JPH03219141A

JPH03219141A - 能動制振台

Info

Publication number: JPH03219141A
Application number: JP13796890A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yasuda; 正志安田
Original assignee: Tokkyokiki Corp
Current assignee: Tokkyokiki Corp
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: JP2913064B2

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・ント、電子顕微
鏡、半導体製造機器、レーザー測長機、超精密測定装置
などの各種精密機器の精密防振を行う能動除振装置に関
する。

（従来の技術とその回路問題点）床面には強い振動、弱い振動、高周波から低周波の各種
周波数の振動、水平振動、垂直振動など種々雑多な振動
が伝わっており、床面に接地された機器にも床面から前
記雑多な振動が伝わるものである。又、機器そのものも
駆動させたりワークの移動がある場合には振動や傾きそ
の他を発生させるものであり、機器の精度が普通の工作
機程度のものであれば、これらの振動が機器の精度に与
える影響は掻く軽微なものであるが、ジグポーラのよう
な超高性能工作機械や超々ＬＳＩ製造装置、レーザー測
長機などではこれら振動が機器精度に致命的な影響を与
える。

そこで、これら超精密機器の防振が精度確保に重要な要
素となるが、床面から超精密機器に伝わる振動は前述の
ように種々雑多なものであり、周波数によっては共振が
存在し、単なるスプリングのようなものでは対応し切れ
なかった。そのため、従来の防振思想に代わり床面から
入力する振動を電気信号に変え、この振動をキャンセル
するように防振装置を制御すると言う能動防振思想が導
入されたが、装置が複雑であったため垂直振動の除振、
レベル維持、水平振動の除振などをは別々に行なわれて
おり、装置が大掛かりとなるだけでなく、自由な設置が
出来ないという問題点があった。

その他、能動防振装置と除振台本体との接続が剛体のア
ームにて行なわれているような場合や、ボルトで一体化
されているような場合には目的の振動はキャンセル出来
ても別方向の振動が前記接続部材から除振台本体に伝わ
り、防振が完全に出来ないというような問題もあった。

（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、振動の強弱、振
動の方向など床面から伝わる総ての振動を１つの装置で
遮断する事の出来る能動防振装置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、かかる従来技術の問題点を解決するために請
求項（１）の能動除振台は； ■固定基台（２５）と、 ■固定基台（２５）の上方に配設された除振台本体（２
）と、 ■固定基台（２５）と除振台本体（２）との間に配設さ
れ、水平方向に対して自由に撓み且つ除振台本体（２）
を担持するための垂直支持体（Ｂ２．）と、■垂直支持
体（Ｂ２）を介して固定基台（２５）と除振台本体く２
）との間に配設された垂直方向能動制振体（＾２）と、 ■固定基台（２５）と除振台本体（２）との間に配設さ
れた水平方向能動制振体（＾１）とで構成されており、
請求項（２）では請求項（１）の能動除振台に、■軸芯
方向以外に対しては自由に撓む事が出来る水平方向支持
体（Ｂ１）を介して水平方向能動制振体（＾１）を固定
基台（２５）と除振台本体〈２）との間に接続したもの
であり、請求項（３）は、能動制振体に付いての限定をしたもの
で、 ■垂直方向能動制振体（＾２）並びに水平方向能動制振
体（＾１）を、空気ばね（３）又はピエゾ素子（３ｐ）
又はリニヤモータ（３Ｑ）にて構成した事をを特徴とす
るものである。

更に、請求項（４）では、支持体に付いて限定を付した
もので、 ■水平並びに垂直水平支持体（Ｂｌ、２）を、ゴム板く
３１）と金属板〈３２）との積層体（７）とした事を特
徴とするものであり、請求項（５）では、請求項（２）の水平支持体くＢ１）
に対して限定を付したもので、 ■水平支持体（Ｂ１）を、線材（８）とした事をを特徴
とするものである。

（作　用） ■精密機器が作動したりワークが移動した場合には精密
機器を載置している除振台本体（２）は重心移動に従っ
て傾くものであり、又、ワークを載置したり取り除いた
場合には除振台本体（２）が基準レベルから沈み込んだ
り浮き上がったりするものである。一方、床面からは水
平、垂直、高周波、低周波、強弱の異なる雑多な振動が
除振台本体（２）に伝わって来る。

■除振台本体（２）の傾きや浮沈は、レベルセンサ（９
）によって直ちに検出され、垂直方向能動制振体（＾２
）に指令が送られて伸張し、基準レベル（Ｈ，）迄直ち
に持ち上げられてレベル復帰する。

■又、垂直方向の振動も垂直方向加速度センサ（１０）
によって検出され、垂直方向能動制振体（＾２）が微小
且つ迅速に伸縮する制御がなされて垂直方向の振動をキ
ャンセルる。

■同様に水平方向の位置ずれに対しては位置センサ（１
）がこれを直ちに検出し、制御側乃至制御用水平方向能
動制振体（＾１）が伸縮して除振台本体（２）が基準位
置（Ｓｏ）に押し戻される。

■又、水平方向の振動も水平方向加速度センサ（１１）
によって検出され、水平方向能動制振体（＾１）が微小
且つ迅速に伸縮する制御がなされて水平方向の振動をキ
ャンセルする。

■上記の垂直方向能動制振体（＾２）は、水平方向に対
してほぼ自由に撓む事が出来る垂直方向支持体（Ｂ１）
で支持されており、水平方向能動制振体（＾１）とほと
んど干渉し合わないようになっている。

■又、水平方向能動制振体（Δ１）と除振台本体（２）
とは例えば線材（８）ｒ又は、金属板（３２）とゴム板
（３１）の積層体（７）」である水平支持体（Ｂ１）で
接続されているため、水平方向支持体（Ｂ１）の軸芯に
対して平行でない方向の振動は水平方向支持体（Ｂ１）
が撓んで吸収してしまうため除振台本体（２）には伝わ
らないものである。従って、水平方向能動制振体（＾１
）にて水平方向の振動はほぼ完全にキャンセルされる事
になる。（以下余白）（実施例）以下、本発明を図示実施例と共に説明する。

除振台はホログラフィ−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個の能動除振装置（＾）
並びに能動除振装置（＾）を能動制御するための能動除
振制御回路とで構成されている。この能動除振装置（＾
）は、垂直能動制振機構と水平能動制振機構とを一体と
して組み込まれたブロック状のもので、第１図に示すよ
うに４組の能動制振装置（八）を使用する場合は、隣接
せる能動制振装置（＾）の水平方向の制御方向が互いに
直角方向になるように配置されているものであり、図示
していないが、３組の能動制振装置（八）を使用する場
合は、重心点に対して水平制御の方向が直角であり且つ
互いに１２０°の角度となるように配設されるか、重心
点方向出あり且つ互いに１２０°の角度となるように配
設されるものである。

本発明に係る能動除振装置（八）には、空気ばねを使用
したもの、ピエゾ素子を使用したもの又はリニヤモータ
を利用したものなどがある。以下、垂直方向能動制振体
（＾２〉並びに水平方向能動制振体（＾１）として空気
ばね（３）を使用した場合を中心に説明する。又、垂直
方向支持体（Ｂ２）は積層支持体（７）として、水平方
向支持体（Ｂ１）は線材（８）を使用したを中心に説明
する。

第２．３．６．７図において、能動除振装置（＾）は垂
直並びに水平の２方向制御である。（勿論、第８図外の
ように垂直差ひに２水平方向の３軸制御としてもよい。

）ここでは、第１〜４図を中心に説明する。能動除振装置
（＾）は、垂直空気ばね（３ｅ）、垂直方向支持体（Ｂ
２）ｒ本実施例では積層体（７）」並びに一対の水平空
気ばね（３ａ）　（３ｂ）、レベルセンサ（９）、垂直
方向加速度センサ（１０）、水平位置センサ（１）並び
に水平方向加速度センサ（１１）とで構成されている。

垂直空気ばね（３ｅ）並びに水平空気ばね（３ｍ）　（
３ｂ）は、いずれもゴム製ばね部〈５）とこれに連通ず
るエアタンク（４）とで構成されている。ゴム製ばね部
（５）の周囲全周はリング状の固定座（２４）でエアタ
ンク（４）を取り付けている固定基台（２５）乃至仕切
り板（２６）に気密状にボルト締めされており、中央の
可動部分に断面台形の円形座金（２７ａ　）　（２７ｂ
　）、（２７ｅ）が嵌め込んである。水平空気ばね（３
ａ）　（３ｂ）のエアタンク（４）は、中央の仕切り板
（２６’　）を介して左右に独立して配設されている。

本実施例において水平空気ばね（３ａＨ３ｂ）には制御
側と基準側とがあり、基準側水平空気ばね〈３ａ）には
、精密なレギュレータ（１９）を介して一定圧の空圧源
（１６）に接続しである。一方、制御側空気ばね（３ｂ
）は、制御弁（６ａ）を介して前記空圧源（１６）が接
続してあり、この制御弁（６ａ）は後述する能動除振回
路で制御される。第２図から分かるように、水平空気ば
ね（３ａ）　（３ｂ）は、ケーシング（３０）に囲繞さ
れており、百円形座金（２７ａ、ｂ）はゲージング（３
０）の内面に固着されている。

ケーシング（３０）と除振台本体（２）とは本実施例で
は細い線材（８）「又は、後述する垂直方向支持体（Ｂ
２）と同様の構造の積層休講で接続されている。接続方
法は、第２図の実線で示すようにケーシング（３０）の
外側面からアーム（２９）を突出させ、除振台本体（２
）の側壁（２ａ）間に張設せる線材（８）にアーム（２
９）を固着するようにしても良いし、仮想線で示すよう
にケーシング（３０）の中央がら突設せる線材（８）を
除振台本体（２）の側壁（２ａ〉に固着してもよい。

垂直空気ばね（３ｅ）は、固定基台（２５）上に載置さ
れた垂直方向支持体〈Ｂ２）上に載設されている。垂直
方向支持体（Ｂ２）は、本実施例では例えばゴム板（３
１）と金属板（３２）とを何層にも積層した積層体（７
）で、水平方向に対してほぼ自由に移動するが垂直方向
にはほとんど圧縮されない性質を持っている。

本実施例では２段に垂直方向支持体（Ｂ２）が用いられ
ている。

このように組み立てられた能動除振装置（＾）は、第１
図のようにベース（２８）の４隅に装着されて使用され
る。装着方向は第１図の矢印で示すように、隣接する水
平空気ばね（３ａ）　（３ｂ）の伸縮方向が互いに直交
するように配置する。

次ぎに、能動除振回路に付いて説明する。

除振台本体（２）と共に、前後・左右・回転移動する能
動除振装置（＾）のアーム（２９）部分に水平位置セン
サ（１）並びに水平方向加速度センサ（１１）が取付ら
れている。（取付位置はこれ以外の場所であっても当然
構わない。）第４図に示すように水平位置センサ（１）
は、除振台本体（２）の水平基準位置（Ｓｏ）からのず
れ量を即座に検出して位置差動アンプ（１２ａ）の一端
に入力するようになっている。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。

前記位置差動アンプ（１２ａ）の他端入力には除振台本
体（２）の基準水平位置（Ｓ、）に対応する水平基準位
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（１２ａ）の出力端に水平位置積分アンプ（１３
ａ）のみ、又は水平位置積分アンプ（１３ａ）とレベル
整定を速めるためのフィードバック補償回路（ＸＦｂ）
、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（ＸＦｆ）などが接続されており、更
にこれが駆動回路（１７）に接続されており、加算器（
Ｋａ）を介してこの駆動回路（１７）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（１３ａ）の
みの場合は、この積分アンプ（１３ａ）の時定数に従っ
て基準水平位置（Ｓｏ）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（１３ａ）とフィードバック補償回路（ＸＦｂ）
を用いる場合はこれが改善される。

第４図に示すようにフィードバック補償回路（ＸＦｂ）
は、第１例の場合は水平位置比例アンプ（１４ａ）及び
／又は水平位置微分アンプ（１５ａ）で構成される場合
であり、第２例は水平位置比例アンプ（１４ａ）と位相
補償回路（１５ａ’　）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（１３ａ）十水平位置比例アンプ
（１４ａ）■水平位置積分アンプ（１３ａ）十水平位置
微分アンプ（１５ａ）■水平位置積分アンプ（１３ａ）
十水平位置比例アンプ（１４ａ）＋水平位置微分アンプ
（１５ａ）、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（１３ａ）十水平位置比例アンプ
（１４ａ）十位相補償回路（１５ａ’　）、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（１１）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く基準水平位ｉ
！（Ｓｏ＞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（ＸＦｆ）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（ＸＦｆ）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
の除振台本体く２）への入力に合わせて前記パターンに
従って制御弁（６ａ）を制御するという方式であり、４
Ｌ東は、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（６ａ）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（６ａ）は、制御側空気ばね（３ｂ）のエアタン
ク（４）に接続されており、基準側空気ばね（３ａ）は
レギュレータ（１９）を介して空圧源（１６）に接続さ
れている。制御弁（６ａ）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制御側空
気ばね（３ｂ）のエアタンク（４）内の圧力を正確に制
御する性能を有するものである。　次に、アナログ水平
位置積分アンプ（１３ａ）並びに水平位置比例アンプ（
１４ａ）、水平位置微分アンプ＜１５ａ）の働きに付い
て説明する。

アナログ水平位置積分アンプ（１３ａ）は、差分をに倍
し、これを積分してアナログ出力（Ｋｌ・門）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（１７）にて制御弁
（６ａ）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（１７）によって制御弁（６ａ）を作動して水平位
置差動アンプ（１２ａ）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（１４ａ）は、前述のように水平位
置差動アンプ（１２ａ）の出力をに２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（１７）にて制御弁（
６ａ）を制御するものである。

水平位置微分アンプ（１５ａ）は、水平位置差動アンプ
（１２ａ）の出力をＫ。倍して微分（Ｋ、　−Ｓ＞する
ものて、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、−船釣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（１５ａ’　）は前記水平位置微分アンプ
（１５ａ）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（ＸＦｂ）は、前記水平位置比
例アンプ（１４ａ）及び／又は水平位置微分アンプ（１
５ａ）や水平位置比例アンプ（１４ａ）と位相補償回路
（１５ａ’　）なとで構成されており、バイパスフィル
タ、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（ＸＦｆ）の働きは既述の
通りである。

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（Ｓ
ｏ）からプラス方向にずれているとこの移動量（９）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（１
２ａ）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１積分アンプ（１３ａ）、又はアナログ水平
位置積分アンプ（１３ａ）とフィードバック補償回路（
ＸＦｂ）に入力し、アナログ水平位置積分アンプ（１３
ａ）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（１３ａ）とフィードバック補償回路（ＸＦ
ｂ）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、積分器（Ｋａ）を介して駆動回路（１７
）に入力する。更に、初動時の制御効果を高めるために
、フィードフォワード制御回路（ＸＦｆ）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償値に加算する。これにより制御弁
（８ａンが駆動回路（１７〉によって制御され、空気ば
ね（３ｂ）のエアタンク（４）に圧縮空気を供給し、除
振台本体（２）を基準側空気ばね（３ａ）の基準圧力に
抗して除振台本体（２）を基準水平位置（Ｓｏ）に押し
戻そうとする。除振台本体く２）が水平基準位置（Ｓｏ
＞に復帰し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（１２ａ）の出力は零
になる。駆動回路（１７）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！（ＳＯ）に一致す
る位置で安定的に維持される。

ここで、第１５図のように基準負荷にコイルバネ（３ｆ
）を使用している場合は、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（Ｓｏ）から逆方向に
移動している場合は水平位置差動アンプ（１２ａ）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（Ｓｏ）に復帰する方向に移動し、
基準水平位置（Ｓｏ）に到達した所で水平位置差動アン
プ（１２ａ）の出力は零となり、水平位置比例アンプ（
１４ａ）などの働きにより揺れを生じる事なく基準水平
位置（Ｓｏ）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４図で示すように除振台本体く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
（１１）が除振台本体く２）の中央に配設されており、
この水平方向加速度センサ（１１）の出力を積分する水
平方向振動積分アンプ（２０ａ）、前記出力を増幅する
水平方向振動比例アンプ（２１，ａ）並びに前記出力を
微分する水平方向振動微分アンプ（２２ａ）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（ＸＳＦｂ）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ずれば、以下
の通りである。

■水平方向振動積分アンプ（２０ａ）のみ、■水平方向
振動微分アン７（２２ａ）のみ、■水平方向振動比例ア
ンプ（２１ａ）のみ、■水平方向振動積分アンプ（２０
ａ）と水平方向振動微分アンプ（２２ａ）の組み合わせ
、 ■水平方向振動積分アンプ（２０ａ）と水平方向振動比
例アンプ（２１ａ）の組み合わせ、 ■水平方向振動微分アンプ（２２ａ）と水平方向振動比
例アンプ（２１ａ）の組み合わせ、 ■水平方向振動積分アンプ（２０ａ）と水平方向振動微
分アンプ（２２ａ）並びに水平方向振動比例アンプ（２
１ａ）の組み合わせ。

これらアンプからの出力は、加算器（Ｋａ）にて加算さ
れた後、前述の水平位置制御信号と共に駆動回路（１７
）に入力し、制御弁（６ａ）を制御してその弁開度を調
節し、空気ばね（３ｂ）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（２０ａ）は、水平方向の加速度間をに１倍し
て積分（Ｋ３・青）シて出力（閃・Ｋ、・青）するもの
である。

さて、制御弁（６ａ）で弁開度を制御して流量制御を行
い、空気ばね（３ｂ）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、（Ｚ／（１＋Ｔａ−３）”ｉ　ｔ／ｓ−−■−・ｍただ
し、空気ばね（３ｂ）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（関・Ｋ、・青）を駆動回路（１７
）に入力し、空気ばね（３ｂ）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。

関・Ｋ、・青・青＝Ｙ・Ｋ３・・・・・・・・・（２）
これは換言すれば、床面が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ｒばねを固くする」作
用と同等の働き含なす。

水平方向振動比例アンプ（２１ａ）は、加速度をに４倍
に増幅するもので、空気ばね（３ｂ）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（２２ａ）は、加速度（２）を
に５倍し、微分（Ｋ５Ｓ）シて出力（関　Ｋ９．Ｓ）し
たものて、この出力値を駆動回路（１７）に入力して空
気ばね（３ｂ）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。

閃・Ｋ、Ｓ　　女−関　Ｋ５・・・・・・・・（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（ＸＳＦｂ）並びに制
振フィードフォアード制御回路（ＸＳＦｆ）の機能は既
述のフィードバック補償回路（ＸＦｂ）並びにフィート
フォアード制御回路（ＸＦｆ）と実質的に同一であるか
ら説明を省略する。

又、フィードフオ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ャッチし、これ
を打ち消すための制御信号を駆動回路（１７〉に入力し
て制振する方法とがある。

第５図の方法は、左右一対の空気ばね（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６図中、（３３ンは反
転器であり、（６ａ’　）は、制御弁である。

以上のようにして、水平基準位置への復帰と水平方向の
微小振動とが同時に制御される事になる。

（以下余白）次ぎに、レベル制御に付いて説明すれば、水平位置制御
の場合と全く同様であり、能動除振装置（＾〉の除振台
本体（２）と共に昇降する部位にレベルセンサ（９）が
取付られており、その出力がレベル差動アンプ（１２ｂ
）の一端に入力するようになっている。レベルセンサ（
９）も水平位置センサ（１）と同様、非接触アナログ出
力型の近接センサを用いる。

又、レベル差動アンプ（１２ｂ）の他端入力には除振台
本体＜２）の基準レベル（Ｈｏ〉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（１２ｂ）の出力端にレベル積分アンプ（１３ｂ）、
レベル比例アンプ（１４ｂ）、レベル微分アンプ（１５
ｂ）又は位相補償回路（１５ｂ’　）が組み合わされて
接続されている。更に初動時の制振制御向上のためにフ
ィートフオアード制御回路（Ｙｌ（）による制御か必要
に応じて付加される。

この組み合わせは水平位置センサ（１）の場合と同様で
あるので省略する。

これらの出力が加算器（Ｋｂ）により合算され、続いて
制御回路（１８）に入力し、制御弁（６ｂ）を制御する
ようになっており、制御弁（６ｂ）は前記レベル維持用
の空気ばね（３ｅ）のエアタンク（４）に接続されてい
る。制御弁（６ｂ）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レベル維持用の
空気ばね（３ｅ）のエアタンク（４）内の圧力を正確に
制御する性能を有するものである。

尚、レベル積分アンプ（１３ｂ）並びにレベル比例アン
プ（１４ｂ）、レベル微分アンプ（１５ｂ）又は位相補
償回路（１５ｂ’　）働きは水平位置制御の場合と同様
であり、又、必要に応じてフィードフォアード制御回路
（ＹＦｆ）が付加されるものであり、その構成は第４図
の通りであるからその構成に付いての説明は省略する。

次ぎに、レベル維持の作用について略述する。

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く２）が傾いた
時、その基準レベル（Ｈｏ）に対して上下の移動量（８
）がレベルセンサ（９）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（１２ｂ）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（Ｈ，）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、差レベル動アンプの出力は
プラスになり、そのプラスの差分がレベル積分アンプ（
１３ｂ）その他に入力する。

アナログレベル積分アンプ（１３ｂ）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（１３ｂ）と
フィードバック補償回路（ＹＦｂ）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
（１８）に入力する。更に、初動時の制御効果を高める
ために、フィードフオアード制御回路（ＹＦｆ）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
に加算する。これにより制御弁（６ｂ）が駆動回路（１
８）によって制御され、空気ばね（３ｅ）のエアタンク
（４）に圧縮空気を供給し、除振台本体く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〈１０）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
（１２ｂ）の出力は零になる。駆動回路（１８）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（Ｈ，）に−致する水平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
合は逆にレベル差動アンプ（１２ｂ）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）が降下し
て基準レベル（Ｈ，）に到達した所でレベル差動アンプ
（１２ｂ）の出力は零となり、レベル比例アンプ（１４
ｂ）などの働きにより揺れを生じる事なく基準レベル（
Ｈｏ）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垂直振動の除振に付いて
述べる。除振台本体（２）の垂直方向の振動加速度（？
）を検出する垂直成分加速度センサ（１０）が、能動除
振装置（＾）の除振台本体（２）と共に振動する部位に
配設されており、この垂直成分加速度センサ（１０）の
出力（Ｎ？）を積分してに３倍する垂直方向振動積分ア
ンプ（２０ｂ）、前記出力（＜？）を微分してに倍する
垂直方向振動微分アンプ（２２ｂ）並びに前記出力をＫ
１０倍に増幅する垂直方向振動比例アンプ（２１ｂ＞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（ＹＳＦｂ）が装備されている
。

ここで、これらアンプの組み合わせは水平位置制御の場
合と同様であるので省略する。

これらアンプからの出力は、前述のレベル制御信号と共
にレベル駆動回路に入力し、制御弁（６ｂ）に入力され
て弁開度を調節し、空気ばね（３ｅ）のエアタンク（４
）の圧力を調整する。

ここで、各アンプその他の機能説明も水平位置制御の場
合と同様であるから省略する。又必要に応じて制振フィ
ードバック制御回路（ＹＳＦｆ）の出力が加算される。

又、第６図の場合は、水平方向の空気ばね（３ａ）（３
ｂ）［（３）　（３’　）］と垂直方向空気ばね（３ｅ
）とが第３図の場合に対して逆に設置された場合の断面
図であり、水平方向の空気ばね（３ａ）　（３ｂ）［（
３）　（３’　）］の仕切り板（２６）が垂直方向空気
ばね（３ｅ）を跨ぐように配置されている。

第７図の場合は、水平方向の空気ばね（３ａ）（３ｂ）
［（３）（３°）］と垂直方向空気ばね（３ｅ）と共通
ベース（２８）上に併置した場合である。

第８．９図は、垂直方向と水平２方向の３軸制御の場合
である。

第１０．１１図は、前記同様３軸制御の場合で、第８．
９図の場合に対して空気ばね（３ａ）〜（３ｄ）を逆方
向に取り付けた場合である。

第１２図は、第９図の場合に対して空気ばね（３ａ）（
３ｂ）・を分離独立させると共に固定基台（２５）をベ
ース（２８）に直接設置した場合である。又、垂直方向
空気ばね（３ｅ）のエアタンク（４）とごむ製ばね部（
５）とは垂直方向支持体（Ｂ２）を通って（または、図
示していないがバイパスさせて）連通している。

第１３図は、固定基台（２５）が垂直方向支持体（Ｂ２
）上に立設され、外側から空気ばね（３ａ）・・で制御
している場合である。

第１４図は、ピエゾ素子（３ａｐ）　（３ｂｐ）・・・
を水平制御に用いた例である。

第１５図は、前述した通りで基準コイルばね（３ｒ）を
使用した例である。

第１６．１７図は、水平方向並びに垂直方向の制御にピ
エゾ素子（３ａｐ）　（３ｂρ）・・（３ｅｐ）を用い
た例である。

第１８．１９図は、水平方向の制御にリニアモータ（３
ａＱ）・を用い、垂直方向の制御にピエゾ素子（３ａｐ
）（３ｅｐ）を用いた例である。

第２０図は、垂直方向の制御に空気ばね（３ｅ）を使用
し、水平方向の制御にリニアモータ（３ａＱ）　　を使
用した例である。

（効　　果）本発明の能動除振台は、固定基台と、固定基台の上方に
配設された除振台本体と、固定基台と除振台本体との間
に配設され、水平方向に対して自由に撓み且つ除振台本
体を担持するための垂直支持体と、垂直支持体を介して
固定基台と除振台本体との間に配設された垂直方向能動
制振体と、固定基台と除振台本体との間に配設された水
平方向能動制振体とて構成されたものであり、水平方向
に対してほぼ自由に撓んて移動する事の出来る垂直方向
支持体にて垂直空気ばねを支持しているのて、垂直方向
能動制振体と水平方向能動制振体とがほとんど干渉しあ
わず、両者を一体化する事が出来たものである。このよ
うに、垂直方向能動制振体と水平方向能動制振体とを具
備する事か出来たために、１つの能動除振装置で総ての
方向、振幅、強弱、周波数の振動を吸収する事が出来る
ようになり、従来のように垂直方向能動制振体と水平方
向能動制振体とを別々に設置しなければならないという
事がなく、自由な設置が出来るだけでなく、コンパクト
化も容易となった。

又、請求項（２）は、軸芯方向以外に対しては自由に撓
む事が出来る水平方向支持体を介して水平方向能動制振
体を固定基台と除振台本体との間に接続したので、水平
方向支持体に平行な振動は水平方向能動制振体の能動制
御でキャンセルされてしまい、水平方向支持体の軸芯に
平行でない振動は水平方向支持体のたわみによって遮断
されてしまって除振台本体には伝わらずその結果、除振
台本体は高い防振効果が付与されると言う利点がある。

【図面の簡単な説明】

本発明に係る能動除振装置の配置図本発明の第１実施例の平断面図本発明の第１実施例の縦断面図本発明回路の第１実施例のブロック回路図第５図・・本発明回路の第２実施例のブロック回路図第６図　本発明の第２実施例の断面図第７図・・本発明の第３実施例の断面図第８図　本発明
の第４実施例の平断面間第９図・本発明の第４実施例の
縮断面口笛１０図　本発明の第５実施例の平断面１第１
１図・・・本発明の第５実施例の縦断面図第１２図・・
本発明の第６実施例の縦平断面口笛１３図・・・本発明
の第７実施例の縦断面図第１４図・・本発明の第８実施
例の縦断面図第１５図・・・本発明の第９実施例の縦断
面口笛１６Ｉ１２１・・・本発明の第１０実施例の平断
面１第１７図　本発明の第１０実施例の縮断面口笛１８
図　本発明の第１１実施例の平断面７第１図第２図第３図第４図第１９図・・本発明の第１１実施例の縦断面口笛２０［
２Ｉ・・本発明の第１２実施例の縦平断面図（＾）・・
・水平防振装置（Ａ１）・・・水平方向能動制振体（Ａ
２）・・・垂直方向能動制振体（Ｋａ）（Ｋｂ）・加算
器（Ｂ１）・・・水平方向支持体（Ｂ２）・・垂直方向
支持体（Ｈｏ）　　基準レベル　　（Ｓｏ）・・基準水
平位置（ＸＦｆ）（ＹＦｆ）・フィードフオアード回路
（ＸＦｂ）（ＹＦｂ）・７　イー　Ｆバッフ回路（ＸＳ
Ｆ　（＞　（ＹＳＦ　［）・・・制振フイードフオアー
ト回路（１）・・位置センサ　　（２）・・・除振台本
体（３ａＨ３ｃ）・水平方向の基準側空気ばね（３ｂ）
（３ｄ）・水平方向の制御側空気ばね（３ｅ）・・垂直
空気ばね（３）３’）・一対の空気ばね（４）・・・エ
アタンク　　　（５・・ゴム製ばね部（６ａ）　（６ｂ
）・制御弁　　（７積層体＜８）・・・線材　　　　　
　り９）・レベルセンサ（１０）・・・垂直方向加速度
センサ（１１）・・水平方向加速度センサ（１２ａ）　　水平位置差動アンプ（１３ａ）・・・水平位置積分アンプ水平位置比例アンプ水平位置微分アンプ、レベル差動アンプレベル積分アンプレベル比例アンプレベル微分アンプ空圧ｉ　　　　　（１７）　　水平方向駆動回路レベル
駆動回路（１９）　　レキュレータ水平方向振動積分ア
ンプ・水平方向振動比例アンプ水平方向振動微分アンプ・レベル積分アンプ・・レベル比例アンプレベル微分アンプ固定座　　　　（２５）・固定基台仕切り板　　　２７ａ）〜（２７ｅ）・・円形座金ベー
ス　　　　２９）・・アームケーンング　　３１）・・ゴム板・金属板　　　　３３）反転器（１４ａ）・・（１５ａ）（＋２ｂ）（１３ｂ）（１４ｂ）（１５ｂ）・・（１６）（１８）（２０ａ（２１ａ（２２ａ（２０ｂ（２１ｂ（２２ｂ（２４（２６（２８（３０（３２第！図３ｕ訣第１３図第　１２　図第１４図第ＩＢ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定基台と、固定基台の上方に配設された除振台
本体と、固定基台と除振台本体との間に配設され、水平
方向に対して自由に撓み且つ除振台本体を担持するため
の垂直支持体と、垂直支持体を介して固定基台と除振台
本体との間に配設された垂直方向能動制振体と、固定基
台と除振台本体との間に配設された水平方向能動制振体
とで構成された事を特徴とする能動除振台。
（２）軸芯方向以外に対しては自由に撓む事が出来る水
平方向支持体を介して水平方向能動制振体を固定基台と
除振台本体との間に接続した事を特徴とする請求項（１
）に記載した能動除振台。
（３）垂直方向能動制振体並びに水平方向能動制振体を
、空気ばね又はピエゾ素子又はリニヤモータにて構成し
た事をを特徴とする請求項（１）に記載した能動除振台
。
（４）垂直並びに水平支持体を、ゴム板と金属板との積
層体とした事をを特徴とする請求項（１）又は（２）に
記載した能動除振台。
（５）水平支持体を、線材とした事をを特徴とする請求
項（２）に記載した能動除振台。