JPH06200978A - 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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- JPH06200978A JPH06200978A JP34943992A JP34943992A JPH06200978A JP H06200978 A JPH06200978 A JP H06200978A JP 34943992 A JP34943992 A JP 34943992A JP 34943992 A JP34943992 A JP 34943992A JP H06200978 A JPH06200978 A JP H06200978A
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 制御対象物に搭載されるセンサの使用数を大
幅に低減し、システム構成を簡便に構成する。 【構成】 空気バネ１１で支持されている制御対象物１
２に、加速度センサ１３、速度センサ、変位センサ１４
から選ばれたセンサと、角速度センサ１５ａ、１５ｂと
からなる複数個の振動センサを搭載し、制御対象物の振
動を示す振動センサからの角速度信号を含む振動信号
ａ、ｂ、ｃ、ｄにより駆動され制御対象物に振動と逆向
きの制御力を注入するアクチュエータ１６とを備えてい
る。
幅に低減し、システム構成を簡便に構成する。 【構成】 空気バネ１１で支持されている制御対象物１
２に、加速度センサ１３、速度センサ、変位センサ１４
から選ばれたセンサと、角速度センサ１５ａ、１５ｂと
からなる複数個の振動センサを搭載し、制御対象物の振
動を示す振動センサからの角速度信号を含む振動信号
ａ、ｂ、ｃ、ｄにより駆動され制御対象物に振動と逆向
きの制御力を注入するアクチュエータ１６とを備えてい
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、制御対象物に搭載されるセンサの使用数
を低減し、システム構成を簡便にしてシステムセットを
廉価にしたアクティブ振動絶縁装置に係わる。
に関し、特に、制御対象物に搭載されるセンサの使用数
を低減し、システム構成を簡便にしてシステムセットを
廉価にした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
動絶縁装置が知られている。一般に、このようなパッシ
ブ振動絶縁装置は、垂直方向１軸（Ｚ軸）モデルとし
て、次のように考えられる。
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
動絶縁装置が知られている。一般に、このようなパッシ
ブ振動絶縁装置は、垂直方向１軸（Ｚ軸）モデルとし
て、次のように考えられる。
【０００３】図７において、基礎または床である設置面
にＵ＝Ａsinωtの振動があるとき、この系の運動方程式
は次のように表わせる。
にＵ＝Ａsinωtの振動があるとき、この系の運動方程式
は次のように表わせる。
【０００４】
【数１】
【０００５】なお、ｚは垂直方向位置、ｍは制御対象物
の質量、ｋは空気バネのバネ定数、ｃはダッシュポット
の粘性減衰定数である。（１）式をラプラス変換して
の質量、ｋは空気バネのバネ定数、ｃはダッシュポット
の粘性減衰定数である。（１）式をラプラス変換して
【０００６】
【数２】
【０００７】
【数３】
【０００８】ここで
【０００９】
【数４】
【００１０】
【数５】
【００１１】とおくと
【００１２】
【数６】
【００１３】（２）式より振動伝達率（伝達関数の絶対
値）τは
値）τは
【００１４】
【数７】
【００１５】となる。（３）式をグラフに示すと図８に
なる。図８から明らかなように、減衰定数ｃが小なると
き、正規化周波数（ω／ωn）が１以上での除振効果は
大きいが、共振が大になる。又、ｃが大なるときは、共
振は０dBに近づくが、正規化周波数１以上での除振効果
は少なくなる。
なる。図８から明らかなように、減衰定数ｃが小なると
き、正規化周波数（ω／ωn）が１以上での除振効果は
大きいが、共振が大になる。又、ｃが大なるときは、共
振は０dBに近づくが、正規化周波数１以上での除振効果
は少なくなる。
【００１６】以上の相反する事項を除くため、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。このアクティブ振動絶縁装置
は、除振系のパラメータを外部からコントロールして共
振が全くなく、かつ正規化周波数が１以上でも除振効果
の大なる除振台を実現せんとするものである。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。
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。このアクティブ振動絶縁装置
は、除振系のパラメータを外部からコントロールして共
振が全くなく、かつ正規化周波数が１以上でも除振効果
の大なる除振台を実現せんとするものである。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。
【００１７】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。 〈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ＶｃＭ（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）。
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。 〈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ＶｃＭ（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）。
【００１８】〈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、サーボバルブを開閉し、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、サーボバルブを開閉し、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）。
【００１９】アクティブコントロールによる垂直１軸モ
デルを図９に示す。このモデルにおいて、ｍなる質量の
制御対象物に振動センサＳＥを搭載して振動を検出し、
この振動信号を加速度制御ゲインＧm、速度制御ゲイン
Ｇc、変位制御ゲインＧkを有するコントローラＣｏから
ＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）等の電気式アクチュ
エータまたは図に示すサーボバルブＳＶ、制御用空気バ
ネによる空圧式によるアクチュエータでフイードバック
のアクティブコントロールを行なう。
デルを図９に示す。このモデルにおいて、ｍなる質量の
制御対象物に振動センサＳＥを搭載して振動を検出し、
この振動信号を加速度制御ゲインＧm、速度制御ゲイン
Ｇc、変位制御ゲインＧkを有するコントローラＣｏから
ＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）等の電気式アクチュ
エータまたは図に示すサーボバルブＳＶ、制御用空気バ
ネによる空圧式によるアクチュエータでフイードバック
のアクティブコントロールを行なう。
【００２０】図９に示す系の運動方程式は
【００２１】
【数８】
【００２２】ここでフィードバック信号ｆはフィードバ
ック制御を表わし
ック制御を表わし
【００２３】
【数９】
【００２４】とおくと（５）式は
【００２５】
【数１０】
【００２６】さらにラプラス変換すると
【００２７】
【数１１】
【００２８】
【数１２】
【００２９】ここで
【００３０】
【数１３】
【００３１】
【数１４】
【００３２】
【数１５】
【００３３】とおくと、振動伝達率τは
【００３４】
【数１６】
【００３５】となる。（８）式を図に示すと図１０を得
る。図１０から明らかなように、アクティブ振動絶縁装
置において速度制御のゲインＧcが小なるとき、つまり
ζが小なるときには、パッシブ振動絶縁装置の減衰定数
ｃ＝１の伝達率と同じになる。しかしＧcが大になると
伝達率は０dB以下になり、かつ正規化周波数１以下で
も、パッシブ振動絶縁装置よりも除振効果を大にするこ
とができる。
る。図１０から明らかなように、アクティブ振動絶縁装
置において速度制御のゲインＧcが小なるとき、つまり
ζが小なるときには、パッシブ振動絶縁装置の減衰定数
ｃ＝１の伝達率と同じになる。しかしＧcが大になると
伝達率は０dB以下になり、かつ正規化周波数１以下で
も、パッシブ振動絶縁装置よりも除振効果を大にするこ
とができる。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】このアクティブ振動絶
縁装置では、説明を簡略化するために図９に示す垂直方
向１軸（Ｚ軸）のみについて考えると、その構成は図１
１に示すように定盤のような制御対象物は４隅で空気バ
ネＡＭで支持され、制御対象物には各空気バネＡＭ部に
おいてそれぞれ加速度センサ、変位センサと、サーボバ
ルブとが搭載され、その各ブロックはコネクタボックス
を介してコントローラＣｏに接続されている。そのコン
トロールシステムを図１２に示す。図１２において、３
個の増幅器のゲインＧm、Ｇc、Ｇk（図９）はそれぞれ
式６のゲインＧm、Ｇc、Ｇkに等しい。また、変位ｚ−
ｕは変位センサから得られ、加速度
縁装置では、説明を簡略化するために図９に示す垂直方
向１軸（Ｚ軸）のみについて考えると、その構成は図１
１に示すように定盤のような制御対象物は４隅で空気バ
ネＡＭで支持され、制御対象物には各空気バネＡＭ部に
おいてそれぞれ加速度センサ、変位センサと、サーボバ
ルブとが搭載され、その各ブロックはコネクタボックス
を介してコントローラＣｏに接続されている。そのコン
トロールシステムを図１２に示す。図１２において、３
個の増幅器のゲインＧm、Ｇc、Ｇk（図９）はそれぞれ
式６のゲインＧm、Ｇc、Ｇkに等しい。また、変位ｚ−
ｕは変位センサから得られ、加速度
【００３７】
【外１】
【００３８】は加速度センサから得られ、速度
【００３９】
【外２】
【００４０】は加速度センサからの加速度信号を積分器
で積分して得られる。これらの変位信号、加速度信号、
速度信号はそれぞれゲインＧm、Ｇc、Ｇkを有する増幅
器で増幅され加算器で基準電圧と比較されサーボバルブ
を開閉して制御用空気バネに空気を給気または排気する
ことにより制御対象物の除振或いは絶縁効果を積極的に
高めるものである。
で積分して得られる。これらの変位信号、加速度信号、
速度信号はそれぞれゲインＧm、Ｇc、Ｇkを有する増幅
器で増幅され加算器で基準電圧と比較されサーボバルブ
を開閉して制御用空気バネに空気を給気または排気する
ことにより制御対象物の除振或いは絶縁効果を積極的に
高めるものである。
【００４１】しかしながら、図１１から明らかなように
垂直方向１軸（Ｚ軸）のみの制御であっても定盤のよう
な制御対象物の傾き等を考慮すると、コントロール系統
は４チャンネル（ＣＨ）必要になってくる。ところが、
これらの変位センサ、加速度センサは極めて高価であ
り、アクティブ振動絶縁装置の普及を阻害しているとい
う難点がある。
垂直方向１軸（Ｚ軸）のみの制御であっても定盤のよう
な制御対象物の傾き等を考慮すると、コントロール系統
は４チャンネル（ＣＨ）必要になってくる。ところが、
これらの変位センサ、加速度センサは極めて高価であ
り、アクティブ振動絶縁装置の普及を阻害しているとい
う難点がある。
【００４２】
【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、制御対象物に搭載されるセンサの使用数を大
幅に低減し、システム構成を簡便にしてシステムセット
を廉価に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、制御対象物に搭載されるセンサの使用数を大
幅に低減し、システム構成を簡便にしてシステムセット
を廉価に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。
【００４３】
【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、加速度センサ、速度センサ、
変位センサから選ばれたセンサと、角速度センサとから
なる複数個の振動センサを搭載し、制御対象物の振動を
示す振動センサからの角速度信号を含む振動信号により
駆動され制御対象物に振動と逆向きの制御力を注入する
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、加速度センサ、速度センサ、
変位センサから選ばれたセンサと、角速度センサとから
なる複数個の振動センサを搭載し、制御対象物の振動を
示す振動センサからの角速度信号を含む振動信号により
駆動され制御対象物に振動と逆向きの制御力を注入する
アクチュエータとを備えている。
【００４４】
【作用】このように構成されたアクティブ振動絶縁装置
の動作モデルについては、Ｘ−Ｘ’軸断面での任意実振
動を制御対象物が基準位置から変動位置へ振動したもの
と仮定すると、この振動はＸ軸方向振動、回転振動、Ｚ
軸方向振動に分解することができる。ここでＸ軸方向振
動はきわめて小なので省略すると、この任意実振動は制
御対象物中央に位置した加速度センサ、変位センサ、角
速度センサによって検知することができる。同様のこと
がＹ−Ｙ’軸断面上でも言える。つまり、角速度センサ
２個、変位センサ、加速度センサ各１個で、定盤などの
制御対象物上の任意断面の振動を検知できる。これらの
センサからの角速度信号を含む振動信号によりアクチュ
エータを駆動し、制御対象物にその振動と逆向きの制御
力が注入される。このためセンサとして角速度センサを
使用することにより制御対象物に搭載されるセンサの使
用数が大幅に低減し、システム構成が簡便になってシス
テムセットが廉価になると共に、振動絶縁装置の振動絶
縁性能が大幅に向上する。
の動作モデルについては、Ｘ−Ｘ’軸断面での任意実振
動を制御対象物が基準位置から変動位置へ振動したもの
と仮定すると、この振動はＸ軸方向振動、回転振動、Ｚ
軸方向振動に分解することができる。ここでＸ軸方向振
動はきわめて小なので省略すると、この任意実振動は制
御対象物中央に位置した加速度センサ、変位センサ、角
速度センサによって検知することができる。同様のこと
がＹ−Ｙ’軸断面上でも言える。つまり、角速度センサ
２個、変位センサ、加速度センサ各１個で、定盤などの
制御対象物上の任意断面の振動を検知できる。これらの
センサからの角速度信号を含む振動信号によりアクチュ
エータを駆動し、制御対象物にその振動と逆向きの制御
力が注入される。このためセンサとして角速度センサを
使用することにより制御対象物に搭載されるセンサの使
用数が大幅に低減し、システム構成が簡便になってシス
テムセットが廉価になると共に、振動絶縁装置の振動絶
縁性能が大幅に向上する。
【００４５】
【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。説明の便
宜上、垂直方向１軸（Ｚ軸）のみに適用したアクティブ
振動絶縁装置について説明する。図１において、この垂
直方向１軸（Ｚ軸）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１２には加速度センサ１３、変位センサ１４、
Ｘ−Ｘ’軸方向の角速度センサ１５ａ、Ｙ−Ｙ’軸方
向の角速度センサ１５ｂからなる複数個の振動センサが
搭載されている。
の好ましい実施例を図面を参照して説明する。説明の便
宜上、垂直方向１軸（Ｚ軸）のみに適用したアクティブ
振動絶縁装置について説明する。図１において、この垂
直方向１軸（Ｚ軸）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１２には加速度センサ１３、変位センサ１４、
Ｘ−Ｘ’軸方向の角速度センサ１５ａ、Ｙ−Ｙ’軸方
向の角速度センサ１５ｂからなる複数個の振動センサが
搭載されている。
【００４６】図２に示すように、加速度センサ１３、変
位センサ１４は制御対象物１２の中央部に１組、角速度
センサ１５ａ、角速度センサ１５ｂは同じく制御対象物
１２の中央部にＸ−Ｘ’軸方向、Ｙ−Ｙ’軸方向にそれ
ぞれ搭載されている。この加速度センサ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、加速度センサ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、加速度センサ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。
位センサ１４は制御対象物１２の中央部に１組、角速度
センサ１５ａ、角速度センサ１５ｂは同じく制御対象物
１２の中央部にＸ−Ｘ’軸方向、Ｙ−Ｙ’軸方向にそれ
ぞれ搭載されている。この加速度センサ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、加速度センサ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、加速度センサ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。
【００４７】変位センサ１４は、制御対象物１２と空気
バネ１１の設置面１０間でその垂直方向の相対変位を検
出するものである。この変位センサ１４としては、非接
触型のセンサが使用でき、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。角速度
センサ１５ａ、角速度センサ１５ｂとしては、公知の振
動ジャイロ、光ファイバジャイロ、機械式ジャイロ等の
ジャイロが採用できる。
バネ１１の設置面１０間でその垂直方向の相対変位を検
出するものである。この変位センサ１４としては、非接
触型のセンサが使用でき、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。角速度
センサ１５ａ、角速度センサ１５ｂとしては、公知の振
動ジャイロ、光ファイバジャイロ、機械式ジャイロ等の
ジャイロが採用できる。
【００４８】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、加速度センサ１３、変
位センサ１４、角速度センサ１５ａ、角速度センサ１５
ｂはこのような精密機器自体に搭載してもよい。また、
このアクティブ振動絶縁装置は、制御対象物１２の振動
を示すこれらの振動センサからの角速度信号を含む振動
信号ａ、ｂ、ｃ、ｄによりコントローラＣｏを介して駆
動され制御対象物１２にその振動と逆向きの制御力を注
入するアクチュエータ１６を備えている。
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、加速度センサ１３、変
位センサ１４、角速度センサ１５ａ、角速度センサ１５
ｂはこのような精密機器自体に搭載してもよい。また、
このアクティブ振動絶縁装置は、制御対象物１２の振動
を示すこれらの振動センサからの角速度信号を含む振動
信号ａ、ｂ、ｃ、ｄによりコントローラＣｏを介して駆
動され制御対象物１２にその振動と逆向きの制御力を注
入するアクチュエータ１６を備えている。
【００４９】アクチュエータ１６は、図示の例において
制御対象物１２を支持する空気バネ１１と、コントロー
ラＣｏにより空気バネ１１に空気を給排気し、制御対象
物１２にその振動と逆向きの制御力を注入するサーボバ
ルブ１７とから構成されている。このサーボバルブ１７
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。このサーボバルブ１７とし
ては電気空圧比例バルブ、空圧アナログバルブ等も採用
できる。アクチュエータ１６としては、空気バネの他、
空圧シリンダ等の空圧式アクチュエータが採用され、ま
たＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）等の電気によって
駆動する電気式アクチュエータも使用できる。
制御対象物１２を支持する空気バネ１１と、コントロー
ラＣｏにより空気バネ１１に空気を給排気し、制御対象
物１２にその振動と逆向きの制御力を注入するサーボバ
ルブ１７とから構成されている。このサーボバルブ１７
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。このサーボバルブ１７とし
ては電気空圧比例バルブ、空圧アナログバルブ等も採用
できる。アクチュエータ１６としては、空気バネの他、
空圧シリンダ等の空圧式アクチュエータが採用され、ま
たＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）等の電気によって
駆動する電気式アクチュエータも使用できる。
【００５０】図２に示すように、制御対象物１２は４隅
においてそれぞれ１個の空気バネ（ＡＭ）１１により支
持されており、サーボバルブ１７が１個づつ空気バネ
（ＡＭ）１１に対応して設けられている。図２に示すア
クティブ振動絶縁装置の動作モデルについて、その動作
を簡単に説明するに、図２のＸ−Ｘ’軸断面での任意実
振動を図３（ａ）のように制御対象物１２が基準位置１
２ａから変動位置１２ｂへ振動したものと仮定すると、
この振動はＸ軸方向振動（図３（ｂ））回転振動（図３
（ｃ））、ｚ方向振動（図３（ｄ））に分解することが
できる。ここでＸ軸方向振動はきわめて小なので省略す
ると、この任意実振動は図２中央に位置した加速度セン
サ、変位センサ、角速度センサによって検知することが
できる。同様のことがＹ−Ｙ’軸断面上でも言える。つ
まり、角速度センサ２個、変位センサ、加速度センサ各
１個で、定盤などの制御対象物１２上の任意断面の振動
を検知できることになる。
においてそれぞれ１個の空気バネ（ＡＭ）１１により支
持されており、サーボバルブ１７が１個づつ空気バネ
（ＡＭ）１１に対応して設けられている。図２に示すア
クティブ振動絶縁装置の動作モデルについて、その動作
を簡単に説明するに、図２のＸ−Ｘ’軸断面での任意実
振動を図３（ａ）のように制御対象物１２が基準位置１
２ａから変動位置１２ｂへ振動したものと仮定すると、
この振動はＸ軸方向振動（図３（ｂ））回転振動（図３
（ｃ））、ｚ方向振動（図３（ｄ））に分解することが
できる。ここでＸ軸方向振動はきわめて小なので省略す
ると、この任意実振動は図２中央に位置した加速度セン
サ、変位センサ、角速度センサによって検知することが
できる。同様のことがＹ−Ｙ’軸断面上でも言える。つ
まり、角速度センサ２個、変位センサ、加速度センサ各
１個で、定盤などの制御対象物１２上の任意断面の振動
を検知できることになる。
【００５１】次に、以上のように構成されたアクティブ
振動絶縁装置に関して構築されたコントローラＣｏを含
む制御系について図３を参照して説明すると、制御対象
物１２の振動を示す加速度センサ１３、変位センサ１
４、 Ｘ−Ｘ’軸方向の角速度センサ１５ａ、Ｙ−Ｙ’
軸方向の角速度センサ１５ｂのうち変位センサ１４から
の振動信号ｂは変位ｚ−ｕとしてゲインＧkを有する増
幅器３２で増幅され、加速度センサ１３からの振動信号
ａはＤＣカットフイルタ２０でＤＣ成分がカットされ、
分岐点２３を経てローパスフイルタ２６で高周波成分が
カットされ、加速度
振動絶縁装置に関して構築されたコントローラＣｏを含
む制御系について図３を参照して説明すると、制御対象
物１２の振動を示す加速度センサ１３、変位センサ１
４、 Ｘ−Ｘ’軸方向の角速度センサ１５ａ、Ｙ−Ｙ’
軸方向の角速度センサ１５ｂのうち変位センサ１４から
の振動信号ｂは変位ｚ−ｕとしてゲインＧkを有する増
幅器３２で増幅され、加速度センサ１３からの振動信号
ａはＤＣカットフイルタ２０でＤＣ成分がカットされ、
分岐点２３を経てローパスフイルタ２６で高周波成分が
カットされ、加速度
【００５２】
【外３】
【００５３】としてゲインＧmを有する増幅器３３で増
幅され、また分岐点２３を経て積分器２７で積分され速
度
幅され、また分岐点２３を経て積分器２７で積分され速
度
【００５４】
【外４】
【００５５】としてゲインＧcを有する増幅器３４で増
幅される。これらの増幅器３２、３３、３４からの信号
は加算点４１で加算されＧmｚ＋Ｇcｚ＋Ｇk（ｚ−ｕ）
として加算点４４に出力される。Ｘ−Ｘ’軸方向の角速
度センサ１５ａからの振動信号ｃはＤＣカットフイルタ
２１でＤＣ成分がカットされ、分岐点２４を経て微分器
２８で微分され角加速度
幅される。これらの増幅器３２、３３、３４からの信号
は加算点４１で加算されＧmｚ＋Ｇcｚ＋Ｇk（ｚ−ｕ）
として加算点４４に出力される。Ｘ−Ｘ’軸方向の角速
度センサ１５ａからの振動信号ｃはＤＣカットフイルタ
２１でＤＣ成分がカットされ、分岐点２４を経て微分器
２８で微分され角加速度
【００５６】
【外５】
【００５７】としてゲインｍを有する増幅器３５で増幅
され、また分岐点２４を経て積分器２９で積分され角度
∫ωxｄｔとしてゲインｍを有する増幅器３６で増幅さ
れ、さらに分岐点２４を経て角速度ωxとしてゲインｍ
を有する増幅器３７で増幅される。これらの増幅器３
５、３６、３７からの信号は加算点４２で加算されｍω
x＋ｍωx＋ｍ∫ωxｄｔとして加算点４４に出力され
る。
され、また分岐点２４を経て積分器２９で積分され角度
∫ωxｄｔとしてゲインｍを有する増幅器３６で増幅さ
れ、さらに分岐点２４を経て角速度ωxとしてゲインｍ
を有する増幅器３７で増幅される。これらの増幅器３
５、３６、３７からの信号は加算点４２で加算されｍω
x＋ｍωx＋ｍ∫ωxｄｔとして加算点４４に出力され
る。
【００５８】Ｙ−Ｙ’軸方向の角速度センサ１５ｂから
の振動信号ｄはＤＣカットフイルタ２２でＤＣ成分がカ
ットされ、分岐点２５を経て微分器３０で微分され角加
速度
の振動信号ｄはＤＣカットフイルタ２２でＤＣ成分がカ
ットされ、分岐点２５を経て微分器３０で微分され角加
速度
【００５９】
【外６】
【００６０】としてゲインｎを有する増幅器３８で増幅
され、また分岐点２５を経て積分器３１で積分され角度
∫ωYｄｔとしてゲインｎを有する増幅器３９で増幅さ
れ、さらに分岐点２５を経て角速度ωYとしてゲインｎ
を有する増幅器４０で増幅される。これらの増幅器３
８、３９、４０からの信号は加算点４３で加算されｎω
Y＋ｎωY＋ｎ∫ωYｄｔとして加算点４４に出力され
る。
され、また分岐点２５を経て積分器３１で積分され角度
∫ωYｄｔとしてゲインｎを有する増幅器３９で増幅さ
れ、さらに分岐点２５を経て角速度ωYとしてゲインｎ
を有する増幅器４０で増幅される。これらの増幅器３
８、３９、４０からの信号は加算点４３で加算されｎω
Y＋ｎωY＋ｎ∫ωYｄｔとして加算点４４に出力され
る。
【００６１】ところで、従来技術のフィードバック信号
ｆ（式（６））に相当するフィードバック信号ｆ’は以
下の如くなる。
ｆ（式（６））に相当するフィードバック信号ｆ’は以
下の如くなる。
【００６２】
【数１７】
【００６３】式（１０）において、振動の振巾がきわめ
て小なので回転項をすべてｚ、ｚ、（ｚ−ｕ）と同じく
ｚ軸方向成分のみで近似すると、
て小なので回転項をすべてｚ、ｚ、（ｚ−ｕ）と同じく
ｚ軸方向成分のみで近似すると、
【００６４】
【数１８】
【００６５】であることから、式（１０）は以下の如く
近似できる。
近似できる。
【００６６】
【数１９】
【００６７】したがって、式（６）と同じ式になり従来
技術のフィードバック信号ｆと等しくなる。つまり、本
システムのコントロールシステムは従来技術で同様な動
作を示すことを現わしている。このように、コントロー
ラＣｏの加算点４４からはＧm’ｚ＋Ｇc’ｚ＋ＧR’な
るフィードバック信号ｆ’が出力されてアクチュエータ
１６のサーボバルブ１７を駆動して空気バネ１１に空気
を給気または排気することにより、制御対象物１２にそ
の振動と逆向きの制御力を注入する。
技術のフィードバック信号ｆと等しくなる。つまり、本
システムのコントロールシステムは従来技術で同様な動
作を示すことを現わしている。このように、コントロー
ラＣｏの加算点４４からはＧm’ｚ＋Ｇc’ｚ＋ＧR’な
るフィードバック信号ｆ’が出力されてアクチュエータ
１６のサーボバルブ１７を駆動して空気バネ１１に空気
を給気または排気することにより、制御対象物１２にそ
の振動と逆向きの制御力を注入する。
【００６８】このようにして制御対象物１２→加速度セ
ンサ１３、変位センサ１４、 Ｘ−Ｘ’軸方向の角速度
センサ１５ａ、Ｙ−Ｙ’軸方向の角速度センサ１５ｂ→
コントローラＣｏ→アクチュエータ１６のサーボバルブ
１７→制御対象物１２へ至るフィードバックループが形
成されている。なお、このフィードバックループの制御
系は空気バネ１１について各チャンネル１ＣＨ〜４ＣＨ
（図２）毎に設けられている。
ンサ１３、変位センサ１４、 Ｘ−Ｘ’軸方向の角速度
センサ１５ａ、Ｙ−Ｙ’軸方向の角速度センサ１５ｂ→
コントローラＣｏ→アクチュエータ１６のサーボバルブ
１７→制御対象物１２へ至るフィードバックループが形
成されている。なお、このフィードバックループの制御
系は空気バネ１１について各チャンネル１ＣＨ〜４ＣＨ
（図２）毎に設けられている。
【００６９】図２に示すアクティブ振動絶縁装置におい
て、図４に示すコントローラを構成して実験をした結
果、図５に示す伝達関数を得た。なお、参考までに以上
の実施例によるシステムをパッシブ振動絶縁装置につい
て適用した結果得られた伝達関数を図６に示す。両図か
ら明らかなように、パッシブ振動絶縁装置に較べて本発
明によるアクティブ振動絶縁装置によれば振動絶縁が大
幅に改善されている。
て、図４に示すコントローラを構成して実験をした結
果、図５に示す伝達関数を得た。なお、参考までに以上
の実施例によるシステムをパッシブ振動絶縁装置につい
て適用した結果得られた伝達関数を図６に示す。両図か
ら明らかなように、パッシブ振動絶縁装置に較べて本発
明によるアクティブ振動絶縁装置によれば振動絶縁が大
幅に改善されている。
【００７０】
【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、加速度センサ、速度センサ、
変位センサから選ばれたセンサと、角速度センサとから
なる複数個の振動センサを搭載し、制御対象物の振動を
示す振動センサからの角速度信号を含む振動信号により
駆動され制御対象物に振動と逆向きの制御力を注入する
アクチュエータとを備えたことにより、制御対象物に搭
載されるセンサの使用数が大幅に低減され、システム構
成が簡便になってシステムセットが廉価にできる。
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、加速度センサ、速度センサ、
変位センサから選ばれたセンサと、角速度センサとから
なる複数個の振動センサを搭載し、制御対象物の振動を
示す振動センサからの角速度信号を含む振動信号により
駆動され制御対象物に振動と逆向きの制御力を注入する
アクチュエータとを備えたことにより、制御対象物に搭
載されるセンサの使用数が大幅に低減され、システム構
成が簡便になってシステムセットが廉価にできる。
【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の制御対
象物に使用される空気バネ、センサ、アクチュエータの
配置図。
象物に使用される空気バネ、センサ、アクチュエータの
配置図。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明によ
るアクティブ振動絶縁装置の制御対象物の動作説明図。
るアクティブ振動絶縁装置の制御対象物の動作説明図。
【図４】本発明によるアクティブ振動絶縁装置について
構築した制御系を示すブロック図。
構築した制御系を示すブロック図。
【図５】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−振動伝達関数特性を示すグラフ。
得られた周波数−振動伝達関数特性を示すグラフ。
【図６】従来のパッシブ振動絶縁装置によって得られた
周波数−振動伝達関数特性を示すグラフ。
周波数−振動伝達関数特性を示すグラフ。
【図７】従来のパッシブ振動絶縁装置の説明図。
【図８】従来のパッシブ振動絶縁装置によって得られた
周波数−振動伝達関数特性を示すグラフ。
周波数−振動伝達関数特性を示すグラフ。
【図９】従来のアクティブ振動絶縁装置の説明図。
【図１０】従来のアクティブ振動絶縁装置によって得ら
れた周波数−振動伝達関数特性を示すグラフ。
れた周波数−振動伝達関数特性を示すグラフ。
【図１１】従来のアクティブ振動絶縁装置の制御対象物
に使用される空気バネ、センサ、アクチュエータの配置
図。
に使用される空気バネ、センサ、アクチュエータの配置
図。
【図１２】従来のアクティブ振動絶縁装置について構築
した制御系を示すブロック図。
した制御系を示すブロック図。
１１……空気バネ １２……制御対象物 １３……加速度センサ １４……変位センサ １５ａ、１５ｂ……角速度センサ （振動センサ） １６……アクチュエータ （１７……サーボバルブ） ａ、ｂ、ｃ、ｄ……角速度信号を含む振動信号
Claims (1)
- 【請求項１】空気バネで支持されている制御対象物に、
加速度センサ、速度センサ、変位センサから選ばれたセ
ンサと、角速度センサとからなる複数個の振動センサを
搭載し、前記制御対象物の振動を示す前記振動センサか
らの角速度信号を含む振動信号により駆動され前記制御
対象物に前記振動と逆向きの制御力を注入するアクチュ
エータとを備えた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 |
|---|---|---|---|
| JP34943992A JPH06200978A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | アクティブ振動絶縁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34943992A JPH06200978A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | アクティブ振動絶縁装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200978A true JPH06200978A (ja) | 1994-07-19 |
Family
ID=18403761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34943992A Withdrawn JPH06200978A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | アクティブ振動絶縁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06200978A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100462679B1 (ko) * | 2002-08-10 | 2004-12-20 | 현대자동차주식회사 | 하중 감지형 댐퍼를 이용한 차량 운반 장치 |
| KR100870108B1 (ko) * | 2007-05-01 | 2008-11-25 | 한국과학기술원 | 보이스코일모터를 사용한 능동수동제진기 |
| CN104932554A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-09-23 | 北京理工大学 | 一种可变负刚度的半主动控制型联轴器 |
| JP2017508109A (ja) * | 2013-12-24 | 2017-03-23 | ピーブイ ラボズ インク．Ｐｖ Ｌａｂｓ Ｉｎｃ． | プラットフォーム安定化システム |
| US11332362B2 (en) * | 2018-02-20 | 2022-05-17 | Bliley Technologies, Inc. | Vibration isolator platform with electronic acceleration compensation |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP34943992A patent/JPH06200978A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100462679B1 (ko) * | 2002-08-10 | 2004-12-20 | 현대자동차주식회사 | 하중 감지형 댐퍼를 이용한 차량 운반 장치 |
| KR100870108B1 (ko) * | 2007-05-01 | 2008-11-25 | 한국과학기술원 | 보이스코일모터를 사용한 능동수동제진기 |
| JP2017508109A (ja) * | 2013-12-24 | 2017-03-23 | ピーブイ ラボズ インク．Ｐｖ Ｌａｂｓ Ｉｎｃ． | プラットフォーム安定化システム |
| CN104932554A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-09-23 | 北京理工大学 | 一种可变负刚度的半主动控制型联轴器 |
| CN104932554B (zh) * | 2015-06-04 | 2017-12-05 | 北京理工大学 | 一种可变负刚度的半主动控制型联轴器 |
| US11332362B2 (en) * | 2018-02-20 | 2022-05-17 | Bliley Technologies, Inc. | Vibration isolator platform with electronic acceleration compensation |
| US20220234884A1 (en) * | 2018-02-20 | 2022-07-28 | Bliley Technologies, Inc. | Vibration isolator platform with electronic acceleration compensation |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |