JPH04254025A - Vibration isolating table horizontal position maintaining and horizontal vibration isolating methods, and circuits therefor - Google Patents
Vibration isolating table horizontal position maintaining and horizontal vibration isolating methods, and circuits thereforInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、主としてホログラフィーセット、電子顕微鏡
、半導体製造機器など超精密測定装置などの製造装置を
載置する精密除振台の水平位置移動量並びに微小振動を
たちどころに正確に検出して機器の水平基準水平位置の
維持並びに微小振動の除去を行う事が出来る除振台の水
平位置と水平振動の除振方法とその回路に関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention mainly relates to horizontal position movement of a precision vibration isolation table on which manufacturing equipment such as holography sets, electron microscopes, and ultra-precision measurement equipment such as semiconductor manufacturing equipment is mounted. The present invention also relates to the horizontal position of a vibration isolation table, a method for isolating horizontal vibrations, and a circuit thereof, which can instantly and accurately detect minute vibrations, maintain the horizontal reference horizontal position of equipment, and eliminate minute vibrations.
（従来の技術とその回路問題点）
除振台の水平位置の維持と水平振動の除振を行う場合、
従来は機器載置用の除振台本体の両側に空気ばねを配設
し、両空気ばねをオリフィスにて接続し、更に除振台本
体の水平方向の振動加速度を検出する水平方向アナログ
加速度センサを除振台本体に設置して水平方向の微振動
を検出し、この微振動をキャンセルするように制御側空
気ばねを制御していた。(Conventional technology and its circuit problems) When maintaining the horizontal position of the vibration isolation table and isolating horizontal vibration,
Conventionally, air springs were placed on both sides of the main body of the vibration isolating table for mounting equipment, and both air springs were connected through an orifice, and a horizontal analog acceleration sensor was used to detect the horizontal vibration acceleration of the main body of the vibration isolating table. was installed on the main body of the anti-vibration table to detect slight vibrations in the horizontal direction, and the air spring on the control side was controlled to cancel the slight vibrations.
この場合、オリフィスを介して両空気ばねを接続してい
るので、振動が高周波の場合はこれに合わせて制御弁に
て制御側空気ばね内の圧力を高周波にて制御しても制御
弁にて制御していない方の基準空気ばね側に前記制御側
の空気ばねの圧力変化が伝わらず、有効に水平位置の維
持並びに振動制御が可能になるが、振動が低周波の場合
には制御側空気ばねの圧力変化が基準側空気ばねに伝わ
り、水平位置の維持並びに振動制御が出来なくなると言
う欠点があった。In this case, both air springs are connected through an orifice, so if the vibration is high frequency, the control valve can control the pressure inside the control side air spring at high frequency. The pressure change of the air spring on the control side is not transmitted to the reference air spring on the non-controlled side, making it possible to effectively maintain the horizontal position and control vibrations, but if the vibration is at a low frequency, the control side air There was a drawback in that pressure changes in the spring were transmitted to the reference side air spring, making it impossible to maintain the horizontal position and control vibrations.
（発明の目的）
本発明はかかる従来例の欠点に鑑みて為されたもので、
その目的とする処は振動周波数の高低に左右されず、水
平位置の維持並びに振動制御が可能な除振台の水平位置
と水平振動の除振方法並びにその回路を提供する事にあ
る。(Object of the invention) The present invention has been made in view of the drawbacks of the conventional example, and
The purpose of this invention is to provide a horizontal position of a vibration isolation table, a method for isolating horizontal vibration, and a circuit thereof, which can maintain the horizontal position and control vibration regardless of the level of the vibration frequency.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、係る従来技術の問題点を解決するために請求
項（１）の方法では；
■機器載置用の除振台本体（２）が防振支持装置（１７
）にて支持され、且つ、ほぼ一定の水平基準負荷（Ｗ）
がかけられており、水平方向に伸縮する空気ばね（３）
に接続された除振台において、
■基準水平位置に対する除振台本体（２）の水平位置の
移動量（ΔＹ）をセンシングしてアナログ水平位置電圧
として出力し、
■続いてこのアナログ水平位置電圧と基準水平位置電圧
とを比較してその差分を出力し、■この差分をアナログ
積分、又はアナログ積分と水平位置整定を速めるための
フィードバック補償による水平位置制御を行い、
■同時に除振台本体（２）の水平方向の振動加速度を水
平方向加速度電圧として出力し、
■水平方向加速度電圧を積分、微分又は増幅のいずれか
１つ乃至これらの内の２つ又は総てを組み合わせ、又は
位相補償による制振フィードバック補償による水平振動
制御を行い、
■前記水平位置制御値と水平振動制御値との和に対応す
るように空気ばね（３ｂ）内の空気圧を加減する。(Means for Solving the Problems) The present invention solves the problems of the related art by using the method of claim (1); Support device (17
) and a nearly constant horizontal reference load (W)
An air spring that expands and contracts in the horizontal direction (3)
In the vibration isolator connected to the vibration isolator, the amount of horizontal position movement (ΔY) of the vibration isolator main body (2) relative to the reference horizontal position is sensed and outputted as an analog horizontal position voltage. and a reference horizontal position voltage and output the difference, ■ Perform analog integration on this difference, or perform horizontal position control using analog integration and feedback compensation to speed up horizontal position settling, ■ At the same time, 2) The horizontal vibration acceleration is output as a horizontal acceleration voltage, and the horizontal acceleration voltage is integrated, differentiated, or amplified, or by a combination of two or all of these, or by phase compensation. Horizontal vibration control is performed using damping feedback compensation, and (1) the air pressure in the air spring (3b) is adjusted to correspond to the sum of the horizontal position control value and the horizontal vibration control value.
；と言う技術的手段を採用しており、
請求項（２）の方法は、一対の空気ばねにてプッシュプ
ル制御を行うもので、
■機器載置用の除振台本体（２）が防振支持装置（１７
）にて支持され、且つ、水平方向において互いに逆方向
に伸縮する一対の空気ばね（３）（３’）に接続された
除振台において、
■基準水平位置（０）に対する除振台本体（２）の水平
位置の移動量（ΔＹ）をセンシングしてアナログ水平位
置電圧として出力し、
■続いてこのアナログ水平位置電圧と基準水平位置電圧
とを比較してその差分を出力し、■この差分をアナログ
積分、又はアナログ積分と水平位置整定を速めるための
フィードバック補償による水平位置制御を行い、
■同時に除振台本体（２）の水平方向の振動加速度を水
平方向加速度電圧として出力し、
■水平方向加速度電圧を積分、微分又は増幅のいずれか
１つ乃至これらの内の２つ又は総てを組み合わせ、又は
位相補償による制振フィードバック補償による水平振動
制御を行い、
■前記水平位置制御値と水平振動制御値との和に対応す
るように一方の空気ばね（３）内の空気圧を加減すると
同時に前記水平位置制御値と水平振動制御値との和に対
して１８０゜位相の反転した値に対応するように他方の
空気ばね（３’）内の空気圧を加減する。; The method of claim (2) performs push-pull control using a pair of air springs; Shaking support device (17
) and connected to a pair of air springs (3) (3') that expand and contract in opposite directions in the horizontal direction. 2) Sensing the horizontal position movement amount (ΔY) and outputting it as an analog horizontal position voltage, ■ Next, comparing this analog horizontal position voltage and the reference horizontal position voltage and outputting the difference, ■ This difference The horizontal position is controlled by analog integration, or by analog integration and feedback compensation to speed up horizontal position settling. At the same time, the horizontal vibration acceleration of the vibration isolation table main body (2) is output as a horizontal acceleration voltage. Horizontal vibration control is performed by integrating, differentiating, or amplifying the directional acceleration voltage, or by combining two or all of these, or by damping feedback compensation using phase compensation. The air pressure in one air spring (3) is adjusted to correspond to the sum of the vibration control value, and at the same time corresponds to a value whose phase is reversed by 180° with respect to the sum of the horizontal position control value and the horizontal vibration control value. Adjust the air pressure in the other air spring (3') so that
；と言う技術的手段を採用しており、
請求項（３）の方法は、前記方法に加えてフィードフォ
アード制御を行うことにより、初動時の制御効果を大幅
に高めるものであり、
■水平振動に対して水平方向加速度電圧を積分、微分又
は増幅のいずれか１つ乃至これらの内の２つ又は総てを
組み合わせ、又は位相補償による制振フィードバック補
償を行う請求項（１）又は（２）の除振台の水平位置の
維持と水平振動の除振方法において、
■事前データを基にしたフィードフォアード制御値をフ
ィードバック制御値に加算して、位置制御値と加算する
ための水平振動制御値とする。; The method of claim (3) greatly enhances the control effect at the time of initial movement by performing feed-forward control in addition to the above-mentioned method, ■Horizontal vibration Claim (1) or (2), wherein the horizontal acceleration voltage is integrated, differentiated, or amplified, or a combination of two or all of these, or vibration damping feedback compensation is performed by phase compensation. In the method of maintaining the horizontal position of the vibration isolation table and isolating horizontal vibrations, ■ Add the feedforward control value based on prior data to the feedback control value, and add the horizontal vibration control value to the position control value. shall be.
；と言う技術的手段を採用しており、
請求項（４）の回路は、請求項（１）の方法を実施する
ために、
■機器載置用の除振台本体（２）が防振支持装置（１７
）にて支持されている除振台において、
■除振台本体（２）から延出された接続部材（１９）乃
至除振台本体（２）にほぼ一定の水平負荷をかける水平
基準負荷（Ｗ）と、
■水平基準負荷（Ｗ）に対して逆方向の制御負荷を接続
部材乃至除振台本体かける空気ばね（３ｂ）と、■除振
台本体（２）の水平基準位置（０）からの水平位置移動
量（ΔＹ）をセンシングしてアナログ水平位置電圧とし
て出力するアナログ水平位置センサ（１）と、■このア
ナログ水平位置センサ（１）からの出力であるアナログ
水平位置電圧と基準水平位置電圧とを比較してその差分
を出力する水平位置差動アンプ（６）と、
■水平位置差動アンプ（６）の出力を積分する積分アン
プ（７１）、又は前記出力を積分する積分アンプ（７１
）と水平位置整定を速めるためのフィードバック補償回
路（Ｆｂ）とを備えており、
■且つ、除振台本体（２）の水平方向の振動加速度を検
出する水平方向アナログ加速度センサ（１３）と、■こ
の水平方向アナログ加速度センサ（１３）の出力を積分
する水平方向振動積分アンプ（１４）、前記出力を微分
する水平方向振動微分アンプ（１５）並びに前記出力を
増幅する水平方向振動比例アンプ（１６）のいずれか１
つ乃至２つ以上を具備し、又は位相補償による制振フィ
ードバック補償回路（ＳＦｂ）を具備し、
■これらアンプ又は制振フィードバック補償回路（ＳＦ
ｂ）からの水平振動制御値と前記水平位置制御値とを合
算するための加算器（１８）と、加算器（１８）により
合算された値に対応するように空気ばね（３ｂ）内の空
気圧を加減する制御弁（８）とで構成する。In order to implement the method of claim (1), the circuit of claim (4) adopts the following technical means: Support device (17
), the vibration isolation table is supported by a horizontal reference load (1) that applies an almost constant horizontal load to the connection member (19) extending from the vibration isolation table body (2) to the vibration isolation table body (2). W), ■An air spring (3b) that applies a control load in the opposite direction to the horizontal reference load (W) from the connecting member or the vibration isolation table body, and ■Horizontal reference position (0) of the vibration isolation table body (2). An analog horizontal position sensor (1) that senses the amount of horizontal position movement (ΔY) from and outputs it as an analog horizontal position voltage; a horizontal position differential amplifier (6) that compares the position voltage and outputs the difference; and an integral amplifier (71) that integrates the output of the horizontal position differential amplifier (6), or an integral amplifier that integrates the output. (71
) and a feedback compensation circuit (Fb) for speeding up horizontal position settling, and (2) a horizontal analog acceleration sensor (13) for detecting the horizontal vibration acceleration of the vibration isolation table main body (2). ■A horizontal vibration integral amplifier (14) that integrates the output of this horizontal analog acceleration sensor (13), a horizontal vibration differential amplifier (15) that differentiates the output, and a horizontal vibration proportional amplifier (16) that amplifies the output. ) any one of
or a vibration damping feedback compensation circuit (SFb) using phase compensation;
an adder (18) for adding up the horizontal vibration control value from b) and the horizontal position control value; and an air pressure in the air spring (3b) so as to correspond to the value added by the adder (18). It consists of a control valve (8) that adjusts and subtracts.
；と言う技術的手段を採用しており、
請求項（５）の回路は、請求項（２）の方法を実施する
ために、
■機器載置用の除振台本体（２）が防振支持装置（１７
）にて支持されている除振台において、
■除振台本体（２）から延出せる接続部材（１９）乃至
除振台本体（２）に対して互いに逆方向の水平負荷をか
ける一対の空気ばね（３）（３’）と、■基準水平位置
（０）に対する除振台本体（２）の水平位置の移動量（
ΔＹ）をセンシングしてアナログ水平位置電圧として出
力するアナログ水平位置センサ（１）と、
■このアナログ水平位置センサ（１）からの出力である
アナログ水平位置電圧と基準水平位置電圧とを比較して
その差分を出力する水平位置差動アンプ（６）と、
■水平位置差動アンプ（６）の出力を積分する水平位置
積分アンプ（７１）、又は前記出力を積分する積分アン
プ（７１）と水平位置整定を速めるためのフィードバッ
ク補償回路（Ｆｂ）とを備えており、且つ、除振台本体
（２）の水平方向の振動加速度を検出する水平方向アナ
ログ加速度センサ（１３）と、■この水平方向アナログ
加速度センサ（１３）の出力を積分する水平方向振動積
分アンプ（１４）、前記出力を微分する水平方向振動微
分アンプ（１５）並びに前記出力を増幅する水平方向振
動比例アンプ（１７）のいずれか１つ乃至２つ以上を具
備し、又は位相補償による制振フィードバック補償回路
（ＳＦｂ）を具備し、これらアンプ又は制振フィードバ
ック補償回路（ＳＦｂ）からの水平振動制御値と前記水
平位置制御値とを合算するための加算器（１８）と、■
加算器（１８）により合算された値に対応するように空
気ばね（３）内の空気圧を加減する制御弁（８）と、■
前記加算器（１８）により合算された値を１８０゜位相
反転するための位相反転回路（３１）と、■位相反転回
路（３１）からの反転出力に対応するように他方の空気
ばね（３’）内の空気圧を加減するもう１つの制御弁（
８’）とで構成する。In order to implement the method of claim (2), the circuit of claim (5) adopts the following technical means: Support device (17
) in the vibration isolation table supported by the vibration isolation table, ■ a pair of air that applies horizontal loads in opposite directions to the connection member (19) extending from the vibration isolation table main body (2) to the vibration isolation table main body (2); The amount of movement of the horizontal position of the vibration isolation table body (2) with respect to the springs (3) (3') and the reference horizontal position (0) (
∆Y) and outputs it as an analog horizontal position voltage. Compare the analog horizontal position voltage output from this analog horizontal position sensor (1) with the reference horizontal position voltage. a horizontal position differential amplifier (6) that outputs the difference, and a horizontal position integral amplifier (71) that integrates the output of the horizontal position differential amplifier (6), or a horizontal position integral amplifier (71) that integrates the output. It is equipped with a feedback compensation circuit (Fb) for accelerating position settling, and a horizontal analog acceleration sensor (13) that detects the horizontal vibration acceleration of the vibration isolation table main body (2); Any one of a horizontal vibration integral amplifier (14) that integrates the output of the analog acceleration sensor (13), a horizontal vibration differential amplifier (15) that differentiates the output, and a horizontal vibration proportional amplifier (17) that amplifies the output. or a vibration damping feedback compensation circuit (SFb) using phase compensation, and the horizontal vibration control value from these amplifiers or the vibration damping feedback compensation circuit (SFb) and the horizontal position control value. an adder (18) for summing, and ■
a control valve (8) that adjusts the air pressure in the air spring (3) to correspond to the value summed up by the adder (18);
a phase inversion circuit (31) for inverting the phase of the summed value by the adder (18) by 180 degrees; ) is another control valve that adjusts the air pressure in ( ).
8').
；と言う技術的手段を採用しており、
請求項（６）の除振回路は前記請求項（５）並びに（６
）に加えてフィードフォアード制御を行うことにより、
初動時の制御効果を大幅に高めるものであり、■水平振
動に対して水平方向加速度電圧を積分、微分又は増幅の
いずれか１つ乃至これらの内の２つ又は総てを組み合わ
せ、又は位相補償による制振フィードバック補償を行う
請求項（４）又は（５）の除振台の水平位置の維持と水
平振動の除振回路において、
■前記フィードバック制御値に加算するための、事前デ
ータを基にしたフィードフォアード制御値を出力するた
めのフィードフォアード制御回路（Ｆｆ）を有する。; The vibration isolating circuit of claim (6) is based on the above-mentioned claims (5) and (6).
) in addition to feed-forward control,
This greatly enhances the control effect at the time of initial motion. ■ Integration, differentiation, or amplification of the horizontal acceleration voltage for horizontal vibration, or a combination of two or all of these, or phase compensation. In the circuit for maintaining the horizontal position of the vibration isolation table and isolating horizontal vibration according to claim (4) or (5), which performs vibration damping feedback compensation according to It has a feed-forward control circuit (Ff) for outputting a feed-forward control value.
；と言う技術的手段を採用している。; adopts technical means.
（以下余白）
（作用）
■まず、除振台本体（２）上の精密機器上のワークが移
動したり、床から水平方向の大きな振動が除振台本体（
２）に伝わってきたり、水平外力が加わったりするとそ
の基準水平位置（０）に対して前後乃至左右又は回転方
向に除振台本体（２）が大きく移動し、この水平方向の
移動量（ΔＹ）がアナログ水平位置センサ（１）にて検
出される。(Left below) (Function) ■First, if the workpiece on the precision equipment on the vibration isolation table body (2) moves, or if large horizontal vibrations from the floor occur on the vibration isolation table body (2),
2) or when a horizontal external force is applied, the vibration isolation table main body (2) moves significantly in the front and back, left and right, or rotational direction relative to its reference horizontal position (0), and this horizontal movement amount (ΔY ) is detected by the analog horizontal position sensor (1).
■アナログ水平位置センサ（１）によって出力されたア
ナログ水平位置電圧は水平位置差動アンプ（６）に入力
し、基準水平位置電圧と比較される。(2) The analog horizontal position voltage output by the analog horizontal position sensor (1) is input to the horizontal position differential amplifier (6) and compared with the reference horizontal position voltage.
■この時、基準水平位置電圧がアナログ水平位置電圧よ
り高く又は低くなり、水平位置差動アンプ（６）の出力
はプラス又はマイナスになる。(2) At this time, the reference horizontal position voltage becomes higher or lower than the analog horizontal position voltage, and the output of the horizontal position differential amplifier (6) becomes positive or negative.
■そして前記差分が水平位置積分アンプ（７）で積分さ
れたり、前記積分に加えてフィードバック補償回路（Ｆ
ｂ）にてアナログ積分と水平位置整定を速めるためのフ
ィードバック補償が行なわれたり、又は前記フィードバ
ック補償値にフイードフオアード制御の出力値が加算さ
れる。- Then, the difference is integrated by the horizontal position integrating amplifier (7), and in addition to the above-mentioned integration, the feedback compensation circuit (F
In b), feedback compensation is performed to speed up the analog integration and horizontal position settling, or the output value of the feedforward control is added to the feedback compensation value.
■前記アナログ積分アンプ（７１）やフィードバック補
償回路（Ｆｂ）の出力値、又はこれにフィードフォアー
ド制御回路（Ｆｆ）によって処理された出力値を加算し
た水平位置の制御値は、駆動回路（１１）に入力して制
御弁（８）を制御し、制御弁（８）ではこの制御を受け
て一方の制御側空気ばね（３ｂ）に圧縮空気を供給し、
基準側空気ばね（３ａ）やコイルばね（３ｃ）などの基
準負荷（Ｗ）に抗して除振台本体（２）を水平基準水平
位置（０）まで戻そうとする。■The horizontal position control value obtained by adding the output value of the analog integrating amplifier (71) or the feedback compensation circuit (Fb), or the output value processed by the feed-forward control circuit (Ff) to this, is determined by the drive circuit (11). The control valve (8) receives this control and supplies compressed air to one control side air spring (3b).
An attempt is made to return the vibration isolation table main body (2) to the horizontal reference horizontal position (0) against the reference load (W) of the reference side air spring (3a), coil spring (3c), etc.
■除振台本体（２）が戻どり始めるとアナログ水平位置
センサ（１）の出力電圧が徐々に基準水平位置電圧に近
付き、ついには等しくなって水平位置差動アンプ（６）
の出力は零になる。■When the vibration isolation table body (2) begins to return, the output voltage of the analog horizontal position sensor (1) gradually approaches the reference horizontal position voltage, and finally becomes equal to the horizontal position differential amplifier (6).
The output of will be zero.
■前記積分アンプ（７１）、又は積分アンプ（７１）と
フィードバック補償回路（Ｆｂ）、又はフィードフォア
ード制御回路（Ｆｆ）の加算した出力値はこの時点で安
定的に保持され、除振台本体（２）が基準水平位置に一
致する水平位置で保持される。■The summed output value of the integrating amplifier (71), or the integrating amplifier (71) and the feedback compensation circuit (Fb), or the feed-forward control circuit (Ff) is held stably at this point, and the vibration isolation table body ( 2) is held at a horizontal position that coincides with the reference horizontal position.
■以上のような動作を経て、短時間で除振台本体（２）
が基準水平位置に到達し固定される。■After the above operations, the vibration isolation table itself (2) is assembled in a short time.
reaches the reference horizontal position and is fixed.
又、除振方法に付いて説明すると、精密機器の稼動やワ
ークの移動による振動の発生や、床から水平方向の振動
が除振台本体（２）に伝わってくるとその基準水平位置
（０）に対して前後乃至左右又は回転方向に除振台本体
（２）が揺れる。In addition, to explain the vibration isolation method, when vibration occurs due to the operation of precision equipment or the movement of a workpiece, or when horizontal vibration is transmitted from the floor to the vibration isolation table main body (2), its reference horizontal position (0 ) The vibration isolation table main body (2) swings back and forth, left and right, or in the rotational direction.
■この除振台本体（２）の水平方向の振動加速度（■）
を水平方向アナログ加速度電圧として出力し、■この水
平方向アナログ加速度電圧をアンプ類によって積分、微
分又は増幅のいずれか１つ乃至これらの内の２つ又は総
てを組み合わせて制御、又は制振フィードバック補償回
路（ＳＦｂ）による制振フィードバック補償、又は制振
フィードバック補償にフィードフォアード制御値を加算
し、■その水平振動制御値を前記水平位置制御値に加算
し、駆動回路（１１）にて制御弁（８）を制御して両者
の和に対応するように制御側空気ばね（３ｂ）内の空気
圧を加減する。これにより、水平基準水平位置の維持と
水平方向の微小振動制御を行う事が出来るものである。■Horizontal vibration acceleration (■) of this vibration isolation table main body (2)
is output as a horizontal analog acceleration voltage, and this horizontal analog acceleration voltage is integrated, differentiated, or amplified by amplifiers, controlled by any one, two or all of these in combination, or vibration damping feedback. A feedforward control value is added to the damping feedback compensation or damping feedback compensation by the compensation circuit (SFb), and the horizontal vibration control value is added to the horizontal position control value, and the drive circuit (11) controls the control valve. (8) to adjust the air pressure in the control side air spring (3b) so as to correspond to the sum of both. This makes it possible to maintain the horizontal reference horizontal position and control minute vibrations in the horizontal direction.
又、第３図（ａ）〜（ｃ）のように、水平振動制御値を
前記水平位置制御値に加算し、駆動回路（１１）にて一
方の制御弁（８）を制御して両者の和に対応するように
一方の空気ばね（３）内の空気圧を加減すると同時に前
記水平位置制御値と水平振動制御値との和に対して１８
０゜位相の反転した値に対応するように他方の空気ばね
（３’）内の空気圧を加減する事により、除振台の水平
位置と水平振動の除振を行うようにしてもよい。Further, as shown in FIGS. 3(a) to (c), the horizontal vibration control value is added to the horizontal position control value, and the drive circuit (11) controls one of the control valves (8) to control both. At the same time, the air pressure in one air spring (3) is adjusted to correspond to the sum of the horizontal position control value and the horizontal vibration control value.
The horizontal position of the vibration isolation table and horizontal vibration isolation may be achieved by adjusting the air pressure in the other air spring (3') so as to correspond to the inverted value of the 0° phase.
（実施例） 以下、本発明回路を図面と共に説明する。(Example) Hereinafter, the circuit of the present invention will be explained with reference to the drawings.
除振台はホログラフィーセット、電子顕微鏡、半導体製
造機器など超精密測定装置などの製造装置を載置するた
めの定盤部分である除振台本体（２）と、除振台本体（
２）を支持するための３乃至４個の例えば空気ばねや圧
縮ばねのような防振支持装置（１７）並びに水平防振装
置（Ａ）とで構成されている。防振支持装置（１７）は
詳述しないが、単なる防振ゴムのようなものでもよいし
、入力した外乱を積極的に打ち消す能動制振機能並びに
基準高さへの復帰を迅速に行わせるレベル整定機能を有
するものでもよい。The vibration isolation table consists of a vibration isolation table main body (2), which is a surface plate part for mounting manufacturing equipment such as holography sets, electron microscopes, and ultra-precision measurement equipment such as semiconductor manufacturing equipment, and a vibration isolation table main body (2).
2) and a horizontal vibration isolator (A). Although the vibration isolating support device (17) will not be described in detail, it may be something like a simple anti-vibration rubber, or it may have an active vibration damping function that actively cancels input disturbances and a level that quickly returns to the reference height. It may also have a settling function.
水平防振装置（Ａ）の第１実施例は第１図（ａ）に示す
通りで、メカニカル部分に付いて説明すると、除振台本
体（２）には接続部材（１９）が接続されており、本実
施例では接続部材（１９）の先端部分は逆Ｕ字状となっ
ており（勿論、このような形状に限られず水平防振装置
（Ａ）と除振台本体（２）とが適宜接続されるものであ
ればよい。）、この接続部材（１９）内に基準負荷（Ｗ
）となるコイルバネ（３ｃ）と制御側空気ばね（３ｂ）
とが配置されており、空気ばね（３ｂ）はゴム製ばね部
（５）とこれに連通するエアタンク（４）とで構成され
ている。コイルバネ（３ｃ）の一端は接続部材（１９）
の一側壁に押圧し、他端が制御側空気ばね（３ｂ）のエ
アタンクに接して制御側空気ばね（３ｂ）にほぼ一定の
水平負荷をかけて基準水平負荷（Ｗ）となるようになっ
ている。制御側空気ばね（３ｂ）のゴム製ばね部（５）
は接続部材（１９）の他側壁に押圧してコイルバネ（３
ｃ）の押圧力に抗するようになっている。The first embodiment of the horizontal vibration isolator (A) is as shown in FIG. In this embodiment, the tip of the connecting member (19) has an inverted U shape (of course, the shape is not limited to this, and the horizontal vibration isolator (A) and the vibration isolator main body (2) can be ), the reference load (W
) and the control side air spring (3b).
The air spring (3b) is composed of a rubber spring part (5) and an air tank (4) communicating with the rubber spring part (5). One end of the coil spring (3c) is a connecting member (19)
It is pressed against one side wall, and the other end is in contact with the air tank of the control side air spring (3b) to apply a nearly constant horizontal load to the control side air spring (3b), resulting in a standard horizontal load (W). There is. Rubber spring part (5) of control side air spring (3b)
is pressed against the other side wall of the connecting member (19) and the coil spring (3
c) It is designed to resist the pressing force.
電気部分に付いて説明すると、除振台本体（２）には、
前後・左右・回転移動する除振台本体（２）と共に移動
するアナログ水平位置センサ（１）が取付られており、
その出力が水平位置差動アンプ（６）の一端に入力する
ようになっている。アナログ水平位置センサ（１）は例
えば、非接触アナログ出力型の近接センサを用いる。前
記水平位置差動アンプ（６）の他端入力には除振台本体
（２）の基準水平位置に対応する基準水平位置電圧が入
力するようになっている。この水平位置差動アンプ（６
）の出力端に水平位置積分アンプ（７）のみ、又は水平
位置積分アンプ（７１）とレベル整定を速めるためのフ
ィードバック補償回路（Ｆｂ）、又は前記フィードバッ
ク補償値に加算して初動時の制振効果を高めるための事
前データを基にしたフィードフォアード制御回路（Ｆｆ
）などが接続されており、更にこれが駆動回路（１１）
に接続されており、この駆動回路（１１）によってその
出力である水平位置制御値に対応するように制御側の空
気ばね（３ｂ）が制御されるようになっている。To explain about the electrical part, the vibration isolation table main body (2) includes:
An analog horizontal position sensor (1) is installed that moves along with the vibration isolation table main body (2), which moves back and forth, left and right, and rotationally.
Its output is input to one end of a horizontal position differential amplifier (6). For example, a non-contact analog output type proximity sensor is used as the analog horizontal position sensor (1). A reference horizontal position voltage corresponding to the reference horizontal position of the vibration isolation table main body (2) is input to the other end input of the horizontal position differential amplifier (6). This horizontal position differential amplifier (6
) at the output end of the horizontal position integrating amplifier (7), or the horizontal position integrating amplifier (71) and a feedback compensation circuit (Fb) for speeding up level setting, or adding it to the feedback compensation value to suppress the initial vibration. Feed-forward control circuit (Ff) based on prior data to increase effectiveness
) etc. are connected, and this is the drive circuit (11)
The air spring (3b) on the control side is controlled by this drive circuit (11) in response to the horizontal position control value output from the drive circuit (11).
前記の場合において、水平位置積分アンプ（７）のみの
場合は、この積分アンプ（７）の時定数に従って基準水
平位置（０）に復帰する事になり、復帰速度は余り迅速
とは言えない。しかしながら、水平位置積分アンプ（７
１）とフィードバック補償回路（Ｆｂ）を用いる場合は
これが改善される。In the above case, if only the horizontal position integrating amplifier (7) is used, the return to the reference horizontal position (0) is performed according to the time constant of the integrating amplifier (7), and the return speed cannot be said to be very quick. However, the horizontal position integrating amplifier (7
1) and when using a feedback compensation circuit (Fb), this can be improved.
第１図に示すようにフィードバック補償回路（Ｆｂ）は
、第１例の場合は水平位置比例アンプ（７２）及び／又
は水平位置微分アンプ（７３）で構成される場合であり
、第２例は水平位置比例アンプ（７２）と位相補償回路
（７３’）とで構成される場合である。As shown in FIG. 1, the feedback compensation circuit (Fb) is composed of a horizontal position proportional amplifier (72) and/or a horizontal position differential amplifier (73) in the first example, and in the second example This is a case where it is composed of a horizontal position proportional amplifier (72) and a phase compensation circuit (73').
第１例の場合は、
■水平位置積分アンプ（７１）＋水平位置比例アンプ（
７２）■水平位置積分アンプ（７１）＋水平位置微分ア
ンプ（７３）■水平位置積分アンプ（７１）＋水平位置
比例アンプ（７２）＋水平位置微分アンプ（７３）、
という組み合わせになり、
第２例の場合は、
■水平位置積分アンプ（７１）＋水平位置比例アンプ（
７２）＋位相補償回路（７３’）、
という組み合わせになる。In the case of the first example, ■Horizontal position integral amplifier (71) + horizontal position proportional amplifier (
72) ■Horizontal position integral amplifier (71) + horizontal position differential amplifier (73) ■Horizontal position integral amplifier (71) + horizontal position proportional amplifier (72) + horizontal position differential amplifier (73), the combination is as follows, and the second In the case of the example, ■Horizontal position integral amplifier (71) + horizontal position proportional amplifier (
72) + phase compensation circuit (73'), the combination is as follows.
前述の水平位置整定を高速化するためには相対変位のア
ナログ積分以外に比例、微分又は位相補償などを加える
ことにより積分の時定数を速める事が出来るものである
。In order to speed up the above-mentioned horizontal position settling, the time constant of integration can be made faster by adding proportional, differential or phase compensation in addition to analog integration of relative displacement.
又、空気ばね（３）の時定数より高周波領域（例えば０
．１Ｈｚ以上）に微分成分をフィードバックし、逆に低
周波領域に比例成分をフィードバックすることで効果的
な相対変位制御が可能となる。これにより後述する水平
方向加速度センサ（１３）での情報をフィードバックす
る事では困難な低い周波数帯の変位振動（基準水平位置
（０）を中心とする水平位置復帰時の除振台本体（２）
の水平方向の緩やかなゆれ）を制御する事が出来る。In addition, the time constant of the air spring (3) is higher than the frequency range (for example, 0
．． Effective relative displacement control is possible by feeding back the differential component in the frequency range (1 Hz or higher) and, conversely, feeding back the proportional component in the low frequency range. As a result, displacement vibration in a low frequency band (vibration isolation table main body (2) when returning to a horizontal position centered on the reference horizontal position (0)) is difficult to achieve by feeding back information from the horizontal acceleration sensor (13), which will be described later.
It is possible to control the gentle horizontal sway of the
又、上記のフィードバック制御だけでは外乱に対する初
動応答を小さくする事には限界があり、その改善のため
にフィードフォアード制御を加算してやる事が効果的で
ある。以下、フィードフォアード制御回路（Ｆｆ）を用
いる場合に付いて説明する。Furthermore, there is a limit to reducing the initial response to disturbance using only the feedback control described above, and it is effective to add feedforward control to improve this. The case where the feedforward control circuit (Ff) is used will be explained below.
フィードフォワード制御回路（Ｆｆ）の第１法は、制御
対象となる機器や装置の駆動による水平位置変動を予め
パターン化して例えばＣＰＵなどに記憶させておき、当
該水平位置変動が発生したという初動信号を捕らえて最
も最適のパターンを瞬時に選択し、前記水平位置変動の
除振台本体（２）への入力に合わせて前記パターンに従
って制御弁（８）を制御するという方式であり、第２法
は、前記のようなパターンを予め作っておかずに、除振
台本体（２）に入力しようとする水平位置変動の大きさ
を除振台本体（２）への入力直前に測定し、これを演算
して制御弁（８）をリアルタイムで制御するものである
。これにより、フィードバック制御だけでは初動時の水
平位置制御が十分対応出来なかった点が改善される事に
なる。The first method of the feedforward control circuit (Ff) is to create a pattern in advance of horizontal position fluctuations due to the drive of the equipment or equipment to be controlled and store them in, for example, a CPU, and then generate an initial signal indicating that the horizontal position fluctuations have occurred. This method instantly selects the most optimal pattern by capturing the horizontal position fluctuation, and controls the control valve (8) according to the pattern according to the input of the horizontal position fluctuation to the vibration isolation table main body (2). Instead of creating the above-mentioned pattern in advance, measure the magnitude of the horizontal position fluctuation that is to be input to the vibration isolation table main body (2) immediately before inputting it to the vibration isolation table main body (2), and measure this. It calculates and controls the control valve (8) in real time. This improves the problem that feedback control alone was not sufficient to control the horizontal position during initial movement.
制御弁（８）はその出力側がエアタンク（４）に接続さ
れており、入力側はレギュレータ（図示せず）を介して
空圧源（１０）に接続されている。制御弁（８）は例え
ばサーボ弁のように入力した電流により、弁開度が正確
に制御されてエアタンク（４）内の圧力を正確に維持す
る性能を有するものである。The control valve (8) has its output side connected to the air tank (4), and its input side connected to the air pressure source (10) via a regulator (not shown). The control valve (8) is, for example, a servo valve, which has the ability to accurately maintain the pressure in the air tank (4) by controlling the valve opening degree accurately by input current.
この水平位置センサ（１）、水平位置差動アンプ（６）
、アナログ水平位置積分アンプ（７１）、水平位置比例
アンプ（７２）、水平位置微分アンプ（７３）、《又は
フィードバック補償回路（Ｆｂ）やこれに付加されるフ
ィードフォアード制御回路（Ｆｆ）》並びに制御弁（８
）は、水平位置制御における前後又は左右の１次元制御
であれば除振台本体（２）の中央に１組配置するだけで
足るし、前後及び左右の２次元及び回転制御を行う場合
には互いに直交させて最低２箇所に設置する事になる。This horizontal position sensor (1), horizontal position differential amplifier (6)
, an analog horizontal position integral amplifier (71), a horizontal position proportional amplifier (72), a horizontal position differential amplifier (73), <<or a feedback compensation circuit (Fb) or a feed forward control circuit (Ff) added thereto>>, and control Valve (8
), it is sufficient to place one set in the center of the vibration isolating table body (2) for one-dimensional front-back or left-right one-dimensional control in horizontal position control, and for two-dimensional front-back, left-right, and rotation control They should be installed in at least two locations, orthogonal to each other.
次に、アナログ水平位置積分アンプ（７１）並びに水平
位置比例アンプ（７２）、水平位置微分アンプ（７３）
の働きに付いて説明する。Next, an analog horizontal position integral amplifier (71), a horizontal position proportional amplifier (72), and a horizontal position differential amplifier (73)
Let me explain how it works.
アナログ水平位置積分アンプ（７１）は、差分をＫ１倍
し、これを積分してアナログ出力（Ｋ１．１／Ｓ）する
ものであり、その時定数に従って除振台本体（２）の基
準水平位置へ復帰させるように駆動回路（１１）にて制
御弁（８）を制御する働き（即ち、水平位置センサ（１
）の出力電位が基準水平位置の電位に一致するように駆
動回路（１１）によって制御弁（８）を作動して水平位
置差動アンプ（６）の出力が零になるようにすると共に
この状態を保持する。）を示す。The analog horizontal position integrating amplifier (71) multiplies the difference by K1, integrates it, and outputs it as an analog output (K1.1/S), which outputs the signal to the standard horizontal position of the vibration isolation table main body (2) according to its time constant. The drive circuit (11) controls the control valve (8) so as to restore the horizontal position sensor (1).
) so that the output potential of the horizontal position differential amplifier (6) becomes zero by operating the control valve (8) by the drive circuit (11) so that the output potential of the horizontal position matches the potential of the reference horizontal position. hold. ) is shown.
水平位置比例アンプ（７２）は、前述のように水平位置
差動アンプ（６）の出力をＫ２倍に増幅して水平位置復
帰の立ち上がりを迅速にすると共に水平位置復帰に基づ
く水平方向の揺れを抑制して正確に基準水平位置の電位
に一致するように駆動回路（１１）にて制御弁（８）を
制御するものである。As mentioned above, the horizontal position proportional amplifier (72) amplifies the output of the horizontal position differential amplifier (6) by a factor of K2 to speed up the rise of the horizontal position return, and also to suppress the horizontal vibration caused by the horizontal position return. The control valve (8) is controlled by the drive circuit (11) so as to suppress the potential and accurately match the potential at the reference horizontal position.
水平位置微分アンプ（７３）は、空気ばねを硬くして水
平位置変位の応答性を小さくする働きをなすもので、一
般的には空気ばねの時定数より高周波の水平位置変動（
水平方向のゆれ）に対して制御効果がある。The horizontal position differential amplifier (73) works to stiffen the air spring and reduce the responsiveness of horizontal position displacement, and generally handles horizontal position fluctuations (
This has a control effect on horizontal vibrations.
位相補償回路（７３’）は前記水平位置微分アンプ（７
３）と同様の働きをなすものである。The phase compensation circuit (73') is connected to the horizontal position differential amplifier (73').
This function is similar to 3).
フィードバック補償回路（Ｆｂ）は、前記水平位置比例
アンプ（７２）及び／又は水平位置微分アンプ（７３）
や水平位置比例アンプ（７２）と位相補償回路（７３’
）などで構成されており、ハイパスフィルター、ローパ
スフィルター、ノッチフィルター等各種フィルター機能
を持ち、周波数に重みをつけた位相補償を行うものであ
る。The feedback compensation circuit (Fb) includes the horizontal position proportional amplifier (72) and/or the horizontal position differential amplifier (73).
horizontal position proportional amplifier (72) and phase compensation circuit (73')
), etc., and has various filter functions such as high-pass filter, low-pass filter, and notch filter, and performs phase compensation with frequency weighting.
フィードフォアード制御回路（Ｆｆ）の働きは既述の通
りである。The function of the feedforward control circuit (Ff) is as described above.
前記制御回路は、除振台本体（２）の中央に１個配置し
てもよいし、４隅に対称に設置してもよい。One of the control circuits may be placed in the center of the vibration isolation table main body (2), or may be placed symmetrically at the four corners.
しかして、除振台本体（２）上で機器が作動したり大き
な外力が加わって除振台本体（２）が基準水平位置（０
）からプラス方向にずれているとこの移動量（ΔＹ）が
アナログ水平位置センサ（１）にて検出され、アナログ
水平位置電圧として出力されて水平位置差動アンプ（６
）に入力し、基準水平位置電圧と比較されてずれ量がプ
ラスの電圧差として出力される。基準水平位置電圧が水
平位置電圧より高くなり、そのプラスの差分がアナログ
水平位置積分アンプ（７１）、又はアナログ水平位置積
分アンプ（７１）とフィードバック補償回路（Ｆｂ）に
入力し、アナログ水平位置積分アンプ（７１）のみの場
合はアナログ積分値が、アナログ水平位置積分アンプ（
７１）とフィードバック補償回路（Ｆｂ）の場合はアナ
ログ積分値とフィードバック補償値の和が出力され、駆
動回路（１１）に入力する。更に、初動時の制御効果を
高めるために、フィードフォアード制御回路（Ｆｆ）を
付加し、前述の２つの場合のいずれかのフィードフオア
ード制御値をフィードバック補償値に加算する。これに
より制御弁（８）が駆動回路（１１）によって制御され
、空気ばね（３）のエアタンク（４）に圧縮空気を供給
し、除振台本体（２）をコイルバネ（３ｃ）の弾発力に
抗して除振台本体（２）を基準水平位置（０）に押し戻
そうとする。除振台本体（２）が持ち上がり始めると水
平位置センサ（１）の出力電圧が徐々に大きなり、基準
水平位置電圧に近付き、ついには等しくなって水平位置
差動アンプ（６）の出力は零になる。駆動回路（１１）
への入力値はこの時点で安定し、除振台本体（２）が基
準水平位置（０）に一致する位置で安定的に維持される
。ここで、基準負荷（Ｗ）にコイルバネ（３ｃ）を使用
しているので、制御側空気ばね（３ｂ）に対して素早く
反応し、制御速度が速いものである。However, if a device operates on the vibration isolation table main body (2) or a large external force is applied, the vibration isolation table main body (2) may move to the reference horizontal position (0
), this movement amount (ΔY) is detected by the analog horizontal position sensor (1), outputted as an analog horizontal position voltage, and sent to the horizontal position differential amplifier (6).
) and is compared with the reference horizontal position voltage, and the amount of deviation is output as a positive voltage difference. The reference horizontal position voltage becomes higher than the horizontal position voltage, and the positive difference is input to the analog horizontal position integrating amplifier (71) or to the analog horizontal position integrating amplifier (71) and the feedback compensation circuit (Fb), and the analog horizontal position integrating amplifier If only the amplifier (71) is used, the analog integral value is the analog horizontal position integral amplifier (71).
71) and the feedback compensation circuit (Fb), the sum of the analog integral value and the feedback compensation value is output and input to the drive circuit (11). Furthermore, in order to enhance the control effect during the initial operation, a feedforward control circuit (Ff) is added, and the feedforward control value in either of the two cases described above is added to the feedback compensation value. As a result, the control valve (8) is controlled by the drive circuit (11), and compressed air is supplied to the air tank (4) of the air spring (3), and the vibration isolation table main body (2) is controlled by the elastic force of the coil spring (3c). attempts to push the vibration isolation table main body (2) back to the reference horizontal position (0). When the vibration isolation table body (2) begins to lift, the output voltage of the horizontal position sensor (1) gradually increases, approaches the reference horizontal position voltage, and finally becomes equal, and the output of the horizontal position differential amplifier (6) becomes zero. become. Drive circuit (11)
The input value to is stable at this point, and the vibration isolation table main body (2) is stably maintained at a position that corresponds to the reference horizontal position (0). Here, since the coil spring (3c) is used as the reference load (W), it reacts quickly to the control side air spring (3b) and the control speed is fast.
除振台本体（２）が基準水平位置（０）から逆方向に移
動している場合は水平位置差動アンプ（６）の出力はマ
イナスとなる。そして前記のように除振台本体（２）が
基準水平位置（０）に復帰する方向に移動し、基準水平
位置（０）に到達した所で水平位置差動アンプ（６）の
出力は零となり、水平位置比例アンプ（７２）などの働
きにより揺れを生じる事なく基準水平位置（０）に一致
した所で固定される事になる。When the vibration isolation table main body (2) is moving in the opposite direction from the reference horizontal position (0), the output of the horizontal position differential amplifier (6) becomes negative. Then, as mentioned above, the vibration isolation table main body (2) moves in the direction to return to the reference horizontal position (0), and when it reaches the reference horizontal position (0), the output of the horizontal position differential amplifier (6) becomes zero. Therefore, due to the action of the horizontal position proportional amplifier (72), etc., it is fixed at the reference horizontal position (0) without any fluctuation.
次に、空気ばね式除振台の微小振動の除振に付いて述べ
る。この除振台本体（２）は前述の水平位置制御が行な
われており、これに付加して微小振動の除振を行う事が
できる。即ち、第１図で示すように除振台本体（２）の
水平方向の振動加速度を検出する水平方向加速度センサ
（１３）が除振台本体（２）の中央に配設されており、
この水平方向加速度センサ（１３）の出力を積分する水
平方向振動積分アンプ（１４）、前記出力を微分する水
平方向振動微分アンプ（１５）並びに前記出力を増幅す
る水平方向振動比例アンプ（１６）のいずれか１つ乃至
２つ以上、又は位相補償による制振フィードバック補償
回路（ＳＦｂ）が装備されている。Next, we will discuss isolation of minute vibrations in air spring type vibration isolation tables. This vibration isolating table main body (2) is subjected to the horizontal position control described above, and in addition to this, it is possible to perform vibration isolation of minute vibrations. That is, as shown in FIG. 1, a horizontal acceleration sensor (13) for detecting horizontal vibration acceleration of the vibration isolation table main body (2) is arranged at the center of the vibration isolation table main body (2).
A horizontal vibration integral amplifier (14) that integrates the output of the horizontal acceleration sensor (13), a horizontal vibration differential amplifier (15) that differentiates the output, and a horizontal vibration proportional amplifier (16) that amplifies the output. One or more vibration damping feedback compensation circuits (SFb) using phase compensation are provided.
ここで、これらアンプの組み合わせを説明すれば、以下
の通りである。Here, the combination of these amplifiers will be explained as follows.
■水平方向振動積分アンプ（１４）のみ、■水平方向振
動微分アンプ（１５）のみ、■水平方向振動比例アンプ
（１６）のみ、■水平方向振動積分アンプ（１４）と水
平方向振動微分アンプ（１５）の組み合わせ、
■水平方向振動積分アンプ（１４）と水平方向振動比例
アンプ（１６）の組み合わせ、
■水平方向振動微分アンプ（１５）と水平方向振動比例
アンプ（１６）の組み合わせ、
■水平方向振動積分アンプ（１４）と水平方向振動微分
アンプ（１５）並びに水平方向振動比例アンプ（１６）
の組み合わせ。■Horizontal vibration integral amplifier (14) only, ■Horizontal vibration differential amplifier (15) only, ■Horizontal vibration proportional amplifier (16) only, ■Horizontal vibration integral amplifier (14) and horizontal vibration differential amplifier (15) ), ■Combination of horizontal vibration integral amplifier (14) and horizontal vibration proportional amplifier (16), ■Combination of horizontal vibration differential amplifier (15) and horizontal vibration proportional amplifier (16), ■Horizontal vibration Integral amplifier (14), horizontal vibration differential amplifier (15), and horizontal vibration proportional amplifier (16)
A combination of.
これらアンプからの出力は、前述の水平位置制御信号と
共に駆動回路（１１）に入力し、制御弁（８）を制御し
てその弁開度を調節し、空気ばね（３）のエアタンク（
４）の圧力を調整する。The outputs from these amplifiers are input to the drive circuit (11) together with the above-mentioned horizontal position control signal, which controls the control valve (8) to adjust its valve opening, and controls the air tank (3) of the air spring (3).
4) Adjust the pressure.
ここで、各アンプの機能説明を行うと、水平方向振動積
分アンプ（１４）は、水平方向の加速度（■）をＫ３倍
して積分（Ｋ３．１／Ｓ）して出力（（■）．Ｋ３・１
／Ｓ）するものである。Here, to explain the functions of each amplifier, the horizontal vibration integrating amplifier (14) multiplies the horizontal acceleration (■) by K3, integrates it (K3.1/S), and outputs ((■). K3・1
/S).
さて、制御弁（８）で弁開度を制御して流量制御を行い
、空気ばね（３）の圧力を制御する事は流量を積分した
事に相当する。Now, controlling the valve opening degree with the control valve (8) to control the flow rate and controlling the pressure of the air spring (3) corresponds to integrating the flow rate.
これを式で表せば、
α／（１＋Ｔａ・Ｓ）≒１／Ｓ………（１）ただし、空
気ばね（３）の時定数よりも高周波領域において、Ｓ＞
１／Ｔａとなるからである。Expressing this in the formula: α/(1+Ta・S)≒1/S……(1) However, in the frequency region higher than the time constant of the air spring (3), S>
This is because it becomes 1/Ta.
従って、前記出力値（（■）．Ｋ３．１／Ｓ）を駆動回
路（１１）に入力し、空気ばね（３）を制御すると前記
出力値を更に積分する事になり、除振台本体（２）の水
平位置に関係なくその水平位置で除振台本体（２）の絶
対変位を制御する。これを式で表せば、以下のようにな
る。Therefore, when the output value ((■).K3.1/S) is input to the drive circuit (11) and the air spring (3) is controlled, the output value is further integrated. 2) The absolute displacement of the vibration isolation table main body (2) is controlled at the horizontal position regardless of the horizontal position. If this is expressed as a formula, it will be as follows.
（■）・Ｋ３・１／Ｓ・１／Ｓ＝Ｙ・Ｋ３………（２）
これは換言すれば、床面からの微小振動乃至載置機器か
ら発生する微小振動を吸収して除振台の振動を無くする
働きをなすもので、ばね特性では『ばねを固くする』作
用と同等の働きをなす。(■)・K3・1/S・1/S=Y・K3……(2)
In other words, this functions to absorb minute vibrations from the floor surface or those generated from mounted equipment and eliminate vibrations from the vibration isolating table. performs the same function.
水平方向振動比例アンプ（１６）は、加速度をＫ５倍に
増幅するもので、空気ばね（３）の減衰効率を増大させ
る働きをなすものである。The horizontal vibration proportional amplifier (16) amplifies the acceleration by a factor of K5, and serves to increase the damping efficiency of the air spring (3).
水平方向振動微分アンプ（１５）は、加速度（■をＫ５
倍し、微分（Ｋ４．Ｓ）して出力（（■）．Ｋ４．Ｓ）
したもので、この出力値を制御回路（１１）に入力して
空気ばね（３）を制御するが、これは除振台本体（２）
の質量を増大した場合に相当する働きをする。これを式
で表せば以下のようになる。The horizontal vibration differential amplifier (15) converts the acceleration (■ into K5
Multiply, differentiate (K4.S) and output ((■).K4.S)
This output value is input to the control circuit (11) to control the air spring (3), but this output value is input to the control circuit (11) to control the air spring (3).
The effect is equivalent to increasing the mass of . This can be expressed as a formula as follows.
（■）・Ｋ４・Ｓ・１／Ｓ＝（■）・Ｋ４………（３）
上記アンプを使用する事により、アンプの特性に従って
微小振動が制御される事になる。(■)・K4・S・1/S=(■)・K4……(3)
By using the above amplifier, minute vibrations can be controlled according to the characteristics of the amplifier.
又、制振フィードバック補償回路（ＳＨｂ）並びに制振
フィードフォアード制御回路（ＳＦｆ）の機能は既述の
フィードバック補償回路（Ｈｂ）並びにフィードフォア
ード制御回路（Ｆｆ）と実質的に同一であるから説明を
省略する。Furthermore, the functions of the damping feedback compensation circuit (SHb) and the damping feedforward control circuit (SFf) are substantially the same as those of the feedback compensation circuit (Hb) and feedforward control circuit (Ff) described above, so a description will be given here. Omitted.
又、フィードフォアード制御に付いては水平位置復帰の
場合とほぼ同様で、水平振動の種類に合わせて予め定め
られた制振パターンを選定して振動を消去する方法と、
入力しつつある振動の大きさを事前にキヤッチし、これ
を打ち消すための制御信号を駆動回路（１１）に入力し
て制振する方法とがある。又、第１図（ｂ）に示すよう
に制御側空気ばね（３ｂ）を接続部材（１９）の外側に
配置しても良い。In addition, the feedforward control is almost the same as the horizontal position return, and there is a method to eliminate vibration by selecting a predetermined vibration damping pattern according to the type of horizontal vibration.
There is a method of capturing the magnitude of the vibration that is being input in advance and inputting a control signal to the drive circuit (11) to cancel the vibration to suppress the vibration. Further, as shown in FIG. 1(b), the control side air spring (3b) may be arranged outside the connecting member (19).
又、本発明方法の第２実施例はコイルバネ（３ｃ）の代
わりにレギュレータ（１２）を介して圧縮空気源（１０
）に接続された基準側制御側空気ばね（３）を使用する
ものである。Also, in the second embodiment of the method of the present invention, the compressed air source (10) is connected via the regulator (12) instead of the coil spring (3c).
), which uses a reference side control side air spring (3) connected to the control side air spring (3).
本発明方法の第３実施例は第３図に示すように一対の空
気ばね（３）（３’）を用い、それぞれに位相の１８０
゜反転した制御信号を入力し、両空気ばね（３）（３’
）を互いに同方向に制御して制御力を倍増するものであ
る。A third embodiment of the method of the present invention uses a pair of air springs (3) (3') as shown in FIG.
゜Input the inverted control signal and both air springs (3) (3'
) in the same direction to double the control force.
尚、第３図（ｂ）は接続部材（１９）の両側に空気ばね
（３ａ）（３ｂ）［（３）（３’）］を配設した例であ
り、第３図（ｃ）は、除振台本体（２）の両側から能動
制振を行う場合である。（以下余白）
（効果）
請求項（１）（２）に記載の本発明方法によれば、除振
台本体を基準水平位置に維持したままで水平方向の振動
を除去する事が出来、その結果非常に精密な防振が可能
となり、例えば極度に振動を嫌う半導体製造装置に適用
する事が出来るものである。In addition, FIG. 3(b) is an example in which air springs (3a), (3b) [(3), (3')] are arranged on both sides of the connecting member (19), and FIG. 3(c) is This is a case where active vibration damping is performed from both sides of the vibration isolation table main body (2). (Left below) (Effects) According to the method of the present invention as set forth in claims (1) and (2), it is possible to remove horizontal vibration while maintaining the vibration isolation table main body at the reference horizontal position. As a result, very precise vibration isolation is possible, and can be applied, for example, to semiconductor manufacturing equipment that is extremely sensitive to vibration.
又、請求項（３）の除振方法にあっては、事前データを
基にしたフィードフォアード制御値をフィードバック制
御値に加算して、位置制御値と加算するための水平振動
制御値とするものであるから、機器の始動や外乱の入力
に合わせて初動時の水平位置の保持や制振制御を行う事
が出来るという利点がある。Further, in the vibration isolation method of claim (3), a feedforward control value based on prior data is added to the feedback control value to obtain a horizontal vibration control value to be added to the position control value. Therefore, there is an advantage that the initial horizontal position can be maintained and vibration damping control can be performed in accordance with the startup of the equipment or the input of disturbance.
請求項（４）は前記請求項（１）の方法を実施するため
の回路であり、請求項（５）は請求項（２）の方法を実
施するための回路であり、請求項（６）は前記請求項（
３）の方法を実施するための回路である。Claim (4) is a circuit for implementing the method of claim (1), claim (5) is a circuit for implementing the method of claim (2), and claim (6) is a circuit for implementing the method of claim (1). is the said claim (
This is a circuit for implementing method 3).
第１図（ａ）…本発明の第１実施例のブロック回路図
第１図（ｂ）…本発明の第１実施例の変形例のブロック
回路図
第２図…本発明の第２実施例のブロック回路図第３図（
ａ）…本発明の第３実施例のブロック回路図
第３図（ｂ）…本発明の第４実施例のブロック回路図
第３図（ｃ）…本発明の第５実施例のブロック回路図
（０）…基準水平位置 （Ｗ）…基準水平負荷（１）…
アナログ水平位置センサ
（２）…除振台本体 （３ａ）…基準側空気ばね（３ｂ
）…制御側空気ばね （３ｃ）…コイルばね（３）（３
’）…一対の空気ばね
（４）…エアタンク （５）…ゴム製ばね部（６）…差
動アンプ
（７１）…水平位置積分アンプ
（７２）…水平位置微分アンプ
（７３）…水平位置増幅アンプ
（８）…制御弁 （９）…水平位置比例アンプ（１０）
…空圧源 （１１）…駆動回路（１２）…レギュレータ
（１３）…水平方向アナログ加速度センサ（１４）…水
平方向振動積分アンプ
（１５）…水平方向振動微分アンプ
（１６）…水平方向振動比例アンプ
（１７）…防振支持装置Fig. 1(a)...Block circuit diagram of a first embodiment of the present invention Fig. 1(b)...Block circuit diagram of a modification of the first embodiment of the present invention Fig. 2...Second embodiment of the present invention Block circuit diagram Figure 3 (
a)...Block circuit diagram of the third embodiment of the present invention Fig. 3(b)...Block circuit diagram of the fourth embodiment of the present invention Fig. 3(c)...Block circuit diagram of the fifth embodiment of the present invention (0)...Reference horizontal position (W)...Reference horizontal load (1)...
Analog horizontal position sensor (2)...Vibration isolation table body (3a)...Reference side air spring (3b
)...Control side air spring (3c)...Coil spring (3) (3
')...Pair of air springs (4)...Air tank (5)...Rubber spring part (6)...Differential amplifier (71)...Horizontal position integral amplifier (72)...Horizontal position differential amplifier (73)...Horizontal position amplification Amplifier (8)...Control valve (9)...Horizontal position proportional amplifier (10)
…Air pressure source (11)…Drive circuit (12)…Regulator (13)…Horizontal analog acceleration sensor (14)…Horizontal vibration integral amplifier (15)…Horizontal vibration differential amplifier (16)…Horizontal vibration proportional Amplifier (17)...Vibration isolation support device
Claims (6)
て 支持され、且つ、ほぼ一定の水平基準負荷がかけられて
おり、水平方向に伸縮する空気ばねに接続された除振台
において、基準水平位置に対する除振台本体の水平位置
の移動量をセンシングしてアナログ水平位置電圧として
出力し、続いてこのアナログ水平位置電圧と基準水平位
置電圧とを比較してその差分を出力し、この差分をアナ
ログ積分、又はアナログ積分と水平位置整定を速めるた
めのフィードバック補償による水平位置制御を行い、同
時に除振台本体の水平方向の振動加速度を水平方向加速
度電圧として出力し、水平方向加速度電圧を積分、微分
又は増幅のいずれか１つ乃至これらの内の２つ又は総て
を組み合わせ、又は位相補償による制振フィードバック
補償による水平振動制御を行い、前記水平位置制御値と
水平振動制御値との和に対応するように空気ばね内の空
気圧を加減する事を特徴とする除振台の水平位置の維持
と水平振動の除振方法。Claim 1: A vibration isolating table main body for mounting equipment is supported by a vibration isolating support device, a substantially constant horizontal reference load is applied, and the vibration isolator is connected to an air spring that expands and contracts in the horizontal direction. In the shaking table, the amount of movement of the horizontal position of the vibration isolation table main body relative to the reference horizontal position is sensed and outputted as an analog horizontal position voltage.Then, this analog horizontal position voltage and the reference horizontal position voltage are compared and the difference is calculated. This difference is used for analog integration, or horizontal position control is performed using analog integration and feedback compensation to speed up horizontal position settling. At the same time, the horizontal vibration acceleration of the vibration isolation table body is output as a horizontal acceleration voltage, and horizontal Horizontal vibration control is performed by integrating, differentiating, or amplifying the directional acceleration voltage, or by combining two or all of these, or by performing vibration damping feedback compensation using phase compensation, and adjusting the horizontal position control value and horizontal vibration. A method for maintaining the horizontal position of a vibration isolation table and isolating horizontal vibration, which is characterized by adjusting the air pressure in an air spring so as to correspond to the sum of a control value.
て 支持され、且つ、水平方向において互いに逆方向に伸縮
する一対の空気ばねに接続された除振台において、基準
水平位置に対する除振台本体の水平位置の移動量をセン
シングしてアナログ水平位置電圧として出力し、続いて
このアナログ水平位置電圧と基準水平位置電圧とを比較
してその差分を出力し、この差分をアナログ積分、又は
アナログ積分と水平位置整定を速めるためのフィードバ
ック補償による水平位置制御を行い、同時に除振台本体
の水平方向の振動加速度を水平方向加速度電圧として出
力し、水平方向加速度電圧を積分、微分又は増幅のいず
れか１つ乃至これらの内の２つ又は総てを組み合わせ、
又は位相補償による制振フィードバック補償による水平
振動制御を行い、前記水平位置制御値と水平振動制御値
との和に対応するように一方の空気ばね内の空気圧を加
減すると同時に前記水平位置制御値と水平振動制御値と
の和に対して１８０゜位相の反転した値に対応するよう
に他方の空気ばね内の空気圧を加減した事を特徴とする
除振台の水平位置の維持と水平振動の除振方法。[Claim 2] A vibration isolating table in which the main body of the vibration isolating table for mounting equipment is supported by a vibration isolating support device, and which is connected to a pair of air springs that expand and contract in opposite directions in the horizontal direction. The amount of movement of the horizontal position of the vibration isolation table main body relative to the position is sensed and output as an analog horizontal position voltage.Then, this analog horizontal position voltage is compared with a reference horizontal position voltage, the difference is output, and this difference is Performs horizontal position control using analog integration or analog integration and feedback compensation to speed up horizontal position settling, simultaneously outputs the horizontal vibration acceleration of the vibration isolation table body as a horizontal acceleration voltage, integrates the horizontal acceleration voltage, Any one of differentiation or amplification, or a combination of two or all of these,
Alternatively, horizontal vibration control is performed by damping feedback compensation using phase compensation, and the air pressure in one air spring is adjusted to correspond to the sum of the horizontal position control value and the horizontal vibration control value, and at the same time, the horizontal position control value and the horizontal vibration control value are adjusted. Maintaining the horizontal position of a vibration isolation table and eliminating horizontal vibration, characterized by adjusting the air pressure in the other air spring so as to correspond to a value whose phase is reversed by 180 degrees with respect to the sum of the horizontal vibration control value. Shaking method.
分 微分又は増幅のいずれか１つ乃至これらの内の２つ又は
総てを組み合わせ、又は位相補償による制振フィードバ
ック補償を行う請求項（１）又は（２）の除振台の水平
位置の維持と水平振動の除振方法において、事前データ
を基にしたフィードフォアード制御値をフィードバック
制御値に加算して、位置制御値と加算するための水平振
動制御値とする事を特徴とする除振台の水平位置の維持
と水平振動の除振方法。Claim 3: A claim in which the horizontal acceleration voltage is subjected to integral differentiation or amplification in response to horizontal vibration, a combination of two or all of these, or vibration damping feedback compensation by phase compensation ( In the method of maintaining the horizontal position of the vibration isolation table and isolating horizontal vibration in 1) or (2), the feedforward control value based on prior data is added to the feedback control value and added to the position control value. A method for maintaining the horizontal position of a vibration isolating table and isolating horizontal vibration, characterized by a horizontal vibration control value of .
て 支持されている除振台において、除振台本体から延出さ
れた接続部材乃至除振台本体にほぼ一定の水平負荷をか
ける水平基準負荷と、水平基準負荷に対して逆方向の制
御負荷を接続部材乃至除振台本体かける空気ばねと、除
振台本体の水平基準位置からの水平位置移動量をセンシ
ングしてアナログ水平位置電圧として出力するアナログ
水平位置センサと、このアナログ水平位置センサからの
出力であるアナログ水平位置電圧と基準水平位置電圧と
を比較してその差分を出力する水平位置差動アンプと、
水平位置差動アンプの出力を積分する積分アンプ、又は
前記出力を積分する積分アンプと水平位置整定を速める
ためのフィードバック補償回路とを備えており、且つ、
除振台本体の水平方向の振動加速度を検出する水平方向
アナログ加速度センサと、この水平方向アナログ加速度
センサの出力を積分する水平方向振動積分アンプ、前記
出力を微分する水平方向振動微分アンプ並びに前記出力
を増幅する水平方向振動比例アンプのいずれか１つ乃至
２つ以上を具備し、又は位相補償による制振フィードバ
ック補償回路を具備し、これらアンプ又は制振フィード
バック補償回路からの水平振動制御値と前記水平位置制
御値とを合算するための加算器と、加算器により合算さ
れた値に対応するように空気ばね内の空気圧を加減する
制御弁とで構成された事を特徴とする除振台の水平位置
の維持と水平振動の除振回路。[Claim 4] In a vibration isolating table in which a vibration isolating table main body for mounting equipment is supported by a vibration isolating support device, a connection member extending from the vibration isolating table main body or a vibration isolating table main body has a substantially constant level. The horizontal reference load that applies a horizontal load, the air spring that applies a control load in the opposite direction to the horizontal reference load to the connecting member or the vibration isolation table body, and the amount of horizontal position movement of the vibration isolation table body from the horizontal reference position is sensed. an analog horizontal position sensor that outputs an analog horizontal position voltage as an analog horizontal position voltage; a horizontal position differential amplifier that compares the analog horizontal position voltage output from the analog horizontal position sensor with a reference horizontal position voltage and outputs the difference;
An integrating amplifier that integrates the output of the horizontal position differential amplifier, or an integrating amplifier that integrates the output and a feedback compensation circuit for accelerating horizontal position settling, and
A horizontal analog acceleration sensor that detects horizontal vibration acceleration of the vibration isolation table main body, a horizontal vibration integration amplifier that integrates the output of the horizontal analog acceleration sensor, a horizontal vibration differentiation amplifier that differentiates the output, and the output. The horizontal vibration control value from these amplifiers or the vibration damping feedback compensation circuit is provided with one or more horizontal vibration proportional amplifiers that amplify the A vibration isolation table comprising: an adder for adding up horizontal position control values; and a control valve for adjusting air pressure in an air spring to correspond to the value added by the adder. Horizontal position maintenance and horizontal vibration isolation circuit.
て 支持されている除振台において、除振台本体から延出せ
る接続部材乃至除振台本体に対して互いに逆方向の水平
負荷をかける一対の空気ばねと、基準水平位置に対する
除振台本体の水平位置の移動量をセンシングしてアナロ
グ水平位置電圧として出力するアナログ水平位置センサ
と、このアナログ水平位置センサからの出力であるアナ
ログ水平位置電圧と基準水平位置電圧とを比較してその
差分を出力する水平位置差動アンプと、水平位置差動ア
ンプの出力を積分する水平位置積分アンプ、又は前記出
力を積分する積分アンプと水平位置整定を速めるための
フィードバック補償回路とを備えており、且つ、除振台
本体の水平方向の振動加速度を検出する水平方向アナロ
グ加速度センサと、この水平方向アナログ加速度センサ
の出力を積分する水平方向振動積分アンプ、前記出力を
微分する水平方向振動微分アンプ並びに前記出力を増幅
する水平方向振動比例アンプのいずれか１つ乃至２つ以
上を具備し、又は位相補償による制振フィードバック補
償回路を具備し、これらアンプ又は制振フィードバック
補償回路からの水平振動制御値と前記水平位置制御値と
を合算するための加算器と、加算器により合算された値
に対応するように空気ばね内の空気圧を加減する制御弁
と、前記加算器により合算された値を１８０゜位相反転
するための位相反転回路と、位相反転回路からの反転出
力に対応するように他方の空気ばね内の空気圧を加減す
るもう１つの制御弁とで構成された事を特徴とする除振
台の水平位置の維持と水平振動の除振回路。[Claim 5] In a vibration isolation table in which the vibration isolation table body for mounting equipment is supported by a vibration isolation support device, connecting members extending from the vibration isolation table body are arranged in opposite directions relative to the vibration isolation table body. A pair of air springs that apply a horizontal load of A horizontal position differential amplifier that compares an analog horizontal position voltage and a reference horizontal position voltage and outputs the difference, and a horizontal position integral amplifier that integrates the output of the horizontal position differential amplifier, or an integrator that integrates the output. It is equipped with an amplifier and a feedback compensation circuit to speed up horizontal position settling, and also includes a horizontal analog acceleration sensor that detects the horizontal vibration acceleration of the vibration isolation table body, and integrates the output of this horizontal analog acceleration sensor. a horizontal vibration integrating amplifier that differentiates the output, a horizontal vibration differential amplifier that amplifies the output, and a horizontal vibration proportional amplifier that amplifies the output, or a vibration suppression feedback compensation circuit using phase compensation. an adder for adding up the horizontal vibration control value from these amplifiers or the vibration damping feedback compensation circuit and the horizontal position control value, and an adder for adding up the horizontal vibration control value from the amplifier or the vibration damping feedback compensation circuit, and an adder for adding up the horizontal vibration control value from the amplifier or the damping feedback compensation circuit, A control valve that adjusts and subtracts the air pressure, a phase inversion circuit that inverts the phase of the summed value by the adder by 180 degrees, and a control valve that adjusts and subtracts the air pressure in the other air spring to correspond to the inverted output from the phase inversion circuit. A vibration isolating circuit for maintaining the horizontal position of a vibration isolating table and for isolating horizontal vibration.
分、 微分又は増幅のいずれか１つ乃至これらの内の２つ又は
総てを組み合わせ、又は位相補償による制振フィードバ
ック補償を行う請求項（４）又は（５）の除振台の水平
位置の維持と水平振動の除振回路において、前記フィー
ドバック制御値に加算するための、事前データを基にし
たフィードフォアード制御値を出力するためのフィード
フォアード制御回路を有する事を特徴とする除振台の水
平位置の維持と水平振動の除振方法。[Claim 6] A claim in which horizontal acceleration voltage is integrated, differentiated, or amplified for horizontal vibration, or a combination of two or all of these is performed, or vibration damping feedback compensation is performed by phase compensation. In the circuit for maintaining the horizontal position of the vibration isolation table and isolating horizontal vibration in (4) or (5), outputting a feedforward control value based on prior data to be added to the feedback control value. A method for maintaining the horizontal position of a vibration isolation table and isolating horizontal vibration, characterized by having a feed forward control circuit.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2136252A JP2673321B2 (en) | 1989-07-24 | 1990-05-25 | Maintenance of horizontal position of vibration isolation table, vibration isolation method for horizontal vibration, and its circuit |
| EP90307912A EP0410647B1 (en) | 1989-07-24 | 1990-07-19 | Method of controlling positions and vibrations and active vibration control apparatus therefor |
| DE69014750T DE69014750T2 (en) | 1989-07-24 | 1990-07-19 | Position and vibration control method and active vibration control device. |
| US07/556,483 US5121898A (en) | 1989-07-24 | 1990-07-24 | Method of controlling positions and vibrations and active vibration control apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-192107 | 1989-07-24 | ||
| JP19210789A JPH03121328A (en) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Method and circuit for maintaining horizontal position of vibration isolating mount and for eliminating horizontal vibration thereof |
| JP2136252A JP2673321B2 (en) | 1989-07-24 | 1990-05-25 | Maintenance of horizontal position of vibration isolation table, vibration isolation method for horizontal vibration, and its circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04254025A true JPH04254025A (en) | 1992-09-09 |
| JP2673321B2 JP2673321B2 (en) | 1997-11-05 |
Family
ID=26469882
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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| JP (1) | JP2673321B2 (en) |
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