JPH09166176A - 精密除振装置 - Google Patents
精密除振装置Info
- Publication number
- JPH09166176A JPH09166176A JP32453695A JP32453695A JPH09166176A JP H09166176 A JPH09166176 A JP H09166176A JP 32453695 A JP32453695 A JP 32453695A JP 32453695 A JP32453695 A JP 32453695A JP H09166176 A JPH09166176 A JP H09166176A
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- JP
- Japan
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- vibration
- actuator
- installation floor
- displacement
- sensor
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- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 変位制御精度があまり高くない油圧シリンダ
などの大パワーのサーボアクチュエータを用いてミクロ
ン・オーダー以下までテーブルの振動を抑制する。 【解決手段】 設置床３に対して弾性マウント２を介し
て支持されたテーブル１と、基端部が設置床３に固定さ
れたサーボアクチュエータ４と、弾性マウント２よりは
るかに小さなバネ定数であり、サーボアクチュエータ４
の先端部とテーブル１とを連結する結合バネ５と、設置
床３の振動に感応する振動センサ６ａと、テーブル１の
振動に感応する振動センサ６ｂと、サーボアクチュエー
タの可動部の変位を検出する変位センサ６ｃと、これら
３つのセンサの出力に応じてサーボアクチュエータ４を
駆動してテーブル１の振動を抑制するアクティブ制振制
御手段（コンピュータ７）とを備える。
などの大パワーのサーボアクチュエータを用いてミクロ
ン・オーダー以下までテーブルの振動を抑制する。 【解決手段】 設置床３に対して弾性マウント２を介し
て支持されたテーブル１と、基端部が設置床３に固定さ
れたサーボアクチュエータ４と、弾性マウント２よりは
るかに小さなバネ定数であり、サーボアクチュエータ４
の先端部とテーブル１とを連結する結合バネ５と、設置
床３の振動に感応する振動センサ６ａと、テーブル１の
振動に感応する振動センサ６ｂと、サーボアクチュエー
タの可動部の変位を検出する変位センサ６ｃと、これら
３つのセンサの出力に応じてサーボアクチュエータ４を
駆動してテーブル１の振動を抑制するアクティブ制振制
御手段（コンピュータ７）とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばＬＳＩの
縮小露光装置や電子顕微鏡あるいは走査型トンネル顕微
鏡といった精密機器を載せる目的で使われる精密除振装
置に関し、とくに振動の高調波成分も効果的に抑制する
技術改良に関する。
縮小露光装置や電子顕微鏡あるいは走査型トンネル顕微
鏡といった精密機器を載せる目的で使われる精密除振装
置に関し、とくに振動の高調波成分も効果的に抑制する
技術改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】よく知られているように、ＬＳＩ工場な
どではつぎのような精密除振装置が使われている。電子
顕微鏡などを載せるテーブルは設置床に対して適宜な弾
性マウントとサーボアクチュエータを介して支持されて
いる。振動を検知する振動センサの出力をコンピュータ
で処理し、その処理結果に応じて前記サーボアクチュエ
ータを駆動して前記テーブルの振動を抑制する。これは
周知のアクティブ制振技術である。アクティブ制振制御
系には、前記テーブルの振動に感応する振動センサの出
力に応じてアクチュエータを駆動するフィードバック制
御系と、前記設置床の振動に感応する振動センサの出力
に応じてアクチュエータを駆動するフィードフォワード
制御系とがある。いずれか一方の制御系だけしかない装
置も知られているが、一般にはフィードバックとフィー
ドフォワードの両方の制御系を含んでいる。
どではつぎのような精密除振装置が使われている。電子
顕微鏡などを載せるテーブルは設置床に対して適宜な弾
性マウントとサーボアクチュエータを介して支持されて
いる。振動を検知する振動センサの出力をコンピュータ
で処理し、その処理結果に応じて前記サーボアクチュエ
ータを駆動して前記テーブルの振動を抑制する。これは
周知のアクティブ制振技術である。アクティブ制振制御
系には、前記テーブルの振動に感応する振動センサの出
力に応じてアクチュエータを駆動するフィードバック制
御系と、前記設置床の振動に感応する振動センサの出力
に応じてアクチュエータを駆動するフィードフォワード
制御系とがある。いずれか一方の制御系だけしかない装
置も知られているが、一般にはフィードバックとフィー
ドフォワードの両方の制御系を含んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述のようなアクティ
ブ制振機構で、テーブルの振動をミクロン・レベル以下
まで抑制しようとした場合、低い振動数から無限に高い
振動数までミクロン・オーダー以下の精度で変位を制御
可能なアクチュエータが必要となる。比較的高い振動数
まで追従するアクチュエータ（ピエゾ・アクチュエータ
等）は、アクチュエータ自身の剛性が高く、アクチュエ
ータが追従出来ない床のより高い振動数成分の振動がア
クチュエータを介して、除振台に伝わることになる。更
に、このようなアクチュエータの場合、低い振動数では
アクチュエータのストローク不足によって振動が伝わる
ことにもなる。また、アクチュエータ自身の剛性が低い
空気圧アクチュエータ等では除振台の２次や３次の高い
振動数での追従性が悪く、効果的な制振が出来ないと言
う問題点があった。
ブ制振機構で、テーブルの振動をミクロン・レベル以下
まで抑制しようとした場合、低い振動数から無限に高い
振動数までミクロン・オーダー以下の精度で変位を制御
可能なアクチュエータが必要となる。比較的高い振動数
まで追従するアクチュエータ（ピエゾ・アクチュエータ
等）は、アクチュエータ自身の剛性が高く、アクチュエ
ータが追従出来ない床のより高い振動数成分の振動がア
クチュエータを介して、除振台に伝わることになる。更
に、このようなアクチュエータの場合、低い振動数では
アクチュエータのストローク不足によって振動が伝わる
ことにもなる。また、アクチュエータ自身の剛性が低い
空気圧アクチュエータ等では除振台の２次や３次の高い
振動数での追従性が悪く、効果的な制振が出来ないと言
う問題点があった。
【０００４】この発明は以上の問題点に鑑みなされたも
ので、精度は粗いがストローク的に充分大きく、低い振
動数から比較的高い振動数まで追従する極一般的なアク
チュエータを用いて、ミクロン・レベル以下まで制御可
能な精密除振装置を提供することにある。
ので、精度は粗いがストローク的に充分大きく、低い振
動数から比較的高い振動数まで追従する極一般的なアク
チュエータを用いて、ミクロン・レベル以下まで制御可
能な精密除振装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の精密除振装置
は、設置床に対して弾性マウントを介して支持されたテ
ーブルと、基端部が前記設置床に固定されたサーボアク
チュエータと、前記弾性マウントよりはるかに小さなバ
ネ定数であり、前記サーボアクチュエータの先端部と前
記テーブルとを連結する結合バネと、前記設置床の振動
に感応する振動センサと、前記テーブルの振動に感応す
る振動センサと、前記サーボアクチュエータの可動部の
変位を検出する変位センサと、これら３つのセンサの出
力に応じて前記サーボアクチュエータを駆動して前記テ
ーブルの振動を抑制するアクティブ制振制御手段とを備
えたものである。
は、設置床に対して弾性マウントを介して支持されたテ
ーブルと、基端部が前記設置床に固定されたサーボアク
チュエータと、前記弾性マウントよりはるかに小さなバ
ネ定数であり、前記サーボアクチュエータの先端部と前
記テーブルとを連結する結合バネと、前記設置床の振動
に感応する振動センサと、前記テーブルの振動に感応す
る振動センサと、前記サーボアクチュエータの可動部の
変位を検出する変位センサと、これら３つのセンサの出
力に応じて前記サーボアクチュエータを駆動して前記テ
ーブルの振動を抑制するアクティブ制振制御手段とを備
えたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】この発明の一実施例による精密除
振装置の概略構成を図１に示している。テーブル１は積
層ゴムや空気バネなどの弾性マウント２を介して設置床
３に支持されている。また、サーボ式油圧シリンダから
なるサーボアクチュエータ４の基端部（シリンダ部）が
設置床３に固定され、ピストンロッドの先端部が結合バ
ネ５を介してテーブル１に連結されている。図ではサー
ボアクチュエータ４は１つしか示しておらず、テーブル
１を水平一軸方向にしか励振しないように見えるが、こ
れは説明を簡単にするためである。もちろん通常は、水
平面で直交二軸方向にテーブル１を励振する二系統のア
クチュエータ機構を設けるし、さらにはテーブル１を垂
直方向に励振するアクチュエータ機構を付加することも
多い。ただし、以下では水平一軸方向のアクチュエータ
４しかないような説明をするが、二次元または三次元の
アクティブ制振制御を行うの場合は、以下に説明する制
御系の構成を二軸分あるいは三軸分設ければよい。
振装置の概略構成を図１に示している。テーブル１は積
層ゴムや空気バネなどの弾性マウント２を介して設置床
３に支持されている。また、サーボ式油圧シリンダから
なるサーボアクチュエータ４の基端部（シリンダ部）が
設置床３に固定され、ピストンロッドの先端部が結合バ
ネ５を介してテーブル１に連結されている。図ではサー
ボアクチュエータ４は１つしか示しておらず、テーブル
１を水平一軸方向にしか励振しないように見えるが、こ
れは説明を簡単にするためである。もちろん通常は、水
平面で直交二軸方向にテーブル１を励振する二系統のア
クチュエータ機構を設けるし、さらにはテーブル１を垂
直方向に励振するアクチュエータ機構を付加することも
多い。ただし、以下では水平一軸方向のアクチュエータ
４しかないような説明をするが、二次元または三次元の
アクティブ制振制御を行うの場合は、以下に説明する制
御系の構成を二軸分あるいは三軸分設ければよい。
【０００７】テーブル１の直下の設置床３の振動に感応
する振動センサ６ａと、テーブル１の振動に感応する振
動センサ６ｂとが付設されている。また、サーボアクチ
ュエータ４の可動部（ピストンまたはピストンロッド）
の変位を検出する変位センサ６ｃが付設されている。ア
クティブ制振制御の中枢であるコンピュータ７が振動セ
ンサ６ａ・６ｂおよび変位センサ６ｃの出力を読み込
み、設定されたアルゴリズムに従ってフィードフォワー
ド制御およびフィードバック制御の演算処理を行い、前
記サーボアクチュエータ４を駆動してテーブル１の振動
を抑制する。
する振動センサ６ａと、テーブル１の振動に感応する振
動センサ６ｂとが付設されている。また、サーボアクチ
ュエータ４の可動部（ピストンまたはピストンロッド）
の変位を検出する変位センサ６ｃが付設されている。ア
クティブ制振制御の中枢であるコンピュータ７が振動セ
ンサ６ａ・６ｂおよび変位センサ６ｃの出力を読み込
み、設定されたアルゴリズムに従ってフィードフォワー
ド制御およびフィードバック制御の演算処理を行い、前
記サーボアクチュエータ４を駆動してテーブル１の振動
を抑制する。
【０００８】サーボアクチュエータ４の駆動力はテーブ
ル１に直接伝わるのではなく、結合バネ５を介して伝わ
る。結合バネ５のきわめて柔らかいバネであり（弾性率
がきわめて大きく、剛性率がきわめて小さい）、テーブ
ル１を支持する弾性マウント２のずれ剛性率の約１万分
の１程度の剛性率である。これにより、サーボアクチュ
エータ４をセンチメートル・オーダーの大きな振幅で往
復変位させても、テーブル１はミクロン・オーダー以下
の振幅でしか変位しない。
ル１に直接伝わるのではなく、結合バネ５を介して伝わ
る。結合バネ５のきわめて柔らかいバネであり（弾性率
がきわめて大きく、剛性率がきわめて小さい）、テーブ
ル１を支持する弾性マウント２のずれ剛性率の約１万分
の１程度の剛性率である。これにより、サーボアクチュ
エータ４をセンチメートル・オーダーの大きな振幅で往
復変位させても、テーブル１はミクロン・オーダー以下
の振幅でしか変位しない。
【０００９】更に、アクチュエータが追従できない非常
に高い振動数の除振は、アクチュエータに取り付けられ
た結合バネによって、パッシブ的に除振される。
に高い振動数の除振は、アクチュエータに取り付けられ
た結合バネによって、パッシブ的に除振される。
【００１０】つぎに前記実施例におけるテーブル１の振
動特性（除振性能）を数式モデルを使って説明する。
動特性（除振性能）を数式モデルを使って説明する。
【００１１】テーブル１に設置床３の振動とアクチュエ
ータ４による制振力が作用したときの振動方程式は数式
１となる。
ータ４による制振力が作用したときの振動方程式は数式
１となる。
【００１２】
【数１】 これを絶対座標から見た応答（ｚ＋ｙ）でまとめると数
式２となる。
式２となる。
【００１３】
【数２】 ここで簡単のためｃ＝０とすると、絶対応答の数式２の
右辺外力項をアクチュエータ４の変位ｚで打ち消すため
には数式３を満たす必要がある。
右辺外力項をアクチュエータ４の変位ｚで打ち消すため
には数式３を満たす必要がある。
【００１４】
【数３】 結合バネ５の剛性率Ｋｓが弾性マウント２の剛性率Ｋの
１万分の１だとすると、設置床３の振動ｙの１万倍の動
きにアクチュエータ４のストロークを拡大して用いるこ
とが可能となる。この説明は床振動に対するフィードフ
ォワード制御（入力相殺）に関したものだが、テーブル
１の動きを感知して制御するフィードバック制御の場合
も振幅（ｘ＋ｙ）を拡大して制御することが可能とな
る。ここでＣ’を制御減衰とし、
１万分の１だとすると、設置床３の振動ｙの１万倍の動
きにアクチュエータ４のストロークを拡大して用いるこ
とが可能となる。この説明は床振動に対するフィードフ
ォワード制御（入力相殺）に関したものだが、テーブル
１の動きを感知して制御するフィードバック制御の場合
も振幅（ｘ＋ｙ）を拡大して制御することが可能とな
る。ここでＣ’を制御減衰とし、
【数４】 数式４の特性をアクチュエータ４のストローク制御で実
現するためには、フィードバック項のみのストロークは
数式５となる。
現するためには、フィードバック項のみのストロークは
数式５となる。
【００１５】
【数５】 最終的に数式４を満たすアクチュエータ４のストローク
は数式３を加えて数式６となる。
は数式３を加えて数式６となる。
【００１６】
【数６】 これらの数式も（ｋ＋ｋｓ）に対してｋｓが小さいほ
ど、アクチュエータ４のストロークＺが大きくなること
を示している。つまり、アクチュエータ４の大振幅作動
によりテーブル１の振動をミクロン・オーダー以下に制
御できる。
ど、アクチュエータ４のストロークＺが大きくなること
を示している。つまり、アクチュエータ４の大振幅作動
によりテーブル１の振動をミクロン・オーダー以下に制
御できる。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば、変位制御精度があま
り高くない油圧シリンダなどの大パワーのサーボアクチ
ュエータを用いてミクロン・オーダー以下までテーブル
の振動を抑制でき、質量の大きな電子顕微鏡などを載せ
る精密除振装置としてきわめて優れた除振性能を発揮す
る。
り高くない油圧シリンダなどの大パワーのサーボアクチ
ュエータを用いてミクロン・オーダー以下までテーブル
の振動を抑制でき、質量の大きな電子顕微鏡などを載せ
る精密除振装置としてきわめて優れた除振性能を発揮す
る。
【図１】この発明の一実施例による精密除振装置の概略
構成図である。
構成図である。
１ テーブル ２ 弾性マウント ３ 設置床 ４ サーボアクチュエータ ５ 結合バネ ６ａ・６ｂ 振動センサ ６ｃ 変位センサ ７ コンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】 設置床に対して弾性マウントを介して支
持されたテーブルと、基端部が前記設置床に固定された
サーボアクチュエータと、前記弾性マウントよりはるか
に大きな弾性率であり、前記サーボアクチュエータの先
端部と前記テーブルとを連結する結合バネと、前記設置
床の振動に感応する振動センサと、前記テーブルの振動
に感応する振動センサと、前記サーボアクチュエータの
可動部の変位を検出する変位センサと、これら３つのセ
ンサの出力に応じて前記サーボアクチュエータを駆動し
て前記テーブルの振動を抑制するアクティブ制振制御手
段とを備えたことを特徴とする精密除振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32453695A JP3724863B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 精密除振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32453695A JP3724863B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 精密除振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166176A true JPH09166176A (ja) | 1997-06-24 |
| JP3724863B2 JP3724863B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=18166904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32453695A Expired - Lifetime JP3724863B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 精密除振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3724863B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999026120A1 (fr) * | 1997-11-18 | 1999-05-27 | Nikon Corporation | Eliminateur de vibrations, dispositif d'alignement et procede d'exposition par projection |
| WO2006030798A1 (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-23 | Fujikura Rubber Ltd. | 除振台装置 |
| JP2010078096A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Ohbayashi Corp | 制振装置 |
| JP2010106880A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Ohbayashi Corp | 制振装置 |
| CN108180353A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-06-19 | 南京铁道职业技术学院 | 一种计算机防震器 |
| KR20190027162A (ko) * | 2017-09-06 | 2019-03-14 | 두산중공업 주식회사 | 노즐 튜브 지지용 플레이트 및 이의 조립방법 |
| CN117223060A (zh) * | 2021-05-27 | 2023-12-12 | 日本东晟株式会社 | 旋转台 |
-
1995
- 1995-12-13 JP JP32453695A patent/JP3724863B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999026120A1 (fr) * | 1997-11-18 | 1999-05-27 | Nikon Corporation | Eliminateur de vibrations, dispositif d'alignement et procede d'exposition par projection |
| US6522388B1 (en) | 1997-11-18 | 2003-02-18 | Nikon Corporation | Vibration eliminator, exposure apparatus and projection exposure method |
| WO2006030798A1 (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-23 | Fujikura Rubber Ltd. | 除振台装置 |
| KR100847118B1 (ko) * | 2004-09-14 | 2008-07-18 | 후지쿠라 고무 코교 가부시끼가이샤 | 제진대 장치 |
| JP2010078096A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Ohbayashi Corp | 制振装置 |
| JP2010106880A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Ohbayashi Corp | 制振装置 |
| KR20190027162A (ko) * | 2017-09-06 | 2019-03-14 | 두산중공업 주식회사 | 노즐 튜브 지지용 플레이트 및 이의 조립방법 |
| US10865988B2 (en) | 2017-09-06 | 2020-12-15 | DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD | Plate for supporting nozzle tubes and method of assembling the same |
| CN108180353A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-06-19 | 南京铁道职业技术学院 | 一种计算机防震器 |
| CN117223060A (zh) * | 2021-05-27 | 2023-12-12 | 日本东晟株式会社 | 旋转台 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3724863B2 (ja) | 2005-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| A521 | Written amendment |
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