JPH04254025A - 除振台の水平位置の維持と水平振動の除振方法並びにその回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

；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。

；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。

；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。

；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。

；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。

；と言う技術的手段を採用している。

（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。

■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。

■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。

■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。

■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。

■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。

■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。

■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。

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。

■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。

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。

（実施例） 以下、本発明回路を図面と共に説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

■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。

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。

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。

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。

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。

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。

（■）・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。

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。

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。

（■）・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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機器載置用の除振台本体が防振支持装置に
   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。
2. 【請求項２】機器載置用の除振台本体が防振支持装置に
   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。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】機器載置用の除振台本体が防振支持装置に
   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。
5. 【請求項５】機器載置用の除振台本体が防振支持装置に
   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。
6. 【請求項６】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。