JPH03129140A - 空気ばね式除振台のレベル維持並びに微小振動の除振方法とその回路 - 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−セラｌ−，を子顕＠
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レベル変位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レベル維持並びに微
小振動の除去を行う事が出来る空気ばね式除振台のレベ
ル維持並びに微小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） 従来のレベル維持並びに微小振動の除振回路には、本願
特許出願人の提案にかかるデジタル式の回路があった。

（特願昭６３−３５８２９号）まず、デジタル式のレベ
ル維持回路（Ｘ）について簡単に説明する。レベルセン
サ（２０）にて除振台本体（３１〉のレベル変位量を検
出し、この変位量に合わせてアナログの変位信号を発生
し、変位パルス発生器（２１）に入力する。変位パルス
発生器〈２１〉からは内蔵の内部クロック（２２）に合
わせて前記変位信号の発生期間中、一定のパルスが変位
パルス発生器（２１）から発生され、加算ＨＨ２３）に
入力される。加算器（２３）では前記入力パルス数がカ
ウントされ、変位信号として出力される。これにより、
レベル変位量がデジタル量として把握される事になる。

又、垂直方向の微小振動はデジタル式の除振回路（Ｙ）
にて除振される０次にこのデジタル式除振回路（Ｙ）に
付いて説明する。床面や機器等の振動源による除振台本
体（３１）の微小振動を振動センサ（２４）にて検出し
、この振動センサク２４〉からの微小振動信号を演算回
路（２５）に入力する。演算回路（２５）から出力され
た変動検出信号は次の位相反転器（２６）でその位相が
１８０°反転させられ、最後にしベル維持回路の加算器
（２３）からのレベル変位信号と前記位相反転器（２６
）から出力された位相反転信号とがレベル変位／微小振
動加算器（２７〉にて加算され、外乱制御と同時にレベ
ル補正も行なわれる。

レベル変位／ｌ小振動加算器（２７）からの出力は駆動
回路（２８）に入力し、駆動回路（２８〉によって制御
弁（２９）が制御され、空気ばね（３２）の圧力制御が
なされるようになっている。

さて、前述のようなデジタル式レベル維持回路（Ｘ）で
は、設定レベルを基準とし、除振台本体（３１）が基準
レベル（０）より下がった場合には空気ばね（３２）が
除振台本体（３１）を持ち上げるように駆動回路（２８
）が制御弁〈２９）にアップ命令を出し、基準レベル（
Ｏン以上を越えた高い位置に除漫台本泳（３１〉が位置
する場合には逆にダウン命令を出力するようになってい
る。

この場合、アップ命令が出されている間、内蔵クロック
（２２）の周波数でカウンタがクロック（２２〉加算し
て行き、逆にダウン命令の場合には減算して行く、加減
算されたクロック（２２）は最終的にＤＡコンバータ（
３０〉を経てアナログ電気量に変換されて出力される。

この操作により除振台本体（３１）が基マ侭レベル（０
）から外れている間は加減算が行なわれ続けているので
、除振台本体（３１〉の重量がいずれであれ基準レベル
（０）に合致するだけの電気量を出力する事になる。

しかしながら、デジタル方式では、設定値ｉ　−点を基
準としてアップ／ダウン命令を切り替えてやるだけでは
設定位置（基準レベル（Ｏ））の上下でアップ／ダウン
が絶えず繰り返され、除振台本体（３１）が永久にハン
チングすることになる。従って、設定位置（０）の上下
の微小距離で上限　下限を設け、その範囲内では前記カ
ウントを停止すると言う機構を付加しなければならず、
この範囲では除振台本体〈３１）は自由に昇降すること
になり、上下限の範囲内でレベル誤差が発生する事にな
る。従って、デジタル方式では基準レベル±Ｘ％と言う
事になる。

そこで、この誤差分を小さくし設定精度を上げようとす
るとビット数の多いＤ−Ａコンバータ（３０）を使用し
なければならないという問題があり、現在では低コスト
でビット数の多い制御を行う事は出来ないという問題が
ある。

（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、低コストで設定レベルに正確に制御
する事ができ、またこれに付加して微小振動の除振も可
能であり、加えて回路構成も簡単で耐ノイズ性にも優れ
ている空気ばね式除振台のレベル維持並びに微小振動の
除振方法と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）の空気ばね式除振台のレベル維持方法では； ■機器載置用の除振台本体（２）を空気ばね（３〉にて
支持する空気ばね式除振台において、 ■除振台本体（２）のレベルをセンシングしてレベル電
圧として出力し、 ■このレベル電圧と基準レベル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レベル
整定を速めるためのフィードバック補償を行い、 ■これらのレベル制御値に対応するように空気ばね（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ＴｒＪ（２）の空気ばわ式除振台のレベル維持方法
では、 ■アナログ積分とレベル整定を速めるためのフィードバ
ック補償を行う処の請求項（１）の空気ばね式除振台の
レベル維持方法において、 ■事前データを基にしたフィードフォアード制御値をア
ナログ積分値とフィードバック補償値に加算してレベル
制御値とする。

と言う技術的手段を採用しており、 請求項（３〉の空気ばね式除振台のレベル維持並びに微
小振動の除振方法は、 ■除振台本体（２）のレベルセンシングをしてレベル制
御する請求項（１）又は（２）の空気ばね式除振台にお
いて、 ■除振台本体（２）の垂直方向の振動加速度を垂直方向
加速度電圧として出力し、 ■この垂直方向加速度電圧を積分と微分と増幅のいずれ
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い、 ■その垂直振動制御値と請求項（１）又は（２）のレベ
ル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。

；と言う技術的手段を採用しており、 請求項〈４〉の空気ばね式除振台のレベル維持回路（Ｍ
）では、 ■除振台本体（２）のレベルセンシングをしてレベル制
御する請求項（１）又は（２〉の空気ばね式除振台にお
いて、 ■除振台本体（２）の垂直方向の振動加速度を垂直方向
加速度電圧として出力し、 ■この垂直方向加速度電圧を積分と微分と増幅のいずれ
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ｆα相補償による制振フィードバック補償を行い、 ■その垂直振動制御値と請求項（１）又は（２）のレベ
ル制御値との相に対応するように空気ばね（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〈５）の空気ばね式除振台のレベル維持回路では
前記請求項（１）の空気ばね式除振台のレベル維持方法
を実施するために。

■機器載置用の除振台本体（２〉を空気ばね（３）にて
支持する空気ばね式除振台において、 ■除振台本体（２）のレベルをセンシングしてレベル電
圧として出力するレベルセンサ〈１）と、■このレベル
センサ（１）からの出力であるレベル電圧と基準レベル
電圧とを比較してその差分を出力するレベル差動アンプ
（６）と、 ■レベル差動アンプ（６）の出力を積分するレベルアナ
ログ積分アンプ〈８）、又はレベルアナログ積分アンプ
（８）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）とを備え、 ■前記アンプ、又はフィードバック補償回路（「ｂ〉の
レベル制御ｉｔ値に対応するように垂直方向の空気ばね
（３）内の空気圧を加減する制御弁（７）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）の空気ばね式除振台のレベル維持回路は、
前記請求項（２）の空気ばね式除振台のレベル維持方法
を実施するために、 ■アナログ積分アンプ（８）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）を有する請求項（５
）の空気ばね式除振台のレベル維持回路において、 ■１Ｙ前データを基にしたフィードフォアード制御を行
うフィードフォアード制御回路（Ｆｆ）を１・１加し、
■フィードフォアード制御値をフィードバック補１？Ｔ
値並びにアナログ積分値に加算してレベル制御値とする
。

と言う技術的手段を採用してｔ３す、 請求ｒｉ（７）の空気ばね式除振台のレベル維持４及び
に微小振動の除振回路は、前記請求項〈３）の空気ばね
式除振台のレベル維持方法を実施するために、 ■レベル制御を行う請求項（５）又は（６〉の空気ばね
式除振台のレベル維持回路（Ｍ）に、除振台本体（２）
の垂直方向の振動加速度を検出する垂直方向加速度セン
サ（１３）と、この垂直方向加速度センサ（１３〉の出
力を積分する垂直方向振動積分アンプ（１４）、前記出
力を微分する垂直方向振動微分アンプ（１５）並びに前
記出力を増幅する垂直方向振動比例アンプ（１６）のい
ずれか１つ乃至２つ以上の組み合わせ、又は位相補償に
よる制振フィードバック補償回路（Ｆｂ）を付加し、 ■これらアンプ（１４）　（１５）　（１６）、又は制
振フィードバック補償回路（ＳＦｂ）からの垂直振動制
御値と請求項（５）又は（６）のレベル制御値との和に
対応するように空気ばね（２）内の空気圧を加減する制
御弁（７）とで構成する。

と言う技術的手段を採用しており、 請求項（８）の空気ばね式除振台のレベル維持並びに微
小振動の除振回路は、請求項（４）の空気ばね式除振台
のレベル維持並びに微小振動の除振方法を実施するため
に、 ■垂直振動に対して位相補償による制振フィードバック
補償を行う請求項（７〉の空気ばね式除振台のレベル維
持並びに微小振動の除振回路において、■事前データを
基にしたフィードフォワード制御を行う制振フィードフ
ォワード制御回路（Ｓｍを付加し、 ■前記制振フィードフォワード制御値をフィードバック
補償値に加算して垂直振動制御値とし、■この垂直振動
制御値と請求項（５）又は（６）のレベル制御値との和
に対応するように空気ばね（２）内の空気圧を加減する
制田弁（７）とで構成する。

・と言う技術的手段を採用している。

（作　　用　　） まず、本発明方法におけるレベル維持に付いて説明する
。除振台本体（２）に荷重が加わり、除振台本体（２）
が沈んだ場合に付いて説明する。逆に除荷して除振台本
体（２）が浮き上がった時はその逆であり、荷重が移動
して除振台本体（２〉が傾いた時はこれらのいずれかの
場合が複合的に適用される事になる。

■除振台本体（２〉に荷重が加わり、除振台本体（２〉
が沈んだ場合、その基準レベルに対して上下の移動量が
レベルセンサ（１）にて検出される。

■レベルセンサ（１）によって出力されたレベル電圧は
レベル差動アンプ（６）に入力し、基準レベル電圧と比
較される。

■この時、基準レベル電圧がレベル電圧より高くなり、
レベル差動アンプ（６）の出力はプラスになる。

■そのプラスの差分がアナログレベルｆ？？　５）アン
プ（８）でアナログ積分されたり、又はアナログ積分ア
ンプ（８）とフィードバック補償口１？３（Ｆｂ）でア
ナログ積分とレベル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□値に
フィードフォワード制御の出力値の加算される。

■前記アナログ積分アンプ（８）やフィー１でバック補
償回路（Ｆｂ）の出力値、又はこれにフィードフォワー
ド制御回路（Ｆｆ）によって処理された出力値を加算し
たレベル制御値は、駆動回路（１１）に入力して制御弁
（ア）を制御し、制御弁（７）ではこの制御を受けて空
気ばね（３）に圧縮空気を供給し、除振台本体（２）を
所定レベルまで持ち上げようとする。

■除振台本体（２）が持ち上がり始めるとレベルセンサ
〈１）の出力定圧が徐々に大きなり、塙準レベル電圧に
次第に近付き、ついには等しくなってレベル摂動アンプ
（６）の出力は零になる。

■前記レベル積分アンプ（８）、又はレベル積分アンプ
（８）とフィードバック補償回路（Ｆｂ）、又はフィー
ドフォワード制御回路（Ｆｆ）を加算したの出力値はこ
の時点でホールドされ、除振台本１本（２）が基準レベ
ル（０）に一致する位置で固定される。

０以上のような動作を経て、短時間で除振台本体（２〉
が基準レベル（０）にＮ達し固定される。この時、レベ
ル積分アンプ（８〉の出力はアナログ値であるため、基
準レベル（０）に正確に合致し、従来のデジタル制御の
ような誤差が発生しない。

又、空気ばね式除振台の微小振動の除振方法では、 ■除振台本体（２）の垂直方向の振動加速度を垂直方向
加速度電圧として出力し、 ■この垂直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た
制御、又は制振フィードバック補償回路（ＩＩＦｂ）に
よる制振フィードバック補償、又は前述のｉ＋ｌＩ　Ｆ
Ａフィードバック補償にフィードフォワード制御値を加
算し、 ■その垂直振動制御値を請求項（１）のレベル制御値に
加算し、駆動回路（１１）にて制御弁（７）を制御して
両者の和に対応するように空気ばね〈３〉内の空気圧を
加減する。

これにより、レベル維持と微小振動制御を行う事が出来
るものである。

尚、レベル積分アンプ（８）による積分は、アナログ積
分であるが、それ以外の処理はアナログ処理でもよいし
、デジタル処理でも良い。

（以下企白） （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−セット、電子顕＠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個の空気ばね（３）とで
構成されている。空気ばね（３）は、ゴム製のばね部（
５）とこれに連通ずるエアタンク〈４〉とで構成されて
いる６基塞レベル（０）に対して昇降せる除振台本体（
２）に対して近接・離間するレベルセンサ〈１〉が除振
台本体〈２）の近傍に取付られており、その近傍　離間
に比例したアナログ用力がレベル差動アンプ（６）の一
端に入力するようになっている。レベルセンサ（１）は
例えば、Ｊ１°接触アナログ出力型の近接センサを用い
る。前記レベル差動アンプ（６）の他端入力には除振台
本体（２）の基準レベル〈０）に対応する基準レベル電
圧が入力するようになっている。このレベル差動アンプ
（６）の出力端にアナログレベル積分アンプ、（８）の
み、又はアナログレベル積分アンプ（８）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、更にこれら
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レベル制御値に対応する
ように垂直方向の空気ばね（３）内の空気圧が制御弁（
ア）によって加減されるようになっている。

ここで、このレベル積分アンプ（８〉のみの場合につい
て言えば、除振台本体（２）はレベル積分アンプ（８）
の時定数に従って基準レベル（０）に復帰する事になり
、復帰速度は余り迅速とはいえない。

処が、レベル積分アンプ（８）とフィードバック補償回
Ｆ！８（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■例の場合はレベル比例アンプ（９）及び／又はレ
ベル微分アンプ（ｌＯ）で構成される場合であり、第２
例はレベル比例アンプ（９）と位相補償回路（１０′）
とで構成される場合である。

第１例の場合は、 ■レベル積分アンプ（８〉十レベル比例アンプ（９）■
レベル積分アンプ（８）十レベル微分アンプ（１０）■
レベル積分アンプ（８〉十レベル比例アンプ（９）十レ
ベル微分アンプ（１０）という組み合わせになり、第２
例の場合は、 ■レベル積分アンプ（８）十レベル比例アンプ（９）半
位相補償回路＜１０’　）という組み合わせになる。

前述のレベル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
．１１１ｚ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垂
直方向加速度センサ（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（基準レベル
（０）を中心とするレベル復帰時の除振台本体（２）の
垂直方向の緩やがなゆれ）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
にフィードフォワ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
動によるレベル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、当該レベル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、前記レベル変動の除振台本体（２）への入力に合わ
せて前記パターンに従って制御弁（７）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
レベル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（７〉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レベ
ル制御が十分対応出来ながった点が改善される事になる
。

制御弁（７）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（７）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。

このレベルセンサ（１）、レベル差動アンプ（６）、ア
ナログレベル積分アンプ（８）、レベル比例アンプ（９
）、レベル微分アンプ（１０）、（又はフィードパ・ン
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（７）は、レベル
制御だけの■次元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、レベル制御と傾き制御を行う
場合には空気ばね（３）毎に最低３箇所に設置する事に
なる。

次に、アナログレベル積分アンプ〈８）並びにレベル比
例アンプ（９）、レベル微分アンプ（１０）の働きに付
いて説明する。

アナログレベル積分アンプ（８）は、差分をに、倍し、
これを積分してアナログ出力（Ｋ、・責）するものであ
り、その時定数に従って除振台本体〈２）の基準レベル
へ復帰させるように駆動回路（１１）にて制御弁（７〉
を制御する働き（即ち、レベルセンサ（１）の出力電位
が基準レベルの電位に一致するように駆動回路（１１）
によって制御弁（７）を作動してレベル差動アンプ（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。

レベル比例アンプ（９）は、前述のようにレベル差動ア
ンプ（６）の出力をに２倍に増幅してレベル復帰の立ち
上がりを迅速にすると共にレベル１？ｉ　ｌ１ｆｆｉに
基づく上下の揺れを抑制して正確に基準レベルの電位に
一致するように駆動回路（１１）にて制御弁（７）を制
御するものである。

レベル微分アンプ（１０）は、空気ばねを硬くしてレベ
ル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レベル変動（上下の
ゆれ）に対して制御効果がある。

位相補償回路（１０’　）は前記レベル微分アンプ（１
０〉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、前記レベル比例ア
ンプ（９）及び／又はレベル微分アンプ（ｌＯ）やレベ
ル比例アンプ（９）と位相補償回路Ｈｏ’　＞などて槽
底されており、バイパスフィルター、ローパスフィルタ
ー、ノツ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。

しかして、除振台本体（２）上に荷重が掛かって除振台
本体（２）が沈んだ時、逆に除荷して除振台本体（２）
が浮き上がった時、又は荷重が移動して除振台本体（２
〉が傾いた時、その基準レベル〈０）に対して上下の移
動量がレベルセンサ（１）にて検出され、レベル電圧と
して出力されてレベル差動アンプ（６）に入力し、基準
レベル電圧と比較される。

除振台本体（２）が基準レベル（０〉より沈んでいる場
合には、基準レベル電圧がレベル電圧より高くなり、レ
ベル差動アンプ（６）の出力はプラスになり、そのプラ
スの差分がアナログレベル積分アンプ／１３）、又はア
ナログレベル積分アンプ〈８〉とフィードバック補償回
路（Ｆｂ）に入力し、アナログレベル積分アンプ（８）
のみの場合はアナログ積分値が、アナログレベル積分ア
ンプ（８）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、フイードフォアード制御回路（Ｆｒ
）を付加し、前述の２つの場合のいずれかのフィードフ
ォアード制御値をフィードバック補Ｍｌに加算する。こ
れにより制御弁（７）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〉を持ち上げる。除振台本体（
２）が持ち上がり始めるとレベルセンサ（１）の出力電
圧が徐々に大きなり、基準レベル電圧に近付き、ついに
は等しくなってレベル差動アンプ（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〉が基準レベル（０）に一致する位置で
安定的に維持される。除振台本体（２）が基準レベルよ
り浮き上がっている場合は逆にレベ小差動アンプ（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）が上下に移動して基準レベル（０）に到達した
所でレベル差動アンプ（６〉の出力は零となり、レベル
比例アンプ（９）などの働きにより揺れを生じる事なく
基型レベル（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）は前述のレベル制御が行なわ
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２図で示すように除振台本体（２）の垂
直方向の振動加速度を検出する垂直方向加速度センサ（
１３）が除振台本体（２〉の中央に配設されており、こ
の垂直方向加速度センサ（１３）の出力を積分する垂直
方向振動積分アンプ（１４）、前記出力を微分する垂直
方向振動微分アンプ（１５）並びに前記出力を増幅する
垂直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。

■垂直方向振動積分アンプ（１４）のみ、■垂直方向振
動微分アンプ（１５）のみ、■垂直方向振動比例アンプ
（１６）のみ、■垂直方向振動積分アンプ（１４）と垂
直方向振動微分アンプ（１５）の組み合わせ、 ■垂直方向振動積分アンプ（１４）と垂直方向振動比鋼
アンプ（１θ）の組み合わせ、 ■垂直方向振動微分アンプ（１５）と垂直方向振動比例
アンプ（１６）の組み合わせ、 ■垂直方向振動積分アンプ（１４）と垂直方向振動微分
アンプ（１５）並びに垂直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、前述のレベル制御信号と共
に駆動回路（１１）に入力し、制御弁（７）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８！能説明を行うと、垂直方向振動
積分アンプ（１４）は、垂直方向の加速度（り）をに１
倍して積分（Ｋ、・±）して出力（父・Ｋ３・★）する
ものである。

さて、制御弁（７）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、 ａ　／（１＋　Ｔａ−３）！：ｉ　１　／５−−−　（
１）ただし、空気ばね（３）の時定数よりも高周波銀ｊ
ｄｌこおいて、Ｓ＞１／Ｔａとなるがらである。

従って、前記出力値（２・Ｋ、・寺）を駆動回路（１り
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）のレベルに関係
なくそのレベルで除振台本体（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。

父・に、・★・ｆ−Ｘ−に、・・・・旧・・（２）これ
は換言すれば、床面がらの微小振動乃至載置機器がら発
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。

垂直方向振動比例アンプ（１６）は、加速度をに６倍に
増幅するもので、空気ばわ（３）の減衰効率を増大させ
る働きをなすものである。

垂直方向振動微分アンプ（Ｉ５）は、加速度（シ）をに
６倍し、微分（Ｋ、・Ｓ）シて出力〈父・Ｋ４・ＳＱし
たちので、この■１力値を制御回路＜１１）に入力して
空気ばわ（３）を制御するが、これは除振台本体り２）
の質量を増大した場合に相当する働きをする７、これを
式で表せば以下のようになる。

ｋ・Ｋ、・Ｓ−寺一シ・Ｋ、・・・・・・・・・（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
フィードフオアード制御回路＜ＳＦｒ＞の機能は既述の
フィードバック補償回路（Ｈｂ）並びにフィードフオア
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レベル復・曝の
場合とほぼ同様で、垂直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ャッチし、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。

（効　　果　　） 本発明の空気ばね式除振台のレベル維持方法は、請求項
（１〉で示すように、機器載置用の除振台本体を空気ば
ねにて支持する空気ばね式除振台において、除振台本体
のレベルをセンシングしてレベル電圧として出力し、こ
のレベル電圧と基準レベル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
レベル整定を速めるためのフィードバック補償を行い、
これらのレベル制御値に対応するように空気ばね内の空
気圧を加減するものであるが、アナログ積分であるから
の従来のデジタル方式のように基準レベルの上下で除振
台本体がフリーとなる誤差領域が発生せず、正確に設定
した基準レベルに除振台本体を固定する事が出来、■し
かも、上記のように制御１１精度を大幅に高める事が出
来るにも拘わらず極めて低コストの簡翳な回路で良く、
■又、このように極めて簡単な回路で良いために耐ノイ
ズ性に優れると言うデジタル方式にはない数々の利点が
ある。更に、微分や比例又はフィードバック補償を行う
ので、前記積分の時定数を速めて除振台本体のレベル整
定を速める事も可能であり、又、空気ばねの時定数より
も高周波領域に微分成分を、低周波領域に比例成分をフ
ィードバックしてやることで低い周波数の上下方向の揺
れ（＝変位振動）を制御する事が出来る。

また、請求項（２）では、アナログ積分とレベル整定を
速めるためのフィードバック補償を行う処の請求項（１
）の空気ばね式除振台のレベル維持方法において、事前
データを基にしたフィードフオアード制御値をアナログ
積分値とフィードバック補償値に加算してレベル制御値
とするものであるから、外乱が入力してから制御を初め
るフィードバックｉ！ｉＩＩ御では困難な初動制御を効
果的に行う事が出来るものであり、両者を組み合わせる
事により、初動時からの効果的なレベル制御が可能とな
る。

又、請求項（３）では、除振台本体のレベルセンシング
をしてレベル制御する請求項（１〉又は（２）の空気ば
ね式除振台において、除振台本体の垂直方向の振動加速
度を垂直方向加速度電圧として出力し、この垂直方向加
速度電圧を積分と微分と増幅のいずれか■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い、その垂直振動制御値と
請求項（１）又は（２）のレベル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ものであるから
、レベル制御に加えて垂直方向振動に対するのアクティ
ブ制御が可能となる。

請求項（４）では、垂直振動に対して位相補償による制
振フィードバック補償を行う請求項（３）の空気ばね式
除振台のレベル維持並びに微小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オアード制御値をフ
ィードバック補償値に加算してレベル制御値とするので
、垂直方向の振動に対しても前述のフィードフォアード
制御が出来、初動時から効果的なアクティブ制御が可能
となる。

又、請求項（５）から（８）迄の回路によりにより上記
請求項（１）から（４〉迄の方法を実施する事が出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）・・本発明のアナログ積分アンプによるレ
ベル維持の場合のブロック回路同 第■図（ｂ）・・・本発明のレベル維持を行う場合の他
のブロック回路図 第２図・・・本発明におけるレベル維持と微小振動を除
去する場合のブロック回路図 第３図・・従来例のブロック回路図 （［）・・・フィードフォアード’ＩＩＩ御回路（レベ
ル側）（ｌｌｂ）・・・フィードバック補償回路（レベ
ル側）（Ｓｌｌｆ）・・・制振フィードフォアード制御
回路（水平側〉（Ｓｌｌｂ）・・・制振フィードバック
補償回路（水平側〉（Ｍ）・・・レベル維持回路（Ｎ）
・・・微小振動除振回路（１）・・・レベルセンサ （２）・・・除振台本体　　（３）・・空気ばね（４）
・・・エアタンク　　　（５）・・・ばね部（６）・・
・差動アンプ　　（７）・・・制御弁（８）・・・レベ
ル積分アンプ （９）・・・レベル比例アンプ （１０）・・・レベル微分アンプ （１１）・・・駆動回路 〈１２〉・・・空圧源 （１３）・・・垂直方向アナログ加速度センサ（１４〉
・・・垂直方向振動積分アンプ（１５）・・・垂直方向
振動微分アンプ（１６）・・・垂直方向振動比例アンプ
（１０°）・・・位相補償回路 （Ｈｆ）・・・フィードフオアード制御回路（レベル側
）（Ｈｂ）・・・フィードバック補償回路（レベル側）
（Ｓ）Ｉｆ）・・・制振フィードフオアード制御回路（
水平側）（Ｓ）Ｉｂ）・・・制振フィードバック補償回
路（水平側）（Ｍ）・・・レベル維持回路（Ｎ）・・・
微小振動除振回路（１・・・レベルセンサ ／ （２・・・除振台本体　　（３）・・・空気ばね（４・
・・エアタンク　　（５）・・ばね部（６）・・・差動
アンプ　　り７）・・・制御弁（８）・・・レベル積分
アンプ （９）・・レベル比例アンプ （１０・・・レベル微分アンプ　（１０″）・・・位相
補償回路（１１）・・・駆動回路 （１２）・・・空圧源 （１３）・・・垂直方向アナログ加速度センサ（１４）
・・・垂直方向振動積分アンプ（１５）・・・垂直方向
振動微分アンプ（１６）・・・垂直方向振動比例アンプ
手 続 補 正 書く方式） ％式％ 補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　兵庫県尼崎市南塚ロ町５丁目１７名称　特許機器
株式会社 代表者　開本　興三

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）機器載置用の除振台本体を空気ばねにて支持する
   空気ばね式除振台において、除振台本体のレベルをセン
   シングしてレベル電圧として出力し、このレベル電圧と
   基準レベル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レベル整定を速
   めるためのフィードバック補償を行い、これらのレベル
   制御値に対応するように空気ばね内の空気圧を加減する
   事を特徴とする空気ばね式除振台のレベル維持方法。
2. （２）アナログ積分とレベル整定を速めるためのフィー
   ドバック補償を行う処の請求項（１）の空気ばね式除振
   台のレベル維持方法において、事前データを基にしたフ
   ィードフオアード制御値をアナログ積分値とフィードバ
   ック補償値に加算してレベル制御値とする事を特徴とす
   る空気ばね式除振台のレベル維持方法。
3. （３）除振台本体のレベルセンシングをしてレベル制御
   する請求項（１）又は（２）の空気ばね式除振台におい
   て、除振台本体の垂直方向の振動加速度を垂直方向加速
   度電圧として出力し、この垂直方向加速度電圧を積分と
   微分と増幅のいずれか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
   ク補償を行い、その垂直振動制御値と請求項（１）又は
   （２）のレベル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空気ばね式除振台
   のレベル維持並びに微小振動の除振方法。
4. （４）垂直振動に対して位相補償による制振フィードバ
   ック補償を行う請求項（３）の空気ばね式除振台のレベ
   ル維持並びに微小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
   補償値に加算してレベル制御値とする事を特徴とする空
   気ばね式除振台のレベル維持並びに微小振動の除振方法
   。
5. （５）機器載置用の除振台本体を空気ばねにて支持する
   空気ばね式除振台において、除振台本体のレベルをセン
   シングしてレベル電圧として出力するレベルセンサと、
   このレベルセンサからの出力であるレベル電圧と基準レ
   ベル電圧とを比較してその差分を出力するレベル差動ア
   ンプと、レベル差動アンプの出力を積分するレベルアナ
   ログ積分アンプ、又はレベルアナログ積分アンプとレベ
   ル整定を速めるためのフィードバック補償回路とを備え
   、前記アンプ、又はフィードバック補償回路のレベル制
   御値に対応するように垂直方向の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空気ばね
   式除振台のレベル維持回路。
6. （６）アナログ積分アンプとレベル整定を速めるための
   フィードバック補償回路を有する請求項（５）の空気ば
   ね式除振台のレベル維持回路において、事前データを基
   にしたフィードフォアード制御を行うフィードフォアー
   ド制御回路を付加し、フィードフォアード制御値をフィ
   ードバック補償値並びにアナログ積分値に加算してレベ
   ル制御値とする事を特徴とする空気ばね式除振台のレベ
   ル維持回路。
7. （７）レベル制御を行う請求項（５）又は（６）の空気
   ばね式除振台のレベル維持回路に、除振台本体の垂直方
   向の振動加速度を検出する垂直方向加速度センサと、こ
   の垂直方向加速度センサの出力を積分する垂直方向振動
   積分アンプ、前記出力を微分する垂直方向振動微分アン
   プ並びに前記出力を増幅する垂直方向振動比例アンプの
   いずれか１つ乃至２つ以上の組み合わせ、又は位相補償
   による制振フィードバック補償回路を付加し、これらア
   ンプ、又は制振フィードバック補償回路からの垂直振動
   制御値と請求項（５）又は（６）のレベル制御値との和
   に対応するように空気ばね内の空気圧を加減する制御弁
   とで構成された事を特徴とする空気ばね式除振台のレベ
   ル維持並びに微小振動の除振回路。
8. （８）垂直振動に対して位相補償による制振フィードバ
   ック補償を行う請求項（７）の空気ばね式除振台のレベ
   ル維持並びに微小振動の除振回路において、事前データ
   を基にしたフィードフォアード制御を行う制振フィード
   フォアード制御回路を付加し、前記制振フィードフォア
   ード制御値をフィードバック補償値に加算して垂直振動
   制御値とし、この垂直振動制御値と請求項（５）又は（
   ６）のレベル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制御弁とで構成された事を特徴とす
   る空気ばね式除振台のレベル維持並びに微小振動の除振
   回路。