JPH0886329A

JPH0886329A - 制振装置

Info

Publication number: JPH0886329A
Application number: JP22306494A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Tohara; 勉戸原
Original assignee: Meiritz Seiki Co Ltd
Current assignee: Meiritz Seiki Co Ltd
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 1996-04-02
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JP3499013B2

Abstract

(57)【要約】【目的】原理構造が簡単で小型な制振装置とする。【構成】外来振動が伝わる支持板３に与圧球１０を突
出して嵌め込み、突出した与圧球１０に第１液体１３が
充たされた第１容器１１を載置する。第１液体１３内に
は第２容器１２が浮かんでおり、第２容器１２には通結
ロッド１５、取付板５を介し搭載盤６が接合されてい
る。第１容器１１の底板１１ｂは与圧球１０に応動して
振動するように低剛性となっており、底板１１ｂが振動
すると、この振動に伴って第１液体１３の静圧が変化す
る。静圧の変化は第２容器１２の体積を変化するので、
浮力は振動を打消す方向に相対変位し、搭載盤６に設置
された被制振部材の振動をなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御装置に関し、より
詳細には、液体中に浮ぶ浮体が、液体の圧力により浮力
変化し移動することを利用して、精密測定装置等にとっ
て有害な振動を抑制する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微小領域の観測や微小変位を計測するた
めの、例えば、走査型プローブ顕微鏡、Ｘ線露光装置、
三次元測定装置等の高精度機器は、通常、テーブル等の
基台に載置され使用されるが、地盤の常微振動等の外来
振動がテーブルに加えられたとき、観測結果や測定結果
に悪影響を及ぼすため、上記、高精度機器を使用すると
きには、機器を除振台の上に搭載したり、機器の架台と
して除振台を利用したりしている。

【０００３】この種の除振台には、コイルや空気ばねを
利用した受動型除振台、エネルギの供給を積極的に行う
能動型除振台、及び制御系のパラメータを切り換えたり
調整を行う準能動型除振台等が知られている。また、こ
れらの除振台は、前述のような高精度機器を使用する場
合に限らず、除振や制振が利用される分野、例えば、工
作機械や建築の分野にも利用されている。さらに、一般
的な制振技術として、質量にばねやダンパを介して他の
質量を付加した同調質量ダンパ（Tuned Mass Damper：
ＴＭＤ、以下、ＴＭＤと記す）が知られている。

【０００４】上記ＴＭＤの、他の制振技術の一つとして
液体の動揺を応用し、液体の慣性力を利用した制振装置
である同調液体ダンパ（Tuned Liquid Damper：ＴＬ
Ｄ、以後ＴＬＤと記す）が知られている。ＴＬＤは容器
内に液体を収容した動吸振器で、液体としては通常水が
使用されている。ＴＬＤは、大形の振動体、例えば、構
造物や船舶等に取り付けられ、振動体の振動に従って振
動すると、ＴＬＤ内の液体は、容器内で往復運動する動
振動子となり振動を吸収する作用をもっている。ＴＬＤ
の方式には、容器や液体（水）の運動の形態によって大
別されたスロッシング型、開放液柱管型、および加圧液
柱管型の三種類の方式がある。

【０００５】図１２は、従来のスロッシング型のＴＬＤ
を説明するための図であり、スロッシング型のＴＬＤは
図１２（ａ）に示すように、直径ｄの有底容器７０内に
液位ｈの液体７１を収容したもので、容器７０の形状
は、通常、図示のした円形のものや角形のものが用いら
れる。

【０００６】スロッシング型のＴＬＤは、例えば、図１
２（ｂ）に示すように質量Ｍｓ、ばね定数Ｋｓ、ダンピ
ング係数Ｃｓの等価ダンパ７３をもった構造物７２の屋
上に取り付けられ、容器７０内の液体７１の液位ｈを調
整し振動周期を構造物の基本周期に同調させることによ
り、液体７１が容器７０の側壁に作用して生ずる流体力
によって制振効果が得られる。液体７１、例えば、水の
振動の減衰は一般に小さいので、金網、浮遊物、増粘剤
を用いて適当な減衰を与えるようにしている。

【０００７】図１３は、従来の開放液柱管型のＴＬＤを
説明するための図であり、Ｕ字状の液柱管８０内に水等
の液体８１を液柱管８０の鉛直管部で大気開放するよう
に収容したもので、液柱管８０の水平部分を長くするこ
とにより液体８１の有効質量を増すことができる。

【０００８】開放液柱管型のＴＬＤの固有振動数は、液
柱管８０内に収容された液体８１の等価長さの１／２乗
に逆比例した値をもっているが、減衰率を高めるため
に、図１３（ｂ）に示すように液柱管８０内にオリフィ
ス８３を設たり、更には、大気開放された液柱管８０を
連通して連通管８２を構成し、連通管８２内にオリフィ
ス８４を設けるなどにより液体８１や空気の流動抵抗を
増加させるようにしている。

【０００９】図１４は、従来の加圧液柱管型のＴＬＤを
説明するための図であり、図１４（ａ）に示した加圧液
柱管型のＴＬＤは図１３（ａ）に示した開放液柱型ＴＬ
ＤのＵ字状液柱管８０の気柱部が閉止され、閉止Ｕ字状
液柱管９０とし液体９１の開放部分に液面が上下動する
ことにより空気ばねとなる空気ばね室９３ａ，９３ｂを
構成している。通常、閉止Ｕ字状液柱管９０の水平部に
は金鋼９２等の流れ抵抗体を取り付け減衰率を高めてい
る。

【００１０】加圧液柱管型ＴＬＤの固有振動数は、液体
９１の密度や加圧液柱管９０の液体の等価長さや空気ば
ね室９３ａ，９３ｂの空気圧や空気の比熱比等により定
まるので、図１４（ｂ）に示すように固有振動数を制御
するために空気ばね室９３ａ，９３ｂの空気圧を調整す
ることが行われている。

【００１１】図１４（ｂ）は、その一例を示す加圧液柱
管型ＴＬＤの固有振動数制御システムを説明するための
図である。まず、加圧液柱管９０の空気ばね室９３ａ，
９３ｂに、各々電磁弁９５ａ，９５ｂを介して空気源９
４から空気が導入され、空気の流入により変化した空気
ばね室９３ａ，９３ｂの圧力を圧力計（図示せず）によ
り検知される。制御装置９７は、検知された空気圧と、
設定された固有振動数に基づいて電磁弁９６ａ，９６ｂ
を設定された固有振動数となるように制御している。

【００１２】上述したＴＬＤは、動的振動子として液体
が用いられるので、ＴＭＤのように振動子に対する特別
な支承構造が不要で、構造が簡単であるから、故障しに
くく、維持管理が容易である等の長所がある。更に、Ｔ
ＭＤでは装置を振動振幅の分だけ幅広くする必要がある
が、ＴＬＤでは容器内で液体の水平振動を上下方向の振
動に変換されるので、ＴＬＤは液体の比重が小さく、従
って、振動子部分の体積が大きくなり大形になると云わ
れいる。

【００１３】反面、ＴＬＤでは、減衰率を大きくするた
めに液体の流れに制動を与えるための金網、格子板、十
字断面棒や、オリフィスなどの抵抗体が用いられ、簡単
に減衰率の大きさを調整することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな従来の制振技術には、以下のような不具合がある。
例えば、空気ばねを利用した除振台では、空気ばねと空
気源とを配管により接続しなければならないので、配管
によって設計の自由度が制限され、また、空気源を必要
とするので設置場所が制限されることがある。

【００１５】また、ＴＭＤが被制動部材を支承する機構
を有するのに対し、ＴＬＤでは、動的振動子として液体
が用いられ、被制動部材を支承する機能がない点におい
て有利である。しかし、ＴＬＤでは、液体の水平方向の
振動が上下方向の振動に変換されるので液体の液面が上
下方向に振動する振動に対するスペースを確保しなけれ
なばらないという設計上の制約がある。しかも、被制動
部材の固有振動数に合わせるため、ＴＬＤの液体の重量
を充分大きく設定しようとすると液体容器は大型になり
易くなる。

【００１６】一般に、動吸振動系では、反共振点の両側
に共振点が発生するので、最適な振動特性を得るための
重量比や減衰係数の設定が困難である。

【００１７】本発明は、上述した課題に鑑みてなされた
もので、液体が充たされた容器中に浮体を浮ばせたと
き、浮体は液体を流動させることなく液体の静圧力の変
化に従って表面積が変化し容器中を上下浮動することを
利用した新しい方式の制振装置を提供することを目的と
するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、液体が収容された第１容器と、外来振動
によって発生した力を前記液体の圧力変化に変換する力
・圧力変換手段と、前記液体内で浮かぶ浮体であって前
記液体の圧力変化に応じた浮力変化を受け、前記第１容
器内において浮力方向に変位する第２容器と、該第２容
器の変位を前記第１容器を貫通して該第１容器の上方に
伝達する変位伝達手段とからなり、該変位伝達手段に被
制振部材搭載盤を配設するようにしたことを特徴とする
ものである。

【００１９】

【作用】液体が充たされた第１容器が、振動源と搭載盤
との間に設置され、搭載盤には被制振部分が搭載され
る。第１容器の底板は外力により容易に変形する薄板材
で構成されており、振動源側に設けられた与圧球上に載
置される。外来振動が発生すると第１容器の底板は与圧
球により押圧され第１容器内の液体の圧力が外来振動に
従って変化する。第１容器内には浮体である第２容器が
浮かべられており、第２容器は液体の圧力が大きくなる
と体積が減少し、浮力が小さくなり、液体の圧力が小さ
くなると体積が増加し浮力が大きくなり、第１容器内で
外来振動方向を打ち消すように反対方向に変位する。こ
の第２容器の変位は伝達ロッドを介して第１容器の外部
に設置され搭載盤に伝達され搭載盤上の被制振部材が制
振される。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の適用される除振台の一例を
説明するための図で、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）
は正面図、図１（ｃ）は平面図であり、図中、１は除振
台、２は架台、３は支持板、４は制振装置、５は取付
板、６は搭載盤である。架台２は、脚部７ａ、脚連結部
材７ｂ、アジャスタ８、キャスタ９等により構成されて
いる。

【００２１】図１の除振台１は、搭載盤６に精密機器等
（図示せず）を載置し、地面Ｅ−Ｅ等から伝達してくる
外来振動を複数の制振装置４により抑制するようにした
装置である。この除振台には、精密測定・観察機器等を
載置することが可能である。

【００２２】除振台１は制振装置４に支えられた搭載盤
６を有し、地面Ｅ−Ｅに略垂直な台板７ａ，７ｂと直角
に取り付けられた複数の架台２により支えられている。
また、各々の架台２の下端には上下移動調節可能な脚部
８が取り付けられており搭載盤６の水平位置の調節が可
能となっている。各々の脚部７ａの上端部近傍には脚部
７ａの柱軸と直角（水平方向）に支持板３が固着され支
持板３には制振装置４が取り付けられている。搭載盤６
は、制振装置４の上端側に取付板５を介して支持されて
いる。

【００２３】〔実施例１〕（請求項１に対応）図２は、本発明による制振装置４の一例を説明するため
の図で、図２（ａ）は図２（ｂ）の矢視Ａ−Ａ線断面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）の側面図であり、図中、１
０は与圧球、１１は第１容器、１２は第２容器、１３は
第１液体、１４は第２液体、１５は連結ロッドであり、
図１と同様の作用をする部分には図１と同じ参照番号が
付されている。

【００２４】図１に示したように、制振装置４は、架台
２と搭載盤６との間で、架台２内の支持板３により支持
され、搭載盤５を支持するように介装されている。制振
装置４は、第１容器１１と第２容器１２とを有し、第１
容器１１および第２容器１２は、例えば、共に円筒形で
第２容器１２は第１容器１１内に収容されている。第１
容器１１には第１液体１３が充填されて、第２容器１２
は第１液体１３中に浮んでいる。このため、第２容器１
２には所定量の第２液体１４が注入されている。

【００２５】このように、第２容器１２には第１液体１
３による浮力が作用しており、第２容器には第１容器１
１の中で第１容器１１に接触することなく浮いているの
で、第２容器１２の外側面のほぼ全体に第１液体１３の
圧力が作用している。

【００２６】第２容器１２の天板１２ａには、天板１２
ａの面と直角に連結ロッド１５の一端が連結されてい
る。連結ロッド１５は、第１容器１１の天板１１ａを液
密に上下移動可能に貫通し、連結ロッド１５の他端には
取付板５が固着され、取付板６には搭載盤６が取り付け
られている。すなわち、第２容器１２の変位を連結ロッ
ド１５を介して直接的に取り出すことが可能となってい
る。

【００２７】第１容器１１は架台２の柱軸に直角に固着
された水平な支持板３の上に設置されている。支持板３
には第１容器１１の加圧部となる与圧球１０が設けられ
ていて、与圧球１０の一部は支持板３の板面から突出し
ている。このため、与圧球１０は第１容器１１の底板１
１ｂを与圧しながら底板１１ｂに接しており、底板１１
ｂには突出した与圧球１０に係合するように予め球面状
と加工された球面底板１１ｃを有している。

【００２８】第１容器１１の肉圧は部分的に異なってい
る。すなわち、底板１１ｂの厚さをＴ₁、周壁１１ｄの
厚さをＴ₂、天板１１ａの厚さをＴ₃とすると、Ｔ₁，
Ｔ₂，Ｔ₃の間にはＴ₁＜Ｔ₂，Ｔ₃の関係があり、底板１
１ｂの剛性は周壁１１ｄや天板１１ａよりも弱く外力に
より容易に変形されるようになっている。また、第２容
器１２の肉圧も部分的に異なっている。底板１２ｂの厚
さｔ₁、周壁１２ｃの厚さｔ₂、天板１２ａの厚さｔ₃の
間には、ｔ₁，ｔ₂＜ｔ₃の関係があり、天板１２ａを除
いた外壁は外圧により容易に変形されるようになってい
る。

【００２９】第２容器１２の第１容器１１に対する浮力
方向の位置は、第２容器１２に作用する力関係によって
設定されている。すなわち、第２容器１２の上記位置
は、第１液体１３と第２液体１４の液圧・比重・重量比
と、第１容器１１と第２容器１２の比重・重量比、及
び、第１容器１１と第２容器１２の各部の剛性などがパ
ラメータであり、これらのパラメータは、第２容器１２
が第１容器１１中で、第１容器１１に干渉せずに静止す
ように設定されている。第２容器１２には搭載盤６の重
量が加わっているので、第２容器１２を静止させるため
に、搭載盤６の重量も考慮されている。次に、実施例１
による制振装置の制振作用の原理を説明する。

【００３０】図３は、実施例１による制振装置の制振作
用の原理を説明するための図であり、図３（ａ）は第１
容器１１内が加圧された状態、図３（ｂ）は第１容器１
１内が減圧された状態を説明するための図であり、図
中、ｘ₀は支持板３の変位、ｘ₁は搭載盤６の変位で、支
持板３に対し上向きを正、下向きを負としており、図
１，２と同様の作用をする部分には、図１，２と同じ参
照番号が付されてある。

【００３１】図３（ａ）に示すように、支持板３の変位
ｘ₁が正（ｘ₁＞０）の場合、除振台１の架台２に外来振
動が伝わると、支持板３は架台２と一体となって変位す
る。支持板３の変位ｘ₀がｘ₀＞０の場合、予圧球１０が
第１容器１１の底板１１ｂを押上げることによって底板
１１ｂは内側に弾性変形し、第１容器内１１の第１液体
１３の圧力が高まる。第１液体１３の液圧の上昇に伴
い、第２容器１２の周壁１２ｃおよび底板１２ｂが圧縮
変形して、第２容器１２の体積が小となり、浮力が減
じ、第２容器１２は第１容器１１に対して相対的に下降
する。この場合、第２容器１２の変位ｘ₁は負（ｘ₁＜
０）である。

【００３２】図３（ｂ）に示すように、支持板３の変位
ｘ₀が負（ｘ₀＜０）の場合、支持板３とともに第１容器
１１の底板１１ｂが下方に変形し、予圧球１０から第１
容器１１に作用する力が減じ、第１液体１３の圧力が低
下する。第１液体１３の液圧の減少に伴い、第２容器１
２が膨張して、第２容器の体積が大となり浮力が増し、
第２容器１２は第１容器１１に対して相対的に上昇す
る。この場合、第２容器１２の変位ｘ₁は正（ｘ₁＞０）
である。

【００３３】第１容器１１と支持板３が、例えば、ボル
ト等を用いて連結されていれば、支持板３の変位ｘ₀が
負（ｘ₀＜０）の場合に、第１容器１１の底板１１ｂが
支持板３によって下方に引っ張られる。第１容器１１が
支持板１１ｂに連結されていなくても、支持板３の変位
ｘ₀が負（ｘ₀＜０）の場合に、第１容器１１の底板１１
ｂの弾性復元力を利用して第１液体１３の圧力を減じさ
せることができる。

【００３４】上述のように、第２容器１２は外来振動の
方向に対して逆方向に変位するので、支持板３の変位量
ｘ₀と第２容器１２の変位量ｘ₁との和がｘ₀よりも小さ
くなる。つまり、第２容器１２は｜ｘ₀＋ｘ₁｜の分だ
け、支持板３と同じ方向に変位したことになる。したが
って、外来振動の振幅の伝達が抑制され、搭載盤６の位
置は一定に保たれる。

【００３５】外来振動により支持板３は正方向、負方向
に繰り返し変位するので、第２容器１２の変位は過度に
大きくならず、第２容器１２は変位の略中心位置（中立
位置）に留まる。第２容器１２の支持板３に対する位相
遅れの値が最適値に近いほど、第２容器１２の絶対的な
位置変動（｜ｘ₀＋ｘ₁｜）は小さくなる。

【００３６】第２容器に作用する第１液体１３による液
圧は全体に亘って均等なため、第２容器１２の水平方向
への移動に対し自己調心作用が働く。しかし、自己調心
作用による水平方向の移動を完全に取り除くことができ
ない場合には、水平方向に減衰力を働かせるための他の
手段を追加することによって、第２容器１２の水平変位
を抑制することができる。減衰力を与えるための手段と
して、一般的な減衰手段として知られている種々のもの
を採用することができる。

【００３７】なお、図２においては、第１容器１１の底
板１１ｂに天板１１ａ、周壁１１ｃと等しい材料として
説明したが、同一材料でなく、一般的なダイアフラム
や、皿ばね、板ばね等も利用できる。床面Ｅ−Ｅと架台
２との間や、支持板３と脚部８との間に、例えば、防振
ゴムや防振ゲル等の一般的な制振手段を介在させてもよ
い。第１液体１３と第２液体１４が同じであっても、異
なっていてもよい。

【００３８】上述のように、実施例１による制振装置に
よれば、浮力を利用して外来振動を絶縁することが可能
になり、従来のＴＭＤ式とは異なる新しい制振技術を提
供することができる。制振作用を与えるために液体の静
圧の変化を利用しているので、液体が動くことがない。
このため、液体の振幅分を考慮する必要がなく、小型な
制振装置及び除振装置を提供することができる。更に、
空気ばね式除振装置では、空気ばねを作動するための空
気源や空気配管が必要であるが実施例１による制振装置
では不要であり、この分、構造が簡略化され、さらに、
設置場所の制限が少なくなるので設計自由度が高まる。

【００３９】実施例２実施例１による制振装置では、第１容器１１内に第２容
器１２が収容されており、第２容器１２に作用する第１
液体１３の圧力は均等であるため第２容器１２の水平方
向の移動には自己調心作用が働くが、第２容器１２自体
の重心位置姿勢に対しての自己調心作用はない。実施例
２による制振装置は、第２容器１２の姿勢制御を可能と
する制振装置を提供することを目的としてなされたもの
である。

【００４０】図４は、実施例２による制振装置を説明す
るための図であり、図中、１６は第２容器、１７は隔
板、１８ａ，１８ｂは第２液室、１９は貯液槽、２０は
給液管、２１はポンプ、２２ａ，２２ｂは電磁バルブ、
２３はバルブコントローラであり、図２と同様の作用を
する部分には、図２と同じ参照番号を付してある。

【００４１】図４に示した制振装置は、第２容器１６の
天板１６ａと底板１６ｂとの間に周壁１６ｃと平行な隔
板１７が取り付けられ、隔板１７により第２容器１６を
複数の第２液室１８ａと１８ｂとに区分し、区分された
第２液室１８ａと１８ｂに、各々、所定量の第２液体１
９ａが充填される。第２液体１９ａは、貯液槽１９内に
収容されており、給液管２０を通り、ポンプ２１により
輸液後、給液管２０ａ，２０ｂに分岐され、各々、電磁
バルブ２２ａ，２２ｂにより流量コントロールされ、第
１容器１１、第２容器１６の各々の天板１１ａ，１６ａ
を貫通して第２液室１８ａ，１８ｂに充填される。

【００４２】天板１１ａと１６ａとの間の給液管２０
ａ，２０ｂは、ベローズ等のフレキシブル管（図示せ
ず）からなり、フレキシブル管に変位を与える力は第２
容器１６が受ける浮力に対し無視できる程小さく選ばれ
ている。また、電磁バルブ２２ａ，２２ｂはバルブコン
トローラ２３により制御され、第２液室１８ａ，１８ｂ
の各液室に個別に定められた量の第２液体１９ａが充填
される。

【００４３】図５は、図４に示した第２容器の第２液室
を説明するための部分斜視図で、図５（ａ）は図４に示
した第２容器１６を１個の隔板１７により２個の第２液
室に区分した場合の斜視図、図５（ｂ）は２個の隔板１
７ａ，１７ｂにより４個の第２液室１８ａ，１８ｂ，
…，１８ｄに区分した場合の斜視図であり、区分された
各々の液室１８ａ〜１８ｄには個別に、所定量の第２液
体が充填されるようになっている。

【００４４】実施例２による制振装置では、第２容器１
６を隔板１７により複数に区分された各々の液室に定め
られた量の第２液体を充填することにより第２容器１６
の重心位置の自由な設定が可能となり、第２容器１６の
姿勢を制御することが可能となる。従って、第２液室の
数が多いほど第２容器１６の細密な姿勢制御が可能とな
る。

【００４５】前述した実施例１，２による制振装置は、
外来振動を第１容器１１内の圧力変化に換えての圧力変
化を、更に、第１容器１１内に収容された第２容器１
２，１６の浮力変化に換え、浮力変化による変位を被制
振部材が搭載される搭載板６に伝達させることにより制
振する受動的除振装置である。このため、制振装置自身
の固有振動の影響を充分に除去できない場合が考えられ
る。

【００４６】実施例３実施例３による制振装置は、制振装置自身の固有振動の
影響を抑える能動的制振装置を提供することを目的とし
てなされたもので、実施例１，２による受動的除振装置
構造の制振作用に、フィートバック制御による制振作用
を付加させたものである。

【００４７】図６は、実施例３による制振装置を説明す
るためのブロック図であり、図中、１９は第２容器、２
０は励磁コイル、２１は加圧力センサ、２２は温度セン
サ、２３，３０は変位センサ、２４，２６，３１は増幅
器（アンプ）、２５，２７，３２はＡ／Ｄ（アナログ・
ディジタル）変換器、２８はＤ／Ａ（ディジタル・アナ
ログ）変換器、２９はコントローラであり、図１，２と
同様の作用をする部分には、図１と同じ参照番号が付さ
れてある。

【００４８】図６において、第１容器１１には、周壁１
１ｃの外側に励磁コイル２０が、底板１１ｂに加圧力セ
ンサ２１が、天板１１ａに温度センサ２２が、各々取り
付けられており、搭載板５には変位センサ２３が、支持
板３には変位センサ３０が取り付けられている。支持板
３の側の変位センサ３０は、外来振動を検出するための
ものである。このため、変位センサ３０の取付位置を、
支持板３の他に、架台２の脚部７ａ，脚連結材７ｂ，或
いは、床上等に設定してもよい。コントローラ（制御駆
動装置）２９には、加圧力センサ２１、温度センサ２
２、変位センサ２３，３０の各々の信号が入力され、コ
ントローラ２９の出力により励磁コイル２０が駆動され
るようになっている。上記において、温度センサ２２に
よる第１液体１３の温度信号は、アンプ２６、Ａ／Ｄ変
換器２７を介し、変位センサによる搭載板５の変位信号
は、各々アンプ２４，３１、Ａ／Ｄ変換器２５，３２を
介し、各々コントローラ２９に接続され、コントローラ
２９からはＤ／Ａ変換器２８を介して励磁コイル２０に
接続されている。

【００４９】一方、第２容器１９は、天板１９ａと底板
１９ｂ側に各々磁極を有する永久磁石となっている。こ
のような永久磁石は、天板１９ａおよび底板１９ｂを各
々、厚さ方向に同じ磁極を有する板状の永久磁石とし、
二枚の永久磁石板の間に強磁性材からなる周壁１９ｃを
挟むことにより得られる。

【００５０】次に、上述のように構成された制御装置の
動作を説明する。まず、外来振動が発生すると、外来振
動は、支持板３に伝達され、更に、支持板３、与圧球１
０を介して第１容器１１に伝達される。第１容器１１に
伝達された外来振動が加圧力センサ２１により検知され
コントローラ２９に入力される。コントローラ２９から
の出力信号は、Ｄ／Ａ変換器２８を介してアナログ電流
に変換されて励磁コイル２０が励磁される。

【００５１】励磁コイル２０が励磁されることにより発
生した磁界は、永久磁石からなる第２容器１９を駆動す
る磁力を発生し、第２容器は上下何れかの方向に駆動さ
れる。第２容器１９と連結された搭載板６の変位は、変
位センサ２３により検出され、検出された変位信号はコ
ントローラ２９に入力され、変位が零となるような逆位
相の力を励磁コイル２０を介して第２容器１９に与え
る。更に、支持板３に伝達される外来振動を変位センサ
３０で検知して、この振動を打ち消すようにアンプ３
１、Ａ／Ｄ変換器３２、コントローラ２９、Ｄ／Ａ変換
器２８を介してコイル２０を駆動することも可能であ
る。変位センサ２３，３０としては一般的なセンサが利
用できるが、加速度センサや速度センサを用い、出力信
号を積分して変位信号としてもよい。

【００５２】第１容器１１に取り付けられた温度センサ
２２は第１液体１３の温度を検知し、コントローラ１９
は、温度変化による第１液体１３の密度を算出し、密度
に応じた最適な保持力を励磁コイル２０を介して第２容
器１９に与えるように設定されている。従って、制振装
置が、クリーンルーム等のように気温が一定に保たれた
室内で使用される場合には、温度センサ２２を取り除
き、温度変化に対する補正を省いてもよい。

【００５３】実施例３による制振装置によると、第１液
体１３が充填された第１容器１１内に第２容器１９を有
する制振装置が第２容器１９を非接触で駆動する励磁コ
イル２０を取り付けることによりアクチュエータとして
利用され、受動的な制振作用に加えてフィードバック制
御による制振作用を有するので応答性が優れた制振装置
とすることができる。しかも、第２容器１９の周壁１９
ｃを永久磁石としたので励磁コイル２０に通電すること
により第２容器１９の軸方向の位置が安定される。な
お、フィードバック制御にフィードフォワード制御を付
加して能動的な制振を行うことも考えられる。

【００５４】実施例４図７は、実施例４による制振装置を説明するためのブロ
ック図であり、図中、３３は第１容器、３４は第２容
器、３５は変位量検出コイル、３６は変換器、３７はコ
ントローラ、３８はアクチュエータ、３９は支持柱であ
り、図６と同様の作用をする部分には、図６と同じ参照
番号を付してある。

【００５５】図７において、第１容器３３の天板３３ａ
には、貫通孔がなく閉止され、第１液体１３が充たされ
た第１容器３３内には、図６に示した第２容器１９と同
様な、上下に磁極を有する永久磁石からなる第２容器３
４が浮んでいる。第１容器３３の周壁３３ｃの外側には
変位量検出コイル３５が第１容器３３と非接触に配置さ
れ、変位量検出コイル３５は、搭載板６に固定された支
持柱３９に固着されている。変位量検出コイル３５は、
加圧力センサ２１、温度センサ２２、変位センサ２３は
各々の変換器を介してコントローラ３７に接続され、コ
ントローラ３７により、アクチュエータ３８が駆動され
る。

【００５６】実施例４による制振装置は、実施例３と同
様の目的をもってなされた能動的除振装置の一例を示す
ものである。外来振動が発生し、支持板３、与圧球１０
を介して外来振動が第１容器３３に加えられると、第１
液体１３の圧力は外来振動に応じて変化し、第２容器３
４は、第１液体１３の圧力変化に応じて変位する。この
変位は変位量検出コイル３５内での磁束変化をもたら
し、変位量検出コイル３５には第２容器３４の変位速度
に比例した電流が流れ、第２容器３４の変位変化が間接
的に取り出される。

【００５７】変位量検出コイル３５に生じた電流は、変
換器３６によりディジタル量に変換され、コントローラ
３７に入力される。コントローラ３７によりアクチュエ
ータ３８が駆動され、アクチュエータ３８により搭載盤
６が駆動される。一方、応答性を高めるために搭載盤６
には変位センサ２３が、支持板３には変位センサ３０お
よび加圧力センサ２１が取り付けられており、変位セン
サ２３，３０および加圧力センサ２１により検出された
搭載盤６、支持板３の変位信号はコントローラ３７に帰
還され、搭載盤６の変位を零とする方向にアクチュエー
タ３８が駆動される。ここで、アクチュエータ３８は、
電気−機械量変換可能なものであればよく、変換方式は
問われない。なお、温度センサ２２の作用は実施例３と
同様であり説明を省く。

【００５８】上述した実施例４の制振装置によれば、外
来振動によって生じた浮力変化による第２容器３４の変
位を間接時に取り出して搭載盤６の変位変化を零とする
ようにアクチュエータが駆動されるので、駆動力が大き
く応答性の優れた制振装置とすることができる。

【００５９】上述した実施例１〜４においては、特に、
精密機械を搭載する除振台等用の制振装置について好適
であるが、同様に、除振を必要とする実験装置や製造設
備等の大型な制振装置に適用させることも可能である。

【００６０】実施例５図８は、実施例５による制振装置の操作順序を説明する
ための図であり、図８（ａ）は第１準備段階、図８
（ｂ）は第２準備段階、図８（ｃ）は準備完了段階を示
し、図中、４０は基盤、４１は液槽、４２は扉、４３は
浮体、４４は階段、４５は作業者、４６は貯液槽、４７
は給液管、４８はポンプである。

【００６１】図８（ａ）に示した第１準備段階におい
て、液槽４１は、液密に開閉可能な扉４２を有し、底板
４１ａが基盤４０に発生した外来振動に応じて変位する
低剛性体であるが、その他は、剛性は高い壁面で囲まれ
た容器で空室となっている。浮体４３は液槽４１内に収
容され、液密に開閉可能な扉（図閉せず）を有する容器
で、後述する液体の圧力に応動して容積が変化するよう
な剛性の低い壁面からなり内部に実験装置（図示せず）
が設置されている。

【００６２】第１準備段階では、液槽４１、浮体４３の
扉が開けられており、浮体４３は液槽４１とともに基盤
４０上に設置されている。従って、作業者４５は、扉４
２から液槽４１内に入り、更に、浮体４３内に入り扉が
閉じられる。

【００６３】図８（ｂ）に示した第２準備段階において
は、作業者４５が浮体４３内に入り、すべての扉が密閉
されている。液槽４１内には、貯液槽４６に蓄えられて
いた液体がポンプ４８で圧送され、給液管４７を通って
充填される。

【００６４】図８（ｃ）に示した準備完了段階では、液
槽４１への液体充填が完了し、浮体４３は基盤４０から
離れて浮上し、液槽４１と非接触の状態で静止してい
る。この状態とするために、浮体４３内に設置収納され
る実験装置や作業者４５等の重量は予め定められてい
る。外来振動が基盤４０を介して底板４１ａに伝わると
底板４１ａが変位して液槽４１内の液体に外来振動に応
じた圧力変化を発生させる。この圧力変位は浮体４３の
体積に変化を与えるので浮体４３は外来振動と反対の向
きに変位し、浮体４３は外来振動の影響を打ち消された
安定位置を保つ。

【００６５】図９は、図８に示した浮体４３の内部と液
槽４１の外部との間で通信を行うための例を示す図であ
り、図中、４９は実験装置、５０は中央制御装置、５１
は入力装置、５２は表示装置、５３は室内側送受信装
置、５４は室外側送受信装置である。

【００６６】浮体４３内に設置された実験装置４９によ
り得られた実験データ等は、入力装置５１に入力され、
入力された実験データは、中央制御装置５０によって演
算処理され、処理結果は表示装置５２に表示され作業者
４５に報知されるとともに室内側送受信装置５３から室
外側送受信装置５４に処理結果等のデータが送信され
る。また、作業者４５に外部との間で情報交換すること
ができる。

【００６７】実施例５による制振装置では、浮体４３を
一つの大きい実験室として作業者が出入できるようにし
てあり、しかも実験時には浮体４３に外来振動が伝わら
ないので、浮体４３内に設置された実験装置４９によ
り、高精度の実験が可能となる。また、実験中は、外部
との間で通信が可能であるから効率よく実験を進めるこ
とができる。

【００６８】実施例６図１０は、実施例６による制振装置を説明するための図
であり、図中、５５は基盤、５６は与圧球、５７は液
槽、５８は浮体、５９は製造機器、６０は浮体側通信器
である。

【００６９】図１０において、液槽５７は、密閉可能な
扉（図示せず）を有する密閉された大形容器であり、天
板５７ａ、周壁５７ｃは高い剛性の壁面で、底板５７ｂ
は外力により容易に変形される低い剛性の壁面からなっ
ており、底板５７ｂの中央部が球状凹部５７ｄとなって
いる。液槽５７は、基盤５５上に設置され、基盤５５に
は、液槽５７の底板の球状凹部５７ｄと係合される与圧
球５６が設けられている。基盤５５に伝わる外来振動は
与圧球５６を介して液槽５７の底板５７ｂに伝わるよう
になっている。

【００７０】液槽５７内には、水等の液体５７Ｌが充た
され、液体５７Ｌ中には、液槽５７内壁と触れることな
く浮体５８が浮んでいる。浮体５８は、液体５７Ｌの液
圧に応動して変形される低剛性の壁面をもっており、浮
体５８内には製造機器５９、製造機器５９を制御するた
めの後述する図１１に示された中央制御装置６１、浮体
側送受信装置６０等が設置されており、浮体５８の大き
さは浮体５８内に設置された上記機器の総重量を勘案し
て浮力が得られるように定められている。

【００７１】基盤５５からの外来振動が液槽５７の底板
５７ｂに加えられると、底板５７ｂは外来振動の振幅に
等しい変形を受け液体５７Ｌの液圧が変化する。浮体５
８は、液圧変化に従って体積変化し、液槽５７に対し外
来振動と反対向きに相対変位することにより制振されて
いる。

【００７２】図１１は、図１０に示した製造機器の情報
伝達手段を説明するためのブロック図であり、図中、６
１は中央制御装置、６２は室外側送受信装置で、図１０
と同様の作用をする部分には図１０と同じ参照番号が付
されてある。

【００７３】浮体５８内に設置された製造機器５９は、
中央制御装置６１の指令に従って操作駆動される。中央
制御装置６１は、液槽５７の外部に設置された室外側送
受信装置６２との間で送受信される浮体側送受信装置６
０の指令に従って駆動される。

【００７４】実施例６による制振装置では、浮体５８は
外来振動に対して絶縁されるので特に、外来振動によっ
て精度に悪影響が及ぶ製造機器５９を、例えば、微細な
エッチング加工機等を駆動するのに好適であり、しか
も、製造機器５９は、室外側と浮体側の送受信装置６
２，６０間で行われる通信指令により駆動される中央制
御装置６１の命令に従って無人で操作することが可能と
なる。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、下記に示す効果がある。（１）浮体の浮力を利用して外来振動を絶縁することが
可能となり、しかも、浮力は液体の静圧の変化を利用し
ているので液体の流動がなく、従来のＴＬＤのように液
体の流動振幅を考慮する必要がないので、小型の制振装
置を提供することができる。また、従来の空気ばねを利
用した制振装置に設けられているような空気源や空気配
管が不要で、設置場所の制限が少なく設計の自由度が高
まる。（２）浮体となる第２容器を複数内液室に区分して各々
の液室には第２液体を充填したので、請求項１の効果に
加え、第２容器の重心位置を自由に設定し姿勢制御する
ことが可能となる。（３）第２容器を永久磁石製として、第２容器に連結さ
れた被制振部材の搭載台の振動の変位が検出され、外来
振動による第１容器の加圧力に従って励磁される磁石コ
イルと第２容器との間に作用する電磁力により搭載台の
変位が零となるように第２容器が駆動されるので応答の
優れた制振装置とすることができ、しかも、第２容器は
励磁コイルの励磁により位置が定められるので安定した
姿勢が保たれる。（４）第２容器を、外来振動に応じて浮力が変化し変位
する変位検出体として第２容器の位置の変化を間接的に
検出し、検出信号に基づいてアクチュエータを駆動する
ことにより搭載盤の変位が打ち消されるので、駆動力が
大きく応答性の優れた制振装置とすることができる。（５）浮体を大きい実験室として作業者が出入可能とな
り外来振動を受けることがなく、高精度の実験が可能と
なり、外部との通信ができるので効率のよい実験を可能
にする。（６）外部振動から絶縁された浮体とすることができる
ので浮体内に高精度な製造機器、特に、外来振動によっ
て精度に悪影響が及ぶ製造機器を設置するのに好適であ
り、しかも製造機器は外部との間で行われる通信により
無人運転することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る除振台の一例を説明するため
の図である。

【図２】本実施例による制振装置４の一例を説明する
ための図である。

【図３】実施例１による制振装置の制振作用の原理を
説明するための図である。

【図４】実施例２による制振装置を説明するための図
である。

【図５】図４に示した第２容器の第２液室を説明する
ための部分斜視図である。

【図６】実施例３による制振装置を説明するためのブ
ロック図である。

【図７】実施例４による制振装置を説明するためのブ
ロック図である。

【図８】実施例５による制振装置の操作順序を説明す
るための図である。

【図９】図８に示した浮体４３内と液槽４１外との通
信の例を示す図である。

【図１０】実施例６による制振装置を説明するための
図である。

【図１１】図１０に示した製造機器の情報伝達手段を
説明するためのブロック図である。

【図１２】従来のスロッシング型のＴＬＤを説明する
ための図である。

【図１３】従来の開放液柱管型のＴＬＤを説明するた
めの図である。

【図１４】従来の加圧液柱管型のＴＬＤを説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１…除振台、２…架台、３…支持板、４…制振装置、５
…取付板、６…搭載盤、７ａ…脚部、７ｂ…脚部連結部
材、８…アジャスタ、９…キャスタ、１０…与圧球、１
１…第１容器、１２…第２容器、１３…第１液体、１４
…第２液体、１５…連結ロッド、１６…第２容器、１７
…隔板、１８ａ，１８ｂ…第２液室、１９…貯液槽、２
０…給液管、２１…ポンプ、２２ａ，２２ｂ…電磁バル
ブ、２３…バルブコントローラ、１９…第２容器、２０
…励磁コイル、２１…加圧力センサ、２２…温度セン
サ、２３，３０…変位センサ、２４，２６，３１…増幅
器（アンプ）、２５，２７，３２…Ａ／Ｄ（アナログ・
ディジタル）変換器、２８…Ｄ／Ａ（ディジタル・アナ
ログ）変換器、２９…コントローラ、３３…第１容器、
３４…第２容器、３５…変位量検出コイル、３６…変換
器、３７…コントローラ、３８…アクチュエータ、３９
…支持柱、４０…基盤、４１…液槽、４２…扉、４３…
浮体、４４…階段、４５…作業者、４６…貯液槽、４７
…給液管、４８…ポンプ、４９…実験装置、５０，６１
…中央制御装置、５１…入力装置、５２…表示装置、５
３…室内側送受信装置、５４，６２…室外側送受信装
置、５５…基盤、５６…与圧球、５７…液槽、５８…浮
体、５９…製造機器、６０…浮体側通信器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体が収容された第１容器と、外来振動
によって発生した力を前記液体の圧力変化に変換する力
・圧力変換手段と、前記液体内で浮かぶ浮体であって前
記液体の圧力変化に応じた浮力変化を受け、前記第１容
器内において浮力方向に変位する第２容器と、該第２容
器の変位を前記第１容器を貫通して該第１容器の上方に
伝達する変位伝達手段とからなり、該変位伝達手段に被
制振部材搭載盤を配設するようにしたことを特徴とする
制振装置。