JPH05202981A - アクティブ振動絶縁装置 - Google Patents
アクティブ振動絶縁装置Info
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- JPH05202981A JPH05202981A JP18398292A JP18398292A JPH05202981A JP H05202981 A JPH05202981 A JP H05202981A JP 18398292 A JP18398292 A JP 18398292A JP 18398292 A JP18398292 A JP 18398292A JP H05202981 A JPH05202981 A JP H05202981A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動系全体をバランスよく支持し水平方向の
振動絶縁性能を向上する。 【構成】 空気バネで支持されている制御対象物に搭載
され水平方向の振動を検出して水平方向の振動信号を出
力する水平方向振動センサと、水平方向の振動信号によ
り駆動され制御対象物に互に逆向きの水平方向の制御力
を注入する一対の水平方向アクチュエータとを備えてい
る。 【効果】 アクチュエータを組付けるのが容易であり、
その設置スペースが小さくなり、また水平方向アクチュ
エータと弾性体とにより振動系全体をバランスよく支持
できて水平方向の振動絶縁性能を向上できる。
振動絶縁性能を向上する。 【構成】 空気バネで支持されている制御対象物に搭載
され水平方向の振動を検出して水平方向の振動信号を出
力する水平方向振動センサと、水平方向の振動信号によ
り駆動され制御対象物に互に逆向きの水平方向の制御力
を注入する一対の水平方向アクチュエータとを備えてい
る。 【効果】 アクチュエータを組付けるのが容易であり、
その設置スペースが小さくなり、また水平方向アクチュ
エータと弾性体とにより振動系全体をバランスよく支持
できて水平方向の振動絶縁性能を向上できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアクティブ振動絶縁装置
に関し、特に、制御対象物に水平方向の制御力を注入し
て水平方向の振動絶縁性能を向上できるアクティブ振動
絶縁装置に係わる。
に関し、特に、制御対象物に水平方向の制御力を注入し
て水平方向の振動絶縁性能を向上できるアクティブ振動
絶縁装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来から、空気バネとダッシュポットを
使用し、空気バネで支持された精密機器が搭載された定
盤のような制御対象物をパッシブに制御するパッシブ振
動絶縁装置は周知である。最近、パッシブ振動絶縁装置
に代えて、制御対象物をアクティブに制御するアクティ
ブまたはセミアクティブ振動絶縁装置が採用されつつあ
る。
使用し、空気バネで支持された精密機器が搭載された定
盤のような制御対象物をパッシブに制御するパッシブ振
動絶縁装置は周知である。最近、パッシブ振動絶縁装置
に代えて、制御対象物をアクティブに制御するアクティ
ブまたはセミアクティブ振動絶縁装置が採用されつつあ
る。
【０００３】このアクティブ振動絶縁装置は、制御対象
物に振動センサを搭載して振動を検出し、この振動信号
によって振動絶縁装置にアクチュエータからエネルギー
を注入し、線形フィードバック制御や線形フィードフォ
ワード制御の理論を用いて振動絶縁装置の除振或いは絶
縁効果を積極的に高めようとするものである。現在、市
販されているアクティブ振動絶縁装置は極めて少ない
が、これを使用するアクチュエータに着目して分類する
と、下記の２種類に分けられる。
物に振動センサを搭載して振動を検出し、この振動信号
によって振動絶縁装置にアクチュエータからエネルギー
を注入し、線形フィードバック制御や線形フィードフォ
ワード制御の理論を用いて振動絶縁装置の除振或いは絶
縁効果を積極的に高めようとするものである。現在、市
販されているアクティブ振動絶縁装置は極めて少ない
が、これを使用するアクチュエータに着目して分類する
と、下記の２種類に分けられる。
【０００４】〈電気式〉制御対象物に振動センサを搭載
して振動を検出し、この振動信号をドライバを介してＶ
ＣＭ（ボイス・コイル・モータ）等の電気によって駆動
するアクチュエータから振動絶縁装置にエネルギーを注
入し、振動絶縁装置の除振或いは絶縁効果を積極的に高
めるものである（特開昭６０−１２１３４０号公報）。
して振動を検出し、この振動信号をドライバを介してＶ
ＣＭ（ボイス・コイル・モータ）等の電気によって駆動
するアクチュエータから振動絶縁装置にエネルギーを注
入し、振動絶縁装置の除振或いは絶縁効果を積極的に高
めるものである（特開昭６０−１２１３４０号公報）。
【０００５】〈空圧式〉制御対象物に振動センサを搭載
して振動を検出し、この振動信号を電気空圧変換器によ
って電気空圧信号に変え、サーボ弁を開閉し、空気を空
気バネに注入することにより空気バネをアクチュエータ
として使用し、振動絶縁装置の除振或いは絶縁効果を積
極的に高めるものである（特開平２−２１３１１号公
報）。
して振動を検出し、この振動信号を電気空圧変換器によ
って電気空圧信号に変え、サーボ弁を開閉し、空気を空
気バネに注入することにより空気バネをアクチュエータ
として使用し、振動絶縁装置の除振或いは絶縁効果を積
極的に高めるものである（特開平２−２１３１１号公
報）。
【０００６】この空圧式アクティブ振動絶縁装置におい
ては、一対のエアータンクどうしをオリフィス配管を介
して連通接続し、その一方のエアータンクにのみサーボ
弁を介してコンプレッサーに連通接続し、装置載置台に
付設された水平方向の振動センサからの信号に応じて制
御装置からサーボ弁に制御信号を出力することにより、
装置載置台の水平方向の変位を一対のエアータンクの各
々に連通接続された空気バネにより弾性的に水平方向に
支持して振動を緩和しながら、装置載置台が振動したと
きに両空気バネをアクチュエータとして膨張または収縮
して装置載置台に動的な力を付与し、装置載置台を水平
方向に変位させて装置載置台に絶対的な水平方向静止状
態を維持させんとしている。
ては、一対のエアータンクどうしをオリフィス配管を介
して連通接続し、その一方のエアータンクにのみサーボ
弁を介してコンプレッサーに連通接続し、装置載置台に
付設された水平方向の振動センサからの信号に応じて制
御装置からサーボ弁に制御信号を出力することにより、
装置載置台の水平方向の変位を一対のエアータンクの各
々に連通接続された空気バネにより弾性的に水平方向に
支持して振動を緩和しながら、装置載置台が振動したと
きに両空気バネをアクチュエータとして膨張または収縮
して装置載置台に動的な力を付与し、装置載置台を水平
方向に変位させて装置載置台に絶対的な水平方向静止状
態を維持させんとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この空
圧式アクティブ振動絶縁装置では、一対のエアータン
ク、空気バネをそれぞれ個別に組付けるのが煩雑であ
り、その設置スペースが大きくなり、また一対のエアー
タンクどうしをオリフィス配管を介して連通接続するた
めに空気バネ振動系間に遅れが発生し振動系全体の支持
バランスがくずれてしまうことから水平方向の振動絶縁
性能が低下するという難点がある。
圧式アクティブ振動絶縁装置では、一対のエアータン
ク、空気バネをそれぞれ個別に組付けるのが煩雑であ
り、その設置スペースが大きくなり、また一対のエアー
タンクどうしをオリフィス配管を介して連通接続するた
めに空気バネ振動系間に遅れが発生し振動系全体の支持
バランスがくずれてしまうことから水平方向の振動絶縁
性能が低下するという難点がある。
【０００８】
【目的】本発明は叙上の難点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、アクチュエータとして使用する空圧手段を組
付けるのが容易であり、その設置スペースが小さくな
り、また振動系全体をバランスよく支持できて水平方向
の振動絶縁性能を向上できるアクティブ振動絶縁装置を
提供せんとするものである。
の目的は、アクチュエータとして使用する空圧手段を組
付けるのが容易であり、その設置スペースが小さくな
り、また振動系全体をバランスよく支持できて水平方向
の振動絶縁性能を向上できるアクティブ振動絶縁装置を
提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のアクティブ振動絶縁装置は、空気バネで支持
されている制御対象物に搭載され水平方向の振動を検出
して水平方向の振動信号を出力する水平方向振動センサ
と、水平方向の振動信号により駆動され制御対象物に互
に逆向きの水平方向の制御力を注入する一対の水平方向
アクチュエータとを備えている。
に本発明のアクティブ振動絶縁装置は、空気バネで支持
されている制御対象物に搭載され水平方向の振動を検出
して水平方向の振動信号を出力する水平方向振動センサ
と、水平方向の振動信号により駆動され制御対象物に互
に逆向きの水平方向の制御力を注入する一対の水平方向
アクチュエータとを備えている。
【００１０】
【作用】制御対象物における水平方向の静止基準点にお
いて、制御対象物が水平方向に変位すると、一方のアク
チュエータの内圧が上昇し、一方のアクチュエータの水
平方向の制御力は水平逆方向に作用し、振動センサは制
御対象物の水平方向の変位を検知して振動信号はアナロ
グ弁に印加され、アナログ弁により一方のアクチュエー
タが駆動されることにより制御対象物には水平方向の制
御力が注入されて内圧が上がり制御力は水平逆方向に作
用し、制御対象物を水平逆方向に戻そうとする。その
際、他方のアクチュエータの内圧は低下し、一方のアク
チュエータの、制御対象物への水平逆方向に戻そうとす
る動きを助ける。このようにして振動絶縁装置の水平方
向の振動絶縁性能が総合的に向上する。
いて、制御対象物が水平方向に変位すると、一方のアク
チュエータの内圧が上昇し、一方のアクチュエータの水
平方向の制御力は水平逆方向に作用し、振動センサは制
御対象物の水平方向の変位を検知して振動信号はアナロ
グ弁に印加され、アナログ弁により一方のアクチュエー
タが駆動されることにより制御対象物には水平方向の制
御力が注入されて内圧が上がり制御力は水平逆方向に作
用し、制御対象物を水平逆方向に戻そうとする。その
際、他方のアクチュエータの内圧は低下し、一方のアク
チュエータの、制御対象物への水平逆方向に戻そうとす
る動きを助ける。このようにして振動絶縁装置の水平方
向の振動絶縁性能が総合的に向上する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明によるアクティブ振動絶縁装置
の好ましい実施例を図面を参照して説明する。図１にお
いて、このアクティブ振動絶縁装置は、基礎または床で
ある設置面１０上に空気バネ１１で支持された被除振台
または制御対象物１２が設けられている。制御対象物１
２には水平方向の振動を検出して水平方向の振動信号Ｓ
1を出力する水平方向振動センサ１３が搭載されてい
る。この水平方向振動センサ１３としては、例えば、公
知の加速度センサもしくは速度センサ等が採用できる。
なお、水平方向振動センサ１３として速度センサが使用
されている場合に、加速度信号は、速度を１回微分する
ことにより得られる。また、水平方向振動センサ１３と
して加速度センサが使用されている場合に、速度信号は
加速度を１回積分することにより得られる。ここで、制
御対象物１２とは、定盤のような被除振台のみならず、
これに搭載された電子顕微鏡やＩＣ、ＬＳＩの製造装置
であるステッパ等の精密機器が含まれるものであり、こ
の場合、水平方向振動センサ１３はこのような精密機器
自体に搭載してもよい。
の好ましい実施例を図面を参照して説明する。図１にお
いて、このアクティブ振動絶縁装置は、基礎または床で
ある設置面１０上に空気バネ１１で支持された被除振台
または制御対象物１２が設けられている。制御対象物１
２には水平方向の振動を検出して水平方向の振動信号Ｓ
1を出力する水平方向振動センサ１３が搭載されてい
る。この水平方向振動センサ１３としては、例えば、公
知の加速度センサもしくは速度センサ等が採用できる。
なお、水平方向振動センサ１３として速度センサが使用
されている場合に、加速度信号は、速度を１回微分する
ことにより得られる。また、水平方向振動センサ１３と
して加速度センサが使用されている場合に、速度信号は
加速度を１回積分することにより得られる。ここで、制
御対象物１２とは、定盤のような被除振台のみならず、
これに搭載された電子顕微鏡やＩＣ、ＬＳＩの製造装置
であるステッパ等の精密機器が含まれるものであり、こ
の場合、水平方向振動センサ１３はこのような精密機器
自体に搭載してもよい。
【００１２】なお、このアクティブ振動絶縁装置におい
て使用される空気バネ１１は、図２に示されるようにピ
ストン１１ｂが付加タンク部分（図示せず）に固定さ
れ、ベロフラム１１ａがピストン１１ｂを覆ってチャン
バー１１ｃを構成し、チャンバー１１ｃにより制御対象
物１２を支持している。この空気バネ１１によれば、制
御対象物１２のピストン１１ｂに対する偏心ｅによって
チャンバー１１ｃの部分の復元力Ｆは Ｆ＝（π2/8）Ｐ・ＤP・ｅ （但し、Ｐ：チャンバー１１ｃ内の圧力、ＤP：ピスト
ン１１ｂの径）で与えられ、制御対象物１２の水平方向
の変位に応じて空気バネ１１の復元力によってこの変位
を元へ戻す力が作用する。
て使用される空気バネ１１は、図２に示されるようにピ
ストン１１ｂが付加タンク部分（図示せず）に固定さ
れ、ベロフラム１１ａがピストン１１ｂを覆ってチャン
バー１１ｃを構成し、チャンバー１１ｃにより制御対象
物１２を支持している。この空気バネ１１によれば、制
御対象物１２のピストン１１ｂに対する偏心ｅによって
チャンバー１１ｃの部分の復元力Ｆは Ｆ＝（π2/8）Ｐ・ＤP・ｅ （但し、Ｐ：チャンバー１１ｃ内の圧力、ＤP：ピスト
ン１１ｂの径）で与えられ、制御対象物１２の水平方向
の変位に応じて空気バネ１１の復元力によってこの変位
を元へ戻す力が作用する。
【００１３】また、このアクティブ振動絶縁装置は、水
平方向の振動信号Ｓ1により駆動され制御対象物１２に
互に逆向きの水平方向の制御力ＦA、ＦBを注入する水平
方向空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂとを備えてい
る。水平方向空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂは制御
対象物１２に設けた操作片１２ａと設置面１０上に設け
た支持片１０ａ、１０ｂとの間にそれぞれ設けられ、操
作片１２ａを挟んで対向配置されている。この水平方向
空圧アクチュエータ１５としては空気バネ、空圧シリン
ダ等が採用される。
平方向の振動信号Ｓ1により駆動され制御対象物１２に
互に逆向きの水平方向の制御力ＦA、ＦBを注入する水平
方向空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂとを備えてい
る。水平方向空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂは制御
対象物１２に設けた操作片１２ａと設置面１０上に設け
た支持片１０ａ、１０ｂとの間にそれぞれ設けられ、操
作片１２ａを挟んで対向配置されている。この水平方向
空圧アクチュエータ１５としては空気バネ、空圧シリン
ダ等が採用される。
【００１４】さらに、振動センサ１３からの振動信号Ｓ
1を処理して制御信号を生成する制御回路Ｃ、制御回路
Ｃからの制御信号により駆動信号を生成する空圧アナロ
グ弁駆動回路Ｄａおよび信号反転器２８を介して空圧ア
ナログ弁駆動回路Ｄｂ、空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、
Ｄｂからの駆動信号により空気を水平方向空圧アクチュ
エータ１５ａ、１５ｂに給排気する空圧アナログ弁１７
ａ、１７ｂが設けられている。このアナログ弁１７ａ、
１７ｂとしてはサーボ弁、電気空圧比例弁が採用でき
る。この電気空圧アナログ弁１７ａ、１７ｂにはコンプ
レッサ（図示せず）などの空圧源から圧縮された空気が
印加されている。
1を処理して制御信号を生成する制御回路Ｃ、制御回路
Ｃからの制御信号により駆動信号を生成する空圧アナロ
グ弁駆動回路Ｄａおよび信号反転器２８を介して空圧ア
ナログ弁駆動回路Ｄｂ、空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、
Ｄｂからの駆動信号により空気を水平方向空圧アクチュ
エータ１５ａ、１５ｂに給排気する空圧アナログ弁１７
ａ、１７ｂが設けられている。このアナログ弁１７ａ、
１７ｂとしてはサーボ弁、電気空圧比例弁が採用でき
る。この電気空圧アナログ弁１７ａ、１７ｂにはコンプ
レッサ（図示せず）などの空圧源から圧縮された空気が
印加されている。
【００１５】この実施例において振動センサ１３として
は加速度センサが使用されており、図３に示すように振
動センサ１３からの加速度振動信号Ｓ1は制御回路Ｃ、
空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、Ｄｂのハイパスフイルタ
１８に入力され、ハイパスフイルタ１８の出力部は増幅
器１９と、積分器２０を介して増幅器２１とに接続され
ている。このハイパスフイルタ１８は、加速度センサが
温度によってゼロ点がドリフトするのでＤＣ成分をカッ
トし温度特性を向上させるために使用される。また、積
分器２０は、加速度振動信号Ｓ1から速度信号を生成す
るために使用される。増幅器１９および増幅器２１から
の増幅された加速度信号および速度信号はそれぞれロー
パスフイルタ２２、２３に入力されている。これらのロ
ーパスフイルタ２２、２３は高周波成分をカットし発振
を防止するために使用されている。 一方、図１に示す
ように制御対象物１２と空気バネ１１の設置面１０間に
はその水平方向の相対変位を検出して水平方向の相対変
位信号Ｓ2を出力する非接触水平方向変位センサ１４が
制御対象物１２または空気バネ１１の何れかに搭載され
ている（図示の例において空気バネ１１に搭載）。この
水平方向変位センサ１４としては、例えば、渦電流素
子、差動トランス、ＬＥＤ、レーザー素子等が採用でき
る。図３に示すように水平方向の相対変位信号Ｓ2は前
置増幅器２４に入力され、前置増幅器２４は、減算器２
５を介して増幅器２６に接続されている。減算器２５
は、一般に非接触水平方向変位センサ１４は０〜＋数ｖ
の電圧を発生するのでゼロ点を境にして±の電圧を発生
するようにゼロ点調整を行なうために使用されている。
は加速度センサが使用されており、図３に示すように振
動センサ１３からの加速度振動信号Ｓ1は制御回路Ｃ、
空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、Ｄｂのハイパスフイルタ
１８に入力され、ハイパスフイルタ１８の出力部は増幅
器１９と、積分器２０を介して増幅器２１とに接続され
ている。このハイパスフイルタ１８は、加速度センサが
温度によってゼロ点がドリフトするのでＤＣ成分をカッ
トし温度特性を向上させるために使用される。また、積
分器２０は、加速度振動信号Ｓ1から速度信号を生成す
るために使用される。増幅器１９および増幅器２１から
の増幅された加速度信号および速度信号はそれぞれロー
パスフイルタ２２、２３に入力されている。これらのロ
ーパスフイルタ２２、２３は高周波成分をカットし発振
を防止するために使用されている。 一方、図１に示す
ように制御対象物１２と空気バネ１１の設置面１０間に
はその水平方向の相対変位を検出して水平方向の相対変
位信号Ｓ2を出力する非接触水平方向変位センサ１４が
制御対象物１２または空気バネ１１の何れかに搭載され
ている（図示の例において空気バネ１１に搭載）。この
水平方向変位センサ１４としては、例えば、渦電流素
子、差動トランス、ＬＥＤ、レーザー素子等が採用でき
る。図３に示すように水平方向の相対変位信号Ｓ2は前
置増幅器２４に入力され、前置増幅器２４は、減算器２
５を介して増幅器２６に接続されている。減算器２５
は、一般に非接触水平方向変位センサ１４は０〜＋数ｖ
の電圧を発生するのでゼロ点を境にして±の電圧を発生
するようにゼロ点調整を行なうために使用されている。
【００１６】図３に示すように、ローパスフイルタ２
２、２３からの加速度信号、速度信号および増幅器２６
からの相対変位信号は加算器２７に入力され、加算器２
７の出力部は空圧アナログ弁１７ａと、信号反転器２８
を介して空圧アナログ弁１７ｂとに接続されている。電
気空圧アナログ弁１７ａ、１７ｂからの電気信号は水平
方向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂにそれぞれ印
加され、この空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂが駆動
されることにより制御対象物１２には互に逆向きの水平
方向の制御力ＦA、ＦBが注入される。
２、２３からの加速度信号、速度信号および増幅器２６
からの相対変位信号は加算器２７に入力され、加算器２
７の出力部は空圧アナログ弁１７ａと、信号反転器２８
を介して空圧アナログ弁１７ｂとに接続されている。電
気空圧アナログ弁１７ａ、１７ｂからの電気信号は水平
方向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂにそれぞれ印
加され、この空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂが駆動
されることにより制御対象物１２には互に逆向きの水平
方向の制御力ＦA、ＦBが注入される。
【００１７】叙上のアクティブ振動絶縁装置における各
構成要素の配置を図４に示す。制御対象物１２を垂直方
向に支持する空気バネ１１は制御対象物１２の各隅部に
設置されている。振動を検出する水平方向は二次元であ
るので、水平方向振動センサ１３は制御対象物１２の中
央部にＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。水平方向変位
センサ１４も制御対象物１２に対向してＸ、Ｙ方向にそ
れぞれ設けられる。水平方向の空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂはＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。電気空
圧アナログ弁１７ａ、１７ｂは空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂの近傍に設置されている。
構成要素の配置を図４に示す。制御対象物１２を垂直方
向に支持する空気バネ１１は制御対象物１２の各隅部に
設置されている。振動を検出する水平方向は二次元であ
るので、水平方向振動センサ１３は制御対象物１２の中
央部にＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。水平方向変位
センサ１４も制御対象物１２に対向してＸ、Ｙ方向にそ
れぞれ設けられる。水平方向の空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂはＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。電気空
圧アナログ弁１７ａ、１７ｂは空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂの近傍に設置されている。
【００１８】こうして水平方向振動センサ１３、水平方
向変位センサ１４から空圧アクチュエータ１５ａ、１５
ｂに至る制御系もＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。な
お、制御対象物１２の垂直方向の振動絶縁制御は垂直方
向振動センサ３０、垂直方向変位センサ３１、電気空圧
アナログ弁３２を使用して叙上の水平方向の制御系のよ
うに構成することができ、またその垂直方向のレベルは
メカニカルバルブ（特開昭５７−７３２４８号公報）に
より空気バネ１１の内圧を制御して行なうことができ
る。
向変位センサ１４から空圧アクチュエータ１５ａ、１５
ｂに至る制御系もＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。な
お、制御対象物１２の垂直方向の振動絶縁制御は垂直方
向振動センサ３０、垂直方向変位センサ３１、電気空圧
アナログ弁３２を使用して叙上の水平方向の制御系のよ
うに構成することができ、またその垂直方向のレベルは
メカニカルバルブ（特開昭５７−７３２４８号公報）に
より空気バネ１１の内圧を制御して行なうことができ
る。
【００１９】図１〜図３に示すように構成されたアクテ
ィブ振動絶縁装置において、基礎又は床である設置面１
０上に空気バネ１１で支持された制御対象物１２上に搭
載された加速度センサである水平方向の振動センサ１３
により制御対象物１２の水平方向の振動が検出される。
この検出された水平方向の振動信号Ｓ1は制御回路Ｃ、
空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、Ｄｂのハイパスフイルタ
１８に入力される。ハイパスフイルタ１８は、加速度セ
ンサが温度によってゼロ点がドリフトするのでＤＣ成分
をカットし温度特性を向上する。ハイパスフイルタ１８
の出力は積分器２０に入力され速度信号を生成し、増幅
器１９と増幅器２１からは増幅された加速度信号と速度
信号がそれぞれ得られる。増幅器１９および増幅器２１
からの増幅された加速度信号および速度信号はそれぞれ
ローパスフイルタ２２、２３に入力され、高周波成分を
カットし発振が防止される。
ィブ振動絶縁装置において、基礎又は床である設置面１
０上に空気バネ１１で支持された制御対象物１２上に搭
載された加速度センサである水平方向の振動センサ１３
により制御対象物１２の水平方向の振動が検出される。
この検出された水平方向の振動信号Ｓ1は制御回路Ｃ、
空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、Ｄｂのハイパスフイルタ
１８に入力される。ハイパスフイルタ１８は、加速度セ
ンサが温度によってゼロ点がドリフトするのでＤＣ成分
をカットし温度特性を向上する。ハイパスフイルタ１８
の出力は積分器２０に入力され速度信号を生成し、増幅
器１９と増幅器２１からは増幅された加速度信号と速度
信号がそれぞれ得られる。増幅器１９および増幅器２１
からの増幅された加速度信号および速度信号はそれぞれ
ローパスフイルタ２２、２３に入力され、高周波成分を
カットし発振が防止される。
【００２０】一方、非接触変位センサ１４からは制御対
象物１２と空気バネ１１の設置面１０間の水平方向の相
対変位を検出して水平方向の相対変位信号Ｓ2を出力す
る。水平方向の相対変位信号Ｓ2は前置増幅器２４に入
力され、前置増幅器２４の出力は減算器２５に入力され
る。減算器２５は、一般に非接触変位センサ１４は０〜
＋数ｖの電圧を発生するのでゼロ点を境にして±の電圧
を発生するようにゼロ点調整を行なう。減算器２５の出
力は増幅器２６に入力される。ローパスフイルタ２２、
２３からの加速度信号、速度信号および増幅器２６から
の相対変位信号は加算器２７に入力され、加算器２７の
出力部は空圧アナログ弁１７ａと、信号反転器２８を介
して空圧アナログ弁１７ｂとにそれぞれ印加される。空
圧アナログ弁１７ａ、１７ｂが開閉されて空気が水平方
向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂに吸排気される
ことにより制御対象物１２には互に逆向きの水平方向の
制御力ＦA、ＦBが注入される。
象物１２と空気バネ１１の設置面１０間の水平方向の相
対変位を検出して水平方向の相対変位信号Ｓ2を出力す
る。水平方向の相対変位信号Ｓ2は前置増幅器２４に入
力され、前置増幅器２４の出力は減算器２５に入力され
る。減算器２５は、一般に非接触変位センサ１４は０〜
＋数ｖの電圧を発生するのでゼロ点を境にして±の電圧
を発生するようにゼロ点調整を行なう。減算器２５の出
力は増幅器２６に入力される。ローパスフイルタ２２、
２３からの加速度信号、速度信号および増幅器２６から
の相対変位信号は加算器２７に入力され、加算器２７の
出力部は空圧アナログ弁１７ａと、信号反転器２８を介
して空圧アナログ弁１７ｂとにそれぞれ印加される。空
圧アナログ弁１７ａ、１７ｂが開閉されて空気が水平方
向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂに吸排気される
ことにより制御対象物１２には互に逆向きの水平方向の
制御力ＦA、ＦBが注入される。
【００２１】制御対象物１２における水平方向の静止基
準点において、空気バネ１１の水平方向の力Ｆ（図２）
はＦ＝０であり、水平方向の空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂの水平方向の制御力ＦA、ＦBは、ＦA＝ＦBで
ある。いま、制御対象物１２が図１において右向に変位
すると、空気バネ１１はその偏心ｅに応じてベロフラム
１１ａ（図２）によって構成されるチャンバー１１ｃ内
の圧力により左向に復元力Ｆが作用し、また制御対象物
１２が右向に変位すると空圧アクチュエータ１５ｂの内
圧が上昇し、空圧アクチュエータ１５ｂの水平方向の制
御力ＦAは左向に作用し、さらに振動センサ１３は制御
対象物１２の右向の変位を検知して加速度振動信号Ｓ1
は制御回路Ｃ、空圧アナログ弁駆動回路Ｄのハイパスフ
イルタ１８に入力されＤＣ成分をカットし温度によって
ゼロ点がドリフトしないように温度特性を向上させ、こ
れが積分器２０に入力され速度信号を生成し、増幅器１
９と増幅器２１からは増幅された加速度信号と速度信号
をそれぞれ得て、ローパスフイルタ２２、２３に入力さ
れ、高周波成分をカットし発振を防止し、これらの加速
度信号、速度信号は加算器２７に入力され、加算器２７
の出力部は電気空圧アナログ弁１７ａに印加されてその
弁が開成され水平方向の空圧アクチュエータ１５ａには
空気が吸気され、この水平方向の空圧アクチュエータ１
５ａがの内圧が上がることにより制御対象物１２には水
平方向の制御力ＦAが注入されて制御力ＦAは左向に作用
し、制御対象物１２は左向に移動させる。
準点において、空気バネ１１の水平方向の力Ｆ（図２）
はＦ＝０であり、水平方向の空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂの水平方向の制御力ＦA、ＦBは、ＦA＝ＦBで
ある。いま、制御対象物１２が図１において右向に変位
すると、空気バネ１１はその偏心ｅに応じてベロフラム
１１ａ（図２）によって構成されるチャンバー１１ｃ内
の圧力により左向に復元力Ｆが作用し、また制御対象物
１２が右向に変位すると空圧アクチュエータ１５ｂの内
圧が上昇し、空圧アクチュエータ１５ｂの水平方向の制
御力ＦAは左向に作用し、さらに振動センサ１３は制御
対象物１２の右向の変位を検知して加速度振動信号Ｓ1
は制御回路Ｃ、空圧アナログ弁駆動回路Ｄのハイパスフ
イルタ１８に入力されＤＣ成分をカットし温度によって
ゼロ点がドリフトしないように温度特性を向上させ、こ
れが積分器２０に入力され速度信号を生成し、増幅器１
９と増幅器２１からは増幅された加速度信号と速度信号
をそれぞれ得て、ローパスフイルタ２２、２３に入力さ
れ、高周波成分をカットし発振を防止し、これらの加速
度信号、速度信号は加算器２７に入力され、加算器２７
の出力部は電気空圧アナログ弁１７ａに印加されてその
弁が開成され水平方向の空圧アクチュエータ１５ａには
空気が吸気され、この水平方向の空圧アクチュエータ１
５ａがの内圧が上がることにより制御対象物１２には水
平方向の制御力ＦAが注入されて制御力ＦAは左向に作用
し、制御対象物１２は左向に移動させる。
【００２２】一方、加算器２７の出力部は信号反転器２
８を介して電気空圧アナログ弁１７ｂに印加されてその
弁が閉成され水平方向の空圧アクチュエータ１５ｂから
は空気が排気され、この水平方向の空圧アクチュエータ
１５ｂの内圧が低下することにより水平方向の制御力Ｆ
Bが低下して制御力ＦAによる制御対象物１２への左向の
移動を助けることになる。
８を介して電気空圧アナログ弁１７ｂに印加されてその
弁が閉成され水平方向の空圧アクチュエータ１５ｂから
は空気が排気され、この水平方向の空圧アクチュエータ
１５ｂの内圧が低下することにより水平方向の制御力Ｆ
Bが低下して制御力ＦAによる制御対象物１２への左向の
移動を助けることになる。
【００２３】また、非接触変位センサ１４も制御対象物
１２の右向の変位を検知して水平方向の相対変位信号Ｓ
2を出力する。水平方向の相対変位信号Ｓ2は前置増幅器
２４に入力され、前置増幅器２４の出力は減算器２５に
入力される。減算器２５は、一般に非接触変位センサ１
４は０〜＋数ｖの電圧を発生するのでゼロ点を境にして
±の電圧を発生するようにゼロ点調整を行なう。減算器
２５の出力は増幅器２６に入力される。増幅器２６から
の相対変位信号は加算器２７に入力される。加算器２７
の出力部は叙上のように水平方向の空圧アクチュエータ
１５ａ、１５ｂに印加され、制御対象物１２には水平方
向の制御力ＦAが叙上の制御力ＦAに注入され制御対象物
１２は左向に変位しようとする。なお、この非接触変位
センサ１４から増幅器２６の制御系は用途によっては省
略できるものである。
１２の右向の変位を検知して水平方向の相対変位信号Ｓ
2を出力する。水平方向の相対変位信号Ｓ2は前置増幅器
２４に入力され、前置増幅器２４の出力は減算器２５に
入力される。減算器２５は、一般に非接触変位センサ１
４は０〜＋数ｖの電圧を発生するのでゼロ点を境にして
±の電圧を発生するようにゼロ点調整を行なう。減算器
２５の出力は増幅器２６に入力される。増幅器２６から
の相対変位信号は加算器２７に入力される。加算器２７
の出力部は叙上のように水平方向の空圧アクチュエータ
１５ａ、１５ｂに印加され、制御対象物１２には水平方
向の制御力ＦAが叙上の制御力ＦAに注入され制御対象物
１２は左向に変位しようとする。なお、この非接触変位
センサ１４から増幅器２６の制御系は用途によっては省
略できるものである。
【００２４】制御対象物１２が水平方向の静止基準点を
越えて左向に変位した場合には、以上の動作において水
平方向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂの水平方向
の制御力ＦA、ＦBが逆向きに作用する。従来の振動絶縁
装置によって得られた周波数−水平方向振動伝達関数特
性を図５（ａ）に示し、これと比較する目的で本発明に
よるアクティブ振動絶縁装置によって得られた周波数−
水平方向振動伝達関数特性をグラフ図５（ｂ）に示す。
何れの場合も、垂直方向のレベルはメカニカルバルブ
（特開昭５７−７３２４８号公報）により空気バネの内
圧を制御して行なった。図５（ａ）、（ｂ）から明らか
なように、本発明によるアクティブ振動絶縁装置によれ
ば水平方向振動絶縁が低周波において大幅に改善されて
いる。
越えて左向に変位した場合には、以上の動作において水
平方向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂの水平方向
の制御力ＦA、ＦBが逆向きに作用する。従来の振動絶縁
装置によって得られた周波数−水平方向振動伝達関数特
性を図５（ａ）に示し、これと比較する目的で本発明に
よるアクティブ振動絶縁装置によって得られた周波数−
水平方向振動伝達関数特性をグラフ図５（ｂ）に示す。
何れの場合も、垂直方向のレベルはメカニカルバルブ
（特開昭５７−７３２４８号公報）により空気バネの内
圧を制御して行なった。図５（ａ）、（ｂ）から明らか
なように、本発明によるアクティブ振動絶縁装置によれ
ば水平方向振動絶縁が低周波において大幅に改善されて
いる。
【００２５】なお、以上の例で制御方式は、絶対加速
度、絶対速度、相対変位の３信号をフィードバック制御
信号として用いたが、所期の振動絶縁効果を得るための
用途に応じて変位信号は絶対変位でもよく、また変位と
速度或いは変位と加速度から成る群から選ばれた２信号
を用いて制御することもできる。また、以上の例におい
てハイパスフイルタ、ローパスフイルタは状況に応じて
は一方または双方を省略することが可能である。さら
に、以上の例において非接触変位センサに設けられた前
置増幅器も省略することができる。
度、絶対速度、相対変位の３信号をフィードバック制御
信号として用いたが、所期の振動絶縁効果を得るための
用途に応じて変位信号は絶対変位でもよく、また変位と
速度或いは変位と加速度から成る群から選ばれた２信号
を用いて制御することもできる。また、以上の例におい
てハイパスフイルタ、ローパスフイルタは状況に応じて
は一方または双方を省略することが可能である。さら
に、以上の例において非接触変位センサに設けられた前
置増幅器も省略することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のアクティブ振動絶縁装置によれば、空気バネで支持
されている制御対象物に搭載され水平方向の振動を検出
して水平方向の振動信号を出力する水平方向振動センサ
と、水平方向の振動信号により駆動され制御対象物に互
に逆向きの水平方向の制御力を注入する一対の水平方向
アクチュエータとを備えていることにより、アクチュエ
ータを組付けるのが容易であり、その設置スペースが小
さくなり、また振動系全体をバランスよく支持できて水
平方向の振動絶縁性能を向上できる。
明のアクティブ振動絶縁装置によれば、空気バネで支持
されている制御対象物に搭載され水平方向の振動を検出
して水平方向の振動信号を出力する水平方向振動センサ
と、水平方向の振動信号により駆動され制御対象物に互
に逆向きの水平方向の制御力を注入する一対の水平方向
アクチュエータとを備えていることにより、アクチュエ
ータを組付けるのが容易であり、その設置スペースが小
さくなり、また振動系全体をバランスよく支持できて水
平方向の振動絶縁性能を向上できる。
【図１】本発明の実施例によるアクティブ振動絶縁装置
の説明図。
の説明図。
【図２】本発明によるアクティブ振動絶縁装置に使用さ
れる空気バネの説明図。
れる空気バネの説明図。
【図３】本発明によるアクティブ振動絶縁装置の水平方
向制御系を示すブロック図。
向制御系を示すブロック図。
【図４】本発明によるアクティブ振動絶縁装置における
各構成要素の配置を示す図。
各構成要素の配置を示す図。
【図５】図５（ａ）は従来の振動絶縁装置によって得ら
れた周波数−水平方向振動伝達関数特性を示すグラフ、
図５（ｂ）は本発明によるアクティブ振動絶縁装置によ
って得られた周波数−水平方向振動伝達関数特性を示す
グラフ。
れた周波数−水平方向振動伝達関数特性を示すグラフ、
図５（ｂ）は本発明によるアクティブ振動絶縁装置によ
って得られた周波数−水平方向振動伝達関数特性を示す
グラフ。
１０……空気バネの設置面 １１……空気バネ １２……制御対象物 １３……水平方向の振動センサ １４……水平方向の変位センサ １５ａ、１５ｂ……水平方向アクチュエータ １７ａ、１７ｂ……アナログ弁
Claims (1)
- 【請求項１】空気バネで支持されている制御対象物に搭
載され水平方向の振動を検出して水平方向の振動信号を
出力する水平方向振動センサと、前記水平方向の振動信
号により駆動され前記制御対象物に互に逆向きの水平方
向の制御力を注入する一対の水平方向アクチュエータと
を備えていることを特徴とするアクティブ振動絶縁装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18398292A JP3292505B2 (ja) | 1991-07-29 | 1992-07-10 | アクティブ振動絶縁装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-188994 | 1991-07-29 | ||
| JP18899491 | 1991-07-29 | ||
| JP18398292A JP3292505B2 (ja) | 1991-07-29 | 1992-07-10 | アクティブ振動絶縁装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05202981A true JPH05202981A (ja) | 1993-08-10 |
| JP3292505B2 JP3292505B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=26502208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18398292A Expired - Fee Related JP3292505B2 (ja) | 1991-07-29 | 1992-07-10 | アクティブ振動絶縁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292505B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100870108B1 (ko) * | 2007-05-01 | 2008-11-25 | 한국과학기술원 | 보이스코일모터를 사용한 능동수동제진기 |
| ITTO20090048A1 (it) * | 2009-01-27 | 2010-07-28 | Osai A S S R L | Macchina utensile per una microlavorazione e relativo metodo |
| CN108227758A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-06-29 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 基于音圈电机的非接触式双轴倾斜控制装置 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP18398292A patent/JP3292505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100870108B1 (ko) * | 2007-05-01 | 2008-11-25 | 한국과학기술원 | 보이스코일모터를 사용한 능동수동제진기 |
| ITTO20090048A1 (it) * | 2009-01-27 | 2010-07-28 | Osai A S S R L | Macchina utensile per una microlavorazione e relativo metodo |
| CN108227758A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-06-29 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 基于音圈电机的非接触式双轴倾斜控制装置 |
| CN108227758B (zh) * | 2018-03-08 | 2023-11-03 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 基于音圈电机的非接触式双轴倾斜控制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3292505B2 (ja) | 2002-06-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020219 |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
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