号に変換するためのものである。加算
器24A,24B,24Cでは、変位センサの補償信号
に、加速度センサの加速度信号を積分して係数KVVを乗
じた除振信号が加算される。加算された出力がそれぞれ
電力増幅器23A,23B,23Cで電力増幅される。
そして、この出力が電磁アクチュエータ12A,12
B,12Cに励磁電流として供給される。従って、電磁
アクチュエータ12A,12B,12Cは鉛直方向の高
精度の除振を行うと共に、高速の鉛直方向の位置決め制
御が行われる。
【0026】一方で、変位センサの出力信号に基づく補
償信号は、出力分配器31を経て乗算器にてゲイン係数
KAPが乗じられ、加算器25A,25B,25C,25
Dに入力される。空気ばね圧力制御装置32の加算器2
5A,25B,25C,25Dでは、それぞれの圧力設
定値に加算され、その加算結果において、レギュレータ
33の弁33A,33B,33C,33Dの開度を調整
する。
償信号は、出力分配器31を経て乗算器にてゲイン係数
KAPが乗じられ、加算器25A,25B,25C,25
Dに入力される。空気ばね圧力制御装置32の加算器2
5A,25B,25C,25Dでは、それぞれの圧力設
定値に加算され、その加算結果において、レギュレータ
33の弁33A,33B,33C,33Dの開度を調整
する。
【0027】変位センサの出力信号と浮上目標値の差分
信号は、制御出力分配器31にて、それぞれの空気ばね
アクチュエータの位置における信号に変換される。そし
て、PID制御回路40A,40B,40C,40Dで
それぞれの補償信号が形成され、ゲイン調整回路41
A,41B,41C,41Dを介して、加算器25A,
25B,25C,25Dにそれぞれ入力され、これによ
り、除振台床板を所定の目標浮上値に保持するように動
作する。
信号は、制御出力分配器31にて、それぞれの空気ばね
アクチュエータの位置における信号に変換される。そし
て、PID制御回路40A,40B,40C,40Dで
それぞれの補償信号が形成され、ゲイン調整回路41
A,41B,41C,41Dを介して、加算器25A,
25B,25C,25Dにそれぞれ入力され、これによ
り、除振台床板を所定の目標浮上値に保持するように動
作する。
【0028】ここで、ゲイン調整回路KPは、通常時の空
気ばね・電磁石併用時のゲインKP1と、空気ばね単独制
御時のゲインKP2とが自動的に切換えられる。このた
め、空気ばね単独制御時には、その制御系のゲインを通
常時に対して低減することができ、これにより不要の振
動を防止する。従って、空気圧源から各空気ばね11
A,11B,11C,11Dに供給される空気圧が変位
センサの出力信号に基づく位置決補償器出力とPID演
算信号に基づいて制御され、重心位置がずれて各空気ば
ねにかかる負荷が変動しても、除振台床板は水平に保持
される。この空気圧調整による除振台床板の水平保持制
御は低速であるが、電磁アクチュエータを併用すること
で高速の制御を行うことができるので、これを補完する
ことができる。
気ばね・電磁石併用時のゲインKP1と、空気ばね単独制
御時のゲインKP2とが自動的に切換えられる。このた
め、空気ばね単独制御時には、その制御系のゲインを通
常時に対して低減することができ、これにより不要の振
動を防止する。従って、空気圧源から各空気ばね11
A,11B,11C,11Dに供給される空気圧が変位
センサの出力信号に基づく位置決補償器出力とPID演
算信号に基づいて制御され、重心位置がずれて各空気ば
ねにかかる負荷が変動しても、除振台床板は水平に保持
される。この空気圧調整による除振台床板の水平保持制
御は低速であるが、電磁アクチュエータを併用すること
で高速の制御を行うことができるので、これを補完する
ことができる。
【0029】尚、上記実施の形態では、空気ばねの圧力
制御を、電磁アクチュエータの位置決補償器とPID制
御回路の出力信号を加算したものを用いているが、これ
らの制御方式はシステムの用途等に応じて適宜変更が可
能なことは、勿論である。また、除振制御は加速度信号
を積分して、これにゲイン係数を乗じた信号をフィード
バックするようにしているが、更に加速度信号を加算し
てフィードバックするようにしてもよい。又、鉛直方向
制御の電磁アクチュエータと加速度センサの数は、上記
実施の形態ではそれぞれ3台であるが、これらの数は適
宜変更が可能である。
制御を、電磁アクチュエータの位置決補償器とPID制
御回路の出力信号を加算したものを用いているが、これ
らの制御方式はシステムの用途等に応じて適宜変更が可
能なことは、勿論である。また、除振制御は加速度信号
を積分して、これにゲイン係数を乗じた信号をフィード
バックするようにしているが、更に加速度信号を加算し
てフィードバックするようにしてもよい。又、鉛直方向
制御の電磁アクチュエータと加速度センサの数は、上記
実施の形態ではそれぞれ3台であるが、これらの数は適
宜変更が可能である。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、除振台床板を鉛直方向に位置決め制御する変位セン
サの信号に基づいて、PID演算回路の出力信号によ
り、除振台床板の四隅を支持する空気ばねの圧力を調整
することができる。この空気ばねの圧力制御回路のゲイ
ンを切換えることにより、空気ばねのみを使用した受動
制御での浮上状態と電磁石制御併用時の能動制御とでの
浮上状態において、それぞれに最適な空気ばね力のコン
トロールができる。従って、空気ばねの力を最適に発生
させることによって、重心の移動や外乱の入力があった
場合でも、搭載物を安定支持することができる。
ば、除振台床板を鉛直方向に位置決め制御する変位セン
サの信号に基づいて、PID演算回路の出力信号によ
り、除振台床板の四隅を支持する空気ばねの圧力を調整
することができる。この空気ばねの圧力制御回路のゲイ
ンを切換えることにより、空気ばねのみを使用した受動
制御での浮上状態と電磁石制御併用時の能動制御とでの
浮上状態において、それぞれに最適な空気ばね力のコン
トロールができる。従って、空気ばねの力を最適に発生
させることによって、重心の移動や外乱の入力があった
場合でも、搭載物を安定支持することができる。
【図1】空気ばねと電磁アクチュエータとを併用した除
振装置の立面図。
振装置の立面図。
【図2】本発明の一実施の形態の除振装置の平面的な構
成と制御系の概略を示す説明図。
成と制御系の概略を示す説明図。
【図3】図2の制御系の詳細を示す説明図。
A 搭載物 10 除振台床板 11,11A,11B,11C,11D 空気ばね 12,12A,12B,12C 電磁アクチュエータ 13,13A,13B,13C 加速度センサ 21,24,26 加算器 22 位置決補償器 32 空気ばね圧力制御装置 33 レギュレータ 40,40A,40B,40C,40D PID制御
回路 41,41A,41B,41C,41D ゲイン回路
(KP) 43 切換回路
回路 41,41A,41B,41C,41D ゲイン回路
(KP) 43 切換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一樹 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 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 Fターム(参考) 3C011 AA04 3J048 AB08 AB09 AB11 BE02 BE08 EA13 5F031 HA55
Claims (3)
- 【請求項1】 振動を嫌う装置を搭載する除振台床板
と、該除振台床板を浮上支持する空気ばねと、該除振台
床板を磁気吸引力によって浮上支持する電磁石と、該除
振台床板と設置床側との鉛直方向相対変位を検出する変
位センサと、除振台床板上の振動を検出する振動センサ
と、該変位センサと振動センサとの信号により、前記空
気ばねの圧力と電磁石の磁気吸引力とを制御する制御装
置とからなる空気ばね・電磁石併用型の除振装置におい
て、 前記空気ばねだけで前記除振台床板を支持した場合と電
磁石も併用して前記除振台床板を支持した場合とで、空
気ばね制御装置のゲインを切換える手段を備えたことを
特徴とする除振装置。 - 【請求項2】 前記空気ばね制御装置のゲインを切換え
る手段は、前記変位センサの出力信号と浮上目標値の差
分をPID制御回路に入力し、その出力を空気ばねのみ
により支持する場合と、電磁石を併用して支持する場合
とで第1のゲイン回路(KP1)と第2のゲイン回路(KP
2)とを切換えるものであることを特徴とする請求項1
に記載の除振装置。 - 【請求項3】 前記切換えは、電磁石の併用制御が断で
あることを示す信号に基づいて行うものであることを特
徴とする請求項2に記載の除振装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20872298A JP2000027929A (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 除振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20872298A JP2000027929A (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 除振装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000027929A true JP2000027929A (ja) | 2000-01-25 |
JP2000027929A5 JP2000027929A5 (ja) | 2004-11-18 |
Family
ID=16561009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20872298A Pending JP2000027929A (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | 除振装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000027929A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015518947A (ja) * | 2012-06-08 | 2015-07-06 | テクニカル・マニュファクチャリング・コーポレイションTechnical Manufacturing Corporation | 能動的除振システム |
US10808790B2 (en) | 2014-09-30 | 2020-10-20 | Technical Manufacturing Corporation | Vibration isolation system |
US11512757B2 (en) | 2017-08-15 | 2022-11-29 | Technical Manufacturing Coporation | Precision vibration-isolation system with floor feedforward assistance |
-
1998
- 1998-07-08 JP JP20872298A patent/JP2000027929A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015518947A (ja) * | 2012-06-08 | 2015-07-06 | テクニカル・マニュファクチャリング・コーポレイションTechnical Manufacturing Corporation | 能動的除振システム |
US10808790B2 (en) | 2014-09-30 | 2020-10-20 | Technical Manufacturing Corporation | Vibration isolation system |
US11512757B2 (en) | 2017-08-15 | 2022-11-29 | Technical Manufacturing Coporation | Precision vibration-isolation system with floor feedforward assistance |
US11873880B2 (en) | 2017-08-15 | 2024-01-16 | Technical Manufacturing Corporation | Precision vibration-isolation system with floor feedforward assistance |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060309 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060725 |