JP2001263415A - アクティブ除振装置および除振装置用複合アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で低発熱であり、微妙な機構調整を必要
とせず、広帯域における微振動の除振を可能にする。 【解決手段】 複合アクチュエータ２００の、互いに対
向する第１の対向板１０２および第２の対向板１０３と
弾性膜であるゴム膜１０１とで形成される密閉空間１１
５内に、第１の対向板１０２に固定された永久磁石１０
６と、第２の対向板１０３に固定されたコイル１０４と
を有し、密閉空間１１５内の圧力とコイル１０４の電流
とを制御し、第１の対向板１０２を可動部とし第２の対
向板１０３を固定部とし、振動検出のための加速度計４
０８を可動部に備え、該加速度計４０８をコイル１０４
の駆動信号源とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアアクチュエー
タとリニアモータを組み合わせて、大推力と高速応答を
兼ね備えた複合アクチュエータを実現し、これと振動検
出手段および位置検出手段を利用して、各種機械装置お
よび構造体に設置床から伝達する振動を低減するアクテ
ィブ除振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、除振装置は、機械的なものとし
て、機械バネやエアバネを用いて除振対象を支持する構
成や、これらにダンパ付加した構成が知られており、い
ずれも各種機械や構造体に設置床から侵入してくる振動
を除振するために用いるられるものである。バネやダン
パを能動的に制御可能な設計としたものがアクティブ除
振装置であり、能動的に制御しないものはパッシブ除振
装置と呼ばれるのが一般的である。通常、広い周波数帯
域にわたって充分な除振効果を得るためには、構成は複
雑になるがアクティブ除振装置を使用する場合が多い。
アクティブ除振装置を構成するために、比較的小型で大
推力を発生するアクチュエータとしてエアアクチュエー
タが利用されている。また高速応答が可能なアクチュエ
ータとしてはリニアモータが利用されている。エアアク
チュエータとリニアモータを組み合わせたものも知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の機械的な除
振装置は、バネおよびダンパの特性が振動に適するよう
に微妙な機構調整を必要とする場合が多く、しかもメカ
ニカルなダンパは経時的な特性変化が大きく、定期的な
メンテナンスを必要とした。特にアクティブ除振装置で
鉛直方向の振動を除振する場合には、可動部の自重支持
が課題となり、比較的高い周波数の除振を実現するため
リニアモータなどの高速アクチュエータを用いた場合
は、自重を支持するための電流が常時流れていて発熱が
多くなり、発熱量から可動部質量が制限されてしまうこ
とがあった。

【０００４】また、前述のような従来のアクチュエータ
は、大推力を発生するエアアクチュエータは高速応答が
期待できず、高速応答が可能なリニアモータは大推力を
得るためには大型化が避けられない。高速応答を重視し
てリニアモータを用いた場合は、除振対象を含めた可動
部の自重支持が課題となり、自重を支持するための電流
が常時流れていて発熱が多くなり、大型の冷却構造が必
要となることがあった。また、エアアクチュエータとリ
ニアモータを併用したものもあるが、形状が大きくなっ
てしまったり、構造が複雑になり除振装置自身の機械共
振が問題になることが少なくなかった。

【０００５】本発明は、このような状況に対応するため
になされたものであって、小型で低発熱であり、微妙な
機構調整を必要としない複合アクチュエータを提供する
とともに、広帯域における微振動の除振が可能なアクテ
ィブ除振装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るアクティブ除振装置は、対向する第１
の対向板および第２の対向板と弾性膜とで形成される密
閉空間内に、前記第１の対向板に固定された永久磁石磁
気回路と、前記第２の対向板に固定されたコイルとを有
し、前記密閉空間内の圧力と前記コイルの電流とを制御
することによって前記第１の対向板と前記第２の対向板
との間に推力を発生させる複合アクチュエータで除振対
象物を支持することを特徴とする。また、本発明に係る
複合アクチュエータは、対向する第１の対向板および第
２の対向板と弾性膜とで形成される密閉空間内に、前記
第１の対向板に固定された永久磁石磁気回路と、前記第
２の対向板に固定されたコイルとを有し、前記密閉空間
内の圧力と前記コイルの電流とを制御することによって
前記第１の対向板と前記第２の対向板との間に推力を発
生させることを特徴とする。

【０００７】つまり、本発明は、対向する板とゴム膜に
よって形成される密閉空間内に永久磁石磁気回路とコイ
ルから構成されるリニアモータを組み込み、小型で大推
力と高速応答を両立させる複合アクチュエータを実現
し、この複合アクチュエータと振動検出手段および位置
検出手段を適切に組み合わせて、小型で低発熱、広帯域
に微振動の除振が可能なアクティブ除振装置を低価格で
実現する。

【０００８】

【発明の実施の形態および作用】本発明の実施の形態と
しては、対向する板とゴム膜によって形成される密閉空
間内に永久磁石磁気回路とコイルから構成されるリニア
モータを組み込み、小型で大推力と高速応答を両立する
複合アクチュエータを実現するものがある。また、この
複合アクチュエータと、振動検出手段および位置検出手
段のいずれか一方または両方とを適切に組み合わせて、
小型で低発熱、広帯域に微振動の除振が可能なアクティ
ブ除振装置を低価格で実現する。

【０００９】また、複合アクチュエータの前記永久磁石
磁気回路と前記コイルは概筒形状をなしていることが望
ましく、複合アクチュエータを除振対象物に搭載する場
合は、前記第１の対向板と前記第２の対向板が中心軸方
向に相対移動可能な支持構造を有することが望ましい。
前記第１の対向板および前記第２の対向板の一方を可動
部とし他方を固定部とし、振動検出手段を前記可動部お
よび前記固定部のうちの少なくとも一方に備え、前記振
動検出手段を前記コイルの駆動信号源とすることもでき
る。前記可動部と前記固定部の相対位置検出手段を有
し、該相対位置検出手段を前記コイルの駆動信号源とし
てもよい。前記可動部と前記固定部の相対位置検出手段
および前記密閉空間内の圧力を制御する電空アクチュエ
ータを有し、前記相対位置検出手段を前記電空アクチュ
エータの駆動信号源とすることもできる。振動検出手段
を前記可動部および前記固定部のうちの少なくとも一方
に備え、前記密閉空間内の圧力を制御する電空アクチュ
エータを有し、該電空アクチュエータの駆動信号源とし
て、前記振動検出手段を使用することもできる。前記可
動部とした一方の対向板を除振対象物に一体化し、前記
固定部とした他方の対向板を床に一体化してもよい。複
合アクチュエータの前記固定部は除振対象物に一体化す
ることも可能である。

【００１０】

【実施例】（第１の実施例）まず、本発明の第１の実施
例として、アクティブ除振装置の主要メカニズムである
複合アクチュエータの構造についての例を説明する。図
１に本発明の第１の実施例に係る複合アクチュエータの
概略断面図を示す。

【００１１】この複合アクチュエータ１００は、気密な
弾性膜であるゴム膜１０１、互いに対向する第１の対向
板１０２と第２の対向板１０３、コイル１０４および永
久磁石１０６等を備えて構成されている。

【００１２】ゴム膜１０１は、中心軸方向の動きに対応
するように概円孤状の膨らみを持った、伸びの生じにく
いスリーブ形状の膜となっている。第１の対向板１０２
と第２の対向板１０３はゴム膜１０１の両端を密閉して
いる。この密閉により、ゴム膜１０１と対向板１０２お
よび対向板１０３は密閉空間１１５を形成している。第
１の対向板１０２は、第２の対向板１０３を固定部とす
ると、該固定部に対し永久磁石１０６およびヨーク１０
７，１０８と一体的に動く可動部となる。

【００１３】コイル１０４はボビン１０５に巻かれ、環
状例えば円筒形をなしており、対向板１０３に固定され
て、密閉空間１１５内にある。永久磁石１０６は、環状
例えば円筒形をなして密閉空間１１５内にあり、中心軸
方向に着磁されている。また、永久磁石１０６は、ヨー
ク１０７，１０８によってコイル１０４の径方向の磁場
を形成し、コイル電流に対して図中上下（中心軸）方向
の推力を発生する。

【００１４】ヨーク１０７は、ボビン１０５の中心穴１
２１に対してすきまを有する中心突起部１２２を有す
る。また、ヨーク１０７は上面に載せられた第１の対向
板１０２と共に軸線方向に可動である。そして、密閉空
間１１５は、給排気口１０９を利用して電空アクチュエ
ータで給排気を行うことで、内圧の制御が可能である。
なお、電空アクチュエータの構造によっては、給気口と
排気口を別々に設ける場合（図示せず）もある。

【００１５】（第２の実施例）図２は本発明の第２の実
施例に係る複合アクチュエータを示す。この複合アクチ
ュエータ２００は、ボビン２０５の中心穴１２１の内面
とヨーク２０７の中心突起部１２２の外面を摺動軸受け
構造としてあり、このようにすれば、第１の対向板１０
２および第２の対向板１０３の相対的動きを中心軸方向
のみに制限することができる。図２において、ヨーク２
０７の中心突起部１２２に破線でマーキングを施した部
分が、ボビン２０５の中心穴１２１と円筒対偶を構成し
ている。具体的には、ボビン２０５の中心穴１２１の部
分に摺動抵抗の低いプラスチック材を用いたり、ヨーク
２０７の中心突起部１２２の外面に潤滑性の塗装を施す
などの方法が適用できる。なお、ボビン２０５の中心穴
１２１の内側が密閉空間にならないようにボビン２０５
の側面にエア通路（図示せず）を設けるなどの配慮が必
要な場合がある。

【００１６】（第３の実施例）図３は本発明の第３の実
施例に係る複合アクチュエータを示す。磁気回路の構成
としては、図３（ａ）に示すように、円柱状で中心軸方
向に着磁された永久磁石２０１を用いる構成や、図３
（ｂ）に示すように円筒状で径方向に着磁された永久磁
石２０２を用いる構成などが適用できる。

【００１７】永久磁石の種類としては、フェライト、ア
ルニコ（登録商標）、サマリウムコバルト、希土類鉄ボ
ロン系などが使用可能で、特に限定はしない。

【００１８】ゴム膜として図３（ｃ）に示すように多段
ベローズ３０１を用いると中心軸方向の可動範囲を大き
くすることができる。また、構造を簡略化する例とし
て、同じく図３（ｃ）に示すように、コイルボビンと対
向板を一体化した固定部３０２と、磁気回路のヨークと
対向板を一体化した可動部３０３を用いる構造も考えら
れる。

【００１９】いずれの構造も、概円筒形状の部品の組み
合わせで実現されており、小型かつ高剛性な機構を実現
できる。

【００２０】（第４の実施例）次に、本発明の第４の実
施例としてアクティブ除振装置の例を説明する。本実施
例に係るアクティブ除振装置の全体構成を図５に示す。
通常は図４に示す構成を３セット用いて、図５に示すよ
うに複合アクチュエータ１００（図１全体）で除振対象
５０１を支持する。以下図４と図５を参照して説明す
る。図４において複合アクチュエータの内圧を制御する
ための電空アクチュエータには連続制御型のサーボバル
ブ４０１を用いる。４０２は複合アクチュエータの内圧
を制御するための給排気口である。必要に応じタンク４
０３とエア絞り４０４を設けると空気バネ特性を調整で
きる。固定部と可動部の相対位置を検出するための位置
検出器４０５によって、対向板１０２などから構成され
る可動部の位置を検出し、処理回路４０６によって適切
な帯域制限や増幅を施した後、サーボバルブドライバ４
０７でサーボバルブ４０１を駆動し、圧力を制御して、
対向板１０２と一体化された除振対象５０１（図５に示
す）の位置を制御する。加速度計４０８からの信号は処
理回路４０９、積分回路４１０、リニアモータドライバ
４１１と順に処理されコイル電流を制御する。なお、リ
ニアモータはコイル電流に比例した推力を発生するた
め、加速度信号を積分処理して速度信号とし、速度比例
のダンピングとしている。

【００２１】このような構成で、除振対象５０１に可動
部である対向板１０２を堅固に一体化させ、固定部は設
置床５０２に設置する。処理回路４０９のゲインＫ１を
調整して可動部の除振が効果的に実現されるように設定
すればよい。４１２は給気エア配管であってエア供給源
から適切な圧力の供給を受け、４１３が排気エア配管で
あって排気路へ接続する。４１４〜４１６はエア配管で
ある。

【００２２】以上において述べた実施例は、図５におい
て鉛直（Ｚ）方向のアクティブ除振を考慮した構成であ
る。図５においては、加速度計、位置検出器などは図示
していないが、各複合アクチュエータ近傍にそれぞれ１
個づつ配置することを前提としている。つぎに水平方向
の除振をも考慮した実施例を説明する。

【００２３】（第５の実施例）図６において、６０３〜
６０８が、水平（Ｘ、Ｙ）方向のアクティブ除振を実現
するための複合アクチュエータであり、鉛直方向のもの
と同じ構造でよい。図６は、フレーム６０１と固定ベー
ス６０２によって３個のアクチュエータを一体化したも
のをＸ方向に１セット、Ｙ方向に２セット使用した例を
示している。鉛直方向の制御回路は図４に示したもの
で、水平方向の制御回路は、図７に示す構成である。電
空アクチュエータに差圧制御バルブ７０１を用いてお
り、水平方向の複合アクチュエータ６０５，６０６の差
圧を変化させ、図７の左右方向の推力を制御する。リニ
アモータドライバ７０２も複合アクチュエータ６０５，
６０６の中の２個のコイル電流を制御する。他の構成
は、鉛直方向と同様で、位置検出器７０３の出力は処理
回路７０４を介しサーボバルブドライバ７０５へ、また
加速度計７０６の出力は処理回路７０７、積分回路７０
８を介しリニアモータドライバ７０２へ送られるように
なっている。

【００２４】なお、図７においては水平方向の複合アク
チュエータ６０５，６０６の制御回路構成を示している
が、複合アクチュエータ６０３と６０４、複合アクチュ
エータ６０７と６０８も同様の構成で制御される。ま
た、鉛直用の複合アクチュエータ１００と水平用の複合
アクチュエータ６０３〜６０８の大きさは、必要に応じ
て当然変更してもよい。さらに、前記実施例の図４に示
したエア絞り４０４及びタンク４０３と同様のエア絞り
とタンク（共に本実施例では図示せず）を水平方向の各
複合アクチュエータに付加することが有効な場合があ
る。

【００２５】（第６の実施例）次に、本発明の第６の実
施例に係る複合アクチュエータを用いたアクティブ除振
装置の構成図を図８に示す。このアクティブ除振装置
は、図２に示したのと同様の複合アクチュエータ２００
の内圧を制御するための電空アクチュエータとしてＯＮ
／ＯＦＦ制御電磁弁４５１，４５２が用いられている。
４５１はエア配管４６４，４６６等を通じて供給される
圧縮エアの給気用電磁弁、４５２はエア配管４６８，４
６５等を通じて排出される圧縮エアの排気用電磁弁であ
る。４６４は給気エア配管であってエア供給源から適切
な圧力の供給を受け、４６５が排気エア配管であって排
気路へ接続する。また、このアクティブ除振装置は、必
要に応じエア配管４７０，４７１で接続したタンク４５
３とエア絞り４５４を設けて、複合アクチュエータ２０
０の空気バネ特性を調整できる。

【００２６】さらに、このアクティブ除振装置は、位置
検出器４５５により対向板１０２などから構成される可
動部の位置を検出し、目標位置よりも高過ぎるときは排
気用電磁弁４５２を駆動し、低すぎるときは給気用電磁
弁４５１を駆動する制御を電磁弁制御回路４５６で実現
している。なお、通常本実施例のような、いわゆるＯＮ
／ＯＦＦ制御の位置サーボ系の場合は、目標位置近傍に
適切な制御不感帯を設けた制御回路とすることで、電磁
弁４５１，４５２の頻繁なＯＮ／ＯＦＦを避ける。

【００２７】本実施例の場合は、除振を必要とする装置
に本アクティブ除振装置を搭載し、除振動作時の可動ス
トロークに合わせて適切に不感帯を設ける。電磁弁４５
１にエア配管４６７を介して接続されたエア絞り４５７
および電磁弁４５２にエア配管４６９を介して接続され
たエア絞り４５８は、電磁弁４５１，４５２駆動時の空
気の急激な流れによる振動発生を避けるために使用して
おり、不要な場合もある。固定部加速度計４５９からの
信号は増幅回路４６０、積分回路４６１、リニアモータ
ドライバ４６２と順に処理されコイル１０４の電流を制
御する。つまり、本実施例に係るアクティブ除振装置
は、固定部加速度計４５９をコイル１０４の駆動信号源
としている。なお、コイル１０４は電流に比例した推力
を発生するため、加速度信号を積分処理して速度信号と
し、速度比例のダンピングとしている。このような構成
で、除振を要する機械や構造体に固定部である対向板１
０３を堅固に一体化させ、可動部の駆動反力を利用して
固定部の除振が効果的に実現されるように、増幅回路４
６０のゲインＫ１を調整する。本実施例では、電磁弁４
５１，４５２のＯＮ／ＯＦＦによって可動部の位置決め
を実現しているため、電磁弁４５１，４５２の駆動時に
可動部は除振効果の期待できない位置補正動作をする。
そこで電磁弁制御回路４５６は電磁弁４５１，４５２の
駆動禁止入力端子４６３を備えている。電磁弁駆動禁止
時は、可動部の位置が目標位置（不感帯）から離れてい
ても電磁弁４５１，４５２を駆動しない。たとえば、半
導体露光装置に本アクティブ除振装置を適用する場合な
どは、露光時や各種マーク計測時などの除振を必要とす
る時には電磁弁４５１，４５２を駆動禁止して、適正な
除振動作を確保し、レチクルやウエハの交換時など除振
を必要としない時には電磁弁駆動禁止を解除して、可動
部の位置補正動作を可能にする。

【００２８】（第７の実施例）次に、本発明の第７の実
施例に係るアクティブ除振装置を説明する。図９に示す
ように、この実施例に係るアクティブ除振装置は、可動
部の位置サーボ系の特性を広範囲に調整する場合、電空
アクチュエータとして複合アクチュエータ２００に連続
制御型のサーボバルブ５５１を用いて構成される。５５
８は給気エア配管、５５９は排気エア配管、５５７は給
排気エア配管である。また、このアクティブ除振装置
は、可動部の振動検出手段として、可動部加速度計５５
２を設け、該可動部加速度計５５２からの信号を増幅回
路５５３で増幅後、加算回路５５４を介して、サーボバ
ルブドライバ５５５の駆動信号とする。加算回路５５４
には、位置検出器４５５からの信号を増幅回路５５６で
増幅した信号を加算している。この構成は、位置サーボ
系のダンピングを増幅回路５５３のゲインＫ２で調整可
能であるため、たとえば除振を必要とする振動よりも低
い周波数の振動が外乱として加わる場合に有効である。
すなわち、増幅回路５５６のゲインＫ３と増幅回路５５
３のゲインＫ２とを調整して位置サーボ系の帯域を適切
に設定することで、外乱に対する可動部の反応を抑える
ことができる。このような設定で、固定部加速度計４５
９からの信号を増幅回路４６０と積分回路４６１で処理
後リニアモータドライバ４６２に加えることで、固定部
の除振が可能となる。本実施例は、可動部と固定部の両
方に振動検出手段を設ける例である。なお、図８に示し
た前記第６の実施例と同様のタンク４５３とエア絞り４
５４（共に本実施例では図示せず）を付加することが有
効な場合がある。また、本実施例に係るアクティブ除振
装置は、図８に示した実施例と同様に、固定部加速度計
４５９をコイル１０４の駆動信号源としている。

【００２９】（第８の実施例）さらに、本発明の第８の
実施例に係るアクティブ除振装置について説明する。図
１０に示すように、この実施例に係るアクティブ除振装
置は、振動検出手段が複合アクチュエータ２００の可動
部に設けた可動部加速度計５５２のみを備えて構成され
ていて、該可動部加速度計５５２および可動部の位置検
出器４５５をコイル１０４の駆動信号源とする。図１２
に示すような比較的単純な構造体８５１のほぼ中心位置
における矢印方向の振動ａ１を除振する場合、図１０に
示すアクティブ除振装置６５０（図１０全体）を、その
可動方向を矢印に合わせて固定する。

【００３０】図１０において、可動部加速度計５５２か
らの信号は増幅回路６５１と積分回路６５２と加算回路
６５３で処理後リニアモータドライバ４６２へ加えられ
る。位置検出器４５５からの信号は増幅回路６５４とハ
イパスフィルタ６５５で処理後、加算回路６５３に入力
される。このように可動部のサーボ系を構成し、増幅回
路６５４のＫ３でサーボ系の共振周波数を構造体８５１
の中心位置の振動ａ１に合わせ、ダンピングを増幅回路
６５１のＫ２で適切に調整することで効果的な除振が可
能となる。位置検出器４５５からの信号を増幅回路６５
６とローパスフィルタ６５７で処理後サーボバルブドラ
イバ５５５にフィードバックすることで、可動部の位置
サーボ系が構成される。可動部加速度計５５２の信号を
サーボバルブ５５１にも併せてフィードバックする（図
示せず）構成が有効な場合もある。本実施例は、固定部
に振動検出手段を使用しない例である。また本実施例は
除振を必要とする振動の周波数が安定している場合に有
効である。

【００３１】（第９の実施例）さらに本発明の第９の実
施例として、水平方向のアクティブ除振装置の例につい
て説明する。図１１において、水平方向のアクティブ除
振装置は、図１に示した複合アクチュエータ１００と、
図２に示した支持構造を有する複合アクチュエータ２０
０とを用い、これら直列配置した２個の複合アクチュエ
ータ１００，２００の可動部が一体化されている。支持
構造を持たない複合アクチュエータ１００を２個対向さ
せて、別途支持機構を設けても（図示せず）良い。エア
レギュレータ７５１によってエア圧を調整し所要の可動
部支持剛性が実現する。エア絞り７５２とエア絞り７５
３とによってエア流路を絞ることで、２個の複合アクチ
ュエータ１００，２００のバネ特性は確保される。７５
８は給気エア配管、７５９は排気エア配管、７５４〜７
５７はエア配管である。一般に電気アクチュエータを用
いた位置サーボ系で可動部の支持剛性を上げるために
は、電気アクチュエータの位置フィードバックゲインを
上げる必要があるが、可動部質量が大きい場合などは位
置フィードバックゲインを上げてゆくと不安定（発振状
態）になりやすく、所要の支持剛性が得られない場合も
ある。本実施例では、このような問題が無く、可動部の
位置決めに高精度を要求しない場合に有効である。通
常、除振対象物に搭載するアクティブ除振装置の可動部
の位置精度が問題になることは少なく、本実施例は広範
囲に適用できる。

【００３２】本実施例において、振動検出手段として固
定部加速度計４５９のみを用いれば前記図８の第６の実
施例と同様のアクティブ除振装置となり、可動部加速度
計５５２も併せて用いれば前記図９の第７の実施例に近
く、可動部加速度計５５２のみを用いれば前記図１１の
第９の実施例に近い。また、エアレギュレータを差圧制
御バルブに置き換えて、前記実施例のように位置検出器
を用いる構成（図示せず）も考えられる。なお、図８，
９，１０に示した実施例においても、図１１の第９の実
施例と同様に、上下に直列配置して２個の複合アクチュ
エータを設け、可動部質量分の圧力差を与えて支持する
構成（図示せず）が図１１の実施例と同様に有効な場合
がある。

【００３３】以上の実施例の説明において、通常エア配
管系に用いるゴミ除去フィルタや監視用の圧力ゲージな
どは省略しているが、当然それらの使用を否定するもの
ではない。また、リニアモータを構成するコイルおよび
永久磁石のうちのコイル１０４を固定部に設ける例のみ
を示したが、コイル１０４を固定部に設けると可動部へ
の給電線の接続が不要で有利な場合が多い。しかし可動
部質量や構造上の都合によりコイル１０４を可動部に設
ける場合も充分な効果が期待できることは明らかで、コ
イル１０４を可動部に設ける場合の詳細な説明は省略す
る。

【００３４】本発明のアクティブ除振装置の実施例にお
いて、位置検出器、加速度計には詳しく言及していない
が、位置検出器としては静電容量センサ、渦電流セン
サ、差動トランス、レーザ変位計、光学または磁気エン
コーダなどが使用可能と考えられ、また加速度計として
は、サーボ型、圧電型、抵抗変化型、容量変化型などが
使用可能と考えられ、いずれも特定の形式に限定するも
のではない。なお、振動検出手段としては速度計を用い
ることも可能で、除振周波数帯域によっては加速度計よ
りも有効な場合があり、積分回路が不要になる利点があ
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。 （１）空圧アクチュエータの内部密閉空間にリニアモー
タ（コイルと永久磁石磁気回路）を組み込み、これらを
概筒形状としたことで、安価で大推力と高速応答を兼ね
備えた複合アクチュエータを小型かつ高剛性に実現で
き、これを用いることで高性能なアクティブ除振装置が
実現できる。 （２）空圧アクチュエータの内部密閉空間に、発熱源で
あるコイルを組み込むことで、制御エアを放熱に利用で
き、特別な冷却構造が不要なアクティブ除振装置を実現
できる。 （３）広範囲の振動（周波数、振幅）除振が、複雑な機
構調整なしで、容易に実現可能なアクティブ除振装置を
提供し、各種振動問題の解決が容易となる。 （４）メカニカルダンパを使用せず、長期間にわたって
メンテナンスの不要なアクティブ除振装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係る複合アクチュエ
ータの構造説明用概略断面図である。

【図２】 本発明の第２の実施例に係る複合アクチュエ
ータの構造説明図である。

【図３】 本発明の第３の実施例に係る複合アクチュエ
ータの構造説明図である。

【図４】 本発明の第４の実施例に係るアクティブ除振
装置の鉛直制御構成説明図である。

【図５】 本発明の第４の実施例に係るアクティブ除振
装置の配置説明図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正
面図である。

【図６】 本発明の第５の実施例に係るアクティブ除振
装置の配置説明図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正
面図である。

【図７】 本発明の第５の実施例に係るアクティブ除振
装置の水平制御構成説明図である。

【図８】 本発明の第６の実施例に係るアクティブ除振
装置の説明用構成図である。

【図９】 本発明の第７の実施例に係るアクティブ除振
装置の説明用構成図である。

【図１０】 本発明の第８の実施例に係るアクティブ除
振装置の説明用構成図である。

【図１１】 本発明の第９の実施例に係るアクティブ除
振装置の説明用構成図である。

【図１２】 本発明に係るアクティブ除振装置の適用例
を示した側面図である。

【符号の説明】

１００：複合アクチュエータ、１０１：ゴム膜、１０
２：第１の対向板、１０３：第２の対向板、１０４：コ
イル、１０５：ボビン、１０６：永久磁石、１０７：ヨ
ーク、１０８：ヨーク、１０９：給排気口、１１５：密
閉空間、１２１：中心穴、１２２：中心突起部、２０
０：複合アクチュエータ、２０１：（中心軸方向に着磁
された）永久磁石、２０２：（径方向に着磁された）永
久磁石、２０５：ボビン、２０７：ヨーク、３０１：多
段ベローズ、３０２：固定部、３０３：可動部、４０
１：サーボバルブ、４０２：給排気口、４０３：タン
ク、４０４：エア絞り、４０５：位置検出器（相対位置
検出手段を構成する）、４０６：処理回路、４０７：サ
ーボバルブドライバ、４０８：加速度計、４０９：処理
回路、４１０：積分回路、４１１：リニアモータドライ
バ、４１２：給気エア配管、４１３：排気エア配管、４
１４〜４１６：エア配管、５０１：除振対象、５０２：
設置床、６０１：フレーム、６０２：固定ベース、６０
３〜６０８：複合アクチュエータ、７０１：差圧制御バ
ルブ、７０２：リニアモータドライバ、７０３：位置検
出器、７０４：処理回路、７０５：サーボバルブドライ
バ、７０６：加速度計、７０７：処理回路、７０８：積
分回路、４５１：給気用電磁弁、４５２：排気用電磁
弁、４５３：タンク、４５４：エア絞り、４５５：位置
検出器（相対位置検出手段を構成する）、４５６：電磁
弁制御回路、４５７，４５８：エア絞り、４５９：固定
部加速度計（振動検出手段を構成する）、４６０：増幅
回路、４６１：積分回路、４６２：リニアモータドライ
バ、４６３：駆動禁止入力端子、４６４：給気エア配
管、４６５：排気エア配管、４６６〜４７１：エア配
管、５５１：サーボバルブ、５５２：可動部加速度計
（振動検出手段を構成する）、５５３：増幅回路、５５
４：加算回路、５５５：サーボバルブドライバ、５５
６：増幅回路、５５７：給排気エア配管、５５８：給気
エア配管、５５９：排気エア配管、６５０：アクティブ
除振装置、６５１：増幅回路、６５２：積分回路、６５
３：加算回路、６５４：増幅回路、６５５：バイパスフ
ィルタ、６５６：増幅回路、６５７：ローパスフィル
タ、７５１：エアレギュレータ、７５２，７５３：エア
絞り、７５４〜７５７：エア配管、７５８：給気エア配
管、７５９：排気エア配管、８５１：構造体、ａ１：振
動、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４：増幅回路のゲイン。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する第１の対向板および第２の対向
   板と弾性膜とで形成される密閉空間内に、前記第１の対
   向板に固定された永久磁石磁気回路と、前記第２の対向
   板に固定されたコイルとを有し、前記密閉空間内の圧力
   と前記コイルの電流とを制御することによって前記第１
   の対向板と前記第２の対向板との間に推力を発生させる
   複合アクチュエータで除振対象物を支持することを特徴
   とするアクティブ除振装置。
2. 【請求項２】 前記第１の対向板および前記第２の対向
   板の一方を可動部とし他方を固定部とし、振動検出手段
   を前記可動部に備え、前記振動検出手段を前記コイルの
   駆動信号源とすることを特徴とする請求項１に記載のア
   クティブ除振装置。
3. 【請求項３】 前記第１の対向板および前記第２の対向
   板の一方を可動部とし他方を固定部とし、前記可動部と
   前記固定部の相対位置検出手段を有し、該相対位置検出
   手段を前記コイルの駆動信号源とすることを特徴とする
   請求項１に記載のアクティブ除振装置。
4. 【請求項４】 前記第１の対向板および前記第２の対向
   板の一方を可動部とし他方を固定部とし、前記可動部と
   前記固定部の相対位置検出手段および前記密閉空間内の
   圧力を制御する電空アクチュエータを有し、前記相対位
   置検出手段を前記電空アクチュエータの駆動信号源とす
   ることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ除振装
   置。
5. 【請求項５】 前記第１の対向板および前記第２の対向
   板の一方を可動部とし他方を固定部とし、振動検出手段
   を前記可動部に備え、前記密閉空間内の圧力を制御する
   電空アクチュエータを有し、該電空アクチュエータの駆
   動信号源として、前記振動検出手段を使用することを特
   徴とする請求項１に記載のアクティブ除振装置。
6. 【請求項６】 前記可動部とした一方の対向板を除振対
   象物に一体化し、前記固定部とした他方の対向板を床に
   一体化したことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに
   記載のアクティブ除振装置。
7. 【請求項７】 対向する第１の対向板および第２の対向
   板と弾性膜とで形成される密閉空間内に、前記第１の対
   向板に固定された永久磁石磁気回路と、前記第２の対向
   板に固定されたコイルとを有し、前記密閉空間内の圧力
   と前記コイルの電流とを制御することによって前記第１
   の対向板と前記第２の対向板との間に推力を発生させる
   ことを特徴とする複合アクチュエータ。
8. 【請求項８】 前記永久磁石磁気回路と前記コイルは概
   筒形状をなしており、前記第１の対向板と前記第２の対
   向板が中心軸方向に相対移動可能な支持構造を有するこ
   とを特徴とする請求項７に記載の複合アクチュエータ。
9. 【請求項９】 前記第１の対向板および前記第２の対向
   板の一方を可動部とし他方を固定部とし、振動検出手段
   を前記可動部および前記固定部のうちの少なくとも一方
   に備え、前記振動検出手段を前記コイルの駆動信号源と
   することを特徴とする請求項７または８に記載の複合ア
   クチュエータ。
10. 【請求項１０】 前記第１の対向板および前記第２の対
    向板の一方を可動部とし他方を固定部とし、前記可動部
    と前記固定部の相対位置検出手段を有し、該相対位置検
    出手段を前記コイルの駆動信号源とすることを特徴とす
    る請求項７または８に記載の複合アクチュエータ。
11. 【請求項１１】 前記第１の対向板および前記第２の対
    向板の一方を可動部とし他方を固定部とし、前記可動部
    と前記固定部の相対位置検出手段および前記密閉空間内
    の圧力を制御する電空アクチュエータを有し、前記相対
    位置検出手段を前記電空アクチュエータの駆動信号源と
    することを特徴とする請求項７または８に記載の複合ア
    クチュエータ。
12. 【請求項１２】 前記第１の対向板および前記第２の対
    向板の一方を可動部とし他方を固定部とし、振動検出手
    段を前記可動部および前記固定部のうちの少なくとも一
    方に備え、前記密閉空間内の圧力を制御する電空アクチ
    ュエータを有し、該電空アクチュエータの駆動信号源と
    して、前記振動検出手段を使用することを特徴とする請
    求項７または８に記載の複合アクチュエータ。
13. 【請求項１３】 請求項９〜１２のいずれかに記載の複
    合アクチュエータの前記固定部を除振対象物に一体化し
    たことを特徴とするアクティブ除振装置。