絶対変位センサを用いた空圧式除振装置の高周波外乱除去に関する一研究

绝对位移传感器消除气动隔振器高频扰动的研究

• 批准号: 11J03468
• 负责人: 甲斐 孝志
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03468/
• 关键词: 絶対変位センサ; 空圧式除振装置; 広帯域化; 高感度化; 振動センサ; 振動制御; ダイレクトフィードバック; ダイレクトフィードフォワード; 除振装置; 加速度センサ

半導体露光装置の振動制御において,絶対変位信号を用いたダイレクトフィードバックおよびダイレクトフィードフォワードを活用するため,絶対変位センサの改善を行ってきた.研究成果は,以下の三つである.一つ目は,絶対変位センサの傾斜設置に起因するアライメント誤差の改善である.同センサに,比例ゲイン小かつ時定数大の制約をもつ傾斜補正用PI補償器を実装すると,変位信号にアライメント誤差が残留する.そこで,オペアンプの入力電流・電圧オフセット,およびコンデンサのリーク電流・誘電体吸収に着目して,PI補償器を構成する回路素子の選定を行った.結果,入力電流オフセットの小さいオペアンプの選定により,アライメント誤差の抑制精度を向上できた.これは,変位センサを制振構造物に装着するときの問題解決を図る内容であり,実応用に供するための技術開発ができたという意義がある.二つ目は,検定コイルの巻数変更による検出感度の改善である.ここでは,変位センサを空圧式除振装置に搭載して,加振試験による感度校正を実施した.検定コイルが通常巻きの場合,加速度・速度・変位信号の検出感度は,それぞれ4.8V/G・0.195V/kine・40.2mV/即である.一方,二倍巻きに改造するとそれぞれ5.3V/G・0.223V/kine・60.0mV/μmに向上した.絶対変位センサの検出感度が不足する場合は,応用先が限定的となる.感度校正を通じて,大型構造物の制振応用に適用できるレベルであることが示せた.三つ目は,絶対変位センサの高周波ダイナミクスに関する考察と低周波帯域の拡大である.ここでは,本研究で提案する一階微分型と,過去に提案されている二階微分型の絶対変位センサについて根軌跡解析を実施した.結果,制御ゲインの調整範囲が,内部検出器の検出感度に基づくことを示せた.

在半导体暴露设备的振动控制中，我们对绝对位移传感器进行了改进，以利用直接反馈，并使用绝对位移信号直接向前馈电。研究结果如下：首先是改善了由绝对位移传感器的倾斜安装引起的对齐误差。当PI补偿器以较小的比例增益和较大的时间恒定约束安装在同一传感器中时，位移信号中仍保留对齐误差。因此，我们选择了组成PI补偿器的电路元件，重点是操作放大器的输入电流和电压偏移，以及电容器的泄漏电流和介电吸收。结果，我们能够通过选择具有较小输入电流偏移的操作放大器来提高抑制对齐误差的准确性。在振动阻尼结构中安装位移传感器时，这是解决问题的解决方案，对于实际应用开发技术很重要。第二个是测试马车。在这里，通过更改LE的转弯数来提高检测灵敏度。在这里，将位移传感器安装在气动振动隔离装置上，并使用激发测试进行灵敏度校准。当测试线圈通常被缠绕时，加速度，速度和位移信号的检测灵敏度分别为4.8V/g，0.195V/kine，40.2mV/立即。另一方面，如果修改为双绕组，则将绝对位移传感器的检测灵敏度提高到5.3V/g，0.223V/kine，60.0mV/μm。绝对位移传感器的检测灵敏度分别提高到5.3V/g，0.223V/kine，60.0mV/μm。如果短缺，则应用程序有限。灵敏度校准表明，它可以应用于大型结构的振动阻尼应用。第三个是考虑绝对位移传感器的高频动力学和低频频段的扩展。在这里，对本研究提出的一阶差分类型以及过去提出的二阶差分型绝对位移传感器进行了根基因座分析。结果，结果表明，控制增益的调整范围是基于内部检测器的检测灵敏度。

项目成果

Evaluation of Seismic Absolute Displacement Sensors Based on Sensitivity Calibration and Control Tests of an Anti-Vibration Apparatus

基于抗振装置灵敏度标定和控制测试的地震绝对位移传感器评估

• 发表时间: 2013
• 作者: Takashi Kai;Yukinori Nakamura;and Shinji Wakui
• 通讯作者: and Shinji Wakui

空圧式除振装置における床振動フィードフォワードの調整手法に関する一研究

气动隔振器地面振动前馈调节方法研究

• 发表时间: 2011
• 作者: 論手孝至;甲斐孝志;中村幸紀;涌井伸二
• 通讯作者: 涌井伸二

絶対変位センサの加振試験と高周波ダイナミクスの抑制

绝对位移传感器振动测试及高频动态抑制

• 发表时间: 2012
• 作者: Takashi Kai;Yukinori Nakamura;and Shinji Wakui;植本隆明,甲斐孝志,中村幸紀,涌井伸二
• 通讯作者: 植本隆明,甲斐孝志,中村幸紀,涌井伸二

Vibration Control of an Air Type Anti-Vibration Apparatus with Two Degrees-of-Freedom Using Absolute Displacement Sensors (Feedback to Voice Coil Motors)

使用绝对位移传感器的二自由度空气式减振装置的振动控制（反馈至音圈电机）

• 发表时间: 2011
• 作者: Takashi Kai;Masaya Akiyama;Yukinori Nakamura;and Shinji Wakui;江本寛之，田代発造，三原毅;K. Hiramoto;Takashi Kai and Shinji Wakui
• 通讯作者: Takashi Kai and Shinji Wakui

Experimental Modal Analysis and Shaking Test of an Absolute Displacement Sensor for Suppression of High Frequency Dynamics

用于抑制高频动态的绝对位移传感器的实验模态分析和振动测试

• 发表时间: 2013
• 作者: Takaaki Uemoto;Takashi Kai;Yukinori Nakamura;and Shinji Wakui
• 通讯作者: and Shinji Wakui