JPH0712175A - 精密防振装置 - Google Patents
精密防振装置Info
- Publication number
- JPH0712175A JPH0712175A JP17595693A JP17595693A JPH0712175A JP H0712175 A JPH0712175 A JP H0712175A JP 17595693 A JP17595693 A JP 17595693A JP 17595693 A JP17595693 A JP 17595693A JP H0712175 A JPH0712175 A JP H0712175A
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- Japan
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- vibration
- pass filter
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 サーボ加速度計を不要にして、装置のコスト
ダウンと信頼性の向上を図る。 【構成】 与えられる制御信号に基き防振対象物の振動
を制御するアクチュエータユニットと、防振対象物の位
置を検出する位置センサと、この位置センサの出力に基
づいて前記制御信号を出力する手段と、防振対象物の制
振対象周波数の１０倍以上である遮断周波数を有するハ
イパスフィルタおよびその遮断周波数以上の遮断周波数
を有するローパスフィルタを介して前記位置センサの出
力を前記駆動信号にフィードバックする手段とを備え
る。
ダウンと信頼性の向上を図る。 【構成】 与えられる制御信号に基き防振対象物の振動
を制御するアクチュエータユニットと、防振対象物の位
置を検出する位置センサと、この位置センサの出力に基
づいて前記制御信号を出力する手段と、防振対象物の制
振対象周波数の１０倍以上である遮断周波数を有するハ
イパスフィルタおよびその遮断周波数以上の遮断周波数
を有するローパスフィルタを介して前記位置センサの出
力を前記駆動信号にフィードバックする手段とを備え
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置、光学
測定機器、精密工作機械等に使用する精密防振装置に関
するものである。
測定機器、精密工作機械等に使用する精密防振装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、精密防振装置の制御方法並びにそ
の回路は通常、特開平３−１２１３２８号公報や特開平
４−２５４０２５号公報記載のように構成されている。
図４はその構成を示すブロック図である。同図におい
て、５はある粘性Ｃとバネ性Ｋを有する定盤、６は定盤
５の位置を検出しその位置信号ｘを出力する位置セン
サ、１０は定盤５の加速度を検出しその加速度信号αを
出力する加速度センサ、１１は定盤５の振動を抑える空
気アクチュエータ、７は空気アクチュエータ１１の空気
圧を制御するサーボバルブ、９は前記位置および加速度
信号を取り込み、制御演算を行ってサーボバルブ７に制
御値を出力する制御コントローラである。
の回路は通常、特開平３−１２１３２８号公報や特開平
４−２５４０２５号公報記載のように構成されている。
図４はその構成を示すブロック図である。同図におい
て、５はある粘性Ｃとバネ性Ｋを有する定盤、６は定盤
５の位置を検出しその位置信号ｘを出力する位置セン
サ、１０は定盤５の加速度を検出しその加速度信号αを
出力する加速度センサ、１１は定盤５の振動を抑える空
気アクチュエータ、７は空気アクチュエータ１１の空気
圧を制御するサーボバルブ、９は前記位置および加速度
信号を取り込み、制御演算を行ってサーボバルブ７に制
御値を出力する制御コントローラである。
【０００３】図３は、図４の装置の制御ブロック図であ
る。図中、１は制御対象である。サーボバルブ７を含む
空気アクチュエータ１１の入力電圧と出力の特性は図５
のようになり、数１式で表わすことができる。
る。図中、１は制御対象である。サーボバルブ７を含む
空気アクチュエータ１１の入力電圧と出力の特性は図５
のようになり、数１式で表わすことができる。
【０００４】
【数１】 制御対象１の伝達関数は、定盤５の重量をＭとすると、
数２式で表すことができる。
数２式で表すことができる。
【０００５】
【数２】 ここで、入力はサーボバルブへの指令電圧［Ｖ］であ
り、出力は定盤の変位である。半導体露光装置等の定盤
の振動周波数は通常２〜５Ｈｚ程度である。この制御対
象１に対して、加速度センサ１０の出力を、補償要素１
２（Ｇc1（ｓ））を通し、サーボバルブ７への指令とす
る。更に位置センサ６の出力を、基準位置ｘr との差を
とり、補償要素２（Ｇc （ｓ））を通しサーボバルブ７
への指令とする。補償要素１２は比例、積分または微分
要素のうちの１つの乃至は２つまたは全ての組合せと
し、補償要素２は比例または比例と積分要素によって、
制御対象１の振動振幅を抑制している。例えば、空気ア
クチュエータ１１の時定数ＴMが十分大きい場合、制御
対象１の伝達関数は数３式で表される。
り、出力は定盤の変位である。半導体露光装置等の定盤
の振動周波数は通常２〜５Ｈｚ程度である。この制御対
象１に対して、加速度センサ１０の出力を、補償要素１
２（Ｇc1（ｓ））を通し、サーボバルブ７への指令とす
る。更に位置センサ６の出力を、基準位置ｘr との差を
とり、補償要素２（Ｇc （ｓ））を通しサーボバルブ７
への指令とする。補償要素１２は比例、積分または微分
要素のうちの１つの乃至は２つまたは全ての組合せと
し、補償要素２は比例または比例と積分要素によって、
制御対象１の振動振幅を抑制している。例えば、空気ア
クチュエータ１１の時定数ＴMが十分大きい場合、制御
対象１の伝達関数は数３式で表される。
【０００６】
【数３】 補償要素１２および２をそれぞれを比例とし、Ｇc
（ｓ）＝ａ、Ｇc1（ｓ）＝ｂとしたときの指令位置ｘr
と定盤位置ｘの伝達関数は数４式で表すことができる。
（ｓ）＝ａ、Ｇc1（ｓ）＝ｂとしたときの指令位置ｘr
と定盤位置ｘの伝達関数は数４式で表すことができる。
【０００７】
【数４】 Ｍ＝３０００ｋｇ、Ｃ＝２２６２ｋｇ・ｓ／Ｎ、Ｋ＝４
７３７００ｋｇ／Ｎ、ＫA ／ＴM ＝３００Ｎ／Ｖの場
合、ｂ＝０としａ＝１，２，４とした時の周波数応答を
図６（ａ）に、ａ＝４としｂ＝０，１，６とした時の周
波数応答を図６（ｂ）に示す。これより、Ｇc （ｓ）の
比例ゲインａを増加させると、図６（ａ）のように制御
帯域を拡大させるが、定盤の固有振動共振ピークを増幅
させ、比例ゲインａを上げすぎると発振してしまう。し
かし、Ｇc1（ｓ）の比例ゲインｂを上げることにより図
６（ｂ）のように定盤の共振を抑えることができる。こ
のように、位置センサのフィードバックは制御帯域を拡
大し、加速度センサのフィードバックは定盤が有する固
有振動周波数の振幅を抑える効果がある。
７３７００ｋｇ／Ｎ、ＫA ／ＴM ＝３００Ｎ／Ｖの場
合、ｂ＝０としａ＝１，２，４とした時の周波数応答を
図６（ａ）に、ａ＝４としｂ＝０，１，６とした時の周
波数応答を図６（ｂ）に示す。これより、Ｇc （ｓ）の
比例ゲインａを増加させると、図６（ａ）のように制御
帯域を拡大させるが、定盤の固有振動共振ピークを増幅
させ、比例ゲインａを上げすぎると発振してしまう。し
かし、Ｇc1（ｓ）の比例ゲインｂを上げることにより図
６（ｂ）のように定盤の共振を抑えることができる。こ
のように、位置センサのフィードバックは制御帯域を拡
大し、加速度センサのフィードバックは定盤が有する固
有振動周波数の振幅を抑える効果がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、高感度のサーボ加速度計が必要となり、装置全
体のコストが上昇する。また、サーボ加速度計自体、大
きな振動に非常に弱いため取扱いに細心の注意が必要で
ある等の欠点を有する。
例では、高感度のサーボ加速度計が必要となり、装置全
体のコストが上昇する。また、サーボ加速度計自体、大
きな振動に非常に弱いため取扱いに細心の注意が必要で
ある等の欠点を有する。
【０００９】本発明の目的は、この従来技術の問題点に
鑑み、精密防振装置において、サーボ加速度計を不要に
して、装置のコストダウンと信頼性の向上を図ることに
ある。
鑑み、精密防振装置において、サーボ加速度計を不要に
して、装置のコストダウンと信頼性の向上を図ることに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の精密制振装置は、与えられる制御信号に基き防
振対象物の振動を制御するアクチュエータユニットと、
防振対象物の位置を検出する位置センサと、この位置セ
ンサの出力に基づいて前記制御信号を出力する手段と、
防振対象物の制振対象周波数の１０倍以上である遮断周
波数を有するハイパスフィルタおよびその遮断周波数以
上の遮断周波数を有するローパスフィルタを介して前記
位置センサの出力を前記駆動信号にフィードバックする
手段とを具備することを特徴とする。
本発明の精密制振装置は、与えられる制御信号に基き防
振対象物の振動を制御するアクチュエータユニットと、
防振対象物の位置を検出する位置センサと、この位置セ
ンサの出力に基づいて前記制御信号を出力する手段と、
防振対象物の制振対象周波数の１０倍以上である遮断周
波数を有するハイパスフィルタおよびその遮断周波数以
上の遮断周波数を有するローパスフィルタを介して前記
位置センサの出力を前記駆動信号にフィードバックする
手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】ここで、位置センサが検出する防振対象物
の位置は、通常、防振対象物の水平方向および垂直方向
の位置である。アクチュエータユニットは、例えば、空
気バネアクチュエータおよびその空気圧力を制御するサ
ーボバルブを備えたものであり、ハイパスフィルタは２
次のハイパスフィルタである。
の位置は、通常、防振対象物の水平方向および垂直方向
の位置である。アクチュエータユニットは、例えば、空
気バネアクチュエータおよびその空気圧力を制御するサ
ーボバルブを備えたものであり、ハイパスフィルタは２
次のハイパスフィルタである。
【００１２】
【作用】この構成において、防振対象物が振動して基準
位置から変位すると、それに応じた駆動信号がアクチュ
エータユニットに与えられ、防振対象物の振動が抑制さ
れるが、その際、位置センサの出力がローパスフィルタ
およびハイパスフィルタを介して駆動信号にフィードバ
ックされるため、制振対象周波数の共振ピークが抑えら
れ、サーボ加速度計を用いたフィードバックの場合と同
様の効果が得られる。したがって、高価で振動に弱く破
損しやすいサーボ加速度計を用いる必要がなくなり、装
置の低価格化および信頼性の向上が図られる。
位置から変位すると、それに応じた駆動信号がアクチュ
エータユニットに与えられ、防振対象物の振動が抑制さ
れるが、その際、位置センサの出力がローパスフィルタ
およびハイパスフィルタを介して駆動信号にフィードバ
ックされるため、制振対象周波数の共振ピークが抑えら
れ、サーボ加速度計を用いたフィードバックの場合と同
様の効果が得られる。したがって、高価で振動に弱く破
損しやすいサーボ加速度計を用いる必要がなくなり、装
置の低価格化および信頼性の向上が図られる。
【００１３】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１および図２は本発明の一実施例に係る精密防振
装置の制御ブロック図および構成図である。図３および
図４の従来例との相異は、加速度センサ１０がないこと
により、制御コントローラが異なる点にある。本実施例
の制御コントローラ８は、位置検出センサ６で検出され
た定盤５の位置信号を２次のハイパスフィルタ３を通
し、更に補償要素４（Ｇc2（ｓ））を通してサーボバル
ブ７への指令とされる。補償要素４は比例要素、積分要
素および微分要素のうちの１つ乃至は２つまたは全ての
組合せとローパスフィルタとにより構成される。ハイパ
スフィルタ３は、定盤５の制振対象周波数の１０倍以上
の遮断周波数を有する。例えば図６（ａ）の場合の制振
対象周波数（定盤固有振動数）は２Ｈｚであるため、ハ
イパスフィルタ３の遮断周波数は２０Ｈｚ以上となる。
そしてローパスフィルタの遮断周波数はハイパスフィル
タ３の遮断周波数以上であるため、２０Ｈｚ以上であ
る。
る。図１および図２は本発明の一実施例に係る精密防振
装置の制御ブロック図および構成図である。図３および
図４の従来例との相異は、加速度センサ１０がないこと
により、制御コントローラが異なる点にある。本実施例
の制御コントローラ８は、位置検出センサ６で検出され
た定盤５の位置信号を２次のハイパスフィルタ３を通
し、更に補償要素４（Ｇc2（ｓ））を通してサーボバル
ブ７への指令とされる。補償要素４は比例要素、積分要
素および微分要素のうちの１つ乃至は２つまたは全ての
組合せとローパスフィルタとにより構成される。ハイパ
スフィルタ３は、定盤５の制振対象周波数の１０倍以上
の遮断周波数を有する。例えば図６（ａ）の場合の制振
対象周波数（定盤固有振動数）は２Ｈｚであるため、ハ
イパスフィルタ３の遮断周波数は２０Ｈｚ以上となる。
そしてローパスフィルタの遮断周波数はハイパスフィル
タ３の遮断周波数以上であるため、２０Ｈｚ以上であ
る。
【００１４】例えば、ハイパスフィルタの伝達関数は数
５式で表わすことができる。
５式で表わすことができる。
【００１５】
【数５】 ここでωhはハイパスフィルタの遮断周波数で、ζhは粘
性減衰係数比である。そして補償要素２および４をそれ
ぞれ比例とし、Ｇc（ｓ）＝ａ，Ｇc2（ｓ）＝ｂとした
時の指令位置ｘrと定盤位置ｘの伝達関数は数６式で表
わすことができる。
性減衰係数比である。そして補償要素２および４をそれ
ぞれ比例とし、Ｇc（ｓ）＝ａ，Ｇc2（ｓ）＝ｂとした
時の指令位置ｘrと定盤位置ｘの伝達関数は数６式で表
わすことができる。
【００１６】
【数６】 数４式と比較するとｓ2 の係数が異なっている。この係
数の違いは数７式があるかないかの違いである。
数の違いは数７式があるかないかの違いである。
【００１７】
【数７】 これは２次のローパスフィルタであり、低周波数ではこ
の値は１となる。今対象としている定盤の固有振動数は
２Ｈｚであるため、このフィルタの遮断周波数より低い
ためこの値はほぼ１となり、数４式と同じになる。
の値は１となる。今対象としている定盤の固有振動数は
２Ｈｚであるため、このフィルタの遮断周波数より低い
ためこの値はほぼ１となり、数４式と同じになる。
【００１８】また、補償要素４に対し、定盤５の制振対
象周波数の位相を改善するために、位相進みまたは位相
進み遅れ回路を追加しても良い。
象周波数の位相を改善するために、位相進みまたは位相
進み遅れ回路を追加しても良い。
【００１９】このように、位置センサ６の出力を２次の
ハイパスフィルタ３を通して、制御系にフィードバック
することにより、従来例の効果と同じ効果が得られる。
つまり図６（ｂ）のように制振対象周波数の共振ピーク
が小さくなるため、振動を抑えることができる。よっ
て、高価で壊われやすいサーボ加速度計を使う必要がな
くなるため装置が低価格になる。
ハイパスフィルタ３を通して、制御系にフィードバック
することにより、従来例の効果と同じ効果が得られる。
つまり図６（ｂ）のように制振対象周波数の共振ピーク
が小さくなるため、振動を抑えることができる。よっ
て、高価で壊われやすいサーボ加速度計を使う必要がな
くなるため装置が低価格になる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、位
置センサの出力を、防振対象物の制振対象周波数の１０
倍以上である遮断周波数を有するハイパスフィルタおよ
びその遮断周波数以上の遮断周波数を有するローパスフ
ィルタを介して駆動信号にフィードバックするようにし
たため、サーボ加速度計を用いたフィードバックの場合
と同様の効果を得ることができる。したがって、サーボ
加速度計を不要にして装置のコストを下げ、かつ装置の
信頼性を向上させることができる。
置センサの出力を、防振対象物の制振対象周波数の１０
倍以上である遮断周波数を有するハイパスフィルタおよ
びその遮断周波数以上の遮断周波数を有するローパスフ
ィルタを介して駆動信号にフィードバックするようにし
たため、サーボ加速度計を用いたフィードバックの場合
と同様の効果を得ることができる。したがって、サーボ
加速度計を不要にして装置のコストを下げ、かつ装置の
信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る精密防振装置の制御
系ブロック図である。
系ブロック図である。
【図２】 図１の装置の構成図である。
【図３】 従来例に係る精密防振装置の制御系ブロック
図である。
図である。
【図４】 図３の装置の構成図である。
【図５】 図１の装置における空気アクチュエータの特
性図である。
性図である。
【図６】 制御系の補償要素の値を変えた時の周波数応
答特性図である。
答特性図である。
１：制御対象、２，４，１２：補償要素、３：２次のハ
イパスフィルタ、５：定盤、６：位置センサ、７：サー
ボバルブ、８，９：制御コントローラ、１０：加速度セ
ンサ、１１：空気アクチュエータ。
イパスフィルタ、５：定盤、６：位置センサ、７：サー
ボバルブ、８，９：制御コントローラ、１０：加速度セ
ンサ、１１：空気アクチュエータ。
Claims (3)
- 【請求項１】 与えられる制御信号に基き防振対象物の
振動を制御するアクチュエータユニットと、防振対象物
の位置を検出する位置センサと、この位置センサの出力
に基づいて前記制御信号を出力する手段と、防振対象物
の制振対象周波数の１０倍以上である遮断周波数を有す
るハイパスフィルタおよびその遮断周波数以上の遮断周
波数を有するローパスフィルタを介して前記位置センサ
の出力を前記駆動信号にフィードバックする手段とを具
備することを特徴とする精密防振装置。 - 【請求項２】 前記位置センサが検出する防振対象物の
位置は、防振対象物の水平方向および垂直方向の位置で
あることを特徴とする請求項１記載の精密防振装置。 - 【請求項３】 前記アクチュエータユニットは空気バネ
アクチュエータおよびその空気圧力を制御するサーボバ
ルブを備えたものであり、前記ハイパスフィルタは２次
のハイパスフィルタであることを特徴とする請求項１記
載の精密防振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17595693A JPH0712175A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 精密防振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17595693A JPH0712175A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 精密防振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712175A true JPH0712175A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=16005199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17595693A Pending JPH0712175A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 精密防振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712175A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2045156A1 (fr) * | 2007-10-04 | 2009-04-08 | Renault S.A.S. | Procédé de gestion d'un système de freinage de véhicule automobile et véhicule équipé d'un système de freinage fonctionnant selon ce procédé |
| JP2010078096A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Ohbayashi Corp | 制振装置 |
| CN104033531A (zh) * | 2013-03-07 | 2014-09-10 | 循环工程株式会社 | 线性运动平台的控制设备 |
| CN112304336A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-02 | 中国计量科学研究院 | 一种高频角振动转台控制方法 |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP17595693A patent/JPH0712175A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2045156A1 (fr) * | 2007-10-04 | 2009-04-08 | Renault S.A.S. | Procédé de gestion d'un système de freinage de véhicule automobile et véhicule équipé d'un système de freinage fonctionnant selon ce procédé |
| FR2922062A1 (fr) * | 2007-10-04 | 2009-04-10 | Renault Sas | Procede de gestion d'un systeme de freinage de vehicule automobile, et vehicule equipe d'un systeme de freinage fonctionnant selon ce procede |
| JP2010078096A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Ohbayashi Corp | 制振装置 |
| CN104033531A (zh) * | 2013-03-07 | 2014-09-10 | 循环工程株式会社 | 线性运动平台的控制设备 |
| CN112304336A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-02 | 中国计量科学研究院 | 一种高频角振动转台控制方法 |
| CN112304336B (zh) * | 2020-10-22 | 2023-04-07 | 中国计量科学研究院 | 一种高频角振动转台控制方法 |
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